コアレス電気機械装置、コアレス電気機械装置の製造方法、移動体、及びロボット
【課題】コアレス電気機械装置の効率を良くする。
【解決手段】永久磁石と、２つの有効コイル領域と２つのコイルエンド領域とを有する電磁コイルを有しているＭ相のコイル群と、コイルバックヨークと、を備え、電磁コイルの有効コイル領域は、永久磁石とコイルバックヨークとの間の円筒領域に、円筒領域の円周方向に沿って環状に配置しており、永久磁石とコイルバックヨークは有効コイル領域を挟んで対向するように配置され、Ｍ相のコイル群のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの第１の側のコイルエンド領域は、永久磁石側に曲がっており、第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの第２の側のコイルエンド領域は、コイルバックヨーク側に曲がっている。
【解決手段】永久磁石と、２つの有効コイル領域と２つのコイルエンド領域とを有する電磁コイルを有しているＭ相のコイル群と、コイルバックヨークと、を備え、電磁コイルの有効コイル領域は、永久磁石とコイルバックヨークとの間の円筒領域に、円筒領域の円周方向に沿って環状に配置しており、永久磁石とコイルバックヨークは有効コイル領域を挟んで対向するように配置され、Ｍ相のコイル群のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの第１の側のコイルエンド領域は、永久磁石側に曲がっており、第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの第２の側のコイルエンド領域は、コイルバックヨーク側に曲がっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレスの電動モーターや発電機などの電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ティースにインナーコイルとアウターコイルを巻き、アウターコイルのコイルエンド領域を外側に折り曲げている電動モーターが知られている（例えば特許文献１）。この電動モーターは、ティースとコイル（電磁コイル）とで電磁石を形成し、電磁石と永久磁石との相互作用で回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４６３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ティースを有しないコアレス電動モーターでは、電磁コイルは電磁石を形成せず、電磁コイルを流れる電流と永久磁石との間のローレンツ力、およびその反作用により回転する。かかるコアレス電動モーターでは、電磁コイルの永久磁石と反対側にコイルバックヨークを配置してコアレス電動モーターの効率を高めている。そして、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔が短いほど、電動モーターの効率を良くすることが出来る。ここで、アウターコイルのコイルエンド領域を外側あるいはインナーコイルのコイルエンド領域を内側に折り曲げている電動モーターでは、コイルエンド領域とぶつからないようにコイルバックヨークや永久磁石を挿入するため、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を広げることになり、電動モーターの効率を向上し難いという問題があった。この問題を回避するために、コイルバックヨークを分割構成にすると、製造工程が複雑になる、あるいはコイルバックヨークの分割部分で磁束が不連続になるためコギングが発生しやすい、という問題があった。
【０００５】
本願発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、コアレス電気機械装置の効率を良くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、前記第１の部材に配置された永久磁石と、前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルをそれぞれ有しているＭ相のコイル群と、前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、を備え、前記Ｍ相のコイル群に含まれる前記Ｍ相の電磁コイルの前記有効コイル領域は、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に、前記有効コイル領域が軸方向に平行な方向に沿って伸びると共に、前記Ｍ相の電磁コイルの全体が前記円筒領域の円周方向に並んでおり、前記永久磁石と前記コイルバックヨークは前記有効コイル領域を挟んで対向するように配置され、前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相の前記電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち第１の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっておらず、さらに、前記第１の相以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっており、前記第１の相とは異なる第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち前記第１の側と反対側である第２の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっておらず、さらに、前記第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルエンド領域の曲げられていない側からコイルバックヨークあるいは永久磁石を挿入できるので、電磁コイルのコイルエンド領域と干渉させずに永久磁石とコイルバックヨークを配置し、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を最小限に狭めることができるので、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載のコアレス電気機械において、前記第１の相の電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記電磁コイルの有効コイル領域が配置している円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記永久磁石側に曲がっており、前記第２の相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの第１の側からコイルバックヨークを挿入配置し、第２の側から永久磁石を挿入配置することができ、さらに、コイルバックヨークと電磁コイルの間隔および永久磁石と電磁コイルの間隔を狭くして、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍの値が３以上の場合には、 前記第１、第２の相のコイル群以外の（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１のコイルエンド領域は、前記第１の相の電磁コイルのコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ、相毎に異なる大きさで前記永久磁石側に曲がっており、前記（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第２のコイルエンド領域は、前記第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ前記第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が曲がっている大きさが小さい相ほど大きく曲がるように相毎に異なる大きさで前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルエンド領域における電磁コイル同士のぶつかりを抑制すると共に、電磁コイル同士が鎖を構成しないので、製造が容易である。
【００１０】
［適用例４］
適用例１〜３のいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルの有効コイル領域の間に他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域が挿入されないように前記同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルが接触しており、前記電磁コイルが有する前記２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２（Ｍ−１）倍の大きさであり、前記２つの有効コイル領域の間に、前記他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域を２つずつ合計２（Ｍ−１）個有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１〜３のいずれかいつの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍ相のコイル群のそれぞれから電磁コイルが各１つずつ集まって１つのコイルモジュールを形成しており、前記電磁コイルが有する２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の（Ｍ−１）倍の大きさであり、前記コイルモジュールにおいて、前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルは、２つの有効コイル領域の間に、前記第１の相のコイル群以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちの一方の有効コイル領域を有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【００１２】
［適用例６］
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、前記第１の部材に配置された永久磁石と、前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に配置され、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルを有しているＭ相のコイル群と、前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、を備え、前記電磁コイルは、２つのコイルエンド領域のうちの第１の側のコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がり、第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第１のコイル形状有する第１形状電磁コイルと、前記第１の側のコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がり、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第２のコイル形状有する第２形状電磁コイルと、を含んでおり、１組の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置され、１組の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置されるように前記Ｍ相のコイル群の電磁コイルが配列されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルエンド領域における電磁コイルの放射方向の数は、第１の側において、曲がっている第１形状電磁コイルと曲がっていない第２形状電磁コイルの２つで済み、第２の側においても、曲がっていない第１形状電磁コイルと曲がっている第２形状電磁コイルの２つで済みむので、コアレスモーターを小さく形成することができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例６に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍは偶数であり、前記電磁コイルは、相毎に、前記第１形状電磁コイル又は前記第２形状電磁コイルのいずれかの形状を有し、前記第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルの数は同数である、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルは、相毎に、第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルのいずれかの形状を有し、第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルの数は同数であるので、相毎の電磁コイルの電気的特性のバランスがよく、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【００１４】
［適用例８］
適用例６に記載のコアレス電気機械において、前記Ｍは奇数であり、各相の電磁コイルは、それぞれ同数の前記第１形状電磁コイルと、前記第２形状電磁コイルを含んでいる、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、相毎に同じ数の第１形状電磁コイルと、第２形状電磁コイルを含んでいるので、各相の電磁コイルの電気的特性は同じになる。したがって、相毎の電磁コイルの電気的特性のバランスがよく、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【００１５】
［適用例９］
適用例８に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍは３であり、前記円筒面に第１の相、第２の相、第３の相の前記第１形状電磁コイルが順番に環状に配置されるとともに、前記第１の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第２、第３の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第２の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第３、第１の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第３の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第１、第２の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置されている、コアレス電気機械装置。
【００１６】
［適用例１０］
適用例６〜９のいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記電磁コイルの２つの有効コイル領域の間隔は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２倍の大きさである、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの占積率を高め、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【００１７】
［適用例１１］
適用例１〜１０のいずれかの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記各相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記コイルエンド領域の曲がる前の形状は、同一形状であり、前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、各電磁コイルのコイルエンド領域の曲がる前の形状は同じであるので、その状態での各電磁コイルのインダクタンスは同じである。そして、コアレス電気機械装置の特性に影響を与えるインダクタンスは、主として曲がらない有効コイル領域で決まるので、コイルエンド領域の曲がった電磁コイルであっても、コアレス電気機械装置の特性に影響を与えるインダクタンスは変わらない。さらに、電気抵抗値も同じであるので、相毎の駆動力のバランスを良くすることができる。
【００１８】
［適用例１２］
適用例１〜１１のいずれか一つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、
前記電磁コイルを形成している導体の材料が同じ材料であり、
前記導体の直径が同じ太さであり、
前記電磁コイルの前記導体の巻数が同じであり、
前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
【００１９】
［適用例１３］
適用例１〜１２のいずれか一つの適用例に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【００２０】
［適用例１４］
適用例１〜１２のいずれか一つの適用例に記載のコアレス電気機械装置を備えるロボット。
【００２１】
［適用例１５］
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、（ｄ）前記電磁コイルを相毎に内側方向に曲げたときの大きさが大きい順に配置して、前記電磁コイルの有効コイル領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、（ｅ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を最小限に狭めたコアレス電気機械装置を容易に製造することができる。
【００２２】
［適用例１６］
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、（ｄ）前記Ｍ相の電磁コイルから各相１個合計Ｍ個の電磁コイルを用い、前記Ｍ個電磁コイルの内の第１の電磁コイルの有効コイル領域を、他の（Ｍ−１）個の電磁コイルの有効コイル領域を形成するＮ本の導体で形成された導体束により、隣り合う導体束が接するようにコイルサブ集合体を形成する工程と、（ｅ）前記コイルサブ集合体Ｐ個を前記円筒片の放射方向に重ならないように、かつ隣り合うコイルサブ集合体が接するように並べて、前記電磁コイルの有効コイル領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を最小限に狭めたコアレス電気機械装置を容易に製造することができる。
【００２３】
［適用例１７］
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、（ｃ）各相の電磁コイルについて、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の外側に曲がっており、前記第１と反対側の第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第１形状電磁コイルと、前記第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の内側に曲がっており、前記第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第２形状電磁コイルと、形成する工程と、（ｄ）前記各相の第２形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、（ｅ）前記各相の第１形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、コイルエンド領域が薄い小型のコアレスモーターを製造することが可能となる。
【００２４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、モーターや発電装置などのコアレス電気機械装置およびその製造方法のほか、それを用いた移動体、ロボット等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施例を示す説明図である。
【図２】第１の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。
【図３】電磁コイル１００Ａ１００Ｂを重ね合わせた状態を示す説明図である。
【図４】第１の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。
【図５】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。
【図６】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。
【図７】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。
【図８】電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。
【図９】樹脂１３０によるモールド工程を示す説明図である。
【図１０】ローターを組み込む工程を示す説明図である。
【図１１】第２の実施例を示す説明図である。
【図１２】第２の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。
【図１３】第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。
【図１４】第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。
【図１５】第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。
【図１６】電磁コイル１００Ａと１００Ｂの組み立て工程を示す説明図である。
【図１７】第２の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。
【図１８】第２の実施例における電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。
【図１９】第３の実施例を示す説明図である。
【図２０Ａ】第４の実施例を示す説明図である。
【図２０Ｂ】第４の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面で切ったときの断面から見た図を模式的に示す説明図である。
【図２０Ｃ】第５の実施例を示す説明図である。
【図２０Ｄ】第５の実施例を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面を示す説明図である。
【図２０Ｅ】第６の実施例を示す説明図である。
【図２１】本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図２２】本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図２３】本発明の変形例によるモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。
【図２４】本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例を示す説明図である。図１（Ａ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示し、図１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直なＢ−Ｂ切断線で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示している。コアレスモーター１０は、略円筒状のステーター１５が外側に配置され、略円筒状のローター２０が内側に配置されたラジアルギャップ構造のインナーローター型モーターである。ステーター１５は、ケーシング１１０の内周に沿って配置されたコイルバックヨーク１１５と、コイルバックヨーク１１５の内側に配列された複数の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、を有している。本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを区別しない場合には、単に電磁コイル１００と呼ぶ。コイルバックヨーク１１５は、磁性体材料で形成されており、略円筒形形状を有している。電磁コイル１００Ａと、１００Ｂとは、樹脂１３０によりモールドされている。電磁コイル１００Ａと、１００Ｂの回転軸２３０に沿った方向の長さは、コイルバックヨーク１１５の回転軸２３０に沿った方向の長さよりも長くなっている。すなわち、図１（Ａ）において、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの左右方向の端部は、コイルバックヨーク１１５と重ならない。本実施例では、コイルバックヨーク１１５と重なっている領域を有効コイル領域と呼び、コイルバックヨーク１１５と重ならない領域をコイルエンド領域と呼ぶ。本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域は、同一の円筒領域に配置されるが、コイルエンド領域については、以下に説明するように、２つのコイルエンド領域のうちの一方が、円筒領域から外周側あるいは内周側に曲げられている。例えば、電磁コイル１００Ａについては、図１（Ａ）に示すように右側のコイルエンド領域は円筒領域に配置されて曲げられていないが、左側のコイルエンド領域は円筒領域から外周側に曲げられている。電磁コイル１００Ｂについては、図１（Ａ）に示すように左側のコイルエンド領域は円筒領域に配置されて曲げられていないが、右側のコイルエンド領域は円筒領域から内周側に曲げられている。
【００２７】
ステーター１５には、さらに、ローター２０の位相を検出する位置センサーとしての磁気センサー３００が、配置されている。磁気センサー３００として、例えばホール素子を有するホールセンサーを用いることができる。磁気センサー３００は、電気角の駆動制御で略正弦波のセンサー信号を生成する。このセンサー信号は、電磁コイル１００を駆動するための駆動信号を生成するために用いられる。したがって、磁気センサー３００は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂに対応して２つ設けられていることが好ましい。磁気センサー３００は、回路基板３１０の上に配置されており、回路基板３１０は、ケーシング１１０に固定されている。本実施例では、磁気センサー３００および回路基板３１０は、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域が外側に曲げられた側に配置されている。本実施例では、磁気センサー３００とコイルエンド領域との位置関係を用いて、上述した２つのコイルエンド領域のうち磁気センサー３００に近い側のコイルエンド領域を、「磁気センサー側コイルエンド領域」と呼び、磁気センサー３００から遠い側のコイルエンド領域を「非磁気センサー側コイルエンド領域」と呼ぶ。
【００２８】
ローター２０は、中心に回転軸２３０を有し、その外周に複数の永久磁石２００を有している。各永久磁石２００は、回転軸２３０の中心から外部に向かう径方向（放射方向）に沿って磁化されている。なお、図１（Ｂ）において永久磁石２００に付したＮ、Ｓの文字は、永久磁石２００の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ側の極性を示している。永久磁石２００と電磁コイル１００とは、ローター２０とステーター１５の対向する円筒面に対向して配置されている。ここで、永久磁石２００の回転軸２３０に沿った方向の長さは、コイルバックヨーク１１５の回転軸２３０に沿った方向の長さと同じ長さである。すなわち、永久磁石２００と、コイルバックヨーク１１５と、にはさまれた領域と、電磁コイル１００Ａまたは１００Ｂとが重なる領域が電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域となる。回転軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されている。なお、永久磁石２００と回転軸２３０との間に磁石バックヨークを設けてもよく、永久磁石２００の回転軸２３０に沿った方向の両端部にサイドヨークを設けても良い。磁石バックヨークやサイドヨークを用いることにより、永久磁石２００の磁束の漏れを防ぐことができる。本実施例では、ケーシング１１０の内側に、波バネ座金２６０を備えている。この波バネ座金２６０は、永久磁石２００の位置決めを行っている。但し、波バネ座金２６０は別の構成部品で置き換えることも可能である。
【００２９】
図２は、第１の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。図２（Ａ）は、図１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＡ−Ａ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示し、図２（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＢ−Ｂ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域を切ったときの断面を示し、図２（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＣ−Ｃ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示している。なお、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同じ図面である。
【００３０】
図２（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域における回転軸２３０と垂直な断面（図１のＢ−Ｂ切断線で切った断面）では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域は、いずれも同一の円筒領域に配置されている。これに対し、図２（Ａ）に示す磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、図２（Ｂ）の電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも外周側（コイルバックヨーク１１５側）に配置されている。また、図２（Ｃ）に示す非磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、図２（Ｂ）の電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも内周側（永久磁石２００側）に配置されている。
【００３１】
図３は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを重ね合わせた状態を示す説明図である。図３（Ａ）はコイルバックヨーク側から見た平面図であり、図３（Ｂ）は模式的に示した斜視図である。なお、図３（Ａ）では、コイルバックヨーク１１５を記載し、図３（Ｂ）では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状を見やすくするために、コイルバックヨーク１１５を省略し、電磁コイル１００Ａを１つと電磁コイル１００Ｂを２つのみ図示している。なお、実際の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは円筒の側面に沿って配置されているため、磁気センサー側コイルエンド領域や非磁気センサー側コイルエンド領域は、曲面になるが、図３（Ｂ）では模式的に平面として表している。図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域の２つの導体の束の間に、２つの電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の導体の束が収まっている。ここで、電磁コイル１００は、導体を複数ターン（例えばＮ巻）巻くことにより形成されており、導体の束は、Ｎ本の導体を束ねたものを意味している。また、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の２つの導体の束の間に、２つの電磁コイル１００Ａの有効コイル領域の導体の束が収まり（図３（Ａ）参照、なお、図３（Ｂ）では１つの電磁コイル１００Ａのみ記載）、電磁コイル１００Ａと１００Ｂは、干渉しない。また、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域は、円筒領域からコイルバックヨーク１１５側（円筒領域の外周側）に曲げられており、円筒領域から曲げられていない電磁コイル１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域と干渉しない。また、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域は、円筒領域からコイルバックヨーク１１５と反対側（円筒領域の内周側）に曲げられており、円筒領域から曲げられていない電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域と干渉しない。このように、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域と電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域とを同じ円筒領域上、一方の電磁コイルの２つの導体の束に間に他の２つの電磁コイルの導体に束を配置するとともに、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域を外周側に曲げ、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域を内周側に曲げることにより、電磁コイル１００Ａと１００Ｂとを、互いにぶつからないように円筒領域に配置することができる。また、本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの導体の束の幅φ１（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の幅）と、有効コイル領域におけるコイル束の間隔（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の間隔）Ｌ２との間にはＬ２≒２×φ１の関係を有している。すなわち、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂが配置される円筒領域は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの導体の束によりほぼ占められているので、電磁コイルの占積率を向上させ、コアレスモーター１０（図１）の効率を向上させることができる。
【００３２】
図４は、第１の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。図４で明らかなように、電磁コイル１００Ａの巻線方向は、交互に時計回り、半時計回りとなっている。電磁コイル１００Ｂについても同様である。
【００３３】
図５は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒面からコイルエンド領域を外周側あるいは内周側に曲げる前までは、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを同じ工程で形成することができる。そこで、ここでは電磁コイル１００Ａを例にとって説明する。まず、図５（Ａ）に示す工程では、電磁コイル用配線１０５を準備し、α巻きとなるように電磁コイル用配線１０５のほぼ真ん中から両端側をそれぞれ外側方向へ巻いていって一本の電磁コイル用配線１０５から２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂを形成する。図中の矢印は巻き方向を示している。２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂの内周は、接続部１００Ａｃによりたがいに接続されている。ここで、コイル部分１００Ａａ、１００Ａｂを重ねたときに、接続部１００Ａｃをコイル部分１００Ａａの内周に沿って配線できるような長さとなるように、２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂを巻き始めることが好ましい。なお。接続部１００Ａｃの具体的な長さは、２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂにおける接続部１００Ａｃの引き出し位置により異なる。例えば、図５（Ａ）に示す例では、コイル部分１００Ａａあるいはコイル部分１００Ａｂの内周の長さの整数倍の長さであることが好ましい。
【００３４】
次に、図５（Ｂ）に示す工程では、２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂを対面で重ね合わせて電磁コイル１００Ａを形成する。このとき、接続部１００Ａｃが余るので、接続部１００Ａｃをコイル部分１００Ａａの内周に沿うように配線する。上述のように、接続部１００Ａｃの長さがコイル部分１００Ａａあるいはコイル部分１００Ａｂの内周の長さの整数倍の長さであると、接続部１００Ａｃをコイル部分１００Ａａまたはコイル部分Ａｂの内周に沿って過不足無く配線することができる。
【００３５】
図６は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。図６（Ａ）は、電磁コイル１００Ａを示し、図６（Ｂ）は電磁コイル１００Ｂを示している。図６（Ａ）の左下の図面は、左上の図面のＡ−Ａ切断線で切った断面を見た図であり、図６（Ａ）の右の図面は、左上の図面のＢ−Ｂ切断線で切った断面を非磁気センサー側から見た図である。図６（Ｂ）の右下の図面は、右上の図面のＣ−Ｃ切断線で切った断面を見た図であり、図６（Ｂ）の左の図面は、右上の図面のＤ−Ｄ切断線で切った断面を磁気センサー側から見た図である。ここに示す工程では、電磁コイル１００Ａについては、図６（Ａ）に示すように、電磁コイル１００Ａを円筒領域に沿うように曲げると共に、磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２を円筒領域の外周側に曲げ、電磁コイル１００Ｂについては、図６（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ｂを円筒領域に沿うように曲げると共に、非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１を円筒領域の内周側に曲げる。
【００３６】
図７は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。図７に示す工程では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面に絶縁膜１０１を形成する。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを形成する電磁コイル用配線１０５（図５参照）は、絶縁被覆（図示せず）を有している。図６（Ａ）、（Ｂ）に示す工程では、加熱しながら圧縮するので、絶縁皮膜が細り、電磁コイル１００Ａあるいは１００Ｂの耐圧が低くなる。そのため、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面に絶縁膜１０１を形成することにより、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの耐圧を向上させる。なお、電磁コイル１００Ａあるいは１００Ｂの導体（配線）の電気抵抗は極めて小さいため、１ターン毎の電圧降下は極めて小さい。したがって、ターン毎の配線の電圧は、ほぼ同じ電圧であり、各ターンを形成する配線間の耐圧が低くなっても、電流リークによる問題が生じにくい。したがって、電磁コイル用配線１０５の被覆を薄くして占積率を向上させることが好ましく、さらに、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面に絶縁膜１０１を設けることにより、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面の耐圧を向上させることが好ましい。
【００３７】
図８は、電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。図８（Ａ）に示す工程では、内金型４０１の外周に電磁コイル１００Ｂを配置する。なお、図８においては、絶縁膜１０１の図示を省略している。内金型４０１は、太い円柱と、それよりやや細い円柱と、を同心でつなげた形をしており、一方（図８では右側）の太さが他方（図８では左側）の太さよりも細くなっている。この細くなった部分に、電磁コイル１００Ｂの、内周側に曲げられた非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１が位置する。なお、この太い円柱と細い円柱の大きさの差は、電磁コイルの厚さと同じ厚さであることが好ましい。こうすれば、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１の曲げの大きさを最小にでき、電磁コイル１００Ａとのインダクタンスの差を最小にすることができる。また、内金型４０１を外しやすくするため、分割構成の内金型４０１を採用しても良い。
【００３８】
図８（Ｂ）に示す工程では、電磁コイル１００Ａを配置する。このとき、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の間に電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が位置し、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１の外周側に電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１が位置するように、電磁コイル１００Ａを配置する。
【００３９】
図８（Ｃ）に示す工程では、電磁コイル１００Ａの外側に非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１側からコイルバックヨーク１１５を挿入する。本実施例の場合、コイルバックヨーク１１５の内径を、円筒領域の外径よりすこし大きい大きさまで小さくしても、電磁コイル１００Ａの外周側に曲げられた磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２が邪魔にならないため、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、コイルバックヨーク１１５との間隔を狭く、すなわち、永久磁石２００とコイルバックヨーク１１５との間隔を最小限に狭くすることができ、コアレスモーター１０の効率を向上させることができる。また、コイルバックヨーク１１５を分割せず円筒形のまま挿入できるので、製造が容易である。また、コイルバックヨーク１１５が分割されていると、分割部分で磁束が不連続となってコギングが発生するおそれがあるが、本実施例では、コイルバックヨーク１１５が分割されていないので、コギングが起こりにくいという利点もある。図８（Ｄ）は、コイルバックヨーク１１５が挿入された状態を示す。
【００４０】
図９は、樹脂１３０によるモールド工程を示す説明図である。図９（Ａ）に示す工程では、図８（Ｄ）の工程に続いて外金型４０２〜４０５を配置する。外金型４０２、４０５は、円盤形状を有しており、それぞれ樹脂注入口４０２Ａ、４０５Ａを備えている。外金型４０３、４０４は、円筒形状を有している。まず、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイルエンド領域の外周部に外金型４０３、４０４を配置する。本実施例では、コイルバックヨーク１１５を外部に剥き出しにするために、外金型４０３、４０４とコイルバックヨーク１１５とは重なっていない。なお、外金型４０３と４０４とをつなげて一体の外金型として、コイルバックヨーク１１５も覆うようにしてもよい。この場合、コイルバックヨーク１１５は外部に剥き出しとはならない。外金型４０３、４０４を配置した後、外金型４０２、４０５を配置する。
【００４１】
図９（Ｂ）に示す工程では、樹脂注入口４０２Ａ、４０５Ａから樹脂１３０を注入し熱硬化させる。なお、図９（Ｂ）では見難くなっているが、コイルバックヨーク１１５と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂとの間にも樹脂１３０が充填される。樹脂１３０が硬化した後、外金型４０２〜４０５および内金型４０１を取り外す。図９（Ｃ）は、内金型４０１および外金型４０２〜４０５を取り外した状態を示す。
【００４２】
図１０は、ローターを組み込む工程を示す説明図である。樹脂モールドされた電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域側から、軸受け２４０、永久磁石２００が取り付けられた回転軸２３０、磁気センサー３００が取り付けられた回路基板３１０、軸受け２４０を順に嵌めこんでいく。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域は、円筒領域の内周側に曲げられていないので、永久磁石２００が取り付けられた回転軸２３０の挿入時に、円筒領域の内径よりも少し小さな大きさまで永久磁石２００の外径を大きくしても、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイルエンド領域と永久磁石２００とが干渉しないので、永久磁石２００と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂとの間隔を狭く、すなわち、永久磁石２００とコイルバックヨーク１１５との間隔を最小限に狭くすることができ、コアレスモーター１０の効率を向上させることができる。その後、ケーシング１１０を嵌めこんで、図１に示す電動モーターを形成することができる。
【００４３】
以上、第１の実施例によれば、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２を外周側（コイルバックヨーク１１５側）に曲げ、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１を内周側（永久磁石２００側）に曲げているので、非磁気センサー側からコイルバックヨーク１１５を挿入し、磁気センサー側から永久磁石２００を挿入することができる。そして、コイルバックヨーク１１５と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域との間隔を狭め、永久磁石２００と、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域との間隔を狭めることができるので、コアレスモーター１０の効率を向上させることが可能となる。また、コイルバックヨーク１１５を分割しないので、製造が容易となり、コギングの発生も抑制できる。
【００４４】
本実施例では、電磁コイル１００Ａの２つの有効コイル領域の間に電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域を隙間無く埋め込めるので、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレスモーター１０の効率を向上させることができる。
【００４５】
［第２の実施例］
図１１は、第２の実施例を示す説明図である。図１１（Ａ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示し、図１１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線（図１１（Ａ）のＢ−Ｂ切断線）で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示している。第１の実施例と比較すると、第２の実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの数は半分となっている一方、第２の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの１つの極の大きさは、第１の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの１つの極の大きさよりも大きくなっている。また、第１の実施例では、同相の電磁コイル同士が接触するところがあるが、第２の実施例では、同相の電磁コイル同士が接触するところが無い点が異なる。すなわち、第１と第２の実施例は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの大きさ、組み合わせ方が異なっている。
【００４６】
図１２は、第２の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＡ−Ａ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示し、図１２（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＢ−Ｂ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域を切ったときの断面を示し、図１２（Ｃ）は、図１１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＣ−Ｃ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示している。なお、図１２（Ｂ）は、図１１（Ｂ）と同じ図面である。
【００４７】
図１２（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域における回転軸２３０と垂直な断面（図１１のＢ−Ｂ切断線で切った断面）では、電磁コイル１００Ａと１００Ｂは、同一の円筒領域に配置されている。第１の実施例では、図２（Ｂ）に示すように、隣接する電磁コイル１００Ａ同士、あるいは電磁コイル１００Ｂ同士が接触しているところがあるが、第２の実施例では、同相の２つの電磁コイル１００Ａ同士、１００Ｂ同士は、互いに接触していない。
【００４８】
図１２（Ａ）に示す磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、図１２（Ｂ）の電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも外周側に配置されている。また、電磁コイル１００Ｂと隣の電磁コイル１００Ｂとは接触しておらず樹脂１３０が充填されている。電磁コイル１００Ａと隣の電磁コイル１００Ａとの間についても同様に、接触しておらず樹脂１３０が充填されている。なお、コイルエンド領域は、コアレスモーター１０の回転力に影響を与えない領域なので、コイルエンド領域において、同相の電磁コイルの間に樹脂１３０が充填されていても、いなくても、コアレスモーター１０の電気的特性はほとんど変わらない。
【００４９】
図１２（Ｃ）に示す非磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、図１２（Ｂ）の電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも内周側に配置されている。また、図１２（Ａ）に示すのと同様に、電磁コイル１００Ａと隣の電磁コイル１００Ａとは接触しておらず樹脂１３０が充填されている。電磁コイル１００Ｂと隣の電磁コイル１００Ｂとは、接触しておらず樹脂１３０が充填されている。
【００５０】
図１３は、第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。図１４は、第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。図１５は、第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。第１の実施例では、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域におけるコイル束の幅（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の幅）は、２つの有効コイル領域の間隔（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の間隔）のほぼ半分の大きさであったが、第２の実施例では、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域におけるコイル束の幅は、２つの有効コイル領域の間隔とほぼ同じ大きさである点が異なっている。この点を除いては電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形成工程は、第１の実施例における電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形成工程（図５〜図７）と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
図１６は、電磁コイル１００Ａと１００Ｂの組み立て工程を示す説明図である。なお、図１６では、絶縁膜１０１（図１５Ａ、図１５Ｂ）の記載を省略している。また、図１６（Ａ）は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂをコアレスモーター１０に組み込んだときの永久磁石２００側から見た平面図とＡ−Ａ断面と、Ｂ−Ｂ断面と、Ｃ−Ｃ断面とを表している。図１６（Ｂ）は、コイルバックヨーク１１５側から見た斜視図である。なお、図１６（Ｂ）における斜視図において、有効コイル領域における電磁コイル１００Ａ（１００Ｂ）の２つの配線の束の間隔と、電磁コイル１００Ｂ（１００Ａ）の配線の束の幅はほぼ同じであるが、その比率で図示すると見難くなるため、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの２つの配線の束の間隔を広げて図示している。また、図３（Ｂ）と同様に、模式的に平面で示している。電磁コイル１００Ｂが配置される円筒領域の放射方向外周側から、電磁コイル１００Ｂの中央部の２つの有効コイル領域の間に電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が嵌り込むように、電磁コイル１００Ａを嵌めこむことにより電磁コイルサブアッセンブリー１５０（コイルサブ集合体）が形成される。電磁コイルサブアッセンブリー１５０は、電磁コイル１００が為す円筒領域の一部を形成している。そして、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２が円筒領域から外周方向に曲げられており、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１が円筒領域から内周方向に曲げられている。
【００５２】
図１７は、第２の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。図４に示した第１の実施例の電磁コイルの配線と比較すると、第１の実施例では、電磁コイル１００Ａと１００Ｂとが複雑に咬み合って見えるが、図１７に示す第２の実施例では、電磁コイル１００Ａと１００Ｂとが１極ずつで１つの電磁コイルサブアッセンブリー１５０を形成し、電磁コイルサブアッセンブリー１５０が接続されて電磁コイルが形成されているので、簡素な構成に見える点が異なっている。すなわち、第２の実施例では、電磁コイルサブアッセンブリー１５０を形成し、組み合わせることにより、容易にコアレスモーター１０を形成することが出来る。
【００５３】
図１８は、第２の実施例における電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。図１８（Ａ）に示す工程では、内金型４０１の外周に電磁コイルサブアッセンブリー１５０を配置する。内金型４０１の形状は、第１の実施例と同様である。図１８（Ｂ）は、全ての電磁コイルサブアッセンブリー１５０が配置された状態を示している。図１８（Ｃ）に示す工程は、図８（Ｃ）に示す工程と同様である。図１８（Ｄ）は、コイルバックヨーク１１５が挿入された状態を示す。その後の工程は、図９、図１０に示す第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
［第３の実施例］
図１９は、第３の実施例を示す説明図である。第１、第２の実施例は、ステーター１５の内側にローター２０が配置されるインナーローター型のコアレスモーター１０であったが、第３の実施例は、ステーター１５の外側にローター２０が配置されるアウターローター型の電動モーターである点が異なっている。第３の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは、電磁コイル用配線１０５により、コイル配置基板３１１と接続されている。第３の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状、配置は第１の実施例における電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状、配置と同様、あるいは、第２の実施例における電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状、配置と同様である。ただし、第３の実施例では、背面に磁石バックヨーク２１５を備えた永久磁石２００が、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの外周側に配置され、コイルバックヨーク１１５が、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの内周側に配置されている。そして、製造工程において、コイルバックヨーク１１５は、磁気センサー側から挿入される。永久磁石２００は、ローター２０と一体として、非磁気センサー側から挿入される。
【００５５】
［第４の実施例］
第１〜３の実施例では、電磁コイルが２相の場合を例にとり説明したが、電磁コイルは３相またはそれ以上であってもよい。図２０Ａは、第４の実施例を示す説明図である。図２０Ａは、３相の電磁コイルに、コイルバックヨーク１１５と永久磁石２００が取り付けられた回転軸２３０とを挿入する様子を模式的に示している。なお、図２０Ａでは、樹脂１３０を省略している。この実施例では、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃの３相の電磁コイルを備える。なお、本実施例では、電磁コイルの符号として１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを用いたが、３相の電磁コイルがスター結線やデルタ結線される場合には、相として、ｕ相、ｖ相、ｗ相の名前が使われる場合もあるので、電磁コイルの符号として１００ｕ、１００ｖ、１００ｗの符号を用いてもよい。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域は外周側に曲げられており、電磁コイル１００Ｂ、１００Ｃの非磁気センサー側コイルエンド領域は内周側に曲げられている。ここで、電磁コイル１００Ｂの外周側へ曲げられている曲げの大きさは、電磁コイル１００Ａが外周側へ曲げられている曲げの大きさよりも小さい。また、電磁コイル１００Ｂの内周側へ曲げられている曲げの大きさは、電磁コイル１００Ｃが内周側へ曲げられている曲げの大きさよりも小さい。コイルバックヨーク１１５は、非磁気センサー側コイルエンド領域側から回転軸２３０の軸方向に沿って挿入され、永久磁石２００は、磁気センサー側コイルエンド領域側から回転軸２３０の軸方向に沿って挿入される。
【００５６】
図２０Bは、第４の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面で切ったときの断面から見た図を模式的に示す説明図である。ここでは、磁気センサー側のコイルエンド領域を示している。図２０Ｂにおいては、円弧は、電磁コイルのコイルエンド領域を模式的に示しており、円弧が大きいほどコイルエンド領域がよりコイルバックヨーク２１５側に曲げられていることを示している。したがって、Ａ相の電磁コイル１００Ａは、最も外側（コイルバックヨーク２１５側）に曲げられており、次いでＢ相の電磁コイル１００Ｂが外側（コイルバックヨーク２１５側）に曲げられている。なお、Ｃ相の電磁コイル１００Ｃについては、実際のコアレスモーター１０では曲げられていないが、図示したとき電磁コイルのハッチングと重なり見難くなるのを避けるため、コイルバックヨーク２１５の外側に円弧を図示している。
【００５７】
一般に（Ｍ＋２）相（Ｍは自然数）の電磁コイルを有する場合、第１の相の電磁コイル（図２０で言えば電磁コイル１００Ａ）の磁気センサー側コイルエンド領域は最も大きく外周側（コイルバックヨーク１１５側）に曲げられており、第２の相の電磁コイル（図２０で言えば電磁コイル１００Ｃ）の非磁気センサー側コイルエンド領域は最も大きく内周側（永久磁石２００側）に曲げられている。残りのＭ相の電磁コイル（図２０で言えば電磁コイル１００Ａ、１００Ｃ以外の電磁コイル）の磁気センサー側コイルエンド領域は、相毎に異なる大きさで外周側に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域は、相毎に異なる大きさで内周側に曲げられている。このとき、残りＭ相の磁気センサー側コイルエンド領域の外周側に曲げられている大きさは、第１の相の電磁コイルの磁気センサー側コイルエンド領域が外周側に曲げられている大きさよりも小さい。また、非磁気センサー側コイルエンド領域の内周側に曲げられている大きさは、第２の相の電磁コイルの非磁気センサー側コイルエンド領域が内周側に曲げられている大きさよりも小さい。さらに、Ｍ相のコイルエンド領域が曲げられている大きさは、磁気センサー側コイルエンド領域において曲げられている大きさが小さいほど、非磁気センサー側コイルエンド領域において曲げられている大きさが大きい。こうすると、電磁コイルを円筒領域に配置するときに、コイルエンド領域の衝突、あるいは干渉を抑制できる。また、このような電磁コイルの形成、配置であれば、各相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃは独立して鎖状に繋がらないので、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃやコアレスモーター１０の製造が容易となる。
【００５８】
［第５の実施例］
図２０Ｃは、第５の実施例を示す説明図である。第５の実施例は、第４の実施例と同様に３相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃを備えている。図２０Ｃにおいても、図２０Ｂと同様に、円弧は、コイルエンド領域を示している。第４の実施例では、磁気センサー側のコイルエンド領域について、Ａ相の電磁コイル１００Ａは、最も外側に曲げられており、次いでＢ相の電磁コイル１００Ｂが外側（コイルバックヨーク２１５側）に曲げられており、Ｃ相の電磁コイル１００Ｃについては、曲げられていない。これに対し、第５の実施例では、Ａ相〜Ｃ相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃはそれぞれ４個あり、各相において２個は、外側の円弧が示すように磁気センサー側コイルエンド領域が外側に曲がっており、残る各２個の電磁コイルは、内側の円弧が示すように磁気センサー側コイルエンド領域が曲がっていない。そして、各相において、磁気センサー側コイルエンド領域が外側に曲まがっている電磁コイル（以下「第１形状電磁コイル」と呼ぶ。）と、磁気センサー側コイルエンド領域が曲がっていない電磁コイルは（以下「第２形状電磁コイル」と呼ぶ。）、同数であり、交互に配置されている。なお、第１形状電磁コイルは、非磁気センサー側コイルエンド領域が曲がっておらず、第２形状電磁コイルは、非磁気センサー側コイルエンド領域が内側に曲がっている。
【００５９】
図２０Ｄは、第５の実施例を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面を示す説明図である。図２０Ｄ（Ａ）〜（Ｆ）は、回転軸２３０と平行な面を３０°ずつ、ずらしていったときの電磁コイルの断面を示している。左側の磁気センサー側コイルエンド領域が外側（図面上側）に曲げられている電磁コイル（第１形状電磁コイル）は、右側の非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。一方、左側の磁気センサー側コイルエンド領域が曲げられていない電磁コイル（第２形状電磁コイル）は、右側の非磁気センサー側コイルエンド領域が内側（図面下側）に曲げられている。例えば、図２０Ｄ（Ｆ）（Ａ）に示すように電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域（図面左側）は、外側（図面上方）に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域（図面右側）は曲げられていない。一方、図２０Ｄ（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域は、内側（図面下方）に曲げられており、磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。同様に、図２０Ｄ（Ｄ）（Ｅ）に示すように電磁コイル１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域は、外側に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。一方、図２０Ｄ（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域は、内側に曲げられており、磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。図２０Ｄ（Ｂ）（Ｃ）に示すように電磁コイル１００Ｃの磁気センサー側コイルエンド領域は、外側に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。一方、図２０Ｄ（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、電磁コイル１００Ｃの非磁気センサー側コイルエンド領域は、内側に曲げられており、磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。ここで、磁気センサー側コイルエンド領域が外側に曲げられた電磁コイルを「第１の電磁コイル」と呼び、非磁気センサー側コイルエンド領域が内側に曲げられた電磁コイルを「第２の電磁コイル」と呼ぶ。なお、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃのいずれにおいてもそれぞれ同数の第１と第２の電磁コイルを含んでいる。
【００６０】
コイルエンドについて第４、第５の実施例を比較すると、第５の実施例は、さらに、以下の点に特徴がある。すなわち、第４の実施例では、円弧が三重になる部分がある。このことは、例えば、第４の実施例では、図２０Ａに示すように、コイルエンド領域が三重に重なる部分が生じることを意味する。これに対し、第５の実施例では、円弧は、最大でも二重にしかならない。すなわち、第５の実施例では、３相であっても図１に示す第１の実施例と同様に、コイルエンド領域の重なりは二重で済むことになる。よって、コアレスモーター１０の大きさを小さくすることができる。
【００６１】
第４の実施例では、Ａ相電磁コイル１００Ａは、磁気センサー側コイルエンド領域がコイルバックヨーク側に曲げられ、非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。Ｂ相電磁コイル１００Ｂは、磁気センサー側コイルエンド領域がコイルバックヨーク側に曲げられ、非磁気センサー側コイルエンド領域は永久磁石側に曲げられている。Ｃ相電磁コイル１００Ｃは、磁気センサー側コイルエンド領域が曲げられておらず、非磁気センサー側コイルエンド領域は永久磁石側に曲げられている。すなわち、Ａ相〜Ｃ相は、コイルエンド領域の形状が異なる。したがって、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃの電気的特性は主として有効コイル領域で決まるのでほぼ同じであるが、厳密に言えば、コイルエンド領域の形状の違いにより微妙に異なる。これに対し、第５の実施例では、コアレスモーター１０は、Ａ相からＣ相の各電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃにつき、それぞれ、第１形状電磁コイルをそれぞれ２つずつ有しており、これらの電気的特性は同一である。また、Ａ相からＣ相の各電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃは、第２形状電磁コイルをそれぞれ２つずつ有しており、これらについても、電気的特性は同一である。すなわち、Ａ相〜Ｃ相の電磁コイルの電気的特性は同一である。よって第５の実施例のコアレスモーターは、相間のアンバランスによるトルクの変動が起こり難く、バランスがいいので、コアレスモーターの効率を向上させることができる。
【００６２】
第５の実施例のコアレスモーターは、図８以降を用いて説明した第１の実施例と同様の工程により製造することができる。図８（Ａ）に示す工程と同様に、内金型４０１の外周に電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃが有する２つの形状の電磁コイルのうちの第２形状電磁コイルを例えばＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順番に均等間隔で配置する。次いで、図８（Ｂ）に示す工程と同様に、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃが有する２つの形状の電磁コイルのうちの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域が、２つの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟むように配置する。例えば、電磁コイル１００Ｃの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ａの第２形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｂの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ａの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｂの第２形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｃの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ｂの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｃの第２形状電磁コイルと電磁コイル１００Ａの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟んでいる。この構成は、逆向きに考えれば、電磁コイル１００Ｃの第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ａの第１形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｂの第１形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ａの第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｂの第１形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｃの第１形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ｂの第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｃの第１形状電磁コイルと電磁コイル１００Ａの第１形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟んでいる構成である。なお、以降の工程は第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
なお、第５の実施例では、電磁コイルが３相の場合を例にとり説明したが、相の数は３相に限られず、２相以上であればよい。ここで、相の数が奇数の場合、上述した３相での説明のように、各相の電磁コイルは、それぞれ同数の第１形状電磁コイルと第２形状電磁コイルを有する。これに対し、相の数が２相の場合、例えば第１の実施例で示したように、電磁コイル１００Ａは第１形状電磁コイルとなり、電磁コイル１００Ｂは第２形状電磁コイルなる。４相以上の場合、電磁コイルの形は、第１、第３相の電磁コイルは、第１形状電磁コイル、第２、第３相の電磁コイルは、第２形状電磁コイルというように、相が決まれば、第１形状電磁コイル、第２形状電磁コイルのどちらかに決まる。そして、第１形状電磁コイルとなる相の数と、第２形状電磁コイルとなる相の数は同じである。したがって、相の数がいくつであっても、各相の電磁コイルの電気的特性は全体としてみれば同一または回転対称である。よって、コアレスモーターは、相間のアンバランスによるトルクの変動が起こり難く、バランスがいいので、コアレスモーターの効率を向上させることができる。
【００６４】
［第６の実施例］
図２０Ｅは、第６の実施例を示す説明図である。第６の実施例は、電磁コイルが３相であり、かつ、第２の実施例と同様に、３相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃから、それぞれ１個の電磁コイルが集まって電磁コイルサブアッセンブリーを形成している実施例である。この実施例では、第２の実施例と同様に、電磁コイルサブアッセンブリーを形成し、組み合わせることにより、容易にコアレスモーターを形成することが出来る。
【００６５】
図２１は、本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモーター３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター３３１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６６】
図２２は、本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モーター３４３０とを有している。このモーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモーター３４３０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６７】
図２３は、本発明の変形例によるモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０として、上述した各種のコアレスモーターを利用することが可能である。
【００６８】
図２４は、本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、電動モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この電動モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、電動モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。この電動モーター３５１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することができる。
【００６９】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００７０】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００ＡＣＥ１、２…電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域
１００ＢＣＥ１，２…電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１００Ｃ…電磁コイル
１００Ａａ…コイル部分
１００Ａｂ…コイル部分
１００Ａｃ…接続部
１０１…絶縁膜
１０５…電磁コイル用配線
１１０…ケーシング
１１５…コイルバックヨーク
１３０…樹脂
１５０…電磁コイルサブアッセンブリー
２００…永久磁石
２１５…磁石バックヨーク
２３０…回転軸
２４０…軸受け
２６０…波バネ座金
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
４０１…内金型
４０２、４０３、４０４、４０５…外金型
４０２Ａ、４０５Ａ…樹脂注入口
φ１…電磁コイルの導体の束の幅（太さ）
Ｌ２…電磁コイルの有効コイル領域におけるコイル束の間隔
３３００…自転車
３３１０…モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第２のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…モーター
３４５０…双腕７軸ロボット
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…電動モーター
３５２０…車輪
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレスの電動モーターや発電機などの電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ティースにインナーコイルとアウターコイルを巻き、アウターコイルのコイルエンド領域を外側に折り曲げている電動モーターが知られている（例えば特許文献１）。この電動モーターは、ティースとコイル（電磁コイル）とで電磁石を形成し、電磁石と永久磁石との相互作用で回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４６３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ティースを有しないコアレス電動モーターでは、電磁コイルは電磁石を形成せず、電磁コイルを流れる電流と永久磁石との間のローレンツ力、およびその反作用により回転する。かかるコアレス電動モーターでは、電磁コイルの永久磁石と反対側にコイルバックヨークを配置してコアレス電動モーターの効率を高めている。そして、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔が短いほど、電動モーターの効率を良くすることが出来る。ここで、アウターコイルのコイルエンド領域を外側あるいはインナーコイルのコイルエンド領域を内側に折り曲げている電動モーターでは、コイルエンド領域とぶつからないようにコイルバックヨークや永久磁石を挿入するため、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を広げることになり、電動モーターの効率を向上し難いという問題があった。この問題を回避するために、コイルバックヨークを分割構成にすると、製造工程が複雑になる、あるいはコイルバックヨークの分割部分で磁束が不連続になるためコギングが発生しやすい、という問題があった。
【０００５】
本願発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、コアレス電気機械装置の効率を良くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、前記第１の部材に配置された永久磁石と、前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルをそれぞれ有しているＭ相のコイル群と、前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、を備え、前記Ｍ相のコイル群に含まれる前記Ｍ相の電磁コイルの前記有効コイル領域は、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に、前記有効コイル領域が軸方向に平行な方向に沿って伸びると共に、前記Ｍ相の電磁コイルの全体が前記円筒領域の円周方向に並んでおり、前記永久磁石と前記コイルバックヨークは前記有効コイル領域を挟んで対向するように配置され、前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相の前記電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち第１の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっておらず、さらに、前記第１の相以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっており、前記第１の相とは異なる第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち前記第１の側と反対側である第２の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっておらず、さらに、前記第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルエンド領域の曲げられていない側からコイルバックヨークあるいは永久磁石を挿入できるので、電磁コイルのコイルエンド領域と干渉させずに永久磁石とコイルバックヨークを配置し、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を最小限に狭めることができるので、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載のコアレス電気機械において、前記第１の相の電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記電磁コイルの有効コイル領域が配置している円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記永久磁石側に曲がっており、前記第２の相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの第１の側からコイルバックヨークを挿入配置し、第２の側から永久磁石を挿入配置することができ、さらに、コイルバックヨークと電磁コイルの間隔および永久磁石と電磁コイルの間隔を狭くして、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍの値が３以上の場合には、 前記第１、第２の相のコイル群以外の（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１のコイルエンド領域は、前記第１の相の電磁コイルのコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ、相毎に異なる大きさで前記永久磁石側に曲がっており、前記（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第２のコイルエンド領域は、前記第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ前記第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が曲がっている大きさが小さい相ほど大きく曲がるように相毎に異なる大きさで前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルエンド領域における電磁コイル同士のぶつかりを抑制すると共に、電磁コイル同士が鎖を構成しないので、製造が容易である。
【００１０】
［適用例４］
適用例１〜３のいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルの有効コイル領域の間に他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域が挿入されないように前記同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルが接触しており、前記電磁コイルが有する前記２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２（Ｍ−１）倍の大きさであり、前記２つの有効コイル領域の間に、前記他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域を２つずつ合計２（Ｍ−１）個有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１〜３のいずれかいつの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍ相のコイル群のそれぞれから電磁コイルが各１つずつ集まって１つのコイルモジュールを形成しており、前記電磁コイルが有する２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の（Ｍ−１）倍の大きさであり、前記コイルモジュールにおいて、前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルは、２つの有効コイル領域の間に、前記第１の相のコイル群以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちの一方の有効コイル領域を有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【００１２】
［適用例６］
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、前記第１の部材に配置された永久磁石と、前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に配置され、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルを有しているＭ相のコイル群と、前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、を備え、前記電磁コイルは、２つのコイルエンド領域のうちの第１の側のコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がり、第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第１のコイル形状有する第１形状電磁コイルと、前記第１の側のコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がり、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第２のコイル形状有する第２形状電磁コイルと、を含んでおり、１組の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置され、１組の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置されるように前記Ｍ相のコイル群の電磁コイルが配列されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルエンド領域における電磁コイルの放射方向の数は、第１の側において、曲がっている第１形状電磁コイルと曲がっていない第２形状電磁コイルの２つで済み、第２の側においても、曲がっていない第１形状電磁コイルと曲がっている第２形状電磁コイルの２つで済みむので、コアレスモーターを小さく形成することができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例６に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍは偶数であり、前記電磁コイルは、相毎に、前記第１形状電磁コイル又は前記第２形状電磁コイルのいずれかの形状を有し、前記第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルの数は同数である、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルは、相毎に、第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルのいずれかの形状を有し、第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルの数は同数であるので、相毎の電磁コイルの電気的特性のバランスがよく、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【００１４】
［適用例８］
適用例６に記載のコアレス電気機械において、前記Ｍは奇数であり、各相の電磁コイルは、それぞれ同数の前記第１形状電磁コイルと、前記第２形状電磁コイルを含んでいる、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、相毎に同じ数の第１形状電磁コイルと、第２形状電磁コイルを含んでいるので、各相の電磁コイルの電気的特性は同じになる。したがって、相毎の電磁コイルの電気的特性のバランスがよく、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【００１５】
［適用例９］
適用例８に記載のコアレス電気機械装置において、前記Ｍは３であり、前記円筒面に第１の相、第２の相、第３の相の前記第１形状電磁コイルが順番に環状に配置されるとともに、前記第１の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第２、第３の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第２の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第３、第１の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第３の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第１、第２の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置されている、コアレス電気機械装置。
【００１６】
［適用例１０］
適用例６〜９のいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記電磁コイルの２つの有効コイル領域の間隔は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２倍の大きさである、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルの占積率を高め、コアレス電気機械装置の効率を向上させることが出来る。
【００１７】
［適用例１１］
適用例１〜１０のいずれかの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記各相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記コイルエンド領域の曲がる前の形状は、同一形状であり、前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、各電磁コイルのコイルエンド領域の曲がる前の形状は同じであるので、その状態での各電磁コイルのインダクタンスは同じである。そして、コアレス電気機械装置の特性に影響を与えるインダクタンスは、主として曲がらない有効コイル領域で決まるので、コイルエンド領域の曲がった電磁コイルであっても、コアレス電気機械装置の特性に影響を与えるインダクタンスは変わらない。さらに、電気抵抗値も同じであるので、相毎の駆動力のバランスを良くすることができる。
【００１８】
［適用例１２］
適用例１〜１１のいずれか一つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、
前記電磁コイルを形成している導体の材料が同じ材料であり、
前記導体の直径が同じ太さであり、
前記電磁コイルの前記導体の巻数が同じであり、
前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
【００１９】
［適用例１３］
適用例１〜１２のいずれか一つの適用例に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【００２０】
［適用例１４］
適用例１〜１２のいずれか一つの適用例に記載のコアレス電気機械装置を備えるロボット。
【００２１】
［適用例１５］
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、（ｄ）前記電磁コイルを相毎に内側方向に曲げたときの大きさが大きい順に配置して、前記電磁コイルの有効コイル領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、（ｅ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を最小限に狭めたコアレス電気機械装置を容易に製造することができる。
【００２２】
［適用例１６］
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、（ｄ）前記Ｍ相の電磁コイルから各相１個合計Ｍ個の電磁コイルを用い、前記Ｍ個電磁コイルの内の第１の電磁コイルの有効コイル領域を、他の（Ｍ−１）個の電磁コイルの有効コイル領域を形成するＮ本の導体で形成された導体束により、隣り合う導体束が接するようにコイルサブ集合体を形成する工程と、（ｅ）前記コイルサブ集合体Ｐ個を前記円筒片の放射方向に重ならないように、かつ隣り合うコイルサブ集合体が接するように並べて、前記電磁コイルの有効コイル領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、永久磁石とコイルバックヨークとの間隔を最小限に狭めたコアレス電気機械装置を容易に製造することができる。
【００２３】
［適用例１７］
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、（ｃ）各相の電磁コイルについて、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の外側に曲がっており、前記第１と反対側の第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第１形状電磁コイルと、前記第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の内側に曲がっており、前記第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第２形状電磁コイルと、形成する工程と、（ｄ）前記各相の第２形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、（ｅ）前記各相の第１形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、コイルエンド領域が薄い小型のコアレスモーターを製造することが可能となる。
【００２４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、モーターや発電装置などのコアレス電気機械装置およびその製造方法のほか、それを用いた移動体、ロボット等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施例を示す説明図である。
【図２】第１の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。
【図３】電磁コイル１００Ａ１００Ｂを重ね合わせた状態を示す説明図である。
【図４】第１の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。
【図５】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。
【図６】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。
【図７】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。
【図８】電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。
【図９】樹脂１３０によるモールド工程を示す説明図である。
【図１０】ローターを組み込む工程を示す説明図である。
【図１１】第２の実施例を示す説明図である。
【図１２】第２の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。
【図１３】第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。
【図１４】第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。
【図１５】第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。
【図１６】電磁コイル１００Ａと１００Ｂの組み立て工程を示す説明図である。
【図１７】第２の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。
【図１８】第２の実施例における電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。
【図１９】第３の実施例を示す説明図である。
【図２０Ａ】第４の実施例を示す説明図である。
【図２０Ｂ】第４の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面で切ったときの断面から見た図を模式的に示す説明図である。
【図２０Ｃ】第５の実施例を示す説明図である。
【図２０Ｄ】第５の実施例を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面を示す説明図である。
【図２０Ｅ】第６の実施例を示す説明図である。
【図２１】本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図２２】本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図２３】本発明の変形例によるモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。
【図２４】本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例を示す説明図である。図１（Ａ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示し、図１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直なＢ−Ｂ切断線で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示している。コアレスモーター１０は、略円筒状のステーター１５が外側に配置され、略円筒状のローター２０が内側に配置されたラジアルギャップ構造のインナーローター型モーターである。ステーター１５は、ケーシング１１０の内周に沿って配置されたコイルバックヨーク１１５と、コイルバックヨーク１１５の内側に配列された複数の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、を有している。本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを区別しない場合には、単に電磁コイル１００と呼ぶ。コイルバックヨーク１１５は、磁性体材料で形成されており、略円筒形形状を有している。電磁コイル１００Ａと、１００Ｂとは、樹脂１３０によりモールドされている。電磁コイル１００Ａと、１００Ｂの回転軸２３０に沿った方向の長さは、コイルバックヨーク１１５の回転軸２３０に沿った方向の長さよりも長くなっている。すなわち、図１（Ａ）において、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの左右方向の端部は、コイルバックヨーク１１５と重ならない。本実施例では、コイルバックヨーク１１５と重なっている領域を有効コイル領域と呼び、コイルバックヨーク１１５と重ならない領域をコイルエンド領域と呼ぶ。本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域は、同一の円筒領域に配置されるが、コイルエンド領域については、以下に説明するように、２つのコイルエンド領域のうちの一方が、円筒領域から外周側あるいは内周側に曲げられている。例えば、電磁コイル１００Ａについては、図１（Ａ）に示すように右側のコイルエンド領域は円筒領域に配置されて曲げられていないが、左側のコイルエンド領域は円筒領域から外周側に曲げられている。電磁コイル１００Ｂについては、図１（Ａ）に示すように左側のコイルエンド領域は円筒領域に配置されて曲げられていないが、右側のコイルエンド領域は円筒領域から内周側に曲げられている。
【００２７】
ステーター１５には、さらに、ローター２０の位相を検出する位置センサーとしての磁気センサー３００が、配置されている。磁気センサー３００として、例えばホール素子を有するホールセンサーを用いることができる。磁気センサー３００は、電気角の駆動制御で略正弦波のセンサー信号を生成する。このセンサー信号は、電磁コイル１００を駆動するための駆動信号を生成するために用いられる。したがって、磁気センサー３００は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂに対応して２つ設けられていることが好ましい。磁気センサー３００は、回路基板３１０の上に配置されており、回路基板３１０は、ケーシング１１０に固定されている。本実施例では、磁気センサー３００および回路基板３１０は、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域が外側に曲げられた側に配置されている。本実施例では、磁気センサー３００とコイルエンド領域との位置関係を用いて、上述した２つのコイルエンド領域のうち磁気センサー３００に近い側のコイルエンド領域を、「磁気センサー側コイルエンド領域」と呼び、磁気センサー３００から遠い側のコイルエンド領域を「非磁気センサー側コイルエンド領域」と呼ぶ。
【００２８】
ローター２０は、中心に回転軸２３０を有し、その外周に複数の永久磁石２００を有している。各永久磁石２００は、回転軸２３０の中心から外部に向かう径方向（放射方向）に沿って磁化されている。なお、図１（Ｂ）において永久磁石２００に付したＮ、Ｓの文字は、永久磁石２００の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ側の極性を示している。永久磁石２００と電磁コイル１００とは、ローター２０とステーター１５の対向する円筒面に対向して配置されている。ここで、永久磁石２００の回転軸２３０に沿った方向の長さは、コイルバックヨーク１１５の回転軸２３０に沿った方向の長さと同じ長さである。すなわち、永久磁石２００と、コイルバックヨーク１１５と、にはさまれた領域と、電磁コイル１００Ａまたは１００Ｂとが重なる領域が電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域となる。回転軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されている。なお、永久磁石２００と回転軸２３０との間に磁石バックヨークを設けてもよく、永久磁石２００の回転軸２３０に沿った方向の両端部にサイドヨークを設けても良い。磁石バックヨークやサイドヨークを用いることにより、永久磁石２００の磁束の漏れを防ぐことができる。本実施例では、ケーシング１１０の内側に、波バネ座金２６０を備えている。この波バネ座金２６０は、永久磁石２００の位置決めを行っている。但し、波バネ座金２６０は別の構成部品で置き換えることも可能である。
【００２９】
図２は、第１の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。図２（Ａ）は、図１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＡ−Ａ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示し、図２（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＢ−Ｂ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域を切ったときの断面を示し、図２（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＣ−Ｃ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示している。なお、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同じ図面である。
【００３０】
図２（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域における回転軸２３０と垂直な断面（図１のＢ−Ｂ切断線で切った断面）では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域は、いずれも同一の円筒領域に配置されている。これに対し、図２（Ａ）に示す磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、図２（Ｂ）の電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも外周側（コイルバックヨーク１１５側）に配置されている。また、図２（Ｃ）に示す非磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、図２（Ｂ）の電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも内周側（永久磁石２００側）に配置されている。
【００３１】
図３は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを重ね合わせた状態を示す説明図である。図３（Ａ）はコイルバックヨーク側から見た平面図であり、図３（Ｂ）は模式的に示した斜視図である。なお、図３（Ａ）では、コイルバックヨーク１１５を記載し、図３（Ｂ）では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状を見やすくするために、コイルバックヨーク１１５を省略し、電磁コイル１００Ａを１つと電磁コイル１００Ｂを２つのみ図示している。なお、実際の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは円筒の側面に沿って配置されているため、磁気センサー側コイルエンド領域や非磁気センサー側コイルエンド領域は、曲面になるが、図３（Ｂ）では模式的に平面として表している。図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域の２つの導体の束の間に、２つの電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の導体の束が収まっている。ここで、電磁コイル１００は、導体を複数ターン（例えばＮ巻）巻くことにより形成されており、導体の束は、Ｎ本の導体を束ねたものを意味している。また、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の２つの導体の束の間に、２つの電磁コイル１００Ａの有効コイル領域の導体の束が収まり（図３（Ａ）参照、なお、図３（Ｂ）では１つの電磁コイル１００Ａのみ記載）、電磁コイル１００Ａと１００Ｂは、干渉しない。また、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域は、円筒領域からコイルバックヨーク１１５側（円筒領域の外周側）に曲げられており、円筒領域から曲げられていない電磁コイル１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域と干渉しない。また、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域は、円筒領域からコイルバックヨーク１１５と反対側（円筒領域の内周側）に曲げられており、円筒領域から曲げられていない電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域と干渉しない。このように、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域と電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域とを同じ円筒領域上、一方の電磁コイルの２つの導体の束に間に他の２つの電磁コイルの導体に束を配置するとともに、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域を外周側に曲げ、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域を内周側に曲げることにより、電磁コイル１００Ａと１００Ｂとを、互いにぶつからないように円筒領域に配置することができる。また、本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの導体の束の幅φ１（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の幅）と、有効コイル領域におけるコイル束の間隔（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の間隔）Ｌ２との間にはＬ２≒２×φ１の関係を有している。すなわち、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂが配置される円筒領域は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの導体の束によりほぼ占められているので、電磁コイルの占積率を向上させ、コアレスモーター１０（図１）の効率を向上させることができる。
【００３２】
図４は、第１の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。図４で明らかなように、電磁コイル１００Ａの巻線方向は、交互に時計回り、半時計回りとなっている。電磁コイル１００Ｂについても同様である。
【００３３】
図５は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒面からコイルエンド領域を外周側あるいは内周側に曲げる前までは、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを同じ工程で形成することができる。そこで、ここでは電磁コイル１００Ａを例にとって説明する。まず、図５（Ａ）に示す工程では、電磁コイル用配線１０５を準備し、α巻きとなるように電磁コイル用配線１０５のほぼ真ん中から両端側をそれぞれ外側方向へ巻いていって一本の電磁コイル用配線１０５から２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂを形成する。図中の矢印は巻き方向を示している。２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂの内周は、接続部１００Ａｃによりたがいに接続されている。ここで、コイル部分１００Ａａ、１００Ａｂを重ねたときに、接続部１００Ａｃをコイル部分１００Ａａの内周に沿って配線できるような長さとなるように、２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂを巻き始めることが好ましい。なお。接続部１００Ａｃの具体的な長さは、２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂにおける接続部１００Ａｃの引き出し位置により異なる。例えば、図５（Ａ）に示す例では、コイル部分１００Ａａあるいはコイル部分１００Ａｂの内周の長さの整数倍の長さであることが好ましい。
【００３４】
次に、図５（Ｂ）に示す工程では、２つのコイル部分１００Ａａと１００Ａｂを対面で重ね合わせて電磁コイル１００Ａを形成する。このとき、接続部１００Ａｃが余るので、接続部１００Ａｃをコイル部分１００Ａａの内周に沿うように配線する。上述のように、接続部１００Ａｃの長さがコイル部分１００Ａａあるいはコイル部分１００Ａｂの内周の長さの整数倍の長さであると、接続部１００Ａｃをコイル部分１００Ａａまたはコイル部分Ａｂの内周に沿って過不足無く配線することができる。
【００３５】
図６は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。図６（Ａ）は、電磁コイル１００Ａを示し、図６（Ｂ）は電磁コイル１００Ｂを示している。図６（Ａ）の左下の図面は、左上の図面のＡ−Ａ切断線で切った断面を見た図であり、図６（Ａ）の右の図面は、左上の図面のＢ−Ｂ切断線で切った断面を非磁気センサー側から見た図である。図６（Ｂ）の右下の図面は、右上の図面のＣ−Ｃ切断線で切った断面を見た図であり、図６（Ｂ）の左の図面は、右上の図面のＤ−Ｄ切断線で切った断面を磁気センサー側から見た図である。ここに示す工程では、電磁コイル１００Ａについては、図６（Ａ）に示すように、電磁コイル１００Ａを円筒領域に沿うように曲げると共に、磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２を円筒領域の外周側に曲げ、電磁コイル１００Ｂについては、図６（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ｂを円筒領域に沿うように曲げると共に、非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１を円筒領域の内周側に曲げる。
【００３６】
図７は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。図７に示す工程では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面に絶縁膜１０１を形成する。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを形成する電磁コイル用配線１０５（図５参照）は、絶縁被覆（図示せず）を有している。図６（Ａ）、（Ｂ）に示す工程では、加熱しながら圧縮するので、絶縁皮膜が細り、電磁コイル１００Ａあるいは１００Ｂの耐圧が低くなる。そのため、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面に絶縁膜１０１を形成することにより、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの耐圧を向上させる。なお、電磁コイル１００Ａあるいは１００Ｂの導体（配線）の電気抵抗は極めて小さいため、１ターン毎の電圧降下は極めて小さい。したがって、ターン毎の配線の電圧は、ほぼ同じ電圧であり、各ターンを形成する配線間の耐圧が低くなっても、電流リークによる問題が生じにくい。したがって、電磁コイル用配線１０５の被覆を薄くして占積率を向上させることが好ましく、さらに、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面に絶縁膜１０１を設けることにより、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの表面の耐圧を向上させることが好ましい。
【００３７】
図８は、電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。図８（Ａ）に示す工程では、内金型４０１の外周に電磁コイル１００Ｂを配置する。なお、図８においては、絶縁膜１０１の図示を省略している。内金型４０１は、太い円柱と、それよりやや細い円柱と、を同心でつなげた形をしており、一方（図８では右側）の太さが他方（図８では左側）の太さよりも細くなっている。この細くなった部分に、電磁コイル１００Ｂの、内周側に曲げられた非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１が位置する。なお、この太い円柱と細い円柱の大きさの差は、電磁コイルの厚さと同じ厚さであることが好ましい。こうすれば、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１の曲げの大きさを最小にでき、電磁コイル１００Ａとのインダクタンスの差を最小にすることができる。また、内金型４０１を外しやすくするため、分割構成の内金型４０１を採用しても良い。
【００３８】
図８（Ｂ）に示す工程では、電磁コイル１００Ａを配置する。このとき、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の間に電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が位置し、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１の外周側に電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１が位置するように、電磁コイル１００Ａを配置する。
【００３９】
図８（Ｃ）に示す工程では、電磁コイル１００Ａの外側に非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１側からコイルバックヨーク１１５を挿入する。本実施例の場合、コイルバックヨーク１１５の内径を、円筒領域の外径よりすこし大きい大きさまで小さくしても、電磁コイル１００Ａの外周側に曲げられた磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２が邪魔にならないため、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、コイルバックヨーク１１５との間隔を狭く、すなわち、永久磁石２００とコイルバックヨーク１１５との間隔を最小限に狭くすることができ、コアレスモーター１０の効率を向上させることができる。また、コイルバックヨーク１１５を分割せず円筒形のまま挿入できるので、製造が容易である。また、コイルバックヨーク１１５が分割されていると、分割部分で磁束が不連続となってコギングが発生するおそれがあるが、本実施例では、コイルバックヨーク１１５が分割されていないので、コギングが起こりにくいという利点もある。図８（Ｄ）は、コイルバックヨーク１１５が挿入された状態を示す。
【００４０】
図９は、樹脂１３０によるモールド工程を示す説明図である。図９（Ａ）に示す工程では、図８（Ｄ）の工程に続いて外金型４０２〜４０５を配置する。外金型４０２、４０５は、円盤形状を有しており、それぞれ樹脂注入口４０２Ａ、４０５Ａを備えている。外金型４０３、４０４は、円筒形状を有している。まず、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイルエンド領域の外周部に外金型４０３、４０４を配置する。本実施例では、コイルバックヨーク１１５を外部に剥き出しにするために、外金型４０３、４０４とコイルバックヨーク１１５とは重なっていない。なお、外金型４０３と４０４とをつなげて一体の外金型として、コイルバックヨーク１１５も覆うようにしてもよい。この場合、コイルバックヨーク１１５は外部に剥き出しとはならない。外金型４０３、４０４を配置した後、外金型４０２、４０５を配置する。
【００４１】
図９（Ｂ）に示す工程では、樹脂注入口４０２Ａ、４０５Ａから樹脂１３０を注入し熱硬化させる。なお、図９（Ｂ）では見難くなっているが、コイルバックヨーク１１５と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂとの間にも樹脂１３０が充填される。樹脂１３０が硬化した後、外金型４０２〜４０５および内金型４０１を取り外す。図９（Ｃ）は、内金型４０１および外金型４０２〜４０５を取り外した状態を示す。
【００４２】
図１０は、ローターを組み込む工程を示す説明図である。樹脂モールドされた電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域側から、軸受け２４０、永久磁石２００が取り付けられた回転軸２３０、磁気センサー３００が取り付けられた回路基板３１０、軸受け２４０を順に嵌めこんでいく。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域は、円筒領域の内周側に曲げられていないので、永久磁石２００が取り付けられた回転軸２３０の挿入時に、円筒領域の内径よりも少し小さな大きさまで永久磁石２００の外径を大きくしても、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイルエンド領域と永久磁石２００とが干渉しないので、永久磁石２００と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂとの間隔を狭く、すなわち、永久磁石２００とコイルバックヨーク１１５との間隔を最小限に狭くすることができ、コアレスモーター１０の効率を向上させることができる。その後、ケーシング１１０を嵌めこんで、図１に示す電動モーターを形成することができる。
【００４３】
以上、第１の実施例によれば、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２を外周側（コイルバックヨーク１１５側）に曲げ、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１を内周側（永久磁石２００側）に曲げているので、非磁気センサー側からコイルバックヨーク１１５を挿入し、磁気センサー側から永久磁石２００を挿入することができる。そして、コイルバックヨーク１１５と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域との間隔を狭め、永久磁石２００と、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域との間隔を狭めることができるので、コアレスモーター１０の効率を向上させることが可能となる。また、コイルバックヨーク１１５を分割しないので、製造が容易となり、コギングの発生も抑制できる。
【００４４】
本実施例では、電磁コイル１００Ａの２つの有効コイル領域の間に電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域を隙間無く埋め込めるので、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレスモーター１０の効率を向上させることができる。
【００４５】
［第２の実施例］
図１１は、第２の実施例を示す説明図である。図１１（Ａ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示し、図１１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線（図１１（Ａ）のＢ−Ｂ切断線）で切ったときの断面を断面と垂直な方向から見たときの図を模式的に示している。第１の実施例と比較すると、第２の実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの数は半分となっている一方、第２の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの１つの極の大きさは、第１の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの１つの極の大きさよりも大きくなっている。また、第１の実施例では、同相の電磁コイル同士が接触するところがあるが、第２の実施例では、同相の電磁コイル同士が接触するところが無い点が異なる。すなわち、第１と第２の実施例は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの大きさ、組み合わせ方が異なっている。
【００４６】
図１２は、第２の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０と垂直な切断線で切ったときの断面を模式的に示している。図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＡ−Ａ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示し、図１２（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＢ−Ｂ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域を切ったときの断面を示し、図１２（Ｃ）は、図１１（Ａ）に示す回転軸２３０と垂直なＣ−Ｃ切断線で電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域を切ったときの断面を示している。なお、図１２（Ｂ）は、図１１（Ｂ）と同じ図面である。
【００４７】
図１２（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの有効コイル領域における回転軸２３０と垂直な断面（図１１のＢ−Ｂ切断線で切った断面）では、電磁コイル１００Ａと１００Ｂは、同一の円筒領域に配置されている。第１の実施例では、図２（Ｂ）に示すように、隣接する電磁コイル１００Ａ同士、あるいは電磁コイル１００Ｂ同士が接触しているところがあるが、第２の実施例では、同相の２つの電磁コイル１００Ａ同士、１００Ｂ同士は、互いに接触していない。
【００４８】
図１２（Ａ）に示す磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、図１２（Ｂ）の電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも外周側に配置されている。また、電磁コイル１００Ｂと隣の電磁コイル１００Ｂとは接触しておらず樹脂１３０が充填されている。電磁コイル１００Ａと隣の電磁コイル１００Ａとの間についても同様に、接触しておらず樹脂１３０が充填されている。なお、コイルエンド領域は、コアレスモーター１０の回転力に影響を与えない領域なので、コイルエンド領域において、同相の電磁コイルの間に樹脂１３０が充填されていても、いなくても、コアレスモーター１０の電気的特性はほとんど変わらない。
【００４９】
図１２（Ｃ）に示す非磁気センサー側コイルエンド領域における回転軸２３０と垂直な断面では、電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域は、図１２（Ｂ）の電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域と同一の円筒領域に配置されているが、電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域は、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域よりも内周側に配置されている。また、図１２（Ａ）に示すのと同様に、電磁コイル１００Ａと隣の電磁コイル１００Ａとは接触しておらず樹脂１３０が充填されている。電磁コイル１００Ｂと隣の電磁コイル１００Ｂとは、接触しておらず樹脂１３０が充填されている。
【００５０】
図１３は、第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。図１４は、第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。図１５は、第２の実施例における電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。第１の実施例では、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域におけるコイル束の幅（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の幅）は、２つの有効コイル領域の間隔（電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が配置される円筒領域に沿った方向の間隔）のほぼ半分の大きさであったが、第２の実施例では、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域におけるコイル束の幅は、２つの有効コイル領域の間隔とほぼ同じ大きさである点が異なっている。この点を除いては電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形成工程は、第１の実施例における電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形成工程（図５〜図７）と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
図１６は、電磁コイル１００Ａと１００Ｂの組み立て工程を示す説明図である。なお、図１６では、絶縁膜１０１（図１５Ａ、図１５Ｂ）の記載を省略している。また、図１６（Ａ）は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂをコアレスモーター１０に組み込んだときの永久磁石２００側から見た平面図とＡ−Ａ断面と、Ｂ−Ｂ断面と、Ｃ−Ｃ断面とを表している。図１６（Ｂ）は、コイルバックヨーク１１５側から見た斜視図である。なお、図１６（Ｂ）における斜視図において、有効コイル領域における電磁コイル１００Ａ（１００Ｂ）の２つの配線の束の間隔と、電磁コイル１００Ｂ（１００Ａ）の配線の束の幅はほぼ同じであるが、その比率で図示すると見難くなるため、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの２つの配線の束の間隔を広げて図示している。また、図３（Ｂ）と同様に、模式的に平面で示している。電磁コイル１００Ｂが配置される円筒領域の放射方向外周側から、電磁コイル１００Ｂの中央部の２つの有効コイル領域の間に電磁コイル１００Ａの有効コイル領域が嵌り込むように、電磁コイル１００Ａを嵌めこむことにより電磁コイルサブアッセンブリー１５０（コイルサブ集合体）が形成される。電磁コイルサブアッセンブリー１５０は、電磁コイル１００が為す円筒領域の一部を形成している。そして、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２が円筒領域から外周方向に曲げられており、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１が円筒領域から内周方向に曲げられている。
【００５２】
図１７は、第２の実施例における電磁コイルの配線を模式的に示す説明図である。図４に示した第１の実施例の電磁コイルの配線と比較すると、第１の実施例では、電磁コイル１００Ａと１００Ｂとが複雑に咬み合って見えるが、図１７に示す第２の実施例では、電磁コイル１００Ａと１００Ｂとが１極ずつで１つの電磁コイルサブアッセンブリー１５０を形成し、電磁コイルサブアッセンブリー１５０が接続されて電磁コイルが形成されているので、簡素な構成に見える点が異なっている。すなわち、第２の実施例では、電磁コイルサブアッセンブリー１５０を形成し、組み合わせることにより、容易にコアレスモーター１０を形成することが出来る。
【００５３】
図１８は、第２の実施例における電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールを形成する工程を示す説明図である。図１８（Ａ）に示す工程では、内金型４０１の外周に電磁コイルサブアッセンブリー１５０を配置する。内金型４０１の形状は、第１の実施例と同様である。図１８（Ｂ）は、全ての電磁コイルサブアッセンブリー１５０が配置された状態を示している。図１８（Ｃ）に示す工程は、図８（Ｃ）に示す工程と同様である。図１８（Ｄ）は、コイルバックヨーク１１５が挿入された状態を示す。その後の工程は、図９、図１０に示す第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
［第３の実施例］
図１９は、第３の実施例を示す説明図である。第１、第２の実施例は、ステーター１５の内側にローター２０が配置されるインナーローター型のコアレスモーター１０であったが、第３の実施例は、ステーター１５の外側にローター２０が配置されるアウターローター型の電動モーターである点が異なっている。第３の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは、電磁コイル用配線１０５により、コイル配置基板３１１と接続されている。第３の実施例の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状、配置は第１の実施例における電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状、配置と同様、あるいは、第２の実施例における電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの形状、配置と同様である。ただし、第３の実施例では、背面に磁石バックヨーク２１５を備えた永久磁石２００が、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの外周側に配置され、コイルバックヨーク１１５が、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの内周側に配置されている。そして、製造工程において、コイルバックヨーク１１５は、磁気センサー側から挿入される。永久磁石２００は、ローター２０と一体として、非磁気センサー側から挿入される。
【００５５】
［第４の実施例］
第１〜３の実施例では、電磁コイルが２相の場合を例にとり説明したが、電磁コイルは３相またはそれ以上であってもよい。図２０Ａは、第４の実施例を示す説明図である。図２０Ａは、３相の電磁コイルに、コイルバックヨーク１１５と永久磁石２００が取り付けられた回転軸２３０とを挿入する様子を模式的に示している。なお、図２０Ａでは、樹脂１３０を省略している。この実施例では、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃの３相の電磁コイルを備える。なお、本実施例では、電磁コイルの符号として１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを用いたが、３相の電磁コイルがスター結線やデルタ結線される場合には、相として、ｕ相、ｖ相、ｗ相の名前が使われる場合もあるので、電磁コイルの符号として１００ｕ、１００ｖ、１００ｗの符号を用いてもよい。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域は外周側に曲げられており、電磁コイル１００Ｂ、１００Ｃの非磁気センサー側コイルエンド領域は内周側に曲げられている。ここで、電磁コイル１００Ｂの外周側へ曲げられている曲げの大きさは、電磁コイル１００Ａが外周側へ曲げられている曲げの大きさよりも小さい。また、電磁コイル１００Ｂの内周側へ曲げられている曲げの大きさは、電磁コイル１００Ｃが内周側へ曲げられている曲げの大きさよりも小さい。コイルバックヨーク１１５は、非磁気センサー側コイルエンド領域側から回転軸２３０の軸方向に沿って挿入され、永久磁石２００は、磁気センサー側コイルエンド領域側から回転軸２３０の軸方向に沿って挿入される。
【００５６】
図２０Bは、第４の実施例のコアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面で切ったときの断面から見た図を模式的に示す説明図である。ここでは、磁気センサー側のコイルエンド領域を示している。図２０Ｂにおいては、円弧は、電磁コイルのコイルエンド領域を模式的に示しており、円弧が大きいほどコイルエンド領域がよりコイルバックヨーク２１５側に曲げられていることを示している。したがって、Ａ相の電磁コイル１００Ａは、最も外側（コイルバックヨーク２１５側）に曲げられており、次いでＢ相の電磁コイル１００Ｂが外側（コイルバックヨーク２１５側）に曲げられている。なお、Ｃ相の電磁コイル１００Ｃについては、実際のコアレスモーター１０では曲げられていないが、図示したとき電磁コイルのハッチングと重なり見難くなるのを避けるため、コイルバックヨーク２１５の外側に円弧を図示している。
【００５７】
一般に（Ｍ＋２）相（Ｍは自然数）の電磁コイルを有する場合、第１の相の電磁コイル（図２０で言えば電磁コイル１００Ａ）の磁気センサー側コイルエンド領域は最も大きく外周側（コイルバックヨーク１１５側）に曲げられており、第２の相の電磁コイル（図２０で言えば電磁コイル１００Ｃ）の非磁気センサー側コイルエンド領域は最も大きく内周側（永久磁石２００側）に曲げられている。残りのＭ相の電磁コイル（図２０で言えば電磁コイル１００Ａ、１００Ｃ以外の電磁コイル）の磁気センサー側コイルエンド領域は、相毎に異なる大きさで外周側に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域は、相毎に異なる大きさで内周側に曲げられている。このとき、残りＭ相の磁気センサー側コイルエンド領域の外周側に曲げられている大きさは、第１の相の電磁コイルの磁気センサー側コイルエンド領域が外周側に曲げられている大きさよりも小さい。また、非磁気センサー側コイルエンド領域の内周側に曲げられている大きさは、第２の相の電磁コイルの非磁気センサー側コイルエンド領域が内周側に曲げられている大きさよりも小さい。さらに、Ｍ相のコイルエンド領域が曲げられている大きさは、磁気センサー側コイルエンド領域において曲げられている大きさが小さいほど、非磁気センサー側コイルエンド領域において曲げられている大きさが大きい。こうすると、電磁コイルを円筒領域に配置するときに、コイルエンド領域の衝突、あるいは干渉を抑制できる。また、このような電磁コイルの形成、配置であれば、各相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃは独立して鎖状に繋がらないので、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃやコアレスモーター１０の製造が容易となる。
【００５８】
［第５の実施例］
図２０Ｃは、第５の実施例を示す説明図である。第５の実施例は、第４の実施例と同様に３相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃを備えている。図２０Ｃにおいても、図２０Ｂと同様に、円弧は、コイルエンド領域を示している。第４の実施例では、磁気センサー側のコイルエンド領域について、Ａ相の電磁コイル１００Ａは、最も外側に曲げられており、次いでＢ相の電磁コイル１００Ｂが外側（コイルバックヨーク２１５側）に曲げられており、Ｃ相の電磁コイル１００Ｃについては、曲げられていない。これに対し、第５の実施例では、Ａ相〜Ｃ相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃはそれぞれ４個あり、各相において２個は、外側の円弧が示すように磁気センサー側コイルエンド領域が外側に曲がっており、残る各２個の電磁コイルは、内側の円弧が示すように磁気センサー側コイルエンド領域が曲がっていない。そして、各相において、磁気センサー側コイルエンド領域が外側に曲まがっている電磁コイル（以下「第１形状電磁コイル」と呼ぶ。）と、磁気センサー側コイルエンド領域が曲がっていない電磁コイルは（以下「第２形状電磁コイル」と呼ぶ。）、同数であり、交互に配置されている。なお、第１形状電磁コイルは、非磁気センサー側コイルエンド領域が曲がっておらず、第２形状電磁コイルは、非磁気センサー側コイルエンド領域が内側に曲がっている。
【００５９】
図２０Ｄは、第５の実施例を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面を示す説明図である。図２０Ｄ（Ａ）〜（Ｆ）は、回転軸２３０と平行な面を３０°ずつ、ずらしていったときの電磁コイルの断面を示している。左側の磁気センサー側コイルエンド領域が外側（図面上側）に曲げられている電磁コイル（第１形状電磁コイル）は、右側の非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。一方、左側の磁気センサー側コイルエンド領域が曲げられていない電磁コイル（第２形状電磁コイル）は、右側の非磁気センサー側コイルエンド領域が内側（図面下側）に曲げられている。例えば、図２０Ｄ（Ｆ）（Ａ）に示すように電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域（図面左側）は、外側（図面上方）に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域（図面右側）は曲げられていない。一方、図２０Ｄ（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域は、内側（図面下方）に曲げられており、磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。同様に、図２０Ｄ（Ｄ）（Ｅ）に示すように電磁コイル１００Ｂの磁気センサー側コイルエンド領域は、外側に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。一方、図２０Ｄ（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域は、内側に曲げられており、磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。図２０Ｄ（Ｂ）（Ｃ）に示すように電磁コイル１００Ｃの磁気センサー側コイルエンド領域は、外側に曲げられており、非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。一方、図２０Ｄ（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、電磁コイル１００Ｃの非磁気センサー側コイルエンド領域は、内側に曲げられており、磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。ここで、磁気センサー側コイルエンド領域が外側に曲げられた電磁コイルを「第１の電磁コイル」と呼び、非磁気センサー側コイルエンド領域が内側に曲げられた電磁コイルを「第２の電磁コイル」と呼ぶ。なお、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃのいずれにおいてもそれぞれ同数の第１と第２の電磁コイルを含んでいる。
【００６０】
コイルエンドについて第４、第５の実施例を比較すると、第５の実施例は、さらに、以下の点に特徴がある。すなわち、第４の実施例では、円弧が三重になる部分がある。このことは、例えば、第４の実施例では、図２０Ａに示すように、コイルエンド領域が三重に重なる部分が生じることを意味する。これに対し、第５の実施例では、円弧は、最大でも二重にしかならない。すなわち、第５の実施例では、３相であっても図１に示す第１の実施例と同様に、コイルエンド領域の重なりは二重で済むことになる。よって、コアレスモーター１０の大きさを小さくすることができる。
【００６１】
第４の実施例では、Ａ相電磁コイル１００Ａは、磁気センサー側コイルエンド領域がコイルバックヨーク側に曲げられ、非磁気センサー側コイルエンド領域は曲げられていない。Ｂ相電磁コイル１００Ｂは、磁気センサー側コイルエンド領域がコイルバックヨーク側に曲げられ、非磁気センサー側コイルエンド領域は永久磁石側に曲げられている。Ｃ相電磁コイル１００Ｃは、磁気センサー側コイルエンド領域が曲げられておらず、非磁気センサー側コイルエンド領域は永久磁石側に曲げられている。すなわち、Ａ相〜Ｃ相は、コイルエンド領域の形状が異なる。したがって、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃの電気的特性は主として有効コイル領域で決まるのでほぼ同じであるが、厳密に言えば、コイルエンド領域の形状の違いにより微妙に異なる。これに対し、第５の実施例では、コアレスモーター１０は、Ａ相からＣ相の各電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃにつき、それぞれ、第１形状電磁コイルをそれぞれ２つずつ有しており、これらの電気的特性は同一である。また、Ａ相からＣ相の各電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃは、第２形状電磁コイルをそれぞれ２つずつ有しており、これらについても、電気的特性は同一である。すなわち、Ａ相〜Ｃ相の電磁コイルの電気的特性は同一である。よって第５の実施例のコアレスモーターは、相間のアンバランスによるトルクの変動が起こり難く、バランスがいいので、コアレスモーターの効率を向上させることができる。
【００６２】
第５の実施例のコアレスモーターは、図８以降を用いて説明した第１の実施例と同様の工程により製造することができる。図８（Ａ）に示す工程と同様に、内金型４０１の外周に電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃが有する２つの形状の電磁コイルのうちの第２形状電磁コイルを例えばＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順番に均等間隔で配置する。次いで、図８（Ｂ）に示す工程と同様に、電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃが有する２つの形状の電磁コイルのうちの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域が、２つの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟むように配置する。例えば、電磁コイル１００Ｃの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ａの第２形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｂの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ａの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｂの第２形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｃの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ｂの第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｃの第２形状電磁コイルと電磁コイル１００Ａの第２形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟んでいる。この構成は、逆向きに考えれば、電磁コイル１００Ｃの第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ａの第１形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｂの第１形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ａの第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｂの第１形状電磁コイルと電磁コイル１００Ｃの第１形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟み、電磁コイル１００Ｂの第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域は、電磁コイル１００Ｃの第１形状電磁コイルと電磁コイル１００Ａの第１形状電磁コイルのそれぞれ１つの有効コイル領域を挟んでいる構成である。なお、以降の工程は第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
なお、第５の実施例では、電磁コイルが３相の場合を例にとり説明したが、相の数は３相に限られず、２相以上であればよい。ここで、相の数が奇数の場合、上述した３相での説明のように、各相の電磁コイルは、それぞれ同数の第１形状電磁コイルと第２形状電磁コイルを有する。これに対し、相の数が２相の場合、例えば第１の実施例で示したように、電磁コイル１００Ａは第１形状電磁コイルとなり、電磁コイル１００Ｂは第２形状電磁コイルなる。４相以上の場合、電磁コイルの形は、第１、第３相の電磁コイルは、第１形状電磁コイル、第２、第３相の電磁コイルは、第２形状電磁コイルというように、相が決まれば、第１形状電磁コイル、第２形状電磁コイルのどちらかに決まる。そして、第１形状電磁コイルとなる相の数と、第２形状電磁コイルとなる相の数は同じである。したがって、相の数がいくつであっても、各相の電磁コイルの電気的特性は全体としてみれば同一または回転対称である。よって、コアレスモーターは、相間のアンバランスによるトルクの変動が起こり難く、バランスがいいので、コアレスモーターの効率を向上させることができる。
【００６４】
［第６の実施例］
図２０Ｅは、第６の実施例を示す説明図である。第６の実施例は、電磁コイルが３相であり、かつ、第２の実施例と同様に、３相の電磁コイル１００Ａ〜１００Ｃから、それぞれ１個の電磁コイルが集まって電磁コイルサブアッセンブリーを形成している実施例である。この実施例では、第２の実施例と同様に、電磁コイルサブアッセンブリーを形成し、組み合わせることにより、容易にコアレスモーターを形成することが出来る。
【００６５】
図２１は、本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモーター３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター３３１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６６】
図２２は、本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モーター３４３０とを有している。このモーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモーター３４３０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６７】
図２３は、本発明の変形例によるモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０として、上述した各種のコアレスモーターを利用することが可能である。
【００６８】
図２４は、本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、電動モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この電動モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、電動モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。この電動モーター３５１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することができる。
【００６９】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００７０】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００ＡＣＥ１、２…電磁コイル１００Ａのコイルエンド領域
１００ＢＣＥ１，２…電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１００Ｃ…電磁コイル
１００Ａａ…コイル部分
１００Ａｂ…コイル部分
１００Ａｃ…接続部
１０１…絶縁膜
１０５…電磁コイル用配線
１１０…ケーシング
１１５…コイルバックヨーク
１３０…樹脂
１５０…電磁コイルサブアッセンブリー
２００…永久磁石
２１５…磁石バックヨーク
２３０…回転軸
２４０…軸受け
２６０…波バネ座金
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
４０１…内金型
４０２、４０３、４０４、４０５…外金型
４０２Ａ、４０５Ａ…樹脂注入口
φ１…電磁コイルの導体の束の幅（太さ）
Ｌ２…電磁コイルの有効コイル領域におけるコイル束の間隔
３３００…自転車
３３１０…モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第２のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…モーター
３４５０…双腕７軸ロボット
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…電動モーター
３５２０…車輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、
前記第１の部材に配置された永久磁石と、
前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルをそれぞれ有しているＭ相のコイル群と、
前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、
を備え、
前記Ｍ相のコイル群に含まれる前記Ｍ相の電磁コイルの前記有効コイル領域は、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に、前記有効コイル領域が軸方向に平行な方向に沿って伸びると共に、前記Ｍ相の電磁コイルの全体が前記円筒領域の円周方向に並んでおり、
前記永久磁石と前記コイルバックヨークは前記有効コイル領域を挟んで対向するように配置され、
前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相の前記電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち第１の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっておらず、さらに、前記第１の相以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっており、
前記第１の相とは異なる第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち前記第１の側と反対側である第２の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっておらず、さらに、前記第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっている、
コアレス電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコアレス電気機械において、
前記第１の相の電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記電磁コイルの有効コイル領域が配置している円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記永久磁石側に曲がっており、
前記第２の相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍの値が３以上の場合には、
前記第１、第２の相のコイル群以外の（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１のコイルエンド領域は、前記第１の相の電磁コイルのコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ、相毎に異なる大きさで前記永久磁石側に曲がっており、
前記（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第２のコイルエンド領域は、前記第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ前記第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が曲がっている大きさが小さい相ほど大きく曲がるように相毎に異なる大きさで前記コイルバックヨーク側に曲がっている、
コアレス電気機械装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載のコアレス電気機械装置において、
同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルの有効コイル領域の間に他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域が挿入されないように前記同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルが接触しており、
前記電磁コイルが有する前記２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２（Ｍ−１）倍の大きさであり、
前記２つの有効コイル領域の間に、前記他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域を２つずつ合計２（Ｍ−１）個有している、コアレス電気機械装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍ相のコイル群のそれぞれから電磁コイルが各１つずつ集まって１つのコイルモジュールを形成しており、
前記電磁コイルが有する２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の（Ｍ−１）倍の大きさであり、
前記コイルモジュールにおいて、前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルは、２つの有効コイル領域の間に、前記第１の相のコイル群以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちの一方の有効コイル領域を有している、コアレス電気機械装置。
【請求項６】
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、
前記第１の部材に配置された永久磁石と、
前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に配置され、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルを有しているＭ相のコイル群と、
前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、
を備え、
前記電磁コイルは、２つのコイルエンド領域のうちの第１の側のコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がり、第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第１のコイル形状有する第１形状電磁コイルと、前記第１の側のコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がり、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第２のコイル形状有する第２形状電磁コイルと、を含んでおり、
１組の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置され、１組の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置されるように前記Ｍ相のコイル群の電磁コイルが配列されている、コアレス電気機械装置。
【請求項７】
請求項６に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍは偶数であり、
前記電磁コイルは、相毎に、前記第１形状電磁コイル又は前記第２形状電磁コイルのいずれかの形状を有し、
前記第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルの数は同数である、コアレス電気機械装置。
【請求項８】
請求項６に記載のコアレス電気機械において、
前記Ｍは奇数であり、
各相の電磁コイルは、それぞれ同数の前記第１形状電磁コイルと、前記第２形状電磁コイルを含んでいる、コアレス電気機械装置。
【請求項９】
請求項８に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍは３であり、
前記円筒面に第１の相、第２の相、第３の相の前記第１形状電磁コイルが順番に環状に配置されるとともに、前記第１の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第２、第３の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第２の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第３、第１の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第３の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第１、第２の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置されている、コアレス電気機械装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記電磁コイルの２つの有効コイル領域の間隔は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２倍の大きさである、コアレス電気機械装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記各相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記コイルエンド領域の曲がる前の形状は、同一形状であり、前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記電磁コイルを形成している導体の材料が同じ材料であり、
前記導体の直径が同じ太さであり、
前記電磁コイルの前記導体の巻数が同じであり、
前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置を備えるロボット。
【請求項１５】
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、
（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、
（ｄ）前記電磁コイルを相毎に内側方向に曲げたときの大きさが大きい順に配置して、前記電磁コイルの有効領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、
（ｅ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項１６】
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、
（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、
（ｄ）前記Ｍ相の電磁コイルから各相１個合計Ｍ個の電磁コイルを用い、前記Ｍ個電磁コイルの内の第１の電磁コイルの有効コイル領域を、他の（Ｍ−１）個の電磁コイルの有効コイル領域を形成するＮ本の導体で形成された導体束により、隣り合う導体束が接するようにコイルサブ集合体を形成する工程と、
（ｅ）前記コイルサブ集合体Ｐ個を前記円筒片の放射方向に重ならないように、かつ隣り合うコイルサブ集合体が接するように並べて、前記電磁コイルの有効領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、
（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項１７】
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、
（ｃ）各相の電磁コイルについて、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の外側に曲がっており、前記第１と反対側の第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第１形状電磁コイルと、前記第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の内側に曲がっており、前記第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第２形状電磁コイルと、形成する工程と、
（ｄ）前記各相の第２形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、
（ｅ）前記各相の第１形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、
（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項１】
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、
前記第１の部材に配置された永久磁石と、
前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルをそれぞれ有しているＭ相のコイル群と、
前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、
を備え、
前記Ｍ相のコイル群に含まれる前記Ｍ相の電磁コイルの前記有効コイル領域は、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に、前記有効コイル領域が軸方向に平行な方向に沿って伸びると共に、前記Ｍ相の電磁コイルの全体が前記円筒領域の円周方向に並んでおり、
前記永久磁石と前記コイルバックヨークは前記有効コイル領域を挟んで対向するように配置され、
前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相の前記電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち第１の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっておらず、さらに、前記第１の相以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっており、
前記第１の相とは異なる第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つのコイルエンド領域のうち前記第１の側と反対側である第２の側のコイルエンド領域は、前記永久磁石側に曲がっておらず、さらに、前記第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記コイルバックヨーク側に曲がっている、
コアレス電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコアレス電気機械において、
前記第１の相の電磁コイルの前記第１の側のコイルエンド領域は、前記電磁コイルの有効コイル領域が配置している円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記永久磁石側に曲がっており、
前記第２の相の電磁コイルの前記第２の側のコイルエンド領域は、前記円筒面上に曲がらずに配置しているか、または、前記円筒面から前記コイルバックヨーク側に曲がっている、コアレス電気機械装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍの値が３以上の場合には、
前記第１、第２の相のコイル群以外の（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第１のコイルエンド領域は、前記第１の相の電磁コイルのコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ、相毎に異なる大きさで前記永久磁石側に曲がっており、
前記（Ｍ−２）相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記第２のコイルエンド領域は、前記第２の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がっている大きさよりも小さい大きさで、かつ前記第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルのコイルエンド領域が曲がっている大きさが小さい相ほど大きく曲がるように相毎に異なる大きさで前記コイルバックヨーク側に曲がっている、
コアレス電気機械装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載のコアレス電気機械装置において、
同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルの有効コイル領域の間に他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域が挿入されないように前記同一の相のコイル群に含まれる隣り合う電磁コイルが接触しており、
前記電磁コイルが有する前記２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２（Ｍ−１）倍の大きさであり、
前記２つの有効コイル領域の間に、前記他の相のコイル群に含まれる電磁コイルの有効領域を２つずつ合計２（Ｍ−１）個有している、コアレス電気機械装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍ相のコイル群のそれぞれから電磁コイルが各１つずつ集まって１つのコイルモジュールを形成しており、
前記電磁コイルが有する２つの有効コイル領域の間の幅は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の（Ｍ−１）倍の大きさであり、
前記コイルモジュールにおいて、前記Ｍ相のコイル群のうちの第１の相のコイル群に含まれる電磁コイルは、２つの有効コイル領域の間に、前記第１の相のコイル群以外の（Ｍ−１）相のコイル群に含まれる電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちの一方の有効コイル領域を有している、コアレス電気機械装置。
【請求項６】
第１と第２の部材とが互いに相対的に移動可能な円筒形状の第１と第２の部材を有するコアレス電気機械装置であって、
前記第１の部材に配置された永久磁石と、
前記第２の部材に配置されたＭ相のコイル群（Ｍは２以上の整数）であって、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間の円筒領域に配置され、前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に移動させる力を生じさせる２つの有効コイル領域と、２つのコイルエンド領域とを有している電磁コイルを有しているＭ相のコイル群と、
前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、
を備え、
前記電磁コイルは、２つのコイルエンド領域のうちの第１の側のコイルエンド領域が前記永久磁石側に曲がり、第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第１のコイル形状有する第１形状電磁コイルと、前記第１の側のコイルエンド領域が前記コイルバックヨーク側に曲がり、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域を含む円筒面上に曲がらずに配置している第２のコイル形状有する第２形状電磁コイルと、を含んでおり、
１組の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第２形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置され、１組の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域の間に、他の２組の前記第１形状電磁コイルの２つの有効コイル領域のうちのそれぞれ１つの有効コイル領域が配置されるように前記Ｍ相のコイル群の電磁コイルが配列されている、コアレス電気機械装置。
【請求項７】
請求項６に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍは偶数であり、
前記電磁コイルは、相毎に、前記第１形状電磁コイル又は前記第２形状電磁コイルのいずれかの形状を有し、
前記第１形状電磁コイル又は第２形状電磁コイルの数は同数である、コアレス電気機械装置。
【請求項８】
請求項６に記載のコアレス電気機械において、
前記Ｍは奇数であり、
各相の電磁コイルは、それぞれ同数の前記第１形状電磁コイルと、前記第２形状電磁コイルを含んでいる、コアレス電気機械装置。
【請求項９】
請求項８に記載のコアレス電気機械装置において、
前記Ｍは３であり、
前記円筒面に第１の相、第２の相、第３の相の前記第１形状電磁コイルが順番に環状に配置されるとともに、前記第１の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第２、第３の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第２の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第３、第１の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置され、前記第３の相の前記第２形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域が前記第１、第２の相の前記第１形状電磁コイルの前記２つの有効コイル領域のそれぞれ１つを挟むように配置されている、コアレス電気機械装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記電磁コイルの２つの有効コイル領域の間隔は、前記電磁コイルの前記有効コイル領域における前記電磁コイルの幅の２倍の大きさである、コアレス電気機械装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記各相のコイル群に含まれる電磁コイルの前記コイルエンド領域の曲がる前の形状は、同一形状であり、前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、
前記電磁コイルを形成している導体の材料が同じ材料であり、
前記導体の直径が同じ太さであり、
前記電磁コイルの前記導体の巻数が同じであり、
前記電磁コイルは同じ電気抵抗値を有している、コアレス電気機械装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置を備えるロボット。
【請求項１５】
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、
（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、
（ｄ）前記電磁コイルを相毎に内側方向に曲げたときの大きさが大きい順に配置して、前記電磁コイルの有効領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、
（ｅ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項１６】
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、
（ｃ）Ｍ相のうちの第１の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の一方を前記電磁コイルの有効コイル領域が配置される円筒領域の内周側に相毎に異なる大きさで曲げ、前記第１の相とは異なる第２の相以外の（Ｍ−１）相の電磁コイルの２つのコイルエンド領域の前記一方と反対側の他方のコイルエンド領域を前記内周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒領域の外周側に曲げる工程と、
（ｄ）前記Ｍ相の電磁コイルから各相１個合計Ｍ個の電磁コイルを用い、前記Ｍ個電磁コイルの内の第１の電磁コイルの有効コイル領域を、他の（Ｍ−１）個の電磁コイルの有効コイル領域を形成するＮ本の導体で形成された導体束により、隣り合う導体束が接するようにコイルサブ集合体を形成する工程と、
（ｅ）前記コイルサブ集合体Ｐ個を前記円筒片の放射方向に重ならないように、かつ隣り合うコイルサブ集合体が接するように並べて、前記電磁コイルの有効領域が円筒領域に配置された電磁コイルを形成する工程と、
（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項１７】
Ｍ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ｂ）前記電磁コイルの有効コイル領域を円筒領域に沿うように曲げる工程と、
（ｃ）各相の電磁コイルについて、第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の外側に曲がっており、前記第１と反対側の第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第１形状電磁コイルと、前記第２の側のコイルエンド領域が前記円筒領域の内側に曲がっており、前記第１の側のコイルエンド領域が前記円筒領域と同一の円筒面にあって前記円筒領域の外側または内側のどちらにも曲がっていない第２形状電磁コイルと、形成する工程と、
（ｄ）前記各相の第２形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、
（ｅ）前記各相の第１形状電磁コイルを前記円筒領域に並べる工程と、
（ｆ）前記コアレス電気機械装置の軸に沿った方向のうち前記曲げられたコイルエンド領域と干渉しない方向から前記円筒面の外周側と内周側に、前記コイルバックヨークと前記永久磁石とをそれぞれ挿入して配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２０Ｅ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２０Ｅ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−６６３３５（Ｐ２０１３−６６３３５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４２８２（Ｐ２０１１−２０４２８２）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]