(57)【要約】【課題】回転子を回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、起動性を向上する。【解決手段】クローポール部８ａを設けたステータと、このステータに対向するマグネットを有したロータとを備えた電動機は、クローポール部８ａを、磁気的に非対称形に形成した。クローポール部８ａを磁気的に対称形に形成した場合に比べ、ロータのステータに対する安定位置は、当該ロータの回転方向に進んだ位置となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クローポール部を設けた固定子と、
この固定子に対向するマグネットを有した回転子とを備え、
前記クローポール部を、磁気的に非対称形に形成したことを特徴とする電動機。
【請求項２】
クローポール部を、周方向に非対称形に形成したことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
クローポール部を、径方向に非対称形に形成したことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載の電動機と、
この電動機により回転されるファンとを備えたことを特徴とするファン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子にクローポール部を設けた電動機及び当該電動機を備えたファン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動機において、クローポール部は、固定子の周縁部にて軸方向に突出し且つ当該固定子の周方向に一定間隔で配列されている。また、固定子には単相のコイルが巻装されており、このコイルの通電を制御することにより、クローポール部に磁極が生じるようになっている。回転子には、固定子に対向するマグネットが設けられており、このマグネットとクローポール部との磁気的作用により、回転子が回転するようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００５−４５８９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１２９８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のようなクローポール型の電動機では、１つのクローポール部を１磁極として形成できることから、クローポール部を複数形成した簡単な構造により多極の固定子を構成することができる。
しかしながら、固定子に設けられたコイルが単相であることから、例えば３相のコイルを設けた電動機のように、通電するコイルを切り替えて回転磁界を発生させるということができない。そのため、クローポール型の電動機においては、マグネットとクローポール部との磁気的作用により、回転子を回転させるための始動トルクを効率よく発生させることが要求される。
【０００４】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転子を回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、起動性を向上することができる電動機及びファン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１記載の電動機は、クローポール部を設けた固定子と、この固定子に対向するマグネットを有した回転子とを備え、前記クローポール部を、磁気的に非対称形に形成したことに特徴を有している。
【０００６】
本発明の請求項２記載の電動機は、クローポール部を、周方向に非対称形に形成したことに特徴を有している。
【０００７】
本発明の請求項３記載の電動機は、クローポール部を、径方向に非対称形に形成したことに特徴を有している。
【０００８】
本発明の請求項４記載のファン装置は、請求項１ないし３の何れかに記載の電動機と、この電動機により回転されるファンとを備えたことに特徴を有している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動機によれば、クローポール部を、磁気的に非対称形に形成したので、クローポール部を磁気的に対称形に形成した場合に比べ、回転子の固定子に対する安定位置は、当該回転子の回転方向に進んだ位置となる。これにより、回転子が回転方向に回転し易くなることから、当該回転子を回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、起動性を向上することができる。
【００１０】
本発明のファン装置によれば、ファンを回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、起動性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図２は、ファン装置１を示しており、このファン装置１は、電動機２と、この電動機２により回転されるファン３とを備えてなる。ファン装置１のベース部４は、円筒状の胴部４ａの軸方向の一端部（図で上側の端部）に、周囲外方に張り出す方形の鍔部４ｂを設けてなる。胴部４ａの内部には、電動機２を構成するステータ５（固定子）とロータ６（回転子）とが備えられている。ステータ５は、シャフト７を中心として円盤状に設けられており、ロータ６は、シャフト７を中心としてステータ５の外周を回転可能に設けられている。なお、この場合、ロータ６の回転方向は反時計周り方向となっている。
【００１２】
図３及び図４にも示すように、ステータ５は、円形状をなすステータヨーク部８と、同じく円形状で中央部に円筒部９ｂを有するステータヨーク部９とから構成されている。ステータヨーク部８は、胴部４ａの軸方向の他端部（図で下側の端部）から内方に延びる複数（この場合３つ）のアーム部４ｃと一体的に形成されている。一方、ステータヨーク部９は、円筒部９ｂを間にして、ステータヨーク部８に対して軸方向に対向するように配置されている。
【００１３】
ステータヨーク部８の周縁部には、軸方向（図で上方向）に突出する複数（この場合３つ）のクローポール部８ａが、切り起こしにより一体的に形成されている。一方、ステータヨーク部９の周縁部には、軸方向（図で下方向）に突出する複数（この場合３つ）のクローポール部９ａが、切り起こしにより一体的に形成されている。これらクローポール部８ａ，９ａは、それぞれ周方向に一定間隔で配列されており、一方のクローポール部８ａ（９ａ）が他方のクローポール部９ａ（８ａ）間に所定の空隙を有して噛み合うように配置されている。
【００１４】
ステータ５の内部には、周方向に巻回された単相のコイル１０が、ステータヨーク部９の円筒部９ｂに巻装して設けられている。また、ステータ５の中央には、圧入や接着などによりベース部４（ステータヨーク部８）中央に固定された軸受ハウジング１１が、ステータヨーク部９の円筒部９ｂに嵌着して設けられている。この軸受ハウジング１１内には、軸受１２が圧入などにより固定されており、この軸受１２には、シャフト７が周方向に回転可能に挿入されている。
【００１５】
ロータ６は、磁性体（例えば鉄などの金属材料）からなるロータヨーク部１３と、非磁性体（例えば非磁性の金属、樹脂、プラスチックなど）からなるロータヨーク部１４とから構成されている。ロータヨーク部１３は、上面に円形の開口部１３ａを有した円環状をなしており、その内周部には、周方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極を交互に有した円環状のマグネット１５が設けられている。一方、ロータヨーク部１４は、中央に軸穴１４ａを有した円盤状をなしており、その周縁部には、周方向に沿って下方に湾曲した複数（この場合８枚）の羽根状のファン３が一体的に形成されている。
【００１６】
ロータ６は、これらロータヨーク部１３，１４を、ロータヨーク部１３の開口部１３ａ周縁に設けられた突起１３ｂを介してかしめにより一体化した構成となっている。そして、ロータ６（ロータヨーク部１４）の軸穴１４ａにシャフト７の上端を固定することで、ロータ６（ロータヨーク部１３，１４）が、ステータ５の外周を回転可能に配設される。また、マグネット１５は、ステータ５（クローポール部８ａ，９ａ）の外周面に対向した状態となる。
【００１７】
この場合、マグネット１５の近傍部分が磁性体からなるロータヨーク部１３で構成され、マグネット１５の近傍以外の部分が非磁性体からなるロータヨーク部１４で構成されていることから、マグネット１５の磁束は、ロータヨーク部１４側に漏れ難くなり、クローポール部８ａ（９ａ）→ステータヨーク部８（９）→ステータヨーク部９（８）→クローポール部９ａ（８ａ）のように効率よく流れるようになっている。
【００１８】
図５にも示すように、ファン装置１の底面には、図示しない制御回路部に接続された回路基板１６が配設されており、この回路基板１６には、マグネット１５に対向する部分に位置して、当該マグネット１５の磁気を検出する磁気センサ１７が実装されている。そして、制御回路部は、この磁気センサ１７からの検出信号に基づいてロータ６の回転位置を検出し、この検出結果に応じてコイル１０の通電を制御するようになっている。
【００１９】
次に、クローポール部８ａ，９ａの形状について図１を参照しながら説明する。なお、図１は、図２中Ａ−Ａ´線に沿う断面におけるベース部４の縦断側面図であり、径方向に見たクローポール部８ａを示している。
【００２０】
クローポール部８ａは、径方向に見て、その一部（先端部の回転方向側の部分、図１では右側部分）がロータ６の回転方向（図１では右方向）に延出しており、全体として周方向の両辺の長さ、角度が異なった台形状となっている。即ち、クローポール部８ａは、当該クローポール部８ａの基部（図１では下部）を周方向に二分して軸方向に垂直に延ばした中心線ａ−ａ´を基準として、ロータ６の回転方向とは反対側の部分より回転方向側の部分が大きい、周方向に非対称形に形成されている。
なお、図１には示さないが、クローポール部９ａも、クローポール部８ａと同様に、その一部（先端部の回転方向側の部分）がロータ６の回転方向に延出した台形状となっており、周方向に非対称形に形成されている。
【００２１】
次に、本実施形態の作用について図１を参照しながら説明する。
クローポール部を、中心線ａ−ａ´を基準として周方向に対称形（図１に破線で示す形状）に形成した場合、コイル１０の通電により、当該クローポール部には、中心位置（中心線ａ−ａ´の位置）に磁極が生じる。
【００２２】
これに対して、本実施形態では、クローポール部８ａを、上述したように周方向に非対称形に形成したことから、当該クローポール部８ａには、中心線ａ−ａ´よりもロータ６の回転方向側に若干進んだ位置（例えば矢印Ｂで示す位置）に磁極が生じる。即ち、クローポール部８ａを周方向に非対称形に形成したことで、当該クローポール部８ａに生じる磁極の位置が周方向（ロータ６の回転方向）にずれるようになり、クローポール部８ａが磁気的に非対称となる。
【００２３】
このようにクローポール部８ａ，９ａに形成される磁極の位置が周方向にずれることで、マグネット１５の磁極（Ｎ極あるいはＳ極）が周方向にずれた位置（ロータ６の回転方向にずれた位置）に吸い寄せられるようになり、これにより、ロータ６のステータ５に対する安定位置が当該ロータ６の回転方向に若干進んだ位置となる。そのため、ロータ６が回転方向に回転し易くなり、コイル１０に通電してもロータ６が起動しないデッドポイントが発生し難くなる。
かくして、ロータ６（ファン３）を回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、ファン装置１の起動性を向上することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、図６及び図７では、ロータ６の構成要素としてはマグネット１５のみを想像線で示す。以下、上述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２５】
このものの場合、ステータヨーク部８，９の各クローポール部８ｃ，９ｃが前述のクローポール部８ａ，９ａと異なる。
クローポール部９ｃは、軸方向に見て、その周方向の一端部（ロータ６の回転方向側の端部）が他端部（ロータ６の回転方向とは反対側の端部）よりも径方向に張り出しており、図７に示すように、クローポール部９ｃの一端部とマグネット１５との距離ｄ１が、他端部とマグネット１５との距離ｄ２よりも短くなっている。即ち、クローポール部９ｃは、その外周面が回転方向側ほどマグネット１５に近くなるようになっており、当該クローポール部９ｃの基部を周方向に二分して径方向に水平に延ばした中心線ｂ−ｂ´を基準として、ロータ６の回転方向とは反対側の部分より回転方向側の部分が大きい、径方向に非対称形に形成されている。
【００２６】
なお、クローポール部８ｃも、クローポール部９ｃと同様に、当該クローポール部８ｃの基部を周方向に二分して径方向に水平に延びる中心線（図示せず）を基準として径方向に非対称形に形成されている。また、クローポール部８ｃ，９ｃは、何れも、上述の第１の実施形態で示したクローポール部８ａ（９ａ）と同様に、径方向に見て、その一部（先端部の回転方向側の部分）がロータ６の回転方向に延出した台形状となっており、径方向のみならず周方向にも非対称形に形成されている。
【００２７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
クローポール部８ｃ，９ｃを、上述したように径方向に非対称形に形成したことから、マグネット１５とクローポール部８ｃ，９ｃとの磁気的作用力（磁気吸着力）は、マグネット１５に近くなる回転方向側ほど強くなり、クローポール部８ｃ，９ｃが磁気的に非対称となる。
【００２８】
従って、マグネット１５の磁極（Ｎ極あるいはＳ極）が周方向にずれた位置（ロータ６の回転方向にずれた位置）に吸い寄せられるようになる。これにより、ロータ６のステータ５に対する安定位置が当該ロータ６の回転方向に若干進んだ位置となり、ロータ６が回転方向に回転し易くなる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、クローポール部８ｃ，９ｃを周方向にも非対称形に形成したことから、上述の第１の実施形態と同様に、当該クローポール部８ｃ，９ｃに形成される磁極の位置が周方向（ロータ６の回転方向）にずれるようになり、より一層ロータ６が回転方向に回転し易くなる。
【００３０】
かくして、ロータ６を回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、ファン装置１の起動性を向上することができる。
なお、本実施形態では、クローポール部８ｃ，９ｃを、径方向においても周方向においても非対称形に形成した例を示したが、径方向のみを非対称形に形成するようにしてもよい。
【００３１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図８及び図９を参照しながら説明する。なお、図８では、ロータ３４を想像線で示す。以下、上述した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３２】
このものの場合、電動機３１はアキシャルギャップ型であり（上述の電動機２はラジアルギャップ型である）、この電動機３１のベース部３２の中央には、シャフト７を中心として扁平に設けられたステータ３３と、シャフト７を中心としてステータ３３の上方を回転可能に設けられた扁平なロータ３４とが備えられている。なお、この場合も、ロータ３４の回転方向は反時計周り方向となっている。
【００３３】
ステータ３３は、上述のステータヨーク部８に代わるステータヨーク部３５（図９参照）と、内円筒部３６ａ及び外円筒部３６ｂを有しステータヨーク部３５の上部を覆うステータヨーク部３６とからなる。ステータヨーク部３６の上面には、内円筒部３６ａの上端に一体的に形成された複数（この場合３つ）のクローポール部３６ｃと、外円筒部３６ｂの上端に一体的に形成された複数（この場合３つ）のクローポール部３６ｄ（何れも図８参照）とが設けられている。これらクローポール部３６ｃ，３６ｄは、それぞれ周方向に一定間隔で配列されており、一方のクローポール部３６ｃ（３６ｄ）が他方のクローポール部３６ｄ（３６ｃ）間に所定の空隙を有して噛み合うように配置されている。なお、ステータ３３の内部には、上述のコイル１０に代わる単相のコイル３７が、内円筒部３６ａに扁平状に巻装して設けられている。
【００３４】
ロータ３４は、ロータヨーク部３８の下面にマグネット３９を取り付けて一体化した構成となっており、マグネット３９がステータ３３の上面（クローポール部３６ｃ，３６ｄ）に対向した状態となっている。
【００３５】
次に、クローポール部３６ｃ，３６ｄの形状について図８を参照しながら説明する。
クローポール部３６ｃは、内円筒部３６ａの上端から外方に向けて広がるように張り出したほぼ扇状となっており、その周方向の一端部（ロータ３４の回転方向側の端部）が回転方向側に先細状に突出した形状に形成されている。即ち、クローポール部３６ｃは、当該クローポール部３６ｃを周方向に二分して径方向に水平に延ばした中心線ｃ−ｃ´を基準として、ロータ３４の回転方向とは反対側の部分より回転方向側の部分が尖った、周方向に非対称形に形成されている。
【００３６】
クローポール部３６ｄは、外円筒部３６ｂの上端から内方に向けて張り出したほぼ台形状となっており、その周方向の一端部（回転方向側の端部）が回転方向側に延出している。また、クローポール部３６ｄの一端部は角形状に形成されており、他端部（回転方向とは反対側の端部）は滑らかに丸められた形状に形成されている。即ち、クローポール部３６ｄは、当該クローポール部３６ｄを周方向に二分して径方向に水平に延ばした中心線ｄ−ｄ´を基準として、ロータ３４の回転方向とは反対側の部分より回転方向側の部分が大きい、周方向に非対称形に形成されている。
【００３７】
このように、クローポール部３６ｃ，３６ｄを、周方向において非対称形に形成したことから、当該クローポール部３６ｃ，３６ｄに生じる磁極の位置が周方向（ロータ３４の回転方向）にずれるようになり、クローポール部３６ｃ，３６ｄが磁気的に非対称となる。
【００３８】
このような構成においても、ロータ３４のステータ３３に対する安定位置は、当該ロータ３４の回転方向に若干進んだ位置となる。これにより、ロータ３４が回転方向に回転し易くなることから、当該ロータ３４を回転させるための始動トルクを発生させ易くでき、電動機３１の起動性を向上することができる。
【００３９】
（その他の実施形態）
本発明は、上記し且つ図面に記載した各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
複数のクローポール部８ａ，９ａ（８ｃ，９ｃ、３６ｃ，３６ｄ）全てを非対称形に形成するのではなく、少なくとも１つを非対称形に形成するようにしてもよい。
クローポール部８ａ，９ａ（８ｃ，９ｃ、３６ｃ，３６ｄ）の一部（例えば中心線よりも回転方向側の部分）に突起部を設けることにより、当該クローポール部８ａ，９ａ（８ｃ，９ｃ、３６ｃ，３６ｄ）を周方向あるいは径方向に非対称形に形成してもよい。
【００４０】
上述のように、クローポール部８ａ，９ａ（８ｃ，９ｃ、３６ｃ，３６ｄ）をベース部４（３２）と一体に設けたり、ファン３をロータ６と一体に設けることにより、電動機２，３１の小型化や薄型化を図ることができ、例えば１０ｍｍ角のファン装置を構成することも可能である。
本発明は、上述のアウタロータ型の電動機２（ファン装置１）やアキシャルギャップ型の電動機３１のみならず、ステータの内周にロータを設けたインナーロータ型の電動機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであり、図２のＡ−Ａ´線に沿うベース部の縦断側面図
【図２】ファン装置の全体構成を概略的に示す斜視図
【図３】ファン装置の縦断側面図
【図４】ベース部及びステータの斜視図
【図５】ファン装置の底面図
【図６】本発明の第２の実施形態を示すものであり、ベース部及びステータの斜視図
【図７】ベース部及びステータの平面図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図６相当図
【図９】図３相当図
【符号の説明】
【００４２】
図面中、１はファン装置、２は電動機、３はファン、５はステータ（固定子）、６はロータ（回転子）、８ａ，９ａはクローポール部、１５はマグネット、８ｃ，９ｃはクローポール部、３１は電動機、３３はステータ（固定子）、３４はロータ（回転子）、３６ｃ，３６ｄはクローポール部、３９はマグネットを示す。
【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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