JP2017038457A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】デッドスペースを小さくしてモータの大型化を抑制しつつも、高出力化を図ることができるモータを提供する。
【解決手段】モータＭは、ランデル型構造をなす第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙ及び内周側磁石１２，１３からなる第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２と、ランデル型構造をなす第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙ及び外周側磁石１４，１５からなる第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４とを備える。そして、第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２は、第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４の内周側にそれぞれ配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示すように、所謂ランデル型構造のステータと、該ステータと径方向に対向する永久磁石を磁極としたロータとを備えたモータが知られている。ランデル型構造のステータは、周方向に複数の爪状磁極を有する環状のステータコアを対で用い、対のステータコアの各爪状磁極が周方向に交互となるように組み合わされるとともに、その対のステータコアの軸方向間にコイル部を配置し、各爪状磁極を互いに異なる磁極として機能させるようになっている。

特開２００７−１８１３０３号公報

上記のようなモータにおいて、ステータとロータとの間のギャップ面積を拡大させて高出力化を図るべく、ロータ及びステータの径を大きく構成すると、内周部分にデッドスペースが生じてしまうため、モータの小型化を図る点で好ましくなく、この点においてなお、改善の余地があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、デッドスペースを小さくしてモータの大型化を抑制しつつも、高出力化を図ることができるモータを提供することにある。

上記課題を解決するモータは、ステータで生じる回転磁界を受けてロータが回転するモータであって、前記ステータは、内周側ステータ部と、該内周側ステータ部の外周側に配置された外周側ステータ部とを備え、前記内周側ステータ部及び前記外周側ステータ部はそれぞれ、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有し互いの爪状磁極が周方向に交互となる態様で組み付けられる一対のステータコアと、該一対のステータコアの軸方向間に配置され前記爪状磁極を磁極として機能させる巻線とを備え、前記内周側ステータ部、及び該内周側ステータ部の前記爪状磁極と径方向に対向するように前記ロータに設けられた内周側磁石からなる内周側モータユニットと、前記外周側ステータ部、及び該外周側ステータ部の前記爪状磁極と径方向に対向するように前記ロータに設けられた外周側磁石からなる外周側モータユニットとを備えた。

この構成によれば、ランデル型構造の内周側及び外周側ステータ部が、ロータの内周側磁石及び外周側磁石とそれぞれ径方向に対向するように構成される。これにより、ロータの磁石とステータ側との対向面積（ギャップ面積）をかせぐことができ、更には、内周側モータユニットが外周側モータユニットの内周側に配置されるため、モータの内周部分のデッドスペースを小さく構成することが可能となる。従って、デッドスペースを小さくしてモータの大型化を抑制しつつも、高出力化を図ることができる。

上記モータにおいて、前記内周側ステータ部及び前記外周側ステータ部の少なくとも一方には、前記爪状磁極から軸方向に突出する突出部が設けられ、前記ロータは、前記突出部と軸方向に対向する軸方向対向磁石を備えたことが好ましい。

この構成によれば、ロータの軸方向対向磁石とステータ側の突出部とが軸方向に対向するように構成されるため、ロータの磁石とステータ側との対向面積を更にかせぐことができ、より一層の高出力化を図ることができる。

上記モータにおいて、前記内周側ステータ部の前記巻線及び前記外周側ステータ部の前記巻線にはそれぞれ、位相が異なる駆動電流が供給されることが好ましい。
この構成によれば、ロータの軸方向対向磁石とステータ側の突出部とが軸方向に対向することで生じうるスラスト力の脈動を低減することができ、モータＭのより一層の低振動化に寄与できる。

上記モータにおいて、前記内周側モータユニットと前記外周側モータユニットとは、位相が互いに異なるように構成されたことが好ましい。
この構成によれば、内周側モータユニットと外周側モータユニットとで位相を異ならせるため、各モータユニットで発生するコギングトルクを合成したモータ全体のコギングトルクを抑制することが可能となる。

上記モータにおいて、前記内周側モータユニット及び前記外周側モータユニットはそれぞれ、軸方向に複数並設されたことが好ましい。
この構成によれば、内周側及び外周側モータユニットがそれぞれ複数並設されるため、モータの更なる高出力化に寄与できる。

上記モータにおいて、前記各内周側モータユニット同士で位相が異なる、かつ、前記各外周側モータユニット同士で位相が異なるように構成されたことが好ましい。
この構成によれば、軸方向に並設された各内周側モータユニット同士、また、各外周側モータユニット同士で位相を異ならせるため、各モータユニットで発生するコギングトルクを合成したモータ全体のコギングトルクを抑制することが可能となる。

本発明のモータによれば、デッドスペースを小さくしてモータの大型化を抑制しつつも、高出力化を図ることができる。

第１実施形態のモータの斜視断面図である。 同形態のモータの分解斜視図である。 同形態のステータの分解斜視図である。 同形態の内周側ステータ部の分解斜視図である。 同形態の外周側ステータ部の分解斜視図である。 同形態の内周側ステータ部、外周側ステータ部、内周側磁石及び外周側磁石の位置関係を示す平面図である。 （ａ）は、内周側磁石を径方向内側から見た模式図であり、（ｂ）は、第１及び第２内周側ステータ部を径方向内側から見た模式図である。 （ａ）は、Ａ相におけるコギングトルクの高次数成分毎の大きさを示すグラフであり、（ｂ）は、Ｂ相におけるコギングトルクの高次数成分毎の大きさを示すグラフであり、（ｃ）は、Ａ相及びＢ相の合成コギングトルクの高次数成分毎の大きさを示すグラフである。 別例のモータの斜視断面図である。 同別例のステータの斜視断面図である。 別例のステータの斜視断面図である。 同別例の内周側ステータ部、外周側ステータ部、内周側磁石及び外周側磁石の位置関係を示す平面図である。 第２実施形態のモータの斜視断面図である。

（第１実施形態）
以下、モータの第１実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータＭはブラシレスモータであって、図示しないハウジング側の支軸に回転可能に支持されるロータ１０と、前記ハウジングに固定されるステータ２０とを備えている。

［ロータの構成］
図１及び図２に示すように、ロータ１０は、磁性体よりなるロータコア１１と、ロータコア１１に固着された内周側磁石１２，１３及び外周側磁石１４，１５とを備えている。

ロータコア１１は、ロータ１０の軸線Ｌを中心とする円筒状をなす内周側円筒部１６と、軸線Ｌを中心とする円筒状をなし、内周側円筒部１６よりも外周側に位置する外周側円筒部１７と、内周側円筒部１６と外周側円筒部１７の軸方向一端を繋ぐ上底部１８とを有している。上底部１８は、軸線Ｌに対して垂直をなす平板状に形成されている。ロータコア１１は、内周側円筒部１６の内周面が前記支軸に対して軸受（図示略）を介して回転可能に支持される。

内周側円筒部１６の外周面には、Ａ相用の内周側磁石１２と、Ｂ相用の内周側磁石１３とが固着されている。内周側磁石１２，１３は軸方向に並んで配置されており、内周側磁石１２は後述の第１内周側ステータ部２１ｘと径方向に対向し、内周側磁石１３は後述の第２内周側ステータ部２１ｙと径方向に対向するようになっている。各内周側磁石１２，１３は径方向に磁化され、Ｎ極・Ｓ極が周方向において等間隔に交互に構成されている。

外周側円筒部１７の内周面には、Ａ相用の外周側磁石１４と、Ｂ相用の外周側磁石１５とが固着されている。外周側磁石１４，１５は軸方向に並んで配置されており、外周側磁石１４は後述の第１外周側ステータ部３１ｘと径方向に対向し、外周側磁石１５は後述の第２外周側ステータ部３１ｙと径方向に対向するようになっている。各外周側磁石１４，１５は径方向に磁化され、Ｎ極・Ｓ極が周方向において等間隔に交互に構成されている。

これら各内周側磁石１２，１３及び各外周側磁石１４，１５の極数は互いに同数であって、本実施形態では１２である。つまり、本実施形態のロータ１０は１２極で構成されている。なお、内周側磁石１２，１３及び外周側磁石１４，１５はそれぞれ１つの円筒磁石として形成してもよいし、磁極毎に分割された複数の磁石から構成してもよい。

［ステータの構成］
ステータ２０は、それぞれ円環状をなす第１内周側ステータ部２１ｘ、第２内周側ステータ部２１ｙ、第１外周側ステータ部３１ｘ、及び第２外周側ステータ部３１ｙを備えている。

本実施形態では、第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘはＡ相用とされ、それらには同相（Ａ相）の駆動電流が供給される。また、第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙはＢ相用とされ、それらには同相（Ｂ相）の駆動電流が供給される。

第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙは、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。なお、第２内周側ステータ部２１ｙが軸方向の前記上底部１８側（図１及び図２において上側）に配置され、第１内周側ステータ部２１ｘがロータコア１１の軸方向開放端側（図１及び図２において下側）に配置される。

第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙは、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。また、第１外周側ステータ部３１ｘは、第１内周側ステータ部２１ｘの外周側に配置され、第２外周側ステータ部３１ｙは、第２内周側ステータ部２１ｙの外周側に配置されている。

なお、各ステータ部２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙの支持構造としては、第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘが前記ハウジングに支持され、第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙが第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘにそれぞれ支持されるようになっている。

上記のような構成のモータＭでは、図１に示すように、第１内周側ステータ部２１ｘは、その内周側に配置された内周側磁石１２と径方向に対向するように配置され、それら第１内周側ステータ部２１ｘ及び内周側磁石１２が第１内周側モータユニットＵ１を構成している。

また、第２内周側ステータ部２１ｙは、その内周側に配置された内周側磁石１３と径方向に対向するように配置され、それら第２内周側ステータ部２１ｙ及び内周側磁石１３が第２内周側モータユニットＵ２を構成している。

また、第１外周側ステータ部３１ｘは、その外周側に配置された外周側磁石１４と径方向に対向するように配置され、それら第１外周側ステータ部３１ｘ及び外周側磁石１４が第１外周側モータユニットＵ３を構成している。

そして、第２外周側ステータ部３１ｙは、その外周側に配置された外周側磁石１５と径方向に対向するように配置され、それら第２外周側ステータ部３１ｙ及び外周側磁石１５が第２外周側モータユニットＵ４を構成している。

図３及び図４に示すように、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙはそれぞれ、互いに同一形状を有する一対のステータコア（第１ステータコア２２及び第２ステータコア２３）と、該一対のステータコア２２，２３の間に配置された巻線２４とを備えている。

各ステータコア２２，２３は、円筒状をなす円筒部２５と、その円筒部２５から内周側に延出された複数（本実施形態では６つ）の爪状磁極とを備えている。なお、第１ステータコア２２に形成された爪状磁極を第１爪状磁極２６とし、第２ステータコア２３に形成された爪状磁極を第２爪状磁極２７とする。各爪状磁極２６，２７は、互いに同一形状をなしている。また、各第１爪状磁極２６は周方向において等間隔（６０度間隔）に設けられ、各第２爪状磁極２７も同様に周方向において等間隔（６０度間隔）に設けられている。

各爪状磁極２６，２７は、円筒部２５から径方向内側に延出されるとともに軸方向を向くように直角に屈曲形成されている。ここで、各爪状磁極２６，２７において、円筒部２５から径方向内側に延出した部分を径方向延出部２８といい、軸方向に屈曲された先端部分を磁極部２９という。径方向延出部２８は、内周側ほど周方向幅が狭くなるように形成されている。磁極部２９の内周面（径方向内側面）は、軸線Ｌを中心とする円弧面に形成されている。

なお、第１及び第２爪状磁極２６，２７は、径方向延出部２８に対して磁極部２９を直角に屈曲することで成形してもよく、また、鋳造によって径方向延出部２８と磁極部２９とを一体に成形してもよい。

上記構成の第１及び第２ステータコア２２，２３は、それらの第１及び第２爪状磁極２６，２７（磁極部２９）が軸方向において互いに反対方向を向くように組み付けられる（図３参照）。また、この組付状態において、第１爪状磁極２６の磁極部２９と、第２爪状磁極２７の磁極部２９とが周方向等間隔に交互に配置される。また、第１及び第２ステータコア２２，２３は、それらの円筒部２５同士が軸方向に当接されて互いに固定されている。

また、この組付状態において、第１及び第２ステータコア２２，２３の軸方向の間には巻線２４が介在されている。なお、巻線２４と第１及び第２ステータコア２２，２３との間には、図示しない絶縁部材が介装されている。巻線２４は、ステータ２０の周方向に沿った円環状をなしている。また、巻線２４は、軸方向においては第１爪状磁極２６の径方向延出部２８と第２爪状磁極２７の径方向延出部２８との間に配置されるとともに、径方向においては各ステータコア２２，２３の円筒部２５と各爪状磁極２６，２７の磁極部２９との間に配置されている。

図３及び図５に示すように、第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙはそれぞれ、互いに同一形状を有する一対のステータコア（第３ステータコア３２及び第４ステータコア３３）と、該一対のステータコア３２，３３の間に配置された巻線３４とを備えている。

各ステータコア３２，３３は、円筒状をなす円筒部３５と、その円筒部３５から外周側に延出された複数（本実施形態では６つ）の爪状磁極とを備えている。なお、第３ステータコア３２に形成された爪状磁極を第３爪状磁極３６とし、第４ステータコア３３に形成された爪状磁極を第４爪状磁極３７とする。各爪状磁極３６，３７は、互いに同一形状をなしている。また、各第３爪状磁極３６は周方向において等間隔（６０度間隔）に設けられ、各第４爪状磁極３７も同様に周方向において等間隔（６０度間隔）に設けられている。

各爪状磁極３６，３７は、円筒部３５から径方向外側に延出されるとともに軸方向を向くように直角に屈曲形成されている。ここで、各爪状磁極３６，３７において、円筒部３５から径方向外側に延出した部分を径方向延出部３８といい、軸方向に屈曲された先端部分を磁極部３９という。径方向延出部３８は、外周側ほど周方向幅が狭くなるように形成されている。磁極部３９の外周面（径方向外側面）は、軸線Ｌを中心とする円弧面に形成されている。

なお、第３及び第４爪状磁極３６，３７は、径方向延出部３８に対して磁極部３９を直角に屈曲することで成形してもよく、また、鋳造によって径方向延出部３８と磁極部３９とを一体に成形してもよい。

上記構成の第３及び第４ステータコア３２，３３は、それらの第３及び第４爪状磁極３６，３７（磁極部３９）が軸方向において互いに反対方向を向くように組み付けられる（図３参照）。また、この組付状態において、第３爪状磁極３６の磁極部３９と、第４爪状磁極３７の磁極部３９とが周方向等間隔に交互に配置される。また、第３及び第４ステータコア３２，３３は、それらの円筒部３５同士が軸方向に当接されて互いに固定されている。

また、この組付状態において、第３及び第４ステータコア３２，３３の軸方向の間には巻線３４が介在されている。なお、巻線３４と第３及び第４ステータコア３２，３３との間には、図示しない絶縁部材が介装されている。巻線３４は、ステータ２０の周方向に沿った円環状をなしている。また、巻線３４は、軸方向においては第３爪状磁極３６の径方向延出部３８と第４爪状磁極３７の径方向延出部３８との間に配置されるとともに、径方向においては各ステータコア３２，３３の円筒部３５と各爪状磁極３６，３７の磁極部３９との間に配置されている。

上記のように構成された各ステータ部２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙは、所謂ランデル型構造をなす。つまり、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙは、第１及び第２ステータコア２２，２３間に配置された巻線２４によって、第１及び第２爪状磁極２６，２７をその時々で互いに異なる磁極に励磁する１２極のランデル型構造をなす。また同様に、第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙは、第３及び第４ステータコア３２，３３間に配置された巻線３４によって、第３及び第４爪状磁極３６，３７をその時々で互いに異なる磁極に励磁する１２極のランデル型構造をなす。

次に、各ステータ部２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙの配置について詳述する。
図３に示すように、第１内周側ステータ部２１ｘの外周側に第１外周側ステータ部３１ｘが配置されており、第１内周側ステータ部２１ｘの第１ステータコア２２と、第１外周側ステータ部３１ｘの第３ステータコア３２とが径方向に隣接配置されている。具体的には、第１ステータコア２２と第３ステータコア３２とは、それらの円筒部２５，３５同士が径方向に当接するように配置されている。同様に、第２ステータコア２３と第４ステータコア３３とは径方向に隣接配置され、それらの円筒部２５，３５同士が径方向に当接している。なお、第１及び第２ステータコア２２，２３の各円筒部２５の軸方向長さと、第３及び第４ステータコア３２，３３の各円筒部３５の軸方向長さとは、互いに等しく設定されている。なお、上記構成は、第２内周側ステータ部２１ｙと第２外周側ステータ部３１ｙとにおいても同様である。

図６に示すように、第１内周側ステータ部２１ｘと第１外周側ステータ部３１ｘとの周方向における位置関係は、第１爪状磁極２６の磁極部２９と、第３爪状磁極３６の磁極部３９の周方向位置が一致するように設定されている。つまり、第１爪状磁極２６の磁極部２９の周方向中心線Ｃ１と、第３爪状磁極３６の磁極部３９の周方向中心線Ｃ３とが一致している。また同様に、第２爪状磁極２７の磁極部２９の周方向中心線Ｃ２と、第４爪状磁極３７の磁極部３９の周方向中心線Ｃ４も一致している。以上のような第１内周側ステータ部２１ｘと第１外周側ステータ部３１ｘとの周方向の位置関係は、第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙの周方向の位置関係においても同様である（図３参照）。

次に、Ａ相用の第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙの関係、及びＢ相用の第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙの関係について説明する。
第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙは、それらの第２ステータコア２３同士が軸方向に隣接するように積層される。同様に、第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙは、第４ステータコア３３同士が軸方向に隣接するように積層される。

ここで、図７（ｂ）に示すように、Ａ相用の第１内周側ステータ部２１ｘに対するＢ相用の第２内周側ステータ部２１ｙの配置角度は、軸方向上側（ステータ部２１ｙ側）から見て時計回り方向（図７において右方向）に予め定めた角度だけずれている。詳しくは、第１内周側ステータ部２１ｘの第１爪状磁極２６（第２爪状磁極２７）に対して、第２内周側ステータ部２１ｙの第１爪状磁極２６（第２爪状磁極２７）が、時計回り方向に予め定めた電気角θ１だけずれるように配置されている。

一方、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙと径方向に対向するロータ１０側の内周側磁石１２，１３においても、周方向に互いにずれるように構成されている。
図７（ａ）に示すように、Ａ相用の内周側磁石１２に対するＢ相用の内周側磁石１３の配置角度は、軸方向上側（内周側磁石１３側）から見て反時計回り方向（図７において左方向）に予め定めた角度だけずれている。詳しくは、Ｂ相用の内周側磁石１３のＮ極（Ｓ極）が、Ａ相用の内周側磁石１２のＮ極（Ｓ極）に対して、反時計回り方向に予め定めた電気角θ２だけずれるように配置されている。

ここで、第１内周側ステータ部２１ｘに対する第２内周側ステータ部２１ｙのずれ角（前記電気角θ１）と、Ａ相用の内周側磁石１２に対するＢ相用の内周側磁石１３のずれ角（前記電気角θ２）とは、以下の関係式（ａ）が成立するように設定されている。

θ１＋｜θ２｜＝９０度（電気角）…関係式（ａ）
本実施形態では、前記電気角θ１，θ２を共に４５度（機械角で７．５度）に設定している。

このような構成によって、第１内周側ステータ部２１ｘ及び内周側磁石１２からなるＡ相用の第１内周側モータユニットＵ１と、第２内周側ステータ部２１ｙ及び内周側磁石１３とからなるＢ相用の第２内周側モータユニットＵ２との間の位相差が９０度となる。

以上のような、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙの周方向の位置関係、及び内周側磁石１２，１３の周方向の位置関係は、第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙの周方向の位置関係、及び外周側磁石１４，１５の周方向の位置関係においても同様である。

つまり、第１外周側ステータ部３１ｘに対する第２外周側ステータ部３１ｙの配置角度は、軸方向上側（ステータ部３１ｙ側）から見て時計回り方向に４５度に設定され、Ａ相用の外周側磁石１４に対するＢ相用の外周側磁石１５の配置角度は、軸方向上側（外周側磁石１５側）から見て反時計回り方向に４５度に設定されている。これにより、第１外周側ステータ部３１ｘ及び外周側磁石１４からなるＡ相用の第１外周側モータユニットＵ３と、第２外周側ステータ部３１ｙ及び外周側磁石１５からなるＢ相用の第２外周側モータユニットＵ４との間の位相差が９０度となる。

以上のように、内周側のモータユニットＵ１，Ｕ２、及び外周側のモータユニットＵ３，Ｕ４の双方において、Ａ相側とＢ相側との位相差が９０度に設定されている。
次に、外周側磁石１４に対する内周側磁石１２の周方向の配置角度について説明する。

図６に示すように、外周側磁石１４に対する内周側磁石１２の配置角度は、軸方向上側（Ｂ相側）から見て反時計回り方向に電気角θ３だけずれるように設定されている。つまり、外周側磁石１４の周方向における磁極中心線Ｐ１に対して、内周側磁石１２の周方向における磁極中心線Ｐ２は、反時計回り方向に電気角θ３だけずれるように設定されている。

ここで、第１外周側ステータ部３１ｘに対する第１内周側ステータ部２１ｘの、軸方向上側（Ｂ相側）から見たときの時計回り方向へのずれ角を電気角θ４としたとき、その電気角θ４と前記電気角θ３とは、以下の関係式（ｂ）が成立するように設定されている。

｜θ３｜＋θ４＝４５度（電気角）…関係式（ｂ）
本実施形態では、内周側磁石１２及び外周側磁石１４間の電気角θ３を４５度（機械角で７．５度）に設定し、第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘ間の電気角θ４を０度、つまり、前述のように、第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘ間で周方向のずれが無いように配置されている。

このような構成によって、第１内周側ステータ部２１ｘ及び内周側磁石１２からなる第１内周側モータユニットＵ１と、第１外周側ステータ部３１ｘ及び外周側磁石１４からなる第１外周側モータユニットＵ３との間の位相差が４５度となる。

以上のような、Ａ相用の第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘの周方向の位置関係、及びＡ相用の内周側磁石１２及び外周側磁石１４の周方向の位置関係は、Ｂ相側においても同様である。

つまり、第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙは、周方向においてずれなく配置され、内周側磁石１３に対する外周側磁石１５の配置角度は、軸方向上側（Ｂ相側）から見て反時計回り方向に４５度に設定されている。これにより、第２内周側ステータ部２１ｙ及び内周側磁石１３からなる第２内周側モータユニットＵ２と、第２外周側ステータ部３１ｙ及び外周側磁石１５からなる第２外周側モータユニットＵ４との間の位相差が４５度となる。

以上のように、Ａ相用のモータユニットＵ１，Ｕ３、及びＢ相用のモータユニットＵ２，Ｕ４の双方において、内周側と外周側との位相差が４５度に設定されている。
上記構成のステータ２０では、Ａ相用の第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘの各巻線２４にはＡ相駆動電流が供給され、Ｂ相用の第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙの各巻線３４にはＢ相駆動電流が供給される。Ａ相駆動電流及びＢ相駆動電流は交流電流であり、互いの位相差が例えば９０度に設定されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
各ステータ部２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙに対応するＡ相及びＢ相駆動電流が供給されると、各モータユニットＵ１〜Ｕ４において磁石１２〜１５を回転させるトルクが発生し、ロータ１０が回転駆動される。

次に、本実施形態のモータＭにおけるコギングトルクの抑制作用について説明する。
図８（ａ）には、Ａ相用の第１内周側モータユニットＵ１に生じるコギングトルクＴ１の高次数成分毎の大きさ、Ａ相用の第１外周側モータユニットＵ３に生じるコギングトルクＴ３の高次数成分毎の大きさ、及びコギングトルクＴ１，Ｔ３を合成したＡ相合成コギングトルクＴａの高次数成分毎の大きさを示している。

また、図８（ｂ）には、Ｂ相用の第２内周側モータユニットＵ２に生じるコギングトルクＴ２の高次数成分毎の大きさ、Ｂ相用の第２外周側モータユニットＵ４に生じるコギングトルクＴ４の高次数成分毎の大きさ、及びコギングトルクＴ２，Ｔ４を合成したＢ相合成コギングトルクＴｂの高次数成分毎の大きさを示している。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、各モータユニットＵ１〜Ｕ４に生じるコギングトルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、２次成分及び４次成分において他の次数成分と比べて大きくなっている。

ここで、本実施形態では、Ａ相側において第１内周側モータユニットＵ１と第１外周側モータユニットＵ３との位相差が４５度に設定されているため、コギングトルクＴ１，Ｔ３（１次成分）の位相差が４５度となる。従って、コギングトルクＴ１，Ｔ３の４次成分の位相差が１８０度（つまり、逆位相）となるため、図８（ａ）に示すように、４次成分ではコギングトルクＴ１，Ｔ３同士が打ち消し合うように作用し、Ａ相合成コギングトルクＴａの４次成分が減少されるようになっている。

また、Ｂ相側においても同様に、第２内周側モータユニットＵ２と第２外周側モータユニットＵ４との位相差が４５度に設定されているため、コギングトルクＴ２，Ｔ４（１次成分）の位相差が４５度となる。従って、コギングトルクＴ２，Ｔ４の４次成分の位相差が１８０度（つまり、逆位相）となるため、図８（ｂ）に示すように、４次成分ではコギングトルクＴ２，Ｔ４同士が打ち消し合うように作用し、Ｂ相合成コギングトルクＴｂの４次成分が減少されるようになっている。

また、図８（ｃ）には、上記のＡ相合成コギングトルクＴａ及びＢ相合成コギングトルクＴｂを合成した合成コギングトルクＴｃの高次数成分毎の大きさを示している。
本実施形態では、Ａ相用のモータユニットＵ１，Ｕ３とＢ相用のモータユニットＵ２，Ｕ４との位相差が９０度に設定されているため、Ａ相合成コギングトルクＴａとＢ相合成コギングトルクＴｂとの１次成分の位相差が９０度となる。従って、Ａ相合成コギングトルクＴａ及びＢ相合成コギングトルクＴｂの２次成分の位相差が１８０度（つまり、逆位相）となるため、図８（ｃ）に示すように、２次成分ではコギングトルクＴａ，Ｔｂ同士が打ち消し合うように作用し、合成コギングトルクＴｃの２次成分が減少されるようになっている。

なお、４次成分ではコギングトルクＴａ，Ｔｂを足し合わせたものが合成コギングトルクＴｃとなるが、上記のように内周側モータユニットＵ１，Ｕ２と外周側モータユニットＵ３，Ｕ４との位相差を４５度に設定することによってコギングトルクＴａ，Ｔｂの４次成分が減少されるため、それらを足し合わせた合成コギングトルクＴｃの４次成分についても減少されるようになっている。

以上のように、ロータ１０に生じるコギングトルク（合成コギングトルクＴｃ）において、主となる２次成分及び４次成分の大きさが減少されるため、コギングトルクが効果的に低減され、その結果、モータＭの低振動化を図ることができる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）モータＭは、ランデル型構造をなす第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙ及び内周側磁石１２，１３からなる第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２と、ランデル型構造をなす第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙ及び外周側磁石１４，１５からなる第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４とを備える。そして、第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２は、第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４の内周側にそれぞれ配置される。

これにより、各モータユニットＵ１〜Ｕ４でロータ１０の磁石とステータ２０側との対向面積（ギャップ面積）をかせぎつつ、第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２が第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４の内周側にそれぞれ配置されることで、モータＭの内周部分のデッドスペースを小さく構成することが可能となる。従って、デッドスペースを小さくしてモータＭの大型化を抑制しつつも、高出力化を図ることができる。

（２）第１内周側モータユニットＵ１（第２内周側モータユニットＵ２）と第１外周側モータユニットＵ３（第２外周側モータユニットＵ４）とは、位相が互いに異なるように構成される。これにより、各モータユニットＵ１〜Ｕ４で発生するコギングトルクを合成したモータ全体のコギングトルク（前記合成コギングトルクＴｃ）を抑制することが可能となる。

（３）内周側モータユニットＵ１，Ｕ２及び外周側モータユニットＵ３，Ｕ４はそれぞれ、軸方向に複数並設されるため、モータＭの更なる高出力化に寄与できる。
（４）第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２は互いに位相が異なる。また、第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４は互いに位相が異なる。これにより、各モータユニットＵ１〜Ｕ４で発生するコギングトルクを合成したモータ全体のコギングトルク（合成コギングトルクＴｃ）を抑制することが可能となる。

なお、上記第１実施形態に対し、以下のような構成を追加してもよい。
図９及び図１０に示すように、ロータコア１１の上底部１８に対し対向配置されるステータ部、つまり、第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙの各爪状磁極２６，２７，３６，３７に軸方向に突出する突出部４１〜４４を設け、該突出部４１〜４４がロータコア１１に固着した軸方向対向磁石４５，４６と軸方向に対向するように構成してもよい。

図１０に示すように、第１突出部４１は、第２内周側ステータ部２１ｙの各第１爪状磁極２６の背面（磁極部２９の反対側の端面）から軸方向の上底部１８側に突出形成されている。また、第１突出部４１は、第１爪状磁極２６の径方向延出部２８の先端部（径方向内側端部）に形成され、この第１突出部４１と第１爪状磁極２６の磁極部２９とは、径方向内側面が面一となるように形成されている。なお、第１突出部４１と第１爪状磁極２６の磁極部２９とは、径方向幅及び周方向幅が略等しく形成されている。

第２突出部４２は、第２内周側ステータ部２１ｙにおける各第２爪状磁極２７の磁極部２９先端から更に軸方向に突出形成されている。この第２突出部４２と第２爪状磁極２７の磁極部２９とは、径方向内側面が面一となるように形成されている。なお、第２突出部４２と第２爪状磁極２７の磁極部２９とは、径方向幅及び周方向幅が略等しく形成されている。

第３突出部４３は、第２外周側ステータ部３１ｙの各第３爪状磁極３６の背面（磁極部３９の反対側の端面）から軸方向の上底部１８側に突出形成されている。また、第３突出部４３は、第３爪状磁極３６の径方向延出部３８の先端部（径方向内側端部）に形成され、この第３突出部４３と第３爪状磁極３６の磁極部３９とは、径方向内側面が面一となるように形成されている。なお、第３突出部４３と第３爪状磁極３６の磁極部３９とは、径方向幅及び周方向幅が略等しく形成されている。

第４突出部４４は、第２外周側ステータ部３１ｙにおける各第４爪状磁極３７の磁極部３９先端から更に軸方向に突出形成されている。この第４突出部４４と第４爪状磁極３７の磁極部３９とは、径方向内側面が面一となるように形成されている。なお、第４突出部４４と第４爪状磁極３７の磁極部３９とは、径方向幅及び周方向幅が略等しく形成されている。

ロータコア１１の上底部１８のステータ２０側の端面には、円環状をなす第１及び第２軸方向対向磁石４５，４６が固着されている。第２軸方向対向磁石４６は、第１軸方向対向磁石４５よりも大径をなし、該第１軸方向対向磁石４５の外周側に配置されている。第１軸方向対向磁石４５は、第２内周側ステータ部２１ｙに設けられた第１及び第２突出部４１，４２と軸方向に対向し、第２軸方向対向磁石４６は、第２外周側ステータ部３１ｙに設けられた第３及び第４突出部４３，４４と軸方向に対向する。なお、第１軸方向対向磁石４５は、内周側磁石１３と同じ１２極で構成され、該内周側磁石１３と同位相となるように周方向に沿った磁極位置が設定されている。また、第２軸方向対向磁石４６は、外周側磁石１５と同じ１２極で構成され、該外周側磁石１５と同位相となるように周方向に沿った磁極位置が設定されている。

この構成によれば、ロータ１０の第１及び第２軸方向対向磁石４５，４６とステータ２０側の突出部４１〜４４とが軸方向に対向するように構成される。このため、ステータ２０の内周側及び外周側だけでなく、軸方向一側においてもロータ１０の磁石とステータ２０側との対向面積をかせぐことができ、より一層の高出力化を図ることができる。

なお、上記の構成では、突出部４１〜４４が設けられる第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙは、同相の駆動電流（Ｂ相駆動電流）が供給される同相のステータ部であることから、軸方向対向磁石４５，４６と各突出部４１〜４４との間に生じる引力によってスラスト力の脈動が発生してしまう。

そこで、第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２をＡ相として用い、第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４をＢ相として用いることで、第１及び第２突出部４１，４２が設けられる第２内周側ステータ部２１ｙがＡ相、第３及び第４突出部４３，４４が設けられる第２外周側ステータ部３１ｙがＢ相となる。このため、軸方向対向磁石４５，４６と突出部４１〜４４とが軸方向に対向することで生じうるスラスト力の脈動を低減することができ、モータＭのより一層の低振動化に寄与できる。

ここで、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙをＡ相とし、第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙをＢ相として構成したステータ２０の一例を、図１１及び図１２に示す。

図１１に示すように、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙは、互いの第１爪状磁極２６（第２爪状磁極２７）の周方向位置が一致するように配置されている。
一方、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙとそれぞれ対向する内周側磁石１２，１３においては、上記第１実施形態と同様に、内周側磁石１３のＮ極（Ｓ極）が、内周側磁石１２のＮ極（Ｓ極）に対して、軸方向上側から見て反時計回り方向に予め定めた電気角θ２だけずれるように配置されている（図７（ａ）参照）。

ここで、第１内周側ステータ部２１ｘに対する第２内周側ステータ部２１ｙのずれ角を電気角θ１としたとき、電気角θ１，θ２は、以下の関係式（ｃ）が成立するように設定されている。

θ１＋｜θ２｜＝４５度（電気角）…関係式（ｃ）
本例では、内周側磁石１２，１３間の電気角θ２を４５度（機械角で７．５度）に設定し、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙ間の電気角θ１を０度、つまり、前述のように、第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙ間で周方向のずれが無いように配置されている。

このような構成によって、Ａ相用の第１及び第２内周側モータユニットＵ１，Ｕ２間の位相差が４５度となる。また、Ｂ相用の第１及び第２外周側モータユニットＵ３，Ｕ４においても同様に、互いの位相差が４５度に設定されている。

また、図１２に示すように、Ａ相用の第１内周側ステータ部２１ｘとＢ相用の第１外周側ステータ部３１ｘとの周方向における位置関係は、第１爪状磁極２６の磁極部２９と、第３爪状磁極３６の磁極部３９の周方向位置が一致するように設定されている。

一方、Ｂ相用の外周側磁石１４に対するＡ相用の内周側磁石１２の配置角度は、軸方向上側から見て反時計回り方向に電気角θ３だけずれるように設定されている。つまり、外周側磁石１４の周方向における磁極中心線Ｐ１に対して、内周側磁石１２の周方向における磁極中心線Ｐ２は、反時計回り方向に電気角θ３だけずれるように設定されている。

ここで、第１外周側ステータ部３１ｘに対する第１内周側ステータ部２１ｘの、軸方向上側（Ｂ相側）から見たときの時計回り方向へのずれ角を電気角θ４としたとき、電気角θ３，θ４は、以下の関係式（ｄ）が成立するように設定されている。

｜θ３｜＋θ４＝９０度（電気角）…関係式（ｄ）
本例では、内周側磁石１２及び外周側磁石１４間の電気角θ３を９０度（機械角で１５度）に設定し、第１内周側ステータ部２１ｘ及び第１外周側ステータ部３１ｘ間の電気角θ４を０度、つまり、前述のように周方向へのずれが無いように配置されている。

このような構成によって、Ａ相用の第１内周側モータユニットＵ１とＢ相用の第１外周側モータユニットＵ３との位相差が９０度となる。また、Ａ相用の第２内周側モータユニットＵ２とＢ相用の第２外周側モータユニットＵ４においても同様に、互いの位相差が４５度に設定されている。

本例では、以上のような各モータユニットＵ１〜Ｕ４の位相差の設定によって、Ａ相−Ｂ相間では位相差が９０度、下段−上段間では位相差が４５度となる。これにより、上記第１実施形態と同様のコギングトルクの抑制効果を得ることができる。

（第２実施形態）
以下、モータの第２実施形態について説明する。なお、以下の第２実施形態の説明では、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、相異する部分について詳細に説明する。

図１３に示すように、本実施形態のモータＭａのロータ５０は、ロータコア１１の外周側円筒部１７の内周面に固着された内周側磁石１２，１３と、同外周側円筒部１７の外周面に固着された外周側磁石１４，１５とを備えている。

一方、モータＭａのステータ６０は、それぞれランデル型構造をなす第１内周側ステータ部６１ｘ、第２内周側ステータ部６１ｙ、第１外周側ステータ部７１ｘ及び第２外周側ステータ部７１ｙを備えている。第１及び第２内周側ステータ部６１ｘ，６１ｙは、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。また、第１及び第２外周側ステータ部７１ｘ，７１ｙは、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。

第１外周側ステータ部７１ｘは、第１内周側ステータ部６１ｘの外周側に配置され、それらの径方向間には、ロータコア１１の外周側円筒部１７、内周側磁石１２及び外周側磁石１４が介在されている。また、第２外周側ステータ部７１ｙは、第２内周側ステータ部６１ｙの外周側に配置され、それらの径方向間には、ロータコア１１の外周側円筒部１７、内周側磁石１３及び外周側磁石１５が介在されている。

第１及び第２内周側ステータ部６１ｘ，６１ｙは、上記第１実施形態における第１及び第２内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙに対し、各爪状磁極２６，２７の延出方向が反対の構成となっている。つまり、本実施形態の第１及び第２内周側ステータ部６１ｘ，６１ｙでは、各爪状磁極２６，２７が径方向外側に延出されている。そして、第１内周側ステータ部６１ｘの各爪状磁極２６，２７は、その外周側に配置された内周側磁石１２と径方向に対向し、第２内周側ステータ部６１ｙの各爪状磁極２６，２７は、その外周側に配置された内周側磁石１３と径方向に対向する。

第１及び第２外周側ステータ部７１ｘ，７１ｙは、上記第１実施形態における第１及び第２外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙに対し、各爪状磁極３６，３７の延出方向が反対の構成となっている。つまり、本実施形態の第１及び第２外周側ステータ部７１ｘ，７１ｙでは、各爪状磁極３６，３７が径方向内側に延出されている。そして、第１外周側ステータ部７１ｘの各爪状磁極３６，３７は、その内周側に配置された外周側磁石１４と径方向に対向し、第２外周側ステータ部７１ｙの各爪状磁極３６，３７は、その内周側に配置された外周側磁石１５と径方向に対向する。

上記のような構成のモータＭａでは、第１内周側ステータ部６１ｘ及び内周側磁石１２が第１内周側モータユニットＵ１を構成し、第２内周側ステータ部６１ｙ及び内周側磁石１３が第２内周側モータユニットＵ２を構成している。また、第１外周側ステータ部７１ｘ及び外周側磁石１４が第１外周側モータユニットＵ３を構成し、第２外周側ステータ部７１ｙ及び外周側磁石１５が第２外周側モータユニットＵ４を構成している。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。それに加え、本実施形態では、ロータコア１１の径を小さく抑えることができるため、ロータコア１１に用いる材料を少なく抑えることができ、低コスト化に寄与できる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、各モータユニットＵ１〜Ｕ４において、Ａ相側とＢ相側との位相差が９０度（電気角）に設定され、内周側と外周側との位相差が４５度（電気角）に設定されたが、それぞれの位相差は実施形態に限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更してもよい。

例えば、各モータユニットＵ１〜Ｕ４において、Ａ相側とＢ相側との位相差を４５度に設定し、内周側と外周側との位相差を９０度に設定してもよい。この構成によっても、ロータ１０に生じるコギングトルク（合成コギングトルクＴｃ）の２次成分及び４次成分を低減することができるが、この場合には、トルクリップルが大きくなってしまう。その点、上記実施形態のようにＡ相側とＢ相側との位相差を９０度、内周側と外周側との位相差を４５度に設定することで、コギングトルクだけでなくトルクリップルの増大をも抑制することができる。

・上記各実施形態では、第１内周側ステータ部２１ｘと第１外周側ステータ部３１ｘとが別体として構成されている。つまり、第１内周側ステータ部２１ｘの各ステータコア２２，２３と、第１外周側ステータ部３１ｘの各ステータコア３２，３３とが、互いに別部品として構成されるが、これに特に限定されるものではない。

例えば、内周側の第１ステータコア２２の円筒部２５と、その外周側の第３ステータコア３２の円筒部３５とを一体とすることで、第１及び第３ステータコア２２，３２を一体部品で構成してもよい。また同様に、内周側の第２ステータコア２３の円筒部２５と、その外周側の第４ステータコア３３の円筒部３５とを一体とすることで、第２及び第４ステータコア２３，３３を一体部品で構成してもよい。なお、上記の変更は、第２内周側ステータ部２１ｙ及び第２外周側ステータ部３１ｙに対しても適用可能である。

・ロータ１０，５０の極数（磁石１２〜１５の極数）、及びステータ２０，６０の極数（各ステータ部２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙにおける爪状磁極の個数）は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更してもよい。

・上記各実施形態では、内周側ステータ部２１ｘ，２１ｙ（６１ｘ，６１ｙ）を２段構成とし、同様に、外周側ステータ部３１ｘ，３１ｙ（７１ｘ，７１ｙ）を２段構成としたが、これに限らず、内周側及び外周側ステータ部をそれぞれ１段又は３段以上の構成としてもよい。

・上記した各実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

Ｍ…モータ、Ｕ１，Ｕ２…第１及び第２内周側モータユニット、Ｕ３，Ｕ４…第１及び第２外周側モータユニット、１０…ロータ、１１…ロータコア、１２，１３…内周側磁石、１４，１５…外周側磁石、２０…ステータ、２１ｘ，２１ｙ…第１及び第２内周側ステータ部、２２…第１ステータコア、２３…第２ステータコア、２４…巻線、２６…第１爪状磁極、２７…第２爪状磁極、３１ｘ，３１ｙ…第１及び第２外周側ステータ部、３２…第３ステータコア、３３…第４ステータコア、３４…巻線、３６…第３爪状磁極、３７…第４爪状磁極、４１〜４４…第１〜第４突出部、４５，４６…第１及び第２軸方向対向磁石、Ｍａ…モータ、５０…ロータ、６０…ステータ、６１ｘ，６１ｙ…第１及び第２内周側ステータ部、７１ｘ，７１ｙ…第１及び第２外周側ステータ部。

Claims (6)

1. ステータで生じる回転磁界を受けてロータが回転するモータであって、
   前記ステータは、内周側ステータ部と、該内周側ステータ部の外周側に配置された外周側ステータ部とを備え、
   前記内周側ステータ部及び前記外周側ステータ部はそれぞれ、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有し互いの爪状磁極が周方向に交互となる態様で組み付けられる一対のステータコアと、該一対のステータコアの軸方向間に配置され前記爪状磁極を磁極として機能させる巻線とを備え、
   前記内周側ステータ部、及び該内周側ステータ部の前記爪状磁極と径方向に対向するように前記ロータに設けられた内周側磁石からなる内周側モータユニットと、
   前記外周側ステータ部、及び該外周側ステータ部の前記爪状磁極と径方向に対向するように前記ロータに設けられた外周側磁石からなる外周側モータユニットと
   を備えたことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記内周側ステータ部及び前記外周側ステータ部の少なくとも一方には、前記爪状磁極から軸方向に突出する突出部が設けられ、
   前記ロータは、前記突出部と軸方向に対向する軸方向対向磁石を備えたことを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載のモータにおいて、
   前記内周側ステータ部の前記巻線及び前記外周側ステータ部の前記巻線にはそれぞれ、位相が異なる駆動電流が供給されることを特徴とするモータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記内周側モータユニットと前記外周側モータユニットとは、位相が互いに異なるように構成されたことを特徴とするモータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記内周側モータユニット及び前記外周側モータユニットはそれぞれ、軸方向に複数並設されたことを特徴とするモータ。
6. 請求項５に記載のモータにおいて、
   前記各内周側モータユニット同士で位相が異なる、かつ、前記各外周側モータユニット同士で位相が異なるように構成されたことを特徴とするモータ。