(57)【要約】【課題】体格を大きくすることなくトルク向上の図れるバーニアモータ型のブラシレスモータを提供することにある。【解決手段】ブラシレスモータは、ロータ５に形成されたロータ側スロット２１の数Ｒが１４個、ステータ３に形成されたステータ側スロット１２の数Ｓが１２個、ティース１１に巻回した巻線１４ａ，１４ｂ，１４ｃの極対数が２個となるバーニア型のモータである。そして、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１を、疑似突極２２の開度θｒ２より大きくなるように設定した。また、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１を、ティース１１の開度θｓ２より大きくなるように設定した。【選択図】図２
2013207857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻回された巻線と、前記各ティース間に形成されたステータ側スロットに配置されたステータ側マグネットとを有するステータと、
回転軸に対して一体回転可能に設けられるロータコアと、前記ロータコアの周方向に複数形成されたロータ側スロットにそれぞれ配置されたロータ側マグネットとを有するロータと
を備え、
前記ロータ側スロットの数をＲ、前記ステータ側スロットの数をＳ、前記巻線の極対数をＰとした時、Ｒ＝Ｓ±Ｐとなるように設定されるものであって、
前記ロータ側マグネットの開度は、前記ロータ側スロットと前記ロータ側スロットの間に形成された疑似突極の開度よりも大きく設定したことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、
前記ロータ側マグネットの開度をθｒ１とし、前記疑似突極の開度をθｒ２とした時、ロータ側マグネットの開度θｒ１と疑似突極の開度θｒ２との間で、電気角でθｒ１＋θｒ２＝３６０°が成り立ち、前記ロータ側マグネットの開度θｒ１は、１８０°＜θｒ１≦２１０°であることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、
前記ステータ側マグネットの開度は、前記ティースの開度よりも大きく設定したことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータにおいて、
前記ステータ側マグネットの開度をθｓ１とし、前記ティースの開度をθｓ２とした時、ステータ側マグネットの開度θｓ１とティースの開度θｓ２との間で、電気角でθｓ１＋θｓ２＝３６０°が成り立ち、前記ステータ側マグネットの開度θｓ１は、１８０°＜θｓ１≦２１０°であることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータの種類には、例えば特許文献１に示すように、ステータコアの各ティース間（スロット）に配置されたステータ側マグネットを有するステータと、ロータコアの周方向に複数形成されるスロットにそれぞれ配置されるロータ側マグネットを有するロータとから構成される、所謂埋め込みＰＭ型バーニアモータがある。
【０００３】
このようなブラシレスモータは、低速大トルクが得られ、コギングトルクの抑制の点で有利なモータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２７０６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような、バーニアモータにおいて、体格を大きくすることなくさらなるトルクアップするにあたり、如何なる方法があるか見出されていなかった。
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、体格を大きくすることなくトルク向上の図れるバーニアモータ型のブラシレスモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、複数のティースを有するステータコアと、前記ティースに巻回された巻線と、前記各ティース間に形成されたステータ側スロットに配置されたステータ側マグネットとを有するステータと、回転軸に対して一体回転可能に設けられるロータコアと、前記ロータコアの周方向に複数形成されたロータ側スロットにそれぞれ配置されたロータ側マグネットとを有するロータとを備え、前記ロータ側スロットの数をＲ、前記ステータ側スロットの数をＳ、前記巻線の極対数をＰとした時、Ｒ＝Ｓ±Ｐとなるように設定されるものであって、前記ロータ側マグネットの開度は、前記ロータ側スロットと前記ロータ側スロットの間に形成された疑似突極の開度よりも大きく設定したブラシレスモータ。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ロータ側スロットに配置したロータ側マグネットの開度を、ロータ側スロットとロータ側スロットの間に形成された疑似突極の開度よりも大きくしたことで、バーニアモータ型ブラシレスモータを体格を大きくすることなくトルクアップを図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記ロータ側マグネットの開度をθｒ１とし、前記疑似突極の開度をθｒ２とした時、ロータ側マグネットの開度θｒ１と疑似突極の開度θｒ２との間で、電気角でθｒ１＋θｒ２＝３６０°が成り立ち、前記ロータ側マグネットの開度θｒ１は、１８０°＜θｒ１≦２１０°である。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、ロータ側マグネットの開度θｒ１を、１８０°＜θｒ１≦２１０°したことで、バーニアモータ型ブラシレスモータを体格を大きくすることなくトルクアップを図ることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、前記ステータ側マグネットの開度は、前記ティースの開度よりも大きく設定した。
請求項３に記載の発明によれば、ティース間に配置したステータ側マグネットの開度を、ティースの開度よりも大きくしたことで、バーニアモータ型ブラシレスモータを体格を大きくすることなくさらにトルクアップを図ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のブラシレスモータにおいて、前記ステータ側マグネットの開度をθｓ１とし、前記ティースの開度をθｓ２とした時、ステータ側マグネットの開度θｓ１とティースの開度θｓ２との間で、電気角でθｓ１＋θｓ２＝３６０°が成り立ち、前記ステータ側マグネットの開度θｓ１は、１８０°＜θｓ１≦２１０°である。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、ティース側マグネットの開度θｓ１を、１８０°＜θｓ１≦２１０°したことで、バーニアモータ型ブラシレスモータを体格を大きくすることなくさらにトルクアップを図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バーニアモータ型のブラシレスモータにおいて、体格を大きくすることなくトルク向上の図れることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のブラシレスモータの断面図。
【図２】本実施形態のブラシレスに一部拡大断面図。
【図３】ロータ側マグネットの開度に対するトルク比の特性線を示す図。
【図４】ステータ側マグネットの開度に対するトルク比の特性線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ１は、モータハウジング２の内周面にステータ３が固定され、そのステータ３の内側には、回転軸４に固着され同回転軸４とともに一体回転するロータ５が配設されている。
【００１６】
ステータ３は、円筒状のステータコア１０を有し、そのステータコア１０の外周面がモータハウジング２に固定されている。ステータコア１０の内側には、軸線方向に沿って形成され、かつ、周方向に等ピッチに配置される複数のティース１１が、径方向内側に向かって延出形成されている。そして、ティース１１とティース１１の間には、ステータ側スロット１２が形成される。
【００１７】
本実施形態では、ティース１１の数は１２個であって、ステータ側スロット１２の数Ｓは、ティース１１の数と同じ１２個である。
図１及び図２に示すように、各ティース１１は、径方向内側に向かって延びる第１延出部１１ａを有し、その先端面１１ｂが周方向において、回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心とする円弧面にて形成されている。そして、その第１延出部１１ａにおいて、第１延出部１１ａの先端面１１ｂより径方向外側寄りの周方向両側面には、周方向に延びる第２延出部１１ｃが延出形成されている。
【００１８】
ティース１１とティース１１の間であって、第２延出部１１ｃよりも径方向外側の内側面には、インシュレータ１３が形成されている。そして、インシュレータ１３が形成されたティース１１には、周方向に３相巻線、即ち、Ｕ相巻線１４ａ、Ｖ相巻線１４ｂ、Ｗ相巻線１４ｃが順番に巻回されている。そして、本実施形態のステータコア１０に巻回された各相巻線１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、全節巻・分布巻であって、周方向にＵ相巻線１４ａ、Ｖ相巻線１４ｂ、Ｗ相巻線１４ｃが、３個のティース１１を１組とし順番に、１個ずつティース１１をずらして順番に巻回されている。この時、全節巻・分布巻で巻回される各相巻線１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ１つのステータ側スロット１２において、隣り合う同相の巻線が巻回されることになる。そして、ステータコア１０に巻回される３相巻線の極対数Ｐは２個となる。
【００１９】
ティース１１とティース１１の間であって、第２延出部１１ｃよりも径方向内側には、ステータ側マグネット１５が固着されている。各ステータ側マグネット１５の着磁方向は、径方向内側の内側面がＮ極、径方向外側の外側面がＳ極となるように着磁されている。ステータ側マグネット１５の径方向内側の面（先端面１５ａ）は、周方向において、第１延出部１１ａの先端面１１ｂと周方向において面一となる円弧面にて形成されている。つまり、ティース１１の先端面１１ｂとステータ側マグネット１５の先端面１５ａは、回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心とする同心上の円弧面となる。従って、ステータコア１０の内周面は、周方向にティース１１の先端面１１ｂとステータ側マグネット１５の先端面１５ａが交互に形成された内周面となって、ロータ５の外周面と対峙するようになっている。
【００２０】
そして、ステータ側マグネット１５とティース１１は、そのステータ側マグネット１５の開度θｓ１がティース１１の開度θｓ２より大きくなるように設定されている。ここで、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１とは、図２に示すように、そのステータ側マグネット１５の先端面１５ａの周方向両端間の回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心になす角度をいう。また、ティース１１の開度θｓ２とは、図２に示すように、そのティース１１の先端面１１ｂの周方向両端間の回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心になす角をいう。この時、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１とティース１１の開度θｓ２との間において、θｓ１＋θｓ２＝３６０°（電気角）の関係が成り立つ。
【００２１】
ステータ３の内側に配置された、ロータ５は回転軸４を貫挿固着した円柱状のロータコア２０を有している。ロータコア２０の外周面には、周方向に等ピッチで配置された複数のロータ側スロット２１が軸線方向に沿って凹設されている。各ロータ側スロット２１は、周方向両側面間の間隔が軸方向から見て径方向内側に行くほど狭くなるように形成されている。
【００２２】
そして、複数のロータ側スロット２１を形成することによって、ロータ側スロット２１とロータ側スロット２１の間に、疑似突極２２が形成される。
本実施形態では、ロータ側スロット２１の数Ｒは１４個である。従って、疑似突極２２の数はロータ側スロット２１と同じ１４個となる。
【００２３】
各ロータ側スロット２１には、ロータ側マグネット２３がそれぞれ嵌着されている。各ロータ側マグネット２３は、ロータ側スロット２１の内側面に対して接着剤にて固着されている。各ロータ側マグネット２３の着磁方向は、径方向外側がＳ極、径方向内側がＮ極となるように着磁している。
【００２４】
ロータ側マグネット２３の径方向外側の面（表面２３ａ）は、周方向において、疑似突極２２の径方向外側の円弧面（表面２２ａ）と周方向において面一となる円弧面にて形成されている。つまり、疑似突極２２の表面２２ａとロータ側マグネット２３の表面２３ａは、回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心とする同心上の円弧面となる。従って、ロータコア２０の外周面は、周方向に疑似突極２２の表面２２ａとロータ側マグネット２３の表面２３ａが交互に形成された外周面となって、ステータコア１０の内周面と対峙するようになっている。
【００２５】
そして、ロータ側マグネット２３と疑似突極２２は、そのロータ側マグネット２３の開度θｒ１が疑似突極２２の開度θｒ２より大きくなるように設定されている。ここで、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１とは、図２に示すように、そのロータ側マグネット２３の表面２３ａの周方向両端間の回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心になす角度をいう。また、疑似突極２２の開度θｒ２は、図２に示すように、その疑似突極２２の表面２２ａの周方向両端間の回転軸４の中心軸線Ｌ１を中心になす角度である。この時、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１と疑似突極２２の開度θｒ２との間において、θｒ１＋θｒ２＝３６０°（電気角）の関係が成り立つ。
【００２６】
ちなみに、本実施形態のブラシレスモータ１は、ロータ５に形成されたロータ側スロット２１の数Ｒが１４個、ステータ３に形成されたステータ側スロット１２の数Ｓが１２個、ティース１１に巻回した巻線１４ａ，１４ｂ，１４ｃの極対数Ｐが２個となる。
【００２７】
つまり、本実施形態のブラシレスモータ１は、ロータ側スロット２１の数Ｒ、ステータ側スロット１２の数Ｓ、ステータコア１０に巻回した巻線の極対数Ｐとの間で、以下の関係式が成立することから、所謂、バーニア型のモータである。
【００２８】
Ｒ＝Ｓ±Ｐ
次に、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１とティース１１の開度θｓ２、及び、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１と疑似突極２２の開度θｒ２の関係について述べる。
【００２９】
図３は、試験により得た、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１（電気角）に対するトルク比（％）の特性線Ｔ１を示す図である。そして、図３において、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１（電気角）を１８０°にした時（この時、疑似突極２２の開度θｒ２（電気角）は１８０°となる）、トルク比を１００％としている。
【００３０】
図３の特性線Ｔ１から明らかなように、１８０°を境にロータ側マグネット２３の開度θｒ１（電気角）を大きくすると、トルク比が１００％以上に上昇する。反対に、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１（電気角）を小さくすると、トルク比が１００％以下に低下する。
【００３１】
従って、試験結果から、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１を、疑似突極２２の開度θｒ２より大きい、１８０°＜θｒ１≦２１０°の間の値に設定することで、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１を１８０°にした時のトルクを基準として高トルクが得られることがわかる。
【００３２】
このことから、本実施形態では、トルクアップを図るために、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１は、疑似突極２２の開度θｒ２より大きくなるように設定されている。
図４は、試験により得た、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１（電気角）に対するトルク比（％）の特性線Ｔ２を示す図である。そして、図４において、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１（電気角）を１８０°にした時（この時、ティース１１の開度θｓ２（電気角）は１８０°となる）、トルク比を１００％としている。
【００３３】
図４の特性線Ｔ２から明らかなように、１８０°を境にステータ側マグネット１５の開度θｓ１（電気角）を大きくすると、トルク比が１００％以上に上昇する。反対に、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１（電気角）を小さくすると、トルク比が１００％以下に低下する。
【００３４】
従って、試験結果から、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１を、ティース１１の開度θｓ２より大きい、１８０°＜θｓ１≦２１０°の間の値に設定することで、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１が１８０°の時のトルクを基準として高トルクが得られることがわかる。
【００３５】
このことから、本実施形態では、トルクアップを図るために、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１は、ティース１１の開度θｓ２より大きくなるように設定されている。
次に、上記のように構成したブラシレスモータ１の作用効果を説明する。
【００３６】
（１）本実施形態によれば、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１を、疑似突極２２の開度θｒ２より大きくなるように設定した。そして、ロータ側マグネット２３の開度θｒ１を、１８０°＜θｒ１１≦２１０°の間の値に設定した。従って、ブラシレスモータ１の体格を大きくすることなくトルクアップを図ることができる。
【００３７】
（２）本実施形態によれば、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１を、ティース１１の開度θｓ２より大きくなるように設定した。そして、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１を、１８０°＜θｓ１≦２１０°の間の値に設定した。従って、ブラシレスモータ１の体格を大きくすることなくよりトルクアップを図ることができる。
【００３８】
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ブラシレスモータ１は、ロータコア２０のロータ側スロット２１の数Ｒを１４個、ステータコア１０のステータ側スロット１２の数Ｓを１２個、ステータコア１０に巻回した巻線の極対数Ｐが２個としたバーニアモータであったが、これに限定されるものではない。
【００３９】
要は、バーニアモータの条件である、Ｒ＝Ｓ±Ｐが成立するブラシレスモータであれば何でもよい。
・上記実施形態では、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１を、ティース１１の開度θｓ２より大きくなるように設定した。これを、ステータ側マグネット１５の開度θｓ１とティース１１の開度θｓ２を同じにして実施してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…ブラシレスモータ、２…モータハウジング、３…ステータ、４…回転軸、５…ロータ、１０…ステータコア、１１…ティース、１１ａ…第１延出部、１１ｂ…先端面、１１ｃ…第２延出部、１２…ステータ側スロット、１３…インシュレータ、１４ａ…Ｕ相巻線（巻線）、１４ｂ…Ｖ相巻線（巻線）、１４ｃ…Ｗ相巻線（巻線）、１５…ステータ側マグネット、１５ａ…先端面、２０…ロータコア、２１…ロータ側スロット、２２…疑似突極、２２ａ…表面、２３…ロータ側マグネット、２３ａ…表面、θｓ１，θｓ２，θｒ１，θｒ２…開度、Ｌ１…中心軸線。
【図１】
2013207857.tif 000003
【図２】
2013207857.tif 000004
【図３】
2013207857.tif 000005
【図４】
2013207857.tif 000006