(57)【要約】【課題】渦電流による発熱や損失を抑制するコアレス電気機械装置の製造方法を提供する。【解決手段】コアレス電気機械装置の製造方法は、（ａ）Ｍ相の電磁コイルを組み合わせて、円筒面の一部を為し、一方のコイルエンド領域が円筒面の外側に曲がり、他方のコイルエンドが円筒面の内側に曲がっているコイルサブ集合体を形成し、（ｂ）軟磁性体で形成された分割円環部品を形成し、（ｃ）分割円環部品を円環の周方向に接合して円環部品を形成し、（ｄ）円環部品を重ね合わせて円筒形のコイルバックヨークを形成し、（ｅ）炭素繊維を束ねて形成した炭素繊維束を編んで形成された炭素繊維シートを円筒形に成形しコイルサポーターを形成し、（ｆ）コイルサポーターの外周側にコイルサブ集合体を配置し、（ｇ）コイルサブ集合体の外周側にコイルバックヨークを配置し、コイルサポーターの内周側にローター磁石を配置する、工程を備える。【選択図】図１８
2013118752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローター磁石とＭ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルの間にコイルサポーターを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）前記Ｍ相の電磁コイルを組み合わせて、円筒面の一部を為し、一方のコイルエンド領域が前記円筒面の外側に曲がり、他方のコイルエンドが前記円筒面の内側に曲がっているコイルサブ集合体を形成する工程と、
（ｂ）軟磁性体で形成された分割円環部品を形成する工程と、
（ｃ）前記分割円環部品を円環の周方向に接合して円環部品を形成する工程と、
（ｄ）前記円環部品を重ね合わせて円筒形のコイルバックヨークを形成する工程と、
（ｅ）炭素繊維を束ねて形成した炭素繊維束を編んで形成された炭素繊維シートを円筒形に成形し前記コイルサポーターを形成する工程と、
（ｆ）前記コイルサポーターの外周側に前記コイルサブ集合体を配置する工程と、
（ｇ）前記コイルサブ集合体の外周側に前記コイルバックヨークを配置し、前記コイルサポーターの内周側に前記ローター磁石を配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項２】
ローター磁石とＭ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルの間にコイルサポーターを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、
（ａ）前記Ｍ相の電磁コイルを組み合わせて、円筒面の一部を為し、一方のコイルエンド領域が前記円筒面の外側に曲がり、他方のコイルエンドが前記円筒面の内側に曲がっているコイルサブ集合体を形成する工程と、
（ｂ）軟磁性体で形成された分割円環部品を形成する工程と、
（ｃ）前記分割円環部品を円環の周方向に接合して円環部品を形成する工程と、
（ｄ）前記円環部品を重ね合わせて円筒形のコイルバックヨークを形成する工程と、
（ｅ）炭素繊維を束ねて形成した炭素繊維束を編んで形成された炭素繊維シートを円筒形に成形し前記コイルサポーターを形成する工程と、
（ｆ）前記コイルサポーターの内周側に前記コイルサブ集合体を配置する工程と、
（ｇ）前記コイルサブ集合体の内周側に前記コイルバックヨークを配置し、前記コイルサポーターの外周側に前記ローター磁石を配置する工程と、
を備える、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコアレス電気機械装置の製造方法において、
前記工程（ａ）は、
（ａ−１）α巻きされた同形の電磁コイルを準備する工程と、
（ａ−２）前記電磁コイルの有効コイル領域を前記円筒面に沿うように曲げる工程と、
（ａ−３）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前記円筒面の外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外周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、前記円筒面の内周側に曲げる工程と、
（ａ−４）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、
を含む、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のコアレス電気機械装置の製造方法において、前記工程（ａ−２）と（ａ−３）は、同時に実行される、コアレス電気機械の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載のコアレス電気機械装置の製造方法であって、
前記工程（ｇ）において、前記コイルバックヨークは前記コイルサブ集合体の一方のコイルエンド領域側から配置され、前記ローター磁石は、前記コイルサブ集合体の他方のコイルエンド領域側から配置される、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置の製造方法であって、
前記工程（ｅ）において、前記炭素繊維束は、９０度交差して編まれて前記炭素繊維シートを形成し、前記炭素繊維束の方向は前記円筒の周方向と、前記円筒の表面に沿った前記周方向と垂直な方向である、コアレス電気機械装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のコアレス電気機械装置の製造方法であって、
前記工程（ｄ）において、前記円環部品を重ね合わせるときに、前記各円環部品を形成する前記分割円環部品の接合部が、円周方向の異なる位置に位置している、コアレス電気機械装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレス電気機械装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステーターコイルがスロットレスモータの超高速回転時にもハウジングから分離されないようにするために、あるいは強いトルクの反作用で解けないようにするために、ステーターコイルに圧接する外周面および前記マグネットと所定の空隙を保持する内周面を有して当該マグネットとステーターコイルとの間に配置されるステーターリングと、前記ステーターリングを前記ハウジングの両端に固着されたハウジングキャップに固定させるとともに、前記マグネットの外周面とステーターリングの内周面との離隔距離を一定に保持する固定手段とを備えた技術が知られている（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２０００−５０５５７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、従来の技術では、強度と放熱のし易さを考慮してステーターリングは導電体であるステンレスで形成されているが、ステーターリングに生じる渦電流による発熱や損失については、十分に考慮されていなかった。すなわち、ステーターリングの放熱のためには、熱伝導率が良好な材料を用いることが好ましいが、一般に熱伝導率が良好な電気伝導性の材料を用いると、ステーターリングに渦電流が発生してしまうという問題があった。
【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、電磁コイルに掛かるトルクを支える強度を有し、渦電流による発熱や損失を抑制するコアレス電気機械装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【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］
ローター磁石とＭ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルの間にコイルサポーターを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）前記Ｍ相の電磁コイルを組み合わせて、円筒面の一部を為し、一方のコイルエンド領域が前記円筒面の外側に曲がり、他方のコイルエンドが前記円筒面の内側に曲がっているコイルサブ集合体を形成する工程と、（ｂ）軟磁性体で形成された分割円環部品を形成する工程と、（ｃ）前記分割円環部品を円環の周方向に接合して円環部品を形成する工程と、（ｄ）前記円環部品を重ね合わせて円筒形のコイルバックヨークを形成する工程と、（ｅ）炭素繊維を束ねて形成した炭素繊維束を編んで形成された炭素繊維シートを円筒形に成形し前記コイルサポーターを形成する工程と、（ｆ）前記コイルサポーターの外周側に前記コイルサブ集合体を配置する工程と、（ｇ）前記コイルサブ集合体の外周側に前記コイルバックヨークを配置し、前記コイルサポーターの内周側に前記ローター磁石を配置する工程と、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、コイルサポーターにより電磁コイルの解けを抑制するとともに、コイルサポーターが炭素繊維を用いて形成されているので、渦電流による発熱や損失を抑制することができるコアレス電気機械装置を製造することができる。
この適用例によれば、コイルサポーターは、炭素繊維強化プラスチックで形成されており、電磁コイルに掛かるトルクを支える強度を有する。また、炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維が束ねられて形成された炭素繊維束が編まれて形成された電気伝導性材料であり、熱伝導率も良好である。さらに、渦電流は一般に閉じた経路を略円形に流れるが、炭素繊維束が編まれて形成されたコイルサポーターを採用した場合、炭素繊維と交わる方向の電流が流れにくいので、コイルサポーターに生じる渦電流を抑制することができる。すなわち、電磁コイルに掛かるトルクを支える強度を有するとともに、渦電流による発熱や損失を抑制して、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。
【０００８】
［適用例２］
ローター磁石とＭ相（Ｍは２以上の整数）の電磁コイルの間にコイルサポーターを有するコアレス電気機械装置の製造方法であって、（ａ）前記Ｍ相の電磁コイルを組み合わせて、円筒面の一部を為し、一方のコイルエンド領域が前記円筒面の外側に曲がり、他方のコイルエンドが前記円筒面の内側に曲がっているコイルサブ集合体を形成する工程と、（ｂ）軟磁性体で形成された分割円環部品を形成する工程と、（ｃ）前記分割円環部品を円環の周方向に接合して円環部品を形成する工程と、（ｄ）前記円環部品を重ね合わせて円筒形のコイルバックヨークを形成する工程と、（ｅ）炭素繊維を束ねて形成した炭素繊維束を編んで形成された炭素繊維シートを円筒形に成形し前記コイルサポーターを形成する工程と、（ｆ）前記コイルサポーターの内周側に前記コイルサブ集合体を配置する工程と、（ｇ）前記コイルサブ集合体の内周側に前記コイルバックヨークを配置し、前記コイルサポーターの外周側に前記ローター磁石を配置する工程と、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、同様に、電磁コイルに掛かるトルクを支える強度を有するとともに、渦電流による発熱や損失を抑制し、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。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２に記載の電気機械装置の製造方法において、前記工程（ａ）は、（ａ−１）α巻きされた同形の電磁コイルを準備する工程と、（ａ−２）前記電磁コイルの有効コイル領域を前記円筒面に沿うように曲げる工程と、（ａ−３）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前記円筒面の外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外周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、前記円筒面の内周側に曲げる工程と、（ａ−４）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、を含む、コアレス電気機械装置の製造方法。
Ｍ相の電磁コイルの有効コイル領域の形状を同じに出来るので、コアレス電気機械装置のバランスを良くして、コアレス電気機械装置の効率を向上させることができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例３に記載のコアレス電気機械装置の製造方法において、前記工程（ａ−２）と（ａ−３）は、同時に実行される、コアレス電気機械の製造方法。
この適用例によれば、製造工程を短くすることができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例３または４に記載のコアレス電気機械装置の製造方法であって、前記工程（ｇ）において、前記コイルバックヨークは前記コイルサブ集合体の一方のコイルエンド領域側から配置され、前記ローター磁石は、前記コイルサブ集合体の他方のコイルエンド領域側から配置される、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、コイルバックヨークとローター磁石は、電磁コイルの曲げられたコイルエンドとぶつからないように配置することができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例１〜５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の製造方法であって、前記工程（ｅ）において、前記炭素繊維束は、９０度交差して編まれて前記炭素繊維シートを形成し、前記炭素繊維束の方向は前記円筒の周方向と、前記円筒の表面に沿った前記周方向と垂直な方向である、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、コイルサポーターにおける渦電流損失を低減することが出来る。
【００１３】
［適用例７］
適用例１〜６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の製造方法であって、前記工程（ｄ）において、前記円環部品を重ね合わせるときに、前記各円環部品を形成する前記分割円環部品の接合部が、円周方向の異なる位置に位置している、コアレス電気機械装置の製造方法。
この適用例によれば、コイルバックヨークにおける渦電流損失を抑制するとともに、コギングの発生を抑制することができ、コアレスモーターの効率を向上させることが出来る。
【００１４】
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の製造方法、コアレス電気機械装置や、コアレス電気機械装置を用いたロボット、移動体、等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施例を示す説明図である。
【図２】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。
【図３】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。
【図４】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。
【図５】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６】コイルバックヨーク１１５を拡大して示す説明図である。
【図７】コイルバックヨーク１１５の製造手順を示す説明図である。
【図８】コイルバックヨーク１１５の製造手順を示す説明図である。
【図９】炭素繊維織布の製造工程を示す説明図である。
【図１０】炭素繊維織布からコイルサポーターを製造する工程を示す説明図である。
【図１１】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（その１）である。
【図１２】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（その２）である。
【図１３】コイルバックヨークが挿入される前後の内金型の中央部の断面を細い円柱の方から見た図である。
【図１４】外金型を挿入した状態を示す説明図である。
【図１５】コイル結線基板３１５および引き出し線３０３を配置した状態を示す説明図である。
【図１６】外金型蓋を配置した状態を示す説明図である。
【図１７】樹脂の注入工程を示す説明図である。
【図１８】ローターを組み込む工程を示す説明図である。
【図１９】コイルサポーターを炭素繊維強化プラスチックで形成したときの渦電流が少ない理由を説明する説明図である。
【図２０】コギングトルク特性を実施例のコイルバックヨークの場合と基準のコイルバックヨークの場合と比較例１のコイルバックヨークの場合とで比較して示す説明図である。
【図２１】永久磁石の表面磁束密度特性を実施例のコイルバックヨークの場合と基準のコイルバックヨークの場合と比較例２のコイルバックヨークの場合とで比較して示す説明図である。
【図２２】渦電流損失特性を実施例のコイルバックヨークの場合と基準のコイルバックヨークの場合と比較例２のコイルバックヨークの場合とで比較して示す説明図である。
【図２３】コイルバックヨーク１１５の別の製造手順を示す説明図である。
【図２４】変形例のコイルバックヨークの円筒面を展開した平面を模式的に示す説明図である。
【図２５】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が取り付けられた中心軸２３０とを挿入する様子を模式的に示している。
【図２６】第３の実施例を示す説明図である。
【図２７】第３の実施例のコアレスモーターの組み立て工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施例］
Ａ．コアレスモーターの構成：
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を中心軸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を中心軸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の中心軸２３０に沿った方向の長さは、コイルバックヨーク１１５の中心軸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。
【００１７】
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。また、磁気センサー３００は、温度補償機能を有し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。
【００１８】
ステーター１５は、また、回路基板３１０とローター２０を挟んだ反対側にコイル結線基板３１５を備える。コイル結線基板３１５は、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと、電磁コイル用配線１０５により結線される。コイル結線基板３１５は、外部の回路に電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを接続するために引き出し線３０３を備えている。
【００１９】
ローター２０は、中心に中心軸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、中心軸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の中心軸２３０に沿った方向の長さは、コイルバックヨーク１１５の中心軸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。中心軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されている。中心軸２３０の磁石２００と軸受け２４０との間の太さは、軸受け２４０を抑えるように、軸受け２４０周りの太さよりも太く形成されている。また、永久磁石２００と中心軸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の中心軸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。
【００２０】
Ｂ．電磁コイルサブアッセンブリーの製造：
図２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２（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２（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。
【００２１】
次に、図２（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。
【００２２】
図３は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。図３（Ａ）は、電磁コイル１００Ａを示し、図３（Ｂ）は電磁コイル１００Ｂを示している。図３（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３（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３（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３（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３（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。
【００２３】
図４は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。図４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２参照）は、絶縁被覆（図示せず）を有している。図３（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。
【００２４】
図５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５では、絶縁膜１０１（図４）の記載を省略している。また、図５（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コイルバックヨーク１１５側から見た平面図と、そのＡ−Ａ断面と、Ｂ−Ｂ断面と、Ｃ−Ｃ断面とを表している。図５（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５（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。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。
【００２５】
Ｃ．コイルバックヨークの製造：
図６は、コイルバックヨーク１１５を拡大して示す説明図である。図６（Ａ）は、コイルバックヨーク１１５の概略斜視図を示しており、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において破線の丸で囲まれた部分を拡大して示す概略平面図である。図６（Ａ）に示すように、コイルバックヨーク１１５は、略円筒形形状を有しており、複数の円環状部品１１５ｒｎｇが円筒の軸方向に沿って貼り合わされた積層構造を有している。本実施例では、円筒の軸方向の厚さが１００μｍの円環状部品１１５ｒｎｇを２３０個積層しているものとする。ただし、図６（Ａ）は、図を判り易くするために、３０個積層した状態で示している。なお、この円環状部品の積層個数は例示であり、用いる鋼板の厚さやコイルバックヨークの寸法に応じて設定されるものである。
【００２６】
円環状部品１１５ｒｎｇは、円環状部品１１５ｒｎｇを円環の周方向に沿って４つに等分割した形状を有する分割円環部品１１５ｓｃｒを、円環の周方向に沿って貼り合わせた構造を有している。分割円環部品１１５ｓｃｒは、一般珪素鋼板材（Ｓｉ＝３．５％）や、ＪＦＥ製のＪＮＥＸ／ＪＮＨＦ材（Ｓｉ＝６．５％）、アモルファス系材等の軟磁性体材で構成される。本例では、一般珪素鋼板材を金型で打ち抜き形成して構成されるものとする。なお、この円環状部品の分割数は例示であり、コイルバックヨークの寸法や材料として用いる鋼板材の寸法、鋼板材あたりの取り数等に応じて設定されるものである。
【００２７】
分割円環部品１１５ｓｃｒ同士が円環の周方向に沿って貼り合わされた継ぎ目部分１１５ｃｔには、図６（Ｂ）に示すように、貼り合わせに用いられた接着剤等の結合部材を硬化させた結合部１１５ｍａが形成されている。結合部材は、樹脂あるいはゴムなどを含む接着結合部材に珪素（Ｓｉ）やアモルファス磁性体などの軟磁性体の粉末を混合あるいは混練したものであり、結合部１１５ｍａは、結合部材を加熱硬化させることにより形成される。なお、本例では、接着結合部材としての熱硬化樹脂に、軟磁性体としての珪素の粉末を混合した磁性接着剤を結合部材として用いることとする。
【００２８】
各円環状部品１１５ｒｎｇは、それぞれの継ぎ目部分１１５ｃｔ同士が円筒の軸方向に平行な一直線上に並ばないように、図６（Ａ）に示すように、各円環状部品１１５ｒｎｇを円筒の軸周りに積層の順に回転させることにより、円環の周方向に沿って積層の順にずれて貼り合わされている。互いに貼り合わされる円環状部品１１５ｒｎｇ同士のずれ量は、円筒の軸を中心とする角度、あるいは、周方向の長さで表すことができる。例えば、円筒の軸を中心とする角度によるずれ量α［ｒａｄ］は、円環状部品１１５ｒｎｇの分割数ｓおよび円環状部品１１５ｒｎｇの貼り合わせ数（積層数）ｎを用いて、α＝（２π／ｓ）／（ｎ＋１）表される。本例のように、ｓ＝４、ｎ＝２３０の場合、ずれ量α＝２π／２３１［ｒａｄ］となる。すなわち、各円環状部品１１５ｒｎｇは、互いに貼り合わされる円環状部品１１５ｒｎｇ同士の継ぎ目部分１１５ｃｔがずれ量α＝２π／２３１［ｒａｄ］だけ円環の周方向に回転してずれた状態で貼り合わされている。
【００２９】
コイルバックヨーク１１５は、以下に示す製造手順により容易に製造することができる。図７および図８は、コイルバックヨーク１１５の製造手順を示す説明図である。まず、必要な個数の分割円環部品１１５ｓｃｒを形成するために必要な枚数の鋼板材１１５Ｐを用意する。この鋼板材１１５Ｐは、一般珪素鋼板の少なくとも一方の表面に絶縁接着剤が塗布された鋼板材である。図７（Ａ）に示すように、分割円環部品１１５ｓｃｒを鋼板材１１５Ｐから金型で打ち抜き形成する。１枚の鋼板材１１５Ｐあたり、２個の円環状部品１１５ｒｎｇに相当する８個の分割円環部品１１５ｓｃｒを形成することができる。これに対して、図７（Ｂ）に比較例として示すように、４個の分割円環部品で構成される１個の円環状部品１１５ｒｎｇと等価な円環状部品１１５Ｃｒｎｇを鋼板材１１５Ｐから金型で打ち抜き形成した場合には、同じ１枚の鋼板材１１５Ｐから１個の円環状部品１１５Ｃｒｎｇしか形成することができない。従って、本実施例の場合には、円環状部品の製造のための部材の無駄を削減することができる。なお、上記したように、コイルバックヨーク１１５が２３０個の円環状部品１１５ｒｎｇが貼り合わされた積層構造であるとすると、最低１１５枚の鋼板材１１５Ｐを用意する必要がある。
【００３０】
次に、図８に示すように、まず、４個の分割円環部品１１５ｓｃｒを円環の周方向に沿って互いに貼り合わせて、１層目の円環状部品１１５ｒｎｇを形成する。なお、この際、各分割円環部品１１５ｓｃｒ同士の互いに貼り合わされる面の少なくとも一方に、結合部材としての軟磁性体粉を含有した接着剤（以下「磁性接着剤１１５Ｂｎｄ」と呼ぶ。）を塗布した上で貼り合わせる。そして、４個の分割円環部品１１５ｓｃｒを、それぞれ、１層目の円環状部品１１５ｒｎｇの円環の軸（コイルバックヨーク１１５の円筒の軸）方向側の一方の面に貼り合わせつつ、円環の周方向に沿って互いに貼り合わせて、２層目の円環状部品１１５ｒｎｇを形成する。さらに、４個の分割円環部品１１５ｓｃｒを、それぞれ、２層目の円環状部品１１５ｒｎｇの円環の軸方向側の一方の面に貼り合わせつつ、円環の周方向に沿って互いに貼り合わせて、３層目の円環状部品１１５ｒｎｇを形成する。以降、同様にして、２３０個の円環状部品１１５ｒｎｇを円筒の軸方向に沿って貼り合わせる。ただし、隣り合う下層側の円環状部品１１５ｒｎｇの分割円環部品１１５ｓｃｒの端部（図６の継ぎ目部分１１５ｃｔに相当）に対して、上層側の円環状部品の分割円環部品１１５ｓｃｒの端部が、上記したずれ量αだけ円環の周方向に回転してずれるように配置して貼り合わせる。
【００３１】
最後に、形成した円環状部品１１５ｒｎｇの積層体を加熱して、円環状部品１１５ｒｎｇ間の絶縁接着剤および分割円環部品１１５ｓｃｒ間の磁性接着剤１１５Ｂｎｄを硬化させる。以上の手順により、図６に示したコイルバックヨーク１１５が形成される。
【００３２】
Ｄ．コイルサポーターの製造：
図９は、炭素繊維織布の製造工程を示す説明図である。まず、工程（Ａ）では、炭素繊維２７１を準備し、炭素繊維２７１を束ねて細長い炭素繊維束２７２を製造する。このとき、炭素繊維２７１がばらけない程度に、炭素繊維２７１の束（炭素繊維束２７２）を樹脂で固めておくことが好ましい。次に、工程（Ｂ）では、炭素繊維束２７２を四つ目編みして炭素繊維織布２７３を製造する。ここでは、編むときの炭素繊維束２７２の炭素繊維２７１の向きにより、炭素繊維束２７２を炭素繊維束２７２Ａ、２７２Ｂに区別している。図９では、炭素繊維束２７２が四つ目編みに編まれていく様子が示されている。
【００３３】
図１０は、炭素繊維織布からコイルサポーターを製造する工程を示す説明図である。工程（Ｃ）では、分離内枠型５００を準備し、分離内枠型５００の外周に剥離剤を塗布し、モールド用樹脂に浸された炭素繊維織布２７３を巻き付けていく。本実施例では、分離内枠型５００は、４つに分割可能であり、分離内枠型５００が合体した形状は、円筒形である。なお、分離内枠型５００の内部は空洞である。炭素繊維織布２７３の巻方向は、炭素繊維織布２７３の炭素繊維２７１Ｂ（図９）と平行な方向である。
【００３４】
工程（Ｄ）では、モールド用樹脂を熱硬化する。工程（Ｅ）では、分離内枠型５００を１つずつ外していく。次の工程（Ｆ）では、炭素繊維織布２７３の外周部に例えば、非導電性塗料を塗布して非導電性層２７５を形成する。炭素繊維織布２７３は、導電性を有しているので、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂがローレンツ力の反作用によりコイルサポーター２７０に押しつけられ樹脂を破ってしまうと、ショートするおそれがある。非導電性層２７５は、このショートをより起こりにくくする。この非導電性層２７５は、無くても良い。以上の工程により、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されたコイルサポーター２７０を形成する。なお、炭素繊維織布２７３から成型されるコイルサポーター２７０の厚みは、２０ｕｍ〜１００ｕｍ程度にすることが可能であった。一方、ローター２０と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ間の隙間は２００〜３００ｕｍであり、ローター２０と電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ間の隙間にコイルサポーター２７０を設けることは十分可能である。
【００３５】
Ｅ．電磁コイルとコイルバックヨークとの一体モジュールの製造
図１１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（その１）である。図１１（Ａ）に示す工程では、内金型４０１の外周にコイルサポーター２７０を配置する。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１１では右側）の太さが他方（図１１では左側）の太さよりも細くなっている。右側の図は、左側の図を細い円柱側から見たときの図である。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。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。コイルサポーター２７０は、この太い円柱部分の外周に配置される。
【００３６】
図１１（Ｂ）に示す工程では、コイルサポーター２７０の外周に電磁コイルサブアッセンブリー１５０を配置していく。このとき、電磁コイルサブアッセンブリー１５０の電磁コイルの有効コイル領域がコイルサポーター２７０と重なり、内周側に曲がったコイルエンド領域１００ＢＣＥ１が内金型４０１の細い円柱部分の外周にくるように配置される。なお、外周側に曲がったコイルエンド領域１００ＡＣＥ２は、コイルエンド領域１００ＡＣＥ２と内金型４０１の太い円柱部分との間に電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域１００ＢＣＥ２を挟むように、配置される。なお、電磁コイル１００Ｂの内周側に曲がったコイルエンド領域１００ＢＣＥ１と、電磁コイル１００Ａの真っ直ぐなコイルエンド領域１００ＡＣＥ１は、磁気センサー３００（図１）と反対側に配置されるので、それぞれ、「非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１」、「非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１」とも呼ぶ。同様に、コイルエンド領域１００ＡＣＥ２とコイルエンド領域１００ＢＣＥ２は、磁気センサー３００（図１）側に配置されるので、それぞれ、「磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２」、「磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ２」とも呼ぶ。
【００３７】
図１２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（その２）である。図１２（Ａ）は、図１１（Ｂ）の見る向きを変えた図である。図１２（Ａ）によれば、内周側に曲がったコイルエンド領域１００ＢＣＥ１が内金型４０１の細い円柱部分の外周にくるように配置され、外周側に曲がったコイルエンド領域１００ＡＣＥ２は、コイルエンド領域１００ＡＣＥ２と内金型４０１の太い円柱部分との間に電磁コイル１００Ｂのコイルエンド領域１００ＢＣＥ２を挟むように配置されていることが、分かる。
【００３８】
順に電磁コイルサブアッセンブリー１５０を、コイルサポーター２７０の周りに配置していく。図１２（Ｂ）は、全ての電磁コイルサブアッセンブリー１５０を配置した状態を示す。
【００３９】
図１２（Ｃ）に示す工程では、電磁コイルサブアッセンブリー１５０の外側に、コイルバックヨーク１１５を挿入する。このときの挿入方向は、内金型４０１の細い円柱の方からである。本実施例の場合、コイルバックヨーク１１５の内径を、電磁コイルサブアッセンブリー１５０の有効コイル領域が形成する円筒面の外径よりすこし大きい大きさまで小さくしても、非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１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１２（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１３は、コイルバックヨークが挿入される前後の内金型の中央部の断面を細い円柱の方から見た図である。図１３（Ａ）は、コイルバックヨーク１１５の挿入前であり、図１３（Ｂ）はコイルバックヨーク１１５の挿入後である。図１３（Ａ）では、電磁コイル１００Ａの磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２が見えるが、図１３（Ｂ）では、磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ２は、コイルバックヨーク１１５に隠れて見えなくなっている。
【００４１】
図１４は、外金型を挿入した状態を示す説明図である。ここで、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＢ−Ｂ切断線で切ったときの図を示す。外金型４０３、４０４は、円筒形をしており、内金型４０１の両端からそれぞれ挿入され、コイルバックヨーク１１５を挟むように配置される。図１４（Ｂ）では、外金型４０４の内側にコイルバックヨーク１１５が一部見えている。また、図１４（Ｂ）では、外金型４０３は、外金型４０４の裏に隠れており、見えない状態である。
【００４２】
図１５は、コイル結線基板３１５および引き出し線３０３を配置した状態を示す説明図である。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＢ−Ｂ切断線で切ったときの図を示す。この工程では、コイル結線基板３１５に電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを、電磁コイル用配線１０５（図１）により結線すると共に、電磁コイル１００Ａの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＡＣＥ１および電磁コイル１００Ｂの非磁気センサー側コイルエンド領域１００ＢＣＥ１の一部と重なるように、コイル結線基板３１５を配置する。コイル結線基板３１５の外径は、外金型４０４の外径よりも小さいので、コイル結線基板３１５の外側に外金型４０４がはみ出て見える。次に、コイル結線基板３１５の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂと反対側の面に、引き出し線３０３を接続する。
【００４３】
図１６は、外金型蓋を配置した状態を示す説明図である。なお図１６は、外金型蓋４０５の外側から見た図である。図１６は、この工程では、外金型蓋４０５および外金型底４０２（図１６には図示せず）を配置する。外金型蓋４０５は、コイル結線基板３１５と重ならない位置に、樹脂注入口４０５Ａと、排気口４０５Ｂとを有している。本実施例では、コイル結線基板３１５の外周の外にあたる位置に樹脂注入口４０５Ａと、排気口４０５Ｂとが設けられている。電磁コイルサブアッセンブリー１５０は、内金型４０１、外金型底４０２、外金型４０３、４０４、外金型蓋４０５の金型と、コイルバックヨーク１１５により、囲われる。
【００４４】
図１７は、樹脂の注入工程を示す説明図である。図１７（Ａ）は、図１６の２つの樹脂注入口４０５Ａを通る切断線で切ったときの断面を示している。樹脂注入口４０５Ａは、コイル結線基板３１５の外側にあり、ここから樹脂１３０が注入される。なお、図１７（Ａ）では図示していないが、排気口４０５Ｂも同様にコイル結線基板３１５の外側にあり、樹脂の注入時に内部の空気が排気される。
【００４５】
図１７（Ｂ）は樹脂１３０が充填された状態を示す説明図である。充填後、樹脂１３０は、例えば熱により硬化する。樹脂１３０が硬化した後、内金型４０１、外金型底４０２、外金型４０３、４０４、外金型蓋４０５（「金型等」と呼ぶ。）を外す。図１７（Ｃ）は、金型等を外した状態を示す。電磁コイルサブアッセンブリー１５０とコイルバックヨーク１１５を一体にしたものを電磁コイルアッセンブリー１５５と呼ぶ。
【００４６】
Ｆ．コアレスモーターの製造：
図１８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が取り付けられた中心軸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が取り付けられた中心軸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。
【００４７】
Ｇ．コアレスモーターの特性：
図１９は、  コイルサポーターを炭素繊維強化プラスチックで形成したときの渦電流が少ない理由を説明する説明図である。本実施例では、コイルサポーター２７０は、炭素繊維束２７２Ａと炭素繊維束２７２Ｂとを四つ目編みして形成されている。ここで、炭素繊維束２７２Ａは、炭素繊維２７１Ａの方向が中心軸２３０（図１）と平行な方向であり、炭素繊維束２７２Ｂは、炭素繊維２７１Ｂの方向が中心軸２３０（図１）の円周に沿った方向である。
【００４８】
渦電流は、コイルサポーター２７０の円筒面の表面上を閉じた経路で略円形を描くように流れる。まず、炭素繊維束２７２Ａに流れる渦電流を考える。渦電流は閉じた経路で略円形を描くように流れるので、炭素繊維２７１Ａの向きに対して様々な方向に流れる。ここで、炭素繊維２７１Ａに沿った方向と、炭素繊維２７１Ａと交わる方向に電流が流れる場合を考える。炭素繊維２７１Ａに沿った方向に電流が流れる場合、電子は、同一の炭素繊維２７１Ａ上を移動すればよい。そのため、炭素繊維２７１Ａに沿った方向には、比較的電流が流れやすい。一方、電流が炭素繊維２７１Ａと交わる方向に流れる場合、電流を流しにくい樹脂を介して電子が隣の炭素繊維２７１Ａに移る必要がある。そのため、炭素繊維２７１Ａと交わる方向には電流が流れにくい。渦電流は、上述したように、略円形を描く閉じた経路で流れるが、閉じた経路上には、炭素繊維２７１Ａに沿った方向に電流が流れる部分と炭素繊維２７１Ａと交わる方向に電流が流れる部分とを含んでいる。ここで、炭素繊維２７１Ａと交わる方向に電流が流れる部分は、上述したように電流が流れ難く、いわゆる律速（ボトルネック）となる。炭素繊維束２７２Ｂに流れる渦電流についても同様に炭素繊維２７１Ｂと交わる方向に電流が流れる部分は、いわゆる律速（ボトルネック）となる。
【００４９】
また、炭素繊維束２７２Ａと２７２Ｂとを跨ぐ渦電流については、炭素繊維束２７２Ａの炭素繊維２７１Ａと、炭素繊維束２７２Ｂの炭素繊維２７１Ｂとの間は、樹脂があるので、炭素繊維２７１Ａと炭素繊維２７１Ｂとの間の電子の移動が起こりにくい。したがって、炭素繊維束２７２Ａと２７２Ｂとを跨ぐ渦電流も流れにくく、いわゆる律速（ボトルネック）となる。以上のことから、炭素繊維強化プラスチックで形成されたコイルサポーター２７０には、閉じた経路上のどこかで電流が流れにくい律速部分（ボトルネック）が存在するため、渦電流が流れにくい。したがって、コイルサポーター２７０の材料として炭素繊維強化プラスチックを用いることにより、渦電流損失を少なくし、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。
【００５０】
図２０は、コギングトルク特性を実施例のコイルバックヨークの場合と、基準のコイルバックヨークの場合と、比較例１のコイルバックヨークの場合と、で比較して示す説明図である。基準のコイルバックヨーク（図２０では、「リング（基準）」と記す）は、分割していない円環状部品を貼り合わせて構成されたコイルバックヨークである。比較例１のコイルバックヨーク（図２０では、「分割リング（比較例１）」と記す）は、分割円環部品を貼り合わせて形成された円環状部品が、継ぎ目部分が円筒の軸方向に平行な一直線上に並ぶように貼り合わされて構成されたコイルバックヨークである。コギングトルクの測定は、それぞれのコイルバックヨークを用いた被測定モーターを回転トルクメーター、本例では、中村製作所製のＮ２４００−ＳＧＫ（Ｉ）に接続して行った。
【００５１】
図２０に示すように、基準の場合には、継ぎ目部分が無いのでコギングトルクは測定されない。一方、比較例１の場合には、１５．５［ｍＮｍ］と非常に大きなコギングトルクが測定された。これに対して、実施例の場合には、１．２［ｍＮｍ］と非常に小さなコギングトルクが測定された。実施例の場合には、比較例１と同様に、分割円環部品を貼り合わせて形成された円環状部品を用いて形成されているが、コギングの発生を抑制していると言える。なお、実施例と同様に分割円環部品を貼り合わせた円環状部品をそれぞれの継ぎ目部分が順にずれて配置されるようにしているが、分割円環部品同士の貼り合わせを磁性接着剤ではなく、通常の絶縁接着剤で行ったコイルバックヨークの場合（図示は省略）にも、コギングトルクの測定値は実施例の場合とほぼ同様である。
【００５２】
実施例のように、分割円環部品１１５ｓｃｒを貼り合わせた円環状部品１１５ｒｎｇをそれぞれの継ぎ目部分１１５ｃｔがずれて配置されるようにした場合において、コギングの発生抑制することができるのは、以下の理由によると考えられる。すなわち、コイルバックヨークの継ぎ目部分の存在により、コアレスモーターで発生するコギングトルクの大きさは、回転の軸に一致する方向、すなわち、コイルバックヨークの円筒の軸方向に平行な一直線上に並ぶ各円環状部品の継ぎ目部分によって発生するコギングトルクの積算となる、と考えられる。比較例１の場合は、継ぎ目部分が円筒の軸方向に平行な一直線上に並んでいるため、非常に大きなコギングトルクが発生している、と考えられる。これに対して、実施例のコイルバックヨーク１１５は、各円環状部品１１５ｒｎｇの継ぎ目部分１１５ｃｔが、円筒の軸方向に平行な一直線上に並ばないように順番にずれて配置されて分散されているので、コギングの発生を抑制することができた、と考えられる。
【００５３】
図２１は、永久磁石の表面磁束密度特性を、実施例のコイルバックヨークの場合と、基準のコイルバックヨークの場合と、比較例２のコイルバックヨークの場合と、で比較して示す説明図である。比較例２のコイルバックヨーク（図２１では、「分割リング（比較例２）」と記す）は、実施例と同様に分割円環部品を貼り合わせた円環状部品をそれぞれの継ぎ目部分がずれて配置されるようにしているが、分割円環部品同士の貼り合わせを磁性接着剤ではなく、通常の絶縁接着剤で行ったコイルバックヨークである。なお、図２１は、１極の永久磁石の回転方向に沿った位置を電気角０〜π［ｒａｄ］で表し、標準的な磁束密度計を用いて、電気角に対する表面磁束密度を測定した表面磁束密度特性を示している。また、実施例および比較例２の表面磁束密度特性は、基準の表面磁束密度特性を基準として正規化して表されている。
【００５４】
図２１に示すように、比較例２の場合には、基準の場合に比べて最大５％程度表面磁束密度が低下している。なお、図示は省略しているが、比較例１の場合の表面磁束密度も比較例２の場合と同様である。これに対して、実施例の場合の表面磁束密度は、基準の場合とほぼ同様であり、表面磁束密度の低下が改善されている。このように、表面磁束密度の低下を改善することができるのは、以下の理由によると考えられる。すなわち、実施例の場合には、円環状部品１１５ｒｎｇの継ぎ目部分１１５ｃｔには、磁性接着剤１１５Ｂｎｄを硬化させた結合部１１５ｍａ（図６参照）が形成されている。この結合部１１５ｍａには、軟磁性体の粉末が分散して含まれているので、継ぎ目部分１１５ｃｔにおける磁気抵抗を低減して磁気的な不連続性を緩和することができ、表面磁束密度の低下を改善することができた、と考えられる。
【００５５】
図２２は、渦電流損失特性を、実施例のコイルバックヨークの場合と、基準のコイルバックヨークの場合と、比較例２のコイルバックヨークの場合と、で比較して示す説明図である。この渦電流損失は、標準モーターに被測定モーターを接続した状態で、標準モーターを測定回転数で回転させるために要する電力を測定することにより測定することができる。
【００５６】
図２２に示すように、比較例２の場合の渦電流損失は、回転数の増加に応じて基準の場合よりも増加し、最大１０％程度増加している。なお、図示は省略しているが、比較例１の場合の渦電流損失も比較例２の場合と同様である。これに対して、実施例の場合の渦電流損失は、基準の場合とほぼ同様であり、渦電流損失の増加が改善されている。このように、渦電流損失を抑制することができるのは、以下の理由によると考えられる。すなわち、実施例の場合には、円環状部品１１５ｒｎｇの継ぎ目部分１１５ｃｔには、磁性接着剤１１５Ｂｎｄを硬化させた結合部１１５ｍａ（図６参照）が形成されている。この結合部１１５ｍａには、軟磁性体の粉末が分散して含まれているので、継ぎ目部分１１５ｃｔにおける磁気抵抗を低減して磁気的な不連続性を緩和することができ、継ぎ目部分１１５ｃｔからの漏れ磁束を低減することができ、漏れ磁束によって発生する渦電流損失を低減することができた、と考えられる。
【００５７】
以上のように、本実施例で用いられるコイルバックヨーク１１５を構成する円環状部品１１５ｒｎｇは、円環の周方向に沿って分割された形状を有する複数の分割円環部品１１５ｓｃｒが、円環状に貼り合わされた構造を有しているので、従来例で説明したように、部材の無駄を削減して製造コストの改善が可能である。また、本実施例で用いられるコイルバックヨーク１１５は、分割円環部品１１５ｓｃｒを貼り合わせて円環状に構成された円環状部品１１５ｒｎｇが円筒の軸方向に沿って貼り合わされた構造を有しているが、各円環状部品１１５ｒｎｇの継ぎ目部分１１５ｃｔが、円筒の軸方向に沿って順にずれて配置された構造を有しているので、コアレスモーター１０において、継ぎ目部分１１５ｃｔにより発生するコギングトルクの積算量を小さくして、コギングの発生を抑制することが可能である。また、本実施例で用いられるコイルバックヨーク１１５は、継ぎ目部分１１５ｃｔが磁性接着剤１１５Ｂｎｄを硬化させた結合部１１５ｍａで形成されており、この結合部１１５ｍａには、軟磁性体の粉末が分散して含まれているので、継ぎ目部分１１５ｃｔにおける磁気抵抗を低減して磁気的な不連続性を緩和することができる。これにより、永久磁石の表面磁束密度の低下を改善できるとともに、継ぎ目部分１１５ｃｔからの漏れ磁束の発生を低減して渦電流損失の発生を低減することができる。以上のことから、本実施例のコアレスモーター１０では、高精度な位置決め、瞬時トルク性能に優れた機敏性、優れた駆動効率や回生効率を確保することが可能である。
【００５８】
なお、本実施例のコイルバックヨーク１１５は、以下で説明する手順で製造することも可能である。図２３は、コイルバックヨーク１１５の別の製造手順を示す説明図である。なお、コイルバックヨーク１１５を形成するために必要な個数の分割円環部品１１５ｓｃｒについては、図６に示した手順と同様にして形成することができる。そして、図２３に示すように、２３０個の分割円環部品１１５ｓｃｒを、円環の軸（コイルバックヨーク１１５の円筒の軸）方向側の一方の面に、上記したずれ量αだけ円環の周方向に回転して順にずれるように配置して貼り合わせることにより、４組の分割円筒部品１１５Ｓｒｎｇを形成する。そして、形成した４組の分割円筒部品１１５Ｓｒｎｇ同士を互いに貼り合わせて、円環状部品１１５ｒｎｇの積層体を形成する。この際、分割円筒部品１１５Ｓｒｎｇ同士が互いに貼り合わされる面のうち、分割円環部品１１５ｓｃｒ同士が貼り合わされる面の少なくとも一方に、磁性接着剤１１５Ｂｎｄを塗布した上で貼り合わせる。最後に、形成した円環状部品１１５ｒｎｇの積層体を加熱して、円環状部品１１５ｒｎｇ間の絶縁接着剤および分割円環部品１５ｓｃｒ間の磁性接着剤１１５Ｂｎｄを硬化させる。以上の手順により、図６に示したコイルバックヨーク１１５が形成される。以上の製造手順によっても容易にコイルバックヨーク１１５を作製することができる。
【００５９】
また、本実施例のコイルバックヨーク１１５は、各円環状部品１１５ｒｎｇの継ぎ目部分１１５ｃｔが円筒の軸方向（図中一点鎖線で示す）に平行な一直線上に並ばないように、円環の周方向に沿って順にずれている構造を例に示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、以下で説明する構造のコイルバックヨークとしてもよい。図２４は、変形例のコイルバックヨークの円筒面を展開した平面を模式的に示す説明図である。なお、図は、説明を容易にするため、１０個の円環状部品１１５ｒｎｇで構成されているものとして示している。
【００６０】
図２４（Ａ）のコイルバックヨーク１１５Ａは、実施例と同様に各円環状部品１１５ｒｎｇの継ぎ目部分１１５ｃｔが互いにずれているが、順にずれるのではない構造を示している。この場合には、実施例のコイルバックヨーク１１５と同様のコギング低減効果を得ることができる。ただし、順にずれて配置しないため若干製造が複雑になる。図２４（Ｂ）のコイルバックヨーク１１５Ｂは、実施例のコイルバックヨーク１１５と同様に、継ぎ目部分１１５ｃｔが順にずれて配置された構造を有しているが、円筒の軸方向に沿って複数の継ぎ目が並ぶ構造を示している。この場合にも、実施例に比べれば劣るもののコギング低減効果を得ることができる。図２４（Ｃ）のコイルバックヨーク１１５Ｃは、複数の円環状部品１１５ｒｎｇごとに、継ぎ目部分１１５ｃｔが順にずれて配置された構造を有している。この場合にも、実施例に比べれば劣るもののコギング低減効果を得ることができる。また、複数の円環状部品１１５ｒｎｇ単位で扱うことができるので、実施例の場合よりも製造が容易となる。図２４（Ｄ）のコイルバックヨーク１１５Ｄは、複数の円環状部品１１５ｒｎｇごとに、継ぎ目部分がずれて配置されているが、順にずれるのではない構造を示している。この場合にも、実施例に比べれば劣るもののコギング低減効果を得ることができる。また、複数の円環状部品１１５ｒｎｇ単位で扱うことができるので、実施例の場合よりも製造が容易となる、一方、順にずれて配置しない分製造が複雑になる。
【００６１】
以上説明したように、コイルバックヨークは、継ぎ目部分が円筒の軸方向に平行な一直線上に並ぶ数を分散させて、コギング低減効果を得ることが可能な構造であればよい。
【００６２】
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や、コイルサポーター２７０における渦電流の発生を抑えることができ、コアレスモーター１０の効率を向上させることが可能となる。さらに、コイルバックヨーク１１５において継ぎ目部分１１５ｃｔが順にずれて配置された構造を有しているので、コギングを抑制して、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。  
【００６３】
［第２の実施例］
図２５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が取り付けられた中心軸２３０とを挿入する様子を模式的に示している。なお、図２５では、樹脂１３０を省略している。第１の実施例は、２相の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを備える２相コアレスモーターであったが、第２の実施例は、３相コアレスモーターであり、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中心軸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中心軸２３０の軸方向に沿って挿入される。
【００６４】
このように、電磁コイルが３相ある場合でも、第１の実施例と同様の効果を有する。なお、Ｍ相の場合、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電磁コイルの有効コイル領域が配置される前記円筒面の外周側に相毎に異なる大きさで曲げ、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一方と反対側の他方のコイルエンド領域を外周側に曲げた大きさが小さいほど大きくなるように、円筒面の内周側に曲げればよい。
【００６５】
［第３の実施例］
図２６は、第３の実施例を示す説明図である。第１の実施例は、ローター２０（永久磁石２００）が内側にあり、ステーター１５（電磁コイル１００Ａ、１００Ｂ）が外側にあるインナーローター型のコアレスモーターであったが、第３の実施例では、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂの外側に永久磁石２００（ローター）が配置される、アウターローター型のコアレスモーターである。
【００６６】
図２７は、第３の実施例のコアレスモーターの組み立て工程を示す説明図である。第１の実施例の電磁コイルアッセンブリー１５５は、電磁コイルサブアッセンブリー１５０の外周側にコイルバックヨークがあるのに対し、第３の実施例の電磁コイルアッセンブリー１５５は、電磁コイルサブアッセンブリー１５０の内周側にコイルバックヨークがある点で異なる。また、第１の実施例の電磁コイルアッセンブリー１５５は、コイルサポーター２７０の外周側に電磁コイルサブアッセンブリー１５０があるのに対し、第３の実施例の電磁コイルアッセンブリー１５５は、コイルサポーター２７０の内周側に電磁コイルサブアッセンブリー１５０がある点が異なっている。なお、第３の実施例では、軸受け２４０を抑えるための、軸受け止め２３５を備えている。軸受け止め２３５は、中心軸２３０周りの円筒の両端部にツバが形成された形状を有しており、中心軸２３０と別の部材である。
【００６７】
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】
【００６８】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ…電磁コイル
１００ＡＣＥ１…非磁気センサー側コイルエンド領域
１００ＡＣＥ２…磁気センサー側コイルエンド領域
１００ＢＣＥ１…非磁気センサー側コイルエンド領域
１００ＢＣＥ２…磁気センサー側コイルエンド領域
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
１１５ｒｎｇ…円環状部品
１１５ｓｃｒ…分割円環部品
１１５Ｃｒｎｇ…円環状部品
１１５Ｐ…鋼板材
１１５Ｂｎｄ…磁性接着剤
１１５Ｓｒｎｇ…分割円筒部品
１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ、１１５Ｐ…コイルバックヨーク
１１５ｍａ…結合部
１１５ｃｔ…目部分
１３０…樹脂
１５０…電磁コイルサブアッセンブリー
１５５…電磁コイルアッセンブリー
２００…永久磁石
２３０…中心軸
２３５…軸受け止め
２４０…軸受け
２６０…波バネ座金
２７０…コイルサポーター
２７１、２７１Ａ、２７１Ｂ…炭素繊維
２７２、２７２Ａ、２７２Ｂ…炭素繊維束
２７３…炭素繊維織布
２７５…非導電性層
３００…磁気センサー
３０３…引き出し線
３１０…回路基板
３１５…コイル結線基板
４０１…内金型
４０２…外金型底
４０３、４０４…外金型
４０５…外金型蓋
４０５Ａ…樹脂注入口
４０５Ｂ…排気口
５００…分離内枠型
ｓ…分割数
Ａｂ…コイル部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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