(57)【要約】  【課題】ロータと、ロータを内部に収納してなるステータとを具備するモータにおいて、ロータの回転に伴い発生する騒音を抑制する。  【解決手段】回転軸心に対し直交する径方向に放射状に突出する突極８を有するとともにこの突極８の突出端に回転軸心方向に延伸する磁気受部９を設けてなるロータ２と、このロータ２を内部に収納してなり、軸方向に励磁するコイル５及びこのコイル５を内蔵し前記磁気受部との間で磁路を形成可能なステータコア６を周方向に複数個有するステータ１とを具備するモータＭにおいて、ステータコア６の内周側の面の径方向中央部に凹部６ｙを設ける。  【選択図】図４
2009207229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸心に対し直交する径方向に突出する突極を有するとともにこの突極の突出端に磁気受部を設けてなるロータと、このロータを内部に収納してなり、回転軸心の延伸方向に並列させて１対に設けた磁極及びこれら磁極を磁気的につなぐ接続部を有し前記磁気受部との間で磁路を形成可能であるとともに内周面に凹部を有するステータコア、並びにステータコアの磁極がそれぞれ異なる磁性となるように励磁するコイルを周方向に複数個有するステータとを具備することを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸心に対し直交する径方向に突出する突極を有するロータと、このロータを内部に収納してなるステータとを具備するモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータと、このロータを内部に収納してなるステータとを具備するモータにおいて、従来はロータに永久磁石を設けるとともにステータにコイルを設け、ステータのコイルに順次通電することによりロータの永久磁石との間に吸引力を発生させてロータを回転させる構成が用いられてきた（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００８−２２５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１記載の構成では、ステータコアを回転軸に直交する周方向に複数設けるとともにこのステータコアの外周部間を接続するヨークを設け、前記ステータコアに回転軸に直交する径方向に向かう磁力線を発生させるべくコイルを巻き回し、このコイル、前記ヨーク、及びロータを通過するとともに回転軸と直交する磁路を形成するようにしている。
【０００４】
ところで、このような構成では、ロータに設けた磁気受部がコイルに通電した状態のステータに接近するにつれてステータ及びロータを通過する磁束が増加していくが、この磁束の変化率が急激なものである場合、磁気吸引力によりステータ及びロータが変形していき、変形の度合いが大きくなるとロータの回転に伴い騒音が発生するようになる不具合が存在する。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決すべく構成するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係るモータは、回転軸心に対し直交する径方向に突出する突極を有するとともにこの突極の突出端に磁気受部を設けてなるロータと、このロータを内部に収納してなり、回転軸心の延伸方向に並列させて１対に設けた磁極及びこれら磁極を磁気的につなぐ接続部を有し前記磁気受部との間で磁路を形成可能であるとともに内周面に凹部を有するステータコア、並びにステータコアの磁極がそれぞれ異なる磁性となるように励磁するコイルを周方向に複数個有するステータとを具備することを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、前記凹部を設けた箇所においては、ロータに設けた磁気受部がコイルに通電した状態のステータに接近する際のステータ及びロータを通過する磁束の増加率を前記凹部を設けない場合と比較して低下させることができるので、コイルに通電した際にステータが磁気受部に及ぼす磁気吸引力が小さくなる。従って、磁気吸引力によるステータ及びロータの変形を抑制できるので、ロータの回転に伴い発生する騒音も抑制することができる。なお、本発明では、「内周面に凹部を有するステータコア」の「凹部」とは、ロータの磁気受部との距離を内周面の他の部位と比較して離間させている部位全般を示す概念である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るモータの構成によれば、ステータコアの内周面の中央部に凹部を設けているので、ロータに設けた磁気受部がコイルに通電した状態のステータに接近する際のロータを通過する磁束の増加率を前記凹部を設けない場合と比較して低下させることができる。従って、磁気吸引力の急変によるロータの変形を抑制できるので、ロータの回転に伴い発生する騒音も抑制することができる。このことにより、コイルに通電した際にステータが磁気受部に及ぼす磁気吸引力が小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
本実施形態に係るモータＭ１は、図１に斜視図を示すように、ステータ１と、そのステータ１の内部に配置されるロータ２と、ロータ２の中心を貫通して取り付けられる回転軸３とを備えている。なお、図１においては、ステータ１及びロータ２の構成を明確に図示するために、回転軸３を回転可能に支持する軸受け部やステータ１を構成するコイル５の外部接続部等については、図示を省略しているとともに、コイル５はブロック状に表記している。
【００１１】
ステータ１は、斜視図を図２、側面図を図３に示すように、ステータコア６と、そのステータコア６の内面に沿って設けられる複数のコイル５とを備えてなる。また、このステータ１は、このモータＭを収納するためのハウジング（図示略）に支持させている。
【００１２】
ステータコア６は、このステータコア６は、例えば磁性体の粉体を圧縮して成形した圧粉コアであり、回転軸心の延伸方向に並列させて１対に設けた磁極６１ａ、６１ｂと、これら磁極６１ａ、６１ｂを磁気的につなぐ接続部６２とを有するステータコア本体と、このステータコア６の磁極６１ａ、６１ｂの内側端部を周方向に延伸させ、また長手方向中央に向けても延伸させて形成したフランジ６３とを具備する。前記ステータコア本体は、外周側の軸方向両端部に外傾斜面６ａを有するとともに、内周側に前記外傾斜面６ａとほぼ平行な内傾斜面６ｂを有する。さらに、このステータコア本体には、軸方向中央部の内周側にコイル５を収納可能な凹部であるコイルスロット６ｘを設けている。また、このステータコア６は、前記コイル５を前記外傾斜面６ａと前記内傾斜面６ｂとの間で巻き回してなる。そして、本実施形態では、ステータコア６は３０度間隔で計１２個設けられている。
【００１３】
コイル５は、前記ステータコア６の奥行き方向両端６ｄ及び外側端６ｃに収まる範囲で最大限の回数ステータコア６に巻き回しているとともに、上述したステータコア６のコイルスロット６ｘに収納するようにしている。また、コイル５は、前記コイルスロット６ｘの底面、前記ステータコア６の両側面、及び前記ステータコア６の外側面を包囲する形状に配置される。すなわち、このコイル５に通電すると、軸方向への磁界が発生する。
【００１４】
このような構成のステータ１に対して、ロータ２は、中心部に回転軸３を挿通させてなる芯部７と、この芯部７から回転軸３の軸心に対し直交する径方向に突出する突極８とを有する。前記突極８には、その突出端に、回転軸３に沿って延伸する磁気受部９を設けている。
【００１５】
前記突極８は、本実施形態では４５度間隔で計８本延伸させて設けている。
【００１６】
前記磁気受部９は、前記突極８の突出端から前後方向にそれぞれ延伸させて設けた板状をなし、計８箇所に設けている。そして、この磁気受部９の外周面９ａは前記ステータコア６の内周面６ｓと対向し、コイル５に通電された際にこのコイル５及びステータコア６により形成される電磁石との間で磁路を形成する。
【００１７】
しかして本実施形態では、ステータ６の底面図である図４に示すように、前記ステータコア６の内周面の中央部に凹部６ｙを設けている。具体的には、前記フランジ６３の長手方向中央への突出幅を、周方向中央に向かうにつれ漸次小さくすることにより、該フランジ６３の周方向中央部に凹部６ｙを設けている。
【００１８】
このモータＭの運転は以下のようにして行っている。すなわち、それぞれ９０度ずつ離間する４個の前記コイル５に通電しロータ２の磁気受部９を吸引させることにより回転軸３を回転させ、磁気受部９がコイル５に完全に対向した時点でコイル５への通電を打ち切り、隣接するコイル５に通電し磁気受部９を吸引させることにより回転軸３をさらに回転させる制御を繰り返すことによりこのようなモータＭを運転するようにしている。
【００１９】
その際、各ステータコア６の内周面の中央部に前述した凹部６ｙを設けているので、このステータコア６が磁気受部９と対向する部分は周方向中央部に向かうにつれ小さくなるので、このステータコア６を通過する磁束の増加もまた周方向中央部に向かうにつれ小さくなる。ここで、ロータ２に設けた磁気受部９がコイル５に通電した状態のステータ１に接近する際にロータ２を通過する磁束の時間変化のグラフを図５に示すと、本実施形態におけるロータ２を通過する磁束の時間変化は同図の線ａに示すようなものとなる。また、同図の線ｂには、前記凹部６ｙを省略した場合のロータ２を通過する磁束の時間変化を示している。すなわち、ロータ２に設けた磁気受部９がコイル５に通電した状態のステータ１に接近する際のロータ２を通過する磁束の時間増加率は、前記凹部６ｙを設けない場合と比較して低くなる。
【００２０】
以上に述べたように、本実施形態に係るモータＭの構成によれば、前記凹部６ｙを設けた箇所においては、ロータ２に設けた磁気受部９がコイル５に通電した状態のステータ１に接近する際のステータ１及びロータ２を通過する磁束の増加率を前記凹部６ｙを設けない場合と比較して低下させることができ、コイル５に通電した際にステータ１がロータ２の磁気受部９に及ぼす磁気吸引力が小さくなるので、ロータ２に設けた磁気受部９がコイル５に通電した状態のステータ１に接近する際のロータ２を通過する磁束の時間増加率を、前記凹部６ｙを設けない場合と比較して低下させることができる。従って、ステータコア６の磁極とロータ２の磁気受部９の重なり角度が大きな領域でステータコア６とロータ２に発生する吸引力を低減できるので、ステータ１及びロータ２の歪みや振動を抑えることができ、作動音を減少させることができる。また、ステータコア６の磁極とロータ２の磁気受部９の重なり角度が大きな領域でステータコア６及びロータ２の磁束量を低減でき、磁気飽和を緩和できる。すなわち、電流を増加させた場合、図６に示すように、磁気飽和によりコイル５の鎖交磁束は磁気飽和がない場合に比べて減少する一方、このモータＭと同様の構成を有するモータで力行トルクを発生できるのは回転角度に対し電流が同じであってもコイル５の鎖交磁束が増加する領域であり磁気飽和によりこの領域が狭くなることが知られているが、このモータの構成によれば、上述したように、ステータコア６の磁極とロータ２の磁気受部９の重なり角度が大きな領域でステータコア６及びロータ２の磁束量を低減でき、磁気飽和を緩和できるので、大電流での起動時にも、モータコイルの鎖交磁束が増加する領域が狭まることを防止できる。すなわち、トルクを発生可能な回転角度範囲を広くできる、具体的には凹部６ｙを設けない場合の前記領域がＴ２であるのに対し、凹部６ｙを設けることにより前記領域をＴ１（＞Ｔ２）にできるので、大電流での起動を容易に行うことができる。
【００２１】
なお、本発明は以上に述べたような実施形態に限らない。
【００２２】
例えば、前記実施形態に係るステータコア６に代え、図７に示すように、圧粉コアでなく周方向に積層した電磁鋼板６ｐを利用して形成したステータコアを用いてもよい。
【００２３】
また、前記実施形態に係るステータコア６に代え、図８に示すような軸方向一方側の端部のみに外傾斜面６０ａ及び内傾斜面６０ｂを設けたステータコア６０を採用してもよい。
【００２４】
さらに、図９に中央側断面図を示すように、周方向中央部にステータコア６の厚さ寸法を小さくして凹部６ｚを形成してもよい。このような凹６ｚ部であっても、凹部６ｚの表面からロータ２の磁気受部９までの距離は、凹部６ｚ以外の部分の表面からロータ２の磁気受部９までの距離よりも大きいため、ステータ１の周方向中央部を通過する磁束の密度をステータ１の他の部位を通過する磁束の密度よりも小さくできる。すなわち、このような凹部６ｚを形成する態様でも、ロータ２を通過する磁束の変化率を小さくできる。もちろん、上述した実施形態に係るステータコア１の凹部６ｙに臨む部位に厚さ寸法が他の部位よりも小さい薄肉部を設けてももちろんよい。このような薄肉部の厚さ寸法は一律であってもよく、凹部に近づくにつれ漸次小さくなるようにしてもよい。
【００２５】
また、ステータコアの形状は直方体状であってもよい。すなわち、図１０に側面図、図１１に底面図をそれぞれ示すように、直方体状のステータコア６０の内周側にコイル５を収納可能なコイルスロット６０ｘを設けるとともに、このコイルスロット６０ｘに隣接する部分の周方向中央部にステータコア６０の長手方向両端部に向かい張り出す形状に形成した凹部６０ｙを形成する態様を採用してもよい。さらに、ステータコア６０のコイルスロット６０ｘに隣接する部位の厚さ寸法を小さくして凹部を形成する態様を採用してもよい。
【００２６】
加えて、図１２に正面図を示すように、ステータコアＸ６の内周面Ｘ６ｓを、周方向中央部に向かい漸次ロータと離間する形状に形成してもよい。すなわち、ステータコアＸ６の内周面Ｘ６ｓを正面視Ｖ字状に形成し、周方向中央部を凹部Ｘ６ｘとしてもよい。なお、ステータコアは、Ｕ字状等、周方向中央部に向かい漸次ロータと離間する他の形状に形成してもよい。
【００２７】
そして、図１３に底面図、図１４に中央側断面図をそれぞれ示すように、ステータコアＹ６の内周面Ｙ６ｓの周方向中央部に、軸心方向に互いに隣接する複数の凹部たるくぼみ穴Ｙ６ｘを設けてもよい。
【００２８】
これらの構成であっても、ステータコアＸ６、Ｙ６の内周面Ｘ６ｓ、Ｙ６ｓの周方向中央部に位置する凹部Ｘ６ｘ、Ｙ６ｘは、ステータコアＸ６、Ｙ６の内周面Ｘ６ｓ、Ｙ６ｓの他の部位よりもロータ２から離間しているので、前記凹部Ｘ６ｘ、Ｙ６ｘを設けた部位ではコイル５に通電した際にステータ１がロータ２の磁気受部９に及ぼす磁気吸引力が小さくなり、従って、ロータ２に設けた磁気受部９がコイル５に通電した状態のステータ１に接近する際のロータ２を通過する磁束の時間増加率を、前記凹部Ｘ６ｘ、Ｙ６ｘを設けない場合と比較して低下させることができる。
【００２９】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータを示す斜視図。
【図２】同実施形態に係るステータを示す斜視図。
【図３】同実施形態に係るステータを示す側面図。
【図４】同実施形態に係るステータを示す底面図。
【図５】同実施形態に係るロータを通過する磁束の時間変化を示す図。
【図６】同実施形態に係るロータを通過する鎖交磁束の回転角度に対する変化を示す図。
【図７】本発明の他の実施態様に係るステータを示す中央縦断面図。
【図８】本発明の他の実施態様に係るステータを示す中央縦断面図。
【図９】本発明の他の実施態様に係るステータを示す中央縦断面図。
【図１０】本発明の他の実施態様に係るステータを示す側面図。
【図１１】本発明の他の実施態様に係るステータを示す底面図。
【図１２】本発明の他の実施態様に係るステータを示す正面図。
【図１３】本発明の他の実施態様に係るステータを示す底面図。
【図１４】本発明の他の実施態様に係るステータを示す中央側断面図。
【符号の説明】
【００３１】
Ｍ…モータ
１…ステータ
２…ロータ
５…コイル
６…ステータコア
６ｙ…凹部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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