JP5843156B2 - ステータユニットおよびモータ - Google Patents

Description

本発明は、ステータユニットおよびモータに関する。

従来のモータにおいて、中心軸に対して放射状に延びる複数のティースに、樹脂製のインシュレータを装着し、当該インシュレータに導線を巻き付けて、コイルを形成する構造が、知られている。インシュレータは、ティースとコイルとの間に介在することで、両部材を電気的に絶縁する。インシュレータを有する従来のモータについては、例えば、特開２００７−２６７４９２号公報に記載されている。
特開２００７−２６７４９２号公報

モータの設計においては、トルク等の特性を高めるために、コイルの巻数を増加させたい場合がある。しかしながら、コイルの巻数を増加させると、周方向に隣り合うコイルの間に、隙間を確保することが困難となる。特に、インシュレータを有するモータでは、コイルの膨らみが大きくなる。このため、コイルの内周部付近において、隣り合うコイル同士の接触が、生じやすくなる。

本発明の目的は、インシュレータを有するモータにおいて、コイルの巻数を増加させつつ、隣り合うコイルの間に隙間を確保できる技術を、提供することである。

本願の例示的な第１発明は、中心軸に対して径方向に延びる複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれを覆うインシュレータと、前記インシュレータの周囲に巻かれた導線により構成されるコイルと、を備え、ｍを２以上の整数、ｎをｍ＋１より大きい整数として、前記コイルは、１巻目からｍ巻目で構成される第１層と、ｍ＋１巻目からｎ巻目で構成される第２層と、を有し、１巻目からｍ巻目は、径方向外側から径方向内側へ向けて、前記インシュレータに順次に巻かれ、ｍ＋１巻目からｎ巻目は、径方向内側から径方向外側へ向けて、順次に巻かれ、ｍ−１巻目とｍ巻目との間隔は、１巻目からｍ−１巻目までのそれぞれの間隔より広く、前記インシュレータは、ｍ−１巻目とｍ巻目との間において、前記ティースから離れる方向へ突出した壁部を有し、ｍ＋１巻目が、前記壁部に接触しているステータユニットである。

本願の例示的な第２発明は、中心軸に対して径方向に延びる複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれを覆うインシュレータと、前記インシュレータの周囲に巻かれた導線により構成されるコイルと、を備え、ｍを２以上の整数、ｎをｍ＋１より大きい整数として、前記コイルは、１巻目からｍ巻目で構成される第１層と、ｍ＋１巻目からｎ巻目で構成される第２層と、を有し、１巻目からｍ巻目は、径方向外側から径方向内側へ向けて、前記インシュレータに順次に巻かれ、ｍ＋１巻目からｎ巻目は、径方向内側から径方向外側へ向けて、順次に巻かれ、ｍ−１巻目とｍ巻目との間隔は、１巻目からｍ−１巻目までのそれぞれの間隔より広く、ｍ＋１巻目は、ｍ−１巻目とｍ巻目との間に沿って配置され、中心軸に直交しかつ前記ティースを通る断面において、ｍ＋１巻目とｍ−１巻目の各中心を結ぶ線分と、ｍ＋１巻目とｍ巻目の各中心を結ぶ線分とのなす角度が、１２０°以上であるステータユニットである。

本願の例示的な第１発明および第２発明によれば、ティースの内周部付近において、中心軸を囲む周方向におけるコイルの膨らみを抑制できる。このため、隣り合うコイルの間に隙間を確保でき、結果として、コイルの巻数を増加させられる。

図１は、ステータユニットの部分断面図である。 図２は、ステータユニットの部分断面図である。 図３は、モータの縦断面図である。 図４は、インシュレータの側面図である。 図５は、インシュレータの上面図である。 図６は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。 図７は、コイルの３巻目〜７巻目およびその近傍部位の水平断面図である。 図８は、ステータユニットの部分上面図である。 図９は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。 図１０は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。 図１１は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。 図１２は、ステータユニットの部分上面図である。 図１３は、インシュレータの部分上面およびコイルの部分水平断面を示した図である。 図１４は、インシュレータに、導線を巻き付けるときの様子を示した図である。 図１５は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。 図１６は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。 図１７は、インシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るステータユニット２３Ａの部分断面図である。このステータユニット２３Ａは、中心軸に対して径方向に延びる複数のティース２６２Ａを、備えている。図１には、１本のティース２６２Ａとその近傍部位の、中心軸に直交する断面が、示されている。各ティース２６２Ａは、インシュレータ２７Ａに覆われている。また、インシュレータ２７Ａの周囲には、導線が巻かれて、コイル２８Ａが形成されている。

ここで、ｍを２以上の整数、ｎをｍ＋１より大きい整数とする。図１に示すように、コイル２８Ａは、１巻目ＣＡ１からｍ巻目ＣＡｍで構成される第１層２８１Ａと、ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１からｎ巻目ＣＡｎで構成される第２層２８２Ａと、を有している。１巻目ＣＡ１からｍ巻目ＣＡｍは、径方向外側から径方向内側へ向けて、インシュレータ２７Ａに順次に巻かれている。ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１からｎ巻目ＣＡｎは、径方向内側から径方向外側へ向けて、順次に巻かれている。

ｍ−１巻目ＣＡｍ−１とｍ巻目ＣＡｍとの間隔は、１巻目ＣＡ１からｍ−１巻目ＣＡｍ−１までのそれぞれの間隔より、広くなっている。そして、ｍ−１巻目ＣＡｍ−１とｍ巻目ＣＡｍとの間に沿って、ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１が配置されている。

また、図１に示すように、本実施形態では、中心軸に直交し、かつ、ティース２６２Ａを通る断面において、ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１とｍ−１巻目ＣＡｍ−１の各中心を結ぶ線分ＳＡ１と、ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１とｍ巻目ＣＡｍの各中心を結ぶ線分ＳＡ２とのなす角度θＡが、１２０°以上となっている。すなわち、角度θＡが１２０°未満の場合と比べて、ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１が、ティース２６２Ａに近い位置に、配置されている。これにより、ティース２６２Ａの内周部付近において、中心軸を囲む周方向におけるコイル２８Ａの膨らみが、抑制されている。このようにすれば、隣り合うコイル２８Ａの間に隙間を確保でき、結果として、コイル２８Ａの巻数を増加させられる。なお、ｍ＋１巻目ＣＡｍ＋１は、インシュレータ２７Ａに接触していてもよく、接触していなくてもよい。

＜２．第２実施形態＞
図２は、第２実施形態に係るステータユニット２３Ｂの部分断面図である。このステータユニット２３Ｂは、中心軸に対して径方向に延びる複数のティース２６２Ｂを、備えている。図２には、１本のティース２６２Ｂとその近傍部位の、中心軸に直交する断面が、示されている。各ティース２６２Ｂは、インシュレータ２７Ｂに覆われている。また、インシュレータ２７Ｂの周囲には、導線が巻かれて、コイル２８Ｂが形成されている。

ここで、ｍを２以上の整数、ｎをｍ＋１より大きい整数とする。図２に示すように、コイル２８Ｂは、１巻目ＣＢ１からｍ巻目ＣＢｍで構成される第１層２８１Ｂと、ｍ＋１巻目ＣＢｍ＋１からｎ巻目ＣＢｎで構成される第２層２８２Ｂと、を有している。１巻目ＣＢ１からｍ巻目ＣＢｍは、径方向外側から径方向内側へ向けて、インシュレータ２７Ｂに順次に巻かれている。ｍ＋１巻目ＣＢｍ＋１からｎ巻目ＣＢｎは、径方向内側から径方向外側へ向けて、順次に巻かれている。

ｍ−１巻目ＣＢｍ−１とｍ巻目ＣＢｍとの間隔は、１巻目ＣＢ１からｍ−１巻目ＣＢｍ−１までのそれぞれの間隔より、広くなっている。また、図２に示すように、本実施形態のインシュレータ２７Ｂは、第１溝ＧＢ１から第ｍ溝ＧＢｍと、壁部２７４Ｂとを有している。コイル２８Ｂの１巻目ＣＢ１からｍ巻目ＣＢｍは、それぞれ、第１溝ＧＢ１から第ｍ溝ＧＢｍに沿って延びている。言い換えると、インシュレータ２７Ｂは、コイル２８Ｂの１巻目ＣＢ１からｍ巻目ＣＢｍのそれぞれに沿って延びる第１溝ＧＢ１から第ｍ溝ＧＢｍを有している。壁部２７４Ｂは、第ｍ−１溝ＧＢｍ−１と第ｍ溝ＧＢｍとの間、すなわち、ｍ−１巻目ＣＢｍ−１とｍ巻目ＣＢｍとの間に、位置している。壁部２７４Ｂは、第ｍ−１溝ＧＢｍ−１および第ｍ溝ＧＢｍのそれぞれの最も窪んだ底部分を基準として、ティース２６２Ｂから離れる方向へ、突出している。

コイル２８Ｂのｍ＋１巻目ＣＢｍ＋１は、壁部２７４Ｂに接触している。これにより、ｍ＋１巻目ＣＢｍ＋１が、壁部２７４Ｂに沿って安定的に配置される。また、ｍ＋１巻目ＣＢｍ＋１は、インシュレータ２７Ｂから離間している場合より、ティース２６２Ｂに近い位置に、配置されている。これにより、ティース２６２Ｂの内周部付近において、中心軸を囲む周方向におけるコイル２８Ｂの膨らみが、抑制されている。このようにすれば、隣り合うコイル２８Ｂの間に隙間を確保でき、結果として、コイル２８Ｂの巻数を増加させられる。

＜３．第３実施形態＞
＜３−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、以下では、モータ１の中心軸９に沿う方向を上下方向として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係るステータユニットおよびモータの、使用時の向きを限定するものではない。

本実施形態のモータ１は、例えば、自動車に搭載され、パワーステアリングの駆動力を発生させるために使用される。ただし、本発明のモータは、他の既知の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車の他の部位、例えばエンジン冷却用ファンの駆動源として使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、家電製品、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。

図３は、第３実施形態に係るモータ１の縦断面図である。図３に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを、有している。静止部２は、駆動対象となる装置の枠体に、固定される。回転部３は、静止部２に対して、回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、蓋部２２、ステータユニット２３、下軸受部２４、および上軸受部２５を、有している。

ハウジング２１は、有底略円筒状の筐体である。蓋部２２は、ハウジング２１の上部の開口を閉塞する板状の部材である。ステータユニット２３、下軸受部２４、後述するロータコア３２、および後述する複数のマグネット３３は、ハウジング２１と蓋部２２とに囲まれた内部空間に、収容されている。ハウジング２１の下面の中央には、下軸受部２４を保持するための凹部２１１が、設けられている。蓋部２２の中央には、上軸受部２５を保持するための円孔２２１が、設けられている。

ステータユニット２３は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータユニット２３は、ステータコア２６、インシュレータ２７、およびコイル２８を有する。

ステータコア２６は、複数の鋼板を軸方向（中心軸９に沿う方向。以下同じ）に積層した積層鋼板からなる。ステータコア２６は、円環状のコアバック２６１と、コアバック２６１から径方向（中心軸９に直交する方向。以下同じ）内側へ向けて突出した複数本のティース２６２と、を有する。コアバック２６１は、ハウジング２１の側壁の内周面に、固定されている。複数本のティース２６２は、周方向に略等間隔に配列されている。

インシュレータ２７は、ティース２６２とコイル２８との間に介在する樹脂製の部材である。インシュレータ２７は、各ティース２６２の径方向内側の端面以外の面、すなわち、各ティース２６２の上面、下面、および側面を覆っている。コイル２８は、インシュレータ２７の周囲に巻かれた導線からなる。インシュレータ２７およびコイル２８のより詳細な構造については、後述する。

下軸受部２４および上軸受部２５は、回転部３側のシャフト３１を回転可能に支持する機構である。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

下軸受部２４の外輪２４１は、ハウジング２１の凹部２１１に、固定されている。また、上軸受部２５の外輪２５１は、蓋部２２の円孔２２１の縁に、固定されている。一方、下軸受部２４および上軸受部２５の内輪２４２，２５２は、シャフト３１に固定されている。このため、シャフト３１は、ハウジング２１および蓋部２２に対して、回転可能に支持されている。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１、ロータコア３２、および複数のマグネット３３を有している。

シャフト３１は、中心軸９に沿って上下に延びる略円柱状の部材である。シャフト３１は、上述した下軸受部２４および上軸受部２５に支持されつつ、中心軸９を中心として回転する。また、シャフト３１は、蓋部２２より上方に突出した頭部３１１を有する。頭部３１１は、ギア等の動力伝達機構を介して、自動車の操舵装置に連結される。

ロータコア３２および複数のマグネット３３は、ステータユニット２３の径方向内側に配置されて、シャフト３１とともに回転する。ロータコア３２は、シャフト３１に固定された、略円筒状の部材である。複数のマグネット３３は、ロータコア３２の外周面に、例えば接着剤で、固定されている。各マグネット３３の径方向外側の面は、ティース２６２の径方向内側の端面に対向する磁極面となっている。複数のマグネット３３は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが交互に並ぶように、周方向に等間隔に配列されている。

なお、複数のマグネット３３に代えて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁された１つの円環状のマグネットが、使用されていてもよい。

このようなモータ１において、静止部２のコイル２８に駆動電流を与えると、ステータコア２６の複数のティース２６２に、径方向の磁束が生じる。そして、ティース２６２とマグネット３３との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

＜３−２．インシュレータおよびコイルについて＞
続いて、インシュレータ２７およびコイル２８のより詳細な構造について、説明する。図４は、インシュレータ２７の側面図である。図５は、インシュレータ２７の上面図である。

図４に示すように、本実施形態のインシュレータ２７は、上下に配置された一対の樹脂部材４１，４２で、構成されている。上側の樹脂部材４１は、下側に向けて開いた略Ｕ字状の外形を、有している。下側の樹脂部材４２は、上側に向けて開いた略Ｕ字状の外形を、有している。一対の樹脂部材４１，４２は、ティース２６２に対して、上方および下方からそれぞれ被さるように配置される。これにより、ティース２６２を覆う略筒状のインシュレータ２７が、形成される。

図４および図５に示すように、インシュレータ２７は、筒状部２７１、外側縁部２７２、および内側縁部２７３を有している。筒状部２７１は、ティース２６２の上面、下面、および側面を覆っている。外側縁部２７２は、筒状部２７１の径方向外側の端縁部において、ティース２６２から離れる方向、すなわち、周方向および上下方向に広がっている。内側縁部２７３は、筒状部２７１の径方向内側の端縁部において、ティース２６２から離れる方向、すなわち、周方向および上下方向に広がっている。

筒状部２７１の外周面には、導線を巻き付けるための第１溝Ｇ１〜第６溝Ｇ６が、設けられている。コイル２８を構成する導線は、これらの第１溝Ｇ１〜第６溝Ｇ６に沿って、巻き付けられる。図５に示すように、本実施形態では、第３溝Ｇ３と第４溝Ｇ４との径方向の間隔ｄ３が、第１溝Ｇ１と第２溝Ｇ２との径方向の間隔ｄ１および第２溝Ｇ２と第３溝Ｇ３との径方向の間隔ｄ２より、大きくなっている。また、第４溝Ｇ４と第５溝Ｇ５との径方向の間隔ｄ４が、第３溝Ｇ３と第４溝Ｇ４との径方向の間隔ｄ３より、さらに大きくなっている。

また、インシュレータ２７は、第４溝Ｇ４と第５溝Ｇ５との間において、第４溝Ｇ４および第５溝Ｇ５のそれぞれの最も窪んだ底部分を基準として、ティース２６２から離れる方向へ突出した壁部２７４を、有している。そして、壁部２７４の表面に、第６溝Ｇ６が設けられている。

図６は、インシュレータ２７の上面と、インシュレータ２７に巻かれたコイル２８の水平断面とを示した図である。図６のように、コイル２８を構成する導線は、外側縁部２７２と内側縁部２７３との間において、筒状部２７１の周囲に巻き付けられている。

具体的な導線の巻き順を説明すると、まず、径方向外側から径方向内側へ向けて、インシュレータ２７に導線が順次に巻き付けられる。その結果、コイル２８の１巻目Ｃ１〜５巻目Ｃ５が形成される。１巻目Ｃ１〜５巻目Ｃ５は、第１溝Ｇ１〜第５溝Ｇ５に沿って、それぞれ配置される。言い換えると、インシュレータ２７は、コイル２８の１巻目Ｃ１〜５巻目Ｃ５のそれぞれに沿って延びる第１溝Ｇ１〜第５溝Ｇ５を、有している。これにより、１巻目Ｃ１〜５巻目Ｃ５の位置ずれが、抑制される。その後、径方向内側から径方向外側へ向けて、さらに導線が巻き付けられる。その結果、６巻目Ｃ６〜９巻目Ｃ９が形成される。６巻目Ｃ６は、第６溝Ｇ６に沿って、配置される。言い換えると、壁部２７４の表面に、コイル２８の６巻目Ｃ６に沿って延びる第６溝Ｇ６が、設けられている。これにより、６巻目Ｃ６の位置ずれが、抑制される。

すなわち、本実施形態のコイル２８は、１巻目Ｃ１から５巻目Ｃ５で構成される第１層２８１と、６巻目Ｃ２から９巻目Ｃ９で構成される第２層２８２と、を有している。本実施形態は、本発明のｍおよびｎを、それぞれｍ＝５，ｎ＝９とした形態に相当する。

図７は、コイル２８の３巻目Ｃ３〜７巻目Ｃ７およびその近傍部位の、水平断面図である。図７に示すように、コイル２８の４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５との間には、インシュレータ２７の壁部２７４が介在している。これにより、４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５との間に、１巻目Ｃ１から４巻目Ｃ４までのそれぞれの間隔より広い間隔が、設けられている。また、コイル２８の６巻目Ｃ６は、４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５との間に沿って、配置されている。

本実施形態では、中心軸９に直交しかつティース２６２を通る断面において、６巻目Ｃ６と４巻目Ｃ４の各中心を結ぶ線分Ｓ１と、６巻目Ｃ６と５巻目Ｃ５の各中心を結ぶ線分Ｓ２とのなす角度θが、１２０°以上に設定されている。このようにすれば、６巻目Ｃ６の約半分以上が、４巻目Ｃ４および５巻目Ｃ５と、径方向に重なる。角度θが１２０°未満の場合と比べると、６巻目Ｃ６が、ティース２６２に近い位置に、配置される。したがって、ティース２６２の内周部付近におけるコイル２８の膨らみが、抑制される。

また、本実施形態では、第２層２８２の内周端部にあたる６巻目Ｃ６が、第１層２８１の内周端部にあたる５巻目Ｃ５より、径方向外側に配置されている。そして、６巻目Ｃ６よりさらに径方向外側に、７巻目Ｃ７が配置されている。このため、６巻目を５巻目の径方向内側に配置する場合と比べて、第２層２８２が、全体として径方向外側に配置されている。これにより、ティース２６２の内周部付近におけるコイル２８の膨らみが、さらに抑制されている。

図８は、ステータユニット２３の部分上面図である。上述のように、内周部付近におけるコイル２８の膨らみを抑制すれば、隣り合うコイル２８の６巻目Ｃ６同士の接触や、７巻目Ｃ７同士の接触を、防止できる。したがって、コイル２８の巻数を増加させつつ、隣り合うコイル２８の間に隙間を確保できる。

ここで、図８に示すように、１ティースあたりの中心角の半分をαとする。また、αを底角とする二等辺三角形の頂角をβとする。例えば、ティース２６２の数が６個の場合には、α＝３０°、β＝１２０°となる。隣り合うコイル２８の６巻目Ｃ６同士の接触を防止するためには、上述した図７の角度θが、角度βより大きいことが好ましい。したがって、ティース２６２の数が６個以上の場合のように、隣り合うティース２６２間の内周部付近の隙間が狭くなる場合には、β≧１２０°となるので、６巻目Ｃ６同士の接触を防止するために、上述したθ≧１２０°の要件が、特に意義の高いものとなる。

なお、６巻目Ｃ６と４巻目Ｃ４は、図７のように離間していてもよく、互いに接触していてもよい。また、６巻目Ｃ６と５巻目Ｃ５も、図７のように離間していてもよく、互いに接触していてもよい。

６巻目Ｃ６と４巻目Ｃ４とが接触している場合には、６巻目Ｃ６の締め付け力によって、４巻目Ｃ４が径方向外側へ押される。また、６巻目Ｃ６と５巻目Ｃ５とが接触している場合には、６巻目Ｃ６の締め付け力によって、５巻目Ｃ５が径方向内側へ押される。仮に、上記の角度θが１２０°未満であったとすると、上記の締め付け力による４巻目Ｃ４および５巻目Ｃ５の位置ずれ量が、大きくなる。

これに対し、本実施形態では、角度θが１２０°以上かつ１８０°未満となっている。このため、６巻目Ｃ６の締め付け力によって、仮に、４巻目Ｃ４および５巻目Ｃ５の位置がずれたとしても、そのずれ量は小さい。

また、本実施形態では、コイル２８の６巻目Ｃ６が、インシュレータ２７の第６溝Ｇ６に接触している。これにより、６巻目Ｃ６が安定的に配置されている。６巻目Ｃ６の締め付け力は、第６溝Ｇ６の表面が受けている。したがって、６巻目Ｃ６の締め付け力による４巻目Ｃ４や５巻目Ｃ５の位置ずれは、抑制される。その結果、４巻目Ｃ４および５巻目Ｃ５も、安定的に配置される。

第１溝Ｇ１〜第６溝Ｇ６の表面の曲率は、導線の表面の曲率と、同等であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、図７のように、第１溝Ｇ１〜第６溝Ｇ６の表面と、導線の表面とが、同等の曲率を有している方が、導線をより精密かつ安定的に位置決めできる点で、好ましい。

なお、本実施形態では、第５溝Ｇ５の深さが、第１溝Ｇ１〜第４溝Ｇ４の深さより、やや浅くなっている。これにより、内周部付近におけるインシュレータ２７の厚みが、確保されている。また、第５溝Ｇ５が浅いことにより、４巻目Ｃ４の周方向位置と５巻目Ｃ５の周方向位置とが、僅かにずれている。このため、４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５とが同一の周方向位置に配置される場合と比べて、４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５との間隔が、やや広くなっている。その結果、４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５との間に、６巻目Ｃ６が、より安定的に配置されている。

また、本実施形態の第１溝Ｇ１〜第５溝Ｇ５は、インシュレータ２７の側面だけではなく、インシュレータ２７の上面および下面にも及んでいる。これにより、コイル２８の１巻目Ｃ１〜５巻目Ｃ５が、より安定的に配置されている。一方、コイル２８の６巻目Ｃ６は、４巻目Ｃ４と５巻目Ｃ５との間に沿って配置されるため、第６溝Ｇ６が短くても、位置ずれは生じにくい。このような観点から、本実施形態では、第６溝Ｇ６の導線に沿う方向の長さを、第１溝Ｇ１〜第５溝Ｇ５の導線に沿う方向の長さより、短くしている。具体的には、インシュレータ２７の側面のみに、第６溝Ｇ６を設けている。第６溝Ｇ６の長さを短くすれば、その分インシュレータ２７の形状が単純化する点で、好ましい。

また、図６に示すように、本実施形態では、３巻目Ｃ３と４巻目Ｃ４との間隔が、１巻目Ｃ１から３巻目Ｃ３までのそれぞれの間隔より、広くなっている。そして、３巻目Ｃ３と４巻目Ｃ４との間に沿って、７巻目Ｃ７が配置されている。これにより、７巻目Ｃ７がティース２６２に接近し、コイル２８の膨らみが、さらに抑制されている。

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図９は、一変形例に係るインシュレータ２７Ｃの上面およびコイル２８Ｃの水平断面を示した図である。図９の例では、コイル２８Ｃが、１巻目ＣＣ１〜５巻目ＣＣ５で構成される第１層２８１Ｃと、６巻目ＣＣ６〜１０巻目ＣＣ１０で構成される第２層２８２Ｃとを、有している。この例のように、コイル２８Ｃの７巻目ＣＣ７を、４巻目ＣＣ４と６巻目ＣＣ６との間に沿って、配置してもよい。ただし、上記の第３実施形態のように、７巻目Ｃ７を、３巻目Ｃ３と４巻目Ｃ４との間に沿って配置する方が、７巻目Ｃ７を、より径方向外側に配置できる。したがって、内周部付近におけるコイル２８の膨らみを、より抑制できる。

図１０は、他の変形例に係るインシュレータ２７Ｄの上面およびコイル２８Ｄの水平断面を示した図である。図１０の例では、コイル２８Ｄが、１巻目ＣＤ１〜５巻目ＣＤ５で構成される第１層２８１Ｄと、６巻目ＣＤ６〜９巻目ＣＤ９で構成される第２層２８２Ｄとを、有している。そして、コイル２８Ｄの６巻目ＣＤ６〜９巻目ＣＤ９が、いずれも、インシュレータ２７Ｄに接触している。このように、コイルのｍ＋１巻目からｎ巻目を、それぞれインシュレータに接触させれば、ｍ＋１巻目からｎ巻目によるコイルの膨らみを、さらに抑制できる。

図１１は、他の変形例に係るインシュレータ２７Ｅの上面およびコイル２８Ｅの水平断面を示した図である。図１１の例では、コイル２８Ｅが、１巻目ＣＥ１から５巻目ＣＥ５で構成される第１層２８１Ｅと、６巻目ＣＥ６〜９巻目ＣＥ９で構成される第２層２８２Ｅと、１０巻目ＣＥ１０および１１巻目ＣＥ１１で構成される第３層２８３Ｅと、を有している。このように、コイルが３層以上で構成されていてもよい。このようにすれば、外周部付近において、コイル２８Ｅの巻数を、さらに増加させることができる。なお、内周部付近におけるコイル２８Ｅの膨らみを抑制するために、第３層２８３Ｅの巻数は、第１層２８１Ｅや第２層２８２Ｅの巻数より、少なくするとよい。

図１２は、他の変形例に係るステータユニット２３Ｆの部分上面図である。図１２の例では、円環状のコアバック２６１Ｆから径方向外側へ向けて、複数本のティース２６２Ｆが延びている。そして、各ティース２６２Ｆにインシュレータ２７Ｆが取り付けられ、インシュレータ２７Ｆの周囲にコイル２８Ｆが巻かれている。この例では、ステータユニット２３Ｆの径方向外側に、複数のマグネットが配置される。

このような、いわゆるアウターロータタイプのモータにおいても、上記の各実施形態と同様に、各インシュレータ２７Ｆに導線を巻き付けてコイル２８Ｆを形成すれば、ティース２６２Ｆの内周部付近におけるコイル２８Ｆの周方向の膨らみを、抑制できる。

図１３は、他の変形例に係るインシュレータ２７Ｇの部分上面およびコイル２８Ｇの部分水平断面を示した図である。図１３のインシュレータ２７Ｇは、境界凸部２７５Ｇを有する。境界凸部２７５Ｇは、壁部２７４Ｇの径方向外側の端部において、ティースから離れる方向へ突出している。また、境界凸部２７５Ｇは、コイル２８Ｇのｍ−１巻目ＣＧｍ−１とｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１との境界部に位置する。また、境界凸部２７５Ｇの頂部は、ｍ巻目ＣＧｍとｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１との境界部におけるインシュレータ２７Ｇの表面より、ティースから離れている。この境界凸部２７５Ｇにより、ｍ−１巻目ＣＧｍ−１の径方向内側への位置ずれや、ｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１の径方向外側への位置ずれが、抑制される。

図１４は、図１３のインシュレータ２７Ｇに、導線を巻き付けるときの様子を示した図である。導線は、ｍ−１巻目ＣＧｍ−１、ｍ巻目ＣＧｍ、ｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１の順に、インシュレータ２７Ｇに巻き付けられる。このインシュレータは、ｍ巻目ＣＧｍとｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１との間には、境界凸部を有していない。このため、ｍ巻目ＣＧｍの巻き付け位置が、第ｍ溝ＧＧｍより径方向外側へずれる場合がある。しかしながら、図１４中に白抜き矢印で示したように、ｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１を巻き付けるときに、ｍ＋１巻目ＣＧｍ＋１が、ｍ巻目ＣＧｍを、径方向内側へ押し戻す。その結果、ｍ巻目ＣＧｍの位置が補正される。

第１溝〜第ｍ溝は、上記の第３実施形態のように、インシュレータ２７の上面や下面に及んでいてもよく、インシュレータの側面のみに設けられていてもよい。また、第ｍ＋１溝は、上記の第３実施形態のように、インシュレータ２７の側面のみに設けられていてもよく、上面や下面に及んでいてもよい。また、インシュレータの第１溝〜第ｍ＋１溝は、図４のように軸方向に連続的に延びるものであってもよく、軸方向に間欠的に形成されたものであってもよい。

図１５〜図１７は、他の変形例に係るインシュレータの上面およびコイルの水平断面を示した図である。図１５〜図１７の例では、インシュレータの筒状部に、第１溝〜第ｍ＋１溝が設けられていない。第１溝〜第ｍ＋１溝を省略すれば、線径の異なる導線に対応しやすい。したがって、コイルを構成する導線の径が変更されても、同一形状のインシュレータを使用することができる。

なお、図１５の例では、インシュレータ２７Ｈの筒状部２７１Ｈの表面に、壁部２７４Ｈが設けられている。コイル２８Ｈのｍ＋１巻目ＣＨｍ＋１は、壁部２７４Ｈに接触している。

また、図１６の例では、インシュレータ２７Ｊの筒状部２７１Ｊの表面に、溝も壁部も無く、境界凸部２７５Ｊのみが設けられている。境界凸部２７５Ｊは、ｍ−１巻目ＣＪｍ−１とｍ＋１巻目ＣＪｍ＋１との間に、介在している。コイル２８Ｊのｍ＋１巻目ＣＪｍ＋１は、ｍ巻目ＣＪｍより径方向外側に巻かれて、境界凸部２７５Ｊに接触している。

また、図１７の例では、インシュレータ２７Ｋの筒状部２７１Ｋの表面に、壁部２７４Ｋおよび境界凸部２７５Ｋが、設けられている。境界凸部２７５Ｋは、コイル２８Ｋのｍ−１巻目ＣＫｍ−１とｍ＋１巻目ＣＫｍ＋１との間に介在している。また、図１７のインシュレータ２７Ｋは、境界凸部２７５Ｋの頂部から径方向内側へ向かうにつれて、ティースに近づく傾斜面２７６Ｋを有する。そして、当該傾斜面２７６Ｋに沿って、コイル２８Ｋのｍ巻目ＣＫｍおよびｍ＋１巻目ＣＫｍ＋１が、配置されている。

インシュレータは、上記の第３実施形態のように、一対の樹脂部材で構成されていてもよく、ティースごとに単一の樹脂部材で構成されていてもよい。また、各インシュレータが、３つ以上の樹脂部材で構成されていてもよい。また、インシュレータは、複数本のティースを覆う弧状または環状の樹脂部材で、構成されていてもよい。

また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、ステータユニットおよびモータに利用できる。

１ モータ
２ 静止部
３ 回転部
９ 中心軸
２１ ハウジング
２２ 蓋部
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｆ ステータユニット
２４ 下軸受部
２５ 上軸受部
２６ ステータコア
２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆ，２７Ｇ，２７Ｈ，２７Ｊ，２７Ｋ インシュレータ
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅ，２８Ｆ，２８Ｇ，２８Ｈ，２８Ｊ，２８Ｋ コイル
３１ シャフト
３２ ロータコア
３３ マグネット
４１，４２ 樹脂部材
２６１，２６１Ｆ コアバック
２６２，２６２Ａ，２６２Ｂ，２６２Ｆ ティース
２７１，２７１Ｈ，２７１Ｊ，２７１Ｋ 筒状部
２７２ 外側縁部
２７３ 内側縁部
２７４，２７４Ｂ，２７４Ｈ，２７４Ｋ 壁部
２７５Ｇ，２７５Ｊ，２７５Ｋ 境界凸部
２７６Ｋ 傾斜面
２８１，２８１Ａ，２８１Ｂ，２８１Ｃ，２８１Ｄ，２８１Ｅ 第１層
２８２，２８２Ａ，２８２Ｂ，２８２Ｃ，２８２Ｄ，２８２Ｅ 第２層
２８３Ｅ 第３層

Claims (15)

1. 中心軸に対して径方向に延びる複数のティースと、
   前記複数のティースのそれぞれを覆うインシュレータと、
   前記インシュレータの周囲に巻かれた導線により構成されるコイルと、
   を備え、
   ｍを２以上の整数、ｎをｍ＋１より大きい整数として、
   前記コイルは、
   １巻目からｍ巻目で構成される第１層と、
   ｍ＋１巻目からｎ巻目で構成される第２層と、
   を有し、
   １巻目からｍ巻目は、径方向外側から径方向内側へ向けて、前記インシュレータに順次に巻かれ、
   ｍ＋１巻目からｎ巻目は、径方向内側から径方向外側へ向けて、順次に巻かれ、
   ｍ−１巻目とｍ巻目との間隔は、１巻目からｍ−１巻目までのそれぞれの間隔より広く、
   前記インシュレータは、ｍ−１巻目とｍ巻目との間において、前記ティースから離れる方向へ突出した壁部を有し、
   ｍ＋１巻目が、前記壁部に接触しているステータユニット。
2. 中心軸に対して径方向に延びる複数のティースと、
   前記複数のティースのそれぞれを覆うインシュレータと、
   前記インシュレータの周囲に巻かれた導線により構成されるコイルと、
   を備え、
   ｍを２以上の整数、ｎをｍ＋１より大きい整数として、
   前記コイルは、
   １巻目からｍ巻目で構成される第１層と、
   ｍ＋１巻目からｎ巻目で構成される第２層と、
   を有し、
   １巻目からｍ巻目は、径方向外側から径方向内側へ向けて、前記インシュレータに順次に巻かれ、
   ｍ＋１巻目からｎ巻目は、径方向内側から径方向外側へ向けて、順次に巻かれ、
   ｍ−１巻目とｍ巻目との間隔は、１巻目からｍ−１巻目までのそれぞれの間隔より広く、
   ｍ＋１巻目は、ｍ−１巻目とｍ巻目との間に沿って配置され、
   中心軸に直交しかつ前記ティースを通る断面において、ｍ＋１巻目とｍ−１巻目の各中心を結ぶ線分と、ｍ＋１巻目とｍ巻目の各中心を結ぶ線分とのなす角度が、１２０°以上であるステータユニット。
3. 請求項２に記載のステータユニットにおいて、
   ｍ＋１巻目が、インシュレータに接触しているステータユニット。
4. 請求項２または請求項３に記載のステータユニットにおいて、
   前記インシュレータは、ｍ−１巻目とｍ巻目との間において、前記ティースから離れる方向へ突出した壁部を有し、
   ｍ＋１巻目が、前記壁部に接触しているステータユニット。
5. 請求項２から請求項４までのいずれかに記載のステータユニットにおいて、
   前記ティースの数は６個以上であるステータユニット。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載のステータユニットにおいて、
   前記インシュレータは、ｍ−１巻目とｍ＋１巻目との境界部に、前記ティースから離れる方向へ向けて突出した境界凸部を有し、
   前記境界凸部の頂部は、ｍ巻目とｍ＋１巻目との境界部における前記インシュレータの表面より、前記ティースから離れているステータユニット。
7. 請求項１または請求項４に記載のステータユニットにおいて、
   前記インシュレータは、前記コイルの１巻目からｍ巻目のそれぞれに沿って延びる第１溝から第ｍ溝を有しているステータユニット。
8. 請求項７に記載のステータユニットにおいて、
   前記壁部の表面に、前記コイルのｍ＋１巻目に沿って延びる第ｍ＋１溝が、設けられているステータユニット。
9. 請求項８に記載のステータユニットにおいて、
   前記第ｍ＋１溝の導線に沿う方向の長さは、前記第１溝から前記第ｍ溝の導線に沿う方向の長さより、短いステータユニット。
10. 請求項８または請求項９に記載のステータユニットにおいて、
    前記第１溝から前記第ｍ＋１溝は、前記導線の外周面と略同等の曲率を有する曲面で構成されているステータユニット。
11. 請求項７から請求項１０までのいずれかに記載のステータユニットにおいて、
    前記第１溝から前記第ｍ溝は、前記インシュレータの側面と、前記インシュレータの上面または下面の少なくとも一部分とに亘って、設けられているステータユニット。
12. 請求項７から請求項１１までのいずれかに記載のステータユニットにおいて、
    前記第ｍ溝は、前記第１溝から前記第ｍ−１溝より浅いステータユニット。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のステータユニットにおいて、
    ｍ−２巻目とｍ−１巻目との間隔は、１巻目からｍ−２巻目までのそれぞれの間隔より広く、
    ｍ−２巻目とｍ−１巻目との間に沿って、前記第２層を構成する導線の一部分が、配置されているステータユニット。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のステータユニットにおいて、
    ｍ＋１巻目からｎ巻目が、いずれも、前記インシュレータに接触しているステータユニット。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれかに記載のステータユニットと、
    複数のティースの端面に対向する磁極面を有するマグネットと、
    を備え、
    前記ステータユニットと、前記マグネットとが、中心軸を中心として相対回転可能に支持されているモータ。

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