(57)【要約】【課題】振動及び騒音を抑えた単相永久磁石モータが望まれている。【解決手段】単相永久磁石モータが、ステータを含む。ステータは、ステータコア及び巻線を含む。ステータコアは、リング部分と、リング部分から半径方向に延びる歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片とを含む。各磁極片は、位置決めスロットを定める。各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心からオフセットされ、これによって動作中における単相永久磁石モータの出力トルクのトルク変動が５０％未満になる。この結果、モータの振動及び騒音が小さくなる。【選択図】図１
2017055644.tif 000002
【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、該ステータコアに巻き回された巻線とを含むステータを備え、前記ステータコアは、リング部分と、該リング部分から半径方向に延びる複数の歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片とを含み、
各磁極片は、位置決めスロットを定め、各位置決めスロットの中心が、一方の隣接する歯部の対称中心からオフセットされ、これによって動作中における前記単相永久磁石モータの出力トルクのトルク変動が５０％未満になる、
ことを特徴とする単相永久磁石モータ。
【請求項２】
前記ステータに対して回転自在なロータをさらに備え、該ロータは、該ロータの円周方向に沿って配置された複数の永久磁極を含む、
請求項１に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項３】
前記歯部は、前記リング部分から内向きに延び、前記磁極片は、前記歯部の内端部からそれぞれ延び、前記ロータは、前記磁極片によって囲まれた空間内に受け入れられ、前記巻線は、前記歯部に巻き回される、
請求項２に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項４】
前記位置決めスロットは、前記磁極片の内周面内に、又は前記磁極片の外周面と内周面との間に定められる、
請求項３に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項５】
前記各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４０度〜５０度の電気角だけオフセットされる、
請求項１から４のいずれかの１項に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項６】
前記各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４５度の電気角だけオフセットされ、前記単相永久磁石モータの前記出力トルクは、３５％未満の変動率を有する、
請求項５に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項７】
各永久磁極の外面は、前記ロータの中心軸から、前記外面の円周方向中心から２つの円周方向端部にかけて徐々に減少する距離だけ離間し、これによって前記永久磁極の前記外面及び前記磁極片の内周面が、前記永久磁極の中心線に関して対称な対称不均一空隙を間に定めるようになる、
請求項３から６のいずれか１項に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項８】
前記対称不均一空隙の最大厚は、該対称不均一空隙の最小厚の少なくとも１．５倍である、
請求項７に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項９】
各永久磁極は、一様な厚みを有し、前記ロータコアの前記外周面は、前記永久磁極と形状が一致し、前記永久磁極の前記外面及び前記磁極片の内周面は、対称な不均一空隙又は均一空隙を間に定める、
請求項３に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１０】
単相永久磁石モータであって、
ステータと、
前記ステータに対して回転自在なロータと、
を備え、前記ステータは、ステータコアと、該ステータコアに巻き回された巻線とを含み、前記ステータコアは、リング部分と、該リング部分から半径方向に延びる複数の歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片とを含み、各磁極片は、位置決めスロットを定め、各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４０度〜５０度の電気角だけオフセットされ、前記ロータは、該ロータの円周方向に沿って配置された複数の永久磁極を含む、
ことを特徴とする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、特にスロットを有する単相永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３及び図１４を参照すると、図１３の上側の線図に、１電気周期中における既存の単相永久磁石モータの（逆起電力に正比例する）電磁気トルクを示しており、横軸は時間を表し、縦軸は電磁気トルクの振幅を表す。図１３の下側の線図は、１電気周期中における既存の単相永久磁石モータのコギングトルクの変化を示す曲線図であり、横軸は時間を表し、縦軸はコギングトルクを表す。図１４には、図１３の電磁気トルク及びコギングトルクから合成されたモータ出力トルクを示す。図１４から分かるように、トルク変動率＝（最大トルク−最小トルク）／平均トルクであるため、既存の単相永久磁石モータの出力トルクの変動率＝（４７−０）／２０＝２３５％である。他の既存のモータでも、単相モータの出力トルクの変動率が少なくとも１００％を上回る。この結果、既存の単相モータは、動作中に生じるトルク変動が大きく、明らかなモータの振動及び大きな騒音を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、振動及び騒音を抑えた単相永久磁石モータが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
単相永久磁石モータが、ステータを含む。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻き回された巻線とを含む。ステータコアは、リング部分と、リング部分から半径方向に延びる複数の歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片とを含む。各磁極片は、位置決めスロットを定める。各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心からオフセットされ、これによって動作中における単相永久磁石モータの出力トルクのトルク変動が５０％未満になる。
【０００５】
単相永久磁石モータは、ステータに対して回転自在なロータをさらに備え、ロータは、その円周方向に沿って配置された複数の永久磁極を含むことが好ましい。
【０００６】
歯部は、リング部分から内向きに延び、磁極片は、歯部の内端部からそれぞれ延び、ロータは、磁極片によって囲まれた空間内に受け入れられ、巻線は、歯部に巻き回されることが好ましい。
【０００７】
位置決めスロットは、磁極片の内周面内に定められることが好ましい。
【０００８】
各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４０度〜５０度の電気角だけオフセットされることが好ましい。
【０００９】
各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４５度の電気角だけオフセットされ、単相永久磁石モータの出力トルクは、３５％未満の変動率を有することが好ましい。
【００１０】
永久磁極の外面は、ロータの中心軸から、外面の円周方向中心から２つの円周方向端部にかけて徐々に減少する距離だけ離間し、これによって永久磁極の外面及び磁極片の内周面が、永久磁極の中心線に関して対称な対称不均一空隙を間に定めることが好ましい。
【００１１】
各永久磁極は、１又は２以上の永久磁石部材によって形成され、又は全ての永久磁極が、単一のリング形磁性部材によって形成されることが好ましい。
【００１２】
ロータは、ロータコアを含み、各永久磁極は、ロータコアの外周面に取り付けられることが好ましい。
【００１３】
ロータコアの外周面は、軸方向に延びる複数の溝を定め、各溝は、２つの隣接する永久磁極間の接合部に位置することが好ましい。
【００１４】
各永久磁極は、一様な厚みを有し、ロータコアの外周面は、永久磁極と形状が一致し、永久磁極の外面及び磁極片の内周面は、対称な不均一空隙又は均一空隙を間に定めることが好ましい。
【００１５】
ロータコアの外周面及び永久磁石部材の内周面は、同じ円筒面上に位置し、永久磁石部材は、その円周方向中心から２つの円周方向端部にかけて徐々に減少する厚みを有することが好ましい。
【００１６】
対称不均一空隙の最大厚は、対称不均一空隙の最小厚の少なくとも１．５倍であることが好ましい。
【００１７】
各２つの隣接する磁極片間にスロットが形成され、スロットの幅は、ゼロよりも大きく、対称不均一空隙の最小厚の４倍以下であることが好ましい。
【００１８】
スロットの幅は、ゼロよりも大きく、対称不均一空隙の最小厚の２倍以下であることが好ましい。
【００１９】
磁極片の半径方向厚は、歯部から離れる方向に徐々に減少することが好ましい。
【００２０】
位置決めスロットは、磁極片の外周面と内周面との間に定められることが好ましい。
【００２１】
位置決めスロットは、磁極片の内周面内に形成されることが好ましい。
【００２２】
単相永久磁石モータが、ステータと、ステータに対して回転自在なロータとを含む。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻き回された巻線とを含む。ステータコアは、リング部分と、リング部分から半径方向に延びる複数の歯部と、各歯部の遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片とを含む。ロータは、その円周方向に沿って配置された複数の永久磁極を含む。各磁極片は、位置決めスロットを定める。各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４０度〜５０度の電気角だけオフセットされる。
【００２３】
歯部は、リング部分から内向きに延び、磁極片は、歯部の内端部からそれぞれ延び、ロータは、磁極片に囲まれた空間内に受け入れられることが好ましい。
【００２４】
各位置決めスロットの中心は、一方の隣接する歯部の対称中心から４５度の電気角だけオフセットされ、単相永久磁石モータの出力トルクは、３５％未満の変動率を有することが好ましい。
【００２５】
この単相永久磁石モータでは、各磁極片が位置決めスロットを形成し、各位置決めスロットの中心が、一方の隣接する歯部の対称中心からオフセットされ、これによって動作中における単相永久磁石モータの出力トルクのトルク変動が５０％未満になる。この結果、モータの振動及び騒音が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態による単相永久磁石モータを示す図である。
【図２】図１の単相永久磁石モータの外側ハウジングを除去した図である。
【図３】図２の単相永久磁石モータの軸方向に沿った端面図である。
【図４】図２の単相永久磁石モータのステータコアを示す図である。
【図５】図２の単相永久磁石モータのロータコア及び永久磁石を示す図である。
【図６】図１の単相永久磁石モータの回転中のコギングトルク曲線である。
【図７】本発明の第２の実施形態による単相永久磁石モータのステータコアを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による単相永久磁石モータのステータコアを示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による単相永久磁石モータの軸方向に沿ったステータコア及びロータの端面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による単相永久磁石モータの軸方向に沿ったステータコア及びロータの端面図である。
【図１１】本発明の単相永久磁石モータのコギングトルクと電磁気トルクとの間の関係の変化を示す曲線図である。
【図１２】本発明の単相永久磁石モータの出力トルクの変化を示す曲線図である。
【図１３】既存の単相永久磁石モータのコギングトルクと電磁気トルクとの間の関係の変化を示す曲線図である。
【図１４】既存の単相永久磁石モータの出力トルクの変化を示す曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
なお、図は縮尺通りではなく、一般に図全体を通じて、例示を目的として同様の構造又は機能の要素は同様の参照符号によって示す。また、図は好ましい実施形態の説明を容易にするためのものにすぎない。図は、説明する実施形態の全ての態様を示しているわけではなく、本開示の範囲を限定するものでもない。
【００２８】
第１の実施形態
図１〜図５を参照すると、本発明の好ましい実施形態による単相永久磁石モータ１０は、ステータ２０と、ステータに対して回転自在なロータ５０とを含む。ステータ２０は、１つの開放端を有する円筒形の外側ハウジング２１と、外側ハウジング２１の開放端に取り付けられたエンドキャップ２３と、外側ハウジング２１内に取り付けられたステータコア３０と、ステータコア３０に取り付けられた絶縁ブラケット４０と、ステータコア３０に巻き回されて絶縁ブラケット４０によって支持された巻線３９とを含む。ステータコア３０は、外側リング部分３１と、外側リング部分３１から内向きに延びる複数の歯部３３と、各歯部３３の半径方向遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片３５とを含む。巻線３９は、歯部３３に巻き回され、絶縁ブラケット４０によってステータコア３０から絶縁される。本開示で使用する「リング部分」という用語は、円形リング、正方形リング、多角形リングなどの、円周方向沿いに連続的に延びることによって形成される閉じた構造を意味する。
【００２９】
ロータ５０は、磁極片３５によって協働的に定められた空間内に受け入れられる。ロータ５０は、ロータ５０の円周方向に沿って配置された複数の永久磁極５５を含む。各永久磁極５５の外面は円弧面である。各永久磁極５５の外面は、ロータ５０の中心軸から、外面の円周方向中心から２つの円周方向側部にかけて徐々に減少する距離だけ離間する。永久磁極５５の外面、及び対応する磁極片３５の内周面は、永久磁極５５の中心線に関して対称な不均一空隙４１を間に定める。対称な不均一空隙４１の最大厚は、対称な不均一空隙４１の最小厚の少なくとも１．５倍であることが好ましい。対称な不均一空隙４１の「厚み」という用語は、空隙の半径方向厚を意味する。
【００３０】
この実施形態では、各永久磁極５５が、単一の永久磁石部材５６によって形成される。ロータ５０は、ロータコア５３をさらに含む。永久磁石部材５６は、ロータコア５３の外周面に取り付けられる。ロータコア５３の外周面は、軸方向に延びる複数の溝５４を有する。各溝５４は、２つの隣接する永久磁極５５間の接合部に位置して磁気漏れを低減する。永久磁極５５と磁極片と内周面との間に不均一空隙４１を形成するには、具体的に言えば、軸方向平面図においてロータコア５３の外周面及び磁極片３５の内周面を２つの同心円上に配置し、各永久磁石部材５６の厚みを永久磁石部材５６の円周方向中心から２つの円周方向端部にかけて徐々に減少させる。
【００３１】
ロータ５０は、ロータコア５３を貫いて固定された回転軸５１をさらに含む。ロータ５０がステータ２０に対して回転できるように、回転軸５１の一端は、軸受２４を通じてエンドキャップ２３に取り付けられ、他端は、別の軸受を通じてステータ２０の円筒形外側ハウジング２１の底部に取り付けられる。
【００３２】
ステータコア３０は、磁気伝導性磁性材料で作製される。例えば、ステータコア３０は、モータ１０の軸方向に沿って磁性積層体（本業界では、一般にケイ素鋼積層体が使用される）を積層させることによって形成される。ステータコア３０では、各２つの隣接する磁極片３５間にスロット３７が定められる。各スロット３７は、２つの隣接する歯部３３間の中間位置に存在することが好ましい。この設計は、モータの誘導電位を低減し、従ってモータの出力トルクを高めることができる。スロット３７の幅は、ゼロよりも大きく、対称な不均一空隙４１の最小厚の４倍以下である。スロット３７の幅は、ゼロよりも大きく、対称な不均一空隙４１の最小厚の２倍以下であることが好ましい。このように構成すると、モータの始動及び回転がスムーズになり、これによってモータの始動信頼性を高め、死点の可能性を低下させることができる。
【００３３】
各磁極片３５の半径方向厚は、歯部３３からスロット３７に向かう方向に徐々に減少し、これによって磁極片３５の磁気抵抗が、歯部３３からスロット３７に向かう方向に徐々に増加し、従って磁気抵抗が徐々に増加する磁気ブリッジを形成することが好ましい。この設計は、モータの動作をよりスムーズにするとともに、モータの始動信頼性を高めることができる。
【００３４】
この実施形態では、各２つの隣接する歯部３３間の磁極片３５が、位置決めスロット３８を定める。位置決めスロット３８の数は、ステータ２０の極数及びリング形永久磁極５５の数と同じである。この実施形態では、位置決めスロット３８の数が４である。この実施形態では、ステータ巻線が集中巻きであり、従って歯部３３の数はステータ２０の極数と同じである。別の実施形態では、歯部３３の数を、２倍又は３倍などの、ステータの極数の整数倍にすることができる。
【００３５】
この実施形態では、位置決めスロット３８がモータ１０の軸方向に沿って離間し、磁極片３５の内周面内に配置される。別の実施形態では、位置決めスロット３８が、モータの軸方向に沿って連続的に延びる。各位置決めスロット３８は、２つの隣接する歯部３３から異なる距離だけ離間する。位置決めスロット３８は、２つの隣接する歯部３３の一方に近接する。位置決めスロット３８の中心線Ｌ１（すなわち、位置決めスロット３８の中心及びロータ５０の中心を通る直線）は、一方の隣接する歯部３３の中心線Ｌ２から角度θだけオフセットされる。中心線Ｌ１及びＬ２間の角度θが４５度の電気角に等しい場合、モータの出力トルクは理想的なトルク変動を有し、モータの振動及び騒音が小さい。数多くの実験から、両中心線Ｌ１及びＬ２間の角度θが４０度〜５０度の電気角範囲内にある時に、モータの出力トルクが理想的なトルク変動を有してモータの振動及び騒音が小さいことが分かった。
【００３６】
他の実施形態では、スロット３７を２つの隣接する歯部３３間の中間位置からオフセットさせて、隣接する位置決めスロット３８から離すことができる。
【００３７】
モータ１０が作動していない時、すなわち初期位置にある時には、ロータ５０の磁極の中心線Ｌ３は、ステータ２０の歯部３３の中心線Ｌ２からオフセットされている。中心線Ｌ３と中心線Ｌ２との間に定められる角度Ｑは、始動角と呼ばれる。この実施形態では、始動角が４５度の電気角よりも大きく、１３５度の電気角よりも小さい。モータ１０の巻線３９に一方向に電流が供給されると、ロータ５０は、一方向に沿って始動することができる。モータ１０の巻線３９に逆方向に電流が供給されると、ロータ５０は、逆方向に沿って始動することができる。始動角が９０度の電気角に等しい（すなわち、磁極の中心が２つの隣接する歯部３３の対称中心と整列している）場合、ロータ５０は、容易に両方向に始動することができ、すなわち、この角度が最も容易に両方向始動を達成できる角度であると理解されたい。始動角が９０度の電気角からオフセットされている場合、ロータ５０は、逆方向よりも一方向の方に容易に始動する。数多くの実験から、始動角が４５度〜１３５度の電気角範囲内にある時に、ロータの両方向への始動の信頼性が高いことが分かった。
【００３８】
図６に、上記の実施形態の単相永久磁石モータの回転中のトルク曲線を示しており、横軸は、回転角を度で示し、縦軸は、トルクをＮｍで示す。図から分かるように、モータの回転中はモータトルク曲線が滑らかであり、これによって始動死点が低減又は回避され、従ってモータの始動信頼性が向上する。
【００３９】
第２の実施形態
図７では、第１の実施形態とは異なり、ステータコア３０が、ステータ巻線３９の巻線効率を高めるために、ステータの円周方向に沿って接合される複数のステータコア部分３００を含む。各ステータコア部分３００は、弓形ヨークセグメント３００ｂと、弓形ヨークセグメント３００ｂから延びる歯部３３と、歯部３３の半径方向遠位端から歯部３３の２つの円周方向側部に延びる磁極片３５とを含む。この実施形態では、各ステータコア部分３００が、単一の歯部３３と、１つの関連する磁極片３５とを含む。各ステータコア部分は、複数の歯部３３、及び対応する磁極片３５を含むこともできると理解されたい。各ステータコア部分の巻き付け過程の完了後には、複数のステータコア部分を接合して、巻線を有するステータコア３０とする。
【００４０】
２つの隣接するステータコア部分３００の弓形ヨークセグメント３００ｂ間の接合領域には、凹凸係合構造が形成される。具体的に言えば、凹凸係合構造を形成する際には、接続されて外側リング部分を形成する各ステータコア部分３００の弓形ヨークセグメント３００ｂの両端に、係合凹部３４と、係合凹部３４に係合する係合凸部３２とをそれぞれ設けることができる。係合凹部３４及び係合凸部３２は、共に凹凸係合構造を形成する。組み立て時には、各ステータコア部分３００の係合凸部３２が、１つの隣接するステータコア部分３００の係合凹部３４に係合し、各ステータコア部分３００の係合凹部３４が、隣接するステータコア部分３００の係合凸部３２に係合する。
【００４１】
ステータコア３０は、複数のステータコア部分３００を接合することによって形成されるので、２つの隣接する磁極片３５間のスロット３７は、非常に小さな幅を有することができる。本開示では、スロット３７の幅は、２つの隣接する磁極片３５間の距離を意味する。
【００４２】
第３の実施形態
図８では、第２の実施形態とは異なり、この実施形態の隣接するステータコア部分３００の弓形ヨークセグメントの接合領域に平坦面が形成されている。この場合、弓形ヨークセグメントの接合領域は、半田付けによって接続することができる。
【００４３】
第４の実施形態
図９を参照すると、この実施形態では、各２つの隣接する歯部間の磁極片３５が、同様に位置決めスロット３８を形成する。ただし、この実施形態の位置決めスロット３８は、磁極片３５の外周面と内周面との間に配置され、好ましくは内周面の近くに配置される点が異なる。
【００４４】
この実施形態では、ロータ６０が、ロータの円周方向に沿って配置された複数の永久磁極６５を含む。各永久磁極６５の外周面は、永久磁極６５と磁極片の内周面との間に対称な不均一空隙４１が定められるように円弧面になっている。対称な不均一空隙４１の最大厚は、その最小厚の少なくとも１．５倍であることが好ましい。各永久磁極６５は、単一の永久磁石部材によって形成される。永久磁石部材は、ロータコア６３の外周面に取り付けられる。ロータコア６３の外周面は、軸方向に延びる複数の溝６４を有する。各溝６４は、２つの隣接する永久磁極６５間の接合部に位置して磁気漏れを低減する。第１の実施形態とは異なり、この実施形態の永久磁石部材の厚みは一様であり、ロータコア６３の外周面は、永久磁石部材と形状が一致する。すなわち、軸方向平面図において、ロータコア６３の外周面及び磁極片の内周面は、もはや同心円上に位置していない。従って、永久磁極６５の外面が円弧面であるため、永久磁極６５の外周面と磁極片３５の内周面とは、やはり間に対称な不均一空隙４１を定めることができる。或いは、全ての永久磁極６５を単一の永久磁石部材によって形成することもできる。
【００４５】
上記の実施形態では、スロット３７が、一様な円周方向幅を有する。別の実施形態では、各スロット３７が、一様でない幅を有することもできると理解されたい。例えば、スロット３７を、内側が狭く外側が広いラッパ形とすることもできる。この場合、スロット３７の幅は、本開示におけるスロット３７の最小幅を意味する。上記の実施形態では、スロット３７が、モータの半径方向に沿って延びる。これとは別に、スロット３７が、モータの半径方向から逸脱する方向に延びることによってモータの誘導電位を低減することもできる。
【００４６】
本発明によって提供する永久磁石モータでは、隣接する磁極片間にスロットが定められ、各スロットの幅を、ゼロよりも大きく、対称な不均一空隙の最小厚の４倍以下とすることにより、スロット開口部によって生じる磁気抵抗の急激な変化を低減し、これによってモータのコギングトルクを低減することができる。また、永久磁極の外面を、空隙の厚みが永久磁極の中心から永久磁極の２つの円周方向側部にかけて徐々に増加する円弧面となるように構成し、従って対称な不均一空隙を形成する。この設計は、従来のモータにおいて過度に大きなスロット開口部に起因して生じる振動及び雑音を低減し、始動死点の可能性を低減又は回避して、モータの始動信頼性を向上させる。また、例示的な単相永久磁石モータの始動中に必要とされる始動角及びコギングトルクを設計要件に応じて容易に調整し、従ってモータの始動信頼性を保証することもできる。例えば、モータ始動角は、磁極片の位置決めスロットの位置を調整することによって容易に調整することができる。モータロータは、始動角Ｑが４５度の電気角よりも大きく１３５度の電気角よりも小さい時に両方向始動を達成することができる。モータの始動前のコギングトルクは、磁極片の位置決めスロットの形状、サイズ及び深さを調整することによって調整することができる。
【００４７】
第５の実施形態
図１０を参照すると、本実施形態の単相永久磁石モータ１０のステータコア７０は、外側リング部分７１と、外側リング部分７１から内向きに延びる６つの歯部７３と、各歯部７３の半径方向遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片７５とを含む。それぞれの歯部７３には、巻線が巻き回される。２つの隣接する磁極片７５間には、スロット７７又は磁気ブリッジが形成される。単相永久磁石モータのロータ８０は、磁極片７５によって協働的に定められた空間内に受け入れられる。
【００４８】
ロータ８０は、回転軸８１と、回転軸８１の周囲を取り囲んで回転軸８１に固定されたロータコア８３と、ロータコア８３の円周方向に沿って配置された永久磁極８５とを含む。永久磁極８５は、ロータコア８３の外周面に取り付けられた永久磁石部材によって形成される。永久磁石部材は、リング形の永久磁石部材であることが好ましい。ロータコア８３の外周面は、リング形の永久磁石部材と形状が一致する。リング形の永久磁石部材は、ロータコア８３の外周面の周囲に配置される。ロータコア８３の外周面は、ロータの中心を中心とする円上に位置し、リング形の永久磁極の外周面と同心状である。リング形の永久磁極８５及び磁極片７５の内周面は、永久磁極８５の中心線を中心に対称な、振動及び騒音を低減し、モータ１０の動作をスムーズにして始動安定性を向上させる均一空隙と境界を接する。
【００４９】
他の実施形態では、ロータ８０の永久磁極８５を、ロータコア８３の外周面に取り付けられた複数の永久磁石部材によって形成することもできると理解されたい。他の実施形態では、永久磁極の外面を円弧面とすることができる。各永久磁極の外面は、外面の円周方向中心から２つの円周方向側部にかけて、ロータ８０の中心軸から徐々に減少する距離だけ離間する。従って、永久磁極の外面及び磁極片７５の内周面は、永久磁極の中心線に関して対称な不均一空隙を間に定める。
【００５０】
この実施形態では、各磁極片７５の内周面が、ロータ８０に面する位置決めスロット７８を定める。各位置決めスロット７８は、２つの隣接する歯部７３から異なる距離だけ離間し、位置決めスロット７８は、２つの隣接する歯部７３の一方に近接する。位置決めスロット７８の中心線Ｌ１（すなわち、位置決めスロット７８の中心及びロータ８０の中心を通る直線）は、一方の隣接する歯部７３の中心線Ｌ２から角度θだけオフセットされる。中心線Ｌ１及びＬ２間の角度θが４５度の電気角に等しい場合、モータの出力トルクは理想的なトルク変動を有し、モータの振動及び騒音が小さい。数多くの実験から、両中心線Ｌ１及びＬ２間の角度θが４０度〜５０度の電気角範囲内にある時に、モータの出力トルクが理想的なトルク変動を有してモータの振動及び騒音が小さいことが分かった。
【００５１】
具体的には、図１１を参照すると、図１１の上側の線図に、１電気周期中における本発明の単相永久磁石モータの（逆起電力に正比例する）電磁気トルクを示しており、横軸は時間を表し、縦軸は電磁気トルクの振幅を表す。図１１の下側の線図は、１電気周期中における本発明の単相永久磁石モータのコギングトルクの変化を示す曲線図であり、横軸は時間を表し、縦軸はコギングトルクを表す。単相永久磁石モータ１０の位置決めスロット３８、７８の中心線Ｌ１は、隣接する歯部３３、７３の中心線Ｌ２から約４５度の電気角θだけオフセットされ、これによってコギングトルク及び電磁気トルクが互いに対して約４５度の電気角だけシフトする。この結果、電磁気トルク及びコギングトルクから合成される出力トルクの変動が大幅に低減される。図１２から分かるように、トルクの変動率＝（最大トルク−最小トルク）／平均トルク＝（４３−１６）／２０＝３５％である。本発明の様々な実施形態では、単相永久磁石モータ１０の出力トルクの変動率を３５％未満及びわずか５０％程にすることができる。図１２と図１４を比較すると、本発明の単相永久磁石モータの出力トルク変動が、先行技術に比べて大幅に減少していることが分かる。従って、本発明の単相永久磁石モータは、生じるトルク変動が小さく、従ってモータの振動及び騒音が小さい。
【００５２】
１又は２以上の好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明したが、当業者であれば、様々な修正が可能であると理解すべきである。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照して決定すべきである。
【図１１】
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【図１２】
2017055644.tif 000004
【図１３】
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【図１４】
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【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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【外国語明細書】
2017055644000001.pdf