(57)【要約】【課題】従来とは全く異なる新規なステータを実現する。【解決手段】ステータは、コイルと、コイルの内側を通過するとともにロータの磁石の磁束が通過するための磁路を構成する磁性部材を備えている。このステータでは、磁性部材がコイルの内側を複数回通過するように構成されている。【選択図】  図１
2019110730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、
コイルの内側を通過するとともにロータの磁石の磁束が通過するための磁路を構成する磁性部材と、を備えており、
磁性部材がコイルの内側を複数回通過するように構成されている、ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータであって、
磁性部材は、リボン状であり、コイルを構成するコイル線の周りを巻回している、ステータ。
【請求項３】
請求項２に記載のステータであって、
前記コイル線が複数回折り返されている、ステータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のステータであって、
磁性部材の端部に、前記磁石と対向する対向部が設けられている、ステータ。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のステータであって、
磁性部材の材料が、アモルファス金属である、ステータ。
【請求項６】
請求項１に記載のステータであって、
磁性部材は、
第１ヨークと、複数のティースが設けられている複数の第２ヨークとを含み、
複数の第２ヨークの各々は、第１ヨークに接続されている第１ティースと、ロータの磁石に対向している第２ティースと、を備えている、ステータ。
【請求項７】
請求項６に記載のステータであって、
各第２ヨークの第１ティースと第２ティースが、互いにロータの回転軸周りにずれた位置に設けられており、
特定の第２ヨークに設けられている第１ティースと、前記特定の第２ヨーク以外の第２ヨークに設けられている第２ティースとが、ロータの回転軸周りにおいて同じ位置に設けられている、ステータ。
【請求項８】
請求項７に記載のステータであって、
第１ヨークが、ロータの回転軸方向でロータと対向する位置に設けられている、ステータ。
【請求項９】
請求項８に記載のステータであって、
第１ヨークが、ロータの回転軸方向でロータの両側に夫々設けられている、ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ステータに関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、モータ（ブラシレスモータ）で用いられるステータが開示されている。特許文献１のステータは、環状のヨークの内周面からステータの中心（ロータの回転軸）に向けて伸びる複数のティースを備えている。各ティースには、コイルが巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５に、従来のステータ３００の基本構造を示す。特許文献１のステータも、基本構造はステータ３００と同一である。ステータ３００は、環状のヨーク６０と、ヨーク６０の内周面からロータ５０の回転軸１０に向けて伸びるティース６２と、ティース６２に巻回されたコイル６５を備えている。ティース６２の端部は、ロータ５０に取り付けられた磁石に対向している。磁石の一方の極から生じた磁束は、矢印７０に示すようにティース６２及びヨーク６０を通過し、磁石の他極に至る。ティース６２及びヨーク６０は、一体となってステータコア６４を構成し、磁束が通過する磁路を構成する磁性部材として機能している。
【０００５】
モータでは、磁束とコイルを流れる電流（環状電流）とが交差することによって、トルクを発現している。そのため、モータの出力トルクを大きくするためには、磁束を大きくするか、コイルの巻数を増やすことが必要であり、このうち、磁束を大きくするためには、磁石のサイズを大きくする（磁石使用量を増やす）ことが必要である。そのため、従来は、モータの出力トルクを大きくするためには、モータのサイズが大きくなることが避けられない。すなわち、従来は、モータの出力トルクを増大させる技術と、モータを小型化する技術とは、トレードオフの関係にあった。本明細書は、従来とは全く異なる技術的思想に基づき、従来とは全く異なる新規なステータを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来より、モータの出力トルク（Ｔ）は、磁束（Φ）と、電流（Ｉ）と、コイルの巻数（ｚ）の関数で決定することが知られていた。具体的には、モータの出力トルク（Ｔ）は、「式１：Ｔ＝Φ×Ｉ×ｚ」で示される。式１から明らかなように、電流（Ｉ）一定でトルク（Ｔ）を大きくするためには、磁束（Φ）を大きくするか、コイルの巻数（ｚ）を増やす他ない。上記したように、従来は、磁束を大きくするためには、磁石サイズを大きくすることが技術常識であった。本発明者らは、モータのトルク発現メカニズムについて再考し、磁石のサイズ（磁石使用量）を変化させることなく、上記式１の磁束（Φ）を増やす手法について研究した。
【０００７】
本発明者らの研究の結果、上記式１の磁束（Φ）について、本来はコイル（コイルを流れる環状電流）と交差する磁束（磁束量）を意味しているものの、従来技術では上記式（１）の磁束（Φ）を磁石に固有の値（磁石サイズに由来する値）として捉えていることが、上記トレードオフの関係を打破できない原因であるという認識を得た。すなわち、磁石から生じる磁束そのものは変化させることなく、コイルと交差する磁束（磁束量）を増加させることができれば、コイルの巻数を増大したり、磁石のサイズを大きくすることなく、モータの出力トルクを増大させることができるという知見を得た。本明細書で開示するステータは、この知見に基づくものである。
【０００８】
本明細書で開示する第１技術は、コイルと、コイルの内側を通過するとともにロータの磁石の磁束が移動するための磁路を構成する磁性部材を備えるステータであってよい。このステータでは、磁性部材がコイルの内側を複数回通過するように構成されていてよい。
【０００９】
本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術において、磁性部材は、リボン状であり、コイルを構成するコイル線の周りを巻回していてよい。
【００１０】
本明細書で開示する第３技術は、上記第２技術において、コイルが複数回折り返されていてよい。
【００１１】
本明細書で開示する第４技術は、上記第２又は第３技術において、磁性部材の端部に、磁石と対向する対向部が設けられていてよい。
【００１２】
本明細書で開示する第５技術は、上記第２から第４技術において、磁性部材の材料が、アモルファス金属であってよい。
【００１３】
本明細書で開示する第６技術は、上記第１技術において、磁性部材は、第１ヨークと、複数のティースが設けられている複数の第２ヨークを含んでいてよい。また、複数の第２ヨークの各々は、第１ヨークに接続されている第１ティースと、ロータの磁石に対向している第２ティースを備えていてよい。
【００１４】
本明細書で開示する第７技術は、上記第６技術において、各第２ヨークの第１ティースと第２ティースが、互いにロータの回転軸周りにずれた位置に設けられていてよい。また、特定の第２ヨークに設けられている第１ティースと、特定の第２ヨーク以外の第２ヨークに設けられている第２ティースとが、ロータの回転軸周りにおいて同じ位置に設けられてよい。
【００１５】
本明細書で開示する第８技術は、上記第７技術において、第１ヨークが、ロータの回転軸方向で、ロータと対向する位置に設けられていてよい。
【００１６】
本明細書で開示する第９技術は、上記第８技術において、第１ヨークが、ロータの回転軸方向でロータの両側に夫々設けられていてよい。
【発明の効果】
【００１７】
第１技術によると、コイルと磁束の交差回数を２回以上にすることができ、磁石のサイズを大きくすることなく（磁石から生じる磁束は大きくすることなく）、実質的にコイルの内側を通過する磁束を増加させることができる。そのため、磁石のサイズを大きくしたり、コイルの巻数を増やしたりすることなく、モータのトルクを大きくすることができる。すなわち、第１技術によると、「式２：Ｔ＝ｎ×Φ×Ｉ×ｚ（ｎ：コイルと磁束の交差回数、ｎ＞１）」の関係を示すモータを実現することができる。上記式２に（ｎ＝１）を代入したものが上記式１であり、従来のモータは、全てコイルと磁束の交差回数が１回である。
【００１８】
第２技術によると、ステータの組立工程（磁性部材をコイルに巻きつける加工）を簡単にすることができる。また、目的（必要トルク）に応じて、磁性部材がコイルを周回する回数を容易に調整することができる。
【００１９】
第３技術によると、ステータのサイズを小さくすることができる。従来のステータでは、ティース（ステータコア）の周りにコイルを巻回する。換言すると、従来のステータでは、コイルの内側に所定サイズの空間を確保し、その空間にティースが配置されている。磁性部材がコイル線の周りを巻回する構造の場合、コイルの内側に空間を確保する必要がない。コイル線を複数回折り返してコイルの内側の空間を減らすことにより、コイル（コイルの外縁）が占めるサイズを小さくすることができ、結果として小型のステータを実現することができる。
【００２０】
第４技術によると、磁性部材自体を磁石に対向させる必要がない。換言すると、コイルを巻回している磁性部材本体（磁性部材のうち、対向部を除く部分）を磁石から離れた位置に配置することができる。その結果、ステータ形状の設計自由度が増す。
【００２１】
第５技術によると、比較的容易に、磁性部材をコイル線に巻回させることができる。
【００２２】
第６技術によると、磁石から生じた磁束が、第２ティース，第１ティース，第１ヨーク，第１ティースの順に構成される磁路を通過することができる。磁束は、第２ティースを通過するとき、及び、第１ヨークに続く第１ティースを通過するときに、コイルと交差する。すなわち、第６技術によると、コイルと磁束が複数回交差し、上記式２を満足するモータを実現することができる。
【００２３】
第７技術によると、同一のコイルを通過する複数のティース（特定の第２ヨークの第１ティースと、特定の第２ヨーク以外の第２ヨークの第２ティース）を、ロータ回転軸方向に並べることができる。複数のティースに対するコイルの巻回作業を容易にすることができる。
【００２４】
第８技術によると、ロータの回転軸方向のスペースを有効に活用することができ、径方向（モータの回転軸に直交する方向）におけるモータ（ステータ）のサイズを小さくすることができる。
【００２５】
第９技術によると、ロータの回転軸方向の片側に第１ヨークが設けられる（典型的に、第１ヨークが１個だけ設けられる）場合と比較して、磁束とコイルの交差回数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施例のステータの概略図を示す。
【図２】第１実施例のステータ構成部品を構造を説明するための図を示す。
【図３】第２実施例のステータの概略図を示す。
【図４】第２実施例のステータの部分断面図を示す。
【図５】従来のステータの基本構造を説明するための図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１実施例）
図１を参照し、ステータ１００について説明する。ステータ１００は、三相モータで用いられる。図１は、ステータの１００の斜視図を示している。ステータ１００は、Ｕ相を構成する部分ステータ６Ｕと、Ｖ相を構成する部分ステータ６Ｖと、Ｗ相を構成する部分ステータ６Ｗを備えている。各部分ステータ６Ｕ，６Ｖ及び６Ｗは、ロータ５０の回転軸１０方向に積層されている。具体的には、部分ステータ６Ｕ，６Ｖ及び６Ｗは、ロータ５０の径方向（回転軸１０方向に対して直交する方向）においてロータ５０の外側に配置されており、ロータ５０の周方向（ロータ５０が回転する方向）において同一箇所で、回転軸１０方向に並んで配置されている。部分ステータ６Ｕは、コイル２Ｕと、コイル２Ｕのコイル線の周りを巻回している透磁性リボン４Ｕを備えている。透磁性リボン４Ｕは、コイル２Ｕのコイル線に巻きつけられている。透磁性リボン４Ｕは、磁性部材の一例である。透磁性リボン４Ｕの端部に、ロータ５０に対向する第１対向部４Ｕａ及び第２対向部４Ｕｂが設けられている。第１対向部４Ｕａと第２対向部４Ｕｂは、回転軸１０に対して対称の位置で、ロータ５０に対向している。なお、ロータ５０には、磁石（図示省略）が取り付けられている。
【００２８】
部分ステータ６Ｖと部分ステータ６Ｗは、実質的に部分ステータ６Ｕと同一の構造を備えている。すなわち、部分ステータ６Ｖはコイル２Ｖと透磁性リボン４Ｖを備えており、透磁性リボン４Ｖの端部にロータ５０に対向する第１対向部４Ｖａ及び第２対向部４Ｖｂが設けられている。また、部分ステータ６Ｗはコイル２Ｗと透磁性リボン４Ｗを備えており、透磁性リボン４Ｗの端部にロータ５０に対向する第１対向部４Ｗａ及び第２対向部４Ｗｂが設けられている。なお、第１対向部４Ｖａと第２対向部４Ｖｂ、及び、第１対向部４Ｗａと第２対向部４Ｗｂも、各々回転軸１０に対して対称の位置で、ロータ５０に対向している。すなわち、第１対向部４Ｕａと第２対向部４Ｕｂ，第１対向部４Ｖａと第２対向部４Ｖｂ，第１対向部４Ｗａと第２対向部４Ｗｂは、各々ロータ５０の周方向に１８０度離れて配置されている。また、第１対向部４Ｕａ，４Ｖａ及び４Ｗａは、各々ロータ５０の周方向に１２０度離れて配置されている。同様に、第２対向部４Ｕｂ，４Ｖｂ及び４Ｗｂは、各々ロータ５０の周方向に１２０度離れて配置されている。
【００２９】
図２を参照し、部分ステータ６Ｕ，６Ｖ及び６Ｗの基本構造について説明する。なお、上記したように、部分ステータ６Ｕ，６Ｖ及び６Ｗは、実質的に同じ構造を有している。そのため、以下の説明では、部分ステータ６Ｕの基本構造のみを説明し、部分ステータ６Ｖ及び６Ｗの説明は省略する。なお、図２では、各部品の構造を明確にするため、透磁性リボン４Ｕの巻数を実際の巻数より少なく示している（図１も参照）。
【００３０】
図２に示すように、コイル２Ｕは環状であり、その表面は絶縁体（図示省略）で被覆されている。コイル２Ｕは、１本のコイル線を１回以上巻回したものであり、端部（図示省略）は、制御装置（図示省略）の出力部、他相のコイル（コイル２Ｖ，２Ｗ）の端部に接続されている。図２から明らかなように、透磁性リボン４Ｕは、コイル２Ｕ（コイル線）の周りを複数回（２回以上）巻回している。透磁性リボン４Ｕの端部には、金属製の対向部４Ｕａ及び４Ｕｂが固定されている。なお、対向部４Ｕａ，４Ｕｂは、透磁性リボン４Ｕの両端部を所定の形状に加工したものであってもよい。図１は、図２に示すコイル２Ｕ（部分ステータ６Ｕ）を複数回折り畳んだ状態を示している。具体的には、図１は、図２に示すコイル２Ｕを両端が連結された平行な２本の直線となるようにコイル２Ｕを潰し、さらに、直線状のコイル２Ｕを２回折り返した状態を示している。
【００３１】
上記したように、透磁性リボン４Ｕの端部に第１対向部４Ｕａ及び第２対向部４Ｕｂが設けられており、第１対向部４Ｕａと第２対向部４Ｕｂは、各々ロータ５０に対向している。そのため、ロータ５０に取り付けられた磁石から生じた磁束は、透磁性リボン４Ｕを通過して一方の極から他方の極に移動する。すなわち、透磁性リボンは、ロータ５０に取り付けられた磁石から生じた磁束が通過するための磁路として機能する。また、上記したように、透磁性リボン４Ｕは、コイル２Ｕの周りを複数回巻回している。換言すると、透磁性リボン４Ｕは、コイル２Ｕの内側を複数回通過している。そのため、部分ステータ６Ｕでは、磁束が、コイル２Ｕの内側を複数回通過し、コイル２Ｕ（コイル２Ｕを流れる環状電流）と複数回交差する。すなわち、ステータ１００を用いてモータを製造すると、「式２：Ｔ＝ｎ×Φ×Ｉ×ｚ，（ｎ＞１）」の関係を示すモータを実現することができる。ここで、（Ｔ）はモータの出力トルクを示し、（ｎ）はコイルと磁束が交差する回数を示し、（Φ）は磁束を示し、（Ｉ）は電流を示し、（ｚ）はコイルの巻数を示す。
【００３２】
（第１実施例のステータ１００の利点）
ステータ１００の利点について、図５に示す従来のステータ３００と対比して説明する。上記したように、ステータ１００を用いると、「式２：Ｔ＝ｎ×Φ×Ｉ×ｚ，（ｎ＞１）」の関係を示すモータを製造することができる。一方、従来のステータ３００の場合、ロータ５０に設けられた磁石から生じる磁束は、矢印７０のように、ティース６２，ヨーク６０，ティース６２を通過してロータ５０（磁石）に至る。そのため、ステータ３００を用いたモータは、「式１：Ｔ＝Φ×Ｉ×ｚ」、すなわち、上記式２において、「ｎ＝１」の関係を示す。そのため、ステータ３００を用いたモータでは、電流（Ｉ）一定で出力トルク（Ｔ）を大きくするためには、磁束（Φ）を大きくする（磁石使用量を増やす）か、コイルの巻数（コイル６５の巻回数）を増加させる他ない。しかしながら、ステータ１００では、磁束（Φ）及びコイル２（２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ）の巻数を増加させることなく、透磁性リボン４（４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ）の巻数を増加させることによって、出力トルク（Ｔ）を大きくすることができる。また、ステータ１００では、透磁性リボン４の巻数によっては、出力トルク（Ｔ）を大きくするとともに、磁石使用量（磁石サイズ）を少なくすることもできる。
【００３３】
また、従来のステータ３００は、ティース６２にコイル６５を巻回しているので、三相モータを実現するためには、ティース６２及びコイル６５を、ロータ５０の周方向に等間隔に配置することが必要である。そのため、ステータ３００は、各部品（コイル６５，ティース６２）のレイアウトが制限され、径方向におけるステータ３００のサイズ（ヨーク６０の径）の調整も限定される。それに対して、ステータ１００は、コイル２に透磁性リボン４を巻回し、透磁性リボン４の端部に対向部４ａ，４ｂを設けている。そのため、コイル２及び透磁性リボン４を、ロータ５０の周方向に等間隔に配置する必要がない。また、コイル２及び透磁性リボン４自体を、ロータ５０に対向させる必要もない。そのため、図１に示すように、ステータ１００を構成する部分ステータ６Ｕ，６Ｖ及び６Ｗを、ロータ５０の周方向の一箇所にまとめて配置することができる。ステータ１００は、径方向の形状（径方向サイズ等）の自由度を高くすることができる。
【００３４】
また、ステータ１００は、コイル２（部分ステータ６）を複数回折り返し、コイル２の内側の空間を小さくしている（図１と図２を比較参照）。コイル２を複数回折り返すことにより、ステータ１００の径方向サイズをさらに小さくすることができる。なお、従来のステータ３００は、コイル６５の内側にティース６２を通過させる空間を確保することが必要なので、コイル６５を折り返すことはできない。
【００３５】
（第２実施例）
図３及び図４を参照し、ステータ２００について説明する。ステータ２００は、三相モータで用いられる。図３は、ステータの２００の斜視図を示している。ステータ２００は、Ｕ相を構成する部分ステータ２０ａ，２０ｄ，２０ｇと、Ｖ相を構成する部分ステータ２０ｂ，２０ｅ，２０ｈと、Ｗ相を構成する部分ステータ２０ｃ，２０ｆ，２０ｉを備えている。部分ステータ２０ａ〜２０ｉは、第２ヨークの一例である。各部分ステータ２０ａ〜２０ｉには、３個のティース、すなわち、上部ティース２２ａ〜２２ｉ，中部ティース２４ａ〜２２ｉ，下部ティース２６ａ〜２６ｉが設けられている。図３には、ティース２２ａ〜２２ｉ，２４ａ〜２２ｉ，２６ａ〜２６ｉの一部が示されている。以下の説明では、各部分ステータ２０ａ〜２０ｉに共通する特徴について説明する場合、参照番号のアルファベットを省略し、単に部分ステータ２０と称することがある。同様に、上部ティース２２ａ〜２２ｉ，中部ティース２４ａ〜２２ｉ，下部ティース２６ａ〜２６ｉに共通する特徴について説明する場合、単に上部ティース２２，中部ティース２４，下部ティース２６と称することがある。上部ティース２２及び下部ティース２６は第１ティースの一例であり、中部ティース２４は第２ティースの一例である。
【００３６】
上記したように、各部分ステータ２０は、上部ティース２２と中部ティース２４と下部ティース２６を備えている。各部分ステータ２０において、上部ティース２２と中部ティース２４と下部ティース２６は、ロータの回転軸１０方向に互いにずれているとともに、回転軸１０周り（ロータの周方向）にもずれている。
【００３７】
部分ステータ２０の内側には、透磁性を有する環状の上部ヨーク４０ａが配置されている。上部ヨーク４０ａは、第１ヨークの一例である。上部ヨーク４０ａには、各上部ティース２２ａ〜２２ｉが接続されている。なお、図３には現れていないが、図４に示すように、上部ヨーク４０ａの下方には、ロータ５０及び下部ヨーク４０ｂが配置されている。具体的には、上部ヨーク４０ａと下部ヨーク４０ｂの間に、ロータ５０が配置されている。換言すると、ロータ５０の回転軸１０方向において、ロータ５０の両側に、上部ヨーク４０ａと下部ヨーク４０ｂが夫々設けられている。ロータ５０には磁石（図示省略）が取り付けられている。また、ロータ５０には、各中部ティース２４ａ〜２２ｉが対向している。なお、下部ヨーク４０ｂは環状であり、実質的に上部ヨーク４０ａと同形状である。下部ヨーク４０ｂには、各下部ティース２６ａ〜２６ｉが接続されている。下部ヨーク４０ｂも、第１ヨークの一例である。各部分ステータ２０と上部ヨーク４０ａと下部ヨーク４０ｂは、ロータ５０に取り付けられた磁石から生じた磁束が通過するための磁路として機能する。
【００３８】
図４には、上部ティース２２ｂと中部ティース２４ａと下部ティース２６ｉが現れている。すなわち、図４は、Ｕ相のコイル３０ａの内側を通過しているティース２２ｂ，２４ａ，２６ｉを示している。上記したように、上部ティース２２ｂが設けられてる部分ステータ２０ｂはＶ相を構成し、中部ティース２４ａが設けられてる部分ステータ２０ａはＵ相を構成し、下部ティース２６ｉが設けられている部分ステータ２０ｉはＷ相を構成している。そのため、Ｕ相のコイル３０ａの内側を、Ｖ相を構成する上部ティース２２ｂと、Ｕ相を構成する中部ティース２４ａと、Ｗ相を構成する下部ティース２６ｉが通過している。なお、上部ティース２２ｂと中部ティース２４ａと下部ティース２６ｉの周りに、Ｕ相のコイル３０ａが巻回されていると捉えることもできる。
【００３９】
図３に示すように、コイル３０ａと同様に、Ｖ相のコイル３０ｂの内側を、上部ティース２２ｃ（Ｗ相）と、中部ティース２４ｂ（Ｖ相）と、下部ティース２６ａ（Ｕ相）が通過している。Ｗ相のコイル３０ｃの内側を、上部ティース２２ｄ（Ｕ相）と、中部ティース２４ｃ（Ｗ相）と、下部ティース２６ａ（Ｖ相）が通過している。Ｗ相のコイル３０ｉの内側を、上部ティース２２ａ（Ｕ相）と、中部ティース２４ｉ（Ｗ相）と、下部ティース２６ｈ（Ｖ相）が通過している。同様に、コイル３０ｄ（Ｕ相）、コイル３０ｅ（Ｖ相）、コイル３０ｆ（Ｗ相）、コイル３０ｇ（Ｕ相）、コイル３０ｈ（Ｖ相）にも、対応する相の中部ティース２４と、他相の上部ティース２２及び下部ティース２６が通過している。以下の説明では、コイル３０ａ〜３０ｉについて、共通する特徴を説明する場合に、単にコイル３０と称することがある。
【００４０】
図３に示すように、各コイル３０を通過する上部ティース２２と中部ティース２４と下部ティース２６は、回転軸１０方向に並んで配置されている。換言すると、各コイル３０を通過する上部ティース２２と中部ティース２４と下部ティース２６は、各々周方向において同じ位置であって、回転軸１０方向にずれた位置に配置されている。そのため、上部ティース２２と中部ティース２４と下部ティース２６にコイル３０を巻回するときに、コイル３０を効率よく巻回することができる。
【００４１】
次に、図４を参照し、ステータ２００における磁束の流れを説明する。例えば、Ｕ相のコイル３０（コイル３０ａ，３０ｄ，３０ｇ）に電流が流れる場合について、コイル３０ａの内側を通過する磁束（コイル３０ａと交差する磁束）について説明する。ロータ５０に取り付けられた磁石から生じた磁束は、矢印５０ａ方向に進み、中部ティース２４ａを通過する。中部ティース２４ａを通過した磁束は、上部ティース２２ａを通過して上部ヨーク４０ａに流れるとともに、下部ティース２６ａを通過して下部ヨーク４０ｂに流れる（図３も参照）。上部ヨーク４０ａに流れた磁束は、矢印５０ｂ方向に進み、部分ステータ２０ｂの上部ティース２２ｂを通過する。また、下部ヨーク４０ｂに流れた磁束は、矢印５０ｃ方向に進み、部分ステータ２０ｉの下部ティース２６ｉを通過する。すなわち、Ｕ相のコイル３０に電流が流れる場合、コイル３０ａの内側を３回磁束が通過する。なお、上部ティース２２ｂを通過した磁束は、中部ティース２４ｂを通過して磁石の他極に移動する。また、下部ティース２６ｉを通過した磁束は、中部ティース２４ｉを通過して磁石の他極に移動する。
【００４２】
（第２実施例のステータ２００の利点）
上記したように、Ｕ相のコイル３０ａに電流が流れるときに、磁束は、コイル３０ａの内側を３回通過する。すなわち、磁束とコイル３０ａが３回交差する。なお、このことは、他のコイル３０ｂ〜３０ｉについても同様である。そのため、ステータ２００を用いると、上記式２において、「Ｔ＝ｎ×Φ×Ｉ×ｚ，（ｎ＝３）」の関係を示すモータを製造することができる。上記したように、従来のステータ３００（図５を参照）は、上記式２において、「ｎ＝１」の関係を示す。そのため、ステータ２００を用いることにより、磁束（磁石使用量）及びコイル巻数を増加させることなく、出力トルク（Ｔ）をおよそ３倍にすることができる。あるいは、ステータ２００を用いることにより、出力トルク（Ｔ）の低下を抑制しながら、磁石使用量を従来の３分の１程度にすることができる。
【００４３】
（他の実施形態）
本明細書で開示する技術は、コイルの内側を磁性部材が複数回通過し、モータの出力トルク（Ｔ）と、コイルと磁束の交差回数（ｎ）と、磁束（Φ）と、電流（Ｉ）と、コイルの巻数（ｚ）の関係が、「Ｔ＝ｎ×Φ×Ｉ×ｚ，（ｎ＞１）」を満足する形態であれば、具体的な構成は種々に変更することができる。例えば、上記実施例では、ロータの径方向にステータを配置する例について説明した。すなわち、ラジアルギャップモータで用いられるステータの例を説明した。しかしながら、本明細書で開示する技術は、アキシャルギャップモータで用いられるステータに適用することもできる。
【００４４】
例えば、第１実施例のステータにおいて、各相の部分ステータを、ロータの周方向において、各々異なる位置に（周方向にずらして）配置してもよい。この場合、各相の部分ステータは、回転軸方向にずらして配置せず、回転軸方向において同一箇所に配置してもよい（すなわち、回転軸に直交する同一平面上に、全ての部分ステータを配置してもよい）。また、第１実施例のステータにおいて、コイルを折り返す回数は２回に限定されず、コイルを直線状に潰した後、３回以上折り返してもよいし、１回折り返してもよいし、折り返さなくてもよい。あるいは、コイルを潰しことなく、コイルの内側に隙間がある状態のままでもよい（図２を参照）。また、第１実施例のステータにおいて、リボン状の磁性部材（透磁性リボン）に代えて、薄板状の透磁部材を用いることもできる。この場合、薄板状の透磁部材をコイルを巻回するように折り返すことにより、薄板状の透磁部材がコイルの内側を複数回通過するように構成することができる。
【００４５】
第２実施例において、各ティースは、ロータの回転軸から離れる方向に伸びていてもよい。この場合、ロータは、ステータ（部分ステータ）の外側に配置する。アウターロータ型のモータを実現することができる。また、第２実施例において、上部ヨークと下部ヨークの一方を省略してもよい。すなわち、ロータの回転軸方向において、ロータの片側に、ロータと対向するようにヨーク（第１ヨーク）が設けられていてもよい。なお、第１ヨークの数に係らず、第１ヨークをロータと対向しない位置に設けてもよい。
【００４６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、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。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し得るものであり、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】
【００４７】
２：コイル
４：磁性部材（透磁性リボン）
２０：磁性部材（第２ヨーク）
２２，２６：第１ティース
２４：第２ティース
４０：磁性部材（第１ヨーク）
１００：ステータ
２００：ステータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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