(57)【要約】【課題】新規な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、ステータコアと、ステータコアに回転可能に配置された永久磁石ロータとを備える。ステータコアは、末端部分と、末端部分から延びる磁極アームとを含む。磁極アームは、末端部分に連結された２つの連結アームと、連結アームの遠位端に形成された２つの極爪とを有する。永久磁石ロータは、２つの極爪の間に配置される。ロータは、ロータコアと、ロータコアに埋め込まれた複数の永久磁石とを含み、ロータコアは磁性材料で作製される。【選択図】図４
2017063602.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、
末端部分と前記末端部分から延びる磁極アームとを含むステータコアであって、前記磁極アームが、前記末端部分に連結された２つの連結アームと、前記連結アームの遠位端に形成された２つの極爪とを有する、ステータコアと、
前記２つの極爪の間で前記ステータコアの中に回転可能に配置された永久磁石ロータであって、前記永久磁石ロータが、ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた複数の永久磁石とを含み、前記ロータコアが磁性材料で作製される、永久磁石ロータと、
を備える、単相永久磁石モータ。
【請求項２】
前記永久磁石は、前記ロータの半径方向の厚さが、前記ロータの接線方向の幅よりも小さい、請求項１に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項３】
前記永久磁石は薄い直方体形状である、請求項２に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの永久磁石は２つの永久磁石を含み、前記２つの永久磁石は互いに平行に配置されて離間する、請求項１又は２に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項５】
前記ロータコアの外壁面は、前記２つの永久磁石に対応する２つの円弧面をそれぞれ形成し、前記各円弧面は、円周方向で対応する前記永久磁石を覆う、請求項４に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項６】
前記ロータコアの前記外壁面は、前記２つの円弧面の端部の間に接続された２つの平面をさらに備える、請求項５に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項７】
前記２つの極爪は連結して前記２つの連結アームの間に壁部分を形成し、前記壁部分の中間に磁気ブリッジが形成され、前記壁部分は、前記磁気ブリッジの領域で半径方向厚さが最小である、請求項１から６のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項８】
前記磁気ブリッジの外壁面は、少なくとも１つの溝部が形成される、請求項７に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項９】
前記溝部は、前記磁気ブリッジを軸方向に延びる、請求項８に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１０】
前記ステータコアの前記極爪の内側面は、内向きに窪んで２つの起動溝を形成し、前記２つの起動溝は、前記極爪の中心軸線からオフセットして円周方向に１８０度だけ離間する、請求項１から９のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１１】
前記末端部分及び前記磁極アームは、それぞれ、複数の積層体を積み重ねることにより形成されて機械的に連結され、前記磁極アームの前記連結アーム及び前記末端部分の一方は係止溝を形成し、前記磁極アームの前記連結アーム及び前記末端部分の他方は係止ブロックを形成し、前記係止ブロックは、前記係止溝に係合して前記磁極アーム及び前記末端部分を連結する、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。
【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、詳細には、挿入された永久磁石を有するロータを含む単相永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
単相永久磁石モータは、通常、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、略Ｕ字形であり、一対の磁極アームを含む。磁極アームの遠位端に一対の磁極が形成される。永久磁石ロータは、ステータコアの磁極間に回転可能に配置される。永久磁石ロータは、回転軸と、回転軸にオーバモールドプロセスを使用して固定された永久磁石部材とを含む。本発明は、新規な単相永久磁石モータを提供する。
【発明の概要】
【０００３】
従って、本発明は単相永久磁石モータを提供し、単相永久磁石モータは、末端部分と末端部分から延びる磁極アームとを含むステータコアであって、磁極アームが、末端部分に連結された２つの連結アームと、連結アームの遠位端に形成された２つの極爪とを有する、ステータコアと、２つの極爪の間でステータコアの中に回転可能に配置された永久磁石ロータであって、永久磁石ロータが、ロータコアと、ロータコアに埋め込まれた複数の永久磁石とを含み、ロータコアが磁性材料で作製される、永久磁石ロータと、を備える。
【０００４】
好ましくは、永久磁石は、ロータの半径方向の厚さが、ロータの接線方向の幅よりも小さい。
【０００５】
好ましくは、永久磁石は薄い直方体形状である。
【０００６】
好ましくは、少なくとも１つの永久磁石は２つの永久磁石を含み、２つの永久磁石は互いに平行に配置されて離間する。
【０００７】
好ましくは、ロータコアの外壁面は、２つの永久磁石に対応する２つの円弧面をそれぞれ形成し、各円弧面は、円周方向で対応する永久磁石を覆う。
【０００８】
好ましくは、ロータコアの外壁面は、２つの円弧面の端部の間に連結された２つの平面をさらに備える。
【０００９】
好ましくは、２つの極爪は連結されて２つの連結アーム間に壁部分を形成し、壁部分の中間に磁気ブリッジが形成され、壁部分は、磁気ブリッジの領域で半径方向厚さが最小である。
【００１０】
好ましくは、磁気ブリッジの外壁面は、少なくとも１つの溝部が形成される。
【００１１】
好ましくは、溝部は磁気ブリッジを軸方向に延びる。
【００１２】
好ましくは、ステータコアの極爪の内側面は、内向きに窪んで２つの起動溝を形成し、２つの起動溝は、極爪の中心軸線からオフセットして円周方向に１８０度だけ離間する。
【００１３】
好ましくは、末端部分及び磁極アームは、それぞれ複数の積層体を積み重ねることにより形成されて機械的に連結され、磁極アームの連結アーム及び末端部分の一方は係止溝を形成し、磁極アームの連結アーム及び末端部分の他方は係止ブロックを形成し、係止ブロックは、係止溝に係合して磁極アーム及び末端部分を連結する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態による単相永久磁石モータを示す。
【図２】図１のモータのステータコアの分解組立図である。
【図３】図１のモータの永久磁石ロータの分解組立図である。
【図４】図１のモータの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各図は縮尺通りではなく、同様の構造又は機能の要素は、図全体を通して例示の目的で、概して同じ符号で示される点に留意されたい。各図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることだけを意図する点にも留意されたい。各図は、説明された実施形態の全ての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定しない。
【００１６】
図１には、本発明の１つの実施形態による単相永久磁石モータが示される。モータは、ステータコア１０と、ステータコア１０の周りに巻き付けた巻線（図示せず）と、ステータコア１０内に回転可能に配置された永久磁石ロータ１２とを含む。この実施形態では、ステータコア１０は、略Ｕ字形であることが好ましい。ステータコア１０は一対の磁極を形成し、それらは、ロータ１２の磁極と相互作用し、ロータ１２を押し進めて回転させる、各図には、モータの一部、例えば、巻線、巻線の電流を制御するための制御回路、モータハウジング等が示されていないが、それらは公知の単相永久磁石モータと同様に構成することができる。
【００１７】
ステータコア１０は、フェライトなどの軟磁性材料から作製することができる。図２及び図４を参照すると、ステータコア１０は、末端部分１４と、末端部分１４から外向きに垂直に延びる磁極アーム１６とを含む。この実施形態では、末端部分１４と磁極アーム１６とは、別個に形成され、次いで機械的な連結部によって互いに連結されており、これにより巻線の巻付工程が容易になる。末端部分１４には、２つの係止溝１８が形成される。磁極アーム１６は外向きに突出しており、対応する係止ブロック２０を形成する。係止ブロック２０は、それぞれ係止溝１８に軸方向に沿って挿入され、磁極アーム１６を末端部分１４に連結する。好ましくは、係止ブロック２０はダブテール形状であり、係止溝１８は係止ブロック２０と係合する形状とされ、結果的に係止ブロック２０と係止溝１８との間の連結が強化され、それらの間の係合解除を防止するようになっている。別の実施形態では、係止溝１８は磁極アーム１６に形成することができ、係止ブロック２０はこれに対応して末端部分１４に形成され、磁極アーム１６と末端部分１４とは、同様に連結されてステータコア１０を形成する。
【００１８】
末端部分１４及び磁極アーム１６の各々は、ケイ素鋼板などの複数の積層体を積み重ねて作製することが好ましい。各図は、積層体を積み重ねた後の末端部分１４及び磁極アーム１６の全体形状を示すだけであり、多数の積層の特定の構造を示すものではない。積層体の組付けを容易にするため、各積層体には対応する組付穴２２が形成される。この実施形態では、組付穴２２は凹形の止まり穴であり、積層体には止まり穴に対応する突出部が形成される。積層体を積み重ねる際に、１つの積層体の突出部は、隣接する積層体の組付穴に係合され、それらの間に機械的な連結部が形成される。末端部分１４及び磁極アーム１６は、それぞれこの方法によって形成される。
【００１９】
この実施形態では、磁極アーム１６は、２つ連結アーム２４と、連結アーム２４の遠位端にそれぞれ形成された２つの極爪２６とを含む。２つの連結アーム２４は、互いに平行に配置されかつ離間している。各連結アーム２４の末端部分１４に向かう端面は、外向きに突出して、かかる１つ係止ブロック２０を形成する。末端部分１４は、全体として立方体の形態であり、２つの側部に係止溝１８が形成され、２つの連結アーム２４の係止ブロック２０に連結する。２つの極爪２６は、末端部分１４から離れて位置し、ステータコア１０の一対の磁極として機能する。巻線に通電すると、磁極は、２つの極爪２６が反対の極性を有するように極性化される。２つの極爪２６は、ロータ１２を収容するための空間２８をそれらの間に定める。
【００２０】
この実施形態では、各磁爪２６は２つの周方向端を有し、それらは、連結アーム２４に対して横方向外向きに突出し、それぞれ他の極爪２６の２つの周方向端に連結されるので、２つの極爪は円周方向で互いに連結され、空間２８は、円周方向に閉じてステータコア１０を軸方向に貫通する。２つの極爪２６は、空間２８を取り囲んで弧状極面３０を形成する。弧状極面３０は、円周方向に連続してロータ１２を取り囲み、弧状極面３０とロータ１２との間に連続的な空隙が形成され、空隙によってコギングトルクが効果的に低減してロータ１２がより円滑に回転し、モータの騒音が低減する。好ましくは、弧状極面３０は、ロータ１２と同心の概して標準的な円筒面である。弧状極面３０とロータ１２との間の半径方向距離はほぼ一定であり、実質的に均一な空隙が存在して騒音をできるだけ低減する。
【００２１】
２つの極爪２６が円周方向で連結されるので、極爪２６の連結アーム２４から外向きに延びる部分は、２つの連結アーム２４の間に、２つの壁部分３２、３４を形成する。２つの壁部分３２、３４、２つの連結アーム２４、及び末端部分１４は、それぞれ連結されて、ロータ１２を通過しない磁路を形成するようになっており、これは磁気漏れの原因となる場合がある。磁気漏れを低減するために、各壁部分３２、３４の中間に磁気ブリッジ３６が形成される。磁気ブリッジ３６の半径方向の厚さは、壁部分３２、３４の他の部分の半径方向の厚さよりも薄く、磁気漏れを低減するようになっている。好ましくは、溝部３８は、少なくとも１つの溝部３８を定める磁気ブリッジ３６に対応する領域で壁部分３２、３４の外壁面に形成され、磁気ブリッジ３６の領域の厚さをできるだけ低減するようになっている。溝部３８はモータの軸方向に延びる。１又は２以上の溝部３８が存在でき、その断面は円弧形状又は四角形とすることができる。
【００２２】
好ましくは、弧状極面３０は、内向きに窪んで２つの起動溝４０を形成する。２つの起動溝４０は円周方向に１８０度だけ離間し、両方とも、極爪２６の中心軸線軸Ｘからある角度（図４に示す）だけオフセットする。極爪２６の弧状極面３０及びロータ１２は、起動溝４０の領域で最大の空隙を有し、モータが電源オフとなりロータの回転が停止した場合に、ロータ１２の磁極軸線が極爪２６の中心軸線Ｘからある角度だけオフセットし、ロータが死点で停止するのを防止して、通電時にモータがうまく始動することを保証する。
【００２３】
従って、ステータとロータとの間に形成される実質的に均一な空隙は、起動溝の領域以外では実質的に均一な空隙が形成されることを指す。この実施形態では、各起動溝４０は、極爪２６の中心軸線Ｘに対して大きな角度をなし、１つの対応する磁気ブリッジ３６に隣接して配置される。
【００２４】
図３及び図４を参照すると、永久磁石ロータ１２は、積層体を積み重ねて形成されたロータコア４２と、ロータコア４２に埋め込まれた２つの永久磁石４４とを含む。２つの永久磁石４４は反対の極性であり、ロータコア４２は磁化されて一対の磁極を有し、ステータコア１０と相互作用してロータ１２を押し進めて回転させる。本発明の磁気コアは、限定されるものではないが、フェライトを含む軟磁性材料で作製されることに留意されたい。
【００２５】
ロータコア４２は、複数のケイ素鋼板を積み重ねて形成することができ、全体的に中心軸穴４６を有する円筒の形態とすることができる。軸穴４６は、回転軸が固定的に通過して負荷に結合して負荷を回転駆動することを可能にする。ロータコア４２には２つの軸方向の貫通穴４８が形成され、軸穴４８の反対側に対称に配置されて永久磁石４４を収容する。貫通穴４８の大きさ及び形状は、各々、永久磁石４４の大きさ及び形状に一致する。この実施形態では、２つの永久磁石４４は、半径方向の厚さが小さく接線方向の幅が大きい、薄い直方体の形状を有する。２つの永久磁石４４は、半径方向に磁化され、互いに平行に離間して配置され、両方ともロータコア４２の外壁面に隣接して配置される。
【００２６】
この実施形態では、ロータコア４２の外壁面は、ロータ１２の中心軸線に関して対称な軸線対称構造であり、２つの円弧面５０と、２つの円弧面５０の間に接続された２つの平面５２とを含む。２つの円弧面５０は、ロータの弧状極面として作用する。２つの平面５２は、後続の加工時又は組立時に、位置決めとして使用することができる。各円弧面５０は、１つの対応する永久磁石４４に対応し、円周方向で対応する永久磁石４４を完全に覆う。
【００２７】
本発明の上記実施形態では、ロータ１２の永久磁石４４はロータコア４２へ挿入され、それによりロータの磁界強度を増強し、モータの出力密度を増強することができる。一方、ステータコア１０の２つの極爪２６は、連結されて円周方向に連続する弧状極面３０を形成して、コギングトルクをできるだけ低減するようになっている。永久磁石ロータ１２は、永久磁石４４をロータコア４２へ埋め込んで形成され、ロータコア４２は極性化され、中心角度が約１８０度の２つの弧状極面５０を形成するようになっている。従って、ロータ１２は円滑に回転して、騒音を効果的に低減することができる。加えて、ステータコアの極爪２６は連結されるが、壁部分３２、３４の中間に磁気ブリッジ３６が形成され、ブリッジ３６の半径方向厚さは、壁部分３２、３４の他の区分の半径方向厚さよりも薄いので、磁気漏れが低減して、出力効率を保証することができる。結果的に、本発明の単相永久磁石モータは、高効率かつ低騒音である。
【００２８】
本発明は、１つ又はそれ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の修正が可能であることを理解されたい。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することによって決定される。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ステータコア
１２  永久磁石ロータ
１４  末端部分
１６  磁極アーム
１８  係止溝
２０  係止ブロック
２４  連結アーム
２６  極爪
２８  空間
３０  弧状極面
３２、３４  壁部分
３６  磁気ブリッジ
３８  溝部
４０  起動溝
４２  ロータコア
４４  永久磁石
５０  円弧面
５２  平面
Ｘ  中心軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2017063602000001.pdf