特許 7436764 コイルユニット、コイルアセンブリ及びエネルギー変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-14

(45)【発行日】2024-02-22

(54)【発明の名称】コイルユニット、コイルアセンブリ及びエネルギー変換器

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/04 20060101AFI20240215BHJP

【ＦＩ】

H02K3/04 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023099735

(22)【出願日】2023-06-19

【審査請求日】2023-06-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522478787

【氏名又は名称】株式会社ＮＯＴ’Ｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(72)【発明者】

【氏名】坂下 昭洋

(72)【発明者】

【氏名】林 晶

【審査官】木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０６６３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７２７０８５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０６－１６５４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３６１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０３０８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４５６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／０４－ ３／２０

Ｈ０２Ｋ ３／２８

Ｈ０１Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

枠状をなし、一対の第一縦辺部、当該第一縦辺部の一端部をつなぐ一端側第一横辺部、及び当該第一縦辺部の他端部をつなぐ他端側第一横辺部を有するとともに、一対の当該第一縦辺部、当該一端側第一横辺部、及び当該他端側第一横辺部の内側に第一空芯部が設けられた第一空芯コイルと、
枠状をなし、一対の第二縦辺部、当該第二縦辺部の一端部をつなぐ一端側第二横辺部、及び当該第二縦辺部の他端部をつなぐ他端側第二横辺部を有するとともに、一対の当該第二縦辺部、当該一端側第二横辺部、及び当該他端側第二横辺部の内側に第二空芯部が設けられた第二空芯コイルと、
枠状をなし、一対の第三縦辺部、当該第三縦辺部の一端部をつなぐ一端側第三横辺部、及び当該第三縦辺部の他端部をつなぐ他端側第三横辺部を有するとともに、一対の当該第三縦辺部、当該一端側第三横辺部、及び当該他端側第三横辺部の内側に第三空芯部が設けられた第三空芯コイルと、で構成され、
前記第一縦辺部、前記第二縦辺部、及び前記第三縦辺部は、所定の円周面の軸線に沿う向きに指向した状態で当該円周面に沿うように湾曲するものであり、
前記一端側第一横辺部は、前記円周面に沿うように湾曲するものであり、
前記一端側第二横辺部は、前記円周面よりも直径が大になる外側円周面に沿うように湾曲するものであり、
前記一端側第三横辺部は、前記外側円周面よりも直径が大になる最外側円周面に沿うように湾曲するものであり、
前記第一縦辺部、前記第二縦辺部、及び前記第三縦辺部の幅は同一であり、前記第一空芯部、前記第二空芯部、及び第三空芯部の幅は同一であり、且つ、前記第一空芯部の幅は一つの第一縦辺部の幅の２倍であり、
前記一対の第一縦辺部は、前記円周面の周方向の一方に位置する一方の第一縦辺部と、前記円周面の周方向の他方に位置する他方の第一縦辺部とを備え、
前記一対の第二縦辺部は、前記周方向の一方に位置する一方の第二縦辺部と、前記周方向の他方に位置する他方の第二縦辺部とを備え、
前記一対の第三縦辺部は、前記周方向の一方に位置する一方の第三縦辺部と、前記周方向の他方に位置する他方の第三縦辺部とを備え、
前記第一空芯コイル、前記第二空芯コイル、及び前記第三空芯コイルは、前記一端側第一横辺部、前記一端側第二横辺部、及び前記一端側第三横辺部が、前記円周面の径方向において外側から、前記一端側第三横辺部、前記一端側第二横辺部、前記一端側第一横辺部の順に重なるように配置され、
前記第二空芯コイルは、前記第三空芯コイルに対し、前記一方の第二縦辺部の分だけ前記周方向の一方にオフセットして配置され、
前記第一空芯コイルは、前記第三空芯コイルに対し、前記他方の第一縦辺部の分だけ前記周方向の他方にオフセットして配置され、
前記第一空芯部に前記他方の第二縦辺部及び前記他方の第三縦辺部が幅方向に並んで配置され、前記第二空芯部に前記一方の第三縦辺部及び前記一方の第一縦辺部が幅方向に並んで配置され、前記第三空芯部に前記一方の第一縦辺部及び前記他方の第二縦辺部が幅方向に並んで配置されたコイルユニット。

【請求項2】

前記他端側第三横辺部は、前記円周面に沿うように湾曲するものであり、
前記他端側第二横辺部は、前記円周面よりも直径が小になる内側円周面に沿うように湾曲するものであり、
前記他端側第一横辺部は、前記内側円周面よりも直径が小になる最内側円周面に沿うように湾曲するものである請求項１に記載のコイルユニット。

【請求項3】

請求項１に記載のコイルユニットを前記円周面に沿って円筒状に配置したコイルアセンブリ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のコイルユニットを前記円周面に沿って１個以上配置した、又は請求項３に記載のコイルアセンブリを用いたエネルギー変換器であって、
前記コイルユニットの有効コイル部の内周側に配置される内側ヨークと、前記有効コイル部の外周側に配置される外側ヨークとを備え、
前記内側ヨーク及び前記外側ヨークの内、少なくとも前記内側ヨークにマグネットが設けられ、
前記内側ヨーク及び前記外側ヨークが一体に、前記コイルユニットに対し相対回転するエネルギー変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の空芯コイルで構成されたコイルユニット、コイルアセンブリ及びそれを用いたエネルギー変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のインナーロータ型コアレスモータは、コイル間のギャップや空芯コイルを使用する場合の空芯部などで隙間が多く、磁束と直交するコイルの有効な線束領域は利用率が低くなっている。このようなコイル間のギャップや空芯コイルにおける空芯部にコイルの線束を配置して有効利用できれば、モータの特性を大きく向上させることができる。

【0003】

特許文献１には、モータに用いられるステータのコイルアセンブリとして、枠状をなす各コイルの空芯部に他のコイルの縦辺部（有効コイル部）が収容されるように構成されたものが示されている。各コイルの外形は、円環をＮ等分した分割リング形状であって、分割リング形状の２つの側辺のなす角度が３６０°／Ｎ以下になるように形成されていて、コイル同士を密に配置できるようにしている。

【0004】

特許文献１のコイルアセンブリにおいて、各コイルの縦辺部における断面形状（縦辺部が伸延する向きを軸線方向とする場合に軸線方向に直交する面での断面形状）は、同文献に図示されているように扇形である。すなわち、モータの特性を向上させるべく縦辺部の断面積を広く取ろうとすると、縦辺部同士の隙間は狭まるため、ステータとして組み立てるにあたり、コイルを径方向から組み付けることができなくなる。この点に関して特許文献１のコイルアセンブリでは、コイルを軸線方向に相対的に移動させて組み付けるようにしている。しかし、モータのトルクを増大させるべく縦辺部の長さを長くしていくにつれ、コイルを軸線方向に移動させる距離も増えることになる。すなわち、この種のコイルアセンブリを組み立てるには、コイル同士の径方向の隙間が殆ど無い状態でコイルを長い距離移動させさせなければならず、組み立て性の点で難がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６８６４２０４号公報

【文献】特開２０２１－１４１７６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで特許文献２には、コイルアセンブリを構成する複数のコイルのうち、最後に残ったコイルを径方向内側から組付けることができるコイル（第一コイル）を備えるモータが示されている。しかし、第一コイルの縦辺部の断面形状は、図示されているように略平行四辺形になるものであって、隣り合う縦辺部における径方向外側では、縦辺部同士の間に大きな隙間があいている。従って特許文献２のコイルアセンブリは、モータの特性向上においてこの隙間の分のスペースが有効利用できていない状況にある。

【0007】

このような点に鑑み、本発明は、組み立て性に優れるとともにコイルの線束を高密度に配置することができるコイルユニット、コイルアセンブリ及びこれを用いたエネルギー変換器を提案することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、枠状をなし、一対の第一縦辺部、当該第一縦辺部の一端部をつなぐ一端側第一横辺部、及び当該第一縦辺部の他端部をつなぐ他端側第一横辺部を有するとともに、一対の当該第一縦辺部、当該一端側第一横辺部、及び当該他端側第一横辺部の内側に第一空芯部が設けられた第一空芯コイルと、枠状をなし、一対の第二縦辺部、当該第二縦辺部の一端部をつなぐ一端側第二横辺部、及び当該第二縦辺部の他端部をつなぐ他端側第二横辺部を有するとともに、一対の当該第二縦辺部、当該一端側第二横辺部、及び当該他端側第二横辺部の内側に第二空芯部が設けられた第二空芯コイルと、枠状をなし、一対の第三縦辺部、当該第三縦辺部の一端部をつなぐ一端側第三横辺部、及び当該第三縦辺部の他端部をつなぐ他端側第三横辺部を有するとともに、一対の当該第三縦辺部、当該一端側第三横辺部、及び当該他端側第三横辺部の内側に第三空芯部が設けられた第三空芯コイルと、で構成され、前記第一縦辺部、前記第二縦辺部、及び前記第三縦辺部は、所定の円周面の軸線に沿う向きに指向した状態で当該円周面に沿うように湾曲するものであり、前記一端側第一横辺部は、前記円周面に沿うように湾曲するものであり、前記一端側第二横辺部は、前記円周面よりも直径が大になる外側円周面に沿うように湾曲するものであり、前記一端側第三横辺部は、前記外側円周面よりも直径が大になる最外側円周面に沿うように湾曲するものであり、前記第一縦辺部、前記第二縦辺部、及び前記第三縦辺部の幅は同一であり、前記第一空芯部、前記第二空芯部、及び第三空芯部の幅は同一であり、且つ、前記第一空芯部の幅は一つの第一縦辺部の幅の２倍であり、前記一対の第一縦辺部は、前記円周面の周方向の一方に位置する一方の第一縦辺部と、前記円周面の周方向の他方に位置する他方の第一縦辺部とを備え、前記一対の第二縦辺部は、前記周方向の一方に位置する一方の第二縦辺部と、前記周方向の他方に位置する他方の第二縦辺部とを備え、前記一対の第三縦辺部は、前記周方向の一方に位置する一方の第三縦辺部と、前記周方向の他方に位置する他方の第三縦辺部とを備え、前記第一空芯コイル、前記第二空芯コイル、及び前記第三空芯コイルは、前記一端側第一横辺部、前記一端側第二横辺部、及び前記一端側第三横辺部が、前記円周面の径方向において外側から、前記一端側第三横辺部、前記一端側第二横辺部、前記一端側第一横辺部の順に重なるように配置され、前記第二空芯コイルは、前記第三空芯コイルに対し、前記一方の第二縦辺部の分だけ前記周方向の一方にオフセットして配置され、前記第一空芯コイルは、前記第三空芯コイルに対し、前記他方の第一縦辺部の分だけ前記周方向の他方にオフセットして配置され、前記第一空芯部に前記他方の第二縦辺部及び前記他方の第三縦辺部が幅方向に並んで配置され、前記第二空芯部に前記一方の第三縦辺部及び前記一方の第一縦辺部が幅方向に並んで配置され、前記第三空芯部に前記一方の第一縦辺部及び前記他方の第二縦辺部が幅方向に並んで配置されたコイルユニットである。

【0009】

上述したコイルユニットは、前記他端側第三横辺部は、前記円周面に沿うように湾曲するものであり、前記他端側第二横辺部は、前記円周面よりも直径が小になる内側円周面に沿うように湾曲するものであり、前記他端側第一横辺部は、前記内側円周面よりも直径が小になる最内側円周面に沿うように湾曲するものであることが好ましい。

【0010】

また本発明は、上述したコイルユニットを前記円周面に沿って円筒状に配置したコイルアセンブリでもある。

【0011】

また本発明は、上述したコイルユニットを前記円周面に沿って１個以上配置した、又は請求項３に記載のコイルアセンブリを用いたエネルギー変換器であって、前記コイルユニットの有効コイル部の内周側に配置される内側ヨークと、前記有効コイル部の外周側に配置される外側ヨークとを備え、前記内側ヨーク及び前記外側ヨークの内、少なくとも前記内側ヨークにマグネットが設けられ、前記内側ヨーク及び前記外側ヨークが一体に、前記コイルユニットに対し相対回転するエネルギー変換器でもある。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、第一空芯コイル、第二空芯コイル、及び第二空芯コイルによって１つのコイルユニットを構成していて、第一縦辺部、第二縦辺部、及び第二縦辺部の断面形状が略扇形であってこれらの間の隙間が狭くなる場合でも、これらのコイルを径方向に移動させるようにして組み立てることができる。またこのコイルユニットを複数用いてこれらを円筒状に組み立てる際も、コイルユニットを径方向に移動させることにより組み立てることができ、また３個のコイルを一単位として取り扱うことができることから組み立て時の作業性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る第一空芯コイルの一実施例を模式的に示した図であって、（ａ）は正面図であり（ｂ）は中心軸に沿う縦断面図であり、（ｃ）は矢印Ａに沿う矢視図である。

【図2】本発明に係る第二空芯コイルの一実施例を示した図であって、（ａ）は正面図であり（ｂ）は中心軸に沿う縦断面図であり、（ｃ）は矢印Ｂに沿う矢視図である。

【図3】本発明に係る第三空芯コイルの一実施例を示した図であって、（ａ）は正面図であり（ｂ）は中心軸に沿う縦断面図であり、（ｃ）は矢印Ｃに沿う矢視図である。

【図4】図１～図３に示した第一空芯コイル、第二空芯コイル、及び第三空芯コイルで構成されるコイルユニットの概略的な斜視図である。

【図5】図１～図３に示した第一空芯コイル、第二空芯コイル、及び第三空芯コイルで構成されるコイルユニットに関し、これらのコイルの配置を変更した変形例を示した図である。

【図6】図４に示したコイルユニットを４個用いてこれらを円筒状に配置したコイルアセンブリに関し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＤ－Ｄに沿う断面図であり、（ｃ）は底面図である。

【図7】図６に示したコイルアセンブリのＥ－Ｅに沿う断面図である。

【図8】図６に示したコイルアセンブリの概略的な斜視図である。

【図9】図６に示したコイルアセンブリをステータコイルとして用いたモータの断面図である。

【図10】図９に示したモータの変形例を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係るコイルユニットの一実施例について説明する。図４は、本実施形態のコイルユニット１０を示した斜視図である。コイルユニット１０は、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、第三空芯コイル３で構成されている。なお本実施形態のコイルユニット１０は、図６、図７、図８に示すようにこれを４個用いて円筒状に配置することにより、コイルアセンブリ２０として組み立てられる。また以下の説明において、軸線方向とは、図６に示した円筒状のコイルアセンブリ２０の中心軸線（軸線Ｏ）に沿う方向であり、径方向とは、軸線Ｏに対して垂直な面内で軸線Ｏと直交する方向であり、周方向とは、軸線Ｏに対して垂直な面内で軸線Ｏを周回する方向である。

【0015】

第一空芯コイル１は、図１（ａ）に示すように矩形枠状に形作られている。ここで、第一空芯コイル１を図６に示したコイルアセンブリ２０として組み立てた際に軸線Ｏに沿って延在する部位を第一縦辺部１ａと称する。またコイルアセンブリ２０として組み立てた際に上方に位置していて、一対の第一縦辺部１ａをつなぐ部位を一端側第一横辺部１ｂと称し、下方に位置して一対の第一縦辺部１ａをつなぐ部位を他端側第一横辺部１ｃと称する。そして第一空芯コイル１における一対の第一縦辺部１ａ、一端側第一横辺部１ｂ、及び他端側第一横辺部１ｃで取り囲まれる部位を第一空芯部１ｄと称する。なお第一縦辺部１ａの幅は、後述する第二縦辺部２ａと第三縦辺部３ａの幅と実質的に同一である。また第一空芯部１ｄの幅は、後述する第二空芯部２ｄと第三空芯部３ｄの幅と実質的に同一であり、且つ第一縦辺部１ａの幅の略２倍である。

【0016】

第一縦辺部１ａと一端側第一横辺部１ｂは、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように半径Ｒとなる円周面Ｓに沿うように湾曲している。そして他端側第一横辺部１ｃは、半径Ｒｉ２となる最内側円周面Ｓｉ２に沿うように湾曲している。

【0017】

第二空芯コイル２は、図２（ａ）に示すように矩形枠状に形作られている。ここで、第二空芯コイル２における軸線Ｏに沿って延在する部位を第二縦辺部２ａと称する。またコイルアセンブリ２０として組み立てた際に上方に位置していて、一対の第二縦辺部２ａをつなぐ部位を一端側第二横辺部２ｂと称し、下方に位置して一対の第二縦辺部２ａをつなぐ部位を他端側第二横辺部２ｃと称する。そして第二空芯コイル２における一対の第二縦辺部２ａ、一端側第二横辺部２ｂ、及び他端側第二横辺部２ｃで取り囲まれる部位を第二空芯部２ｄと称する。

【0018】

第二縦辺部２ａは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように半径Ｒとなる円周面Ｓに沿うように湾曲している。そして一端側第二横辺部２ｂは、半径Ｒｏ１となる外側円周面Ｓｏ１に沿うように湾曲していて、他端側第二横辺部２ｃは、半径Ｒｉ１となる内側円周面Ｓｉ１に沿うように湾曲している。

【0019】

第三空芯コイル３は、図３（ａ）に示すように矩形枠状に形作られている。ここで、第三空芯コイル３における軸線Ｏに沿って延在する部位を第三縦辺部３ａと称する。またコイルアセンブリ２０として組み立てた際に上方に位置していて、一対の第三縦辺部３ａをつなぐ部位を一端側第三横辺部３ｂと称し、下方に位置して一対の第三縦辺部３ａをつなぐ部位を他端側第三横辺部３ｃと称する。そして第三空芯コイル３における一対の第三縦辺部３ａ、一端側第三横辺部３ｂ、及び他端側第三横辺部３ｃで取り囲まれる部位を第三空芯部３ｄと称する。

【0020】

第三縦辺部３ａと他端側第三横辺部３ｃは、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように半径Ｒとなる円周面Ｓに沿うように湾曲している。そして一端側第三横辺部３ｂは、半径Ｒｏ２となる最外側円周面Ｓｏ２に沿うように湾曲している。

【0021】

なお本実施形態において、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３の厚みは全て等しくなっている。以下、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３の厚みを厚みｔと称する。

【0022】

上述した半径Ｒ等は、Ｒｉ２＜Ｒｉ１＜Ｒ＜Ｒｏ１＜Ｒｏ２の関係を満たす。また、各半径の差（Ｒｏ２とＲｏ１の差、Ｒｏ１とＲの差、・・・）は、第一空芯コイル１等の厚みｔより大（Ｒｏ２－Ｒｏ１＞ｔ、Ｒｏ１－Ｒ＞ｔ、・・・）になるように設定される。ここで図６等においては、例えば一端側第一横辺部１ｂと一端側第二横辺部２ｂとが接触するように（上述した各半径の差が厚みｔと等しくなるように）示しているが、実際には僅かな隙間があいていて、これらの間は電気的に絶縁されている。なお、例えば一端側第一横辺部１ｂと一端側第二横辺部２ｂの表面が絶縁物で被覆されていて十分な絶縁性を有している等の状態にあれば、一端側第一横辺部１ｂと一端側第二横辺部２ｂとは接触していてもよい。

【0023】

このような第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３は、例えばこれらの骨格をなすコイルボビンを合成樹脂等で形成し、このコイルボビンに絶縁電線を巻き回して形成することができる。なお第一空芯コイル１等を形成する手段はこれに限られず、第一空芯コイル１等の形状になる巻き枠を準備し、自己融着性を有する絶縁電線を巻き回した後に熱を加える又は溶剤を使用することによって相互に融着させ、その後巻き枠から取り外して（更に必要に応じてプレス成形で外形を所定の形状に整えて）第一空芯コイル１等を形成してもよい。また、一種類の空芯コイルを準備しておき、それを第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３の形状に形作るようにしてもよい。この方法としては、平坦状空芯コイル用の巻き枠を準備し、上述した自己融着性を有する絶縁電線を用いて平坦状空芯コイルを形成し、これを３種類の金型でプレス成形して湾曲させて第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３を形成してもよい。

【0024】

このような第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３を準備した後は、図４、図５（ａ）に示すようにこれらを重ね合わせて相互に固定することにより、コイルユニット１０を形成することができる。図４、図５（ａ）においては、一端側第一横辺部１ｂ、一端側第二横辺部２ｂ、一端側第三横辺部３ｂを同じ側に向けておき、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、第三空芯コイル３の順で重ねつつ、第一空芯部１ｄに第二縦辺部２ａと第三縦辺部３ａが配置され、第二空芯部２ｄに第三縦辺部３ａと第一縦辺部１ａが配置され、第三空芯部３ｄに第一縦辺部１ａと第二縦辺部２ａが配置されるようにして（図７を参照）、例えば接着剤等によりこれらを固定する。

【0025】

このようなコイルユニット１０によれば、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３に対して順次電流を供給することにより、第一縦辺部１ａ、第二縦辺部２ａ、及び第三縦辺部３ａが有効コイル部として機能する３相の電磁コイルとして用いることができる。

【0026】

なおコイルユニット１０を形成するにあたり、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３の重ね合わせ方は上述したものに限られない。例えば、図５（ａ）に示したコイルユニット１０は、径方向内側から外側に向かって一端側第一横辺部１ｂ、一端側第二横辺部２ｂ、一端側第三横辺部３ｂの順に配置した状態において、矢視図に示したように時計回りに第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３が配置されるようにしたが、図５（ｂ）に示したように、反時計回りに第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、及び第三空芯コイル３を配置してもよい。また図５（ｃ）に示すように、第三空芯コイル３を中心として時計回りに第一空芯コイル１を配置して反時計回りに第二空芯コイル２を配置してもよいし、図５（ｄ）に示すように、第三空芯コイル３を中心として反時計回りに第一空芯コイル１を配置して時計回りに第二空芯コイル２を配置してもよい。

【0027】

本実施形態のコイルユニット１０は、図６、図７、図８に示すようにこれを４個用いてこれらを周方向に配置することにより、全体として円筒状になるコイルアセンブリ２０とすることができる。このようなコイルアセンブリ２０によれば、図７に示すように第一縦辺部１ａ等は、第一縦辺部１ａ、第二縦辺部２ａ、第三縦辺部３ａ、第一縦辺部１ａ・・・の順で配置されるため、３相モータや３相発電機のコイルとして用いることができる。また図６（ｂ）に示すようにコイルアセンブリ２０の外周面は、他端側第一横辺部１ｃ等が位置する部分は径方向外側へ突出していないため、３相モータ等として使用する際に他端側第一横辺部１ｃ等が位置する側から円筒状のヨークを容易に挿入することが可能であり、作業性に優れる。またコイルアセンブリ２０の内周面は、一端側第一横辺部１ｂ等が位置する部分は径方向内側へ突出していないため、３相モータ等として使用する際に一端側第一横辺部１ｂ等が位置する側からロータを容易に挿入することができる。

【0028】

図９は、コイルユニット１０を用いたエネルギー変換器の一例であるモータ３０を示している。モータ３０は、コイルアセンブリ２０を備えるステータ３１と、ステータ３１に対して回転するロータ３２を備えている。本実施形態のコイルアセンブリ２０は、一端側第一横辺部１ｂ等や他端側第一横辺部１ｃ等が、例えば合成樹脂製の保護部３３によって覆われていて、ベース３４に固定されている。またベース３４には軸受３５が設けられていて、軸受３５にはロータ３２のシャフト３６が回転可能に保持されている。そしてシャフト３６には、例えば純鉄や低炭素鋼によって形成され、コイルアセンブリ２０の径方向内側に位置する内側ヨーク３７と、フランジ部３８を介してコイルアセンブリ２０の径方向外側に位置する例えば純鉄製の外側ヨーク３９が設けられている。ここで、内側ヨーク３７の外周面には内側マグネット４０が設けられ、外側ヨーク３９の内周面には外側マグネット４１が設けられている。

【0029】

このようなモータ３０によれば、内側ヨーク３７及び内側マグネット４０と外側ヨーク３９及び外側マグネット４１が、コイルアセンブリ２０を挟むように対向して配置されているため、シャフト３６が回転する際、内側ヨーク３７と外側ヨーク３９の内部での磁束変化が生じず、それ故、内側ヨーク３７と外側ヨーク３９の内部での鉄損が抑制されるため、効率の点で優れている。

【0030】

図１０に示したモータ３０Ａは、図９に示したモータ３０に対して外側マグネット４１を省略したものである。このようなモータ３０Ａにおいても、内側ヨーク３７と外側ヨーク３９の内部での鉄損を抑制することができる。

【0031】

コイルユニット１０やコイルアセンブリ２０を用いたエネルギー変換器は、上述した３相モータや３相発電機の他、例えばコイルユニット１０を１～３個用いて限られた角度で往復運動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が挙げられる。

【0032】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば上述した実施形態の構成は、適宜追加、削除が可能であり、また一の実施形態の構成を他の実施形態に設けることも可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

【0033】

例えば本実施形態の第一空芯コイル１等の形状は図示したものに限られず、例えば図示例では平面視で矩形状になるように示した第一空芯部１ｄ等の形状は、対向する縁部の両方が円弧状になるオーバル形状になるものでもよいし、対向する縁部の一方が円弧状になるものでもよい。また本実施形態の第一空芯コイル１等を用いたコイルユニット１０によれば、これをコイルアセンブリ２０として組み立てた際、上述したように円筒状のヨークへ容易に挿入できる点で有利であるが、一端側第三横辺部３ｂ等と同様に他端側第三横辺部３ｃ等も径方向外側へ突出させたコイルユニット１０も、本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0034】

１：第一空芯コイル
１ａ：第一縦辺部
１ｂ：一端側第一横辺部
１ｃ：他端側第一横辺部
１ｄ：第一空芯部
２：第二空芯コイル
２ａ：第二縦辺部
２ｂ：一端側第二横辺部
２ｃ：他端側第二横辺部
２ｄ：第二空芯部
３：第三空芯コイル
３ａ：第三縦辺部
３ｂ：一端側第三横辺部
３ｃ：他端側第三横辺部
３ｄ：第三空芯部
１０：コイルユニット
２０：コイルアセンブリ
３０、３０Ａ：モータ（エネルギー変換器）
Ｏ：軸線
Ｓ：円周面
Ｓｉ１：内側円周面
Ｓｉ２：最内側円周面
Ｓｏ１：外側円周面
Ｓｏ２：最外側円周面

【要約】

【課題】組み立て性に優れるとともにコイルの線束を高密度に配置することができるコイルユニットを提案する。
【解決手段】コイルユニット１０は、第一空芯コイル１、第二空芯コイル２、第三空芯コイル３で構成され、第一縦辺部１ａ、第二縦辺部２ａ、第三縦辺部３ａは、円周面Ｓに沿うように湾曲するものであり、一端側第一横辺部１ｂは、円周面Ｓに沿うように湾曲するものであり、一端側第二横辺部２ｂは、円周面Ｓよりも直径が大になる外側円周面Ｓｏ１に沿うように湾曲するものであり、一端側第三横辺部３ｂは、外側円周面Ｓｏ１よりも直径が大になる最外側円周面Ｓｏ２に沿うように湾曲するものであり、第一空芯部１ｄに第二縦辺部２ａと第三縦辺部３ａが配置され、第二空芯部２ｄに第三縦辺部３ａと第一縦辺部１ａが配置され、第三空芯部３ｄに第一縦辺部１ａと第二縦辺部２ａが配置される。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】