JP2007267565A - Coreless motor - Google Patents

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Kenji Kusama
健司 草間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coreless motor where a plurality of hollow core coils are surely positioned, even if they are arranged, in a state where a part of them is overlapped in the circumferential direction and deterioration of motor efficiency and of motor characteristics can be prevented. <P>SOLUTION: The motor is provided with a permanent magnet 17, which is fitted to a motor axis 20 and whose peripheral face is multi-electrode-polarized, a yoke 14 confronted with the peripheral face of the permanent magnet 17 via a gap, and a plurality of the hollow core coils 15 which are arranged in the circumferential face of the yoke 14 and in which a part is overlapped in the circumferential direction. A positioning part (tapered-like recess 14a) for positioning the hollow core coils 15 in the circumferential direction is formed in the yoke 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば精密機器などの動力源として用いられるコアレスモータに関し、特に、モータ特性の低下を防ぐコアレスモータに関する。   The present invention relates to a coreless motor used as a power source of, for example, precision equipment, and more particularly to a coreless motor that prevents deterioration of motor characteristics.

従来から、例えば精密機器などの動力源として用いられる小型モータの1つに、円筒状のヨーク内面に空芯コイルが配置され、多極着磁された永久磁石がヨーク内部を回転するコアレスモータ(いわゆるインナーロータモータ)がある。このコアレスモータは、例えば、コアドモータ(鉄心付きモータ)のようなリラクタンストルクが発生しない、整流火花が少なく電気雑音が小さい、ロータ慣性が小さく応答性が良好である、といった様々な利点を有している。   Conventionally, for example, a small motor used as a power source for precision equipment or the like, a coreless motor in which an air-core coil is disposed on the inner surface of a cylindrical yoke and a multi-pole magnetized permanent magnet rotates inside the yoke ( There is a so-called inner rotor motor. This coreless motor has various advantages such as no reluctance torque, such as a cored motor (motor with iron core), less commutation sparks, less electrical noise, and less rotor inertia and better responsiveness. Yes.

例えば特許文献1に開示されたコアレスモータは、軸受部の内周面に設けられた複数の扁平扇形巻線コイルと、永久磁石を取り付けたコマ型のロータと、を有している。ここで、複数の扁平扇形巻線コイルは、軸受部の内周面において、それぞれ位相をずらして一部が重なった状態で配置されている。これにより、多くの扁平扇形巻線コイルを配置することができ、ひいては高トルクが得られるようになっている。   For example, the coreless motor disclosed in Patent Document 1 has a plurality of flat fan-shaped winding coils provided on the inner peripheral surface of the bearing portion, and a coma-type rotor to which a permanent magnet is attached. Here, the plurality of flat fan-shaped winding coils are arranged on the inner peripheral surface of the bearing portion in a state in which the phases are shifted and partially overlapped. Thereby, many flat fan-shaped winding coils can be arrange | positioned and by extension, high torque can be obtained now.

また、例えば特許文献2に開示されたコアレスモータは、多極着磁された円筒状永久磁石と、この永久磁石の外周面に空隙を介して対向するヨークと、このヨークの内周面に配置された複数の空芯コイルと、を有している。そして、複数の空芯コイルは、電気角で120°の位相をずらして一部が重ならない状態で(多少、空芯コイル間に隙間が空いた状態で)配置されている。   Further, for example, a coreless motor disclosed in Patent Document 2 includes a cylindrical permanent magnet magnetized with multiple poles, a yoke facing the outer peripheral surface of the permanent magnet via a gap, and an inner peripheral surface of the yoke. A plurality of air-core coils. The plurality of air-core coils are arranged in a state where the phases are not overlapped by shifting the phase by 120 ° in electrical angle (with some gaps between the air-core coils).

特開平04−58747号公報(図1)JP 04-58747 A (FIG. 1) 特許第2646319号公報(図1)Japanese Patent No. 2646319 (FIG. 1)

しかしながら、特許文献2に開示されたコアレスモータでは、十分なモータ特性を発揮することができない。   However, the coreless motor disclosed in Patent Document 2 cannot exhibit sufficient motor characteristics.

すなわち、複数の空芯コイルを全く重ならないように配置していることから、即ち空芯コイルの幅が永久磁石の極の幅よりも小さく、永久磁石の磁束を十分使用していないため、モータ特性が低下する(モータ回転に使用しない磁束が増え、モータ特性が低下する)。加えて、複数の空芯コイルを全く重ならないようにしたのでは、特許文献1に開示されたコアレスモータのように多くの空芯コイルを配置することができず、高トルクを得ることができない。   That is, since a plurality of air-core coils are arranged so as not to overlap at all, that is, the width of the air-core coil is smaller than the width of the pole of the permanent magnet, and the magnetic flux of the permanent magnet is not sufficiently used. The characteristics deteriorate (magnetic flux not used for motor rotation increases and the motor characteristics deteriorate). In addition, if a plurality of air-core coils are not overlapped at all, many air-core coils cannot be arranged unlike the coreless motor disclosed in Patent Document 1, and high torque cannot be obtained. .

一方で、特許文献1に開示されたコアレスモータであれば、空芯コイル(扁平扇形巻線コイル)は、その一部が重なった状態で配置されていることから、永久磁石の極の幅と空芯コイルの幅を一致させることができ、かつ、多くの空芯コイルを配置でき、上述した弊害はある程度防ぐことができる。ところが、複数の空芯コイルを一部が重なった状態で配置するとなると、位置決めが困難になるという問題が生ずる。仮に、空芯コイルの位置ズレが生じた場合、各空芯コイルにおける誘導電流の位相差がばらつくことになり、その結果、回転トルクが小さくなったり、トルクリップル(回転トルクの急激かつ一時的な落ち込み)が大きくなったりして、モータ効率・モータ特性の悪化を招くことになる。   On the other hand, in the case of the coreless motor disclosed in Patent Document 1, since the air-core coil (flat fan-shaped winding coil) is arranged in a state where a part thereof overlaps, the width of the pole of the permanent magnet The widths of the air-core coils can be matched, and many air-core coils can be arranged, and the above-described adverse effects can be prevented to some extent. However, if a plurality of air-core coils are arranged in a partially overlapping state, there arises a problem that positioning becomes difficult. If the air-core coil is misaligned, the phase difference of the induced current in each air-core coil varies. As a result, the rotational torque becomes smaller or the torque ripple (the sudden and temporary The reduction in the motor efficiency and motor characteristics will be caused.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、周方向に一部が重なり合った状態で空芯コイルが複数配置された場合であっても、それらの位置決めを確実に行って、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことが可能なコアレスモータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to ensure positioning even when a plurality of air-core coils are arranged in a state of being partially overlapped in the circumferential direction. The object is to provide a coreless motor capable of preventing deterioration of motor efficiency and motor characteristics.

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides the following.

(1) 周面が多極着磁された永久磁石と、前記永久磁石の周面に空隙を介して対向するヨークと、前記ヨークの周面に配置され、周方向に一部が重なり合った複数の空芯コイルと、を備え、前記ヨークには、前記空芯コイルを周方向に位置決めする位置決め部が形成されていることを特徴とするコアレスモータ。   (1) A plurality of permanent magnets whose peripheral surfaces are magnetized, a yoke facing the peripheral surface of the permanent magnet via a gap, and a plurality of portions arranged on the peripheral surface of the yoke and partially overlapping in the circumferential direction A coreless motor, wherein a positioning portion for positioning the air core coil in a circumferential direction is formed on the yoke.

本発明によれば、永久磁石の周面に空隙を介して対向するヨークと、ヨークの周面に配置され、周方向に一部が重なり合った複数の空芯コイルと、が設けられ、ヨークには、空芯コイルを周方向に位置決めする位置決め部が形成されていることとしたので、この位置決め部によって、複数の空芯コイルはしっかりと位置決めされ、空芯コイルの位置ズレを防ぐことができる。   According to the present invention, a yoke that is opposed to the peripheral surface of the permanent magnet via a gap, and a plurality of air-core coils that are disposed on the peripheral surface of the yoke and partially overlap in the circumferential direction are provided. Since the positioning portion for positioning the air-core coil in the circumferential direction is formed, the plurality of air-core coils are firmly positioned by this positioning portion, and the misalignment of the air-core coil can be prevented. .

従って、各空芯コイルにおける誘導電流の位相差がばらつくことを防ぐことができ、ひいては回転トルクの減少やトルクリップルの拡大を防いでモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。   Therefore, it is possible to prevent variations in the phase difference of the induction current in each air-core coil, and thus prevent a reduction in rotational torque and an increase in torque ripple, thereby preventing deterioration of motor efficiency and motor characteristics.

ここで、「位置決め部」は、空芯コイルを周方向に位置決めし得る形状であれば、その形状の如何は問わない。例えば、ヨークに凹状の溝を設けてもよいし、ヨークに凸状の突起物を設けてもよい。また、「位置決め部」は、ヨークの外周面に形成されていてもよいし、ヨークの内周面に形成されていてもよい。さらに、本発明に係る「コアレスモータ」は、「スロットレスモータ」と呼ばれることもあり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いずれの呼び方も可能である。   Here, the “positioning portion” may be any shape as long as it can position the air-core coil in the circumferential direction. For example, a concave groove may be provided on the yoke, or a convex protrusion may be provided on the yoke. In addition, the “positioning portion” may be formed on the outer peripheral surface of the yoke, or may be formed on the inner peripheral surface of the yoke. Furthermore, the “coreless motor” according to the present invention is sometimes called a “slotless motor”, and any name can be used without departing from the spirit of the present invention.

(2) 前記位置決め部は、モータ軸のラジアル方向に少なくとも一部深さが変化する複数のテーパ状凹部であることを特徴とする(1)記載のコアレスモータ。   (2) The coreless motor according to (1), wherein the positioning portion is a plurality of tapered concave portions whose depth changes at least partially in a radial direction of the motor shaft.

本発明によれば、上述した位置決め部は、モータ軸のラジアル方向に少なくとも一部深さが変化する複数のテーパ状凹部であることとしたので、複数の空芯コイルをテーパ状凹部に沿ってスムーズに位置決めすることができ、製造工程の容易化に資することができる。   According to the present invention, since the positioning portion described above is a plurality of tapered recesses whose depth changes at least partially in the radial direction of the motor shaft, the plurality of air-core coils are arranged along the tapered recesses. Positioning can be performed smoothly, and the manufacturing process can be facilitated.

(3) 前記空芯コイルは、周方向に電気角で略180°の幅をもつように形成され、隣り合う前記空芯コイル同士は、前記位置決め部によって、周方向に電気角で略120°ずれた状態で位置決めされていることを特徴とする(1)又は(2)記載のコアレスモータ。   (3) The air-core coil is formed to have a width of approximately 180 ° in electrical direction in the circumferential direction, and the adjacent air-core coils are approximately 120 ° in electrical direction in the circumferential direction by the positioning portion. The coreless motor according to (1) or (2), wherein the coreless motor is positioned in a shifted state.

本発明によれば、上述した空芯コイルは、周方向に電気角で凡そ180°の幅をもつように形成されるとともに、隣り合う空芯コイル同士は、位置決め部によって、周方向に電気角で略120°ずれた状態で位置決めされていることとしたので、3相コアレスモータで空芯コイル6個を考えた場合であっても、一の空芯コイルと隣の空芯コイルとの位相差がばらつくことがなく、モータの効率・モータ特性の悪化を招くことがない。なお、例えば4極着磁−コイル6個の構造のとき、着磁はN−S−N−Sの4極で90°/1極とすることができ、それに対応するコイルは、機械角90°範囲/1個とすることができる。また、例えば8極着磁−コイル12個の構造を考えた場合には、着磁は60°/1極とでき、コイルは機械角60°範囲に巻くことができる。   According to the present invention, the air core coil described above is formed to have a width of about 180 ° in the electrical direction in the circumferential direction, and adjacent air core coils are electrically angled in the circumferential direction by the positioning portion. Therefore, even if six air-core coils are considered in a three-phase coreless motor, the position of one air-core coil and the next air-core coil are the same. The phase difference does not vary and the motor efficiency and motor characteristics are not deteriorated. In addition, for example, in the case of a structure of 4 pole magnetizing-six coils, the magnetization can be 90 ° / 1 pole with 4 poles of NS—N—S, and the corresponding coil has a mechanical angle of 90 ° range / 1 piece. Further, for example, when considering the structure of 8 pole magnetized-12 coils, the magnetization can be 60 ° / 1 pole, and the coil can be wound in the mechanical angle range of 60 °.

(4) 前記空芯コイルは、周方向に隣り合う空芯コイルのうち一の空芯コイルよりも、一部がモータ軸のラジアル方向内側に配置されているとともに、他の空芯コイルよりも、一部がモータ軸のラジアル方向外側に配置されていることを特徴とする(1)から(3)のいずれか記載のコアレスモータ。   (4) A part of the air-core coil is arranged on the inner side in the radial direction of the motor shaft than one air-core coil among the air-core coils adjacent in the circumferential direction, and more than other air-core coils. The coreless motor according to any one of (1) to (3), wherein a part of the coreless motor is disposed radially outside the motor shaft.

本発明によれば、上述した空芯コイルは、例えば、周方向に右隣の空芯コイルと比べると、一部がモータ軸のラジアル方向内側に配置され、周方向に左隣の空芯コイルと比べると、一部がモータ軸のラジアル方向外側に配置されることになるので、個々の空芯コイルをより確実に位置決めすることができる。   According to the present invention, the air-core coil described above is, for example, partly arranged on the inner side in the radial direction of the motor shaft and compared to the right-hand air core coil in the circumferential direction, and the left-hand air core coil in the circumferential direction. As compared with the above, a part of the air-core coil is disposed on the outer side in the radial direction of the motor shaft, so that the individual air-core coils can be positioned more reliably.

すなわち、例えばある特定の空芯コイルが、周方向に右隣の空芯コイルと比べると、一部がモータ軸のラジアル方向内側に配置され、かつ、周方向に左隣の空芯コイルと比べても、一部がモータ軸のラジアル方向内側に配置されることになると、その特定の空芯コイルは、周方向の両端がヨークに接触しないことになり、ヨークによる位置決めが困難にある。それに対し、本発明によれば、上述したような構成となっているので、任意の空芯コイルは、周方向の両端のうちの一端が確実にヨークに接触することになり、ひいてはヨークによる位置決めを確実に行うことができる。   That is, for example, when a specific air-core coil is compared with the air core coil adjacent to the right in the circumferential direction, a part is disposed radially inward of the motor shaft and compared with the air core coil adjacent to the left in the circumferential direction. However, if a part of the air-core coil is disposed radially inward of the motor shaft, both ends in the circumferential direction do not contact the yoke, and positioning by the yoke is difficult. On the other hand, according to the present invention, since it is configured as described above, an arbitrary air-core coil will surely contact one end of both ends in the circumferential direction with the yoke, and consequently positioning by the yoke. Can be performed reliably.

(5) 前記コアレスモータは、さらに、前記永久磁石の磁極を検出する磁気センサを有する回路基板を備え、前記回路基板は、前記位置決め部によって周方向に位置決めされていることを特徴とする(1)から(4)のいずれか記載のコアレスモータ。   (5) The coreless motor further includes a circuit board having a magnetic sensor for detecting a magnetic pole of the permanent magnet, and the circuit board is positioned in the circumferential direction by the positioning unit (1). The coreless motor according to any one of (4) to (4).

本発明によれば、上述したコアレスモータに、永久磁石の磁極を検出する磁気センサを有する回路基板を設け、この回路基板は、上述した位置決め部によって周方向に位置決めされていることとしたので、空芯コイルとともに、回路基板の位置ズレも防ぐことができる。その結果、空芯コイルと磁気センサを精度良く配置することができ、ひいてはモータ効率・モータ特性を向上させることができる。   According to the present invention, the above-described coreless motor is provided with a circuit board having a magnetic sensor for detecting the magnetic pole of the permanent magnet, and this circuit board is positioned in the circumferential direction by the positioning unit described above. Along with the air-core coil, displacement of the circuit board can be prevented. As a result, the air-core coil and the magnetic sensor can be arranged with high accuracy, and as a result, motor efficiency and motor characteristics can be improved.

本発明に係るコアレスモータによれば、ヨークに形成された位置決め部によって、複数の空芯コイルをより確実に位置決めすることができるので、ひいては回転トルクが小さくなったり、トルクリップルが大きくなったりすることを防ぐことができ、ひいてはモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。   According to the coreless motor according to the present invention, the plurality of air-core coils can be more reliably positioned by the positioning portion formed on the yoke, so that the rotational torque is reduced or the torque ripple is increased. This can prevent the deterioration of motor efficiency and motor characteristics.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

[機械構成]
図1は、本発明の実施の形態に係るコアレスモータ1の機械構成を示す側面断面図である。
[Machine configuration]
FIG. 1 is a side sectional view showing a mechanical configuration of a coreless motor 1 according to an embodiment of the present invention.

図1において、コアレスモータ1は、外周面が多極着磁された永久磁石17と、永久磁石17の外周面に空隙を介して対向するヨーク14と、ヨーク14の内周面に配置された空芯コイル15と、モータ軸20及びヨーク14を支持するホルダ21と、軸受(スリーブ)12によってモータ軸20を中心に回転可能なロータハブ11と、を有している。   In FIG. 1, the coreless motor 1 is disposed on the outer peripheral surface of the permanent magnet 17, the yoke 14 facing the outer peripheral surface of the permanent magnet 17 through a gap, and the inner peripheral surface of the yoke 14. An air-core coil 15, a holder 21 that supports the motor shaft 20 and the yoke 14, and a rotor hub 11 that can be rotated around the motor shaft 20 by a bearing (sleeve) 12.

すなわち、ホルダ21の中央部には、モータ軸20が取り付けられており、このモータ軸20とわずかな空間を介して配置された軸受12に、ロータハブ11及びバックヨーク16を介して永久磁石17が取り付けられることで、ロータを構成している。一方で、ヨークホルダ13の中に、ヨーク14を介して空芯コイル15が組み込まれていて、この空芯コイル15は、永久磁石17と対向して配置されている。また、永久磁石17の磁極検出用のホール素子18は、ホルダ21に固着されたセンサ基板19に実装されており、永久磁石17の近傍に配置されている。なお、本実施形態では、永久磁石17の極数は4極(外周面にNSNSと着磁されている)とし、空芯コイル15の数が全部で6個からなる3相インナーロータモータを考えている。   That is, a motor shaft 20 is attached to the central portion of the holder 21, and the permanent magnet 17 is attached to the bearing 12 disposed through a slight space with the motor shaft 20 via the rotor hub 11 and the back yoke 16. The rotor is configured by being attached. On the other hand, an air core coil 15 is incorporated in the yoke holder 13 via the yoke 14, and the air core coil 15 is disposed to face the permanent magnet 17. The Hall element 18 for detecting the magnetic poles of the permanent magnet 17 is mounted on a sensor substrate 19 fixed to the holder 21 and is disposed in the vicinity of the permanent magnet 17. In the present embodiment, a three-phase inner rotor motor is considered in which the number of poles of the permanent magnet 17 is 4 (NSNS is magnetized on the outer peripheral surface) and the number of air-core coils 15 is 6 in total. ing.

コアレスモータ1の組み立て方法について概説すると、まず、ヨークホルダ13の中にヨーク14を積層しながら組み込んで、その中に、6個の空芯コイル15を組み込み接着等で固定する。なお、本実施形態に係るコアレスモータ1では、ヨーク14への空芯コイル15の固定態様が特徴的であるが、この点については後述する。空芯コイル15の固定が終わると、これに磁極検出用のホール素子18が実装されたセンサ基板19が取り付けられる。このセンサ基板19には、6個の空芯コイル15を配線するパターンが施されており、コイル線が半田付けされている。このようにしてステータ組が完成すると、このステータ組をホルダ21に取り付ける。最後に、ホルダ21にモータ軸20を固着するとともに、ロータハブ11,軸受12,バックヨーク16及び永久磁石17よりなるロータ組をステータ組に取り付ける。このようにして、コアレスモータ1が完成する。   An outline of the assembly method of the coreless motor 1 will be described. First, the yoke 14 is assembled in the yoke holder 13 while being laminated, and six air-core coils 15 are assembled therein and fixed by bonding or the like. Note that the coreless motor 1 according to this embodiment is characterized by the manner in which the air-core coil 15 is fixed to the yoke 14, which will be described later. When the air-core coil 15 is fixed, the sensor substrate 19 on which the magnetic pole detection Hall element 18 is mounted is attached thereto. The sensor substrate 19 is provided with a pattern for wiring the six air-core coils 15, and the coil wires are soldered. When the stator assembly is completed in this way, the stator assembly is attached to the holder 21. Finally, the motor shaft 20 is fixed to the holder 21, and a rotor set including the rotor hub 11, the bearing 12, the back yoke 16 and the permanent magnet 17 is attached to the stator set. In this way, the coreless motor 1 is completed.

ここで、上述した空芯コイル15の固定態様について詳述する。図2は、空芯コイル15の固定態様について説明するための説明図である。特に、図2(a)、(b)は、空芯コイル15の固定態様について説明するための平面断面図であって、図1に示すコアレスモータ1のうち空芯コイル15,ヨーク14及びホルダ21等に着目している。また、図2(c)は、1個の空芯コイル15の外観構成を示している。   Here, the fixation aspect of the air-core coil 15 mentioned above is explained in full detail. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a fixing mode of the air-core coil 15. In particular, FIGS. 2A and 2B are plan sectional views for explaining a fixing mode of the air-core coil 15, and the air-core coil 15, the yoke 14 and the holder of the coreless motor 1 shown in FIG. Focusing on 21 etc. FIG. 2C shows the external configuration of one air-core coil 15.

図2(a)によれば、湾曲成形された空芯コイル15(図2(c)参照)は、全部で6個、ヨーク14に固定されている。そして、任意の空芯コイル15に着目すると、周方向に右隣の空芯コイル15(図2(a)でいえば、反時計回りの方向に隣接している空芯コイル15)と比べると、一部がモータ軸20のラジアル方向内側に配置されており、周方向に左隣の空芯コイル15(図2(a)でいえば、時計回りの方向に隣接している空芯コイル15)と比べると、一部がモータ軸20のラジアル方向外側に配置されている。   According to FIG. 2A, a total of six curved air-core coils 15 (see FIG. 2C) are fixed to the yoke 14. When attention is paid to an arbitrary air core coil 15, it is compared with the air core coil 15 adjacent to the right in the circumferential direction (in FIG. 2A, the air core coil 15 adjacent in the counterclockwise direction). A part of the air core coil 15 is disposed radially inward of the motor shaft 20 and is adjacent to the left side in the circumferential direction (in FIG. 2A, the air core coil 15 adjacent in the clockwise direction). ) Is partially disposed on the outer side in the radial direction of the motor shaft 20.

図3は、図2(a)からヨーク14以外のものを取り除いたときの様子を示す図である。特に、図3(a)は、図2(a)からヨーク14以外のものを取り除いたとき平面断面図であって、図3(b)は、図3(a)に示すヨーク14を斜めから見たときの斜視図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which parts other than the yoke 14 are removed from FIG. In particular, FIG. 3A is a cross-sectional plan view of the semiconductor device when parts other than the yoke 14 are removed from FIG. 2A, and FIG. 3B shows the yoke 14 shown in FIG. It is a perspective view when seen.

図3(a)及び図3(b)に示すように、ヨーク14の内周面には、モータ軸20のラジアル方向に深さが変化する複数のテーパ状凹部14aが形成されている。従って、このテーパ状凹部14aによって6個の空芯コイル15が周方向に位置決めされることになる。しかも、各空芯コイル15は、周方向に機械角で凡そ90°の幅をもつように形成されており(図2(a)参照)、隣り合う空芯コイル15同士は、図3(a)に示すテーパ状凹部14aによって、周方向に機械角で凡そ60°ずれた状態で(すなわち、図2(a)に示すように周方向に一部が重なり合った状態で)位置決めされることになる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of tapered recesses 14 a whose depths change in the radial direction of the motor shaft 20 are formed on the inner peripheral surface of the yoke 14. Accordingly, the six air-core coils 15 are positioned in the circumferential direction by the tapered recess 14a. Moreover, each air-core coil 15 is formed to have a mechanical angle of about 90 ° in the circumferential direction (see FIG. 2A), and adjacent air-core coils 15 are connected to each other in FIG. ) In the state where the mechanical angle is shifted by about 60 ° in the circumferential direction (that is, in a state where a part thereof is overlapped in the circumferential direction as shown in FIG. 2A). Become.

一方で、ホール素子18が実装されたセンサ基板19(図2(b)参照)の外周は、ヨーク14の形状に沿った形となっている(ヨーク14の形状に沿うように加工されている)。これにより、センサ基板19も、ヨーク14のテーパ状凹部14aによって、周方向に位置決めされることになる。   On the other hand, the outer periphery of the sensor substrate 19 (see FIG. 2B) on which the Hall element 18 is mounted has a shape along the shape of the yoke 14 (processed along the shape of the yoke 14). ). As a result, the sensor substrate 19 is also positioned in the circumferential direction by the tapered recess 14 a of the yoke 14.

[実施形態の効果]
以上説明したように、コアレスモータ1によれば、上述したようにテーパ状凹部14によって、空芯コイル15の位置ズレを防ぐことができるので、各空芯コイル15における誘導電流の位相差がばらつくことを防ぐことができ、ひいては回転トルクの減少やトルクリップルの拡大を防いでモータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことができる。また、空芯コイル15を位置決めする手段として、モータ軸20のラジアル方向に深さが変化する複数のテーパ状凹部14aを採用しているので、テーパ状凹部14aに沿って(空芯コイル15同士を接触させながら)、空芯コイル15をスムーズに位置決めすることができる。加えて、製造工程の容易化も可能である。
[Effect of the embodiment]
As described above, according to the coreless motor 1, since the positional deviation of the air core coil 15 can be prevented by the tapered recess 14 as described above, the phase difference of the induced current in each air core coil 15 varies. As a result, it is possible to prevent a reduction in rotational torque and an increase in torque ripple, thereby preventing deterioration of motor efficiency and motor characteristics. Further, as the means for positioning the air-core coil 15, a plurality of tapered recesses 14a whose depths change in the radial direction of the motor shaft 20 are employed. The air-core coil 15 can be positioned smoothly. In addition, the manufacturing process can be simplified.

一方で、コアレスモータ1では、上述したように電気角で180°(図1の場合は機械角で90°)の幅をもつように形成された6個の空芯コイル15が、周方向に電気角で120°(図1の場合は機械角60°)ずれた状態で位置決めされているので、位相差がばらつくことがなく、モータの効率・モータ特性の悪化を招くことがない。また、各空芯コイル15が重なり合った部分に着目すると、周方向に隣り合う空芯コイル15のうち、一方と比べるとラジアル方向内側に配置され、他方と比べるとラジアル方向外側に配置されているので(図2(a)参照)、6個全ての空芯コイル15は、周方向の両端のうちの一端が確実にヨーク14に接触している。従って、ヨーク14による位置決めを確実に行うことができる。   On the other hand, in the coreless motor 1, as described above, the six air-core coils 15 formed to have an electrical angle of 180 ° (in the case of FIG. 1, a mechanical angle of 90 °) are arranged in the circumferential direction. Since the positioning is performed with the electrical angle shifted by 120 ° (mechanical angle 60 ° in the case of FIG. 1), the phase difference does not vary, and the motor efficiency and motor characteristics are not deteriorated. Further, when focusing on the portion where each air-core coil 15 overlaps, among the air-core coils 15 adjacent to each other in the circumferential direction, the air-core coil 15 is disposed radially inward compared to one, and is disposed radially outward compared to the other. Therefore (see FIG. 2A), all the six air-core coils 15 are surely in contact with the yoke 14 at one of the circumferential ends. Therefore, positioning by the yoke 14 can be performed reliably.

さらには、上述したようにホール素子18を実装するセンサ基板19も、ヨーク14のテーパ状凹部14aによって、周方向に位置決めされている。従って、空芯コイル15とともに、センサ基板19の位置ズレを防ぐことができる結果、空芯コイル15とホール素子18を精度良く配置することができ、ひいてはモータ効率・モータ特性を向上させることができる。   Furthermore, as described above, the sensor substrate 19 on which the Hall element 18 is mounted is also positioned in the circumferential direction by the tapered recess 14 a of the yoke 14. Therefore, as a result of being able to prevent the positional deviation of the sensor substrate 19 together with the air-core coil 15, the air-core coil 15 and the hall element 18 can be arranged with high accuracy, and as a result, motor efficiency and motor characteristics can be improved. .

なお、本実施形態では、4(極)−6(空芯コイル数)構造の3相インターロータモータを考えることとしたが、例えば、2相モータであっても、アウターロータモータであっても、例えば8−12構造のモータであっても、その種類の如何は問わない。また、ヨーク14を積層カシメすることによって、ホルダ21に固定することとしてもよい。ヨーク14を積層ヨーク(積層コアとも呼ぶ)により構成することにより、渦電流による鉄損を低減することができる。   In this embodiment, a three-phase interrotor motor having a structure of 4 (poles) -6 (the number of air-core coils) is considered. However, for example, a two-phase motor or an outer rotor motor may be used. For example, even if it is a motor of 8-12 structure, the kind is not ask | required. Alternatively, the yoke 14 may be fixed to the holder 21 by laminating. By configuring the yoke 14 with a laminated yoke (also called a laminated core), iron loss due to eddy current can be reduced.

図4は、テーパ状凹部14aとは異なる形状のテーパ状凹部14bがヨーク14に形成されている様子を示す図である。図4に示すように、テーパ状凹部14bは、モータ軸20の軸方向に対して少し傾斜した形状をしている。これにより、空芯コイルの形状は図2(c)によらず、図示していないが例えば六角形の形状等にすることも可能である。なお、テーパ状凹部14a,14bの深さについては、コギングトルクの発生も考慮して、最適な値に設定することが好ましい。具体的に説明すると、一般的なコアレスモータは、コアドモータのように磁気吸引の発生がないため、振動や騒音が小さいといった優位性がある。しかし、テーパ状凹部14a,14bの深さをあまりにも深くすると、この優位性を損なう虞がある。従って、この深さについては最適な値に設定することが好ましい。なお、図1に示すコアレスモータ1では、エアギャップが十分に大きく、かつ、テーパ状凹部14aの深さも浅いので、コアレスモータの優位性を損なう虞は小さい。   FIG. 4 is a view showing a state in which the tapered recess 14b having a shape different from the tapered recess 14a is formed in the yoke 14. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, the tapered recess 14 b has a shape slightly inclined with respect to the axial direction of the motor shaft 20. As a result, the shape of the air-core coil is not shown in FIG. 2C, but can be a hexagonal shape, for example. The depth of the tapered recesses 14a and 14b is preferably set to an optimum value in consideration of the generation of cogging torque. More specifically, a general coreless motor does not generate magnetic attraction unlike a cored motor, and therefore has an advantage of low vibration and noise. However, if the depths of the tapered recesses 14a and 14b are too deep, this advantage may be impaired. Therefore, it is preferable to set this depth to an optimum value. In the coreless motor 1 shown in FIG. 1, since the air gap is sufficiently large and the depth of the tapered concave portion 14a is shallow, there is little possibility of impairing the superiority of the coreless motor.

[変形例]
図5は、本発明の他の実施の形態に係るコアレスモータ1Aの機械構成を示す側面断面図である。また、図6は、図5に示すコアレスモータ1Aで、ヨーク14及び空芯コイル15のみに着目したときの平面断面図である。
[Modification]
FIG. 5 is a side sectional view showing a mechanical configuration of a coreless motor 1A according to another embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional plan view of the coreless motor 1A shown in FIG. 5 when focusing only on the yoke 14 and the air-core coil 15. FIG.

本発明をアウターロータモータに適用すれば、図5及び図6に示すようになる。この場合、軸受12に固着されたヨーク14の外周面には、モータ軸20のラジアル方向に深さが変化する複数のテーパ状凸部14cが形成されており、このテーパ状凸部14cによって、6個の空芯コイル15が位置決めされることになる(図6参照)。   If the present invention is applied to an outer rotor motor, it will be as shown in FIGS. In this case, a plurality of tapered convex portions 14c whose depths change in the radial direction of the motor shaft 20 are formed on the outer peripheral surface of the yoke 14 fixed to the bearing 12, and by the tapered convex portions 14c, Six air-core coils 15 are positioned (see FIG. 6).

本発明に係るコアレスモータは、空芯コイルの位置決めを、簡易かつ確実に行って、モータ効率・モータ特性の悪化を防ぐことが可能なものとして有用である。   The coreless motor according to the present invention is useful as a device capable of easily and reliably positioning an air-core coil and preventing deterioration of motor efficiency and motor characteristics.

本発明の実施の形態に係るコアレスモータの機械構成を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the machine structure of the coreless motor which concerns on embodiment of this invention. 空芯コイルの固定態様について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the fixed aspect of an air-core coil. 図2(a)からヨーク以外のものを取り除いたときの様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when things other than a yoke are removed from Fig.2 (a). テーパ状凹部とは異なる形状のテーパ状凹部がヨークに形成されている様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the taper-shaped recessed part of a shape different from a taper-shaped recessed part is formed in the yoke. 本発明の他の実施の形態に係るコアレスモータの機械構成を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the machine structure of the coreless motor which concerns on other embodiment of this invention. 図5からヨーク以外のものを取り除いたときに様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when things other than a yoke are removed from FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A コアレスモータ
11 ロータハブ
12 軸受
13 ヨークホルダ
14 ヨーク
15 空芯コイル
16 バックヨーク
17 永久磁石
18 ホール素子
19 センサ基板
20 モータ軸
21 ホルダ
1, 1A Coreless motor 11 Rotor hub 12 Bearing 13 Yoke holder 14 Yoke 15 Air core coil 16 Back yoke 17 Permanent magnet 18 Hall element 19 Sensor substrate 20 Motor shaft 21 Holder

Claims (5)

周面が多極着磁された永久磁石と、
前記永久磁石の周面に空隙を介して対向するヨークと、
前記ヨークの周面に配置され、周方向に一部が重なり合った複数の空芯コイルと、を備え、
前記ヨークには、前記空芯コイルを周方向に位置決めする位置決め部が形成されていることを特徴とするコアレスモータ。
A permanent magnet having a multi-pole magnetized circumferential surface;
A yoke opposed to the peripheral surface of the permanent magnet via a gap;
A plurality of air-core coils disposed on the circumferential surface of the yoke and partially overlapping in the circumferential direction,
A coreless motor characterized in that a positioning portion for positioning the air-core coil in the circumferential direction is formed on the yoke.
前記位置決め部は、モータ軸のラジアル方向に少なくとも一部深さが変化する複数のテーパ状凹部であることを特徴とする請求項1記載のコアレスモータ。   The coreless motor according to claim 1, wherein the positioning portion is a plurality of tapered concave portions whose depth changes at least partially in a radial direction of the motor shaft. 前記空芯コイルは、周方向に電気角で略180°の幅をもつように形成され、
隣り合う前記空芯コイル同士は、前記位置決め部によって、周方向に電気角で略120°ずれた状態で位置決めされていることを特徴とする請求項1又は2記載のコアレスモータ。
The air-core coil is formed to have a width of approximately 180 ° in electrical direction in the circumferential direction,
The coreless motor according to claim 1, wherein the adjacent air-core coils are positioned by the positioning portion in a state where the air-core coils are shifted by about 120 ° in electrical direction in the circumferential direction.
前記空芯コイルは、周方向に隣り合う空芯コイルのうち一の空芯コイルよりも、一部がモータ軸のラジアル方向内側に配置されているとともに、他の空芯コイルよりも、一部がモータ軸のラジアル方向外側に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか記載のコアレスモータ。   A part of the air-core coil is disposed radially inward of the motor shaft, and part of the air-core coil is adjacent to the other air-core coil. 4. The coreless motor according to claim 1, wherein the coreless motor is disposed on a radially outer side of the motor shaft. 5. 前記コアレスモータは、さらに、前記永久磁石の磁極を検出する磁気センサを有する回路基板を備え、
前記回路基板は、前記位置決め部によって周方向に位置決めされていることを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のコアレスモータ。
The coreless motor further includes a circuit board having a magnetic sensor for detecting a magnetic pole of the permanent magnet,
The coreless motor according to claim 1, wherein the circuit board is positioned in the circumferential direction by the positioning portion.
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