特許 7515028 コアレスモータ

(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】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】コアレスモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 23/58 20060101AFI20240704BHJP

   H02K 3/04 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H02K23/58 Z

H02K3/04 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023551117

(86)(22)【出願日】2022-12-27

(86)【国際出願番号】 JP2022048227

【審査請求日】2023-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】513262470

【氏名又は名称】シチズンマイクロ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 聡

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 昌

(72)【発明者】

【氏名】横地 雅人

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５０－４４４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５１７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１３１２６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ２３／５８

Ｈ０２Ｋ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
導線が巻かれて円筒状に形成され、前記回転軸と一体に回転するコイルと、
前記コイルの前記円筒状の内側又は外側に配置された円筒状のマグネットと、
前記回転軸、前記コイル及び前記マグネットを内部に収納し、前記回転軸の少なくとも一端を外部に突出させるハウジングと、を備え、
前記コイルは、前記マグネットに対向する中央部を有し、
前記コイルは、前記導線が、前記軸方向に直交する面に対して傾斜した角度の方向に延び、前記中央部における前記導線の一端に繋がる端部と、前記導線が、前記軸方向に直交する面に対して傾斜した角度の方向に延び、前記中央部における前記導線の他端に繋がる端部と、を有し、
２つの前記端部のうち何れか一方は、前記回転軸に固定され、２つの前記端部のうち、前記回転軸に固定された側の端部における導線の、前記軸方向に直交する面に対する傾斜した角度は、前記回転軸に固定された側とは異なる側の端部における導線の、前記軸方向に直交する面に対する傾斜した角度より小さく設定されている、コアレスモータ。

【請求項3】

前記マグネットは、前記コイルの前記円筒状の内側に配置され、
前記中央部における前記導線が前記マグネットの側に寄せられることによって、前記中央部における外周面が凹んだ部分に、前記ハウジングのうち、前記中央部に対向する内周面の部分が進入している、請求項２に記載のコアレスモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コアレスモータに関する。

【背景技術】

【0002】

コアレスモータは、コイルがコアとなる鉄心を有さず、巻き線のみでロータを形成している。コイルを形成する導線の巻き方として、例えば、六角形状（亀甲形状）に形成したものがある。この亀甲形状の巻き方は、例えば、導線を、六角柱の外周面の周方向に巻き付けつつ、六角柱の軸方向に少しずつずらして、六角螺旋状のコイルエレメントを形成し、コイルエレメントから六角柱を軸方向に引き抜くことで、導線だけで六角柱の螺旋状に形成されたコイルエレメントを得る。

【0003】

そして、六角柱の互いに対向する面に相当する辺を、六角柱の軸方向に沿って互いに反対方向に動かすようにして面状に潰し、得られた面状のコイルエレメントを複数連ねて、軸方向の端部同士を繋ぐことで、円筒状のコイルに形成される。

【0004】

ここで、円筒状に形成されたコイルは、外面側も内面側も、導線が円筒の軸に平行な平行部と、平行部に繋がる、導線が円筒の軸に直交する面に対して傾斜した２つの斜辺部と、を有している（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１９３０６９号公報

【文献】特開平１０－１９１６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

円筒状のコイルでは、円筒の軸に直交する断面における導線の占積率は、コイルの中央部（亀甲形状に巻かれたコイルでは平行部に相当）が、コイルの端部（亀甲形状に巻かれたコイルでは斜辺部に相当）よりも小さくなり易い。なお、このことは、亀甲形状に巻かれたコイルに限らず、その他の形状に巻かれたコイルにおいても起こり得る。

【0007】

そして、コイルの中央部の占積率が小さくなることによって、中央部における磁束密度が低下し、結果的にモータの出力トルクが低下する可能性がある。

【0008】

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、円筒状のコイルの中央部における磁束密度を高めることができるコアレスモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、回転軸と、導線が巻かれて円筒状に形成され、前記回転軸と一体に回転するコイルと、前記コイルの前記円筒状の内側又は外側に配置された円筒状のマグネットと、前記回転軸、前記コイル及び前記マグネットを内部に収納し、前記回転軸の少なくとも一端を外部へ突出させるハウジングと、を備え、前記コイルは、前記マグネットに対向する中央部を有し、前記中央部における前記導線は、前記マグネットの側に寄せられている、コアレスモータである。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るコアレスモータによれば、円筒状のコイルの中央部における磁束密度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１のコアレスモータの、回転軸の中心Ｃを含む縦断面を示す断面図である。

【図2】図１に示したコアレスモータのコイルを示す斜視図である。

【図3A】図２に示したコイルを製造する工程１を示す模式図である。

【図3B】図２に示したコイルを製造する工程２を示す模式図である。

【図4】図１に示したコアレスモータの変形例であり、コアレスモータの、回転軸の中心Ｃを含む縦断面を示す断面図である。

【図5】実施形態２のコアレスモータの、回転軸の中心Ｃを含む縦断面を示す断面図である。

【図6】図５に示したコアレスモータのコイルの、図３Ｂ相当の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明に係るコアレスモータの実施形態は、図面を用いて以下のように説明される。

【0013】

＜実施形態１＞
図１はコアレスモータ１００の、回転軸２０の中心Ｃを含む縦断面を示す断面図、図２は図１に示したコアレスモータ１００のコイル６０を示す斜視図、図３Ａ，３Ｂは、コイル６０を製造する工程を示す模式図である。コアレスモータ１００は、本発明に係るコアレスモータの一実施形態（実施形態１）である。

【0014】

コアレスモータ１００は、図１に示すように、回転軸２０と、コイル６０と、コンミテータ５０と、マグネット３０と、ブラシ４０と、ハウジング１０と、を備えている。

【0015】

ハウジング１０は、両端が閉じられた中空の円筒状に形成されている。ハウジング１０は、中空の内部に、回転軸２０と、コイル６０と、コンミテータ５０と、マグネット３０と、ブラシ４０と、を収納し、回転軸２０の両端をハウジングの１０の外部に突出させている。ハウジング１０は、ケース１１とブラシ台１２とを備えている。

【0016】

ケース１１は、一端が閉じられた円筒状に形成されている。ケース１１は、例えば金属等の軟質磁性材料で形成されている。なお、ケース１１は、複数の部材により形成されていてもよい。ブラシ台１２は、ケース１１の開放された側の端部を閉じるように略円板状に形成されている。ブラシ台１２は、例えば樹脂で形成されている。ブラシ台１２には、外部の電源に接続される導体の接続部材（図示省略）と、この接続部材と電気的に接続されたブラシ４０と、が設けられている。

【0017】

ハウジング１０の円筒の軸である中心Ｃには、ハウジング１０を貫通して中心Ｃ回りに回転自在に、回転軸２０が配置されている。回転軸２０には、コンミテータ５０が固定されている。コンミテータ５０には、コイル６０が固定されている。つまり、回転軸２０とコイル６０とコンミテータ５０とで、ロータが構成されている。

【0018】

コイル６０は、図２に示すように、導線６１が巻かれて円筒状に形成されている。コイル６０は、回転軸２０と一体に、回転軸２０の中心Ｃを軸として回転する。コイル６０は、導線が巻かれたコイルエレメントを複数、集合して形成されている。コイル６０は、円筒の外周面６０Ａが、ケース１１の内周面１１Ｂに接しないように形成されている。コイル６０の詳細は、後述する。

【0019】

コンミテータ５０は、回転軸２０が通されたボスを中心部に有する円板状に形成されている。コンミテータ５０の円板の外周部は、円筒状のコイル６０の、ブラシ台１２に近い側の一端の内周部に、接着剤により接合されて、コイル６０と一体化されている。コンミテータ５０は、ボスを貫通した回転軸２０と一体に結合し、これにより、コンミテータ５０は、回転軸２０とともに中心Ｃ回りに回転する。

【0020】

コンミテータ５０は、コイル６０を構成する複数のコイルエレメントの各導線６１の端末６１ａ，６１ｂ（図２，３Ａ，３Ｂ参照）に電気的に接続される導電部材を有し、この導電部材が、ボスの外周面まで延びて、ブラシ台１２に設けられたブラシ４０と接する。

【0021】

コイル６０の円筒の内側には、マグネット３０が、コイル６０の内周面６０Ｂに接しないように配置されている。マグネット３０は、中心Ｃを軸とする円筒状に形成されている。マグネット３０は、外周面３０Ａが、コイル６０の内周面６０Ｂに接しないように形成されている。マグネット３０は、内周面３０Ｂが、ケース１１に固定された円筒状の支持部材２８の外周面に固定されている。

【0022】

これにより、マグネット３０は、ケース１１に間接的に固定され、ケース１１に対して変位しない。支持部材２８の内側には、支持部材２８の長手方向の両端に軸受け２５がそれぞれ配置されていて、回転軸２０は、これら２つの軸受け２５に、回転自在に支持されている。

【0023】

次に、コイル６０の詳細について説明する。コイル６０は、基本的に導線６１同士が接着剤により互いに接合されたものであり、鉄心等のコアを備えていない。このため、コイル６０は、コアを有するコイルに比べて軽量である。

【0024】

コイル６０は、図３Ａに示すように、導線６１を、断面が六角形となる、例えば六角柱状の巻き線用の治具５００の外周面に巻き付けるが、このとき、巻き付けの１周（六角柱の外周面の１周）ごとに、導線６１を巻く位置を六角柱の軸方向に少しずつずらすことで、六角形状（亀甲形状）で螺旋状のコイル６０を形成する。

【0025】

なお、図３Ａ，３Ｂにおいては、導線６１で形成された六角形が別々に独立しているように記載されているが、これは、図の記載を簡単にするための便宜のためであり、実際には、これら複数の六角形は、両端末６１ａ，６１ｂを有する、螺旋状に繋がった１本の導線６１で形成されている。

【0026】

このように形成された六角螺旋状のコイル６０から巻き線用の治具５００を軸方向に引き抜くことで、導線６１だけで六角螺旋状に形成されたコイル６０を得る。そして、巻き線用の治具５００の六角柱の互いに対向する面に相当するコイル６０の辺部を、六角柱の軸方向に沿って互いに反対方向（図３Ａにおいて、表示”→”で示す）に動かして、図３Ｂに示す面状に潰されたコイル６０を形成する。

【0027】

図３Ｂに示したコイル６０を１つのコイルエレメントとし、このコイルエレメントを複数、前述した六角柱の軸方向に連ね、面状に形成されたコイルエレメントの一方の面６０Ａを外向きの面（外周面）、他方の面６０Ｂを内向きの面（内周面）とするように、図３Ｂに示した中心Ｃ回りに、軸方向の端部同士を繋ぐことで、図２に示した円筒状のコイル６０を形成する。なお、コイル６０の形成方法は、上述した方法に限定されるものではない。

【0028】

このようにして形成されたコイル６０は、亀甲形状（六角形状）のコイル６０であり、このコイル６０は、図２に示すように、外周面６０Ａ側も内周面６０Ｂ側も、導線６１（例えば、銅線）が、回転軸２０の軸（中心Ｃ）方向に平行に延びた平行部６２と、平行部６２の一端に繋がる斜辺部６３と、平行部６２の他端に繋がる斜辺部６４とを有している。

【0029】

斜辺部６３，６４の導線６１は、中心Ｃ方向に直交する面（図３Ｂにおいて一点鎖線で示す）に対して、所定の角度θだけ傾斜した方向に延びている。斜辺部６３の傾斜した角度θと斜辺部６４の傾斜した角度θとは、図３Ｂに示すように、向きが異なるが絶対値は同じである。なお、平行部６２は、コイル６０における軸方向の中央部に相当し、斜辺部６３，６４は、コイル６０における軸方向の端部に相当する。

【0030】

ここで、コイル６０は、図２に示した円筒状に形成したときに、斜辺部６３，６４における導線６１同士は密に接するが、平行部６２においては、斜辺部６３，６４での導線６１同士の接触の影響を受けて導線６１同士が密に接しない。つまり、コイル６０は、平行部６２での占積率が斜辺部６３，６４での占積率よりも小さくなる。このため、本発明が適用されない従来のコアレスモータにおいては、平行部６２における磁束密度が相対的に低いものとなっていた。

【0031】

これに対して、本実施形態のコアレスモータ１００は、図１に示すように、コイル６０のうち、斜辺部６３，６４よりも導線６１の占積率が低い平行部６２における導線６１を、内周面６０Ｂの側に寄せて配置されている。言い換えると、平行部６２における導線６１は、マグネット３０の外周面の側に寄せて配置されている。

【0032】

つまり、従来のコアレスモータにおけるコイル６０は、平行部６２における導線６１の占積率が斜辺部６３，６４における導線の占積率よりも低いため、斜辺部６３，６４よりも平行部６２における導線６１の間に空隙が多く存在している。

【0033】

これに対して、本実施形態のコアレスモータ１００におけるコイル６０は、平行部６２における導線６１を、平行部６２に存在する空隙を埋めるように、内周面６０Ｂを基準として内周面６０Ｂ側に移動し、内周面６０Ｂ側に寄せられる。これにより、図１に示すように、平行部６２におけるコイル６０の外周面６０Ａは、斜辺部６３，６４におけるコイル６０の外周面６０Ａよりも、半径方向Ｒの中心Ｃ側に向かって凹んで形成される。なお、この状態において、半径方向Ｒにおける平行部６２の幅（厚さ）の中心は、半径方向Ｒにおける斜辺部６３，６４の幅（厚さ）の中心よりも内周面６０Ｂの側に位置する。

【0034】

また、平行部６２において導線６１を内周面６０Ｂ側に寄せる程度は、平行部６２における導線６１が互いに密に接する程度が好ましく、例えば、平行部６２における導線６１の占積率が斜辺部６３，６４における導線６１の占積率と同程度となるような範囲で設定されている。ただし、コアレスモータ１００は、平行部６２において導線６１を内周面６０Ｂ側に寄せる程度は、平行部６２における導線６１が互いに密に接しない程度であってもよく、また、平行部６２における導線６１の占積率が斜辺部６３，６４における導線６１の占積率よりも低い程度であってもよいし、高い程度であってもよい。

【0035】

本実施形態のコアレスモータ１００は、平行部６２における導線６１を内周面６０Ｂ側に寄せるに際して、内周面６０Ｂの位置を変化させない内周面６０Ｂ基準としている。したがって、図３Ｂに示したコイル６０を円筒形状に成形する際に、円筒形状の治具の外周面にコイル６０を巻き付けて、その巻きつけたコイル６０の平行部６２の外周面６０Ａを円筒形の治具側に押圧することで、平行部６２における導線６１を内周面６０Ｂ側に寄せた形状を、簡単に形成することができる。

【0036】

このように、本実施形態のコアレスモータ１００は、コイル６０の平行部６２における導線６１が、内周面６０Ｂ側に寄せられていることで、その寄せられた導線６１は、寄せられる前に比べて、マグネット３０に近づいた状態となり、その導線６１を通過するマグネット３０による磁束密度を高めることができる。つまり、コイル６０は、平行部６２における導線６１を内周面６０Ｂ側に寄せていないコイルに比べて、平行部６２を通過するマグネット３０の磁束密度を高めることができる。また、平行部６２における導線６１の占積率が高められることで、平行部６２が発生する磁力（電磁力）の磁束密度も高めることができる。

【0037】

したがって、本実施形態のコアレスモータ１００は、平行部６２に対する斜辺部６３，６４の傾斜角度を変えることなく、平行部６２における磁束密度を高めることができ、コアレスモータ１００の出力トルクを増大させることができる。

【0038】

なお、コアレスモータ１００において、マグネット３０の、平行部６２に対向する部分だけを半径方向Ｒの外側に突出させた大径の形状に形成することによっても、平行部６２の導線６１を通る磁束密度を高めることもできるが、この場合、マグネット３０の形状を、既存の円筒形状から変える必要があるため製造コストが高くなる。したがって、本実施形態のコアレスモータ１００の方がコスト面で有利である。

【0039】

＜変形例＞
図４はコアレスモータ２００の、回転軸の中心Ｃを含む縦断面を示す断面図である。コアレスモータ２００は、図１に示したコアレスモータ１００の変形例であり、本発明に係るコアレスモータの実施形態である。

【0040】

コアレスモータ２００は、コアレスモータ１００に対して、ハウジング１０のケース１１が異なる以外は、コアレスモータ１００の構成と同じである。コアレスモータ２００のケース１１は、具体的には、ケース１１の内周面１１Ｂのうち、コイル６０の平行部６２に対向する範囲が、コイル６０の平行部６２の外周面６０Ａに向けて突出して形成されている。

【0041】

つまり、図１に示したコアレスモータ１００は、コイル６０の平行部６２における導線６１が、コイル６０の内周面６０Ｂに寄せられているため、コイル６０の外周面６０Ａは、斜辺部６３，６４に比べて平行部６２において、半径方向Ｒの内側に向かって凹んで形成されている。そして、コアレスモータ２００は、コイル６０の外周面６０Ａのうち、平行部６２において半径方向Ｒの中心Ｃ側に凹んだ部分６０Ｓ（図４参照）に、突出したケース１１の内周面１１Ｂが進入した構成となる。

【0042】

このように構成された変形例のコアレスモータ２００は、前述したコアレスモータ１００と同じ効果を発揮するとともに、平行部６２におけるマグネット３０とヨーク（軽鉄）として機能するケース１１の内周面１１Ｂとの距離が、コアレスモータ１００における距離より短いため、平行部６２におけるマグネット３０の磁束密度を、コアレスモータ１００よりもさらに高めることができる。

【0043】

これにより、変形例のコアレスモータ２００は、コアレスモータ１００に対してさらに出力トルクを増大することができる。

【0044】

＜実施形態２＞
図５はコアレスモータ３００の、回転軸２０の中心Ｃを含む縦断面を示す断面図、図６はコアレスモータ３００のコイル６０の、図３Ｂ相当の模式図である。コアレスモータ３００は、本発明に係るコアレスモータの一実施形態（実施形態２）である。

【0045】

図示のコアレスモータ３００は、回転軸２０と、コイル６０と、コンミテータ５０と、マグネット３０と、ブラシ４０と、ハウジング１０と、を備え、基本的な構成は、実施形態１のコアレスモータ１００及び変形例のコアレスモータ２００と同じである。また、コアレスモータ３００は、コイル６０の平行部６２における導線６１が、内周面６０Ｂ側に寄せられている構成についても、コアレスモータ１００及びコアレスモータ２００と同じであり、さらに、コイル６０の外周面６０Ａのうち平行部６２において半径方向Ｒの中心Ｃ側に凹んだ部分６０Ｓに、ケース１１の内周面１１Ｂが突出して進入した構成は、コアレスモータ２００と同じである。

【0046】

ここで、コアレスモータ１００，２００は、図３Ｂに示したように、コイル６０の平行部６２を挟んだ上側の斜辺部６３の導線６１と下側の斜辺部６４の導線６１とで、中心Ｃ方向に直交する面に対する傾斜の角度θは同じ（向きは反対）であるが、コアレスモータ３００は、コイルの上側の斜辺部６３の導線６１と下側の斜辺部６４の導線６１とで、中心Ｃ方向に直交する面に対する傾斜の角度が異なるように設定されている。

【0047】

具体的には、コアレスモータ３００のコイル６０は、図６に示すように、中心Ｃ方向に直交する面（図６において横方向に延びた一点鎖線で示す）に対して上側の斜辺部６３の導線６１が傾斜した角度θ１が、中心Ｃ方向に直交する面に対して下側の斜辺部６４の導線６１が傾斜した角度θ２よりも、小さく設定されている（θ１＜θ２）。

【0048】

なお、コアレスモータ３００においては、下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２は、一例として、コアレスモータ１００，２００のコイル６０における、上側の斜辺部６３の導線６１及び下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θと同じ（θ２＝θ）に設定されているが、本発明に係るコアレスモータにおいては、上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜した角度θ１が下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２よりも小さく設定されていればよい。

【0049】

以上のように構成された実施形態２のコアレスモータ３００は、上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜した角度θ１が下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２より小さいため、上側の斜辺部６３の、中心Ｃに沿った長さが、コアレスモータ１００，２００のものよりも短くなる。この結果、コアレスモータ３００は、平行部６２の長さを、コアレスモータ１００，２００のものよりも、中心Ｃに沿ってコンミテータ５０側へ長く設定することができる。

【0050】

ここで、マグネット３０の磁界中においてコイル６０の導線６１に作用する磁力によるコアレスモータ１００の出力トルクＴは、以下の式（１）によって与えられる。

【0051】

Ｔ＝２＊Ｂ＊Ｉ＊ｒ＊Ｌ＊sinθ （１）
ただし、式(１)において、Ｂはマグネット３０による磁束、Ｉはコイル６０に流れる電流、ｒはコイル６０の半径（半径方向Ｒに沿った寸法）、Ｌはコイル６０の長さ（中心Ｃ方向に沿った寸法）、θは中心Ｃ方向に直交する面に対するコイル６０における導線６１の傾斜した角度（平行部６２において９０［度］、上側の斜辺部６３においてθ１［度］、下側の斜辺部６４においてθ２［度］）、をそれぞれ表す。

【0052】

したがって、コアレスモータ３００は、sinθの値が１（θ＝９０［度］）となる平行部６２の長さが、コアレスモータ１００，２００の平行部６２よりも長くなることで、平行部６２における磁束密度が高くなり、コアレスモータ１００，２００に対して出力トルクＴを増大することができる。

【0053】

なお、コアレスモータ３００は、上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜した角度θ１が下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２より大きいため、上側の斜辺部６３の導線６１の、中心Ｃに直交する断面における断面積が、下側の斜辺部６４の導線６１の、中心Ｃに直交する断面における断面積よりも大きくなる。この結果、コイル６０は、上側の斜辺部６３は下側の斜辺部６４より、半径方向Ｒの厚さが厚くなる。

【0054】

このため、コアレスモータ３００のコイル６０は、その厚さを、内周面６０Ｂを基準とした構成においては、上側の斜辺部６３における外周面６０Ａの位置が、下側の斜辺部６４における外周面６０Ａの位置よりも半径方向Ｒの外側となり、外側に出っ張る状態となる。

【0055】

そこで、コアレスモータ３００は、半径方向Ｒの外側に向けて出っ張った上側の斜辺部６３の外周面６０Ａに、ケース１１の内周面１１Ｂが接触しないように、上側の斜辺部６３の外周面６０Ａに対向するケース１１の内周面１１Ｂが、下側の斜辺部６４の外周面６０Ａに対向するケース１１の内周面１１Ｂよりも、半径方向Ｒの外側に向けて凹んだ形状に形成されている。

【0056】

このため、ケース１１の内周面１１Ｂのうち、上側の斜辺部６３の外周面６０Ａに対向する部分は、マグネット３０との距離が長くなり、以下の式（２）で算出されるマグネットパーミアンス係数Ｐｃが上側の斜辺部６３では小さくなって有効磁束が減少し、出力トルクの低下を招く。

【0057】

Ｐｃ＝（Ｌｍ＊Ａｇ＊Ｋｆ）／（Ａｍ＊Ｌｇ＊Ｋｒ） （２）
ただし、式(２)において、Ｌｍはマグネット３０の厚さ（半径方向Ｒに沿った長さ）、Ａｇはマグネット３０の外周面３０Ａとケース１１の内周面１１Ｂとの間の半径方向Ｒに沿ったギャップの断面積（中心Ｃ回りの環状の部分の面積）、Ｋｆは漏洩係数、Ａｍは有効磁石断面積（Ａｇと同じ）、Ｌｇはマグネット３０の外周面３０Ａとケース１１の内周面１１Ｂとの間の半径方向Ｒに沿ったギャップの長さ、Ｋｒは起磁力損失係数、をそれぞれ表す。なお、Ｌｍ,Ｌｇ,Ａｇは、図５に示した通りである。

【0058】

しかし、上側の斜辺部６３は、マグネット３０に対向する部分の長さが、マグネット３０の全長（中心Ｃに沿った長さ）に対して非常に短いため、マグネット３０の磁束を通過させるコイル６０としての寄与度は小さく、出力トルクに与える影響は少ない。

【0059】

つまり、コイル６０は、コンミテータ５０の円板部の外周面と接合される領域の長さが必要である。そして、コイル６０の上側の斜辺部６３における、中心Ｃに沿った長さ部分の一部は、コンミテータ５０の円板部と接合される領域となり、マグネット３０に対向する部分の中心Ｃに沿った長さは、上側の斜辺部６３の一部に過ぎない。

【0060】

そして、コアレスモータ３００は、上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜の角度θ１が大きく設定されていることにより、上側の斜辺部６３の中心Ｃに沿った長さが短くなり、上側の斜辺部６３のうち、マグネット３０と対向する部分の長さは、極めて短い。

【0061】

この結果、ケース１１の内周面１１Ｂの一部が凹んだ状態となって、その凹んだ部分によって、出力トルクが仮にわずかに低下しても、平行部６２の長さが長くなることによる出力トルクの増大の寄与度が大きいため、コアレスモータ３００は、コアレスモータ１００、２００に比べて、出力トルクを増大させることができる。

【0062】

また、コアレスモータ３００は、ケース１１の厚さを薄くする部分が、ケース１１の全長に対してわずかな長さの一部であるため、ケース１１の厚さが薄くなることによるケース１１の強度に対する影響は実質的に無く、ケース１１の強度を確保するためにコアレスモータ３００の外径を大きくする必要が無い。

【0063】

また、コイル６０は、導線６１同士が接着剤によって相互に接合されて上述した円筒状の形状に固められているが、上側の斜辺部６３が半径方向Ｒに厚くなることにより、この厚くなった部分の強度が高められる。そして、この強度が高められた部分が、コンミテータ５０の円板部の外周面と接合されることで、コンミテータとの接合強度も高めることができる。

【0064】

なお、コアレスモータ３００は、コイル６０の斜辺部６３，６４のうち、回転軸２０に固定された側である上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜した角度θ１を、下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２よりも小さくした（θ１＜θ２）構成であるが、仮に、下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２を上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜した角度θ１よりも小さくした（θ２＜θ１）構成の場合は、下側の斜辺部６４が、半径方向Ｒの外側に出っ張った形状となる。

【0065】

この場合、ロータであるコイル６０が回転したとき、下側の斜辺部６４に作用する遠心力は、半径方向Ｒの外側に出っ張った分だけ大きくなる。そして、下側の斜辺部６４は、上側の斜辺部６３のようにコンミテータ５０で支持されていないため、大きくなった遠心力に対する強度が相対的に低下する。したがって、コアレスモータ３００は、上側の斜辺部６３の導線６１の傾斜した角度θ１を下側の斜辺部６４の導線６１の傾斜した角度θ２よりも小さくした構成であることが好ましい。

【0066】

上述した各実施形態及び変形例のコアレスモータ１００，２００，３００は、コイルがマグネットの外側に配置されたアウターロータ型のコアレスモータであるが、本発明に係るコアレスモータは、アウターロータ型に限定されず、コイルがマグネットの内側に配置されたインナーロータ型のコアレスモータであってもよい。

【0067】

なお、インナーロータ型のコアレスモータの場合、マグネットの外周面は、コアレスモータのケースの内周面に固定され、コイルの中央部の導線は、コイルの外周面の側、言い換えると、マグネットの内周面の側に寄せて配置される。

【0068】

本発明に係るコアレスモータのコイルは、導線が亀甲形状に巻かれたコイルに限定されず、例えば、平行部（６２）の導線（６１）に相当する部分や斜辺部（６３，６４）の導線（６１）に相当する部分が、直線状の導線ではなく、曲線状の導線であるコイルであってもよい。

【要約】

円筒状のコイルを有するコアレスモータにおいて、コイルの中央部における磁束密度を高めるために、コアレスモータ（１００）は、回転軸（２０）と、導線（６１）が巻かれて円筒状に形成され、回転軸（２０）と一体に回転するコイル（６０）と、コイル（６０）の円筒状の内側又は外側に配置された円筒状のマグネット（３０）と、回転軸（２０）、コイル（６０）及びマグネット（３０）を内部に収納し、回転軸（２０）の少なくとも一端を突出させるハウジング（１０）と、を備え、コイル（６０）は、マグネット（３０）に対向する中央部（平行部６２に相当）を有し、中央部（平行部６２に相当）における導線（６１）は、マグネット（３０）の側に寄せられている。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】