WO2022181035A1

WO2022181035A1 - モータ

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Publication number: WO2022181035A1
Application number: PCT/JP2021/048129
Authority: WO
Inventors: 紘一郎江阪; 健治岡田; 裕弥阿古
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2022-09-01
Also published as: JPWO2022181035A1

Abstract

本開示は、モータ性能の改善を図ることを目的とする。モータ（１）は、ステータ（２）と、第１ロータ（Ｒ１）と、を備える。第１ロータ（Ｒ１）は、永久磁石（Ｐ１）を有し、ステータ（２）と対向して配置され、回転軸（Ｌ１）を中心に回転する。ステータ（２）は、回転軸（Ｌ１）の周方向（Ａ２）に沿って環状に配置される複数のステータコア（３）を有する。複数のステータコア（３）の各々は、複数のコア片（４）と、複数のコア片（４）の周囲に巻かれた電機子コイル（５）とを有する。複数のコア片（４）の各々は、回転軸（Ｌ１）の軸方向（第１方向Ａ１）において非対称の形状を有する。

Description

モータ

　本開示は、一般に、モータに関する。より詳細には、本開示は、ロータに永久磁石を設けた永久磁石同期モータに関する。

　特許文献１には、アキシャルギャップ型回転電機が開示されている。この回転電機は、ステータ、ロータ、可変ギャップ機構、及びハウジングを有する。ステータは、軸を中心に周方向に複数配置されたコイル、及び、コイル内部に配置されたステータコアを備え、ハウジングによって保持されている。ロータは、軸を回転軸とし、軸を中心に周方向に複数配置された永久磁石とロータコアを備え、ステータを軸方向から挟み込むように配置される。この回転電機によれば、可変ギャップ機構が、回転電機の回転力とは異なる動力源によってロータを軸方向に移動することで、エアギャップの幅を変更可能としている。

　ところで、回転電機（モータ）においては、高調波成分の重畳により誘起電圧波形が歪み理想的な正弦波からの乖離が大きくなり、モータ性能が低下する可能性がある。そのため、更なるモータ性能の改善が望まれる。

特開２０１２－１３００８６号公報

　本開示は上記事由に鑑みてなされ、モータ性能の改善を図ることができる、モータを提供することを目的とする。

　本開示の一態様のモータは、ステータと、ロータと、を備える。前記ロータは、永久磁石を有し、前記ステータと対向して配置され、回転軸を中心に回転する。前記ステータは、前記回転軸の周方向に沿って環状に配置される複数のステータコアと、前記複数のステータコアの周囲にそれぞれ巻かれた複数の電機子コイルと、を有する。前記複数のステータコアの各々は、複数のコア片を有する。前記複数のコア片の各々は、前記回転軸の軸方向において非対称の形状を有する。

図１Ａは、一実施形態に係るモータの斜視図である。図１Ｂは、第２ロータを外した状態の、同上のモータの斜視図である。図２は、同上のモータの側面図である。図３は、同上のモータにおける複数のステータコアのうちの１つのステータコアの斜視図である。図４は、電機子コイルを除く、同上のステータコアの斜視図である。図５は、同上のステータコアにおける３つのコア片の分解斜視図である。図６は、同上のモータの部分断面斜視図である。図７Ａ及び図７Ｂは、比較例のモータと同上のモータとの磁束密度の違いを説明するための図である。図８は、同上のモータを備える天井扇の外観図である。

　（実施形態）
　以下、一実施形態に係るモータ１について、図１Ａ～図８を参照して説明する。

　（１）概要
　本実施形態に係るモータ１は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示すように、ステータ２と、ロータ（第１ロータＲ１）と、を備える。

　第１ロータＲ１は、永久磁石Ｐ１を有し、ステータ２と対向して配置され、回転軸Ｌ１を中心に回転する。ここでは、第１ロータＲ１及びステータ２は、図２に示すように、回転軸Ｌ１の軸方向（以下、「第１方向Ａ１」と呼ぶことがある）において、エアギャップ（第１ギャップＧ１）を介して、互いに対向する。言い換えると、本実施形態に係るモータ１は、いわゆるアキシャルギャップ型のモータである。ただし、モータ１は、ラジアルギャップ型のモータでもよい。ここでいう回転軸Ｌ１は、シャフト６（軸部）の中心軸を通る仮想軸である。

　ステータ２は、回転軸Ｌ１の周方向（以下、「第２方向Ａ２」と呼ぶことがある）に沿って環状に配置される複数のステータコア３と、複数のステータコア３の周囲にそれぞれ巻かれた複数の電機子コイル５と、を有する。複数のステータコア３の各々は、図３に示すように、複数のコア片４を有する。複数のコア片４の各々は、図５に示すように、回転軸Ｌ１の軸方向（第１方向Ａ１）において非対称の形状を有する。本実施形態では一例として、ステータコア３の数は、１２個である。また一例として、複数のコア片４は、３つのコア片４からなる。ステータコア３及びコア片４の数は、上記の個数に限定されない。

　この構成によれば、複数のコア片４の各々が、回転軸Ｌ１の軸方向（第１方向Ａ１）において非対称の形状を有することで、モータ１内のコアの飽和状態を抑制し、その結果、高調波（例えば３次高調波）の割合を低減できる。結果的に、モータ性能の改善を図ることができる。

　（２）詳細
　本実施形態のモータ１は、上述の通り、アキシャルギャップ型のモータである。モータ１は、図８に示すように、例えば天井扇１００に用いられるモータである。アキシャルギャップ型のモータ１は、ラジアルギャップ型のモータに比べて小型化（特に薄型化）を図りやすく、天井扇１００のように薄型化による外観上の美観が望まれる装置に適用しやすい。

　モータ１は、図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図６に示すように、ステータ２と、一対のロータ（第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２）と、シャフト６と、一対のベアリング７，８（軸受け部）とを備える。

　本実施形態では、第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２は、軸方向（第１方向Ａ１）においてステータ２をそれらの間に介在させる態様で配置される。つまりここでは、モータ１は、一例として、ダブルロータ型のアキシャルギャップモータである。

　以下では説明の便宜上、ステータ２よりも第１ロータＲ１の側を下方、ステータ２よりも第２ロータＲ２の側を上方と規定して説明することがある。つまり、第１方向Ａ１は、上下方向に相当するものとする。ただし、この上下方向の規定は、モータ１の使用形態を限定する趣旨はない。

　ステータ２は、回転軸Ｌ１の周方向、すなわち、第２方向Ａ２に沿って環状に配置される１２個のステータコア３と、１２個のステータコア３の周囲に巻かれた１２個のコイル（電機子コイル５）と、を有する。またステータ２は、保持部Ｈ１と外郭リングＪ１とを更に有する。

　各ステータコア３は、図３に示すように、複数（ここでは３つ）のコア片４を有する。複数のコア片４は、回転軸Ｌ１の径方向（以下、「第３方向Ａ３」（図１Ａ参照）と呼ぶことがある）に沿って並ぶ。３つのコア片４が、１つのティースＴ１を構成する（図３～図５参照）。以下では、３つのコア片４を互いに区別するために、第１コア片４１、第２コア片４２、及び第３コア片４３とそれぞれ呼ぶことがある。第１コア片４１、第２コア片４２、及び第３コア片４３は、回転軸Ｌ１から、その径方向（第３方向Ａ３）において離れる方向（外方）に、第１コア片４１、第２コア片４２、及び第３コア片４３の順で並ぶ。つまり、第１コア片４１が、３つのコア片４の中で最も回転軸Ｌ１に近く、第３コア片４３が、３つのコア片４の中で最も回転軸Ｌ１から遠い位置にある。

　第１コア片４１及び第２コア片４２は、第３方向Ａ３において互いに接触している。第２コア片４２及び第３コア片４３は、第３方向Ａ３において互いに接触している。

　各コア片４は、図５に示すように、回転軸Ｌ１の径方向（第３方向Ａ３）に沿って見て、全体として略Ｈ字を略９０度回転させたような形状を有する。３つのコア片４の第１方向Ａ１における寸法は、互いに略等しい。ただし、各コア片４は、互いにその形状が異なる。

　各コア片４は、電磁鋼板等の軟磁性体からなる複数の積層鋼板が一方向に積層されて形成されている。複数の積層鋼板の積層方向は、例えば、第１方向Ａ１（図５参照）と平行である。

　更に具体的には、各コア片４は、図５に示すように、起立部４０１（第１部位）、先端部４０２（第２部位）、基端部４０３（第３部位）を有する。なお、図５において、第１方向Ａ１及び第３方向Ａ３と直角を成す方向を、「第４方向Ａ４」と呼ぶことがある。

　起立部４０１は、図５に示すように、第１方向Ａ１に沿って延びる四角柱形状である。起立部４０１は、先端部４０２及び基端部４０３が第１方向Ａ１において互いに対向する態様を維持するように、これらを連結する。

　起立部４０１は、後述の通り、主に電機子コイル５が巻き付けられる部位である。言い換えると、起立部４０１の第１方向Ａ１における寸法は、電機子コイル５の第１方向Ａ１における寸法と略等しい。

　３つのコア片４の起立部４０１は、第１方向Ａ１における寸法が、３つのコア片４の先端部４０２の厚みの若干の違いにより、僅かに異なる。また３つのコア片４の起立部４０１は、第３方向Ａ３における寸法が互いに概ね等しい。また３つのコア片４の起立部４０１は、第４方向Ａ４における寸法が互いに異なり、第１コア片４１、第２コア片４２、及び第３コア片４３の順でその寸法が大きくなっている（第１コア片４１の当該寸法が最も小さい）。

　３つのコア片４の起立部４０１は、第３方向Ａ３に沿って並ぶ。３つのコア片４の起立部４０１の各々は、隣り合う起立部４０１と接触している。

　先端部４０２は、図３～図５に示すように、略矩形の板状である。先端部４０２は、起立部４０１の上側にある部位である。先端部４０２は、その厚み方向を第１方向Ａ１に向けて配置される。先端部４０２は、第２ロータＲ２と対向する部位である。特に、先端部４０２は、エアギャップ（第２ギャップＧ２）を介して、第２ロータＲ２と対向する。

　先端部４０２は、起立部４０１から、第４方向Ａ４に沿って左右両方に離れるように延びている。３つのコア片４の先端部４０２は、第３方向Ａ３に沿って並ぶ。３つのコア片４の先端部４０２の各々は、隣り合う先端部４０２と接触している。

　ここで本実施形態の複数のコア片４は、回転軸Ｌ１の径方向（第３方向Ａ３）に沿って見て軸方向（第１方向Ａ１）と直交する方向（第４方向Ａ４）にそれぞれ延出する複数の延出部４０を有する。ここでは一例として、第３方向Ａ３に沿って見て、先端部４０２のうち、起立部４０１よりも右方に延びている部位が、延出部４０に相当する。言い換えると、延出部４０は、環状に配置される１２個のステータコア３を上から見て（図１Ｂ及び図６参照）、先端部４０２のうち、起立部４０１から時計回りに延出する部位である。

　また本実施形態では、各ステータコア３の、軸方向（第１方向Ａ１）における複数の延出部４０の寸法は、互いに異なる（図５参照）。つまり、３つのコア片４の延出部４０の厚みは、互いに異なる。

　具体的には、第２コア片４２の延出部４０は、第４方向Ａ４における両端間にわたって概ね一定の厚みである。しかし、第１コア片４１の延出部４０は、その下面に段差を有しており、第４方向Ａ４における両端間にわたってその厚みは一定でない。すなわち、第１コア片４１の延出部４０は、第２コア片４２の延出部４０よりも厚みが大きい箇所が、起立部４０１の近傍に存在する。また第３コア片４３の延出部４０は、第２コア片４２の延出部４０よりも厚みが略二倍程度大きい。

　このように３つのコア片４の延出部４０には厚みの違いが存在するが、３つのコア片４の延出部４０の上面は、概ね面一となるように配置される（図１Ｂ、図３、図４及び図６参照）。

　第１コア片４１及び第２コア片４２の延出部４０の長さ（第４方向Ａ４における寸法）は、概ね等しい。一方、第３コア片４３の延出部４０の長さは、第１コア片４１及び第２コア片４２の延出部４０の各々の長さよりも短い。

　３つのコア片４の延出部４０の先端は、図３に示すように、いずれも電機子コイル５よりも外側に突出する。ただし、電機子コイル５に対する延出部４０の突出量は、３つのコア片４で異なる。具体的には、第２コア片４２の延出部４０の先端は、第１コア片４１の延出部４０の先端よりも突き出た態様で配置される（図３及び図４参照）。また第３コア片４３の延出部４０の先端は、第１コア片４１及び第２コア片４２の延出部４０の各々の先端よりも後ろに下がった態様で配置される（図３及び図４参照）。

　また本実施形態では、複数（ここでは１２個）のステータコア３の各々の複数（ここでは３つ）のコア片４は、周方向（第２方向Ａ２）において隣り合うステータコア３の複数の延出部４０の少なくとも１つが接触して配置される段部４１０（図３～図５参照）を有する。具体的には、各コア片４の先端部４０２の、第４方向Ａ４における延出部４０とは反対側の表面が、基端部４０３に近づく方向に凹んでいる。ここでは、３つのコア片４の延出部４０のうち、第１コア片４１及び第２コア片４２の延出部４０が、隣にあるステータコアの３つのコア片４の段部４１０に載るように接触する（図１Ｂ及び図６参照）。第３コア片４３の延出部４０は、突出量が小さいため、隣にあるステータコアの３つのコア片４の段部４１０に載っていない。

　要するに、環状に配置される１２個のステータコア３の各々の２つのコア片４の延出部４０は、時計回りの方向の隣にあるステータコア３の段部４１０に載るように接触することで、１２個のステータコア３の延出部４０の表面が互いに略面一となっている。そのため、１２個のステータコア３の延出部４０は、全体として見たときに、あたかも１つの環状コアのように繋がった形状となる。

　基端部４０３は、図３～図５に示すように、略矩形の板状である。基端部４０３は、起立部４０１の下側にある部位である。基端部４０３は、その厚み方向を第１方向Ａ１に向けて配置される。基端部４０３は、第１ロータＲ１と対向する部位である。特に、基端部４０３は、エアギャップ（第１ギャップＧ１）を介して、第１ロータＲ１の永久磁石Ｐ１と対向する。

　基端部４０３は、起立部４０１から、第４方向Ａ４に沿って左右両方に離れるように延びている。３つのコア片４の基端部４０３は、第３方向Ａ３に沿って並ぶ。３つのコア片４の基端部４０３の各々は、隣り合う基端部４０３と接触している。

　３つのコア片４の基端部４０３は、第４方向Ａ４における寸法（長さ）が互いに異なり、ここでは一例として、第１コア片４１、第２コア片４２、及び第３コア片４３の順でその寸法が大きくなっている（第１コア片４１の当該寸法が最も小さい）。なお、３つのコア片４の基端部４０３は、第１方向Ａ１における寸法（厚み）が互いに略等しく、また第３方向Ａ３における寸法（幅）も互いに略等しい。

　３つのコア片４の基端部４０３の下面は、概ね面一となるように配置される。３つのコア片４の基端部４０３の長手方向における両端は、いずれも電機子コイル５よりも外側に突出する。ただし、電機子コイル５に対する基端部４０３の突出量は、先端部４０２の突出量に比べると小さい。

　各コア片４において、先端部４０２は、基端部４０３よりも、第４方向Ａ４における寸法が長い。つまり、各コア片４は、第３方向Ａ３に沿って見たときに、上下方向において非対称の形状を有する。また各コア片４は、段部４１０等が設けられていることで、第３方向Ａ３に沿って見たときに、左右方向（第４方向Ａ４）において非対称の形状を有する。

　以上の説明から分かるように、本実施形態の各コア片４は、回転軸Ｌ１の軸方向（第１方向Ａ１、つまり上下方向）において非対称の形状を有する。また複数のコア片４の各々は、さらに、回転軸Ｌ１の径方向（第３方向Ａ３）に沿って見て軸方向（第１方向Ａ１）と直交する方向において非対称の形状を有する。

　各ステータコア３は、電気絶縁性を有する絶縁部Ｋ１（図４参照）を更に有する。絶縁部Ｋ１は、例えば樹脂製の部材である。第１コア片４１、第２コア片４２、及び第３コア片４３は、隣り合うコア片４と互いに接触する態様で、絶縁部Ｋ１によって覆われるように束ねられている。特に、絶縁部Ｋ１は、３つのコア片４の起立部４０１を覆い、先端部４０２及び基端部４０３は、絶縁部Ｋ１よりも外側に配置される。

　各電機子コイル５は、対応するステータコア３におけるティースＴ１に巻き付けられている。ここでは、各電機子コイル５は、絶縁部Ｋ１の表面を覆うように、ティースＴ１に巻き付けられる。つまり、各電機子コイル５は、絶縁部Ｋ１を介して起立部４０１を覆い、先端部４０２及び基端部４０３は、電機子コイル５よりも外側に配置される。

　電機子コイル５の結線は、例えば３相Ｙ結線（スター結線）となっている。インバータ回路等を含む駆動回路によって所定のタイミングで１２個の電機子コイル５に対して、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に整流された交流電流（駆動電流）が供給されることで、一対のロータ（第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２）がステータ２に対して回転する。つまり、電機子コイル５が通電されると、対応するステータコア３が励磁し、ステータ２は磁界を発生する。この磁界が、後述する第１ロータＲ１の永久磁石Ｐ１により発生する磁界と吸引又は反発することにより、第１ロータＲ１が回転軸Ｌ１を中心に回転する。また第２ロータＲ２は、第１ロータＲ１と、例えばアルミダイキャストで形成された連結部材を介して、物理的に連結されており、第１ロータＲ１の回転と共に回転軸Ｌ１を中心に回転する。なお、第２ロータＲ２にも永久磁石が設けられていてもよく、その場合、連結部材は省略されてもよい。

　保持部Ｈ１は、シャフト６に対して複数のステータコア３を保持するように構成される。具体的には、保持部Ｈ１は、図１Ｂ及び図６に示すように、中心板Ｈ１０と、１２本のスポークＨ１１とを有する。

　中心板Ｈ１０は、円板形状である。中心板Ｈ１０は、その中心部において、厚み方向に貫通する貫通孔を有し、当該貫通孔には、シャフト６が挿通される。

　１２本のスポークＨ１１は、中心板Ｈ１０から回転軸Ｌ１の径方向（第３方向Ａ３）に沿って放射状に延びる。１２本のスポークＨ１１は、それぞれ角柱形状である。１２本のスポークＨ１１は、１２個のステータコア３に向かって一対一で対応する態様で延びていて、１２個のステータコア３を中心板Ｈ１０に連結するように構成される。各スポークＨ１１の先端部は、例えば対応するステータコア３のティースＴ１の第１コア片４１に固定される。

　保持部Ｈ１は、シャフト６に対して固定されている。言い換えると、ステータ２は、モータ１を収容するハウジングに保持されるシャフト６に対して、固定されている。つまり、本実施形態では一例として、駆動回路から電機子コイル５に駆動電流が供給されても、シャフト６は回転せず、第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２が、一対のベアリング７，８を介して、ステータ２及びシャフト６に対して回転することになる。

　外郭リングＪ１は、複数のステータコア３を位置決めするように構成される。外郭リングＪ１は、全体として回転軸Ｌ１の軸方向（第１方向Ａ１）において扁平な格子状である。具体的には、外郭リングＪ１は、図１Ｂ及び図６に示すように、一対の環状部Ｊ１０と、複数（ここでは４つ）の柱部Ｊ１１とを有する。

　各環状部Ｊ１０は、第１方向Ａ１に沿って見て、１２角形状の環状の部位である。一対の環状部Ｊ１０は、第１方向Ａ１に対向し、それらの間に１２個のステータコア３を挟み込む態様で配置される。各環状部Ｊ１０は、その１２角形の辺に対応する１２個の小片部Ｊ１３（図１Ｂ及び図６参照）が、１２個のステータコア３とそれぞれ一対一で対応するように配置される。

　ここでは一例として、一対の環状部Ｊ１０のうち上側の環状部Ｊ１０の各小片部Ｊ１３が、対応するステータコア３の第３コア片４３の先端部４０２の外側面に固定される。また一対の環状部Ｊ１０のうち下側の環状部Ｊ１０の各小片部Ｊ１３が、対応するステータコア３の第３コア片４３の基端部４０３の外側面に固定される。

　４つの柱部Ｊ１１は、第１方向Ａ１に沿って延びる柱状の部位である。４つの柱部Ｊ１１は、一対の環状部Ｊ１０を第１方向Ａ１において互いに連結する。各柱部Ｊ１１の第１方向Ａ１における寸法（長さ）は、電機子コイル５の第１方向Ａ１における寸法よりも僅かに大きい。

　なお、各電機子コイル５は、各環状部Ｊ１０によりも僅かに外方へはみ出る態様で配置される（図１Ｂ及び図６参照）。

　シャフト６は、上下両端が開放された中空の円柱状である。シャフト６は、その中心軸が回転軸Ｌ１に一致する。シャフト６は、ステータ２、第１ロータＲ１、第２ロータＲ２、及びベアリング７，８を保持する。

　第１ロータＲ１は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示すように、永久磁石Ｐ１と、保持板Ｒ１０とを有する。第１ロータＲ１は、ステータ２の下側に配置されるロータである。第１ロータＲ１は、ステータ２と対向して配置され、回転軸Ｌ１を中心に回転する。

　永久磁石Ｐ１は、薄型のドーナツ型である。永久磁石Ｐ１は、ステータ２の外郭リングＪ１の径と略等しい径を有する。永久磁石Ｐ１の中心軸は、ステータ２の中心軸と一致する。永久磁石Ｐ１の中央には挿通孔が設けられており、当該挿通孔にシャフト６が挿通される。永久磁石Ｐ１は、例えば片面多極着磁タイプである。永久磁石Ｐ１の上面には、その周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されている。永久磁石Ｐ１の上面は、第１ギャップＧ１を介して、ステータ２と対向する。永久磁石Ｐ１を有する第１ロータＲ１は、ステータ２で発生する磁界と吸引又は反発することにより回転する。

　保持板Ｒ１０は、その上面に永久磁石Ｐ１を保持する。保持板Ｒ１０は、円盤形状である。保持板Ｒ１０の中心軸は、回転軸Ｌ１と一致する。保持板Ｒ１０は、ステータ２及び永久磁石Ｐ１の各々の径よりも大きい径を有する。保持板Ｒ１０は、例えば軟磁性体により形成されている。

　保持板Ｒ１０は、その中心部において、ベアリング７を収容するための収容部Ｒ１１（図２参照）を有する。収容部Ｒ１１は、保持板Ｒ１０の中心部が下方に凹むことで形成されている。収容部Ｒ１１内には、ベアリング７の内輪にシャフト６が挿入固定された状態で、シャフト６の下端部を下方に導出させるための孔を有する。ベアリング７の外輪は、収容部Ｒ１１内で固定される。したがって、保持板Ｒ１０及び永久磁石Ｐ１は、ベアリング７を介して、シャフト６に対して回転可能である。

　第２ロータＲ２は、ステータ２の上側に配置されるロータである。第２ロータＲ２は、円盤形状である。第２ロータＲ２の中心軸は、回転軸Ｌ１と一致する。第２ロータＲ２は、ステータ２の径よりも大きい径を有する。第２ロータＲ２は、例えば軟磁性体により形成されている。第２ロータＲ２は、第１ロータＲ１の保持板Ｒ１０と略同形で略同寸法である。第２ロータＲ２は、例えば保持板Ｒ１０と共通部材から構成される。

　第２ロータＲ２は、その下面が、第２ギャップＧ２を介して、ステータ２と対向して配置され、回転軸Ｌ１を中心に回転する。第２ロータＲ２は、第１ロータＲ１と異なり、永久磁石を有さない。本実施形態では、第２ロータＲ２は、上述の通り、アルミダイキャスト製の連結部材を介して第１ロータＲ１と物理的に連結されており、第１ロータＲ１と一体となって回転する。

　第２ロータＲ２は、その中心部において、ベアリング８を収容するための収容部Ｒ２１（図２参照）を有する。収容部Ｒ２１は、第２ロータＲ２の中心部が上方に凹むことで形成されている。収容部Ｒ２１内には、ベアリング８の内輪にシャフト６が挿入固定された状態で、シャフト６の上端部を上方に導出させるための孔を有する。ベアリング８の外輪は、収容部Ｒ２１内で固定される。したがって、第２ロータＲ２は、ベアリング８を介して、シャフト６に対して回転可能である。

　なお、天井扇１００の複数の羽部１０１（図８参照）は、例えば第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２を連結するアルミダイキャスト製の連結部材に取り付けられ、第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２の回転に連動して回転する。

　（３）誘起電圧の高調波
　以下、誘起電圧の高調波の観点から、本実施形態のモータ１の利点について説明する。

　ロータに永久磁石を設けた永久磁石同期モータにおいては、ロータの回転時には、ロータの回転数等に比例した誘起電圧が発生する。特に、例えばＵ相の誘起電圧には、２次高調波、又は４次以上の高調波の振幅に比べて、顕著に振幅の大きい３次高調波が重畳し得る。

　このような３次高調波の重畳により、誘起電圧波形が歪み、理想的な正弦波からの乖離が大きくなる。上記のような誘起電圧波形の歪みは、電流波形の歪みを引き起こし、モータ１への駆動電流を供給しにくくなる。また例えばセンサレス制御では相電圧や電流等のパラメータを測定してロータの角度や速度を推定するが、上記のような誘起電圧波形の歪みは、ロータの角度や速度の推定に関する誤差を生む。また誘起電圧波形の歪みは、モータ１の高振動、高騒音の原因にもなり得る。したがって、モータ性能の改善には、誘起電圧波形の歪みを抑制することが望まれる。

　ここで発明者達は、比較例のモータ１Ｘ（図７Ａ参照）を用意し、本実施形態のモータ１とモータ１Ｘとの磁束密度の分布に関する検証を行った。モータ１Ｘの構成は、一部を除いて、モータ１の構成と概ね共通する。以下では、モータ１Ｘについて、モータ１と実質的に共通する構成要素には、モータ１と同じ参照符号を付けてその説明を適宜省略する場合がある。

　図７Ａは、比較例のモータ１Ｘ（図７Ａでは、手前略半分のみ図示）に関する磁束密度の分布を示す。図７Ｂは、本実施形態のモータ１に関する磁束密度の分布を示す。図７Ａ及び図７Ｂでは、色の濃い箇所が磁束密度の比較的低い部分であり、色の薄い箇所が磁束密度の比較的高い部分である（グレースケールで示しており、必ずしも白色箇所が最も磁束密度の高い部分ではない）。なお、図７Ａ及び図７Ｂでは、コイル５、第２ロータＲ２、シャフト６、及びベアリング７，８等の図示を省略している。

　図７Ａに図示される構成のみで説明すると、モータ１Ｘは、ステータ２Ｘと、永久磁石Ｐ１を有する第１ロータＲ１と、を備える。ステータ２Ｘは、複数のステータコア３Ｘと、環状コアＴ２Ｘ（図７Ａでは半分のみ図示）とを有する。つまり、モータ１Ｘには、モータ１には存在しない環状コアＴ２Ｘが設けられている。

　環状コアＴ２Ｘは、亜鉛メッキ鋼板からなる。環状コアＴ２Ｘは、複数のステータコア３Ｘの上に配置される。すなわち、環状コアＴ２Ｘが、第２ギャップＧ２（図７Ａでは不図示）を介して、第２ロータＲ２（図７Ａでは不図示）と対向することになる。

　各ステータコア３Ｘは、ティースＴ１Ｘを構成する３つのコア片４Ｘを有する。ここで３つのコア片４Ｘは、全てＨ字形状で同形の部位である。特に、各コア片４Ｘは、モータ１のコア片４とは違って、第１方向Ａ１（上下方向）において対称の形状を有し、また第４方向Ａ４においても対称の形状を有する。

　このように構成の違いのあるモータ１とモータ１Ｘについて磁束密度の分布は、図７Ａ及び図７Ｂを見比べると分かるように、モータ１Ｘには、磁束密度が局所的に非常に高い領域Ｘ１～Ｘ５が存在する。このような領域Ｘ１～Ｘ５では、コアの飽和状態（磁気飽和）が発生していると考えられる。コアに磁気飽和が発生すると、３次高調波の割合が増加すると考えられる。一方、モータ１について磁束密度の分布を示す図７Ｂでは、磁束密度が局所的に非常に高い領域は存在しない。つまり、モータ１は、モータ１Ｘに比べて、磁気飽和が発生しにくい構造であるといえる。

　本実施形態のモータ１は、モータ１Ｘと違って、特有の構造を有している。すなわち、本実施形態のモータ１は、各ステータコア３が、複数のコア片４を有し、各コア片４は、第１方向Ａ１（上下方向）において非対称の形状を有する。そのため、モータ１内のコアの飽和状態が抑制され、その結果、３次高調波の割合を低減できると考える。結果的に、モータ性能の改善を図ることができる。

　また本実施形態では、各コア片４が、さらに、軸方向（第１方向Ａ１）と直交する方向（第４方向Ａ４）においても非対称の形状を有するため、コアの飽和状態をより抑制し、高調波の割合を低減できる。

　特に本実施形態では、各コア片４には延出部４０が設けられており、各延出部４０が隣のステータコア３の段部４１０に接触し、複数の延出部４０が全体として環状に並んで配置される。そのため、複数の延出部４０が、比較例のモータ１Ｘの環状コアＴ２Ｘのような、磁気回路を形成する部位として機能し得る。その結果、モータ１では、比較例のモータ１Ｘの環状コアＴ２Ｘを別体で設ける必要がない。つまり、本実施形態のモータ１は、モータ１Ｘに比べて、部品点数も削減される。また比較例のモータ１Ｘのように、環状コアＴ２Ｘを設ける場合に比べて、環状に並ぶ複数の延出部４０の間に僅かな隙間（エアギャップ）が多数存在することにより、コアの飽和状態をより抑制し得る。

　また本実施形態では、複数の延出部４０が、永久磁石Ｐ１を有する第１ロータＲ１とは反対側の、永久磁石の無い第２ロータＲ２の側にある、つまり基端部４０３ではなく先端部４０２にある。言い換えると、複数の延出部４０は、第１ロータＲ１及び第２ロータＲ２のうち、永久磁石を有さない第２ロータＲ２の側にのみに、第２ロータＲ２と対向するように配置される。そのため、コアの飽和状態をより抑制し得る。

　また本実施形態では、ロータを一対備えるモータ１（ダブルロータ型モータ）であるため、シングルロータ型モータに比べてトルクの改善を図りつつ、高調波の割合を低減できる。

　（４）変形例
　上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

　以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する各変形例は、上記実施形態又は他の変形例と適宜組み合わせて適用可能である。以下では、上記実施形態を「基本例」と呼ぶこともある。

　基本例では、各コア片４の先端部４０２に延出部４０が設けられている。しかし、延出部４０は、基端部４０３に設けられてもよい。この場合、段部４１０は、基端部４０３に設けられてもよい。

　基本例では、延出部４０は、環状に配置される１２個のステータコア３を上から見て、先端部４０２のうち、起立部４０１から時計回りに延出する。しかし、延出部４０は、起立部４０１から反時計回りに延出してもよい。この場合、段部４１０も、延出部４０の反対側に配置される。

　基本例では、第３コア片４３の延出部４０は、突出量が小さいため、隣にあるステータコアの段部４１０に載っていない。しかし、第３コア片４３の延出部４０も、隣にあるステータコアの段部４１０に載るように突出量を増加させてもよい。

　基本例では、モータ１は、ダブルロータ型モータであるが、シングルロータ型モータでもよい。

　基本例では、モータ１は、天井扇１００に用いられている。しかし、モータ１の用途は、特に限定されない。本開示のモータ１は、例えば、換気扇用のモータ、電気自動車等のインホイールモータ又はホイールモータ、電動自転車等のハブモータ、或いは、ハードディスクドライブに内蔵されるモータ等に適用され得る。

　（５）まとめ
　以上説明したように、第１の態様に係るモータ（１）は、ステータ（２）と、ロータ（第１ロータＲ１）と、を備える。ロータ（第１ロータＲ１）は、永久磁石（Ｐ１）を有し、ステータ（２）と対向して配置され、回転軸（Ｌ１）を中心に回転する。ステータ（２）は、回転軸（Ｌ１）の周方向（第２方向Ａ２）に沿って環状に配置される複数のステータコア（３）と、複数のステータコア（３）の周囲にそれぞれ巻かれた複数の電機子コイル（５）と、を有する。複数のステータコア（３）の各々は、複数のコア片（４）を有する。複数のコア片（４）の各々は、回転軸（Ｌ１）の軸方向（第１方向Ａ１）において非対称の形状を有する。

　この態様によれば、複数のコア片（４）の各々が、回転軸（Ｌ１）の軸方向（第１方向Ａ１）において非対称の形状を有することで、コアの飽和状態を抑制し、その結果、高調波の割合を低減できる。結果的に、モータ性能の改善を図ることができる。

　第２の態様に係るモータ（１）に関して、第１の態様において、複数のコア片（４）の各々は、さらに、回転軸（Ｌ１）の径方向（第３方向Ａ３）向に沿って見て軸方向（第１方向Ａ１）と直交する方向において非対称の形状を有する。

　この態様によれば、コアの飽和状態をより抑制し、高調波の割合を低減できる。

　第３の態様に係るモータ（１）に関して、第１又は第２の態様において、複数のコア片（４）は、回転軸（Ｌ１）の径方向（第３方向Ａ３）に沿って見て軸方向（第１方向Ａ１）と直交する方向にそれぞれ延出する複数の延出部（４０）を有する。

　この態様によれば、複数の延出部（４０）が磁気回路を形成する部位として機能し得る。

　第４の態様に係るモータ（１）に関して、第３の態様において、軸方向（第１方向Ａ１）における複数の延出部（４０）の寸法は、互いに異なる。

　第５の態様に係るモータ（１）に関して、第３又は第４の態様において、複数のステータコア（３）の各々の複数のコア片（４）は、周方向（第２方向Ａ２）において隣り合うステータコア（３）の複数の延出部（４０）の少なくとも１つが接触して配置される段部（４１０）を有する。

　この態様によれば、複数の延出部（４０）が磁気回路を形成するための環状コアとして機能し得て、複数のステータコア（３）とは別体で環状コアを設けることが不要となる。

　第６の態様に係るモータ（１）に関して、第１～第５の態様のいずれか１つにおいて、複数のコア片（４）は、３つのコア片（４）からなる。

　第７の態様に係るモータ（１）に関して、第１～第６の態様のいずれか１つにおいて、複数のコア片（４）は、回転軸（Ｌ１）の径方向（第３方向Ａ３）に沿って並ぶ。

　第８の態様に係るモータ（１）は、第１～第７の態様のいずれか１つにおいて、ロータとしての第１ロータ（Ｒ１）とは別に、第２ロータ（Ｒ２）を更に備える。第１ロータ（Ｒ１）及び第２ロータ（Ｒ２）は、軸方向（第１方向Ａ１）においてステータ（２）をそれらの間に介在させる態様で配置される。

　この態様によれば、トルクの改善を図りつつ、高調波の割合を低減できるモータ（１）を提供できる。

　第９の態様に係るモータ（１）に関して、第８の態様において、第２ロータ（Ｒ２）は永久磁石を有さない。

　この態様によれば、トルクの改善を図りつつ、高調波の割合をより低減できるモータ（１）を提供できる。

　第１０の態様に係るモータ（１）に関して、第９の態様において、複数のコア片（４）は、回転軸（Ｌ１）の径方向（第３方向Ａ３）に沿って見て軸方向（第１方向Ａ１）と直交する方向にそれぞれ延出する複数の延出部（４０）を有する。複数の延出部（４０）は、第１ロータ（Ｒ１）及び第２ロータ（Ｒ２）のうち、永久磁石を有さない第２ロータ（Ｒ２）の側にのみに、第２ロータ（Ｒ２）と対向するように配置される。

　この態様によれば、コアの飽和状態をより抑制し得る。

　第１１の態様に係るモータ（１）は、第１～第１０の態様のいずれか１つにおいて、天井扇（１００）に用いられるモータである。

　この態様によれば、モータ性能の改善を図ることができる天井扇（１００）用のモータ（１）を提供できる。

　第２～第１１の態様に係る構成については、モータ（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

　１００　天井扇
　１　モータ
　２　ステータ
　３　ステータコア
　４　コア片
　４０　延出部
　４１０　段部
　５　電機子コイル
　Ａ１　第１方向（軸方向）
　Ａ２　第２方向（周方向）
　Ａ３　第３方向（径方向）
　Ｌ１　回転軸
　Ｐ１　永久磁石
　Ｒ１　第１ロータ
　Ｒ２　第２ロータ

Claims

　ステータと、
　永久磁石を有し、前記ステータと対向して配置され、回転軸を中心に回転するロータと、
を備え、
　前記ステータは、前記回転軸の周方向に沿って環状に配置される複数のステータコアと、前記複数のステータコアの周囲にそれぞれ巻かれた複数の電機子コイルと、を有し、
　前記複数のステータコアの各々は、複数のコア片を有し、
　前記複数のコア片の各々は、前記回転軸の軸方向において非対称の形状を有する、
　モータ。
　前記複数のコア片の各々は、さらに、前記回転軸の径方向に沿って見て前記軸方向と直交する方向において非対称の形状を有する、
　請求項１に記載のモータ。
　前記複数のコア片は、前記回転軸の径方向に沿って見て前記軸方向と直交する方向にそれぞれ延出する複数の延出部を有する、
　請求項１又は２に記載のモータ。
　前記軸方向における前記複数の延出部の寸法は、互いに異なる、
　請求項３に記載のモータ。
　前記複数のステータコアの各々の前記複数のコア片は、前記周方向において隣り合うステータコアの前記複数の延出部の少なくとも１つが接触して配置される段部を有する、
　請求項３又は４に記載のモータ。
　前記複数のコア片は、３つのコア片からなる、
　請求項１～５のいずれか１項に記載のモータ。
　前記複数のコア片は、前記回転軸の径方向に沿って並ぶ、
　請求項１～６のいずれか１項に記載のモータ。
　前記ロータとしての第１ロータとは別に、第２ロータを更に備え、
　前記第１ロータ及び前記第２ロータは、前記軸方向において前記ステータをそれらの間に介在させる態様で配置される、
　請求項１～７のいずれか１項に記載のモータ。
　前記第２ロータは永久磁石を有さない、
　請求項８に記載のモータ。
　前記複数のコア片は、前記回転軸の径方向に沿って見て前記軸方向と直交する方向にそれぞれ延出する複数の延出部を有し、
　前記複数の延出部は、前記第１ロータ及び前記第２ロータのうち、永久磁石を有さない前記第２ロータの側にのみに、前記第２ロータと対向するように配置される、
　請求項９に記載のモータ。
　天井扇に用いられるモータである、
　請求項１～１０のいずれか１項に記載のモータ。