JP6202173B2

JP6202173B2 - モータ

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Publication number: JP6202173B2
Application number: JP2016188579A
Authority: JP
Inventors: 高山　佳典; 佳典高山
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: EP3386076A1; CN108370193A; EP3386076A4; JP2017135965A

Description

この発明は、モータに関する。

従来、モータとしては、空気調和機の室内機用ファンを駆動するものがある(例えば、特開２０１５−１５４６４５号公報(特許文献１)参照)。

上記モータは、ステータコアとそのステータコアにインシュレータを介して巻回されたコイルとを有するステータをモールド樹脂で覆っている。このようなモールド樹脂で覆われたステータを備えるモータでは、ステータのコイルを結線するプリント基板がステータと共にモールド樹脂で覆われている。このプリント基板と接続された配線が束ねられてリードブッシュを介して外部に引き出されている。

上記モータでは、リードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂とリード線との界面に疎水性の液体を塗布することよって、結露が生じやすい環境や水にさらされやすい環境において、各界面の隙間に水が浸入するのを防止している。

特開２０１５−１５４６４５号公報

しかしながら、上記従来のモータでは、疎水性の液体の塗布作業の品質や上記液体の経年変化によって、特に高湿低温の環境において水が侵入するという問題が依然としてある。

このようなリードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂とリード線との界面から水が浸入すると、モールドされたステータのコイルを結線するプリント基板において回路がショートして破損したり、回路の絶縁性が劣化して信頼性が低下したりしてしまう。

そこで、この発明の課題は、水侵入による不具合を防止できるモータを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のモータは、
ステータコアと、そのステータコアにインシュレータを介して巻回されたコイルとを有するステータと、
上記ステータを覆うモールド樹脂部と、
上記モールド樹脂部内に配置されたプリント基板と、
上記プリント基板に一端が接続された配線を束ねて外部に引き出すためのリードブッシュと
を備え、
上記リードブッシュは、上記プリント基板に対して軸方向のいずれか一方にずらして配置されていると共に、
上記ステータの径方向外側を囲うように配置された円筒状のロータと、
上記ロータの一端に設けられたロータ取付部と、
上記ロータ取付部を介して上記ロータを回転可能に支持する支持部と
を備え、
上記プリント基板は、上記ステータコアに対して上記ロータ取付部側に配置され、
上記リードブッシュは、上記ステータコアに対して上記ロータ取付部側とは反対の側に配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、モールド樹脂部内に配置されたプリント基板に対して軸方向のいずれか一方にずれてリードブッシュを配置することによって、モールド樹脂部内におけるプリント基板からリードブッシュまでの配線の距離を長くすることができる。これにより、モールド樹脂部内のリードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂と配線との界面に水が浸入しても、リードブッシュからプリント基板までの侵入経路が長くなって、水の浸入が抑制され、ステータのコイルを結線するプリント基板において回路がショートするなどの不具合が発生する確率を低減できる。したがって、水侵入による不具合を防止でき、長期にわたって高い信頼性が得られる。

また、プリント基板をステータコアに対してロータ取付部側に配置し、リードブッシュをステータコアに対してロータ取付部側とは反対の側に配置することによって、リードブッシュがステータコアに対してロータ取付部と反対の側に設けられるので、モールド樹脂部内においてプリント基板からリードブッシュまでの配線の距離がステータコアを挟んでさらに長くなり、水侵入による不具合の発生確率を大幅に減らすことができる。

また、一実施形態のモータでは、
上記リードブッシュは、上記プリント基板に沿った平面に対して軸方向かつ下側にずらして配置されている。

上記実施形態によれば、プリント基板に沿った平面に対して軸方向かつ下側にずれてリードブッシュを配置することによって、モールド樹脂部内のリードブッシュからプリント基板までの侵入経路のうちのリードブッシュ側が上向きになって、リードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂と配線との界面に水が侵入しにくくなるので、水侵入による不具合を確実に防止できる。

また、一実施形態のモータでは、
上記リードブッシュは、上記プリント基板の上記配線が接続される接続部に対して周方向にずらして配置されている。

上記実施形態によれば、プリント基板の配線が接続される接続部に対して周方向にずらしてリードブッシュを配置することによって、モールド樹脂部内のリードブッシュからプリント基板までの侵入経路が長くなって、リードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂と配線との界面に水が侵入しにくくなるので、水侵入による不具合を確実に防止できる。

以上より明らかなように、この発明によれば、モールド樹脂部内のリードブッシュからプリント基板までの侵入経路を長くすることによって、水侵入による不具合を防止できるモータを提供することにある。

図１はこの発明の第１実施形態のモータの縦断面の斜視図である。図２は上記モータのステータ側の縦断面図である。図３は上記モータのステータ側の上面図である。図４は上記ステータとプリント基板およびリードブッシュの縦断面図である。図５は上記ステータとプリント基板およびリードブッシュをモールド樹脂部で覆うための上金型の縦断面図である。図６は上記ステータとプリント基板およびリードブッシュをモールド樹脂部で覆うための下金型の縦断面図である。図７はこの発明の第２実施形態のモータの製造方法を説明するための製造工程を示す縦断面図である。図８は図７に続く製造工程を示す縦断面図である。図９は図８に続く製造工程を示す縦断面図である。図１０はこの発明の第４実施形態のモータの縦断面図である。図１１は上記モータのステータ側の上面図である。

以下、この発明のモータを図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の図面上の寸法は、図面の明瞭化と簡略化のために実際の尺度から適宜変更されており、実際の相対寸法を表してはいない。

〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態のモータの縦断面の斜視図を示し、図２は上記モータのステータ１０側の縦断面図を示している。この第１実施形態のモータは、アウターロータ型モータである。

上記第１実施形態のモータは、図１に示すように、ステータ１０と、モールド樹脂部２０と、プリント基板３０と、リードブッシュ４０と、軸部５０と、ロータ取付部６０と、ロータ７０とを備えている。

上記ステータ１０は、ステータコア１１と、インシュレータ１２と、インシュレータ１２とを介して巻回されたコイル１３とを有する。ステータコア１１は、導電性を有する軟磁性体からなる積層鋼板で形成されており、複数のティース１１ａを有している。インシュレータ１２は、絶縁性の樹脂材料によって形成されており、コイル１３とステータコア１１のティース１１ａとの間を絶縁する。コイル１３は、径方向に沿う軸を巻回軸としてステータコア１１のティース１１ａに巻回される。

なお、本明細書で特に断りのない限り、コイルはこれを構成する導線の１本１本を指すのではなく、コイルが一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。

また、上記プリント基板３０は、モールド樹脂部２０内のステータ１０上かつ複数のインシュレータ押さえピン穴２１(図２では１つのみを示す)の径方向内側に軸方向に対して直交するように配置されている。コイル１３の巻始めおよび巻終わりの引出線１４(図３,図４に示す)は、プリント基板３０に接続されている。また、プリント基板３０に一端が接続されたリード線３１が、リードブッシュ４０を介して外部に引き出されている。このリード線３１は、プリント基板３０に接続された複数の配線を束ねたものである。

上記モールド樹脂部２０は、ステータ１０と、プリント基板３０と、リード線３１の一部と、リードブッシュ４０の一部と、軸部５０の上側部分とをモールド樹脂により覆っている。このモールド樹脂部２０の材料としては、例えばＢＭＣ(Bulk Molding Compound:不飽和ポリエステル)などがある。

また、モールド樹脂部２０には、インシュレータ１２の外周縁部から上方に延在する複数のインシュレータ押さえピン穴２１と、軸部５０を中心に周方向に間隔をあけて配列された複数の通風穴２２とを有する。この複数の通風穴２２は、モールド樹脂部２０を上下方向に貫通している。

また、上側部分がモールド樹脂部２０に固定された軸部５０に、軸受５１,５２を軸方向に間隔をあけて取り付けている。この軸部５０に軸受５１,５２を介して軸受ハウジング６１を回転可能に取り付けている。また、軸受ハウジング６１の下側に、フランジ６２と、そのフランジ６２の外周側から上方に延びる円筒部６３とを設けている。この軸受ハウジング６１,フランジ６２および円筒部６３でロータ取付部６０を構成している。また、フランジ６２に軸部５０を中心に周方向に間隔をあけて複数の通風穴６２ａを設けている。このロータ取付部６０は、アルミダイキャストによる成型部材である。

上記ロータ取付部６０の円筒部６３の上端に、ステータ１０の外周を囲むように円筒状のロータ７０を取り付けている。このロータ７０は、フェライトボンド磁石を有する。ロータ７０は、ステータ１０の径方向外側を囲うように配置され、ロータ７０の内周面は、エアギャップを介してステータコア１１の外周面に対向している。上記軸部５０と軸受５１,５２で、ロータ７０をロータ取付部６０を介して回転可能に支持する支持部を構成している。

なお、この実施形態では、フェライトボンド磁石を有するロータ７０を用いたが、ロータは、フェライトボンド磁石以外の他の永久磁石によって形成された磁極部材などでもよい。

このようなステータ１０およびロータ７０において、各コイル１３に適切な交流電圧を印加することにより、ステータ１０から回転磁界が発生して、ロータ７０が回転する。

図２において、リードブッシュ４０は、プリント基板３０に沿った平面に対して軸方向かつ上側に距離Ｌ１だけずらして配置されている。

上記構成のモータによれば、プリント基板３０に沿った平面に対して軸方向にずれてリードブッシュ４０を配置することによって、モールド樹脂部２０内におけるプリント基板３０からリードブッシュ４０までのリード線３１の距離を長くすることができる。これにより、モールド樹脂部２０内のリードブッシュ４０とモールド樹脂との界面およびモールド樹脂とリード線３１との界面に水が浸入しても、リードブッシュ４０からプリント基板３０までの侵入経路が長くなって、水の浸入が抑制され、ステータ１０のコイル１３を結線するプリント基板３０において回路がショートするなどの不具合が発生する確率を低減できる。したがって、水侵入による不具合を防止でき、長期にわたって高い信頼性が得られる。

なお、この実施形態では、リードブッシュ４０をプリント基板３０に沿った平面に対して軸方向かつ上側に距離Ｌ１だけずらして配置したが、リードブッシュをプリント基板に沿った平面に対して軸方向かつ下側にずらして配置してもよい。この場合、モールド樹脂部内のリードブッシュからプリント基板までの侵入経路のうちのリードブッシュ側が上向きになって、リードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂と配線との界面に水が侵入しにくくなるので、水侵入による不具合を確実に防止することができる。

図３は上記モータのステータ１０側の上面図を示している。図３において、図１,図２と同一の構成部には同一参照番号を付している。図３では、モールド樹脂部２０は、軸部５０を囲む部分およびインシュレータ押さえピン穴２１を除いて一点鎖線で示している。

図３に示すように、インシュレータ１２の外周縁部上かつ各コイル１３の径方向外側にそれぞれインシュレータ押さえピン穴２１が配置されている。また、多角形状のプリント基板３０は、コイル１３毎に巻始めおよび巻終わりの引出線１４が接続されている。

上記モールド樹脂部２０は、複数のインシュレータ押さえピン穴２１が配置された環状の領域と、その環状の領域に囲まれかつプリント基板３０上に押さえピン穴のない領域とを有する。

図４は上記ステータ１０とプリント基板３０およびリードブッシュ４０の縦断面図を示しており、図３のIV−IV線から見た縦断面(モールド樹脂部２０を除く)である。図４において、図１,図２と同一の構成部には同一参照番号を付している。

次に、図５は上記ステータ１０とプリント基板３０およびリードブッシュ４０をモールド樹脂部２０で覆うための樹脂成形に用いる上金型１００の縦断面図を示している。

この上金型１００は、図５に示すように、下方に向かって先端が突出する複数のインシュレータ押さえピン１１０(図５では１つのみを示す)と、下方に向かって先端が突出する軸部押さえピン１２０とが取り付けられている。また、上金型１００の軸部押さえピン１２０を中心に周方向に配列され、かつ、下方に向かって先端が突出する６つの通風穴用突起１３０を設けている。

図６は上記ステータ１０とプリント基板３０およびリードブッシュ４０をモールド樹脂部２０で覆うための樹脂成形に用いる下金型２００の縦断面図を示している。図６において、２３０はエジェクタピンである。

この下金型２００は、図６に示すように、ステータ１０とプリント基板３０が収容され、モールド樹脂部２０(図１に示す)が成形されるキャビティ２１０を設けている。

また、下金型２００のキャビティ２１０の底部中央から上方に突出する円柱部２１１を設けている。この円柱部２１１の中心に、軸部５０が挿入される挿入穴２２０を設けている。

上記上金型１００と下金型２００は、金型の一例である。この金型を用いて、次の第２実施形態のようにしてモータを製造する。ステータ１０が下金型２００のキャビティ２１０内に収容されかつ複数のインシュレータ押さえピン１１０によりインシュレータ１２が押さえられた状態で、プリント基板３０よりも上方の樹脂注入口３００(図９に示す)からモールド樹脂を金型(１００,２００)内に注入する。この樹脂注入口３００において、モールド樹脂部２０に、プリント基板３０に対してコイル１３と反対の側に樹脂注入口痕が形成される。

また、上記モールド樹脂部２０のプリント基板３０上に押さえピン穴を有しないので、そのような押さえピン穴からの水の侵入がなく、水侵入による不具合を防止でき、長期にわたって高い信頼性が得られる。

また、上記モールド樹脂部２０は、プリント基板３０に対してコイル１３と反対の側に樹脂注入口痕を有し、樹脂成形時にプリント基板３０に対してコイル１３と反対の側からモールド樹脂が注入されている。したがって、従来のように樹脂成形時にプリント基板３０を押さえピンで押さえ付ける代わりに、注入されるモールド樹脂の圧力によってプリント基板３０を押さえ付けて樹脂成形ができ、プリント基板３０を押さえ付ける押さえピンが不要になる。すなわち、モールド樹脂部２０のプリント基板３０上に押さえピン穴が形成されないようにすることが容易にできる。

〔第２実施形態〕
次に、この発明の第２実施形態のモータの製造方法について説明する。この第２実施形態のモータの製造方法によって製造されるモータは、第１実施形態のモータである。

まず、図４に示すステータコア１１と、そのステータコア１１にインシュレータ１２を介して巻回されたコイル１３とを有するステータ１０を組み立てる。

次に、組み立てられたステータ１０に、コイル１３を結線するプリント基板３０を取り付ける。このとき、コイル１３の引出線１４をプリント基板３０に形成された回路の接続部に接続する。

次に、図７に示すように、ステータ１０とプリント基板３０を下金型２００のキャビティ２１０内に収容する。また、プリント基板３０に沿った平面に対して軸方向かつ上側に距離Ｌ１だけずれるように、リードブッシュ４０を下金型２００の所定の位置に配置する。図７において、５０は軸部、２２０は挿入穴、２１１は円柱部である。

ここで、下金型２００のキャビティ２１０内のステータ１０上に、ステータ１０に各コイル１３の引出線１４(図３,図４に示す)が結線されたプリント基板３０を配置している。このプリント基板３０には、リード線３１の一端を接続しており、リード線３１の他端側をリードブッシュ４０を介して外部に引き出す。

次に、図８に示すように、下金型２００に上金型１００を合わせる。このとき、プリント基板３０の径方向外側で環状に配置された複数のインシュレータ押さえピン１１０によって、ステータ１０のインシュレータ１２をステータコア１１側に押さえ付ける。

次に、図９に示すように、ステータ１０が下金型２００のキャビティ２１０内に収容されかつ複数のインシュレータ押さえピン１１０によりインシュレータ１２が押さえられた状態で、プリント基板３０よりも上方の樹脂注入口３００からモールド樹脂を金型(１００,２００)内に注入する。この注入されるモールド樹脂によってプリント基板３０をステータコア１１側に押さえながらステータ１０を覆うモールド樹脂部２０を成形する。図９において、図８と同一の構成部には同一参照番号を付している。

次に、上金型１００を上方に移動させると同時に、複数のインシュレータ押さえピン１１０を外して、モールド樹脂部２０により覆われたステータ１０を、エジェクタピン２３０(図６に示す)により押し出して金型(１００,２００)内から取り出す。

上記第２実施形態のモータの製造方法によれば、水侵入による不具合を防止できるモータを製造することができる。

この発明のモータは、空気調和機の室内ファンや室外ファンを駆動するモータに適用することで、長期にわたって高い信頼性が得られる空気調和機を実現することができる。

上記第１,第２実施形態では、プリント基板３０は、モールド樹脂部２０内のステータ１０上に配置されたモータについて説明したが、モールド樹脂部２０内のプリント基板とステータの配置は上下が逆でもよい。

なお、上記第１,第２実施形態では、リードブッシュ４０からプリント基板３０に形成された回路の接続部までのリード線３１の経路は、軸部５０の中心線を含む平面に沿って設けたが、プリント基板のリード線(配線)が接続される接続部に対して周方向にずらしてリードブッシュを配置してもよい。この場合、モールド樹脂部内のリードブッシュからプリント基板までの侵入経路が長くなって、水の浸入が抑制され、リードブッシュとモールド樹脂との界面およびモールド樹脂とリード線との界面に水が侵入しにくくなるので、水侵入による不具合を確実に防止することができる。

〔第３実施形態〕
上記第１,第２実施形態では、アウターロータ型のモータについて説明したが、この発明の第３実施形態のモータは、環状のステータの内周にロータが配置されたインナーロータ型としている。

この第３実施形態のインナーロータ型のモータにおいても、第１,第２実施形態のモータと同様の効果を有する。

〔第４実施形態〕
図１０はこの発明の第４実施形態のモータの縦断面図を示している。この第４実施形態のモータは、モールド樹脂部４２０とプリント基板４３０を除いて第１実施形態のモータと同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。

上記第４実施形態のモータは、図１０に示すように、ステータ１０と、モールド樹脂部４２０と、プリント基板４３０と、リードブッシュ４０と、軸部５０と、ロータ取付部６０と、ロータ７０とを備えている。

上記プリント基板４３０は、モールド樹脂部４２０内のステータ１０の下側(ステータコア１１に対してロータ取付部６０側)かつ軸方向に対して直交するように配置されている。プリント基板４３０に一端が接続されたリード線３１が、リードブッシュ４０を介して外部に引き出されている。

上記モールド樹脂部４２０は、ステータ１０と、プリント基板４３０と、リード線３１の一部と、リードブッシュ４０の一部と、軸部５０の上側部分とをモールド樹脂により覆っている。

また、上記モールド樹脂部４２０に軸部５０の上側部分を固定している。この軸部５０に軸受５１,５２を軸方向に間隔をあけて取り付けている。この軸部５０に軸受５１,５２を介して軸受ハウジング６１を回転可能に取り付けている。また、軸受ハウジング６１の下側に、フランジ６２と、そのフランジ６２の外周側から上方に延びる円筒部６３とを設けている。この軸受ハウジング６１,フランジ６２および円筒部６３でロータ取付部６０を構成している。

上記ロータ取付部６０の円筒部６３の上端に、ステータ１０の外周を囲むように円筒状のロータ７０を取り付けている。上記軸部５０と軸受５１,５２で、ロータ７０をロータ取付部６０を介して回転可能に支持する支持部を構成している。

図１０において、リードブッシュ４０は、プリント基板４３０に沿った平面に対して軸方向かつ上側に距離Ｌ２だけずらして配置されている。

上記構成のモータによれば、プリント基板４３０をステータコア１１に対してロータ取付部６０側に配置し、リードブッシュ４０をステータコア１１に対してロータ取付部６０側とは反対の側に配置することによって、リードブッシュ４０がステータコア１１に対してロータ取付部６０と反対の側に設けられるので、第１実施形態よりもモールド樹脂部４２０内においてプリント基板４３０からリードブッシュ４０までのリード線３１の距離がステータコア１１を挟んでさらに長くなる。これにより、モールド樹脂部４２０内のリードブッシュ４０とモールド樹脂部４２０との界面およびモールド樹脂部４２０とリード線３１との界面に水が浸入しても、リードブッシュ４０からプリント基板４３０までの侵入経路がさらに長くなって、水の浸入が効果的に抑制され、ステータ１０のコイル１３を結線するプリント基板４３０において回路がショートするなどの不具合が発生する確率を大幅に低減できる。したがって、水侵入による不具合を防止でき、長期にわたって高い信頼性が得られる。

この第４実施形態のモータは、第１実施形態のモータと同様の効果を有する。

また、図１１は上記モータのステータ１０側の上面図を示している。図１１において、図１０と同一の構成部には同一参照番号を付している。

上記第１〜第４実施形態では、モールド樹脂部２０,４２０内にプリント基板３０,４３０を軸方向に対して直交するように配置したモータについて説明したが、モールド樹脂部内にプリント基板を軸方向に対して傾斜するように配置してもよいし、モールド樹脂部内にプリント基板を軸方向と平行になるように配置してもよい。この場合、リードブッシュは、プリント基板とリード線との接続点に対して軸方向のいずれか一方にずらして配置すればよい。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

この発明は、特にアウターロータ型モータのロータにフェライトボンドを用いた構成に適している。例えば、上記第１実施形態の図１に示すモータのように、ロータ７０は、ステータコア１１に対向する中央部分と、その中央部分よりも軸方向上下に延在するオーバーハング部分とを有するので、ロータ７０の上側のオーバーハング部分でプリント基板３０とリードブッシュ４０との軸方向の距離を確保できる構成をしており、この発明を適用するのに都合がよい。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

１０…ステータ
１１…ステータコア
１２…インシュレータ
１３…コイル
１４…引出線
２０,４２０…モールド樹脂部
２１…インシュレータ押さえピン穴
２２…通風穴
３０,４３０…プリント基板
３１…リード線
４０…リードブッシュ
５０…軸部
５１,５２…軸受
６０…ロータ取付部
６１…軸受ハウジング
６２…フランジ
６３…円筒部
７０…ロータ
１００…上金型
１１０…インシュレータ押さえピン
１２０…軸部押さえピン
１３０…通風穴用突起
２００…下金型
２１０…キャビティ
２１１…円柱部
２２０…挿入穴
３００…樹脂注入口

Claims

ステータコア(１１)と、そのステータコア(１１)にインシュレータ(１２)を介して巻回されたコイル(１３)とを有するステータ(１０)と、
上記ステータ(１０)を覆うモールド樹脂部(４２０)と、
上記モールド樹脂部(４２０)内に配置されたプリント基板(４３０)と、
上記プリント基板(４３０)に一端が接続された配線(３１)を束ねて外部に引き出すためのリードブッシュ(４０)と
を備え、
上記リードブッシュ(４０)は、上記プリント基板(４３０)に対して軸方向のいずれか一方にずらして配置されていると共に、
上記ステータ(１０)の径方向外側を囲うように配置された円筒状のロータ(７０)と、
上記ロータ(７０)の一端に設けられたロータ取付部(６０)と、
上記ロータ取付部(６０)を介して上記ロータ(７０)を回転可能に支持する支持部(５０,５１)と
を備え、
上記プリント基板(４３０)は、上記ステータコア(１１)に対して上記ロータ取付部(６０)側に配置され、
上記リードブッシュ(４０)は、上記ステータコア(１１)に対して上記ロータ取付部(６０)側とは反対の側に配置されていることを特徴とするモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
上記リードブッシュ(４０)は、上記プリント基板(３０,４３０)に沿った平面に対して軸方向かつ下側にずらして配置されていることを特徴とするモータ。
請求項１または２に記載のモータにおいて、
上記リードブッシュ(４０)は、上記プリント基板(３０,４３０)の上記配線(３１)が接続される接続部に対して周方向にずらして配置されていることを特徴とするモータ。