(57)【要約】【課題】ブラシレスモータのステータの巻線巻回部の断面形状を工夫して、従来のステータの巻線巻回部と同じ断面積で巻線巻回部の外周を短くして、巻線巻回部とコイルとの無駄な空間を無くし、同じ巻数で巻線の長さを短くして銅損を少なくすることを課題とする。【解決手段】ステータ１７の巻線巻回部２０がシャフト１３の中心軸と平行に配設されている。巻線巻回部２０の断面が、四角形と同一断面積であって外周が四角形よりも短くなる、▲１▼四角形の四隅を面取りした形状、▲２▼四角形の両側に半円を接合した形状、又は▲３▼楕円形とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ本体にステータが配置され、ステータの内側にロータが回転自在に配設され、ステータの巻線巻回部に巻線が巻回され、ロータの磁界を検知するための磁気検出素子が配設されたブラシレスモータ及びそのステータにおいて、
巻線巻回部がシャフトの中心軸と平行に配設され、巻線巻回部の断面が、四角形と同一断面積であって外周が四角形よりも短くなる、四角形の四隅を面取りした形状、四角形の両側に半円を接合した形状、又は楕円形としたことを特徴とするブラシレスモータ及びそのステータ。
【請求項２】
モータ本体にステータが配置され、ステータの内側にロータが回転自在に配設され、ステータの巻線巻回部に巻線が巻回され、ロータの磁界を検知するための磁気検出素子が配設されたブラシレスモータ及びそのステータにおいて、
第１ロータ及び第２ロータがシャフトの軸線方向に隣接して配設され、第１ロータ及び第２ロータの円周表面には第１磁石及び第２磁石がそれぞれ隣接して配設され、第１磁石及び第２磁石が円周方向に分割してＳ極Ｎ極と交互に配設され、軸線方向の磁極は反転されており、ステータの鉄心には巻線巻回部の半径方向内側に第１磁極部及び第２磁極部が形成され、第１磁極部が第１磁石に対抗し、第２磁極部が第２磁石と対抗したことを特徴とするブラシレスモータ及びそのステータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ駆動用などのブラシレスモータ及びそのステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特許文献１（特開２００２−３１５２３６号公報）には、ブラシレスモータのステータ１７（固定子，図２参照）が記載されている。図２（ｃ）  に示されているように、ステータ１７の鉄心１は各４個の分割鉄心体２，３により形成され、分割鉄心体２の外周部からシャフトの中心線に向かって延びた巻線巻回部（鉄歯）５が形成されている。巻線巻回部５はシャフトに対して垂直に配置され、巻線巻回部５と巻線巻回部５との間にはスロット６が形成されている。巻線巻回部５の断面は四角形（図２（ｂ），（ｄ）  参照）であり、巻線巻回部５に巻線が巻回されている。なお、モータ本体１０にはベアリング１１、１２を介してシャフト（出力軸）１３が回転自在に支持され、シャフト１３にはロータ（回転子）７が固定されている。ロータ７の円周側面には、磁石（永久磁石）１６が円周方向に４極に分割してＳ極Ｎ極と交互に配設される。ロータ７の半径方向外方でモータ本体１０の内部にステータ（固定子）１７が配置され、ステータ１７はロータ７と対抗している。ロータ７の磁界を検知するために、各相ごとに磁気検知素子Ｘ，Ｙ，Ｚがモータ本体１０の内部に取り付けられ、磁気検知素子Ｘ，Ｙ，Ｚの出力は不図示の制御回路にそれぞれ入力される。
【０００３】
特許文献１の巻線巻回部５の断面形状が四角形であるため、図２（ｂ）  に示すように巻線巻回部５に巻線を巻回した場合、巻線が巻線巻回部５に密着せず、無駄な空間が生じていた。そして、最も内部のコイルの一周当たりの長さが、巻線巻回部５の外周長さより約２０％程度長くなり、銅損が増え、ブラシレスモータの効率が悪かった。また、図２（ｅ）  に示されているように、１個の巻線巻回部５に大量の巻線が巻回されているので、コイル１８の一周当たりの平均長さが長くなり、銅損が増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ステータの巻線巻回部の断面形状を工夫して、従来のステータの巻線巻回部と同じ断面積で巻線巻回部の外周を短くして、巻線巻回部とコイルとの無駄な空間を無くし、同じ巻数で巻線の長さを短くして銅損を少なくすることを課題１とし、巻線巻回部を小径で軸線方向の長さを長くして、コイル一周当たりの平均長さを短くし銅損を少なくすることを課題２とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータ本体にステータが配置され、ステータの内側にロータが回転自在に配設され、ステータの巻線巻回部に巻線が巻回され、ロータの磁界を検知するための磁気検出素子が配設されたブラシレスモータ及びそのステータにおいて、
巻線巻回部がシャフトの中心軸と平行に配設され、巻線巻回部の断面が、四角形と同一断面積であって外周が四角形よりも短くなる、四角形の四隅を面取りした形状、四角形の両側に半円を接合した形状、又は楕円形としたことを第１構成とする。
本発明は、モータ本体にステータが配置され、ステータの内側にロータが回転自在に配設され、ステータの巻線巻回部に巻線が巻回され、ロータの磁界を検知するための磁気検出素子が配設されたブラシレスモータ及びそのステータにおいて、
第１ロータ及び第２ロータがシャフトの軸線方向に隣接して配設され、第１ロータ及び第２ロータの円周表面には第１磁石及び第２磁石がそれぞれ隣接して配設され、第１磁石及び第２磁石が円周方向に分割してＳ極Ｎ極と交互に配設され、軸線方向の磁極は反転されており、ステータの鉄心には巻線巻回部の半径方向内側に第１磁極部及び第２磁極部が形成され、第１磁極部が第１磁石に対抗し、第２磁極部が第２磁石と対抗したことを第２構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のブラシレスモータ及びそのステータの実施の形態を示す。図１の説明において、図２と同一の部材には図２と同一の符号を付す。図１に示すように、モータ本体１０にはベアリング１１、１２を介してシャフト１３が回転自在に支持され、シャフト１３には円筒形の第１ロータ１４及び第２ロータ１５が軸線方向に隣接して固定されている。第１ロータ１４及び第２ロータ１５の円周表面には、均等な厚みで第１磁石２４及び第２磁石２５がそれぞれ２組（２段）隣接して配設されている。第１磁石２４及び第２磁石２５が円周方向に４極に分割してＳ極Ｎ極と交互に配設され、軸線方向の磁極は反転している（図１（ａ）  参照）  。第１磁石２４及び第２磁石２５を付けた第１ロータ１４及び第２ロータ１５の半径方向外方でモータ本体１０の内部に、第１ロータ１４及び第２ロータ１５と所定の間隔をおいて、ステータ１７が配設され、ステータ１７の後述の第１磁極部２１が第１磁石２４に対抗し、後述の第２磁極部２２が第２磁石２５と対抗している。
【０００７】
ステータ１７は６個に分かれており（図２（ｂ）  参照）、各ステータ１７の鉄心の断面形状は略Ｃ字形であり（図２（ａ）  参照）、半径方向外側の直線部分が巻線巻回部２０であり、巻線巻回部２０はシャフト１３の中心軸と平行に配設されている。巻線巻回部２０の両側部がそれぞれ半径方向内側に延び、半径方向内側端がそれぞれ互いに接近する方向にシャフト１３の中心軸と平行に延びて、第１磁極部２１及び第２磁極部２２が形成されている。巻線巻回部２０は断面が比較的小さく、軸線方向の長さが比較的長い。そして、巻線巻回部２０の断面が、四角形と同一断面積であって外周が四角形よりも短くなる、▲１▼四角形の四隅を面取りした形状（図２（ｃ）  参照）、▲２▼四角形の両側に半円を接合した形状、又は▲３▼楕円形とされている。なお、鉄心は珪素鋼板の積層体、又は磁性材料の焼結体により形成される。図２と同様に、ロータ１５の磁界を検知するために、各相ごとに磁気検知素子Ｘ，Ｙ，Ｚがモータ本体１０の内部に取り付けられ、磁気検知素子Ｘ，Ｙ，Ｚの出力は制御回路にそれぞれ入力される。なお、磁気検知素子Ｘ，Ｙ，Ｚを用いたのは、３相電流を用いた場合であり、単相電流を用いた場合は、Ｘのみの一つの磁気検知素子でよい。
【０００８】
本発明の実施の形態のステータを用いたブラシレスモータの作動について説明する。ステータ１７の磁界を回転させることで、第２ロータ１５（第１ロータ１６）は回転する。ステータ１７の回転する磁界は、第２ロータ１５の磁界を磁気素子Ｘ，Ｙ，Ｚにより検知して制御回路に入力し、制御回路から磁気素子Ｘ，Ｙ，Ｚの検知出力と対応した出力電流を通電することによりつくられる。
【０００９】
図１（ｄ）  では、横軸がトルクＴ、縦軸が回転数Ｎ及び効率Ｅであり、本発明の効率を示す曲線、従来技術の効率を示す曲線、本発明の回転数を示す直線及び従来技術の回転数を示す直線が記入されている。図１（ｄ）  から、効率については、極めて小さいトルク領域では本発明と従来技術とが同じであるが、大部分のトルク領域で本発明が従来技術よりも効率が高いことが判明する。なお、本発明の実施の形態のブラシレスモータは、ロータの磁石２４、２５を４極に分割し、ステータ１７を６極に分割したが、ロータの磁石及びステータをともに４極に分割しても同様の作用・効果が得られる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明のブラシレスモータ及びそのステータは、巻線巻回部の断面が、四角形と同一断面積であって外周が四角形よりも短くなる、▲１▼四角形の四隅を面取りした形状、▲２▼四角形の両側に半円を接合した形状、又は▲３▼楕円形としたので、巻線巻回部とコイルとの無駄な空間が無くなり、同じ巻数で巻線の長さを短くしたので銅損が少なくなった。また、巻線巻回部がシャフトの中心軸と平行に延び、ブラシレスモータの構造から巻線巻回部の断面が小さくて軸線方向の長さが長くなるので、コイル一周当たりの平均長さが短くなり、銅損が少なくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）  は本発明のステータを用いたブラシレスモータの側断面図であり、図１（ｂ）  は図１（ａ）  の断面Ａ−Ａ線での矢印からみた断面図であり、図１（ｃ）  は図１（ｂ）  の要部拡大図であり、図１（ｄ）  は本発明及び従来技術のブラシレスモータのトルク−回転数の関係及びトルク−効率の関係を示す図である。
【図２】図２（ａ）  は従来技術のステータを用いたブラシレスモータの側断面図であり、図２（ｂ）  は図２（ａ）  の断面Ｂ−Ｂ線での矢印からみた断面図であり、図２（ｃ）  は従来技術のステータか鉄心の正面図であり、図２（ｄ）  は図２（ｃ）  の巻線巻回部の斜視図であり、図２（ｅ）  は図２（ｃ）  の巻線巻回部に巻線を巻回した状態を示す図である。
【符号の説明】
１０  モータ本体
１３  シャフト
１４  第１ロータ
１５  第２ロータ
１７  ステータ
２０  巻線巻回部
【図１】
2004343947.tif 000003
【図２】
2004343947.tif 000004