コアレス電気機械装置及びコアレス電機機械装置用コイルバックヨークの製造方法
【課題】コアレス電気機械装置で大トルクを実現する。
【解決手段】相対的に移動可能な第１と第２の部材を有するコアレス電機機械装置は、前記第１の部材に配置された永久磁石２００と、前記永久磁石と対向するように前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、前記電磁コイルを挟んで前記第１の部材とは反対側の位置において前記第２の部材に配置されたコイルバックヨーク１１５と、を備え、前記コイルバックヨークは、軟磁性体粉末と、前記磁性体粉末を結合させる絶縁性の結合材と、を含む成形体であり、前記電磁コイルを前記コイルバックヨークに投影したときに前記電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域１１５ｆにおいて前記磁性体粉末の量が相対的に多く、前記電磁コイルのコイル配線が投影されない第２の領域１１５ｇにおいて前記磁性体粉末の量が相対的に少なくなるように形成されている。
【解決手段】相対的に移動可能な第１と第２の部材を有するコアレス電機機械装置は、前記第１の部材に配置された永久磁石２００と、前記永久磁石と対向するように前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、前記電磁コイルを挟んで前記第１の部材とは反対側の位置において前記第２の部材に配置されたコイルバックヨーク１１５と、を備え、前記コイルバックヨークは、軟磁性体粉末と、前記磁性体粉末を結合させる絶縁性の結合材と、を含む成形体であり、前記電磁コイルを前記コイルバックヨークに投影したときに前記電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域１１５ｆにおいて前記磁性体粉末の量が相対的に多く、前記電磁コイルのコイル配線が投影されない第２の領域１１５ｇにおいて前記磁性体粉末の量が相対的に少なくなるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレス電機機械装置及びコアレス電機機械装置コイルバックヨークの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モーターは、永久磁石と電磁コイルとの間のローレンツ力により、駆動力を発生させている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５９８４７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、従来の電動モーターや発電機などの電気機械装置をコアレスにした場合、大トルクを実現することは難しかった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、コアレス電気機械装置で大トルクを実現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］
相対的に移動可能な第１と第２の部材を有するコアレス電機機械装置であって、前記第１の部材に配置された永久磁石と、前記永久磁石と対向するように前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイルと、前記電磁コイルを挟んで前記第１の部材とは反対側の位置において前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、を備え、前記コイルバックヨークは、軟磁性体粉末と、前記磁性体粉末を結合させる絶縁性の結合材と、を含む成形体であり、前記電磁コイルを前記コイルバックヨークに投影したときに前記電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に多く、前記電磁コイルのコイル配線が投影されない第２の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に少なくなるように形成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に多く透磁率が高いので磁束密度を大きくできる。この結果、電磁コイルに働くローレンツ力を大きくして、コアレス電機機械装置のトルクを増大させることが可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載のコアレス電機機械装置において、前記コイルバックヨークの前記第１の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合は、前記第２の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合よりも大きい、コアレス電気機械装置。前記コイルバックヨークの前記第１の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合は、前記第２の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合よりも大きい、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合を変えることにより、磁束密度が大きい部分を設けることが出来る。
【０００９】
［適用例３］
適用例１に記載のコアレス電機機械装置において、前記コイルバックヨークの前記第１の領域におけるコイルバックヨークの厚さは、前記第２の領域における前記コイルバックヨークの厚さよりも厚く形成されている、コアレス電機機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークの厚い部分の磁束密度を大きくすることができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例３に記載のコアレス電機機械装置において、前記コイルバックヨークの前記第１の領域において、前記コイルバックヨークは、前記電磁コイルのコイル配線を載置する突起を有している、コアレス電機機械装置。
この適用例によれば、磁性体粉末の量が相対的に多い部分は突起に電磁コイルのコイル配線を載置するので、電磁コイルのコイル配線部分の磁束密度を大きくすることが出来る。
【００１１】
［適用例５］
コアレス電機機械装置に用いられるコイルバックヨークの製造方法であって、
（ａ）コイルバックヨークを形成するための製造装置であって、コイルバックヨークを形成するための円筒形の空洞部と、磁界発生部を配置するための円柱形の空洞部とを有する製造装置を準備する工程と、ｂ）前記円筒形の空洞部に、磁界を発生させる磁界発生部を配置する工程と、（ｃ）前記磁界発生部による磁界を発生させた状態で、前記円筒形の空洞部に磁性体粉末と前記磁性体粉末を結合させるための絶縁性の結合材とを含むヨーク材を充填する工程と、（ｄ）前記円筒形の空洞部を加圧すると共に前記製造装置を加熱することにより、前記磁性体粉末を前記結合材により結合して前記コイルバックヨークを形成する工程と、を備える、コイルバックヨークの製造方法。
この適用例によれば、磁界発生部による磁界を発生させた状態で、前記円筒形の空洞部に磁性体粉末と前記磁性体粉末を結合させるための絶縁性の結合材とを含むヨーク材を充填するので、磁性体粉末の量が相対的に多い領域を形成し、かかる部分において磁束密度を大きくできる。この結果、電磁コイルに働くローレンツ力を大きくして、コアレス電機機械装置のトルクを増大させることが可能となる。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載のコイルバックヨークの製造方法において、前記工程（ｃ）では、前記製造装置の前記円筒形の空洞部を形成する側壁に機械的振動が加えられながら前記ヨーク材が充填される、コイルバックヨークの製造方法。
この適用例によれば、磁性体粉末をより安定した均一な分布にすることができる。
【００１３】
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、コアレス電機機械装置の他、コアレス電機機械装置用のコイルバックヨークの製造方法等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例のコアレスモーターの構成を示す説明図である。
【図２】電磁コイルとコイルバックヨークの構成を示す説明図である。
【図３】第２の実施例を示す説明図である。
【図４】相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇとを有するコイルバックヨークを製造するための製造装置を示す説明図である。
【図５】相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇを有するコイルバックヨークを製造する工程を示す説明図である。
【図６】磁界発生部とコイルバックヨークの関係を示す説明図である。
【図７】磁界発生部の別の構成を示す説明図である。
【図８】単極の磁界発生部を示す説明図である。
【図９】他の単極の磁界発生部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１の実施例]
図１は、第１の実施例のコアレスモーターの構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、コアレスモーター１０を回転軸に平行な面で切った断面であり、図１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸に垂直な面で切った断面である。コアレスモーター１０は、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。このコアレスモーター１０では、ステーター１５が外側に配置されている。ステーター１５の内側には、略円筒状の空間が形成されており、この略円筒状の空間には、略円筒状のローター２０が配置されている。
【００１６】
ステーター１５は、電磁コイル１００と、ケーシング１１０と、コイルバックヨーク１１５と、を備える。ローター２０は、回転軸２３０と、複数の永久磁石２００と、を備える。回転軸２３０は、ローター２０の中心軸であり、回転軸２３０の外周に永久磁石２００が配置されている。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。永久磁石２００の回転軸２３０と平行な方向の両側には、サイドヨーク２１０が配置されている。サイドヨーク２１０は、磁性体材料で形成されており、永久磁石２００の回転軸２３０と平行な方向への磁束の漏れを抑制する。回転軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されている。
【００１７】
ケーシング１１０は、内側が略円筒形の空間になっており、その内周に沿って複数の電磁コイル１００が配置されている。なお、本実施例では、電磁コイル１００は、Ａ相用の電磁コイル１００ＡとＢ相用の電磁コイル１００Ｂとを備えている。図１では、電磁コイル１００Ａと、１００Ｂとを分けて表記するために、内側に電磁コイル１００Ａを表記し、外側に電磁コイル１００Ｂを表記している。なお、本実施例では、電磁コイル１００Ａと電磁コイル１００Ｂを合わせて、単に「電磁コイル１００」とも呼ぶ。電磁コイル１００は、コアレス（空心）である。また、電磁コイル１００と永久磁石２００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、電磁コイル１００の回転軸２３０と平行な方向の長さは、永久磁石２００の回転軸２３０と平行な方向の長さよりも長くなっている。すなわち、永久磁石２００から放射方向に投射すると、電磁コイル１００の一部は、投射領域からはみ出る。電磁コイル１００のうち、このはみ出た部分を、「コイルエンド」と呼ぶ。ここで、電磁コイル１００をコイルエンドと、コイルエンド以外の部分と、に分けると、コイルエンドに流れる電流により生じる力の向きは、ローター２０の回転方向と異なる方向（回転軸２３０と平行な方向）であり、コイルエンド以外の部分に流れる電流により生じる力の向きは、ローター２０の回転方向とほぼ同じ方向である。なお、コイルエンドは、コイルエンド以外の部分を挟んで２つあり、両者に生じる力は、互いに反対方向なので、電磁コイル１００全体に掛かる力としては打ち消し合う。本実施例では、コイルエンドと重ならない領域を「有効コイル領域」と呼び、コイルエンドと重なる領域を「有効コイル領域外」と呼ぶ。電磁コイル１００の放射方向外側であって、有効コイル領域と重なる部分には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。なお、コイルバックヨーク１１５は、有効コイル領域外と重なっていないことが好ましい。コイルバックヨーク１１５が有効コイル領域外と重なっていると、コイルバックヨーク１１５の有効コイル領域外と重なる部分において、渦電流損（鉄損）が生じ、コアレスモーター１０の効率を下げて、大トルクの実現が困難となる。
【００１８】
ケーシング１１０は、回転軸２３０と平行な円筒形状部分（側面部）１１１と、円筒形状部分１１１の両端に配置された、回転軸２３０と垂直な円盤形状部分（端面部）１１２とを備える。２つの円盤形状部分１１２は、円筒形状部分１１１を挟んで配置されており、２つの円盤形状部分１１２と、円筒形状部分１１１は、取り付けネジ１２０により固定されている。円筒形状部分１１１は、有効コイル領域と重なっている。円筒形状部分１１１は、電磁コイル１００から発生する銅損失からの熱を、コイルバックヨーク１１５を通じて放熱するために、熱伝導性の高い材料で形成され、円盤形状部分１１２への熱伝導を促進させる。更に円筒形状部分１１１へ直接放熱材を設けることで高効率な放熱効果が得られる。また、円盤形状部分１１２は、樹脂で形成されてもよいし円筒形状部分１１１同様に熱伝導性の高い材料で放熱効果を高めても良い。即ちモーターの放熱効果を高めることでモーター仕様である定格トルク特性を向上させることが出来る。
【００１９】
図２は、電磁コイルとコイルバックヨークの別の構成を示す説明図である。図２（Ａ）は、回転軸２３０の方向（ｚ方向）から見た図であり、図２（Ｂ）は、回転軸２３０の方向と垂直な方向（ｘ方向）から見た図である。なお、本実施例では、図２（Ｂ）に示すように、電磁コイルを配置する領域が、電磁コイル１００Ａが配置される領域と電磁コイル１００Ｂが配置される領域とに分かれている。そのため、図２（Ａ）では、電磁コイル１００Ａのみが見える状態である。
【００２０】
コイルバックヨーク１１５は、電磁コイル１００Ａの極間で重なる部分において、極間を中心に凸となる突起部１１５ｄを有している。本実施例では、隣り合う突起部１１５ｄの間の凹んだ部分を谷部１１５ｅと呼ぶ。この突起部１１５ｄと谷部１１５ｅとを有する構成は、電磁コイル１００Ｂについても同様である。以下、本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを合わせて電磁コイル１００と呼ぶ。本実施例では、コイルバックヨーク１１５が突起部１１５ｄを有しているため、永久磁石２００側の面に段差が生じる。そこで、本実施例では、コイルバックヨーク１１５の永久磁石２００側に熱伝導性の樹脂５００をモールドすることにより、コイルバックヨーク１１５の永久磁石２００側の面を滑らかにしている。
【００２１】
コイルバックヨーク１１５は、磁性体部材で形成されているため、永久磁石２００の磁束は、谷部１１５ｅよりも突起部１１５ｄに集中し易い。そして、突起部１１５ｄは、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイル配線を載置している。その結果、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを形成するコイル配線内の電子にかかるローレンツ力を大きくするとことができ、コアレスモーター１０のトルクを増大させることが可能となる。また、コイルバックヨーク１１５では、隣接する突起部１１５ｄの間に谷部１１５ｅが形成されているので、隣接する突起部１１５ｄの間を流れる渦電流を抑制することが可能となる。
【００２２】
突起部１１５ｄは、回転軸２３０を中心として点対称となるように形成されることが好ましい。突起部１１５ｄが回転軸２３０を中心として点対称となるように形成することにより、コギングトルクを軽減することが可能となる。その結果、コアレスモーター１０は、振動の少ない回転運動を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、図１と図２を比較すると、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの数が異なっているが、永久磁石２００の個数と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの数については、一般に、様々な組み合わせが可能である。
【００２４】
［第２の実施例］
図３は、第２の実施例を示す説明図である。第１の実施例におけるコイルバックヨーク１１５は、突起部１１５ｄ及び谷部１１５ｅを有していたが、第２の実施例におけるコイルバックヨーク１１５は、突起部１１５ｄ及び谷部１１５ｅを備えない代わりに、透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇを有している。そして、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは、透磁率の高い部分１１５ｆに電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイル配線部分が重なるように配置されている。透磁率の高い部分１１５ｆは、透磁率の低い部分１１５ｇに比べて磁束を通し易く、磁束密度が大きい。ここで、透磁率の高い部分１１５ｆは第１の実施例の突起部１１５ｄに対応し、透磁率の低い部分１１５ｇは第１の実施例の谷部１１５ｅに対応する。第２の実施例は、第１の実施例と同様に、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを流れる電子にかかるローレンツ力を大きくすることが出来、コアレスモーター１０のトルクを大きくすることが可能となる。
【００２５】
図４は、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇとを有するコイルバックヨークを製造するための製造装置を示す説明図である。製造装置４００は、内側に略円筒形の内側壁４０２と、外側に略円筒形の外側壁４０３を備える。内側壁４０２と、外側壁４０３との間に略円筒形の空間４０５が形成されている。内側壁４０２の内側には、略円柱形の空間４０６が形成されており、この略円柱形の空間４０６に磁界発生部６００が配置される。磁界発生部６００の構成については、後述する。
【００２６】
図５は、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇを有するコイルバックヨークを製造する工程を示す説明図である。製造装置４００は、底４０１と、上述した内側壁４０２と、外側壁４０３と、振動装置４０７と、を有する。振動装置４０７は、底４０１に接するように配置されている。工程（Ａ）では、内側壁４０２の内側の空間４０６に磁界発生部６００を配置する。
【００２７】
工程（Ｂ）では、磁界発生部６００により磁界を発生させながら、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５に、ヨーク材粉末を充填する。ここで、ヨーク材粉末として、例えば、複合軟磁性体粉末と、結合材と、の混合粉末を用いることが可能である。複合軟磁性体粉末とは、電気絶縁処理を施した鉄粉を意味する。ここで、磁界発生部６００が発生させる磁界が集中する部分、すなわち磁束密度が高い部分に複合軟磁性体粉末を集めることが出来る。すなわち、磁界発生部６００が発生させる磁界により、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５における複合軟磁性体粉末と、結合材との分布状態を制御することができる。すなわち、磁束密度が高い領域に、複合軟磁性体粉末を多く分布させることが可能である。複合軟磁性体粉末は、結合材よりも、透磁率が高いため、複合軟磁性体粉末が多く分布した部分が、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆとなり、複合軟磁性体粉末が少なく分布した部分が、透磁率の低い部分１１５ｇとなる。また、ヨーク材粉末を充填する際には、振動装置４０７を用いて、少なくも内側壁４０２に影響する機械的振動を加えることで、複合軟磁性体粉末をより安定した均一な分布にすることができる。この機械的振動は、超音波、電磁波による振動で実現できる。
【００２８】
工程（Ｃ）では、製造装置４００に蓋４０４を配置する。なお、工程（Ｃ）以降では、図面から振動装置４０７を省略している。次いで、工程（Ｄ）では、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５に弱めの圧力を加圧する。これにより、ヨーク材粉末を締めることができる。
【００２９】
工程（Ｅ）では、磁界発生部６００を取り外して、加熱器６５０を空間４０６に配置する。そして、加熱器６５０で製造装置４００を加熱すると共に、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５に定格圧力を印可する。加熱により結合材は、複合軟磁性体材料の分布状態を維持した状態で複合軟磁性体粉末を結合し、コイルバックヨーク１１５を形成する。なお、本実施例では、磁界発生部６００により複合軟磁性体粉末を磁化するわけではないので、加熱による磁化の消失といった影響を考慮する必要はない。
【００３０】
図６は、磁界発生部とコイルバックヨークの関係を示す説明図である。磁界発生部６００は、複数の永久磁石６０６を有している。ここで、永久磁石６０６の個数は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ（図１等）の個数の２倍である。永久磁石６０６は、円柱形の永久磁石支持部６０８の円筒形の表面に、各電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイル配線位置６１０に対応するように、配置されている。各永久磁石６０６の磁束の向きは、直径方向であり、隣接する永久磁石６０６の磁束の方向は、互いに逆向きである。この磁界発生部６００を用いた状態で、ヨーク材粉末を内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間に充填すると、複合軟磁性体材料は、永久磁石６０６の各極（Ｎ極又はＳ極）に引き寄せられる。すなわち、複合軟磁性体材料を永久磁石６０６のＮ極あるいはＳ極近傍に集めることが出来る。複合軟磁性体材料は、結合材よりも透磁率が大きいので、当該部分においてコイルバックヨーク１１５の透磁率を大きくすることが出来る。その結果、コアレスモーター１０の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ近傍の磁束密度を高め、ローレンツ力を大きくしてコアレスモーター１０のトルクを増大させることが可能となる。
【００３１】
図７は、磁界発生部の別の構成を示す説明図である。図６の示す例では、永久磁石６０６を用いたが、図７に示す構成では、電磁石を用いている。すなわち、磁界発生部６００は、電磁コイル６０２と、コア６０４を備えている。各コア６０４は、円筒（図４の内側壁４０２内に形成される円筒）の半径方向を向いており、電磁コイル６０２が巻かれている。ここで、隣接するコア６０４では電磁コイル６０２が巻かれている向きは互いに逆向きである。したがって、隣接するコア６０４の先端部には、円筒の側面の周回方向にそって、Ｎ極、Ｓ極が交互に現れる。本実施例に示すように、磁界発生部６００に電磁石を用いると、電磁コイル６０２に流す電流の大きさにより、磁界発生部６００が発生する磁界の強さ、すなわち、電磁石に生じる磁束密度の大きさを容易に制御することができる。したがって、ヨーク材粉末を内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間に充填する際に、ヨーク材粉末の充填量に応じて電磁コイル６０２に流す電流を制御することにより、コイルバックヨーク１１５内の複合軟磁性体材料の分布をより適切に制御することができる。なお、図７においては、動作原理を簡単に説明するために、コア６０４の数は４つであるとして説明したが、例えば、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆの数を図６に示すのと同じ数にする場合には、コア６０４の数は１６となる。
【００３２】
図８は、単極の磁界発生部を示す説明図である。この変形例は、図７に示す例と比較すると、コア６０４に巻かれる電磁コイルの向きが異なっている。すなわち、図７に示す例では、隣接するコア６０４を比較すると電磁コイル６０２が巻かれている向きは互いに逆向きであるのに対し、図８に示す変形例では、隣接するコア６０４の電磁コイル６０２が巻かれている向きは同じである。その結果、図７に示す例では、隣接するコア６０４の先端部には、Ｎ極、Ｓ極が交互に現れるのに対し、本変形例では、コア６０４の先端部には、Ｎ極のみが現れる。図７に示す例では、磁界発生部６００の外周部のＮ極とＳ極の中間点における放射方向の磁束はゼロとなる。これに対し、図８に示す例では、磁界発生部６００の外周部の磁極が全てＮ極であり、磁束は交わらないので、磁束の方向は、放射方向である。その結果、コイルバックヨーク１１５の内側に複合軟磁性体材料が相対的に多く分布し、外側に結合材が相対的に多く分布する。このように、電磁石を用いることにより、単極の磁界発生部を構成することが可能となる。
【００３３】
図９は、他の単極の磁界発生部を示す説明図である。この変形例では、磁界発生部６００を円筒形の永久磁石６０６で構成している。ここで、永久磁石６０６の外側の円筒面がＮ極であり、内側の円筒面がＳ極である。このように、永久磁石を用いても、単極の磁界発生部を構成することが可能となる。
【００３４】
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】
【００３５】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１１０…ケーシング
１１１…円筒形状部分
１１２…円盤形状部分
１１５…コイルバックヨーク
１１５ｄ…突起部
１１５ｅ…谷部
１１５ｆ…部分
１１５ｇ…部分
１２０…ネジ
２００…永久磁石
２１０…サイドヨーク
２３０…回転軸
４００…製造装置
４０１…底
４０２…内側壁
４０３…外側壁
４０４…蓋
４０５、４０６…空間
４０７…振動装置
５００…樹脂
６００…磁界発生部
６０２…電磁コイル
６０４…コア
６０６…永久磁石
６０８…永久磁石支持部
６１０…コイル配線位置
６５０…加熱器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレス電機機械装置及びコアレス電機機械装置コイルバックヨークの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モーターは、永久磁石と電磁コイルとの間のローレンツ力により、駆動力を発生させている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５９８４７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、従来の電動モーターや発電機などの電気機械装置をコアレスにした場合、大トルクを実現することは難しかった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、コアレス電気機械装置で大トルクを実現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］
相対的に移動可能な第１と第２の部材を有するコアレス電機機械装置であって、前記第１の部材に配置された永久磁石と、前記永久磁石と対向するように前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイルと、前記電磁コイルを挟んで前記第１の部材とは反対側の位置において前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、を備え、前記コイルバックヨークは、軟磁性体粉末と、前記磁性体粉末を結合させる絶縁性の結合材と、を含む成形体であり、前記電磁コイルを前記コイルバックヨークに投影したときに前記電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に多く、前記電磁コイルのコイル配線が投影されない第２の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に少なくなるように形成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に多く透磁率が高いので磁束密度を大きくできる。この結果、電磁コイルに働くローレンツ力を大きくして、コアレス電機機械装置のトルクを増大させることが可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載のコアレス電機機械装置において、前記コイルバックヨークの前記第１の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合は、前記第２の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合よりも大きい、コアレス電気機械装置。前記コイルバックヨークの前記第１の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合は、前記第２の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合よりも大きい、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合を変えることにより、磁束密度が大きい部分を設けることが出来る。
【０００９】
［適用例３］
適用例１に記載のコアレス電機機械装置において、前記コイルバックヨークの前記第１の領域におけるコイルバックヨークの厚さは、前記第２の領域における前記コイルバックヨークの厚さよりも厚く形成されている、コアレス電機機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークの厚い部分の磁束密度を大きくすることができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例３に記載のコアレス電機機械装置において、前記コイルバックヨークの前記第１の領域において、前記コイルバックヨークは、前記電磁コイルのコイル配線を載置する突起を有している、コアレス電機機械装置。
この適用例によれば、磁性体粉末の量が相対的に多い部分は突起に電磁コイルのコイル配線を載置するので、電磁コイルのコイル配線部分の磁束密度を大きくすることが出来る。
【００１１】
［適用例５］
コアレス電機機械装置に用いられるコイルバックヨークの製造方法であって、
（ａ）コイルバックヨークを形成するための製造装置であって、コイルバックヨークを形成するための円筒形の空洞部と、磁界発生部を配置するための円柱形の空洞部とを有する製造装置を準備する工程と、ｂ）前記円筒形の空洞部に、磁界を発生させる磁界発生部を配置する工程と、（ｃ）前記磁界発生部による磁界を発生させた状態で、前記円筒形の空洞部に磁性体粉末と前記磁性体粉末を結合させるための絶縁性の結合材とを含むヨーク材を充填する工程と、（ｄ）前記円筒形の空洞部を加圧すると共に前記製造装置を加熱することにより、前記磁性体粉末を前記結合材により結合して前記コイルバックヨークを形成する工程と、を備える、コイルバックヨークの製造方法。
この適用例によれば、磁界発生部による磁界を発生させた状態で、前記円筒形の空洞部に磁性体粉末と前記磁性体粉末を結合させるための絶縁性の結合材とを含むヨーク材を充填するので、磁性体粉末の量が相対的に多い領域を形成し、かかる部分において磁束密度を大きくできる。この結果、電磁コイルに働くローレンツ力を大きくして、コアレス電機機械装置のトルクを増大させることが可能となる。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載のコイルバックヨークの製造方法において、前記工程（ｃ）では、前記製造装置の前記円筒形の空洞部を形成する側壁に機械的振動が加えられながら前記ヨーク材が充填される、コイルバックヨークの製造方法。
この適用例によれば、磁性体粉末をより安定した均一な分布にすることができる。
【００１３】
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、コアレス電機機械装置の他、コアレス電機機械装置用のコイルバックヨークの製造方法等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例のコアレスモーターの構成を示す説明図である。
【図２】電磁コイルとコイルバックヨークの構成を示す説明図である。
【図３】第２の実施例を示す説明図である。
【図４】相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇとを有するコイルバックヨークを製造するための製造装置を示す説明図である。
【図５】相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇを有するコイルバックヨークを製造する工程を示す説明図である。
【図６】磁界発生部とコイルバックヨークの関係を示す説明図である。
【図７】磁界発生部の別の構成を示す説明図である。
【図８】単極の磁界発生部を示す説明図である。
【図９】他の単極の磁界発生部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１の実施例]
図１は、第１の実施例のコアレスモーターの構成を示す説明図である。図１（Ａ）は、コアレスモーター１０を回転軸に平行な面で切った断面であり、図１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸に垂直な面で切った断面である。コアレスモーター１０は、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。このコアレスモーター１０では、ステーター１５が外側に配置されている。ステーター１５の内側には、略円筒状の空間が形成されており、この略円筒状の空間には、略円筒状のローター２０が配置されている。
【００１６】
ステーター１５は、電磁コイル１００と、ケーシング１１０と、コイルバックヨーク１１５と、を備える。ローター２０は、回転軸２３０と、複数の永久磁石２００と、を備える。回転軸２３０は、ローター２０の中心軸であり、回転軸２３０の外周に永久磁石２００が配置されている。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。永久磁石２００の回転軸２３０と平行な方向の両側には、サイドヨーク２１０が配置されている。サイドヨーク２１０は、磁性体材料で形成されており、永久磁石２００の回転軸２３０と平行な方向への磁束の漏れを抑制する。回転軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されている。
【００１７】
ケーシング１１０は、内側が略円筒形の空間になっており、その内周に沿って複数の電磁コイル１００が配置されている。なお、本実施例では、電磁コイル１００は、Ａ相用の電磁コイル１００ＡとＢ相用の電磁コイル１００Ｂとを備えている。図１では、電磁コイル１００Ａと、１００Ｂとを分けて表記するために、内側に電磁コイル１００Ａを表記し、外側に電磁コイル１００Ｂを表記している。なお、本実施例では、電磁コイル１００Ａと電磁コイル１００Ｂを合わせて、単に「電磁コイル１００」とも呼ぶ。電磁コイル１００は、コアレス（空心）である。また、電磁コイル１００と永久磁石２００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、電磁コイル１００の回転軸２３０と平行な方向の長さは、永久磁石２００の回転軸２３０と平行な方向の長さよりも長くなっている。すなわち、永久磁石２００から放射方向に投射すると、電磁コイル１００の一部は、投射領域からはみ出る。電磁コイル１００のうち、このはみ出た部分を、「コイルエンド」と呼ぶ。ここで、電磁コイル１００をコイルエンドと、コイルエンド以外の部分と、に分けると、コイルエンドに流れる電流により生じる力の向きは、ローター２０の回転方向と異なる方向（回転軸２３０と平行な方向）であり、コイルエンド以外の部分に流れる電流により生じる力の向きは、ローター２０の回転方向とほぼ同じ方向である。なお、コイルエンドは、コイルエンド以外の部分を挟んで２つあり、両者に生じる力は、互いに反対方向なので、電磁コイル１００全体に掛かる力としては打ち消し合う。本実施例では、コイルエンドと重ならない領域を「有効コイル領域」と呼び、コイルエンドと重なる領域を「有効コイル領域外」と呼ぶ。電磁コイル１００の放射方向外側であって、有効コイル領域と重なる部分には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。なお、コイルバックヨーク１１５は、有効コイル領域外と重なっていないことが好ましい。コイルバックヨーク１１５が有効コイル領域外と重なっていると、コイルバックヨーク１１５の有効コイル領域外と重なる部分において、渦電流損（鉄損）が生じ、コアレスモーター１０の効率を下げて、大トルクの実現が困難となる。
【００１８】
ケーシング１１０は、回転軸２３０と平行な円筒形状部分（側面部）１１１と、円筒形状部分１１１の両端に配置された、回転軸２３０と垂直な円盤形状部分（端面部）１１２とを備える。２つの円盤形状部分１１２は、円筒形状部分１１１を挟んで配置されており、２つの円盤形状部分１１２と、円筒形状部分１１１は、取り付けネジ１２０により固定されている。円筒形状部分１１１は、有効コイル領域と重なっている。円筒形状部分１１１は、電磁コイル１００から発生する銅損失からの熱を、コイルバックヨーク１１５を通じて放熱するために、熱伝導性の高い材料で形成され、円盤形状部分１１２への熱伝導を促進させる。更に円筒形状部分１１１へ直接放熱材を設けることで高効率な放熱効果が得られる。また、円盤形状部分１１２は、樹脂で形成されてもよいし円筒形状部分１１１同様に熱伝導性の高い材料で放熱効果を高めても良い。即ちモーターの放熱効果を高めることでモーター仕様である定格トルク特性を向上させることが出来る。
【００１９】
図２は、電磁コイルとコイルバックヨークの別の構成を示す説明図である。図２（Ａ）は、回転軸２３０の方向（ｚ方向）から見た図であり、図２（Ｂ）は、回転軸２３０の方向と垂直な方向（ｘ方向）から見た図である。なお、本実施例では、図２（Ｂ）に示すように、電磁コイルを配置する領域が、電磁コイル１００Ａが配置される領域と電磁コイル１００Ｂが配置される領域とに分かれている。そのため、図２（Ａ）では、電磁コイル１００Ａのみが見える状態である。
【００２０】
コイルバックヨーク１１５は、電磁コイル１００Ａの極間で重なる部分において、極間を中心に凸となる突起部１１５ｄを有している。本実施例では、隣り合う突起部１１５ｄの間の凹んだ部分を谷部１１５ｅと呼ぶ。この突起部１１５ｄと谷部１１５ｅとを有する構成は、電磁コイル１００Ｂについても同様である。以下、本実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを合わせて電磁コイル１００と呼ぶ。本実施例では、コイルバックヨーク１１５が突起部１１５ｄを有しているため、永久磁石２００側の面に段差が生じる。そこで、本実施例では、コイルバックヨーク１１５の永久磁石２００側に熱伝導性の樹脂５００をモールドすることにより、コイルバックヨーク１１５の永久磁石２００側の面を滑らかにしている。
【００２１】
コイルバックヨーク１１５は、磁性体部材で形成されているため、永久磁石２００の磁束は、谷部１１５ｅよりも突起部１１５ｄに集中し易い。そして、突起部１１５ｄは、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイル配線を載置している。その結果、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを形成するコイル配線内の電子にかかるローレンツ力を大きくするとことができ、コアレスモーター１０のトルクを増大させることが可能となる。また、コイルバックヨーク１１５では、隣接する突起部１１５ｄの間に谷部１１５ｅが形成されているので、隣接する突起部１１５ｄの間を流れる渦電流を抑制することが可能となる。
【００２２】
突起部１１５ｄは、回転軸２３０を中心として点対称となるように形成されることが好ましい。突起部１１５ｄが回転軸２３０を中心として点対称となるように形成することにより、コギングトルクを軽減することが可能となる。その結果、コアレスモーター１０は、振動の少ない回転運動を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、図１と図２を比較すると、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの数が異なっているが、永久磁石２００の個数と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの数については、一般に、様々な組み合わせが可能である。
【００２４】
［第２の実施例］
図３は、第２の実施例を示す説明図である。第１の実施例におけるコイルバックヨーク１１５は、突起部１１５ｄ及び谷部１１５ｅを有していたが、第２の実施例におけるコイルバックヨーク１１５は、突起部１１５ｄ及び谷部１１５ｅを備えない代わりに、透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇを有している。そして、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは、透磁率の高い部分１１５ｆに電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイル配線部分が重なるように配置されている。透磁率の高い部分１１５ｆは、透磁率の低い部分１１５ｇに比べて磁束を通し易く、磁束密度が大きい。ここで、透磁率の高い部分１１５ｆは第１の実施例の突起部１１５ｄに対応し、透磁率の低い部分１１５ｇは第１の実施例の谷部１１５ｅに対応する。第２の実施例は、第１の実施例と同様に、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを流れる電子にかかるローレンツ力を大きくすることが出来、コアレスモーター１０のトルクを大きくすることが可能となる。
【００２５】
図４は、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇとを有するコイルバックヨークを製造するための製造装置を示す説明図である。製造装置４００は、内側に略円筒形の内側壁４０２と、外側に略円筒形の外側壁４０３を備える。内側壁４０２と、外側壁４０３との間に略円筒形の空間４０５が形成されている。内側壁４０２の内側には、略円柱形の空間４０６が形成されており、この略円柱形の空間４０６に磁界発生部６００が配置される。磁界発生部６００の構成については、後述する。
【００２６】
図５は、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆと透磁率の低い部分１１５ｇを有するコイルバックヨークを製造する工程を示す説明図である。製造装置４００は、底４０１と、上述した内側壁４０２と、外側壁４０３と、振動装置４０７と、を有する。振動装置４０７は、底４０１に接するように配置されている。工程（Ａ）では、内側壁４０２の内側の空間４０６に磁界発生部６００を配置する。
【００２７】
工程（Ｂ）では、磁界発生部６００により磁界を発生させながら、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５に、ヨーク材粉末を充填する。ここで、ヨーク材粉末として、例えば、複合軟磁性体粉末と、結合材と、の混合粉末を用いることが可能である。複合軟磁性体粉末とは、電気絶縁処理を施した鉄粉を意味する。ここで、磁界発生部６００が発生させる磁界が集中する部分、すなわち磁束密度が高い部分に複合軟磁性体粉末を集めることが出来る。すなわち、磁界発生部６００が発生させる磁界により、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５における複合軟磁性体粉末と、結合材との分布状態を制御することができる。すなわち、磁束密度が高い領域に、複合軟磁性体粉末を多く分布させることが可能である。複合軟磁性体粉末は、結合材よりも、透磁率が高いため、複合軟磁性体粉末が多く分布した部分が、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆとなり、複合軟磁性体粉末が少なく分布した部分が、透磁率の低い部分１１５ｇとなる。また、ヨーク材粉末を充填する際には、振動装置４０７を用いて、少なくも内側壁４０２に影響する機械的振動を加えることで、複合軟磁性体粉末をより安定した均一な分布にすることができる。この機械的振動は、超音波、電磁波による振動で実現できる。
【００２８】
工程（Ｃ）では、製造装置４００に蓋４０４を配置する。なお、工程（Ｃ）以降では、図面から振動装置４０７を省略している。次いで、工程（Ｄ）では、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５に弱めの圧力を加圧する。これにより、ヨーク材粉末を締めることができる。
【００２９】
工程（Ｅ）では、磁界発生部６００を取り外して、加熱器６５０を空間４０６に配置する。そして、加熱器６５０で製造装置４００を加熱すると共に、内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間４０５に定格圧力を印可する。加熱により結合材は、複合軟磁性体材料の分布状態を維持した状態で複合軟磁性体粉末を結合し、コイルバックヨーク１１５を形成する。なお、本実施例では、磁界発生部６００により複合軟磁性体粉末を磁化するわけではないので、加熱による磁化の消失といった影響を考慮する必要はない。
【００３０】
図６は、磁界発生部とコイルバックヨークの関係を示す説明図である。磁界発生部６００は、複数の永久磁石６０６を有している。ここで、永久磁石６０６の個数は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ（図１等）の個数の２倍である。永久磁石６０６は、円柱形の永久磁石支持部６０８の円筒形の表面に、各電磁コイル１００Ａ、１００Ｂのコイル配線位置６１０に対応するように、配置されている。各永久磁石６０６の磁束の向きは、直径方向であり、隣接する永久磁石６０６の磁束の方向は、互いに逆向きである。この磁界発生部６００を用いた状態で、ヨーク材粉末を内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間に充填すると、複合軟磁性体材料は、永久磁石６０６の各極（Ｎ極又はＳ極）に引き寄せられる。すなわち、複合軟磁性体材料を永久磁石６０６のＮ極あるいはＳ極近傍に集めることが出来る。複合軟磁性体材料は、結合材よりも透磁率が大きいので、当該部分においてコイルバックヨーク１１５の透磁率を大きくすることが出来る。その結果、コアレスモーター１０の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ近傍の磁束密度を高め、ローレンツ力を大きくしてコアレスモーター１０のトルクを増大させることが可能となる。
【００３１】
図７は、磁界発生部の別の構成を示す説明図である。図６の示す例では、永久磁石６０６を用いたが、図７に示す構成では、電磁石を用いている。すなわち、磁界発生部６００は、電磁コイル６０２と、コア６０４を備えている。各コア６０４は、円筒（図４の内側壁４０２内に形成される円筒）の半径方向を向いており、電磁コイル６０２が巻かれている。ここで、隣接するコア６０４では電磁コイル６０２が巻かれている向きは互いに逆向きである。したがって、隣接するコア６０４の先端部には、円筒の側面の周回方向にそって、Ｎ極、Ｓ極が交互に現れる。本実施例に示すように、磁界発生部６００に電磁石を用いると、電磁コイル６０２に流す電流の大きさにより、磁界発生部６００が発生する磁界の強さ、すなわち、電磁石に生じる磁束密度の大きさを容易に制御することができる。したがって、ヨーク材粉末を内側壁４０２と外側壁４０３との間の空間に充填する際に、ヨーク材粉末の充填量に応じて電磁コイル６０２に流す電流を制御することにより、コイルバックヨーク１１５内の複合軟磁性体材料の分布をより適切に制御することができる。なお、図７においては、動作原理を簡単に説明するために、コア６０４の数は４つであるとして説明したが、例えば、相対的に透磁率の高い部分１１５ｆの数を図６に示すのと同じ数にする場合には、コア６０４の数は１６となる。
【００３２】
図８は、単極の磁界発生部を示す説明図である。この変形例は、図７に示す例と比較すると、コア６０４に巻かれる電磁コイルの向きが異なっている。すなわち、図７に示す例では、隣接するコア６０４を比較すると電磁コイル６０２が巻かれている向きは互いに逆向きであるのに対し、図８に示す変形例では、隣接するコア６０４の電磁コイル６０２が巻かれている向きは同じである。その結果、図７に示す例では、隣接するコア６０４の先端部には、Ｎ極、Ｓ極が交互に現れるのに対し、本変形例では、コア６０４の先端部には、Ｎ極のみが現れる。図７に示す例では、磁界発生部６００の外周部のＮ極とＳ極の中間点における放射方向の磁束はゼロとなる。これに対し、図８に示す例では、磁界発生部６００の外周部の磁極が全てＮ極であり、磁束は交わらないので、磁束の方向は、放射方向である。その結果、コイルバックヨーク１１５の内側に複合軟磁性体材料が相対的に多く分布し、外側に結合材が相対的に多く分布する。このように、電磁石を用いることにより、単極の磁界発生部を構成することが可能となる。
【００３３】
図９は、他の単極の磁界発生部を示す説明図である。この変形例では、磁界発生部６００を円筒形の永久磁石６０６で構成している。ここで、永久磁石６０６の外側の円筒面がＮ極であり、内側の円筒面がＳ極である。このように、永久磁石を用いても、単極の磁界発生部を構成することが可能となる。
【００３４】
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】
【００３５】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１１０…ケーシング
１１１…円筒形状部分
１１２…円盤形状部分
１１５…コイルバックヨーク
１１５ｄ…突起部
１１５ｅ…谷部
１１５ｆ…部分
１１５ｇ…部分
１２０…ネジ
２００…永久磁石
２１０…サイドヨーク
２３０…回転軸
４００…製造装置
４０１…底
４０２…内側壁
４０３…外側壁
４０４…蓋
４０５、４０６…空間
４０７…振動装置
５００…樹脂
６００…磁界発生部
６０２…電磁コイル
６０４…コア
６０６…永久磁石
６０８…永久磁石支持部
６１０…コイル配線位置
６５０…加熱器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動可能な第１と第２の部材を有するコアレス電機機械装置であって、
前記第１の部材に配置された永久磁石と、
前記永久磁石と対向するように前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイルと、
前記電磁コイルを挟んで前記第１の部材とは反対側の位置において前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、
を備え、
前記コイルバックヨークは、
軟磁性体粉末と、前記磁性体粉末を結合させる絶縁性の結合材と、を含む成形体であり、
前記電磁コイルを前記コイルバックヨークに投影したときに前記電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に多く、前記電磁コイルのコイル配線が投影されない第２の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に少なくなるように形成されている、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装置において、
前記コイルバックヨークの前記第１の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合は、前記第２の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合よりも大きい、コアレス電気機械装置。
【請求項３】
請求項１に記載のコアレス電機機械装置において、
前記コイルバックヨークの前記第１の領域におけるコイルバックヨークの厚さは、前記第２の領域における前記コイルバックヨークの厚さよりも厚く形成されている、コアレス電機機械装置。
【請求項４】
請求項３に記載のコアレス電機機械装置において、
前記コイルバックヨークの前記第１の領域において、前記コイルバックヨークは、前記電磁コイルのコイル配線を載置する突起を有している、コアレス電機機械装置。
【請求項５】
コアレス電機機械装置に用いられるコイルバックヨークの製造方法であって、
（ａ）コイルバックヨークを形成するための製造装置であって、コイルバックヨークを形成するための円筒形の空洞部と、磁界発生部を配置するための円柱形の空洞部とを有する製造装置を準備する工程と、
（ｂ）前記円筒形の空洞部に、磁界を発生させる磁界発生部を配置する工程と、
（ｃ）前記磁界発生部による磁界を発生させた状態で、前記円筒形の空洞部に磁性体粉末と前記磁性体粉末を結合させるための絶縁性の結合材とを含むヨーク材を充填する工程と、
（ｄ）前記円筒形の空洞部を加圧すると共に前記製造装置を加熱することにより、前記磁性体粉末を前記結合材により結合して前記コイルバックヨークを形成する工程と、
を備える、コイルバックヨークの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコイルバックヨークの製造方法において、
前記工程（ｃ）では、前記製造装置の前記円筒形の空洞部を形成する側壁に機械的振動が加えられながら前記ヨーク材が充填される、コイルバックヨークの製造方法。
【請求項１】
相対的に移動可能な第１と第２の部材を有するコアレス電機機械装置であって、
前記第１の部材に配置された永久磁石と、
前記永久磁石と対向するように前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイルと、
前記電磁コイルを挟んで前記第１の部材とは反対側の位置において前記第２の部材に配置されたコイルバックヨークと、
を備え、
前記コイルバックヨークは、
軟磁性体粉末と、前記磁性体粉末を結合させる絶縁性の結合材と、を含む成形体であり、
前記電磁コイルを前記コイルバックヨークに投影したときに前記電磁コイルのコイル配線が投影される第１の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に多く、前記電磁コイルのコイル配線が投影されない第２の領域において前記磁性体粉末の量が相対的に少なくなるように形成されている、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装置において、
前記コイルバックヨークの前記第１の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合は、前記第２の領域における前記結合材に対する前記磁性体粉末の割合よりも大きい、コアレス電気機械装置。
【請求項３】
請求項１に記載のコアレス電機機械装置において、
前記コイルバックヨークの前記第１の領域におけるコイルバックヨークの厚さは、前記第２の領域における前記コイルバックヨークの厚さよりも厚く形成されている、コアレス電機機械装置。
【請求項４】
請求項３に記載のコアレス電機機械装置において、
前記コイルバックヨークの前記第１の領域において、前記コイルバックヨークは、前記電磁コイルのコイル配線を載置する突起を有している、コアレス電機機械装置。
【請求項５】
コアレス電機機械装置に用いられるコイルバックヨークの製造方法であって、
（ａ）コイルバックヨークを形成するための製造装置であって、コイルバックヨークを形成するための円筒形の空洞部と、磁界発生部を配置するための円柱形の空洞部とを有する製造装置を準備する工程と、
（ｂ）前記円筒形の空洞部に、磁界を発生させる磁界発生部を配置する工程と、
（ｃ）前記磁界発生部による磁界を発生させた状態で、前記円筒形の空洞部に磁性体粉末と前記磁性体粉末を結合させるための絶縁性の結合材とを含むヨーク材を充填する工程と、
（ｄ）前記円筒形の空洞部を加圧すると共に前記製造装置を加熱することにより、前記磁性体粉末を前記結合材により結合して前記コイルバックヨークを形成する工程と、
を備える、コイルバックヨークの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコイルバックヨークの製造方法において、
前記工程（ｃ）では、前記製造装置の前記円筒形の空洞部を形成する側壁に機械的振動が加えられながら前記ヨーク材が充填される、コイルバックヨークの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４４７９１（Ｐ２０１２−４４７９１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４５２６（Ｐ２０１０−１８４５２６）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【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２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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