JP2013207858A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コギングトルクを低減させることができるモータを提供する。
【解決手段】環状のステータ１３と、該ステータ１３の内側に配置されたロータ１５とからなるモータ１０であって、ロータ１５はランデル型構造のロータよりなり、ステータ１３は、ロータ１５の外周を囲う筒状に形成された電機子巻線５２を有するスロットレス構造よりなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランデル型構造のロータを備えたモータに関するものである。

従来、モータのステータは、例えば特許文献１に示すように、周方向に並設された複数のティースを有するステータコアと、ティースに巻回される巻線とからなる。また、同文献のモータのロータは、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる対となるコア部材（ロータコア）を備え、それらの間に界磁磁石を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂ランデル型構造とされている。このロータは、環状をなすステータの内側に配置され、ロータの爪状磁極はティースの先端面（内側面）と径方向に対向している。ステータの巻線に電流が供給されると、巻線に発生する磁界がティースを介してロータに作用し、ロータが回転する。このようなランデル型構造のロータでは、コア部材に形成する爪状磁極の個数が極数となるため、爪状磁極の個数を変更するだけで極数を容易に変更することができる等のメリットがあり、特に多極化する場合に有利である。

実開平５−４３７４９号公報

上記のようなモータでは、ロータの各爪状磁極が周方向において間隔をあけて配置されるため、ロータ外周側の磁束分布がまばらとなる。そして、一方のステータでも、各ティースが周方向において間隔をあけて配置されるため、ステータ内周側の磁束分布がまばらとなり、ロータ外周側の磁束分布と相まってコギングトルクが増加してしまう。それにより、モータが大きく振動する虞があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コギングトルクを低減させることが可能なモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、環状のステータと、該ステータの内側に配置されたロータとからなるモータであって、前記ロータは、略円盤状の第１コアベースの外周部に、等間隔に複数の第１爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第１コア部材と、略円盤状の第２コアベースの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第２爪状磁極がそれぞれ対応する前記第１コア部材の各第１爪状磁極間に配置された第２コア部材とからなるロータコアと、前記第１コアベースと第２コアベースとの軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、前記第１爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２爪状磁極を第２の磁極として機能させる界磁磁石とを備え、前記ステータは、前記ロータの外周を囲う筒状に形成された電機子巻線を有するスロットレス構造よりなることを特徴とする。

この発明では、ランデル型構造のロータと、ロータと径方向に対向し巻線が巻回されるティースを有しないスロットレス構造のステータとからモータが構成される。このため、ティースを有しないことからステータ内周側の周方向の磁束分布を均一に近づけることが可能となる。これにより、ランデル型構造のロータを用いつつも、コギングトルクを低減することが可能となり、その結果、モータの振動の発生を抑えることが可能となる。

また、スロットレス構造のステータでは、ティースを有しないことから極数の変更が容易となる。このため、ロータとステータの両方の極数の変更が容易となり、モータの設計が容易となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータにおいて、前記電機子巻線は、線状をなす複数の導体がその軸方向端部に設けられた結線部で互いに接続されてなり、前記結線部は、前記ロータコアの軸方向端部よりも軸方向外側に配置されていることを特徴とする。

この発明では、電機子巻線の複数の導体の結線部がロータコアの軸方向端部よりも軸方向外側に配置されるため、ロータコアの軸方向端部に集中する磁束をより確実に活用することができ、その結果、モータの出力を向上させることができる。

従って、上記記載の発明によれば、コギングトルクを低減させることが可能となり、その結果、モータの振動の発生を抑えることが可能となる。

実施形態のモータの概略構成図。 同形態のロータの斜視図。 同形態のロータの断面図。 同形態のロータの分解斜視図。 （ａ）同形態の電機子巻線の斜視図、（ｂ）同図（ａ）の部分拡大図。 （ａ）同形態の第１及び第２導体の斜視図、（ｂ）同図（ａ）の１−１線断面図。 同形態の電機子巻線を示す模式図。 同形態の電機子巻線における第１及び第２導体の接続態様を示す模式図。 同形態の電機子巻線における第１及び第２導体の接続態様を示す模式図。 （ａ）〜（ｃ）電機子巻線の結線図。 同形態の制御装置の概略構成図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のスロットレスモータ１０は、有底円筒状のヨークハウジング１１（以下、単にヨーク１１という）と、ヨーク１１の開口側端部１１ａを閉塞する円盤状のエンドプレート１２とを備えている。ヨーク１１の円筒部１１ｂの内周面には、略円筒状をなすステータ１３が固定されている。ステータ１３の内側には、ヨーク１１の底部１１ｃの中心部とエンドプレート１２の中心部とにそれぞれ固定された軸受１４にて回転可能に支持されたロータ１５が設けられている。

［ロータの構成］
図２、図３及び図４に示すように、ロータ１５は、前記各軸受１４に軸支される回転軸１６と、第１コア部材２０及び第２コア部材３０からなるロータコアＲと、界磁部材としての環状磁石４０とを備える。

第１コア部材２０は、略円盤状の第１コアベース２１を有している。第１コアベース２１の中心部には、回転軸１６が挿通される挿通孔２１ｃが軸方向に貫通形成されている。挿通孔２１ｃには回転軸１６が圧入固定されている。これにより、第１コア部材２０と回転軸１６とが一体回転可能となっている。

第１コアベース２１の外周部には、等間隔に複数（本実施形態では５つ）の第１爪状磁極２２が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。第１爪状磁極２２の周方向端面２２ａ，２２ｂは径方向に延びる（軸方向から見て径方向に対して傾斜していない）平坦面とされ、第１爪状磁極２２は軸直交方向断面が扇形状とされている。各第１爪状磁極２２の周方向の角度、即ち前記周方向端面２２ａ，２２ｂ間の角度は、周方向に隣り合う第１爪状磁極２２同士の隙間の角度より小さく設定されている。

図３及び図４に示すように、第２コア部材３０は、第１コア部材２０と同形状であって、略円盤状の第２コアベース３１の中心部には、回転軸１６が挿通される挿通孔３１ｃが形成されている。挿通孔３１ｃには回転軸１６が圧入固定されている。これにより、第２コア部材３０と回転軸１６とが一体回転可能となっている。

また、第２コアベース３１の外周部には、等間隔に複数の第２爪状磁極３２が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。第２爪状磁極３２の周方向端面３２ａ，３２ｂは径方向に延びる平坦面とされ、第２爪状磁極３２は軸直交方向断面が扇形状とされている。各第２爪状磁極３２の周方向の角度、即ち前記周方向端面３２ａ，３２ｂ間の角度は、周方向に隣り合う第２爪状磁極３２同士の隙間の角度より小さく設定されている。

そして、第２コア部材３０は、各第２爪状磁極３２がそれぞれ対応する各第１爪状磁極２２間に配置されるように第１コア部材２０に対して組み付けられている。詳しくは、第１爪状磁極２２の一方の周方向端面２２ａと第２爪状磁極３２の他方の周方向端面３２ｂとが軸方向に沿って平行をなすように形成され、これにより、その各端面２２ａ，３２ｂ間の間隙が軸方向に沿って略直線状をなすように形成される。また同様に、第１爪状磁極２２の他方の周方向端面２２ｂと第２爪状磁極３２の一方の周方向端面３２ａとが軸方向に沿って平行をなすように形成され、これにより、その各端面２２ｂ，３２ａ間の間隙が軸方向に沿って略直線状をなすように形成される。

第１コアベース２１と第２コアベース３１との軸方向の間には、環状磁石４０が配置（挟持）されている。環状磁石４０は円環状をなし、その中央部を回転軸１６が貫通している。環状磁石４０は、第１コアベース２１の軸方向内側端面２１ａと、第２コアベース３１の軸方向内側端面３１ａとにそれぞれ密着されている。なお、各コアベース２１，３１の軸方向内側端面２１ａ，３１ａ及び環状磁石４０の軸方向両端面は、回転軸１６の軸線に対して垂直な平面状をなしている。

第１爪状磁極２２は、第２コアベース３１の外周面及び環状磁石４０の外周面に対して径方向に離間されるとともに、第１爪状磁極２２の先端面２２ｃは、第２コアベース３１の軸方向外側端面３１ｂと面一となるように構成されている。また同様に、第２爪状磁極３２は、第１コアベース２１の外周面及び環状磁石４０の外周面に対して径方向に離間されるとともに、第２爪状磁極３２の先端面３２ｃと第１コアベース２１の軸方向外側端面２１ｂと面一になるように構成されている。

環状磁石４０は、第１爪状磁極２２を第１の磁極（本実施形態ではＮ極）として機能させ、第２爪状磁極３２を第２の磁極（本実施形態ではＳ極）として機能させるように、軸方向に磁化されている。従って、本実施形態のロータ１５は、界磁磁石としての環状磁石４０を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ１５は、Ｎ極となる第１爪状磁極２２と、Ｓ極となる第２爪状磁極３２とが周方向に交互に配置されており、磁極数が１０極（極対数が５個）となる。ここで、極対数が３以上の奇数であるため、コア部材２０，３０単位で見ると同極の爪状磁極同士が周方向１８０°対向位置とならないため、磁気振動に対して安定する形状となる。このように、ランデル型構造のロータ１５では、各コア部材２０，３０に形成する第１及び第２爪状磁極２２，３２の個数（合計の個数）が極数となるため、第１及び第２爪状磁極２２，３２の個数を変更するだけで極数を容易に変更することができる等のメリットがあり、特に多極化する場合に有利である。

［ステータの構成］
図１に示すように、ステータ１３は、ヨーク１１の円筒部１１ｂの内周面に固定された円筒状の磁性体よりなるコア部５１と、コア部５１の内側に配置された略円筒状の電機子巻線５２とからなり、巻線が巻回されるスロット（ティース）がないスロットレス構造とされている。電機子巻線５２は、ロータ１５の外周を囲うようにコア部５１の内周面に接着固定され、電機子巻線５２の内周面は、ロータ１５の外周面（各爪状磁極２２，３２の外側面）と径方向に対向するように構成されている。

図５に示すように、電機子巻線５２は、共に円筒状をなす第１コイル体５３ａ及び第２コイル体５３ｂと、その各コイル体５３ａ，５３ｂの径方向間に介在された円筒状の絶縁部材５４とを有している。第２コイル体５３ｂは、第１コイル体５３ａよりも径が若干小さく形成されるとともに、第１コイル体５３ａの内周側に絶縁部材５４を介して固定されている。即ち、第１及び第２コイル体５３ａ，５３ｂは、絶縁部材５４を径方向に挟む態様で一体的に構成され、その絶縁部材５４によって互いに電気的に絶縁されている。また、第２コイル体５３ｂは、その内周側でロータ１５の外周面と径方向に対向している。なお、第１及び第２コイル体５３ａ，５３ｂは、その回転軸１６の軸方向における長さが互いに略等しく設定されている。

次に、第１及び第２コイル体５３ａ，５３ｂの構成について詳しく説明する。なお、第２コイル体５３ｂは、径が異なる以外は第１コイル体５３ａと同様の構成となっているため、以下には第１コイル体５３ａについて詳述し、第２コイル体５３ｂについては第１コイル体５３ａと同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

第１コイル体５３ａは、円筒状をなす筒状部材６０と、筒状部材６０の内周面に固定された複数の第１導体６１と、筒状部材６０の外周面に固定された複数の第２導体６２とを備えている。筒状部材６０はプラスチック等の樹脂材料よりなり、径方向に薄肉状に形成されている。第１導体６１及び第２導体６２はそれぞれ、筒状部材６０の側面に沿って環状に４８個並設されている。つまり、第１及び第２コイル体５３ａ，５３ｂはそれぞれ９６個の導体６１，６２で構成され、電機子巻線５２全体としては１９２個の導体で構成されている。

第１及び第２導体６１，６２は、互いに同一の構成を有している。図６（ａ）（ｂ）に示すように、各導体６１，６２は導電性を有する金属線材からなり、その長手方向の両端部を除く部位（長手方向中間部）は、絶縁性の皮膜６３にて表面が被覆されている。そして、各導体６１，６２の長手方向両端部はそれぞれ、金属が露出された第１結線部６４ａ及び第２結線部６４ｂとなっている。なお、図６（ｂ）に示すように、各導体６１，６２は、径方向幅Ｗ１が周方向幅Ｗ２よりも狭い断面矩形状をなしている。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、第１及び第２導体６１，６２はそれぞれ、周方向等間隔（本実施形態では７．５°間隔）に設けられている。第１及び第２導体６１，６２は、その長手方向中央部に筒状部材６０の軸方向と平行をなす平行部６４ｃをそれぞれ有し、各第１導体６１の平行部６４ｃと各第２導体６２の平行部６４ｃの周方向位置が互いに一致するように構成されている。また、第１コイル体５３ａの各導体６１，６２の平行部６４ｃと、第２コイル体５３ｂの各導体６１，６２の平行部６４ｃ同士も、周方向の位置が一致するように構成されている。つまり、電機子巻線５２は、４本の導体６１，６２（各コイル体５３ａ，５３ｂの導体６１，６２）の平行部６４ｃが径方向に並ぶように構成されている。

また、各導体６１，６２には、平行部６４ｃから筒状部材６０の軸方向一方側（同図において上側）に延びる第１傾斜部６４ｄと、平行部６４ｃから軸方向他方側（同図において下側）に延びる第２傾斜部６４ｅとが形成されている。第１導体６１の第１傾斜部６４ｄは、平行部６４ｃに対して周方向一方側（同図において反時計回り側）に傾斜し、第１導体６１の第２傾斜部６４ｅは、平行部６４ｃに対して周方向他方側に傾斜している。一方、第２導体６２の第１傾斜部６４ｄは、平行部６４ｃに対して周方向他方側に傾斜し、第２導体６２の第２傾斜部６４ｅは、平行部６４ｃに対して周方向一方側に傾斜している。即ち、第１導体６１及び第２導体６２は、平行部６４ｃに対する第１及び第２傾斜部６４ｄ，６４ｅの傾斜方向がそれぞれ逆向きとなるように構成されている。なお、各導体６１，６２において、第１及び第２傾斜部６４ｄ，６４ｅは互いに平行をなしている。また、各導体６１，６２は、平行部６４ｃと各傾斜部６４ｄ，６４ｅとで構成される屈曲部分によって互いに隣接する導体６１，６２同士の位置決めがなされるようになっている。

各導体６１，６２の第１傾斜部６４ｄは、筒状部材６０の軸方向一端部（図５（ａ）において上端部）から軸方向上側に突出する位置まで延出され、その筒状部材６０から突出する第１傾斜部６４ｄの先端部には、前記第１結線部６４ａが形成されている。また、各導体６１，６２の第２傾斜部６４ｅは、筒状部材６０の軸方向他端部（図５（ａ）において下端部）から軸方向下側に突出する位置まで延出され、その筒状部材６０から突出する第２傾斜部６４ｅの先端部には、前記第２結線部６４ｂが形成されている。そして、第１及び第２導体６１，６２は、第１結線部６４ａ同士、及び第２結線部６４ｂ同士が後述する所定の態様で接続されている。

なお、第１コイル体５３ａには、筒状部材６０の軸方向に延びる銅線端末６５，６６が６本ずつ配設されている。銅線端末６５，６６は、所定の導体６１，６２の第２結線部６４ｂに電気的に接続されており、制御装置１００（図１１参照）から供給される電力は銅線端末６５，６６を介して第１コイル体５３ａに給電されるようになっている。

図７〜図９は、電機子巻線５２の模式図を示す。同模式図では、第１コイル体５３ａの４８個の第１導体６１を時計回りに順次第１の第１導体Ｘ１〜第４８の第１導体Ｘ４８としている。また、第１コイル体５３ａの第２導体６２において、平行部６４ｃが第１の第１導体Ｘ１の平行部６４ｃと径方向に並ぶものを第１の第２導体Ｙ１とし、そこから時計回りに順次第２の第２導体Ｙ２〜第４８の第２導体Ｙ４８としている。

また、前述した各導体６１，６２の第１結線部６４ａ、第２結線部６４ｂ、平行部６４ｃ、第１傾斜部６４ｄ及び第２傾斜部６４ｅは、例えば、第１の第１導体Ｘ１ではそれぞれ、第１結線部Ｘ１ａ、第２結線部Ｘ１ｂ、平行部Ｘ１ｃ、第１傾斜部Ｘ１ｄ及び第２傾斜部Ｘ１ｅとする。また、例えば、第１の第２導体Ｙ１ではそれぞれ、第１結線部Ｙ１ａ、第２結線部Ｙ１ｂ、平行部Ｙ１ｃ、第１傾斜部Ｙ１ｄ及び第２傾斜部Ｙ１ｅとする。なお、第１の第１導体Ｘ１〜第４８の第１導体Ｘ４８の平行部Ｘ１ｃ〜Ｘ４８ｃと、第１の第２導体Ｙ１〜第４８の第２導体Ｙ４８の平行部Ｙ１ｃ〜Ｙ４８ｃは、それぞれ径方向に並んでいる。

各第１導体６１の第１及び第２結線部６４ａ，６４ｂは、平行部６４ｃ同士の間隔が４５°となる第２導体６２の第１及び第２結線部６４ａ，６４ｂとそれぞれ径方向に対向するとともに、互いに圧着固定されている。例えば、図８に示すように、第８の第１導体Ｘ８の第１結線部Ｘ８ａは、該第１導体Ｘ８の平行部Ｘ８ｃから周方向一方側（同図において右側）へ４５°隔てられた位置に配置された平行部Ｙ２ｃを有する第２の第２導体Ｙ２の第１結線部Ｙ２ａと径方向に圧着されている。一方、第８の第１導体Ｘ８の第２結線部Ｘ８ｂは、該第１導体Ｘ８の平行部Ｘ８ｃから周方向他方側（図８において左側）へ４５°隔てられた位置に配置される平行部Ｙ１４ｃを有する第１４の第２導体Ｙ１４の第２結線部Ｙ１４ｂと径方向に圧着されている。

これにより、筒状部材６０には、第１の第１導体Ｘ１〜第４８の第１導体Ｘ４８のうちの８個と、第１の第２導体Ｙ１〜第４８の第２導体Ｙ４８のうちの８個の計１６個の導体でそれぞれ構成された６つの巻線２０１〜２０６（図１１参照）が、筒状部材６０の周方向に沿って７．５°ずつずれて巻装される。

図９に示すように、１つ目の巻線２０１は、８個の第１導体Ｘ１，Ｘ７，Ｘ１３，Ｘ１９，Ｘ２５，Ｘ３１，Ｘ３７，Ｘ４３及び８個の第２導体Ｙ１，Ｙ７，Ｙ１３，Ｙ１９，Ｙ２５，Ｙ３１，Ｙ３７，Ｙ４３が１本に繋がって構成されている。なお、図９において右側を筒状部材６０の周方向一方側とし、左側を周方向他方側としている。

詳述すると、第１の第２導体Ｙ１の第１結線部Ｙ１ａ（図９において軸方向一端側の結線部）は、第７の第１導体Ｘ７の第１結線部Ｘ７ａと接続されている。その第７の第１導体Ｘ７の第２結線部Ｘ７ｂ（図９において軸方向他端側の結線部）は、第１３の第２導体Ｙ１３の第２結線部Ｙ１３ｂと接続されている。その第１３の第２導体Ｙ１３の第１結線部Ｙ１３ａは、第１９の第１導体Ｘ１９の第１結線部Ｘ１９ａと接続されている。その第１９の第１導体Ｘ１９の第２結線部Ｘ１９ｂは、第２５の第２導体Ｙ２５の第２結線部Ｙ２５ｂと接続されている。その第２５の第２導体Ｙ２５の第１結線部Ｙ２５ａは、第３１の第１導体Ｘ３１の第１結線部Ｘ３１ａと接続されている。その第３１の第１導体Ｘ３１の第２結線部Ｘ３１ｂは、第３７の第２導体Ｙ３７の第２結線部Ｙ３７ｂと接続されている。その第３７の第２導体Ｙ３７の第１結線部Ｙ３７ａは、第４３の第１導体Ｘ４３の第１結線部Ｘ４３ａと接続されている。

そして、その第４３の第１導体Ｘ４３の第２結線部Ｘ４３ｂは、Ｕ相結線部Ｕ１を介して第３７の第１導体Ｘ３７の第２結線部Ｘ３７ｂと接続されている。即ち、筒状部材６０の周方向他方側へ巻回されていた導体が、Ｕ相結線部Ｕ１で周方向一方側へと折り返されるとともに、そこから上記と同様の態様で周方向一方側に順次接続されている。

つまり、第３７の第１導体Ｘ３７の第１結線部Ｘ３７ａは、第３１の第２導体Ｙ３１の第１結線部Ｙ３１ａと接続されている。その第３１の第２導体Ｙ３１の第２結線部Ｙ３１ｂは、第２５の第１導体Ｘ２５の第２結線部Ｘ２５ｂと接続されている。その第２５の第１導体Ｘ２５の第１結線部Ｘ２５ａは、第１９の第２導体Ｙ１９の第１結線部Ｙ１９ａと接続されている。その第１９の第２導体Ｙ１９の第２結線部Ｙ１９ｂは、第１３の第１導体Ｘ１３の第２結線部Ｘ１３ｂと接続されている。その第１３の第１導体Ｘ１３の第１結線部Ｘ１３ａは、第７の第２導体Ｙ７の第１結線部Ｙ７ａと接続されている。その第７の第２導体Ｙ７の第２結線部Ｙ７ｂは、第１の第１導体Ｘ１の第２結線部Ｘ１ｂと接続されている。そして、第１の第１導体Ｘ１の第１結線部Ｘ１ａは、第４３の第２導体Ｙ４３の第１結線部Ｙ４３ａと接続されている。

以上のように、８個の第１導体Ｘ１，Ｘ７，Ｘ１３，Ｘ１９，Ｘ２５，Ｘ３１，Ｘ３７，Ｘ４３及び８個の第２導体Ｙ１，Ｙ７，Ｙ１３，Ｙ１９，Ｙ２５，Ｙ３１，Ｙ３７，Ｙ４３の計１６本の導体が接続されて巻線２０１を構成している。また、上記態様で接続されることにより、巻線２０１には導体が径方向から見て実質的に環状をなす部分が複数形成される。例えば、第３１の第２導体Ｙ３１の第１傾斜部Ｙ３１ｄ、その平行部Ｙ３１ｃ（及び第３１の第１導体Ｘ３１の平行部Ｘ３１ｃ）、第３１の第１導体Ｘ３１の第２傾斜部Ｘ３１ｅ、第３７の第２導体Ｙ３７の第２傾斜部Ｙ３７ｅ、その平行部Ｙ３７ｃ（及び第３７の第１導体Ｘ３７の平行部Ｘ３７ｃ）、及び第３７の第１導体Ｘ３７の第１傾斜部Ｘ３７ｄによって略６角形の環状導体が形成されている。

このように、周方向に４５°間隔で配置された第１導体６１（例えば、第１導体Ｘ３１及び第１導体Ｘ３７）と、周方向に４５°間隔で配置された第２導体６２（例えば、第２導体Ｙ３１及び第２導体Ｙ３７）とにより環状導体が形成されている。これにより、巻線２０１には、第１導体Ｘ１，Ｘ７，Ｘ１３，Ｘ１９，Ｘ２５，Ｘ３１，Ｘ３７，Ｘ４３及び第２導体Ｙ１，Ｙ７，Ｙ１３，Ｙ１９，Ｙ２５，Ｙ３１，Ｙ３７，Ｙ４３によって、周方向に並ぶ８個の環状導体が形成される。そして、各環状導体に電流が流されることによって、周方向に隣り合う環状導体には互いに異なる磁極が形成される。即ち、上記のように接続された第１導体Ｘ１，Ｘ７，Ｘ１３，Ｘ１９，Ｘ２５，Ｘ３１，Ｘ３７，Ｘ４３及び第２導体Ｙ１，Ｙ７，Ｙ１３，Ｙ１９，Ｙ２５，Ｙ３１，Ｙ３７，Ｙ４３は、周方向に沿って等間隔に配置された８つの磁極を有する巻線２０１を形成する。

２つ目の巻線２０２（図１１参照）は、上記の１つ目の巻線２０１に対して周方向に７．５°（各導体６１，６２の間隔１つ分）ずれた構成となっている。つまり、２つ目の巻線２０２は、８個の第１導体Ｘ２，Ｘ８，Ｘ１４，Ｘ２０，Ｘ２６，Ｘ３２，Ｘ３８，Ｘ４４及び８個の第２導体Ｙ２，Ｙ８，Ｙ１４，Ｙ２０，Ｙ２６，Ｙ３２，Ｙ３８，Ｙ４４が、１つ目の巻線２０１と同様の態様で接続されて構成されている。

また、３つ目の巻線２０３（図１１参照）は、２つ目の巻線２０２に対して周方向に７．５°ずれた構成となっている。つまり、３つ目の巻線２０３は、８個の第１導体Ｘ３，Ｘ９，Ｘ１５，Ｘ２１，Ｘ２７，Ｘ３３，Ｘ３９，Ｘ４５及び８個の第２導体Ｙ３，Ｙ９，Ｙ１５，Ｙ２１，Ｙ２７，Ｙ３３，Ｙ３９，Ｙ４５が、１つ目の巻線２０１と同様の態様で接続されて構成されている。

また、４つ目の巻線２０４（図１１参照）は、３つ目の巻線２０３に対して周方向に７．５°ずれた構成となっている。つまり、４つ目の巻線２０４は、８個の第１導体Ｘ４，Ｘ１０，Ｘ１６，Ｘ２２，Ｘ２８，Ｘ３４，Ｘ４０，Ｘ４６及び８個の第２導体Ｙ４，Ｙ１０，Ｙ１６，Ｙ２２，Ｙ２８，Ｙ３４，Ｙ４０，Ｙ４６が、１つ目の巻線２０１と同様の態様で接続されて構成されている。

また、５つ目の巻線２０５（図１１参照）は、４つ目の巻線２０４に対して周方向に７．５°ずれた構成となっている。つまり、５つ目の巻線２０５は、８個の第１導体Ｘ５，Ｘ１１，Ｘ１７，Ｘ２３，Ｘ２９，Ｘ３５，Ｘ４１，Ｘ４７及び８個の第２導体Ｙ５，Ｙ１１，Ｙ１７，Ｙ２３，Ｙ２９，Ｙ３５，Ｙ４１，Ｙ４７が、１つ目の巻線２０１と同様の態様で接続されて構成されている。

また、６つ目の巻線２０６（図１１参照）は、５つ目の巻線２０５に対して周方向に７．５°ずれた構成となっている。つまり、６つ目の巻線２０６は、８個の第１導体Ｘ６，Ｘ１２，Ｘ１８，Ｘ２４，Ｘ３０，Ｘ３６，Ｘ４２，Ｘ４８及び８個の第２導体Ｙ６，Ｙ１２，Ｙ１８，Ｙ２４，Ｙ３０，Ｙ３６，Ｙ４２，Ｙ４８が、１つ目の巻線２０１と同様の態様で接続されて構成されている。

以上のように、筒状部材６０には、それぞれ１６個の導体からなる６つの巻線２０１〜２０６が、該筒状部材６０の周方向に沿って７．５°ずつずれて巻装されている。
なお、周方向において隣り合う巻線（巻線２０１と巻線２０２、巻線２０３と巻線２０４、巻線２０５と巻線２０６）は、図１１に示すように、それぞれ同一相となるように接続されている。つまり、Ｕ相の巻線は、並列接続された２つの巻線２０１，２０２により形成され、Ｖ相の巻線は、並列接続された２つの巻線２０３，２０４により形成され、Ｗ相の巻線は、並列接続された２つの巻線２０５，２０６により形成されている。

従って、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相は、筒状部材６０の周方向に沿って１５°ずつずれて配置される。また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相は、それぞれ１６個の第１導体６１（第１の第１導体Ｘ１〜第４８の第１導体Ｘ４８）と１６個の第２導体６２（第１の第２導体Ｙ１〜第４８の第２導体Ｙ４８）、つまり計３２個の導体から形成されている。

上記構成の電機子巻線５２の通電態様は、図１１に示す制御装置１００によってロータ１５の回転量に応じて決定される。
詳述すると、制御装置１００は、図示しない制御回路としてのパルス幅変調回路（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路）に接続された駆動回路１０１を備えている。ＰＷＭのキャリア周波数は約１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚに設定されている。

駆動回路１０１は、一方側が電源Ｖｄｃに接続されるとともに、他方側が接地された３つ（３相）の並列回路（Ｕ相通電回路１１０、Ｖ相通電回路１２０、Ｗ相通電回路１３０）を備えている。各並列回路１１０，１２０，１３０は、それぞれ、第１のスイッチング素子１１１，１２１，１３１と、該第１のスイッチング素子１１１，１２１，１３１に直列に接続された第２のスイッチング素子１１２，１２２，１３２と、を備えている。各スイッチング素子１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２には前記ＰＷＭ回路から出力された制御信号が入力される。

そして、各回路１１０，１２０，１３０において、第１のスイッチング素子１１１，１２１，１３１と第２のスイッチング素子１１２，１２２，１３２との間に、それぞれスロットレスモータ１０の電機子巻線５２が接続される。そして、ＰＷＭ回路から出力された制御信号に基づいてスイッチング素子１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２がオン・オフされることによりスロットレスモータ１０に駆動電流が供給される。従って、この制御装置１００によって電機子巻線５２の通電態様が切り替えられることにより回転磁界が発生し、ロータ１５が回転する。

なお、駆動回路１０１とスロットレスモータ１０の電機子巻線５２との間には、外部インダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが接続されている。これら外部インダクタンスＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、コイルからなり、電機子巻線５２のインダクタンス（数μＨ（マイクロヘンリー））の約１０〜１００倍の値のインダクタンス（数十〜数百μＨ（マイクロへリー））となるよう設定されている。

図５（ａ）に示すように、本実施形態の電機子巻線５２では、各コイル体５３ａ，５３ｂの各導体６１，６２の軸方向上側端部（即ち、第１結線部６４ａ）の軸方向位置は互いに一致している。また、各コイル体５３ａ，５３ｂの各導体６１，６２の軸方向下側端部（即ち、第２結線部６４ｂ）の軸方向位置も互いに一致している。そして、その各第１結線部６４ａ及び各第２結線部６４ｂは、図３に示すように、ロータコアＲの第１の軸方向端面Ｒａ（詳しくは、第１コアベース２１の軸方向外側端面２１ｂ）、及び第２の軸方向端面Ｒｂ（詳しくは、第２コアベース３１の軸方向外側端面３１ｂ）よりも軸方向外側にそれぞれ配置されている。換言すれば、各第１結線部６４ａは、ロータコアＲの第１の軸方向端面Ｒａよりも軸方向一方側（上側）に突出し、各第２結線部６４ｂは、ロータコアＲの第２の軸方向端面Ｒｂよりも軸方向他方側（下側）に突出している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のスロットレスモータ１０は、ランデル型構造のロータ１５と、ロータ１５の外周を囲う円筒状に形成された電機子巻線５２を有するスロットレス構造のステータ１３とから構成されている。ランデル型構造のロータ１５は、その外周面形状が各爪状磁極２２，３２で凸、各爪状磁極２２，３２間で凹となる凹凸形状をなしているため、ロータ１５の外周側の周方向の磁束分布がまばらとなっている。ここで、ステータを従来構成のように、スロットを有する構造（つまり、ティースに巻線を巻回する構造）とした場合には、ティース形状によるステータ内周面側の凹凸形状によって、ステータ内周側の周方向の磁束分布がまばらとなり、ロータ１５側の磁束分布と相まってコギングトルクが増加してしまう。それに対し、本実施形態では、ステータ１３がティースを有しないスロットレス構造とされるため、ステータ１３の内周側の周方向の磁束分布を均一に近づけることが可能となっている。そのため、ロータ１５の外周側の周方向の磁束分布がまばらであってもコギングトルクを低減することが可能となっており、その結果、モータ１０の振動の発生を抑えることが可能となっている。

また、図３に示すように、ランデル型構造のロータ１５では、環状磁石４０の磁束のうち、各コアベース２１，３１を通って各爪状磁極２２，３２に流れる磁束がロータ１５のトルクの発生に寄与するが、その磁束は各爪状磁極２２，３２における軸方向に向かって屈曲する部位（屈曲部位Ｆ）に磁束が集中しやすい。つまり、環状磁石４０の磁束は、ロータコアＲの外周面の軸方向端部に集中しやすいといえる。ここで、本実施形態では、各第１結線部６４ａ及び各第２結線部６４ｂはそれぞれ、ロータコアＲの第１の軸方向端面Ｒａ及び第２の軸方向端面Ｒｂよりも軸方向外側に配置されている。これにより、電機子巻線５２の各コイル体５３ａ，５３ｂがロータコアＲよりも軸方向に長い構成となり、ロータ１５の外周面の軸方向端部（屈曲部位Ｆ）に集中する磁束をより確実に活用できる構成となっている。その結果、スロットレスモータ１０の出力が向上されるようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）環状のステータ１３と、該ステータ１３の内側に配置されたロータ１５とからなるモータ１０であって、ロータ１５はランデル型構造のロータよりなり、ステータ１３は、ロータ１５の外周を囲う筒状に形成された電機子巻線５２を有するスロットレス構造よりなる。これにより、ステータ１３は、ロータ１５と径方向に対向し巻線が巻回されるティースを有しない構成（スロットレス構造）とされるため、ステータ１３の内周側の周方向の磁束分布を均一に近づけることが可能となる。これにより、ランデル型構造のロータ１５を用いつつも、コギングトルクを低減することが可能となり、その結果、モータ１０の振動の発生を抑えることが可能となる。

また、スロットレス構造のステータ１３では、ティースを有しないことから極数の変更が容易となる。このため、ロータ１５とステータ１３の両方の極数の変更が容易となり、モータ１０の設計が容易となる。また、これは特に多極化させる場合に有利となる。

（２）電機子巻線５２は、線状をなす複数の導体６１，６２がその軸方向両端部にそれぞれ設けられた第１及び第２結線部６４ａ，６４ｂで互いに接続されてなる。そして、第１及び第２結線部６４ａ，６４ｂはそれぞれ、ロータコアＲの第１及び第２の軸方向端面Ｒａ，Ｒｂ（軸方向端部）よりも軸方向外側に配置される。このため、ロータ１５の外周面の軸方向端部に集中する磁束をより確実に活用することができ、その結果、モータ１０の出力を向上させることができる。

なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・電機子巻線５２の形状等の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、筒状部材６０の内外周面に固定された導体６１，６２にて電機子巻線５２が構成されたが、これ以外に例えば、筒状部材６０の周面に対して多条の螺旋状の銅箔パターンをフォトエッチング法等によって形成した構成としてもよい。また、例えば、円筒状に構成した多数の導線に対して絶縁性樹脂溶液を塗布又は浸漬させることで電機子巻線を構成してもよい。

・上記実施形態では、電機子巻線５２が第１及び第２コイル体５３ａ，５３ｂから構成されたが、これに限定されるものではなく、例えば第２コイル体５３ｂを省略した第１コイル体５３ａのみの構成としてもよい。また、上記実施形態では、各コイル体５３ａ，５３ｂの第１導体６１及び第２導体６２の個数がそれぞれ４８個で構成されたが、この個数は構成に応じて適宜変更してもよい。

・上記実施形態のステータ１３及びロータ１５の極数（各爪状磁極２２，３２の個数）は、構成に応じて適宜変更してもよい。
・上記実施形態において、第１及び第２コア部材２０，３０の形状は構成に応じて適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、環状磁石４０は、第１爪状磁極２２をＮ極として機能させ、第２爪状磁極３２をＳ極として機能させるように磁化されたが、環状磁石４０の磁極を反対にして第１爪状磁極２２をＳ極、第２爪状磁極３２をＮ極として機能させてもよい。

・上記実施形態では、界磁磁石として１つの環状磁石４０を用いたが、複数に分割した永久磁石を回転軸１６の周囲で第１及び第２コアベース２１，３１の軸方向間に配置する構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、特に言及していないが、第１及び第２コア部材２０，３０を例えば磁性金属板材の積層や、磁性粉体の成形にて構成してもよい。
・上記実施形態のステータ１３は、スロット（ティース）を有しないコア部５１の内周側に筒状の電機子巻線５２を配置したスロットレス構造とされているが、これに特に限定されるものではなく、コア部５１を省略して電機子巻線５２がヨーク１１に例えば直接的に固定された構成（所謂、コアレス構造）としてもよい。なお、コアレス構造もスロットレス構造の一種とする。

１０…スロットレスモータ、１３…ステータ、１５…ロータ、２０…第１コア部材、２１…第１コアベース、２２…第１爪状磁極、３０…第２コア部材、３１…第２コアベース、３２…第２爪状磁極、４０…環状磁石（界磁磁石）、５２…電機子巻線、５３ａ…第１コイル体、５３ｂ…第２コイル体、５４…絶縁部材、６０…筒状部材、６１…第１導体（導体）、６２…第２導体（導体）、６４ａ…第１結線部（結線部）、６４ｂ…第２結線部（結線部）、Ｒ…ロータコア、Ｒａ…ロータコアの第１の軸方向端面（軸方向端部）、Ｒｂ…ロータコアＲの第２の軸方向端面（軸方向端部）。

Claims (2)

1. 環状のステータと、該ステータの内側に配置されたロータとからなるモータであって、
   前記ロータは、
   略円盤状の第１コアベースの外周部に、等間隔に複数の第１爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第１コア部材と、略円盤状の第２コアベースの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第２爪状磁極がそれぞれ対応する前記第１コア部材の各第１爪状磁極間に配置された第２コア部材とからなるロータコアと、
   前記第１コアベースと第２コアベースとの軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、前記第１爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２爪状磁極を第２の磁極として機能させる界磁磁石と
   を備え、
   前記ステータは、前記ロータの外周を囲う筒状に形成された電機子巻線を有するスロットレス構造よりなることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記電機子巻線は、線状をなす複数の導体がその軸方向端部に設けられた結線部で互いに接続されてなり、
   前記結線部は、前記ロータコアの軸方向端部よりも軸方向外側に配置されていることを特徴とするモータ。