(57)【要約】【課題】  隣り合うコアの間の空間に合わせてコイルを配置しつつ、モータを小型化することができる技術を提供する。【解決手段】  モータは、ロータと、前記ロータの半径方向において前記ロータの外周面に間隔を有して配置されているコアと、前記コアの前記半径方向に延びる側面に巻回されているコイルと、を備え、前記半径方向及び前記ロータの回転軸方向に垂直である特定方向の前記コイルの外形寸法は、前記ロータから前記半径方向に離間するのに従って漸増し、前記回転軸方向の前記コイルの外形寸法の前記半径方向における増加量は、前記特定方向の前記コイルの外形寸法の前記半径方向における増加量よりも小さくてもよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
前記ロータの半径方向において前記ロータの外周面に間隔を有して配置されているコアと、
前記コアの前記半径方向に延びる側面に巻回されているコイルと、を備え、
前記半径方向及び前記ロータの回転軸方向に垂直である特定方向の前記コイルの外形寸法は、前記ロータから前記半径方向に離間するのに従って漸増し、
前記回転軸方向の前記コイルの外形寸法の前記半径方向における増加量は、前記特定方向の前記コイルの外形寸法の前記半径方向における増加量よりも小さい、モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記コイルは、その断面が矩形状の導線で構成されている、モータ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータであって、
前記コアの前記回転軸方向の端に位置する前記導線の前記回転軸方向の長さの前記半径方向における変化量が、前記コアの前記特定方向の端に位置する前記導線の前記特定方向の長さの前記半径方向における変化量よりも小さい、モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のモータであって、
前記回転軸方向の前記コアの寸法は、前記ロータから前記半径方向に離間するのに従って漸減し、
前記回転軸方向の前記コアの寸法の前記半径方向における減少量は、前記特定方向の前記コアの寸法の前記半径方向における減少量よりも大きい、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、ロータの半径方向において、ロータの外周面に間隔を有してコアが配置されている、いわゆるラジアルギャップ型のモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、ラジアルギャップ型のモータに利用可能なコイル装置が開示されている。コイル装置は、筒形の固定子鉄心の内周面に、周方向に間隔を有して並ぶ複数のコアと、コアに巻回されているコイルと、を備える。コイルの外形寸法は、固定子鉄心の半径方向外側に向かって漸増している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２３５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
隣り合うコアの間の空間は、半径方向外側に向かうほど広い。上記の技術では、コイルの外形寸法を半径方向外側に向かうほど大きくすることによって、隣り合うコアの間の空間に合わせて、コイルを配置することができる。なお、コイル部の外形寸法は、半径方向に垂直な方向においても、半径方向外側に向かうほど大きくなる。
【０００５】
モータを搭載する機器の小型化、軽量化を実現するために、コイル装置を用いたモータを小型化することが求められる。本明細書では、隣り合うコアの間の空間に合わせてコイルを配置しつつ、モータを小型化することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される技術は、モータに関する。モータは、ロータと、前記ロータの半径方向において前記ロータの外周面に間隔を有して配置されているコアと、前記コアの前記半径方向に延びる側面に巻回されているコイルと、を備え、前記半径方向及び前記ロータの回転軸方向に垂直である特定方向の前記コイルの外形寸法は、前記ロータから前記半径方向に離間するのに従って漸増し、前記回転軸方向の前記コイルの外形寸法の前記半径方向における増加量は、前記特定方向の前記コイルの外形寸法の前記半径方向における増加量よりも小さくてもよい。
【０００７】
特定方向のコイルの外形寸法を、ロータから半径方向に離間するのに従って漸増することによって、コアをロータの回転方向に間隔を有して並べる場合に、隣り合うコアの間の空間に合わせて、半径方向にコイルを漸増させることができる。一方で、回転軸方向のコイルの外形寸法の半径方向における増加量を、特定方向のコイルの外形寸法の半径方向における増加量よりも小さく抑えることによって、コイルの回転軸方向の寸法が増大することを抑制することができる。これにより、モータの回転軸方向の寸法を小型化することができる。
【０００８】
前記コイルは、その断面が矩形状の導線で構成されていてもよい。
【０００９】
前記コアの前記回転軸方向の端に位置する前記導線の前記回転軸方向の長さの前記半径方向における変化量が、前記コアの前記特定方向の端に位置する前記導線の前記特定方向の長さの前記半径方向における変化量よりも小さくてもよい。この構成によれば、コイルを構成する導線の断面寸法によって、回転軸方向のコイルの外形寸法の半径方向における増加量を、特定方向のコイルの外形寸法の半径方向における増加量よりも小さくすることができる。
【００１０】
前記回転軸方向の前記コアの寸法は、前記ロータから前記半径方向に離間するのに従って漸減し、前記回転軸方向の前記コアの寸法の前記半径方向における減少量は、前記特定方向の前記コアの寸法の前記半径方向における減少量よりも大きくてもよい。この構成によれば、コアの形状によって、回転軸方向のコイルの外形寸法の半径方向における増加量を、特定方向のコイルの外形寸法の半径方向における増加量よりも小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータを小型化することによって、モータを搭載する機器を小型化、軽量化することができる。この結果、例えば、モータを搭載する機器が二輪自動車等の輸送機器である場合、輸送機器のエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例のモータの平面図を示す。
【図２】図１のII-II断面の断面図を示す。
【図３】回転軸方向に垂直な断面の断面図を示す。
【図４】第１実施例のコイルを構成する導線を説明するための図を示す。
【図５】第１実施例の変形例のコイルを構成する導線を説明するための図を示す。
【図６】第１実施例の変形例のコイルを構成する導線を説明するための図を示す。
【図７】第１実施例の変形例のコイルを構成する導線を説明するための図を示す。
【図８】第２実施例のモータの平面図を示す。
【図９】図８のIX-IX断面の断面図を示す。
【図１０】第３実施例のモータの平面図を示す。
【図１１】図１０のXI-XI断面の断面図を示す。
【図１２】第４実施例のモータの一部の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施例）
図１は、本実施例のラジアルギャップ型モータ１０（以下では単に「モータ１０」と呼ぶ）の平面図を示す。モータ１０は、例えば、電動二輪車等の車両のように比較的にトルクが必要とされる装置に用いられる。なお、モータ１０の用途は、これに限定されない。
【００１４】
（モータの構成）
モータ１０は、ロータ１４と、ステータ２０と、を備える。モータ１０は、図示省略したケースに収容されている。ロータ１４は、円筒形状を有している。ロータ１４の中心には、ケースに回転可能に支持されたシャフト１６が固定されている。ロータ１４の外周面には、複数の永久磁石１８がロータ１４の回転方向Ｒに沿って配置されている。
【００１５】
（ステータの構成）
ロータ１４の外周側には、ステータ２０が配置されている。ステータ２０は、ヨーク２６と、複数のコア２２と、複数のコイル２４と、を備える。ヨーク２６は、ステータ２０の最外周に配置される円筒形状を備える。ヨーク２６は、ロータ１４と同心軸上に配置される。ヨーク２６の内周面は、複数のコア２２のそれぞれが配置される平面を有する多角形（実施例では九角形）形状を有する。
【００１６】
ヨーク２６の内周面には、複数のコア２２が固定されている。複数のコア２２のそれぞれは、複数の鉄板がロータ１４の半径方向及び回転軸Ｘ方向に垂直な特定方向（図３の矢印で示される方向Ｓ）に積み重ねられて構成されている。鉄板は、矩形の平板形状を有する。各コア２２は、直方体形状を有する。なお、各断面図において、コア２２の各鉄板の断面を示す斜線は省略されている。各コア２２は、ステータ２０の外周側の端において、ヨーク２６に設けられた溝に挿入されることによって、ヨーク２６に固定されている。コア２２のロータ１４側の端には、特定方向Ｓの中央に、回転軸方向Ｘの全長に亘って、溝２２ａ（図２、図３参照）が配置されている。溝２２ａには、先端部２８が接合されている。先端部２８は、ロータ１４に対向する部分において、ロータ１４の外周の永久磁石１８に沿った形状を有する。先端部２８は、コア２２の回転軸方向Ｘの全長に亘って配置されている。先端部２８は、回転軸方向Ｘに垂直に配置される平板を、回転軸方向Ｘに重ね合わせることによって構成されている。これにより、コア２２が先端部２８によって、ロータ１４と対向する面積を拡大することができる。
【００１７】
（コイルの構成）
各コア２２のロータ１４の半径方向ＲＡに延びる側面には、コイル２４が巻回されている。コイル２４は、コア２２に導線が巻回されて構成されている。図３に示すように、回転軸方向Ｘに垂直な方向の断面で見ると、特定方向Ｓにおいて、コイル２４の外形寸法は、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って、漸増している。なお、図３では、回転軸方向Ｘのコア２２の中央における断面が示されている。また、コイル２４では、導線の半径方向ＲＡの厚みが、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って、漸減している。なお、図３では、見易さを優先して、コア２２を構成する複数の平板のそれぞれに対して、断面を示す平行斜線は付されており、他の図でも同様である。
【００１８】
一方、図２に示すように、ロータ１４の回転中心を通り、回転軸方向Ｘに平行な断面で見ると、コイル２４の回転軸方向Ｘの長さは、半径方向ＲＡにおいて均一である。このため、回転軸方向Ｘにおいて、コイル２４の外形寸法は、半径方向ＲＡにおいて均一である。また、コア２２の回転軸方向Ｘの端に位置するコイル２４（即ち導線）の回転軸方向Ｘの長さの半径方向ＲＡにおける変化量が、コア２２の特定方向Ｓの端に位置するコイル２４（即ち導線）の特定方向Ｓの長さの半径方向ＲＡにおける変化量よりも小さい。このため、回転軸方向Ｘのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝０）は、特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＳ）よりも小さい。
【００１９】
特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法を、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って漸増することによって、回転方向Ｒに隣り合うコア２２の間の空間に合わせて、半径方向ＲＡにコイル２４を漸増させることができる。一方で、回転軸方向Ｘのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量を、特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量よりも小さく抑えることによって、コイル２４の回転軸方向Ｘの寸法が増大することを抑制することができる。これにより、モータ１０の回転軸方向Ｘの寸法を小型化することができる。この構成によれば、モータ１０を小型化することができ、モータ１０を搭載する車両を小型化、軽量化することができる。
【００２０】
（導線の構成）
図４に示すように、コイル２４は、導線３０をコア２２に沿って巻回することによって構成される。なお、図４〜図７は、導線３０等の形状の変化を説明する概要図であり、縦横比は、コイル２４と一致していない。導線３０は、幅狭部３２と幅広部３４とが交互に配置されている。複数の幅狭部３２は、同一の幅ＷＮを有する。一方、複数の幅広部３４の幅ＷＷは、図５の右側に進むのに従って広くなる。コイル２４は、導線３０の一端３０ａをコア２２の特定方向Ｓと半径方向ＲＡとに平行な側面に配置するように巻き始められ、幅狭部３２がコア２２の特定方向Ｓと半径方向ＲＡとに平行な側面に位置し、幅広部３４が特定方向Ｓに垂直な側面に位置するように巻回されている。
【００２１】
この構成によれば、コイル２４を構成する導線３０の寸法によって、回転軸方向Ｘのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量を、特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量よりも小さくすることができる。
【００２２】
（導線の変形例）
コイル２４を構成する導線の形状は、導線３０に限定されない。例えば、図５に示すように、幅狭部１３２と幅広部１３４とが交互に配置されている導線１３０であってもよく、図６に示す導線２３０であってもよい。あるいは、図７に示すように、幅狭部３３２と幅広部３３４とを備える複数の環状の部分導線３３０を、それぞれの端で接合することによって、コイル２４を構成してもよい。
【００２３】
（第２実施例）
図８及び図９を参照して、本実施例のモータ２１０について、第１実施例と異なる点を説明する。第１実施例のモータ１０と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。本実施例のモータ２１０は、コイル２２４の構成が、モータ１０のコイル２４の構成と異なる。
【００２４】
回転軸方向Ｘに垂直な方向の断面で見ると、特定方向Ｓにおいて、コイル２２４の外形寸法は、図３に示すコイル２４と同様に、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って、漸増している。なお、本実施例では、コア２２は、先端部２８を備えていない。なお、変形例では、先端部２８を備えていてもよい。また、コイル２２４では、導線の半径方向ＲＡの厚みが、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って、漸減している。
【００２５】
一方、図９に示すように、ロータ１４の回転中心を通り、回転軸方向Ｘに平行な断面で見ると、コア２２の回転軸方向Ｘの両端に配置されるコイル２２４は、回転軸方向Ｘに対して傾斜して配置されている。この結果、コイル２２４の外形寸法は、このため、回転軸方向Ｘのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＲ）は、特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＳ）よりも小さい。
【００２６】
コイル２４を構成する導線は、全長に亘って、同一の線幅を有する。この構成によれば、導線の幅を変化させずに、回転軸方向Ｘのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＲ）を、特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＳ）よりも小さくすることができる。
【００２７】
（第３実施例）
図１０及び図１１を参照して、本実施例のモータ３１０について、第１実施例と異なる点を説明する。第１実施例のモータ１０と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。本実施例のモータ３１０は、コイル３２４及びコア３２２の構成が、モータ１０のコイル２４及びコア２２の構成と異なる。
【００２８】
図１１に示すように、ロータ１４の回転中心を通り、回転軸方向Ｘに平行な断面で見ると、コア３２２は、回転軸方向Ｘの両端の側面が、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って互いに近づくように傾斜している。これにより、コア３２２では、回転軸方向Ｘの寸法が、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って、漸減している。コア３２２は、図１１に示す形状の平板を特定方向Ｓに重ねることによって構成されている。なお、コア３２２には、第２実施例と同様に、先端部２８が設けられていないが、第１実施例と同様に設けられていてもよい。
【００２９】
コイル３２４を回転軸方向Ｘから見た場合、図８と同様の構成を有する。また、回転軸方向Ｘに垂直な方向の断面で見ると、図３と同様の構成を有する。即ち、コア３２２の特定方向Ｓの寸法は、半径方向において変化していない。コア３２２の回転軸方向Ｘの寸法の半径方向ＲＡにおける減少量は、コア３２２の特定方向Ｓの寸法の半径方向ＲＡにおける減少量（＝０）より大きい。一方、図１１に示すように、コア３２２の回転軸方向Ｘの両端の側面に位置するコイル３２４では、コイル３２４の回転軸方向Ｘの長さは、コア３２２の特定方向Ｓの両端の側面に位置するコイル３２４の特定方向Ｓの長さと同様に、ロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って漸増している。しかしながら、コア３２２の回転軸方向Ｘの寸法がロータ１４から半径方向ＲＡに離間するのに従って漸減しているため、回転軸方向Ｘのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＸ）は、特定方向Ｓのコイル２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量（＝ＤＳ）よりも小さい。
【００３０】
この構成によれば、コイル３２４を構成する導線の幅を、コア３２２の回転軸方向Ｘの両端の側面と特定方向Ｓの両端の側面とによって変化させずに済む。
【００３１】
（第４実施例）
図１２を参照して、本実施例のモータ４１０について、第１実施例と異なる点を説明する。第１実施例のモータ１０と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。なお、図１２では、モータ４１０の一部が拡大されて示されている。本実施例のモータ４１０は、コイル４２４の構成が、モータ１０のコイル２４の構成と異なる。
【００３２】
コイル４２４を構成する導線の断面が、矩形状でなく、円形状である。コア２２の回転軸方向Ｘの端面では導線４２４ａが配置されており、コア２２の特定方向Ｓの端面では導線４２４ｂが配されている。導線４２４ａと導線４２４ｂとは連続しており、導線４２４ａの線径が、導線４２４ｂの線径よりも小さい。これにより、回転軸方向Ｘのコイル４２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量が、特定方向Ｓのコイル４２４の外形寸法の半径方向ＲＡにおける増加量よりも小さい。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３４】
（１）コア及びコイルの個数は、上記の各実施例で示す個数に限定されず、９個以上であってもよく、９個以下であってもよい。
【００３５】
（２）コイル２４等を構成する導線の断面形状は、矩形形状又は円形状に限られず、多角形形状であってもよいし、楕円形状等であってもよい。
【００３６】
（３）上記の第３実施例では、コイル３２４は、コイル２４又はコイル４２４と同様のコイルであってもよい。
【００３７】
（４）上記の第３実施例では、コア３２２の特定方向の寸法が、半径方向ＲＡに沿って変化していてもよい。
【００３８】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３９】
１０      ：ラジアルギャップ型モータ
１４      ：ロータ
１６      ：シャフト
２０      ：ステータ
２２      ：コア
２４      ：コイル
２６      ：ヨーク
２８      ：先端部
３０      ：導線
２１０    ：モータ
２２４    ：コイル
２３０    ：導線
３１０    ：モータ
３２２    ：コア
３２４    ：コイル
４１０    ：モータ
４２４    ：コイル
【図１】
2018207602.tif 000003
【図２】
2018207602.tif 000004
【図３】
2018207602.tif 000005
【図４】
2018207602.tif 000006
【図５】
2018207602.tif 000007
【図６】
2018207602.tif 000008
【図７】
2018207602.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018207602.tif 000013
【図１２】
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