特許 7255348 ステータ、モータおよび送風装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-03

(45)【発行日】2023-04-11

(54)【発明の名称】ステータ、モータおよび送風装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/18 20060101AFI20230404BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20230404BHJP

   H02K 1/14 20060101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

H02K3/18 P

H02K3/34 B

H02K1/14 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019093482

(22)【出願日】2019-05-17

(65)【公開番号】P2020188645

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笹栗 啓嗣

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１９８３８３３５（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１０７０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３７９５１５９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１０－９３９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８４３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１２２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－５５６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第３２１７１９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第４２６０９２５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８７９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／１８

Ｈ０２Ｋ ３／３４

Ｈ０２Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコアと、
前記ステータコアの一部に導線を巻きまわして形成されるコイル部と、を有するステータであって、
前記ステータコアは、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部から径方向外側に接続されて周方向に配列される複数個のティース部と、を有し、
前記各ティース部は、
前記コアバック部の径方向外面から径方向外側に延びる内ティース部と、
前記内ティース部の径方向外側の端部に接続して周方向に延びる連結部と、
前記連結部の径方向外面から径方向外側に延びるとともに周方向に配列された３個以上の外ティース部と、を有し、
前記コイル部は、
前記内ティース部に導線を巻きまわして形成された内コイル部と、
前記外ティース部に導線を巻きまわして形成された複数の外コイル部と、
を有し、
各前記ティース部において、前記内コイル部および複数の前記外コイル部は１本の導線で形成されるステータ。

【請求項2】

周方向に隣り合う前記外コイル部の導線の巻き方向が互いに逆方向である請求項１に記載のステータ。

【請求項3】

前記内ティース部の個数は、前記外ティース部の個数未満である請求項１または請求項２に記載のステータ。

【請求項4】

前記各ティース部は、
１個の前記内ティース部と、
周方向に並んで配置された３個の前記外ティース部と、を有し、
周方向中央に配置される外コイル部の導線の巻き方向が、前記内コイル部の導線の巻き方向と逆方向である請求項１または請求項２に記載のステータ。

【請求項5】

前記連結部の周方向両端部は、径方向内側に向かうにつれて周方向における前記連結部の中央側に傾斜する傾斜部を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータ。

【請求項6】

前記コアバック部は複数の分割コアバック部を周方向に連結して形成され、
前記分割コアバック部には、少なくとも１個の前記ティース部が径方向外側に接続される請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータ。

【請求項7】

前記ステータコアを覆うインシュレータをさらに有し、
前記インシュレータは、前記ステータコアの前記連結部の軸方向端面の少なくとも一方を覆い、
前記インシュレータは、前記連結部を覆う部分に軸方向に突出した突出部を有する請求項１から請求項６のいずれかに記載のステータ。

【請求項8】

前記内コイル部および前記外コイル部は、いずれも導線を複数段巻きまわして形成され、
前記内コイル部の巻線の段数が前記外コイル部の巻線の段数よりも多い請求項１から請求項７のいずれかに記載のステータ。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれかに記載のステータと、
前記ステータと径方向に対向するとともに前記ステータに対して回転可能に支持されるロータと、を有するモータ。

【請求項10】

請求項９に記載のモータと、
前記ロータに取り付けられたインペラと、を備える送風装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータ、モータおよび送風装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２００１－１６９４９５号公報には、回転機のステータが開示されている。ステータは、ステータコアから放射状に突出した複数の極歯に絶縁性樹脂のボビンを介してステータコイルを巻いた複数の磁極を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１６９４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

通常、モータではステータコイルの巻数を多くすることで出力トルクを上昇させることが可能である。特開２００１－１６９４９５号公報に記載の回転機の場合、ステータコイルの巻線数を増やすと、隣のステータコイルと干渉する虞がある。そのため、巻線数を増やす場合、モータの外径が大きくなり、小型化が困難である。

【0005】

そこで、本発明は、大型化することなく、巻線数を増やすことができるステータを提供することを目的とする。

【0006】

また、本発明は、大型化することなく、出力トルクを増大させることができるモータを提供することを目的とする。

【0007】

さらに、本発明は、大型化することなく、風量を増大させることができる送風装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の例示的なステータは、ステータコアと、前記ステータコアの一部に導線を巻きまわして形成されるコイル部と、を有するステータであって、前記ステータコアは、環状のコアバック部と、前記コアバック部から径方向に延び、周方向に配列される複数個のティース部と、を有し、前記各ティース部は、前記コアバック部の径方向外面から径方向に延びる内ティース部と、前記内ティース部の径方向外側の端部に接続して周方向に延びる連結部と、前記連結部の径方向外面から径方向外側に延びるとともに周方向に配列された３個以上の外ティース部と、を有し、前記コイル部は、前記内ティース部に導線を巻きまわして形成された内コイル部と、前記外ティース部に導線を巻きまわして形成された複数の外コイル部と、を有し、前記内コイル部および複数の前記外コイル部は１本の導線で形成される。

【発明の効果】

【0009】

本発明の例示的なステータによれば、大型化することなく、巻線数を増やすことが可能である。

【0010】

また、本発明の例示的なモータによれば、大型化することなく、出力トルクを増大することが可能である。

【0011】

本発明の例示的な送風装置によれば、安定した風量で送風可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明に係る送風装置の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す送風装置の縦断面図である。

【図3】図３は、モータの中心軸と直交する面で切断した断面図である。

【図4】図４は、コイル部を取り外した状態のステータの平面図である。

【図5】図５は、ステータコアの斜視図である。

【図6】図６は、導線の巻回しの手順を示すティース部の概略図である。

【図7】図７は、ティース部の内コイル部及び外コイル部に電流を流したときに発生する磁力の流れを示す図である。

【図8】図８は、ステータコアの変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、送風装置Ａの中心軸Ｃｘと平行な方向を「軸方向」とする。また、中心軸Ｃｘに直交する方向を「径方向」とする。さらに、中心軸Ｃｘを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。なお、上述した方向および面の呼称は説明のために用いているものであり、送風装置Ａおよびモータ２００の使用状態における位置関係及び方向を限定するものではない。

【0014】

＜１． 送風装置Ａ＞
図１は、本発明にかかる送風装置Ａの一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す送風装置Ａの縦断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態にかかる送風装置Ａは、シーリングファンである。

【0015】

送風装置Ａは、支柱１００と、モータ２００と、インペラ３００と、を備える。インペラ３００は、支柱１００に軸受６を介して取り付けられ、モータ２００の駆動によって回転する。インペラ３００の回転によって、軸方向下側に向かう気流が発生する。

【0016】

＜２． 支柱１００＞
支柱１００は、上下に延びる中心軸Ｃｘに沿って配置される。支柱１００は、例えば、金属によって構成される筒状の部材である。支柱１００の内部には、モータ２００に備えられる後述の回路基板７に接続されるリード線（不図示）が配置される。なお、支柱１００はセラミック等、金属以外の素材で構成されてもよい。

【0017】

支柱１００は、居室の天井（不図示）に固定される。支柱１００の軸方向下側の端部には、ベース部１０１が備えられる。ベース部１０１は、径方向に拡がる。なお、ベース部１０１は、支柱１００と一体的に形成されていてもよいし、支柱１００に取り付けられる構成であってもよい。

【0018】

＜３． インペラ３００＞
図１、図２に示すとおり、インペラ３００は、インペラハウジング３０１と、複数の羽根３０２と、を備える。インペラ３００は、軸方向上方から下方に気流を発生させる。インペラハウジング３０１は、支柱１００に軸受６を介して回転可能に支持される。なお、インペラハウジング３０１は、内部に空間を有しており、インペラハウジング３０１の内部には、支柱１００の一部およびモータ２００が配置される。

【0019】

複数の羽根３０２は、インペラハウジング３０１の上面に配置される。複数の羽根３０２は周方向に配列される。本実施形態の送風装置Ａにおいて、羽根３０２はインペラハウジング３０１の上面に等間隔で配列される。本実施形態のインペラ３００では、３枚の羽根３０２を備えているが、これに限定されず、４枚以上であってもよいし、２枚以下であってもよい。

【0020】

インペラハウジング３０１は、軸方向上側の端部に軸受取付部３０３を備える。軸受取付部３０３は、軸方向に離れて配置される２個の軸受６によって支柱１００に回転可能に取り付けられる。軸受取付部３０３は有蓋筒状である。軸受取付部３０３は、蓋部３０４と、胴部３０５と、を備える。蓋部３０４は、軸受取付部３０３の軸方向上側の端部に設けられて径方向内側に拡がる。胴部３０５は、蓋部３０４の径方向外縁から軸方向下側に延びる筒状である。

【0021】

蓋部３０４は、径方向中央部に、軸方向に貫通する貫通孔３０６を備える。貫通孔３０６を支柱１００が貫通する。軸受取付部３０３の内部には、軸受６が配置される。本実施形態において、軸受６はボールベアリングである。支柱１００は、軸受６の内輪６２に固定される。軸受６の外輪６１は、胴部３０５の内側面に固定される。これにより、インペラハウジング３０１は、軸受６を介して、支柱１００に回転可能に支持される。

【0022】

インペラハウジング３０１の内部には、有蓋筒状のロータ取付部３０７が備えられる。ロータ取付部３０７は、インペラハウジング３０１と一体的に製造される。ロータ取付部３０７は、ロータ取付蓋部３０８と、ロータ取付筒部３０９とを備える。ロータ取付蓋部３０８は、インペラハウジング３０１の内部の軸方向上側の端部に、中心軸Ｃｘと直交する方向に拡がる円板状である。ロータ取付筒部３０９は、ロータ取付蓋部３０８の径方向外側の辺縁部から軸方向下方に延びる。ロータ取付部３０７には、ロータ１が固定される。さらに詳しくは、後述するロータコア１１およびロータマグネット１３を内部に備えた後述するロータハウジング１２が、ロータ取付部３０７に固定される。

【0023】

＜４． モータ２００＞
次に、モータ２００の構成について説明する。図３は、モータ２００の中心軸Ｃｘと直交する面で切断した断面図である。図２、図３に示すとおり、モータ２００は、ロータ１と、ステータ２と、を備える。以下に、ロータ１およびステータ２の各部の詳細について説明する。モータ２００のステータ２は、ロータ１の内周面と径方向に対向する。つまり、モータ２００は、アウターロータ型のＤＣブラシレスモータである。

【0024】

＜４．１ ロータ１＞
図２、図３に示すように、ロータ１はロータコア１１と、ロータハウジング１２と、ロータマグネット１３と、を備える。ロータマグネット１３は、Ｓ極またはＮ極が周方向に交互に配置されている。

【0025】

ロータコア１１は中心軸Ｃｘを環状に囲んでおり、電磁鋼板などで構成された複数のロータ片１１０を軸方向に積層して構成される。ロータコア１１は、ロータ片１１０を軸方向に重ねるとともに、かしめ等の固定方法を利用して固定する。これにより、ロータコア１１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる環状となる。なお、ロータ片１１０の固定は、かしめに限定されず、接着、溶接等の固定方法を採用してもよい。また、ロータコア１１は、積層体に限定されず、鉄粉等の磁性紛体を焼結等によって固めて形成した成型体であってもよい。

【0026】

ロータコア１１は、中心軸Ｃｘを中心とする環状である。ロータコア１１には、ロータマグネット１３が配置される。ロータハウジング１２は、内部にロータコア１１を保持する保持部材である。ロータハウジング１２は、筒状であり、ロータコア１１の径方向外側の一部と軸方向に接触する。これにより、ロータハウジング１２は、ロータコア１１を保持する。なお、ロータハウジング１２と、ロータコア１１との固定方法は、例えば、圧入を挙げることができるが、これに限定されない。例えば、接着、溶接等、ロータハウジング１２と、ロータコア１１とを固定できる方法を広く採用できる。

【0027】

＜４．２ ステータ２＞
次にステータ２について図面を参照して説明する。図４は、コイル部５を取り外した状態のステータ２の平面図である。図５は、ステータコア３の斜視図である。図６は、導線の巻回しの手順を示すティース部の概略図である。

【0028】

図３に示すように、ステータ２は、ロータ１と径方向に対向する。ステータ２は、駆動電流に応じて磁力を発生させる電機子である。図２から図４等に示すとおり、ステータ２は、ステータコア３、インシュレータ４と、コイル部５と、を備える。ステータ２は、ステータコア３と、ステータコア３の一部に導線を巻きまわして形成されるコイル部５と、を有する。モータ２００は、例えば、３相のＤＣブラシレスモータである。そのため、モータ２００のコイル部５には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の位相の異なる３相の電流が供給される。

【0029】

＜４．３ ステータコア３＞
図５に示すように、ステータコア３は電磁鋼板などで構成された複数のステータ片３０を軸方向に積層して構成される。なお、説明を容易にするため、図５に示すステータ片３０では、後述するコアバック部３１およびティース部３２の寸法に対する軸方向厚さを、実際のステータ片３０よりも厚く図示している。

【0030】

ステータコア３は、ステータ片３０を軸方向に重ねるとともに、かしめ等の固定方法を利用して固定する。なお、ステータ片３０の固定は、かしめに限定されず、接着、溶接等の固定方法を採用してもよい。また、ステータコア３は、積層体に限定されず、鉄粉等の磁性紛体を焼結等によって固めて形成した成型体であってもよい。ステータコア３は、コアバック部３１と、ティース部３２とを有する。

【0031】

＜４．３．１ コアバック部３１＞
図５に示すように、コアバック部３１は、中心線が中心軸Ｃｘと一致する環状である。すなわち、ステータコア３は、環状のコアバック部３１を有する。コアバック部３１は中央に、中心軸に沿って延びる貫通孔３１１を有する。図２に示すように、モータ２００において、貫通孔３１１には、支柱１００が挿入され、コアバック部３１は支柱１００に固定される。例えば、支柱１００は、貫通孔３１１に圧入で固定される。しかしながら、コアバック部３１の支柱１００への固定は、圧入に限定されず、例えば、接着、溶接等、支柱１００にコアバック部３１を確実に固定できる方法を広く採用できる。

【0032】

＜４．３．２ ティース部３２＞
図２、図３に示すとおり、複数のティース部３２は、コアバック部３１の径方向外縁から径方向外方へ向けて突出する。ティース部３２は、Ｕ相ティース部、Ｖ相ティース部及びＷ相ティース部をそれぞれ同数備える。なお、以下の説明では、各相のティース部をまとめて単にティース部３２とする。また、図４、図５等に示すように、ステータコア３には、例えば、各相のティース部３２が３つずつ、合計９個のティース部３２が備えられる。なお、ステータ２は、Ｕ相のティース部３２、Ｖ相のティース部３２およびＷ相のティース部３２が上方から見て反時計回りに順に配置される。すなわち、ステータコア３は、コアバック部３１から径方向に延び、周方向に配列される複数個のティース部３２を有する。

【0033】

図４、図５に示すように、ティース部３２は、内ティース部３２１と、連結部３２２と、第１外ティース部３２３と、第２外ティース部３２４と、第３外ティース部３２５とを有する。つまり、ティース部３２は、１個の内ティース部３２１と３個の外ティース部３２３、３２４、３２５を有する。なお、内ティース部３２１は、１つに限定されず、複数であってもよい。

【0034】

また、外ティース部は、３つに限定されず、３以上の複数としてもよい。ティース部３２がコアバック部３１から放射状に配置される構造および導線の巻き易さ等を考慮して、内ティース部３２１の数は、外ティース部の数よりも少ないことが好ましい。すなわち、内ティース部３２１の個数は、外ティース部３２３、３２４，３２５の個数未満である。内ティース部３２１の個数を外ティース部３２３、３２４、３２５の個数よりも少数とすることで、導線を巻きまわす作業を効率よく行うことが可能である。これにより、生産性を高めることが可能である。

【0035】

内ティース部３２１は、コアバック部３１の外周面から径方向外方に突出する柱状である。連結部３２２は、内ティース部３２１の径方向外縁に接続される。連結部３２２は、内ティース部３２１の径方向外縁から周方向の両方に延びる。また、図５、図６等に示すように、連結部３２２の周方向両端に傾斜部３２２１が設けられる。傾斜部３２２１は、径方向内側に向かうにつれて周方向における連結部３２２の中央側に傾斜する。

【0036】

すなわち、連結部３２２の周方向両端部は、径方向内側に向かうにつれて周方向における前記連結部の中央側に傾斜する傾斜部３２２１を有する。本実施形態のステータコア３において、傾斜部３２２１は、曲面状であるが、これに限定されない。径方向内側が連結部３２２の周方向における中央に向かって傾斜する形状であれば、平面状であってもよいし、複数の平面を並べた形状であってもよい。

【0037】

第１外ティース部３２３は、内ティース部３２１から連結部３２２を見たとき、連結部３２２の左端部から径方向外側に突出する。第３外ティース部３２５は、内ティース部３２１から連結部３２２を見たとき、連結部３２２の右端部から径方向外側に突出する。第２外ティース部３２４は、周方向において、第１外ティース部３２３と第３外ティース部３２５との中間部に配置される。周方向において第２外ティース部３２４の径方向に延びる中心線は、内ティース部３２１の径方向に延びる中心線と一致する。

【0038】

つまり、ティース部３２は、径方向内側から内ティース部３２１に沿って径方向外側に延びる。そして、内ティース部３２１の径方向外端部に連結部３２２が接続する。連結部３２２は、周方向に延び、連結部３２２の外周面から第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５が径方向外方に延びる。第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５は、周方向に等間隔で配置される。

【0039】

すなわち、各ティース部３２は、コアバック部３１の径方向外面から径方向に延びる内ティース部３２１と、内ティース部３２１の径方向外側の端部に接続して周方向に延びる連結部３２２と、連結部３２１の径方向外面から径方向外側に延びるとともに周方向に配列された３個以上の外ティース部３２３、３２４、３２５と、を有する。

【0040】

そして、複数（ここでは、９つ）のティース部３２は、周方向に等間隔で配置される。このとき、すべての外ティース部３２３、３２４、３２５は、連結部３２１の径方向外面に周方向に等間隔で配置される。すなわち、隣り合うティース部３２の第１外ティース部３２３と第３外ティース部３２５との周方向の間隔は、同一のティース部３２における第１外ティース部３２３と第２外ティース部３２４との間隔および第２外ティース部３２４と第３外ティース部３２５との間隔と同じである。つまり、ステータコア３は、９個の内ティース部と、２７個の外ティース部とを有する。

【0041】

図３から図６に示すように、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５の径方向先端は、周方向の両側に延びるアンブレラ部３２６を有する。

【0042】

＜４．４ インシュレータ４＞
図４に示すように、インシュレータ４は、樹脂の成型体である。インシュレータ４は、ステータコア３とコイル部５とを絶縁する。詳細は後述するがコイル部５は、ティース部３２の内ティース部３２１、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５のそれぞれに導線を巻きまわして形成される。そのため、インシュレータ４は、少なくとも、内ティース部３２１、連結部３２２、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５を覆う。

【0043】

なお、本実施形態において、インシュレータ４は、樹脂の成型体とするが、これに限定されない。ステータコア３とコイル部５とを絶縁することができる構成を広く採用できる。

【0044】

図４に示すように、ティース部３２の連結部３２２の軸方向上方を覆うインシュレータ４のカバー部４０には、軸方向上面から軸方向上方に突出する突出部４１が備えられる。詳細は後述するが、突出部４１は、コイル部５を構成する導線が巻きつけられる。また、インシュレータ４は、軸方向上面および下面において、内ティース部３２１、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５それぞれの径方向両端と軸方向に重なる部分には、軸方向上方および下方に突出する壁部４２が設けられる（図４、図６参照）。なお、本実施形態では、カバー部４０は、連結部３２２の軸方向上面を覆っているが、これに限定されない。カバー部４０は、連結部３２２の軸方向下面を覆ってもよい。この時、突出部３１は、カバー部４０の軸方向下面から軸方向下方に突出する。

【0045】

すなわち、ステータ２は、ステータコア３を覆うインシュレータ４をさらに有する。インシュレータ４は、ステータコア３の連結部３２２の軸方向端面の少なくとも一方を覆う。インシュレータ４は、連結部３２２を覆う部分に軸方向に突出した突出部４１を有する。なお、突出部４１が軸方向下方に突出する構成の場合、配線基板７を保持する構成とすることも可能である。

【0046】

＜４．５ コイル部５＞
コイル部５は、ティース部３２の内ティース部３２１、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５のそれぞれに導線を巻きまわすことで形成される。コイル部５は、内コイル部５１と、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４と、を含む。第１外コイル部５２は導線を第１外ティース部３２３に巻きまわして形成される。第２外コイル部５３は導線を第２外ティース部３２４に巻きまわして形成される。さらに、第３外コイル部５４は導線を第３外ティース部３２５に巻きまわして形成される。

【0047】

すなわち、コイル部５は、内ティース部３２１に導線を巻きまわして形成された内コイル部５１と、外ティース部３２３、３２４、３２５に導線を巻きまわして形成された複数の外コイル部５２、５３、５４と、を有する。

【0048】

第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４の径方向の両端部分は、インシュレータ４の連結部３２２、アンブレラ部３２６を覆う部分およびインシュレータ４の壁部４２と接触する。これにより、コイルの径方向の両端部がインシュレータ４に支えられるため、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４が崩れにくい。

【0049】

なお、内ティース部３２１に形成される内コイル部５１の径方向両端は、インシュレータ４のコアバック部３１および連結部３２２を覆う部分およびインシュレータ４の壁部４２と接触する。これにより、内コイル部５１も外コイル部５２、５３、５４と同様、崩れにくい。

【0050】

コイル部５の内コイル部５１、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４それぞれが崩れにくいことから、モータ２００の回転、出力のばらつきが発生しにくく、安定して駆動することが可能である。また、このような構成とすることで、導線を巻きつける最中であっても、コイルが崩れにくい。このため、導線を巻きつける工程の作業性を高めることが可能である。

【0051】

本実施形態にかかるステータ２のコイル部５は、１本の導線を、ティース部３２の内ティース部３２１、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５に順に巻きまわして形成される。次に、導線の巻き方について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す導線の巻き方の説明では、図６のティース部３２を基準として、左右方向を定義する。

【0052】

まず、導線の巻き方向について内コイル部５１を参照して説明する。図６に示す状態において、導線を内ティース部３２１の左側を紙面下方に延ばす。そして、導線を内ティース部３２１の軸方向下方で内ティース部３２１の右側に延ばす。さらに、導線を内ティース部３２１の左側を上方に延ばす。そして、導線を内ティース部３２１の軸方向上方で内ティース部３２１の左側に延ばす。つまり、導線は、内ティース部３２１を径方向内側から径方向に見たとき、反時計回り方向に内ティース部３２１に巻かれる。なお、導線の巻方向として、径方向内側から外側に見た時を基準とし、時計回り方向巻または反時計回り方向巻とする。

【0053】

そして、先に巻かれた導線の径方向の隣に密着して巻きまわす。導線の隣に導線を巻きまわすことを巻き進めると称する。内コイル部５１では、径方向内側から径方向外側に向かって導線を巻き進める。そして、径方向外側に到達したとき、導線はすでに巻かれている導線の上に巻回して径方向外側から径方向内側に巻き進める。このようにして、内コイル部５１では、内ティース部３２１の表面を基準として厚み方向に複数段の巻線を含む。なお、導線を径方向一端から他端に巻き進めて形成された巻線を巻線層と称する。

【0054】

内コイル部５１、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４は、インシュレータ４に覆われた内ティース部３２１、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５に複数の巻線層を形成して巻きまわされる。

【0055】

コイル部５では、内コイル部５１は４段の巻線層を有する。また、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４は、２段の巻線層を有する。なお、内コイル部５１、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３、第３外コイル部５４の巻線の段数は、上記に限定されない。すなわち、内コイル部５１および外コイル部５２、５３、５４は、いずれも導線を複数段巻きまわして形成される。内コイル部５１の巻線の段数が外コイル部５２、５３、５４の巻線の段数よりも多い。

【0056】

コイル部を形成する導線は、ステータ２の軸方向下方に設けられた後述する配線基板７に接続される。つまり、ステータ２において、導線は、配線基板７に接続される。そして、導線はコアバック部３１側から巻き始められる。つまり、コイル部５では、導線の巻き初めの端部が、コアバック部３１側に配置される。

【0057】

そして、内ティース部３２１に導線を巻き進めて、径方向に１往復半させる。その後、導線は、内ティース部３２１の右側から第１わたり線５０ａとしてインシュレータ４のカバー部４０の軸方向上部に引き出される。ここで、わたり線とは、コイル部５に配置される導線のうち、インシュレータ４のカバー部４０の軸方向上部を通り、内コイル部５１、第1外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４間を繋ぐ部分である。つまり、本実施形態にかかるコイル部５において、インシュレータ４のカバー部４０の軸方向上部で内コイル部５１、第1外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４を形成する導線は、わたり線にて接続される。

【0058】

第１わたり線５０ａはインシュレータ４の突出部４１に引っ掛けられて第１外ティース部３２３の左側に配置される。なお、図６において、第１わたり線５０ａ～第４わたり線５０ｄは、接続元および接続先を明確にするために緩く描いているが、実際には、張力をかけた状態で、突出部４１に引っ掛けられる。つまり、第１わたり線５０ａを突出部４１に引っ掛けて導線に一定の張力をかけることで、内コイル部５１のすでに形成した巻線層の緩みを抑制できる。緩みを抑制するために第１わたり線５０ａを突出部４１に１周または数周巻きつけてもよい。以下、第２わたり線５０ｂ、第３わたり線５０ｃおよび第４わたり線５０ｄも同様に、突出部４１に巻きつけてもよい。

【0059】

そして、第１わたり線５０ａは、第１外ティース部３２３の径方向内端部の左側に引っ張られる。第１わたり線５０ａから続く導線は、第１外ティース部３２３の径方向内端部の左側からインシュレータ４に覆われた第１外ティース部３２３に巻き始められる。第１外ティース部３２３において、導線は、内コイル部５１と同様、反時計回り方向巻で巻かれる。

【0060】

そして、導線は、第１外ティース部３２３において、径方向に１往復巻き進められる。これにより、第１外ティース部３２３には、２段の巻線層を有する第１外コイル部５２が形成される。

【0061】

第１外コイル部５２を巻き終えた導線は、第１外ティース部３２３の右側から第２わたり線５０ｂとしてインシュレータ４のカバー部４０の上面に引き出される。第２わたり線５０ｂは、突出部４１に引っ掛けられた後、第２外ティース部３２４の径方向内端部の右側に引っ張られる。

【0062】

第２わたり線５０ｂから続く導線は、第２外ティース部３２４の径方向内端部の右側からインシュレータ４に覆われた第２外ティース部３２４に巻き始められる。第２外ティース部３２４において、導線は、内コイル部５１と反対の時計回り方向巻で巻かれる。そして、導線は、第２外ティース部３２４において、径方向に１往復巻き進められる。これにより、第２外ティース部３２４には、２段の巻線層を有する第２外コイル部５３が形成される。

【0063】

第２外コイル部５３を巻き終えた導線は、第２外ティース部３２４の左側から第３わたり線５０ｃとしてインシュレータ４のカバー部４０の上面に引き出される。第３わたり線５０ｃは、突出部４１に引っ掛けられた後、第３外ティース部３２５の径方向内端部の左側に引っ張られる。

【0064】

第３わたり線５０ｃから続く導線は、第３外ティース部３２５の径方向内端部の左側からインシュレータ４に覆われた第２外ティース部３２４に巻き始められる。第３外ティース部３２５において、導線は、内コイル部５１と同じ反時計回り方向巻で巻かれる。そして、導線は、第３外ティース部３２５において、径方向に１往復巻き進められる。これにより、第３外ティース部３２５には、２段の巻線層を有する第３外コイル部５４が形成される。

【0065】

第３外コイル部５４を巻き終えた導線は、第３外ティース部３２５の右側から第４わたり線５０ｄとしてインシュレータ４のカバー部４０の上面に引き出される。第４わたり線５０ｄは、突出部４１に引っ掛けられた後、内ティース部３２１の径方向外端部の左側に引っ張られる。

【0066】

第４わたり線５０ｄから続く導線は、内ティース部３２１の径方向外端部の左側からインシュレータ４に覆われた内ティース部３２１に巻き始められる。内ティース部３２１において、導線は、反時計回り方向巻で巻かれる。そして、導線は、径方向内側まで巻き進められる。これにより、内ティース部３２１には、４段の巻線層を有する内コイル部５１が形成される。

【0067】

インシュレータ４の突出部４１に導線を引っ掛けることで、内コイル部５１と外コイル部５２、外コイル部同士５２と５３、５３と５４をわたるわたり配線５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを形成しやすい。

【0068】

コイル部５では、１本の導線で内コイル部５１、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４が形成される。すなわち、内コイル部５１および複数の外コイル部５２、５３、５４は１本の導線で形成される。

【0069】

そして、導線がコイル部の間にわたるときに、突出部４１に引っ掛けられることで、各コイル部における導線の緩み等の巻き乱れが抑制される。また、上述のように導線を巻きまわすことで、導線の巻き初め側の端部および巻き終り側の端部をいずれもティース部３２の径方向内側とすることができる。これにより、導線を配線基板７に取り付ける取り付け作業が容易になる。

【0070】

上述したとおり、コイル部５において、内コイル部５１、第１外コイル部５２、第３外コイル部５４は、反時計回り方向巻である。一方、第２外コイル部５３は、時計回り方向巻である。すなわち、周方向に隣り合う外コイル部３２３、３２４、３２５の導線の巻き方向が互いに逆方向である。また、各ティース部３２は、１個の内ティース部３２１と、周方向に並んで配置された３個の外ティース部３２３、３２４、３２５と、を有する。そして、周方向中央に配置される外コイル部５３の導線の巻き方向が、内コイル部５１の導線の巻き方向と逆方向である。

【0071】

ティース部３２をこのように構成することで、内コイル部５１と外コイル部５２、５３、５４とで発生する磁力の流れを円滑にできる。これにより、モータ２００の出力トルクを増大できる。

【0072】

＜４．６ 配線基板７＞
モータ２００は、コイル部５に電流を供給するための配線が形成された配線基板７を備える。図２に示すように配線基板７は、軸方向においてステータ２の下方に配置される。上述したとおり、ステータ２において、内コイル部５１の巻線層は、外コイル部５２、５３、５４それぞれの巻線層よりも多い。そのため、ステータ２では、径方向外側の厚みが、内側に比べて薄い。つまり、ステータ２の軸方向下方では、外コイル部５２、５３、５４の下部とインペラハウジング３０１との間に隙間が形成される。この外コイル部５２、５３、５４の下部の隙間に配線基板７が配置される。

【0073】

配線基板７を外コイル部５２、５３、５４の軸方向下方に配置することで、外コイル部５２、５３、５４の下部とインペラハウジング３０１との隙間に電子部品が収容されるため、モータ２００の軸方向の厚みを小さく抑えることが可能である。これにより、モータ２００の軸方向の厚みを薄くできる。また、配線基板７には、例えば、ホール素子、ホールセンサ等のロータ１のロータマグネット１３の磁気を検知して、ロータ１の回転角（速度）を検知する検知素子が実装される。配線基板７をステータ２の径方向外側に配置するため、検知素子をロータマグネット１３の近くに配置することができる。これにより、ロータ１の位置を精度よく検知できる。

【0074】

＜４．７ モータ２００の詳細について＞
図２に示すとおり、ロータ１をインペラハウジング３０１のロータ取付部３０７に取り付ける。なお、ロータ１のロータ取付部３０７への取り付けは、ロータ取付部３０７のロータ取付筒部３０９にロータハウジング１２を圧入することで固定してもよいし、接着、溶接等の固定方法を利用して固定してもよい。

【0075】

そして、支柱１００のベース部１０１に配線基板７を取り付けた後、支柱１００にステータ２を取り付ける。そして、ステータ２および配線基板７が取り付けられた支柱１００にインペラハウジング３０１は、軸受６を介して回転可能な状態で取り付けられる。このとき、ロータマグネット１３は、ステータ２のティース部３２の外ティース部３２３、３２４、３２５と径方向に対向する。

【0076】

そして、コイル部５に電流を供給することで、内コイル部５１、第１外コイル部５２、第２外コイル部５３および第３外コイル部５４が励磁される。外コイル部５２、５３、５４とロータマグネット１３の引力および斥力を利用して、ロータ１が回転する。

【0077】

＜４．８ コイル部５の励磁＞
以上示した、巻線方向を有するコイル部５に電流を流したときの磁力の状態について図面を参照して説明する。図７は、ティース部の内コイル部及び外コイル部に電流を流したときに発生する磁力の流れを示す図である。図７では、磁力の流れを矢線で示す。コイル部５に電流を供給することで、磁力が発生する。図７では、第１外コイル部５２から第２外コイル部５３に流れる電流を供給している。これにより、内コイル部５１、第１外コイル部５２および第３外コイル部５４は、径方向内側がＮ極に励磁される。また、第２外コイル部５３は径方向外側がＮ極に励磁される。

【0078】

連結部３２２内において、内ティース部３２１および第２外ティース部３２４が接続する部分は、Ｓ極である。また、連結部３２２内において、第１外ティース部３２３および第３外ティース部３２５が接続する部分は、Ｎ極である。磁束は、Ｎ極からＳ極に向かって流れる。そのため、連結部３２２において、磁力は第１外ティース部３２３および第３外ティース部３２５が接続する部分から、内ティース部３２１および第２外ティース部３２４が接続する部分に向かって流れる。図７に示すように、ティース部３２において、磁力の流れは、中心線を中心とした対称となる。ここで、対称は、略対称も含む。

【0079】

ティース部３２は、内ティース部３２１と外ティース部３２３、３２４、３２５とで径方向に２段にティースを配置する構成である。これにより、ステータ２の外周部に配置した外ティース部３２３、３２４、３２５の間隔を狭くすることができる。そのため、ステータコア３の外径を大きくすることなく、ティースを増やすことが可能である。これにより、各相のコイルの巻線数が多くなり、ステータ２（モータ２００）を大型化することなく、モータ２００の出力トルクを増大させることができる。

【0080】

そして、３個の外ティース部のうち、周方向内側の外ティース部である第２外ティース部３２４に形成される第２外コイル部５３だけ、内コイル部５１と異なる方向に導線を巻くことで、ティース部３２の連結部３２２内における磁力の流れを整えることができる。つまり、ステータコア３を用いる場合、内コイル部５１で発生する磁力を効果的に利用することができ、ティース部３２に形成されたコイル部５で発生する磁力を高めることが可能である。これにより、モータ２００の出力トルクを高めることが可能である。

【0081】

そして、ティース部３２において、連結部３２２は、傾斜部３２２１を有している。これにより、連結部３２２内を流れる磁力を円滑に流すことができ、ティース部３２の外部への磁力の漏れを抑制できる。このため、コイル部５で発生する磁力を効率よく利用できる。これにより、モータ２００の出力トルクを高めることが可能である。

【0082】

本実施形態にかかるステータでは、ステータコアの外径を大きくすることなく、ティースの巻線数を増やすことが可能である。これにより、外形の大きさが同じモータの場合、本実施形態にかかるステータを用いることで、より大きなトルクを出力することができる。また、同一のトルクを出力するモータの場合、ステータを小型化できるため、モータ自体を小型化することができる。

【0083】

つまり、本実施形態にかかるステータを用いることで、モータの外形を大きくすることなく出力トルクを増大することが可能である。また、出力トルクを維持したまま、モータを小型化することが可能である。

【0084】

＜５． 変形例等＞
本発明にかかるステータの変形例について図面を参照して説明する。図８は、ステータコアの変形例を示す平面図である。図８に示すステータコア３ａは、コアバック部３１ａの構成がステータコア３のコアバック部３１と異なる。これ以外の点については、図５等に示すステータコア３と同じ構成を有する。そのため、ステータコア３ａにおいて、ステータコア３と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

【0085】

図８に示すステータコア３ａは、コアバック部３１ａがティース部３２と同数、すなわち、９個の分割可能な分割コアバック部３１２を有する。分割コアバック部３１２は、ティース部３２と同一の部材で形成される。ティース部３２と分割コアバック部３１２と含む部材を分割コア３３とする。なお、１個の分割コアバック部３１２に対して、１個のティース部３２が接続されるが、これに限定されない。例えば、１個の分割コアバック部３１２に対して、複数のティース部３２が接続されてもよい。

【0086】

すなわち、コアバック部３１ａは複数の分割コアバック部３１２を周方向に連結して形成され、分割コアバック部３１２には、少なくとも１個のティース部３２が径方向外側に接続される。

【0087】

ステータコア３ａは、９個の分割コア３３を周方向に組み合わせて形成される。ステータコア３ａは、９個の分割コア３３に分割可能である。ティース部３２を内ティース部３２１、連結部３２２、第１外ティース部３２３、第２外ティース部３２４および第３外ティース部３２５を含む構成であることで、ステータコアをティースごとに分割する場合に比べて、分割コアの結合部を減らすことが可能である。これにより、寸法公差の累積による誤差を減らすことができ、生産性を高めることが可能である。

【0088】

本発明にかかるモータは、送風装置だけでなく、回転体を回転させる動力源として広く採用することが可能である。

【0089】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明の送風装置は、サーキュレータに用いることができる。また、例えば、無人飛行体の動力源として用いることができる。また、これ以外にも軸流を発生させる気流を用いる機器に広く採用できる。また、本発明のモータは、送風装置以外にも、回転力を外部に供給する動力源として用いることが可能である。

【符号の説明】

【0091】

１ ロータ
１１ ロータコア
１２ ロータハウジング
１３ ロータマグネット
１４ シールド部材
２ ステータ
３ ステータコア
３０ ステータ片
３１ コアバック部
３１１ 貫通孔
３１２ 分割コアバック
３２ ティース部
３２１ 内ティース部
３２２ 連結部
３２３ 第１外ティース部
３２４ 第２外ティース部
３２５ 第３外ティース部
３２６ アンブレラ部
３３ 分割コア
３ａ ステータコア
３１ａ コアバック部
４ インシュレータ
４０ カバー部
４１ 突出部
４２ 壁部
５ コイル部
５０ａ 第１わたり線
５０ｂ 第２わたり線
５０ｃ 第３わたり線
５０ｄ 第４わたり線
５１ 内コイル部
５２ 第１外コイル部
５３ 第２外コイル部
５４ 第３外コイル部
６ 軸受
６１ 外輪
６２ 内輪
７ 配線基板
１００ 支柱
１０１ ベース部
１１０ ロータ片
２００ モータ
３００ インペラ
３０１ インペラハウジング
３０２ 羽根
３０３ 軸受取付部
３０４ 蓋部
３０５ 胴部
３０６ 貫通孔
３０７ ロータ取付部
３０８ ロータ取付蓋部
３０９ ロータ取付筒部
３２２１ 傾斜部
Ａ 送風装置
Ｃｘ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】