JP2017041948A - モータおよびモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータにおけるコイルの工夫によって小型で高トルクなブラシレスモータを実現する。【解決手段】モータは、第１〜第６ｍのティースにそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第６ｍのコイルと、ステータと径方向に対向し、該ステータと同心に設けられているロータと、を備える。第１〜第６ｍのコイルは、ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｕ相と、ステータの中心に対して第１Ｕ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｕ相と、が並列接続されたＵ相と、ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｖ相と、ステータの中心に対して第１Ｖ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｖ相と、が並列接続されたＶ相と、ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｗ相と、ステータの中心に対して第１Ｗ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｗ相と、が並列接続されたＷ相と、を構成している。【選択図】図５

Description

本発明は、モータに関する。

従来、様々な装置や製品の駆動源としてモータが用いられている。例えば、プリンタや複写機等の事務機器、様々な家電製品、自動車や電動自転車等の車両のアシストを含めた動力源の用途で採用されている。特に、動作頻度の高い可動部品の駆動源として、耐久性や電気ノイズの観点からブラシレスモータが使われる場合がある。

ブラシレスモータは、ロータとステータとを有しており、ステータに設けられた複数のステータ歯にそれぞれコイルが巻かれている。このようなブラシレスモータにおいて、高出力を実現するためには、ティースに巻くコイルの巻数を多くしたり、コイルに流す電流を増加させたりすることが一案である。しかしながら、ティースに巻くコイルの巻数を多くすると、コイルの全長が長くなるため、端子間の抵抗が上がり発熱が大きくなる。その対策として、コイルの線径を太くすると、コイルの線径が細い場合と比較してティースにコイルを巻くことが難しくなったり、ティース間の巻線の占積率が低下したりする。加えて、よりノズル径の大きな巻線機が必要となり製造コストを増加させることにもなる。

そのため、小型で高出力のモータを実現するためには、これらを考慮したコイルの大きさやコイルの巻き方を選択する必要がある。例えば、製造工程の複雑化やコストアップを招くことなく、高効率化及び高出力化を図ることを目的として、互いに位相差を有するｕ相コイル巻回部、ｖ相コイル巻回部、ｗ相コイル巻回部と、各相のコイルに所定の電流を供給する第１の給電端子、第２の給電端子、第３の給電端子を有して構成され、Δ結線方式の結線構造を有する電磁モータが考案されている（特許文献１参照）。

この電磁モータは、ｕ，ｖ，ｗ各相のコイル巻回部が、互いに対角線上に位置する第１及び第２のコイルの巻回部からなり、第１の給電端子、第１のｕ相コイル巻回部、第２のｕ相コイル巻回部、第２の給電端子、第１のｖ相コイル巻回部、第２のｖ相コイル巻回部、第３の給電端子、第１のｗ相コイル巻回部、第２のｗ相コイル巻回部、からなるコイルの巻回順序が少なくとも２回繰り返されていることにより、ｕ，ｖ，ｗ各相のコイル巻回部に、それぞれ少なくとも２層のコイル層が形成されている。

特許第４４０６８６４号公報

上述の電磁モータにおけるコイルの巻回手順の場合、巻線機とステータとの間の相対回転が４回転必要であり、製造時間が長くなる。また、離れたコイル同士を結ぶ渡り線は、ステータの外周の約４周分が必要となる。

このように、上述の電磁モータは、連続した結線によりデルタ結線を実現したものであるが、同相の離れたステータ歯にコイルを渡す渡り線の数が多く、渡り線を配置するスペースやバスバー等の代替部品が必要となる。また、渡り線は、トルクの発生に寄与しないため、可能な限り減らすことが望ましい。また、巻線機とステータとの間の巻回時の相対回転の際にかかる時間は少ないことが望ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステータにおけるコイルの工夫によって小型で高トルクなブラシレスモータを実現する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のモータは、環状のステータコアと、ステータコアの周方向に順に設けられ、径方向に延出している第１〜第６ｍ（ｍは自然数）のティースと、を有するステータと、第１〜第６ｍのティースにそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第６ｍのコイルと、ステータと径方向に対向し、該ステータと同心に設けられているロータと、を備える。第１〜第６ｍのコイルは、ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｕ相と、ステータの中心に対して第１Ｕ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｕ相と、が並列接続されたＵ相と、ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｖ相と、ステータの中心に対して第１Ｖ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｖ相と、が並列接続されたＶ相と、ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｗ相と、ステータの中心に対して第１Ｗ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｗ相と、が並列接続されたＷ相と、を構成し、Ｕ相およびＷ相に接続される第１の給電端子と、Ｖ相およびＵ相に接続される第２の給電端子と、Ｗ相およびＶ相に接続される第３の給電端子と、を更に備える。Ｕ相は、第１の給電端子から第１Ｕ相を経て第２の給電端子を結ぶ途中の第１の渡り線と、第１の給電端子から第２Ｕ相を経て第２の給電端子を結ぶ途中の第２の渡り線とを有し、Ｖ相は、第２の給電端子から第１Ｖ相を経て第３の給電端子を結ぶ途中の第３の渡り線と、第２の給電端子から第２Ｖ相を経て第３の給電端子を結ぶ途中の第４の渡り線とを有する。Ｗ相は、第３の給電端子から第１Ｗ相を経て第１の給電端子を結ぶ途中の第５の渡り線と、第３の給電端子から第２Ｗ相を経て第１の給電端子を結ぶ途中の第６の渡り線とを有する。第１の渡り線および第２の渡り線、第３の渡り線および第４の渡り線、第５の渡り線および第６の渡り線、の少なくとも一組は、軸方向から見て互いに重畳しないように、ステータの周方向の異なる位置に配置されている。

この態様によると、渡り線の体積（長さ）を減らすことができる。また、各ティース間におけるコイルの占積率を向上できる。

第１〜第６ｍのコイルは、第１〜第１２のコイルからなり、第１〜第１２のコイルは、第１および第１２のコイルが直列接続された第１Ｕ相と、ステータの中心に対して第１Ｕ相と対称位置にある、第６および第７のコイルが直列接続された第２Ｕ相と、が並列接続されたＵ相と、第１１および第１０のコイルが直列接続された第１Ｖ相と、ステータの中心に対して第１Ｖ相と対称位置にある、第４および第５のコイルが直列接続された第２Ｖ相と、が並列接続されたＶ相と、第９および第８のコイルが直列接続された第１Ｗ相と、ステータの中心に対して第１Ｗ相と対称位置にある、第２および第３のコイルが直列接続された第２Ｗ相と、が並列接続されたＷ相と、を構成してもよい。

第１〜第６ｍのコイルは、一筆書きで結べるように配置されていてもよい。これにより、コイルを巻く際の工程を簡易にでき、巻線機の動作においてコイルの巻き回しに寄与しない無駄な時間を低減できる。

第１の給電端子および第２の給電端子がステータの中心と成す角をα、第２の給電端子および第３の給電端子がステータの中心と成す角をβ、第３の給電端子および第１の給電端子がステータの中心と成す角をγ、とすると、α≠β、β≠γ、γ≠αを満たすように、第１の給電端子、第２の給電端子および第３の給電端子が配置されていてもよい。

αが１２０°または１８０°、βが６０°であってもよい。これにより、第１から第３の給電端子の位置をステータの半円側に配置することできるため、各給電端子から出た配線を束ねやすくできる。

γが１８０°以上または１２０°以下であってもよい。これにより、第１から第３の給電端子の位置をステータの半円側のより狭い範囲に配置することできるため、各給電端子から出た配線を束ねやすくできる。

ロータは、周方向に６ｍ±２個の磁極を有してもよい。

本発明の別の態様は、モータの製造方法である。この方法は、環状のステータコアと、ステータコアの径方向に延出し、周方向に順に設けられている第１〜第１２のティースと、を有するステータと、第１〜第１２のティースにそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第１２のコイルと、ステータと径方向に対向し、該ステータと同心に設けられているロータと、を備えたモータの製造方法であって、第１の給電端子から導線をステータの一方の周方向に延出して第１のコイルおよび第１２のコイルを直列に形成し、第２の給電端子を経て第１１のコイルおよび第１０のコイルを直列に形成し、第３の給電端子を経て第９のコイルおよび第８のコイルを直列に形成し、第１の給電端子まで導線を延ばす第１工程と、第１工程の後に、第１の給電端子から導線をステータの他方の周方向に延出して第６のコイルおよび第７のコイルを直列に形成し、第２の給電端子を経て第４のコイルおよび第５のコイルを直列に形成し、第３の給電端子を経て第２のコイルおよび第３のコイルを直列に形成し、第１の給電端子まで導線を延ばす第２工程と、を含む。

この態様によると、導線を延出する方向を第１工程と第２工程とで反転させることで、導線の延出する方向が常に同じ場合と比較して、渡り線の体積（長さ）を抑えながら、各ティース間におけるコイルの占積率を向上できるモータを、比較的短時間で製造できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を部品、製造方法、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、小型で高トルクなブラシレスモータを実現できる。

第１の実施の形態に係るブラシレスモータの全体斜視図である。 第１の実施の形態に係るブラシレスモータの側面図である。 第１の実施の形態に係るブラシレスモータの分解斜視図である。 ステータコアの上面図である。 第１の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。 第１の実施の形態に係るステータのデルタ結線の状態を軸方向から見て模式的に示した図である。 第２の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。 第２の実施の形態に係るステータのデルタ結線の状態を軸方向から見て模式的に示した図である。 第３の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。 第４の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。 第５の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。以下では、インナーロータタイプのブラシレスモータを例に説明するが、本発明はアウターロータタイプのブラシレスモータにも適用可能な技術である。

［第１の実施の形態］
（ブラシレスモータ）
図１は、第１の実施の形態に係るブラシレスモータの全体斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係るブラシレスモータの側面図である。図３は、第１の実施の形態に係るブラシレスモータの分解斜視図である。

第１の実施の形態に係るブラシレスモータ（以下、「モータ」と称する場合がある。）１０は、マグネットを有する円柱状のロータ１２と、ロータ１２が配置される空間を中央部に有するステータ１４と、フロントベル１６と、ハウジング本体１８と、給電部１９と、を備える。

フロントベル１６は、板状の部材であり、中央に回転シャフト２０が貫通できるように孔１６ａが形成されているとともに、孔１６ａの近傍に軸受２２を保持する凹部１６ｂが形成されている。そして、フロントベル１６は、ロータ１２の回転シャフト２０の一部を軸受２２を介して支持する。また、ハウジング本体１８は、円筒状の部材であり、基部１８ａの中央に軸受（不図示）を保持する凹部１８ｂが形成されている。そして、ハウジング本体１８は、ロータ１２の回転シャフト２０の他部を軸受を介して支持する。第１の実施の形態では、フロントベル１６およびハウジング本体１８は、ロータ１２およびステータ１４を収容する収容部材を構成する。

（ステータ）
次に、ステータ１４の構造について説明する。図４は、ステータコアの上面図である。なお、図４に示すステータコアの形状は概略であり細部を省略している。

ステータコア３６は、円筒状（環状）の部材であり、複数枚の板状のステータヨーク３８が積層されたものである。ステータヨーク３８の内周側には、周方向に順に設けられている１２本のティースＴ１〜Ｔ１２が中心に向かって形成されている。

各ティースＴ１〜Ｔ１２には、インシュレータ（不図示）が取り付けられる。次に、ティースＴ１〜Ｔ１２ごとにインシュレータから導体である導線（銅線）を巻き付けて第１のコイルＣ１〜第１２のコイルＣ１２を形成する。そして、このような工程を経て完成したステータ１４の中央部にロータ１２を配置する。

図５は、第１の実施の形態に係るステータ１４のデルタ結線を模式的に示した図である。図６は、第１の実施の形態に係るステータ１４のデルタ結線の状態を軸方向から見て模式的に示した図である。

図５、図６を参照して１２溝タイプのステータへのコイルの巻き回し状態について詳述する。なお、図５に示す結線構造は、ノズルタイプの巻線機で行った例である。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が入れ替わっても本質的には同一である。以下では、第１のコイルＣ１から形成する場合について説明する。また、コイルの巻き回しの際には、巻線機のノズルおよびステータのいずれか又は両方が動くことで、ノズルとステータとが相対的に回転できる巻線機であればよい。

図５、図６に示すように、はじめにＵ相として、第１の給電端子５０から導線がステータの一方の周方向（図６ではステータ１４の外周の反時計回りの方向）に延出し、ステータコア３６の外周側において中心角約６０度の第１の渡り線Ｆ１を形成し、第１のコイルＣ１を時計回り（ＣＷ）に形成し、第１２のコイルＣ１２を反時計回り（ＣＣＷ）に形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第１のコイルＣ１（Ｕ１１相）および第１２のコイルＣ１２（Ｕ１２相）は、この順で直列接続された第１Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約３０度の第３の渡り線Ｆ３を形成し、引き続き第１１のコイルＣ１１を反時計回りに形成し、第１０のコイルＣ１０を時計回りに形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第１１のコイルＣ１１（Ｖ１１相）および第１０のコイルＣ１０（Ｖ１２相）は、この順で直列接続された第１Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、引き続き第９のコイルＣ９を時計回りに形成し、第８のコイルＣ８を反時計回りに形成し、ステータコア３６の外周側において中心角約１５０度の第５の渡り線Ｆ５を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第９のコイルＣ９（Ｗ１１相）および第８のコイルＣ８（Ｗ１２相）は、この順で直列接続された第１Ｗ相を構成する。

導線が第１の給電端子５０に到達すると、ステータコア３６が搭載されたターンテーブルが反転し、導線がステータの他方の周方向（図６ではステータ１４の外周の時計回りの方向）に延出し、ステータコア３６の外周側において中心角約９０度の第２の渡り線Ｆ２を形成し、第６のコイルＣ６を時計回りに形成し、第７のコイルＣ７を反時計回りに形成し、中心角約１２０度の第２の渡り線Ｆ２’を形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第６のコイルＣ６（Ｕ２２相）および第７のコイルＣ７（Ｕ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約１２０度の第４の渡り線Ｆ４を形成し、引き続き第４のコイルＣ４を反時計回りに形成し、第５のコイルＣ５を時計回りに形成し、中心角約１５０度の第４の渡り線Ｆ４’を形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第４のコイルＣ４（Ｖ２２相）および第５のコイルＣ５（Ｖ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、中心角約１５０度の第６の渡り線Ｆ６を形成し、引き続き第２のコイルＣ２を時計回りに形成し、第３のコイルＣ３を反時計回りに形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第２のコイルＣ２（Ｗ２２相）および第３のコイルＣ３（Ｗ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｗ相を構成する。

その後、Ｕ相の始線Ｌ１と、Ｗ相の末線Ｌ２とを結線処理し、デルタ結線が形成される。なお、上述の第１Ｕ相および第２Ｕ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＵ相を構成する。また、上述の第１Ｖ相および第２Ｖ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＶ相を構成する。また、上述の第１Ｗ相および第２Ｗ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＷ相を構成する。

このように、第１の実施の形態に係るステータ１４の第１のコイルＣ１〜第１２のコイルＣ１２は、巻き線機の連続した動作によりデルタ結線が実現されている。また、隣接する異相（Ｗ相とＵ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相とＷ相）のコイルは互いに巻き回し方向が同じであり、隣接する同相のコイルは互いに巻き回し方向が逆向きである。

また、図６に示すように、周方向の渡り線の総延長は最大で３周分であり、また渡り線の重なりは軸方向または径方向において最大で３層である。そのため、ステータ１４においては、離れたコイル同士を結ぶ渡り線の総延長を短くできるとともに、渡り線の重なりによるモータ１０の軸方向の厚みまたは径方向の大きさの増大を抑制できる。

上述の構成をまとめると以下のようになる。第１の実施の形態に係るモータ１０は、環状のステータコア３６と、ステータコア３６の内周側に、周方向に順に設けられている第１〜第１２のティースＴ１〜Ｔ１２と、を有するステータ１４と、第１〜第１２のティースＴ１〜Ｔ１２にそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第１２のコイルと、ステータ１４の中央部に設けられているロータ１２と、を備える。

第１〜第１２のコイルは、２個のコイル（第１のコイルＣ１および第１２のコイルＣ１２）が直列接続された第１Ｕ相と、ステータの中心に対して第１Ｕ相と対称位置にある、２個のコイル（第６のコイルＣ６および第７のコイルＣ７）が直列接続された第２Ｕ相と、が並列接続されたＵ相と、２個のコイル（第１１のコイルＣ１１および第１０のコイルＣ１０）が直列接続された第１Ｖ相と、ステータの中心に対して第１Ｖ相と対称位置にある、２個のコイル（第４のコイルＣ４および第５のコイルＣ５）が直列接続された第２Ｖ相と、が並列接続されたＶ相と、２個のコイル（第９のコイルＣ９および第８のコイルＣ８）が直列接続された第１Ｗ相と、ステータの中心に対して第１Ｗ相と対称位置にある、２個のコイル（第２のコイルＣ２および第３のコイルＣ３）が直列接続された第２Ｗ相と、が並列接続されたＷ相と、を構成している。

モータ１０は、Ｕ相およびＷ相に接続される第１の給電端子５０と、Ｖ相およびＵ相に接続される第２の給電端子５２と、Ｗ相およびＶ相に接続される第３の給電端子５４と、を更に備える。

Ｕ相は、第１の給電端子５０から第１Ｕ相を経て第２の給電端子５２を結ぶ途中の第１の渡り線Ｆ１と、第１の給電端子５０から第２Ｕ相を経て第２の給電端子を結ぶ途中の第２の渡り線Ｆ２，Ｆ２’とを有する。Ｖ相は、第２の給電端子５２から第１Ｖ相を経て第３の給電端子５４を結ぶ途中の第３の渡り線Ｆ３と、第２の給電端子５２から第２Ｖ相を経て第３の給電端子５４を結ぶ途中の第４の渡り線Ｆ４，Ｆ４’とを有する。Ｗ相は、第３の給電端子５４から第１Ｗ相を経て第１の給電端子を結ぶ途中の第５の渡り線Ｆ５と、第３の給電端子５４から第２Ｗ相を経て第１の給電端子５０を結ぶ途中の第６の渡り線Ｆ６とを有する。

図６に示すように、第１の渡り線Ｆ１および第２の渡り線Ｆ２，Ｆ２’は、軸方向から見て互いに重畳しないように、ステータの周方向の異なる位置に配置されている。第３の渡り線Ｆ３および第４の渡り線Ｆ４，Ｆ４’は、軸方向から見て互いに重畳しないように、ステータの周方向の異なる位置に配置されている。第５の渡り線Ｆ５および第６の渡り線Ｆ６は、軸方向から見て互いに重畳しないように、ステータの周方向の異なる位置に配置されている。

上述のように、本実施の形態に係るステータ１４は、渡り線の長さが、最大でステータの外周約３周分である。そのため、一本のコイルをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で巻回す工程を２回繰り返す場合や、二本のコイルをまとめてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で巻回す場合では渡り線が最大４周分必要なのに対して、渡り線の長さ（体積）を減らすことができる。

また、本実施の形態に係るコイルの巻き回し方法では、各相のティースには一本のコイルで一度に所望の巻回数の巻線が巻かれることになる。そのため、各ティースに２回に分けて巻き回す場合や、二本のコイルをまとめて巻き回す場合と比べて、隙間ができにくく、また巻き回しに乱れが生じ難いため、各ティース間におけるコイルの占積率を向上できる。

なお、第１〜第１２のコイルは、一筆書きで結べるように配置されている。これにより、コイルを巻く際の工程を簡易にでき、巻線機の動作においてコイルの巻き回しに寄与しない無駄な時間を低減できる。

本実施の形態に係るステータ１４においては、第１の給電端子５０および第２の給電端子５２がステータの中心と成す角α＝１２０°であり、第２の給電端子５２および第３の給電端子５４がステータの中心と成す角をβ＝６０°であり、第３の給電端子５４および第１の給電端子５０がステータの中心と成す角をγ＝１８０であり、α≠β、β≠γ、γ≠αを満たしている。

これにより、第１から第３の給電端子の位置をステータの半円側に配置することできるため、各給電端子から出た無駄な配線を減らすとともに、束ねやすくできる。

なお、後述するα＝１８０°の場合も、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。このとき、γ＝１２０°である。

なお、γが１８０°以上または１２０°以下となるように第１から第３の給電端子の位置を設定してもよい。これにより、第１から第３の給電端子の位置をステータの半円側のより狭い範囲に配置することできるため、各給電端子から出た無駄な配線をより減らすとともに、束ねやすくできる。

なお、ロータは、ステータのティースの数を６ｍとすると、周方向に６ｍ±２個の磁極を有しているとよい。本実施の形態では、ロータのマグネットの磁極数は、１０極又は１４極が好ましい。

なお、本実施の形態に係る発明をモータの製造方法として捉えると、以下のようになる。この方法は、環状のステータコア３６と、ステータコア３６の内周側に、周方向に順に設けられている第１〜第１２のティースＴ１〜Ｔ１２と、を有するステータ１４と、第１〜第１２のティースＴ１〜Ｔ１２にそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第１２のコイルＣ１〜Ｃ１２と、ステータ１４の中央部に設けられているロータ１２と、を備えたモータの製造方法である。そして、第１の給電端子５０から導線をステータの一方の周方向（図６では反時計回り方向）に延出して第１のコイルＣ１および第１２のコイルＣ１２を直列に形成し、第２の給電端子５２を経て第１１のコイルＣ１１および第１０のコイルＣ１０を直列に形成し、第３の給電端子５４を経て第９のコイルＣ９および第８のコイルＣ８を直列に形成し、第１の給電端子５０まで導線を延ばす第１工程と、第１工程の後に、第１の給電端子５０から導線をステータの他方の周方向（図６では時計回り方向）に延出して第６のコイルＣ６および第７のコイルＣ７を直列に形成し、第２の給電端子５２を経て第４のコイルＣ４および第５のコイルＣ５を直列に形成し、第３の給電端子５４を経て第２のコイルＣ２および第３のコイルＣ３を直列に形成し、第１の給電端子５０まで導線を延ばす第２工程と、を含む。

すなわち、第１の工程でステータの一方の周方向に導線を１回転する間に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相にそれぞれ直列接続されたコイル群を形成した後、第２の工程で反対の周方向に導線を２回転する間に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相にそれぞれ別の直列接続されたコイル群を形成し、第１の工程で形成された各相のコイル群と、第２の工程で形成された同相の各コイル群は各端子間において並列に接続されている。

これにより、導線を延出する方向を第１工程と第２工程とで反転させることで、導線の延出する方向が常に同じ場合と比較して、渡り線の体積（長さ）を抑えながら、各ティース間におけるコイルの占積率を向上できるモータを、比較的短時間で製造できる。

なお、隣接する異相（Ｗ相とＵ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相とＷ相）のコイルは互いに巻き回し方向が同じであり、隣接する同相（例えばＵ１１相とＵ１２相）のコイルは互いに巻き回し方向が逆向きである。

このように、第１の実施の形態に係るステータ１４の第１のコイルＣ１〜第１２のコイルＣ１２は、巻き線機の連続した動作によりデルタ結線が実現されている。また、ステータ１４においては、離れたコイル同士を結ぶ渡り線を短くできる。そのため、磁力の発生に寄与しないコイルの量を減らすことができ、コイル抵抗を低減できるとともに、コイルの配置スペースも低減できる。つまり、ステータにおけるコイルの巻き方の工夫によって小型で高トルクなブラシレスモータを実現できる。

［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。図８は、第２の実施の形態に係るステータのデルタ結線の状態を軸方向から見て模式的に示した図である。本実施の形態に係るステータは、６つのティースを有する６溝タイプの構成である。それに伴いロータの磁極数は、４極又は８極が好ましい。なお、以下の説明では、第１の実施の形態と同様の構成については説明を適宜省略する。

図７、図８を参照して６溝タイプのステータへのコイルの巻き回し状態について詳述する。

図７、図８に示すように、はじめにＵ相として、第１の給電端子５０から導線がステータの一方の周方向（図８ではステータ１１４の外周の反時計回りの方向）に延出し、ステータコア１３６の外周側において中心角約６０度の第１の渡り線Ｆ１を形成し、第１のコイルＣ１を時計回り（ＣＷ）に形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第１のコイルＣ１（Ｕ１相）は、第１Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、引き続き第６のコイルＣ６を時計回りに形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第６のコイルＣ６（Ｖ１相）は、第１Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、引き続き第５のコイルＣ５を時計回りに形成し、ステータコア１３６の外周側において中心角約１２０度の第５の渡り線Ｆ５を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第５のコイルＣ５（Ｗ１相）は、第１Ｗ相を構成する。

導線が第１の給電端子５０に到達すると、ステータコア１３６が搭載されたターンテーブルが反転し、導線がステータの他方の周方向（図８ではステータ１１４の外周の時計回りの方向）に延出し、ステータコア１３６の外周側において中心角約６０度の第２の渡り線Ｆ２を形成し、第４のコイルＣ４を時計回りに形成し、中心角約１２０度の第２の渡り線Ｆ２’を形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第４のコイルＣ４は、第２Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約１８０度の第４の渡り線Ｆ４を形成し、引き続き第３のコイルＣ３を時計回りに形成し、中心角約１２０度の第４の渡り線Ｆ４’を形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第３のコイルＣ３（Ｖ２相）は、第２Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、中心角約１８０度の第６の渡り線Ｆ６を形成し、引き続き第２のコイルＣ２を時計回りに形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第２のコイルＣ２（Ｗ２相）は、第２Ｗ相を構成する。

その後、Ｕ相の始線Ｌ１と、Ｗ相の末線Ｌ２とを結線処理し、デルタ結線が形成される。なお、上述の第１Ｕ相および第２Ｕ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＵ相を構成する。また、上述の第１Ｖ相および第２Ｖ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＶ相を構成する。また、上述の第１Ｗ相および第２Ｗ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＷ相を構成する。

このように、第２の実施の形態に係るステータ１１４の第１のコイルＣ１〜第６のコイルＣ６は、巻き線機の連続した動作によりデルタ結線が実現されている。また、隣接する異相（Ｗ相とＵ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相とＷ相）のコイルは互いに巻き回し方向が同じである。

また、図８に示すように、渡り線の総延長は最大で３周分であり、また渡り線の重なりは最大で３層である。そのため、ステータ１１４においては、離れたコイル同士を結ぶ渡り線の総延長を短くできるとともに、渡り線の重なりによるモータの軸方向の厚みおよび径方向の大きさの少なくとも一方の増大を抑制できる。

［第３の実施の形態］
図９は、第３の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。本実施の形態に係るステータは、１８のティースを有する１８溝タイプの構成である。それに伴いロータの磁極数は、１６極又は２０極が好ましい。なお、以下の説明では、第１、第２の実施の形態と同様の構成については説明を適宜省略する。

図９を参照して１８溝タイプのステータへのコイルの巻き回し状態について詳述する。図９に示すように、はじめにＵ相として、第１の給電端子５０から導線がステータの一方の周方向に延出し、ステータコアの外周側において中心角約６０度の第１の渡り線Ｆ１を形成し、第１のコイルＣ１を時計回り（ＣＷ）に形成し、第１８のコイルＣ１８を反時計回り（ＣＣＷ）に形成し、第１７のコイルＣ１７を時計回りに形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第１のコイルＣ１（Ｕ１１相）、第１８のコイルＣ１８（Ｕ１２相）および第１７のコイルＣ１７（Ｕ１３相）は、この順で直列接続された第１Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、第３の渡り線Ｆ３を形成し、引き続き第１６のコイルＣ１６を時計回りに形成し、第１５のコイルＣ１５を反時計回りに形成し、第１４のコイルＣ１４を時計回りに形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第１６のコイルＣ１６（Ｖ１１相）、第１５のコイルＣ１５（Ｖ１２相）および第１４のコイルＣ１４（Ｖ１３相）は、この順で直列接続された第１Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、引き続き第１３のコイルＣ１３を時計回りに形成し、第１２のコイルＣ１２を反時計回りに形成し、第１１のコイルＣ１１を時計回りに形成し、ステータコアの外周側において中心角約１２０度の第５の渡り線Ｆ５を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第１３のコイルＣ１３（Ｗ１１相）、第１２のコイルＣ１２（Ｗ１２相）および第１１のコイルＣ１１（Ｗ１３相）は、この順で直列接続された第１Ｗ相を構成する。

導線が第１の給電端子５０に到達すると、ステータコアが搭載されたターンテーブルが反転し、導線がステータの他方の周方向に延出し、ステータコアの外周側において中心角約８０度の第２の渡り線Ｆ２を形成し、第８のコイルＣ８を時計回りに形成し、第９のコイルＣ９を反時計回りに形成し、第１０のコイルＣ１０を時計回りに形成し、中心角約１２０度の第２の渡り線Ｆ２’を形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第８のコイルＣ８（Ｕ２３相）、第９のコイルＣ９（Ｕ２２相）および第１０のコイルＣ１０（Ｕ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約１４０度の第４の渡り線Ｆ４を形成し、引き続き第５のコイルＣ５を時計回りに形成し、第６のコイルＣ６を反時計回りに形成し、第７のコイルＣ７を時計回りに形成し、中心角約１２０度の第４の渡り線Ｆ４’を形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第５のコイルＣ５（Ｖ２３相）、第６のコイルＣ６（Ｖ２２相）および第７のコイルＣ７（Ｖ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、中心角約１４０度の第６の渡り線Ｆ６を形成し、引き続き第２のコイルＣ２を時計回りに形成し、第３のコイルＣ３を反時計回りに形成し、第４のコイルＣ４を時計回りに形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第２のコイルＣ２（Ｗ２３相）、第３のコイルＣ３（Ｗ２２相）および第４のコイルＣ４（Ｗ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｗ相を構成する。

その後、Ｕ相の始線Ｌ１と、Ｗ相の末線Ｌ２とを結線処理し、デルタ結線が形成される。なお、上述の第１Ｕ相および第２Ｕ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＵ相を構成する。また、上述の第１Ｖ相および第２Ｖ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＶ相を構成する。また、上述の第１Ｗ相および第２Ｗ相は、ティースの軸中心を挟んで対称位置にあり、かつ、互いに並列接続されてＷ相を構成する。

このように、第３の実施の形態に係るステータの第１のコイルＣ１〜第１８のコイルＣ１８は、巻き線機の連続した動作によりデルタ結線が実現されている。また、隣接する異相（Ｗ相とＵ相、Ｕ相とＶ相、Ｖ相とＷ相）のコイルは互いに巻き回し方向が同じであり、隣接する同相のコイルは互いに巻き回し方向が逆向きである。

［第４の実施の形態］
図１０は、第４の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。なお、第４の実施の形態に係るステータは、第１の実施の形態に係るステータ１４と類似の構成であるが、Ｕ相の端子の配置が異なる。具体的には、第１の給電端子５０および第２の給電端子５２がステータの中心と成す角α＝１８０°の場合である。このとき、第３の給電端子５４および第１の給電端子５０がステータの中心と成す角γ＝１２０°である。このような構成の第４の実施の形態に係るステータであっても、第１の実施の形態に係るステータと同様の効果が得られる。

図１０に示すように、はじめにＵ相として、第１の給電端子５０から導線がステータの一方の周方向に延出し、ステータコアの外周側において中心角約１２０度の第１の渡り線Ｆ１を形成し、第１のコイルＣ１を時計回り（ＣＷ）に形成し、第１２のコイルＣ１２を反時計回り（ＣＣＷ）に形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第１のコイルＣ１（Ｕ１１相）および第１２のコイルＣ１２（Ｕ１２相）は、この順で直列接続された第１Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約３０度の第３の渡り線Ｆ３を形成し、引き続き第１１のコイルＣ１１を反時計回りに形成し、第１０のコイルＣ１０を時計回りに形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第１１のコイルＣ１１（Ｖ１１相）および第１０のコイルＣ１０（Ｖ１２相）は、この順で直列接続された第１Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、引き続き第９のコイルＣ９を時計回りに形成し、第８のコイルＣ８を反時計回りに形成し、ステータコア３６の外周側において中心角約９０度の第５の渡り線Ｆ５を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第９のコイルＣ９（Ｗ１１相）および第８のコイルＣ８（Ｗ１２相）は、この順で直列接続された第１Ｗ相を構成する。

導線が第１の給電端子５０に到達すると、ステータコアが搭載されたターンテーブルが反転し、導線がステータの他方の周方向に延出し、ステータコアの外周側において中心角約３０度の第２の渡り線Ｆ２を形成し、第６のコイルＣ６を時計回りに形成し、第７のコイルＣ７を反時計回りに形成し、中心角約１２０度の第２の渡り線Ｆ２’を形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第６のコイルＣ６（Ｕ２２相）および第７のコイルＣ７（Ｕ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約１２０度の第４の渡り線Ｆ４を形成し、引き続き第４のコイルＣ４を反時計回りに形成し、第５のコイルＣ５を時計回りに形成し、中心角約１５０度の第４の渡り線Ｆ４’を形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第４のコイルＣ４（Ｖ２２相）および第５のコイルＣ５（Ｖ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、中心角約１５０度の第６の渡り線Ｆ６を形成し、引き続き第２のコイルＣ２を時計回りに形成し、第３のコイルＣ３を反時計回りに形成し、中心角約６０度の第６の渡り線Ｆ６’を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第２のコイルＣ２（Ｗ２２相）および第３のコイルＣ３（Ｗ２１相）は、この順で直列接続された第２Ｗ相を構成する。その後、Ｕ相の始線Ｌ１と、Ｗ相の末線Ｌ２とを結線処理し、デルタ結線が形成される。

［第５の実施の形態］
図１１は、第５の実施の形態に係るステータのデルタ結線を模式的に示した図である。なお、第５の実施の形態に係るステータは、第２の実施の形態に係るステータ１１４と類似の構成であるが、Ｕ相の端子の配置が異なる。具体的には、第１の給電端子５０および第２の給電端子５２がステータの中心と成す角α＝１８０°の場合である。このとき、第３の給電端子５４および第１の給電端子５０がステータの中心と成す角γ＝１２０°である。このような構成の第５の実施の形態に係るステータであっても、第２の実施の形態に係るステータと同様の効果が得られる。

図１１に示すように、はじめにＵ相として、第１の給電端子５０から導線がステータの一方の周方向に延出し、ステータコアの外周側において中心角約１２０度の第１の渡り線Ｆ１を形成し、第１のコイルＣ１を時計回り（ＣＷ）に形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第１のコイルＣ１（Ｕ１相）は、第１Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、引き続き第６のコイルＣ６を時計回りに形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第６のコイルＣ６（Ｖ１相）は、第１Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、引き続き第５のコイルＣ５を時計回りに形成し、ステータコア１３６の外周側において中心角約６０度の第５の渡り線Ｆ５を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第５のコイルＣ５（Ｗ１相）は、第１Ｗ相を構成する。

導線が第１の給電端子５０に到達すると、ステータコアが搭載されたターンテーブルが反転し、導線がステータの他方の周方向に延出し、ステータコアの外周側において中心角約６０度の第２の渡り線Ｆ２を形成し、第４のコイルＣ４を時計回りに形成し、中心角約１２０度の第２の渡り線Ｆ２’を形成し、第２の給電端子５２に到達する。ここで、第４のコイルＣ４は、第２Ｕ相を構成する。

第２の給電端子５２を経た導線は、中心角約１８０度の第４の渡り線Ｆ４を形成し、引き続き第３のコイルＣ３を時計回りに形成し、中心角約１２０度の第４の渡り線Ｆ４’を形成し、第３の給電端子５４に到達する。ここで、第３のコイルＣ３（Ｖ２相）は、第２Ｖ相を構成する。

第３の給電端子５４を経た導線は、中心角約１８０度の第６の渡り線Ｆ６を形成し、引き続き第２のコイルＣ２を時計回りに形成し、中心角約６０度の第６の渡り線Ｆ６’を形成し、第１の給電端子５０に到達する。ここで、第２のコイルＣ２（Ｗ２相）は、第２Ｗ相を構成する。その後、Ｕ相の始線Ｌ１と、Ｗ相の末線Ｌ２とを結線処理し、デルタ結線が形成される。

上述のように、各実施の形態に係るブラシレスモータは、モータ特性に寄与しない渡り線の数を少なく、また長さも短くできる。そのため、巻線（コイル）抵抗減少によりモータ効率が向上する。

以下に、本願発明を好適に用いることができるブラシレスモータの諸元について説明する。本実施の形態に係るブラシレスモータは、外径が３０〜１８０ｍｍ程度、好ましくは３５〜１２０ｍｍ程度である。また、ロータの直径は、２０〜１００ｍｍ程度が好ましい。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、導線の延出方向およびコイルの巻回し方向の少なくとも一方の方向を、全て逆方向にしても同様の効果が得られる。なお、給電端子の配列も導線の延出方向に合わせて変更すればよい。また、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

Ｃ１ 第１のコイル、 Ｃ２ 第２のコイル、 Ｃ３ 第３のコイル、 Ｃ４ 第４のコイル、 Ｃ５ 第５のコイル、 Ｃ６ 第６のコイル、 Ｃ７ 第７のコイル、 Ｃ８ 第８のコイル、 Ｃ９ 第９のコイル、 Ｃ１０ 第１０のコイル、 Ｃ１１ 第１１のコイル、 Ｃ１２ 第１２のコイル、 Ｆ１〜Ｆ６ 渡り線、 １０ モータ、 １２ ロータ、 １４ ステータ、 １９ 給電部、 ２０ 回転シャフト、 ３６ ステータコア、 ３８ ステータヨーク、 ５０ 第１の給電端子、 ５２ 第２の給電端子、 ５４ 第３の給電端子。

Claims (8)

1. 環状のステータコアと、前記ステータコアの周方向に順に設けられ、径方向に延出している第１〜第６ｍ（ｍは自然数）のティースと、を有するステータと、
   前記第１〜第６ｍのティースにそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第６ｍのコイルと、
   前記ステータと径方向に対向し、該ステータと同心に設けられているロータと、を備え、
   前記第１〜第６ｍのコイルは、
   ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｕ相と、ステータの中心に対して前記第１Ｕ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｕ相と、が並列接続されたＵ相と、
   ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｖ相と、ステータの中心に対して前記第１Ｖ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｖ相と、が並列接続されたＶ相と、
   ｍ個のコイルが直列接続された第１Ｗ相と、ステータの中心に対して前記第１Ｗ相と対称位置にある、ｍ個のコイルが直列接続された第２Ｗ相と、が並列接続されたＷ相と、
   を構成し、
   前記Ｕ相および前記Ｗ相に接続される第１の給電端子と、
   前記Ｖ相および前記Ｕ相に接続される第２の給電端子と、
   前記Ｗ相および前記Ｖ相に接続される第３の給電端子と、を更に備え、
   前記Ｕ相は、前記第１の給電端子から前記第１Ｕ相を経て前記第２の給電端子を結ぶ途中の第１の渡り線と、前記第１の給電端子から前記第２Ｕ相を経て前記第２の給電端子を結ぶ途中の第２の渡り線とを有し、
   前記Ｖ相は、前記第２の給電端子から前記第１Ｖ相を経て前記第３の給電端子を結ぶ途中の第３の渡り線と、前記第２の給電端子から前記第２Ｖ相を経て前記第３の給電端子を結ぶ途中の第４の渡り線とを有し、
   前記Ｗ相は、前記第３の給電端子から前記第１Ｗ相を経て前記第１の給電端子を結ぶ途中の第５の渡り線と、前記第３の給電端子から前記第２Ｗ相を経て前記第１の給電端子を結ぶ途中の第６の渡り線とを有し、
   前記第１の渡り線および前記第２の渡り線、前記第３の渡り線および前記第４の渡り線、前記第５の渡り線および前記第６の渡り線、の少なくとも一組は、軸方向から見て互いに重畳しないように、ステータの周方向の異なる位置に配置されている、
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記第１〜第６ｍのコイルは、第１〜第１２のコイルからなり、
   前記第１〜第１２のコイルは、
   前記第１および第１２のコイルが直列接続された前記第１Ｕ相と、ステータの中心に対して前記第１Ｕ相と対称位置にある、前記第６および前記第７のコイルが直列接続された前記第２Ｕ相と、が並列接続されたＵ相と、
   前記第１１および第１０のコイルが直列接続された前記第１Ｖ相と、ステータの中心に対して前記第１Ｖ相と対称位置にある、前記第４および前記第５のコイルが直列接続された前記第２Ｖ相と、が並列接続されたＶ相と、
   前記第９および第８のコイルが直列接続された前記第１Ｗ相と、ステータの中心に対して前記第１Ｗ相と対称位置にある、前記第２および前記第３のコイルが直列接続された前記第２Ｗ相と、が並列接続されたＷ相と、
   を構成することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１〜第６ｍのコイルは、一筆書きで結べるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記第１の給電端子および前記第２の給電端子が前記ステータの中心と成す角をα、
   前記第２の給電端子および前記第３の給電端子が前記ステータの中心と成す角をβ、
   前記第３の給電端子および前記第１の給電端子が前記ステータの中心と成す角をγ、とすると、
   α≠β、β≠γ、γ≠αを満たすように、前記第１の給電端子、前記第２の給電端子および前記第３の給電端子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記αが１２０°または１８０°、前記βが６０°であることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
6. 前記γが１８０°以上または１２０°以下であることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
7. 前記ロータは、周方向に６ｍ±２個の磁極を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 環状のステータコアと、前記ステータコアの径方向に延出し、周方向に順に設けられている第１〜第１２のティースと、を有するステータと、
   前記第１〜第１２のティースにそれぞれ巻き回され、デルタ結線された第１〜第１２のコイルと、
   前記ステータと径方向に対向し、該ステータと同心に設けられているロータと、を備えたモータの製造方法であって、
   第１の給電端子から導線をステータの一方の周方向に延出して第１のコイルおよび第１２のコイルを直列に形成し、第２の給電端子を経て第１１のコイルおよび第１０のコイルを直列に形成し、第３の給電端子を経て第９のコイルおよび第８のコイルを直列に形成し、前記第１の給電端子まで導線を延ばす第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記第１の給電端子から導線をステータの他方の周方向に延出して第６のコイルおよび第７のコイルを直列に形成し、第２の給電端子を経て第４のコイルおよび第５のコイルを直列に形成し、第３の給電端子を経て第２のコイルおよび第３のコイルを直列に形成し、前記第１の給電端子まで導線を延ばす第２工程と、
   を含むことを特徴とするモータの製造方法。

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