特許 7542184 回転電機

(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】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/14 20060101AFI20240823BHJP

   H02K 16/02 20060101ALI20240823BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20240823BHJP

   H02K 1/17 20060101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

H02K1/14 Z

H02K16/02

H02K3/34 B

H02K1/17

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020051378

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021151156

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-12-05

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】米田 博

(72)【発明者】

【氏名】宇賀治 元

(72)【発明者】

【氏名】国友 浩勝

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 勉

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１６３４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８２６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８００４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３９２４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／１４

Ｈ０２Ｋ １６／０２

Ｈ０２Ｋ ３／３４

Ｈ０２Ｋ １／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のティースを有するステータと、
前記ステータに対向するロータと、を備え、
前記ステータは、
前記複数のティースの各々に巻回されたコイルと、
隣り合う２つの前記ティースの間のスロット開口部に位置する磁石と、を有し、
前記複数のティースの各々は、前記コイルを保持するコイル保持部よりも当該ティースの先端側に位置し、且つ、前記磁石を保持する磁石保持部を有し、
前記ティースにおける前記コイル保持部より前記ティースの先端側に位置する部分の最大幅は、前記コイル保持部の最大幅以下であり、
前記コイル保持部と前記ティースの先端側に位置する部分との境界部分には、段差部が形成され、
前記ティースの先端部の内周側の先端に、前記先端から前記ステータの周方向の両側の各々に突出する一対の突起が設けられ、前記一対の突起の間隔は、前記コイル保持部の最大幅よりも狭くなっている、
回転電機。

【請求項2】

前記複数のティースの各々は、当該ティースの一部として前記コイル保持部を有し、
前記ステータは、さらに、前記複数のティースの各々における前記コイル保持部に装着された絶縁枠を有し、
前記コイルは、前記絶縁枠に巻回されることで前記絶縁枠を介して前記ティースに巻回されている、
請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記ステータは、さらに、前記コイル保持部として前記複数のティースの各々に装着された絶縁枠を有し、
前記コイルは、前記絶縁枠に挿入されることで前記絶縁枠を介して前記ティースに巻回されている、
請求項１に記載の回転電機。

【請求項4】

前記ロータの回転軸の軸心の方向から見たときに、前記磁石は、４辺を有する略矩形であり、
前記磁石保持部は、前記磁石の前記４辺を構成する４つの平面のうちの一つの平面と接する磁石接触面を有する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の回転電機。

【請求項5】

前記複数のティースの各々において、
前記磁石接触面は、前記磁石保持部の幅方向の両側面に一対で設けられており、
前記一対の磁石接触面の最大幅は、前記コイル保持部の最大幅以下である、
請求項４に記載の回転電機。

【請求項6】

前記磁石は、隣り合う２つの前記ティースに跨って配置されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の回転電機。

【請求項7】

前記ロータは、前記ステータの起磁力により回転する第１ロータと、前記第１ロータよりも低速で回転する第２ロータとを有し、
前記第１ロータ、前記第２ロータ及び前記ステータは、同軸で配置されている、
請求項１～６のいずれか１項に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ等の回転電機は、家電製品をはじめとして自動車及びロボット等の様々な製品に用いられている。回転電機として、磁気ギアードモータが知られている。

【0003】

磁気ギアードモータは、高調波磁束を用いた磁気減速機機構（磁気ギア）が内蔵された回転電機であり、高速ロータ、低速ロータ及びステータを有する（例えば、特許文献１）。磁気ギアードモータでは、ステータのコイルの起磁力で高速ロータを回転させることで、出力軸を有する低速ロータを所定のギア比にしたがって回転させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１０６４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

磁気ギアードモータ等の回転電機におけるステータは、例えば、複数のティースが設けられたステータコアと、複数のティースの各々に巻回されたコイルとを備える。このようなステータに対して、さらにティースに磁石を配置する場合がある。

【0006】

この場合、ティースに磁石を固定するために、各ティースにはステータの周方向に突出する凸部を設けることになる。このような凸部を有するティースにコイルを巻回する場合は、インサート巻きによってコイルをティースに巻回することになる。このため、コイルを高密度に巻回することができなくなり、コイルの線占積率が低くなる。この結果、回転電機の性能が低下する。

【0007】

そこで、ステータコアをティースごとに複数に分割した分割コアを用いることで、コイルの線占積率を高くすることが考えられる。つまり、分割コアのティースに予めコイルを高密度に巻回しておいて、高密度にコイルが巻回された分割コアを連結してステータを組み立てることで、コイルの線占積率を高くすることが考えられる。

【0008】

しかしながら、分割コアを用いた場合は、複数の分割コアを精度よく組み合わせることが難しく、結局、回転電機としての性能が低下してしまう。しかも、分割コアを用いた場合はティースに磁石を保持させることが難しく、磁石を有するステータに対して分割コアを採用することは難しい。

【0009】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、ステータのティースに磁石を配置する場合であっても、ティースに巻回されたコイルの線占積率を高くすることができる回転電機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】

【0010】

上記目的を達成するために、本開示に係る回転電機の一態様は、複数のティースを有するステータと、前記ステータに対向するロータと、を備え、前記ステータは、前記複数のティースの各々に巻回されたコイルと、隣り合う２つの前記ティースの間のスロット開口部に位置する磁石と、を有し、前記複数のティースの各々は、前記コイルを保持するコイル保持部よりも当該ティースの先端側に位置し、且つ、前記磁石を保持する磁石保持部を有し、前記ティースにおける前記コイル保持部より前記ティースの先端側に位置する部分の最大幅は、前記コイル保持部の最大幅以下である。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、ステータのティースに磁石が配置されているにもかかわらず、ティースに巻回されたコイルの線占積率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係る回転電機の断面図である。

【図2A】実施の形態に係る回転電機におけるステータの部分拡大図である。

【図2B】実施の形態に係る回転電機のステータにおいて、ステータコアとコイルと絶縁枠との構成を示す図である。

【図3A】比較例の回転電機におけるステータの部分拡大図である。

【図3B】比較例のステータにおけるステータコアとコイルと絶縁枠との構成を示す図である。

【図4】実施の形態に係る回転電機において、コイルが巻回された絶縁枠をティースに挿入する様子を説明するための図である。

【図5】変形例１に係る回転電機のステータにおいて、ステータコアとコイルと絶縁枠との構成を示す図である。

【図6】変形例２に係る回転電機のステータにおいて、ステータコアとコイルと絶縁枠との構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0014】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0015】

（実施の形態）
まず、実施の形態に係る回転電機１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る回転電機１の断面図である。図１は、回転軸３００の軸心と直交する平面で切断したときの断面を示している。

【0016】

図１に示すように、回転電機１は、モータであり、ステータ１００と、ステータ１００に対向するロータ２００とを備える。

【0017】

本実施の形態における回転電機１は、磁気ギアードモータであり、ロータ２００は、ステータ１００の起磁力により回転する第１ロータ２１０と、第１ロータ２１０とは異なる速度で回転する第２ロータ２２０とを有する。具体的には、第１ロータ２１０は、第２ロータ２２０よりも高速で回転する高速ロータであり、第２ロータ２２０は、第１ロータ２１０よりも低速で回転する低速ロータである。

【0018】

なお、ロータ２００の中心には、回転軸３００が配置されている。具体的には、回転軸３００は、第１ロータ２１０の中心に固定されている。回転軸３００は、ロータ２００が回転する際の中心となるシャフトである。一例として、回転軸３００は、金属棒である。

【0019】

ステータ１００は、第１ロータ２１０及び第２ロータ２２０の各々と対向している。本実施の形態において、ステータ１００と第２ロータ２２０と第１ロータ２１０とは、この順で径方向外側から径方向内側に向かって配置されている。したがって、ステータ１００は、第２ロータ２２０とは直接対向しており、第１ロータ２１０とは第２ロータ２２０を介して対向している。なお、ステータ１００と第２ロータ２２０と第１ロータ２１０とは、互いに微小なエアギャップを介して同軸で配置されている。

【0020】

ステータ１００は、ロータ２００に作用する起磁力を発生させる。本実施の形態において、ステータ１００は、第１ロータ２１０に作用する起磁力を発生させる。ステータ１００は、ロータ２００とともに磁気回路を構成している。ステータ１００は、ロータ２００に対面するエアギャップ面にＮ極とＳ極とが周方向に交互に表れるように構成されている。なお、ステータ１００の詳細な構造については、後述する。

【0021】

ロータ２００における第１ロータ２１０は、周方向に配置された複数の磁極対２１１を有する。また、第１ロータ２１０は、磁性材料によって構成された円筒状のロータコア２１２を有しており、複数の磁極対２１１は、ロータコア２１２に設けられている。ロータコア２１２は、例えば複数枚の電磁鋼板を積層することで構成されている。

【0022】

複数の磁極対２１１の各々は、ロータコア２１２の周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に均等に存在するように構成された永久磁石である。複数の磁極対２１１（永久磁石）は、ロータコア２１２の外周面全体を覆うように周方向に連続して配置されている。また、複数の磁極対２１１は、第１ロータ２１０の中心軸を中心として放射状に配置されている。

【0023】

複数の磁極対２１１は、第２ロータ２２０に対向している。したがって、磁極対２１１を構成する永久磁石の表面は、エアギャップ面になっている。なお、本実施の形態において、複数の磁極対２１１の極対数は５である。したがって、第１ロータ２１０の極数は、１０である。

【0024】

また、ロータ２００における第２ロータ２２０は、周方向に配置された複数の磁極片２２１（ポールピース）を有する。複数の磁極片２２１は、磁性材料によって構成された磁束集中手段である。また、第２ロータ２２０は、非磁性材料によって構成された円環状のホルダ２２２を有しており、複数の磁極片２２１は、ホルダ２２２に保持されている。複数の磁極片２２１は、ホルダ２２２の周方向に沿って等間隔で配置されている。また、複数の磁極片２２１は、第２ロータ２２０の中心軸を中心として放射状に配置されている。本実施の形態において、第２ロータ２２０は、４１個の磁極片２２１を有する。したがって、第２ロータ２２０の極対数は、４１である。

【0025】

複数の磁極片２２１は、第１ロータ２１０の磁極対２１１と対向している。また、複数の磁極片２２１は、ステータ１００のティース１１及び複数の磁石３０と対向している。複数の磁極片２２１の表面は、エアギャップ面になっている。具体的には、各磁極片２２１において、第１ロータ２１０側の面とステータ１００側の面とは、エアギャップ面になっている。

【0026】

なお、第２ロータ２２０は、複数の磁極片２２１の各々がステータ１００に向かって突出するように構成された歯車状の磁性体であってもよい。この場合、歯車状の電磁鋼板を積層することで、第２ロータ２２０を作製することができる。

【0027】

次に、ステータ１００の詳細な構造について、図１を参照しつつ、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、実施の形態に係る回転電機１におけるステータ１００の部分拡大図であり、図１の破線で囲まれる領域IIAを拡大した図である。図２Ｂは、同ステータ１００におけるステータコア１０とコイル２０と絶縁枠４０との構成を示す図である。

【0028】

図１に示すように、ステータ１００は、電機子であり、複数のティース１１及びヨーク１２を有するステータコア１０と、複数のティース１１の各々に巻回されたコイル２０とを有する。ステータ１００は、さらに、ステータコア１０のティース１１に保持された磁石３０と、ステータコア１０のティース１１に装着された絶縁枠４０とを有する。

【0029】

ステータコア１０は、複数の鋼板が回転軸３００の軸心の方向に積層された積層体である。ステータコア１０を構成する鋼板は、例えば打ち抜き電磁鋼板である。本実施の形態において、ステータコア１０は、回転軸３００の軸心を中心とする円の周方向に分割されていない。つまり、ステータコア１０は、複数の分割コアによって構成されていない。なお、ステータコア１０は、複数の鋼板の積層体に限るものではなく、磁性材料によって構成されたバルク体であってもよい。

【0030】

ステータコア１０に設けられた複数のティース１１は、回転軸３００の軸心を中心とする円の周方向に沿って等間隔に配置されている。つまり、複数のティース１１は、ステータ１００の中心軸（つまり、回転軸３００）を中心として放射状に設けられている。本実施の形態において、ステータコア１０には、２４個のティース１１が設けられている。

【0031】

複数のティース１１は、ロータ２００と対向している。本実施の形態において、複数のティース１１の各々は、第２ロータ２２０の複数の磁極片２２１と対向している。また、複数のティース１１は、ヨーク１２の内側に形成されている。具体的には、複数のティース１１は、円環状のヨーク１２から径方向内側に突出するように延在している。ヨーク１２は、複数のティース１１の外側に形成されたバックヨークである。ヨーク１２は、回転軸３００の軸心を中心とする円の周方向に沿って円環状に形成されている。ティース１１とヨーク１２とは、ステータコア１０として一体に構成されている。つまり、ステータコア１０を構成する鋼板は、ティース１１に対応する部分とヨーク１２に対応する部分とによって構成されている。

【0032】

各ティース１１は、磁極ティースであり、ティース１１に巻回されたコイル２０に通電されることで磁力を発生させる電磁石である。コイル２０は、ステータ１００の電機子巻線である巻線コイルであり、電流が流れることで第１ロータ２１０に作用する磁力を発生するように巻き回されている。本実施の形態において、コイル２０は、複数のティース１１の各々に巻回された集中巻コイルである。また、コイル２０は、３相同期モータとして第１ロータ２１０を回転できるように３相巻線となっている。なお、コイル２０を構成する電線は、例えば絶縁被覆線であり、芯線となる銅等の導電材料からなる導電線と、この導電線を被膜する絶縁膜とを有する。

【0033】

隣り合う２つのティース１１の間には、スロット開口部１０１が存在している。したがって、ステータ１００には、複数のスロット開口部１０１が存在している。具体的には、スロット開口部１０１は、隣り合う２つのティース１１の先端同士の間に存在する隙間である。本実施の形態では、ステータ１００には２４個のティース１１が設けられているので、スロット開口部１０１の数は、２４である。

【0034】

各スロット開口部１０１には、ステータ磁石として磁石３０が配置されている。したがって、ステータ１００には、複数の磁石３０が配置されている。各スロット開口部１０１において、磁石３０は、スロット開口部１０１を塞ぐように隣り合う２つのティース１１に跨って配置されている。

【0035】

本実施の形態において、磁石３０は、所定の磁極方向で着磁された永久磁石である。本実施の形態では、磁極方向がステータ１００の径方向となるように着磁されている。磁石３０は、例えば、略直方体の焼結マグネットである。したがって、回転軸３００の軸心の方向から見たときに、磁石３０は、４辺を有する略矩形である。なお、磁石３０は、厳密な直方体である場合に限らず、角が丸みを帯びた直方体であってもよいし、各辺が面取りされた直方体であってもよい、その両方であってもよい。

【0036】

複数のティース１１の各々は、第１ティース部である本体部１１ａと、本体部１１ａよりもティース１１の先端側（つまりロータ２００側）に位置する第２ティース部である先端部１１ｂとを有する。

【0037】

ティース１１の本体部１１ａの外周側部分は、ヨーク１２に接続されている。つまり、本体部１１ａは、先端部１１ｂとヨーク１２との間の部分である。本実施の形態において、ティース１１の本体部１１ａは、コイル２０を保持するコイル保持部である。したがって、複数のティース１１の各々は、当該ティース１１の一部としてコイル保持部を有する。

【0038】

具体的には、本体部１１ａには、コイル２０が巻回されている。本実施の形態において、各ティース１１ａの本体部１１ａには、絶縁枠４０（インシュレータ）が装着されており、コイル２０は、絶縁枠４０に巻回されている。つまり、コイル２０は、絶縁枠４０に巻回されることで絶縁枠４０を介して本体部１１ａに巻回されている。

【0039】

絶縁枠４０は、コイルボビンであり、コイル２０が巻回される枠状の枠体部４１と、枠体部４１の筒軸方向の両端部に設けられたフランジ状の鍔部４２とを有する。絶縁枠４０は、絶縁材料によって構成されている。例えば、絶縁枠４０は、絶縁樹脂材料によって一体に形成された樹脂成形品である。

【0040】

絶縁枠４０は、ティース１１の本体部１１ａに固定されている。絶縁枠４０は、ステータ１００に形成された係止構造と係止することで本体部１１ａに固定されていてもよいし、接着剤によって本体部１１ａに固定されていてもよい。絶縁枠４０は、ティース１１の本体部１１ａに嵌合している。したがって、ティース１１の本体部１１ａの幅と絶縁枠４０の枠体部４１の幅とはほぼ同じである。具体的には、本体部１１ａの断面形状と絶縁枠４０の枠体部４１の開口形状とは同じである。この場合、本体部１１ａの外面と枠体部４１の内面とは全周において接していてもよいし部分的に接していてもよい。

【0041】

なお、本明細書において、ティース１１における幅とは、回転軸３００の軸心の方向から見たときに、ステータ１００の径方向に直交する方向の長さのことである。つまり、本体部１１ａの幅及び先端部１１ｂの幅は、ステータ１００の径方向に直交する方向の長さのことである。また、磁石３０の幅もステータ１００の径方向に直交する方向の長さのことである。

【0042】

ティース１１の先端部１１ｂは、磁極部であり、本体部１１ａからステータ１００の径方向に突出している。ティース１１の先端部１１ｂにおける幅方向の両端部の各々に凹部が設けられており、この凹部によって先端部１１ｂが凸状に構成されている。

【0043】

また、ティース１１の先端部１１ｂは、磁石３０を保持する磁石保持部である。つまり、複数のティース１１の各々は、当該ティース１１の一部として磁石保持部を有する。磁石保持部である先端部１１ｂは、回転軸３００の軸心の方向から見たときに磁石３０の４辺を構成する４つの平面のうちの一つの平面と接する磁石接触面１１ｂ１を有する。各ティース１１において、磁石接触面１１ｂ１は、先端部１１ｂの幅方向の両側面に一対で設けられている。

【0044】

上記のように、１つの磁石３０は、隣り合う２つのティース１１に跨って配置されている。したがって、１つの磁石３０は、隣り合う２つのティース１１のうちの一方のティース１１の先端部１１ｂと他方のティース１１の先端部１１ｂとに保持される。具体的には、１つの磁石３０は、隣り合う２つのティース１１のうちの一方のティース１１の先端部１１ｂの磁石接触面１１ｂ１と他方のティース１１の先端部１１ｂの磁石接触面１１ｂ１とに挟まれることで２つのティース１１によって保持されている。

【0045】

また、各ティース１１において、一対の磁石接触面１１ｂ１の最大幅は、本体部１１ａ（コイル保持部）の最大幅以下である。本実施の形態において、一対の磁石接触面１１ｂ１の最大幅は、本体部１１ａの最大幅よりも小さい。つまり、各ティース１１において、先端部１１ｂの最大幅は、本体部１１ａの最大幅よりも狭くなっている。したがって、先端部１１ｂと本体部１１ａとの境界部分には、段差部１１ｃが形成されている。磁石３０は、この段差部１１ｃに係止されている。

【0046】

また、ティース１１における本体部１１ａ（コイル保持部）よりティース１１の先端側に位置する部分の最大幅は、本体部１１ａ（コイル保持部）の最大幅以下になっている。つまり、各ティース１１は、本体部１１ａよりもティース１１の先端側において、本体部１１ａの最大幅よりも広い幅を有する部分を有していない。例えば、本体部１１ａよりもティース１１の先端側において、ティース１１には本体部１１ａの幅よりも突出する部分が設けられていない。

【0047】

なお、ティース１１の先端部１１ｂの内周側の先端には、この先端からステータ１００の周方向の両側の各々に突出する一対の突起１１ｄが設けられているが、一対の突起１１ｄの間隔は、本体部１１ａの最大幅よりも狭くなっている。突起１１ｄによって磁石３０が固定されている。具体的には、磁石３０のステータ１００の周方向における一方の端部は、隣り合う２つのティース１１の一方のティース１１における突起１１ｄと段差部１１ｃとに挟持されている。また、磁石３０のステータ１００の周方向における他方の端部は、隣り合う２つのティース１１の他方のティース１１における突起１１ｄと段差部１１ｃとに挟持されている。これにより、磁石３０は、隣り合う２つのティース１１に跨った状態で固定されている。磁石３０は、例えば、回転軸３００の軸心の方向から２つのティース１１の先端部１１ｂの間に挿入することで固定することができる。

【0048】

ティース１１の先端部１１ｂと磁石３０とは、第２ロータ２２０の複数の磁極片２２１と対向している。また、ティース１１の先端部１１ｂにおけるロータ２００側の表面と磁石３０におけるロータ２００側の表面とは、ステータ１００のエアギャップ面になっており、ステータ１００の周方向に沿って隙間なく連続して設けられている。なお、本実施の形態において、ティース１１の先端部１１ｂにおけるロータ２００側の表面と磁石３０におけるロータ２００側の表面とはほぼ面一であるが、これに限らない。

【0049】

ティース１１の先端部１１ｂと磁石３０とは、エアギャップ面にＮ極とＳ極とが交互に表れるように配置されている。つまり、ステータ１００において、全てのティース１１の先端部１１ｂは、エアギャップ面に対して互いに同一の極性を有しており、全ての磁石３０は、エアギャップ面に対して互いに同一の極性を有している。例えば、全てのティース１１の先端部１１ｂがエアギャップ面にＳ極を有するようにコイル２０が巻回されており、全ての磁石３０がエアギャップ面にＮ極を有するように着磁されている。

【0050】

このように構成される磁気ギアードモータである回転電機１では、ステータ１００のコイル２０の起磁力によって第１ロータ２１０が回転する。具体的には、ステータ１００のコイル２０に通電すると、界磁電流がコイル２０に流れてティース１１に磁束が発生する。このティース１１で発生した磁束と第１ロータ２１０の磁極対２１１から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力が第１ロータ２１０を回転させるトルクとなり、第１ロータ２１０が回転する。そして、第１ロータ２１０が回転することで、高調波磁束によって、出力軸を有する第２ロータ２２０が所定のギア比（減速比）にしたがって減速されて回転する。

【0051】

次に、本実施の形態に係る回転電機１の効果について、図３Ａ及び図３Ｂに示される比較例の回転電機と比較して説明する。図３Ａは、比較例の回転電機におけるステータ１００Ｘの部分拡大図である。図３Ｂは、同ステータ１００Ｘにおけるステータコア１０Ｘとコイル２０Ｘと絶縁枠４０Ｘとの構成を示す図である。

【0052】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、比較例のステータ１００Ｘは、複数のティース１１Ｘが設けられたステータコア１０Ｘと、複数のティース１１Ｘの各々に装着された絶縁枠４０Ｘと、絶縁枠４０Ｘに巻回されたコイル２０Ｘと、隣り合う２つのティース１１Ｘに跨って配置された磁石３０Ｘとを備える。

【0053】

比較例のステータ１００Ｘでは、ティース１１Ｘに磁石３０Ｘを固定するために、各ティース１１Ｘにはステータ１００Ｘの周方向に突出する凸部１１ｂＸが設けられている。このため、コイル２０Ｘは、絶縁枠４０Ｘが配置されたティース１１Ｘに対してインサート巻きによって絶縁枠４０Ｘに巻線を施している。このため、比較例のステータ１００Ｘでは、コイル２０を高密度に巻回することができず、コイル２０の線占積率が低くなっている。

【0054】

これに対して、本実施の形態におけるステータ１００では、ティース１１における本体部１１ａ（コイル保持部）よりティース１１の先端側に位置する部分の最大幅が、本体部１１ａ（コイル保持部）の最大幅以下になっている。つまり、各ティース１１において、本体部１１ａよりもティース１１の先端側には、本体部１１ａの幅よりも突出する部分が設けられていない。具体的には、本体部１１ａよりもティース１１の先端側に位置する先端部１１ｂの最大幅が本体部１１ａの最大幅よりも小さくなっている。

【0055】

これにより、図４に示すように、先に絶縁枠４０にコイル２０を巻回しておいて、その後、コイル２０が巻回された絶縁枠４０をティース１１に挿入して装着することができる。図４は、実施の形態に係る回転電機１において、コイル２０が巻回された絶縁枠４０をティース１１に挿入する様子を説明するための図である。

【0056】

具体的には、図４の（ａ）に示すように、予め絶縁枠４０にコイル２０を巻回しておく。このとき、ティース１１に絶縁枠４０に装着された状態でコイル２０を巻回する必要がないので、コイル２０を高密度で絶縁枠４０に巻回することができる。

【0057】

次に、図４の（ｂ）に示すように、コイル２０が巻回された絶縁枠４０をステータコア１０のティース１１に挿入する。これにより、コイル２０が巻回された絶縁枠４０がティース１１に装着される。この結果、コイル２０は、絶縁枠４０を介してティース１１に巻回される。

【0058】

このように、本実施の形態では、ステータコア１０の外部で予めコイル２０を巻線しておくことができるので、高密度でコイル２０を巻回することができる。これにより、比較例のステータ１００Ｘと比べて、コイル２０の線占積率を高くすることができる。

【0059】

以上、本実施の形態に係る回転電機１によれば、ステータ１００のティース１１に磁石３０が配置されているにもかかわらず、ティース１１に巻回されたコイル２０の線占積率を高くすることができる。したがって、高性能かつ高出力の回転電機１を実現することができる。

【0060】

また、本実施の形態における回転電機１において、回転軸３００の軸心の方向から見たときに、磁石３０は、４辺を有する略矩形であり、ティース１１の先端部１１ｂは、磁石３０の４辺を構成する４つの平面のうちの一つの平面と接する磁石接触面１１ｂ１を有する。

【0061】

このように、磁石３０として矩形磁石を用いることで、磁石３０を歩留まりよく低コストで作製することができる。つまり、図３Ａに示される比較例のステータ１００Ｘでは、ステータ１００Ｘに磁石３０Ｘを固定するために磁石３０Ｘを瓦型形状にしたり磁石３０Ｘに保持用の加工を施したりして矩形磁石に対して追加の加工を施す必要があるので、コストアップしたり品質にバラツキが生じたりしていた。これに対して、本実施の形態では、矩形磁石に対して追加の加工を施すことなく磁石３０として矩形磁石をそのまま用いることができる。したがって、コストアップしたり品質にバラツキが生じたりすることがないので、高品質でバラツキのない回転電機１を実現することができる。

【0062】

さらに、本実施の形態における回転電機１では、複数のティース１１の各々において、磁石接触面１１ｂ１がティース１１の先端部１１ｂの幅方向の両側面に一対で設けられている。そして、一対の磁石接触面１１ｂ１の最大幅がティース１１の本体部１１ａの最大幅以下になっている。

【0063】

この構成により、本実施の形態のように、磁石３０が隣り合う２つのティース１１に跨って配置されていても、磁石３０を取り付ける前に、コイル２０が巻回された絶縁枠４０をティース１１に容易に挿入して装着させることができる。

【0064】

（変形例）
以上、本開示に係る回転電機１について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

【0065】

上記実施の形態において、ステータ１００におけるコイル保持部は、ティース１１の本体部１１ａ（つまりティース１１の一部）であったが、これに限らない。例えば、ステータにおけるコイル保持部は、ティース１１の一部ではなく、コイルが巻回される絶縁枠であってもよい。

【0066】

この場合、図５に示されるステータ１００Ａのように、ティース１１Ａには、ステータ１００Ａの周方向又はティース１１Ａの幅方向に突出する凸部１１ａ１が設けられていてもよい。凸部１１ａ１を設けることで絶縁枠４０Ａの動きを規制して絶縁枠４０Ａの位置を固定することができる。ただし、凸部１１ａ１の突出方向の先端面は、絶縁枠４０Ａの枠体部４１の外面（コイル接触面）と面一になっているとよい。また、絶縁枠４０Ａの内周側には鍔部４２を設けない方がよい。

【0067】

このように構成することで、ステータ１００Ａにおけるコイル保持部がティース１１Ａの一部ではなく絶縁枠４０Ａであったとしても、ステータ１００Ａの外部でコイル２０Ａを予め巻線しておいて、この巻線されたコイル２０Ａをティース１１Ａに装着された絶縁枠４０Ａに挿入して絶縁枠４０Ａに装着することができる。つまり、コイル２０Ａは、絶縁枠４０Ａに挿入されて装着されることで絶縁枠４０Ａを介してティース１１Ａに巻回されている。なお、図５において、ティース１１Ａに固定された磁石は省略している。

【0068】

また、図５に示される変形例では、予め巻線したコイル２０Ａのみを絶縁枠４０Ａに挿入したが、これに限らない。例えば、図６に示されるステータ１００Ｂのように、凸部１１ａ１が形成されたティース１１Ａに装着された絶縁枠４０Ａに対して、予めコイル２０が巻回された絶縁枠４０をさらに挿入することで、コイル２０が巻回された絶縁枠４０をティース１１Ａに装着してもよい。これにより、コイル２０を、絶縁枠４０及び絶縁枠４０Ａを介してティース１１Ａに巻回することができる。なお、図６において、ティース１１Ａに固定された磁石は省略している。

【0069】

また、上記実施の形態において、ステータ１００、第２ロータ２２０及び第１ロータ２１０は、この順で径方向外側から径方向内側に向かって配置されていたが、これに限らない。

【0070】

また、上記実施の形態において、ステータ１００のコイル２０として集中巻コイルを用いたが、これに限らない。例えば、コイル２０として、分布巻コイルを用いてもよい。

【0071】

また、上記実施の形態において、回転電機１として磁気ギアードモータを例示したが、これに限らない。本開示は、その他のモータに適用することもできる。

【0072】

その他、上記各実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本開示は、家電製品をはじめとして自動車及びロボット等の様々な製品に用いられる回転電機として利用することができる。例えば、本開示の回転電機は、ＦＡロボットのアクチュエータに用いられる波動歯車装置の代替装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 回転電機
１０ ステータコア
１１、１１Ａ ティース
１１ａ 本体部
１１ａ１ 凸部
１１ｂ 先端部
１１ｂ１ 磁石接触面
１１ｃ 段差部
１１ｄ 突起
１２ ヨーク
２０、２０Ａ コイル
３０ 磁石
４０、４０Ａ 絶縁枠
４１ 枠体部
４２ 鍔部
１００、１００Ａ、１００Ｂ ステータ
１０１ スロット開口部
２００ ロータ
２１０ 第１ロータ
２１１ 磁極対
２１２ ロータコア
２２０ 第２ロータ
２２１ 磁極片
２２２ ホルダ
３００ 回転軸

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】