(57)【要約】【課題】出力を改善したモータを提供する。【解決手段】モータが、モータ外側磁気コア及びモータ内側磁気コアを含む。モータ外側磁気コアは、環状のヨーク及び複数の歯を含む。各歯は、歯本体及び磁極片を含む。複数の歯の磁極片は、協働的に不連続な内側リングを定める。モータ内側磁気コアは、内側リングによって取り囲まれる。モータ内側磁気コアは、中心部分と、中心部分の外側を取り囲む複数の磁極部分とを含む。磁極部分及び中心部分の各々は、これらの間に永久磁石を収容する間隙を定める。隣接する磁極部分間には、第１の接続部分が接続される。第１の接続部分と中心部分との間には、第２の接続部分が接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータであって、
モータ外側磁気コアと、
前記モータ外側磁気コアに対して回転自在なモータ内側磁気コアと、
を備え、前記モータ外側磁気コアは、
環状のヨークと、
前記ヨークから内向きに延びる複数の歯と、
を有し、前記歯の各々は、歯本体と、該歯本体の端部から該歯本体の両側に向かって延びる磁極片とを含み、前記複数の歯の前記磁極片は、協働的に不連続な内側リングを定め、前記ヨークの外径に対する前記内側リングの直径の比率は、０．４５〜０．６５であり、
前記モータ内側磁気コアは、
中心部分と、
前記中心部分の外側を取り囲む複数の磁極部分と、
を有し、前記磁極部分のうちの隣接する磁極部分は互いに離間し、前記磁極部分の各々と前記中心部分とは、永久磁石を収容する間隙を間に定め、前記モータ内側磁気コアは、
前記磁極部分のうちの２つの対応する磁極部分間にそれぞれ接続された複数の第１の接続部分と、
前記第１の接続部分のうちの対応する第１の接続部分と前記中心部分との間にそれぞれ接続された複数の第２の接続部分と、
をさらに有する、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記モータは、第１のエンドキャップと、第２のエンドキャップと、接続部材とをさらに備え、前記第１のエンドキャップ及び前記第２のエンドキャップは、前記モータ外側磁気コアの２つの端部にそれぞれ取り付けられ、前記第２のエンドキャップは、前記モータ外側磁気コアの前記歯間に形成された巻き付けスロット内に延びる軸方向の中空ポストを含み、前記接続部材は、前記中空ポストの貫通穴を通過して、前記第１のエンドキャップ及び前記第２のエンドキャップを前記モータ外側磁気コアの前記２つの端部に締結する、
請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記モータの回転軸に空気流発生装置が取り付けられ、該空気流発生装置は、前記モータの動作中に空気流を発生させ、該空気流は、前記モータ外側磁気コアと前記モータ内側磁気コアとの間の空隙を通って流れる、
請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
モータ内側磁気コアであって、
中心部分と、
前記中心部分を取り囲む複数の磁極部分と、
を備え、前記磁極部分のうちの隣接する磁極部分は互いに離間し、前記磁極部分の各々と前記中心部分とは、永久磁石を収容する間隙を間に定め、前記モータ内側磁気コアは、
前記磁極部分のうちの２つの対応する磁極部分間にそれぞれ接続された複数の第１の接続部分と、
前記第１の接続部分のうちの対応する第１の接続部分と前記中心部分との間にそれぞれ接続された複数の第２の接続部分と、
をさらに備える、
ことを特徴とするモータ内側磁気コア。
【請求項５】
前記複数の磁極部分の外面は、共通の円筒面上に位置し、前記第１の接続部分の外面は、前記円筒面の外側に位置する、
請求項４のモータ内側磁気コア。
【請求項６】
前記複数の磁極部分の外面は、共通の円筒面上に位置し、前記磁極部分の各々の中心角に対応する電気角は、１１０度〜１５０度である、
請求項４に記載のモータ内側磁気コア。
【請求項７】
前記第１の接続部分の長さは、前記第２の接続部分の長さの３〜６倍である、
請求項４に記載のモータ内側磁気コア。
【請求項８】
前記第１の接続部分及び前記第２の接続部分は、いずれもストリップ形状であり、前記第２の接続部分の各々は、前記第１の接続部分のうちの対応する１つの第１の接続部分の中間に接続されてＴ字形を形成する、
請求項４に記載のモータ内側磁気コア。
【請求項９】
モータ外側磁気コアであって、
環状のヨークと、
前記ヨークから内向きに延びる複数の歯と、
を有し、前記歯の各々は、歯本体と、該歯本体の端部から該歯本体の両側に向かって延びる磁極片とを含み、前記複数の歯の前記磁極片は、協働的に不連続な内側リングを定め、前記内側リングの直径は、前記ヨークの外径の０．４５〜０．６５倍である、
ことを特徴とするモータ外側磁気コア。
【請求項１０】
前記ヨークの半径方向幅は、前記歯本体の円周方向幅の０．４５〜０．６５倍である、
請求項９に記載のモータ外側磁気コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータの分野に関し、具体的にはモータと、その外側磁気コア及び内側磁気コアとに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、モータのステータ及び／又はロータは、磁場の伝導及び強化のために軟磁性材料で構成された磁気コアを含む。磁気コアの構造は、モータの出力特性に関連する。モータメーカーは、モータ出力などの良好な性能パラメータを取得できるように磁気コアを最適化することに尽力してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、出力を改善したモータが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、互いに回転自在なモータ外側磁気コア及びモータ内側磁気コアを含むモータを提供する。モータ外側磁気コアは、環状のヨークと、ヨークから内向きに延びる複数の歯とを有し、各歯は、歯本体と、歯本体の端部から歯本体の両側に向かって延びる磁極片とを含み、複数の歯の磁極片は、協働的に不連続な内側リングを定め、ヨークの外径ＯＤに対する内側リングの直径ＩＤの比率は、０．４５〜０．６５である。モータ内側磁気コアは、中心部分と、中心部分の外側を取り囲む複数の磁極部分とを有し、磁極部分のうちの隣接する磁極部分は互いに離間し、磁極部分の各々と中心部分とは、永久磁石を収容する間隙を間に定め、モータ内側磁気コアは、磁極部分のうちの２つの対応する磁極部分間にそれぞれ接続された複数の第１の接続部分と、第１の接続部分のうちの対応する第１の接続部分と中心部分との間にそれぞれ接続された複数の第２の接続部分とをさらに有する。
【０００５】
モータ外側磁気コアはステータであり、モータ内側磁気コアはロータであることが好ましい。
【０００６】
モータは、第１のエンドキャップと、第２のエンドキャップと、接続部材とをさらに含むことが好ましい。第１のエンドキャップ及び第２のエンドキャップは、モータ外側磁気コアの２つの端部にそれぞれ取り付けられる。第２のエンドキャップは、モータ外側磁気コアの歯間に形成された巻き付けスロット内に延びる軸方向の中空ポストを含み、接続部材は、中空ポストの貫通穴を通過して、第１のエンドキャップ及び第２のエンドキャップをモータ外側磁気コアの２つの端部に締結する。
【０００７】
モータの回転軸には、空気流発生装置が取り付けられ、空気流発生装置は、モータの動作中に空気流を発生させることが好ましい。空気流は、モータ外側磁気コアとモータ内側磁気コアとの間の空隙を通って流れる。
【０００８】
複数の磁極部分の外面は、共通の円筒面上に位置し、第１の接続部分の外面は、円筒面の外側に位置することが好ましい。
【０００９】
複数の磁極部分の外面は、共通の円筒面上に位置し、各磁極部分の中心角に対応する電気角θは、１１０度〜１５０度であることが好ましい。
【００１０】
各磁極部分の中心角θに対応する電気角θは、１２０度〜１３５度であることが好ましい。
【００１１】
第１の接続部分の長さＤ１は、第２の接続部分の長さＤ２の３〜６倍であることが好ましい。
【００１２】
第１の接続部分の長さＤ１は、第２の接続部分の長さＤ２の４〜５倍であることが好ましい。
【００１３】
第１の接続部分及び第２の接続部分は、いずれもストリップ形状であり、各第２の接続部分は、第１の接続部分のうちの対応する１つの第１の接続部分の中間に接続されてＴ字形を形成することが好ましい。
【００１４】
内側リングの直径ＩＤは、ヨークの外径の０．５〜０．５８倍であることが好ましい。
【００１５】
ヨークの半径方向幅Ｗ２は、歯本体の円周方向幅Ｗ１の０．４５〜０．６５倍であることが好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によるモータは、出力が高くなることによって出力密度が大きくなる。
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施形態によるモータを示す図である。
【図２】図１のモータの縦断面図である。
【図３】図１のモータの横断面図である。
【図４】図１のモータが利用するモータ内側磁気コアを示す図である。
【図５】図１のモータの磁路分布を示す図である。
【図６】図１の磁路分布におけるステータとロータとの間の間隙の磁束密度曲線を示す図である。
【図７】図１のモータが利用するエンドキャップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図３を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるモータ２０が、ステータ及びロータを含む。ステータは、モータ外側磁気コア２１と、モータ外側磁気コア２１の２つの軸端に取り付けられた第１のエンドキャップ３１及び第２のエンドキャップ４１とを含む。ロータは、回転軸５１と、回転軸５１に固定されたモータ内側磁気コア５３とを含む。第１のエンドキャップ３１及び第２のエンドキャップ４１の中心には、軸受座３３、４３がそれぞれ配置される。回転軸５１の２つの端部は、ロータがステータに対して回転できるように、対応する軸受を介して軸受座３３、４３に取り付けられる。別の実施形態では、モータ外側磁気コア２１がロータとして機能し、モータ内側磁気コア５３がステータとして機能する。
【００２０】
モータ外側磁気コア２１は、環状のヨーク２２と、ヨーク２２から内向きに延びる複数の歯２３とを含む。各歯２３は、歯本体と、歯本体の遠位端から両側に向かって延びる磁極片２４とを含む。各２つの隣接する歯２３間には、巻き付けスロットが形成される。それぞれの歯本体には、ステータ巻線２５が集中巻きの形で巻き回されて、それぞれの巻き付けスロット内に収容される。複数の歯２３の磁極片２４は、協働的に不連続な内側リングを定める。ヨーク２２の外径ＯＤに対する内側リングの直径ＩＤの比率は、０．４５〜０．６５である。内側リングの直径ＩＤは、ヨーク２２の外径ＯＤの０．５〜０．５８倍であることがさらに好ましい。
【００２１】
図３及び図４を参照すると、モータ内側磁気コア５３は、モータ外側磁気コア２１によって取り囲まれ、中心部分５４と、中心部分５４の外側を取り囲む複数の磁極部分５６と、複数の第１の接続部分５８と、複数の第２の部分５９とを含む。隣接する磁極部分５６は、互いに離間する。各磁極部分５６と中心部分５４との間には、永久磁石５５を収容する間隙が形成される。各第１の接続部分５８は、２つの磁極部分５６間に接続され、各第２の接続部分５９は、１つの対応する第１の接続部分５８と中心部分５４との間に接続される。第１の接続部分５８及び第２の接続部分５９は、いずれもストリップ形状であり、各第２の接続部分５９は、対応する第１の接続部分５８の中間に接続されることによってＴ字形を形成する。
【００２２】
複数の磁極部分５６の外面は、円筒面上に共通して位置し、第１の接続部分５８の外面は、円筒面の外側に位置する。
【００２３】
この実施形態では、永久磁石５５が板状であり、各磁極部分５６と中心部分５４との間の間隙内に取り付けられる。各磁極部分５６は、間隙内に取り付けられた１つの永久磁石５５に対応する。各永久磁石５５は、モータ内側磁気コア５３の半径方向に沿って分極して、その外面上にＮ極又はＳ極を形成し、モータ内側磁気コア５３のモータの磁極部分５６によってＮ極及びＳ極が交互に形成される。各磁極部分５６の中心角θは、１１０度〜１５０度の電気角に対応する。モータ内側磁気コア５３が４つの磁極を有するモータでは、電気角が、その対応する機械角の２倍である。すなわち、中心角θに対応する機械角は、５５度〜７５度である。
【００２４】
各磁極部分５６の中心角θに対応する電気角は、１２０度〜１３５度であることが好ましい。
【００２５】
この実施形態では、第１の接続部分５８の長さＤ１が、第２の接続部分５９の長さＤ２の３〜６倍である。第１の接続部分５８の長さＤ１は、第２の接続部分５９の長さＤ２の４〜５倍であることが好ましい。
【００２６】
図５及び図６を参照すると、各磁極部分５６の中心角θに対応する電気角は１２５度であり、磁気漏れの量が減少する。図６には、一対の磁極に対応するモータ外側磁気コア２１とモータ内側磁気コア５３との間の間隙の磁束密度分布を示す（すなわち、この実施形態では電気角が３６０度であり、１８０度の機械角に対応する）。図示のように、磁束の大部分がステータ歯を通過し、磁極片を通じて漏れる磁束はほんの一部にすぎない。
【００２７】
図７を参照すると、第２のエンドキャップ４１は、主要部分４２と、主要部分４２の中心に形成された軸受座４３と、主要部分４２上に形成された複数の中空ポスト４６とを含む。図７及び図２に示すように、各中空ポスト４６は、組み立て中に第２のエンドカバー４１を位置決めできるようにモータ外側磁気コア２１の巻き付けスロット内に延びる。また、中空ポスト４６は、貫通穴４７を有し、貫通穴４７と第１のエンドキャップ３１の貫通穴３７（図２）とをねじなどの接続部材が通過することによって、第１のエンドキャップ３１及び第２のエンドキャップ４１をモータ外側磁気コア２１の２つの軸端に軸方向に保持することができる。
【００２８】
また、図２を参照すると、回転軸５１の一端には、空気流発生装置８１がさらに取り付けられる。空気流発生装置８１は、複数のブレード８２を含む。モータが動作すると、回転軸５１が空気流発生装置８１を回転させて、ブレード８２が空気流を生じるようになる。この空気流は、モータの軸方向に沿ってモータ内を流れることができる。具体的には、図７に示すように、第２のエンドキャップ４１が複数の空気入口４４を含み、空気は、これらの空気入口４４を通じてモータ内に流入した後に、モータ外側磁気コア２１の巻き付けスロット、及びモータ外側磁気コア２１とモータ内側磁気コア５３との間の間隙に沿って第１のエンドキャップ３１に流れて第１のエンドキャップ３１の空気出口３４（図１）から排出することができ、従ってモータの放熱を促すことができる。
【００２９】
１又は２以上の実施形態を参照しながら本発明について説明したが、上記の実施形態の説明は、当業者による本発明の実施又は使用を可能にするためにのみ使用される。当業者であれば、本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であると理解すべきである。本明細書に示した実施形態は、本発明を限定するものとして解釈すべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【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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【外国語明細書】
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