(57)【要約】【課題】構造が単純で生産性を向上させることができ、小型化、高効率化、低コスト化が可能な交流モータとその制御装置を提供すること。【解決手段】３相交流のブラシレスモータは、通常、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３組の巻線を備えているが、その内の１相の巻線を削除し、モータ構成を簡素化し、その生産性を改善することにより占積率を改善し、高効率化、小型化、低コスト化も実現する。さらに、巻線を波巻きとし、２相の巻線の交差が少ない配置構成に変形し、ステータの歯の形状を台形形状に変形することにより、モータ組み立て時に各構成要素の干渉が少ない構造としてモータの生産性、効率を向上し、トルクリップルを低減する。【選択図】図１０
2007215305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相交流のモータにおいて、
Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相の内の１相の巻線を削除した構成で、
他の２相の巻線に３相の電流を合成して通電して電磁気的には３相交流の電磁気作用を発生するステータと、
ステータと電磁気的に作用してトルクを発生するロータ
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
ステータの歯のロータに面するの形状がほぼ三角形状あるいは台形形状あるいは菱形形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
ステータの電気角で３６０°の範囲に３個のステータの歯が配置されていることを特徴とする請求項１項に記載のモータ。
【請求項４】
Ｕ相の巻線あるいはＷ相の巻線をステータの歯に対し逆方向に配置し、Ｕ相の巻線とＷ相の巻線とが円周方向あるいはロータの軸方向に交差しなくて済むような配置構造としたことを特徴とする請求項３項に記載のモータ。
【請求項５】
Ｕ相のステータの歯の形状がほぼ三角形状あるいは台形形状であることを特徴とする請求項４項に記載のモータ。
【請求項６】
Ｕ相のステータの歯の形状とＷ相のステータの歯の形状がほぼ三角形状あるいは台形形状であり、
それぞれにＵ相巻線とＷ相巻線が波巻きで巻回され、
Ｖ相の歯には集中巻き巻線が施されたことを特徴とするモータ。
【請求項７】
Ｕ相の巻線に並列に第１のＶ相の巻線を配置し、
Ｗ相の巻線に第２のＶ相巻線が配置されたことを特徴とする請求項１から５項に記載のモータ。
【請求項８】
３相交流の内の２組の巻線あるいは４組の巻線を３相インバータへ接続して駆動することを特徴とするモータおよびモータ制御装置。
【請求項９】
２相交流のモータにおいて、
ステータの歯の形状がほぼ三角形状あるいは台形形状あるいは菱形形状で、
Ａ相の巻線とＢ相の巻線が波巻きで巻回されていることを特徴とする２相交流のモータ。
【請求項１０】
各相の巻線のロータ軸方向端のコイルエンド部の巻線の一部あるいは全てが、ステータコアのロータ軸方向端よりもステータの中心側へ入っている構造であることを特徴とする請求項１項〜９項に記載のモータ。
【請求項１１】
モータの部品あるいはユニットがロータ軸方向に分離できる形状に分割されていて、
相対的に軸方向に組み付けて組み立てることを特徴とする請求項１項〜１０項に記載のモータ。
【請求項１２】
各相の巻線が型を利用して成形したコイルであることを特徴とする請求項１項〜１１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車やトラック等に搭載されるモータおよびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステータ磁極に各層のコイルが集中的に巻回されたブラシレスモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。図２７はこのような従来のブラシレスモータの概略的な構成を示す縦断面図であり、図２８は図２７の断面ＡＡ−ＡＡを示す横断面図である。これらの図には、４極６スロット型のブラシレスモータが示されており、ステータの巻線構造はいわゆる集中巻きであって、各ステータ磁極には各相のコイルが集中的に巻回されている。１はロータ軸で、２はロータコア、３は軸受け、４はステータコア、５はステータの巻線、６はモータケースである。また、図２９はステータを円周方向に１周展開した状態で、Ｕ、Ｖ、Ｗ等の巻線の配置関係が示されている。横軸は電気角で表現されており、１周で７２０°となっている。ロータ２の表面には、Ｎ極の永久磁石７とＳ極の永久磁石８とが周方向に交互に配置されている。ステータ４では、Ｕ相のステータ磁極ＴＢＵ１、ＴＢＵ２のそれぞれにはＵ相巻線ＷＢＵ１、ＷＢＵ２が巻回されている。同様に、Ｖ相のステータ磁極ＴＢＶ１、ＴＢＶ２のそれぞれにはＶ相巻線ＷＢＶ１、ＷＢＶ２が巻回されている。Ｗ相のステータ磁極ＴＢＷ１、ＴＢＷ２のそれぞれにはＷ相巻線ＷＢＷ１、ＷＢＷ２が巻回されている。このような構造を有するブラシレスモータは、現在、広く産業用、家電用に使用されている。
【特許文献１】特開平６−２６１５１３号公報（図１−３）
【０００３】
図３０は全節巻きの３相、４極、スロット数１２の交流モータの横断面図の例である。図３１、３２は図３０のステータを内周側から見た各歯の形状と巻線の配置関係を、横軸を円周方向の電気角で示し、直線状に展開して示した配置図である。４極のモータなので、０°から７２０°までがモータ全周として図示されている。図示するように、図３１は重ね巻の配置図の例、図３２は波巻の配置図の例である。１１〜２２はステータの歯を内周側から見た形状である。２３，２９はＵ相の巻線で２６，３２はＵ相の逆相の巻線である。２５，３１はＶ相の巻線で２８，３４はＶ相の逆相の巻線である。２７，３３はＶ相の巻線で３０，２４はＶ相の逆相の巻線である。
【０００４】
図３１と図３２のモータは巻線の方法が異なるが、各スロットに中に巻回される巻線は同じであり、各相巻線に３相電流を通電した時に各スロット内に流れる電流も同じになり、両モータはほぼ同じ電磁気作用でトルクを発生し、運転されることになる。
【０００５】
図３３は、図３２のモータの歯の形状を直方形から三角形に変形した例である。１１ｘから２２ｘはステータの歯を内周側から見た形状である。２３，２９はＵ相の巻線で２６，３２はＵ相の逆相の巻線である。２５ｘ，３１ｘはＶ相の巻線で２８ｘ，３４ｘはＶ相の逆相の巻線である。２７ｘ，３３ｘはＶ相の巻線で３０ｘ，２４ｘはＶ相の逆相の巻線である。図３３の構成は、図３２の構成に比較し、巻線の配置形状が矩形から台形形状になっている。図３３の巻線の特徴は、巻線長を短くでき、コイルエンド部の２つの相の巻線の重なりが少なくなり、巻線の曲がり角度が小さくなっており、その結果、コイルエンド部の小型化、巻線製作の容易化、コストの低減等が期待できる。電磁気的には、ステータを円周方向にスキューさせた効果がある。
【特許文献２】特開２００５−２６１１８２号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２７、図２８示された従来のブラシレスモータは、いわゆる集中巻き巻線構造の３相交流モータで、モータ巻線を各ステータ磁極毎に巻回する必要があるため構造が複雑であり、モータ巻線をスロットの奥に配置する必要があるためモータ巻線の巻回に関して生産性が低下するという問題があった。また、このような構造から小型化、高効率化、低コスト化が難しいという問題があった。さらに、ステータの突極が電気角で３６０度の範囲に３個しかない構造であるため、ステータの発生する起磁力を正弦波状に生成して回転磁界を精密に生成することは難しく、シンクロナスリラクタンスモータやリラクタンストルク応用の各種モータあるいは誘導電動機などへの適用が難しいという問題があった。
【０００７】
また、図３０，３１に示す重ね巻のステータは、全節巻き、分布巻きが可能であり、ステータの起磁力分布を滑らかな正弦波状に生成することができるが、スロットの開口部から巻線を挿入する必要があるため巻線の占積率が低くなるという問題、コイルエンドの軸方向長さが長くなるためモータの小型化が難しいという問題があった。また、巻線の生産性が低いという問題もあった。図３２の波巻のステータについても、図３１のステータと同様の問題がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、巻線の単純化によりモータ構成を簡単にすること、巻線の構成、配置を組み立ての容易な巻線構造とすることである。その結果、モータの生産性を向上させることができ、製作方法が単純化されることにより巻線の占積率を向上させることができ、効率も改善することができる。これらの効果を合わせると、結果として、生産性向上、小型化、高効率化、低コスト化が可能なモータを提供することにある。
【０００９】
従来の３相モータの構成において、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相巻線の内の１相の巻線を排除し、複雑に配置される巻線構成をより単純化する。例えば、Ｖ相の巻線を削除したときには、Ｕ相の巻線にはＵ相の電流ＩｕとＶ相の負の電流−Ｉｖとを通電し、Ｗ相の巻線にはＷ相の電流ＩｕとＶ相の負の電流−Ｉｖとを通電することにより、Ｖ相巻線の電流の電磁気的作用をＵ相巻線とＷ相巻線を使用して代替えさせるものである。巻線の構成は、重ね巻、波巻き、そして、いわゆる集中巻きと言っているモータ構造へも適用することができる。
【００１０】
この時、Ｕ相巻線とＷ相巻線の電流は１．７３２倍となるので、単純に考えると、銅損は２倍に増加することになるが、Ｖ相巻線スペースの有効活用、巻線の簡素化による巻線占積率の向上により同等程度の銅損とすることも可能である。その他の巻線の単純化による生産性の向上が期待できる。
【００１１】
さらに、波巻きの場合には、巻線の配置方向を転換することによりモータの組み立てを容易化することが可能である。ステータをロータの軸方向に、干渉することなくあるいは干渉を少なくすることにより、ステータの組立てを容易化できる。その時は、巻線の製作を単純な巻回と成形により、大変高生産性で、かつ、高占積率で製作することが可能である。
【００１２】
巻線の結線は、通常、スター結線とされることの方が多いが、Δ結線のＶ相巻線が欠けた構成の結線とすることにより、産業用、家電用として広く使用されている３相インバータを高効率に使用することができる。さらには、その時のモータの３端子の電流は、３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを自由に制御することができるので、３次高調波電流の制御など、従来のスター結線ではできなかった電流制御を行うことができる。
【００１３】
また、ステータコア形状を変形して３次元形状のコアとし、ステータの軸方向両端のコイルエンド部がステータコアのロータ軸方向両端に突き出さない構造への構造へと、前記の特徴を損なうことなく変形することも可能である。
【実施例】
【００１４】
次に本発明の実施例について説明する。重ね巻の本発明モータは、図３０の縦断面図に示すモータで、図３１の巻線展開図において、３相の巻線の内の１相の巻線を削除したモータである。例えば、Ｖ相の巻線を削除する場合は、巻線２５，２８，３１，３４を削除する。そして、Ｕ相巻線にはＵ相電流Ｉｕと負のＶ相電流−Ｉｖとの和Ｉｕ−Ｉｖを通電し、Ｗ相巻線へはＷ相電流Ｉｗと負のＶ相電流−Ｉｖとの和Ｉｗ−Ｉｖを通電する。このようにして、図３１の３相巻線のモータと、電磁気的には同一の作用をさせることができる。
【００１５】
次に本発明の波巻きのモータ構成例を図１に示す。図３２に示した波巻きの巻線から巻線２５，２８，３１，３４を削除した構成である。横軸は電気角で表現されており、１周で７２０°となっている。図２の例は、Ｗ相の巻線である２４，２７，３０，３３を図１に比較して反対方向に巻回した構成である。従って、Ｗ相巻線の結線は逆方向に結線し、結果として同一の電流が巻線２４，２７，３０，３３へ通電されるようにすればよい。図１と図２とでは、巻線の干渉具合が変わるので、製作の方法によって選択することができる。
【００１６】
次に本発明の他の実施例を図３に示す。図１のステータの歯４０から５１の形状を長方形から三角形状としたモータである。このような形状とすると、Ｕ相巻線５３、Ｗ相巻線５４の曲がり角度が小さくなっているので巻線製作が容易で、コイルエンド部が小さくなっているので、小型化、巻線製作の容易化、コストの低減等が期待できる。また、モータとしての電磁気的な作用は、従来モータのステータを円周方向にスキューさせた効果があり、トルク高調波を低減することができ、より滑らかな運転を実現することができる。なお、前記の三角形状は台形形状あるいは歯の角部を滑らかにするなどの変形を行った形状とすることもできる。また、図４に示すように、隣接した歯で、歯の間に巻線が配置されていない場合は、それらの歯を合成して、菱形等の形状の歯とすることもできる。
【００１７】
次に本発明の他の実施例を図５に示す。図２９に示す集中巻巻線からＶ相の巻線を取り去り、各相巻線を結線している。特にＵ相の端子に接続された巻線の巻回方向が図２９の巻線方向とは反対向きになっている。
【００１８】
図６は、図２７、２８、２９に示すモータの巻線を波巻きに変更した構成である。６７はＵ相巻線、６８はＶ相巻線、６９はＷ相巻線である。６１、６４はＵ相のステータ磁極、６２，６５はＶ相のステータ磁極、６３，６６はＷ相のステータ磁極である。電磁気的には図２９に示す巻線と同一の機能を持っている。図７は図６の構成からＶ相巻線６８を取り去った構成となっている。ここで、Ｕ相巻線６７にはＵ相電流Ｉｕと負のＶ相電流−Ｉｖとの和Ｉｕ−Ｉｖを通電し、Ｗ相巻線６９へはＷ相電流Ｉｗと負のＶ相電流−Ｉｖとの和Ｉｗ−Ｉｖを通電する。このようにして、図６の３相巻線のモータと、電磁気的には同一の作用をさせることができる。
【００１９】
図８は、図７の巻線構成から巻線６９のロータ軸方向の巻回方向を逆向きにした巻線７０の構成としたモータである。巻線７０へは、巻線６９と同一の電磁気作用が発生するように結線方法あるいは電流値を設定すれば良い。図７の構成に対して図８の巻線の構成の特徴的なことは、Ｕ相巻線６９とＷ相巻線７０がロータ軸方向に交差しないことである。従って、図８の配置構成から、相対的にロータ軸方向へ順に、各部品が干渉することなく、組み立てることができることを意味している。
【００２０】
図９は図８の構成をスキューした構成である。７７はＵ相巻線、７８はＷ相巻線である。７１、７４はＵ相のステータ磁極、７２，７５はＶ相のステータ磁極、７３，７６はＷ相のステータ磁極である。図１０は図９に示す歯の形状を、ロータに対する電磁気的な作用が平均的には変わらないように変形した例である。端的には平行四辺形が台形に変化している。８７はＵ相巻線、８８はＷ相巻線である。８１、８４はＵ相のステータ磁極、８２，８５はＶ相のステータ磁極、８３，８６はＷ相のステータ磁極である。図８、図９の構成に対して、図１０の構成は、Ｕ相巻線８７、Ｗ相巻線８８の曲がり角度が小さくなっているので巻線製作が容易で、コイルエンド部が小さくなっているので、小型化、巻線製作の容易化、コストの低減等が期待できる。また、モータとしての電磁気的な作用は、従来モータのステータを円周方向にスキューさせた効果があり、トルク高調波を低減することができ、より滑らかな運転を実現することができる。なお、前記の三角形状は台形形状あるいは歯の角部を滑らかにするなどの変形を行った形状とすることもできる。さらには、Ｕ相巻線８７とＷ相巻線８８がロータ軸方向に交差しない構成なので、相対的にロータ軸方向へ順に、各部品が干渉することなく、組み立てることができるという特徴がある。
【００２１】
次に本発明の他の実施例を図１１に示す。波巻きと集中巻きとを、それぞれの特徴が得られるように併用した構成である。Ｕ相巻線９７とＷ相巻線９９は波巻きで、Ｖ相巻線９８は集中巻きである。９１、９４はＵ相のステータ磁極、９２，９５はＶ相のステータ磁極、９３，９６はＷ相のステータ磁極である。Ｕ相とＷ相のステータ磁極は台形形状なので波巻き巻線とし、Ｖ相のステータ磁極は平行四辺形なので集中巻きとしている。それぞれの特徴が発揮され、かつ、ロータ軸方向に交差しない構成なので、相対的にロータ軸方向へ順に、各部品が干渉することなく、組み立てることができるという特徴がある。
【００２２】
次の本発明の他の実施例について説明する。それは、図５，７，８，９，１０の構成のモータにおいて、第１のＶ相巻線をＵ相巻線に隣接して配置し、第２のＶ相巻線をＷ相巻線に隣接して配置した構成とし、Ｕ相巻線にはＵ相電流Ｉｕを通電し、第１のＶ相巻線と第２のＵ相巻線には負のＶ相電流−Ｉｖを通電し、Ｗ相巻線にはＷ相電流Ｉｗを通電する。４線式の３相モータ構成となる。このような構成とし、図２９あるいは図６の３相モータと同じ電磁気的作用を得ることが可能である。巻線の数は増加するが、各巻線がロータ軸方向に交差しない構成なので、相対的にロータ軸方向へ順に、各部品が干渉することなく、組み立てることができるという特徴がある。また、後述するが、２線式の各３相モータはスター結線による３相インバータの高効率駆動は難しいが、この４線式３相モータはスター結線が可能であるという特徴がある。
【００２３】
次に前記の各モータの駆動、各巻線への電流の通電方法について説明する。図１６は２個の巻線へ電流をそれぞれ独立に通電する方法である。１８１はＵ相の逆方向巻線でその誘起電圧は−Ｖｕ，１８２はＷ相巻線でその誘起電圧はＶｗである。両巻線共に１ターンの巻線でシンボル的に図示しているが、多数回巻回した巻線を示している。図１６の構成は単相ブリッジインバータを２組使用する構成であり、技術的に特に問題ないが、独立に電流制御を行うため、電力素子の数が８個になるなど、制御装置が大型になる傾向がある。
【００２４】
次に、図１０に示すモータの２個の巻線の電流を３相インバータで通電する場合の電流駆動例について図１７、１８，１９，２０に示す。図１０のＵ相巻線８７の左端をＶ相端子Ｔｖとして、Ｗ相巻線８８の左端をＷ相端子Ｔｗとし、両巻線の右端をＵ相端子Ｔｕとする。図１７の状態を、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧Ｖｗで示すと図１８となる。また、巻線１８１，１８２の接続関係で示すと図１９となる。今、各端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗの電圧中心を零ボルトとすると、各端子の電圧は、それぞれ、（−Ｖｗ＋Ｖｕ）／３、（−Ｖｕ＋Ｖｖ）／３、（−Ｖｖ＋Ｖｗ）／３となる。各端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗへの入力電流は、それぞれ、Ｉｏ＝−Ｉｗ＋Ｉｕ、Ｉｍ＝−Ｉｕ＋Ｉｖ、Ｉｎ＝−Ｉｖ＋Ｉｗとなる。このように、２個の巻線で３相モータを駆動し、従来の３相、３巻線のモータと同じ電磁気的作用を行わせることができる。なお、３相巻線の電流の電磁気的作用を２個の巻線で実現する手法は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相が補完関係になっていて、Ｖ相の作用をＵ、Ｗ相で補って実現しているとも見ることができる。
【００２５】
図２０に本発明モータと汎用の３相インバータとの接続の例を示す。１２０は直流電源でバッテリーあるいは３相交流電源から整流して作り出すことができる。１６１〜１６６はパワートランジスタおよび逆方向通電用のダイオードである。
【００２６】
また、ここでは図１０のモータについて説明したが、図１、２、３、４、５、７、８、９のモータについても、汎用の３相インバータを使用して駆動することが可能である。
【００２７】
次に、前記の２個の巻線の各３相モータにおいて、Ｕ相の巻線に並列に第１のＶ相の巻線を配置し、Ｗ相の巻線に第２のＶ相巻線を配置して、合計４個の巻線のモータとすることができる。なお、新たなＶ相巻線は、前記のそれぞれのモータの巻線へ並列に配置するだけなので、従来の各図に図示された巻線が２本ずつであると考えれば良く、特に図示しない。図２１に、前記の４個の巻線１８３，１８４，１８５，１８６とその接続例、端子との関係、各巻線の電流の例を示す。２個のＶ相巻線１８４，１８５へ直列にＶ相電流Ｉｖが通電され、前記２個の巻線の電圧は−Ｖｕ−Ｖｗ＝Ｖｕの関係となっており、結果として、各相電圧Ｖｕ、Ｖｖ，Ｖｗの巻線へ各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを通電していることになる。また、この例は、Ｕ相巻線、２個のＶ相巻線、Ｗ相巻線をスター結線とした例である。デルタ結線として制御することも可能である。
【００２８】
図２２は、２相、４極のモータの横断面図である。１３９はステータコア、１３１，１３５はＡ相ステータ磁極、１３３，１３７はＡの逆相のステータ磁極、１３２，１３６はＢ相のステータ磁極、１３４，１３８はＢ相の逆相のステータ磁極である。図２３は、図２２のステータの歯を内周側であるロータ側から見た歯の形状と波巻きの巻線配置とを、横軸を円周方向回転角を電気角で表した展開図である。１３９はＡ相の巻線で、１４０はＢ相の巻線である。歯の形状をこのような長方形の形状から図２４の（ｃ）に示すように、台形形状と平行四辺形に変形することができる。このような構成とすると、各巻線の曲がり角度が小さくなっているので巻線製作が容易で、コイルエンド部が小さくなっているので、小型化、巻線製作の容易化、コストの低減等が期待できる。また、モータとしての電磁気的な作用は、従来の２相のモータのステータを円周方向にスキューさせた効果があり、トルク高調波を低減することができ、より滑らかな運転を実現することができる。
【００２９】
図２５は巻線１５１，１５２が、各歯１４１から１４８のロータ軸方向の端より外側へ出ない構成として、モータのロータ軸方向長さを短縮した例である。このように、各歯の形状にへこみを設けることにより、コイルエンド部のロータ軸方向突き出し長さを低減することができる。
【００３０】
次に、本発明モータの構成要素の形状、組み立て方法などのモータ製作方法について説明する。図１０に示すモータ構成の場合、図示する構成要素を相対的にロータ軸方向へ、各構成要素が干渉することなく、組み立てられることを容易に推測することができる。具体的な方法例として、ステータ磁極８２、８５を設置し、紙面の上側から巻線８７を組み付け、その後紙面の上側からステータ磁極８１，８４を組み付ける。その後、紙面の下側から巻線８８を組み付け、その後紙面の下側からステータ磁極８３，８６を組み付ける。このように、従来モータ例である図２９、３１，３２、３３の構成では巻線が交差するので単純に組み付けることは困難であるが、図１０に示すような本発明のモータ構成では干渉する部分がないあるいは干渉が少ないので比較的容易に組み付けられることが解る。
【００３１】
図１２に本発明のモータの具体的な形状の例を示す。１０１，１０４はＵ相のステータ磁極であり、バックヨーク部の一部である１０７が連結されている。同様に、１０２，１０５はＶ相のステータ磁極であり、バックヨーク部の一部である１０８が連結されている。１０３，１０６はＷ相のステータ磁極であり、バックヨーク部の一部である１０９が連結されている。このような構成であれば、前記のモータの組み立て順で組み立てることができる。
【００３２】
図１３は、バックヨーク部１１７とステータ磁極である歯とが分割されている構造のモータ例である。１１１，１１４はＵ相ステータ磁極、１１２，１１５はＶ相ステータ磁極、１１３，１１６はＷ相ステータ磁極である。このような分割されたコアの場合においても、前記のモータの組み立て順で、図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）そして図１４のように、モータを組み立てることができる。なお、図１３において図示の簡略化のため、図１０の各歯の形状を簡略化して図示している。
【００３３】
また、図１，２，３，４，７，８、９のモータにおいても、２個の巻線なのでコイルエンド部の巻線の配置を外周方向と内周方向に分離するなどの工夫で比較的容易の干渉の少ない巻線形状とすることができる。特に、巻線をステータコアの外部で効率よく巻回し、成形して巻線コイルを製作する場合、巻線製作時間を短縮でき、かつ、巻線の占積率を高くすることができるので高効率化、小型化、低コスト化を実現することができる。また、従来モータ例である図３１，３２、３３のモータ構成では３組の巻線があり、巻線が干渉し易く、組み立て前に巻線形状を固定化することが困難である。通常、巻線束を作っておいて各スロットに巻線束を挿入するいわゆるインサータ方式、あるいは、手挿入方式で巻線が装着されることが多い。図２８，図２９に示す従来の集中巻きモータの場合、ステータコアに巻線を直巻きされることも多く、この場合には、巻線を巻回する案内針が通過できるスペースが必要であり、コイル間に空きスペースが必要であり、スペース活用率が下がるという問題がある。また、ステータコアを分割し、分割コアにそれぞれ巻線を巻回した後に組み付ける方法の場合、巻線を効率よく巻回でき、モータ内部のスペース活用率も向上できるが、組み立てコスト、ステータ剛性の点で不利な面がある。
【００３４】
図２４は図２２，２３に示す２相モータの組み立て順の例を示す図である。最初に、巻線１４９を図（ａ）のように設置する。この時、巻線１４９の形状は、ＷＸの部分が巻線１５０と干渉しないように、モータの外周側に折り曲げた形状としておく。次にＢ相のステータ磁極１４２，１４６を矢印（１）の方向に組み付け、次にＢ相の逆相のステータ磁極１４４，１４８を矢印（２）の方向へ組み付ける。次に図２４の（ｂ）に示すように、巻線１５０を矢印（３）の方向に組み付ける。この時、巻線１５０とステータ磁極１４４が干渉するが、その周囲のスペースが空いていることを利用し、また、巻線１５０を装着可能な程度に柔軟性を持たせておくことにより巻線１５０を組み付ける。具体的には、巻線１５０の直径を小さくなるように変形してステータ内部へ挿入し、直径を元の大きさに大きくし組み付けることができる。その後、図２４の（ｃ）に示すように、Ａ相ステータ磁極１４１，１４５を矢印（４）の方向に組み付け、Ａ相の逆相のステータ磁極１４３，１４７を矢印（５）の方向に組み付ける。このようにして比較的容易に各モータ構成要素を組み立てることができる。
【００３５】
なお、本発明モータは、多極化することにより小型化、高トルク化を実現できる傾向があり、多極化した時には各相の巻線束が細くなり、かつ、屈曲部分が多くなるので巻き線束の剛性を小さくでき、モータの組み立て時に環状の巻き線束の直径が小さくなるように変形させることは比較的容易である。
【００３６】
図１５は、巻線を巻回したコイル１２１を樹脂、木、金属などの型１２０，１２３で成形し、成形コイル１２４を製作する方法を示す図である。最初に巻線を環状に巻回してコイル１２１を製作しておき、型１２０，１２３でコイル１２１を上下よりプレス成形することにより成形コイル１２４を効率よく、かつ、高占積率で製作することができる。このように製作された成形コイル１２４を図１０に示すモータ等の巻線として使用することができる。
【００３７】
図２４に示すような巻線１４９の例では、巻線１５０と干渉しない形状に成形する必要がある。巻線１５０の例では、ステータ磁極との干渉を回避するため、全体をある程度変形が可能なように全体に柔軟性を持つコイルとしておくか、あるいは、コイルの一部が柔軟な構造にしておく必要がある。
【００３８】
また、ステータコアの分割方法は、図１４、２２の様な分割方法、図２６の様な分割方法など種々方法がある。１５３〜１５８は分割したステータコアである。
【００３９】
以上、本発明に関する種々形態の例について説明したが、本発明を種々変形も可能であり、本発明に含むものである。例えば、極数についての制約はなく、ロータの種類について表面磁石型のロータで説明したが、種々構造のロータについて適用可能である。各種のトルクリップル低減技術を本発明モータへ適用することもできる。例えば、ステータ磁極、ロータ磁極の形状を周方向に滑らかにする方法、径方向に滑らかにする方法、円周方向に一部のロータ磁極を移動させて配置し、トルクリップル成分をキャンセルする方法などがある。モータの形態についても種々形態が可能であり、ステータとロータとの間のエアギャップ形状で表現して、エアギャップ形状が円筒形であるインナーロータ型モータ、アウターロータ型モータ、エアギャップ形状が円盤状であるアキシャルギャップ型モータ等に変形できる。また、リニアモータにも変形できる。また、エアギャップ形状が円筒形状をややテーパ状に変形したモータ形状も可能である。また、本発明のモータを含む複数のモータを複合して製作することが可能である。例えば、内径側と外形側に２個のモータを配置する、あるいは、軸方向に複数のモータを直列に配置することが可能である。また、本発明モータの一部を省略して削除した構造も可能である。軟磁性体としては通常の珪素鋼板を使用する他に、アモルファス電磁鋼板、粉状の粉末軟鉄を圧縮成形した圧紛磁心等の使用が可能である。特に小型のモータにおいては、電磁鋼板を打ち抜き加工、折り曲げ加工、鍛造加工を行なうことにより３次元形状部品を形成し、前述の本発明モータの一部の形状を成すこともできる。モータに通電する電流については、各相の電流が正弦波状の電流であることを前提に説明したが、正弦波以外の各種波形の電流で制御することも可能である。これらの種々変形したモータのついても、本発明モータの主旨の変形技術は本発明に含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図２】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図３】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図４】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図５】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図６】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図７】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図８】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図９】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図１０】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図１１】一実施形態のモータの巻線展開図である。
【図１２】一実施形態のモータのステータコアの展開図である。
【図１３】一実施形態のモータのステータコアの断面図である。
【図１４】一実施形態のモータのステータコアの断面図である。
【図１５】巻線を型で成型する工程を示す図である。
【図１６】２組の巻線の電圧と電流を示す図である。
【図１７】３相、２巻線の構成のモータの２相電流と３相電圧を示す図である。
【図１８】３相、２巻線の構成のモータの２相電流と３相電圧を示す図である。
【図１９】３相、２巻線の構成のモータの２相電流と３相電圧を示す図である。
【図２０】３相、２巻線の構成のモータを３相インバータで駆動する構成例である。
【図２１】３相、４巻線の構成のモータの２相電流と３相電圧を示す図である。
【図２２】２相、４極のモータのステータコア形状、構成例を示す図である。
【図２３】２相、４極のモータの巻線展開図である。
【図２４】２相、４極のモータの巻線構成、組み立て順を示す図である。
【図２５】一実施形態のモータの巻線とステータコアとその歯の相対的位置関係を示す図である。
【図２６】一実施形態のモータの分割式ステータコアの形状を示す図である。
【図２７】従来のモータの概略的な構成を示す縦断面図である。
【図２８】従来のモータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図２９】従来のモータのステータ磁極と巻線の関係を示すステータの展開図である。
【図３０】従来のモータの概略的な構成を示す横断面図である。
【図３１】従来のモータのステータ磁極と巻線の関係を示すステータの展開図である。
【図３２】従来のモータのステータ磁極と巻線の関係を示すステータの展開図である。
【図３３】従来のモータのステータ磁極と巻線の関係を示すステータの展開図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ロータ軸
２  ロータ
３  軸受け
４  ステータコア
５  巻線
６  ケース
７  永久磁石
８  永久磁石
８１  Ｕ相ステータ磁極
８２  Ｖ相ステータ磁極
８３  Ｗ相ステータ磁極
８４  Ｕ相ステータ磁極
８５  Ｖ相ステータ磁極
８６  Ｗ相ステータ磁極
８７  Ｕ相巻線
８８  Ｗ相巻線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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