WO2022074821A1 - 電動機 - Google Patents

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WO2022074821A1
WO2022074821A1 PCT/JP2020/038288 JP2020038288W WO2022074821A1 WO 2022074821 A1 WO2022074821 A1 WO 2022074821A1 JP 2020038288 W JP2020038288 W JP 2020038288W WO 2022074821 A1 WO2022074821 A1 WO 2022074821A1
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teeth
tooth
core
center position
main
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French (fr)
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優 ▲高▼村
雄一朗 中村
陽介 高石
諭 山代
駿 寺門
慧大 平野
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三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to JP2021504313A priority patent/JP6949269B1/ja
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • This disclosure relates to a motor using a permanent magnet.
  • the mover of the motor has a main teeth pair that protrudes and is wound perpendicular to the traveling direction of the mover core.
  • a pair of main teeth and an auxiliary tooth that is not wound are alternately arranged.
  • the 6n main tooth pairs are arranged at an equal pitch of 60 ° / n in the circumferential direction, and the winding tooth pairs are arranged so that the center position in the circumferential direction is shifted by 360 ° / P in the circumferential direction.
  • a corresponding in-phase coil is wound around the two winding teeth of the main tooth pair, and an auxiliary tooth is provided between the adjacent tooth pairs.
  • the main teeth are determined by the pitch of the circumferential center position between the main teeth and the auxiliary teeth rather than the windingable area between the main teeth determined by the pitch of the circumferential center position of the main teeth pair.
  • the rollable area between the teeth and the auxiliary teeth is larger. Therefore, the technique of Patent Document 1 has a problem that the winding space factor, which is the ratio of the windable region to the region where the winding teeth are arranged, is low.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an electric motor having an improved winding space ratio.
  • the motor of the present disclosure has a mover and a stator, and the mover is wound so as to be arranged adjacent to each other in the first direction. It has a main teeth pair that is a pair of a first main teeth and a second main teeth.
  • the first main tooth includes a first tooth in contact with the core back and a first tip core in contact with the tip of the first tooth at a position facing the stator.
  • the second main tooth includes a second tooth in contact with the core back and a second tip core in contact with the tip of the second tooth at a position facing the stator.
  • the electrical angle between the center position of the surface in contact with the core back of the first tooth in the first direction and the center position in the first direction of the surface in contact with the core back of the second tooth is the electric angle of the first tip core. It is larger than the electrical angle between the center position in the first direction and the center position in the first direction of the second tip core.
  • the electric motor according to the present disclosure has the effect of being able to improve the winding space ratio.
  • FIG. 1 A perspective view showing the configuration of the electric motor according to the first embodiment.
  • Sectional drawing which shows the structure of the electric motor which concerns on Embodiment 1.
  • Sectional drawing which shows the structure of the electric motor of the comparative example
  • Sectional drawing which shows the structure of the electric motor which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the electric motor according to the first embodiment.
  • the horizontal plane is the XY plane
  • the Z-axis direction is parallel to the vertical direction
  • the mover 30A moves in the X-axis direction
  • the plus Z-axis direction may be referred to as the upward direction of the motor 101
  • the minus Z-axis direction may be referred to as the downward direction of the motor 101.
  • the electric motor 101 is arranged on a gantry 303 provided in an industrial machine or the like.
  • the electric motor 101 includes a stator 20 extending in the X-axis direction, a mover 30A moving in the X-axis direction on the stator 20, and a table 302.
  • the electric motor 101 is a linear motor.
  • the X-axis direction which is the traveling direction of the mover 30A, is the first direction.
  • the electric motor 101 of the present disclosure is also applicable to a rotary machine. In that case, the first direction is the circumferential direction of the rotating machine.
  • a table 302 is arranged on the movable element 30A, and a work 301 or the like is placed on the upper surface of the table 302.
  • the mover 30A moves along the X-axis direction.
  • the table 302 fixed on the mover 30A moves along the X-axis direction
  • the work 301 moves along the X-axis direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the electric motor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional configuration of the motor 101 when the motor 101 shown in FIG. 1 is cut in a plane parallel to the XZ plane.
  • the axes of the coils 151 and 152 included in the motor 101 extend in the Z-axis direction in the XZ plane of FIG.
  • the movable element 30A includes a plurality of main teeth to 1 and the same number of auxiliary teeth 2 as the main teeth to 1.
  • a set of main teeth vs. 1 is composed of a main teeth 11 which is a first main teeth and a main teeth 12 which is a second main teeth.
  • the main teeth to 1 and the auxiliary teeth 2 are arranged alternately.
  • two main teeth 11 and 12 are continuously arranged at intervals of an electric angle of 180 degrees in the traveling direction.
  • the main teeth 11 have a core back 111, a teeth 112, and a tip core 113.
  • a coil 151 is wound around the teeth 112.
  • the teeth 112 extend in a protrusion shape on the lower side (minus Z-axis direction) of the core back 111, that is, on the stator 20 side. In this way, the teeth 112 extend in the direction perpendicular to the traveling direction of the mover 30A.
  • the tip core 113 is arranged at a position facing the stator 20.
  • the thickness (width) of the teeth 112 in the X-axis direction is thinner than the thickness of the core back 111 in the X-axis direction.
  • the center position of the tip core 113 in the X-axis direction is the same as the center position of the core back 111 in the X-axis direction.
  • the main teeth 12 has a core back 121, a teeth 122, and an advanced core 123.
  • a coil 152 is wound around the teeth 122.
  • the teeth 122 extend in a protruding shape on the lower side of the core back 121, that is, on the stator 20 side. In this way, the teeth 122 extend in the direction perpendicular to the traveling direction of the mover 30A.
  • the tip core 123 is arranged at a position facing the stator 20.
  • the thickness of the teeth 122 in the X-axis direction is thinner than the thickness of the core back 121 in the X-axis direction.
  • the center position of the tip core 123 in the X-axis direction is the same as the center position of the core back 121 in the X-axis direction.
  • the auxiliary teeth 2 has a core back 21, a teeth 22, and a tip core 23. No coil is wound around the teeth 22.
  • the teeth 22 extend in a protruding shape on the lower side of the core back 21, that is, on the stator 20 side. In this way, the teeth 22 extend in the direction perpendicular to the traveling direction of the mover 30A.
  • the tip core 23 is arranged at a position facing the stator 20.
  • the thickness of the teeth 22 in the X-axis direction is thinner than the thickness of the core back 21 in the X-axis direction.
  • the teeth 112 are the first teeth
  • the teeth 122 are the second teeth
  • the teeth 22 are the third teeth.
  • the tip core 113 is the first tip core
  • the tip core 123 is the second tip core.
  • the main teeth to 1 include a U-phase main teeth to 1, a V-phase main teeth to 1, and a W-phase main teeth to 1.
  • the U-phase, V-phase, and W-phase coils 151 and 152 face each other in the X-axis direction. Specifically, the coil 151 arranged in the U-phase main teeth 11 faces the coil 152 arranged in the U-phase main teeth 12, and the coil 152 arranged in the U-phase main teeth 12 assists. It faces the coil 151 arranged on the main tooth 11 of the V phase via the teeth 2.
  • the coil 151 arranged in the main teeth 11 of the V phase faces the coil 152 arranged in the main teeth 12 of the V phase, and the coil 152 arranged in the main teeth 12 of the V phase provides the auxiliary teeth 2. It faces the coil 151 arranged on the main teeth 11 of the W phase.
  • the coil 151 arranged in the main teeth 11 of the W phase faces the coil 152 arranged in the main teeth 12 of the W phase, and the coil 152 arranged in the main teeth 12 of the W phase provides the auxiliary teeth 2. It faces the coil 151 arranged on the main tooth 11 of the U phase.
  • the stator 20 is provided with a plurality of S-pole permanent magnets 36 and N-pole permanent magnets 37 alternately.
  • the permanent magnets 36 of the S pole and the permanent magnets 37 of the N pole are alternately arranged at a first interval, which is a specific interval.
  • the second distance between the center position of the tip core 113 in the X-axis direction and the center position of the tip core 123 in the X-axis direction is the distance between the permanent magnets 36 and 37. Equal to the interval.
  • the electric motor 101 is a linear motor
  • the total number of permanent magnets 36 and 37 is an odd number
  • the electric motor 101 is a rotary motor
  • the number of permanent magnets 36 and 37 is an even number.
  • the stator 20 is arranged at a position facing the mover 30A in the Z-axis direction.
  • the upper surface of the stator 20 is such that the upper surface of the permanent magnet 36 of the S pole or the upper surface of the permanent magnet 37 of the N pole faces the bottom surface of the tip cores 23, 113, 123 or the bottom surface of the coils 151, 152.
  • the mover 30A is arranged in the.
  • the teeth 112 and 122 are formed so that the teeth 112 are separated from the boundary surface L0 and the teeth 122 are separated from the boundary surface L0 when the boundary surface L0 between the core back 111 and the core back 121 is used as a reference.
  • the boundary surface L0 is a plane parallel to the YZ plane.
  • the core back center position a which is the center position of the core back 111
  • the teeth center position b which is the center position of the teeth 112
  • the distance between the boundary surface L0 in the main teeth 11 and the tooth center position b is longer than the distance between the boundary surface L0 in the main teeth 11 and the core back center position a.
  • the core back center position a and the teeth center position b are both positions in the X-axis direction.
  • the distance in the X-axis direction between the core back center position a and the teeth center position b is referred to as a position shift amount S.
  • the core back center position a of the core back 121 and the teeth center position b of the teeth 122 are out of alignment.
  • the distance between the boundary surface L0 in the main teeth 12 and the teeth center position b of the teeth 122 is longer than the distance between the boundary surface L0 in the main teeth 12 and the core back center position a of the core back 121.
  • the electrical angle between the center position of the surface of the teeth 112 in contact with the core back 111 in the X-axis direction and the center position of the surface of the teeth 122 in contact with the core back 121 in the X-axis direction is set at the tip. It is larger than the electric angle between the center position of the core 113 in the X-axis direction and the center position of the tip core 123 in the X-axis direction.
  • the boundary surface P1 in which the core back 111 and the teeth 112 are in contact with each other is shifted in the direction away from the adjacent main teeth 12.
  • the boundary surface P2 where the core back 121 and the teeth 122 are in contact with each other is shifted in a direction away from the adjacent main teeth 11.
  • the boundary surfaces P1 and P2 and the boundary surface P3 described later are all planes parallel to the XY plane.
  • the winding area of the coils 151 and 152 is the cross-sectional area when the coils 151 and 152 are cut on the XZ plane, respectively.
  • the winding area of the coils 151 and 152 corresponds to the area that can be wound around the coils 151 and 152, respectively.
  • hatching is attached to the cross section when the coils 151 and 152 are cut on the XZ plane.
  • the winding area of the coil 151 corresponds to the total area of the hatched areas shown at both ends of the teeth 112
  • the winding area of the coil 152 corresponds to the total area of the hatched areas shown at both ends of the teeth 122.
  • the inflow direction of the coils 151 and 152 in the XZ plane of FIG. 2 is set as the winding start, the outflow direction is set as the winding end, and the connection is made so that the current flows into the winding start portion.
  • the main teeth 11 and 12 have opposite winding directions, and the main teeth pair 1 and the adjacent main teeth pair 1 have opposite winding directions.
  • the wound main teeth pair 1 and the unwound auxiliary teeth 2 are alternately arranged, and the boundary surface P1 where the core back 111 and the teeth 112 are in contact with each other and the core back 121.
  • the interface P2 in contact with the teeth 122 is shifted in a direction away from the adjacent main teeth.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the electric motor of the comparative example.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the motor 200 when the motor 200 of the comparative example is viewed from the same direction as the motor 101 shown in FIG.
  • the axes of the coils 351 and 352 included in the motor 200 extend in the Z-axis direction in the XZ plane of FIG.
  • the motor 200 includes a mover 15 and a stator 20.
  • the stator 20 of the electric motor 200 has the same configuration as the stator 20 of the electric motor 101.
  • the movable element 15 includes a plurality of main teeth vs. 3 and the same number of auxiliary teeth 4 as the main teeth vs. 3.
  • a set of main teeth vs. 3 is composed of one main teeth 31 and one main teeth 32. In the mover 15, the main teeth vs. 3 and the auxiliary teeth 4 are arranged alternately.
  • the main teeth 31 has a core back 311, a teeth 312, and a tip core 313.
  • a coil 351 is wound around the teeth 312.
  • the main teeth 32 has a core back 321, a teeth 322, and a tip core 323.
  • a coil 352 is wound around the teeth 322.
  • the auxiliary teeth 4 have a core back 41, a teeth 42, and a tip core 43. No coil is wound around the teeth 42.
  • the teeth 42 extend in a protruding shape on the lower side of the core back 41, and the tip core 43 is arranged on the lower tip portion of the teeth 42.
  • the thickness of the teeth 42 in the X-axis direction is the same as the thickness of the core back 41 in the X-axis direction.
  • the motor 200 has the same components as the motor 101, but the shape and size of each component of the motor 200 is different from the shape and size of each component of the motor 101.
  • the core back 311, the teeth 312, and the tip core 313 are arranged in place of the core back 111, the teeth 112, and the tip core 113. Further, instead of the core back 121, the teeth 122, and the tip core 123, the core back 321 and the teeth 322, and the tip core 323 are arranged. Further, instead of the core back 21, the teeth 22, and the tip core 23, the core back 41, the teeth 42, and the tip core 43 are arranged.
  • the central position of the core back 311 and the central position of the teeth 312 are the same positions.
  • the central position of the core back 321 and the central position of the teeth 322 are the same positions.
  • the teeth 112 and 122 are arranged centering on the teeth center position b shifted in a direction away from the adjacent main teeth from the core back center position a.
  • d2 and e2 are positions where d1 and e1 are shifted in a direction away from the boundary surface L0 by the position shift amount S.
  • the range of the teeth 122 in the X-axis direction is the coordinates shifted in the direction away from the boundary surface L0 by the position shift amount S.
  • the winding area increases by the amount corresponding to the position shift amount S. That is, assuming that the distance in the Z-axis direction of the coils 151 and 152 is the distance z1 and the distance in the Z-axis direction of the coils 351 and 352 is the distance z1, the coils 151 and 152 have a distance z1 ⁇ position shift from the coils 351 and 352.
  • the winding area increases by the amount S.
  • the electric motor 101 can reduce copper loss and suppress heat generation by increasing the winding area.
  • the position shift amount S of the main teeth 11 is 0 ⁇ position shift amount S ⁇ (Px ⁇ 0.05) with respect to the pitch interval Px between the center of the core back 21 and the center of the core back 121. That is, it is desirable that the position shift amount S is 5% or less of the pitch interval Px.
  • To reduce the copper loss it is conceivable to increase the winding area and increase the induced voltage.
  • 5% of the pitch interval Px is a value having the largest reduction effect in consideration of the trade-off between the increase in the winding area and the increase in the induced voltage.
  • the distance between the center position of the teeth 112 in the X-axis direction and the center position of the tip core 113 in the X-axis direction in the main teeth 11 is the center position of the teeth 112 in the X-axis direction and the main position. It is 5% or less of the pitch distance Px from the center position of the teeth 22 in the X-axis direction of the auxiliary teeth 2 adjacent to the teeth 11.
  • the main teeth 11 and 12 and the auxiliary teeth 2 are arranged in a total of 9 m (m is a natural number). That is, the main teeth pair 1 is a 3 m pair (the total number of the main teeth 11 and 12 is 6 m), and the number of auxiliary teeth 2 is 3 m.
  • the total number of permanent magnets 36 and 37 is 7 m.
  • the number of main teeth 11, 12, auxiliary teeth 2, and permanent magnets 36, 37 in the electric motor 101 shown in FIG. 1 is an example, and the number of main teeth 11, 12, auxiliary teeth 2, and permanent magnets 36, 37 is shown in FIG. The number is not limited to the number shown in.
  • the electric motor 101 can be applied to both a linear motor and a rotary motor, and exhibits the same effect when applied to a linear motor and when applied to a rotary motor.
  • the main teeth to 1 of the electric motor 101 include the main teeth 11 and 12. Then, in the main teeth 11, the teeth center position b of the teeth 112 in the X-axis direction is farther from the main teeth 12 than the core back center position a of the core back 111 in the X-axis direction. Further, in the main teeth 12, the teeth center position b of the teeth 122 in the X-axis direction is farther from the main teeth 11 than the core back center position a of the core back 121 in the X-axis direction. That is, the distance between the core back center positions a of the main teeth 11 and 12 is longer than the distance between the core back center positions a of the main teeth 11 and 12.
  • the distance between the main teeth 11 and 12 becomes longer than when the tooth center position b is not shifted from the core back center position a, so that the winding area of the coils 151 and 152 can be increased. Therefore, in the electric motor 101, the ratio of the winding area of the coils 151 and 152 to the total area of the area where the teeth 112 and 122 are arranged and the winding area of the coils 151 and 152 which are windable areas, that is, the winding.
  • the space factor can be improved.
  • Embodiment 2 Next, the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the teeth of the electric motor are inclined from the Z-axis direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the electric motor according to the second embodiment.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of the motor 102 when the motor 102 is viewed from the same direction as the motor 101 shown in FIG.
  • the axes of the coils 551 and 552 included in the motor 102 extend in the Z-axis direction in the XZ plane of FIG.
  • components that achieve the same functions as the motor 101 of the first embodiment shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the electric motor 102 includes a movable element 30B and a stator 20.
  • the stator 20 of the electric motor 102 has the same configuration as the stator 20 of the electric motor 101.
  • the movable element 30B includes a plurality of main teeth vs. 5 and the same number of auxiliary teeth 6 as the main teeth vs. 5.
  • a set of main teeth vs. 5 is composed of one main teeth 51 and one main teeth 52. In the mover 30B, the main teeth pair 5 and the auxiliary teeth 6 are arranged alternately.
  • the main teeth 51 have a core back 511, a teeth 512, and a tip core 513.
  • a coil 551 is wound around the teeth 512.
  • the main teeth 52 has a core back 521, a teeth 522, and a tip core 523.
  • a coil 552 is wound around the teeth 522.
  • the auxiliary teeth 6 has a core back 61, a teeth 62, and a tip core 63. No coil is wound around the teeth 62.
  • the motor 102 has the same components as the motor 101, but the shape and size of some of the components of the motor 102 are different from the shape and size of some of the components of the motor 101.
  • the core back 511, the teeth 512, and the tip core 513 are arranged in place of the core back 111, the teeth 112, and the tip core 113. Further, instead of the core back 121, the teeth 122, and the tip core 123, the core back 521, the teeth 522, and the tip core 523 are arranged. Further, instead of the core back 21, the teeth 22, and the tip core 23, the core back 61, the teeth 62, and the tip core 63 are arranged.
  • the placement position, size, and shape of the core back 61 are the same as the placement position, size, and shape of the core back 21.
  • the placement position, size, and shape of the teeth 62 are the same as the placement position, size, and shape of the teeth 22.
  • the placement position, size, and shape of the tip core 63 are the same as the placement position, size, and shape of the tip core 23.
  • the placement position, size, and shape of the core backs 511 and 521 are the same as the placement positions, sizes, and shapes of the core backs 111 and 121.
  • the core back center position a and the teeth center position b are displaced by the position shift amount S in the motor 102. That is, the boundary surface P1 between the core back 511 and the teeth 512 is shifted in the direction away from the adjacent main teeth 52. Similarly, the boundary surface P2 where the core back 521 and the teeth 522 are in contact with each other is shifted in a direction away from the adjacent main teeth 51.
  • the teeth 112 and 122 of the motor 101 extend in the Z-axis direction, but the axes of the teeth 512 and 522 of the motor 102 are tilted from the Z-axis direction and tilted in the X-axis direction. That is, in the teeth 512, the axis from the core back 511 to the tip core 513 is toward the boundary surface L0 in the XZ plane. Further, in the teeth 522, the axis from the core back 521 toward the tip core 523 is toward the boundary surface L0 in the XZ plane. In other words, in the main teeth vs. 5, the main teeth 51 are tilted toward the tip core 523 and the main teeth 52 are tilted toward the tip core 513.
  • the arrangement position of the tip core 513 is the same as the placement position of the tip core 313, and the placement position of the tip core 523 is the same as the placement position of the tip core 323.
  • the pitch spacing of the tip cores 513 and 523 is the same as the pitch spacing of the tip cores 113 and 123. That is, the center position of the tip core 513 in the X-axis direction is the same as the core back center position a of the core back 511. Further, the center position of the tip core 523 in the X-axis direction is the same as the core back center position a of the core back 521.
  • the boundary surface P1 is shifted in the direction away from the core back center position a by the position shift amount S, as in the first embodiment.
  • the boundary surface P2 is shifted in a direction away from the core back center position a by the position shift amount S.
  • the winding area is increased by the amount corresponding to the position shift amount S and the inclination of the teeth 512 and 522. That is, assuming that the distance in the Z-axis direction of the coils 551 and 552 is the distance z1 and the distance in the Z-axis direction of the coils 351 and 352 is the distance z1, the coils 551 and 552 are more distance z1 ⁇ position-shifted than the coils 351 and 352.
  • the winding area increases by the amount S ⁇ (1/2).
  • the electric motor 102 can reduce copper loss and suppress heat generation by increasing the winding area.
  • the placement positions, shapes, and sizes of the core backs 511 and 521 are the same as the placement positions, shapes, and sizes of the core backs 111 and 121, and the placement positions, shapes, and sizes of the tip cores 513 and 523 are the same.
  • the size is the same as the arrangement position, shape, and size of the tip cores 113 and 123. Therefore, the size of the winding area of the coils 551 and 552 is an intermediate size between the winding area of the coils 151 and 152 and the winding area of the coils 351 and 352.
  • the electric motor 102 is the sum of the area where the teeth 512 and 522 are arranged and the winding area of the coils 551 and 552 which are windable areas.
  • the ratio of the winding area of the coils 551 and 552 to the region, that is, the winding space factor can be improved.
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.

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Abstract

電動機（１０１）が、可動子（３０Ａ）と固定子（２０）とを有し、可動子（３０Ａ）は、Ｘ軸方向で隣り合う位置に配置される巻線された主ティース（１１，１２）の対である主ティース対（１）を備え、主ティース（１１）は、コアバックと接するティース（１１２）と、固定子（３０Ａ）に対向する位置であってティース（１１２）の先端と接する先端コア（１１３）とを具備し、主ティース（１２）は、コアバックと接するティース（１２２）と、固定子（３０Ａ）に対向する位置であってティース（１２２）の先端と接する先端コア（１２３）とを具備し、ティース（１１２）のコアバックと接する面のＸ軸方向における中央位置と、ティース（１２２）のコアバックと接する面のＸ軸方向における中央位置との電気角が、先端コア（１１３）のＸ軸方向における中央位置と先端コア（１２３）のＸ軸方向における中央位置との電気角よりも大きい。

Description

電動機
　本開示は、永久磁石を用いた電動機に関する。
　電動機の可動子は、可動子コアの進行方向と垂直に突出し巻線された主ティース対を備えている。この可動子では、主ティース対と巻線されていない補助ティースとが交互に配置されている。
　例えば、特許文献１に記載の電動機は、効率を向上させるために、永久磁石の極数ＰがＰ＝１４ｎ（ｎは自然数）であり、固定子の径方向に突出した巻線ティースの対である主ティース対は６ｎ個である。この６ｎ個の主ティース対は、周方向に等ピッチ６０°／ｎで配置されており、巻線ティースの対同士は、その周方向中心位置を周方向に３６０°／Ｐずらして配置されている。そして、主ティース対の２つの巻線ティースには、対応する同相のコイルが巻装されており、隣り合うティース対の間には補助ティースが設けられている。
特開２００９－１７１７４８号公報
　しかしながら、上記特許文献１の技術では、主ティース対の周方向中心位置のピッチによって決まる主ティース間の巻線可能な面積よりも、主ティースと補助ティースとの周方向中心位置のピッチによって決まる主ティースと補助ティースとの間の巻線可能な面積の方が大きい。このため、上記特許文献１の技術では、巻線ティースの配置される領域に対する、巻線可能領域の比率である巻線占積率が低いという問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、巻線占積率を向上させた電動機を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の電動機は、可動子と固定子とを有し、可動子は、第１の方向で隣り合う位置に配置される巻線された第１の主ティースおよび第２の主ティースの対である主ティース対を備えている。第１の主ティースは、コアバックと接する第１のティースと、固定子に対向する位置であって第１のティースの先端と接する第１の先端コアとを具備している。第２の主ティースは、コアバックと接する第２のティースと、固定子に対向する位置であって第２のティースの先端と接する第２の先端コアとを具備している。第１のティースのコアバックと接する面の第１の方向における中央位置と、第２のティースのコアバックと接する面の第１の方向における中央位置との電気角が、第１の先端コアの第１の方向における中央位置と第２の先端コアの第１の方向における中央位置との電気角よりも大きい。
　本開示にかかる電動機は、巻線占積率の向上を実現できるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる電動機の構成を示す斜視図 実施の形態１にかかる電動機の構成を示す断面図 比較例の電動機の構成を示す断面図 実施の形態２にかかる電動機の構成を示す断面図
　以下に、本開示の実施の形態にかかる電動機を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる電動機の構成を示す斜視図である。以下の説明では、水平面をＸＹ平面とし、Ｚ軸方向を鉛直方向に平行な方向とし、可動子３０ＡがＸ軸方向に移動する場合について説明する。以下では、プラスＺ軸方向を電動機１０１の上方向といい、マイナスＺ軸方向を電動機１０１の下方向という場合がある。
　電動機１０１は、産業用機械等が備える架台３０３上に配置される。電動機１０１は、Ｘ軸方向に延設された固定子２０と、固定子２０上でＸ軸方向に移動する可動子３０Ａと、テーブル３０２とを備えている。実施の形態１において、電動機１０１は、リニアモータである。可動子３０Ａの進行方向であるＸ軸方向が第１の方向である。なお、本開示の電動機１０１は回転機にも適用可能である。その場合、第１の方向は回転機の周方向となる。
　可動子３０Ａ上には、テーブル３０２が配置されており、ワーク３０１などが、テーブル３０２の上面に載置される。電動機１０１が動作すると、可動子３０ＡがＸ軸方向に沿って移動する。これにより、可動子３０Ａ上に固定されたテーブル３０２がＸ軸方向に沿って移動し、ワーク３０１がＸ軸方向に沿って移動する。
　図２は、実施の形態１にかかる電動機の構成を示す断面図である。図２では、図１に示した電動機１０１をＸＺ平面と平行な平面で切断した場合の電動機１０１の一部の断面構成を示している。図２では、電動機１０１が備えるコイル１５１，１５２の軸が、図２のＸＺ平面内でＺ軸方向に延びている。
　可動子３０Ａは、複数の主ティース対１と、主ティース対１と同数の補助ティース２とを備えている。１組の主ティース対１は、第１の主ティースである主ティース１１および第２の主ティースである主ティース１２で構成されている。可動子３０Ａでは、主ティース対１と、補助ティース２とが交互に配置されている。可動子３０Ａでは、主ティース１１，１２が２つ連続して進行方向に電気角１８０度の間隔で配置されている。
　主ティース１１は、コアバック１１１と、ティース１１２と、先端コア１１３とを有している。ティース１１２には、コイル１５１が巻かれている。主ティース１１では、コアバック１１１の下側（マイナスＺ軸方向）、すなわち固定子２０側に突起状にティース１１２が延びている。このように、可動子３０Ａの進行方向に垂直な方向にティース１１２が延びている。また、ティース１１２の下側の先端部には、固定子２０に対向する位置に先端コア１１３が配置されている。主ティース１１では、ティース１１２のＸ軸方向の厚さ（幅）が、コアバック１１１のＸ軸方向の厚さよりも薄くなっている。また、先端コア１１３のＸ軸方向の中央位置はコアバック１１１のＸ軸方向の中央位置と同じである。
　主ティース１２は、コアバック１２１と、ティース１２２と、先端コア１２３とを有している。ティース１２２には、コイル１５２が巻かれている。主ティース１２では、コアバック１２１の下側、すなわち固定子２０側に突起状にティース１２２が延びている。このように、可動子３０Ａの進行方向に垂直な方向にティース１２２が延びている。また、ティース１２２の下側の先端部には、固定子２０に対向する位置に先端コア１２３が配置されている。主ティース１２では、ティース１２２のＸ軸方向の厚さが、コアバック１２１のＸ軸方向の厚さよりも薄くなっている。また、先端コア１２３のＸ軸方向の中央位置はコアバック１２１のＸ軸方向の中央位置と同じである。
　補助ティース２は、コアバック２１と、ティース２２と、先端コア２３とを有している。ティース２２には、コイルが巻かれていない。補助ティース２では、コアバック２１の下側、すなわち固定子２０側に突起状にティース２２が延びている。このように、可動子３０Ａの進行方向に垂直な方向にティース２２が延びている。また、ティース２２の下側の先端部には、固定子２０に対向する位置に先端コア２３が配置されている。補助ティース２では、ティース２２のＸ軸方向の厚さが、コアバック２１のＸ軸方向の厚さよりも薄くなっている。
　電動機１０１では、ティース１１２が第１のティースであり、ティース１２２が第２のティースであり、ティース２２が第３のティースである。また、先端コア１１３が第１の先端コアであり、先端コア１２３が第２の先端コアである。
　可動子３０Ａでは、コアバック２１，１１１，１２１といったコアバックが全て繋がっており、一枚板で構成されている。主ティース対１には、Ｕ相の主ティース対１と、Ｖ相の主ティース対１と、Ｗ相の主ティース対１とがある。可動子３０Ａでは、Ｘ軸方向に沿って、Ｕ相の主ティース対１、補助ティース２、Ｖ相の主ティース対１、補助ティース２、Ｗ相の主ティース対１、補助ティース２の順番で、これらが配置されている。
　この配置より、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各コイル１５１，１５２が、Ｘ軸方向で対向する。具体的には、Ｕ相の主ティース１１に配置されるコイル１５１が、Ｕ相の主ティース１２に配置されるコイル１５２に対向し、Ｕ相の主ティース１２に配置されるコイル１５２が、補助ティース２を介して、Ｖ相の主ティース１１に配置されるコイル１５１に対向する。
　また、Ｖ相の主ティース１１に配置されるコイル１５１が、Ｖ相の主ティース１２に配置されるコイル１５２に対向し、Ｖ相の主ティース１２に配置されるコイル１５２が、補助ティース２を介して、Ｗ相の主ティース１１に配置されるコイル１５１に対向する。
　また、Ｗ相の主ティース１１に配置されるコイル１５１が、Ｗ相の主ティース１２に配置されるコイル１５２に対向し、Ｗ相の主ティース１２に配置されるコイル１５２が、補助ティース２を介して、Ｕ相の主ティース１１に配置されるコイル１５１に対向する。
　固定子２０は、複数からなるＳ極の永久磁石３６と、Ｎ極の永久磁石３７とが交互に備えられている。固定子２０では、Ｓ極の永久磁石３６とＮ極の永久磁石３７とが特定の間隔である第１の間隔を空けて交互に配置されている。そして、電動機１０１では、先端コア１１３のＸ軸方向における中央位置と、先端コア１２３のＸ軸方向における中央位置との間の第２の間隔は、永久磁石３６，３７の間隔である第１の間隔と等しくなっている。なお、電動機１０１がリニアモータである場合、永久磁石３６，３７の合計数は奇数であり、電動機１０１が回転型モータである場合、永久磁石３６，３７はともに偶数個である。
　固定子２０は、可動子３０ＡにＺ軸方向で対向する位置に配置されている。具体的には、Ｓ極の永久磁石３６の上面またはＮ極の永久磁石３７の上面が、先端コア２３，１１３，１２３の底面またはコイル１５１，１５２の底面に対向するよう、固定子２０の上側に可動子３０Ａが配置されている。
　主ティース対１では、コアバック１１１とコアバック１２１との境界面Ｌ０を基準とした場合に、ティース１１２が境界面Ｌ０から離れ、ティース１２２が境界面Ｌ０から離れるよう、ティース１１２，１２２が形成されている。境界面Ｌ０は、ＹＺ平面に平行な面である。これにより、コアバック１１１の中央位置であるコアバック中央位置ａと、ティース１１２の中央位置であるティース中央位置ｂとがずれている。なお、実施の形態１では、境界面Ｌ０を用いて電動機１０１の構成を説明するが、実際には、コアバック２１，１１１，１２１は、全て繋がっているので、実際には境界面Ｌ０は存在しない。主ティース１１における境界面Ｌ０とティース中央位置ｂとの距離は、主ティース１１における境界面Ｌ０とコアバック中央位置ａとの距離よりも長い。コアバック中央位置ａおよびティース中央位置ｂは、何れもＸ軸方向の位置である。以下、コアバック中央位置ａと、ティース中央位置ｂとの間のＸ軸方向の距離を、位置シフト量Ｓという。
　同様に、コアバック１２１のコアバック中央位置ａと、ティース１２２のティース中央位置ｂとは、ずれている。主ティース１２における境界面Ｌ０とティース１２２のティース中央位置ｂとの距離は、主ティース１２における境界面Ｌ０とコアバック１２１のコアバック中央位置ａとの距離よりも長い。
　この構成により、可動子３０Ａでは、ティース１１２のコアバック１１１と接する面のＸ軸方向における中央位置と、ティース１２２のコアバック１２１と接する面のＸ軸方向における中央位置との電気角が、先端コア１１３のＸ軸方向における中央位置と先端コア１２３のＸ軸方向における中央位置との電気角よりも大きくなっている。
　このように、電動機１０１では、主ティース１１のうち、コアバック１１１とティース１１２とが接する境界面Ｐ１が、隣り合う主ティース１２から離れる方向にシフトされている。同様に、主ティース１２のうち、コアバック１２１とティース１２２とが接する境界面Ｐ２が、隣り合う主ティース１１から離れる方向にシフトされている。境界面Ｐ１，Ｐ２、および後述する境界面Ｐ３は、何れもＸＹ平面に平行な面である。
　境界面Ｐ１，Ｐ２が、境界面Ｌ０から離れることにより、ティース１１２，１２２間の距離が長くなるので、コイル１５１，１５２の巻線面積が広くなる。コイル１５１，１５２の巻線面積は、それぞれコイル１５１，１５２をＸＺ平面で切断した場合の断面積である。コイル１５１，１５２の巻線面積は、それぞれコイル１５１，１５２に巻線可能な面積に対応している。図２では、コイル１５１，１５２をＸＺ平面で切断した場合の断面にハッチングを付している。コイル１５１の巻線面積は、ティース１１２の両端に示されるハッチング領域の合計面積に対応し、コイル１５２の巻線面積は、ティース１２２の両端に示されるハッチング領域の合計面積に対応している。
　電動機１０１では、図２のＸＺ平面におけるコイル１５１，１５２の流入方向を巻き始めとし、流出方向を巻き終わりとし、巻き始め部分に電流が流入されるよう結線されている。この場合、主ティース１１，１２は、互いに巻線方向が反対であり、さらに主ティース対１と隣の主ティース対１とは互いに巻線方向が反対である。
　このように、電動機１０１では、巻線された主ティース対１と巻線されていない補助ティース２とが交互に配置され、コアバック１１１とティース１１２とが接する境界面Ｐ１、およびコアバック１２１とティース１２２とが接する境界面Ｐ２が、隣り合う主ティースからそれぞれ離れる方向にシフトされている。
　図３は、比較例の電動機の構成を示す断面図である。図３では、図２に示した電動機１０１と同じ方向から比較例の電動機２００を見た場合の電動機２００の断面構成を示している。図３では、電動機２００が備えるコイル３５１，３５２の軸が、図３のＸＺ平面内でＺ軸方向に延びている。
　電動機２００は、可動子１５および固定子２０を備えている。電動機２００の固定子２０は、電動機１０１の固定子２０と同様の構成を有している。
　可動子１５は、複数の主ティース対３と、主ティース対３と同数の補助ティース４とを備えている。１組の主ティース対３は、１つの主ティース３１および１つの主ティース３２で構成されている。可動子１５では、主ティース対３と、補助ティース４とが交互に配置されている。
　主ティース３１は、コアバック３１１と、ティース３１２と、先端コア３１３とを有している。ティース３１２には、コイル３５１が巻かれている。
　主ティース３２は、コアバック３２１と、ティース３２２と、先端コア３２３とを有している。ティース３２２には、コイル３５２が巻かれている。
　補助ティース４は、コアバック４１と、ティース４２と、先端コア４３とを有している。ティース４２には、コイルが巻かれていない。補助ティース４では、コアバック４１の下側に突起状にティース４２が延びており、ティース４２の下側の先端部に先端コア４３が配置されている。補助ティース４では、ティース４２のＸ軸方向の厚さが、コアバック４１のＸ軸方向の厚さと同じである。
　電動機２００は、電動機１０１と同様の構成要素を有しているが、電動機２００が有する各構成要素の形状およびサイズが、電動機１０１が有する各構成要素の形状およびサイズと異なる。
　電動機２００では、コアバック１１１、ティース１１２、および先端コア１１３の代わりに、コアバック３１１、ティース３１２、および先端コア３１３が配置されている。また、コアバック１２１、ティース１２２、および先端コア１２３の代わりに、コアバック３２１、ティース３２２、および先端コア３２３が配置されている。また、コアバック２１、ティース２２、および先端コア２３の代わりに、コアバック４１、ティース４２、および先端コア４３が配置されている。
　電動機２００では、コアバック３１１の中央位置と、ティース３１２の中央位置とが同じ位置である。同様に、電動機２００では、コアバック３２１の中央位置と、ティース３２２の中央位置とが同じ位置である。
　一方、実施の形態１の電動機１０１は、コアバック中央位置ａよりも、隣り合う主ティースから離れる方向にシフトされたティース中央位置ｂを中心としてティース１１２，１２２が配置されている。
　このため、比較例の電動機２００では、ティース３１２のＸ軸方向の範囲が、Ｘ＝ｄ１～ｅ１となるが、電動機１０１では、ティース１１２のＸ軸方向の範囲がＸ＝ｄ２～ｅ２となる。ｄ２，ｅ２は、ｄ１，ｅ１を、位置シフト量Ｓだけ境界面Ｌ０から離れる方向にシフトさせた位置である。同様に、電動機１０１では、ティース１２２のＸ軸方向の範囲は、位置シフト量Ｓだけ境界面Ｌ０から離れる方向にシフトさせた座標となる。
　また、比較例の電動機２００では、ティース３１２と補助ティース４との境界面Ｐ５のＸ軸方向の座標が、Ｘ＝ｆ１となるが、電動機１０１では、ティース１１２と補助ティース２との境界面Ｐ４のＸ軸方向の座標がＸ＝ｆ２となる。境界面Ｌ０のＸ軸方向の座標をＸ＝ｃとすると、ｃ～ｄ２間の距離と、ｅ２～ｆ２間の距離は同じである。
　比較例の電動機２００のように位置シフトが無い場合と比較し、電動機１０１では、位置シフト量Ｓに対応する分だけ巻線面積が増加する。すなわち、コイル１５１，１５２のＺ軸方向の距離を距離ｚ１とし、コイル３５１，３５２のＺ軸方向の距離を距離ｚ１とすると、コイル１５１，１５２は、コイル３５１，３５２よりも距離ｚ１×位置シフト量Ｓの分だけ巻線面積が増加する。電動機１０１は、この巻線面積の増加により、銅損を低減でき、発熱を抑制できる。
　主ティース１１の位置シフト量Ｓは、コアバック２１の中心とコアバック１２１の中心とのピッチ間隔Ｐｘに対し、０＜位置シフト量Ｓ≦（Ｐｘ×０．０５）とすることが望ましい。すなわち、位置シフト量Ｓは、ピッチ間隔Ｐｘの５％以下であることが望ましい。銅損を低減させるには、巻線面積を増加させること、および誘起電圧を増加させることが考えられる。しかし、巻線面積の増加と、誘起電圧の増加とはトレードオフの関係にある。つまり、位置シフト量Ｓが大きければ、巻線面積が増加する一方で、誘起電圧が減少する。逆に、位置シフト量Ｓが小さければ、巻線面積が減少する一方で、誘起電圧が増加する。ピッチ間隔Ｐｘの５％は、巻線面積の増加と誘起電圧の増加とのトレードオフを考慮し、最も低減効果が大きくなる値である。電動機１０１は、０＜位置シフト量Ｓ≦（Ｐｘ×０．０５）とされることで、効率良く銅損を低減でき、発熱を抑制できる。
　このように主ティース１１内での、ティース１１２のＸ軸方向における中央位置と、先端コア１１３のＸ軸方向における中央位置との間の距離は、ティース１１２のＸ軸方向における中央位置と、主ティース１１に隣接する補助ティース２が有するティース２２のＸ軸方向における中央位置とのピッチ間隔Ｐｘの５％以下である。
　電動機１０１では、例えば、主ティース１１，１２と補助ティース２とが、合計９ｍ（ｍは自然数）個配置される。すなわち、主ティース対１は３ｍ対（主ティース１１，１２の合計数が６ｍ個）であり、補助ティース２の個数が３ｍ個である。また、永久磁石３６，３７の合計数は７ｍ個である。
　図１に示した電動機１０１における主ティース１１，１２、補助ティース２、永久磁石３６，３７の個数は一例であり、主ティース１１，１２、補助ティース２、永久磁石３６，３７の個数は図１に示した個数に限定されない。
　電動機１０１は、リニアモータにも回転型モータにも適用可能であり、リニアモータに適用した場合も、回転型モータに適用した場合も同様の効果を示す。
　このように実施の形態１では、電動機１０１の主ティース対１が、主ティース１１，１２を備えている。そして、主ティース１１では、ティース１１２のＸ軸方向におけるティース中央位置ｂが、コアバック１１１のＸ軸方向におけるコアバック中央位置ａよりも、主ティース１２から離れている。また、主ティース１２では、ティース１２２のＸ軸方向におけるティース中央位置ｂが、コアバック１２１のＸ軸方向におけるコアバック中央位置ａよりも、主ティース１１から離れている。すなわち、主ティース１１，１２のコアバック中央位置ａ間の距離よりも、主ティース１１，１２のティース中央位置ｂ間の距離の方が長くなっている。これにより、ティース中央位置ｂを、コアバック中央位置ａからずらさない場合よりも、主ティース１１，１２間の距離が長くなるので、コイル１５１，１５２の巻線面積を増加させることができる。したがって、電動機１０１は、ティース１１２，１２２が配置される領域と巻線可能領域であるコイル１５１，１５２の巻線面積との合計領域に対する、コイル１５１，１５２の巻線面積の比率、すなわち巻線占積率を向上させることができる。
実施の形態２．
　つぎに、図４を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、電動機のティースがＺ軸方向から傾斜している。
　図４は、実施の形態２にかかる電動機の構成を示す断面図である。図４では、図２に示した電動機１０１と同じ方向から、電動機１０２を見た場合の電動機１０２の断面構成を示している。図４では、電動機１０２が備えるコイル５５１，５５２の軸が、図４のＸＺ平面内でＺ軸方向に延びている。図４の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１の電動機１０１と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
　電動機１０２は、可動子３０Ｂおよび固定子２０を備えている。電動機１０２の固定子２０は、電動機１０１の固定子２０と同様の構成を有している。
　可動子３０Ｂは、複数の主ティース対５と、主ティース対５と同数の補助ティース６とを備えている。１組の主ティース対５は、１つの主ティース５１および１つの主ティース５２で構成されている。可動子３０Ｂでは、主ティース対５と、補助ティース６とが交互に配置されている。
　主ティース５１は、コアバック５１１と、ティース５１２と、先端コア５１３とを有している。ティース５１２には、コイル５５１が巻かれている。
　主ティース５２は、コアバック５２１と、ティース５２２と、先端コア５２３とを有している。ティース５２２には、コイル５５２が巻かれている。
　補助ティース６は、コアバック６１と、ティース６２と、先端コア６３とを有している。ティース６２には、コイルが巻かれていない。
　電動機１０２は、電動機１０１と同様の構成要素を有しているが、電動機１０２が有する構成要素の一部の形状およびサイズが、電動機１０１が有する構成要素の一部の形状およびサイズと異なる。
　電動機１０２では、コアバック１１１、ティース１１２、および先端コア１１３の代わりに、コアバック５１１、ティース５１２、および先端コア５１３が配置されている。また、コアバック１２１、ティース１２２、および先端コア１２３の代わりに、コアバック５２１、ティース５２２、および先端コア５２３が配置されている。また、コアバック２１、ティース２２、および先端コア２３の代わりに、コアバック６１、ティース６２、および先端コア６３が配置されている。
　コアバック６１の配置位置、大きさ、および形状は、コアバック２１の配置位置、大きさ、および形状と同じである。ティース６２の配置位置、大きさ、および形状は、ティース２２の配置位置、大きさ、および形状と同じである。先端コア６３の配置位置、大きさ、および形状は、先端コア２３の配置位置、大きさ、および形状と同じである。
　コアバック５１１，５２１の配置位置、大きさ、および形状は、コアバック１１１，１２１の配置位置、大きさ、および形状と同じである。
　電動機１０２でも電動機１０１と同様に、コアバック中央位置ａとティース中央位置ｂとが、位置シフト量Ｓだけずれている。すなわち、コアバック５１１とティース５１２との境界面Ｐ１が、隣り合う主ティース５２から離れる方向にシフトされている。同様に、コアバック５２１とティース５２２とが接する境界面Ｐ２が、隣り合う主ティース５１から離れる方向にシフトされている。
　電動機１０１のティース１１２，１２２は、Ｚ軸方向に延びているが、電動機１０２のティース５１２，５２２の軸は、Ｚ軸方向から傾斜し、Ｘ軸方向に傾いている。すなわち、ティース５１２は、コアバック５１１から先端コア５１３に向かう軸が、ＸＺ平面内で境界面Ｌ０に向かっている。また、ティース５２２は、コアバック５２１から先端コア５２３に向かう軸が、ＸＺ平面内で境界面Ｌ０に向かっている。換言すると、主ティース対５では、主ティース５１が、先端コア５２３に向かって傾斜し、主ティース５２が、先端コア５１３に向かって傾斜している。
　また、先端コア５１３の配置位置は、先端コア３１３の配置位置と同じであり、先端コア５２３の配置位置は、先端コア３２３の配置位置と同じである。先端コア５１３，５２３のピッチ間隔は、先端コア１１３，１２３のピッチ間隔と同じである。すなわち、先端コア５１３のＸ軸方向における中央位置は、コアバック５１１のコアバック中央位置ａと同じである。また、先端コア５２３のＸ軸方向における中央位置は、コアバック５２１のコアバック中央位置ａと同じである。
　このように、実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、境界面Ｐ１が、コアバック中央位置ａから位置シフト量Ｓだけ離れる方向にシフトしている。同様に、境界面Ｐ２が、コアバック中央位置ａから位置シフト量Ｓだけ離れる方向にシフトしている。
　比較例の電動機２００のように位置シフトが無い場合と比較し、電動機１０２では、位置シフト量Ｓおよびティース５１２，５２２の傾斜に対応する分だけ巻線面積が増加する。すなわち、コイル５５１，５５２のＺ軸方向の距離を距離ｚ１とし、コイル３５１，３５２のＺ軸方向の距離を距離ｚ１とすると、コイル５５１，５５２は、コイル３５１，３５２よりも距離ｚ１×位置シフト量Ｓ×（１／２）の分だけ巻線面積が増加する。電動機１０２は、この巻線面積の増加により、銅損を低減でき、発熱を抑制できる。
　電動機１０２では、コアバック５１１，５２１の配置位置、形状、および大きさが、コアバック１１１，１２１の配置位置、形状、および大きさと同じであり、先端コア５１３，５２３の配置位置、形状、および大きさが、先端コア１１３，１２３の配置位置、形状、および大きさと同じである。このため、コイル５５１，５５２の巻線面積の大きさは、コイル１５１，１５２の巻線面積とコイル３５１，３５２の巻線面積との中間の大きさとなる。
　このように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、電動機１０２は、ティース５１２，５２２の配置される領域と巻線可能領域であるコイル５５１，５５２の巻線面積との合計領域に対するコイル５５１，５５２の巻線面積の比率、すなわち巻線占積率を向上させることができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，３，５　主ティース対、２，４，６　補助ティース、１１，１２，３１，３２，５１，５２　主ティース、１５，３０Ａ，３０Ｂ　可動子、２０　固定子、２１，４１，６１，１１１，１２１，３１１，３２１，５１１，５２１　コアバック、２２，４２，６２，１１２，１２２，３１２，３２２，５１２，５２２　ティース、２３，４３，６３，１１３，１２３，３１３，３２３，５１３，５２３　先端コア、３６，３７　永久磁石、１０１，１０２，２００　電動機、１５１，１５２，３５１，３５２，５５１，５５２　コイル、３０１　ワーク、３０２　テーブル、３０３　架台、Ｌ０，Ｐ１～Ｐ５　境界面、ａ　コアバック中央位置、ｂ　ティース中央位置。

Claims (5)

  1. 　可動子と固定子とを有し、
    　前記可動子は、
    　第１の方向で隣り合う位置に配置される巻線された第１の主ティースおよび第２の主ティースの対である主ティース対を備え、
    　前記第１の主ティースは、コアバックと接する第１のティースと、前記固定子に対向する位置であって前記第１のティースの先端と接する第１の先端コアとを具備し、
    　前記第２の主ティースは、前記コアバックと接する第２のティースと、前記固定子に対向する位置であって前記第２のティースの先端と接する第２の先端コアとを具備し、
    　前記第１のティースの前記コアバックと接する面の前記第１の方向における中央位置と、前記第２のティースの前記コアバックと接する面の前記第１の方向における中央位置との電気角が、前記第１の先端コアの前記第１の方向における中央位置と前記第２の先端コアの前記第１の方向における中央位置との電気角よりも大きい、
    　ことを特徴とする電動機。
  2. 　前記固定子は、前記第１の方向に第１の間隔で複数の永久磁石を有し、
    　前記第１の先端コアの前記第１の方向における中央位置と、前記第２の先端コアの前記第１の方向における中央位置との間の第２の間隔が、前記第１の間隔と等しい、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
  3. 　前記可動子は、巻線されていない補助ティースをさらに備え、
    　前記補助ティースは、第３のティースを有し、
    　前記第１の主ティース内での、前記第１のティースの前記第１の方向における中央位置と、前記第１の先端コアの前記第１の方向における中央位置との間の距離は、前記第１のティースの前記第１の方向における中央位置と、前記第１の主ティースに隣接する前記補助ティースが有する前記第３のティースの前記第１の方向における中央位置とのピッチ間隔の５％以下である、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
  4. 　前記第１のティースの前記第１の先端コアと接する面の前記第１の方向における中央位置と、前記第２のティースの前記第２の先端コアと接する面の前記第１の方向における中央位置との電気角は、前記第１の先端コアの前記第１の方向における中央位置と前記第２の先端コアの前記第１の方向における中央位置との電気角に等しい、
    　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の電動機。
  5. 　前記可動子は、前記主ティース対の間に補助ティースをさらに備え、
    　前記固定子は、永久磁石を有し、
    　前記永久磁石と、前記主ティース対と、前記補助ティースの個数は、ｍを自然数とした場合に、前記永久磁石が７ｍ個であり、前記主ティース対は３ｍ対であり、前記補助ティースは３ｍ個である、
    　ことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の電動機。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057731A (en) * 1990-08-15 1991-10-15 Xolox Corportion Simplified spindle motor for disc drive
JP2009171748A (ja) * 2008-01-17 2009-07-30 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2011217591A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Yaskawa Electric Corp 永久磁石形同期リニアモータおよびそれを用いたテーブル送り装置
JP2014192933A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Mitsuba Corp 磁石式発電機
JP2015177584A (ja) * 2014-03-13 2015-10-05 三菱電機株式会社 ２相同期電動機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057731A (en) * 1990-08-15 1991-10-15 Xolox Corportion Simplified spindle motor for disc drive
JP2009171748A (ja) * 2008-01-17 2009-07-30 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP2011217591A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Yaskawa Electric Corp 永久磁石形同期リニアモータおよびそれを用いたテーブル送り装置
JP2014192933A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Mitsuba Corp 磁石式発電機
JP2015177584A (ja) * 2014-03-13 2015-10-05 三菱電機株式会社 ２相同期電動機

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