コアレスモータ
【課題】空芯コイルのラジアル方向への傾きによるモータ効率・モータ特性の悪化を防ぎ、また、モータの製造効率を向上させることが可能なコアレスモータを提供する。
【解決手段】コアレスモータ１は、周面が多極着磁された磁石１５を有するロータ１０と、動圧軸受部４０を介在させてロータ１０を回転自在に支持するステータ３０と、磁石１５の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部１６ａ、１６ｂ及び隣り合う各有効導体部１６ａ、１６bどおしを連結する連結導体部１６ｄとを有する空芯コイル１６と、空芯コイル１６を支持するコイル受け部２０ａを有する支持部材２０とを備え、コイル受け部２０ａは、連結導体部１６ｄの周面を支持し、空芯コイル１６を径方向に位置決めする。
【解決手段】コアレスモータ１は、周面が多極着磁された磁石１５を有するロータ１０と、動圧軸受部４０を介在させてロータ１０を回転自在に支持するステータ３０と、磁石１５の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部１６ａ、１６ｂ及び隣り合う各有効導体部１６ａ、１６bどおしを連結する連結導体部１６ｄとを有する空芯コイル１６と、空芯コイル１６を支持するコイル受け部２０ａを有する支持部材２０とを備え、コイル受け部２０ａは、連結導体部１６ｄの周面を支持し、空芯コイル１６を径方向に位置決めする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば精密機器などの動力源として用いられるコアレスモータに関し、特に、モータ特性の低下を防ぐコアレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば精密機器などの動力源として用いられる小型モータの１つに、円筒状のヨーク内面に空芯コイルが配置され、多極着磁された永久磁石がヨークと共に内部を回転するコアレスモータ（いわゆるインナーロータモータ）がある。このコアレスモータは、例えば、コアドモータ（鉄心付きモータ）のようなコギングトルクが発生しない、整流火花が少なく電気雑音が小さい、ロータ慣性が小さく応答性が良好である、といった様々な利点を有している。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたコアレスモータは、シャフトに円柱状のホルダ部材が固定され、このホルダ部材の外周部に永久磁石が配置されたロータと、ロータを軸受によって回転可能に保持するエンドベース及び空芯コイルから構成されるステータと、を有している。ここで、空芯コイルの固定態様に着目すると、エンドベースに空芯コイルの一端部を固定するコイル受けが設けられている。具体的には、このコイル受けは、中心軸と同心の円弧溝が２箇所形成されており、各円弧溝に、波型した空芯コイルの一端部をはめ込んで位置決めしつつ、このコイル受けに対し自立状態で固定されている。これにより、空芯コイルはロータとの相対的な位置関係を保つことができるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に開示された電気モータにおいて、内側コイル及び外側コイルとからなる駆動コイルの固定態様に着目すると、これらは、電気絶縁材によって形成されたコイルボスの小径部及び大径部に嵌め込まれて固着されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３６６９６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−１１１３３２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１又は特許文献２に開示されたコアレスモータでは、より高いモータ特性（トルク性能）を発揮するのは困難である。
【０００７】
まず、特許文献１について、空芯コイルの取り付け方法は、上述のようにその一端をコイル受けとしての２箇所の円弧溝に自立状態に固定するものであることから、ラジアル方向への位置ズレに対する抵抗力が低い。そして、モータの回転に起因した振動や外部からの振動等の影響で、空芯コイルがラジアル方向（の内側又は外側）に傾くと、ロータとステータとの同軸度が低下し、ロータとステータのギャップが不均一となる。その結果、モータ効率・モータ特性が低下してしまう。なお、空芯コイルの傾きがあまりに大きくなると、最終的にはロータがステータに接触し、ロータがロックしてしまう虞がある。
【０００８】
また、特許文献２について、駆動コイルの取り付け方法は、上述のようにコイルボスの小径部及び大径部に嵌め込んで固着するものであるが、このコイルボスは、高速回転する（つまり可動する）ロータの一部を構成している。したがって、静止しているエンドベース（いわゆるステータ）に空芯コイルが取り付けられているモータ（特許文献１参照）と比べて、空芯コイルが遠心力により変形する問題があり、また、モータの起動と停止時にロータのイナーシャ効果によりコイルが動いてしまう虞があり、かつ耐震性の面で劣る。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、空芯コイルが径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぐことによって、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことが可能なコアレスモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。
【００１１】
（１） 周面が多極着磁された磁石を有するロータと、軸受部を介在させて前記ロータを回転自在に支持するステータと、前記磁石の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部及び隣り合う各有効導体部どおしを連結する連結導体部とを有する（略筒状の）空芯コイルと、該空芯コイルを支持するコイル受け部を有する支持部材とを備え、前記コイル受け部は、前記連結導体部の周面を支持し、前記空芯コイルを径方向に位置決めすることを特徴とするコアレスモータ。
【００１２】
本発明によれば、コアレスモータは、周面が多極着磁された磁石を有するロータと、軸受部を介在させて前記ロータを回転自在に支持するステータと、前記磁石の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部及び隣り合う各有効導体部どおしを連結する連結導体部とを有する（略筒状の）空芯コイルと、該空芯コイルを支持するコイル受け部を有する支持部材とを備え、前記コイル受け部は、前記連結導体部の周面を支持し、前記空芯コイルを径方向に位置決めするので、空芯コイルが径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぐことができ、ひいてはモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。
【００１３】
すなわち、支持部材に、略円筒状の空芯コイルの連結導体部の周面を支持するコイル受け部を形成することによって、空芯コイルは、ロータの回転軸と平行な面（例えば、コアレスモータが水平な台に設置された場合には、垂直面）によって支持されることになる。したがって、従来のコアレスモータと比べて、空芯コイルを径方向（ラジアル方向）へ傾きにくくすることができ、ロータと空芯コイル（ステータ）の同軸度の低下を防ぐことができ、ひいてはモータ特性の低下を防ぐことができる。
【００１４】
ここで、「空芯コイル」については、カゴ型にコイルを巻いて形成されたものであってもよいし、複数のセグメントコイルを所定数（円弧状に）並べて形成されたものであってもよい。
【００１５】
また、「コイル受け部」は、空芯コイルの連結導体部の周面を「支持する」ものであり、連結導体部の周面を接着剤を用いて支持するようにしてもよいし、例えば、空芯コイルの連結導体部の周面とコイル受け部との間に何らかの部材を介在させた状態で、支持していてもよい。
【００１６】
（２） 前記支持部材には、前記空芯コイルを軸方向に位置決めするように支持する突起部が形成されてなることを特徴とするコアレスモータ。
【００１７】
本発明によれば、空芯コイルを径方向及び軸方向に位置決めしながら支持部材に支持できるので、ロータと空芯コイル（ステータ）の同軸度の低下を防ぐことができ、ひいてはモータ特性の低下を防ぐことができる。
【００１８】
（３） 前記支持部材は、少なくとも前記コイル受け部がアルミ材からなることを特徴とするコアレスモータ。
【００１９】
本発明によれば、空芯コイルの連結導体部の周面をコイル受け部に支持するので、特許文献１記載のコイル受けに比べて接触する面積が広い。これにより、空芯コイルで発生した熱を支持部材に効率的に逃がすことができ、放熱特性を向上させることができる。さらに、支持部材は、少なくともコイル受け部がアルミ材からなるので、支持部材の熱伝導性を高め、上述した放熱特性を更に向上させることができる。
【００２０】
（４） 前記空芯コイルは、前記有効導体部が周方向に重なり合った複数のセグメントコイルから構成されていることを特徴とするコアレスモータ。
【００２１】
本発明によれば、空芯コイルは、前記有効導体部が周方向に重なり合った複数のセグメントコイルから構成されているので、有効導体部を周方向に重なり合わせて、重なり部分を接着剤等を用いて固定することで、略円筒状した空芯コイルの強度を高めることができる。
【００２２】
（５） 前記軸受部は動圧軸受部であり、該動圧軸受部はセラミックス材料からなることを特徴とするコアレスモータ。
【００２３】
本発明によれば、前記動圧軸受部はセラミックス材料からなるので、剛性が高いことから安定した動圧効果が得られるとともに、摩耗量を低減し、高い信頼性と長寿命化をもたらすことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るコアレスモータによれば、空芯コイルが径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぎ、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。また、モータの製造効率を向上させることができる。なお、放熱特性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係るコアレスモータ１の機械構成を示す側面断面図である。なお、本実施の形態では、コアレスモータ１は、モータ軸が固定のインナーロータ型であり、図１に示すように、ロータ１０とステータ３０と軸受部としての動圧軸受部４０とを主な構成としている。
【００２７】
図１において、コアレスモータ１のロータ１０は、ロータハブ１１，軸受スリーブ１３，ヨーク１４，永久磁石１５，及びバックヨーク１７から構成されている。なお、永久磁石１５は、周面にＮ極、Ｓ極を交互に多極着磁されている。ヨーク１４は、永久磁石１５の内周面に配置されている。
【００２８】
また、バックヨーク１７は、鉄等の磁性材からなり、後述する空芯コイル１６の外周面をおおうように、略円筒状に形成されている。
【００２９】
ステータ３０は、ロータ１０を構成する永久磁石１５の周面に空隙を介して対向する略円筒状の空芯コイル１６と、モータ軸１２と、モータ軸１２の一端を支持する支持部材２０と、を有している。
【００３０】
さらに、支持部材２０は、空芯コイル１６等で発生する熱を放熱する機能を有しており、本実施の形態において、熱伝導性が良好なアルミ材からなっている。
【００３１】
支持部材２０の中央部には、図１に示すように、凹部からなる軸受支持部２０ｃが形成されている。軸受支持部２０ｃ（凹部）には、モータ軸１２の一端側が嵌合して固定されており、このモータ軸１２とわずかな空間を介して軸受スリーブ１３が配置されている。
【００３２】
軸受スリーブ１３の径方向外側（図１の上側）には、ロータハブ１１が固定され、図１の下側には、ヨーク１４を介して永久磁石１５が取り付けられている。
【００３３】
また、永久磁石１５の空隙を介した周面には、ロータハブ１１にバックヨーク１７が取り付けられている。
【００３４】
一方で、支持部材２０には、空芯コイル１６が、永久磁石１５とバックヨーク１７との空隙部に位置するように取り付けられている。また、永久磁石１５の磁極検出用のホール素子１８は、支持部材２０に固着されたセンサ基板１９に実装されており、永久磁石１５の近傍に配置されている。なお、本実施形態では、永久磁石１５の極数は４極（外周面にＮＳＮＳと着磁されている）とし、空芯コイル１６の数が全部で６個からなる３相インナーロータモータを考えている。
【００３５】
支持部材２０に、磁極検出用のホール素子１８が実装されたセンサ基板１９が取り付けられる。このセンサ基板１９には、６個の空芯コイル１６を配線するパターンが施されており、コイル線が半田付けされている。なお、コイル線をリード線で引き出すようにしてもよい。
【００３６】
軸受部としての動圧軸受部４０は、モータ軸１２（軸部材）に形成された動圧軸受面と軸受スリーブ１３（軸受部材）に形成された動圧軸受面とを径方向に所定の狭小隙間を介在させて対向配置するとともに、狭小隙間（動圧軸受面間）に空気（軸受流体）を介在させ、両動圧軸受面の少なくとも一方側に設けた動圧発生溝４１（動圧軸受発生手段）によって軸受流体を加圧して得た動圧力により、前記軸部材と軸受部材とを相対的に回転可能に支承する。なお、本実施の形態では、図１に示すコアレスモータ１においては、ＣＣＷ方向に回転するようになっている。
【００３７】
さらに、本実施の形態において、モータ軸１２及び軸受スリーブ１３はセラミックス材料で形成されている。
【００３８】
このように、セラミックス材料で製作したモータ軸１２と軸受スリーブ１３で構成し、空気動圧によって軸受機能を持たせる動圧軸受部４０が構成され、モータ軸１２と軸受スリーブ１３の狭小隙間（動圧軸受面間）が数μｍと微小となっている。
【００３９】
本実施の形態において、動圧軸受部４０はセラミックス材料からなるので、剛性が高いことから安定した動圧効果が得られるとともに、摩耗量を低減し、高い信頼性と長寿命化をもたらすことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態において、空気（軸受流体）を用いた動圧軸受部４０で構成されているが、これに限定されるものではなく、空気以外の滑り軸受でもよい。さらには、動圧軸受以外の軸受部材、例えば、ボールベアリング等の転がり軸受を用いてもよい。
【００４１】
本実施の形態において、モータ軸１２の上端（図１）には、環状の第一の吸引マグネット２１が固着され、この第一の吸引マグネット２１に対面（周対向）する位置には、環状の第二の吸引マグネット２２がロータハブ１１の内周面に固着されている。
【００４２】
これら第一、第二の吸引マグネット２１、２２は、軸方向に極性を逆にして着磁が施されており、これにより、互いに磁気吸引し、ステータ３０に対してロータ１０の軸方向における位置決めとして作用している。
【００４３】
コアレスモータ１の組み立て方法について概説すると、まず、支持部材２０にモータ軸１２を固着するとともに、支持部材２０のモータ軸１２側の面に、磁極検出用のホール素子１８が実装されたセンサ基板１９が取り付けられる。次に、６個の空芯コイル１６を、略円筒状になるようにして支持部材２０に固定する。なお、コアレスモータ１では、支持部材２０への空芯コイル１６の取り付け態様が特徴的であるので、この点については後述する。空芯コイル１６の固定が終わると、ステータ（ステータ組）を完成させた後、ロータ１０をステータに取り付ける。このようにして、コアレスモータ１が完成する。
【００４４】
次に、上述した空芯コイル１６の取り付け態様について詳述する。図２は、空芯コイル１６の取り付け態様について説明するための説明図である。特に、図２（ａ）は、空芯コイル１６の平面断面図であって、図１に示すコアレスモータ１のうち空芯コイル１６及び支持部材２０のみに着目している。また、図２（ｂ）は、１個の空芯コイル（セグメントコイル）１６の外観構成を示している。
【００４５】
図２（ａ）によれば、湾曲成形された空芯コイル１６（図２（ｂ）参照）は、全部で６個、略筒状になるように支持部材２０に固定されている。
【００４６】
各空芯コイル１６は、トルク発生に寄与する複数の有効導体部１６ａ、１６ｂ及び隣り合う各有効導体部１６ａ、１６ｂどおしを連結する連結導体部１６ｃ、１６ｄとを有している。
【００４７】
さらに、各空芯コイル１６は、周方向に機械角で凡そ９０°の幅をもつように形成されており、隣り合う空芯コイル１６同士は、周方向に機械角で凡そ６０°ずれた状態で位置決めされている。すなわち、図２（ａ）に示すように、有効導体部１６ｂ、１６ａが周方向に重なり合った状態で位置決めされている。
【００４８】
このように、空芯コイル１６は、有効導体部１６ｂと有効導体部１６ａが周方向に重なり合い、重なり部分を接着剤等を用いて固定することで、略円筒状した空芯コイルの強度を高めることができる。なお、本実施の形態では、（セグメント）コイルの線は自己融着線（接着剤の付いた線）を使用しているため、重なり部分も自己融着させて固着させている。これにより、空芯コイルの強度を高めることができる。
【００４９】
６個の空芯コイル１６のうち、一の空芯コイル（セグメントコイル）１６に着目すると、周方向に右隣の空芯コイル１６（図２（ａ）でいえば、反時計回りの方向に隣接している空芯コイル１６）と比べて、一部がモータ軸１２の径方向（ラジアル方向）内側に配置されており、周方向に左隣の空芯コイル１６（図２（ａ）でいえば、時計回りの方向に隣接している空芯コイル１６）と比べて、一部がモータ軸１２のラジアル方向外側に配置されている。
【００５０】
また、隣り合う空芯コイル１６、１６同士において、一方の空芯コイル１６の有効導体部１６ｂに、他方の空芯コイル１６の有効導体部１６ａが、幅全体が重なるようになっている（図４（ｂ）参照）。なお、重なり量は限定されるものではない。
【００５１】
図３は、空芯コイル１６を略円筒状になるようにして支持部材２０に固定する様子を示す概略工程図（模式図）である。図３（ａ）は、空芯コイル１６及び支持部材２０を斜めから見たときの概略斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を縦方向に切断したときの縦断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＸ部分を拡大した様子を示す拡大図であり、図３（ｄ）は、空芯コイル１６を支持部材２０に嵌合させたときの様子を示す概略斜視図である。
【００５２】
本実施の形態において、図３に示すように、支持部材２０には、上述した軸受支持部２０ｃだけでなく、コイル受け部２０ａ及び突起部２０ｂが形成されている。コイル受け部２０ａの外径は、略筒状に形成された空芯コイル１６の内径と比べて、同一又は僅かに小さく形成されており（図３（ｃ）参照）、空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの内周面が、このコイル受け部２０ａ（外周面）に接着剤を用いて固着されている。
【００５３】
また、コイル受け部２０ａ（外周面）に連結導体部１６ｄの内周面が嵌合（又は固着）したとき、突起部２０ｂは、一の空芯コイル（セグメントコイル）１６の厚さが収まる高さに突起している（図３（ｃ）参照）。すなわち、空芯コイル１６が突起部２０ｂで係止するように取り付けられ、空芯コイル１６の下端部は、突起部２０ｂに当接した状態で支持される。こうして、支持部材２０への空芯コイル１６の取り付けが完了する（図３（ｄ）参照）。
【００５４】
なお、コイル受け部２０ａと空芯コイル１６の連結導体部１６ｅの間に何らかの部材（絶縁材等）が介在していてもよいし、突起部２０ｂと空芯コイル１６の下端部の間に何らかの部材（絶縁材等）が介在していてもよい。
【００５５】
なお、本実施の形態において、支持部材２０を加工する際は、凹部からなる軸受支持部２０ｃとコイル受け部２０ａはワンチャックで加工することができるため、軸受支持部２０ｃの内周面とコイル受け部２０ａの外周面の両者の同軸度を精度良く加工することができる。このため、ロータ１０を構成する永久磁石１５及びバックヨーク１７とステータ３０を構成する空芯コイル１６とのギャップを従来に比べてより狭くすることができる。その結果、モータの更なる小型化が可能であるとともに、永久磁石１５から生じる磁束の無効部分（漏れ磁束）が少なくなり、モータ効率を高めることができる。なお、支持部材２０のコイル受け部２０ａ及び突起部２０ｂは空芯コイル１６と接触するため、必要に応じて絶縁処理が施されている。
【００５６】
ここで、空芯コイル１６が支持部材２０に位置決め固定されたとき、支持部材２０のコイル受け部２０ａは、連結導体部１６ｄ、すなわち、空芯コイル１６のうちモータ特性にほとんど影響を及ぼさない部分の周面を支持する。図４は、連結導体部１６ｄ、すなわち、空芯コイル１６のうちモータ特性にほとんど影響を及ぼさない部分の一例を示す図である。
【００５７】
図４（ａ）において、一の空芯コイル（セグメントコイル）１６において、上述している連結導体部１６ｃ、１６ｄは、ロータ１０のモータ軸１２と凡そ直交する方向に電流が流れる直交部である（図中の斜線部参照）。これら連結導体部１６ｃ、１６ｄ（直交部）のうち、支持部材２０に近い側にあるのは連結導体部１６ｄであり、この連結導体部１６ｄを流れる電流の方向（図中の矢印参照）は、モータ軸１２と凡そ直交する方向となるため、モータ特性にほとんど影響を及ぼさない。したがって、コイル受け部２０ａによって連結導体部１６ｄの（内）周面を支持すれば、支持したことに起因するモータ特性の低下を防ぐことができる。図４（ｂ）では、２個の空芯コイル（セグメントコイル）１６を重ねたときに、モータ特性にほとんど影響を及ぼさない２個の空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの位置を図示している（図中の斜線部参照）。
【００５８】
また、図１に示すように、本実施の形態では、連結導体部１６ｄの幅全体をコイル受け部２０ａの外周面に取り付けているので、モータ特性に影響を及ぼさない部分を支持するため、モータ特性を低下させることなく、モータ全長を短くすることができる。
【００５９】
［実施形態の効果］
図１に示すコアレスモータ１によれば、コイル受け部２０ａ（外周面）に連結導体部１６ｄの内周面が嵌合（又は固着）するので、空芯コイル１６が径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぎ、コアレスモータ１全長を短くすることができて、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。また、コアレスモータ１の製造効率を向上させることができる。更には、放熱特性を高めることができる。
【００６０】
また、空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの"周面"を支持するようにしているので、空芯コイルの"一端部"を支持する特許文献１と比べて、空芯コイル１６とコイル受け部２０ａ（特許文献１ではコイル受け）が接触する面積が広くなっている。これにより、空芯コイル１６で発生した熱を支持部材２０に効率的に逃がすことができ、放熱特性を向上させることができる。特に、コアレスモータ１が、高いトルクを必要とする製品（例えばファンモータなど）の駆動源として用いられる場合には、発熱量の増加に起因して放熱特性が重要になるため、本発明に係るコアレスモータが有用なものになる。
【００６１】
さらに、空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの周面を支持するコイル受け部２０ａが、可動するロータ１０側ではなく、ステータ３０側に設けられている。これにより、空芯コイル１６で生じる熱が、静止している支持部材２０を介して逃げ易い構成となっている。この点、ロータという可動部を介してしか熱が逃げない特許文献２と比べて、放熱効果が高いという効果がある。
【００６２】
また、支持部材２０は、熱伝導率の良好なアルミ部材からなるので、放熱特性の更なる向上を図ることができる。なお、この放熱特性に関しては、支持部材２０のうち少なくともコイル受け部２０ａがアルミ部材であれば放熱特性向上に資することができる。
【００６３】
コアレスモータ１において、ロータ１０はステータ３０に動圧軸受部４０を介して同心円上に回転可能に支持されているので、ステータ３０を構成する支持部材２０（コイル受け部２０ａ）に設けられた空芯コイル１６の円筒面とロータ１０を構成する永久磁石１５及びバックヨーク１７との対向面が均一な距離となるように位置決め固定することができる。したがって、空芯コイル１６の同心円上にコイル受け部２０ａが存在することになり、より確実に位置決めすることが可能になる。
【００６４】
また、本発明は、前記ロータを回転自在に支持する支持部材に形成されたコイル受け部によって、空芯コイルを支持することとしている。したがって、特許文献２に開示された従来の電気モータと異なり、空芯コイルが遠心力により変形することがなく、また、空芯コイルの固定強度及び耐震性の向上に寄与することができる。
【００６５】
本実施の形態に係るコアレスモータ１によれば、空芯コイル１６の連結導体部１６ｅが、コイル受け部２０ａ及び突起部２０ｂに支持されることによって、空芯コイル１６の連結導体部１６ｅは、内周面に加え、その下端部によっても、支持されることになる。その結果、空芯コイル１６の径方向（ラジアル方向）への傾きを防ぎ、空芯コイル１６を従来に比べてより安定して保持することができる。
【００６６】
また、空芯コイル１６の径方向（ラジアル方向）への傾きを防ぐことによって、永久磁石１５及びバックヨーク１７（ロータ１０）と空芯コイル１６（ステータ３０）の同軸度を向上させることができ、ひいてはモータ特性の低下を防ぐことができる。また、同軸度が向上すると、余計なギャップが不要となり、ロータ１０とステータ３０のギャップを従来に比べてより狭くすることができる。その結果、コアレスモータ１の更なる小型化が可能であるとともに、空芯コイル及び永久磁石を小型化することで磁気抵抗を小さくしてモータ効率を高めることができる。
【００６７】
また、空芯コイル１６は支持部材２０に支持されるため、空芯コイル１６を支持するための治具が不要になり、モータ製造時の取り付け作業の簡素化及び製造効率の向上を図ることができる。
【００６８】
［変形例］
本実施形態では、空芯コイル１６として、複数のセグメントコイルを所定数並べて形成されるものを採用したが、例えば図４（ｃ）に示すように、カゴ型にコイルを巻いて形成される空芯コイル１６Ａを採用した場合であっても、同様のことがいえる。すなわち、コイル受け部２０ａによって、空芯コイル１６Ａの連結導体部１６ｄの周面を、すなわち、空芯コイル１６Ａのうちモータ特性にほぼ影響を及ぼさない部分を支持するので、モータ特性の低下を防ぎつつ、ロータ１０と空芯コイル１６Ａとの同軸度が低下するのを防ぐことができる。
【００６９】
また、図４（ｄ）に示すように、カゴ型にコイルを巻いて形成される空芯コイル１６Ｂの展開図が三角波状になる場合も考えられる。このように、たとえロータ１０のモータ軸１２と略直交する方向に電流が流れない場合であっても（図中の矢印参照）、空芯コイル１６Ｂの連結導体部１６ｅの周面を、すなわち、モータ特性にほとんど影響を及ぼさない部分を支持するようにコイル受け部２０ａが形成されていれば、本発明は適用可能である。
【００７０】
なお、例えばカゴ型の空芯コイル１６Ｂを展開したときには、矩形波、ひし形や六角形等の形状になるような巻き方にしてもよい。また、複数のセグメントコイルを並べることによって空芯コイルを形成するときには、各セグメントコイルは略四角枠の形状となる。
【００７１】
また、本実施形態では、４（極）−６（空芯コイル数）構造の３相インターロータモータを考えることとしたが、例えば、２相モータであっても、アウターロータモータであっても、例えば８−１２構造のモータであっても、その種類の如何は問わない。また、本実施形態においては、６個の空芯コイル１６を固定することとしたが、用いる空芯コイル１６の数や形状は、上述したものに限られない。
【００７２】
また、本実施形態では、モータ軸１２を支持部材２０に固定した軸固定型コアレスモータ構成について説明したが、例えば、図５に示すように、支持部材２０に軸受スリーブ１３Ａが固定され、ロータ１０が回転自在に支持されるような構成であっても構わない。すなわち、モータ軸１２Ａがロータハブ１１に固定され、空芯コイル１６及び軸受スリーブ１３Ａが支持部材２０に固定され、ロータハブ１１に固定された永久磁石１５が、空芯コイル１６と軸受スリーブ１３との空隙を回転するような構成であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るコアレスモータは、空芯コイルがラジアル方向へ傾くのを防ぐことができ、ひいてはモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことが可能なものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係るコアレスモータの機械構成を示す側面断面図である。
【図２】空芯コイルの取り付け態様について説明するための説明図である。
【図３】空芯コイルを略円筒状になるようにして支持部材に固定する様子を示す概略工程図である。
【図４】空芯コイルの連結導体部の一例を示す図である。
【図５】本発明に係るコアレスモータの他の実施の形態の機械構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ コアレスモータ
１０ ロータ
１１ ロータハブ
１２ モータ軸（軸部材）
１３ 軸受スリーブ（軸受部材）
１４ ヨーク
１５ 永久磁石
１６，１６Ａ，１６Ｂ 空芯コイル
１６ａ，１６ｂ 有効導体部
１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ 連結導体部
１７ バックヨーク
１８ ホール素子
１９ センサ基板
２０ 支持部材
２０ａ コイル受け部
２０ｂ 突起部
２０ｃ 軸受支持部
３０ ステータ
４０ 軸受部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば精密機器などの動力源として用いられるコアレスモータに関し、特に、モータ特性の低下を防ぐコアレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば精密機器などの動力源として用いられる小型モータの１つに、円筒状のヨーク内面に空芯コイルが配置され、多極着磁された永久磁石がヨークと共に内部を回転するコアレスモータ（いわゆるインナーロータモータ）がある。このコアレスモータは、例えば、コアドモータ（鉄心付きモータ）のようなコギングトルクが発生しない、整流火花が少なく電気雑音が小さい、ロータ慣性が小さく応答性が良好である、といった様々な利点を有している。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたコアレスモータは、シャフトに円柱状のホルダ部材が固定され、このホルダ部材の外周部に永久磁石が配置されたロータと、ロータを軸受によって回転可能に保持するエンドベース及び空芯コイルから構成されるステータと、を有している。ここで、空芯コイルの固定態様に着目すると、エンドベースに空芯コイルの一端部を固定するコイル受けが設けられている。具体的には、このコイル受けは、中心軸と同心の円弧溝が２箇所形成されており、各円弧溝に、波型した空芯コイルの一端部をはめ込んで位置決めしつつ、このコイル受けに対し自立状態で固定されている。これにより、空芯コイルはロータとの相対的な位置関係を保つことができるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に開示された電気モータにおいて、内側コイル及び外側コイルとからなる駆動コイルの固定態様に着目すると、これらは、電気絶縁材によって形成されたコイルボスの小径部及び大径部に嵌め込まれて固着されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３６６９６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−１１１３３２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１又は特許文献２に開示されたコアレスモータでは、より高いモータ特性（トルク性能）を発揮するのは困難である。
【０００７】
まず、特許文献１について、空芯コイルの取り付け方法は、上述のようにその一端をコイル受けとしての２箇所の円弧溝に自立状態に固定するものであることから、ラジアル方向への位置ズレに対する抵抗力が低い。そして、モータの回転に起因した振動や外部からの振動等の影響で、空芯コイルがラジアル方向（の内側又は外側）に傾くと、ロータとステータとの同軸度が低下し、ロータとステータのギャップが不均一となる。その結果、モータ効率・モータ特性が低下してしまう。なお、空芯コイルの傾きがあまりに大きくなると、最終的にはロータがステータに接触し、ロータがロックしてしまう虞がある。
【０００８】
また、特許文献２について、駆動コイルの取り付け方法は、上述のようにコイルボスの小径部及び大径部に嵌め込んで固着するものであるが、このコイルボスは、高速回転する（つまり可動する）ロータの一部を構成している。したがって、静止しているエンドベース（いわゆるステータ）に空芯コイルが取り付けられているモータ（特許文献１参照）と比べて、空芯コイルが遠心力により変形する問題があり、また、モータの起動と停止時にロータのイナーシャ効果によりコイルが動いてしまう虞があり、かつ耐震性の面で劣る。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、空芯コイルが径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぐことによって、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことが可能なコアレスモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。
【００１１】
（１） 周面が多極着磁された磁石を有するロータと、軸受部を介在させて前記ロータを回転自在に支持するステータと、前記磁石の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部及び隣り合う各有効導体部どおしを連結する連結導体部とを有する（略筒状の）空芯コイルと、該空芯コイルを支持するコイル受け部を有する支持部材とを備え、前記コイル受け部は、前記連結導体部の周面を支持し、前記空芯コイルを径方向に位置決めすることを特徴とするコアレスモータ。
【００１２】
本発明によれば、コアレスモータは、周面が多極着磁された磁石を有するロータと、軸受部を介在させて前記ロータを回転自在に支持するステータと、前記磁石の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部及び隣り合う各有効導体部どおしを連結する連結導体部とを有する（略筒状の）空芯コイルと、該空芯コイルを支持するコイル受け部を有する支持部材とを備え、前記コイル受け部は、前記連結導体部の周面を支持し、前記空芯コイルを径方向に位置決めするので、空芯コイルが径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぐことができ、ひいてはモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。
【００１３】
すなわち、支持部材に、略円筒状の空芯コイルの連結導体部の周面を支持するコイル受け部を形成することによって、空芯コイルは、ロータの回転軸と平行な面（例えば、コアレスモータが水平な台に設置された場合には、垂直面）によって支持されることになる。したがって、従来のコアレスモータと比べて、空芯コイルを径方向（ラジアル方向）へ傾きにくくすることができ、ロータと空芯コイル（ステータ）の同軸度の低下を防ぐことができ、ひいてはモータ特性の低下を防ぐことができる。
【００１４】
ここで、「空芯コイル」については、カゴ型にコイルを巻いて形成されたものであってもよいし、複数のセグメントコイルを所定数（円弧状に）並べて形成されたものであってもよい。
【００１５】
また、「コイル受け部」は、空芯コイルの連結導体部の周面を「支持する」ものであり、連結導体部の周面を接着剤を用いて支持するようにしてもよいし、例えば、空芯コイルの連結導体部の周面とコイル受け部との間に何らかの部材を介在させた状態で、支持していてもよい。
【００１６】
（２） 前記支持部材には、前記空芯コイルを軸方向に位置決めするように支持する突起部が形成されてなることを特徴とするコアレスモータ。
【００１７】
本発明によれば、空芯コイルを径方向及び軸方向に位置決めしながら支持部材に支持できるので、ロータと空芯コイル（ステータ）の同軸度の低下を防ぐことができ、ひいてはモータ特性の低下を防ぐことができる。
【００１８】
（３） 前記支持部材は、少なくとも前記コイル受け部がアルミ材からなることを特徴とするコアレスモータ。
【００１９】
本発明によれば、空芯コイルの連結導体部の周面をコイル受け部に支持するので、特許文献１記載のコイル受けに比べて接触する面積が広い。これにより、空芯コイルで発生した熱を支持部材に効率的に逃がすことができ、放熱特性を向上させることができる。さらに、支持部材は、少なくともコイル受け部がアルミ材からなるので、支持部材の熱伝導性を高め、上述した放熱特性を更に向上させることができる。
【００２０】
（４） 前記空芯コイルは、前記有効導体部が周方向に重なり合った複数のセグメントコイルから構成されていることを特徴とするコアレスモータ。
【００２１】
本発明によれば、空芯コイルは、前記有効導体部が周方向に重なり合った複数のセグメントコイルから構成されているので、有効導体部を周方向に重なり合わせて、重なり部分を接着剤等を用いて固定することで、略円筒状した空芯コイルの強度を高めることができる。
【００２２】
（５） 前記軸受部は動圧軸受部であり、該動圧軸受部はセラミックス材料からなることを特徴とするコアレスモータ。
【００２３】
本発明によれば、前記動圧軸受部はセラミックス材料からなるので、剛性が高いことから安定した動圧効果が得られるとともに、摩耗量を低減し、高い信頼性と長寿命化をもたらすことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るコアレスモータによれば、空芯コイルが径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぎ、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。また、モータの製造効率を向上させることができる。なお、放熱特性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係るコアレスモータ１の機械構成を示す側面断面図である。なお、本実施の形態では、コアレスモータ１は、モータ軸が固定のインナーロータ型であり、図１に示すように、ロータ１０とステータ３０と軸受部としての動圧軸受部４０とを主な構成としている。
【００２７】
図１において、コアレスモータ１のロータ１０は、ロータハブ１１，軸受スリーブ１３，ヨーク１４，永久磁石１５，及びバックヨーク１７から構成されている。なお、永久磁石１５は、周面にＮ極、Ｓ極を交互に多極着磁されている。ヨーク１４は、永久磁石１５の内周面に配置されている。
【００２８】
また、バックヨーク１７は、鉄等の磁性材からなり、後述する空芯コイル１６の外周面をおおうように、略円筒状に形成されている。
【００２９】
ステータ３０は、ロータ１０を構成する永久磁石１５の周面に空隙を介して対向する略円筒状の空芯コイル１６と、モータ軸１２と、モータ軸１２の一端を支持する支持部材２０と、を有している。
【００３０】
さらに、支持部材２０は、空芯コイル１６等で発生する熱を放熱する機能を有しており、本実施の形態において、熱伝導性が良好なアルミ材からなっている。
【００３１】
支持部材２０の中央部には、図１に示すように、凹部からなる軸受支持部２０ｃが形成されている。軸受支持部２０ｃ（凹部）には、モータ軸１２の一端側が嵌合して固定されており、このモータ軸１２とわずかな空間を介して軸受スリーブ１３が配置されている。
【００３２】
軸受スリーブ１３の径方向外側（図１の上側）には、ロータハブ１１が固定され、図１の下側には、ヨーク１４を介して永久磁石１５が取り付けられている。
【００３３】
また、永久磁石１５の空隙を介した周面には、ロータハブ１１にバックヨーク１７が取り付けられている。
【００３４】
一方で、支持部材２０には、空芯コイル１６が、永久磁石１５とバックヨーク１７との空隙部に位置するように取り付けられている。また、永久磁石１５の磁極検出用のホール素子１８は、支持部材２０に固着されたセンサ基板１９に実装されており、永久磁石１５の近傍に配置されている。なお、本実施形態では、永久磁石１５の極数は４極（外周面にＮＳＮＳと着磁されている）とし、空芯コイル１６の数が全部で６個からなる３相インナーロータモータを考えている。
【００３５】
支持部材２０に、磁極検出用のホール素子１８が実装されたセンサ基板１９が取り付けられる。このセンサ基板１９には、６個の空芯コイル１６を配線するパターンが施されており、コイル線が半田付けされている。なお、コイル線をリード線で引き出すようにしてもよい。
【００３６】
軸受部としての動圧軸受部４０は、モータ軸１２（軸部材）に形成された動圧軸受面と軸受スリーブ１３（軸受部材）に形成された動圧軸受面とを径方向に所定の狭小隙間を介在させて対向配置するとともに、狭小隙間（動圧軸受面間）に空気（軸受流体）を介在させ、両動圧軸受面の少なくとも一方側に設けた動圧発生溝４１（動圧軸受発生手段）によって軸受流体を加圧して得た動圧力により、前記軸部材と軸受部材とを相対的に回転可能に支承する。なお、本実施の形態では、図１に示すコアレスモータ１においては、ＣＣＷ方向に回転するようになっている。
【００３７】
さらに、本実施の形態において、モータ軸１２及び軸受スリーブ１３はセラミックス材料で形成されている。
【００３８】
このように、セラミックス材料で製作したモータ軸１２と軸受スリーブ１３で構成し、空気動圧によって軸受機能を持たせる動圧軸受部４０が構成され、モータ軸１２と軸受スリーブ１３の狭小隙間（動圧軸受面間）が数μｍと微小となっている。
【００３９】
本実施の形態において、動圧軸受部４０はセラミックス材料からなるので、剛性が高いことから安定した動圧効果が得られるとともに、摩耗量を低減し、高い信頼性と長寿命化をもたらすことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態において、空気（軸受流体）を用いた動圧軸受部４０で構成されているが、これに限定されるものではなく、空気以外の滑り軸受でもよい。さらには、動圧軸受以外の軸受部材、例えば、ボールベアリング等の転がり軸受を用いてもよい。
【００４１】
本実施の形態において、モータ軸１２の上端（図１）には、環状の第一の吸引マグネット２１が固着され、この第一の吸引マグネット２１に対面（周対向）する位置には、環状の第二の吸引マグネット２２がロータハブ１１の内周面に固着されている。
【００４２】
これら第一、第二の吸引マグネット２１、２２は、軸方向に極性を逆にして着磁が施されており、これにより、互いに磁気吸引し、ステータ３０に対してロータ１０の軸方向における位置決めとして作用している。
【００４３】
コアレスモータ１の組み立て方法について概説すると、まず、支持部材２０にモータ軸１２を固着するとともに、支持部材２０のモータ軸１２側の面に、磁極検出用のホール素子１８が実装されたセンサ基板１９が取り付けられる。次に、６個の空芯コイル１６を、略円筒状になるようにして支持部材２０に固定する。なお、コアレスモータ１では、支持部材２０への空芯コイル１６の取り付け態様が特徴的であるので、この点については後述する。空芯コイル１６の固定が終わると、ステータ（ステータ組）を完成させた後、ロータ１０をステータに取り付ける。このようにして、コアレスモータ１が完成する。
【００４４】
次に、上述した空芯コイル１６の取り付け態様について詳述する。図２は、空芯コイル１６の取り付け態様について説明するための説明図である。特に、図２（ａ）は、空芯コイル１６の平面断面図であって、図１に示すコアレスモータ１のうち空芯コイル１６及び支持部材２０のみに着目している。また、図２（ｂ）は、１個の空芯コイル（セグメントコイル）１６の外観構成を示している。
【００４５】
図２（ａ）によれば、湾曲成形された空芯コイル１６（図２（ｂ）参照）は、全部で６個、略筒状になるように支持部材２０に固定されている。
【００４６】
各空芯コイル１６は、トルク発生に寄与する複数の有効導体部１６ａ、１６ｂ及び隣り合う各有効導体部１６ａ、１６ｂどおしを連結する連結導体部１６ｃ、１６ｄとを有している。
【００４７】
さらに、各空芯コイル１６は、周方向に機械角で凡そ９０°の幅をもつように形成されており、隣り合う空芯コイル１６同士は、周方向に機械角で凡そ６０°ずれた状態で位置決めされている。すなわち、図２（ａ）に示すように、有効導体部１６ｂ、１６ａが周方向に重なり合った状態で位置決めされている。
【００４８】
このように、空芯コイル１６は、有効導体部１６ｂと有効導体部１６ａが周方向に重なり合い、重なり部分を接着剤等を用いて固定することで、略円筒状した空芯コイルの強度を高めることができる。なお、本実施の形態では、（セグメント）コイルの線は自己融着線（接着剤の付いた線）を使用しているため、重なり部分も自己融着させて固着させている。これにより、空芯コイルの強度を高めることができる。
【００４９】
６個の空芯コイル１６のうち、一の空芯コイル（セグメントコイル）１６に着目すると、周方向に右隣の空芯コイル１６（図２（ａ）でいえば、反時計回りの方向に隣接している空芯コイル１６）と比べて、一部がモータ軸１２の径方向（ラジアル方向）内側に配置されており、周方向に左隣の空芯コイル１６（図２（ａ）でいえば、時計回りの方向に隣接している空芯コイル１６）と比べて、一部がモータ軸１２のラジアル方向外側に配置されている。
【００５０】
また、隣り合う空芯コイル１６、１６同士において、一方の空芯コイル１６の有効導体部１６ｂに、他方の空芯コイル１６の有効導体部１６ａが、幅全体が重なるようになっている（図４（ｂ）参照）。なお、重なり量は限定されるものではない。
【００５１】
図３は、空芯コイル１６を略円筒状になるようにして支持部材２０に固定する様子を示す概略工程図（模式図）である。図３（ａ）は、空芯コイル１６及び支持部材２０を斜めから見たときの概略斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を縦方向に切断したときの縦断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＸ部分を拡大した様子を示す拡大図であり、図３（ｄ）は、空芯コイル１６を支持部材２０に嵌合させたときの様子を示す概略斜視図である。
【００５２】
本実施の形態において、図３に示すように、支持部材２０には、上述した軸受支持部２０ｃだけでなく、コイル受け部２０ａ及び突起部２０ｂが形成されている。コイル受け部２０ａの外径は、略筒状に形成された空芯コイル１６の内径と比べて、同一又は僅かに小さく形成されており（図３（ｃ）参照）、空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの内周面が、このコイル受け部２０ａ（外周面）に接着剤を用いて固着されている。
【００５３】
また、コイル受け部２０ａ（外周面）に連結導体部１６ｄの内周面が嵌合（又は固着）したとき、突起部２０ｂは、一の空芯コイル（セグメントコイル）１６の厚さが収まる高さに突起している（図３（ｃ）参照）。すなわち、空芯コイル１６が突起部２０ｂで係止するように取り付けられ、空芯コイル１６の下端部は、突起部２０ｂに当接した状態で支持される。こうして、支持部材２０への空芯コイル１６の取り付けが完了する（図３（ｄ）参照）。
【００５４】
なお、コイル受け部２０ａと空芯コイル１６の連結導体部１６ｅの間に何らかの部材（絶縁材等）が介在していてもよいし、突起部２０ｂと空芯コイル１６の下端部の間に何らかの部材（絶縁材等）が介在していてもよい。
【００５５】
なお、本実施の形態において、支持部材２０を加工する際は、凹部からなる軸受支持部２０ｃとコイル受け部２０ａはワンチャックで加工することができるため、軸受支持部２０ｃの内周面とコイル受け部２０ａの外周面の両者の同軸度を精度良く加工することができる。このため、ロータ１０を構成する永久磁石１５及びバックヨーク１７とステータ３０を構成する空芯コイル１６とのギャップを従来に比べてより狭くすることができる。その結果、モータの更なる小型化が可能であるとともに、永久磁石１５から生じる磁束の無効部分（漏れ磁束）が少なくなり、モータ効率を高めることができる。なお、支持部材２０のコイル受け部２０ａ及び突起部２０ｂは空芯コイル１６と接触するため、必要に応じて絶縁処理が施されている。
【００５６】
ここで、空芯コイル１６が支持部材２０に位置決め固定されたとき、支持部材２０のコイル受け部２０ａは、連結導体部１６ｄ、すなわち、空芯コイル１６のうちモータ特性にほとんど影響を及ぼさない部分の周面を支持する。図４は、連結導体部１６ｄ、すなわち、空芯コイル１６のうちモータ特性にほとんど影響を及ぼさない部分の一例を示す図である。
【００５７】
図４（ａ）において、一の空芯コイル（セグメントコイル）１６において、上述している連結導体部１６ｃ、１６ｄは、ロータ１０のモータ軸１２と凡そ直交する方向に電流が流れる直交部である（図中の斜線部参照）。これら連結導体部１６ｃ、１６ｄ（直交部）のうち、支持部材２０に近い側にあるのは連結導体部１６ｄであり、この連結導体部１６ｄを流れる電流の方向（図中の矢印参照）は、モータ軸１２と凡そ直交する方向となるため、モータ特性にほとんど影響を及ぼさない。したがって、コイル受け部２０ａによって連結導体部１６ｄの（内）周面を支持すれば、支持したことに起因するモータ特性の低下を防ぐことができる。図４（ｂ）では、２個の空芯コイル（セグメントコイル）１６を重ねたときに、モータ特性にほとんど影響を及ぼさない２個の空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの位置を図示している（図中の斜線部参照）。
【００５８】
また、図１に示すように、本実施の形態では、連結導体部１６ｄの幅全体をコイル受け部２０ａの外周面に取り付けているので、モータ特性に影響を及ぼさない部分を支持するため、モータ特性を低下させることなく、モータ全長を短くすることができる。
【００５９】
［実施形態の効果］
図１に示すコアレスモータ１によれば、コイル受け部２０ａ（外周面）に連結導体部１６ｄの内周面が嵌合（又は固着）するので、空芯コイル１６が径方向（ラジアル方向）へ傾くのを防ぎ、コアレスモータ１全長を短くすることができて、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。また、コアレスモータ１の製造効率を向上させることができる。更には、放熱特性を高めることができる。
【００６０】
また、空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの"周面"を支持するようにしているので、空芯コイルの"一端部"を支持する特許文献１と比べて、空芯コイル１６とコイル受け部２０ａ（特許文献１ではコイル受け）が接触する面積が広くなっている。これにより、空芯コイル１６で発生した熱を支持部材２０に効率的に逃がすことができ、放熱特性を向上させることができる。特に、コアレスモータ１が、高いトルクを必要とする製品（例えばファンモータなど）の駆動源として用いられる場合には、発熱量の増加に起因して放熱特性が重要になるため、本発明に係るコアレスモータが有用なものになる。
【００６１】
さらに、空芯コイル１６の連結導体部１６ｄの周面を支持するコイル受け部２０ａが、可動するロータ１０側ではなく、ステータ３０側に設けられている。これにより、空芯コイル１６で生じる熱が、静止している支持部材２０を介して逃げ易い構成となっている。この点、ロータという可動部を介してしか熱が逃げない特許文献２と比べて、放熱効果が高いという効果がある。
【００６２】
また、支持部材２０は、熱伝導率の良好なアルミ部材からなるので、放熱特性の更なる向上を図ることができる。なお、この放熱特性に関しては、支持部材２０のうち少なくともコイル受け部２０ａがアルミ部材であれば放熱特性向上に資することができる。
【００６３】
コアレスモータ１において、ロータ１０はステータ３０に動圧軸受部４０を介して同心円上に回転可能に支持されているので、ステータ３０を構成する支持部材２０（コイル受け部２０ａ）に設けられた空芯コイル１６の円筒面とロータ１０を構成する永久磁石１５及びバックヨーク１７との対向面が均一な距離となるように位置決め固定することができる。したがって、空芯コイル１６の同心円上にコイル受け部２０ａが存在することになり、より確実に位置決めすることが可能になる。
【００６４】
また、本発明は、前記ロータを回転自在に支持する支持部材に形成されたコイル受け部によって、空芯コイルを支持することとしている。したがって、特許文献２に開示された従来の電気モータと異なり、空芯コイルが遠心力により変形することがなく、また、空芯コイルの固定強度及び耐震性の向上に寄与することができる。
【００６５】
本実施の形態に係るコアレスモータ１によれば、空芯コイル１６の連結導体部１６ｅが、コイル受け部２０ａ及び突起部２０ｂに支持されることによって、空芯コイル１６の連結導体部１６ｅは、内周面に加え、その下端部によっても、支持されることになる。その結果、空芯コイル１６の径方向（ラジアル方向）への傾きを防ぎ、空芯コイル１６を従来に比べてより安定して保持することができる。
【００６６】
また、空芯コイル１６の径方向（ラジアル方向）への傾きを防ぐことによって、永久磁石１５及びバックヨーク１７（ロータ１０）と空芯コイル１６（ステータ３０）の同軸度を向上させることができ、ひいてはモータ特性の低下を防ぐことができる。また、同軸度が向上すると、余計なギャップが不要となり、ロータ１０とステータ３０のギャップを従来に比べてより狭くすることができる。その結果、コアレスモータ１の更なる小型化が可能であるとともに、空芯コイル及び永久磁石を小型化することで磁気抵抗を小さくしてモータ効率を高めることができる。
【００６７】
また、空芯コイル１６は支持部材２０に支持されるため、空芯コイル１６を支持するための治具が不要になり、モータ製造時の取り付け作業の簡素化及び製造効率の向上を図ることができる。
【００６８】
［変形例］
本実施形態では、空芯コイル１６として、複数のセグメントコイルを所定数並べて形成されるものを採用したが、例えば図４（ｃ）に示すように、カゴ型にコイルを巻いて形成される空芯コイル１６Ａを採用した場合であっても、同様のことがいえる。すなわち、コイル受け部２０ａによって、空芯コイル１６Ａの連結導体部１６ｄの周面を、すなわち、空芯コイル１６Ａのうちモータ特性にほぼ影響を及ぼさない部分を支持するので、モータ特性の低下を防ぎつつ、ロータ１０と空芯コイル１６Ａとの同軸度が低下するのを防ぐことができる。
【００６９】
また、図４（ｄ）に示すように、カゴ型にコイルを巻いて形成される空芯コイル１６Ｂの展開図が三角波状になる場合も考えられる。このように、たとえロータ１０のモータ軸１２と略直交する方向に電流が流れない場合であっても（図中の矢印参照）、空芯コイル１６Ｂの連結導体部１６ｅの周面を、すなわち、モータ特性にほとんど影響を及ぼさない部分を支持するようにコイル受け部２０ａが形成されていれば、本発明は適用可能である。
【００７０】
なお、例えばカゴ型の空芯コイル１６Ｂを展開したときには、矩形波、ひし形や六角形等の形状になるような巻き方にしてもよい。また、複数のセグメントコイルを並べることによって空芯コイルを形成するときには、各セグメントコイルは略四角枠の形状となる。
【００７１】
また、本実施形態では、４（極）−６（空芯コイル数）構造の３相インターロータモータを考えることとしたが、例えば、２相モータであっても、アウターロータモータであっても、例えば８−１２構造のモータであっても、その種類の如何は問わない。また、本実施形態においては、６個の空芯コイル１６を固定することとしたが、用いる空芯コイル１６の数や形状は、上述したものに限られない。
【００７２】
また、本実施形態では、モータ軸１２を支持部材２０に固定した軸固定型コアレスモータ構成について説明したが、例えば、図５に示すように、支持部材２０に軸受スリーブ１３Ａが固定され、ロータ１０が回転自在に支持されるような構成であっても構わない。すなわち、モータ軸１２Ａがロータハブ１１に固定され、空芯コイル１６及び軸受スリーブ１３Ａが支持部材２０に固定され、ロータハブ１１に固定された永久磁石１５が、空芯コイル１６と軸受スリーブ１３との空隙を回転するような構成であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るコアレスモータは、空芯コイルがラジアル方向へ傾くのを防ぐことができ、ひいてはモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことが可能なものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係るコアレスモータの機械構成を示す側面断面図である。
【図２】空芯コイルの取り付け態様について説明するための説明図である。
【図３】空芯コイルを略円筒状になるようにして支持部材に固定する様子を示す概略工程図である。
【図４】空芯コイルの連結導体部の一例を示す図である。
【図５】本発明に係るコアレスモータの他の実施の形態の機械構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ コアレスモータ
１０ ロータ
１１ ロータハブ
１２ モータ軸（軸部材）
１３ 軸受スリーブ（軸受部材）
１４ ヨーク
１５ 永久磁石
１６，１６Ａ，１６Ｂ 空芯コイル
１６ａ，１６ｂ 有効導体部
１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ 連結導体部
１７ バックヨーク
１８ ホール素子
１９ センサ基板
２０ 支持部材
２０ａ コイル受け部
２０ｂ 突起部
２０ｃ 軸受支持部
３０ ステータ
４０ 軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面が多極着磁された磁石を有するロータと、
軸受部を介在させて前記ロータを回転自在に支持するステータと、
前記磁石の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部及び隣り合う各有効導体部どおしを連結する連結導体部とを有する空芯コイルと、
該空芯コイルを支持するコイル受け部を有する支持部材と、を備え、
前記コイル受け部は、前記連結導体部の周面を支持し、前記空芯コイルを径方向に位置決めすることを特徴とするコアレスモータ。
【請求項２】
前記支持部材には、前記空芯コイルを軸方向に位置決めするように支持する突起部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載のコアレスモータ。
【請求項３】
前記支持部材は、少なくとも前記コイル受け部がアルミ材からなることを特徴とする請求項１または２記載のコアレスモータ。
【請求項４】
前記空芯コイルは、前記有効導体部が周方向に重なり合った複数のセグメントコイルから構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコアレスモータ。
【請求項５】
前記軸受部は動圧軸受部であり、該動圧軸受部はセラミックス材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコアレスモータ。
【請求項１】
周面が多極着磁された磁石を有するロータと、
軸受部を介在させて前記ロータを回転自在に支持するステータと、
前記磁石の周面に空隙を介して対向するように配置され、トルク発生に寄与する複数の有効導体部及び隣り合う各有効導体部どおしを連結する連結導体部とを有する空芯コイルと、
該空芯コイルを支持するコイル受け部を有する支持部材と、を備え、
前記コイル受け部は、前記連結導体部の周面を支持し、前記空芯コイルを径方向に位置決めすることを特徴とするコアレスモータ。
【請求項２】
前記支持部材には、前記空芯コイルを軸方向に位置決めするように支持する突起部が形成されてなることを特徴とする請求項１記載のコアレスモータ。
【請求項３】
前記支持部材は、少なくとも前記コイル受け部がアルミ材からなることを特徴とする請求項１または２記載のコアレスモータ。
【請求項４】
前記空芯コイルは、前記有効導体部が周方向に重なり合った複数のセグメントコイルから構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコアレスモータ。
【請求項５】
前記軸受部は動圧軸受部であり、該動圧軸受部はセラミックス材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコアレスモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−７２８７１（Ｐ２００８−７２８７１Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５１３４７（Ｐ２００６−２５１３４７）
【出願日】平成１８年９月１５日（２００６．９．１５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１５日（２００６．９．１５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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