JP2020114106A - 多相モータ用ステータ装置及びこれを備えた多相モータ - Google Patents

Abstract

【課題】３個以上のステータを積層してなるステータ装置の磁気抵抗の不平衡を低減するのに好適な多相モータ用ステータ装置を提供する。【解決手段】多相モータ用ステータ装置２は、それぞれの内周部に周方向に沿って並べて配設されていると共に各々が軸方向に延在する複数の第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂを有する環状のＵ相、Ｖ相及びＷ相ステータコア２１０Ｕ、２１０Ｖ及び２１０Ｗと、複数の第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂにそれぞれ近接して配設された環状のＵ相、Ｖ相及びＷ相励磁コイル２４Ｕ、２４Ｖ及び２４Ｗとを備えたＵ相、Ｖ相及びＷ相ステータ２１Ｕ、２１Ｖ及び２１Ｗを備え、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相ステータ２１Ｕ、２１Ｖ及び２１Ｗは、それぞれの中心を一致させて積層されていると共に、その積層方向の両端部にはＵ相及びＶ相にそれぞれ対応する磁気回路を拡張する磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂが設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば爪形の磁極等の軸方向に延在する磁極を有する複数のステータを積層してなる多相モータ用ステータ装置及びこれを備えた多相モータに関する。

従来、軸方向に延在する爪形の磁極を有するクローポール構成のステータを複数個積層させてなるモータステータ組立体を備えた電動機が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１４−２３３１８９号公報

しかしながら、上記従来の電動機は、クローポール構成の３個のステータを積層させてモータステータ組立体を構成している。そのため、積層方向の両端のステータと、これらに挟まれた中間のステータとで磁気抵抗が不平衡となる。即ち、中間のステータは、その挟み込まれた両端部で両端のステータの一部も磁路として磁束を通すことができるが、両端のステータは、中間のステータと接しない側で自身以外の磁路が存在しない。そのため、両端のステータに対して中間のステータの磁気抵抗が低くなり、両端と中間とで磁気抵抗が不平衡となる。その結果、トルクリップルが発生する。

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、３個以上のステータを積層してなるステータ装置の端部相と中間相との磁気抵抗の不平衡を低減するのに好適な多相モータ用ステータ装置及びこれを備えた多相モータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る多相モータ用ステータ装置は、無方向性の磁気特性を有する材料から構成され且つ内周部又は外周部に周方向に沿って並べて配設されていると共に各々が軸方向に延在する複数の磁極部を有する環状のステータコアと、該ステータコアの前記複数の磁極部の径方向の背面側に近接して配設された環状の励磁コイルとを備えたステータをＮ個（Ｎは３以上の自然数）以上備える。そして、Ｎ個以上の前記ステータは、それぞれの中心を一致させて積層されていると共に、その積層方向の両端部には、両端部のステータのそれぞれの相に対応する磁気回路を拡張する磁気回路拡張部材が設けられている。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様に係る多相モータは、上記第１の態様に係る多相モータ用ステータ装置と、前記多相モータ用ステータ装置と同心に且つ前記Ｎ個以上のステータの各前記複数の磁極部とそれぞれ径方向に所定間隙を空けて対向して配置された環状のロータヨークと、該ロータヨークの内周部及び外周部のうち前記複数の磁極部と対向する側に設けられた、各前記ステータの前記磁極部とそれぞれ径方向に所定間隙をもって対向すると共に、周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置されたＮ個の磁石部とを有するロータとを備える。

以上説明したように、本発明に係る多相モータ用ステータ装置であれば、積層方向の両端部に磁気回路拡張部材を設けるようにしたので、両端部のステータを含んで構成される磁気回路を拡張することが可能となる。これにより、磁気回路拡張部材を設けなかった場合と比較して、両端部の各相に対応する磁気回路の磁気抵抗を低減することが可能となる。その結果、中間のステータを含んで構成された中間相の磁気回路と両端の相の磁気回路との間の磁気抵抗の不平衡を低減することが可能となる。また、このステータ装置を備えた多相モータであれば、磁気抵抗の不平衡を低減することで駆動時のトルクリップルを低減することが可能となるのでより安定した動作が可能な多相モータを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る多相モータの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る多相モータの斜視図である。同図では、サイドフレームを取り外した状態を示している。 本発明の第１実施形態に係る多相モータの側面図である。同図では、サイドフレームを取り外した状態を示している。 本発明の第１実施形態に係るステータ装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るステータ装置から磁気回路拡張部材を取り外した状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るステータ装置を軸線に沿って切った模式的な断面図である。 励磁コイルの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る磁気回路拡張部材の斜視図である。 （ａ）は、磁気回路拡張部材を設けなかった場合の各相の磁束の流れの一例を示す模式的な部分断面図であり、（ｂ）は、磁気回路拡張部材を設けた場合の各相の磁束の流れの一例を示す模式的な部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係るステータ装置を軸線に沿って切った模式的な断面図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものも含まれており、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なる場合があることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべき場合がある。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す第１〜第２実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

〔第１実施形態〕
〔構成〕
まず、本発明の第１実施形態に係る多相モータ用ステータ装置２（以下、単に「ステータ装置２」と称す）を備えた多相モータ１の構成を説明する。
この多相モータ１は、図１〜図３及び図６に示すように、ステータ装置２と、ロータ装置３と、サイドフレーム４と、トップフレーム５Ａと、ボトムフレーム５Ｂと、回転軸６と、減速ギア７と、ステータ固定用部材８と、軸受９Ａ及び９Ｂとを備える。

サイドフレーム４は、円筒状をなしており、その軸方向の一端部にフランジ４ａが形成され、他端部にフランジ４ｂが形成されている。加えて、側面には、３つの励磁コイル２４の各端末部２４ｂ（後述）を外部に引き出すために、軸方向に長尺な略矩形の切り欠きからなる引出部４ｃが設けられている。更に、フランジ４ａ及び４ｂには、それぞれ周方向に等間隔に且つ軸方向に貫通して形成された４つのボルト孔が設けられている。また、フランジ４ａ及び４ｂの外形は、軸方向から平面視して略八角形に構成されている。

トップフレーム５Ａは、軸方向から平面視してフランジ４ａの外形と同様の略八角形の板状部材から構成されており、その軸方向の一端側の板面中央には、回転軸６の挿通用の軸孔を有するボス部５０Ａが設けられている。加えて、軸方向の他端側の板面中央には、減速ギア７を覆うように構成された円筒状のカバー部５１Ａが設けられている。更に、トップフレーム５Ａの外径側の端部には、周方向に等間隔に且つ板面を軸方向に貫通して形成された固定用の４つのボルト孔が設けられている。そして、トップフレーム５Ａは、サイドフレーム４の軸方向の一端側のフランジ４ａの端面に、ボルト孔の位置を合わせて当接され、ボルト１１０によってサイドフレーム４に固定されている。
以下、多相モータ１のトップフレーム５Ａが設けられた側を「トップ側」と称する。

ボトムフレーム５Ｂは、軸方向から平面視してフランジ４ｂの外形と同様の略八角形の板状部材から構成されており、その軸方向の他端側の板面中央には、回転軸６の挿通用の軸孔を有する環状のボス部５０Ｂが設けられている。このボス部５０Ｂの軸穴の周囲にはステータ装置２の固定用の４つのボルト孔が周方向に等間隔に且つ板面を貫通して設けられている。また、ボトムフレーム５Ｂのトップ側の板面中央には、ボス部５０Ｂと同じ外径を有する環状のボス部５１Ｂが設けられている。更に、ボトムフレーム５Ｂの外径側の端部には、周方向に等間隔に且つ板面を軸方向に貫通して形成された固定用の４つのボルト孔が設けられている。そして、ボトムフレーム５Ｂは、サイドフレーム４の他端側のフランジ４ｂの端面に、ボルト孔の位置を合わせて当接され、ボルト１１０によってサイドフレーム４に固定されている。
以下、多相モータ１のボトムフレーム５Ｂが設けられた側を「ボトム側」と称する。

回転軸６は、その軸方向の略中央部分がステータ装置２の内側に配置されたロータ装置３の内周部に固定されており、ステータ装置２よりもトップ側の部分は、減速ギア７の内周部、トップフレーム５Ａの軸孔を通って外部へと突出している。一方、ステータ装置２よりもボトム側の部分は、ステータ固定用部材８の内周部、ボトムフレーム５Ｂの軸孔を通って外部へと突出している。更に、回転軸６のトップ側は、トップフレーム５Ａの軸孔の内周部に軸受９Ａを介して回転自在に支持され、ボトム側は、ボトムフレーム５Ｂの軸孔の内周部に軸受９Ｂを介して回転自在に支持されている。

減速ギア７は、トップフレーム５Ａのカバー部５１Ａの内側に配置され、回転軸６を内部の歯車（図示略）に形成された軸穴に嵌挿した状態でトップフレーム５Ａにボルトを介して固定されている。この減速ギア７は、図示省略するが、例えば、平歯車、太陽歯車、遊星歯車、ウォームギア等から構成され、回転軸６の回転速度を設定された減速比に基づいて減速する。

ステータ固定用部材８は、環状をなしており、そのトップ側の端部がステータ装置２のボトム側の端部にステータ装置２と同心に固定されている。このステータ固定用部材８のボトム側の端部には、周方向に等間隔にステータ装置２の固定用の４つのボルト孔（図示略）が設けられている。即ち、ステータ装置２は、ステータ固定用部材８を介してボルト１３０によりボトムフレーム５Ｂに固定されている。

ステータ装置２は、図１〜図６に示すように、軸方向に積層されたＵ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗと、Ｕ相ステータ２１Ｕ及びＷ相ステータ２１Ｗの軸方向外側の端面に設けられた磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂとを備える。

Ｕ相ステータ２１Ｕは、Ｕ相ステータコア２１０Ｕと、Ｕ相励磁コイル２４Ｕとを備え、Ｖ相ステータ２１Ｖは、Ｖ相ステータコア２１０Ｖと、Ｖ相励磁コイル２４Ｖとを備え、Ｗ相ステータ２１Ｗは、Ｗ相ステータコア２１０Ｖと、Ｗ相励磁コイル２４Ｗとを備える。

なお、第１実施形態において、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗは、いずれも同様の構成を有しており、以下、区別する必要が無い場合に、単に「ステータ２１」と称する。同様に、Ｕ相ステータコア２１０Ｕ、Ｖ相ステータコア２１０Ｖ及びＷ相ステータコア２１０Ｗについても、区別する必要が無い場合に、単に「ステータコア２１０」と称する。また、Ｕ相励磁コイル２４Ｕ、Ｖ相励磁コイル２４Ｖ及びＷ相励磁コイル２４Ｗについても、区別する必要が無い場合に、単に「励磁コイル２４」と称する。

各相ステータのステータコア２１０は、第１実施形態において、表面を電気絶縁した軟磁性の磁性粉を圧縮して成形した成形体（以下、「圧粉コア」と称す）から構成されている。ここで、磁性粉としては、例えば加圧時の塑性変形性に優れる純鉄または鉄系合金等の粉末を使用する。粉末からなる圧粉コアは磁気的等方性を有しているため、磁路の形成方向に制約がないのが特長である。即ち、圧粉コアは、無方向性の磁気特性を有している。

このステータコア２１０は、環状の第１のステータヨーク部２１０Ａと、第１のステータヨーク部２１０Ａの内周部に設けられた８つの爪状の第１の磁極部２１２Ａとを備える。加えて、環状の第２のステータヨーク部２１０Ｂと、第２のステータヨーク部２１０Ｂの内周部に設けられた８つの爪状の第２の磁極部２１２Ｂとを備える。

具体的に、第１のステータヨーク部２１０Ａは、円筒状の本体部２１００Ａと、その軸方向の一方側（図５ではトップ側）の端部から内径側に突出した円帯状且つ板状の帯部２１０１Ａとを有する。

各第１の磁極部２１２Ａは、第１のステータヨーク部２１０Ａの帯部２１０１Ａの内径部から更に中心に向かって平面視略台形且つ板状に突出した爪底部２１２０Ａと、この爪底部２１２０Ａから軸方向の他方側（図５ではボトム側）に向かって立設した略半円錐台形状の爪部２１２１Ａとを有する。また、各第１の磁極部２１２Ａの爪部２１２１Ａは略台形状の切断面２１２２Ａを内径側に向けた姿勢で立設している。以下、この略台形状の切断面２１２２Ａを「磁極面２１２２Ａ」と称する。

また、第１のステータヨーク部２１０Ａの外周部には、円周方向に等間隔に、励磁コイル２４の引き出し用の３つの溝部と、これら３つの溝部の奥部にそれぞれ形成された切り欠き部とが設けられている。

第２のステータヨーク部２１０Ｂは、円筒状の本体部２１００Ｂと、その軸方向の一方側（図５ではボトム側）の端部から内径側に突出した円帯状且つ板状の帯部２１０１Ｂ（図示略）とを有する。

各第２の磁極部２１２Ｂは、第２のステータヨーク部２１０Ｂの帯部２１０１Ｂの内径部から更に中心に向かって平面視略台形且つ板状に突出した爪底部２１２０Ｂと、この爪底部２１２０Ｂから軸方向の他方側（図５ではトップ側）に向かって立設した略半円錐台形状の爪部２１２１Ｂとを有する。また、各第２の磁極部２１２Ｂの爪部２１２１Ｂは略台形状の切断面（磁極面）２１２２Ｂを内径側に向けた姿勢で立設している。

ここで、第２のステータヨーク部２１０Ｂは、外周部に形成された溝部及び切り欠き部の位置が第１のステータヨーク部２１０Ａと異なる以外は、第１のステータヨーク部２１０Ａと同様の形状を有している。

そして、ステータコア２１０は、第１のステータヨーク部２１０Ａ及び第２のステータヨーク部２１０Ｂを同心に且つ第１の磁極部２１２Ａ側と第２の磁極部２１２Ｂ側とを軸方向に対向させて両者の帯部２１０１Ａ及び２１０１Ｂの対向位置で励磁コイル２４を狭持すると共に、互いの各第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂが周方向に沿って交互に並ぶように両者を噛み合わせた構成となっている。

具体的に、第１実施形態では、第１の磁極部２１２Ａと第２の磁極部２１２Ｂとを周方向に「２２．５°」ずつ位置をずらして噛み合わせた構成となっている。この状態において、第１のステータヨーク部２１０Ａの励磁コイル２４の引き出し用の３つの溝部及びその切り欠き部と、第２のステータヨーク部２１０Ｂの励磁コイル２４の引き出し用の３つの溝部及びその切り欠き部とは、それぞれの周方向の位置が一致するように構成されている。これにより、両者の溝部及び切り欠き部は軸方向にひとつながりの溝及び切り欠きを構成する。加えて、ひとつながりの３つの溝のうちいずれか１つの溝の切り欠きから、励磁コイル２４の巻線部２４ａの一部と端末部２４ｂとが外側に引き出されている。

また、励磁コイル２４は、図７に示すように、例えば平角のアルミ線を環状且つ径方向に複数段巻き回したものを軸方向に２段重ねた構成の巻線部２４ａと、巻線部２４ａの始端部及び終端部をＹ字状に折り曲げてなる端末部２４ｂとから構成されている。なお、平角線に限らず、丸線を圧縮して形成したものを使用してもよいし、材質もアルミ線に限らず、銅クラッドアルミ線、銅線、マグネシウム線等の他の材質のものから構成してもよい。

図１〜図６に戻って、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗは、第１のステータヨーク部２１０Ａをトップ側に向けて、トップ側からボトム側に向かってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順番で積層されている。なお、Ｖ相ステータ２１Ｖは、自身の磁極部をＵ相ステータ２１Ｕの磁極部に対して電気角で１２０°（機械角で１５°）位相をずらした状態で積層されている。また、Ｗ相ステータ２１Ｗは、自身の磁極部をＶ相ステータ２１Ｖの磁極部に対して電気角で１２０°（機械角で１５°）位相をずらした状態で積層されている。

そのため、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗは、これらの励磁コイル２４の引き出し用の３つの溝及びその切り欠きの周方向位置が、電気角で「１２０°」ずつ位相をずらした状態で積層したときに一致するように構成されている。これにより、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗの各３つの溝はそれぞれ軸方向にひとつながりとなる。
以上説明したステータ装置２の構成により、第１実施形態に係る多相モータ１は、クローポール型のモータとして構成されている。

一方、磁気回路拡張部材２３Ａは、第１実施形態において、Ｕ相ステータ２１Ｕの軸方向（積層方向）の端面の形状と同一の平面形状を有している。加えて、無方向性の磁気特性を有する薄板状の電磁鋼板を、複数積層して構成されている。そして、例えば接着剤等によって、Ｕ相ステータ２１Ｕの端面に貼り付けられている。これにより、Ｕ相ステータ２１Ｕのトップ側にＵ相の磁気回路を拡張して、Ｕ相の磁気回路の磁気抵抗をＶ相の磁気回路の磁気抵抗と同程度にまで低減している。

この磁気回路拡張部材２３Ａは、図８に示すように、外周部のＵ相ステータ２１Ｕの３つの溝とそれぞれ軸方向に対向する位置に設けられた、溝の形状に合わせて径方向内側に凹む３つの凹部２３ａを有している。加えて、内周部のＵ相ステータ２１Ｕの８つの第１の磁極部２１２Ａと軸方向に対向する位置にそれぞれ設けられた、第１の磁極部２１２Ａの軸方向の端面の形状に合わせて径方向内側に突出する８つの凸部２３ｂを有している。かかる形状によって、磁気回路拡張部材２３Ａは、Ｕ相ステータ２１Ｕの第１のステータヨーク部２１０Ａ及び複数の第１の磁極部２１２Ａの端面部分の全体と当接した状態で貼り付けられた状態となる。

磁気回路拡張部材２３Ｂは、３つの凹部２３ａの位置がＷ相ステータ２１Ｗの３つの溝と軸方向に対向する位置に設けられている以外は、磁気回路拡張部材２３Ａと同様の構成となる。即ち、Ｗ相ステータ２１Ｗのボトム側にＷ相の磁気回路を拡張して、Ｗ相の磁気回路の磁気抵抗をＶ相の磁気回路の磁気抵抗と同程度にまで低減している。また、かかる形状によって、磁気回路拡張部材２３Ｂは、Ｗ相ステータ２１Ｕの第２のステータヨーク部２１０Ｂ及び複数の爪状の第２の磁極部２１２Ｂの端面部分の全体と当接した状態で貼り付けられた状態となる。

ロータ装置３は、円筒状のロータヨーク３１と、ロータヨーク３１の外周部におけるＵ相ステータ２１Ｕの内周部の第１及び第２の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂの磁極面２１２２Ａ及び２１２２Ｂと所定間隙を空けて対向する位置に設けられた、周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置された構成のリング状のＵ相磁石部３２Ｕとを備える。加えて、ロータヨーク３１の外周部におけるＶ相ステータ２１Ｖの内周部の第１及び第２の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂの磁極面２１２２Ａ及び２１２２Ｂと所定間隙を空けて対向する位置に設けられた、Ｕ相磁石部３２Ｕと同一構成のＶ相磁石部３２Ｖを備える。更に、ロータヨーク３１の外周部におけるＷ相ステータ２１Ｗの内周部の第１及び第２の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂの磁極面２１２２Ａ及び２１２２Ｂと所定間隙を空けて対向する位置に設けられた、Ｕ相磁石部３２Ｕと同一構成のＷ相磁石部３２Ｗを備える。

なお、Ｕ相磁石部３２Ｕ、Ｖ相磁石部３２Ｖ及びＷ相磁石部３２Ｗは、Ｎ極及びＳ極の磁極の周方向の位置が同一となる（軸方向に重なる）ように設けられている。また、Ｕ相磁石部３２Ｕ、Ｖ相磁石部３２Ｖ及びＷ相磁石部３２Ｗは、リング状の磁石に限らずセグメント型の磁石で構成してもよい。

〔磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂの作用について〕
まず、図９（ａ）に示すように、ステータ装置２において、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを設けなかった場合を説明する。この場合、Ｕ相ステータ２１ＵとＷ相ステータ２１Ｗとに挟まれたＶ相ステータ２１Ｖに対応するＶ相の磁気回路の磁気抵抗は、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｗ相ステータ２１Ｗにそれぞれ対応する端部相（Ｕ相、Ｗ相）の磁気回路の磁気抵抗よりも低くなる。即ち、Ｕ相ステータ２１Ｕを単独で積層した場合のＵ相の磁気回路を流れるＵ相磁石部３２Ｕからの磁束Ｂｕよりも、Ｖ相の磁気回路を流れるＶ相磁石部３２Ｖからの磁束Ｂｖの方が流れやすい状態となっている。同様に、Ｗ相ステータ２１Ｗを単独で積層した場合のＷ相の磁気回路を流れるＷ相磁石部３２Ｗからの磁束Ｂｗよりも、Ｖ相の磁気回路を流れる磁束Ｂｖの方が流れやすい状態となっている。

これは、Ｖ相の磁気回路が、Ｕ相ステータ２１Ｕの第２のステータヨーク部２１０Ｂと、Ｗ相ステータ２１Ｗの第１のステータヨーク部２１０Ａとを両方とも共有しているためである。即ち、Ｖ相の磁気回路は、上記共有部分によって回路が積層方向の両端側に拡張されている。

一方、Ｕ相の磁気回路は、Ｖ相ステータ２１Ｖ側でＶ相ステータ２１Ｖの第１のステータヨーク部２１０Ａのみを共有し、Ｗ相の磁気回路は、Ｖ相ステータ２１Ｖ側でＶ相ステータ２１Ｖの第２のステータヨーク部２１０Ｂのみを共有している。即ち、Ｕ相ステータ２１Ｕ及びＷ相ステータ２１Ｗはそれぞれ、Ｖ相ステータ２１Ｖ側とは反対側に他のステータが存在しないため反対側で共有できるステータヨーク部が存在しない。

その結果、Ｖ相の磁気回路は、磁束の流れる断面積がＵ相及びＷ相の磁気回路よりも大きくなる。加えて、Ｖ相ステータ２１Ｖは、Ｕ相ステータ２１Ｕ及びＷ相ステータ２１Ｗと材料及び製法が同一であるため透磁率は同一となる。そのため、Ｖ相の磁気回路は、片側だけ共有となっているＵ相及びＷ相の磁気回路よりも磁気抵抗が低くなる。

これに対して、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを設けた場合は、Ｕ相の磁気回路は磁気回路拡張部材２３Ａの分だけＶ相ステータ２１Ｖ側とは反対側にも拡張され、Ｗ相の磁気回路は磁気回路拡張部材２３Ｂの分だけＶ相ステータ２１Ｖ側とは反対側にも拡張される。これにより、拡張された分だけ磁束の流れる断面積が大きくなり、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを設けなかった場合と比較して磁気抵抗が低くなる。

即ち、第１実施形態では、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを、Ｕ相及びＷ相の磁気回路の磁気抵抗がＶ相の磁気回路の磁気抵抗と一致又は略一致するように、Ｕ相及びＷ相の磁気回路の磁気抵抗を減少させることが可能な形状及び素材で構成している。

これにより、図９（ｂ）に示すように、端部相であるＵ相及びＷ相の磁気回路の磁気抵抗と、中間相であるＶ相の磁気回路の磁気抵抗とが均一化又は略均一化され、磁気抵抗の不平衡によって生じるトルクリップルを低減することが可能となる。

〔第１実施形態の作用及び効果〕
第１実施形態に係るステータ装置２は、無方向性の磁気特性を有する材料から構成されたＵ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗを備える。Ｕ相ステータ２１Ｕは、Ｕ相ステータコア２１０Ｕ及びＵ相励磁コイル２４Ｕを備え、Ｖ相ステータ２１Ｖは、Ｖ相ステータコア２１０Ｖ及びＶ相励磁コイル２４Ｖを備え、Ｗ相ステータ２１Ｗは、Ｗ相ステータコア２１０Ｗ及びＷ相励磁コイル２４Ｗを備える。更に、Ｕ相ステータコア２１０Ｕ、Ｖ相ステータコア２１０Ｖ及びＷ相ステータコア２１０Ｗはそれぞれ、第１のステータヨーク部２１０Ａと、第１のステータヨーク部２１０Ａの内周部に周方向に沿って並べて配設されていると共に各々が軸方向に延在する８つの爪状の第１の磁極部２１２Ａとを備える。加えて、第２のステータヨーク部２１０Ｂと、第２のステータヨーク部２１０Ｂの内周部に周方向に沿って並べて配設されていると共に各々が軸方向に延在する８つの爪状の第２の磁極部２１２Ｂとを備える。第１のステータヨーク部２１０Ａ及び第２のステータヨーク部２１０Ｂは、軸方向に同心に対向して配置されており、各第１の磁極部２１２Ａは、対向する第２のステータヨーク２１０Ｂ側へと伸びており、各第２の磁極部２１２Ｂは、対向する第１のステータヨーク２１０Ａ側へと伸びている。更に、第１のステータヨーク部２１０Ａ及び第２のステータヨーク部２１０Ｂは、励磁コイル２４を挟持していると共に互いの各第１及び第２の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂが周方向に沿って交互に並ぶように噛み合わせて配置されている。

そして、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗは、それぞれの中心を一致させてトップ側からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に積層されていると共に、その積層方向の両端部には、両端部のＵ相ステータ２１Ｕ及びＷ相ステータ２１Ｗの各相にそれぞれ対応する磁気回路の磁気抵抗を拡張する磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂが設けられている。

この構成であれば、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂによって、Ｕ相及びＷ相の各相に対応する磁気回路を拡張することが可能となる。これにより、Ｕ相及びＷ相の磁気回路の磁気抵抗を磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを設けなかった場合と比較して低減することが可能となる。その結果、Ｖ相の磁気回路と、Ｕ相及びＷ相の磁気回路との間の磁気抵抗の不平衡を低減することが可能となる。

また、第１実施形態に係るステータ装置２は、更に、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂが、Ｕ相及びＷ相に対応する磁気回路の磁気抵抗が、Ｖ相に対応する磁気回路の磁気抵抗と一致又は略一致するようにＵ相及びＷ相に対応する磁気回路を拡張する構成となっている。
この構成であれば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の磁気回路の磁気抵抗を均一化又は略均一化することが可能となるので、磁気抵抗の不平衡をより確実に低減することが可能となる。

また、第１実施形態に係るステータ装置２は、更に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相ステータコア２１０Ｕ、２１０Ｖ及び２１０Ｗが、少なくとも複数の第１及び第２の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂが、表面を絶縁した磁性粉を圧縮した成形体（圧粉コア）から構成されている。更に、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂが、薄板状の電磁鋼板を積層した積層体（積層コア）から構成されている。

この構成であれば、ステータコアの少なくとも磁極部を圧粉コアによって構成したので、３次元的な広がりを持つ磁気回路を構成することが可能となり、磁気性能を向上することが可能となる。加えて、磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを、圧粉コアよりも磁気特性の優れた積層コアによって構成したので、圧粉コアで構成した場合と比較して磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂを薄く構成することが可能となる。これにより、装置をよりコンパクトに構成することが可能となる。

また、第１実施形態に係る多相モータ１は、ステータ装置２と、ステータ装置２と同心に且つＵ相、Ｖ相及びＷ相ステータ２１Ｕ、２１Ｖ及び２１Ｗの各複数の第１及び第２の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂとそれぞれ径方向に所定間隙を空けて対向して配置されたロータ装置３とを備える。このロータ装置３は、環状のロータヨーク３１と、該ロータヨーク３１の外周部に設けられた、Ｕ相ステータ２１Ｕの複数の第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂと径方向に所定間隙をもって対向すると共に、周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置されたＵ相磁石部３２Ｕを有する。加えて、Ｖ相ステータ２１Ｖの複数の第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂの磁極面と径方向に所定間隙をもって対向して配置された、Ｕ相磁石部３２Ｕと同構成のＶ相磁石部３２Ｖを備える。更に、Ｗ相ステータ２１Ｗの複数の第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂと径方向に所定間隙をもって対向して配置された、Ｕ相磁石部３２Ｕと同構成のＷ相磁石部３２Ｗを備える。

この構成であれば、上記ステータ装置２と同等の作用及び効果が得られると共に、かかる作用及び効果によってモータ駆動時のトルクリップルを低減することが可能となるのでより安定した動作が可能な多相モータを提供することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
〔構成〕
第２実施形態は、上記第１実施形態の多相モータ１のステータ装置２において、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗを積層する際に、各ステータ間に介在物を介在させた点が上記第１実施形態と異なる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。

第２実施形態に係るステータ装置２Ａは、図１０に示すように、上記第１実施形態のステータ装置２において、Ｕ相ステータ２１ＵとＶ相ステータ２１Ｖとの間と、Ｖ相ステータ２１ＶとＷ相ステータ２１Ｗとの間とに、それぞれ環状の介在物２５を介在させた構成となっている。
ここで、介在物２５は、例えば、非磁性体から構成されており、物質に限らず単に隙間を空けるだけでもよい。

また、ステータ装置２Ａは、上記第１実施形態のステータ装置２において、積層コアから構成された磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂに代えて、同形状の圧粉コアから構成された磁気回路拡張部材２６Ａ及び２６Ｂを備えた構成となっている。

〔第２実施形態の作用及び効果〕
第２実施形態に係るステータ装置２Ａは、Ｕ相ステータ２１Ｕ、Ｖ相ステータ２１Ｖ及びＷ相ステータ２１Ｗが、各ステータ間に非磁性体からなる介在物２５を介在させて積層されている。
この構成であれば、ステータ同士を当接させて積層する構成と比較して、共有部分を流れる磁束を低減することが可能となるので、各相間の磁気抵抗の不平衡を低減することが可能となる。

また、第２実施形態に係るステータ装置２Ａは、更に、積層方向の両端部に磁気回路拡張部材２６Ａ及び２６Ｂを設けた。
この構成であれば、各相間の磁気抵抗の不平衡をより低減することが可能となる。

ここで、介在物２５を介在させただけでは、磁束の回り込みなどが要因でＶ相ステータ２１Ｖの隣接するステータとの磁気回路の共有化を完全に防ぐことができず、各相間の磁気抵抗の不平衡は完全には解消されない。そこで、磁気回路拡張部材２６Ａ及び２６Ｂを設けることで解消できなかった分を補うことが可能となる。

また、介在物２５を介在させることで、介在させなかった場合と比較して各相間の磁気抵抗の差を小さくできるので、磁気回路拡張部材２６Ａ及び２６Ｂを、形状を第１実施形態の磁気回路拡張部材２３Ａ及び２３Ｂと同じままで、積層コアよりも磁気特性の劣る圧粉コアから構成することが可能となる。なお、磁気抵抗の差の大きさによっては、磁気回路拡張部材２６Ａ及び２６Ｂをより薄型に構成することが可能となる。

〔変形例〕
なお、上記各実施形態では、磁気回路拡張部材の形状を平面視でステータ端面と同形状にした例を説明したが、この構成に限らず、磁気回路の拡張機能を有していれば、例えば平面視で円帯状など他の形状としてもよい。
また、上記第１実施形態では、磁気回路拡張部材を積層コアから構成し、上記第２実施形態では圧粉コアから構成したが、この構成に限らず、電磁鋼板からなる非積層型のコアから構成してもよい。

また、上記各実施形態では、３相の各ステータを、位相を「１２０°」ずつずらして配置する構成としたが、この構成に限らない。例えば、３相の各ステータを、位相をずらさずに配置し、ロータ装置３の磁石部側を、位相を「１２０°」ずつずらして配置する構成とするなど他の構成としてもよい。
また、上記各実施形態では、多相モータ１を３相モータとして構成する例を説明したが、この構成に限らず、４相以上の構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、ステータコア２１０を、表面を電気絶縁した磁性粉を圧縮して成形した成形体（圧粉コア）から構成した例を説明したが、この構成に限らず、例えば、薄板状の電磁鋼板を積層した積層体（積層コア）、非積層型の電磁鋼板などから構成してもよい。また、例えば、第１の磁極部２１２Ａ及び２１２Ｂの部分を圧粉コアで構成し、その他の部分を積層コアで構成するなど組み合わせた構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、板状の磁気回路拡張部材を、両端部のステータの端面に貼り付ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、端面と近接させて（隙間を空けて）設けたり、拡張機能を有するペースト状の鉄粉を端面に塗布したりするなど他の構成としてもよい。

１ 多相モータ
２，２Ａ ステータ装置
３ ロータ装置
４ サイドフレーム
４ａ，４ｂ フランジ
４ｃ 引出部
５Ａ トップフレーム
５Ｂ ボトムフレーム
６ 回転軸
７ 減速ギア
８ ステータ固定用部材
９Ａ，９Ｂ 軸受
２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相ステータ
２３Ａ，２３Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ 磁気回路拡張部材
２３ａ 凹部
２３ｂ 凸部
２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相励磁コイル
２４ａ 巻線部
２４ｂ 端末部
３１ ロータヨーク
３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相磁石部
２１０Ｕ，２１０Ｖ，２１０Ｗ Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相ステータコア
２１０Ａ，２１０Ｂ 第１，第２のステータコア部
２１１Ａ，２１１Ｂ 第１，第２のステータヨーク
２１２Ａ，２１２Ｂ 磁極部

Claims (7)

1. 無方向性の磁気特性を有する材料から構成され且つ内周部又は外周部に周方向に沿って並べて配設されていると共に各々が軸方向に延在する複数の磁極部を有する環状のステータコアと、該ステータコアの前記複数の磁極部の径方向の背面側に近接して配設された環状の励磁コイルとを備えたステータをＮ個（Ｎは３以上の自然数）以上備え、
   Ｎ個以上の前記ステータは、それぞれの中心を一致させて積層されていると共に、その積層方向の両端部には、両端部のステータのそれぞれの相に対応する磁気回路を拡張する磁気回路拡張部材が設けられている多相モータ用ステータ装置。
2. 前記磁気回路拡張部材は、前記両端部のステータのそれぞれの相に対応する前記磁気回路の磁気抵抗が、前記両端部のステータに狭まれた中間のステータの各相に対応する磁気回路の磁気抵抗と一致又は略一致するように前記両端部のステータのそれぞれの相に対応する前記磁気回路を拡張する構成となっている請求項１に記載の多相モータ用ステータ装置。
3. 前記磁気回路拡張部材は、電磁鋼板、薄板状の電磁鋼板を積層した積層体又は磁性粉を圧縮した成形体から構成されている請求項１又は２に記載の多相モータ用ステータ装置。
4. 前記ステータコアは、少なくとも前記複数の磁極部が、磁性粉を圧縮した成形体から構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の多相モータ用ステータ装置。
5. 各前記ステータコアは、環状のステータヨーク部を２つ備え、
   ２つの前記ステータヨーク部は、軸方向に対向して配置されており、それぞれの内周部又は外周部には、対向する相手側へと伸びる複数の前記磁極部が設けられており、
   前記２つのステータヨーク部は、前記励磁コイルを挟持していると共に互いの各前記磁極部が周方向に沿って交互に並ぶように噛み合わせて配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の多相モータ用ステータ装置。
6. Ｎ個以上の前記ステータは、ステータ間に非磁性体からなる介在物を介在させて積層されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の多相モータ用ステータ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の多相モータ用ステータ装置と、
   前記多相モータ用ステータ装置と同心に且つ前記Ｎ個以上のステータの各前記複数の磁極部とそれぞれ径方向に所定間隙を空けて対向して配置された環状のロータヨークと、該ロータヨークの内周部及び外周部のうち前記複数の磁極部と対向する側に設けられた、各前記ステータの前記磁極部とそれぞれ径方向に所定間隙をもって対向すると共に、周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置されたＮ個の磁石部とを有するロータと、を備える多相モータ。

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