JP2012210149A - Coreless electromechanical device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coreless electromechanical device which can achieve a large torque.SOLUTION: A coreless electromechanical device comprises relatively movable first and second members. The coreless electromechanical device comprises: a permanent magnet 200 disposed in the first member 20; an electromagnetic coil 100 with an empty core disposed in the second member 15; and a coil back yoke 115 having laminated structure disposed in the second member. The electromagnetic coil is disposed between the permanent magnet and the coil back yoke. The electromagnetic coil comprises an effective coil region which generates force to move the first member relatively in a moving direction in the electromagnetic coil and a coil end region. The coil back yoke covers the effective coil region but does not cover the coil end region.

Description

本発明は、コアレス電気機械装置に関するものである。   The present invention relates to a coreless electromechanical device.

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）。   The motor generates a driving force by a Lorentz force between the permanent magnet and the electromagnetic coil (for example, Patent Document 1).

特開２００８−１５９８４７号公報JP 2008-159847 A

しかし、従来のモーターや発電機などのコアレス電気機械装置では、大トルクを実現することは難しかった。   However, it has been difficult to achieve a large torque with conventional coreless electromechanical devices such as motors and generators.

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。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to realize a large torque with a coreless electromechanical device.

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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［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、前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイルと、前記第２の部材に配置された積層構造を有するコイルバックヨークと、を備え、前記電磁コイルは、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間に配置されており、前記電磁コイルは、前記電磁コイルにおいて前記第１の部材を相対的に移動方向に移動させる力を生じさせる有効コイル領域と、コイルエンド領域とを有しており、前記コイルバックヨークは、前記有効コイル領域を覆い、前記コイルエンド領域を覆っていない、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、渦電流の発生を抑えることが出来るので、渦電流損によるロスを低減し、大トルクを実現できる。 [Application Example 1]
A coreless electrical machine apparatus having first and second members that are relatively movable, wherein the permanent magnet is disposed on the first member, and the air-core electromagnetic coil is disposed on the second member. And a coil back yoke having a laminated structure disposed on the second member, wherein the electromagnetic coil is disposed between the permanent magnet and the coil back yoke, The electromagnetic coil has an effective coil region that generates a force that relatively moves the first member in the moving direction, and a coil end region, and the coil back yoke covers the effective coil region, A coreless electromechanical device that does not cover the coil end region.
According to this application example, since the generation of eddy current can be suppressed, loss due to eddy current loss can be reduced and a large torque can be realized.

［適用例２］
適用例１に記載のコアレス電気機械装置において、前記有効コイル領域は、前記永久磁石から前記電磁コイルに向けて前記永久磁石を投影したときの投影領域である、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、永久磁石の磁束を有効に使うことが出来るので、ロスを低減し、大トルクを実現できる。 [Application Example 2]
The coreless electromechanical device according to Application Example 1, wherein the effective coil region is a projection region when the permanent magnet is projected from the permanent magnet toward the electromagnetic coil.
According to this application example, since the magnetic flux of the permanent magnet can be used effectively, loss can be reduced and a large torque can be realized.

［適用例３］
適用例１または適用例２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は、前記第１の部材の移動方向と垂直な方向に積層された複数の鋼板材を有する、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークが、移動部の移動方向と平行な層構造を有する積層鋼板材を有するので、移動方向と垂直方向の渦電流の生成を抑制することができる。 [Application Example 3]
The coreless electromechanical device according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the coil back yoke includes a plurality of steel plate members stacked in a direction perpendicular to a moving direction of the first member.
According to this application example, the coil back yoke includes the laminated steel plate material having a layer structure parallel to the moving direction of the moving portion, and therefore generation of eddy currents in the direction perpendicular to the moving direction can be suppressed.

［適用例４］
適用例３に記載のコアレス電気機械装置において、前記鋼板材の厚さは、０．１ｍｍ以下である、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、積層鋼板材の厚さは、０．１ｍｍ以下であるので、渦電流に発生を抑制しやすい。 [Application Example 4]
The coreless electromechanical device according to Application Example 3, wherein the steel sheet has a thickness of 0.1 mm or less.
According to this application example, since the thickness of the laminated steel sheet material is 0.1 mm or less, generation of eddy current is easily suppressed.

［適用例５］
請求項４に記載のコアレス電気機械装置において、前記鋼板材の厚さは、約０．１ｍｍである、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、積層鋼板材の厚さは、約０．１ｍｍであってもよい。 [Application Example 5]
5. The coreless electromechanical device according to claim 4, wherein a thickness of the steel plate material is about 0.1 mm.
According to this application example, the thickness of the laminated steel sheet material may be about 0.1 mm.

［適用例６］
適用例１から適用例５のいずれかに記載のコアレス電気機械装置において、前記永久磁石は、前記永久磁石から前記電磁コイルに向かう方向及び前記移動方向のそれぞれと垂直な方向の両端部にサイドヨークを備える、電気機械装置。
この適用例によれば、サイドヨークにより磁石の側面方向への磁束の漏れを抑制できる。 [Application Example 6]
The coreless electromechanical device according to any one of Application Example 1 to Application Example 5, wherein the permanent magnet has side yokes at both ends in a direction from the permanent magnet toward the electromagnetic coil and in a direction perpendicular to the moving direction. An electromechanical device comprising:
According to this application example, leakage of magnetic flux in the side surface direction of the magnet can be suppressed by the side yoke.

［適用例７］
適用例１から適用例６までのうちのいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、 前記第１の部材は、前記永久磁石を有するローターであり、前記第２の部材は、前記空心の電磁コイルと、前記コイルバックヨークと、ケースと、を有するステーターであり、前記ローターと前記ステーターは、前記ローターの回転軸を中心とする同心円筒形状を有しており、前記永久磁石と前記電磁コイルは、前記ローターと前記ステーターの対向する円筒面に対向して配置されており、前記永久磁石から前記電磁コイルに向かう方向に前記永久磁石を投影したときの前記ケースの投影領域に前記コイルバックヨークが設けられ、前記ケースの投影領域外には、前記コイルバックヨークが設けられていない、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、渦電流の発生を抑制し、渦電流損によるロスを少なくすることが可能となる。 [Application Example 7]
In the coreless electromechanical device according to any one of the application examples 1 to 6, the first member is a rotor having the permanent magnet, and the second member is the A stator having an air-core electromagnetic coil, the coil back yoke, and a case, and the rotor and the stator have a concentric cylindrical shape centering on a rotation axis of the rotor, and the permanent magnet The electromagnetic coil is disposed to face the cylindrical surfaces of the rotor and the stator facing each other, and the permanent magnet is projected onto the projection region of the case when the permanent magnet is projected in a direction from the permanent magnet toward the electromagnetic coil. A coreless electromechanical device in which a coil back yoke is provided, and the coil back yoke is not provided outside the projection region of the case.
According to this application example, generation of eddy current can be suppressed and loss due to eddy current loss can be reduced.

［適用例８］
適用例１から適用例６までのうちのいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記第１の部材は、前記永久磁石を有するローターであり、前記第２の部材は、前記空心の電磁コイルと、前記コイルバックヨークと、ケースと、を有するステーターであり、前記ローターと前記ステーターは、前記ローターの回転軸に垂直な第１と第２の円盤形状を有しており、前記永久磁石と前記電磁コイルは、前記ローターと前記ステーターの対向する円盤面に対向して配置されており、前記永久磁石から前記電磁コイルに向かう方向に前記永久磁石を投影したときの前記ケースの投影領域に前記コイルバックヨークが設けられ、前記ケースの投影領域外には、前記コイルバックヨークが設けられていない、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、いわゆるアキシャルギャップ型の電気機械装置に適用が可能である。 [Application Example 8]
In the coreless electromechanical device according to any one of the application examples 1 to 6, the first member is a rotor having the permanent magnet, and the second member is the A stator having an air-core electromagnetic coil, the coil back yoke, and a case, wherein the rotor and the stator have first and second disk shapes perpendicular to a rotation axis of the rotor; The permanent magnet and the electromagnetic coil are arranged opposite to the opposing disk surfaces of the rotor and the stator, and the permanent magnet and the electromagnetic coil of the case when the permanent magnet is projected in a direction from the permanent magnet toward the electromagnetic coil. A coreless electromechanical device, wherein the coil back yoke is provided in a projection area, and the coil back yoke is not provided outside the projection area of the case.
According to this application example, it can be applied to a so-called axial gap type electromechanical device.

［適用例９］
適用例７に記載のコアレス電気機械装置において、前記投影方向は、前記回転軸を中心とする放射方向である、コアレス電気機械装置。 [Application Example 9]
The coreless electromechanical device according to Application Example 7, wherein the projection direction is a radial direction around the rotation axis.

［適用例１０］
適用例７または適用例９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は、円筒形状を有しており、前記円筒形状は穴あき円盤を積層することにより形成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークは、穴あき円盤を積層することにより、円筒状に形成されている。渦電流は、穴あき円盤の面に沿って生成するので、渦電流を少なくすることが可能となる。 [Application Example 10]
The coreless electric machine device according to Application Example 7 or Application Example 9, wherein the coil back yoke has a cylindrical shape, and the cylindrical shape is formed by stacking perforated disks. apparatus.
According to this application example, the coil back yoke is formed in a cylindrical shape by stacking perforated disks. Since the eddy current is generated along the surface of the holed disk, the eddy current can be reduced.

［適用例１１］
適用例７または適用例９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は、円筒形状を有しており、前記円筒形状は、幅よりも小さい厚さを有する板を厚さ方向に螺旋状に巻くことにより形成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークは、板を螺旋状に巻いて形成されているので、穴あき円盤を円筒形にそろえる必要がなく、成形や製造が容易となる。 [Application Example 11]
In the coreless electromechanical device according to Application Example 7 or Application Example 9, the coil back yoke has a cylindrical shape, and the cylindrical shape spirals a plate having a thickness smaller than the width in the thickness direction. Coreless electromechanical device that is formed by winding in a shape.
According to this application example, since the coil back yoke is formed by spirally winding a plate, it is not necessary to align the perforated disks into a cylindrical shape, and molding and manufacturing are facilitated.

［適用例１２］
適用例１０または適用例１１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は、前記円筒形状の前記電磁コイル側の側面に切り欠き部を有する、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークは電磁コイル側の側面に切り欠き部を有するので、切り欠き部により渦電流を抑制することができる。 [Application Example 12]
The coreless electromechanical device according to Application Example 10 or Application Example 11, wherein the coil back yoke has a notch on a side surface of the cylindrical shape on the electromagnetic coil side.
According to this application example, since the coil back yoke has the notch on the side surface on the electromagnetic coil side, the eddy current can be suppressed by the notch.

［適用例１３］
適用例１２に記載のコアレス電気機械装置において、前記切り欠き部は、前記円筒形状の前記電磁コイルと反対側の側面まで達している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、切り欠き部は円筒形状の前記電磁コイルと反対側の側面まで達しているので、渦電流を抑制する効果が大きい。 [Application Example 13]
The coreless electromechanical device according to Application Example 12, wherein the notch reaches the side surface opposite to the cylindrical electromagnetic coil.
According to this application example, the cutout portion reaches the side surface opposite to the cylindrical electromagnetic coil, so that the effect of suppressing the eddy current is great.

［適用例１４］
適用例７、適用例９から適用例１３まで、のうちのいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記コイルバックヨークは、前記回転軸の方向に向かって突き出ている突起を備え、前記電磁コイルは、前記突起の前記回転軸側に配置されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、突起に磁束を集中させることが出来る。その結果、電磁コイルを流れる電子に与えるローレンツ力を大きくすることが出来、トルクを増大させることが可能となる。また、突起と突起の間は、バックヨークの厚さが薄くなるので、突起間の渦電流を抑制できる。 [Application Example 14]
In the coreless electromechanical device according to any one of the application examples 7 and 9 to 13, the coil back yoke has a protrusion protruding toward the rotation axis. A coreless electromechanical device, wherein the electromagnetic coil is disposed on the rotating shaft side of the protrusion.
According to this application example, the magnetic flux can be concentrated on the protrusion. As a result, the Lorentz force applied to the electrons flowing through the electromagnetic coil can be increased, and the torque can be increased. Further, since the back yoke is thin between the protrusions, the eddy current between the protrusions can be suppressed.

［適用例１５］
適用例１４に記載のコアレス電気機械装置において、前記突起は、前記回転軸を中心として、点対称に配置されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コギングトルクを軽減し、振動の少ない回転運動を実現することが可能となる。 [Application Example 15]
The coreless electromechanical device according to Application Example 14, wherein the protrusions are arranged point-symmetrically about the rotation axis.
According to this application example, it is possible to reduce cogging torque and realize a rotational motion with less vibration.

［適用例１６］
適用例８に記載のコアレス電気機械装置において、前記投射方向は、前記回転軸と平行な方向である、コアレス電気機械装置。 [Application Example 16]
The coreless electromechanical device according to Application Example 8, wherein the projection direction is a direction parallel to the rotation axis.

［適用例１７］
適用例８または適用例１６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は、穴あき円盤形状を有しており、前記穴あき円盤形状は、細長い平板をゼンマイバネ状に巻くことにより形成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークの穴あき円盤形状は、細長い平板をゼンマイバネ状に巻くことにより形成されているので、穴あき円盤の放射方向の渦電流の発生を抑制し易い。 [Application Example 17]
In the coreless electromechanical device according to Application Example 8 or Application Example 16, the coil back yoke has a perforated disk shape, and the perforated disk shape is formed by winding an elongated flat plate into a spring spring shape. A coreless electromechanical device.
According to this application example, the perforated disk shape of the coil back yoke is formed by winding a long and thin flat plate in the shape of a spring, so that it is easy to suppress generation of eddy current in the radial direction of the perforated disk.

［適用例１８］
適用例１７に記載のコアレス電気機械装置において、前記穴あき円盤形状は、前記電磁コイル側の面に切り欠き部を有する、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークは切り欠き部を有するので、切り欠き部により渦電流を抑制することができる。 [Application Example 18]
The coreless electromechanical device according to Application Example 17, wherein the perforated disk shape has a notch on a surface on the electromagnetic coil side.
According to this application example, since the coil back yoke has the notch, the eddy current can be suppressed by the notch.

［適用例１９］
適用例１８に記載のコアレス電気機械装置において、前記切り欠き部は、前記穴あき円盤形状の前記電磁コイルと反対側の面まで達している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、切り欠き部は穴あき円盤形状の電磁コイル側と反対側の面まで達しているので、渦電流を抑制する効果が大きい。 [Application Example 19]
The coreless electromechanical device according to Application Example 18, wherein the notch reaches a surface opposite to the holed disk-shaped electromagnetic coil.
According to this application example, the cutout portion reaches the surface on the side opposite to the perforated disk-shaped electromagnetic coil side, so that the effect of suppressing the eddy current is great.

［適用例２０］
適用例７から適用例１９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、前記ケースのうち、前記投射領域を除いた部分は、非導電性材料で構成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、前記端面部、前記側面部のうち、前記投射領域を除いた部分は、非導電性材料で構成されているので、渦電流損の発生を抑制し、渦電流損による影響を少なくすることが可能となる。その結果、電気機械装置の発熱を抑制することも可能となる。 [Application Example 20]
The coreless electric machine device according to any one of application examples 7 to 19, wherein the portion of the case excluding the projection region is made of a non-conductive material. apparatus.
According to this application example, since the portion excluding the projection region of the end face part and the side face part is made of a non-conductive material, generation of eddy current loss is suppressed, and eddy current loss is caused. It is possible to reduce the influence. As a result, it is possible to suppress heat generation of the electromechanical device.

［適用例２１］
適用例７から適用例２０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、さらに、前記回転軸を支持する軸受けを有し、前記軸受けは、非導電性材料で構成されている、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、軸受けは、非導電性材料で構成されているので、渦電流損の発生を抑制し、渦電流損による影響を少なくすることが可能となる。その結果、電気機械装置の発熱を抑制することも可能となる。 [Application Example 21]
In the coreless electromechanical device according to any one of the application examples 7 to 20, the coreless electromechanical device further includes a bearing that supports the rotating shaft, and the bearing is made of a non-conductive material. Coreless electromechanical device.
According to this application example, since the bearing is made of a non-conductive material, it is possible to suppress the occurrence of eddy current loss and reduce the influence of eddy current loss. As a result, it is possible to suppress heat generation of the electromechanical device.

［適用例２２］
適用例２１に記載のコアレス電気機械装置において、前記軸受けは、非導電性材料で構成されたボール部を有する、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、軸受けは、非導電性材料で構成されたボール部を有するので、ボール部における渦電流損の発生を抑制し、渦電流損による影響を少なくすることが可能となる。その結果、電気機械装置の発熱を抑制することも可能となる。 [Application Example 22]
The coreless electromechanical device according to Application Example 21, wherein the bearing has a ball portion made of a non-conductive material.
According to this application example, since the bearing has a ball portion made of a non-conductive material, it is possible to suppress the occurrence of eddy current loss in the ball portion and reduce the influence of eddy current loss. As a result, it is possible to suppress heat generation of the electromechanical device.

［適用例２３］
適用例７から適用例２２のうちのいずれか１つの適用例に記載のコアレス電気機械装置において、前記コイルバックヨークは、外気に露出している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、コイルバックヨークが渦電流損により発熱しても、容易に放熱できる。 [Application Example 23]
The coreless electromechanical device according to any one of the application examples 7 to 22, wherein the coil back yoke is exposed to the outside air.
According to this application example, even if the coil back yoke generates heat due to eddy current loss, heat can be easily dissipated.

［適用例２４］
適用例１から適用例６までのうち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、前記第１の部材は、内部に磁石を有する棒状構造を有し、前記材２の部材は、前記材１の部材を軸とする周回方向に巻かれた電磁コイルを有し、前記第１の部材に沿って移動し、前記コイルバックヨークは、前記第２の部材の移動方向と平行な層を有する積層構造を有している、コアレス電気機械装置。
この適用例によれば、本発明は、回転型のモーターだけでなく、リニアモーター、シャフトモーターにも適応することが可能である。 [Application Example 24]
In the coreless electromechanical device according to any one of Application Example 1 to Application Example 6, the first member has a rod-like structure having a magnet inside, and the member of the material 2 is An electromagnetic coil wound in a circumferential direction with the member of the material 1 as an axis, and moves along the first member, and the coil back yoke has a layer parallel to the moving direction of the second member. A coreless electromechanical device having a laminated structure.
According to this application example, the present invention can be applied not only to a rotary motor but also to a linear motor and a shaft motor.

［適用例２５］
コアレス電機機械装置であって、永久磁石を有するローターと、前記ローターを回転させる力を生じさせる有効コイル領域と、コイルエンド領域「とを有し、空芯である電磁コイルを有するステーターと、前記有効コイル領域を覆い、前記コイルエンド領域を覆っていないコイルバックヨークと、前記ローターとステーターと前記コイルバックヨークとを囲うケースと、を備え、前記有効コイル領域は、前記永久磁石から前記電磁コイルに向けて前記永久磁石を投影したときの投影領域であり、前記コイルバックヨークは、前記ローターの回転方向と平行な厚さ０．１ｍｍ以下の鋼板材を積層して形成されており、前記ケースは、前記コイルバックヨークと重ならない部分において、非導電性材料で構成されている、コアレス電機機械装置。
この適用例によれば、渦電流の発生を抑えることが出来るので、渦電流損によるロスを低減し、大トルクを実現できる。 [Application Example 25]
A coreless electrical machine apparatus, comprising: a rotor having a permanent magnet; an effective coil region that generates a force for rotating the rotor; and a coil end region, and a stator having an electromagnetic coil that is an air core; A coil back yoke that covers the effective coil region and does not cover the coil end region, and a case that surrounds the rotor, the stator, and the coil back yoke, and the effective coil region extends from the permanent magnet to the electromagnetic coil. And the coil back yoke is formed by laminating steel sheets having a thickness of 0.1 mm or less parallel to the rotation direction of the rotor, and the case. Is a coreless electrical machine apparatus that is made of a non-conductive material in a portion that does not overlap the coil back yoke.
According to this application example, since the generation of eddy current can be suppressed, loss due to eddy current loss can be reduced and a large torque can be realized.

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、コアレス電気機械装置の他、電気機械装置用ケース等、様々な形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms. For example, in addition to a coreless electromechanical apparatus, the present invention can be realized in various forms such as a case for an electromechanical apparatus.

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。It is explanatory drawing which shows the structure of the coreless motor of a 1st Example. 電磁コイルの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of an electromagnetic coil. 電磁コイルに樹脂を埋めるための樹脂充填装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the resin filling apparatus for embedding resin in an electromagnetic coil. 電磁コイルを樹脂で固める工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of hardening an electromagnetic coil with resin. コイルバックヨーク１１５の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the coil back yoke. コイルバックヨーク１１５の他の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other structural example of the coil back yoke. 渦電流の測定を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement of an eddy current typically. 本実施例の渦電流損を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the eddy current loss of a present Example. コイルバックヨーク１１５が積層構造をとる場合における、穴あき円盤１１５ａの厚さと渦電流損の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the thickness of a perforated disk 115a, and an eddy current loss in case the coil back yoke 115 takes a laminated structure. 本実施例によるコアレスモーターと、比較例であるコア付モーターの特性を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the characteristic of the coreless motor by a present Example, and the cored motor which is a comparative example. 本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと回転数の関係を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the relationship of a torque and rotation speed of the coreless motor of a present Example, and the motor with a core of a comparative example. 本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと電流と、の関係を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the relationship of a torque and an electric current of the coreless motor of a present Example, and the motor with a core of a comparative example. 本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと入力電力と、の関係を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the relationship between a torque and input electric power of the coreless motor of a present Example, and the motor with a core of a comparative example. 本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと出力電力（仕事）と、の関係を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the relationship between a torque and output electric power (work) of the coreless motor of a present Example, and the motor with a core of a comparative example. 本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと効率（＝出力電力／入力電力）と、の関係を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the relationship of a torque and efficiency (= output electric power / input electric power) of the coreless motor of a present Example, and the motor with a core of a comparative example. 第２の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 2nd Example. 第３の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 3rd Example. 本実施例と比較例のコアレスモーターとのトルク特性を比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares the torque characteristic of the coreless motor of a present Example and a comparative example. 第４の実施例のコアレスモーターの構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the structure of the coreless motor of a 4th Example. 中央部と電磁コイルの位置の関係を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the relationship between the center part and the position of an electromagnetic coil. 無負荷電流と無負荷電力について本実施例と変形例とを比較する説明図である。It is explanatory drawing which compares a present Example and a modification about a no-load electric current and no-load electric power. モーターの回転数と渦電流損の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation speed of a motor, and an eddy current loss. 第５の実施例であるアキシャルギャップ型モーターの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the axial gap type motor which is a 5th Example. 第６の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 6th Example. コイルバックヨーク１１５の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the coil back yoke. 第７の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 7th Example. コイルバックヨークの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of a coil back yoke. 第８の実施例におけるモーターの回転数と渦電流損の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation speed of the motor in an 8th Example, and an eddy current loss. 第９の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 9th Example. 第１０の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 10th Example. 第１１の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 11th Example. 第１２の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 12th Example. 磁場解析のモデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the model of a magnetic field analysis. 従来のモデルを用いた磁場解析シミュレーションの結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of the magnetic field analysis simulation using the conventional model. 永久磁石表面から磁気センサーまでの距離と磁束密度の関係の測定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result of the relationship between the distance from a permanent magnet surface to a magnetic sensor, and magnetic flux density. 本発明の変形例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the projector using the motor by the modification of this invention. 本発明の変形例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fuel cell type mobile telephone using the motor by the modification of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the electric bicycle (electric assisted bicycle) as an example of the moving body using the motor / generator by the modification of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows an example of the robot using the motor by the modification of this invention. 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。It is explanatory drawing which shows the rail vehicle using the motor by the modification of this invention.

［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。 [First embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the coreless motor of the first embodiment. 1A is a cross section of the coreless motor 10 cut along a plane parallel to the rotation axis, and FIG. 1B is a cross section of the coreless motor 10 cut along a plane perpendicular to the rotation axis. The coreless motor 10 is an inner rotor type motor having a radial gap structure. In the coreless motor 10, the stator 15 is disposed outside. A substantially cylindrical space is formed inside the stator 15, and a substantially cylindrical rotor 20 is disposed in the substantially cylindrical space.

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。   The stator 15 includes an electromagnetic coil 100, a casing 110, and a coil back yoke 115. The rotor 20 includes a rotating shaft 230 and a plurality of permanent magnets 200. The rotating shaft 230 is the central axis of the rotor 20, and the permanent magnet 200 is disposed on the outer periphery of the rotating shaft 230. The permanent magnet 200 is magnetized along the radial direction (radial direction) from the center of the rotating shaft 230 toward the outside. Side yokes 210 are arranged on both sides of the permanent magnet 200 in the direction parallel to the rotation shaft 230. The side yoke 210 is made of a magnetic material and suppresses leakage of magnetic flux in a direction parallel to the rotating shaft 230 of the permanent magnet 200. The rotating shaft 230 is supported by a bearing 240 of the casing 110.

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、内側に配置される電磁コイル１００Ａと外側に配置される電磁コイル１００Ｂとを備えている。なお、本実施例では、電磁コイル１００Ａと電磁コイル１００Ｂを区別する必要がない場合には、単に「電磁コイル１００」と呼ぶ。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。   The casing 110 has a substantially cylindrical space on the inside, and a plurality of electromagnetic coils 100 are arranged along the inner periphery thereof. In the present embodiment, the electromagnetic coil 100 includes an electromagnetic coil 100A disposed on the inner side and an electromagnetic coil 100B disposed on the outer side. In the present embodiment, when it is not necessary to distinguish between the electromagnetic coil 100A and the electromagnetic coil 100B, they are simply referred to as “electromagnetic coil 100”. The electromagnetic coil 100 is coreless (air core). Further, the electromagnetic coil 100 and the permanent magnet 200 are arranged to face the cylindrical surfaces of the rotor 20 and the stator 15 that face each other. Here, the length of the electromagnetic coil 100 in the direction parallel to the rotating shaft 230 is longer than the length of the permanent magnet 200 in the direction parallel to the rotating shaft 230. That is, when projecting in the radial direction from the permanent magnet 200, a part of the electromagnetic coil 100 protrudes from the projection area. The protruding portion of the electromagnetic coil 100 is referred to as “coil end”. Here, when the electromagnetic coil 100 is divided into a coil end and a portion other than the coil end, the direction of the force generated by the current flowing through the coil end is different from the rotation direction of the rotor 20 (a direction parallel to the rotation shaft 230). The direction of the force generated by the current flowing in the portion other than the coil end is substantially the same as the rotation direction of the rotor 20. Note that there are two coil ends sandwiching a portion other than the coil end, and the forces generated in both are in opposite directions, so that the forces applied to the entire electromagnetic coil 100 cancel each other. In this embodiment, a region that does not overlap the coil end is referred to as an “effective coil region”, and a region that overlaps the coil end is referred to as “outside the effective coil region”. A coil back yoke 115 is provided outside the electromagnetic coil 100 in the radial direction and overlapping the effective coil region. The coil back yoke 115 preferably does not overlap the outside of the effective coil area. If the coil back yoke 115 overlaps the outside of the effective coil region, an eddy current loss (iron loss) occurs in the portion of the coil back yoke 115 overlapping the outside of the effective coil region, reducing the efficiency of the coreless motor 10 and increasing the torque. Is difficult to achieve.

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、コイルバックヨーク１１５に生じた熱を放熱するために、熱伝導性の高い材料で形成されていてもよい。円盤形状部分１１２は、樹脂で形成されている。   The casing 110 includes a cylindrical portion (side surface portion) 111 parallel to the rotation shaft 230, and a disk-shaped portion (end surface portion) 112 that is disposed at both ends of the cylindrical portion 111 and is perpendicular to the rotation shaft 230. The two disk-shaped parts 112 are arranged with the cylindrical part 111 interposed therebetween, and the two disk-shaped parts 112 and the cylindrical part 111 are fixed by a mounting screw 120. The cylindrical portion 111 overlaps the effective coil area. The cylindrical portion 111 may be formed of a material having high thermal conductivity in order to dissipate heat generated in the coil back yoke 115. The disk-shaped part 112 is made of resin.

図２は、電磁コイルの製造方法を示す説明図である。本実施例では、電磁コイル１００として、複数の電磁コイルを樹脂で固めて円筒形に成形したものを用いている。各電磁コイルは、円筒の側面の法線方向を軸方向として、その軸の周りを回るように巻かれている。図２（Ａ）に示す工程では、表、裏に帯状の凹凸のある板１５０を準備する。板１５０は、樹脂により形成されており、例えば、射出成形により製造することが可能である。板１５０は、表に凸１５１、裏に凸１５２を備える。凸１５１と凸１５２は、交互に配置されている。また、表の両端部は、凸１５１より幅の狭い凸１５１ａ、１５１ｂになっている。なお、凸１５１ａ、１５１ｂの幅の和は、他の凸１５１の幅と同じである。和が同じであれば、凸１５１ａ、１５１ｂの幅は、同じ、異なる、のいずれであってもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、表面の凸１５１は、頂部が膨らんでいてもよく、裏面の凸１５２は、頂部１５２が凹んでいてもよい。この頂部のふくらみや凹みの曲率は、板１５０の凸１５１ａから凸１５１ｂまでの長さ、凸１５１、凸１５２の高さと、から定めることが可能である。   FIG. 2 is an explanatory view showing a method of manufacturing an electromagnetic coil. In the present embodiment, as the electromagnetic coil 100, a plurality of electromagnetic coils that are solidified with resin and formed into a cylindrical shape are used. Each electromagnetic coil is wound around the axis with the normal direction of the side surface of the cylinder as the axial direction. In the step shown in FIG. 2A, a plate 150 having belt-like irregularities on the front and back is prepared. The plate 150 is made of resin and can be manufactured by, for example, injection molding. The plate 150 includes protrusions 151 on the front and protrusions 152 on the back. The protrusions 151 and the protrusions 152 are alternately arranged. In addition, both end portions of the table are protrusions 151 a and 151 b that are narrower than the protrusion 151. Note that the sum of the widths of the protrusions 151a and 151b is the same as the widths of the other protrusions 151. If the sum is the same, the widths of the protrusions 151a and 151b may be the same or different. Further, as shown in FIG. 2B, the top of the convex 151 on the front surface may swell, and the convex 152 on the back may have a concave top 152. The curvature of the top bulge or dent can be determined from the length from the projections 151 a to 151 b of the plate 150 and the heights of the projections 151 and 152.

図２（Ｂ）に示す工程では、裏面の各凸１５２の周りに導体を巻き、電磁コイル１００Ａ（内相コイル）を形成する。図２（Ｃ）に示す工程では、電磁コイル１００Ａが内側に位置するように板１５０を円筒形に曲げる。このとき、表面の２つの凸１５１ａ、１５１ｂを合致させて１つの凸１５１ｃとなるように曲げる。合致した凸１５１ｃの大きさは、他の凸１５１の大きさと同じである。また、表面の凸１５１の頂部が膨らんでおり、裏面の凸１５２の頂部が凹んでいる場合には、それぞれの頂部を滑らかに結んだ面は、滑らかな円筒形の側面となっている。滑らかな円筒形の側面であれば、後の工程において板１５０及び電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを樹脂で固めるときに、段差が生じにくい。図２（Ｄ）に示す工程では、板１５０から形成された円筒の外側表面の各凸１５１の周りに導体を巻き、電磁コイル１００Ｂ（外相コイル）を形成する。図２（Ｅ）に示す工程では、円筒の内側及び外側の凹凸の間に樹脂５００を埋めて円筒の内側、外側をなめらかにする。   In the step shown in FIG. 2B, a conductor is wound around each convex 152 on the back surface to form the electromagnetic coil 100A (inner phase coil). In the step shown in FIG. 2C, the plate 150 is bent into a cylindrical shape so that the electromagnetic coil 100A is positioned inside. At this time, the two protrusions 151a and 151b on the surface are matched and bent so as to become one protrusion 151c. The size of the matched convex 151 c is the same as the size of the other convex 151. Moreover, when the top part of the convex part 151 of the surface is bulging and the top part of the convex part 152 of the back surface is concave, the surface that smoothly connects the top parts is a smooth cylindrical side surface. If the side surface has a smooth cylindrical shape, a step is unlikely to occur when the plate 150 and the electromagnetic coils 100A and 100B are hardened with a resin in a later step. In the step shown in FIG. 2D, a conductor is wound around each protrusion 151 on the outer surface of the cylinder formed from the plate 150 to form the electromagnetic coil 100B (outer phase coil). In the step shown in FIG. 2E, the resin 500 is filled between the concave and convex portions on the inside and outside of the cylinder to smooth the inside and outside of the cylinder.

図３は、電磁コイルに樹脂を埋めるための樹脂充填装置を示す説明図である。図３（Ａ）は樹脂充填装置４００を下から見た図であり、図３（Ｂ）は樹脂充填装置４００を横から見た図である。樹脂充填装置４００は、底部４０１と、芯部４０２と、外壁４０３と、上蓋４０４と、樹脂充填管４０５と、を備える。図３（Ａ）では、樹脂充填管４０５の記載を省略している。底部４０１は、略円盤形状の底部４０１ａと、円筒形の側壁部４０１ｂと、を有している。上蓋４０４も同様に、底部４０４ａと、円筒形の側壁部４０４ｂと、を有している。側壁部４０１ｂあるいは、側壁部４０４ｂの内径は、電磁コイル１００の円筒の外径とほぼ同じ大きさである。芯部４０２は円柱形状をしている、芯部４０２の側面の曲率は、図２に示す凸１５２の頂部の凹みの曲率と同じであってもよい。また、芯部４０２の内部は、中空構造、充填構造いずれであってもよい。外壁４０３の内側面は、円筒形状をしている。本実施例では、電磁コイル１００とコイルバックヨーク１１５とを一体成型するため、芯部４０２の側面と外壁４０３の内側面の間の間隔は、円筒形状の板１５０の凸１５１と凸１５２の高さの和よりも少し広くしている。なお、電磁コイル１００のみ成型する場合には、芯部４０２の側面と外壁４０３の内側面の間の間隔は、円筒形状の板１５０の凸１５１の高さの２倍とほぼ同じであってもよい。樹脂充填管４０５は、上蓋４０４に接続されており、その接続位置は、芯部４０２の側面と外壁の内側面の間にあたる位置である。底部４０１と、芯部４０２と、外壁４０３と、上蓋４０４と、により形成される空間に、図２（Ｄ）で形成された、円筒形に変形された、コイル１００Ａ、１００Ｂが巻かれた板１５０を配置する。このとき、コイルバックヨーク１１５を同時に配置してもよい。底部４０１と上蓋４０４との間を加圧しながら、樹脂充填管４０５から該空間に樹脂を注入することにより、樹脂で固められた円筒形の電磁コイル１００が形成される。   FIG. 3 is an explanatory view showing a resin filling device for filling the electromagnetic coil with resin. 3A is a view of the resin filling device 400 as viewed from below, and FIG. 3B is a view of the resin filling device 400 as viewed from the side. The resin filling device 400 includes a bottom portion 401, a core portion 402, an outer wall 403, an upper lid 404, and a resin filling tube 405. In FIG. 3A, the resin-filled tube 405 is not shown. The bottom 401 has a substantially disc-shaped bottom 401a and a cylindrical side wall 401b. Similarly, the upper lid 404 has a bottom portion 404a and a cylindrical side wall portion 404b. The inner diameter of the side wall 401b or the side wall 404b is substantially the same as the outer diameter of the cylinder of the electromagnetic coil 100. The core portion 402 has a cylindrical shape, and the curvature of the side surface of the core portion 402 may be the same as the curvature of the depression at the top of the protrusion 152 shown in FIG. Moreover, the inside of the core part 402 may be either a hollow structure or a filling structure. The inner side surface of the outer wall 403 has a cylindrical shape. In this embodiment, since the electromagnetic coil 100 and the coil back yoke 115 are integrally molded, the distance between the side surface of the core portion 402 and the inner surface of the outer wall 403 is set to be high between the convex 151 and the convex 152 of the cylindrical plate 150. It is a little wider than the sum. When only the electromagnetic coil 100 is molded, the distance between the side surface of the core portion 402 and the inner side surface of the outer wall 403 may be substantially the same as twice the height of the projection 151 of the cylindrical plate 150. Good. The resin filling tube 405 is connected to the upper lid 404, and the connection position is a position between the side surface of the core portion 402 and the inner surface of the outer wall. A plate formed by winding the coils 100A and 100B into a space formed by the bottom portion 401, the core portion 402, the outer wall 403, and the upper lid 404, which is formed in FIG. 150 is arranged. At this time, the coil back yoke 115 may be disposed at the same time. By injecting resin into the space from the resin filling tube 405 while pressurizing between the bottom 401 and the upper lid 404, the cylindrical electromagnetic coil 100 solidified with resin is formed.

図４は、電磁コイルを樹脂で固める工程を示す説明図である。なお、本実施例では、コイルバックヨーク１１５も同時に樹脂で固める。図４（Ａ）に示す工程では、底部４０１の上、底部４０１の中央に芯部４０２を配置する。次に、図２（Ｄ）の工程で形成された、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂが巻かれた円筒形に変形された板１５０を配置する。このとき、円筒形の板１５０の内側に芯部４０２が収まるように、板１５０を配置する。図４（Ｂ）に示す工程では、円筒形の板１５０の外側にコイルバックヨーク１１５を配置する。コイルバックヨーク１１５は、底部４０１の側壁部４０１ｂの上に乗るように配置される。そして、コイルバックヨーク１１５の円筒の長さ方向の中心と、板１５０の円筒の長さ方向の中心の位置はほぼ同じである。したがって、底部４０１の側壁部４０１ｂの高さは、板１５０の円筒の長さと、コイルバックヨーク１１５の円筒の長さの差の半分であることが好ましい。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of hardening the electromagnetic coil with resin. In this embodiment, the coil back yoke 115 is also simultaneously hardened with resin. In the step illustrated in FIG. 4A, the core portion 402 is disposed on the bottom portion 401 and in the center of the bottom portion 401. Next, the plate 150 formed in the step of FIG. 2D and transformed into a cylindrical shape around which the electromagnetic coils 100A and 100B are wound is disposed. At this time, the plate 150 is arranged so that the core portion 402 is accommodated inside the cylindrical plate 150. In the step shown in FIG. 4B, the coil back yoke 115 is disposed outside the cylindrical plate 150. The coil back yoke 115 is disposed on the side wall portion 401 b of the bottom portion 401. The center of the coil back yoke 115 in the length direction of the cylinder and the position of the center of the plate 150 in the length direction of the cylinder are substantially the same. Therefore, the height of the side wall 401b of the bottom 401 is preferably half of the difference between the length of the plate 150 and the length of the coil back yoke 115.

図４（Ｃ）に示す工程では、コイルバックヨーク１１５の外側に、側壁部４０１ｂの上に乗るように外壁４０３を配置する。外壁４０３の長さは、コイルバックヨーク１１５の長さとほぼ同じであることが好ましい。図４（Ｄ）に示す工程では、上蓋４０４を配置する。なお、上蓋４０４には、樹脂充填管４０５が接続されている。図４（Ｅ）に示す工程では、上蓋４０４と底部４０１との間を加圧しながら、樹脂充填管４０５から樹脂を充填する。   In the step shown in FIG. 4C, the outer wall 403 is disposed outside the coil back yoke 115 so as to ride on the side wall 401b. The length of the outer wall 403 is preferably substantially the same as the length of the coil back yoke 115. In the step shown in FIG. 4D, the upper lid 404 is disposed. A resin filling tube 405 is connected to the upper lid 404. In the step shown in FIG. 4E, the resin is filled from the resin filling tube 405 while pressurizing between the upper lid 404 and the bottom 401.

図５は、コイルバックヨーク１１５の構成を示す説明図である。コイルバックヨーク１１５は、複数の穴あき円盤１１５ａを備える。穴あき円盤１１５ａは、円筒形に積層され、コイルバックヨーク１１５を形成する。各穴あき円盤１１５ａは、鋼板材の平板を打ち抜くことにより、容易に製造することが可能である。隣接する穴あき円盤１１５ａ間は、無垢の場合よりも高抵抗、あるいは絶縁されているので、渦電流損を少なくする効果が大きい。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the coil back yoke 115. The coil back yoke 115 includes a plurality of perforated disks 115a. The perforated disc 115 a is laminated in a cylindrical shape to form a coil back yoke 115. Each perforated disk 115a can be easily manufactured by punching a flat plate of a steel plate material. Since the adjacent perforated discs 115a are more resistant or insulated than in the case of pure, the effect of reducing eddy current loss is great.

図６は、コイルバックヨーク１１５の他の構成例を示す説明図である。コイルバックヨーク１１５は、幅より小さい厚さを有する板１１５ｂを厚さ方向に螺旋状に巻くことにより形成されている。板１１５ｂを螺旋状に巻く場合には、部材が１つであり、穴あき円盤１１５ａを円筒形にそろえる必要がないので、コイルバックヨーク１１５の成形や製造が容易である。   FIG. 6 is an explanatory view showing another configuration example of the coil back yoke 115. The coil back yoke 115 is formed by spirally winding a plate 115b having a thickness smaller than the width in the thickness direction. When the plate 115b is spirally wound, the number of members is one and it is not necessary to align the perforated disk 115a into a cylindrical shape, so that the coil back yoke 115 can be easily formed and manufactured.

図７は、渦電流の測定を模式的に示す説明図である。被測定モーター１１は、永久磁石２００と、回転軸２３０と、コイルバックヨーク１１５とを備える。回転軸２３０は、カップリング３１０により駆動モーター３００に接続されている。本実施例では、駆動モーター３００により、被測定モーター１１を駆動し、駆動モーターの駆動電圧及び電流、並びに被測定モーター１１に発生する逆起電力電圧及び逆起電力電流を測定し、これらの測定結果を用いて被測定モーター１１の渦電流損を取得する。本実施例では、コイルバックヨーク１１５の構造として、たとえば、無垢の構造や、板厚の異なる穴あき円盤１１５ａを複数重ねてなる積層構造を採用し、逆起電力電圧及び逆起電力電流を測定し、それらの測定結果を用いて渦電流損の特性を取得した。   FIG. 7 is an explanatory view schematically showing measurement of eddy current. The measured motor 11 includes a permanent magnet 200, a rotating shaft 230, and a coil back yoke 115. The rotating shaft 230 is connected to the drive motor 300 by a coupling 310. In this embodiment, the measured motor 11 is driven by the drive motor 300, the drive voltage and current of the drive motor, and the back electromotive force voltage and back electromotive force current generated in the measured motor 11 are measured. The eddy current loss of the measured motor 11 is acquired using the result. In this embodiment, as the structure of the coil back yoke 115, for example, a solid structure or a laminated structure in which a plurality of perforated disks 115a having different plate thicknesses are stacked is employed, and the back electromotive force voltage and the back electromotive force current are measured. And the characteristic of eddy current loss was acquired using those measurement results.

図８は、本実施例の渦電流損を示す説明図である。ここでは、コイルバックヨーク１１５の構造が穴あき円盤１１５ａの積層構造であるものと、コイルバックヨーク１１５が穴あき円盤１１５ａの積層構造でない、無垢の構造であるものとを比較している。コイルバックヨーク１１５が無垢の構造である場合よりも、コイルバックヨーク１１５が積層構造を有する場合（図８参照）の方が、渦電流損が少なくなっている。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing eddy current loss in this embodiment. Here, the structure of the coil back yoke 115 is a laminated structure of the holed disk 115a and the structure of the coil back yoke 115 is a solid structure that is not the laminated structure of the holed disk 115a. Eddy current loss is smaller when the coil back yoke 115 has a laminated structure (see FIG. 8) than when the coil back yoke 115 has a solid structure.

図９は、コイルバックヨーク１１５が積層構造をとる場合における、穴あき円盤１１５ａの厚さと渦電流損の関係を示す説明図である。穴あき円盤１１５ａの厚さが薄い方が、渦電流損が少ない結果となっている。ここでは、板厚０．１ｍｍについては、材料として、ＪＦＥスチール株式会社のＪＮＥＸコアを用いた。図９（Ｂ）にＪＮＥＸコアのデータを掲載する。図９（Ｂ）には、ＪＦＥスチール株式会社の別の材料ＪＮＨＦコアのデータも掲載している。このＪＮＨＦコアについても同様に渦電流を求めたところ、図９（Ａ）には掲載していないが、ＪＮＥＸコアよりもやや渦電流が少ないものであり、ＪＮＥＸコアの逆起電力電圧と同等以上の結果が得られている。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the thickness of the perforated disk 115a and the eddy current loss when the coil back yoke 115 has a laminated structure. The thinner the perforated disk 115a, the smaller the eddy current loss. Here, as for the plate thickness of 0.1 mm, a JNEX core manufactured by JFE Steel Corporation was used. FIG. 9B shows the JNEX core data. FIG. 9B also shows data on another material JNHF core of JFE Steel Corporation. When the eddy current was similarly obtained for this JNHF core, it is not shown in FIG. 9A, but the eddy current is slightly less than that of the JNEX core, which is equal to or higher than the back electromotive force voltage of the JNEX core. The result is obtained.

上記の結果は、以下の理由によるものと考えられる。渦電流は回転する永久磁石２００の磁束の移動方向と垂直の方向、すなわち２枚の穴あき円盤１１５ａの境界が為す面と垂直な方向に発生する。したがって、薄い穴あき円盤１１５ａを重ねてコイルバックヨーク１１５を形成した方が、すなわち、積層構造の方が、コイルバックヨーク１１５に流れる渦電流を少なくすることができ、渦電流損を小さくすることが可能となる。そして、穴あき円盤１１５ａの積層数が多いほど、すなわち、穴あき円盤１１５ａが薄いほどより渦電流を少なくすることが可能となる。なお、隣接する穴あき円盤１１５ａ間に絶縁物を挿入してもよい。隣接する穴あき円盤１１５ａにおいて渦電流がより移動しにくくなる。   The above results are considered to be due to the following reasons. The eddy current is generated in a direction perpendicular to the moving direction of the magnetic flux of the rotating permanent magnet 200, that is, a direction perpendicular to the plane formed by the boundary between the two perforated disks 115a. Therefore, when the coil back yoke 115 is formed by stacking the thin perforated disks 115a, that is, the laminated structure can reduce the eddy current flowing through the coil back yoke 115 and reduce the eddy current loss. Is possible. The eddy current can be reduced as the number of the stacked discs 115a increases, that is, as the perforated disc 115a is thinner. An insulator may be inserted between adjacent perforated disks 115a. The eddy current is less likely to move in the adjacent holed disk 115a.

図１０は、本実施例によるコアレスモーターと、同体積の比較例であるコア付モーターの特性を比較する説明図である。モーター定格回転トルク特性（回転数３０００ｒｐｍ、トルク３００ｍＮｍ）では、比較例の温度上昇が６５℃であるのに対し、本実施例のコアレスモーターの温度上昇は５５℃であり、本実施例の方が、温度上昇、すなわち、発熱が小さい。このことは、本実施例によりロ−ター側の磁石２００の磁束がコイルバックヨーク１１５により集中するため有効コイル領域への磁束密度が上昇するために、電磁コイル１００へ流れる電流が減り電磁コイル１００からの銅損失が減少した結果と、ローター側の磁石２００の回転する磁界によりコイルバックヨーク１１５に生じる渦電流損は、渦電流損を発生させないコイルバックヨーク構造により発熱が小さくなる。更に、コアレスモーターのコイルバックヨーク１１５による効果は、始動トルクで１３６％、瞬時最大トルク（６０００ｒｐｍを定回転制御させて、３秒間負荷トルクを上昇させ６０００ｒｐｍが維持できなくなった時のトルク）で１３９％と、コア付きモーターを大きく超えた結果が得られた。このことは、従来コアレスモータ（コイルバックヨークの無い）は、コア付きモーターに比べて同体積比較では、４０％以下程度のトルクしか得られなかったのが現状で、この結果によりコア付きモーター以上の特性効果は、モーター分野にとってコアレスモーター特性の常識を塗り替え、鉄損失（ヒステリシス損、渦電流損）Ｚｅｒｏ化に向けて非常に重要な意味を持つ。   FIG. 10 is an explanatory diagram comparing the characteristics of the coreless motor according to the present embodiment and the cored motor which is a comparative example of the same volume. In the rated motor torque characteristics (rotation speed 3000 rpm, torque 300 mNm), the temperature rise of the comparative example is 65 ° C, whereas the temperature rise of the coreless motor of this embodiment is 55 ° C. Temperature rise, that is, heat generation is small. This is because the magnetic flux of the rotor-side magnet 200 is concentrated by the coil back yoke 115 according to the present embodiment, so that the magnetic flux density to the effective coil region is increased. The eddy current loss generated in the coil back yoke 115 due to the reduced copper loss from the rotor and the rotating magnetic field of the rotor-side magnet 200 is reduced by the coil back yoke structure that does not generate eddy current loss. Further, the effect of the coil back yoke 115 of the coreless motor is that the starting torque is 136%, and the instantaneous maximum torque (torque when 6000 rpm cannot be maintained by increasing the load torque for 3 seconds by controlling the constant rotation of 6000 rpm) is 139. %, A result far exceeding the cored motor was obtained. This means that the conventional coreless motor (without the coil back yoke) can only obtain a torque of about 40% or less compared to the motor with the core in the same volume comparison. This characteristic effect has a very important meaning for the motor field, rewriting the common sense of coreless motor characteristics, and achieving iron loss (hysteresis loss, eddy current loss) Zero.

図１１は、本実施例のコアレスモーターと、同体積による比較例のコア付モーターの、トルクと回転数の関係を比較する説明図である。ここで、実線が本実施例であり、破線が比較例である（以下、図１２〜１５において同じ）。本実施例と比較例の無負荷回転数はほぼ同じであるが、より大きな始動トルクを得ることができる。図１２は、本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと電流と、の関係を比較する説明図である。本実施例は、同じトルクであれば、比較例よりも電流が少なくて済み、同じ電流であれば、比較例よりも大きなトルクを得ることができる。   FIG. 11 is an explanatory diagram comparing the relationship between the torque and the rotational speed of the coreless motor of the present embodiment and the cored motor of the comparative example having the same volume. Here, a solid line is a present Example and a broken line is a comparative example (the following is the same in FIGS. 12-15). This embodiment and the comparative example have substantially the same no-load rotational speed, but a larger starting torque can be obtained. FIG. 12 is an explanatory diagram comparing the relationship between torque and current in the coreless motor of the present embodiment and the cored motor of the comparative example. In this embodiment, if the torque is the same, less current is required than in the comparative example, and if the current is the same, a larger torque than in the comparative example can be obtained.

図１３は、本実施例のコアレスモーターと、同体積による比較例のコア付モーターの、トルクと入力電力と、の関係を比較する説明図である。本実施例は、同じトルクを得ようとすると、比較例よりも入力電力が少なくて済み、同じ入力電力であればすれば、より多くのトルクを得ることが出来る。図１４は、本実施例のコアレスモーターと、比較例のコア付モーターの、トルクと出力電力（仕事）と、の関係を比較する説明図である。図１５は、本実施例のコアレスモーターと、同体積による比較例のコア付モーターの、トルクと効率（＝出力電力／入力電力）と、の関係を比較する説明図である。本実施例は、同じトルクであれば、比較例よりも効率がよい。以上のことから、本実施例のモーター（コアレスモーター）は、比較例のコア付モーターよりも高トルクで運転でき、より高性能を実現できるといえる。   FIG. 13 is an explanatory diagram comparing the relationship between torque and input power of the coreless motor of the present embodiment and the cored motor of the comparative example having the same volume. In this embodiment, if the same torque is to be obtained, less input power is required than in the comparative example, and more torque can be obtained if the input power is the same. FIG. 14 is an explanatory diagram comparing the relationship between torque and output power (work) between the coreless motor of the present embodiment and the cored motor of the comparative example. FIG. 15 is an explanatory diagram comparing the relationship between torque and efficiency (= output power / input power) of the coreless motor of the present embodiment and the cored motor of the comparative example having the same volume. This example is more efficient than the comparative example if the torque is the same. From the above, it can be said that the motor (coreless motor) of the present embodiment can be operated at a higher torque than the motor with a core of the comparative example, and can realize higher performance.

以上、第１の実施例によれば、有効コイル領域と重なる部分において、コイルバックヨーク１１５を配置し、さらにコイルバックヨーク１１５円筒形部材１１４に積層構造を持たせることにより、コイルバックヨーク１１５に生じる渦電流損を少なくすることが可能となる。そして、渦電流損は損失であるので、これを少なくすることにより、高トルクを実現することが可能となる。コイルバックヨーク１１５に生じる渦電流は、ローター２０の回転方向と垂直な方向である。したがって、コイルバックヨーク１１５を構成する穴あき円盤１１５ａは、ローター２０の回転方向と平行、すなわち、ローター２０の回転方向と平行な層構造を備えることが好ましい。この構造を採用することにより、渦電流が流れにくく、結果的に渦電流損を発生させないことに繋がる。   As described above, according to the first embodiment, the coil back yoke 115 is disposed in the portion overlapping with the effective coil region, and the coil back yoke 115 is provided with a laminated structure, thereby providing the coil back yoke 115 with a laminated structure. It is possible to reduce the eddy current loss that occurs. And since an eddy current loss is a loss, it becomes possible to implement | achieve high torque by reducing this. The eddy current generated in the coil back yoke 115 is in a direction perpendicular to the rotation direction of the rotor 20. Therefore, it is preferable that the perforated disk 115a constituting the coil back yoke 115 has a layer structure parallel to the rotation direction of the rotor 20, that is, parallel to the rotation direction of the rotor 20. By adopting this structure, it is difficult for eddy currents to flow, and as a result, no eddy current loss occurs.

本実施例では、コイルバックヨーク１１５は、有効コイル領域を覆い、コイルエンドを覆っていない。そのため、コイルエンドを流れる電流の変化による磁束変化の影響を受け難く、当該磁束の変化による渦電流の発生を抑制できる。また、永久磁石２００の磁束の投射領域を有効コイル領域と一致させるように、永久磁石２００を配置すれば、コイルエンド部における永久磁石２００の回転による磁束の変化による渦電流も抑制できる。   In the present embodiment, the coil back yoke 115 covers the effective coil region and does not cover the coil end. Therefore, it is difficult to be affected by the change in magnetic flux due to the change in the current flowing through the coil end, and the generation of eddy current due to the change in the magnetic flux can be suppressed. Moreover, if the permanent magnet 200 is arranged so that the projection area of the magnetic flux of the permanent magnet 200 coincides with the effective coil area, eddy current due to a change in magnetic flux due to the rotation of the permanent magnet 200 in the coil end portion can be suppressed.

［第２の実施例］
図１６は、第２の実施例を示す説明図である。第２の実施例は、第１の実施例と比較すると、ケーシング１１０において円筒形状部分１１１を有していない点が異なっている。そして、第２の実施例は、コイルバックヨーク１１５が、ケーシング１１０の外に突出している。コイルバックヨーク１１５の構成は、第１の実施例と同じである。そして、突出したコイルバックヨーク１１５の外側には、熱伝導性樹脂５１０が形成されている。第２の実施例の構成であっても、コイルバックヨーク１１５に生じる渦電流を少なくして、コアレスモーターの効率を向上させることが可能となる。また、第２の実施例では、コイルバックヨーク１１５がケーシング１１０の外に突出しているので、渦電流損による発熱が生じても、放熱しやすい。また、本実施例では、バックヨーク１１５に外側に、熱伝導性樹脂５１０を備えているので、渦電流損により生じた熱を、熱伝導性樹脂５１０を介して放熱し易くなっている。 [Second Embodiment]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that the casing 110 does not have the cylindrical portion 111. In the second embodiment, the coil back yoke 115 protrudes outside the casing 110. The configuration of the coil back yoke 115 is the same as that of the first embodiment. A heat conductive resin 510 is formed outside the protruding coil back yoke 115. Even in the configuration of the second embodiment, it is possible to reduce the eddy current generated in the coil back yoke 115 and improve the efficiency of the coreless motor. In the second embodiment, since the coil back yoke 115 protrudes outside the casing 110, it is easy to dissipate heat even if heat is generated due to eddy current loss. Further, in this embodiment, the back yoke 115 is provided with the heat conductive resin 510 on the outside, so that heat generated by eddy current loss can be easily radiated through the heat conductive resin 510.

［第３の実施例］
図１７は、第３の実施例を示す説明図である。第３の実施例は、コアレスブラシモーターである。第１、第２の実施例では、電磁コイル１００がステーター１５に設けられ、永久磁石２００がローター２０に設けられていた。これに対し、第３の実施例では、電磁コイル１００がローター２０に設けられ、永久磁石２００がステーター１５に設けられている。すなわち、第１、第２の実施例では、永久磁石が回転するが、第３の実施例では、電磁コイル１００が回転する。第３の実施例では、回転する電磁コイル１００に流れる電流の向きを変えるためのコミューター１７０と、コミューター１７０に接触するブラシ１６０を備えている。電磁コイル１００の永久磁石２００と反対側には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。 [Third embodiment]
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the third embodiment. The third embodiment is a coreless brush motor. In the first and second embodiments, the electromagnetic coil 100 is provided on the stator 15, and the permanent magnet 200 is provided on the rotor 20. On the other hand, in the third embodiment, the electromagnetic coil 100 is provided on the rotor 20 and the permanent magnet 200 is provided on the stator 15. That is, in the first and second embodiments, the permanent magnet rotates, but in the third embodiment, the electromagnetic coil 100 rotates. In the third embodiment, a commuter 170 for changing the direction of current flowing in the rotating electromagnetic coil 100 and a brush 160 in contact with the commuter 170 are provided. A coil back yoke 115 is provided on the opposite side of the electromagnetic coil 100 from the permanent magnet 200.

図１８は、本実施例と比較例のコアレスモーターとのトルク特性を比較する説明図である。本実施例、比較例Ａ〜Ｄとも、永久磁石２００の磁石材として、ネオジウムを用いている。最大連続トルク３００ｍＮは、比較例Ｄまたは本実施例しか実現ですることは出来ない。この場合、比較例Ｄでは、出力が２５０Ｗと大出力を要するのに対し、本実施例では、出力が１００Ｗで済む。本実施例では、少ない出力、すなわち、より少ない消費電力で、高トルクを実現できる。また、本実施例は、比較例Ａ、Ｃと同様に小型である。一般に、小型のモーターでは、トルクを大きくし難い。しかし、本実施例は、小型であるにも関わらず、高トルクを実現することができる。すなわち、本実施例によれば、小型低消費電力でありながら、高トルクのモーターを実現できる。   FIG. 18 is an explanatory diagram comparing the torque characteristics of the coreless motors of the present embodiment and the comparative example. In this example and Comparative Examples A to D, neodymium is used as the magnet material of the permanent magnet 200. A maximum continuous torque of 300 mN can only be realized in Comparative Example D or this example. In this case, the output of Comparative Example D requires a large output of 250 W, while the output of 100 W is sufficient in the present embodiment. In the present embodiment, a high torque can be realized with a small output, that is, with less power consumption. In addition, this example is small like Comparative Examples A and C. In general, it is difficult to increase torque with a small motor. However, although the present embodiment is small, high torque can be realized. That is, according to the present embodiment, it is possible to realize a motor having a high torque while being small in size and low in power consumption.

[第４の実施例]
図１９は、第４の実施例のコアレスモーターの構成を模式的に示す説明図である。図１９（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１９（Ｂ）は、コアレスモーターを回転軸に垂直な面（１９Ｂ−１９Ｂ切断面）で切った断面である。 [Fourth embodiment]
FIG. 19 is an explanatory view schematically showing the configuration of the coreless motor of the fourth embodiment. 19A is a cross section of the coreless motor 10 cut along a plane parallel to the rotation axis, and FIG. 19B is a cross section of the coreless motor 10 cut along a plane perpendicular to the rotation axis (19B-19B cut plane). It is a cross section.

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の内周に沿って配列された複数の電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを有している。電磁コイル１００Ａ、１００Ｂは、コアレス（空心）である。なお、電磁コイル１００Ａ、１００Ｂを合わせて電磁コイル１００とも呼ぶ。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、電磁コイル１００の各相に１つずつ配置されている（図１（Ａ））。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に固定されている。   The coreless motor 10 is an inner rotor type motor having a radial gap structure in which a substantially cylindrical stator 15 is disposed outside and a substantially cylindrical rotor 20 is disposed inside. The stator 15 has a plurality of electromagnetic coils 100 </ b> A and 100 </ b> B arranged along the inner periphery of the casing 110. The electromagnetic coils 100A and 100B are coreless (air core). The electromagnetic coils 100A and 100B are also collectively referred to as the electromagnetic coil 100. The stator 15 is further provided with one magnetic sensor 300 as a position sensor for detecting the phase of the rotor 20, one for each phase of the electromagnetic coil 100 (FIG. 1A). The magnetic sensor 300 is fixed on the circuit board 310, and the circuit board 310 is fixed to the casing 110.

ローター２０は、中心に回転軸２３０を有し、外周に６つの永久磁石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。また、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。   The rotor 20 has a rotating shaft 230 at the center and six permanent magnets 200 on the outer periphery. Each permanent magnet 200 is magnetized along the radial direction (radial direction) from the center of the rotating shaft 230 toward the outside. Further, the permanent magnet 200 and the electromagnetic coil 100 are disposed to face the cylindrical surfaces of the rotor 20 and the stator 15 that are opposed to each other.

回転軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されており、軸受け２４０は、ベアリングボール２４１を備えている。本実施例では、ケーシング１１０の内側に、コイルバネ２６０を備えている。このコイルバネ２６０は、永久磁石２００を図の左方向に押すことによって、永久磁石２００の位置決めを行っている。但し、コイルバネ２６０は省略可能である。   The rotating shaft 230 is supported by a bearing 240 of the casing 110, and the bearing 240 includes a bearing ball 241. In this embodiment, a coil spring 260 is provided inside the casing 110. The coil spring 260 positions the permanent magnet 200 by pushing the permanent magnet 200 leftward in the figure. However, the coil spring 260 can be omitted.

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とで構成されている。円筒形状部分１１１と円盤形状部分１１２は、樹脂で形成されている。円筒形状部分１１１の中央部１１３は、磁性体部材で形成されている。中央部１１３は、ケーシング１１０のうち、永久磁石２００から電磁コイル１００へ向かう方向に永久磁石２００を投射したときのケーシング１１０を投射する領域である。なお、中央部１１３を、「有効長領域１１３」とも呼ぶ。また、中央部１１３は、円筒形形状をしているので、「円筒形部材１１３」とも呼ぶ。有効長領域１１３を、磁性体部材で構成し、コイルバックヨークとして機能させて、磁束線２０１を有効長領域１１３に集めてもよい。この場合、磁束線２０１は電磁コイル１００の有効コイル領域のみを通りやすくなり、コアレスモーター１０の効率を良くすることが可能となる。なお、この有効長領域１１３は、第１の実施例で示した有効コイル領域とほぼ重なっている。   The casing 110 includes a cylindrical portion (side surface portion) 111 parallel to the rotation shaft 230, and a disk-shaped portion (end surface portion) 112 that is disposed at both ends of the cylindrical portion 111 and is perpendicular to the rotation shaft 230. Yes. The cylindrical portion 111 and the disc-shaped portion 112 are made of resin. A central portion 113 of the cylindrical portion 111 is formed of a magnetic member. The center part 113 is an area | region which projects the casing 110 when the permanent magnet 200 is projected in the direction which goes to the electromagnetic coil 100 from the permanent magnet 200 among the casings 110. The central portion 113 is also referred to as “effective length region 113”. Further, since the central portion 113 has a cylindrical shape, it is also referred to as a “cylindrical member 113”. The effective length region 113 may be formed of a magnetic member and function as a coil back yoke so that the magnetic flux lines 201 are collected in the effective length region 113. In this case, the magnetic flux lines 201 can easily pass only through the effective coil region of the electromagnetic coil 100, and the efficiency of the coreless motor 10 can be improved. This effective length region 113 substantially overlaps the effective coil region shown in the first embodiment.

また、有効長領域１１３は、コアレスモーター１０の外部に露出している。そして、有効長領域１１３は、磁性体部材であると同時に、導電性部材でも良い。有効長領域１１３は、コイルバックヨークとして機能するので、永久磁石２００からの磁束線２０１は、電磁コイル１００の内側を通り、有効長領域１１３を貫通し易い。ここで、ローター２０が回転すると、永久磁石２００も回転する。これにより、有効長領域１１３を貫通する磁束が変化し、磁束の変化を妨げる方向に磁束を作る電流、すなわち渦電流が生じる。渦電流が流れると、電力損失（渦電流損）が生じ、熱として放出される。本実施例では、有効長領域１１３が、コアレスモーター１０の外部に露出しているため、渦電流損による熱が生じても、その熱をコアレスモーター１０の外部に容易に排出し、コアレスモーター１０内部に籠もることを抑制することが可能となる。なお、有効長領域１１３を構成する材料として、アルミ材等の熱伝導率が大きく放熱効果がある材料で覆ってもよい。こうすれば、更に放熱効果を高め、高トルク化が可能となる。なお、有効長領域１１３は、第１の実施例のコイルバックヨーク１１５と同様に、穴あき円盤を積層した構造（図５参照）、あるいは、細長い板を螺旋に巻いた構造（図６参照）を有していてもよい。尚、高透磁率の磁性体として注目されている金属ガラスでは、厚さが０．０２５ｍｍまで薄く成形できるため更なる渦電流損を軽減できる。   Further, the effective length region 113 is exposed to the outside of the coreless motor 10. The effective length region 113 is not only a magnetic member but also a conductive member. Since the effective length region 113 functions as a coil back yoke, the magnetic flux lines 201 from the permanent magnet 200 easily pass through the effective length region 113 through the inside of the electromagnetic coil 100. Here, when the rotor 20 rotates, the permanent magnet 200 also rotates. As a result, the magnetic flux penetrating the effective length region 113 changes, and an electric current that creates the magnetic flux in a direction that prevents the magnetic flux from changing, that is, an eddy current is generated. When an eddy current flows, a power loss (eddy current loss) is generated and released as heat. In this embodiment, since the effective length region 113 is exposed to the outside of the coreless motor 10, even if heat is generated due to eddy current loss, the heat is easily discharged to the outside of the coreless motor 10. It is possible to suppress clogging inside. Note that the material constituting the effective length region 113 may be covered with a material having a high thermal conductivity such as an aluminum material and having a heat dissipation effect. In this way, the heat dissipation effect can be further enhanced and the torque can be increased. The effective length region 113 has a structure in which perforated disks are stacked (see FIG. 5), or a structure in which an elongated plate is spirally wound (see FIG. 6), like the coil back yoke 115 of the first embodiment. You may have. In addition, since the metal glass which is attracting attention as a magnetic material having a high magnetic permeability can be formed as thin as 0.025 mm, further eddy current loss can be reduced.

図２０は、中央部と電磁コイルの位置の関係を模式的に示す説明図である。中央部１１３（有効長領域１１３）は、円盤形状部分１１２のうち、２つのコイルエンド１０１Ａ、１０１Ｂの間の領域と重なる。図１９における説明では、有効長領域１１３の範囲（有効長領域）を、永久磁石２００を放射方向に投射した領域として定めたが、このように、２つのコイルエンド１０１Ａ、１０１Ｂとの関係で定めてもよい。また、有効超領域１１３を、永久磁石２００を放射方向に投射した領域としてもよい。   FIG. 20 is an explanatory view schematically showing the relationship between the central portion and the position of the electromagnetic coil. The central portion 113 (effective length region 113) overlaps the region between the two coil ends 101A and 101B in the disk-shaped portion 112. In the description of FIG. 19, the range (effective length region) of the effective length region 113 is determined as a region in which the permanent magnet 200 is projected in the radial direction, but is thus determined by the relationship between the two coil ends 101A and 101B. May be. Further, the effective super region 113 may be a region where the permanent magnet 200 is projected in the radial direction.

また、本実施例では、ケーシング１１０の軸受け２４０は、非導電性材料で構成されているが、この有効長流域のコイルバックヨーク１１５の設計上によっては、軸受け２４０を非導電性材料にしても良いが、この場合は機械損失、回転数、寿命等の制約に注意を払うことが好ましい。   In this embodiment, the bearing 240 of the casing 110 is made of a non-conductive material. However, depending on the design of the coil back yoke 115 in the effective long flow region, the bearing 240 may be made of a non-conductive material. In this case, it is preferable to pay attention to constraints such as mechanical loss, rotational speed, and service life.

図２１は、無負荷電流と無負荷電力について本実施例と変形例とを比較する説明図である。図２１（Ａ）が変形例における結果を示し、図２１（Ｂ）は本実施例における結果を示している。変形例のモーターは、ケーシング１１０が、ステンレス合金、すなわち導電性材料、で構成されている点で、図１９、２０に示した本実施例と異なっている。本実施例の方が変形例よりも、無負荷電流、無負荷電力の大きさと傾きが小さく、効率がよい。これは、変形例と異なり、本実施例ではケーシング１１０に渦電流損が生じないので、その分コアレスモーターの駆動電力が減って、効率が良くなったものと考えられる。また、渦電流損が生じないので、ケーシング１１０からの発熱を抑制することが可能となる。   FIG. 21 is an explanatory diagram comparing the present embodiment and the modification with respect to no-load current and no-load power. FIG. 21A shows the result in the modified example, and FIG. 21B shows the result in the present example. The motor of the modification is different from the present embodiment shown in FIGS. 19 and 20 in that the casing 110 is made of a stainless alloy, that is, a conductive material. In this embodiment, the magnitude and inclination of no-load current and no-load power are smaller and the efficiency is better than that of the modified example. This is different from the modification example. In this embodiment, since no eddy current loss occurs in the casing 110, it is considered that the driving power of the coreless motor is reduced correspondingly and the efficiency is improved. In addition, since no eddy current loss occurs, heat generation from the casing 110 can be suppressed.

本実施例では、有効長領域１１３は、２つのコイルエンド１０１Ａ、１０１Ｂとの関係では、２つのコイルエンド１０１Ａ、１０１Ｂの間の領域と重なる領域としているが、有効長領域１１３は、２つのコイルエンド１０１Ａ、１０１Ｂと重なる部分を有していてもよい。   In this embodiment, the effective length area 113 is an area that overlaps the area between the two coil ends 101A and 101B in relation to the two coil ends 101A and 101B. You may have a part which overlaps with end 101A, 101B.

図２２は、モーターの回転数と渦電流損の関係を示すグラフである。渦電流損の測定は、図７に示す方法を用いて実行した。なお、図７では、コイルバックヨーク１１５を用いているが、図２２の結果は、図７のコイルバックヨーク１１５の代わりに円筒形部材１１３を用いたときの結果である。ここで、線Ｘは、円筒形部材１１３が積層構造を有さない無垢の構造である場合における特性を示している。線Ｙ、Ｚは、円筒形部材１１３が、穴あき円盤が多数積層された積層構造を有する場合における特性を示している。ここで、線Ｙは、穴あき円盤（図５参照）の厚さが０．５ｍｍの場合を示し、線Ｚは、穴あき円盤の厚さが０．１ｍｍの場合を示している。円筒形部材１１３が無垢の構造である場合よりも、円筒形部材１１３が積層構造を有する場合の方が、渦電流損が少なくなっている。そして、穴あき円盤の厚さが薄い方が、渦電流損が少ない。この理由は、第１の実施例におけるコイルバックヨーク１１５についての理由と同じである。   FIG. 22 is a graph showing the relationship between the motor speed and eddy current loss. The measurement of eddy current loss was performed using the method shown in FIG. Although the coil back yoke 115 is used in FIG. 7, the result of FIG. 22 is a result when the cylindrical member 113 is used instead of the coil back yoke 115 of FIG. Here, the line X shows the characteristic in the case where the cylindrical member 113 has a solid structure without a laminated structure. Lines Y and Z indicate characteristics when the cylindrical member 113 has a laminated structure in which a large number of perforated disks are laminated. Here, the line Y indicates the case where the thickness of the perforated disk (see FIG. 5) is 0.5 mm, and the line Z indicates the case where the thickness of the perforated disk is 0.1 mm. The eddy current loss is less when the cylindrical member 113 has a laminated structure than when the cylindrical member 113 has a solid structure. The eddy current loss is smaller when the perforated disk is thinner. The reason for this is the same as the reason for the coil back yoke 115 in the first embodiment.

[第５の実施例]
また、上記説明では、ラジアルギャップ構造のモーターを例にとって説明したが、アキシャルギャップ構造のモーターであっても同様の適用が可能である。図２３は、第５の実施例であるアキシャルギャップ型モーターの構成を示す説明図である。ローター２０とステーター１５は、ローター２０の回転軸２３０に垂直な第１と第２の円盤形状を有している。そして、永久磁石２００と電磁コイル１００は、ローター２０とステーター１５の対向する円盤面に対向して配置されている。永久磁石２００から電磁コイル１００に向かって磁束線２０１を投射したときの投射領域（有効長領域１１３）に磁性体部材を有している。なお、アキシャルギャップ構造の場合、有効長領域１１３は、穴あき円盤形状を有しており、端面部に設けられている。なお、有効長領域１１３は、電磁コイル１００が有する２つのコイルエンドのうちの第１のコイルエンドと、第２のコイルエンドとの間の部分と重なっていてもよく、永久磁石２００を回転させながら回転軸２３０と平行な方向に投射したときの投射領域と重なっていてもよい。 [Fifth embodiment]
In the above description, a motor with a radial gap structure has been described as an example, but the same application is possible even with a motor with an axial gap structure. FIG. 23 is an explanatory diagram showing a configuration of an axial gap type motor that is the fifth embodiment. The rotor 20 and the stator 15 have first and second disk shapes perpendicular to the rotation shaft 230 of the rotor 20. And the permanent magnet 200 and the electromagnetic coil 100 are arrange | positioned facing the disk surface which the rotor 20 and the stator 15 oppose. It has a magnetic member in the projection area (effective length area 113) when the magnetic flux line 201 is projected from the permanent magnet 200 toward the electromagnetic coil 100. In the case of the axial gap structure, the effective length region 113 has a perforated disk shape and is provided on the end surface portion. Note that the effective length region 113 may overlap a portion between the first coil end and the second coil end of the two coil ends of the electromagnetic coil 100, and rotate the permanent magnet 200. However, it may overlap with the projection area when projected in the direction parallel to the rotation axis 230.

［第６の実施例］
図２４は、第６の実施例を示す説明図である。第６の実施例は、アキシャルギャップ型モーターである。図２４（Ａ）は、アキシャルギャップ型モーター１０（以下、単に「モーター１０」とも呼ぶ。）を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面図を示している。図２４（Ｂ）は、ローターの平面図を示し、図２４（Ｃ）は、電磁コイル１００Ａの平面図を示し、図２４（Ｄ）は、電磁コイル１００Ｂの平面図を示し、図２４（Ｅ）は、コイルバックヨーク１１５Ａの平面図を示している。第６の実施例は、第５の実施例で説明したアキシャルギャップ型モーターと、いくつかの異なる点を除き、ほぼ同じ構成を有している。そこで、以下の説明では、第５の実施例と同じ構成のものについては、同じ符合を付し、説明を省略する。 [Sixth embodiment]
FIG. 24 is an explanatory diagram showing the sixth embodiment. The sixth embodiment is an axial gap type motor. FIG. 24A shows a cross-sectional view of the axial gap type motor 10 (hereinafter, also simply referred to as “motor 10”) cut along a plane parallel to the rotation shaft 230. FIG. 24B shows a plan view of the rotor, FIG. 24C shows a plan view of the electromagnetic coil 100A, FIG. 24D shows a plan view of the electromagnetic coil 100B, and FIG. ) Shows a plan view of the coil back yoke 115A. The sixth embodiment has substantially the same configuration as the axial gap motor described in the fifth embodiment except for some differences. Therefore, in the following description, the same components as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

以下は、第５の実施例と異なる点である。第６の実施例のモーター１０は、Ａ相用の電磁コイル１００Ａと、磁気センサー３００Ａと、回路基板３１０Ａと、Ｂ相用の電磁コイル１００Ｂと、磁気センサー３００Ｂと、回路基板３１０Ｂと、を備えている。すなわち、第６の実施例のモーター１０は、電磁コイル、磁気センサー、回路基板について、それぞれＡ相用と、Ｂ相用と、２つずつ備えている。ここで、各符合の末尾Ａ、Ｂは、Ａ相用と、Ｂ相用と、を区別するためのものである。図２４（Ｃ）（Ｄ）では、磁気センサー３００Ａは磁気コイル１００Ａのコイル内に配置され、磁気センサー３００Ｂは磁気コイル１００Ｂのコイル内に配置されているが、Ａ相の磁気センサー３００Ａが磁気コイル１００Ｂのコイル内に配置され、Ｂ相の磁気センサー３００Ｂが磁気コイル１００Ａのコイル内に配置されていてもよい。また、第６実施例は、有効長領域１１３の代わりにコイルバックヨーク１１５Ａ、１１５Ｂを備えている。すなわち、第６の実施例のモーター１０は、コイルバックヨークについても、Ａ相用、Ｂ相用を、それぞれ備えている。なお、Ａ相用のコイルバックヨーク１１５Ａと、Ｂ相用のコイルバックヨーク１１５Ｂを区別しない場合には、単に「コイルバックヨーク１１５」と呼ぶ。また、第６実施例の電磁コイル１００Ａ（１００Ｂ）の個数や永久磁石２００の個数（４個）は、第５の実施例の電磁コイル１００の個数や永久磁石２００の個数（８個）とは異なっているが、一般にモーターは、用途に応じ、これらの個数について、様々な個数を採用可能である。   The following points are different from the fifth embodiment. The motor 10 of the sixth embodiment includes an A-phase electromagnetic coil 100A, a magnetic sensor 300A, a circuit board 310A, a B-phase electromagnetic coil 100B, a magnetic sensor 300B, and a circuit board 310B. ing. That is, the motor 10 of the sixth embodiment has two electromagnetic coils, magnetic sensors, and circuit boards, one for A phase and one for B phase. Here, the tails A and B of each symbol are for distinguishing between the A phase and the B phase. 24C and 24D, the magnetic sensor 300A is disposed in the coil of the magnetic coil 100A, and the magnetic sensor 300B is disposed in the coil of the magnetic coil 100B. However, the A-phase magnetic sensor 300A is the magnetic coil. The B-phase magnetic sensor 300B may be arranged in the coil of the magnetic coil 100A. The sixth embodiment includes coil back yokes 115A and 115B instead of the effective length region 113. That is, the motor 10 of the sixth embodiment is provided with a phase back and a phase B for the coil back yoke. In addition, when the coil back yoke 115A for the A phase and the coil back yoke 115B for the B phase are not distinguished, they are simply referred to as “coil back yoke 115”. The number of electromagnetic coils 100A (100B) and the number of permanent magnets 200 (four) in the sixth embodiment are the same as the number of electromagnetic coils 100 and the number of permanent magnets 200 in the fifth embodiment (eight). Although different, in general, various numbers of motors can be adopted depending on the application.

コイルバックヨーク１１５Ａは、穴あき円盤形状を有しており、電磁コイル１００Ａの、永久磁石２００と反対側に配置されている。コイルバックヨーク１１５Ａは、例えば磁性体材料で構成されている磁性体部材であることが好ましい。また、コイルバックヨーク１１５Ａは、磁性体部材であると同時に、導電性部材でもよい。永久磁石２００からの磁束は、電磁コイル１００の内側を通り、コイルバックヨーク１１５Ａを貫通し易い。ここで、ローター２０が回転すると、永久磁石２００も回転する。これにより、コイルバックヨーク１１５Ａ有効長領域１１３を貫通する磁束が変化し、磁束の変化を妨げる方向に磁束を作る電流、すなわち渦電流が生じる。渦電流が流れると、電力損失（渦電流損）が生じ、熱として放出される。なお、コイルバックヨーク１１５Ｂについても同様である。また、本実施例では、第５の実施例と異なり、コイルバックヨーク１１５Ａ、１１５Ｂをケースシング１１０と別個独立に備えているが、コイルバックヨーク１１５Ａ、１１５Ｂは、ケースシング１１０と一体構成であってもよい。   The coil back yoke 115 </ b> A has a perforated disk shape and is disposed on the opposite side of the permanent magnet 200 from the electromagnetic coil 100 </ b> A. The coil back yoke 115A is preferably a magnetic member made of, for example, a magnetic material. The coil back yoke 115A may be a conductive member as well as a magnetic member. The magnetic flux from the permanent magnet 200 passes through the inside of the electromagnetic coil 100 and easily penetrates the coil back yoke 115A. Here, when the rotor 20 rotates, the permanent magnet 200 also rotates. As a result, the magnetic flux penetrating the coil back yoke 115A effective length region 113 changes, and an electric current that creates the magnetic flux in a direction that prevents the magnetic flux from changing, that is, an eddy current is generated. When an eddy current flows, a power loss (eddy current loss) is generated and released as heat. The same applies to the coil back yoke 115B. In this embodiment, unlike the fifth embodiment, the coil back yokes 115A and 115B are provided separately from the case casing 110. However, the coil back yokes 115A and 115B are integrated with the case casing 110. May be.

図２５は、コイルバックヨーク１１５の製造方法を示す説明図である。この製造方法は、細長い平板１１６をゼンマイバネ状に巻くことにより、コイルバックヨーク１１５を、形成する。なお、このときの平板１１６の幅が、コイルバックヨーク１１５の厚さとなる。ゼンマイバネ状構造を有するコイルバックヨーク１１５は、平板１１６の重なりの間の抵抗により放射方向の抵抗が大きくなるため、放射方向の電流を少なくすることができる。したがって、放射方向の渦電流を抑制できる。なお、ゼンマイバネ状構造を有するコイルバックヨーク１１５については、平板１１６の表面に絶縁物が塗布してあってもよい。この場合、コイルバックヨーク１１５における平板１１６の重なりの間の部分に絶縁物が存在することになるので、放射方向の渦電流をさらに抑制することが可能となる。   FIG. 25 is an explanatory view showing a method for manufacturing the coil back yoke 115. In this manufacturing method, the coil back yoke 115 is formed by winding an elongated flat plate 116 into a spring shape. Note that the width of the flat plate 116 at this time is the thickness of the coil back yoke 115. The coil back yoke 115 having the spring-like structure has a large radial resistance due to the resistance between the overlapping of the flat plates 116, so that the radial current can be reduced. Therefore, the eddy current in the radial direction can be suppressed. For the coil back yoke 115 having the spring-like structure, an insulating material may be applied to the surface of the flat plate 116. In this case, since the insulator is present in the portion between the overlapping of the flat plates 116 in the coil back yoke 115, it is possible to further suppress the radial eddy current.

［第７の実施例］
図２６は、第７の実施例を示す説明図である。第７の実施例は、アキシャルギャップ型モーターである。図２６（Ａ）は、アキシャルギャップ型モーター１０（以下、単に「モーター１０」とも呼ぶ。）を回転軸２３０と平行な面で切ったときの断面図を示している。図２６（Ｂ）は、モーター１０を回転軸と平行な方向から見た図である。 [Seventh embodiment]
FIG. 26 is an explanatory diagram showing the seventh embodiment. The seventh embodiment is an axial gap type motor. FIG. 26A shows a cross-sectional view of the axial gap type motor 10 (hereinafter also simply referred to as “motor 10”) cut along a plane parallel to the rotation shaft 230. FIG. 26B is a view of the motor 10 as seen from a direction parallel to the rotation axis.

ローター２０とステーター１５は、ローター２０の回転軸２３０に垂直な円盤形状を有している。ローター２０は、永久磁石２００と、サイドヨーク２１０と、回転軸２３０と、を備える。永久磁石２００は、図２４に示すのと同様に、回転軸２３０の外周に沿って配置されており、磁化の向きは、回転軸２３０と平行な方向である。永久磁石２００の放射方向外側には、サイドヨーク２１０が配置されている。   The rotor 20 and the stator 15 have a disk shape perpendicular to the rotating shaft 230 of the rotor 20. The rotor 20 includes a permanent magnet 200, a side yoke 210, and a rotating shaft 230. As shown in FIG. 24, the permanent magnet 200 is disposed along the outer periphery of the rotating shaft 230, and the direction of magnetization is a direction parallel to the rotating shaft 230. A side yoke 210 is disposed outside the permanent magnet 200 in the radial direction.

ステーター１５は、電磁コイル１００と、コイルバックヨーク１１５と、軸受け２４０と、ケーシング１１０と、を備える。電磁コイル１００は、回転軸２３０と垂直な面に沿って巻かれている（図２４（Ｃ）又は（Ｄ）参照）。永久磁石２００と電磁コイル１００は、ローター２０とステーター１５の対向する円盤面に対向して配置されている。なお、電磁コイル１００のコイルエンド部分は、永久磁石２００からはみ出しており、永久磁石２００と重なっていない。第１の実施例と同様に、電磁コイル１００のコイルエンドと重なっていない領域を「有効コイル領域」とも呼び、コイルエンドと重なっている領域を「運動外領域」と呼ぶ。電磁コイル１００の永久磁石２００との反対側には、コイルバックヨーク１１５が配置されている。コイルバックヨーク１１５は、穴あき円盤形状を有しており、有効コイル領域と重なっている。ケーシング１１０は、熱伝導性を有しており、コイルバックヨーク１１５と接触し、渦電流損によりコイルバックヨーク１１５に生じた熱を外部に廃熱する。   The stator 15 includes an electromagnetic coil 100, a coil back yoke 115, a bearing 240, and a casing 110. The electromagnetic coil 100 is wound along a plane perpendicular to the rotation shaft 230 (see FIG. 24C or FIG. 24D). The permanent magnet 200 and the electromagnetic coil 100 are disposed so as to oppose the opposing disk surfaces of the rotor 20 and the stator 15. Note that the coil end portion of the electromagnetic coil 100 protrudes from the permanent magnet 200 and does not overlap the permanent magnet 200. Similar to the first embodiment, a region that does not overlap the coil end of the electromagnetic coil 100 is also referred to as an “effective coil region”, and a region that overlaps the coil end is referred to as a “non-motion region”. A coil back yoke 115 is disposed on the opposite side of the electromagnetic coil 100 from the permanent magnet 200. The coil back yoke 115 has a perforated disk shape and overlaps the effective coil region. The casing 110 has thermal conductivity, contacts the coil back yoke 115, and wastes heat generated in the coil back yoke 115 due to eddy current loss to the outside.

この実施例によれば、渦電流損によりコイルバックヨーク１１５に生じた熱を、ケーシング１１０を通じて容易に廃熱できる。また、コイルバックヨーク１１５は、図２５に示したような、細い板をゼンマイバネ形状に巻いたものであってもよい。コイルバックヨーク１１５における渦電流を減らし、渦電流損による発熱を抑制することができる。   According to this embodiment, heat generated in the coil back yoke 115 due to eddy current loss can be easily wasted through the casing 110. The coil back yoke 115 may be a thin plate wound in the shape of a spring as shown in FIG. The eddy current in the coil back yoke 115 can be reduced and heat generation due to eddy current loss can be suppressed.

［第８の実施例］
図２７は、コイルバックヨークの構成例を示す説明図である。図２７（Ａ）に示すコイルバックヨーク１１５は、図１０に示す方法で作成したコイルバックヨークである。図２７（Ｂ）は、一方の面に切り欠き部１１５Ｓを備えるコイルバックヨークを示す。なお、モーター１０へのコイルバックヨーク配置時には、この切り欠き部１１５Ｓが電磁コイル１００Ａ（１００Ｂ）に隣接する面側に位置するように、コイルバックヨーク１１５が配置される。このコイルバックヨーク１１５は、図２７（Ａ）に示すコイルバックヨーク１１５に対して、例えば、ワイヤ放電加工機等を用いて切り込みを入れることにより製造することが可能である。図２７（Ｃ）は、切り欠き部１１５Ｓが他方の面まで達している切り欠き部１１５Ｃを有するコイルバックヨークを示す。このコイルバックヨーク１１５は、図２７（Ａ）に示すコイルバックヨークに対して、例えば、ワイヤ放電加工機等を用いて切り込みを入れることの他、打ち抜きプレスにより製造することも可能である。図２７（Ｄ）は、一方の面に切り欠き部１１５Ｓを複数備えるコイルバックヨークを示す。この場合、複数の切り欠き部１１５Ｓは、互いに回転対称となる位置に設けられていることが好ましい。なお、切り欠き部１１５Ｓと切り欠き部１１５Ｃとは、混在していてもよい。ただし、他方の面まで達している切り欠き部１１５Ｃは、１個であることが好ましい。他方の面まで達している切り欠き部１１５Ｃが複数あると、コイルバックヨーク１１５が２分されてしまうからである。 [Eighth embodiment]
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a configuration example of the coil back yoke. A coil back yoke 115 shown in FIG. 27A is a coil back yoke produced by the method shown in FIG. FIG. 27B shows a coil back yoke provided with a notch 115S on one surface. When the coil back yoke is arranged on the motor 10, the coil back yoke 115 is arranged so that the notch 115S is located on the surface side adjacent to the electromagnetic coil 100A (100B). The coil back yoke 115 can be manufactured by cutting the coil back yoke 115 shown in FIG. 27A using, for example, a wire electric discharge machine. FIG. 27C shows a coil back yoke having a notch 115C in which the notch 115S reaches the other surface. The coil back yoke 115 can be produced by punching the coil back yoke shown in FIG. 27A, for example, by using a wire electric discharge machine or the like. FIG. 27D shows a coil back yoke having a plurality of cutout portions 115S on one surface. In this case, the plurality of cutout portions 115S are preferably provided at positions that are rotationally symmetric with respect to each other. Note that the notch 115S and the notch 115C may be mixed. However, the number of cutouts 115C reaching the other surface is preferably one. This is because if there are a plurality of cutout portions 115C reaching the other surface, the coil back yoke 115 is divided into two.

図２８は、第８の実施例におけるモーターの回転数と渦電流損の関係を示すグラフである。なお、渦電流損は、図７に示す方法により行った。ここで、線Ｘは、図２７（Ａ）に示すコイルバックヨーク１１５に切り欠き部１１５Ｃが設けられていない場合における特性を示している。線Ｙは、図２７（Ｂ）に示すコイルバックヨーク１１５に切り欠き部１１５Ｓが設けられている場合における特性を示している。線Ｚは、図２７（Ｃ）に示すコイルバックヨーク１１５に切り欠き部１１５Ｃが設けられている場合における特性を示している。コイルバックヨーク１１５に切り欠き部１１５Ｓが有る方（線Ｙ）が、渦電流が少なく、他方の面まで達している切り欠き部１１５Ｃが有る方が、更に渦電流が少なくなっている。これは、以下の理由によるものと考えることができる。渦電流は磁束の方向と垂直の方向、すなわちコイルバックヨーク１１５の面方向に発生する。ここで、切り欠き部１１５Ｓ、１１５Ｓは、円盤形状の円周方向の渦電流を抑制する。そして、他方の面まで達している切り欠き部１１５Ｃは、円盤形状の円周方向の渦電流を遮断する。したがって、切り欠き部１１５Ｓ、１１５Ｃを設けることにより、渦電流損を小さくすることが可能である。   FIG. 28 is a graph showing the relationship between the motor rotation speed and eddy current loss in the eighth embodiment. The eddy current loss was performed by the method shown in FIG. Here, the line X indicates the characteristics when the notch 115C is not provided in the coil back yoke 115 shown in FIG. A line Y indicates a characteristic when the notch 115S is provided in the coil back yoke 115 shown in FIG. A line Z indicates the characteristic when the notch 115C is provided in the coil back yoke 115 shown in FIG. The direction where the coil back yoke 115 has the notch 115S (line Y) has less eddy current, and the direction where the notch 115C reaching the other surface has less eddy current. This can be considered due to the following reasons. The eddy current is generated in a direction perpendicular to the direction of the magnetic flux, that is, in the surface direction of the coil back yoke 115. Here, the notches 115S and 115S suppress the eddy current in the circumferential direction of the disk shape. The notch 115C reaching the other surface blocks the disk-shaped eddy current in the circumferential direction. Therefore, eddy current loss can be reduced by providing the notches 115S and 115C.

なお、コイルバックヨーク１１５Ａは、その切り欠き部１１５Ｓが電磁コイル１００Ａ側に位置するように配置されることが好ましい。渦電流は、電磁コイル１００Ａ側の方が発生しやすく、切り欠き部１１５Ｓが電磁コイル１００Ａ側にあると、切り欠き部１１５Ｓにより、この渦電流を抑制し易いからである。   The coil back yoke 115A is preferably arranged so that the notch 115S is located on the electromagnetic coil 100A side. This is because the eddy current is more likely to be generated on the electromagnetic coil 100A side, and if the notch 115S is on the electromagnetic coil 100A side, the eddy current is easily suppressed by the notch 115S.

［第９の実施例］
図２９は、第９の実施例を示す説明図である。第９の実施例は、第４の実施例の円筒形部材１１３に第８の実施例と同様に、切り欠き部を設けたものである。図２９（Ａ）の円筒形部材１１３は、第４の実施例に示す円筒形部材である。図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）の円筒形部材１１３の内壁側に切り欠き部１１３ＢＳを設けたものである。図２９（Ｃ）は、図２９（Ａ）の円筒形部材１１３に対し、内壁から外壁に達する切り欠き部１１３ＢＣを設けたものである。このように、円筒形部材１１３に切り欠き部１１３ＢＳ、１１３ＢＣを設けてもよい。これにより、渦電流を抑制し、渦電流損を少なくすることが可能となる。なお、本実施例では、板を厚さ方向に螺旋状に巻くことにより形成されている円筒形部材１１３を例に取り説明したが、穴あき円盤が多数積層された積層構造を有する円筒形部材や、無垢の円筒形部材に切り欠き部１１３ＢＳ、１１３ＢＣを設けてもよい。 [Ninth Embodiment]
FIG. 29 is an explanatory diagram showing the ninth embodiment. In the ninth embodiment, a cutout portion is provided in the cylindrical member 113 of the fourth embodiment, similarly to the eighth embodiment. A cylindrical member 113 in FIG. 29A is the cylindrical member shown in the fourth embodiment. FIG. 29B is a view in which a notch 113BS is provided on the inner wall side of the cylindrical member 113 of FIG. In FIG. 29C, a notch 113BC that reaches the outer wall from the inner wall is provided in the cylindrical member 113 of FIG. Thus, the notches 113BS and 113BC may be provided in the cylindrical member 113. Thereby, eddy current can be suppressed and eddy current loss can be reduced. In this embodiment, the cylindrical member 113 formed by spirally winding a plate in the thickness direction has been described as an example, but a cylindrical member having a laminated structure in which a number of perforated disks are laminated. Alternatively, the notches 113BS and 113BC may be provided in a solid cylindrical member.

［第１０の実施例］
図３０は、第１０の実施例を示す説明図である。第１０の実施例は、リニアモーターである。リニアモーター１２は、可動部１６と固定部２１とを備える。固定部２１は、２つの磁石２００と、磁石バックヨーク２０２と、を備える。２つの磁石２００は、磁石バックヨーク２０２を挟むように配置されている。２つの磁石２００の磁束の向きは、磁石バックヨーク２０２側がＳ極、外側（磁石バックヨーク２０２と反対側）がＮ極となっている。なお、Ｎ極、Ｓ極は逆であってもよい。また、磁石２００は、移動方向と平行なスリットを備えていてもよい。 [Tenth embodiment]
FIG. 30 is an explanatory diagram showing the tenth embodiment. The tenth embodiment is a linear motor. The linear motor 12 includes a movable part 16 and a fixed part 21. The fixed portion 21 includes two magnets 200 and a magnet back yoke 202. The two magnets 200 are arranged so as to sandwich the magnet back yoke 202. The direction of the magnetic flux of the two magnets 200 is the south pole on the magnet back yoke 202 side and the north pole on the outer side (the side opposite to the magnet back yoke 202). The N pole and S pole may be reversed. The magnet 200 may include a slit parallel to the moving direction.

可動部１６は、電磁コイル１００と、コイルバックヨーク１１６と、を備える。電磁コイル１００は、可動部の移動方向を中心軸とする周回方向に巻かれている。コイルバックヨーク１１６は、電磁コイル１００の磁石２００と反対側に配置されている。すなわち、磁石２００とコイルバックヨーク１１６との間に電磁コイルが位置する。コイルバックヨーク１１６は、複数の板が積層されて構成されており、複数の板の境界面は、可動部１６の移動方向と平行である。可動部の移動方向を中心軸とする周回方向に生じる渦電流の発生を抑制できる。   The movable part 16 includes an electromagnetic coil 100 and a coil back yoke 116. The electromagnetic coil 100 is wound in a circumferential direction with the moving direction of the movable part as the central axis. The coil back yoke 116 is disposed on the opposite side to the magnet 200 of the electromagnetic coil 100. That is, the electromagnetic coil is located between the magnet 200 and the coil back yoke 116. The coil back yoke 116 is configured by laminating a plurality of plates, and the boundary surfaces of the plurality of plates are parallel to the moving direction of the movable portion 16. It is possible to suppress the generation of eddy currents that occur in the circumferential direction with the moving direction of the movable part as the central axis.

［第１１の実施例］
図３１は、第１１の実施例を示す説明図である。第１１の実施例は、シャフトモーター１３である。シャフトモーター１３は、磁石シャフト２０５と、移動体１７と、を備える。磁石シャフト２０５は、磁石２００と、非磁性体ケース２５０と、ストッパー２６０と、を備える。磁石２００は、複数あり、非磁性体ケース２５０中に、直列に並べて配置されている。各磁石２００の磁化の方向は、磁石シャフト２０５の長さ方向であり、交互に向きが１８０°入れ替わっている。すなわち、隣接する磁石２００は、同じ極（Ｎ極同士、Ｓ極同士）が向かい合っている。そのため、２つの磁石２００からの磁束は２つの磁束の間で反発する。結果として、隣接する磁石２００の間における磁束の向きは、磁石シャフト２０５を中心とした放射方向となる。ストッパー２６０は、磁石シャフト２０５の両端に配置されており、移動体１７が磁石シャフト２０５から抜けないようにする。 [Eleventh embodiment]
FIG. 31 is an explanatory diagram showing the eleventh embodiment. The eleventh embodiment is a shaft motor 13. The shaft motor 13 includes a magnet shaft 205 and a moving body 17. The magnet shaft 205 includes a magnet 200, a nonmagnetic material case 250, and a stopper 260. There are a plurality of magnets 200, which are arranged in series in the nonmagnetic case 250. The direction of magnetization of each magnet 200 is the length direction of the magnet shaft 205, and the directions are alternately switched by 180 °. That is, the adjacent magnets 200 have the same poles (N poles and S poles) facing each other. Therefore, the magnetic flux from the two magnets 200 repels between the two magnetic fluxes. As a result, the direction of the magnetic flux between the adjacent magnets 200 is a radial direction around the magnet shaft 205. The stoppers 260 are disposed at both ends of the magnet shaft 205 so that the moving body 17 does not come off the magnet shaft 205.

移動体１７は、電磁コイル１００と、コイルバックヨーク１１６と、コイルケース１１７と、を備える。電磁コイル１００は、磁石シャフト２０５の外周に沿って巻かれている。磁石２００の磁束の方向は磁石シャフト２０５を中心とする放射方向であり、電磁コイル１００を流れる電流の向きは、磁石シャフト２０５の外周に沿った方向であるので、電磁コイル１００が受ける力の方向は、フレミングの左手の法則により、磁石シャフト２０５の長さ方向となる。コイルバックヨーク１１６は、電磁コイル１００の放射方向の外側に配置されている。コイルバックヨーク１１６は、放射方向を第１の辺、移動体１７の移動方向を第２の辺とする長方形に板を、円筒状に積層下構造を有している。このコイルバックヨーク１１６の構造により、円筒の円周に沿った渦電流を少なくすることができる。コイルケース１１７は、電磁コイル１００とコイルバックヨーク１１６を収納するケースである。   The moving body 17 includes an electromagnetic coil 100, a coil back yoke 116, and a coil case 117. The electromagnetic coil 100 is wound along the outer periphery of the magnet shaft 205. The direction of the magnetic flux of the magnet 200 is a radial direction around the magnet shaft 205, and the direction of the current flowing through the electromagnetic coil 100 is the direction along the outer periphery of the magnet shaft 205. Is the length direction of the magnet shaft 205 according to Fleming's left-hand rule. The coil back yoke 116 is disposed outside the electromagnetic coil 100 in the radial direction. The coil back yoke 116 has a bottom structure in which a plate is formed in a rectangular shape having a radial direction as a first side and a moving direction of the moving body 17 as a second side, and is formed in a cylindrical shape. Due to the structure of the coil back yoke 116, eddy currents along the circumference of the cylinder can be reduced. The coil case 117 is a case that houses the electromagnetic coil 100 and the coil back yoke 116.

［第１２の実施例］
図３２は、第１２の実施例を示す説明図である。図３２（Ａ）は、回転軸２３０の方向（ｚ方向）から見た図であり、図３２（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、第１２の実施例では、図３２（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３２（Ａ）では、電磁コイル１００Ａのみが見える状態である。第１２の実施例は、第１の実施例と比較するとコイルバックヨーク１１５の形状が異なっている。すなわち、第１２の実施例における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。なお本実施例では、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。 [Twelfth embodiment]
FIG. 32 is an explanatory diagram showing the twelfth embodiment. 32A is a diagram viewed from the direction of the rotation shaft 230 (z direction), and FIG. 32B is a diagram viewed from a direction (x direction) perpendicular to the direction of the rotation shaft 230. In the twelfth embodiment, as shown in FIG. 32B, the region where the electromagnetic coil is arranged is divided into a region where the electromagnetic coil 100A is arranged and a region where the electromagnetic coil 100B is arranged. Therefore, in FIG. 32A, only the electromagnetic coil 100A is visible. In the twelfth embodiment, the shape of the coil back yoke 115 is different from that of the first embodiment. That is, the coil back yoke 115 in the twelfth embodiment has a protruding portion 115d that protrudes from the center of the pole in the portion that overlaps between the poles of the electromagnetic coil 100A. In this embodiment, the recessed portion between the adjacent protrusions 115d is referred to as a trough 115e. This configuration is the same for the electromagnetic coil 100B. Hereinafter, in this embodiment, the electromagnetic coils 100A and 100B are collectively referred to as an electromagnetic coil 100. In this embodiment, since the coil back yoke 115 has the protrusion 115d, a step is generated on the surface of the permanent magnet 200 side. Therefore, in this embodiment, the surface of the coil back yoke 115 on the permanent magnet 200 side is smoothed by molding the heat conductive resin 500 on the permanent magnet 200 side of the coil back yoke 115.

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。その結果、電磁コイル１００Ａを形成する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る。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、隣接する突起部１１５ｄの間には谷部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低減することが可能となる。   Since the coil back yoke 115 is formed of a magnetic member, the magnetic flux of the permanent magnet 200 is more likely to concentrate on the protrusion 115d than on the valley 115e. As a result, the Lorentz force applied to the electrons in the wiring forming the electromagnetic coil 100A can be increased. The torque of the motor 10 can be increased. In addition, since the valley 115e is formed between the adjacent protrusions 115d, it is possible to reduce the eddy current flowing between the adjacent protrusions 115d.

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、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。   The protrusion 115d is preferably formed to be point symmetric about the rotation axis 230. Cogging torque can be reduced by forming the protrusion 115d to be point-symmetric about the rotation shaft 230. As a result, the motor 10 can realize a rotational motion with little vibration.

なお、第１と第１２の実施例では、電磁コイル１００の数が異なっているが、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。   In the first and twelfth embodiments, the number of electromagnetic coils 100 is different, but various combinations are generally possible for the number of magnets 200 and the number of electromagnetic coils 100A and 100B.

以上、第１２の実施例によれば、コイルバックヨーク１１５は、電磁コイル１００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を有しているので、永久磁石２００の磁束を集中させることができ、その結果、モーター１０のトルクを増大させることが可能となる。   As described above, according to the twelfth embodiment, the coil back yoke 115 has the protrusion 115d that protrudes from the center in the portion overlapping the pole of the electromagnetic coil 100. The magnetic flux can be concentrated, and as a result, the torque of the motor 10 can be increased.

［第１３の実施例］
図３３は、磁場解析のモデルを示す説明図である。図３３（Ａ）は、回転軸２３０の方向と垂直な方向（ｘ方向）から見た図であり、図３３（Ｂ）は、回転軸２３０の方向（ｚ方向）から見た図である。このモデルでは、６個の永久磁石２００と、回転軸２３０と、磁気センサー３００と、コイルバックヨーク１１５と、を備える。永久磁石２００は、回転軸２３０の周りに配置されており、磁化の方向は、回転軸２３０を中心とする放射方向である。コイルバックヨーク１１５は、略円筒形を有しており、永久磁石２００と一定の間隔を空けて配置されている。そこで、電磁コイル１００が設けられる空間領域の磁束密度を計測するために、ホール素子により構成された磁気センサー３００で、永久磁石２００の外周表面からコイルバックヨーク１１５間までの距離（L1）に応じた磁束密度を観測する。 [Thirteenth embodiment]
FIG. 33 is an explanatory diagram showing a model of magnetic field analysis. FIG. 33A is a diagram viewed from a direction (x direction) perpendicular to the direction of the rotation shaft 230, and FIG. 33B is a diagram viewed from the direction of the rotation shaft 230 (z direction). This model includes six permanent magnets 200, a rotating shaft 230, a magnetic sensor 300, and a coil back yoke 115. The permanent magnet 200 is disposed around the rotation axis 230, and the direction of magnetization is a radial direction around the rotation axis 230. The coil back yoke 115 has a substantially cylindrical shape, and is arranged at a certain distance from the permanent magnet 200. Therefore, in order to measure the magnetic flux density in the space region where the electromagnetic coil 100 is provided, the magnetic sensor 300 constituted by a Hall element is used in accordance with the distance (L1) from the outer peripheral surface of the permanent magnet 200 to the coil back yoke 115. Observe the magnetic flux density.

従来の磁場解析によるシミュレーションでは、永久磁石２００の表面における磁束密度は、コイルバックヨークの有無にかかわらず、一定となるモデルを用いていた。図３４は、従来のモデルを用いた磁場解析シミュレーションの結果を示す説明図である。従来のシミュレーションでは、永久磁石２００表面（ローター表面）の磁束密度は、コイルバックヨーク１１５の有無により、ほとんど違いはない。一方、永久磁石２００の表面からの距離（Ｌ１）が大きくなると、コイルバックヨーク１１５を備えていない場合には、コイルバックヨーク１１５を備えている場合に比べて、磁束密度は小さくなる。   In a conventional simulation by magnetic field analysis, a model is used in which the magnetic flux density on the surface of the permanent magnet 200 is constant regardless of the presence or absence of the coil back yoke. FIG. 34 is an explanatory diagram showing the results of a magnetic field analysis simulation using a conventional model. In the conventional simulation, the magnetic flux density on the surface of the permanent magnet 200 (rotor surface) has almost no difference depending on the presence or absence of the coil back yoke 115. On the other hand, when the distance (L1) from the surface of the permanent magnet 200 is increased, the magnetic flux density is smaller when the coil back yoke 115 is not provided than when the coil back yoke 115 is provided.

図３５は、永久磁石表面から磁気センサーまでの距離と磁束密度の関係の測定結果を示す説明図である。本実施例では、コイルバックヨーク１１５の材料として、ＪＥＦ社のＪＮＥＸコア及びＪＮＨＦコア（図９（Ｂ）参照）とパーマロイを用い、コイルバックヨークを備えない場合（以下「コイルバックヨーク無し」と呼ぶ。）と比較した。コイルバックヨーク無しに比べて、コイルバックヨーク１１５を備えている方が、磁束密度が大きく、特に、永久磁石２００の表面においても、コイルバックヨーク無しに比べて、コイルバックヨーク１１５を備えている方が、磁束密度が大きかった。この点は、シミュレーションモデルと異なる点であった。また、コイルバックヨーク１１５の材料にＪＮＥＸコアあるいは、ＪＮＨＦコアを用いた場合の磁束密度は、コイルバックヨーク１１５の材料にパーマロイを用いた場合に比べ、大きな磁束密度が得られた。なお、コイルバックヨーク１１５の材料として、ＪＮＥＸコアと、ＪＮＨＦコアとの間には有意差は無かった。   FIG. 35 is an explanatory diagram showing the measurement result of the relationship between the distance from the permanent magnet surface to the magnetic sensor and the magnetic flux density. In this embodiment, as a material for the coil back yoke 115, a JEF JNEX core and a JNHF core (see FIG. 9B) and a permalloy are used, and a coil back yoke is not provided (hereinafter referred to as “no coil back yoke”). Compared). The magnetic flux density is greater when the coil back yoke 115 is provided than when the coil back yoke is not provided. In particular, the surface of the permanent magnet 200 is provided with the coil back yoke 115 as compared with the case without the coil back yoke. The magnetic flux density was larger. This point was different from the simulation model. Further, the magnetic flux density when the JNEX core or the JNHF core was used as the material of the coil back yoke 115 was larger than that when Permalloy was used as the material of the coil back yoke 115. As a material for the coil back yoke 115, there was no significant difference between the JNEX core and the JNHF core.

以上のように、実測値では、コイルバックヨーク１１５を備えた方が、備えないよりも、磁束密度を大きくできるという結果が得られた。すなわち、モーター１０のトルクを増大させるには、コイルバックヨーク１１５を備えることが好ましい。また、JNEX,JNHFコアは、変圧器用材料として検討されているため、材料厚が０．１［ｍｍ］と非常に薄く成形され、モーター１０の永久磁石ローターの回転から生じる渦電流損に対しても非常に少ない事が確認されている。
尚、ＪＮＥＸとＪＮＨＦ材の材料構成を以下に示す。
ＪＮＥＸ材：鋼板材全域に６．５％のＳｉを含有加工
ＪＮＨＦ材：鋼板材の両面域の各２５％に６．５％のＳｉを含有加工（中心部５０％は未Ｓｉ） As described above, the measured values show that the magnetic flux density can be increased when the coil back yoke 115 is provided than when the coil back yoke 115 is not provided. That is, in order to increase the torque of the motor 10, the coil back yoke 115 is preferably provided. In addition, since the JNEX and JNHF cores are being studied as transformer materials, the material thickness is very thin, 0.1 mm, and the eddy current loss caused by the rotation of the permanent magnet rotor of the motor 10 is reduced. Even very few have been confirmed.
The material structure of the JNEX and JNHF materials is shown below.
JNEX material: Processing containing 6.5% Si in the entire area of the steel plate material JNHF material: Processing containing 6.5% Si in each 25% of both surfaces of the steel plate material (50% in the central part is not Si)

他の変形例：
本発明は、各種の装置に適用可能である。例えば、本発明は、ファンモーター、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モーターなどの種々の装置のモーターに適用可能である。本発明をファンモーターに適用した場合には、上述した種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモーターは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモーターとして使用することができる。本発明のモーターは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモーターとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモーターをスピンドルモーターとして使用することが可能である。また、本発明によるモーターは、移動体やロボット用のモーターとしても利用可能である。 Other variations:
The present invention is applicable to various devices. For example, the present invention can be applied to motors of various devices such as a fan motor, a clock (hand drive), a drum type washing machine (single rotation), a roller coaster, and a vibration motor. When the present invention is applied to a fan motor, the various effects described above (low power consumption, low vibration, low noise, low rotation unevenness, low heat generation, long life) are particularly remarkable. Such fan motors include, for example, digital display devices, in-vehicle devices, fuel cell computers, fuel cell digital cameras, fuel cell video cameras, fuel cell devices such as fuel cell phones, projectors, and other various types. Can be used as a fan motor for equipment. The motor of the present invention can also be used as a motor for various home appliances and electronic devices. For example, the motor according to the present invention can be used as a spindle motor in an optical storage device, a magnetic storage device, a polygon mirror driving device, or the like. The motor according to the present invention can also be used as a motor for a moving body or a robot.

図３６は、本発明の変形例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ３１００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源３１１０Ｒ、３１１０Ｇ、３１１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ３１４０Ｒ、３１４０Ｇ、３１４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム３１５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系３１６０と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン３１７０と、プロジェクタ３１００の全体を制御する制御部３１８０と、を備えている。冷却ファン３１７０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。   FIG. 36 is an explanatory diagram showing a projector using a motor according to a modification of the present invention. The projector 3100 includes three light sources 3110R, 3110G, and 3110B that emit red, green, and blue color lights, and three liquid crystal light valves 3140R, 3140G, and 3140B that modulate these three color lights, respectively. A cross dichroic prism 3150 that synthesizes the modulated three-color light, a projection lens system 3160 that projects the combined three-color light onto the screen SC, a cooling fan 3170 for cooling the inside of the projector, and a projector 3100 And a control unit 3180 for controlling the whole. As the motor for driving the cooling fan 3170, the various brushless motors described above can be used.

図３７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の変形例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図３７（Ａ）は携帯電話３２００の外観を示しており、図３７（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話３２００は、携帯電話３２００の動作を制御するＭＰＵ３２１０と、ファン３２２０と、燃料電池３２３０とを備えている。燃料電池３２３０は、ＭＰＵ３２１０やファン３２２０に電源を供給する。ファン３２２０は、燃料電池３２３０への空気供給のために携帯電話３２００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池３２３０で生成される水分を携帯電話３２００の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン３２２０を図３７（Ｃ）のようにＭＰＵ３２１０の上に配置して、ＭＰＵ３２１０を冷却するようにしてもよい。ファン３２２０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。   37A to 37C are explanatory views showing a fuel cell type mobile phone using a motor according to a modification of the present invention. FIG. 37A shows the appearance of the mobile phone 3200, and FIG. 37B shows an example of the internal configuration. The mobile phone 3200 includes an MPU 3210 that controls the operation of the mobile phone 3200, a fan 3220, and a fuel cell 3230. The fuel cell 3230 supplies power to the MPU 3210 and the fan 3220. The fan 3220 is used to blow air from the outside of the mobile phone 3200 to supply air to the fuel cell 3230 or to discharge moisture generated by the fuel cell 3230 from the inside of the mobile phone 3200 to the outside. It is. Note that the fan 3220 may be disposed on the MPU 3210 as shown in FIG. 37C to cool the MPU 3210. As the motor for driving the fan 3220, the various brushless motors described above can be used.

図３８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、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。   FIG. 38 is an explanatory diagram showing an electric bicycle (electric assist bicycle) as an example of a moving body using a motor / generator according to a modification of the present invention. In this bicycle 3300, a motor 3310 is provided on the front wheel, and a control circuit 3320 and a rechargeable battery 3330 are provided on a frame below the saddle. The motor 3310 assists traveling by driving the front wheels using the electric power from the rechargeable battery 3330. Further, the electric power regenerated by the motor 3310 is charged in the rechargeable battery 3330 during braking. The control circuit 3320 is a circuit that controls driving and regeneration of the motor. As the motor 3310, the above-described various brushless motors can be used.

図３９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、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。   FIG. 39 is an explanatory diagram showing an example of a robot using a motor according to a modification of the present invention. The robot 3400 includes first and second arms 3410 and 3420 and a motor 3430. This motor 3430 is used when horizontally rotating the second arm 3420 as a driven member. As the motor 3430, the above-described various brushless motors can be used.

図４０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、モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。このモーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、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。このモーター３５１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。   FIG. 40 is an explanatory view showing a railway vehicle using a motor according to a modification of the present invention. The railway vehicle 3500 has a motor 3510 and wheels 3520. The motor 3510 drives the wheel 3520. Further, the motor 3510 is used as a generator during braking of the railway vehicle 3500 to regenerate electric power. As the motor 3510, the above-described various brushless motors can be used.

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。   The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

１０…モーター（コアレスモーター）
１１…被測定モーター
１２…リニアモーター
１３…シャフトモーター
１５…ステーター
１６…可動部
１７…移動体
２０…ローター
２１…固定部
１００、１００Ａ、１００Ｂ…電磁コイル
１０１Ａ、１０１Ｂ…コイルエンド
１１０…ケーシング
１１１…円筒形状部分
１１２…円盤形状部分
１１３…中央部（有効長領域、円筒形部材）
１１３ＢＳ、１１３ＢＣ…切り欠き部
１１５ａ…穴あき円盤
１１５ｂ…板
１１５Ｃ、１１５Ｓ…切り欠き部
１１５…コイルバックヨーク
１１５ｄ…突起部
１１５ｅ…谷部
１１６…コイルバックヨーク
１１７…コイルケース
１１５ＢＣ、１１５ＢＳ…切り欠き部
１５０…板
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５２…凸
１６０…ブラシ
１７０…コミューター
２００…永久磁石
２０１…磁束線
２０２…磁石バックヨーク
２３０…回転軸
２４０…軸受け
２４１…ベアリングボール
２６０…コイルバネ
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
５１０…熱伝導性樹脂
３１００…プロジェクタ
３１１０…光源
３１４０…液晶ライトバルブ
３１５０…クロスダイクロイックプリズム
３１６０…投写レンズ系
３１７０…冷却ファン
３１８０…制御部
３２００…携帯電話
３２２０…ファン
３２３０…燃料電池
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
３５００…鉄道車両
３５１０…モーター
３５２０…車輪 10 ... motor (coreless motor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Motor to be measured 12 ... Linear motor 13 ... Shaft motor 15 ... Stator 16 ... Movable part 17 ... Moving body 20 ... Rotor 21 ... Fixed part 100, 100A, 100B ... Electromagnetic coil 101A, 101B ... Coil end 110 ... Casing 111 ... Cylindrical part 112 ... Disc-shaped part 113 ... Central part (effective length area, cylindrical member)
113BS, 113BC ... Notch 115a ... Perforated disc 115b ... Plate 115C, 115S ... Notch 115 ... Coil back yoke 115d ... Projection 115e ... Valley 116 ... Coil back yoke 117 ... Coil case 115BC, 115BS ... Notch Part 150 ... Plate 151, 151a, 151b, 151c, 152 ... Convex 160 ... Brush 170 ... Commuter 200 ... Permanent magnet 201 ... Magnetic flux line 202 ... Magnet back yoke 230 ... Rotating shaft 240 ... Bearing 241 ... Bearing ball 260 ... Coil spring 300 ... Magnetic sensor 310 ... Circuit board 510 ... Thermally conductive resin 3100 ... Projector 3110 ... Light source 3140 ... Liquid crystal light valve 3150 ... Cross dichroic prism 3160 ... Projection lens system 3170 ... Cooling fan 180 ... Control unit 3200 ... Mobile phone 3220 ... Fan 3230 ... Fuel cell 3300 ... Bicycle 3310 ... Motor 3320 ... Control circuit 3330 ... Rechargeable battery 3400 ... Robot 3410 ... First arm 3420 ... Second arm 3430 ... Motor 3500 ... Railway Vehicle 3510 ... Motor 3520 ... Wheel

Claims (25)

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、
前記第２の部材に配置された空芯の電磁コイルと、
前記第２の部材に配置された積層構造を有するコイルバックヨークと、
を備え、
前記電磁コイルは、前記永久磁石と前記コイルバックヨークとの間に配置されており、
前記電磁コイルは、前記電磁コイルにおいて前記第１の部材を相対的に移動方向に移動させる力を生じさせる有効コイル領域と、コイルエンド領域とを有しており、
前記コイルバックヨークは、前記有効コイル領域を覆い、前記コイルエンド領域を覆っていない、コアレス電気機械装置。 A coreless electrical machine apparatus having first and second members that are relatively movable,
A permanent magnet disposed on the first member;
An air-core electromagnetic coil disposed on the second member;
A coil back yoke having a laminated structure disposed on the second member;
With
The electromagnetic coil is disposed between the permanent magnet and the coil back yoke,
The electromagnetic coil has an effective coil region that generates a force for moving the first member in the moving direction relative to the electromagnetic coil, and a coil end region.
The core back electromechanical device, wherein the coil back yoke covers the effective coil region and does not cover the coil end region. 請求項１に記載のコアレス電気機械装置において、前記有効コイル領域は、前記永久磁石から前記電磁コイルに向けて前記永久磁石を投影したときの投影領域である、コアレス電気機械装置。   The coreless electromechanical device according to claim 1, wherein the effective coil region is a projection region when the permanent magnet is projected from the permanent magnet toward the electromagnetic coil. 請求項１または請求項２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は、前記第１の部材の移動方向と垂直な方向に積層された複数の鋼板材を有する、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 1 or 2,
The coil back yoke is a coreless electromechanical device having a plurality of steel plate members stacked in a direction perpendicular to a moving direction of the first member. 請求項３に記載のコアレス電気機械装置において、
前記鋼板材の厚さは、０．１ｍｍ以下である、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 3,
The coreless electromechanical device, wherein the steel plate has a thickness of 0.1 mm or less. 請求項３に記載のコアレス電気機械装置において、
前記鋼板材の厚さは、約０．１ｍｍである、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 3,
The coreless electromechanical device, wherein the steel plate has a thickness of about 0.1 mm. 請求項１から請求項５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、
前記永久磁石は、前記永久磁石から前記電磁コイルに向かう方向及び前記移動方向のそれぞれと垂直な方向の両端部にサイドヨークを備える、電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 1 to 5,
The electromechanical device, wherein the permanent magnet includes side yokes at both ends in a direction from the permanent magnet toward the electromagnetic coil and in a direction perpendicular to the moving direction. 請求項１から請求項６までのうち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、
前記第１の部材は、前記永久磁石を有するローターであり、
前記第２の部材は、前記空心の電磁コイルと、前記コイルバックヨークと、ケースと、を有するステーターであり、
前記ローターと前記ステーターは、前記ローターの回転軸を中心とする同心円筒形状を有しており、
前記永久磁石と前記電磁コイルは、前記ローターと前記ステーターの対向する円筒面に対向して配置されており、
前記永久磁石から前記電磁コイルに向かう方向に前記永久磁石を投影したときの前記ケースの投影領域に前記コイルバックヨークが設けられ、前記ケースの投影領域外には、前記コイルバックヨークが設けられていない、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 1 to 6,
The first member is a rotor having the permanent magnet;
The second member is a stator having the air-core electromagnetic coil, the coil back yoke, and a case;
The rotor and the stator have a concentric cylindrical shape around the rotation axis of the rotor,
The permanent magnet and the electromagnetic coil are disposed so as to oppose the opposing cylindrical surfaces of the rotor and the stator,
The coil back yoke is provided in a projection area of the case when the permanent magnet is projected in a direction from the permanent magnet to the electromagnetic coil, and the coil back yoke is provided outside the projection area of the case. No, coreless electromechanical device. 請求項１から請求項６までのうち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、
前記第１の部材は、前記永久磁石を有するローターであり、
前記第２の部材は、前記空心の電磁コイルと、前記コイルバックヨークと、ケースと、を有するステーターであり、
前記ローターと前記ステーターは、前記ローターの回転軸に垂直な第１と第２の円盤形状を有しており、
前記永久磁石と前記電磁コイルは、前記ローターと前記ステーターの対向する円盤面に対向して配置されており、
前記永久磁石から前記電磁コイルに向かう方向に前記永久磁石を投影したときの前記ケースの投影領域に前記コイルバックヨークが設けられ、前記ケースの投影領域外には、前記コイルバックヨークが設けられていない、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 1 to 6,
The first member is a rotor having the permanent magnet;
The second member is a stator having the air-core electromagnetic coil, the coil back yoke, and a case;
The rotor and the stator have first and second disk shapes perpendicular to the rotation axis of the rotor,
The permanent magnet and the electromagnetic coil are disposed so as to face opposite disk surfaces of the rotor and the stator,
The coil back yoke is provided in a projection area of the case when the permanent magnet is projected in a direction from the permanent magnet to the electromagnetic coil, and the coil back yoke is provided outside the projection area of the case. No, coreless electromechanical device. 請求項７に記載のコアレス電気機械装置において、
前記投影方向は、前記回転軸を中心とする放射方向である、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 7,
The coreless electromechanical device, wherein the projection direction is a radial direction about the rotation axis. 請求項７または請求項９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は、円筒形状を有しており、
前記円筒形状は穴あき円盤を積層することにより形成されている、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 7 or 9,
The coil back yoke has a cylindrical shape,
The cylindrical shape is a coreless electromechanical device formed by stacking perforated disks. 請求項７または請求項９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は、円筒形状を有しており、
前記円筒形状は、幅よりも小さい厚さを有する板を厚さ方向に螺旋状に巻くことにより形成されている、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 7 or 9,
The coil back yoke has a cylindrical shape,
The cylindrical shape is a coreless electromechanical device formed by spirally winding a plate having a thickness smaller than the width in the thickness direction. 請求項１０または請求項１１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は、前記円筒形状の前記電磁コイル側の側面に切り欠き部を有する、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 10 or 11,
The coil back yoke is a coreless electromechanical device having a notch on a side surface of the cylindrical electromagnetic coil side. 請求項１２に記載のコアレス電気機械装置において、
前記切り欠き部は、前記円筒形状の前記電磁コイルと反対側の側面まで達している、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 12,
The coreless electromechanical device, wherein the notch reaches a side surface opposite to the cylindrical electromagnetic coil. 請求項７、請求項９から請求項１３まで、のうち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、
前記コイルバックヨークは、前記回転軸の方向に向かって突き出ている突起を備え、
前記電磁コイルは、前記突起の前記回転軸側に配置されている、コアレス電気機械装置。 In the coreless electromechanical device according to any one of claims 7, 9 to 13,
The coil back yoke includes a protrusion protruding toward the direction of the rotation axis,
The coreless electromechanical device, wherein the electromagnetic coil is disposed on the rotating shaft side of the protrusion. 請求項１４に記載のコアレス電気機械装置において、
前記突起は、前記回転軸を中心として、点対称に配置されている、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 14,
The coreless electromechanical device, wherein the protrusions are arranged point-symmetrically about the rotation axis. 請求項８に記載のコアレス電気機械装置において、
前記投射方向は、前記回転軸と平行な方向である、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 8,
The coreless electromechanical device, wherein the projection direction is a direction parallel to the rotation axis. 請求項８または請求項１６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は、穴あき円盤形状を有しており、
前記穴あき円盤形状は、細長い平板をゼンマイバネ状に巻くことにより形成されている、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 8 or 16,
The coil back yoke has a perforated disk shape,
The perforated disk shape is a coreless electromechanical device formed by winding an elongated flat plate into a spring shape. 請求項１７に記載のコアレス電気機械装置において、
前記穴あき円盤形状は、前記電磁コイル側の面に切り欠き部を有する、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 17,
The coreless electromechanical device, wherein the perforated disk shape has a notch on a surface on the electromagnetic coil side. 請求項１８に記載のコアレス電気機械装置において、
前記切り欠き部は、前記穴あき円盤形状の前記電磁コイルと反対側の面まで達している、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 18,
The coreless electromechanical device, wherein the notch reaches a surface opposite to the holed disk-shaped electromagnetic coil. 請求項７から請求項１９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、
前記ケースのうち前記投射領域を除いた部分は、非導電性材料で構成されている、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 7 to 19,
A portion of the case excluding the projection region is a coreless electromechanical device made of a non-conductive material. 請求項７から請求項２０いずれか一項に記載のコアレス電気機械装置において、さらに、
前記回転軸を支持する軸受けを有し、
前記軸受けは、非導電性材料で構成されている、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 7 to 20, further comprising:
A bearing for supporting the rotating shaft;
The bearing is a coreless electromechanical device made of a non-conductive material. 請求項２１に記載のコアレス電気機械装置において、
前記軸受けは、非導電性材料で構成されたボール部を有する、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to claim 21,
The bearing is a coreless electromechanical device having a ball portion made of a non-conductive material. 請求項７から請求項２２のうち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、
前記コイルバックヨークは、外気に露出している、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 7 to 22,
The coil back yoke is a coreless electromechanical device exposed to the outside air. 請求項１から請求項６までのうち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、
前記第１の部材は、内部に磁石を有する棒状構造を有し、
前記材２の部材は、前記材１の部材を軸とする周回方向に巻かれた電磁コイルを有し、前記第１の部材に沿って移動し、
前記コイルバックヨークは、前記第２の部材の移動方向と平行な層を有する積層構造を有している、コアレス電気機械装置。 The coreless electromechanical device according to any one of claims 1 to 6,
The first member has a rod-like structure having a magnet inside,
The member of the material 2 has an electromagnetic coil wound in a circumferential direction with the member of the material 1 as an axis, and moves along the first member.
The core back electromechanical device, wherein the coil back yoke has a laminated structure having a layer parallel to a moving direction of the second member. コアレス電機機械装置であって、
永久磁石を有するローターと、
前記ローターを回転させる力を生じさせる有効コイル領域と、コイルエンド領域とを有し、空芯である電磁コイルを有するステーターと、
前記有効コイル領域を覆い、前記コイルエンド領域を覆っていないコイルバックヨークと、
前記ローターとステーターと前記コイルバックヨークとを囲うケースと、を備え、
前記有効コイル領域は、前記永久磁石から前記電磁コイルに向けて前記永久磁石を投影したときの投影領域であり、
前記コイルバックヨークは、前記ローターの回転方向と平行な厚さ０．１ｍｍ以下の鋼板材を積層して形成されており、
前記ケースは、前記コイルバックヨークと重ならない部分において、非導電性材料で構成されている、コアレス電機機械装置。 A coreless electrical machine,
A rotor having a permanent magnet;
A stator having an effective coil region that generates a force for rotating the rotor, a coil end region, and an electromagnetic coil that is an air core;
A coil back yoke that covers the effective coil area and does not cover the coil end area;
A case that surrounds the rotor, the stator, and the coil back yoke,
The effective coil area is a projection area when the permanent magnet is projected from the permanent magnet toward the electromagnetic coil,
The coil back yoke is formed by laminating steel sheets having a thickness of 0.1 mm or less parallel to the rotation direction of the rotor,
The core is a coreless electrical machine apparatus, wherein the case is made of a non-conductive material in a portion that does not overlap the coil back yoke.
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