(57)【要約】【課題】始動信頼性を改善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(100)はステータ及びロータ(50)を含む。ステータはステータコア(21)及び巻線を含む。ステータコアはヨーク部分(31)及び複数のステータ歯(33)を含む。各ステータ歯は、巻付部分(332)と、巻付部分の端部に結合された磁極片(335)とを含む。磁極片は磁極面(3351)を含む。磁極面は中間に第１の位置決めノッチ(3352)を定める。磁極面の各々は、少なくとも１つの第２の位置決めノッチ(3353)をさらに定める。磁極片の１つにおける少なくとも１つの第２の位置決めノッチは、対応する１つの磁極片における第１の位置決めノッチ(3352)と同じ側面に位置する。第１の位置決めスロット及び第２の位置決めノッチ(3353)は、ステータの空間に収容されたロータの初期位置が死点位置からオフセットするように構成される。【選択図】図１
2017121168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相永久磁石モータ（１００）であって、
ステータコア（２１）と、前記ステータコア（２１）の周りに巻き付けられた巻線とを含むステータ（２０）であって、前記ステータコア（２１）は、ヨーク部分（３１）及び複数のステータ歯（３３）を含み、前記ステータ歯（３３）の各々は、巻付部分（３３２）と、前記巻付部分（３３２）の端部に結合された磁極片（３３５）とを含み、前記巻線は対応する巻付部分（３３２）の周りに巻き付けられ、前記磁極片（３３５）は、前記モータ（１００）の円周方向に沿って延び、それらの間に協働して空間を定める、ステータと、
前記空間内に回転可能に収容されたロータ（５０）であって、前記磁極片（３３５）の各々は、前記ロータ（５０）に対向する円弧状磁極面（３３５１）を含み、前記ロータ（５０）の外周面と前記磁極片（３３５）の前記磁極面（３３５１）との間に空隙（６０）が定められる、ロータと、
を備え、
前記磁極片（３３５）の各々は、第１の位置決めノッチ（３３５２）及び少なくとも１つの第２の位置決めノッチ（３３５３）を定め、前記第１の位置決めノッチ(3352)及び前記第２の位置決めノッチ（３３５３）は、前記ステータ（２０）の前記空間に収容された前記ロータ（５０）の初期位置が死点位置からオフセットするように構成される、単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項２】
前記第１の位置決めノッチ（３３５２）の前記モータ（１００）の軸線に対して直交する平面上への投影面積は、前記第２の位置決めノッチ（３３５３）の前記モータ（１００）の軸線に対して直交する平面上への投影面積よりも大きい、請求項１に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項３】
前記第１の位置決めノッチ（３３５２）は、前記対応する巻付部分（３３２）の半径方向中心線に又はこれに近接して位置する、請求項１又は２に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項４】
前記磁極片（３３５）の各々は、２以上の前記第２の位置決めノッチ（３３５３）を定め、２つの隣接する第２の位置決めノッチ（３３５３）のうち前記対応する第１の位置決めノッチ（３３５２）に近接する一方の、前記モータ（１００）の軸線に対して直交する平面上への投影面積は、前記第２の位置決めノッチ（３３５３）のうち前記第１の位置決めノッチ（３３５２）から離れた他方の、前記モータ（１００）の軸線に対して直交する平面上への投影面積よりも大きい、請求項３に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項５】
前記ステータ歯（３３）の前記巻付部分（３３２）は、前記ステータ歯の前記磁極片（３３５）から離れた端部に連結部（３３２１）を形成し、前記ヨーク部分（３１）は、内側に、前記対応するステータ歯（３３）の前記連結部（３３２１）に作動的に係合する複数の係止溝（３１２）を定める、請求項１から４のいずれかに記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項６】
前記第１の位置決めノッチ（３３５２）及び前記第２の位置決めノッチ（３３５３）は、前記対応する磁極片（３３５）の前記磁極面（３３５１）に形成される、請求項１から５のいずれかに記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項７】
スロット開口部（３３６）は、隣接する前記ステータ歯（３３）の前記磁極片（３３５）の間に形成され、前記スロット開口部（３３６）の円周方向幅は「ａ」で表示され、前記第１の位置決めノッチ（３３５２）の円周方向幅は「ｂ１」で表示され、前記空隙（６０）の半径方向幅は「ｃ」で表示され、３ａ＜ｂ１＜６ｃである、請求項６に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項８】
ｃ＜ａ＜３ｃである、請求項７に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項９】
前記対応する磁極片（３３５）の前記第１の位置決めノッチ（３３５２）に隣接する、前記磁極片（３３５）のうちの１つにおける前記少なくとも１つの第２の位置決めノッチ（３３５３）のうちの１つの円周方向幅は、「ｂ２」で表示され、２ａ＜ｂ２＜ｂ１である、請求項８に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項１０】
角度αは、前記対応する磁極片（３３５）の前記第１の位置決めノッチ（３３５２）に隣接する前記磁極片（３３５）のうちの１つにおける前記少なくとも１つの第２の位置決めノッチ（３３５３）と前記モータ（１００）の中心とを結ぶ線と、前記第２の位置決めノッチ（３３５３）に隣接する前記スロット開口部（３３６）の円周方向中心点と前記モータ（１００）の中心とを結ぶ線との間に形成され、前記角度αは、１５度よりも大きく３５度よりも小さい、請求項６から９のいずれかに記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項１１】
前記ステータコア（２１）の前記磁極面（３３５１）は、前記ロータ（５０）の軸線と一致する軸線を有する円筒面と同じ円筒面に位置する、請求項１から１０のいずれかに記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【請求項１２】
前記第１の位置決めノッチ（３３５２）及び前記第２の位置決めノッチ（３３５３）は、前記磁極面（３３５１）から離れた前記対応する磁極片（３３５）に形成される、請求項１に記載の単相永久磁石モータ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この本発明は、モータの分野に関し、より具体的には、単相永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、当該技術の単相永久磁石モータの磁気積層体は一体構造であり、すなわち磁気積層体は、ヨークと該ヨークから内向きに延びる歯とを含み、ヨーク及び歯は、一部品として一体形成される。隣接する歯の磁極片の間には大きなスロット開口部が形成される。モータは、大きなスロット開口部に起因してコギングトルクが大きくなり、振動及び騒音を発生する。さらに、大きなスロット開口部に制約されて、始動角度が小さくなり始動信頼性が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、始動信頼性を改善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】
【０００４】
ステータ及びロータを含む単相永久磁石モータが提供される。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、ヨーク部分及び複数のステータ歯を含む。ステータ歯の各々は、巻付部分と、巻付部分の端部に結合された磁極片とを含む。巻線は、対応する巻付部分の周りに巻き付けられる。磁極片は、モータの円周方向に沿って延びて協働して空間を定める。各磁極片は、ロータに対向する円弧状磁極面を含む。ロータは空間内に回転可能に収容される。空隙がロータの外周面と磁極片の磁極面との間に定められる。各磁極片は、第１の位置決めノッチ及び第２の位置決めノッチを定める。第１の位置決めノッチ及び第２の位置決めノッチは、ステータの空間に収容されたロータの初期位置が死点位置からオフセットするように構成される。
【０００５】
好ましくは、第１の位置決めノッチのモータの軸線に対して直交する平面上への投影面積は、第２の位置決めノッチのモータの軸線に対して直交する平面上への投影面積よりも大きい。
【０００６】
好ましくは、第１の位置決めノッチは、対応する巻付部分の半径方向中心線に又はこれに近接して位置する。
【０００７】
好ましくは、磁極片の各々は、２以上の第２の位置決めノッチを定め、２つの隣接する第２の位置決めノッチのうち対応する第１の位置決めノッチに近接する一方の、モータの軸線に対して直交する平面上への投影面積は、第２の位置決めノッチのうち第１の位置決めノッチから離れた他方の、モータの軸線に対して直交する平面上への投影面積よりも大きい。
【０００８】
好ましくは、ステータ歯の巻付部分は、ステータ歯の磁極片から離れた端部に連結部を形成し、ヨーク部分は、内側に、対応するステータ歯の連結部に作動的に係合する複数の係止溝を定める。
【０００９】
好ましくは、第１の位置決めノッチ及び第２の位置決めノッチは、対応する磁極片の磁極面に形成される。
【００１０】
好ましくは、スロット開口部は、隣接するステータ歯の磁極片の間に形成され、スロット開口部の円周方向幅は「ａ」で表示され、第１の位置決めノッチ（３３５２）の円周方向幅は「ｂ１」で表示され、空隙（６０）の半径方向幅は「ｃ」で表示され、３ａ＜ｂ１＜６ｃである。
【００１１】
好ましくは、ｃ＜ａ＜３ｃである。
【００１２】
好ましくは、対応する磁極片の第１の位置決めノッチに隣接する、磁極片のうちの１つにおける少なくとも１つの第２の位置決めノッチのうちの１つの円周方向幅は、「ｂ２」で表示され、２ａ＜ｂ２＜ｂ１である。
【００１３】
好ましくは、角度αは、対応する磁極片の第１の位置決めノッチに隣接する磁極片のうちの１つにおける少なくとも１つの第２の位置決めノッチとモータの中心とを結ぶ線と、第２の位置決めノッチに隣接するスロット開口部の円周方向中心点とモータの中心とを結ぶ線との間に形成され、角度αは、１５度よりも大きく３５度よりも小さい。
【００１４】
好ましくは、ステータコアの磁極面は、ロータの軸線と一致する軸線を有する円筒面と同じ円筒面に位置する。
【００１５】
好ましくは、第１の位置決めノッチ及び第２の位置決めノッチは、磁極面から離れた対応する磁極片に形成される。
【００１６】
好ましくは、隣接する磁極片は、磁気ブリッジを介して連結される。
【００１７】
本発明の単相永久磁石モータは、ステータの歯の磁極片の中間に第１の位置決めノッチを定め、磁極片において第１の位置決めノッチと同じ側面に少なくとも１つの第２の位置決めノッチを定め、単相永久磁石モータのロータが始動時に死点位置になるのを防ぐことができるので、始動信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態によるステータ及びロータの斜視図である。
【図２】図１のステータ及びロータの平面図である。
【図３】図１のステータコアの分解組立図である。
【図４】図３のステータコアの、別の角度から見た分解組立図である。
【図５】代替的な実施形態によるステータコアの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態の技術的解決法は、以下のように添付図面を参照して明確かつ完全に説明される。明らかに、以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく単にその一部である。本開示の実施形態に基づいて、当業者によって何らの創造的努力なしに得られるあらゆる他の実施形態は、本発明の保護範囲に属する。
【００２０】
ある構成要素が別の構成要素に「固定される」と説明される場合、別の構成要素に直接固定することができること、又は中間の構成要素があってもよいことに留意されたい。ある構成要素が別の構成要素に「結合される」と説明される場合、別の構成要素に直接結合することができ、又は中間の構成要素があってもよい。ある構成要素が別の構成要素上に「配置される」と説明される場合、別の構成要素上に直接配置することができ、又は中間の構成要素があってもよい。
【００２１】
別段の定めがない限り、全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって理解される通常の意味を有する。本開示中で用いる用語は、限定というよりもむしろ例示である。
【００２２】
本発明の技術的解決策及び利点は、添付図面を参照して、本発明の実施形態に関する以下の説明を考慮することで明らかになるはずである。図面は、単なる参照及び例示を目的としており限定とみなすべきでない。各図面に示す構成要素及び特徴部の寸法は、概して説明の便宜及び明確化のために選択され、必ずしも縮尺通りではない。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の実施形態によるモータ１００は、ステータ２０と、ステータ２０に対して回転可能なロータ５０とを含む。この実施形態では、モータ１００は単相ＢＬＤＣ（ブラシレス直流）モータである。ステータ２０は、ステータコア２１と、ステータコア２１の２つの端部に位置決めされたエンドカバー（図示せず）とを含む。ロータ５０は、ステータ２０に回転可能に収容される。ロータ５０に固定された回転軸の２つの端部は、軸受を介してエンドカバーに取り付けられる。
【００２４】
ステータ２０は、絶縁ブラケット及び巻線（図示せず）をさらに含む。絶縁ブラケットはステータコア２１に取り付けられる。巻線は絶縁ブラケットに巻き付けられる。ステータコア２１及び巻線は絶縁ブラケットによって互いに分離され、それらの間の絶縁が確立される。
【００２５】
ステータコア２１は、ヨーク部分３１及び複数のステータ歯３３を含む。この実施形態では、ステータコア２１は４スロット式であり、すなわちステータコア２１は、４つのステータ歯３３を含む。ヨーク部分３１は、略環状であり、その内側に複数の係止溝３１２を定める。ステータ歯３３の各々は、巻付部分３３２及び磁極片３３５を含む。この実施形態では、巻付部分３３２は略矩形であり、対応する磁極片３３５から離れた端部が連結部３３２１を形成する。連結部３３２１は、対応する係止溝３１２に係合し、ステータ歯３３がヨーク部分３１に連結されるようになっている。
【００２６】
図２〜図４を参照すると、この実施形態では、ステータコア２１は、複数の磁気積層体３０をモータ１００の軸方向に沿って積み重ねることによって形成される。磁気積層体３０は、ケイ素鋼板のような磁気伝導性が高い軟磁性材料で作製される。磁気積層体３０の各々は、ヨーク部３１ａと、複数の歯部３３ａとを含む。組立時、磁気積層体３０のヨーク部３１は、積層されてステータコア２１のヨーク部分３１を形成する。積層体３０の歯部３３ａは、積層されてステータコア２１の複数のステータ歯３３を形成する。実施形態の各積層体３０は分割形積層体であり、ヨーク部分３１とステータ歯３３とを別々に製造し、その後、一体に組み立ててステータコア２１を形成することを理解されたい。分割形積層体を使用することで、ステータ２０の巻線の巻付けが容易になる。別の実施形態において、各積層体３０の歯部３３ａとヨーク部３１ａとは一体形成される。
【００２７】
ヨーク部３１ａの各々は、上面と、該上面の反対側の下面（符号を付与しない）とを含む。この実施形態では、上面及び下面は、モータ１００の軸方向に対して直交する。各ヨーク部３１ａは、複数の第１の位置決め部分３１３を形成し、第１の位置決め部分３１３は、ヨーク部３１ａの下面に向かって凹形であり、ヨーク部３１ａの下面に第１の係止部分３１５を形成する。組立時、２つの隣接する磁気積層体３０の一方の第１の係止部分３１５は、それぞれ、２つの隣接する磁気積層体３０の他方の第１の位置決め部分３１３に係合し、隣接する磁気積層体３０のヨーク部３１ａは、互いに対して半径方向及び円周方向に動くことができない。第１の位置決め部分３１３及び第１の係止部分３１５は、打抜加工によって形成できることを理解されたい。各歯部３３ａは、第１の側面と、該第１の側面の反対側の第２の側面とを含む（符号を付与しない）。この実施形態では、第１の側面及び第２の側面はモータ１００の軸方向に対して直交する。各歯部３３ａは、少なくとも１つの第２の位置決め部分３３２５を形成する。少なくとも１つの第２の位置決め部分３３２５の各々は、巻付部分３３２の第２の側面に向かって凹形であり、巻付部分３３２の第２の側面に第２の係止部分３３２７を形成する。組立時、２つの積み重ねられた歯部３３ａの一方の第２の係止部分３３２７は、２つの歯部分３３ａの他方の対応する第２の位置決め部分３３２５に係合し、結果として２つの積み重ねられた歯部分３３ａは、互いに対して半径方向及び円周方向に動くことができない。
【００２８】
この実施形態では、各磁極片３３５は、ロータ５０に対向する円弧状磁極面３３５１を含む。円弧状磁極面３３５１の円弧長は、磁極面３３５１が配置される円の４分の１に近い。磁極片３３５は、第１の位置決めノッチ３３５２と、１又は２以上の第２の位置決めノッチ３３５３とを定める。好ましくは、第１の位置決めノッチ３３５２は、対応する巻付部分３３２の半径方向中心線に又はこれに近接して配置される。１又は２以上の第２の位置決めノッチ３３５３は、第１の位置決めノッチ３３５２と同じ円周方向側面に配置される。第１の位置決めノッチ３３５２のモータ１００の軸線に対して直交する平面上への投影面積は、第２の位置決めノッチ３３５３の同様の投影面積よりも大きい。各ステータ歯３３が２以上の第２の位置決めノッチ３３５３を含む場合、２つの隣接する第２の位置決めノッチ３３５３のうち対応する第１の位置決めノッチ３３５２に近接する一方の、モータ１００の軸線に対して直交する平面上への投影面積は、第２の位置決めノッチ３３５３のうち第１の位置決めノッチ３３５２から離れた他方の、同様の投影面積よりも大きい。第１の位置決めノッチ３３５２及び第２の位置決めノッチ３３５３は、円弧状又は矩形とすることができる。
【００２９】
ロータ５０は、ロータコア５１及び永久磁石５３を含む。永久磁石５３は複数の磁極を形成する。この実施形態では、回転軸（図示しない）は、ロータコア５１の中心を通って軸方向に延び、ロータコア５１に固定される。ロータコア５１の外周面は、複数の軸方向に延びる凹部５１２を定める。凹部５１２の各々は、２つの隣接する磁極の境界に配置され、磁束洩れを低減する。この実施形態では、永久磁石５３は、ロータコア５１の周りに取り付けられる環状の永久磁石である。ロータ５０はステータ２０の空間内に回転可能に収容され、空隙６０は、永久磁石５３の外周面と磁極片３３５との間に形成され、ロータ５０がステータ２０に対して回転可能となっている。
【００３０】
この実施形態では、ロータ５０の軸線はステータ２０の軸線と一致するので、空隙６０は均一である。特に、永久磁石５３の外周面と磁極片３３５の磁極面３３５１との間の最小距離は同じである。
【００３１】
組立時、４つの磁極片３３５の４つの磁極面３３５１は協働して円形を成し、スロット開口部３３６が隣接するステータ歯３３の各磁極片３３５の間に形成される。好ましくは、各スロット開口部３３６は、２つの隣接する巻付部分３３２の中間に位置する（すなわち、２つの隣接するステータ歯３３の間のスロット開口部３３６から、２つのステータ歯３３の各巻付部分３３２の半径方向中心線までの距離は同じである）。もしくは、スロット開口部３３６は、２つの隣接する巻付部分３３２の中間から僅かに外れることができる。
【００３２】
第１の位置決めノッチ３３５２、第２の位置決めノッチ３３５３、スロット開口部３３６、及び空隙６０の間の寸法関係をより明確に説明するために図２を参照すると、スロット開口部３３６の円周方向幅は「ａ」で表示され、第１の位置決めノッチ３３５２の円周方向幅は「ｂ１」で表示され、第２の位置決めノッチ３３５３の円周方向幅は「ｂ２」で表示され、空隙６０の半径方向幅は「ｃ」で表示される。本発明の１つの実施形態では、「ａ」、「ｂ１」、「ｂ２」及び「ｃ」は、３ａ＜ｂ１＜６ｃ、２ａ＜ｂ２＜ｂ１、及びｃ＜ａ＜３ｃの関係を満たす。すなわち、第１の位置決めノッチ３３５２の円周方向幅は、スロット開口部３３６の円周方向幅の３倍よりも大きくかつ空隙６０の半径方向幅の６倍よりも小さく、第２の位置決めノッチ３３５３の円周方向幅は、スロット開口部３３６の円周方向幅の２倍よりも大きくかつ第１の位置決めノッチ３３５２の円周方向幅よりも小さく、スロット開口部３３６の円周方向幅は、空隙６０の半径方向幅よりも大きくかつ空隙６０の半径方向幅の３倍よりも小さい。角度αが、第１の位置決めノッチ３３５２に隣接する第２の位置決めノッチ３３５３とステータコア２１の中心とを結ぶ線と、第２の位置決めノッチ３３５３に近接するスロット開口部３３６の円周方向中央点とステータコア２１の中心とを結ぶ線との間に形成される。角度αは、１５度よりも大きくかつ３５度よりも小さい。
【００３３】
本実施形態では、ロータが初期位置にある場合、すなわちステータの巻線が非通電の場合、ロータ５０の隣接する各磁極の境界における中立領域は、第１の位置決めノッチ３３５２と、隣接する第２の位置決めノッチ３３５３との間に位置する。従って、始動角度は電気角度９０度よりも小さい。モータ１００のロータ５０は、一方向に始動し易い。図２から分かるように、ロータ５０は左回り方向に沿って始動し易い。
【００３４】
本モータ１００のステータコア２１は、一体の積層体を使用することもでること、すなわち歯部３３ａ及びヨーク部分３１ａは分割できないことを理解されたい。分割形積層体を使用すると、ステータ２０の巻線の巻付けが容易になる。
【００３５】
第１の位置決めノッチ３３５２及び第２の位置決めノッチ３３５３は、対応する磁極片３３５を貫通して連続的に軸方向に延びる貫通溝、又は不連続的に延びる不連続溝とするできることを理解されたい。第１の位置決めノッチ３３５２及び第２の位置決めノッチ３３５３の各々は、モータ１００の軸方向と平行な方向に沿って延びること、又はモータの軸方向に対して斜めに延びることができる。
【００３６】
図５を参照すると、別の実施形態では、第１の位置決めノッチ３３５２及び第２の位置決めノッチ３３５３は、磁極面３３５１から離れた対応する磁極片３３５に形成される。隣接するステータ歯３３の磁極片３３５は、磁気抵抗が大きい磁気ブリッジ３３６’を介して互いに連結される（例えば、磁極片３３５の断面積が磁気ブリッジにおいて急激に減少して、磁気抵抗が急激に増加する）。
【００３７】
上述した実施形態は、本発明の好ましい実施形態であり、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、ステータコアは、上述したような積層体の積み重ね構成以外に、粉末冶金技術で製造して、ヨーク部及びステータ歯を一体的に形成することもできる。加えて、当業者には、本発明の範囲から逸脱しない様々な他の変更例が明らかであり、このような全ての変更例は本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００３８】
２０  ステータ
３０  磁気積層体
３１  ヨーク部分
３３  ステータ歯
５０  ロータ
５１  ロータコア
５３  永久磁石
６０  空隙
１００  モータ
３３２  巻付部分
３３５  磁極片
３３６  スロット開口部
５１２  凹部
３３２１  磁極面
３３５２  第１の位置決めノッチ
３３５３  第２の位置決めノッチ
【図１】
2017121168.tif 000003
【図２】
2017121168.tif 000004
【図３】
2017121168.tif 000005
【図４】
2017121168.tif 000006
【図５】
2017121168.tif 000007
【外国語明細書】
2017121168000001.pdf