JP2023000667A - モータ - Google Patents

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Yusuke Tateishi
敏夫 山本
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Abstract

【課題】トルクリップルが悪化することを抑制する。【解決手段】モータ10は、ステータコア26を有するステータ14を備えている。ステータ14は、互いに接続された複数のコイル16を有すると共に、複数のコイル16のうち少なくとも1つのコイル16の電気抵抗が他のコイル16の電気抵抗と異なる電気抵抗に設定された一の相のコイル接続体46Uを備えている。また、ステータ14は、互いに接続された複数のコイル16を有すると共に、複数のコイル16のうち少なくとも1つのコイル16の電気抵抗が他のコイルの電気抵抗と異なる電気抵抗に設定され、一の相のコイル接続体46Uの合成抵抗と同じ合成抵抗に設定された他の相のコイル接続体46V、46Wを備えている。【選択図】図1

Description

本開示は、モータに関する。
下記特許文献1には、環状に形成された固定リングに沿って複数のコイルが配列されることによって構成されたモータが開示されている。この文献に記載されたモータは、巻線が矩形状に巻回されると共に軸方向の両端部が径方向に屈曲されることによって形成されたA相のコイル及びB相のコイルとが固定リングの周方向に沿って交互に配列されることによって構成されている。
特開平4-58747号公報
ところで、一の相を構成する複数のコイルの合成抵抗と他の相を構成する複数のコイルの合成抵抗とが互いに異なるモータでは、各相の合成抵抗の差が電気的なアンバランスを生み、トルクリップルが悪化することが考えられるが、上記特許文献1に記載された構成はこの点を考慮していない。
本開示は上記事実を考慮し、トルクリップルが悪化することを抑制することができるモータを得ることが目的である。
上記課題を解決するモータ(10、50、51、54、56、64、66、68、84、86)は、マグネット(18)を有し、回転可能に支持された回転体(12)と、環状に形成され、前記回転体と同軸上に配置されたコア(26)と、導電性の巻線(30)が環状に巻回されることによってそれぞれ形成されかつ互いに接続された複数のコイル(16)を有すると共に、該複数のコイルのうち少なくとも1つのコイルの電気抵抗が他のコイルの電気抵抗と異なる電気抵抗に設定され、該複数のコイルが前記マグネットと対向してかつ前記コアに沿って配列された一の相のコイル接続体(46U)と、導電性の巻線が環状に巻回されることによってそれぞれ形成されかつ互いに接続された複数のコイルを有すると共に、該複数のコイルのうち少なくとも1つのコイルの電気抵抗が他のコイルの電気抵抗と異なる電気抵抗に設定され、該複数のコイルが前記マグネットと対向してかつ前記コアに沿って配列され、前記一の相のコイル接続体の合成抵抗と同じ合成抵抗に設定された他の相のコイル接続体(46V,46W)と、を備えている。
この様に構成することで、トルクリップルが悪化することを抑制することができる。
第1実施形態のモータのロータ及びステータを示す部分断面斜視図である。 モータを軸方向に沿って切断した断面を示す側断面図である。 ステータ及びロータを示す平面図である。 ステータ及びロータを示す断面図である。 ステータを示す斜視図である。 短コイルを示す斜視図である。 長コイルを示す斜視図である。 対向部とコイルエンド部との境目を拡大して示す拡大平面図である。 対向部とコイルエンド部との境目を拡大して示す拡大側断面図である。 U相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 U相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 ステータの一部を軸方向に沿って切断した断面を示す側断面図である。 インシュレータ及びインシュレータを介してステータコアに支持されたコイルを示す斜視図である。 インシュレータ及びインシュレータを介してステータコアに支持されたコイルを示す斜視図であり、図13とは異なるインシュレータが適用された例を示している。 インシュレータ及びインシュレータを介してステータコアに支持されたU相のコイル、V相のコイル、W相のコイルを示す斜視図である。 第2実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第2実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第3実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第3実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第4実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第4実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第5実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第5実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第6実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第6実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第7実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第7実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第8実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線を説明するための模式図である。 第8実施形態のモータのU相、V相及びW相の結線及び配列を説明するための模式図である。 第9実施形態のモータのインシュレータを示す斜視図である。 第9実施形態のモータのインシュレータ及びインシュレータを介してステータコアに支持されたU相のコイル、V相のコイル、W相のコイルを示す斜視図である。 第10実施形態のモータの一部を拡大して示す拡大平面図である。 第11実施形態のモータの一部を拡大して示す拡大平面図である。 第12実施形態のモータの一部を拡大して示す拡大平面図である。 第13実施形態のモータの一部を拡大して示す拡大平面図である。 第14実施形態のモータの一部を拡大して示す拡大平面図である。 第15実施形態のモータのロータ及びステータを示す模式図である。 第16実施形態のモータのロータ及びステータを示す模式図である。 コイルエンド部の屈曲のバリエーションを説明するための側断面図である。 コイルエンド部の屈曲のバリエーションを説明するための側断面図である。 コイルエンド部の屈曲のバリエーションを説明するための側断面図である。 コイルエンド部の屈曲のバリエーションを説明するための側断面図である。 コイルエンド部とマグネットとの位置関係を説明するための図である。 コイルエンド部の屈曲のバリエーションを説明するための側断面図である。 コイルエンド部の屈曲のバリエーションを説明するための側断面図である。 コイルを形成する巻線の端末部のバリエーションを説明するための拡大斜視図である。 コイルを形成する巻線の端末部のバリエーションを説明するための拡大斜視図である。 コイルを形成する巻線の端末部のバリエーションを説明するための拡大斜視図である。
(第1実施形態)
図1~図15を用いて本開示の第1実施形態に係るモータ10について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Z方向、矢印R方向及び矢印C方向は、後述するロータ12の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、ロータ12の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。
図1~図3に示されるように、本実施形態のモータ10は、回転体としてのロータ12がステータ14の径方向内側に配置されたインナロータ型のブラシレスモータである。なお、図1~図5に示された図は、一例として示したモータ10等の図であり、後の説明とコイル16の数やマグネット18の数が互いに一致していない箇所がある。
ロータ12は、一対のベアリング20を介して回転可能に支持された回転軸22と、遊底円筒状に形成されていると共に回転軸22に固定されたロータコア24と、ロータコア24の径方向外側の面に固定された複数のマグネット18と、を含んで構成されている。
ロータコア24は、回転軸22が圧入等により固定される円筒状に形成された第1円筒部24Aと、第1円筒部24Aの径方向外側に配置されていると共に円筒状に形成された第2円筒部24Bと、第1円筒部24Aの軸方向一方側の端部と第2円筒部24Bの軸方向一方側の端部とを径方向につなぐ円板状の接続板部24Cと、を備えている。第2円筒部24Bの径方向外側の面である外周面は、周方向に沿って円筒面状に形成されている。この第2円筒部24Bの外周面には、後述するマグネット18が固定されている。
複数のマグネット18は、固有保磁力Hcが400[kA/m]以上かつ残留磁束密度Brが1.0[T]以上の磁性化合物を用いて形成されている。一例として、本実施形態のマグネット18は、NdFe11TiN、NdFe14B、SmFe17、FeNi等の磁性化合物を用いて形成されている。また、複数のマグネット18が、ロータコア24の第2円筒部24Bの外周面に固定されている。また、径方向外側の面がN極とされたマグネット18と径方向外側の面がS極とされたマグネット18とは、周方向に交互に配列されている。なお、マグネット18の数は、モータ10に要求される出力等を考慮して適宜設定すればよい。
図5に示されるように、ステータ14は、環状に形成されたコアとしてのステータコア26と、ステータコア26に接着や嵌合等により取付けられたインシュレータ28と、ステータコア26にインシュレータ28を介して取付けられた複数のコイル16と、を備えている。本実施形態のステータ14は、コイル16の内部にステータコア26の一部が配置されないティースレス構造となっている。
図1及び図5に示されるように、ステータコア26は、鋼材等の磁性材料を用いて環状に形成されている。また、ステータコア26を軸方向及び径方向に沿って切断した断面は、軸方向を長手方向とする矩形状断面となっている。さらに、ステータコア26の径方向への厚み寸法は、後述するコイル16のコイルエンド部38の径方向への寸法よりも大きな寸法に設定されている。このステータコア26は、ロータ12と同軸上に配置されており、ステータコア26の軸方向の中心位置とロータコア24に固定された複数のマグネット18の軸方向の中心位置とは軸方向に一致している。
インシュレータ28は、樹脂材料等の絶縁性の高い材料を用いて形成されている。このインシュレータ28は、当該インシュレータ28がステータコア26に取付けられた状態においてステータコア26の径方向内側の面及び軸方向の両端面を覆っている。なお、インシュレータ28の具体的な構成については、後に詳述する。
図5~図7に示されるように、複数のコイル16は、導電性の巻線(導線)が環状に巻き回されることによって形成されている。ここで、図6及び図7に示されるように、本実施形態のコイル16を形成する巻線30は、その長手方向に沿って切断した断面視で、該巻線30の第1の方向(矢印A1方向)への寸法L1が当該第1の方向と直交する第2の方向(矢印A2)への寸法L2に対して大きな寸法に設定された矩形状断面となっている。また、巻線30は、導電性の素線が束ねられることで形成された素線集合体としてもよい。また、束ねられた素線間の抵抗値は、素線そのものの抵抗値よりも大きくなっている。なお、巻線30の断面形状は、長円状であってもよいし、楕円状であってもよい。また、巻線30は一般的にエナメル線が好適に用いられ、導電部材としては銅やアルミなどがある。
図5~図7に示されるように、本実施形態のステータ14は、軸方向への寸法が異なる2種類のコイル16を含んで構成されている。ここで、図6に示されたコイル16を短コイル32と呼ぶ。また、図7に示されたコイル16を長コイル34と呼ぶ。なお、コイル16の数は、モータ10に要求される出力等を考慮して適宜設定すればよい。
図6に示されるように、短コイル32は、巻線30が第2の方向(矢印A2方法)へ積層されるように矩形状に巻回された後に、軸方向の両端部が径方向外側へ向けて屈曲されることにより形成されている。これにより、短コイル32は、巻線30の一部が周方向に並んで配置されると共に周方向に間隔をあけて配置される一対の対向部36と、一対の対向部36の軸方向一方側の端部を周方向につなぐ一方のコイルエンド部38と、一対の対向部36の軸方向他方側の端部を周方向につなぐ他方のコイルエンド部38と、を有する構成となっている。また、短コイル32を形成する巻線30の一方側の端末部40は、周方向一方側の対向部36の周方向一方側から軸方向一方側へ延在されている。また、短コイル32を形成する巻線30の他方側の端末部40は、周方向他方側の対向部36の周方向一方側から軸方向一方側へ延在されている。このような端末部40の取り回しとされることで、本実施形態の短コイル32では、軸方向一方側のコイルエンド部38における巻線30の積層数が、軸方向他方側のコイルエンド部38における巻線30の積層数よりも少ない積層数となっている。詳述すると、軸方向一方側のコイルエンド部38における巻線30の積層数が6層となっていると共に、軸方向他方側のコイルエンド部38における巻線30の積層数が7層となっている。なお、一対の対向部36における巻線30の積層数は7層となっている。
ここで、短コイル32の製造工程について簡単に説明する。短コイル32の製造工程では、先ず、巻線30が第2の方向(矢印A2方法)へ積層されるように、当該巻線30を矩形状に巻回する。次に、短コイル32において一対の端末部40を除く矩形状に巻回された部分を図示しない結合部材を用いて結合する。これにより、短コイル32において一対の対向部36、軸方向一方側のコイルエンド部38及び軸方向他方側のコイルエンド部38を形成する部分(積層された巻線30)が、第2の方向へ分離不能に結合される。次に、図8及び図9に示されるように、短コイル32において軸方向一方側のコイルエンド部38及び軸方向他方側のコイルエンド部38を形成する部分を径方向外側へ向けて略直角に屈曲させる。すなわち、一対のコイルエンド部38と一対の対向部36との境目を第1の方向へ略直角に屈曲させる。これにより、一対の対向部36がステータコア26の径方向内側の面に沿って配置されると共に軸方向一方側及び他方側の両コイルエンド部38がステータコア26の軸方向の両端面に沿ってそれぞれ配置される構成の短コイル32が形成される。以上の工程を経ることにより、短コイル32が製造される。
図6及び図7に示されるように、長コイル34は、当該長コイル34の軸方向への寸法H2が短コイル32の軸方向への寸法H1よりも大きな寸法となっていることを除いては、短コイル32と同一の構成となっている。ここで、長コイル34において短コイル32と対応する部分には、短コイル32と同じ符号を付して当該部分の説明を省略する。また、長コイル34は短コイル32と同様の工程を経て製造される。ところで、長コイル34を形成する巻線30の長さは、短コイル32を形成する巻線30の長さよりも長くなっている。これにより、長コイル34の電気抵抗が短コイル32の電気抵抗よりも高くなっている。
図10に示されるように、複数のコイル16は、一例としてスター結線で結線されている。この例のU相42U、V相42V及びW相42Wは、2つの短コイル32及び2つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。U相42Uでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32、長コイル34、短コイル32の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32、長コイル34、短コイル32の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34、短コイル32、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。なお、各々のコイル16間は、バスバー等の結線部材を用いて結線されていてもよいし、コイル16同士は切断されず同じ巻線30で連続巻きされていてもよい。
ここで、U相42Uにおいて中性点44から最も遠い短コイル32から中性点44までの範囲をU相のコイル接続体46Uと呼ぶ。また、V相42Vにおいて中性点44から最も遠い短コイル32から中性点44までの範囲をV相のコイル接続体46Vと呼ぶ。さらに、W相42Wにおいて中性点44から最も遠い長コイル34から中性点44までの範囲をW相のコイル接続体46Wと呼ぶ。そして、本実施形態では、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの長コイル34の数及び短コイル32の数が同じ数に設定されていることにより、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。ここで、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっているとは、一の相のコイル接続体46Uの合成抵抗と他の相のコイル接続体46V、46Wの合成抵抗との差異がプラスマイナス5%以内に収まっていることをいうものとする。
図11には、U相42Uの各々のコイル16、V相42Vの各々のコイル16及びW相42Wの各々のコイル16の配置関係が示されている。図11及び図12に示されるように、U相42Uにおいて中性点44から最も遠い短コイル32とV相42Vにおいて中性点44から最も遠い短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて中性点44から最も遠い長コイル34は、U相42Uにおいて中性点44から最も遠い短コイル32及びV相42Vにおいて中性点44から最も遠い短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて中性点44から最も遠い短コイル32とW相42Wにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。さらに、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の長コイル34は、V相42Vにおいて中性点44から最も遠い短コイル32及びW相42Wにおいて中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とU相42Uにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。さらに、V相42Vにおいて中性点44とは反対側の長コイル34は、W相42Wにおいて中性点44とは反対側の短コイル32及びU相42Uにおいて中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、U相42Uにおいて中性点44側の短コイル32とV相42Vにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。さらに、W相42Wにおいて中性点44側の長コイル34は、U相42Uにおいて中性点44側の短コイル32及びV相42Vにおいて中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて中性点44側の短コイル32とW相42Wにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。さらに、U相42Uにおいて中性点44側の長コイル34は、V相42Vにおいて中性点44側の短コイル32及びW相42Wにおいて中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて中性点44側の短コイル32とU相42Uにおいて中性点44から最も遠い短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。さらに、V相42Vにおいて中性点44側の長コイル34は、W相42Wにおいて中性点44側の短コイル32及びU相42Uにおいて中性点44から最も遠い短コイル32を跨ぐように配置される。
ここで、図12及び図13に示されるように、各々のコイル16が取り付けられるインシュレータ28は、ステータコア26の径方向内側の面を覆う内面被覆部28Aと、ステータコア26の軸方向の両端面を覆う一対の軸端面被覆部28Bと、一対の軸端面被覆部28Bにおける径方向外側の端部から軸方向へ延びる一対の外周側フランジ部28Cと、を備えている。また、インシュレータ28は、短コイル32の周方向への位置決めを行う複数の周方向位置決め部28Dを備えている。複数の周方向位置決め部28Dは、外周側フランジ部28Cから径方向内側へ向けて凸状に形成されており、周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、短コイル32のコイルエンド部38が、周方向に隣り合う一対の周方向位置決め部28Dの間に配置されることで、当該短コイル32の周方向への位置決めがなされるようになっている。なお、複数の周方向位置決め部28Dは、片側の外周側フランジ部28Cに設けられていればよいが、両方の外周側フランジ部28Cに設けられた構成としてもよい。また、図14に示されるように、内面被覆部28Aと対応する部分をシート状のペーパーインシュレータとし、その他の部分を図13に示されたインシュレータ28と同様の構成のインシュレータ29としてもよい。なお、図14に示されたインシュレータ29において図13に示されたインシュレータ28と対応する部分には、インシュレータ28と対応する部分と同じ符号を付している。
図11、図12及び図15に示されるように、短コイル32の対向部36及び長コイル34の対向部36は、インシュレータ28の内面被覆部28Aを介してステータコア26の径方向内側の面に沿って配置されると共に径方向の同じ位置に配置される。詳述すると、図15に示された状態では、周方向に隣り合うU相の短コイル32の周方向一方側の対向部36とV相の短コイル32の周方向他方側の対向部36とが、周方向に隣接して配置されると共に、周方向に隣り合うU相の短コイル32の周方向一方側の対向部36及びV相の短コイル32の周方向他方側の対向部36が、W相の長コイル34の一対の対向部36の間に配置されている。図11及び図15に示されるように、他の短コイル32の対向部36及び他の長コイル34の対向部36についても同様の関係でステータコア26の径方向内側の面に沿って配置される。また、短コイル32の対向部36の軸方向の中心位置及び長コイル34の対向部36の軸方向の中心位置と前述のマグネット18の軸方向の中心位置とが互いに軸方向に一致する位置に配置された状態で、短コイル32の対向部36及び長コイル34の対向部36とマグネット18とが、径方向に対向して配置される。また、短コイル32の対向部36及び長コイル34の対向部36を構成する巻線30の第1の方向は、マグネット18側へ向けられている。
図11、図12及び図15に示されるように、短コイル32の一対のコイルエンド部38は、インシュレータ28の一対の軸端面被覆部28Bを介してステータコア26の軸方向の両端面に沿ってそれぞれ配置される。また、長コイル34の一対のコイルエンド部38は、周方向に隣り合う2つの短コイル32のコイルエンド部38及びインシュレータ28の一対の軸端面被覆部28Bを介してステータコア26の軸方向の両端面に沿ってそれぞれ配置される。すなわち、長コイル34の一対のコイルエンド部38は、周方向に隣り合う2つの短コイル32の一対のコイルエンド部38と軸方向に重ねて配置される。詳述すると、図15に示された状態では、W相の長コイル34の一対のコイルエンド部38が、周方向に隣り合うU相の短コイル32の一対のコイルエンド部38における周方向一方側の部分とV相の短コイル32の一対のコイルエンド部38における周方向他方側の部分と軸方向に重ねて配置される。図11及び図15に示されるように、他の短コイル32のコイルエンド部38及び他の長コイル34のコイルエンド部38についても同様の関係でステータコア26の軸方向の両端面に沿って配置される。
(本実施形態の作用並びに効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
図3、図6、図7、図10及び図11に示されるように、本実施形態のモータ10では、ステータ14の一部を構成するU相のコイル接続体46U、V相のコイル接続体46V、W相のコイル接続体46Wへの通電が切り替えられることで、ステータ14の内周に回転磁界が生じる。これにより、ロータ12が回転する。
ここで、本実施形態のモータ10では、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの長コイル34の数及び短コイル32の数が同じ数に設定されていることにより、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。これにより、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの電気的なアンバランスが生じにくくなる。その結果、モータ10のトルクリップルが悪化することを抑制することができる。
また、本実施形態のモータ10では、長コイル34のコイルエンド部38及び短コイル32のコイルエンド部38が、対向部36に対して径方向外側に直角に屈曲された構成となっていると共に、長コイル34のコイルエンド部38と短コイル32のコイルエンド部38とが軸方向に重ねられた構成となっている。これにより、ステータ14の軸方向への体格の大型化を抑止することができる。その結果、モータ10の軸方向への体格の大型化を抑止することができる。
さらに、本実施形態のモータ10では、コイル16を形成する巻線30の断面形状が、第1の方向(矢印A1方向)を長手方向とする矩形状となっている。これに加えて、短コイル32の対向部36及び長コイル34の対向部36を構成している部分の巻線30の第1の方向がマグネット18側へ向けられている。これにより、巻線30の断面積を確保しつつ、巻線30のマグネット18と対向する部分の面積を小さくすることができる。これにより、巻線30の電気抵抗が増加することを抑制しつつ、対向部36に生じる渦電流による交流銅損が増加することを抑制することができる。また、本実施形態のモータ10では、対向部36がステータコア26の径方向内側の面に沿って1層の構造となっている。これにより、図8に示されるように、対向部36を軸方向から見た形状をステータコア26の径方向内側の面に対応する湾曲形状に形成し易くすることができる。これにより、占積率を向上させることができる。
また、図6、図7、図8及び図9に示されるように、本実施形態のモータ10では、コイル16の製造工程で、コイル16において一対の対向部36、軸方向一方側のコイルエンド部38及び軸方向他方側のコイルエンド部38を形成する部分(積層された巻線30)が、第2の方向へ分離不能に結合される。これにより、コイル16において軸方向一方側のコイルエンド部38及び軸方向他方側のコイルエンド部38を形成する部分を径方向外側へ向けて略直角に屈曲させる際の作業性を良好にすることができる。
さらに、本実施形態のモータ10では、コイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38における巻線30の積層数が、軸方向他方側のコイルエンド部38における巻線30の積層数よりも少ない積層数となっている状態で、一対の端末部40が軸方向一方側に配置されている。このように構成することで、コイル16において巻線30が巻回されている部分の長さを短くすることができる。これにより、コイル16の電気抵抗が増加することを抑制することができる。
また、本実施形態のモータ10では、インシュレータ28の外周側フランジ部28Cに複数の周方向位置決め部28Dが設けられている。これにより、短コイル32をインシュレータ28を介してステータコア26に取り付ける際の作業性を良好にすることができる。また、各々の短コイル32の周方向の位置を安定させることができ、各々の短コイル32を周方向により均等に配置することができる。なお、一の相の短コイル32の周方向への位置決めを行う周方向位置決め部28Dのみが設けられた構成としてもよい。
(第2実施形態~第8実施形態のモータ)
次に、図16~図29を用いて、第1実施形態のモータ10と同様にトルクリップルを抑制することができる第2実施形態~第8実施形態のモータのステータ14の構成について説明する。なお、第2実施形態~第8実施形態のモータにおいて既に説明した実施形態のモータと対応する部材及び部分には、既に説明した実施形態のモータと対応する部材及び部分と同じ符号を付して、その説明を省略することがある。
(第2実施形態のモータ)
図16に示されるように、第2実施形態のモータのステータ14では、複数のコイル16は、スター結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、2つの短コイル32及び2つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。U相42Uでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された2つのコイル16と中性点44側から短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された2つのコイル16とが、並列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された2つのコイル16と中性点44側から短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された2つのコイル16とが、並列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32の順で直列で結線された2つのコイル16と中性点44側から長コイル34、短コイル32の順で直列で結線された2つのコイル16とが、並列で結線されている。また、本実施形態においても、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。
図17に示されるように、U相42Uにおいて一方の配線経路の短コイル32とV相42Vにおいて一方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて一方の配線経路の長コイル34は、U相42Uにおいて一方の配線経路の短コイル32及びV相42Vにおいて一方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて一方の配線経路の短コイル32とW相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて一方の配線経路の長コイル34は、V相42Vにおいて一方の配線経路の短コイル32及びW相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32とU相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて一方の配線経路の長コイル34は、W相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32及びU相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、U相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32とV相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて他方の配線経路の長コイル34は、U相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32及びV相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32とW相42Wにおいて他方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて他方の配線経路の長コイル34は、V相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32及びW相42Wにおいて他方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて他方の配線経路の短コイル32とU相42Uにおいて一方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて他方の配線経路の長コイル34は、W相42Wにおいて他方の配線経路の短コイル32及びU相42Uにおいて一方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
以上説明したステータ14を含んで構成された第2実施形態のモータにおいてもトルクリップルが悪化することを抑制することができる。
(第3実施形態のモータ)
図18に示されるように、第3実施形態のモータのステータ14では、複数のコイル16は、スター結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、3つの短コイル32及び3つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。U相42Uでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34、短コイル32の順で直列で結線された3つのコイル16と中性点44側から長コイル34、短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された3つのコイル16とが、並列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34、短コイル32の順で直列で結線された3つのコイル16と中性点44側から長コイル34、短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された3つのコイル16とが、並列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32、長コイル34の順で直列で結線された3つのコイル16と中性点44側から短コイル32、長コイル34、短コイル32の順で直列で結線された3つのコイル16とが、並列で結線されている。また、本実施形態においても、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。
図19に示されるように、U相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32とV相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の長コイル34は、U相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32及びV相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32とW相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて一方の配線経路の長コイル34は、V相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32及びW相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32とU相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて一方の配線経路の長コイル34は、W相42Wにおいて一方の配線経路の短コイル32及びU相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、U相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32とV相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の長コイル34は、U相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32及びV相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32とW相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて他方の配線経路かつ中性点44とは反対側の長コイル34は、V相42Vにおいて一方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32及びW相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32とU相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて他方の配線経路かつ中性点44とは反対側の長コイル34は、W相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32及びU相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、U相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32とV相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて他方の配線経路の長コイル34は、U相42Uにおいて他方の配線経路の短コイル32及びV相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32とW相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて他方の配線経路かつ中性点44側の長コイル34は、V相42Vにおいて他方の配線経路の短コイル32及びW相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32とU相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて他方の配線経路かつ中性点44側の長コイル34は、W相42Wにおいて他方の配線経路かつ中性点44側の短コイル32及びU相42Uにおいて一方の配線経路かつ中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
以上説明したステータ14を含んで構成された第3実施形態のモータにおいてもトルクリップルが悪化することを抑制することができる。
(第4実施形態のモータ)
図20に示されるように、第4実施形態のモータのステータ14では、複数のコイル16は、スター結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、1つの短コイル32、1つの長コイル34及び2つの中コイル48を含んでそれぞれ構成されている。なお、中コイル48とは、軸方向の寸法が短コイル32の軸方向への寸法よりも大きくかつ長コイル34の軸方向への寸法よりも小さな寸法に設定されたコイル16のことである。U相42Uでは、中性点44側から中コイル48、長コイル34、中コイル48、短コイル32の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から中コイル48、短コイル32、中コイル48、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から長コイル34、中コイル48、短コイル32、中コイル48の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。また、本実施形態においても、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。
図21に示されるように、U相42Uの短コイル32とV相42Vの長コイル34とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて中性点44とは反対側の中コイル48は、U相42Uの短コイル32及びV相42Vの長コイル34を跨ぐように配置される。
また、V相42Vの長コイル34とW相42Wの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の中コイル48は、V相42Vの長コイル34及びW相42Wの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wの短コイル32とU相42Uの長コイル34とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて中性点44とは反対側の中コイル48は、W相42Wの短コイル32及びU相42Uの長コイル34を跨ぐように配置される。
また、U相42Uの長コイル34とV相42Vの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて中性点44側の中コイル48は、U相42Uの長コイル34及びV相42Vの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vの短コイル32とW相42Wの長コイル34とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uにおいて中性点44側の中コイル48は、V相42Vの短コイル32及びW相42Wの長コイル34を跨ぐように配置される。
また、W相42Wの長コイル34とU相42Uの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vにおいて中性点44側の中コイル48は、W相42Wの長コイル34及びU相42Uの短コイル32を跨ぐように配置される。
以上説明したステータ14を含んで構成された第4実施形態のモータにおいてもトルクリップルが悪化することを抑制することができる。
(第5実施形態のモータ)
図22及び図23に示されるように、第5実施形態のモータ50は、10極12スロットのティースレス構造のモータである。なお、図中に示す矢印iは、W相42W側からV相42V側へ流れる電流の向きを示している。
図22に示されるように、第5実施形態のモータ50のステータ14では、複数のコイル16は、スター結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、2つの短コイル32及び2つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。U相42Uでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32、短コイル32、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32、短コイル32、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32、短コイル32、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。また、本実施形態においても、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。
図23に示されるように、U相42Uにおいて中性点44側の長コイル34とU相42Uにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。
また、U相42Uにおいて中性点44側の短コイル32の一対の対向部36の間には、V相42Vにおいて中性点44と反対側の長コイル34の一方の対向部36が配置されている。
また、V相42Vにおいて中性点44とは反対側の長コイル34とV相42Vにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。
また、V相42Vにおいて中性点44側の短コイル32の一対の対向部36の間には、W相42Wにおいて中性点44側の長コイル34の一方の対向部36が配置されている。
また、W相42Wにおいて中性点44側の長コイル34とW相42Wにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。
また、W相42Wにおいて中性点44側の短コイル32の一対の対向部36の間には、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の長コイル34の一方の対向部36が配置されている。
また、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の長コイル34とU相42Uにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。
また、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の短コイル32の一対の対向部36の間には、V相42Vにおいて中性点44側の長コイル34の一方の対向部36が配置されている。
また、V相42Vにおいて中性点44側の長コイル34とV相42Vにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。
また、V相42Vにおいて中性点44側の短コイル32の一対の対向部36の間には、W相42Wにおいて中性点44とは反対側の長コイル34の一方の対向部36が配置されている。
また、W相42Wにおいて中性点44とは反対側の長コイル34とW相42Wにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。
また、W相42Wにおいて中性点44とは反対側の短コイル32の一対の対向部36の間には、U相42Uにおいて中性点44側の長コイル34の一方の対向部36が配置されている。
以上説明したステータ14を含んで構成された第5実施形態のモータ50においてもトルクリップルが悪化することを抑制することができる。
(第6実施形態のモータ)
図24に示されるように、第6実施形態のモータのステータ14では、複数のコイル16のうち半分のコイルがスター結線で結線されており、残り半分のコイルもスター結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、1つの短コイル32及び1つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。U相42Uでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。
また、本実施形態のX相42X、Y相42Y及びZ相42Zは、1つの短コイル32及び1つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。X相42Xでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。また、Y相42Yでは、中性点44側から長コイル34、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。さらに、Z相42Zでは、中性点44側から短コイル32、長コイル34の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。ここで、X相42Xにおいて中性点44から短コイル32までの範囲をX相のコイル接続体46Xと呼ぶ。また、V相42Vにおいて中性点44から短コイル32までの範囲をY相のコイル接続体46Yと呼ぶ。さらに、Z相42Zにおいて中性点44から長コイル34までの範囲をZ相のコイル接続体46Zと呼ぶ。また、本実施形態においても、各々の相のコイル接続体46U、46V、46W、46X、46Y、46Zの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。
図25に示されるように、U相42Uの短コイル32とV相42Vの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wの長コイル34は、U相42Uの短コイル32及びV相42Vの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vの短コイル32とW相42Wの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42Uの長コイル34は、V相42Vの短コイル32及びW相42Wの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42Wの短コイル32とX相42Xの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42Vの長コイル34は、W相42Wの短コイル32及びX相42Xの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、X相42Xの短コイル32とY相42Yの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、Z相42Zの長コイル34は、X相42Xの短コイル32及びY相42Yの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、Y相42Yの短コイル32とZ相42Zの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、X相42Xの長コイル34は、Y相42Yの短コイル32及びZ相42Zの短コイル32を跨ぐように配置される。
また、Z相42Zの短コイル32とU相42Uの短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、Y相42Yの長コイル34は、Z相42Zの短コイル32及びU相42Uの短コイル32を跨ぐように配置される。
以上説明したステータ14を含んで構成された第6実施形態のモータにおいてもトルクリップルが悪化することを抑制することができる。なお、U相42U、V相42V、W相42WとX相42X、Y相42Y、Z相42Zは別々の3相インバータに接続して駆動してもよいし、U相42U、V相42V、W相42WとX相42X、Y相42Y、Z相42Zを束ねて1つの3相インバータに接続して駆動してもよい。
(第7実施形態のモータ)
図26に示されるように、第7実施形態のモータのステータ14では、複数のコイル16のうち半分のコイルがスター結線で結線されており、残り半分のコイルもスター結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、2つの短コイル32又は2つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。U相42Uでは、中性点44側から短コイル32、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。また、V相42Vでは、中性点44側から短コイル32、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。さらに、W相42Wでは、中性点44側から長コイル34、長コイル34の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。
また、本実施形態のX相42X、Y相42Y及びZ相42Zは、2つの短コイル32又は2つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。X相42Xでは、中性点44側から長コイル34、長コイル34の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。また、Y相42Yでは、中性点44側から長コイル34、長コイル34の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。さらに、Z相42Zでは、中性点44側から短コイル32、短コイル32の順でこれら2つのコイル16が直列で結線されている。
図27に示されるように、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とV相42Vにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて中性点44側の長コイル34は、U相42Uにおいて中性点44とは反対側の短コイル32及びV相42Vにおいて中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とZ相42Zにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、X相42Xにおいて中性点44とは反対側の長コイル34は、V相42Vにおいて中性点44とは反対側の短コイル32及びZ相42Zにおいて中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、Z相42Zにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とU相42Uにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、Y相42Yにおいて中性点44とは反対側の長コイル34は、Z相42Zにおいて中性点44とは反対側の短コイル32及びU相42Uにおいて中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、U相42Uにおいて中性点44側の短コイル32とV相42Vにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42Wにおいて中性点44側の長コイル34は、U相42Uにおいて中性点44側の短コイル32及びV相42Vにおいて中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42Vにおいて中性点44側の短コイル32とZ相42Zにおいて中性点44側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、X相42Xにおいて中性点44側の長コイル34は、V相42Vにおいて中性点44側の短コイル32及びZ相42Zにおいて中性点44側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、Z相42Zにおいて中性点44側の短コイル32とU相42Uにおいて中性点44とは反対側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、Y相42Yにおいて中性点44側の長コイル34は、Z相42Zにおいて中性点44側の短コイル32及びU相42Uにおいて中性点44とは反対側の短コイル32を跨ぐように配置される。
ここで、図26及び図27に示されるように、本実施形態では、U相のコイル接続体46U及びV相のコイル接続体46Vの合成抵抗がそれぞれR1となっている。また、W相のコイル接続体46Wの合成抵抗がR2となっている。U相のコイル接続体46U及びV相のコイル接続体46Vは2つの短コイル32を含んで構成されていると共に、W相のコイル接続体46Wは2つの長コイル34を含んで構成されていることより、合成抵抗R1が合成抵抗R2よりも小さな合成抵抗となっている。
また、X相のコイル接続体46X及びY相のコイル接続体46Yの合成抵抗がそれぞれR3となっている。また、Z相のコイル接続体46Zの合成抵抗がR4となっている。X相のコイル接続体46X及びY相のコイル接続体46Yは2つの長コイル34を含んで構成されていると共に、Z相のコイル接続体46Zは2つの短コイル32を含んで構成されていることより、合成抵抗R3が合成抵抗R4よりも大きな合成抵抗となっている。
そして、第7実施形態のモータでは、R1:R2=R4:R3の関係となるように各々のコイル接続体46U、46V、46W、46X、46Y、46Zの短コイル32及び長コイル34の数が設定されている。これにより、トルクリップルが悪化することを抑制することができる。なお、R1:R2=R4:R3の関係となるとは、R1/R2とR4/R3との差異がプラスマイナス5%以内に入っていることをいうものとする。なお、U相42U、V相42V、W相42WとX相42X、Y相42Y、Z相42Zは別々の3相インバータに接続して駆動してもよいし、U相42U、V相42V、W相42WとX相42X、Y相42Y、Z相42Zを束ねて1つの3相インバータに接続して駆動してもよい。
(第8実施形態のモータ)
図28に示されるように、第8実施形態のモータ51のステータ14では、複数のコイル16は、デルタ結線で結線されている。本実施形態のU相42U、V相42V及びW相42Wは、2つの短コイル32及び2つの長コイル34を含んでそれぞれ構成されている。ここで、U相のコイル接続体46UとV相のコイル接続体46Vとの接続点をUV接続点52UVと呼ぶ。また、V相のコイル接続体46VとW相のコイル接続体46Wとの接続点をVW接続点52VWと呼ぶ。さらに、W相のコイル接続体46WとU相のコイル接続体46Uとの接続点をWU接続点52WUと呼ぶ。なお、UV接続点52UVとVW接続点52VWとの間、及び、UV接続点52UVとWU接続点52WUとの間に電圧が印加された際の電流の向きを図29において矢印iで示している。
U相42Uでは、WU接続点52WU側からUV接続点52UV側に長コイル34、短コイル32、長コイル34、短コイル32の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。また、V相42Vでは、UV接続点52UV側からVW接続点52VW側に短コイル32、長コイル34、短コイル32、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。さらに、W相42Wでは、VW接続点52VW側からWU接続点52WU側に短コイル32、長コイル34、短コイル32、長コイル34の順でこれら4つのコイル16が直列で結線されている。ここで、U相42UにおいてWU接続点52WUからUV接続点52UVまでがU相のコイル接続体46Uであり、V相42VにおいてUV接続点52UVからVW接続点52VWまでの範囲がV相のコイル接続体46Vであり、W相42WにおいてVW接続点52VWからWU接続点52WUまでの範囲がW相のコイル接続体46Wである。そして、本実施形態においても、各々の相のコイル接続体46U、46V、46Wの合成抵抗が互いに同じ合成抵抗となっている。
図29に示されるように、U相42UにおいてWU接続点52WU側の短コイル32とW相42WにおいてVW接続点52VW側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42VにおいてVW接続点52VW側の長コイル34は、U相42UにおいてUV接続点52UV側の短コイル32及びW相42WにおいてVW接続点52VW側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42WにおいてVW接続点52VW側の短コイル32とV相42VにおいてUV接続点52UV側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42UにおいてWU接続点52WU側の長コイル34は、W相42WにおいてVW接続点52VW側の短コイル32及びV相42VにおいてUV接続点52UV側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42VにおいてUV接続点52UV側の短コイル32とU相42UにおいてUV接続点52UV側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42WにおいてWU接続点52WU側の長コイル34は、V相42VにおいてUV接続点52UV側の短コイル32及びU相42UにおいてUV接続点52UV側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、U相42UにおいてUV接続点52UV側の短コイル32とW相42WにおいてWU接続点52WU側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、V相42VにおいてVW接続点52VW側の長コイル34は、U相42UにおいてUV接続点52UV側の短コイル32及びW相42WにおいてWU接続点52WU側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、W相42WにおいてWU接続点52WU側の短コイル32とV相42VにおいてVW接続点52VW側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、U相42UにおいてUV接続点52UV側の長コイル34は、W相42WにおいてWU接続点52WU側の短コイル32及びV相42VにおいてVW接続点52VW側の短コイル32を跨ぐように配置される。
また、V相42VにおいてVW接続点52VW側の短コイル32とU相42UにおいてWU接続点52WU側の短コイル32とは、ステータコア26に沿って周方向に隣り合って配置される。また、W相42WにおいてVW接続点52VW側の長コイル34は、V相42VにおいてVW接続点52VW側の短コイル32及びU相42UにおいてWU接続点52WU側の短コイル32を跨ぐように配置される。
以上説明したステータ14を含んで構成された第8実施形態のモータ51においてもトルクリップルが悪化することを抑制することができる。
(第9実施形態のモータ)
図30及び図31に示されるように、第9実施形態のモータのインシュレータ28は、短コイル32の周方向への位置決めを行う周方向位置決め部としての複数の第1周方向位置決め部28Eと、中コイル48の周方向への位置決めを行う周方向位置決め部としての複数の第2周方向位置決め部28Fと、を備えている。なお、第1周方向位置決め部28E及び第2周方向位置決め部28Fの構成は、前述の周方向位置決め部28D(図13参照)と同様の構成である。複数の第1周方向位置決め部28Eは軸端面被覆部28Bに沿って周方向に等間隔に配置されている。また、複数の第2周方向位置決め部28Fは、複数の第1周方向位置決め部28Eに対して軸方向一方側にオフセットした位置において周方向に等間隔に配置されている。また、軸方向一方側から見て、複数の第2周方向位置決め部28Fは、それぞれ周方向に隣り合う一対の第1周方向位置決め部28Eの間に配置されている。
そして、短コイル32のコイルエンド部38が、周方向に隣り合う一対の第1周方向位置決め部28Eの間に配置されることで、当該短コイル32の周方向への位置決めがなされるようになっている。また、中コイル48のコイルエンド部38が、周方向に隣り合う一対の第2周方向位置決め部28Fの間に配置されることで、当該中コイル48の周方向への位置決めがなされるようになっている。ここで、中コイル48のコイルエンド部38が、周方向に隣り合う一対の第2周方向位置決め部28Fの間に配置された状態では、中コイル48のコイルエンド部38が第1周方向位置決め部28Eの軸方向の端面に当接している。これにより、中コイル48の軸方向への位置決めがなされるようになっている。すなわち、第1周方向位置決め部28Eは、中コイル48の軸方向への位置決めを行う軸方向位置決め部としての第1軸方向位置決め部28Gとなっている。また、長コイル34がインシュレータ28を介してステータコア26に沿って配置された状態では、長コイル34のコイルエンド部38が第2周方向位置決め部28Fの軸方向の端面に当接している。これにより、長コイル34の軸方向への位置決めがなされるようになっている。すなわち、第2周方向位置決め部28Fは、長コイル34の軸方向への位置決めを行う軸方向位置決め部としての第2軸方向位置決め部28Hとなっている。
以上説明した本実施形態のモータでは、第1周方向位置決め部28E(第1軸方向位置決め部28G)及び第2周方向位置決め部28F(第2軸方向位置決め部28H)を設けることにより、各々のコイル16をインシュレータ28を介してステータコア26に取り付ける際の作業性を良好にすることができる。
(第10実施形態のモータ)
図32に示されるように、第10実施形態のモータ54では、周方向に隣り合う一対の対向部36の間に配置される巻線間部分としての小突起26Aがステータコア26に設けられていることに特徴がある。ここで、小突起26Aの周方向の幅寸法をWt、小突起26Aの飽和磁束密度をBs、マグネット18の1磁極分の周方向の幅寸法をWm、マグネット18を形成する磁性化合物の残留磁束密度をBrとする。そして、小突起26Aが、Wt×Bs≦Wm×Brの関係となる磁性材料、若しくは非磁性材料を用いて形成されている構成とする。これにより、ステータ14の磁束密度を向上させることができると共に磁気飽和と磁束漏れを抑制することができ、モータ54のトルクを向上させることができる。
(第11実施形態のモータ)
図33に示されるように、第11実施形態のモータ56では、ロータ12のマグネット18が、固有保磁力Hcが400[kA/m]以上かつ残留磁束密度Brが1.0[T]以上の磁性化合物を用いて形成されている。このマグネット18を軸方向から見て、マグネット18の磁極中心における磁化容易軸58の向きと径方向(d軸60)とのなす角度が、マグネット18の磁極間における磁化容易軸58の向きと径方向(q軸62)とのなす角度よりも小さな角度に設定されている。これにより、ステータ14とのエアギャップにおける磁束密度を高めることができる。その結果、モータ56の小型化及び高出力化、マグネット18の量の低減を図ることができる。
(第12実施形態のモータ、第13実施形態のモータ)
図34Aに示されるように、第12実施形態のモータ64では、周方向に隣り合う一のマグネット18におけるコイル16側の部分と他のマグネット18におけるコイル16側の部分とが周方向に離間している。また、周方向に隣り合う一のマグネット18におけるコイル16とは反対側の部分と他のマグネット18におけるコイル16とは反対側の部分との間に磁性材料を用いて形成された介在部24Dが介在している。介在部24Dは、一例としてロータコア24と一体に形成されている。
図34Bに示されるように、第13実施形態のモータ66では、周方向に隣り合う一のマグネット18におけるコイル16側の部分と他のマグネット18におけるコイル16側の部分とが周方向に離間している。また、周方向に隣り合う一のマグネット18におけるコイル16とは反対側の部分と他のマグネット18におけるコイル16とは反対側の部分とが周方向に当接するか微小に離間している。
上記構成の第12実施形態のモータ64及び第13実施形態のモータ66では、周方向に隣り合うマグネット18間の磁気抵抗を低減することができると共に磁束密度を高めることができる。
(第14実施形態のモータ)
図35に示されるように、第14実施形態のモータ68は、減速機70を有する減速機付きモータである。減速機70の大部分はロータコア24の内側に配置されている。この減速機70は、回転軸22に固定された内歯車72と、内歯車72の径方向外側に配置されていると共にステータ14を支持するハウジング74に固定された外歯車76と、を備えている。また、減速機70は、内歯車72と外歯車76との間に配置されていると共に内歯車72及び外歯車76と噛み合う遊星歯車78と、遊星歯車78を支持するキャリア80と、キャリア80に固定された出力軸82とを備えている。この構成もモータ68では、ロータ12の回転を減速機70で減速して出力軸82へ伝達することができる。
(第15実施形態のモータ及び第16実施形態のモータ)
図36及び図37に示されるように、第15実施形態のモータ84及び第16実施形態のモータ86は、互いに同じ構成の短コイル32及び長コイル34を用いて形成されている。この場合、ステータコア26の周長を調節すること等により、同じ構成の短コイル32及び長コイル34を用いて出力及び体格が異なる複数の種類のモータ84、86を製造することができる。
なお、以上説明した各実施形態のモータ10等の構成は、互いに組み合わせることができる。この組み合わせは、モータに要求される出力や体格等を考慮して適宜設定すればよい。また、以上説明した各実施形態のモータ10等の構成は、インナロータ型のモータだけではなくアウタロータ型のモータにも適用することができる。
また、以上説明した例では、コイル16の一対のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に略直角に折り曲げた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図38に示された例では、短コイル32の軸方向一方側のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に略直角に折り曲げ、軸方向他方側のコイルエンド部38をステータコア26とは反対側に略直角に折り曲げた構成としている。また、長コイル34の軸方向一方側のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に略直角に折り曲げた構成とし、軸方向他方側のコイルエンド部38をステータコア26とは反対側に略直角に折り曲げた構成としている。図39に示された例では、短コイル32の軸方向一方側のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に略直角に折り曲げ、軸方向他方側のコイルエンド部38を折り曲げない構成としている。また、長コイル34の軸方向一方側のコイルエンド部38を折り曲げない構成とし、軸方向他方側のコイルエンド部38をステータコア26とは反対側に略直角に折り曲げた構成としている。なお、この例では、コイル16の端末部40が軸方向に対して傾斜している。また、図40に示された例では、短コイル32の一対のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に略直角に折り曲げ、長コイル34の一対のコイルエンド部38を折り曲げない構成としている。さらに、図41に示された例では、短コイル32の一対のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に軸方向に対して傾斜するように折り曲げ、長コイル34の一対のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側に軸方向に対して傾斜するように折り曲げた構成としている。このように、コイル16の一対のコイルエンド部38を折り曲げるか否か、折り曲げる方向、折り曲げる角度は、モータに要求される体格等を考慮して適宜設定すればよい。また、図42に示されるように、マグネット18の軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部が、軸方向一方側のコイルエンド部38及び軸方向他方側のコイルエンド部38とそれぞれ径方向に対向して配置されるように構成するとよい。これにより、モータの高出力化と小型化を図ることができる。さらに、図43に示された例では、一のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38及び軸方向他方側のコイルエンド部38を折り曲げない構成としている。また、他のコイル16の対向部36と軸方向一方側のコイルエンド部38との境目をステータコア26の軸方向の端面側に屈曲させると共に、他のコイル16の対向部36と軸方向他方側のコイルエンド部38との境目をステータコア26の軸方向の端面側に屈曲させた構成としている。これにより、一のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38と他のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38とを径方向に重ねて配置すると共に、一のコイル16の軸方向他方側のコイルエンド部38と他のコイル16の軸方向他方側のコイルエンド部38とを径方向に重ねて配置している。この構成では、一のコイル16のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面に沿わせて配置する必要が無いことに加えて、他のコイル16のコイルエンド部38においてステータコア26の軸方向の端面に沿わせて配置する部分が少なくなる。これにより、ステータコア26の径方向への薄肉化を図ることができる。また、図44に示された例では、一のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38をステータコア26の軸方向の端面側へ屈曲させた構成としていると共に、一のコイル16の軸方向他方側のコイルエンド部38を折り曲げない構成としている。その一方で、他のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38を折り曲げない構成としていると共に、他のコイル16の軸方向他方側のコイルエンド部38をステータコア26とは反対側へ屈曲させた構成としている。これにより、一のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38と他のコイル16の軸方向一方側のコイルエンド部38とを径方向に重ねて配置すると共に、一のコイル16の軸方向他方側のコイルエンド部38と他のコイル16の軸方向他方側のコイルエンド部38とを径方向に重ねて配置している。この構成では、一のコイル16をステータコア26に沿って配置させた後に、他のコイル16を軸方向に移動させることにより、当該他のコイル16をステータコア26に沿って配置させることができる。
また、図45に示されるように、コイル16を形成する巻線30が、第2の方向(矢印A2方向)に重ねられた2つの巻線構成体88によって構成されていてもよい。さらに、図46に示されるように、コイル16を形成する巻線30が、第1の方向(矢印A1方向)に重ねられた2つの巻線構成体88によって構成されていてもよい。また、図47に示されるように、コイル16を形成する巻線30が、第1の方向及び第2の方向に重ねられた4つの巻線構成体88によって構成されていてもよい。
なお、以上説明した各実施形態では、マグネット18が設けられた側をロータ12(回転子)とし、コイル16が設けられた側をステータ14(固定子)とした構成について説明したが、本開示の構成は、コイル16が設けられた側をロータ12(回転子)とし、マグネット18が設けられた側をステータ14(固定子)とした構成にも適用することができる。また、本開示の構成は、ロータ(回転子)が外力によって回動される発電機にも適用できることは言うまでもない。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
10 モータ、12 ロータ(回転体)、16 コイル、18 マグネット、24D 介在部、26 ステータコア(コア)、26A 小突起(巻線間部分)、28 インシュレータ、28E 第1周方向位置決め部(周方向位置決め部)、28F 第2周方向位置決め部(周方向位置決め部)、28G 第1軸方向位置決め部(軸方向位置決め部)、28H 第2軸方向位置決め部(軸方向位置決め部)、30 巻線、36 対向部、38 コイルエンド部、46U コイル接続体、46V コイル接続体、46W コイル接続体、46U コイル接続体、46V コイル接続体、46W コイル接続体、50 モータ、51 モータ、54 モータ、56 モータ、58 磁化容易軸、64 モータ、66 モータ、68 モータ、A1 第1の方向、A2 第2の方向、70 減速機、84 モータ、86 モータ

Claims (15)

  1. マグネット(18)を有し、回転可能に支持された回転体(12)と、
    環状に形成され、前記回転体と同軸上に配置されたコア(26)と、
    導電性の巻線(30)が環状に巻回されることによってそれぞれ形成されかつ互いに接続された複数のコイル(16)を有すると共に、該複数のコイルのうち少なくとも1つのコイルの電気抵抗が他のコイルの電気抵抗と異なる電気抵抗に設定され、該複数のコイルが前記マグネットと対向してかつ前記コアに沿って配列された一の相のコイル接続体(46U)と、
    導電性の巻線が環状に巻回されることによってそれぞれ形成されかつ互いに接続された複数のコイルを有すると共に、該複数のコイルのうち少なくとも1つのコイルの電気抵抗が他のコイルの電気抵抗と異なる電気抵抗に設定され、該複数のコイルが前記マグネットと対向してかつ前記コアに沿って配列され、前記一の相のコイル接続体の合成抵抗と同じ合成抵抗に設定された他の相のコイル接続体(46V,46W)と、
    を備えたモータ(10、50、51、54、56、64、66、68、84、86)。
  2. 前記コイルは、前記巻線が周方向に並んで配置され前記マグネットの軸方向の中心と径方向に対向して配置される対向部(36)と、該対向部に対して軸方向一方側及び他方側の部分をそれぞれ形成するコイルエンド部(38)と、を有し、
    互いに電気抵抗の異なる一の前記コイルの前記コイルエンド部と他の前記コイルの前記コイルエンド部とが重ねて配置されている請求項1に記載のモータ。
  3. 前記巻線をその長手方向に沿って切断した断面視で、該巻線の第1の方向(A1)への寸法が該第1の方向と直交する第2の方向(A2)への寸法に対して大きな寸法に設定され、
    前記対向部における前記巻線の前記第1の方向が、前記マグネット側に向けられている請求項2に記載のモータ。
  4. 前記巻線が前記第2の方向へ積層された状態で巻回されることにより前記コイルが形成されていると共に、前記第2の方向へ積層された前記巻線は該第2の方向へ分離不能に結合され、
    少なくとも一方の前記コイルエンド部と前記対向部との境目が前記第1の方向へ曲げられていることにより、少なくとも一方の前記コイルエンド部が前記コアの軸方向の端面に沿って配置されている請求項2又は請求項3に記載のモータ。
  5. 軸方向から見て、前記対向部が、前記コアの径方向内側の面又は前記径方向外側の面に沿って湾曲している請求項2~請求項4のいずれか1項に記載のモータ。
  6. 前記コイルの一対の端末部が軸方向の一方側に配置され、
    軸方向一方側の前記コイルエンド部の前記巻線の積層数が、軸方向他方側の前記コイルエンド部の前記巻線の積層数よりも少なくなっている請求項2~請求項5のいずれか1項に記載のモータ。
  7. 前記マグネットの軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部が、軸方向一方側の前記コイルエンド部及び軸方向他方側の前記コイルエンド部とそれぞれ径方向に対向して配置されている請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のモータ。
  8. 前記コアには、該コアと前記コイルとを隔てるインシュレータ(28)が取り付けられ、
    前記インシュレータには、前記コイルの周方向への位置決めを行う周方向位置決め部(28E、28F)が設けられている請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のモータ。
  9. 前記コアには、該コアと前記コイルとを隔てるインシュレータが取り付けられ、
    前記インシュレータには、前記コイルの軸方向への位置決めを行う軸方向位置決め部(28G、28H)が設けられている請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のモータ。
  10. 前記コアは、一の前記コイルと他の前記コイルとの間に配置される巻線間部分(26A)を備え、
    前記巻線間部分の周方向の幅寸法をWt、前記巻線間部分の飽和磁束密度をBs、前記マグネットの1磁極分の周方向の幅寸法をWm、前記マグネットを形成する磁性化合物の残留磁束密度をBrとした場合に、前記巻線間部分が、Wt×Bs≦Wm×Brの関係となる磁性材料、若しくは非磁性材料を用いて形成されている請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のモータ。
  11. 前記マグネットは、固有保磁力Hcが400[kA/m]以上かつ残留磁束密度Brが1.0[T]以上の磁性化合物を用いて形成され、
    軸方向視で、前記マグネットの磁極中心における磁化容易軸(58)の向きと径方向とのなす角度が、前記マグネットの磁極間における磁化容易軸の向きと径方向とのなす角度よりも小さな角度に設定された請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のモータ。
  12. 複数の前記マグネットが周方向に並んで配置されており、
    周方向に隣り合う一の前記マグネットにおける前記コイル側の部分と他の前記マグネットにおける前記コイル側の部分とが周方向に離間しており、
    周方向に隣り合う一の前記マグネットにおける前記コイルとは反対側の部分と他の前記マグネットにおける前記コイルとは反対側の部分とが周方向に当接している、又は、周方向に隣り合う一の前記マグネットにおける前記コイルとは反対側の部分と他の前記マグネットにおける前記コイルとは反対側の部分との間に磁性材料を用いて形成された介在部(24D)が介在している請求項1~請求項11のいずれか1項に記載のモータ。
  13. 前記回転体の径方向内側には、該回転体の回転を減速する減速機(70)が設けられている請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のモータ。
  14. 前記一の相のコイル接続体は、第1の長さの巻線によって形成された前記コイルと、前記第1の長さよりも長い第2の長さの巻線によって形成された前記コイルと、を含んで構成され、
    前記他の相のコイル接続体は、前記第1の長さの巻線によって形成された前記コイルと、前記第2の長さの巻線によって形成された前記コイルと、を含んで構成され、
    全ての前記コイルの前記対向部が、径方向の同じ位置に配置され、
    前記第1の長さの巻線によって形成された前記コイルの前記コイルエンド部と前記第2の長さの巻線によって形成された前記コイルの前記コイルエンド部とが、軸方向に重ねて配置されており、
    前記第2の長さの巻線によって形成された前記コイルの前記コイルエンド部が、前記第1の長さの巻線によって形成された前記コイルの前記コイルエンド部に対して前記コアとは反対側に配置されている請求項2又は請求項2を引用する請求項3~請求項13のいずれか1項に記載のモータ。
  15. マグネットを有し、回転可能に支持された回転体と、
    環状に形成され、前記回転体と同軸上に配置されたコアと、
    導電性の巻線が環状に巻回されることによってそれぞれ形成されかつ互いに接続された複数のコイルを有すると共に、該複数のコイルが前記マグネットと対向してかつ前記コアに沿って配列された複数のコイル接続体を有し、該複数のコイル接続体が結線された第1結線体と、
    導電性の巻線が環状に巻回されることによってそれぞれ形成されかつ互いに接続された複数のコイルを有すると共に、該複数のコイルが前記マグネットと対向してかつ前記コアに沿って配列された複数のコイル接続体を有し、該複数のコイル接続体が結線された第2結線体と、
    を有し、
    前記第1結線体を構成する一の前記コイル接続体の合成抵抗R1と他の前記コイル接続体の合成抵抗R2とが異なっていると共に、前記合成抵抗R1が前記合成抵抗R2よりも小さな合成抵抗となっており、
    前記第2結線体を構成する一の前記コイル接続体の合成抵抗R3と他の前記コイル接続体の合成抵抗R4とが異なっていると共に、前記合成抵抗R3が前記合成抵抗R4よりも大きな合成抵抗となっており、
    R1:R2=R4:R3の関係となるように、各々の前記コイル接続体の合成抵抗が設定されているモータ。
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