(57)【要約】【課題】精度良く容易に曲げ成形が可能でコアレス電機機械装置に適した電磁コイルを提供し、この電磁コイルを適用した効率の良いコアレス電機機械装置を提供する。【解決手段】円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電気機械装置において、第１の部材あるいは第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルは、線材の所定の中間位置から両端側を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して形成した２つのコイル部分を対面で重ね合わせて形成したα巻きコイルである。配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、外周側に配置される第２のコイル部分の円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭く設定されている。【選択図】図４
2013058658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電気機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルであって、
線材の所定の中間位置から両端側を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成し、形成した２つのコイル部分を対面で重ね合わせて形成したα巻きコイルであり、
配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭く設定されている、電磁コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁コイルであって、
前記２つのコイル部分の重ね合わせ方向に沿った前記第２のコイル部分の厚さは、前記第１のコイル部分の厚さよりも薄くなっている、電磁コイル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電磁コイルであって、
前記第１のコイル部分は、前記２つのコイル部分の重ね合わせ方向に沿って複数の第１のコイル領域に区分されており、
各第１のコイル領域の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、前記２つのコイル部分の重ね合わせ面から離れるほど順に狭くなっている、電磁コイル。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁コイルであって、
前記第２のコイル部分は、前記重ね合わせ方向に沿って複数の第２のコイル領域に区分されており、
各第２のコイル領域の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、前記重ね合わせ面から離れるほど順に広くなっている、電磁コイル。
【請求項５】
円筒形状の第１と第２の部材とが相対的に回転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複数の空芯の電磁コイルと、
を備え、
前記電磁コイルは、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電磁コイルである、
コアレス電機機械装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【請求項７】
請求項５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８】
円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電機機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルの製造方法であって、
（ａ）線材の所定の中間位置から両端側を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成する工程であって、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅が、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭くなるように巻き線する工程と、
（ｂ）前記２つのコイル部分を対面で重ね合わせる工程と、
（ｃ）重ね合された前記２つのコイル部分を、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形する工程と、
を備える、電磁コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアレス電機機械装置に適した電磁コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
コアレスの電動モーターや発電機などの回転電機（本明細書では「電機機械装置」とも呼ぶ）では、ローターの回転方向に沿って複数の空芯の電磁コイルが円筒面に沿って配置されている。この電磁コイルとしては、例えば、α巻きコイルが用いられる。α巻きコイルは、コイル用の線材の巻き初め及び巻き終りの引き出し線（「リード線」とも呼ぶ）がコイルの外側となるように構成されたコイルである。α巻きコイルは、例えば、コイル用の線材の一方端及び他方端側が外側となるように対称的に内側から外側に巻き線して形成した２つのコイル部分を、巻き線方向が一致するように対面で重ね合わせて、形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０７１９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、電機機械装置に用いられる複数の電磁コイルは、円筒の曲面状の側面（「円筒面」とも呼ぶ）に沿って配置するために、線材が内側から外側に向かって巻かれる巻き線の方向（「巻き線方向」とも呼ぶ）に沿った面（「巻き線面」とも呼ぶ）が円筒面に沿った曲面形状となるように曲げ成形される。しかしながら、α巻きコイルの巻き線面を曲面状に曲げ成形した場合、内周側となるコイル部分の円筒面に沿った周方向側の側面（「周方向側側面」とも呼ぶ）は、外周側となるコイル部分の周方向側側面よりも周方向外側にずれてしまい、精度よく曲げ成形することが難しい、という問題がある。このため、コアレス電機機械装置では、曲げ成形したα巻きコイルを精度よく円筒面に沿って敷き詰めて配置することが難しく、コアレス電機機械装置の効率の損失を招いてしまう、という問題がある。ただしこの問題は、各コイル部分が、それぞれ、巻き線面に沿った方向（巻き線方向）に垂直な方向（「巻き線厚方向」とも呼ぶ）に巻く層（「巻き線層」とも呼ぶ）の数が１層である場合や複数層であっても数が少なく巻き線厚方向の厚さ（「巻き線厚」とも呼ぶ）が薄い場合には、ほとんど問題とならない。しかしながら、巻き線層の数が多くなって巻き線厚が厚くなる場合には、上記問題が顕著となる。
【０００５】
図１７は、α巻コイルを曲げ成形した場合の問題点について示す説明図である。図の左側はαコイル１００αを上側から見た巻き線面を示し、図の右側はαコイル１００αを右側から見た側面を示している。コイル部分１００αａ，１００αｂの巻き線厚が厚くなるほど、内周側と外周側とでは成形後の曲面に沿った適切な巻き線幅に差が発生することになる。具体的には、内周側ほど適切な巻き線幅は小さくなる。図１７に示したαコイル１００αのフォーミング後において、内周側となるコイル部分１００αａでは、曲げ成形前の巻き線幅Ｗｏが曲率に応じて圧縮変形された巻き線幅Ｗｉ（＜Ｗｏ）となるのが好ましい。しかしながら、内周側となるコイル部分１００αａと外周側となるコイル部分１００αｂとの重ね合わせ面は、単に重ね合わせた構造である。このため、内周側となるコイル部分１００αｂの周側側面は、圧縮変形により、外周側となるコイル部分１００αｂの周側側面を含む面（円筒の中心軸および中心軸に垂直な放射方向に沿った面であり、「放射面」とも呼ぶ）から周方向に沿って外側にずれてしまう。そして、このズレ量は、巻き線厚が厚くなるほど顕著である。
【０００６】
本願発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、精度良く容易に曲げ成形が可能でコアレス電機機械装置に適した電磁コイルを提供し、この電磁コイルを適用した効率の良いコアレス電機機械装置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】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］
円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電気機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルであって、
線材の所定の中間位置から両端側を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成し、形成した２つのコイル部分を対面で重ね合わせて形成したα巻きコイルであり、
配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭く設定されている、電磁コイル。
この適用例の電磁コイルは、コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の円筒面に沿った周方向側の側面が周方向外側にずれて、外周側に配置される第２のコイル部分の周方向側の側面と、同一平面となるようにすることができるので、精度がよく容易な曲げ成形が可能である。これにより、コアレス電機機械装置に適した電磁コイルを提供することが可能である。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の電磁コイルであって、
前記２つのコイル部分の重ね合わせ方向に沿った前記第２のコイル部分の厚さは、前記第１のコイル部分の厚さよりも薄くなっている、電磁コイル。
２つのコイル部分の重ね合わせの位置が最も外周側に対して内周側にあるほど、すなわち、重ね合わせ方向に沿った第１のコイル部分の厚さが厚いほど、第１のコイル部分のずれが大きくなるので、適用例のようにすれば、このずれの大きさを小さくすることができ、精度がよく容易な曲げ成形が可能である。
【００１０】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の電磁コイルであって、
前記第１のコイル部分は、前記２つのコイル部分の重ね合わせ方向に沿って複数の第１のコイル領域に区分されており、
各第１のコイル領域の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、前記２つのコイル部分の重ね合わせ面から離れるほど順に狭くなっている、電磁コイル。
この適用例によれば、第１のコイル部分内においても、各第１のコイル領域の幅を変えることができるので、より精度よく容易に曲げ成形することが可能である。
【００１１】
［適用例４］
適用例３に記載の電磁コイルであって、
前記第２のコイル部分は、前記重ね合わせ方向に沿って複数の第２のコイル領域に区分されており、
各第２のコイル領域の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、前記重ね合わせ面から離れるほど順に広くなっている、電磁コイル。
この適用例におれば、第２のコイル部分内においても、各第２のコイル領域の幅を変えることができるので、より精度良く容易に曲げ成形することが可能である。
［適用例５］
円筒形状の第１と第２の部材とが相対的に回転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複数の空芯の電磁コイルと、
を備え、
前記電磁コイルは、適用例１ないし適用例４のいずれか一つの適用例に記載の電磁コイルである、
コアレス電機機械装置。
この適用例のコアレス電機機械装置は、適用例１ないし適用例４のいずれか一つの適用例の電磁コイルを備えているので、精度良く円筒面に沿って電磁コイルを配置して、電磁コイルによる電磁場を精度良く形成することができるので、コアレス電機機械装置の効率の向上が可能である。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【００１３】
［適用例７］
適用例５に記載のコアレス電気機械装置を備えるロボット。
【００１４】
［適用例８］
円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電機機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルの製造方法であって、
（ａ）線材の所定の中間位置から両端側を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成する工程であって、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅が、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭くなるように巻き線する工程と、
（ｂ）前記２つのコイル部分を対面で重ね合わせる工程と、
（ｃ）重ね合された前記２つのコイル部分を、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形する工程と、
を備える、電磁コイルの製造方法。
この適用例によれば、コアレス電機機械装置に適した空芯の電磁コイルを容易に製造することができる。
【００１５】
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、電磁コイルやその製造方法のほか、この電磁コイルを備える電動モーターや発電装置などのコアレス電気機械装置、コアレス電機機械装置を用いた移動体やロボットあるいは医療機器等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。
【図２】第１実施例のコアレスモーターを回転軸と垂直な切断線で切ったときの概略断面を模式的に示す説明図である。
【図３】第１実施例のコアレスモーターにおける電磁コイルの配置状態を示す説明図である。
【図４】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。
【図５】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。
【図６】電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。
【図７】電磁コイルの変形例を示す説明図である。
【図８】第２実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。
【図９】第２実施例のコアレスモーターにおける電磁コイルの配置状態を示す説明図である。
【図１０】第３実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。
【図１１】第４実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。
【図１２】第５実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。
【図１３】本発明の特徴を備えるコアレスモーターを利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図１４】本発明の特徴を備えるコアレス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１５】本発明の特徴を備えるコアレス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１６】本発明の特徴を備えるコアレスモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【図１７】α巻コイルを曲げ成形した場合の問題点について示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例としてのコアレスモーター１０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概略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と垂直な切断線（図１（Ａ）のＢ−Ｂ）で切ったときの概略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。
【００１８】
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の略円筒状のケーシング部分１１０ｂ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、２相の電磁コイル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，１００Ｂは、樹脂１３０によりモールドされている。
【００１９】
電磁コイル１００Ａ，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。また、本実施例では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの有効コイル領域は、同一の円筒面に沿った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。なお、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、コイルエンド領域の形状が互いに入れ変わった構造であってもよい。
【００２０】
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ＩＣで構成された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、２相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂのそれぞれに１つず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の上に固定されており、回路基板３１０は、ケーシング１１０のケーシング部分１１０ｃ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、図１（Ａ）の左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に近いコイルエンド領域（図１（Ａ）の左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から遠いコイルエンド領域（図１（Ａ）の右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。
【００２１】
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にはさまれた領域と、電磁コイル１００Ａまたは電磁コイル１００Ｂとが重なる領域が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、磁束を閉じ易くできる。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。
【００２２】
図２は、第１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概略断面を模式的に示す説明図である。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概略断面を示し、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概略断面を示し、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概略断面を示している。なお、図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同じ図面である。
【００２３】
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、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。
【００２４】
図３は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの配置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が、図３（Ｂ）では模式的に平面として表している。
【００２５】
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、導体を複数ターン巻くことにより形成されており、導体の束（「コイル束」とも呼ぶ）は、複数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つのコイル束の間に、２つの電磁コイル１００Ａの有効コイル領域のコイル束が収まっており、電磁コイル１００Ａと電磁コイル１００Ｂとは、干渉していない。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、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ていない。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、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ていない。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で干渉しないように配置するとともに、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と電磁コイル１００Ｂとの干渉を抑制できる。
【００２６】
また、本実施例では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂのコイル束の太さ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太さ）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のコイル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。
【００２７】
図４は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その１）である。コイルエンド領域を電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの有効コイル領域が配置される円筒領域から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ので、ここでは電磁コイル１００Ａを例にとって説明する。まず、図４（Ａ）に示す工程では、電磁コイル用線材１０１を準備し、α巻きとなるように電磁コイル用線材１０１の所定の中間位置から両端側を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻いていって一本の電磁コイル用線材１０１から２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂを形成する。ただし、一方のコイル部分１００Ａａは、巻き線幅Ｗａで巻き線厚Ｄａとなるように、電磁コイル用線材１０１を巻き線幅方向および巻き線厚方向に巻いて形成する。これに対して、他方のコイル部分１００Ａｂは、巻き線幅Ｗａよりも広い巻き線幅Ｗｂで巻き線厚Ｄａよりも薄い巻き線厚Ｄｂとなるように、電磁コイル用線材１０１を巻き線幅方向および巻き線厚方向に巻いて形成する。巻き線幅Ｗａ，Ｗｂは、本発明の円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅に相当する。なお、２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂの巻き線幅および巻き線厚の違いについては、後述する。
【００２８】
２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂのそれぞれの空芯の外周端縁に沿った最内周端縁（巻き始め）同士は、接続部１００Ａｃにより互いに繋がれている。ここで、接続部１００Ａｃの長さは、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の内周に沿って配置されるような長さにあらかじめ設定されていることが好ましい。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４（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。なお、接続部１００Ａｃの長さは、コイル部分１００Ａａ，１００Ａｂを重ねたときに、余分な長さが発生しない大きさに設定されるようにしてもよい。
【００２９】
次ぎに、図４（Ｂ）に示す工程では、２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂを巻き線の向きが一致するように、かつ、一方のコイル部分１００Ａａの外周縁よりも他方のコイル部分Ａｂの外周縁が差分ΔＷ（≒［Ｗｂ−Ｗａ］／２）だけ外側となるように、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またはコイル部分１００Ａｂの内周に沿って引き回す。
【００３０】
次に、図４（Ｃ）に示す工程では、電磁コイル１００Ａを円筒領域に沿うように曲げるフォーミング加工（曲げ成形）を実行する。このとき、フォーミングされた電磁コイル１００Ａの円筒の内周側となるコイル部分１００Ａａの円筒の周方向側の外縁部（周方向側側面）は、従来の問題点で説明したように、外周側のコイル部分１００Ａｂの外縁部（周方向側側面）に対して円筒の周方向に沿って外側にずれることになる。
【００３１】
そこで、本実施例では、図４（Ａ）に示したように、フォーミング加工前のコイル部分１００Ａａの巻き線幅Ｗａがコイル部分１００Ａｂの巻き線幅Ｗｂよりも小さくなるように設定している。このとき、フォーミング加工時において、円筒の外周側となるコイル部分１００Ａｂの円筒の周方向側の外縁部（周方向側側面）と、円筒の内周側となるコイル部分１００Ａａの円筒の周方向側の外縁部(周方向側側面)とが、ほほ同一平面をなすように、コイル部分１００Ａｂの巻き線幅Ｗｂとコイル部分１００Ａａの巻き線幅Ｗａとを設定しておくことが好ましい。このようにすれば、フォーミング加工時において、円筒の外周側となるコイル部分１００Ａｂの円筒の周方向の外縁部（周方向側側面）と、円筒の内周側となるコイル部分１００Ａａの円筒の周方向側の外縁部(周方向側側面)とが、ほほ同一平面（放射面）をなすようにすることができる。これにより、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを円筒面に沿った形状に精度よく適合するように曲げ成形し、円筒面に沿って精度よく配置することが可能となる。
【００３２】
なお、フォーミング加工時における円筒の外周側となるコイル部分１００Ａｂの巻き線厚Ｄｂを薄くし、円筒の内周側のコイル部分１００Ａａの巻き線厚ＤａをＤａ＞Ｄｂとなるように厚くしているのは、上記したように、２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂの巻き線厚が厚くなって重ね合わせ面が円筒の内周側となるほど、相対的なずれ量が大きくなるので、外周側のコイル部分１００Ａａの巻き線幅Ｗａと内周側のコイル部分１００Ａｂの巻き線幅Ｗｂの差を小さくするためには、外周側のコイル部分１００Ａａの巻き線厚Ｄｂを薄くしたほうが好ましいからである。ただし、必ずしも、これに限定されるものではなく、２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂの巻き線厚Ｄａ，Ｄｂを同じとしてもよい。この場合には、トータルの厚さが同じであるならば、それぞれのコイル部分を形成するための時間を短くすることができるという利点がある。また、外周側となるコイル部分１００Ａａの巻き線厚Ｄｂを厚く、内周側となるコイル部分１００Ａｂの巻き線厚ＤａをＤａ＜Ｄｂとなるように薄くしてもよい。ただし、この場合には、相対的なずれ量が大きくなるので、これに応じて巻き線幅の差分ΔＷを大きくする必要性が高い。
【００３３】
図５は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その２）である。図５（Ａ）は、電磁コイル１００Ａの巻き線面側から見た平面図、正面図、および、左側面図を示している。また、図５（Ｂ）は、電磁コイル１００Ｂの巻き線面側から見た平面図、正面図、および、右側面図を示している。ここに示す工程では、電磁コイル１００Ａについては、図５（Ａ）に示すよう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る、電磁コイル１００Ｂについては、図５（Ｂ）に示すよう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。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す工程は、図４（Ｃ）に示す工程と同時に行ってもよい。すなわち、電磁コイル１００Ａを円筒領域に沿って曲げると共に、磁気センサー側コイルエンド領域を円筒領域の外周側に曲げても良い。電磁コイル１００Ｂについても、電磁コイル１００Ｂを円筒領域に沿って曲げると共に、非磁気センサー側コイルエンド領域を円筒領域の内周側に曲げても良い。
【００３４】
図６は、電磁コイルの形成工程を示す説明図（その３）である。図６に示す工程では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの表面に絶縁膜１０２を形成する。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを形成する電磁コイル用線材１０１は、絶縁被覆（図示せず）を有している。図４（Ｃ）あるいは、図５（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あるいは電磁コイル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１０２を形成することにより、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの耐圧を向上させている。なお、電磁コイル１００Ａあるいは電磁コイル１００Ｂの配線の電気抵抗が極めて小さいため、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、問題が無い。したがって、電磁コイル用の線材１０１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１０２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。
【００３５】
なお、コアレスモーター１０は、概略、以下の手順で組み立てられる。まず、図１に示すように、ローター２０の一方の軸受け２４０が第１のケーシング部分１１０ａに取り付けられるようにローター２０を組み付ける。次に、内周に電磁コイル１００Ａ，１００Ｂおよびコイルバックヨーク１１５が配置された第２のケーシング部分１１０ｂを第１のケーシング部分１１０ａに組み付ける。そして、ローター２０に取り付けられた他方の軸受け２４０が第３のケーシング部分１１０ｃに取り付けられるように、第３のケーシング部分１１０ｃを第２のケーシング部分１１０ｂに組み付ける。これにより、コアレスモーター１０が組み立てられる。
【００３６】
以上説明したように、本実施例の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０の効率を向上させることが可能である。また、一方の電磁コイル１００Ａ（１００Ｂ）の有効コイル領域の２つのコイル束の間に他方の電磁コイル１００Ｂ（１００Ａ）の有効コイル領域の２つのコイル束が嵌まっているので、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。
【００３７】
図７は、電磁コイルの変形例を示す説明図である。図７は、電磁コイル１００Ａの変形例としての電磁コイル１００ＡＢを示している。なお、電磁コイル１００Ｂの変形例としても適用可能である。図７に示すように、変形例の電磁コイル１００ＡＢは、フォーミング加工（曲げ成形）時において円筒の内周側となるコイル部分１００ＡａＢが、外周側から複数のコイル領域に区分されており、各コイル領域の巻き線幅が外周側から順に、曲率に応じて狭くなるように形成されている。具体的には、内周側となるコイル部分１００ＡａＢは、３つのコイル領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に区分され、各コイル領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれの巻き線幅Ｗａ１，Ｗａ２，Ｗａ３が順に狭くなるように設定されている。また、各コイル領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のそれぞれの巻き線厚Ｄａ１，Ｄａ２，Ｄａ３はＤａ１＜Ｄａ２＜Ｄａ３となるように設定されている。
【００３８】
内周側となるコイル部分１００ＡａＢが巻き線厚方向に沿って複数の巻き線層で形成されている場合には、巻き線層と巻き線層との境界の１以上の箇所において、外周側となるコイル部分と内周側となるコイル部分との間の場合と同様に、相対的なずれが顕著となる場合がある。このような場合において、変形例の電磁コイル１００ＡＢのような構成とすれば、コイル部分１００ＡａＢ内で発生する相対的なずれによって、精度良く曲げ成形することが困難となってしまうことを抑制することが可能である。なお、変形例の電磁コイル１００ＡＢは、コイル部分１００ＡａＢが３つのコイル領域Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に区分された場合を例に説明しているが、区分数は例示であって、これに限定されるものではない。また、各区分Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の厚さＤａ１，Ｄａ２，Ｄａ３がＤａ１＜Ｄａ２＜Ｄａ３と設定されているが、これも例示であって、これに限定されるものではない。すなわち、曲げ成形した場合に、内周側となるコイル部分内においてずれが発生しても、精度良く曲げ成形することができるように、コイル領域の数、各コイル領域の巻き線幅および巻き線厚が設定されるようにすればよい。また、変形例の電磁コイル１００ＡＢは、内周側となるコイル部分１００ＡａＢが複数のコイル領域に区分されている場合を例に説明しているが、外周側のコイル部分１００Ａｂも同様に複数のコイル領域に区分され、各コイル領域の巻き線幅および巻き線厚が設定されるようにしてもよい。
【００３９】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。図８（Ａ）は、コアレスモーター１０Ｃを回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの概略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８（Ｂ）は、コアレスモーター１０Ｃを回転軸２３０と垂直な切断線（図８（Ａ）のＢ−Ｂ）で切ったときの概略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２実施例のコアレスモーター１０Ｃは、第１実施例のコアレスモーター１０と、以下で説明する相違点を除いて基本的に同じ構造を有している。すなわち、第１実施例と比較すると、第２実施例では、図８（Ｂ）に示すように、電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣの数は半分となっている。そして、この相異に伴って、第２実施例の電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣの１つの極の大きさは、第１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。
【００４０】
図９は、電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣの配置状態を示す説明図である。図９は、コイルバックヨーク側から見た平面図である。第１実施例では、図３に示すように、電磁コイル１００Ａの有効コイル領域の２つのコイル束の間に、２つの電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域のコイル束が収まっている。同様に、電磁コイル１００Ｂの有効コイル領域の２つのコイル束の間に、２つの電磁コイル１００Ａの有効コイル領域のコイル束が収まっている。これに対して、第２実施例では、図９に示すように、電磁コイル１００ＡＣの有効コイル領域の２つのコイル束の間に、１つの電磁コイル１００ＢＣの有効コイル領域のコイル束が収まっている。また、同様に、電磁コイル１００ＢＣの有効コイル領域の２つのコイル束の間に、１つの電磁コイル１００ＡＣの有効コイル領域のコイル束が収まっている。この結果、第１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。そして、この相異に対応して、第１実施例では、図３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コイル束の太さφ１は、有効コイル領域におけるコイル束の間隔Ｌ２のほぼ半分の大きさであった。これに対して、第２実施例では、図９に示すように、電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣの有効コイル領域におけるコイル束の太さφ１は、有効コイル領域におけるコイル束の間隔Ｌ２とほぼ同じ大きさとなっている。
【００４１】
以上のように、第１実施例の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂと第２実施例の電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣとは、電磁コイルの巻き方および組み合わせ方が異なっている。そして、この相異により、具体的には、第１実施例では、図１（Ｂ）に示すように、同相の電磁コイル同士が接触しているところがあったのに対して、第２実施例では、図８（Ｂ）および図９に示すように、同相の電磁コイル同士が接触するところを無くすことにより、無駄な空間を減らして、第１実施例よりもさらに電磁コイルの占積率を向上させている。
【００４２】
なお、第２実施例の電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣの形成工程は、上記のように、電磁コイルの巻き方および組み合わせ方が異なっている点を除いて、第１実施例の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの形成工程(図４〜図６)と同様である。
【００４３】
本実施例においても、本実施例の電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＣ，１００ＢＣを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０Ｃの効率を向上させることが可能である。また、一方の電磁コイル１００ＡＣ（１００ＢＣ）の有効コイル領域の２つのコイル束の間に他方の電磁コイル１００ＢＣ（１００ＡＣ）の有効コイル領域の１つのコイル束が嵌っているので、第１実施例の場合よりもさらに電磁コイルの占積率を向上させることが可能であり、コアレスモーター１０Ｃの効率をさらに向上させることができる。
【００４４】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。図１０（Ａ）は、コアレスモーター１０Ｄを回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの概略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１０（Ｂ）は、コアレスモーター１０Ｄを回転軸２３０と垂直な切断線（図１０（Ａ）のＢ−Ｂ）で切ったときの概略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３実施例のコアレスモーター１０Ｄは、電磁コイル１００ＡＤの両側のコイルエンド領域が、配置されている円筒領域から外周側に曲げられ、電磁コイル１００ＢＤの両側のコイルエンド領域が曲げられていない点を除いて、第１実施例のコアレスモーター１０と基本的に同じである。なお、電磁コイル１００ＢＤの両側のコイルエンド領域が曲げられ、電磁コイル１００ＡＤのコイルエンド領域が曲げられていない構成であってもよい。
【００４５】
第３実施例においても、電磁コイル１００ＡＤ，１００ＢＤは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＤ，１００ＢＤを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０Ｄの効率を向上させることが可能である。また、一方の電磁コイル１００ＡＤ（１００ＢＤ）の有効コイル領域の２つのコイル束の間に他方の電磁コイル１００ＢＤ（１００ＡＤ）の有効コイル領域の２つのコイル束が嵌っているので、電磁コイルの占積率を向上させて、コアレスモーター１０Ｄの効率を向上させることができる。
【００４６】
Ｄ．第４実施例：
図１１は、第４実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。図１１（Ａ）は、コアレスモーター１０Ｅを回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの概略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１０Ｅを回転軸２３０と垂直な切断線（図１１（Ａ）のＢ−Ｂ）で切ったときの概略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４実施例のコアレスモーター１０Ｅは、第３実施例と同様に、電磁コイル１００ＡＥの両側のコイルエンド領域が、配置されている円筒領域から外周側に曲げられ、電磁コイル１００ＢＥの両側のコイルエンド領域が曲げられていない点を除いて、第２実施例のコアレスモーター１０Ｃと基本的に同じである。なお、電磁コイル１００ＢＥの両側のコイルエンド領域が曲げられ、電磁コイル１００ＢＤのコイルエンド領域が曲げられていない構成であってもよい。
【００４７】
第４実施例においても、電磁コイル１００ＡＥ，１００ＢＥは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＥ，１００ＢＥを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０Ｅの効率を向上させることが可能である。精度良く容易にフォーミングが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＥ，１００ＢＥを精度良く円筒領域に配置させて、コアレスモーター１０Ｅの効率を向上させることが可能である。また、一方の電磁コイル１００ＡＥ（１００ＢＥ）の有効コイル領域の２つのコイル束の間に他方の電磁コイル１００ＢＥ（１００ＡＥ）の有効コイル領域の１つのコイル束が嵌っているので、第３実施例の場合よりもさらに電磁コイルの占積率を向上させて、コアレスモーター１０Ｄの効率を向上させることができる。
【００４８】
Ｅ．第５実施例：
図１２は、第５実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。図１２（Ａ）は、コアレスモーター１０Ｆを回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの概略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１２（Ｂ）は、コアレスモーター１０Ｆを回転軸２３０と垂直な切断線（図１２（Ａ）のＢ−Ｂ）で切ったときの概略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５実施例のコアレスモーター１０Ｆは、第１〜第４実施例のように同一円筒面に沿った円筒領域に電磁コイル１００が配置されているのではなく、永久磁石２００の外周に沿った円筒面に沿った円筒領域に一方の電磁コイル１００ＡＦが配置され、電磁コイル１００ＡＦの外周の円筒面に沿った円筒領域に他方の電磁コイル１００ＢＦが配置されて樹脂１３０でモールドされた構造となっている。また、電磁コイル１００ＡＦ，１００ＢＦのコイルエンド領域は曲げられていない。第５実施例のコアレスモーター１０Ｆは、これらの相異点を除いて、第１〜第４実施利例と同じである。なお、電磁コイル１００ＡＦの配置される円筒領域と電磁コイル１００ＢＦの配置される円筒領域とが反対であってもよい。
【００４９】
第５実施例においても、電磁コイル１００ＡＦ，１００ＢＦは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＦ，１００ＢＦを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０Ｃの効率を向上させることが可能である。
【００５０】
以上各実施例で説明した本発明の特徴を備える電動モーターであるコアレスモーターは、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置として適用することが可能である。
【００５１】
Ｆ．第６実施例：
図１３は、本発明の特徴を備えるコアレスモーターを利用した移動体の一例である電動自転車（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を利用することが可能である。
【００５２】
Ｇ．第７実施例：
図１４は、本発明の特徴を備えるコアレス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を利用することが可能である。
【００５３】
Ｈ．第８実施例：
図１５は、本発明の特徴を備えるコアレス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３５９０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。
【００５４】
Ｉ．第９実施例：
図１６は、本発明の特徴を備えるコアレス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を利用することができる。
【００５５】
Ｊ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００５６】
（１）変形例１
第１〜第５実施例では、電磁コイルが２相の場合のコアレスモーターを例に説明したが、これに限定されるものではなく、電磁コイルが３相以上の複数相のコアレスモーターであってもよい。
【００５７】
（２）変形例２
上記実施例では、本願発明の特徴部分を備えるコアレスモーターを例に説明したが、電動機モーターであるコアレスモーターに限定されるものではなく、発電機に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…コアレスモーター
１０Ｃ…コアレスモーター
１０Ｄ…コアレスモーター
１０Ｅ…コアレスモーター
１０Ｆ…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
１００ＡａＢ…コイル部分
１００Ａ同士…電磁コイル
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
１００Ａ，１００Ｂ…電磁コイル
１００ＡＢ…電磁コイル
１００ＡＣ，１００ＢＣ…電磁コイル
１００ＡＤ，１００ＢＤ…電磁コイル
１００ＡＥ，１００ＢＥ…電磁コイル
１００ＡＦ，１００ＢＦ…電磁コイル
１００Ａａ，１００Ａｂ…コイル部分
１００Ａｃ…接続部
１００ＡａＢ…コイル部分
１０１…線材
１０２…絶縁膜
１１０…ケーシング
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…ケーシング部分
１１５…コイルバックヨーク
１３０…樹脂
２００…永久磁石
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
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１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
３５９０…把持部
【図１】
2013058658.tif 000003
【図２】
2013058658.tif 000004
【図３】
2013058658.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013058658.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013058658.tif 000011
【図１０】
2013058658.tif 000012
【図１１】
2013058658.tif 000013
【図１２】
2013058658.tif 000014
【図１３】
2013058658.tif 000015
【図１４】
2013058658.tif 000016
【図１５】
2013058658.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月7日(2012.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電気機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルであって、
線材の所定の中間位置から両側の端部へ向かうそれぞれの部分を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成し、形成した２つのコイル部分を対面で重ね合わせて形成したα巻きコイルであり、
配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭く設定されている、電磁コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁コイルであって、
前記２つのコイル部分の重ね合わせ方向に沿った前記第２のコイル部分の厚さは、前記第１のコイル部分の厚さよりも薄くなっている、電磁コイル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電磁コイルであって、
前記第１のコイル部分は、前記２つのコイル部分の重ね合わせ方向に沿って複数の第１のコイル領域に区分されており、
各第１のコイル領域の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、前記２つのコイル部分の重ね合わせ面から離れるほど順に狭くなっている、電磁コイル。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁コイルであって、
前記第２のコイル部分は、前記重ね合わせ方向に沿って複数の第２のコイル領域に区分されており、
各第２のコイル領域の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、前記重ね合わせ面から離れるほど順に広くなっている、電磁コイル。
【請求項５】
円筒形状の第１と第２の部材とが相対的に回転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複数の空芯の電磁コイルと、
を備え、
前記電磁コイルは、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電磁コイルである、
コアレス電機機械装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコアレス電気機械装置を備える移動体。
【請求項７】
請求項５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８】
円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電機機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルの製造方法であって、
（ａ）線材の所定の中間位置から両側の端部へ向かうそれぞれの部分を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成する工程であって、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅が、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭くなるように巻き線する工程と、
（ｂ）前記２つのコイル部分を対面で重ね合わせる工程と、
（ｃ）重ね合された前記２つのコイル部分を、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形する工程と、
を備える、電磁コイルの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
図１７は、α巻コイルを曲げ成形した場合の問題点について示す説明図である。図の左側はα巻きコイル１００αを上側から見た巻き線面を示し、図の右側はα巻きコイル１００αを右側から見た側面を示している。コイル部分１００αａ，１００αｂの巻き線厚が厚くなるほど、内周側と外周側とでは成形後の曲面に沿った適切な巻き線幅に差が発生することになる。具体的には、内周側ほど適切な巻き線幅は小さくなる。図１７に示したα巻きコイル１００αのフォーミング後において、内周側となるコイル部分１００αａでは、曲げ成形前の巻き線幅Ｗｏが曲率に応じて圧縮変形された巻き線幅Ｗｉ（＜Ｗｏ）となるのが好ましい。しかしながら、内周側となるコイル部分１００αａと外周側となるコイル部分１００αｂとの重ね合わせ面は、単に重ね合わせた構造である。このため、内周側となるコイル部分１００αａの周側側面は、圧縮変形により、外周側となるコイル部分１００αｂの周側側面を含む面（円筒の中心軸および中心軸に垂直な放射方向に沿った面であり、「放射面」とも呼ぶ）から周方向に沿って外側にずれてしまう。そして、このズレ量は、巻き線厚が厚くなるほど顕著である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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。
第１の形態は、円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電気機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルであって、
線材の所定の中間位置から両側の端部へ向かうそれぞれの部分を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成し、形成した２つのコイル部分を対面で重ね合わせて形成したα巻きコイルであり、
配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅は、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭く設定されている、電磁コイル。
この形態の電磁コイルは、コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の円筒面に沿った周方向側の側面が周方向外側にずれて、外周側に配置される第２のコイル部分の周方向側の側面と、同一平面となるようにすることができるので、精度がよく容易な曲げ成形が可能である。これにより、コアレス電機機械装置に適した電磁コイルを提供することが可能である。
第２の形態は、円筒形状の第１の部材と第２の部材とが相対的に回転するコアレス電機機械装置において、前記第１の部材あるいは前記第２の部材の円筒面に沿って配置される空芯の電磁コイルの製造方法であって、
（ａ）線材の所定の中間位置から両側の端部へ向かうそれぞれの部分を、それぞれの空芯端縁から外周側へ向かって巻き線して２つのコイル部分を形成する工程であって、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形した場合に、内周側に配置される第１のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅が、外周側に配置される第２のコイル部分の前記円筒面の周方向に沿った曲げ形成前の幅よりも狭くなるように巻き線する工程と、
（ｂ）前記２つのコイル部分を対面で重ね合わせる工程と、
（ｃ）重ね合された前記２つのコイル部分を、前記コアレス電機機械装置において配置される円筒面に沿った形状に適合するように曲げ成形する工程と、
を備える、電磁コイルの製造方法。
この形態によれば、コアレス電機機械装置に適した空芯の電磁コイルを容易に製造することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次ぎに、図４（Ｂ）に示す工程では、２つのコイル部分１００Ａａ，１００Ａｂを巻き線の向きが一致するように、かつ、一方のコイル部分１００Ａａの外周縁よりも他方のコイル部分１００Ａｂの外周縁が差分ΔＷ（≒［Ｗｂ−Ｗａ］／２）だけ外側となるように、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またはコイル部分１００Ａｂの内周に沿って引き回す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
Ｄ．第４実施例：
図１１は、第４実施例としてのコアレスモーターを示す説明図である。図１１（Ａ）は、コアレスモーター１０Ｅを回転軸２３０と平行な切断線で切ったときの概略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１０Ｅを回転軸２３０と垂直な切断線（図１１（Ａ）のＢ−Ｂ）で切ったときの概略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４実施例のコアレスモーター１０Ｅは、第３実施例と同様に、電磁コイル１００ＡＥの両側のコイルエンド領域が、配置されている円筒領域から外周側に曲げられ、電磁コイル１００ＢＥの両側のコイルエンド領域が曲げられていない点を除いて、第２実施例のコアレスモーター１０Ｃと基本的に同じである。なお、電磁コイル１００ＢＥの両側のコイルエンド領域が曲げられ、電磁コイル１００ＡＥのコイルエンド領域が曲げられていない構成であってもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
第４実施例においても、電磁コイル１００ＡＥ，１００ＢＥは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＥ，１００ＢＥを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０Ｅの効率を向上させることが可能である。精度良く容易にフォーミングが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＥ，１００ＢＥを精度良く円筒領域に配置させて、コアレスモーター１０Ｅの効率を向上させることが可能である。また、一方の電磁コイル１００ＡＥ（１００ＢＥ）の有効コイル領域の２つのコイル束の間に他方の電磁コイル１００ＢＥ（１００ＡＥ）の有効コイル領域の１つのコイル束が嵌っているので、第３実施例の場合よりもさらに電磁コイルの占積率を向上させて、コアレスモーター１０Ｅの効率を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
第５実施例においても、電磁コイル１００ＡＦ，１００ＢＦは、円筒面に沿った形状に精度よく適合するように容易に曲げ成形することが可能なα巻きコイルである。従って、複数の電磁コイル１００ＡＦ，１００ＢＦを円筒面に沿って精度よく配置させて、コアレスモーター１０Ｆの効率を向上させることが可能である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
Ｈ．第８実施例：
図１５は、本発明の特徴を備えるコアレス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。