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JP5332082B2 - モータ - Google Patents

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JP5332082B2
JP5332082B2 JP2006158696A JP2006158696A JP5332082B2 JP 5332082 B2 JP5332082 B2 JP 5332082B2 JP 2006158696 A JP2006158696 A JP 2006158696A JP 2006158696 A JP2006158696 A JP 2006158696A JP 5332082 B2 JP5332082 B2 JP 5332082B2
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Description

本発明はモータに関し、特に電機子が偏在して設けられたモータに関する。
従来から、界磁子の周りで電機子が偏在して設けられたモータの、アクチュエータや電動車両への採用が検討されている。
以下に、本発明に関連する技術を示す。
実開平5−86151号公報 特開平8−98487号公報 特開平9−205742号公報 特開2003−125568号公報
しかし、界磁子が電機子と対向していない部分では、磁束が漏れやすく、界磁磁石の磁束の一部しか有効に使えなかったので、モータの効率が低かった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、界磁子からの磁束の漏れを低減し、モータの効率を高めることが目的とされる。
この発明の請求項1にかかるモータは、所定の方向(91)に沿う回転軸(92)の周りで回転可能であって、互いに極性が異なる第1磁極面(113a;1331a;143a;153a)と第2磁極面(113b;1332a;143b;153b)を有する界磁磁石(113;1331,1332;143;153)と、前記第1磁極面に設けられる単一の第1のコア部(1111;1311;1411;1511)と、前記第2磁極面に設けられる単一の第2のコア部(1121;1321;1421;1521)と、前記回転軸の周りで周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部と磁気的に結合する第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)の複数と、前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部と磁気的に結合し、前記第3のコア部と同じ方向へと突出する第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の複数とを有する界磁子(11;13;14;15)と、前記周方向において偏在し、前記第3のコア部及び前記第4のコア部の一部のみと対向する電機子(21;231,232;231,232;231)とを備え、前記電機子(231;232)は、前記所定の方向(91)から見た前記界磁子(13)の一部にのみ、前記界磁子に前記所定の方向から対向し、前記第2磁極面(1332a)は、前記第1磁極面(1331a)に対して外周側に位置し、前記第1磁極面及び前記第2磁極面はいずれも、前記界磁磁石(1331,1332)に対して前記所定の方向側に位置し、前記第3のコア部(1312,1313)はいずれも、前記第1のコア部から前記所定の方向へと突出し、前記第4のコア部(1322,1323)はいずれも、前記第2のコア部から前記所定の方向へと突出する
この発明の請求項にかかるモータは、請求項記載のモータであって、前記界磁磁石(1331,1332)は、前記界磁磁石に対して前記所定の方向(91)において前記第1磁極面(1331a)とは反対側に位置し、前記第1磁極面の極性とは極性が異なる第3磁極面(1331b)と、前記界磁磁石に対して前記所定の方向において前記第2磁極面(1332a)とは反対側に位置し、前記第2磁極面の極性とは極性が異なる第4磁極面(1332b)とを更に有し、前記界磁子(13)は、前記第3磁極面及び前記第4磁極面に設けられる単一の磁性体(136)を更に有する。
この発明の請求項にかかるモータは、請求項記載のモータであって、前記電機子は対(231,232)を成し、前記電機子の一方(232)は、前記所定の方向(91)とは反対側から、前記界磁子(13)を介して前記電機子の他方(231)に対向して設けられ、前記界磁磁石(1331,1332)は、前記界磁磁石に対して前記所定の方向において前記第1磁極面(1331a)とは反対側に位置し、前記第1磁極面の極性とは極性が異なる第3磁極面(1331b)と、前記界磁磁石に対して前記所定の方向において前記第2磁極面(1332a)とは反対側に位置し、前記第2磁極面の極性とは極性が異なる第4磁極面(1332b)とを更に有し、前記界磁子(13)は、それぞれ前記第3磁極面及び前記第4磁極面に設けられる第5及び第6のコア部(1341,1351)と、前記周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第5のコア部から前記所定の方向とは反対側へと突出する第7のコア部(1342,1343)の複数と、前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第6のコア部から前記所定の方向とは反対側へと突出する第8のコア部(1352,1353)の複数とを更に有する。
この発明の請求項にかかるモータは、請求項記載のモータであって、前記第7のコア部(1342,1343)のそれぞれの前記所定の方向(91)とは反対側の端部(1343)は、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する第8のコア部(1352,1353)の間を、前記界磁子(13)の外周側へと延び、前記第8のコア部のそれぞれの前記所定の方向とは反対側の端部(1353)は、前記周方向に沿って互いに隣接する第7のコア部の間を、前記回転軸(92)側へと延びる。
この発明の請求項にかかるモータは、請求項記載のモータであって、前記第7のコア部(1342,1343)の前記端部(1343)と、前記第8のコア部(1352,1353)の前記端部(1353)とは、外周側同士及び内周側同士がそれぞれ連結され、前記第7のコア部の前記端部と、前記第8のコア部の前記端部との間に、前記内周側から前記外周側へと延びる空隙が設けられる。
この発明の請求項にかかるモータは、請求項乃至請求項のいずれか一つに記載のモータであって、前記第1磁極面(1331a)の面積と、前記第2磁極面(1332a)の面積とは略同一である。
この発明の請求項にかかるモータは、請求項乃至請求項のいずれか一つに記載のモータであって、前記第2磁極面(1332a)の面積は、前記第1磁極面(1331a)の面積よりも大きい。
この発明の請求項にかかるモータは、所定の方向(91)に沿う回転軸(92)の周りで回転可能であって、互いに極性が異なる第1磁極面(113a;1331a;143a;153a)と第2磁極面(113b;1332a;143b;153b)を有する界磁磁石(113;1331,1332;143;153)と、前記第1磁極面に設けられる単一の第1のコア部(1111;1311;1411;1511)と、前記第2磁極面に設けられる単一の第2のコア部(1121;1321;1421;1521)と、前記回転軸の周りで周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部と磁気的に結合する第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)の複数と、前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部と磁気的に結合し、前記第3のコア部と同じ方向へと突出する第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の複数とを有する界磁子(11;13;14;15)と、前記周方向において偏在し、前記第3のコア部及び前記第4のコア部の一部のみと対向する電機子(21;231,232;231,232;231)とを備え、前記電機子(231;232)は、前記所定の方向(91)から見た前記界磁子の一部にのみ、前記界磁子に前記所定の方向から対向し、前記界磁磁石(143)は前記周方向(93)に沿う環状を呈し、前記第1磁極面(143a)及び前記第2磁極面(143b)はそれぞれ、前記界磁磁石の内周側及び外周側に位置し、前記第3のコア部(1412,1413)はいずれも、前記第1のコア部から前記所定の方向へと突出し、前記第4のコア部(1422,1423)はいずれも、前記第2のコア部から前記所定の方向へと突出する。
この発明の請求項にかかるモータは、請求項記載のモータであって、前記電機子は対(231,232)を成し、前記電機子の一方(232)は、前記所定の方向(91)とは反対側から前記界磁子(13)を介して前記電機子の他方(231)に対向して設けられ、前記界磁子(14)は、前記周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部(1411)から前記所定の方向(91)とは反対側へと突出する第5のコア部(1414,1415)の複数と、前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部(1421)から前記所定の方向とは反対側へと突出する第6のコア部(1424,1425)の複数とを更に有する。
この発明の請求項0にかかるモータは、請求項記載のモータであって、前記第3のコア部(1412,1413)と前記第5のコア部(1414,1415)とは、前記所定の方向(91)から見て、前記周方向(93)に沿って交互に配置される。
この発明の請求項1にかかるモータは、請求項または請求項0記載のモータであって、前記第5のコア部(1414,1415)のそれぞれの前記所定の方向(91)とは反対側の端部(1415)は、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する第6のコア部(1424,1425)の間を、前記界磁子(14)の外周側へと延び、前記第6のコア部のそれぞれの前記所定の方向とは反対側の端部(1425)は、前記周方向に沿って互いに隣接する第5のコア部の間を、前記回転軸(92)側へと延びる。
この発明の請求項2にかかるモータは、請求項1記載のモータであって、前記第5のコア部(1414,1415)の前記端部(1415)と、前記第6のコア部(1424,1425)の前記端部(1425)とは、外周側同士及び内周側同士がそれぞれ連結され、前記第5のコア部の前記端部と、前記第6のコア部の前記端部との間に、前記内周側から前記外周側へと延びる空隙が設けられる。
この発明の請求項3にかかるモータは、請求項乃至請求項、請求項乃至請求項2のいずれか一つに記載のモータであって、前記電機子の前記対(231,232)はいずれも、同じ組数の3相巻線を有し、前記電機子の前記対の一方の前記3相巻線は、ある相順で前記周方向(93)に配置され、前記電機子の前記対の他方の前記3相巻線は、当該相順とは異なる相順で前記周方向に配置される。
この発明の請求項4にかかるモータは、請求項乃至請求項、請求項乃至請求項2のいずれか一つに記載のモータであって、前記電機子の前記対(231,232)はいずれも、同じ組数の3相巻線を有し、同じ相順で前記周方向(93)に配置され、前記電機子の前記対の一方は、他方に対し、前記周方向に所定の角度だけずれている。
この発明の請求項5にかかるモータは、所定の方向(91)に沿う回転軸(92)の周りで回転可能であって、互いに極性が異なる第1磁極面(113a;1331a;143a;153a)と第2磁極面(113b;1332a;143b;153b)を有する界磁磁石(113;1331,1332;143;153)と、前記第1磁極面に設けられる単一の第1のコア部(1111;1311;1411;1511)と、前記第2磁極面に設けられる単一の第2のコア部(1121;1321;1421;1521)と、前記回転軸の周りで周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部と磁気的に結合する第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)の複数と、前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部と磁気的に結合し、前記第3のコア部と同じ方向へと突出する第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の複数とを有する界磁子(11;13;14;15)と、前記周方向において偏在し、前記第3のコア部及び前記第4のコア部の一部のみと対向する電機子(21;231,232;231,232;231)とを備え、前記電機子(231)は、前記所定の方向(91)から見た前記界磁子(15)の一部にのみ、前記界磁子に前記所定の方向(91)から対向し、前記界磁磁石(153)は前記周方向(93)に沿う環状を呈し、前記第1磁極面(153a)及び第2磁極面(153b)は、前記界磁磁石に対して前記所定の方向について互いに反対側に位置し、前記第3のコア部(1512,1513)はいずれも、前記第1のコア部から前記所定の方向に突出し、前記第4のコア部(1522,1523)はいずれも、前記界磁磁石の内周側において前記第2のコア部から前記所定の方向へと突出する。
この発明の請求項6にかかるモータは、請求項乃至請求項5のいずれか一つに記載のモータであって、前記第3のコア部(1312,1313;1412,1413;1512,1513)の所定の方向(91)側の端部(1313;1413;1513)と、前記第4のコア部(1322,1323;1422,1423;1522,1523)の前記所定の方向側の端部(1323;1423;1523)とは、外周側同士及び内周側同士がそれぞれ連結され、前記第3のコア部の前記端部と、前記第4のコア部の前記端部との間に、前記内周側から前記外周側へと延びる空隙が設けられる。
この発明の請求項7にかかるモータは、請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載のモータであって、前記電機子(21;231;232)は、バックヨーク(211;2311;2321)と、前記バックヨークから前記界磁子(11;13〜15;13,14)側へと突出し、前記バックヨークとは反対側の端面が前記界磁子に対向するティース(212;2312;2322)と、前記ティースに巻回される巻線(213;2313;2323)とを有する。
この発明の請求項8にかかるモータは、請求項7記載のモータであって、前記電機子(21;231;232)の前記周方向(93)についての端に最も近い前記ティース(212;2312;2322)の、突出する方向に対する断面積は、他の前記ティースの突出する方向に対する断面積よりも大きい。
この発明の請求項9にかかるモータは、請求項8記載のモータであって、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する前記ティース(212;2312;2322)の間の距離はいずれも等しい。
この発明の請求項0にかかるモータは、請求項7乃至請求項9のいずれか一つに記載のモータであって、前記ティース(212;2312;2322)の突出する方向に対する断面積は、前記界磁子(11;13〜15;13,14)に近い程大きい。
この発明の請求項1にかかるモータは、請求項7乃至請求項0のいずれか一つに記載のモータであって、前記端面の前記周方向(93)と垂直な方向についての長さは、前記第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)または第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の当該方向についての長さよりも大きい。
この発明の請求項2にかかるモータは、請求項1乃至請求項1のいずれか一つに記載のモータであって、前記電機子(21;231;232)は、少なくとも一組の3相巻線を有する。
この発明の請求項3にかかるモータは、求項2記載のモータであって、前記電機子(21;231;232)は、少なくとも二組の前記3相巻線を有する。
この発明の請求項24にかかるモータは、請求項1乃至請求項23のいずれか一つに記載のモータであって、前記第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)のそれぞれの前記第1のコア部(1111;1311;1411;1511)とは反対側の端部(1112a;1313;1413;1513)は、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する前記第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の間へと延び、前記第4のコア部のそれぞれの前記第2のコア部(1121;1321;1421;1521)とは反対側の端部(1122a;1323;1423;1523)は、前記周方向に沿って互いに隣接する前記第3のコア部の間へと延びる。
この発明の請求項25にかかるモータは、請求項1乃至請求項24のいずれか一つに記載のモータであって、前記第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)と第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)との間の距離は、前記界磁子と前記電機子との間の距離の2倍よりも大きい。
この発明の請求項1,8及び15にかかるモータによれば、第1磁極面に流出入する磁束は第1のコア部を介していずれの第3のコア部にも流れ得る。また、第2磁極面に流出入する磁束は第2のコア部を介していずれの第4のコア部にも流れ得る。よって、界磁磁石の磁束の大部分を、電機子に対向している位置の第3及び第4のコア部へと流すことができる。換言すれば、電機子と対向していない位置の第3及び第4のコア部からの磁束の漏れが低減できる。これにより、モータの効率が高まる。しかも、電機子が周方向において偏在しているので、モータを小型化できる。更には、第1磁極面及び第2磁極面はそれぞれ単極であり、着磁が容易である。また、界磁子の極数が複数でも、当該界磁子に設ける界磁磁石の数が少なくて良い。さらに、アキシャルギャップ型モータに適用できる。
この発明の請求項にかかるモータによれば、所定の方向側にのみ電機子を設ける場合であっても、界磁磁石に対して所定の方向とは反対側で当該磁性体がバックヨークとして機能するので、第3磁極面及び第4磁極面に流出入する磁束をも用いてモータを駆動することができる。よって、モータの効率及び出力が高まる。
この発明の請求項にかかるモータによれば、第3磁極面に流出入する磁束は第5のコア部を介していずれの第7のコア部にも流れ得る。また、第4磁極面に流出入する磁束は第6のコア部を介していずれの第8のコア部にも流れ得る。よって、界磁磁石の磁束の多くを、電機子に対向している位置の第7及び第8のコア部へと流すことができる。これにより、モータの駆動に際し、第1磁極面及び第2磁極面に流出入する磁束だけでなく、第3磁極面及び第4磁極面に流出入する磁束をも利用することができ、以ってモータの効率及び出力がより高まる。また、電機子のそれぞれが所定の方向において界磁子を介して互いに対向しているので、界磁子に生じる吸引力が釣り合い、以って回転軸の振れなどで生じる軸受損失が低減できる。
この発明の請求項にかかるモータによれば、界磁子から流れる磁束を、効率良く電機子の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率が向上する。
この発明の請求項にかかるモータによれば、前記第7及び第8のコア部の端部を、第7及び第8のコア部と別に、一体で成形することができる。
この発明の請求項にかかるモータによれば、第3のコア部と第4のコア部から生じる磁束の、周方向についての波形を同じにすることができる。
この発明の請求項にかかるモータによれば、第4のコア部の第2のコア部とは反対側の端面での磁気飽和を低減することができる。
この発明の請求項にかかるモータによれば、第1磁極面に流出入する磁束は第1のコア部を介していずれの第5のコア部にも流れ得る。また、第2磁極面に流出入する磁束は第2のコア部を介していずれの第6のコア部にも流れ得る。よって、電機子に対向している位置の第5及び第6のコア部にも、界磁磁石の磁束の多くを流すことができ、以ってモータの効率が高まる。
この発明の請求項10にかかるモータによれば、第3及び第5のコア部を所定の方向から見て同じ位置に設けた場合に比べ、磁気抵抗を小さくすることができる。しかも、磁束の漏れが低減できる。
この発明の請求項1にかかるモータによれば、界磁子から流れる磁束を、効率良く電機子の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率が向上する。
この発明の請求項2にかかるモータによれば、前記第5及び第6のコア部の端部を、第5及び第6のコア部と別に、一体で成形することができる。
この発明の請求項3または請求項4にかかるモータによれば、コギングトルクやトルクリプルを低減することができる。
この発明の請求項6にかかるモータによれば、前記第3及び第4のコア部の端部を、第3及び第4のコア部と別に、一体で成形することができる。
この発明の請求項7にかかるモータによれば、請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載のモータに適用できる。
この発明の請求項8にかかるモータによれば、電機子の当該端に最も近いティースと界磁子との間の磁気抵抗を低減できる。
この発明の請求項9にかかるモータによれば、巻線の占積率を高めることができる。
この発明の請求項0または請求項1にかかるモータによれば、界磁子から流れる磁束の多くを巻線に鎖交させることができる。
この発明の請求項2にかかるモータによれば、電機子に回転磁界を発生させやすい。
この発明に請求項3にかかるモータによれば、3相巻線が一組だけ設けられる場合に比べて、電機子の周方向についての両端で漏れる磁束の、電機子に発生する全磁束に対する割合が低減できる。
この発明の請求項24にかかるモータによれば、界磁子から流れる磁束を、効率良く電機子の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率が向上する。
この発明の請求項25にかかるモータによれば、第3のコア部と第4のコア部との間の磁気抵抗が、第1磁極面と第2磁極面との間を電機子を介して磁束が流れる場合の磁気抵抗、すなわち電機子巻線に鎖交する磁路の磁気抵抗よりも大きくなるので、界磁子での磁束の短絡が防止できる。
第1の実施の形態.
図1は、本実施の形態にかかるモータを概念的に示す。当該モータは、界磁子11と電機子21とを備える。界磁子11は、所定の方向91に沿う回転軸92の周りで回転可能である。
図2は、界磁子11を概念的に示す。界磁子11は、コア111,112と界磁磁石113とを有する。図2では、界磁磁石113に対して、コア111は所定の方向91にずれて示され、コア112は所定の方向91とは反対側にずれて示されている。
界磁磁石113は、所定の方向91についての両端にそれぞれ、互いに極性が異なる第1磁極面113aと第2磁極面113bとを有する。例えば、界磁磁石113は、第1磁極面113aにN極を、第2磁極面113bにS極をそれぞれ有する。なお、界磁磁石113の極性は例えば着磁によって得られる。着磁は、界磁磁石113を用いて界磁子11を得た後に行っても良く、この場合には例えば空芯コイルが用いられる。また、界磁子11を電機子211に組み込んでから、モータとして組みあがった状態で着磁することも可能である。第1磁極面113a及び第2磁極面113bはそれぞれ単極であるので、着磁が容易である。
コア111は、単一の第1のコア部1111と、第3のコア部1112の複数とを有する。コア112は、単一の第2のコア部1121と、第4のコア部1122の複数とを有する。
第1のコア部1111は第1磁極面113aに設けられる。第2のコア部1121は第2磁極面113bに設けられる。
第3のコア部1112はそれぞれ、回転軸92の周りで周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第1のコア部1111と磁気的に結合している。図1では、第3のコア部1112はそれぞれ、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。そして、第3のコア部1112はそれぞれ、第1のコア部1111から外周側に突出している。
第4のコア部1122はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第2のコア部1121と磁気的に結合している。図1では、第4のコア部1122のそれぞれが、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。また、所定の方向91から見て第4のコア部1122は、第3のコア部1112とは、回転軸92の周りで45°間隔で交互に配置されている。そして、第4のコア部1122はそれぞれ、第3のコア部1112が第1のコア部1111から突出する方向と同じ方向、つまり外周側へと、第2のコア部1121から突出している。
図2では、第3及び第4のコア部1112,1122はいずれも、動径方向に行くに従って、動径方向に対する幅が大きくなっているが、動径方向について幅が同じであっても良いし、動径方向に行くに従って幅小さくなっても良い。
第3のコア部1112のそれぞれの外周側の端部1112aは、周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1122の間へと延びる。端部1112aは、第1のコア部1111とは反対側に位置すると把握することができる。なお、かかる第3のコア部1112の形状は、「クローポールの形状」と通称されている。以下に説明する第4のコア部1122の形状についても同様である。
第4のコア部1122のそれぞれの外周側の端部1122aは、周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1112の間へと延びる。端部1122aは、第2のコア部1121とは反対側に位置すると把握することができる。
磁束の短絡を防止する観点からは、第3のコア部1112と、第4のコア部1122とは互いに非接触であることが望ましい。第3及び第4のコア部1112,1122の間の距離は、ギャップ長の2倍より大きいことが特に望ましい。なぜなら、第3及び第4のコア部1112,1122の間の磁気抵抗が、第1磁極面113aと第2磁極面113bとの間で電機子21を介して磁束が流れる場合の磁気抵抗よりも大きくなり、以って界磁子11内で第3及び第4のコア部1112,1122の間を磁束が短絡することを防止できるからである。ここでギャップ長は、後述する電機子21と、界磁子11との間の距離である。
第3及び第4のコア部1112,1122のいずれの一方においても、端部1112a,1122aが他方の間へ延びることに鑑みれば、第3及び第4のコア部1112,1122の回転軸92を中心とする中心角θ1(図2)はそれぞれ45°以下であることが、構造上望ましい。第3及び第4のコア部1112,1122の間に隙間が設けられることを考慮すれば、中心角θ1は45°より僅かに小さいことが特に望ましい。
第3及び第4のコア部1112,1122の外周側の面はそれぞれN極及びS極に磁化されるので、界磁子11は外周側に8つの極を有する。つまり、界磁子11に一つの界磁磁石113を設けるだけで、8つの極を得ることができる。よって、磁石量が低減できる。しかも、外周側から見た界磁子11には、回転軸92の周りでN極とS極とが交互に配置される。図2では、45°間隔で交互にN極とS極とが配置されている。さらに、同一平面内に磁極の境界を有する場合、例えば第1磁極面及び第2磁極面にそれぞれ多極着磁した場合に比べて、磁極間の漏れ磁束を大幅に低減できる。なお、詳細は後述する。
電機子21は、周方向93において偏在し、第3のコア部1112及び第4のコア部1122に選択的に対向する。具体的には、界磁子11の外周側の一部においてのみ界磁子11に対向する。
電機子21は、バックヨーク211と、ティース212と、巻線213とを有する。バックヨーク211は、界磁子11の外周側の一部において周方向93に沿って延在する。ティース212は、バックヨーク211から界磁子11側へと突出し、バックヨーク211とは反対側の端面が界磁子11に対向する。図1では、ティース211が6つ設けられている。
巻線213は、ティース211に巻回される。図1では、ティース211のそれぞれに巻線213が集中巻線方式で巻回されている。ただし、図3に示されるように巻線213は、ティース211に分布巻線方式で巻回されても良い。図3では、かかる巻線を符号2131〜2133で示している。分布巻を採用した場合、発生する回転磁界に含まれる高調波を低減することができ、以って振動及び騒音が低減される。なお、図3では、電機子21はティース211を7つ有しており、以下で説明する図4でも同様である。
また、図4に示されるように巻線213は、バックヨーク211にトロイダル巻線方式で巻回されても良い。図4では、かかる巻線を符号2134で示している。トロイダル巻線方式を採用した場合、バックヨークの巻線2134が巻回される部分の、所定の方向91についての厚みを小さくしても良い。
所定の方向91から見て、電機子21の回転軸92を中心とする中心角は180°以下であることが望ましい。なぜなら、電機子21に対して界磁子11を回転軸91に垂直な方向から装着することができるので、モータの製造が容易になるからである。
ティース211の突出する方向に対する断面積は、界磁子11に近い程大きいことが望ましい。なぜなら、界磁子11から流れる磁束の多くを巻線に鎖交させることができるからである。図1では、ティース211の界磁子11側の端部が周方向93に沿って拡がっている。また、図5には、当該端部が所定の方向91に拡がっている場合が示されている。
図1では、巻線213の所定の方向91についての端は、バックヨーク211に対して所定の方向91へとはみ出ているが、図5に示されるように、所定の方向91について当該端とバックヨーク211の端とを同じ位置にすることが、モータを小型化できる点で望ましい。
具体的には、バックヨーク211の端を巻線213の端に揃えるために、バックヨーク211の所定の方向91についての長さを大きくすれば、バックヨーク211の断面積を増やせるので、モータの外径を小さくすることができる。他方、バックヨーク211の端を巻線213の端に揃えるために、ティース211の所定の方向91についての長さを小さくすれば、モータの所定の方向91についての厚みを小さくすることができる。このとき、ティース211の界磁子11に対向した部分は、ティース211の巻線213が巻回された部分より、所定の方向91についての長さが大きいことがより望ましい。
第3及び第4のコア部1112,1122の所定の方向91についての端は、ティース211の内周側の端面の、所定の方向91についての端に揃うことが望ましい。なぜなら、第3及び第4のコア部1112、1122とティース211の当該端面とが端を揃えて対向するので、バックヨーク211及びティース212で構成される電機子鉄心には、磁束が回転軸92に垂直な面に沿って流れやすくなり、以って当該電機子鉄心に、所定の方向91に電磁鋼板を積層したものが採用できるからである。
巻線213には、例えば3相巻線が採用される。3相巻線を採用することで、電機子21に回転磁界を発生できる。
図1では、電機子21は巻線213を6つ有するので、巻線213には3相巻線を二組採用できる。ステータ21に二組の3相巻線を設けることで、電機子21に一組の3相巻線を設けた場合に比べて、ステータ21の周方向93についての端での影響が低減する。
電機子21の周方向93についての端に最も近いティース212の、突出する方向に対する断面積は、他のティース212の突出する方向に対する断面積よりも大きいことが望ましい。なぜなら、当該端に近いティース212と界磁子11との間の磁気抵抗を低減できるからである。
周方向93に沿って互いに隣接するティース212の間の距離はいずれも等しいことが、巻線213の占積率の減少を防止できる点で望ましい。上述したように電機子21の端に近いティース212の断面積を拡げる場合であっても、同様である。
本実施の形態にかかるモータによれば、第1磁極面113aに流出入する磁束は第1のコア部1111を介していずれの第3のコア部1112にも流れ得る。また、第2磁極面113bに流出入する磁束は第2のコア部1121を介していずれも第4のコア部1122にも流れ得る。よって、界磁磁石113の磁束の多くを、電機子21に対向する位置の第3及び第4のコア部1112,1122へと流すことができる。換言すれば、電機子21と対向していない位置の第3及び第4のコア部1112,1122からの磁束の漏れが低減できる。しかも、界磁磁石113の着磁にむらがある場合でも、その影響は小さい。これにより、当該モータの効率が高まる。
また、第3及び第4のコア部1112,1122のいずれの一方についても、端部1112a,1122aが他方の間へ延びるので、界磁子から流れる磁束を、効率良く電機子21の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率がより高まる。
更には、電機子21が周方向93において偏在しているので、モータを小型化することができる。
界磁磁石113から第3及び第4のコア部1112,1122へと磁束を流れやすくするためには、界磁磁石113は円盤状であって、界磁磁石113の所定の方向91についての厚みが回転軸92に対して外周側ほど小さいことが望ましい。なぜなら、前記界磁子11の所定の方向91についての長さを増大させることなく、第1及び第2のコア部1111,1121の所定の方向91についての厚みを外周側ほど大きくすることができるので、第1及び第2のコア部1111,1121の磁路断面積は外周側ほど大きくなり、以って第1及び第2のコア部1111,1121内を外周側へと磁束が流れやすくなるからである。更に、かかる形状では、第1磁極面113a及び第2磁極面113bの面積が大きくなるので、磁束量が増加する。
当該モータは、例えばエアコン室内機などの空調機に搭載したり、ファンモータ等に採用したりできる。この場合、界磁子11に電機子21とは反対側から、例えば空調機に設けられた部材が近接する場合があり得る。特に当該部材が磁性体である場合には、かかる部材と電機子11との距離は、上記ギャップ長の2倍より大きくすることが、当該部材への磁束の短絡を防止する点で望ましい。
第1及び第2のコア部1111,1121内の磁束の多くは、第3及び第4のコア部1112,1122と、界磁磁石113との間を流れるので、いずれの方向にも流れ得る。よって、第1及び第2のコア部1111,1121には圧粉磁心を採用することが望ましい。
第3及び第4のコア部1112,1122内の磁束の多くは、第3及び第4のコア部1112,1122毎に定まる回転軸92を含む平面に沿って流れる。よって、第3及び第4のコア部1112,1122には、周方向93に電磁鋼板を積層したものを採用することができる。
第1及び第2のコア部1111,1121に圧粉磁心を、第3及び第4のコア部1112,1122に電磁鋼板を積層したものをそれぞれ採用した場合など、第1及び第2のコア部1111,1121と第3及び第4のコア部1112,1122とを別個に製造する場合には、第1及び第2のコア部1111,1121と、第3の及び第4のコア部1112,1122とをそれぞれ接合することで、コア111,112が得られる。
図6は、回転軸92を中心として回転可能なシャフト94によって貫かれた界磁子11を概念的に示す。シャフト94が磁性体から成る場合には、非磁性体941を介して界磁子11をシャフト94に勘合することが望ましい。なぜなら、界磁磁石113の第1磁極面113a及び第2磁極面113bのいずれか一方から他方への磁束の短絡が防止できるからである。
磁束の短絡を防止するという観点からは、シャフト94は、界磁子11を貫かずに、第1及び第2のコア部1111,1121のいずれか少なくとも一方に設けてられても良い。なお、シャフト94が非磁性体から成る場合には、シャフト94が界磁磁石113を貫通しても、磁束の短絡は生じない。
同様の観点から、第1のコア部1111のシャフト94側の端が、シャフト94よりも外周側へと退き、当該端とシャフト94との間を界磁磁石113が埋めても良い。図7では、かかる態様で用いられる界磁磁石113の形状を概念的に示す。つまり、界磁磁石113の第1磁極面113aが、シャフト94の周りで所定の方向91に突出している。
かかる態様によれば、シャフト94が磁性体から成る場合であっても、第1磁極面113a及び第2磁極面113bの間ではシャフト94を介した磁束の短絡が生じにくい。これは、界磁磁石113の内部には磁束がほとんど流れないからである。つまり、界磁磁石113の、第1のコア部1111とシャフト94との間を満たす部分は、非磁性体941と同様の特性を示す。
同様に、第2のコア部1121のシャフト94の端が、シャフト94よりも外周側へと退き、当該端とシャフト94との間を界磁磁石113が埋めても良い。つまり、界磁磁石113の第2磁極面113bが、シャフト94の周りで所定の方向91と反対側へと突出しても良い。かかる態様によっても、磁束の短絡が防止できる。
図8は、電機子21,22を対で有するモータを概念的に示す。電機子22は、電機子21と同様に構成され、電機子21とは離間して設けられる。なお、図8では、電機子21,22の巻線については図示を省略している。
当該モータによれば、出力を高めることができ、しかも電機子21,22が離間して設けられるので、回転軸92に垂直な方向についてのモータの厚みを小さくすることができる。
モータの厚みを小さくする観点からは、電機子21,22は界磁子11を介して正対することが望ましい。しかも、この場合には、界磁子11に生じる吸引力が釣り合い、軸受損失が低減できる。一方、電機子21,22が一つだけ設けられた場合や、電機子21,22が正対して設けられていない場合には、界磁子11に生じる吸引力は釣り合わないので、回転軸92の振れが生じやすい。
更には、電機子21が正対する方向に垂直な方向についての、電機子21,22の長さの最大値が、界磁子11の外径と略一致するか、または当該外径よりも小さいことが特に望ましい。なぜなら、モータの厚みが、界磁子の当該方向についての長さと等しくすることができ、以ってモータを小型化することができるからである。
モータの厚みを小さくすることで、当該モータが搭載された空調機等の厚みを小さくすることができる。
本実施の形態において、第3のコア部1112の端部1112aが、第4のコア部1122の間に延びておらず、また第4のコア部1122の端部1122aも、第3のコア部1112の間に延びていない場合であっても、電機子21に対向している位置の第3及び第4のコア部1112,1122に多くの磁束を流すことができる。しかし、上述したように端部1112aを第4のコア部1122の間に、端部1122aを第3のコア部1112の間に延ばすことが、モータの効率を高める点で望ましい。
第2の実施の形態.
図9は、本実施の形態にかかるモータを概念的に示す。当該モータは、界磁子13と電機子231,232とを備える。界磁子13は、所定の方向91に沿う回転軸92の周りで回転可能である。図9では、界磁子13に対して、電機子231は所定の方向91にずれて示され、電機子232は所定の方向91とは反対側にずれて示されている。
図10は、界磁子13を概念的に示す。界磁子13は、コア131,132,134,135と界磁磁石1331,1332とを有する。図10では、界磁磁石1331,1332に対して、コア131,132は所定の方向91にずれて示され、コア134,135は所定の方向91とは反対側にずれて示されている。
界磁磁石1331は、所定の方向91についての両端にそれぞれ、互いに極性が異なる第1磁極面1331a及び第3磁極面1331bを有する。
界磁磁石1332は、界磁磁石1331の外周側に位置し、界磁磁石1332は、所定の方向91についての両端にそれぞれ、互いに極性が異なる第2磁極面1332a及び第4磁極面1332bを有する。
界磁磁石1331,1332には、固有抵抗が低い材質のもの、例えば焼結された希土類磁石、主にはネオジウム系磁石を採用することができる。この場合、後述するコア131,132,134,135には固有抵抗が高い材質のもの、例えば圧粉磁心などを採用することが望ましい。なぜなら、PWM(Pulse Width Modulation)制御可能なインバータでモータを駆動しても、磁束の高周波成分に起因した渦電流損が生じにくいからである。
第1磁極面1331a及び第2磁極面1332aは互いに極性が異なり、いずれも界磁磁石1331,1332に対して所定の方向91側に位置する。第3磁極面1331b及び第4磁極面1332bは互いに極性が異なり、いずれも界磁磁石1331,1332に対して所定の方向91とは反対側に位置する。
例えば、界磁磁石1331は、第1磁極面1331aにN極を、第3磁極面1331bにS極をそれぞれ有し、界磁磁石1332は、第2磁極面1332aにS極を、第4磁極面1332bにN極をそれぞれ有する。
なお、界磁磁石1331と界磁磁石1332とを一つの界磁磁石と見れば、当該界磁磁石が互いに極性が異なる第1磁極面1331aと第2磁極面1332aとを有すると把握することができる。
コア131は、単一の第1のコア部1311と、第3のコア部1312の複数と、磁性体板1313とを有する。コア132は、単一の第2のコア部1321と、第4のコア部1322の複数と、磁性体板1323とを有する。
第1のコア部1311は第1磁極面1331aに設けられる。第2のコア部1321は第2磁極面1332aに設けられる。
第1のコア部1311と第2のコア部1321とは、ギャップ長の2倍の距離を隔てて設けられることが望ましい。なぜなら、界磁子13内での第1及び第2のコア部1311,1321の間の磁気抵抗が、第1磁極面1331aと第2磁極面1332aとの間で電機子231を介して磁束が流れる場合の磁気抵抗よりも大きくなり、以って界磁子13内で第1及び第2のコア部1311,1321の間を磁束が短絡することを防止できるからである。ここでギャップ長は、後述する電機子231と、界磁子13との間の距離である。
例えば、第1及び第2のコア部1311,1321を樹脂でモールドして、第1のコア部1311と第2のコア部1321との間を非磁性体で埋めることで、磁気抵抗を高めて良い。
また、第1のコア部1311と第2のコア部1321とは、界磁磁石1331,1332の所定の方向91についての厚みより小さいことが望ましい。かかる態様によれば、後述する電機子231の巻線2313に大電流が流れることで、過剰に磁束が界磁子13に流れ込んでも、当該磁束は第1のコア部1311と第2のコア部1321との間で短絡される。よって、界磁磁石1331,1332の減磁を防止することができる。
第3のコア部1312はそれぞれ、回転軸92の周りで周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第1のコア部1311と磁気的に結合している。図10では、第3のコア部1312はそれぞれ、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。そして、第3のコア部1312はそれぞれ、第1のコア部1311から所定の方向91に突出している。
第4のコア部1322はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第2のコア部1321と磁気的に結合している。図10では、第4のコア部1322のそれぞれが、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。また、外周側から見て第4のコア部1322は、第3のコア部1312とは、回転軸92の周りで45°間隔で交互に配置されている。そして、第4のコア部1322はそれぞれ、第3のコア部1312が第1のコア部1311から突出する方向と同じ方向、つまり所定の方向91へと、第2のコア部1321から突出している。
図10では、第3のコア部1312の周方向93についての長さは、所定の方向91について同じであるが、例えば当該長さが所定の方向91に行くに従って小さくなっても良い。第4のコア部1322についても同様である。また、第3及び第4のコア部1312,1322等に角がある場合には、これらに面取りを施したり、アールを設けたりしても良い。
磁性体板1313は、所定の方向91側から第3のコア部1312に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1322の間へと延びる。なお、磁性体板1313と第3のコア部1312とを一つの第3のコア部と見れば、磁性体板1313を、当該第3のコア部の第1のコア部1311とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1322の間へと延びると把握できる。
磁性体板1323は、所定の方向91側から第4のコア部1322に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1312の間へと延びる。なお、磁性体板1323と第4のコア部1322とを一つの第4のコア部と見れば、磁性体板1323を、当該第4のコア部の第2のコア部1321とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1312の間へと延びると把握できる。
磁束の短絡を防止する観点からは、磁性体板1313と、磁性体板1323及び第4のコア部1322とが互いに非接触であること、並びに磁性体板1323と第3のコア部1312とが互いに非接触であることが望ましい。
磁性体板1313,1323については、図11に示されるように、磁性体板1313,1323の外周側同士及び内周側同士をそれぞれ連結し、磁性体板1313,1323の間に内周側から外周側へと延在する空隙を設けても良い。かかる形状によれば、磁束の短絡を防止でき、しかも磁性体板1313,1323を一体で成形することができる。
更には、磁性体板1313と磁性体板1323とを連結することで、相互の位置関係を定めることができるので、磁性体板1313,1323のそれぞれに連結される第3及び第4のコア部1312,1322の位置も定まる。また、所定の方向91について同じ位置で磁性体板1313,1323を互いに連結することで、所定の方向91から電機子231を設けて得たモータにおいて、磁性体板1313,1323と電機子231との間の距離をそれぞれ等しくできる。よって、電機子231を界磁子13に精度良く近接させることができる。
磁性体板1313と磁性体板1323との間に設けられる空隙の、その延在方向に対する幅は、上記ギャップ長の2倍よりも大きいことが望ましい。なぜなら、第1磁極面1313aと第2磁極面1323aの間を、空隙を介して磁束が流れる場合の磁気抵抗が、後述する電機子231を介して磁束が流れる場合の磁気抵抗よりも大きくなり、以って界磁子13内での磁束の短絡を防止できるからである。同様の観点から、磁性体板1313と第4のコア部1322の間の距離、及び磁性体板1323と第3のコア部1312との間の距離についても、上記ギャップ長の2倍よりも大きいことが望ましい。
上記空隙は、中心軸92を中心とする動径方向に対して傾いていても良い。かかる形状では、モータに生じるコギングトルクを低減することができる。また、当該空隙を周方向について不等な間隔で設けても、同様の効果を得ることができる。
コギングトルクの低減という観点からは、磁性体板1313,1323の所定の方向側の面、つまり後述する電機子231に対向し得る面が、周方向93について中央付近で凸の形状を呈しても良い。
磁性体板1313は第4のコア部1322の間に、磁性体板1323は第3のコア部1312の間にそれぞれ延びることに鑑みれば、第3及び第4のコア部1312,1322のそれぞれの回転軸92を中心とする中心角θ2(図10)は45°以下であることが構造上望ましい。
磁性体板1313,1323の所定の方向91側の面はそれぞれN極及びS極に磁化されるので、界磁子13は所定の方向91側に8つの極を有する。つまり、界磁子13に二つの界磁磁石1331,1332を設けるだけで、8つの極を得ることができる。よって、磁石量を低減できる。しかも、所定の方向91から見た界磁子13には、回転軸92の周りでN極とS極とが交互に配置される。図10では、45°間隔で交互にN極とS極が配置されている。
所定の方向91から見た磁性体板1313,1323は同じ形状であることが、望ましい。なぜなら、周方向93についての磁束の波形を磁性体板1313と磁性体板1323とで同じすることができ、以って振動及び騒音が低減されるからである。
また、周方向93についての磁束の波形を磁性体板1313と磁性体板1323とで同じする観点からは、界磁磁石1331、1332のそれぞれから発生する磁束量を同じにすることが望ましい。
具体的には、界磁磁石1331,1332の材質及び所定の方向91についての厚みが、それぞれ同じである場合には、第1磁極面1331aの面積と第2磁極面1332aの面積とを等しくすることで、界磁磁石1331,1332の磁束量を互いに等しくできる。例えば、図11で示されるように、界磁磁石1331,1332の内周及び外周がいずれも円形を呈する場合には、第1磁極面1331aの面積π・(D1out2−D1in2)と第2磁極面1332aの面積π・(D2out2−D2in2)とを等しくする。ここで、符号D1in,D2inはそれぞれ界磁磁石1331,1332の内径を、符号D1out,D2outはそれぞれ界磁磁石1331,1332の外径を示す。
ただし、第1磁極面1331aの面積と第2磁極面1332aの面積を等しくした場合には、界磁磁石1331の動径方向についての長さが、界磁磁石1332の動径方向についての長さよりも大きくなる。このため、磁性体板1313が第3のコア部1312の間へと延びる長さが長くなる。特に、磁性体板1332の所定の方向91についての厚みが小さい場合には、磁性体板1313では磁気飽和が生じしやすく、磁気抵抗が大きくなる。
よって、第2磁極面1332aの面積π・(D2out2−D2in2)を、第1磁極面1331aの面積π・(D1out2−D1in2)より大きくすることで、界磁磁石1332の動径方向についての長さを、界磁磁石1331の動径方向についての長さに近づけても良い。
コア134は、単一の第5のコア部1341と、第7のコア部1342の複数と、磁性体板1343とを有する。コア135は、単一の第6のコア部1351と、第8のコア部1352の複数と、磁性体板1353とを有する。
第5のコア部1341は第3磁極面1331bに設けられる。第6のコア部1351は第4磁極面1332bに設けられる。
界磁子13内での磁束の短絡を防止する観点からは、第1及び第2のコア部1311,1321と同様に、第5のコア部1341と第6のコア部1351とは、ギャップ長の2倍の距離を隔てて設けられることが望ましい。ここでギャップ長は、後述する電機子232と、界磁子13との間の距離である。
第7のコア部1342はそれぞれ、回転軸92の周りで周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第5のコア部1341と磁気的に結合している。例えば、第3のコア部1312と同様に、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられる。そして、第7のコア部1342はそれぞれ、第5のコア部1341から所定の方向91とは反対側に突出している。図10では、第7のコア部1342は、所定の方向91について界磁磁石1331に対して第3のコア部1312とは反対側の位置に設けられている。
第8のコア部1352はそれぞれ、回転軸92の周りで周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第6のコア部1351と磁気的に結合している。図10では、第8のコア部1352は、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。また、外周側から見て第8のコア部1352は、第7のコア部1342とは、回転軸92の周りで45°間隔で交互に配置されている。そして、第8のコア部1352はそれぞれ、第6のコア部1351から所定の方向91とは反対側に突出している。
第7及び第8のコア部1342,1352について、第3及び第4のコア部1312,1322と同様に、周方向93についての長さが所定の方向91に行くに従って小さくなっても良いし、また角がある場合にはこれらに面取りを施したり、アールを設けたりしても良い。
磁性体板1343は、所定の方向91とは反対側から第7のコア部1342に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第8のコア部1352の間へと延びる。なお、磁性体板1343と第7のコア部1342とを一つの第7のコア部と見れば、磁性体板1343を、当該第7のコア部の第5のコア部1341とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第8のコア部1352の間へと延びると把握できる。
磁性体板1353は、所定の方向91とは反対側から第8のコア部1352に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第7のコア部1342の間へと延びる。なお、磁性体板1353と第8のコア部1352とを一つの第8のコア部と見れば、磁性体板1353を、当該第8のコア部の第6のコア部1351とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第7のコア部1342の間へと延びると把握できる。
磁性体板1313,1323と同様に、磁束の短絡を防止する観点からは、磁性体板1343と、磁性体板1353及び第8のコア部1352とが互いに非接触であること、並びに磁性体板1323と第7の1342とが互いに非接触であることが望ましい。なお、図11に示されるように磁性体板1342,1352の外周側同士及び内周側同士をそれぞれ連結しても良い。
また、コギングトルクを低減する観点からは、磁性体板1343,1353について、それらの間の空隙が動径方向に対して傾けられても良いし、後述する電機子232と対向し得る面が凸の形状を呈しても良い。
磁性体板1343は第8のコア部1352の間に、磁性体板1353は第7のコア部1342の間にそれぞれ延びることに鑑みれば、第7及び第8のコア部1342,1352のそれぞれの回転軸92を中心とする中心角θ3(図示せず)は45°以下であることが構造上望ましい。
磁性体板1343,1353の所定の方向91とは反対側の面はそれぞれS極及びN極に磁化されるので、界磁子13は所定の方向91とは反対側に8つの極を有する。よって、所定の方向91と反対側から見た界磁子13には、回転軸92の周りでN極とS極とが交互に配置される。なお、磁性体板1313,1323と同様に、磁性体板1343,1353は同じ形状であることが望ましい。
電機子231は、周方向93に偏在し、第3のコア部1312及び第4のコア部1322に選択的に対向する。具体的には、電機子231は、所定の方向91から見た界磁子13の一部にのみ、界磁子13に所定の方向91から対向する。
電機子231は、バックヨーク2311と、ティース2312と、巻線2313とを有する。なお、図9では、ティース2312は図示されていない。バックヨーク2311は、界磁子13の所定の方向91側に設けられ、所定の方向91から見た界磁子13の一部にのみ対向する。ティース2312は、バックヨーク2311から界磁子13へと突出し、バックヨーク2311とは反対側の端面が界磁子13に対向する。巻線2313は、ティース2312に巻回される。なお、図9では示されていないが、後述する電機子232と同様に、ティース2312は6つ設けられ、ティース2312のそれぞれには巻線2313が集中巻線方式で巻回されている。
電機子232は、周方向93に偏在し、第7のコア部1342及び第8のコア部1352に選択的に対向する。具体的には、電機子232は、所定の方向91の反対側から見た界磁子13の一部にのみ、界磁子13に所定の方向91とは反対側から対向する。
電機子232は、バックヨーク2321と、ティース2322と、巻線2323とを有する。バックヨーク2321は、界磁子13の所定の方向91とは反対側に設けられ、所定の方向91と反対側から見た界磁子13の一部にのみ対向する。ティース2322は、バックヨーク2321から界磁子13へと突出し、バックヨーク2321とは反対側の端面が界磁子13に対向する。巻線2323は、ティース2312に巻回される。なお、図9では、ティース2322が6つ設けられ、ティース2322のそれぞれに巻線2323が集中巻線方式で巻回されている。
電機子231と電機子232とは、図9に示されるように、所定の方向91において界磁子13を介して互いに対向することが望ましい。かかる態様によれば、界磁子13に生じる吸引力が釣り合い、以って回転軸92の振れなどで生じる軸受損失が低減できる。
第1の実施の形態で説明した電機子21と同様に、ティース2312の突出する方向に対する断面積は、界磁子13に近い程大きいことが望ましい。特に、ティース2312の界磁子13側の端面の内径及び外径がそれぞれ、界磁子13の磁性体板1313,1323の内径及び外径と同じであることが望ましい。かかる態様によれば、電機子231と界磁子13との間のギャップでの磁気抵抗を低減することができる。これは、ギャップの内周側及び外周側を流れる磁束の磁路がギャップ長程度になるからである。
巻線231,232には、第1の実施の形態の電機子21と同様に、例えば3相巻線が採用される。図9では、電機子231,232はそれぞれ巻線2313,2323を6つ有するので、巻線2313,2323には3相巻線を二組ずつ採用できる。
電機子231,232のそれぞれに同じ組数の3相巻線を設けた場合には、巻線2313の周方向93についての相順と、巻線2323の周方向93についての相順とは、異なっていることが望ましい。なぜなら、コギングトルクやトルクリプルを低減することができ、しかも電気子231,232の周方向93についての両端の影響を低減できるからである。なお、この場合には、界磁子13についても第3及び第7のコア部1312,1342のそれぞれの所定の方向91から見た位置を、巻線2313の相順と巻線2323の相順との異なり、つまり電気角のずれに対応させて、ずらせることが望ましい。
例えば、巻線2313は周方向93へとU相、V相、W相、U相、V相、W相の順に、巻線2323は周方向93へとV相、W相、U相、V相、W相、U相の順に配置される。この場合、所定の方向91から見て、巻線2313によって生じる回転磁界と、巻線2323によって生じる回転磁界の、それぞれの回転方向は同じである。なお、巻線2323を周方向93へとU相、W相、V相、U相、W相、V相の順に配置すること、つまり回転磁界の回転方向が、巻線2313と巻線2323とで逆になる場合は、ここでは採用しない。
上記相順が同じである場合であっても、電機子231,232の一方を、他方に対して周方向93に所定の角度だけずれて設けることで、コギングトルクやトルクリプルを低減することができる。
また、第1の実施の形態の電機子21と同様に、電機子231の周方向93についての端に最も近いティース2312の、突出する方向に対する断面積は、他のティース2312の突出する方向に対する断面積よりも大きいことが望ましい。電機子232についても同様である。
本実施の形態にかかるモータによれば、第1磁極面1331aに流出入する磁束は第1のコア部1311を介していずれの第3のコア部1312にも流れ得る。また、第2磁極面1332aに流出入する磁束は第2のコア部1321を介していずれも第4のコア部1322にも流れ得る。よって、界磁磁石1331,1332の磁束の多くを、電機子231に対向する位置の第3及び第4のコア部1312,1322へと流すことができる。換言すれば、電機子231と対向していない位置の第3及び第4のコア部1312,1322からの磁束の漏れが低減できる。しかも、界磁磁石1331,1332の着磁にむらがある場合でも、その影響は小さい。これにより、当該モータの効率が高まる。
また、第3の磁極面1331bに流出入する磁束は第5のコア部1341を介していずれの第7のコア部1342にも流れ得る。また、第4磁極面1332bに流出入する磁束は第6のコア部1351を介していずれの第8のコア部1352にも流れ得る。よって、界磁磁石1331,1332の磁束の多くを、電機子232に対向する位置の第7及び第8のコア部1342,1352へと流すことができる。これにより、モータの駆動に際し、第1磁極面1331a及び第2磁極面1332aに流出入する磁束だけでなく、第3磁極面1331b及び第4磁極面1332bに流出入する磁束をも利用することができ、以ってモータの効率及び出力がより高まる。
更には、磁性体板1313は第4のコア部1322の間へと延び、磁性体板1323は第3のコア部1312の間へと延びるので、界磁子13から流れる磁束を、効率良く電機子231の巻線に鎖交させることができる。また、磁性体板1343は第8のコア部1352の間へと延び、磁性体板1353は第7のコア部1342の間へと延びるので、界磁子13から流れる磁束を、効率よく電機子232の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率がより高まる。
しかも、電機子231,232が周方向93において偏在しているので、モータを小型化することができる。
本実施の形態では、電機子231と電機子232とが所定の方向91において界磁子13を介して互いに対向しているので、界磁子13に生じる吸引力が釣り合い、以って回転軸の振れなどで生じる軸受への負荷が減少する。よって、軸受の機械損を低減し、軸受の寿命を延ばすことができる。特に、電機子231がティースを有する場合に、かかる効果が顕著に現れる。
第1及び第2のコア部1311,1321並びに第5及び第6のコア部1341,1351内の磁束の多くは、所定の方向91または周方向93に沿って流れる。よって、第1及び第2のコア部1311,1321並びに第5及び第6のコア部1341,1351には巻鉄心を採用することが望ましい。ただし、圧粉鉄心や、電磁鋼板を積層したものなどを採用しても良い。
第3及び第4のコア部1312,1322並びに第7及び第8のコア部1342,1352内の磁束の多くは、所定の方向91に沿って流れる。よって、第3及び第4のコア部1312,1322並びに第7及び第8のコア部1342,1352には、周方向93に電磁鋼板を積層したものを採用することが望ましい。
本実施の形態においても、第1の実施の形態の同様に、回転軸92を中心として回転可能なシャフト94によって界磁子13を貫いても良い。ただし、シャフト94が磁性体から成る場合には、界磁子13の内周をシャフト94から外周側へと退けることが望ましい。なぜなら、界磁磁石1331の磁束がシャフト94を介して短絡することを防止できるからである。例えば界磁子13をモールドすることで、界磁子13の内周とシャフト94との間に非磁性体を埋め込んでも良い。他方、シャフト94がステンレス等の非磁性体から成る場合には、界磁子13をシャフト94に直接嵌合することができる。
図9では、所定の方向91について、界磁子13の両側に電機子231,232をそれぞれ設けた場合が示されているが、一の電機子231をいずれか一方側にのみ設けても良い。
図12は、かかる態様において採用することができる界磁子を例示する。当該界磁子は、界磁子13についてコア134,135に代えて磁性体136を備える。
磁性体136は単一であって、第3磁極面1331b及び第4磁極面1332bに設けられる。つまり、第3磁極面1331bと第4磁極面1332bとが磁性体136を介して磁気的に結合される。
かかる界磁子によれば、当該界磁子に対して所定の方向91側にのみ電機子231を設けたモータにおいて、界磁磁石1331,1332に対して電機子231とは反対側で磁性体136がバックヨークとして機能するので、第3磁極面1331b及び第4磁極面1332bに流出入する磁束をも用いて当該モータを駆動することができる。よって、モータの効率及び出力が高まる。
しかも、磁性体136によって第3磁極面1331bと第4磁極面1332bとの間が磁気的に短絡されるので、磁性体からなるシャフトを磁性体136に嵌合しても、第1磁極面1331aと第3磁極面1331aとの間では磁束は短絡しにくい。
本実施の形態において、磁性体板1313,1323,1343,1353がない場合であっても電機子231に対向している位置の第3及び第4のコア部1312,1322、並びに電機子232に対向している位置の第7及び第8のコア部1342,1352に、それぞれ多くの磁束を流すことができる。しかし、上述したように磁性体板1313,1323,1343,1353を設けることが、モータの効率を高める点で望ましい。
第3の実施の形態.
図13は、本実施の形態にかかるモータの界磁子14を概念的に示す。界磁子14は、コア141,142と界磁磁石143とを有し、所定の方向91に沿う回転軸92の周りで回転可能である。なお、当該モータは、第2の実施の形態で説明したモータ(図9)について界磁子13に代えて界磁子14を採用することで得られる。なお、電機子231,232(図9)については、第2の実施の形態と同様であるので本実施の形態では説明を省略する。
界磁磁石143は、周方向93に沿う環状を呈し、互いに極性が異なる第1磁極面143aと第2磁極面143bとを有する。例えば、界磁子143は、第1磁局面143aにN極を、第2磁極面143bにS極をそれぞれ有する。
第1磁極面143a及び第2磁極面143bはそれぞれ、界磁磁石143の内周側及び外周側に位置する。なお、界磁磁石143の極性は例えば着磁によって得られる。着磁は、界磁磁石143を用いて界磁子14を得た後に行っても良く、この場合には、界磁子14の内周側及び外周側の空間、または所定の方向91についての両端の空間に、例えば着磁用のコイルまたは着磁用のヨークを挿入して着磁が行われる。また、第1磁極面143a及び第2磁極面143bはそれぞれ単極であるので、着磁が容易である。
コア141は、単一の第1のコア部1411と、第3のコア部1412の複数と、第5のコア部1414と、磁性体板1413,1415とを有する。コア142は、単一の第2のコア部1421と、第4のコア部1422と、第6のコア部1424と、磁性体板1423,1425とを有する。なお、図13では、界磁磁石143に対して、磁性体板1413,1415は所定の方向91にずれて示され、磁性体板1423,1425は所定の方向91とは反対側にずれて示されている。
第1のコア部1411は第1磁極面143aに設けられる。第2のコア部1421は第2磁極面143bに設けられる。
第3のコア部1412はそれぞれ、回転軸92の周りで周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第1のコア部1411と磁気的に結合している。図13では、第3のコア部1412はそれぞれ、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。そして、第3のコア部1412はそれぞれ、第1のコア部1411から所定の方向91に突出している。
第4のコア部1422はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第2のコア部1421と磁気的に結合している。図13では、第4のコア部1422のそれぞれが、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。また、所定の方向91から見て第4のコア部1422は、第3のコア部1412とは、回転軸92の周りで45°間隔で交互に配置されている。そして、第4のコア部1422はそれぞれ、第3のコア部1412が第1のコア部1411から突出する方向と同じ方向、つまり所定の方向91へと、第2のコア部1421から突出している。
磁性体板1413は、所定の方向91側から第3のコア部1412に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1422の間へと延びる。なお、磁性体板1413と第3のコア部1412とを一つの第3のコア部と見れば、磁性体板1413を、当該第3のコア部の第1のコア部1411とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1422の間へと延びると把握できる。
磁性体板1423は、所定の方向91側から第4のコア部1422に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1412の間へと延びる。なお、磁性体板1423と第4のコア部1422とを一つの第4のコア部と見れば、磁性体板1423を、当該第4のコア部の第2のコア部1421とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1412の間へと延びると把握できる。
第2の実施の形態で説明した磁性体板1313,1323と同様に、磁束の短絡を防止する観点からは、磁性体板1413と、磁性体板1423及び第4のコア部1422とが互いに非接触であること、並びに磁性体板1423と第3のコア部1412とが互いに非接触であることが望ましい。なお、図11で示される界磁子13と同様に、磁性体板1413,1423の外周側同士及び内周側同士をそれぞれ連結しても良い。
また、コギングトルクを低減する観点からは、磁性体板1413,1423について、それらの間の空隙が動径方向に対して傾けられても良いし、電機子231と対向し得る面が凸の形状を呈しても良い。
磁性体板1413は第4のコア部1422の間に、磁性体板1423は第3のコア部1412の間にそれぞれ延びることに鑑みれば、第3及び第4のコア部1412,1422のそれぞれの回転軸92を中心とする中心角θ4は45°以下であることが構造上望ましい。
磁性体板1413,1423の所定の方向91側の面はそれぞれN極及びS極に磁化されるので、界磁子14は所定の方向91側に8つの極を有する。よって、所定の方向91から見た界磁子14には、回転軸92の周りでN極とS極とが交互に配置される。図13では、45°間隔で交互にN極とS極とが配置されている。なお、第2の実施の形態の磁性体板1313,1323と同様に、磁性体板1413,1423は同じ形状であることが望ましい。
第5のコア部1414はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第1のコア部1411と磁気的に結合している。図13では、第5のコア部1414はそれぞれ、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。そして、第5のコア部1414はそれぞれ、第1のコア部1411から所定の方向91とは反対側に突出している。
第6のコア部1424はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第2のコア部1421と磁気的に結合している。図13では、第6のコア部1424のそれぞれが、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられている。また、外周側から見て第6のコア部1424は、第5のコア部1414とは45°間隔で交互に配置されている。そして、第4のコア部1424はそれぞれ、第2のコア部1421から所定の方向91とは反対側に突出している。
磁性体板1415は、所定の方向91とは反対側から第5のコア部1414に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第6のコア部1424の間へと延びる。なお、磁性体板1415と第5のコア部1414とを一つの第5のコア部と見れば、磁性体板1415を、当該第5のコア部の第1のコア部1411とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第6のコア部1424の間へと延びると把握できる。
磁性体板1425は、所定の方向91とは反対側から第6のコア部1424に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第5のコア部1414の間へと延びる。なお、磁性体板1425と第6のコア部1424とを一つの第6のコア部と見れば、磁性体板1425を、当該第6のコア部の第2のコア部1421とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第5のコア部1414の間へと延びると把握できる。
第2の実施の形態で説明した磁性体板1313,1323と同様に、磁束の短絡を防止する観点からは、磁性体板1415と、磁性体板1425及び第6のコア部1424とが互いに非接触であること、並びに磁性体板1425と第5のコア部1414とが互いに非接触であることが望ましい。なお、図11で示される界磁子13と同様に、磁性体板1415,1425の外周側同士及び内周側同士をそれぞれ連結しても良い。
また、コギングトルクを低減する観点からは、磁性体板1415,1425について、それらの間の空隙が動径方向に対して傾けられても良いし、電機子232と対向し得る面が凸の形状を呈しても良い。
磁性体板1415は第4のコア部1424の間に、磁性体板1425は第3のコア部1414の間にそれぞれ延びることに鑑みれば、第3及び第4のコア部1414,1424のそれぞれの回転軸92を中心とする中心角θ5(図示せず)は45°以下であることが構造上望ましい。
磁性体板1415,1425の所定の方向91とは反対側の面はそれぞれN極及びS極に磁化されるので、界磁子14は所定の方向91とは反対側に8つの極を有する。よって、所定の方向91とは反対側から見た界磁子14には、回転軸92の周りでN極とS極とが交互に配置される。なお、第2の実施の形態の磁性体板1313,1323と同様に、磁性体板1415,1425は同じ形状であることが望ましい。
本実施の形態にかかるモータによれば、第1磁極面143aに流出入する磁束は第1のコア部1411を介していずれの第3のコア部1412にも流れ得る。また、第2磁極面143bに流出入する磁束は第2のコア部1421を介していずれも第4のコア部1422にも流れ得る。これにより、界磁磁石143の磁束の多くを、電機子231に対向する位置の第3及び第4のコア部1412,1422へと流すことができる。しかも、界磁磁石143に着磁のむらがある場合でも、その影響は小さい。よって、当該モータの効率が高まる。
また、第1磁極面143aに流出入する磁束は、第1のコア部1411を介して第5のコア部1414にも流れ得る。また、第2の磁極面143bに流出入する磁束は、第2のコア部1421を介して第6のコア部1424にも流れ得る。よって、界磁磁石143の磁束の多くを、電機子232に対向する位置の第5及び第6のコア部1414,1424へと流すことができ、以ってモータの効率及び出力がより高まる。
更には、磁性体板1413は第4のコア部1422の間へと延び、磁性体板1423は第3のコア部1412の間へと延びるので、界磁子14から流れる磁束を、効率良く電機子231の巻線に鎖交させることができる。また、磁性体板1415は第6のコア部1424の間へと延び、磁性体板1425は第5のコア部1414の間へと延びるので、界磁子14から流れる磁束を、効率良く電機子232の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率がより高まる。
図13に示されるように、第3のコア部1412と第5のコア部1414とは、所定の方向91から見て、周方向93に沿って交互に配置されることが望ましい。なぜなら、第3のコア部1412と第5のコア部1414とが所定の方向91から見て同じ位置に設けた場合に比べ、磁気抵抗を小さくすることができるからである。つまり、第1磁極面143aのいずれの位置においても、第3及び第5のコア部1412,1414のいずれか一方が近接して設けられるので、第1磁極面143aと第3及び第5のコア部1412,1414との間を第1のコア部1411を介して流れる磁束の磁路は短く、以って磁気抵抗が小さくなる。
本実施の形態においても第3の実施の形態と同様に、一の電機子231を界磁子14のいずれか一方側にのみ設けても良い。
図14は、かかる態様において採用することができる界磁子を例示する。当該界磁子は、界磁子14について第5及び第6のコア部1414,1424がないものである。
かかる界磁子によれば、当該界磁子に対して所定の方向91側にのみ電機子231を設けたモータにおいて、第3の実施の形態で設けられた磁性体136などのバックヨークがなくても、界磁磁石143に流出入する磁束の多くを電機子231に導くことができる。
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、回転軸92を中心として回転可能なシャフト94によって界磁子14を貫いても良い。界磁子14によれば、シャフト94が磁性体からなる場合であっても、シャフト94に近接または接触する第1、第3及び第5のコア部1411,1412,1414の表面には同じ極性しか現れない。よって、第1磁極面143aと第2磁極面143bとが、例えばシャフト94、軸受、モータを固定するハウジングを介して磁気的に結合されている場合を除き、シャフト94を介して第1磁極面143aと第2磁極面143bとの間を磁束が短絡しない。
ただし、上述したように第1磁極面143aと第2磁極面143bとが磁気的に結合している場合には、界磁子14の内周をシャフト94から外周側へと退けることが望ましい。例えば界磁子14をモールドすることで、界磁子14の内周とシャフト94との間に非磁性体を埋め込んでも良い。他方、シャフト94がステンレス等の非磁性体から成る場合には、界磁子14をシャフト94に直接嵌合することができる。
第4の実施の形態.
図15は、本実施の形態にかかるモータの界磁子15を概念的に示す。界磁子15は、コア151,152と界磁磁石153とを有する。図15では、界磁磁石153に対して、コア151は所定の方向91にずれて示され、コア部152は所定の方向91とは反対側にずれて示されている。なお、本実施の形態にかかるモータは、所定の方向91側から界磁子15に、第2の実施の形態で説明した電機子231を設けることで得られる。
界磁磁石153は、回転軸92の周りで周方向93に沿う環状を呈し、所定の方向91についての両端にそれぞれ、互いに極性が異なる第1磁極面153a及び第2磁極面153bを有する。例えば、界磁磁石153は、第1磁極面153aにN極を、第2磁極面153bにS極をそれぞれ有する。界磁磁石153の極性は例えば着磁によって得られる。なお、第1の実施の形態と同様に、界磁子153を用いて界磁子15を得た後であっても、例えば空芯コイルによって界磁磁石153に着磁することができる。また、第1磁極面153a及び第2磁極面153bはそれぞれ単極であるので、着磁が容易である。
コア151は、単一の第1のコア部1511と、第3のコア部1512の複数と、磁性体板1513とを有する。コア部152は、単一の第2のコア部1521と、第4のコア部1522の複数と、磁性体板1523とを有する。
第1のコア部1511は第1磁極面153aに設けられる。第2のコア部1521は第2磁極面153bに設けられる。
第3のコア部1512はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第1のコア部1511と磁気的に結合している。図15では、第3のコア部1512はそれぞれ、回転軸92の周りにおいて90°間隔に設けられている。そして、第3のコア部1512はそれぞれ、第1のコア部1511から所定の方向91に突出している。
第4のコア部1522はそれぞれ、周方向93に沿って環状に配置され、いずれも第1のコア部1521と磁気的に結合している。図15では、第4のコア部1522のそれぞれが、回転軸92の周りにおいて90°間隔で設けられ、第3のコア部1512とは45°間隔で交互に配置されている。そして、第4のコア部1521はそれぞれ、界磁磁石153の内周側において第2のコア部1521から所定の方向91へと突出する。
磁性体板1513は、所定の方向91側から第3のコア部1512に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1522の間へと延びる。なお、磁性体板1513と第3のコア部1512とを一つの第3のコア部1512と見れば、磁性体板1513を、当該第3のコア部の第1のコア部1511とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第4のコア部1522の間へと延びると把握できる。
磁性体板1523は、所定の方向91から第4のコア部1523に設けられ、周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1512の間へと延びる。なお、磁性体板1523と第4のコア部1522とを一つの第4のコア部1522と見れば、磁性体板1523を、当該第4のコア部の第2のコア部1522とは反対側の端部と把握することができる。そして、当該端部が周方向93に沿って互いに隣接する第3のコア部1512の間へと延びると把握できる。
第2の実施の形態で説明した磁性体板1313,1323と同様に、磁束の短絡を防止する観点からは、磁性体板1513と、磁性体板1523及び第4のコア部1522とが互いに非接触であること、並びに磁性体板1523と第3のコア部1512とが互いに非接触であることが望ましい。なお、図11で示される界磁子13と同様に、磁性体板1513,1523の外周側同士及び内周側同士をそれぞれ連結しても良い。
また、コギングトルクを低減する観点からは、磁性体板1513,1523について、それらの間の空隙が動径方向に対して傾けられても良いし、電機子231と対向し得る面が凸の形状を呈しても良い。
磁性体板1513は第4のコア部1522の間に、磁性体板1523は第3のコア部1512の間にそれぞれ延びることに鑑みれば、第3及び第4のコア部1512,1522のそれぞれの回転軸92を中心とする中心角θ6は45°以下であることが構造上望ましい。
磁性体板1513,1523の所定の方向91側の面はそれぞれN極及びS極に磁化されるので、界磁子15は所定の方向91側に8つの極を有する。よって、所定の方向91から見た界磁子15には、回転軸92の周りでN極とS極とが交互に45°間隔で配置される。なお、第2の実施の形態の磁性体板1313,1323と同様に、磁性体板1513,1523は同じ形状であることが望ましい。
本実施の形態にかかるモータによれば、第1磁極面153aに流出入する磁束は第1のコア部1511を介していずれの第3のコア部1512にも流れ得る。また、第2磁極面153bに流出入する磁束は第2のコア部1521を介していずれも第4のコア部1522に流れ得る。これにより、界磁磁石153の磁束の多くを、電機子231に対向する位置の第3及び第4のコア部1512,1522へと流すことができる。しかも、界磁磁石153に着磁のむらがある場合でも、その影響は小さい。よって、当該モータの効率が高まる。
また、磁性体板1513は第4のコア部1522の間へと延び、磁性体板1523は第3のコア部1512の間へと延びるので、界磁子15から流れる磁束を、効率良く電機子231の巻線に鎖交させることができる。よって、モータの効率がより高まる。
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、回転軸92を中心として回転可能なシャフト94によって界磁子15を貫いても良い。界磁子15によれば、シャフト94が磁性体からなる場合であっても、シャフト94に近接または接触する第2及び第4のコア部1521,1522の表面には同じ極性しか現れない。よって、第1磁極面153aと第2磁極面153bとが、例えばシャフト94、軸受、モータを固定するハウジングを介して磁気的に結合されている場合を除き、シャフト94を介して第1磁極面153aと第2磁極面153bとの間を磁束が短絡しない。
ただし、上述したように第1磁極面153aと第2磁極面153bとが磁気的に結合している場合には、第3の実施の形態と同様に、界磁子15の内周をシャフト94から外周側へと退けることが望ましい。
<応用>
上述したいずれの実施の形態のモータも、第1の実施の形態で説明したように、例えばエアコン室内機などの空調機に搭載したり、ファンモータ等に採用したりできる。
第1の実施の形態においては、電気子21に対して界磁子11を回転軸91に垂直な方向から装着することができるので、電気子21を空調機等に取り付けた後、更にはこれらをモールドした後に、界磁子11を取り付けることができる。よって、製造効率が高い。
第2乃至第4の実施の形態にかかるモータは、例えば界磁子13〜15で被駆動部を直接駆動する場合に適用できる。例えば、自動車のホイールインモータに採用できる。また、界磁子13〜15にベルトをかけてベルトを介して被駆動部を駆動しても良い。このとき、ベルトによる張力と、電機子による吸引力とが釣り合うように、被駆動部とモータとを配置することが望ましい。
第1の実施の形態で説明される、モータを概念的に示す斜視図である。 界磁子11を概念的に示す斜視図である。 巻線が分布巻線方式で巻回された電機子21を示す上面図である。 巻線がトロイダル巻線方式で巻回された電機子21を示す上面図である。 モータの概念的に示す断面図である。 シャフト94によって貫かれた界磁子11を概念的に示す斜視図である。 界磁磁石を概念的に示す斜視図である。 電機子21,22を対で有するモータを概念的に示す斜視図である。 第2の実施の形態で説明される、モータを概念的に示す斜視図である。 界磁子13を概念的に示す斜視図である。 界磁子13を概念的に示す斜視図である。 電機子を一方にのみ設ける場合に採用される、界磁子13を概念的に示す斜視図である。 第3の実施の形態で説明される、界磁子14を概念的に示す斜視図である。 電機子を一方にのみ設ける場合に採用される、界磁子14を概念的に示す斜視図である。 第4の実施の形態で説明される、界磁子15を概念的に示す斜視図である。
符号の説明
11,13,14,15 界磁子
21,231,232 電機子
91 所定の方向
92 回転軸
93 周方向
94 シャフト
113,1331,1332,143,153 界磁磁石
113a,1331a,143a,153a 第1磁極面
113b,1332a,143b,153b 第2磁極面
136 磁性体
1331b 第3磁極面
1332b 第4磁極面
1111,1311,1411,1511 第1のコア部
1121,1321,1421,1521 第2のコア部
1112,1312,1412,1512 第3のコア部
1122,1322,1422,1522 第4のコア部
1112a,1122a 端部
1313,1323,1413,1423,1513,1523,1343,1353,1415,1425 磁性体板
1341,1414 第5のコア部
1351,1424 第6のコア部
1342 第7のコア部
1352 第8のコア部
211,2311,2321 バックヨーク
212,2312,2322 ティース
213,2313,2323 巻線

Claims (25)

  1. 所定の方向(91)に沿う回転軸(92)の周りで回転可能であって、互いに極性が異なる第1磁極面(113a;1331a;143a;153a)と第2磁極面(113b;1332a;143b;153b)を有する界磁磁石(113;1331,1332;143;153)と、
    前記第1磁極面に設けられる単一の第1のコア部(1111;1311;1411;1511)と、
    前記第2磁極面に設けられる単一の第2のコア部(1121;1321;1421;1521)と、
    前記回転軸の周りで周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部と磁気的に結合する第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)の複数と、
    前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部と磁気的に結合し、前記第3のコア部と同じ方向へと突出する第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の複数と
    を有する界磁子(11;13;14;15)と、
    前記周方向において偏在し、前記第3のコア部及び前記第4のコア部の一部のみと対向する電機子(21;231,232;231,232;231)と
    を備え
    前記電機子(231;232)は、前記所定の方向(91)から見た前記界磁子(13)の一部にのみ、前記界磁子に前記所定の方向から対向し、
    前記第2磁極面(1332a)は、前記第1磁極面(1331a)に対して外周側に位置し、
    前記第1磁極面及び前記第2磁極面はいずれも、前記界磁磁石(1331,1332)に対して前記所定の方向側に位置し、
    前記第3のコア部(1312,1313)はいずれも、前記第1のコア部から前記所定の方向へと突出し、
    前記第4のコア部(1322,1323)はいずれも、前記第2のコア部から前記所定の方向へと突出する、モータ。
  2. 前記界磁磁石(1331,1332)は、
    前記界磁磁石に対して前記所定の方向(91)において前記第1磁極面(1331a)とは反対側に位置し、前記第1磁極面の極性とは極性が異なる第3磁極面(1331b)と、
    前記界磁磁石に対して前記所定の方向において前記第2磁極面(1332a)とは反対側に位置し、前記第2磁極面の極性とは極性が異なる第4磁極面(1332b)と
    を更に有し、
    前記界磁子(13)は、
    前記第3磁極面及び前記第4磁極面に設けられる単一の磁性体(136)
    を更に有する、請求項1記載のモータ。
  3. 前記電機子は対(231,232)を成し、
    前記電機子の一方(232)は、前記所定の方向(91)とは反対側から、前記界磁子(13)を介して前記電機子の他方(231)に対向して設けられ、
    前記界磁磁石(1331,1332)は、
    前記界磁磁石に対して前記所定の方向において前記第1磁極面(1331a)とは反対側に位置し、前記第1磁極面の極性とは極性が異なる第3磁極面(1331b)と、
    前記界磁磁石に対して前記所定の方向において前記第2磁極面(1332a)とは反対側に位置し、前記第2磁極面の極性とは極性が異なる第4磁極面(1332b)と
    を更に有し、
    前記界磁子(13)は、
    それぞれ前記第3磁極面及び前記第4磁極面に設けられる第5及び第6のコア部(1341,1351)と、
    前記周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第5のコア部から前記所定の方向とは反対側へと突出する第7のコア部(1342,1343)の複数と、
    前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第6のコア部から前記所定の方向とは反対側へと突出する第8のコア部(1352,1353)の複数と
    を更に有する、請求項1記載のモータ。
  4. 前記第7のコア部(1342,1343)のそれぞれの前記所定の方向(91)とは反対側の端部(1343)は、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する第8のコア部(1352,1353)の間を、前記界磁子(13)の外周側へと延び、
    前記第8のコア部のそれぞれの前記所定の方向とは反対側の端部(1353)は、前記周方向に沿って互いに隣接する第7のコア部の間を、前記回転軸(92)側へと延びる、請求項3記載のモータ。
  5. 前記第7のコア部(1342,1343)の前記端部(1343)と、前記第8のコア部(1352,1353)の前記端部(1353)とは、外周側同士及び内周側同士がそれぞれ連結され、
    前記第7のコア部の前記端部と、前記第8のコア部の前記端部との間に、前記内周側から前記外周側へと延びる空隙が設けられる、請求項4記載のモータ。
  6. 前記第1磁極面(1331a)の面積と、前記第2磁極面(1332a)の面積とは略同一である、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載のモータ。
  7. 前記第2磁極面(1332a)の面積は、前記第1磁極面(1331a)の面積よりも大きい、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載のモータ。
  8. 所定の方向(91)に沿う回転軸(92)の周りで回転可能であって、互いに極性が異なる第1磁極面(113a;1331a;143a;153a)と第2磁極面(113b;1332a;143b;153b)を有する界磁磁石(113;1331,1332;143;153)と、
    前記第1磁極面に設けられる単一の第1のコア部(1111;1311;1411;1511)と、
    前記第2磁極面に設けられる単一の第2のコア部(1121;1321;1421;1521)と、
    前記回転軸の周りで周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部と磁気的に結合する第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)の複数と、
    前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部と磁気的に結合し、前記第3のコア部と同じ方向へと突出する第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の複数と
    を有する界磁子(11;13;14;15)と、
    前記周方向において偏在し、前記第3のコア部及び前記第4のコア部の一部のみと対向する電機子(21;231,232;231,232;231)と
    を備え、
    前記電機子(231;232)は、前記所定の方向(91)から見た前記界磁子の一部にのみ、前記界磁子に前記所定の方向から対向し、
    前記界磁磁石(143)は前記周方向(93)に沿う環状を呈し、
    前記第1磁極面(143a)及び前記第2磁極面(143b)はそれぞれ、前記界磁磁石の内周側及び外周側に位置し、
    前記第3のコア部(1412,1413)はいずれも、前記第1のコア部から前記所定の方向へと突出し、
    前記第4のコア部(1422,1423)はいずれも、前記第2のコア部から前記所定の方向へと突出する、モータ。
  9. 前記電機子は対(231,232)を成し、
    前記電機子の一方(232)は、前記所定の方向(91)とは反対側から前記界磁子(13)を介して前記電機子の他方(231)に対向して設けられ、
    前記界磁子(14)は、
    前記周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部(1411)から前記所定の方向(91)とは反対側へと突出する第5のコア部(1414,1415)の複数と、
    前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部(1421)から前記所定の方向とは反対側へと突出する第6のコア部(1424,1425)の複数と
    を更に有する、請求項8記載のモータ。
  10. 前記第3のコア部(1412,1413)と前記第5のコア部(1414,1415)とは、前記所定の方向(91)から見て、前記周方向(93)に沿って交互に配置される、請求項9記載のモータ。
  11. 前記第5のコア部(1414,1415)のそれぞれの前記所定の方向(91)とは反対側の端部(1415)は、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する第6のコア部(1424,1425)の間を、前記界磁子(14)の外周側へと延び、
    前記第6のコア部のそれぞれの前記所定の方向とは反対側の端部(1425)は、前記周方向に沿って互いに隣接する第5のコア部の間を、前記回転軸(92)側へと延びる、請求項9または請求項10記載のモータ。
  12. 前記第5のコア部(1414,1415)の前記端部(1415)と、前記第6のコア部(1424,1425)の前記端部(1425)とは、外周側同士及び内周側同士がそれぞれ連結され、
    前記第5のコア部の前記端部と、前記第6のコア部の前記端部との間に、前記内周側から前記外周側へと延びる空隙が設けられる、請求項11記載のモータ。
  13. 前記電機子の前記対(231,232)はいずれも、同じ組数の3相巻線を有し、
    前記電機子の前記対の一方の前記3相巻線は、ある相順で前記周方向(93)に配置され、
    前記電機子の前記対の他方の前記3相巻線は、当該相順とは異なる相順で前記周方向に配置される、請求項3乃至請求項5、請求項9乃至請求項12のいずれか一つに記載のモータ。
  14. 前記電機子の前記対(231,232)はいずれも、同じ組数の3相巻線を有し、同じ相順で前記周方向(93)に配置され、
    前記電機子の前記対の一方は、他方に対し、前記周方向に所定の角度だけずれている、
    請求項3乃至請求項5、請求項9乃至請求項12のいずれか一つに記載のモータ。
  15. 所定の方向(91)に沿う回転軸(92)の周りで回転可能であって、互いに極性が異なる第1磁極面(113a;1331a;143a;153a)と第2磁極面(113b;1332a;143b;153b)を有する界磁磁石(113;1331,1332;143;153)と、
    前記第1磁極面に設けられる単一の第1のコア部(1111;1311;1411;1511)と、
    前記第2磁極面に設けられる単一の第2のコア部(1121;1321;1421;1521)と、
    前記回転軸の周りで周方向(93)に沿って環状に配置され、いずれも前記第1のコア部と磁気的に結合する第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)の複数と、
    前記周方向に沿って環状に配置され、いずれも前記第2のコア部と磁気的に結合し、前記第3のコア部と同じ方向へと突出する第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の複数と
    を有する界磁子(11;13;14;15)と、
    前記周方向において偏在し、前記第3のコア部及び前記第4のコア部の一部のみと対向する電機子(21;231,232;231,232;231)と
    を備え、
    前記電機子(231)は、前記所定の方向(91)から見た前記界磁子(15)の一部にのみ、前記界磁子に前記所定の方向(91)から対向し、
    前記界磁磁石(153)は前記周方向(93)に沿う環状を呈し、
    前記第1磁極面(153a)及び第2磁極面(153b)は、前記界磁磁石に対して前記所定の方向について互いに反対側に位置し、
    前記第3のコア部(1512,1513)はいずれも、前記第1のコア部から前記所定の方向に突出し、
    前記第4のコア部(1522,1523)はいずれも、前記界磁磁石の内周側において前記第2のコア部から前記所定の方向へと突出する、モータ。
  16. 前記第3のコア部(1312,1313;1412,1413;1512,1513)の所定の方向(91)側の端部(1313;1413;1513)と、前記第4のコア部(1322,1323;1422,1423;1522,1523)の前記所定の方向側の端部(1323;1423;1523)とは、外周側同士及び内周側同士がそれぞれ連結され、
    前記第3のコア部の前記端部と、前記第4のコア部の前記端部との間に、前記内周側から前記外周側へと延びる空隙が設けられる、
    請求項1乃至請求項15のいずれか一つに記載のモータ。
  17. 前記電機子(21;231;232)は、
    バックヨーク(211;2311;2321)と、
    前記バックヨークから前記界磁子(11;13〜15;13,14)側へと突出し、前記バックヨークとは反対側の端面が前記界磁子に対向するティース(212;2312;2322)と、
    前記ティースに巻回される巻線(213;2313;2323)と
    を有する、請求項1乃至請求項16のいずれか一つに記載のモータ。
  18. 前記電機子(21;231;232)の前記周方向(93)についての端に最も近い前記ティース(212;2312;2322)の、突出する方向に対する断面積は、他の前記ティースの突出する方向に対する断面積よりも大きい、請求項17記載のモータ。
  19. 前記周方向(93)に沿って互いに隣接する前記ティース(212;2312;2322)の間の距離はいずれも等しい、請求項18記載のモータ。
  20. 前記ティース(212;2312;2322)の突出する方向に対する断面積は、前記界磁子(11;13〜15;13,14)に近い程大きい、請求項17乃至請求項19のいずれか一つに記載のモータ。
  21. 前記端面の前記周方向(93)と垂直な方向についての長さは、前記第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)または第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の当該方向についての長さよりも大きい、請求項17乃至請求項20のいずれか一つに記載のモータ。
  22. 前記電機子(21;231;232)は、少なくとも一組の3相巻線を有する、請求項1乃至請求項21のいずれか一つに記載のモータ。
  23. 前記電機子(21;231;232)は、少なくとも二組の前記3相巻線を有する、請求項22記載のモータ。
  24. 前記第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)のそれぞれの前記第1のコア部(1111;1311;1411;1511)とは反対側の端部(1112a;1313;1413;1513)は、前記周方向(93)に沿って互いに隣接する前記第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)の間へと延び、
    前記第4のコア部のそれぞれの前記第2のコア部(1121;1321;1421;1521)とは反対側の端部(1122a;1323;1423;1523)は、前記周方向に沿って互いに隣接する前記第3のコア部の間へと延びる、請求項1乃至請求項23のいずれか一つに記載のモータ。
  25. 前記第3のコア部(1112;1312,1313;1412,1413;1512,1513)と第4のコア部(1122;1322,1323;1422,1423;1522,1523)との間の距離は、前記界磁子と前記電機子との間の距離の2倍よりも大きい、請求項1乃至請求項24のいずれか一つに記載のモータ。
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