JP2003153514A

JP2003153514A - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2003153514A
Application number: JP2001349901A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hiwaki; 英治檜脇; Yoshinari Asano; 能成浅野; Hiroshi Ito; 浩伊藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、このような状況に鑑みてなされた
ものであり、小型高効率で、騒音、振動を低減したブラ
シレスモータを提供することを目的とする。【解決手段】極数を２Ｐ（Ｐは自然数）、６×Ｐ個の
集中巻状の３相巻線を有したものであって、固定子鉄心
１１のティースを外径側ティース１３と内径側ティース
１４により形成し、３×Ｐ個の巻線が外径側ティース１
３に巻回されているとともに、残りの３×Ｐ個の巻線
が、隣接する外径側ティース１３から延設された隣接す
る内径側ティース１４を跨設し、巻回した固定子１０を
具備したブラシレスモータとしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カーアクチュエー
タならびにそれを搭載した自動車、または密閉型圧縮
機、ならびにそれを搭載した冷凍機器、空気調和機およ
び電子回路冷却システム等の機器に搭載されるブラシレ
スモータの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について、図１４および図１
５を用いて説明する。

【０００３】従来、一般にエアコンや冷蔵庫の圧縮機等
には、図１４に示した分布巻ブラシレスモータが使用さ
れてきたが、近年、ブラシレスモータの高効率化、小型
化、低コスト化の観点から、図１５に示した集中巻ブラ
シレスモータの使用が増加している。これらのブラシレ
スモータについて、以下説明を行う。

【０００４】まず、図１４の分布巻ブラシレスモータに
ついて説明する。

【０００５】図１４は４極１２スロットの分布巻ブラシ
レスモータを表しており、固定子５０と回転子７０から
なる。

【０００６】固定子鉄心５１はティース５２と、前記テ
ィース５２の外周側をつなぐ略環状のヨーク５５からな
る。ティース５２の先端には、固定子鉄心内径部に沿っ
て周方向に突出したティース先端幅広部５４を有する。
固定子鉄心５１の外周には、切欠き５６を有する。これ
は、固定子５０がコンプレッサーのシェル（図示せず）
に焼きばめ圧入された時、コンプレッサーのシェルと固
定子鉄心５１との間に貫通孔を有することになり、冷媒
の通路となる。

【０００７】固定子鉄心５１には、絶縁物（絶縁フィル
ム、インシュレータ等：図示せず）を介して複数のティ
ース５２を渡って３相巻線５３Ｕ、５３Ｖ、５３Ｗが巻
回される。巻線は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相であり、互いに
スター結線されており、同時に３相中の２相が通電して
駆動される１２０°矩形波通電である。また、印加電圧
はＰＷＭ制御によって変化させられる。

【０００８】また、回転子７０は、固定子の内側に、固
定子と同心円状に、回転自在に保持されている。図１４
は、回転子鉄心７１に永久磁石７２が埋設されている埋
め込み磁石型回転子を表している。回転子鉄心の両端に
は端版（図示せず）が取り付き、回転子鉄心に設けられ
た貫通孔にリベット（図示せず）を通し、かしめること
で固定されている。また、軸孔７３には軸が入る。

【０００９】回転子７０は固定子５０に巻回された巻線
５３Ｕ、５３Ｖ、５３Ｗに流れる電流による回転磁界に
よって、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合
わせた回転力によって、シャフトを中心にして回転す
る。

【００１０】次に、図１５の集中巻ブラシレスモータに
ついて説明する。

【００１１】図１５に示すように、集中巻ブラシレスモ
ータも、基本的には分布巻ブラシレスモータと同様の構
成であるが、ティース６２に対する３相巻線の巻回し方
が異なる。

【００１２】集中巻ブラシレスモータにおいては、ティ
ース６２に、絶縁物（絶縁フィルム、インシュレータ
等：図示せず）を介して直接３相巻線６３Ｕ、６３Ｖ、
６３Ｗが巻回される。ただし、巻線は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の
３相であり、互いにスター結線されており、同時に３相
中の２相が通電して駆動される１２０°矩形波通電であ
ることは、分布巻ブラシレスモータと同様である。

【００１３】また、回転子７０についても、分布巻ブラ
シレスモータと同様の構成となる。

【００１４】上記のように、集中巻ブラシレスモータに
おいては、ティース６２に直接巻線を巻回すことから、
コイルエンド（巻線の軸方向端部）を分布巻ブラシレス
モータに比べて小さくすることができる。このことによ
り、ブラシレスモータの積厚方向の全長を分布巻よりも
小さくすることや、材料コストを削減することが可能と
なる。また、コイルエンドを小さくするということは、
巻線の周長を短くすることになることから、銅損を低減
できブラシレスモータの高効率化を図ることができる。

【００１５】このように、集中巻ブラシレスモータは、
分布巻ブラシレスモータよりも高効率かつ、小型、低コ
ストであることにより、近年、集中巻ブラシレスモータ
の使用が増加している。

【００１６】ところで、材料コスト低減のためにコイル
エンドを小さくし、また低振動、低騒音を実現するモー
タとしては、例えばＵＳＰ２８５４５９６号公報、特開
平５−２２９１２号公報などに示されるモータが試みら
れている。これらは、単相インダクションモータに関す
る試みであり、分布巻インダクションモータにおける主
巻線と補助巻線との位置関係（電気角）を変更すること
なく、前記それぞれの巻線によって形成されるギャップ
中の磁束密度についてもほとんど変更されることなく、
コイルエンドを小さくする技術である。また、主巻線が
内径側ティースに巻回される場合は補助巻線が外径側テ
ィースに巻回される、あるいはその逆というように、同
相の巻線は内径側ティースと外径側ティースのいずれか
一方だけに巻回されている。従って、詳細は後述する
が、本発明のように、３相巻線を巻回したブラシレスモ
ータであり、さらには同相の巻線が内径側ティースと外
径側ティースの双方に巻回される構造とは異なるものと
なる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の集中巻ブラ
シレスモータは、分布巻ブラシレスモータに対して多く
の利点を有している反面、騒音が分布巻ブラシレスモー
タよりも大幅に増大するという課題を有する。

【００１８】また、分布巻ブラシレスモータと比較し
て、集中巻ブラシレスモータでは、固定子側の各磁極を
形成するティースが電気角で１８０度の位置にないため
に、固定子によってギャップ中に発生する各磁極が電気
角で１８０度ずつ離れた位置関係とはならない。従っ
て、通常各磁極位置が電気角で１８０度の位置にある回
転子磁極と前記固定子の各磁極との位置関係がアンバラ
ンスとなり、このことが振動、騒音増大の原因になる。

【００１９】このことから、集中巻ブラシレスモータを
使用する場合、防音材などの、ブラシレスモータ以外で
の騒音低減対策が多く用いられている。

【００２０】この場合、ブラシレスモータ以外に騒音低
減のための手段が必要となるために、場合によっては、
集中巻ブラシレスモータが小型、低コストとなる効果を
打ち消してしまう可能性があり、集中巻ブラシレスモー
タの利点を十分に生かすことができないといえる。

【００２１】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、小型高効率で、騒音、振動を低減したブ
ラシレスモータを提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、極数を２Ｐ（Ｐは自然数）、６×Ｐ個の
集中巻状の３相巻線を有したものであって、固定子鉄心
のティースを外径側ティースと内径側ティースにより形
成し、３×Ｐ個の巻線が外径側ティースに巻回されてい
るとともに、残りの３×Ｐ個の巻線が、隣接する外径側
ティースから延設された隣接する内径側ティースを跨設
し、巻回した固定子を具備したブラシレスモータとした
ものである。

【００２３】また、外径側巻線の巻回数をＮｉ、抵抗値
をＲｉとし、外径側巻線の巻回数をＮｏ、抵抗値をＲｏ
としたときに、Ｎｏ×Ｒｉ≒Ｎｉ×Ｒｏとなる関係を満
たすものである。

【００２４】さらに、固定子の磁極位置が１８０度間隔
となるように構成している。

【００２５】これにより、コイルエンドを小さくできる
ためにモータの小型化が可能であり、さらに従来の集中
巻ブラシレスモータよりも低振動、低騒音であるブラシ
レスモータを提供することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、環状の
ヨークと、前記ヨークの内周部に配置された複数のティ
ースと、複数の前記ティース間に設けられたスロットに
より形成された固定子鉄心と、前記ティースに巻回され
た３相巻線を有する固定子と、前記固定子の内周に僅か
な空隙を介して対向し、回転自在に保持され、永久磁石
を具備した回転子により構成されるブラシレスモータに
おいて、前記固定子鉄心には、略Ｔ字形状の外径側ティ
ースと、前記外径側ティースの幅広部から内径側に延設
した内径側ティースと、前記内径側ティースの先端部
が、同一の外径側ティースから延設される内径側ティー
ス側に形成された片側幅広部から形成されるとともに、
それぞれのティースによりスロットが形成されており、
かつ、３相巻線が外径側ティースおよび内径側ティース
に巻回されていることを特徴とするブラシレスモータで
あり、電磁気的には分布巻ブラシレスモータと同等の構
成でありながら、巻線の周長を分布巻ブラシレスモータ
よりも小さくすることが可能であるとともに、内径部に
加わる径方向応力は分布巻ブラシレスモータとほぼ同等
の大きさおよび分布とすることができる。

【００２７】請求項２に記載の発明は、極数を２Ｐ（Ｐ
は自然数）としたときに、外径側ティースの本数が３×
Ｐ本で内径側ティースの本数が６×Ｐ本であることを特
徴とする請求項１に記載のブラシレスモータであり、テ
ィースの数を最小とすることができ、スロット面積を大
きくすることができる。

【００２８】請求項３に記載の発明は、極数を２Ｐ（Ｐ
は自然数）としたときに、６×Ｐ個の集中巻状の３相巻
線を有し、前記巻線の内３×Ｐ個の巻線が外径側ティー
スに巻回されているとともに、残りの３×Ｐ個の巻線
が、隣接する外径側ティースから延設された隣接する内
径側ティースを跨設し巻回されていることを特徴とする
請求項２に記載のブラシレスモータであり、隣接する内
径側ティースを跨設し巻回することで、巻線長さが短く
なるため、抵抗値を低減することができる。

【００２９】請求項４に記載の発明は、内径側と外径側
に形成されるスロットの面積が略等面積であることを特
徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の
ブラシレスモータであり、内径側と外径側のスロットに
挿入される巻線量を同等にできるため、前記各スロット
の面積を有効に利用できる。

【００３０】請求項５に記載の発明は、外径側巻線の巻
回数をＮｉ、抵抗値をＲｉとし、外径側巻線の巻回数を
Ｎｏ、抵抗値をＲｏとしたときに、Ｎｏ×Ｒｉ≒Ｎｉ×
Ｒｏであることを特徴とする請求項１から請求項４のい
ずれか１項に記載のブラシレスモータであり、外径側と
内径側における巻線抵抗値に差がある場合においても、
巻線の巻回数を変化させることによって、外径側と内径
側の巻線それぞれにおける起磁力を同等とすることがで
きるため、固定子側の磁極と回転子による磁極との間に
発生するアンバランスを抑制することができる。

【００３１】請求項６に記載の発明は、固定子鉄心は、
外径側スロットの回転方向に対する略中央部で、回転方
向に対して分割されていることを特徴とする請求項１か
ら請求項５のいずれか１項に記載のブラシレスモータで
あり、固定子鉄心を分割することによって、前記固定子
鉄心の材料取りが良くなり低コストとなる。

【００３２】請求項７に記載の発明は、外径側スロット
オープンの幅Ｗｓｏを固定子と回転子により形成される
空隙以上で、かつ空隙の２倍以下としたことを特徴とす
る請求項６に記載のブラシレスモータであり、スロット
内における巻線量を増加させることで、ブラシレスモー
タの効率を犠牲にすることのない範囲内で、隣接する外
径側ティースから延設された隣接する内径側ティース間
の磁気抵抗を、内径側ティースの先端部と回転子間の磁
気抵抗より大きくすることが可能となる。

【００３３】請求項８に記載の発明は、外径側ティース
に巻回された３相巻線をＵｏ、Ｖｏ、Ｗｏ、内径側ティ
ースに巻回された３相巻線をＵｉ、Ｖｉ、Ｗｉとしたと
きに、Ｕｏ、Ｖｏ、Ｗｏそれぞれの巻線の巻回方向が同
方向であり、Ｕｉ、Ｖｉ、Ｗｉそれぞれの巻線の巻回方
向が同方向であり、かつＵｏとＵｉ、ＶｏとＶｉ、Ｗｏ
とＷｉの巻線の巻回方向が逆方向であるとともに、回転
方向に対してＵｏ、Ｖｏ、Ｗｏの順で外径側ティースに
巻線が巻回され、前記巻線Ｕｏと前記巻線Ｕｉとが作る
磁極中心位置が電気角で１８０度だけ離れるように、回
転方向に対してＵｉ、Ｖｉ、Ｗｉの順で内径側ティース
に巻線が巻回されていることを特徴とする請求項１から
請求項７のいずれか１項に記載のブラシレスモータであ
り、前記巻線を巻回すことにより、固定子側の磁極が電
気角で１８０度間隔となり、前記固定子側の磁極と回転
子による磁極との間に発生するアンバランスを抑制する
ことができる。

【００３４】請求項９に記載の発明は、外径側ティース
に巻回された３相巻線と内径側ティースに巻回された３
相巻線において、同相の全ての前記巻線同士が直列に接
続されていることを特徴とする請求項８に記載のブラシ
レスモータであり、接続処理を少なくすることが可能
で、製造工数が削減できる。

【００３５】請求項１０に記載の発明は、外径側ティー
スおよび内径側ティースに巻回された３相巻線におい
て、同相の全ての前記巻線同士が並列に接続されている
ことを特徴とする請求項８に記載のブラシレスモータで
あり、特に固定子鉄心が分割されており、それぞれの分
割鉄心ごとに巻線を巻回して、その後に各分割鉄心を接
合してモータを形成する場合に、接続処理を少なくする
ことが可能で、製造工数が削減できる。

【００３６】請求項１１に記載の発明は、外径側ティー
スに巻回された３相巻線の同相の巻線同士が直列に接続
され、内径側ティースに巻回された３相巻線の同相の巻
線同士が直列に接続されるとともに、前記外径側ティー
スに巻回された３相巻線と前記内径側ティースに巻回さ
れた３相巻線とが互いに並列に接続されていることを特
徴とする請求項８に記載のブラシレスモータであり、特
に固定子鉄心が分割されており、外径側スロットオープ
ンの幅を小さくしている場合に、前記各分割鉄心を接合
する前に外径側ティースに巻線を巻回す際に直列接続す
ることによって前記外径側巻線の接続箇所を削減し、前
記各分割鉄心を接合してコアを形成した後に内径側ティ
ースに巻線を巻回す際に直列接続することによって前記
外径側巻線の接続箇所を削減することができる。

【００３７】請求項１３に記載の発明は、請求項１から
請求項１１のいずれか１項に記載のブラシレスモータを
搭載した機器であり、効率が高いうえに、騒音や振動が
低い機器を得ることができる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の具体例について、図１から図
１３を参照して説明する。

【００３９】（実施例１）図１は本発明のブラシレスモ
ータの構造を示している。図１に示すように本発明のブ
ラシレスモータは、固定子１０と回転子３０からなり、
固定子１０は固定子鉄心１１を軸方向に積層して成る。
前記固定子鉄心１１は、環状のヨーク１２と前記ヨーク
１２の内周部に配置された外径側ティース１３と内径側
ティース１４を有している。隣り合う外径側ティース間
および隣り合う内径側ティース間には、それぞれ外径側
スロット１５と内径側スロット１６があり、前記それぞ
れのスロットに対して、固定子内径に開口した外径側ス
ロットオープン１７と内径側スロットオープン１８を有
している。前記外径側ティース１３には、固定子鉄心１
１との間に絶縁物（図示せず）を介して直接３相巻線１
９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９Ｗｏが巻回される。同様に、前
記内径側ティース１４には、固定子鉄心１との間に絶縁
物（図示せず）を介して直接３相巻線１９Ｕｉ、１９Ｖ
ｉ、１９Ｗｉが巻回される。

【００４０】外径側ティース１３の先端には幅広部２０
Ａ、内径側ティース１４の先端には、片側幅広部２０Ｂ
を有している。また、固定子鉄心１１の外周には、切欠
き２１を有する。これは、図２に示すように、固定子１
０が圧縮機のシェル４１に焼きばめ圧入された時、圧縮
機のシェル４１と固定子鉄心１１との間に貫通孔４２を
有することになり、冷媒の通路となる。

【００４１】図１に示したような構造とすることによ
り、固定子１０の内径側に突出したティースにおける磁
束の分布は、図８に示した分布巻ブラシレスモータと同
等となる。従って、電磁力、特に固定子１０の内径部に
加わる径方向応力は分布巻ブラシレスモータとほぼ同等
の大きさ、分布とすることが可能となるため、ブラシレ
スモータの振動、騒音が低減できる。

【００４２】一方、固定子１０に設けられたティース
を、固定子内径とヨーク１２との間で略Ｔ字形状に屈曲
および分岐させることにより、外径側ティース１３と内
径側ティース１４に略集中巻形状の巻線１９を巻回すこ
とが可能となる。このことにより、前記巻線１９の周長
が、明らかに図８に示した分布巻ブラシレスモータより
も小さくなり、図９に示した集中巻ブラシレスモータの
巻線に近くなる。従って、分布巻ブラシレスモータに比
べて銅損が低下することにより効率が向上し、巻線量が
低減することによって、低コスト化が図れる。

【００４３】このように、図１に示したブラシレスモー
タを使用することによって、従来の分布巻ブラシレスモ
ータよりも高効率、低コストでありながら、従来の集中
巻ブラシレスモータよりも低振動、低騒音であるブラシ
レスモータを得ることが可能となる。このとき、外径側
スロット１５と内径側スロット１６の面積を略等面積と
することが望ましい。このことにより、外径側スロット
１５と内径側スロット１６に挿入される巻線量を同等に
できるため、前記各スロットの面積を有効に利用するこ
とができる。

【００４４】一方、ブラシレスモータの振動、騒音を増
大させる内容にするためには、起磁力を同等とする必要
があり、これにより固定子１０と回転子３０との間に働
く発生力のアンバランスがなくなる。

【００４５】具体的には、外径側巻線１９Ｕｏ、１９Ｖ
ｏ、１９Ｗｏの巻回数をＮｏ、抵抗値をＲｏとし、内径
側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉの巻回数をＮｉ、
抵抗値をＲｉとしたときに、Ｎｉ≠ＮｏかつＮｏ×Ｒｉ
≒Ｎｉ×Ｒｏとするとよく、単に巻線の巻回数を変化さ
せることだけで、外径側巻線１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９
Ｗｏと内径側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉそれぞ
れにおける起磁力を同等とすることができる。

【００４６】また、外径側巻線１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１
９Ｗｏと内径側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉの巻
回数を同一にするとともに、それぞれの巻線の周長の平
均が略等長さとなるようにすれば（Ｎｉ＝ＮｏかつＮｏ
×Ｒｉ≒Ｎｉ×Ｒｏ）、外径側ティース１３と内径側テ
ィース１４に巻回される巻線のそれぞれの周長の平均値
が同等であることによって外径側巻線１９Ｕｏ、１９Ｖ
ｏ、１９Ｗｏと内径側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗ
ｉの抵抗値が同等となり、これによって、それぞれの巻
線に流れる電流値が同等となり、かつ巻回数が同一であ
るから、それぞれの巻線による起磁力を同等とすること
ができる。このとき、内径側と外径側に形成されるスロ
ットの面積が略等面積とすること、および図３に示すよ
うに、固定子鉄心１１を分割した構成とすることによっ
て、内径側と外径側のスロットに挿入される巻線量を同
等にし易くできる。

【００４７】なお、図１および図２は、４極のブラシレ
スモータを示しているが、図４に示した６極の場合な
ど、極数が４極でない場合においても、同様の効果が得
られることは明らかである。

【００４８】（実施例２）外径側スロットオープン１７
を固定子１０と回転子３０により形成される空隙以上と
すると、隣接する外径側ティース１３から延設された隣
接する内径側ティース１４間の磁気抵抗を、内径側ティ
ース１４の先端部と回転子３０間の磁気抵抗より大きく
なり、発生した磁束を効率良く、内径側ティース１４か
ら回転子３０に作用させることができる。ただし、外径
側スロットオープン１７を前記空隙の２倍以上とする
と、内径側スロット１６の面積が当該空隙に比例して小
さくなるため、内径側スロット１６内に収納される巻線
量が減少することになり、効率の低下を招く。

【００４９】また、このような範囲に外径側スロットオ
ープン１７を設定した場合、外径側ティース１３への巻
回が困難になる。

【００５０】このような場合、外径側スロット１５の回
転方向に対する略中央部にて分割した構成とするとよ
い。図５に分割された固定子鉄心によるブラシレスモー
タの構造を、図６に分割鉄心を示す。

【００５１】図５に示す固定子１０の製造は、図６に示
す分割鉄心２２の外径側ティース１３に巻回した後、接
合部２３の凹凸を係合させ、溶接などの接合方法により
円環状に形成される。そして、最後に内径側ティース１
４に巻線を巻回し行われる。

【００５２】このような製造方法で、外径側ティース１
３に巻線を巻回すための機構や設備を簡素化することも
可能となる。

【００５３】さらに、特に上記の構造とした場合には、
外径側巻線１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９Ｗｏを巻回すため
の外径側スロットオープン１７を小さくすることが可能
であり、例えば、固定子と回転子により形成される空隙
を０．６ｍｍとした場合、本発明の範囲においては外径
側スロットオープン１７は０．６〜１．２ｍｍとなるた
め、このような狭空間であったとしても外径側ティース
１３への巻回が可能となる。

【００５４】図７は図５に示すＡ部の拡大図であり、固
定子と回転子により形成される空隙と外径側スロットオ
ープン１７の幅Ｗｓｏを等しくしたものを示している。
図７に示すような構成とすることで、内径側ティース１
４を通過する磁束を飽和させることのない幅を確保し、
かつ内径側スロット１６および外径側スロット１５の面
積、あるいはそのいずれかを大きくすることができる。
この結果、内径側ティース１４に巻回される巻線量を増
加させることが可能で銅損の低減を図ることができ、ブ
ラシレスモータの効率が向上することになる。

【００５５】（実施例３）図８から図１１を用いて、本
発明における巻線の接続方法の具体例を示す。

【００５６】図８は第１の巻線方法を示し、全ての巻線
を直列に接続したものである。外径側巻線（例えば１９
Ｕｏ）と内径側巻線（例えば１９Ｕｉ）を交互に、連続
して巻線することによって直列接続の状態を実現でき
る。このようにすることで、製造工程にて接続を行う必
要がある箇所は、電源との接続部３箇所と中性点１箇所
の合計４箇所となり、これは従来の集中巻ブラシレスモ
ータと同等の接続数であるから、接続の工数を増加させ
ることなく巻線が可能となり、低コスト化が実現でき
る。

【００５７】なお、図８は異相巻線同士をスター結線し
たものであるが、第２の巻線方法として図９に示したよ
うに、デルタ結線としても問題ない。

【００５８】図１０は第３の巻線方法を示し、外径側巻
線１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９Ｗｏと内径側巻線１９Ｕ
ｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉにおいて、同相同士を全て並列
接続したものである。特に固定子鉄心が分割されてお
り、それぞれの分割鉄心ごとに巻線を巻回して、その後
に各分割鉄心を接合してモータを形成する場合、全ての
巻線を直列に接続した場合には、電源との接続箇所３箇
所、中性点１箇所に加え、各巻線間の接続箇所が９箇所
必要であり、合計１３箇所の接続を行う必要があるた
め、接続工数が多く、コストアップとなる。

【００５９】一方、図１０に示した接続方法を用いるこ
とで、同相の並列巻線を一箇所で接続処理可能となるた
め、接続箇所は電源との接線箇所３箇所と中性点１箇所
の合計４箇所となり、これは従来の集中巻ブラシレスモ
ータと同等の接続数であるから、接続の工数を増加させ
ることなく巻線が可能となり、低コスト化が実現でき
る。

【００６０】図１１は第４の巻線方法を示し、外径側巻
線１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９Ｗｏにおいて、同相の巻線
同士は連続して直列接続した状態で巻線を巻回し、内径
側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉにおいても、同相
の巻線同士を連続して直列接続した状態で巻線を巻回
し、その後に外径側巻線１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９Ｗｏ
と内径側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉのうち、同
相の前記巻線それぞれを並列に接続したものである。特
に固定子鉄心が分割されており、外径側スロットオープ
ンの幅を小さくしている場合に、前記各分割鉄心を接合
する前に外径側ティースに巻線を巻回す際に直列接続す
ることによって前記外径側巻線の接続箇所を削減し、前
記各分割鉄心を接合してコアを形成した後に内径側ティ
ースに巻線を巻回す際に直列接続することによって前記
外径側巻線の接続箇所を削減できるうえに、前記同相お
よび異相の巻線同士を接続する際、並列となっている同
相巻線同士は一箇所で接続可能であるから、接続箇所は
電源に対する接続箇所が３箇所、中性点１箇所の計４箇
所となり、これは従来の集中巻ブラシレスモータと同等
の接続数であるから、接続の工数を増加させることなく
巻線が可能となり、低コスト化が実現できる。

【００６１】なお、図１０および図１１に示した接続方
法において、異相の巻線同士はスター結線されている
が、前記巻線同士をデルタ結線しても問題ないことは、
図８に示した場合と同様である。

【００６２】（実施例４）上記特有の効果を有する本発
明によるブラシレスモータを、密閉型圧縮機に用いた場
合、前記密閉型圧縮機の低振動化、低騒音化と小型化、
低コスト化を実現することが可能となる。

【００６３】図１２は本発明のブラシレスモータを搭載
した密閉型圧縮機を示している。図１２において、密閉
型圧縮機４０は、圧縮機内部を外部に対して密閉状態と
するためのフレーム４１と圧縮を行うメカ部４２とブラ
シレスモータの固定子１０および回転子２０から構成さ
れている。固定子１０は圧縮機フレーム４１に対して焼
きばめあるいは圧入によって固定されており、回転子２
０は、メカ部４２から伸びている軸４３に対して焼きば
めあるいは圧入によって固定されている。

【００６４】使用される冷媒としては、ＣＦＣ、ＨＦ
Ｃ、ＨＣＦＣ、自然冷媒（ＣＯ₂、アンモニアなど）な
どが考えられるが、これら冷媒の種類によらず、本発明
のブラシレスモータを使用することによって、前述の効
果を得ることが可能である。

【００６５】また、カーアクチュエータに用いた場合も
同様に、機器の低振動化、低騒音化と小型化、低コスト
化を実現することが可能であり、このカーアクチュエー
タを自動車に用いることで、自動車の低振動化、低騒音
化と小型化、低コスト化を実現できる。

【００６６】さらに、図１３に示す密閉型圧縮機を冷凍
サイクル、あるいは空気調和機あるいは電子回路冷却シ
ステムに搭載した場合、これら電気機器の低振動化、低
騒音化と小型化、低コスト化を実現できる。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、外径側ティースと内径側ティースを有する固
定子鉄心とし、前記両ティースに３相巻線を巻回した固
定子から構成されるブラシレスモータとしているので、
小型高効率でありながら、低振動、低騒音のブラシレス
モータを得ることができる。

【００６８】また、極数が２Ｐ（Ｐは自然数）、外径側
ティースの本数が３×Ｐ本、内径側ティースの本数が６
×Ｐ本であり、外径側ティースおよび隣接する外径側テ
ィースから延設された隣接する内径側ティースを跨設し
直接巻回されるブラシレスモータとしているので、内径
側巻線の長さが短くなり、抵抗値が低減するため、さら
なる高効率であるブラシレスモータを得ることができ
る。

【００６９】また、外径側巻線の巻回数をＮｉ、抵抗値
をＲｉとし、外径側巻線の巻回数をＮｏ、抵抗値をＲｏ
としたときに、Ｎｏ×Ｒｉ≒Ｎｉ×Ｒｏの関係が成立す
るようにしているので、固定子側の磁極と回転子による
磁極との間に発生するアンバランスを抑制することが可
能で、さらなる低振動、低騒音化されたブラシレスモー
タを得ることができる。

【００７０】また、外径側ティースに巻回された３相巻
線（Ｕｏ、Ｖｏ、Ｗｏ）の巻回方向を同方向とし、内径
側ティースに巻回された３相巻線（Ｕｉ、Ｖｉ、Ｗｉ）
の巻回方向は同方向で、かつ外径側ティースのそれとは
逆方向とし、前記巻線Ｕｏと前記巻線Ｕｉとが作る磁極
中心位置が電気角で１８０度だけ離れるように、回転方
向に対してＵｉ、Ｖｉ、Ｗｉの順で内径側ティースに巻
線が巻回されているので、固定子側の磁極と回転子によ
る磁極との間に発生するアンバランスを抑制することが
可能で、さらなる低振動、低騒音化されたブラシレスモ
ータを得ることができる。

【００７１】また、巻線方法を外径側ティースに巻回さ
れた３相巻線と内径側ティースに巻回された３相巻線に
おいて、同相の全ての前記巻線同士を直列、同相の全て
の前記巻線同士が並列、または外径側ティースに巻回さ
れた３相巻線の同相の巻線同士が直列に接続され、内径
側ティースに巻回された３相巻線の同相の巻線同士が直
列に接続されるとともに、前記外径側ティースに巻回さ
れた３相巻線と前記内径側ティースに巻回された３相巻
線とが互いに並列に接続することで、接続処理が少なく
なり、製造工数の削減が可能であるため、ブラシレスモ
ータの信頼性を向上させることができる。

【００７２】さらに、このような特有の効果を有するブ
ラシレスモータを、カーアクチュエータならびにそれを
搭載した自動車、または密閉型圧縮機、ならびにそれを
搭載した冷凍機器、空気調和機および電子回路冷却シス
テム等の機器に搭載することで、効率が高いうえに、騒
音や振動が低い機器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例におけるブラシレスモー
タの断面図

【図２】本発明の第一の実施例におけるブラシレスモー
タを圧縮機のシェルに焼きばめした状態を示した断面図

【図３】本発明の第一の実施例における分割された固定
子鉄心を用いたブラシレスモータの断面図

【図４】本発明の第一の実施例を６極のブラシレスモー
タに適応した場合の断面図

【図５】本発明の第二の実施例における分割鉄心を円環
状に接合した状態を示す断面図

【図６】本発明の第二の実施例における分割鉄心の断面
図

【図７】本発明の第二の実施例における内径側ティース
拡大図

【図８】本発明における第１の巻線方法を示す図

【図９】本発明における第２の巻線方法を示す図

【図１０】本発明における第３の巻線方法を示す図

【図１１】本発明における第４の巻線方法を示す図

【図１２】本発明のブラシレスモータを搭載した密閉型
圧縮機を示す図

【図１３】本発明の密閉型圧縮機を具備した冷凍サイク
ルを示す図

【図１４】従来の分布巻ブラシレスモータの断面図

【図１５】従来の集中巻ブラシレスモータの断面図

【符号の説明】１０固定子１１固定子鉄心１２ヨーク１３外径側ティース１４内径側ティース１５外径側スロット１６内径側スロット１７外径側スロットオープン１８内径側スロットオープン１９Ｕｏ、１９Ｖｏ、１９Ｗｏ外径側巻線１９Ｕｉ、１９Ｖｉ、１９Ｗｉ内径側巻線２０Ａ幅広部２０Ｂ片側幅広部２１切欠き３０回転子３１回転子鉄心３２永久磁石３３軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AA06 AB01 AC01 AC06 AD04 AE06 AE08 5H019 AA06 CC03 DD01 DD10 EE03 EE13 5H603 AA01 AA09 BB01 BB09 BB10 BB12 CA01 CA05 CB11 CC03 CC07 CC15 CC17 CD02 CD21 5H621 AA04 BB07 BB10 GA04 GA16 GB14 HH01 JK11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状のヨークと、前記ヨークの内周部に
配置された複数のティースと、複数の前記ティース間に
設けられたスロットにより形成された固定子鉄心と、前
記ティースに巻回された３相巻線を有する固定子と、前
記固定子の内周に僅かな空隙を介して対向し、回転自在
に保持され、永久磁石を具備した回転子により構成され
るブラシレスモータにおいて、前記固定子鉄心には、略
Ｔ字形状の外径側ティースと、前記外径側ティースの幅
広部から内径側に延設した内径側ティースと、前記内径
側ティースの先端部が、同一の外径側ティースから延設
される内径側ティース側に形成された片側幅広部から形
成されるとともに、それぞれのティースによりスロット
が形成されており、かつ、３相巻線が外径側ティースお
よび内径側ティースに巻回されていることを特徴とする
ブラシレスモータ。
【請求項２】極数を２Ｐ（Ｐは自然数）としたとき
に、外径側ティースの本数が３×Ｐ本で内径側ティース
の本数が６×Ｐ本であることを特徴とする請求項１に記
載のブラシレスモータ。
【請求項３】極数を２Ｐ（Ｐは自然数）としたとき
に、６×Ｐ個の集中巻状の３相巻線を有し、前記巻線の
内３×Ｐ個の巻線が外径側ティースに巻回されていると
ともに、残りの３×Ｐ個の巻線が、隣接する外径側ティ
ースから延設された隣接する内径側ティースを跨設し巻
回されていることを特徴とする請求項２に記載のブラシ
レスモータ。
【請求項４】内径側と外径側に形成されるスロットの
面積が略等面積であることを特徴とする請求項１から請
求項３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】外径側巻線の巻回数をＮｉ、抵抗値をＲ
ｉとし、外径側巻線の巻回数をＮｏ、抵抗値をＲｏとし
たときに、Ｎｏ×Ｒｉ≒Ｎｉ×Ｒｏであることを特徴と
する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のブラ
シレスモータ。
【請求項６】固定子鉄心は、外径側スロットの回転方
向に対する略中央部で、回転方向に対して分割されてい
ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１
項に記載のブラシレスモータ。
【請求項７】外径側スロットオープンの幅Ｗｓｏを固
定子と回転子により形成される空隙以上で、かつ空隙の
２倍以下としたことを特徴とする請求項６に記載のブラ
シレスモータ。
【請求項８】外径側ティースに巻回された３相巻線を
Ｕｏ、Ｖｏ、Ｗｏ、内径側ティースに巻回された３相巻
線をＵｉ、Ｖｉ、Ｗｉとしたときに、Ｕｏ、Ｖｏ、Ｗｏ
それぞれの巻線の巻回方向が同方向であり、Ｕｉ、Ｖ
ｉ、Ｗｉそれぞれの巻線の巻回方向が同方向であり、か
つＵｏとＵｉ、ＶｏとＶｉ、ＷｏとＷｉの巻線の巻回方
向が逆方向であるとともに、回転方向に対してＵｏ、Ｖ
ｏ、Ｗｏの順で外径側ティースに巻線が巻回され、前記
巻線Ｕｏと前記巻線Ｕｉとが作る磁極中心位置が電気角
で１８０度だけ離れるように、回転方向に対してＵｉ、
Ｖｉ、Ｗｉの順で内径側ティースに巻線が巻回されてい
ることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１
項に記載のブラシレスモータ。
【請求項９】外径側ティースに巻回された３相巻線と
内径側ティースに巻回された３相巻線において、同相の
全ての前記巻線同士が直列に接続されていることを特徴
とする請求項８に記載のブラシレスモータ。
【請求項１０】外径側ティースおよび内径側ティース
に巻回された３相巻線において、同相の全ての前記巻線
同士が並列に接続されていることを特徴とする請求項８
に記載のブラシレスモータ。
【請求項１１】外径側ティースに巻回された３相巻線
の同相の巻線同士が直列に接続され、内径側ティースに
巻回された３相巻線の同相の巻線同士が直列に接続され
るとともに、前記外径側ティースに巻回された３相巻線
と前記内径側ティースに巻回された３相巻線とが互いに
並列に接続されていることを特徴とする請求項８に記載
のブラシレスモータ。
【請求項１２】請求項１から請求項１１のいずれか１
項に記載のブラシレスモータを搭載した機器。