JP2019187047A

JP2019187047A - モータ

Info

Publication number: JP2019187047A
Application number: JP2018074137A
Authority: JP
Inventors: 英樹村上; Hideki Murakami; 正明宮坂; Masaaki Miyasaka
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2019-10-24
Also published as: US20190312476A1; CN110350685A

Abstract

【課題】出力を高めたモータを提供する。【解決手段】複数の非巻装ティース１５と巻線が巻回された複数の巻装ティース１７とが軸線Ｌを中心とした周方向に交互に配置されてアーマチュア４が構成され、アーマチュアの内外周の何れか一方で相対向するように、周方向に複数のマグネット９が列設された界磁１０が軸線を中心としてアーマチュアと相対回転可能に支持され、アーマチュアの巻線への通電により非巻装ティース及び巻装ティースに流れる磁束を連続的に切り換えて界磁に回転力が付与されるモータ１において、各巻装ティースの基端部における周方向の幅Ｂ６は、各非巻装ティースの基端部における周方向の幅Ｂ５よりも広い。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに関する。

例えばインナロータ型のブラシレスモータでは、ケーシング内にステータ（アーマチュア）が配設され、ステータの内周側にマグネットを備えたロータ（界磁）が回転可能に支持されている。ステータには内周側に向けて複数のティースが周方向に等間隔で突出形成され、各ティース間にはスロットが開口形成されている。これらのスロットを経て、各ティースにＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相の巻線が巻回されて各相のコイルが形成される。以上により、モータが構成されている。
ロータの回転角度に応じたタイミングで、ステータの各相のコイルが順次通電される。それに応じて、各ティースに流れる磁束が連続的に切り換えられて、ロータに回転力が付与される。

上記ブラシレスモータでは、全てのティースに巻線を巻回するため、巻回作業の効率が悪い。また、同一スロット内で隣り合うティースのコイル間に、空隙若しくはこれに相当する絶縁を要する。さらに、一体型のステータコアの場合には、隣接するティースのコイルと巻線用ノズルのクリアランスを要するため、スロット内でのコイルの占積率に関しても改良の余地がある。

そこで、巻線を巻回した各巻装ティースの間に、巻線は巻回されずに専ら磁路としてのみ機能する非巻装ティースを配置したブラシレスモータが実用化されている。このようなブラシレスモータでは、各スロット内に単一のティースの巻線が配置される。異なる巻線間の絶縁や隣接するティースのコイルとのクリアランスを保つ必要がなくなるため、スロット内でのコイルの占積率、ひいてはモータ効率を向上することができる。さらに、巻線の対象となるティースの数が半減することにより、巻回作業の効率も向上する。

一方、さらなる効率向上を目指して、例えば特許文献１には、非巻装ティース（特許文献１では補極と表記）の形状を改良した技術が開示されている。当該技術は、各スロット内に形成されたデッドスペースを有効活用して非巻装ティースの磁路幅を拡大するものである。

特開２００９−１１８６１１号公報

しかしながら、ブラシレスモータの出力には改良の余地がある。また、この課題は、ブラシ付きモータにも当てはまる。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、出力を高めたモータを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のモータは、複数の非巻装ティースと巻線が巻回された複数の巻装ティースとが軸線を中心とした周方向に交互に配置されてアーマチュアが構成され、該アーマチュアの内外周の何れか一方で相対向するように、周方向に複数のマグネットが列設された界磁が前記軸線を中心として前記アーマチュアと相対回転可能に支持され、前記アーマチュアの巻線への通電により前記非巻装ティース及び巻装ティースに流れる磁束を連続的に切り換えて前記界磁に回転力が付与されるモータにおいて、前記各巻装ティースの基端部における周方向の幅は、前記各非巻装ティースの基端部における周方向の幅よりも広いことを特徴とする。

このように構成したモータによれば、例えば、複数の巻装ティースのうち周方向に隣り合う巻装ティースに、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相という互いに通電する位相が異なる巻線を施す。例えば、Ｕ相の巻装ティース（以下、第１巻装ティースとも称する）に対向するマグネットから第１巻装ティースを流れた磁束は、第１巻装ティースに対して周方向に隣り合う非巻装ティース内を通り、これらの非巻装ティースに対向するマグネットに至る。このとき、第１巻装ティースに対して周方向に隣り合う非巻装ティースは、周方向の一方側及び他方側にそれぞれ配置されているため、第１巻装ティースから流れ出た磁束の約半分が、各非巻装ティース内をそれぞれ通る。

第１巻装ティースに対して、非巻装ティースを挟んで周方向の反対側にも巻装ティース（以下、第２巻装ティースとも称する）が配置されているが、このときにこの第２巻装ティースに巻回された巻線に鎖交する磁束は、第１巻装ティースに巻回された巻線に鎖交する磁束とは互いに位相が異なるため、これらの巻装ティースを流れる磁束の量が最大になる周期がずれる。すなわち、第１巻装ティースを流れる磁束の量が最大のときは、第２巻装ティースを流れる磁束の量はそれほど多くない。
従って、第１巻装ティースの基端部における周方向の幅を、一対の各非巻装ティースの基端部における周方向の幅よりも広くすれば、第１巻装ティース内を通る磁束密度、及び一対の各非巻装ティース内を通る磁束密度を、より均等にすることができる。

そして、例えば、第１巻装ティースの幅に対して一対の各非巻装ティースの幅を狭くした分、第１巻装ティースにより多くの巻線を巻回したり、組となる巻装ティース及び非巻装ティースの数を増やしたりすることができる。
従って、各巻装ティースの基端部における周方向の幅を、各非巻装ティースの基端部における周方向の幅よりも広くすることにより、モータの出力を高めることができる。

その他の態様として、前記各巻装ティースの基端部における周方向の幅に対する前記各非巻装ティースの基端部における周方向の幅の比率は、０．５８以上０．８５以下であることが好ましい。
このように構成したモータによれば、この比率が０．５未満であると、非巻装ティースの基端部における周方向の幅が狭くなって、非巻装ティース内を磁束が通り難くなる。一方、この比率が０．８を超えると、非巻装ティース内で磁束密度が低下し、効率が悪くなる。比率をこの範囲に設定することにより、モータの出力をより効率的に高めることができる。

その他の態様として、前記複数の非巻装ティースの数と前記複数の巻装ティースの数との和と、前記複数のマグネットの磁極の数と、の最小公倍数を、前記複数のマグネットの磁極の数で除した値が、奇数であることが好ましい。
ここで言うと複数のマグネットの磁極の数とは、複数のマグネットのそれぞれが備えるアーマチュアに対向する側の磁極の総数（合計の数）のことを意味する。
このように構成したモータによれば、複数の非巻装ティースの数と複数の巻装ティースの数との和を、２Ｎ（Ｎは自然数）とすると磁気的には、巻装ティース及び非巻装ティースを組みにしてＮ組あると見なされる。この場合、複数のマグネットの磁極の数とＮとの最小公倍数が、コギングトルクの基本次数に該当する。さらに、コギングトルクの次数が高いほど、コギングトルクが小さくなる傾向があることが知られている。

前記最小公倍数を複数のマグネットの磁極の数で除した値が奇数の場合には、複数のマグネットの磁極の数とＮとの最小公倍数と、複数のマグネットの磁極の数と２Ｎとの最小公倍数と、が等しくなり、複数のマグネットの磁極の数とＮとの最小公倍数が、比較的大きい値になる。一方、前記最小公倍数を複数のマグネットの磁極の数で除した値が偶数の場合には、複数のマグネットの磁極の数とＮとの最小公倍数は、複数のマグネットの磁極の数と２Ｎとの最小公倍数よりも小さくなり、複数のマグネットの磁極の数とＮとの最小公倍数が比較的小さい値になる。
従って、前記最小公倍数を複数のマグネットの磁極の数で除した値が奇数である場合には、複数のマグネットの磁極の数とＮとの最小公倍数を比較的大きい値にして、コギングトルクの基本次数を高くできるため、モータのコギングトルクを低減させることができる。

その他の態様として、前記界磁は、前記アーマチュアの外周側に配設され、前記アーマチュアの各非巻装ティースは、前記軸線を中心とした外周側に突出して外周端が前記界磁のマグネットに相対向すると共に、前記外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されていることが好ましい。
このように構成したモータによれば、マグネットを備えた界磁（ロータ）がアーマチュアの外周側に配設されることにより、モータはアウタロータ型として構成される。そして、各非巻装ティースの外周端側には周方向に拡大された磁路拡大部が形成されているため、非巻装ティースの磁路幅が確保されて磁束密度が低下し、コア鉄損を低減することができる。

その他の態様として、前記界磁は、前記アーマチュアの内周側に配設され、前記アーマチュアの各非巻装ティースは、前記軸線を中心とした内周側に突出して内周端が前記界磁のマグネットに相対向すると共に、外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されていることを特徴とすることが好ましい。
このように構成したモータによれば、界磁（ロータ）がアーマチュアの内周側に配設されることにより、モータはインナロータ型として構成される。そして、各非巻装ティースの外周端側には周方向に拡大された磁路拡大部が形成されているため、非巻装ティースの磁路幅が確保されて磁束密度が低下し、コア鉄損を低減することができる。

本発明のモータによれば、出力を高めることができる。

本発明の第１実施形態のアウタロータ型のブラシレスモータを示す側面図である。ブラシレスモータの内部を示す図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。ブラシレスモータの動作を説明する横断面図である。ブラシレスモータの各コイルを鎖交する磁束の時間に対する変化を説明する図である。ブラシレスモータの動作を説明する横断面図である。ブラシレスモータの動作を説明する横断面図である。ティースの基端部幅比に対するコギングトルク比の変化を説明する図である。本発明の第１実施形態の変形例におけるブラシレスモータの横断面図である。本発明の第２実施形態のインナロータ型のブラシレスモータの横断面図である。本発明の第３実施形態のインナロータ型のブラシ付きモータの横断面図である。本発明の第３実施形態のインナロータ型のブラシ付きモータの縦断面図である。

（第１実施形態）
以下、モータがブラシレスモータである場合を例にとって、本発明を具体化したアウタロータ型のブラシレスモータを説明する。
以下、説明の便宜上、図１のブラシレスモータの姿勢に倣って上方及び下方を表現する。

図１及び図２に示すように、ブラシレスモータ１（以下、単にモータ１と称する）のベース部２は、上方に開口する有底円筒状をなす。ベース部２の周面には、軽量化のための複数の肉抜き孔２ａが形成されている。図示はしないが、ベース部２の下面には、複数の雌ネジ孔が形成されている。それらの雌ネジ孔を利用して、モータ１が図示しない取り付け対象に固定される。
ベース部２上の中心には軸受ホルダ３が立設され、軸受ホルダ３の外周にはステータ（アーマチュア）４が固定されている。

図２に示すように、軸受ホルダ３内には軸受５が配設されている。この軸受５により、上下方向に沿った軸線Ｌを中心として回転軸７が回転可能に支持されている。図１及び図２に示すように、回転軸７の上部には、下方に開口する有底円筒状をなすロータケース８の軸孔８ａが挿入固定されている。この回転軸７を介して、ロータケース８がステータ４の外周側で相対的に回転可能に支持されている。
ロータケース８は、以下に述べるロータ１０のヨークとして機能するために、磁性材料、例えば電磁鋼板、純鉄或いはそれに近似する強磁性で軟磁性の金属を素材としている。ロータケース８は、例えばプレスによる絞り加工により製作されている。

回転軸７は、ロータケース８上から上方に突出している。図示はしないが、ロータケース８上には、回転軸７を中心とした等分４箇所に雌ネジ孔が形成されている。モータ１の駆動対象は、雌ネジ孔を利用して回転軸７に嵌合される。この際に、駆動対象は、軸線Ｌを一致した状態でロータケース８上に固定される。ロータケース８の内周面には、計１６枚のマグネット９が周方向に等間隔で列設されている。以上の回転軸７、ロータケース８及びマグネット９によりロータ（界磁）１０が構成されている。
なお、この例では各マグネット９は、ステータ４の対向側に１つの磁極を備えている。この場合、１６枚のマグネット９による複数のマグネット９の磁極の数は、１６である。各マグネットがＰ（Ｐは自然数）の磁極を備えている場合には、複数のマグネットの磁極の数は、マグネットの数にＰを乗じた値である。
前述の合計で１６の磁極を備える１６枚のマグネット９を一体に構成して、１つのマグネットが１６の磁極を備えるように構成してもよい。

次いで、ステータ４の詳細な構成を説明する。
ステータ４は、軸受ホルダ３に固定される固定コア１２、固定コア１２に取り付けられる６つの分割コア１３、及びＵ，Ｖ，Ｗの各相のコイル１４により構成されている。
固定コア１２は、複数枚の鋼板を上下方向に積層してなる。固定コア１２の中心部には、嵌合孔１２ａが貫設されている。嵌合孔１２ａを軸受ホルダ３の外周面に嵌合することにより、固定コア１２が軸受ホルダ３に固定されている。固定コア１２の中心部の周方向等分６箇所には、それぞれ非巻装ティース１５が一体形成されている。各非巻装ティース１５は、軸線Ｌを中心として外周側に突出形成されている。平面視において、各非巻装ティース１５は、外周端１５ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなす。非巻装ティース１５の基端部（外周端１５ａとは反対の端部）は、半径方向に延びる矩形状である。それぞれの外周端１５ａは、ロータ１０のマグネット９の内周側で、所定クリアランスを介してマグネット９に相対向している。

図２に示すように、各非巻装ティース１５の間には、それぞれスロット１６が形成されている。各スロット１６は、固定コア１２の外周側にそれぞれ開口している。各スロット１６内の底部において両側に位置する非巻装ティース１５の中央位置には、それぞれアリ溝１６ａが形成されている。アリ溝１６ａは、固定コア１２に分割コア１３を固定するためのものである。

一方、各分割コア１３は、それぞれ巻線が巻回される巻装ティース１７、及び絶縁保持のためのボビン１８からなる。各巻装ティース１７は、複数枚の鋼板を上下方向に積層してなる。各巻装ティース１７は、上記した非巻装ティース１５と同じく平面視において一端を周方向に幅広としたＴ字状をなす。巻装ティース１７の基端部（後述する外周端１７ａとは反対の端部）は、半径方向に延びる矩形状である。各巻装ティース１７の他端には、アリ型１７ｂが一体形成されている。各巻装ティース１７は、固定コア１２の各スロット１６内にそれぞれ配設されている。各巻装ティース１７は、他端側のアリ型１７ｂを固定コア１２の各アリ溝１６ａに嵌合させている。各巻装ティース１７は、各スロット１６内において両側に位置する非巻装ティース１５の中央位置に固定されている。

結果として各巻装ティース１７の幅広をなす一端側は、外周端１７ａ（本発明の対向面）としてロータ１０のマグネット９の内周側で所定クリアランスを介して相対向している。また、外周端１７ａの周方向の両側は、隣り合う非巻装ティース１５の外周端１５ａから僅かに離間している。
以上により、軸線Ｌを中心とした周方向に、複数の非巻装ティース１５と複数の巻装ティース１７とが交互に配置されている。
本実施形態では、各巻装ティース１７の基端部における周方向の幅Ｂ６は、各非巻装ティース１５の基端部における周方向の幅Ｂ５よりも広い。以下、幅Ｂ６に対する幅Ｂ５の比率を、ティースの基端部幅比と称する。本実施形態では、ティースの基端部幅比は１未満である。

各巻装ティース１７のアリ型１７ｂと外周端１７ａとの間の領域には、それぞれ絶縁性の合成樹脂材料からなる筒状のボビン１８が嵌め込まれている。ボビン１８の両端に形成された鍔は、アリ型１７ｂの端面及び外周端１７ａの端面にそれぞれ接している。
各分割コア１３の巻装ティース１７には、軸線Ｌを中心とした周方向にＵ，Ｖ，Ｗの順に各相の巻線がそれぞれ巻回されている。各巻装ティース１７と巻線との間は、ボビン１８により絶縁保持されている。図示はしないが、各相の巻線は渡り線を介して互いに接続されている。これにより、各相の巻線は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイル１４を形成している。

図示はしないが、モータ１には、給電ケーブルから電力が供給されている。ロータ１０の回転角に応じたタイミングで、センサレス駆動方式によりステータ４の各相のコイル１４が順次通電される。各相のコイル１４の通電に応じて、各巻装ティース１７及び各非巻装ティース１５に流れる磁束が連続的に切り換えられて、ロータ１０に回転力が付与される。

このように構成されたモータ１は、複数のマグネット９の磁極の数（以下、極数と称する）は１６である。複数の非巻装ティース１５の数と複数の巻装ティース１７の数との和（ティース１５，１７により形成される溝の数。以下、溝数と称する）は、１２である。すなわち、モータ１は極数１６溝数１２のモータである。

本実施形態のモータ１のように、溝数と極数との最小公倍数を、極数で除した値が、奇数であることが好ましい。具体的に、本実施形態のモータ１では、溝数１２と極数１６との最小公倍数は４８である。最小公倍数を極数１６で除した値は３であり、奇数となる。
なお、溝数と極数との最小公倍数を極数で除した値が奇数であるモータとしては、他に例えば、極数２４溝数１８のモータ、極数４０溝数１８のモータ等が挙げられる。

次に、以上のように構成されたモータ１のティース１５，１７に鎖交する磁束の詳細について説明する。
図３に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイル１４を、コイル１４_１，１４_２，１４_３ともそれぞれ称する。なお、図３、後述する図４及び図５では、元のコイル１４の符号「１４」の表記等を省略している。また、これらの図では、磁束を矢印で示す。
コイル（巻線）１４_１，１４_２，１４_３には、例えば図４に示す磁束が鎖交する。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は磁束を表す。例えば、実線による線Ｌ６は、コイル１４_１を鎖交する磁束を表す。同様に、点線による線Ｌ７はコイル１４_２を鎖交する磁束を表し、一点鎖線による線Ｌ８はコイル１４_３を鎖交する磁束を表す。コイル１４_１，１４_２，１４_３を鎖交する磁束の位相は互いに異なる。
Ｕ相のコイル１４_１が取り付けられた巻装ティース１７を、巻装ティース１７_１と称する。同様に、Ｖ相のコイル１４_２が取り付けられた巻装ティース１７を巻装ティース１７_２と称し、Ｗ相のコイル１４_３が取り付けられた巻装ティース１７を巻装ティース１７_３と称する。

図３に示すように、複数のマグネット９のうち、軸線Ｌに対して１２時の向きに配置されたマグネット９を、マグネット９_１と称する。このマグネット９_１に対して軸線Ｌを中心として時計回りに配置されたマグネット９を、マグネット９_２〜９_１６と称する。マグネット９_１，９_３，‥，９_１５がＮ極であり、マグネット９_２，９_４，‥，９_１６がＳ極であるとする。
図３に示す状態では、図４における時刻ｔ_１のように、Ｕ相のコイル１４_１を鎖交する磁束が最大値となる。
時刻ｔ_１において、Ｕ相のコイル１４_１を鎖交する磁束の大きさに比べて、Ｖ相のコイル１４_２を鎖交する磁束の大きさ、及びＷ相のコイル１４_３を鎖交する磁束の大きさはそれぞれ小さい。

図３に矢印Ａ１で示すように、マグネット９_１から出て巻装ティース１７_１内を通った磁束は、矢印Ａ２で示すように巻装ティース１７_１から流れ出る。この磁束は、巻装ティース１７_１に対して周方向に隣り合う非巻装ティース１５を矢印Ａ３で示すように通り、マグネット９_２，９_１６に流れ込む。このとき、巻装ティース１７_１に対して周方向に隣り合う非巻装ティース１５は、周方向の一方側及び他方側にそれぞれ配置されているため、巻装ティース１７_１から流れ出た磁束の約半分が、各非巻装ティース１５内をそれぞれ通る。

巻装ティース１７_１に対して、非巻装ティース１５を挟んで周方向の反対側にも巻装ティース１７_２，１７_３が配置されているが、時刻ｔ_１において巻装ティース１７_２，１７_３に取り付けられたコイル１４_２，１４_３に鎖交する磁束は、巻装ティース１７_１に取り付けられたコイル１４_１に鎖交する磁束とは互いに位相が異なるため、これらの巻装ティース１７_１，１７_２，１７_３の磁束の量が最大になる周期がずれる。すなわち、巻装ティース１７_１から流れ出る磁束の量が最大のときは、矢印Ａ５，Ａ６で示す巻装ティース１７_２，１７_３から流れ出る磁束の量はそれほど多くない。
従って、前述のように巻装ティース１７_１の基端部における周方向の幅を、巻装ティース１７_２，１７_３の基端部における周方向の幅よりも広くすれば、巻装ティース１７_１内を通る磁束密度、及び巻装ティース１７_２，１７_３内を通る磁束密度を、より均等にすることができる。

そして、例えば、巻装ティース１７_１の幅に対して巻装ティース１７_２，１７_３の幅を狭くした分、巻装ティース１７_１により多くの巻線を巻回したり、組となる巻装ティース１７及び非巻装ティース１５の数を増やしたりすることができる。従って、各巻装ティース１７の基端部における周方向の幅Ｂ６を、各非巻装ティース１５の基端部における周方向の幅Ｂ５よりも広くすることにより、モータ１の出力を高められる。

なお、図３における境界線Ｍ１は、磁束の境界線を表す。モータ１の構成の対称性により、境界線Ｍ１を跨ぐ磁束はわずかになる。すなわち、１つの巻装ティース１７、及びこの巻装ティース１７に対して周方向に隣り合う一対の非巻装ティース１５という３つのティース１５，１７の組を基準の単位にして、磁束を考えることができる。

次に、図４における時刻ｔ_２となり、図５に示すように、図３の状態からロータ１０が軸線Ｌを中心として反時計回りに７．５°回転したとき、Ｖ相のコイル１４_２を鎖交する磁束が最大値となる。
さらに、図４における時刻ｔ_３となり、図６に示すように、図３の状態からロータ１０が軸線Ｌを中心として反時計回りに１５°回転したとき、Ｗ相のコイル１４_３を鎖交する磁束が最大値となる。
以下、同様の工程を繰り返して、ロータ１０が軸線Ｌを中心として反時計周りに回転していく。

以上説明したように、本実施形態のモータ１によれば、各巻装ティース１７の基端部における幅Ｂ６は、各非巻装ティース１５の基端部における幅Ｂ５よりも広い。このため、巻装ティース１７_１により多くの巻線を巻回したり、組となる巻装ティース１７及び非巻装ティース１５の数を増やしたりすることにより、モータ１の出力を高めることができる。
モータ１の高出力化を、容易かつ安価に行うことができる。

モータ１では、溝数（複数の非巻装ティース１５の数と複数の巻装ティース１７の数との和）と極数（複数のマグネット９の磁極の数）との最小公倍数を、極数で除した値が、奇数である。
モータ１の溝数を、２Ｎ（Ｎは自然数。本実施形態では１２）とする。磁気的には、巻装ティース１７及び非巻装ティース１５を組みにしてＮ組（本実施形態では６組）あると見なされる。この場合、極数とＮとの最小公倍数が、コギングトルクの基本次数に該当する。さらに、コギングトルクの次数が高いほど、コギングトルクが小さくなる傾向があることが知られている。

溝数と極数との最小公倍数を極数で除した値が奇数の場合には、極数とＮとの最小公倍数と、極数と２Ｎとの最小公倍数と、が等しくなり、極数とＮとの最小公倍数が、比較的大きい値になる。一方、溝数と極数との最小公倍数を極数で除した値が偶数の場合には、極数とＮとの最小公倍数は、極数と２Ｎとの最小公倍数よりも小さくなり、極数とＮとの最小公倍数が比較的小さい値になる。
従って、溝数と極数との最小公倍数を極数で除した値が奇数である場合には、極数とＮとの最小公倍数を比較的大きい値にして、コギングトルクの基本次数を高くできるため、モータ１のコギングトルクを低減させることができる。

モータ１の高出力化とコギングトルクの低減を両立させることができるため、例えばロボットのような滑らかな動きが求められる用途に用いることができる。

ここでモータにおいて、ティースの基端部幅比を変化させたときのコギングトルク比の変化を求めた結果について、図７を用いて説明する。図７において、横軸はティースの基端部幅比を表し、右側の縦軸はコギングトルク比を表す。実線による線Ｌ１１は、コギングトルクの結果を表す。なお、コギングトルク比は、ティースの基端部幅比が１のモータのコギングトルクに対する、コギングトルクの比のことを意味する。図７中には、測定点におけるティースの基端部幅比を数値で示した。例えば、各測定点の中で、最大のティースの基端部幅比は、１．００である。
ティースの基端部幅比が０．８５未満であると、コギングトルク比が漸次低下していく。特に、ティースの基端部幅比が０．７５以下であると、コギングトルク比が大きく低下する。
従って、ティースの基端部幅比を０．７５以下に設定することにより、モータ１のコギングトルクを下げることができる。

なお、図７中には、ティースの基端部幅比に対する無負荷回転数を合わせたときのトルク比を、左側の縦軸で示した。点線による線Ｌ１２は、無負荷回転数を合わせたときのトルク比の結果を表す。無負荷回転数を合わせたときのトルク比は、ティースの基端部幅比が１のモータの無負荷回転数を合わせたときのトルクに対する、無負荷回転数を合わせたときのトルクの比のことを意味する。
ティースの基端部幅比を変えるとモータに同一の電圧を印加しても、モータの回転数（回転速度）が変わる。無負荷回転数を合わせ込むため、各巻装ティース１７の占積率が一定であるという条件の下で、巻線の径、巻回数を調整したうえで、モータの最大トルク（停止トルク）を比較した。

ティースの基端部幅比が小さいと、非巻装ティース１５の基端部における周方向の幅Ｂ５が狭くなって、非巻装ティース１５内を磁束が通り難くなる結果、トルク比が低くなる。ティースの基端部幅比が０．５以上のときに、ティースの基端部幅比が大きくなるに従い漸次、トルク比は大きくなり、ティースの基端部幅比が０．８５のときに、トルク比は最大値になる。ティースの基端部幅比が０．８５を超えると、ティースの基端部幅比が大きくなるに従い漸次、トルク比は小さくなる。
従って、コギングトルク比を低く保ったうえで、トルク比を高く保つためには、ティースの基端部幅比を０．５以上１．０未満、望ましくは０.５８以上０．８５以下とするとよい。

なお、図８に示すモータ１Ａのように、第１実施形態のモータ１の各構成に加えて、ステータ４の各非巻装ティース１５に磁路拡大部１９が形成されていてもよい。磁路拡大部１９は、軸線Ｌを中心とした外周側に突出して外周端がロータ１０のマグネット９に相対向している。磁路拡大部１９は、外周端側に周方向に拡大され、外周端側に向かうに従い漸次、周方向の長さが長くなる。
磁路拡大部１９の外周端における周方向の幅は、非巻装ティース１５の外周端１５ａの周方向の幅Ｂ１（図２参照）よりも短い。すなわち、非巻装ティース１５は、磁路拡大部１９及び外周端１５ａにより、外周端側に向かうに従い幅が２段階で大きくなる。
このように構成された変形例のモータ１Ａによれば、磁路拡大部１９を備えることにより、非巻装ティース１５の磁路幅が確保されて磁束密度が低下し、コア鉄損を低減することができる。

なお、磁路拡大部の外周端における周方向の幅が幅Ｂ１に等しいとして、非巻装ティース１５は、磁路拡大部及び外周端１５ａにより、外周端側に向かうに従い幅が１段階で大きくなるとしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図９を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図９は、インナロータ型のブラシレスモータであるモータ２１の横断面図である。

モータ２１のケーシング２２内には、ロータ（界磁）２３が回転軸２４により軸線Ｌを中心として回転可能に支持されている。ロータ２３の外周面には、外周に各１つの磁極を備えた８枚のマグネット２５が周方向に列設されている。
ケーシング２２内には、軸線Ｌを中心とした環状をなすステータ（アーマチュア）２６が嵌め込まれている。ステータ２６は、固定コア２７、６つの分割コア２８、及び各相のコイル３３から構成されている。前述のロータ２３は、ステータ２６の内周側で回転可能に支持されている。

固定コア２７には、６つの非巻装ティース２９が内周側に向けて一体的に突出形成されている。平面視において、各非巻装ティース２９は、内周端２９ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなす。各非巻装ティース２９は、その内周端２９ａをロータ２３側のマグネット２５に相対向させている。各非巻装ティース２９の間には、それぞれスロット３０が固定コア２７の内周側に開口形成されている。各スロット３０内には、アリ溝３０ａが形成されている。

各分割コア２８の巻装ティース３１は、内周端３１ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなす。巻装ティース３１は、外周端に形成されたアリ型３１ｂを固定コア２７の各アリ溝３０ａに嵌合させて、スロット３０内に固定されている。巻装ティース３１は、その内周端３１ａをマグネット２５に相対向させている。

各巻装ティース３１には、ボビン３２を介して巻線が巻回され、これにより各相のコイル３３が形成されている。これらのコイル３３が順次通電されることにより、各非巻装ティース２９及び各巻装ティース３１に流れる磁束が連続的に切り換えられてロータ２３に回転力が付与される。
本実施形態においても、各巻装ティース３１の基端部における周方向の幅Ｂ６は、各非巻装ティース２９の基端部における周方向の幅Ｂ５よりも広い。

ステータ２６の各非巻装ティース２９には、磁路拡大部３４が形成されてもよい。磁路拡大部３４は、軸線Ｌを中心とした内周側に突出して内周端がロータ２３のマグネット２５に相対向している。磁路拡大部３４は、外周端側に周方向に拡大されている。
本実施形態のモータ２１は、極数８溝数１２のモータである。

以上説明したように、本実施形態のモータ２１によれば、出力を高めることができる。
さらに、磁路拡大部３４を備えるため、非巻装ティース２９の磁路幅が確保されて磁束密度が低下し、コア鉄損を低減することができる。
なお、モータ２１は磁路拡大部３４を備えなくてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、インナロータ型のブラシ付きモータであるモータ４１の横断面の模式図であり、図１１はモータ４１の縦（軸方向）断面図である。

図１０に示すように、モータ４１のステータ（界磁）４６は、ケーシング４２とマグネット４５とを備えている。ケーシング４２の内周面には、内周に各１つの磁極を備えた４枚のマグネット４５が軸線Ｌを中心として周方向に列設され、接着固定されている。ステータ４６の内周側には、ロータ（アーマチュア）４３が回転軸４４により軸線Ｌを中心として回転可能にケーシング４２に支持されている。ロータ４３の回転軸４４には、ロータコア４７が嵌め込まれている。

ロータコア４７には、３つの非巻装ティース４９と３つの巻装ティース５１とが外周側に向けて突出形成されている。図１０に示す平面視において、各非巻装ティース４９と各巻装ティース５１は、外周端４９ａ、５１ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなす。各非巻装ティース４９と各巻装ティース５１は、その外周端４９ａ、５１ａをステータ４６側のマグネット４５に相対向させている。各非巻装ティース４９と各巻装ティース５１の間には、それぞれスロット５０がロータコア４７の外周側に開口形成されている。

各巻装ティース５１には、絶縁コーティング（不図示）を介して巻線が巻回され、これにより各相のコイル５２が形成されている。これらのコイル５２は、図１１に示す整流子５３に接続されており、ロータ４３の回転に伴って整流子５３とケーシング４２に設けられたブラシ５４との相対位置が変化することによって、これらコイル５２の各相に順次通電される。これによって、各非巻装ティース４９及び各巻装ティース５１に流れる磁束が連続的に切り換えられてロータ４３に回転力が付与される。

図１０に示すように、本実施形態においても、各巻装ティース５１の基端部における周方向の幅Ｂ６は、各非巻装ティース４９の基端部における周方向の幅Ｂ５よりも広い。また、本実施形態のモータ４１は、極数４溝数６のモータである。

以上、本発明の第１実施形態から第３実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態から第３実施形態では、溝数と極数との最小公倍数を極数で除した値は、偶数であってもよい。

１，２１，４１モータ
４，２６ステータ（アーマチュア）
９，４５マグネット
１０，２３ロータ（界磁）
１５，２９，４９非巻装ティース
１７，３１，５１巻装ティース
１９，３４磁路拡大部
４３ロータ（アーマチュア）
４６ステータ（界磁）
Ｂ５，Ｂ６幅
Ｌ軸線

Claims

複数の非巻装ティースと巻線が巻回された複数の巻装ティースとが軸線を中心とした周方向に交互に配置されてアーマチュアが構成され、該アーマチュアの内外周の何れか一方で相対向するように、周方向に複数のマグネットが列設された界磁が前記軸線を中心として前記アーマチュアと相対回転可能に支持され、前記アーマチュアの巻線への通電により前記非巻装ティース及び巻装ティースに流れる磁束を連続的に切り換えて前記界磁に回転力が付与されるモータにおいて、
前記各巻装ティースの基端部における周方向の幅は、前記各非巻装ティースの基端部における周方向の幅よりも広いモータ。
前記各巻装ティースの基端部における周方向の幅に対する前記各非巻装ティースの基端部における周方向の幅の比率は、０．５８以上０．８５以下である請求項１に記載のモータ。
前記複数の非巻装ティースの数と前記複数の巻装ティースの数との和と、前記複数のマグネットの磁極の数と、の最小公倍数を、前記複数のマグネットの磁極の数で除した値が、奇数である請求項１又は２に記載のモータ。
前記界磁は、前記アーマチュアの外周側に配設され、
前記アーマチュアの各非巻装ティースは、前記軸線を中心とした外周側に突出して外周端が前記界磁のマグネットに相対向すると共に、前記外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。
前記界磁は、前記アーマチュアの内周側に配設され、
前記アーマチュアの各非巻装ティースは、前記軸線を中心とした内周側に突出して内周端が前記界磁のマグネットに相対向すると共に、外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。