特開 2023-15537 絶縁シート及びこれを用いた電磁装置、並びに電磁装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023015537

(43)【公開日】2023-02-01

(54)【発明の名称】絶縁シート及びこれを用いた電磁装置、並びに電磁装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/47 20060101AFI20230125BHJP

   H02K 3/04 20060101ALI20230125BHJP

   H02K 15/10 20060101ALI20230125BHJP

【ＦＩ】

H02K3/47

H02K3/04 E

H02K15/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021119374

(22)【出願日】2021-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】596069542

【氏名又は名称】株式会社旭エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100087343

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 智廣

(74)【代理人】

【識別番号】100108925

【弁理士】

【氏名又は名称】青谷 一雄

(74)【代理人】

【識別番号】100186026

【弁理士】

【氏名又は名称】三原 研自

(72)【発明者】

【氏名】大内 正之

(72)【発明者】

【氏名】田村 強

【テーマコード（参考）】

5H603

5H604

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H603AA09

5H603BB01

5H603BB02

5H603BB07

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB01

5H603CB21

5H603CC19

5H603CD21

5H604AA08

5H604BB01

5H604BB03

5H604BB10

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC04

5H604CC12

5H604DA14

5H604DB01

5H604DB26

5H604PB03

5H604QA01

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP01

5H615PP12

5H615RR02

5H615SS10

5H615SS18

(57)【要約】      （修正有）

【課題】絶縁シートに空芯のコイルを精度良く取り付ける作業を容易に行うことができ、電磁装置の製造コストの低減が可能な絶縁シート及びこれを用いた電磁装置、並びに電磁装置の製造方法を提供する。
【解決手段】空芯のコイルを電磁装置の電機子の外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数配列するため前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方の面を絶縁する絶縁シートであって、複数の前記コイルを予め定められた位置にそれぞれ位置決めするための複数の位置決め部を備えるよう構成される。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空芯のコイルを電機子の外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数配列するため前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を絶縁する絶縁シートであって、
前記各コイルを予め定められた位置にそれぞれ位置決めする複数の位置決め部を備えた絶縁シート。

【請求項2】

前記位置決め部は、前記コイルの空芯に嵌め合わされる位置決め用凸部からなる請求項１に記載の絶縁シート。

【請求項3】

前記位置決め用凸部は、前記絶縁シートのシート基材に接着又は溶着により設けられる請求項２に記載の絶縁シート。

【請求項4】

前記位置決め用凸部は、前記絶縁シートのシート基材をプレス加工することにより形成される請求項２に記載の絶縁シート。

【請求項5】

前記位置決め用凸部は、前記コイルの空芯と同一形状に形成される請求項２乃至４のいずれかに記載の絶縁シート。

【請求項6】

空芯のコイルが外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数設けられる電機子と、
永久磁石が予め定められた方向に配列され前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、
を備え、
前記電機子は、前記空芯のコイルを外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数配列するため前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を絶縁する絶縁シートを有し、
前記絶縁シートとして請求項１乃至５のいずれかに記載の絶縁シートを用いた電磁装置。

【請求項7】

前記空芯のコイルは、リッツ線又はマグネットワイヤーの巻線からなり、３相のコイルを構成するよう接続される請求項６に記載の電磁装置。

【請求項8】

空芯のコイルが外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数設けられる電機子と、
永久磁石が予め定められた方向に配列され前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、
を備えた電磁装置の製造方法において、
前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を絶縁する絶縁シートであって、前記各コイルを予め定められた位置にそれぞれ位置決めする複数の位置決め部を備えた前記絶縁シートを準備する第１の工程と、
前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を前記絶縁シートで被覆する第２の工程と、
前記絶縁シートの前記各位置決め部に前記空芯のコイルを固定する第３の工程と、
を備える電磁装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁シート及びこれを用いた電磁装置、並びに電磁装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転電動機や発電機などの回転電機、あるいはリニアモータなどの電磁装置としては、例えば、電機子を備えたコアレス型ブラシレスモータがある（特許文献１）。

【0003】

このコアレス型ブラシレスモータの電機子１００は、図１６に示されるように、薄肉円筒形状に形成された芯金１０１の外周に、環状に形成された複数の電磁鋼板１０２，１０２・・・を互いに絶縁した状態で積層することにより電機子本体１０３を構成し、電機子本体１０３の外周面を細長い矩形状に形成された絶縁シート１０４によって接着剤を介して全周にわたり被覆する。

【0004】

そして、コアレス型ブラシレスモータの電機子１００は、電機子本体１０３の外周面を構成する絶縁シート１０４の表面に複数の空芯のコイル１０５，１０５・・・を周方向に沿って接着剤により固定することで製造される。

【0005】

その際、コアレス型ブラシレスモータの電機子１００の外周面に配置される複数の空芯のコイル１０５，１０５・・・は、永久磁石からなる界磁とともにコアレス型ブラシレスモータの性能を決定する部材であり、電機子本体１０３の外周面の予め定められた位置に精度良く取り付ける必要がある。

【0006】

そこで、従来のコアレス型ブラシレスモータでは、複数の空芯のコイル１０５，１０５・・・を電機子本体１０３の外周面に取り付けるため、図１７に示されるような専用の装着治具２００を用いている。

【0007】

この専用の装着治具２００は、図１７に示されるように、円盤状の台座２０１と、台座２０１の上部に垂直方向に沿って配置され、電機子本体１０３を外周に嵌め合わせた状態で保持する円筒形状の保持部２０２と、台座２０１と保持部２０２の間に配置され、空芯のコイル１０５，１０５・・・を保持した保持部材２０３を周方向に沿って電機子本体１０３の外周面と平行になるよう取り付ける取付部２０４を備えている。

【0008】

装着治具２００の取付部２０４は、平面多角柱形状に形成されており、各取付部２０４の表面には、保持部材２０３を位置決めする位置決めピン２０５と、位置決めピン２０５の上下にそれぞれ穿設された雌ネジ部２０６，２０７が設けられている。

【0009】

一方、保持部材２０３は、図１８に示されるように、平面円弧状に形成された内面の中央に空芯のコイル１０５，１０５・・・を嵌め合わせた状態で保持するための凸条２０８が長手方向に沿って設けられている。また、保持部材２０３の下端部は、装着治具２００の取付部２０４に当接される平面状に形成されているとともに、位置決めピン２０５が挿入される挿入孔２０９と、装着治具２００の雌ネジ部２０６，２０７に図示しない雄ネジを螺合させるためのザグリ穴２１０，２１１がそれぞれ形成されている。

【0010】

そして、装着治具２００は、図１９に示されるように、絶縁シート１０４の外周面に全面にわたり接着剤が塗布された電機子本体１０３を円筒形状の保持部に嵌め合わせた状態で固定した後、凸条２０８にコイル１０５，１０５・・・の空芯部を嵌め合わせたコイル１０５，１０５・・・を保持した保持部材２０３を、装着治具２００の取付部２０４の外周に位置決めピン２０５で位置決めしつつ、雌ネジ部２０６，２０７にザグリ穴２１０，２１１を介して図示しない雄ネジをそれぞれ螺合することにより固定する。このとき、空芯のコイル１０５，１０５・・・の内周面は、接着剤を介して電機子本体１０３の外周面の予め定められた位置に押圧された状態で位置決めされる。

【0011】

電機子本体１０３を保持した装着治具２００は、所要の温度に加熱された電気炉の内部に入れられて所要の時間だけ放置され、接着剤が加熱硬化されて電機子本体１０３の外周面に空芯のコイル１０５，１０５・・・が装着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平０９－０５６１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、上記従来のコアレス型ブラシレスモータの場合は、上述したように、電機子１００を組み立てるに際して専用の装着治具２００を使用する必要があり、しかも専用の装着治具２００を用いて電機子本体１０３の外周に空芯のコイル１０５，１０５・・・を配置する作業が非常に煩雑であり、大幅な製造コストの上昇を招くという技術的課題を有していた。

【0014】

そこで、本発明の目的は、電機子の絶縁シートに空芯のコイルを精度良く取り付ける作業が容易であり、電磁装置の製造コストを低減することが可能な絶縁シート及びこれを用いた電磁装置、並びに電磁装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

請求項１に記載された発明は、空芯のコイルを電機子の外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数配列するため前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を絶縁する絶縁シートであって、
前記各コイルを予め定められた位置にそれぞれ位置決めする複数の位置決め部を備えた絶縁シートである。

【0016】

請求項２に記載された発明は、前記位置決め部は、前記コイルの空芯に嵌め合わされる位置決め用凸部からなる請求項１に記載の絶縁シートである。

【0017】

請求項３に記載された発明は、前記位置決め用凸部は、前記絶縁シートのシート基材に接着又は溶着により設けられる請求項２に記載の絶縁シートである。

【0018】

請求項４に記載された発明は、前記位置決め用凸部は、前記絶縁シートのシート基材をプレス加工することにより形成される請求項２に記載の絶縁シートである。

【0019】

請求項５に記載された発明は、前記位置決め用凸部は、前記コイルの空芯と同一形状に形成される請求項２乃至４のいずれかに記載の絶縁シートである。

【0020】

請求項６に記載された発明は、空芯のコイルが外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数設けられる電機子と、
永久磁石が予め定められた方向に配列され前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、
を備え、
前記電機子は、前記空芯のコイルを外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数配列するため前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を絶縁する絶縁シートを有し、
前記絶縁シートとして請求項１乃至５のいずれかに記載の絶縁シートを用いた電磁装置である。

【0021】

請求項７に記載された発明は、前記空芯のコイルは、リッツ線又はマグネットワイヤーの巻線からなり、３相のコイルを構成するよう接続される請求項６に記載の電磁装置である。

【0022】

請求項８に記載された発明は、空芯のコイルが外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って複数設けられる電機子と、
永久磁石が予め定められた方向に配列され前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、
を備えた電磁装置の製造方法において、
前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を絶縁する絶縁シートであって、前記各コイルを予め定められた位置にそれぞれ位置決めする複数の位置決め部を備えた前記絶縁シートを準備する第１の工程と、
前記電機子の外周又は内周の少なくとも一方を前記絶縁シートで被覆する第２の工程と、
前記絶縁シートの前記各位置決め部に前記空芯のコイルを固定する第３の工程と、
を備える電磁装置の製造方法である。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、電機子の絶縁シートに空芯のコイルを精度良く取り付ける作業が容易であり、電磁装置の製造コストを低減することが可能な絶縁シート及びこれを用いた電磁装置、並びに電磁装置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータを示す正面図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータを示す断面図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータを示す左側面図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータを示す右側面図である。

【図5】界磁を示す平面構成図である。

【図6】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータの電機子を示す構成図である。

【図7】空芯のコイルを示す構成図である。

【図8】本発明の実施の形態１に係る絶縁シートを示す構成図である。

【図9】絶縁シートの位置決め用凸部を示す構成図である。

【図10】本発明の実施の形態１に係る絶縁シートの製造工程を示す構成図である。

【図11】本発明の実施の形態１に係る絶縁シートの製造工程を示す構成図である。

【図12】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータの製造工程を示す構成図である。

【図13】本発明の実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータの要部を示す正面図である。

【図14】本発明の実施の形態２に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータの絶縁シートを示す構成図である。

【図15】本発明の実施の形態３に係る絶縁シートをそれぞれ示す平面図である。

【図16】コアレス型ブラシレスモータの電機子を示す構成図である。

【図17】従来のコアレス型ブラシレスモータの製造装置を示す構成図である。

【図18】保持部材を示す構成図である。

【図19】従来のコアレス型ブラシレスモータの製造工程を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0026】

[実施の形態１]
図１は、本実施の形態１に係る電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータを示す正面図、図２は同コアレス型ブラシレスモータを示す断面図、図３は同コアレス型ブラシレスモータを示す左側面図、図４は同コアレス型ブラシレスモータを示す右側面図である。

【0027】

本実施の形態１に係るコアレス型ブラシレスモータ１は、アウターロータ方式のブラシレスモータである。このコアレス型ブラシレスモータ１は、図１及び図２に示されるように、大別して、外周に配置された円筒形状の回転子（ロータ）２と、回転子２の内部に固定して配置された電機子（ステータ）３（図４参照）と、回転子２と一体的に設けられ電機子３に回転可能となるよう支持された回転軸（シャフト）４とを備えている。

【0028】

回転子２は、円筒形状に形成されたバックヨーク（継鉄）５と、バックヨーク５の内周面に周方向に沿って取り付けられた円筒形状の界磁６から構成されている。バックヨーク５は、ＳＳ４００等の一般構造用圧延鋼材によって比較的薄肉の円筒形状に形成されている。バックヨーク５の一端部５ａ（図中左端部）は、他の部分に比較して内側へ向けて若干厚肉に形成されている。バックヨーク５の一端部５ａには、長円形状に形成された排気口７，７・・・が周方向に沿って等しい間隔で複数（図示例では８つ）設けられている。また、バックヨーク５の一端部５ａは、回転軸４の円盤状に形成されたフランジ部１４の外周端１９に嵌合や接着等の手段により固定されている。

【0029】

バックヨーク５の内周面には、複数の永久磁石８，８・・・からなる円筒形状の界磁６が全周にわたり取り付けられている。界磁６を構成する永久磁石８，８・・・は、軸方向に沿って細長い略直方体状に形成されたものが、周方向に沿って互いに密着した状態、またはある距離だけ離れた状態で複数（例えば、２４個）配置されている。
界磁６としては、例えば、図５に示されるように、リング状の円筒磁石を用いて、複数の永久磁石８，８・・・を界磁６の内周から外周に向けてＮ極とＳ極が交互に位置するよう着磁したＮ－Ｓ配列のものが用いられる。

【0030】

回転軸４は、図２に示されるように、コアレス型ブラシレスモータ１の中心に軸方向に沿って配置されている。回転軸４は、その軸方向に沿ってコアレス型ブラシレスモータ１の内部に配置される長尺な主軸部１０と、主軸部１０の軸方向に沿った一端側（図中右側）にテーパ部１１を介して主軸部１０より外径が小さく形成された出力軸部１２と、主軸部１０の軸方向に沿った他端側（図中左側）に主軸部１０より僅かに外径が大きく形成された中径部１３を介して半径方向外方へ向けた円盤状に設けられたフランジ部１４（図３参照）と、フランジ部１４の外側面に相対的に外径が大きく形成された大径部１５と、大径部１５の外側端に短く突出した外径が最も小さい小径部１６とを備えている。

【0031】

回転軸４のフランジ部１４は、図２及び図３に示されるように、外側面が全面的に閉塞された円盤状に形成されている。フランジ部１４の内側面には、中径部１３より外径が大きく形成された中心部１７から半径方向に沿った外方へ向けて平板状に伸びた回転翼１８が周方向に沿って複数（図示例では８個）設けられている。回転翼１８は、その先端部１８ａの幅が基端部１８ｂより若干小さく設定されている。また、回転翼１８の先端は、バックヨーク５の外周に設けられた排気口７，７・・・の間に位置するよう配置されている。

【0032】

さらに、回転軸４のフランジ部１４は、その外周端１９が軸方向に沿った内側へ向けて回転軸４と平行となるよう全周にわたり屈曲された短い円筒状に形成されている。このフランジ部１４の外周端１９には、バックヨーク５の排気口７，７・・・が内部へ向けて貫通した状態で設けられている。このフランジ部１４の外周端１９には、上述したように、バックヨーク５の一端部５ａが嵌合や接着等の手段により固定されている。バックヨーク５を備えた界磁６からなる回転子２は、フランジ部１４を介して回転軸４に片持ち梁状に一体的に連結され、回転軸４とともに回転する。

【0033】

回転軸４の回転検出方法は、接続した駆動回路の機能により、３相のコイルの逆起電力を利用して行うセンサレス方式を採用している。故に、磁極を検出するための素子（ホール素子又はホールＩＣ）等は、モータには搭載されていないので、シンプルな構造となっている。

【0034】

回転軸４の主軸部１０には、図２に示されるように、その軸方向に沿った両端部に配置された軸受部材の一例としてのベアリング２０，２１を介して内部ハウジング２２が装着されている。一方のベアリング２０は、その一端部（図中左端部）が回転軸４の中径部１３の端面に突き当てられた状態で配置されている。このベアリング２０の軸方向に沿った他端部（図中右端部）は、内部ハウジング２２の内周面に装着されたＣ形状の穴用止め輪２３によって位置決めされている。

【0035】

また、他方のベアリング２１は、その一端部（図中右端部）が回転軸４のテーパ部１１の内側に装着されたＣ形状の軸用止め輪２４によって位置決めされている。このベアリング２１の軸方向に沿った他端部（図中左端部）は、環状の波ワッシャー２５を介して円筒スペーサ２６に突き当てられている。円筒スペーサ２６は、内部ハウジング２２の内周面に固定された状態で配置されて一対のベアリング２０，２１の間隔を所定の値に保持する円筒形状の部材である。円筒スペーサ２６の軸方向に沿った一端部（図中左端部）は、Ｃ形状の穴用止め輪２３に突き当てられている。また、円筒スペーサ２６の軸方向に沿った他端部（図中右端部）は、半径方向に沿った内側へ向けて折り曲げられ端部２６ａが円形状に開口された端面を形成している。円筒スペーサ２６は、この端部２６ａが波ワッシャー２５に突き当てられている。円筒スペーサ２６は、内部ハウジング２２の内周面に嵌合し、波ワッシャー２５のバネ圧と共に、ベアリング２０，２１に定圧予圧を与えるためのものである。

【0036】

内部ハウジング２２は、円筒形状の電機子３を固定した状態で保持する部材である。内部ハウジング２２は、軽量化などのため、アルミニウムによる一体成型等により形成される。内部ハウジング２２は、電機子３の軸方向に沿った長さと略同等の長さを有する円筒状に形成された円筒部２７と、円筒部２７の軸方向に沿った両端部にそれぞれ半径方向の外方へ向けて環状に設けられた第１及び第２の環状部２８，２９とを備えるよう構成されている。

【0037】

内部ハウジング２２の第１の環状部２８には、軸方向に沿って空気を挿通させるための挿通孔３１，３１・・・が周方向に沿って複数開口されている。

【0038】

一方、内部ハウジング２２の第２の環状部２９には、図２に示されるように、第１の環状部２８に比較して厚肉であって且つ外径が大きい円環状に形成されている。内部ハウジング２２の第２の環状部２９は、その軸方向に沿った内側に電機子３の内周面と接着剤等で接合されている。当該接合部は、第２の環状部２９の外周端より外径が小さく設定された段差部として軸方向の内側に沿った短い円筒形状に形成されている。内部ハウジング２２の第２の環状部２９は、その外周端が電機子３の外径と同等か又は若干大きく設定されている。内部ハウジング２２の第２の環状部２９とバックヨーク５との間には、間隙Ｇが設けられている。

【0039】

内部ハウジング２２の第２の環状部２９には、図４に示されるように、周方向に沿って複数（図示例では１２個）の吸気口３３，３３・・・が開口されている。第１の環状部２８の挿通口３１，３１・・・は、吸気口３３，３３・・・と軸方向に沿った同じ位置に同一の内径を有する円形状に形成されている。第２の環状部２９の複数の吸気口３３，３３・・・からコアレス型ブラシレスモータ１の内部に取り入れられた外気は、図２に示されるように、内部ハウジング２２の内部を通過する間に当該ブラシレスモータ１の電機子３を冷却しつつ、第１の環状部２８の複数の挿通孔３１，３１・・・からブラシレスモータ１の軸方向に沿った端部（図中左側端部）へと流れる。このような空気の流れは、回転軸４の回転翼１８によって作り出される。回転軸４の回転翼１８によって半径方向に沿った外方へと流れる空気は、バックヨーク５の排気口７，７・・・から外部に排出される。

【0040】

また、内部ハウジング２２の第２の環状部２９には、図４に示されるように、コアレス型ブラシレスモータ１を所望の位置に取り付けるための取付用のネジ穴３４，３４・・・が複数（図示例では４つ）設けられている。さらに、内部ハウジング２２の第２の環状部２９には、後述する電機子３のコイル４４，４４・・・の配線を挿通するため挿通孔に装着されたブッシュ３５，３５・・・が２個を一組として外周端に沿って複数組（図示例では１８組）設けられている。なお、図中、符号３６は電機子３のコイルの温度を検知する温度センサ３７（図２参照）の配線を挿通するため、内部ハウジング２２の第２の環状部２９の最上端に設けられた挿通孔に装着されたブッシュを示している。また、図２には、便宜上、取付用のネジ穴３４，３４・・・の断面が図示されているが、当該取付用のネジ穴３４，３４・・・は、図４に示されるように、垂直方向及び水平方向に対して４５度をなす位置に配置されている。

【0041】

また、図示の実施の形態１では、内部ハウジング２２の軸方向に沿った長さを可能な限り短くし、且つ取付用のネジ穴３４，３４・・・が設けられる部分の剛性を高めるため、第２の環状部２９の外側面には、円筒部２７の外径と同一の外径を有し、当該円筒部２７より内径が小さく厚肉に形成された厚肉円筒部３８が形成されている。そして、取付用のネジ穴３４，３４・・・は、第２の環状部２９の厚肉円筒部３８に設けられている。その際、取付用のネジ穴３４，３４・・・は、その外周端が内部ハウジング２２の円筒部２７の内周端より外側（円筒部２７の肉厚の内部）に位置するよう配置されている。そのため、第２の環状部２９の厚肉円筒部３８に取付用のネジ穴３４，３４・・・を設けるにあたり、取付用のネジ穴３４，３４・・・の奥側の端部が内部ハウジング２２の円筒部２７の内部に埋没するのを回避するため、円筒部２７の右側端部には、厚肉円筒部３８の内側から外周へ向けて穿設された環状の凹部３９が設けられている。

【0042】

内部ハウジング２２には、図２に示されるように、電機子３が接着等の手段により固定された状態で設けられている。電機子３は、その軸方向に沿った両端部のみが第１の環状部２８及び第２の環状部２９にそれぞれ装着されている。電機子３の内周面は、内部ハウジング２２の第１及び第２の環状部２８，２９の間に形成された空間に露出している。

【0043】

電機子３は、図６に示されるように、薄肉円筒形状に形成されたステンレス等からなる芯金４０を備えている。芯金４０の軸方向に沿った一端部には、フランジ部４１が半径方向に沿った外方向に向けて短く形成されている。芯金４０の外周には、薄い電磁鋼板等からなる環状の積層板４２，４２・・・が全長にわたり接着剤を介して貼り合わされた状態で複数枚（例えば、１４５枚）積層されている。複数枚の積層板４２，４２・・・は、旋削や切削加工などにより外径が均一な円筒面となるよう加工される。芯金４０と環状の積層板４２，４２・・・は、電機子本体３’を構成している。

【0044】

電機子本体３’の積層板４２，４２・・・の外周面には、絶縁性を保持するための絶縁シート４３が全周にわたり接着剤を介して巻き付けられている。

【0045】

また、電機子３の絶縁シート４３の外周面には、複数（図示例では１８個）の空芯のコイル４４，４４・・・が周方向に沿って全周にわたり接着等の手段により設けられている。電機子３の外周に配置される複数のコイル４４，４４・・・は、コアレス型ブラシレスモータ１の性能を決定するものであり、その取付位置に高い精度が要求される。

【0046】

空芯のコイル４４，４４・・・は、図７に示されるように、リッツ線又は通常のマグネットワイヤーからなる巻線４５を予め定められた回数にわたり中心を空芯部４６として長円形状に巻き付けて構成されている。また、空芯のコイル４４，４４・・・は、円筒形状に形成された電機子３の外周に配置されるものである。そのため、空芯のコイル４４，４４・・・は、その内周面及び外周面が電機子３の外径に対応した曲率半径Ｒ１，Ｒ２を有する円弧状に形成されている。リッツ線は、例えば、合成樹脂が被覆された外径０．２ｍｍ程度の銅線を予め定められた本数（例えば、８本）だけ束ねて撚りを加えたものである。巻線４５としては、例えば、リッツ線をα巻きで２層配列巻きに巻回したものが用いられる。α巻きとは、コイル４４の巻線４５の巻き始めと巻き終わりの両方がコイル４４の外周に形成される巻き方である。コイル４４の中心には、長手方向に沿って直線状に形成され、その両端部が巻線４１の曲率に対応した曲率半径の円弧状に形成された空隙部（空芯）４６が形成されている。コイル４４，４４・・・は、その中心に鉄心（コア）を有しないコアレス型のコイルである。

【0047】

空芯のコイル４４，４４・・・は、巻き線機などを用いて製造される。その際、空芯のコイル４４，４４・・・は、巻き線機の空隙部４６に対応した形状に形成された図示しない巻き芯に対して、巻線４５の両端を保持した状態で巻線の両端の回転方向が互いに逆方向となるよう且つ所定の曲率半径を有するように巻き付けられる。巻線４５の一端は、コイル４４の一層目を構成し、巻線４５の他端は、コイル４４の二層目を構成する。その際、巻線４５は、コイル４４の内周面と外周面がそれぞれ所定の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を有する円弧状に巻回される。巻線４５の両端は、図７に示されるように、コイル４４の長手方向に沿った同一の端部にそれぞれ引き出される。コイル４４の巻線４５の両端４５ａ，４５ｂは、当該コイル４４に通電するための図示しない配線を接続するため、巻線４５の銅線が露出されてハンダ付け処理が施されている。コイル４４の配線は、図４に示されるように、上述したごとく、第２の環状部２９のブッシュ３５，３５・・・を介してコアレス型ブラシレスモータ１の外部に引き出される。電機子３の空芯のコイル４４，４４・・・は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相等の３相の巻き線を構成するよう２つおきのコイル４４，４４・・・同士の互いの配線が直列接続となるよう接続される。そして、３相の巻き線を構成する空芯のコイル４４，４４・・・は、コアレス型ブラシレスモータ１の図示しない駆動装置に接続される。

【0048】

ところで、電機子３の外周に複数設けられる空芯のコイル４４，４４・・・は、複数の永久磁石８，８・・・からなる界磁６とともにコアレス型ブラシレスモータ１の性能を決定する重要な構成要素であり、トルクリップルを抑制するため、その取付位置には高い精度が要求される。

【0049】

そこで、本実施の形態１に係るコアレス型ブラシレスモータ１は、電機子３の絶縁シート４３に複数の空芯のコイル４４，４４・・・を精度良く取り付けことが可能なことは勿論のこと、当該複数の空芯のコイル４４，４４・・・の取付作業を容易に行うことが可能な絶縁シート４３として次のものを採用している。

【0050】

すなわち、本実施の形態１に係るコアレス型ブラシレスモータ１に用いられる絶縁シート４３は、図８に示されるように、空芯のコイル４４，４４・・・を予め定められた位置にそれぞれ位置決めするための複数の位置決め部５０，５０・・・を備えるよう構成されている。位置決め部５０，５０・・・としては、例えば、コイル４４，４４・・・の空芯部４６に嵌め合わされる空芯部４６と同一形状の位置決め用凸部５１，５１・・・からなるものが用いられる。

【0051】

本実施の形態１に係る絶縁シート４３は、平面細長い長方形の薄いシート状又はフィルム状に形成されたシート基材５２を備えている。シート基材５２の材料としては、例えば、耐熱性や寸法安定性などに優れた所謂“スーパーエンジニアリングプラスチック”であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が用いられる。ただし、シート基材５２の材料としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に限定されるものではなく、耐熱性や寸法安定性などに優れ且つ可撓性を有するシート状に成形可能な材料であれば、他の材料を用いても良いことは勿論である。シート基材５２の材料として使用可能な他の材料としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）以外に、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、あるいはこれらの複合材料などを挙げることができる。

【0052】

絶縁シート４３を構成するシート基材５２には、図８に示されるように、位置決め用凸部５１，５１・・・が設けられている。位置決め用凸部５１，５１・・・は、例えば、シート状基材５２と同一の材料である耐熱性や寸法安定性などに優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）によって形成される。位置決め用凸部５１，５１・・・は、接着剤を用いた接着や超音波溶着などによる溶着等の手段によりシート基材５２のコイル４４，４４・・・の装着位置に対応した予め定められた位置に固定した状態で設けられる。

【0053】

位置決め用凸部５１，５１・・・は、図９に示されるように、その平面形状が空芯のコイル４４，４４・・・の空隙部４６と同一形状に形成されている。また、位置決め用凸部５１，５１・・・は、固定子３の外周に固定された状態で使用されるため、その下面及び上面は、固定子３の外径に応じた曲率半径Ｒ１，Ｒ２を有する円弧状の曲面として形成される。

【0054】

図示の実施の形態１では、位置決め用凸部５１，５１・・・が、コイル４４，４４・・・の数に対応してシート基材５２の周方向に沿って等間隔となるよう１８個設けられている。

【0055】

＜コアレス型ブラシレスモータの製造方法＞
本実施の形態１に係るコアレス型ブラシレスモータ１は、次のように、電機子３の外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って空芯のコイル４４，４４・・・を複数配列するに際して、電機子３の外周又は内周の少なくとも一方の面を絶縁する絶縁シート４３であって、絶縁シート４３のシート基材５２に複数のコイル４４，４４・・・を予め定められた位置にそれぞれ位置決めする複数の位置決め部５０，５０・・・を備えた絶縁シート４３を準備する第１の工程と、電機子３の外周又は内周の少なくとも一方の面に絶縁シート４３を被覆する第２の工程と、電機子３の外周又は内周の少なくとも一方の面に被覆された絶縁シート４３の複数の位置決め部５０，５０・・・に空芯のコイル４４，４４・・・を位置決め固定する第３の工程と、を備えるよう製造される。

【0056】

すなわち、本実施の形態１に係るコアレス型ブラシレスモータ１を製造するにあたり、固定子３の外周又は内周の少なくとも一方に周方向に沿って空芯のコイル４４，４４・・・を複数配列するに際して、電機子３の外周又は内周の少なくとも一方の面を絶縁する絶縁シート４３であって、絶縁シート４３のシート基材５２に複数のコイル４４，４４・・・を予め定められた位置にそれぞれ位置決めする複数の位置決め部５０，５０・・・を備えた絶縁シート４３を準備する第１の工程が行なわれる。

【0057】

絶縁シート４３は、コアレス型ブラシレスモータ１を組み立てる製造工程とは別の工程で予め製造される。

【0058】

まず、図１０に示されるように、絶縁シート４３を構成するシート基材５２が準備される。シート基材５２は、所要の厚さ、所要の幅を有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製の長尺なシートを所要の長さを有するよう裁断することにより製造される。なお、シート基材５２は、次に述べるように、位置決め用凸部５１，５１・・・を固定した状態で設けた後に、所要の長さを有するよう裁断することにより製造しても勿論良い。

【0059】

次に、所要の長さを有するよう裁断されたシート基材５２の表面には、図１１に示されるように、位置決め用凸部５１，５１・・・が接着や超音波溶着等の溶着により予め定められた位置に固定した状態で設けられる。位置決め用凸部５１，５１・・・は、作業性等を考慮すると、シート基材５２と同じポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等で製造されて超音波溶着等の溶着により設けられるのが望ましい。その際、位置決め用凸部５１，５１・・・は、その内周面が電機子３の外周形状に応じた曲率半径Ｒ１，Ｒ２を有する円弧状に形成されているため、シート基材５２の表面に位置決め用凸部５１，５１・・・を超音波溶着等の溶着により設ける工程は、シート基材５２の裏面を電機子３の曲率半径と等しい半径を有するロール形状の支持部材により支持しながら行うのが望ましい。

【0060】

その後、電機子３の外周面に絶縁シート４３を被覆する第２の工程が行なわれる。

【0061】

この第２の工程は、図１２に示されるように、電機子３の外周面又は絶縁シート４３の裏面に接着剤５３を塗布した後、当該絶縁シート４３を電機子３の外周面に接着剤５３を介して巻き付けることにより実施される。そして、外周面に絶縁シート４３が接着剤５３を介して巻き付けられた電機子３は、真空チャンバー内にて減圧されることにより、電機子３の外周面と絶縁シート４３との間に存在する気泡が除去される。

【0062】

次に、外周面に絶縁シート４３が接着剤を介して巻き付けられた電機子３は、加熱炉の内部に収容され、所要の温度（例えば、１５０℃）に所要時間（３時間）だけ置かれて接着剤５３が硬化される。なお、接着剤５３としては、例えば、二液混合型のエポキシ樹脂が用いられる。

【0063】

次に、外周面に絶縁シート４３が巻き付けられた電機子３は、図１３に示されるように、絶縁シート４３の位置決め用凸部５１，５１・・・に空芯のコイル４４，４４・・・を接着剤を介して接着固定する第３の工程が実施される。

【0064】

この第３の工程では、図１３に示されるように、電機子３の外周に巻き付けられた絶縁シート４３に空芯のコイル４４，４４・・・を、絶縁シート４３の各位置決め用凸部５１，５１・・・に空芯のコイル４４，４４・・・の空隙部４６を嵌め合わせるようにして取り付ける。その際、空芯のコイル４４，４４・・・の内周面には、接着剤が塗布される。

【0065】

その後、空芯のコイル４４，４４・・・が接着剤を介して外周面に取り付けられた電機子３は、図示しない加熱炉の内部に収容され、所要の温度に所要時間だけ置かれて接着剤が硬化される。

【0066】

このようにして、電機子３が製造される。その後、製造された電機子３は、図２に示されるように、コアレス型ブラシレスモータ１の内部ハウジング２２に接着剤を介して固定されることにより、コアレス型ブラシレスモータ１が製造される。

【0067】

このように、本実施の形態１に係る絶縁シート４３を適用したコアレス型ブラシレスモータ１は、電機子３の外周面を絶縁する絶縁シート４３に空芯のコイル４４，４４・・・を所定の取付位置に位置決めする位置決め用凸部５１，５１・・・を一体的に設けたため、電機子３を製造するにあたり、絶縁シート４３の位置決め用凸部５１，５１・・・に空芯のコイル４４，４４・・・を当該コイル４４，４４・・・の空隙部４６を嵌め合わせた状態で位置決めして取り付ければ良く、空芯のコイル４４，４４・・・の取付位置は、絶縁シート４３の位置決め用凸部５１，５１・・・によって精度良く決定され、電機子３の絶縁シート４３に空芯のコイル４４，４４・・・精度良く取り付ける作業が容易であり、コアレス型ブラシレスモータ１の製造コストを低減することが可能となる。

【0068】

[実施の形態２]
図１４は、実施の形態２に係る絶縁シートの一例及びこれを用いた電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータの要部を示す構成図である。

【0069】

本実施の形態２に係る絶縁シート４３は、シート基材５２に予め成形された位置決め用凸部５１を接着や溶着等の手段により設けるのではなく、シート基材５２に一体的に位置決め用凸部５１を形成するよう構成されている。

【0070】

すなわち、本実施の形態２に係る絶縁シート４３は、図１４に示されるように、プレス装置を用いてシート基材５２に複数の位置決め用凸部５１，５１・・・を一体的に成形するよう構成されている。このとき、位置決め用凸部５１，５１・・・は、電機子３の外周に固定された状態で使用されるため、その下面（空隙部４６を形成する空間部）及び上面は、電機子３の外径に応じた曲率半径Ｒ１，Ｒ２を有する円弧状の曲面として形成される。

【0071】

本実施の形態２に係る絶縁シート４３は、シート基材５２に複数の位置決め用凸部５１，５１・・・を一体的に成形するよう構成されているので、位置決め用凸部５１，５１・・・を精度良く且つ容易に形成することができ、製造コストをより一層低減することが可能となる。

【0072】

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

【0073】

[実施の形態３]
図１５は、実施の形態３に係る絶縁シートの一例及びこれを用いた電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータを示す構成図である。

【0074】

本実施の形態３に係る絶縁シート４３は、図１５に示されるように、シート基材５２に設けられる位置決め用凸部５１の形状が前記実施の形態１と異なるように構成されている。

【0075】

すなわち、本実施の形態３に係る絶縁シート４３は、図１５に示されるように、シート基材５２に設けられる位置決め用凸部５１の形状が空芯のコイル４４，４４・・・の空隙部４６と同一形状ではなく、コイル４４，４４・・・の空隙部４６の長手方向に沿った両端部のみと同一形状、又はコイル４４，４４・・・の空隙部４６の長手方向に沿った両端部を除いた中間部のみと同一形状となるよう構成されている。

【0076】

本実施の形態３に係る絶縁シート４３の場合には、シート基材５２に設けられる位置決め用凸部５１の大きさ（形状及び面積）が小さくなり、位置決め用凸部５１を形成する材料を減少させることが可能となり、この面から製造コストの低減が可能となる。

【0077】

その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

【0078】

なお、前記実施の形態では、電磁装置の一例としてのコアレス型ブラシレスモータに適用した場合について説明したが、電磁装置としてのコアレス型ブラシレスモータに限定されるものではなく、空芯のコイルを用いた発電機やリニアモータなどの電磁装置に適用することができることは勿論である。

【0079】

また、前記実施の形態では、電機子として芯金の外周面に空芯のコイルを配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電機子として芯金の内周面又は外周面及び内外周面の双方に空芯のコイルを配置した場合に適用しても良いことは勿論である。

【0080】

さらに、前記実施の形態では、位置決め用凸部として空芯コイルの空隙部の形状に対応した形状のものを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、位置決め用凸部としては、空芯コイルの外周形状に対応した形状のものを用いても良い。

【符号の説明】

【0081】

１…コアレス型ブラシレスモータ
２…回転子
３…電機子
４…回転軸
５…バックヨーク
６…界磁
７…排気口
８…永久磁石
１０…主軸部
１１…テーパ部
１２…出力軸部
１３…中径部
１４…フランジ部
１５…大径部
１６…小径部
１７…中心部
１８…回転翼
２０，２１…ベアリング
２２…内部ハウジング
２３…Ｃ形状の穴用止め輪
２４…Ｃ形状の軸用止め輪
２５…波ワッシャー
２６…円筒スペーサ
２７…円筒部
２８，２９…第１及び第２の環状部
３１…挿通孔
３３…吸気口
３４…取付用のネジ穴
４０…芯金
４１…フランジ部
４２…積層板
４３…絶縁シート
４４…空芯のコイル
４５…巻線
４６…空芯部
５０…位置決め部
５１…位置決め用凸部
５２…シート基材
５３…接着剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】