(57)【要約】【課題】通電したときにモータをうまく始動できる単相永久磁石モータを提供する。【解決手段】単相永久磁石モータは、ステータ及びロータを含む。ステータは、巻線を備えたステータコアを含む。ステータコアは、ヨーク及び爪磁極を含む。各爪磁極は、インボリュート曲線面である円弧磁極面を形成する。全ての円弧磁極面は、協働してロータを収容するための空間を定める。円弧磁極面とロータとの間に、徐々に変化する不均一な空隙が定められる。モータが電源オフになって停止する際に、ロータの磁極軸は、爪磁極の中心軸から所定角度だけオフセットし、ロータが死点位置で停止するのを回避してモータの次の始動を容易にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相永久磁石モータであって、
ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられた巻線とを備えるステータであって、前記ステータコアは、ヨークと、前記ヨークから延びる少なくとも２つの爪磁極とを備え、前記爪磁極の各々は円弧磁極面を形成し、前記爪磁極の前記円弧磁極面は協働して空間を定める、ステータと、
前記ステータの空間内に回転可能に配置され、少なくとも２つの永久磁極を備えるロータと、
を備え、前記前記爪磁極の各々の前記円弧磁極面は、インボリュート曲線面であり、前記円弧磁極面と前記ロータとの間に不均一な空隙が定められる、単相永久磁石モータ。
【請求項２】
各前記円弧磁極面と前記ロータの中心軸との間の半径方向距離は、前記円弧磁極面の円周方向に沿って前記円弧磁極面の一端から前記円弧磁極面の他端まで徐々に変化し、前記円弧磁極面の各々と前記ロータとの間の前記不均一な空隙は、前記一端から前記他端まで徐々に変化する、請求項１に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項３】
前記爪磁極は互いに離間しており、２つの隣接する前記爪磁極の遠位端はそれらの間に隙間を定め、前記円弧磁極面は、円周方向に連続せず、前記爪磁極の間の前記隙間で中断する、請求項１又は２に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項４】
前記ステータコアはＵ字形のコアであり、前記ヨークの２つの端部から２つのアームが延び、前記２つのアームは互いに平行でかつ離間し、前記アームの各々は、遠位端に前記爪磁極の一方を形成し、前記爪磁極の各々の前記爪磁極の他方に面する内側面は、凹状であり前記円弧磁極面を形成する、請求項１から３のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項５】
前記ステータコアは、実質的にθ字形のコアであり、互いに平行でかつ離間した２つの細長いヨークを備え、２つのアームは、前記ヨークの反対側の端部をそれぞれ相互接続し、前記爪磁極の数は２であり、前記２つの爪磁極は、前記２つのヨークの中間から互いに向かって垂直に延び、前記爪磁極の各々の前記爪磁極の他方に面する内側面は、凹状であり前記円弧磁極面を形成する、請求項１から３のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項６】
前記ヨークは環状であり、複数のアームが前記ヨークの内側面から半径方向内向き延び、前記爪磁極は、前記アームの半径方向内側端にそれぞれ形成され、前記爪磁極の各々は円弧形状であり、前記爪磁極の各々の半径方向内側面は、前記爪磁極の前記円弧磁極面として機能する、請求項１から３のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項７】
前記コアは、複数のセグメントを接合することによって形成され、前記セグメントの各々は、円弧形のヨーク部分と、前記ヨーク部分の半径方向内側面から延びるアームとを備え、前記爪磁極は、前記アームの遠位端にそれぞれ形成され、前記ヨーク部分の各々の前記円周方向の一端は外向きに突出してタブを形成し、前記ヨーク部分の各々の他端は凹状になって凹部を定め、前記ヨーク部分の各々の前記タブは、１つの隣接する前記ヨーク部分の前記凹部に係合して前記環状のヨークを形成する、請求項６に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項８】
前記ヨークは実質的に長方形であり、前記ヨークの２つの反対側の辺の内側面から２つのアームが延び、前記爪磁極の数は２であり、前記２つの爪磁極は、前記アームの遠位端にそれぞれ形成され、２つの補助爪磁極が前記ヨークの他の２つの反対側の辺の内側面に結合され、前記２つの爪磁極及び前記２つの補助爪磁極は、円周方向に沿って交互に配列され、前記補助爪磁極の各々の半径方向の大きさは、前記爪磁極の各々の半径方向の大きさよりも小さく、前記爪磁極及び前記補助爪磁極の各々の内側面は凹状で前記円弧磁極面を形成し、前記巻線は、前記爪磁極に結合された前記アームの周りでのみ巻き付けられる、請求項１から３のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項９】
前記ヨークは長方形であり、前記２つのアームは、前記ヨークの一対のより短い辺から一体的に延び、前記２つの補助爪磁極は、別個に形成され、次に、前記ヨークの一対のより長い辺にそれぞれ結合される、請求項８に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１０】
前記補助爪磁極の各々の前記円弧磁極面は、インボリュート曲線面であり、前記補助爪磁極の各々の前記円弧磁極面と前記ロータとの間の空隙は不均一であり、前記爪磁極及び前記補助爪磁極の各々の前記円弧磁極面は、同じ円周方向に沿ってらせん状に外向きに延びる、請求項８又は９に記載の単相永久磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相永久磁石モータに関し、より具体的には、単相永久磁石インナーロータ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
単相永久磁石モータは、一般に、ステータコア、ステータ巻線、及び永久磁石ロータを含む。ステータコアは爪磁極を形成し、ステータ巻線は爪磁極に巻き付けられる。巻線に通電すると、爪磁極が極性化される。爪磁極の各々は、ステータコアの１つの磁極として作動し、永久磁石ロータの永久磁極と協働してロータを推し進めて連続的に回転させ、例えば自動車用途において窓を開閉するために駆動するといった、負荷を回転又は平行移動させるために駆動するようになっている。
【０００３】
一般に、単相永久磁石モータのステータコアの磁極数は、永久磁石ロータの磁極数と同じである。その結果、モータが電源オフとなって停止する際に、永久磁石ロータの永久磁極は、モータの半径方向に沿ってステータコアの磁極と整列して死点になることになり、モータが再び通電される場合にロータの起動が不安定になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のことを考慮して、モータが電源オフになった場合に死点になるのが効果的に回避され、モータに再び通電した場合にモータをうまく始動できる単相永久磁石モータに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
単相永久磁石モータは、ステータ及びロータを含む。ステータは、ステータコアと、ステータコアの周りに巻き付けられた巻線とを含む。ステータコアは、ヨークと、ヨークから延びる少なくとも２つの爪磁極とを含む。爪磁極の各々は円弧磁極面を形成する。爪磁極の円弧磁極面は協働して空間を定める。ロータは、ステータの空間内に回転可能に配置される。ロータは、少なくとも２つの永久磁極を含む。各爪磁極の円弧磁極面は、インボリュート曲線面であり、円弧磁極面とロータとの間に不均一な空隙が定められる。
【０００６】
好ましくは、各々の永久磁極は、ステータの円弧磁極面に面する磁極面を備え、不均一な空隙は、円弧磁極面と磁極面との間に定められる。
【０００７】
好ましくは、各円弧磁極面とロータの中心軸との間の半径方向距離は、円弧磁極面の円周方向に沿って円弧磁極面の一端から円弧磁極面の他端まで徐々に変化し、各円弧磁極面とロータとの間の不均一な空隙は、一端から他端まで徐々に変化する。
【０００８】
好ましくは、各爪磁極は互いに離間しており、２つの隣接する爪磁極の遠位端はそれらの間に隙間を定め、円弧磁極面は、円周方向に連続せず、爪磁極の間の隙間で中断する。
【０００９】
好ましくは、隣接する爪磁極の間の隙間は、空隙の最大値の０〜６倍である。
【００１０】
好ましくは、隣接する爪磁極の間の隙間は、空隙の最大値の２倍よりも大きく、空隙の最大値の４倍よりも小さい。
【００１１】
好ましくは、爪磁極の間の隙間の幅は、ステータとロータとの間の空隙の最大幅の実質的に２倍である。
【００１２】
好ましくは、ステータコアはＵ字形のコアであり、ヨークの２つの端部から２つのアームが延び、２つのアームは互いに平行でかつ離間し、アームの各々は、遠位端に爪磁極の一方を形成し、爪磁極の各々の爪磁極の他方に面する内側面は、凹状であり円弧磁極面を形成する。
【００１３】
好ましくは、爪磁極の各々はＣ字形であり、爪磁極の各々の２つの端部は、他の爪磁極に向かって突出して磁極先端を形成する。
【００１４】
好ましくは、ステータコアは、実質的にθ字形のコアであり、互いに平行でかつ離間した２つの細長いヨークを備え、２つのアームは、２つのヨークの反対側の端部をそれぞれ相互接続し、爪磁極の数は２であり、２つの爪磁極は、２つのヨークの中間から互いに向かって垂直に延び、爪磁極の各々の爪磁極の他方に面する内側面は、凹状であり円弧磁極面を形成する。
【００１５】
好ましくは、ヨークは環状であり、複数のアームがヨークの内側面から半径方向内向き延び、爪磁極は、アームの半径方向内側端にそれぞれ形成され、爪磁極の各々は円弧形状であり、爪磁極の各々の半径方向内側面は、爪磁極の円弧磁極面として機能する。
【００１６】
好ましくは、コアは、複数のセグメントを接合することによって形成され、セグメントの各々は、円弧形のヨーク部分と、ヨーク部分の半径方向内側面から延びるアームとを備え、爪磁極は、アームの遠位端にそれぞれ形成され、各ヨーク部分の円周方向の一端は外向きに突出してタブを形成し、各ヨーク部分の他端は凹状になって凹部を定め、各ヨーク部分のタブは、１つの隣接するヨーク部分の凹部に係合して環状のヨークを形成する。
【００１７】
好ましくは、ヨークは実質的に長方形であり、ヨークの２つの反対側の辺の内側面から２つのアームが延び、爪磁極の数は２であり、２つの爪磁極は、アームの遠位端にそれぞれ形成され、２つの補助爪磁極がヨークの他の２つの反対側の辺の内側面で結合され、２つの爪磁極及び２つの補助爪磁極は、円周方向に沿って交互に配列され、各補助爪磁極の半径方向の大きさは、各爪磁極の半径方向の大きさよりも小さく、爪磁極及び補助爪磁極の各々の内側面は凹状で円弧磁極面を形成する。
【００１８】
好ましくは、ヨークは長方形であり、２つのアームは、ヨークの一対のより短い辺から一体的に延び、２つの補助爪磁極は、別個に形成され、次に、ヨークの一対のより長い辺にそれぞれ結合される。
【００１９】
好ましくは、各補助爪磁極の円弧磁極面はインボリュート曲線面であり、各補助爪磁極の円弧磁極面とロータとの間の空隙は不均一である。
【００２０】
好ましくは、爪磁極及び補助爪磁極の各々の円弧磁極面は、同じ円周方向に沿って、らせん状に外向きに延びる。
【００２１】
好ましくは、巻線は、爪磁極に結合されたアームの周りだけに巻き付けられる。
【００２２】
先行技術と比較して、本開示の単相永久磁石モータのコアは、インボリュート円弧磁極面を形成し、ステータとロータとは不均一な空隙を形成し、それによりモータが電源オフになって停止した場合に、ロータの磁極軸は爪磁極の中心軸から一定角度だけオフセットするので、モータのロータは、死点位置で停止することが防止され、モータの次の始動が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本開示の実施形態による単相永久磁石モータの概略図である。
【図２】図１のモータの正面図である。
【図３】図１のモータのステータコアの概略図である。
【図４】本開示の別の実施形態による単相永久磁石モータの概略図である。
【図５】図４のモータの正面図である。
【図６】図４のモータのステータコアの概略図である。
【図７】本開示の別の実施形態による単相永久磁石モータの概略図である。
【図８】図７のモータの正面図である。
【図９】図７のモータにおける半分の拡大図である。
【図１０】図７のモータのステータの概略図である。
【図１１】図１０のステータの正面図である。
【図１２】図１１のステータの部分的な分解組立図である。
【図１３】図１１のステータのコアの概略図である。
【図１４】図７のモータのロータの概略図である。
【図１５】本開示のさらに別の実施形態によるモータの概略図である。
【図１６】図１５のモータの正面図である。
【図１７】図１５のモータのステータの概略図である。
【図１８】図１７のステータの正面図である。
【図１９】図１８のステータのコアの概略図である。
【図２０】図１５のモータのロータの概略図である。
【図２１】図２０のロータの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本開示の単相永久磁石モータは、自動車の窓、玩具の車輪、インペラなどの外部機器を直接的に又は間接的に（歯車、ウォーム歯車、ウォームなどの伝達機構を介して）駆動して、平行移動させる又は回転させるために使用できる。本発明の技術的な解決策及び利点は、本発明の単相永久磁石モータの実施形態に関する以下の説明を、添付図面を参照して考慮することにより明らかとなる。図面は、参照及び例示に過ぎず、限定的とみなすべきではない。各図に示す構成部品の寸法及び機能は、全般的に表現の便宜及び明確性のために選択されており必ずしも縮尺通りに示されていない。
【００２５】
図１は、本開示の単相永久磁石モータの実施形態を示す。好ましくは、モータは、インナーロータ型モータであり、軟磁気伝導性材料で作製されたステータコア１０を備えるステータ４０と、ステータコア１０に回転可能に配置された永久磁石ロータ１２とを含む。図２及び図３を参照すると、この実施形態では、ステータコア１０は、Ｕ字形コアであり、ブロック形ヨーク１４と、ヨーク１４の２つの端部からそれぞれ垂直かつ外向きに延びる２つのアーム１６とを含む。アーム１６の上には巻線を巻付けることができる。各アーム１６の遠位端は爪磁極１８を形成する。モータの始動時に、アーム１６に巻き付けられた巻線は通電されて誘電電磁界を発生し、それにより爪磁極１８が極性化される。極性化された爪磁極１８は、コア１０の磁極として機能する。２つの爪磁極１８は、常に反対の極性を有する。図面には、巻線、巻線の電流を制御するための電気回路、及びモータハウジングなどのステータの一部の構成部品は示されておらず、それらは本技術の単相永久磁石モータにおける対応する部品とすることができる。
【００２６】
好ましくは、コア１０のヨーク１４及び２つのアーム１６は、複数の積層体を積み重ねることによってそれぞれ形成され、その後、積層体は、機械的結合手段で一緒に組み立てられてコア１０を形成する。従って、最初に巻線を各々のアーム１６に巻き付けることができ、次に、周りに巻線が巻き付けられたアームがヨーク１４に結合されるので、巻線は、コア１０の構造及び大きさの制限を受けることなく、より好都合に素早く巻き付けることができる。好ましくは、ヨーク１４は、内向きに凹状になっており、ヨーク１４の２つの端部の近くの２つの位置に係止スロット２０を形成する。各々のアーム１６は、外向きに突出して、ヨーク１４に向かい合う一端で係止ブロック２２を形成する。組立時、各アーム１６の係止ブロック２２は、ヨーク１４の１つの対応するスロット２０に係合し、アーム１６及びヨーク１４を一緒に結合してコア１０を形成するようになっている。好ましくは、係止スロット２０及び係止ブロック２２は、あり継タイプの結合部を形成し、結合後に分離するのを防ぐようになっている。他の実施形態では、係止スロット２０はアーム１６に形成することができ、相応して、係止ブロック２２はヨーク１４に形成される。
【００２７】
２つのアーム１６は、両方とも細長く、互いに平行であり離間している。爪磁極１８は、アーム１６のヨーク１４から離れている端部に形成される。２つの爪磁極１８の間に、内部にロータ１２を収容するための空間２４が定められる。爪磁極１８の空間２４に面している内側面は、凹状の滑らかな湾曲面であり、爪磁極１８の円弧磁極面２６として機能する。この実施形態では、爪磁極１８は実質的にＣ字形であり、各々の爪磁極１８の円弧磁極面２６は、インボリュート曲線面である。図３に示される態様から分かるように、各円弧磁極面２６は、反時計回りの方向に沿って漸進的にらせん状に外向きに延びている。換言すれば、各円弧磁極面２６の直径は、反時計回りの方向に沿って徐々に増加する。爪磁極１８の円弧磁極面２６によって取り囲まれた空間２４は、不規則であり、実質的に円柱形状である。各々の円弧磁極面２６と空間２４の中心軸、すなわちロータ１２の中心軸との間の距離は、円弧磁極面２６のらせん方向、すなわち反時計周りの方向に沿って徐々に増加する。
【００２８】
この実施形態では、図２に示すように、ロータ１２は、全体的に長円断面であり、回転軸（図示せず）がロータ１２の内部を貫通して挿入され、負荷に接続してこれを駆動して作動させる。ロータ１２は永久磁極２８を含み、その数はステータコア１０の爪磁極１８と同じである。各永久磁極２８の外側面は磁極面３０として機能し、磁極面３０は、爪磁極１８の円弧磁極面２６に対向する。好ましくは、永久磁極２８の磁極面３０は、中心軸がロータ１２の中心軸と一致する円筒面上に配置される。好ましくは、円筒面の外径は、ステータコア１０の爪磁極１８の円弧磁極面２６の直径の最小値よりも小さい。組立時、ロータ１２の中心軸は、爪磁極１８の間にある空間２４の中心軸と一致した状態に維持される。ロータ１２の永久磁極２８の磁極面３０は、半径方向に沿って、コア１０の爪磁極１８の円弧磁極面２６に対向しかつこれから離間して、それらの間に空隙３２が定められ、それによりロータ１２が回転中にコア１０と干渉するのを防いでロータ１２の安定した回転が保証される。
【００２９】
コア１０の爪磁極１８のインボリュート円弧磁極面２６により、各円弧磁極面２６とロータ１２の対応する磁極面３０との間に定められる空隙３２の半径方向幅は、円弧磁極面２６のらせん方向、すなわち反時計回りの方向に沿って徐々に増加する。従って、ステータ４０及びロータ１２は、これらの間に徐々に変化する不均一の空隙３２を定め、モータが電源オフとなり停止する場合に、ロータ１２の磁極軸は、各爪磁極１８の中心軸から一定角度だけオフセットし、すなわち死点位置を回避し、モータへの再通電時、モータがうまく始動するのを保証する。他の実施形態では、爪磁極１８の各円弧磁極面２６は、モータの回転方向に応じて時計回りの方向に沿ってせん状に外向きに延びるインボリュート曲線面に設計することができ、円弧磁極面２６は、同様にロータ１２の永久磁極２８の磁極面３０と協働してこれらの間に不均一な空隙を形成し、モータの停止時、ロータ１２は確実に死点を回避することを理解されたい。
【００３０】
好ましくは、各アーム１６の爪磁極１８の円周方向に沿った２つの端部は、他のアーム１６に向かって外向きに延びて磁極端３４を形成し、それにより各爪磁極１８は、半円に近いより大きな円弧長さを有することになる。従って、２つの爪磁極１８の対向する磁極端３４は、それらの間に狭い隙間３６を定め、２つの爪磁極１８の円弧磁極面２６は、連続した円周面を形成せず、代わりに円周方向に沿った狭い隙間によって中断されて磁束洩れ及びコギングトルクを低減し、モータの効率的かつ安定した動作を実現する。より好ましくは、円弧磁極面２６の円周方向における不連続部の幅、すなわち各爪磁極１８の間の隙間３６の幅は、ステータ４０とロータ１２との間の空隙３２の最大幅の実質的に２倍である。
【００３１】
図４から図６は、本開示の単相永久磁石モータの別の実施形態を示し、主として以下の点で異なる。すなわち、この実施形態のモータのステータコア１０は、θ形のコアであり、互いに平行でかつ離間した２つの細長いヨーク１４と、２つのヨーク１４の反対側の端部をそれぞれ相互接続する２つのアーム１６と、各ヨーク１４の中間から垂直に延びる爪磁極１８とを含む。２つの爪磁極１８は、互いに対向して離間している。他の爪磁極１８に面する各爪磁極１８の内側面は、凹状になっており円弧磁極面２６を形成する。２つの爪磁極１８の円弧磁極面２６は、これらの間にロータ１２を収容するための空間２４を定める。同様に、図５及び図６に示すように、各爪磁極１８の円弧磁極面２６は、インボリュート曲線面であり、ロータ１２の磁極面３０と協働して不均一な空隙３２を形成し、それによりモータが電源オフになって停止する際に、ロータ１２の磁極軸は、確実に爪磁極１８の中心軸からオフセットして死点位置を回避するようになっている。加えて、２つの爪磁極１８は互いに離間しており、円弧磁極面２６は、各爪磁極１８の間の隙間３６で中断されて円周方向に連続しておらず、結果的に磁束洩れを効果的に低減する。
【００３２】
図７から図１４は、本開示の単相永久磁石モータの第３の実施形態を示し、主として以下の点で異なる。すなわち、この実施形態のモータのステータコア１０は、図１３に示すようにリング形のコアであり、環状ヨーク１４と、ヨーク１４の内側面から半径方向内向きに延びる複数のアーム１６（図面には４つのアーム１６を示する）とを含む。図１０から図１１に示すように、巻線３８は、コア１０のアーム１６に巻き付けられ、コア１０と協働してモータのステータ４０を形成する。各々のアーム１６は、その半径方向内側端に円弧爪磁極１８を形成する。隣接する爪磁極１８の遠位端は、それらの間に隙間３６を定める。各爪磁極１８の半径方向内側面は、凹状になっており爪磁極１８の円弧磁極面２６として作用する。好ましくは、図１３に示すように、各円弧磁極面２６は、インボリュート曲線面であり、図に示した方向から見て時計周りの方向に沿って、らせん状に外向きに延びる。複数円弧磁極面２６は、協働してロータ１２を収容するための実質的に円柱形状の空間２４を定める。
【００３３】
好ましくは、図１２に示すように、コア１０は、複数のセグメント４２を接合することで形成される。セグメント４２の各々は、円弧形のヨーク部分４４と、ヨーク部分４４の半径方向内側面の中間から延びるアーム１６と、アーム１６の遠位端に形成された爪磁極１８とを含む。ヨーク部分４４の円周方向の一端は、外向きに突出してタブ４６を形成し、他端は凹状になって凹部４８を定める。組立時、図１２に示すように、各ヨーク部分４４のタブ４６は、隣接するヨーク部分４４の凹部４８に係合し、各ヨーク部分４４は、端と端とが結合されて環状のヨーク１４を形成するようになっており、これによってコア１０が完成する。ヨーク１４は複数の接合セグメント４２によって形成されるので、巻線３８は、セグメント４２を接合する前に、それぞれのセグメント４２のアーム１６に巻き付けることができる。従って、巻線３８の巻き付けは、コア１０の構造及び大きさによって制限されない。巻線３８の短絡を防止するために、絶縁ブラケット５０は、各々のセグメント４２の周りに取り付けることができ、セグメント４２を巻線３８から分離する。
【００３４】
図１４に示すように、この実施形態では、ロータ１２はロータコア５２をさらに含む。ロータコア５２は、円柱形状であり、軸５４の周りに固定的に取り付けられ、軸５４と同軸である。永久磁極２８は、ロータコア５２の外側面に付加され、爪磁極１８の数は永久磁極２８の数に等しく、この実施形態では両方とも４である。永久磁極２８の各々は、ロータ１２の１つの磁極として作用する。隣接する永久磁極２８は反対の極性を有する。永久磁極２８の外側面は、その磁極面３０として機能し、磁極面３０は、ステータ４０の爪磁極１８の円弧磁極面２６と直接、向かい合う。好ましくは、永久磁極２８の磁極面３０は、軸５４の軸と一致する軸を有する円筒面と共通して配置される。軸５４の２つの端部は、外向きに延びて負荷に接続する。好ましくは、軸受５６は、軸５４の周りに取り付けられ、軸５４を回転支持する。
【００３５】
図７から図９に示すように、ロータ１２とステータ４０とを組み立ててモータを形成する際、ステータ４０の爪磁極１８の円弧磁極面２６はインボリュート曲線面であるので、円弧磁極面２６は、ロータ１２の永久磁極２８の磁極面３０と協働してこれらの間に不均一な空隙３２を定める。空隙３２の半径方向の幅は、円弧磁極面２６のらせん方向に沿って（図９で見て時計周りの方向に沿って）徐々に増加し、それによりモータが電源オフになって停止する際に、ロータ１２の磁極軸が確実に爪磁極１８の中心軸からオフセットして、死点位置を回避する。さらに、隙間３６がステータ４０の各爪磁極１８の間に定められるので、爪磁極１８の円弧磁極面２６は、各爪磁極１８の間の隙間３６で中断する。従って、爪磁極１８の円弧磁極面２６は円周方向に連続しておらず、これにより磁束洩れが効果的に低減されてモータの効率が確保される。
【００３６】
図１５から図２１は、本開示の第４の実施形態による単相永久磁石モータを示し、主として以下の点で異なる。すなわち、この実施形態のモータのステータコア１０は、図１９に示すように長方形のコアであり、長方形のヨーク１４と、ヨーク１４の２つの反対側の辺から延びる２つのアーム１６と、各アーム１６の遠位端に形成された爪磁極１８と、ヨーク１４の他の２つの反対側の辺に形成された２つの補助爪磁極５８とを含む。この実施形態では、ヨーク１４は長方形である。２つのアーム１６は、ヨーク１４の反対側のより短い辺の内側面から互いに向かって一体的に延びている。磁極面２６は、各爪磁極１８の半径方向内側端に形成され円弧形状である。巻線３８は、アーム１６に巻き付けられ、爪磁極１８の外側面に配置される。２つの補助爪磁極５８は、別個に形成され、その後、ヨーク１４の反対側のより長い辺の内側面に結合され、磁気を伝導して、爪磁極１８が磁束ループを形成するのを助ける。２つの爪磁極１８及び２つの補助爪磁極５８は、隣接する爪磁極１８と補助爪磁極５８との間に狭い隙間３６を維持して、円周方向に沿って交互に配列される。全ての爪磁極１８及び補助爪磁極５８の内側面は、凹状になっており、円弧磁極面２６を形成する。各円弧磁極面２６は、インボリュート曲線面であり、図１９に示す方向から見た場合に時計回りの方向に沿って外向きにらせん状である。この実施形態では、巻線に通電すると、１つの爪磁極１８と１つの隣接する補助爪磁極５８との間に１つの磁束ループが形成されるので、磁束ループの数は爪磁極１８の数の２倍である。
【００３７】
図２０から図２１に示すように、ロータ１２は、爪磁極１８及び補助爪磁極５８の円弧磁極面２６によって定まる空間２４内に回転可能に収容される。ロータ１２は、軸５４と、ロータコア５２と、複数の永久磁極２８と、ロータハウジング６０とを含む。ロータコア５２は、軸５４の周りに固定的に取り付けられる。永久磁極２８は、ロータコア５２の外側面に固定される。ロータハウジング６０は、永久磁極２８の周りに取り付けられて固定される。好ましくは、永久磁極２８の数は、爪磁極１８及び補助爪磁極５８の数の合計と等しい。各永久磁極２８のロータコア５２の反対側の外側面は、永久磁極２８の磁極面３０として機能し、ロータ１２の軸と一致する軸を有する円筒面上に配置される。ステータ４０とロータ１２とを組み立てた後、ステータ４０のインボリュート円弧磁極面２６に起因して、ステータ４０とロータ１２との間の空隙３２は不均一である。空隙３２の半径方向の幅は、ステータ４０の円弧磁極面２６のらせん方向に沿って（図１９に示す方向から見て時計回りの方向に沿って）徐々に増加し、これによりモータの電源オフ時にロータが死点位置で停止することが効果的に防止され、モータへの再通電時にロータ１２がうまく始動することが保証される。さらに、ロータハウジング６０は磁気伝導性材料で作製することができ、この場合、ロータハウジング６０の外周面はロータ１２の磁極面３０として機能し、それによりステータ４０とロータ１２との間の空隙３２が効果的に減少してモータの効率は改善される。
【００３８】
上記実施形態では、隣接する爪磁極間の隙間は、空隙の最大値の０〜６倍であり、好ましくは、隣接する爪磁極の間の隙間は、空隙の最大値の２倍よりも大きく、空隙の最大値の４倍よりも小さい。
【００３９】
上記実施形態では、モータのステータ及びロータ１２は構造及び外形が多少異なるが、それらの動作は原則として同じである。モータに通電すると、周期的な交流電流が巻線３８を通って流れて誘導電磁界が発生する。その結果、ステータコア１０の爪磁極１８が極性化され、爪磁極１８は、ロータ１２の永久磁極２８と相互作用してロータ１２を駆動し、これはさらに負荷を駆動して動作させる。本開示の実施形態では、ステータの全てのコア１０は、円周方向に連続しないインボリュート円弧磁極面２６を形成し、ステータ４０及びロータ１２は、それらの間に不均一な空隙３２が定められる。これにより、モータの電源オフ時、ロータ１２が死点位置に停止することが効果的に防止され、モータの次の始動が助長される。さらに、これにより磁束洩れを低減することができ、モータの効率を確保できる。
【００４０】
上述した実施形態は、限定的ではなく例示的である。当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更が明らかであり、そのような全ての変更は本発明の範囲内に属する。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ステータコア
１２  ロータ
１４  ヨーク
１６  アーム
１８  爪磁極
２０  係止スロット
２２  係止ブロック
２４  空間
２６  円弧磁極面
２８  永久磁石
３０  磁極面
３２  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【外国語明細書】
2017139947000001.pdf