電気機械装置、ローター、磁石ユニット、およびこれらの作製方法、並びに、電機機械装置を用いた移動体およびロボット、
【課題】ローター磁石の遊離を防止し、高トルクを維持しつつ高速回転を可能とする。
【解決手段】磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された磁石配置溝は、磁石ユニットの組立時において、回転軸の軸方向に沿ってローター磁石の移動を許容するが、軸方向に垂直で回転軸の中心から外周へ向かう放射方向へのローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、ローター磁石の放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する。ローター磁石は、磁石配置溝の軸方向の一方端から軸方向に沿って磁石配置溝に挿入されて、磁石配置溝に収納固定される。
【解決手段】磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された磁石配置溝は、磁石ユニットの組立時において、回転軸の軸方向に沿ってローター磁石の移動を許容するが、軸方向に垂直で回転軸の中心から外周へ向かう放射方向へのローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、ローター磁石の放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する。ローター磁石は、磁石配置溝の軸方向の一方端から軸方向に沿って磁石配置溝に挿入されて、磁石配置溝に収納固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のローターを用いた電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機（モーター）や発電機等の回転電機（本明細書では「電機機械装置」とも呼ぶ）として、ローターの外周表面にローター磁石を貼り合せたＳＰＭ型のローターを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、ＳＰＭ型のローターを用いた回転電機（以下、「ＳＰＭ型回転電機」とも呼ぶ）は、従来から高トルク低回転用のモーターとして用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８９１４１号公報
【特許文献２】特開平７−２１２９９７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３６８９１号公報
【特許文献４】特開平６−２３７５４７号公報
【特許文献５】特開平１１−２７９１３号公報
【特許文献６】特開２００２−２７２０３４号公報
【特許文献７】特開２００１−１９７６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＳＰＭ型回転電機を、高トルクを維持しつつ分速数万回転の高速回転で用いたいという要望がある。しかしながら、ＳＰＭ型のローターを分速数万回転で高速回転させようとした場合に、ローター磁石の貼り合せ固定に関する信頼性が不十分であることがわかった。具体的は、回転数の上昇に応じたローターの温度上昇によって接着剤の軟化が発生し、固定していたローター磁石に加わる回転軸の中心から外周へ向かう方向（放射方向）の力によって、ローター磁石が放射方向に遊離し、最終的には脱離してしまう、という問題がわかった。また、ローター磁石の貼り合せ時において、接着剤の粘性ばらつきにより、貼り合せ固定後のローター磁石の外周寸法を均一にすることが難しく、高速回転時における特性維持が難しい、という問題もある。
【０００５】
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、ローター磁石の遊離を防止することにより、高トルクを維持しつつ高速回転させることが可能な技術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】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］
ローターと、前記ローターの外周に配置されたステーターと、を有する電気機械装置であって、
前記ローターは、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って固定配置された円筒状の磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、
前記回転軸に固定配置された円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
電気機械装置。
この電機機械装置では、遊離防止構造によって放射方向へのローター磁石の移動を禁止することができるので、ローター磁石の遊離を防止するとともに、ローター磁石の外周径で規定されるローターの外周径を安定保持することができ、ＳＰＭ型の電機機械装置において高トルクを維持しつつ高速回転を可能とすることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の電気機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
このようにすれば、容易に遊離防止構造を実現できる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１に記載の電機機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の底部に設けられた底部溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
このようにしても、容易に遊離防止構造を実現できる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記磁石配置溝の底部に、前記ローター磁石を前記底部に接着するための接着剤が充填された接着剤溝が形成された
電気機械装置。
このようにすれば、余分な接着剤を接着剤溝に溜めつつ、必要最小限の接着剤で容易に接着が可能であり、接着剤が溢れて外形が変化してしまうことを防止することが可能である。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記回転軸と前記磁石ユニットの前記磁石バックヨークとが接するそれぞれの面には、前記回転軸の外周に沿って前記磁石ユニットを固定配置するための固定配置構造が形成された
電気機械装置。
このようにすれば、回転軸に磁石ユニットを固定して一体化させることが可能である。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載の電機機械装置であって、
前記固定配置構造は、前記磁石バックヨークの内周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形（Ｍは３以上の整数）の内周形状と、前記内周形状に接するように前記回転軸の外周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形の外周形状と、で構成されている
電機機械装置。
このようにすれば、簡単な構造で安定な固定が可能である。なお、Ｍ角形は、回転軸を中心とする正Ｍ角形が好ましい。このようにすれば、多角形の頂点部分に均等に力を分散して安定に固定が可能である。
【００１３】
なお、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、電動機（モーター）や発電機などの電気機械装置（回転電機）のほか、電機機械装置に備えられるローターやローターに備えられる磁石ユニット、電機機械装置の作製方法、ローターの作製方法、磁石ユニットの作製方法、電機機械装置を用いた電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例としてのコアレスモーター１０の構成を示す説明図である。
【図２】図１（Ｂ）の磁石バックヨーク２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石２００の一つを拡大して示す説明図である。
【図３Ａ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｂ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｃ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｄ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｅ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｆ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図４】遊離防止構造としての磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。
【図５】比較例としての磁石バックヨーク２３６ｃの磁石配置溝２３６Ａｃにローター磁石２００ｃを配置する例を示す説明図である。
【図６】回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂと磁石ユニット２０Ａの挿入固定部２３６Ｄとで構成される固定配置構造の変形例について示す説明図である。
【図７】磁石配置溝２３６Ａの底部に設けられた接着剤溝の変形例を示す説明図である。
【図８】第２実施例としてのコアレスモーターの磁石バックヨーク１２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石１２００の一つを拡大して示す説明図である。
【図９】本発明の変形例としてモーター／発電機を利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図１０】本発明の変形例として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。
【図１１】本発明の変形例としてモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の変形例としてモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態及び実施例を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１６】
Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例としてのコアレスモーター１０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２３０に平行な面（図１（Ｂ）の１Ａ−１Ａ切断面）で切った断面を模式的に示し、図１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面（図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ切断面）で切った断面を模式的に示している。
【００１７】
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インナーローター型モーターである。ステーター１５は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂと、ケーシング１１０と、コイルバックヨーク１１５と、磁気センサー３００とを備えている。ローター２０は、回転軸２３０と、磁石バックヨーク２３６と、磁石サイドヨーク２３７，２３８と、ローター磁石２００と、軸受け部２４０と、を備えている。
【００１８】
ローター２０は、中心に回転軸２３０を有しており、回転軸２３０の外周には、略円筒状の磁石バックヨーク２３６が固定配置されている。磁石バックヨーク２３６の外周に沿って、６つのローター磁石２００が略円筒状に配置されている。６個のローター磁石２００は、回転軸２３０の中心から外部に向かう方向（放射方向）に磁化された永久磁石と、外部から中心に向かう方向（中心方向）に磁化された永久磁石とが用いられる。磁化方向が中心方向であるローター磁石２００と、磁化方向が放射方向であるローター磁石２００とは、円周方向に沿って交互に配置されている。回転軸２３０に沿った方向（以下、単に「軸方向」と呼ぶ）のローター磁石２００の端部には、磁石サイドヨーク２３７，２３８が設けられている。磁石サイドヨーク２３７，２３８は、軟磁性材で形成された略ドーナツ盤状の部材である。回転軸２３０は、炭素繊維強化プラスチック等の非磁性材で形成されており、貫通孔２３１を有している。回転軸２３０は、軸受け部２４０で支持されてケーシング１１０に取り付けられている。また、本実施例では、ケーシング１１０の内側に、波バネ座金２６０が設けられており、この波バネ座金２６０は、ローター磁石２００の位置決めを行っている。但し、波バネ座金２６０は省略可能である。
【００１９】
ケーシング１１０は、略円筒形をした筐体である。ケーシングの内周に沿って、二相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂが配列されている。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、有効コイル領域とコイルエンド領域とを有している。ここで有効コイル領域とは、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに電流が流れたときに、ローター２０に対して回転方向のローレンツ力を与える領域であり、コイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに電流が流れたときに、ローター２０に対して回転方向と異なる方向（主として回転方向に垂直な方向）のローレンツ力を与える領域である。ただし、コイルエンド領域は、有効コイル領域を挟んで２つあり、それぞれのローレンツ力は、大きさが同じで、向きが反対であるので、打ち消し合う。有効コイル領域においては、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを構成する導体配線は、回転軸とほぼ平行な方向であり、コイルエンド領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを構成する導体配線は、回転方向と平行である。また、有効コイル領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、ローター磁石２００と重なっているが、コイルエンド領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、ローター磁石２００と重なっていない。なお、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを合わせて電磁コイル１００とも呼ぶ。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂとケーシング１１０との間には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。コイルバックヨーク１１５の軸方向の長さは、ローター磁石２００の軸方向の長さとほぼ同じである。回転軸２３０からコイルバックヨーク１１５に向かって放射方向に放射線を引いたとき、放射線は、ローター磁石２００をちょうど貫く。すなわち、コイルバックヨーク１１５とローター磁石２００は、重なっている。
【００２０】
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１００Ａ，１００Ｂの各相に１つずつ配置されている。なお、図１（Ａ）では、一方の磁気センサー３００のみを表示している。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。ここで、磁気センサー３００は、コイルエンド領域から、回転軸２３０に垂線を降ろしたときの垂線上に配置されている。
【００２１】
なお、コアレスモーター１０は、概略以下の手順で組み立てられる。まず、ローター２０の一方の軸受け部２４０が第１のケーシング１１０Ａに取り付けられるようにローター２０を組み付ける。次に、内周に電磁コイル１００Ａ，１００Ｂが配列された第２のケーシング１１０Ｂを第１のケーシング１１０Ａに組み付ける。そして、ローター２０に取り付けられた他方の軸受け部２４０が第３のケーシング１１０Ｃに取り付けられるように、第３のケーシング１１０Ｃを第２のケーシング１１０Ｂに組み付ける。これにより、コアレスモーター１０が組み立てられる。
【００２２】
図２は、図１（Ｂ）の磁石バックヨーク２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石２００の一つを拡大して示す説明図である。磁石バックヨーク２３６には、外周に沿って６個のローター磁石２００を固定配置するための磁石配置溝２３６Ａが形成されている。磁石配置溝２３６Ａの軸方向に沿った両側の側壁２３６Ｂの側壁面２３６Ｂｓは、溝の底部幅Ｗｉｄよりも上部幅Ｗｏｄのほうが狭くなるように、それぞれ内側に傾斜した形状のオーバーハング部を有している。すなわち、磁石配置溝２３６Ａに配置されたローター磁石２００の磁石配置溝２３６Ａの底部に対応する幅（底部幅Ｗｉｄに相当）が、磁石配置溝２３６Ａの上部幅Ｗｏｄよりも広くなっている。そして、磁石配置溝２３６Ａに収納固定されるローター磁石２００は、磁石配置溝２３６Ａの側壁面２３６Ｂｓに接して収納されるように、磁石配置溝２３６Ａの空間形状と略同一の形状を有している。
【００２３】
ローター磁石２００にはローター２０の回転によって発生する放射方向への力（図に矢印で示す）が加わることになり、ローター磁石２００の遊離あるいは離脱の原因となる。しかしながら、上記構造の場合には、ローター２０の回転時において、磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに接するローター磁石２００の面が両側の側壁面２３６Ｂｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられることになるので、ローター磁石２００の放射方向への移動を禁止することができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決し、ローター２０を高速回転させることが可能となる。なお、以上の説明からわかるように、磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓのオーバーハング部が、この実施例における本願発明の遊離防止構造に相当する。
【００２４】
なお、磁石配置溝２３６Ａの底部の中心には、軸方向に沿って接着剤２３９が充填された接着剤溝２３６Ｃが形成されている。接着剤２３９によってローター磁石２００を磁石配置溝２３６Ａの底部に貼り付けることができる。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｆは、ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。なお、各図に示す一点鎖線は、各部品の中心軸を示す補助線である。まず、図３Ａに示す工程では、複数の磁石バックヨーク部品２３６ｐを準備する。この磁石バックヨーク部品２３６ｐは外周が略円形で内周が正十二角形の略ドーナツ盤状の外形形状を有している。磁石バックヨーク部品２３６ｐの内周側の空間２３６Ｄｐは、回転軸２３０が挿入される挿入固定部２３６Ｄとなる空間（以下、「挿入固定部分」とも呼ぶ）である。磁石バックヨーク部品２３６ｐの外周表面には、円周方向に沿って、上記した磁石配置溝２３６Ａとなる磁石配置溝部分２３６Ａｐと、側壁２３６Ｂとなる側壁部分２３６Ｂｐとが形成されており、磁石配置溝部分２３６Ａｐの底部に接着剤溝２３６Ｃとなる接着剤溝部分２３６Ｃｐが形成されている。磁石バックヨーク部品２３６ｐの中心軸に沿った方向（回転軸の軸方向に相当し、以下では、単に「軸方向」とも呼ぶ）に垂直な２つの端面のうちの一方の端面には、部品嵌合凸部２３６Ｅｐが形成されており、他方の端面には、部品嵌合凹部２３６Ｆｐが形成されている。部品嵌合凸部２３６の外形と部品嵌合凹部の外形とは、ある一つの磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凸部２３６Ｅｐが他の一つの磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凹部２３６Ｆｐに挿入嵌合されるように、略同一の正十二角形となっている。なお、この磁石バックヨーク部品２３６ｐは、例えば、軟磁性材を用いた鋼板材をプレス形成することにより作製される。ただし、軟磁性材の鋼板材に限定されるものではなく、種々の金属材料を用いた鋼板材を利用することができる。
【００２６】
そして、準備した複数の磁石バックヨーク部品２３６ｐを、互いの部品嵌合凸部２３６Ｅｐと部品嵌合凹部２３６Ｆｐとが嵌合するように積層固定して磁石バックヨーク２３６を形成する。なお、このとき、部品嵌合凸部２３６Ｅｐあるいは部品嵌合凹部２３６Ｆｐに接着剤を塗布しておき、積層後に接着剤を高温乾燥させることにより、各磁石バックヨーク部品２３６ｐが互いに接着固定される。なお、溶接により各磁石バックヨーク部品２３６ｐを互いに固定するようにしてもよい。乾燥温度は、用いた接着剤の乾燥に適した温度と乾燥時間との関係から適宜設定される。以下の接着工程でも同様である。
【００２７】
次に、図３Ｂに示す工程では、磁石サイドヨーク２３７を準備する。この磁石サイドヨーク２３７は、磁石バックヨーク部品２３６ｐと同様に、外周が略円形で内周が正十二角形の略ドーナツ盤状の外形形状を有している。磁石サイドヨーク２３７の内周形状は、磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凸部２３６Ｅｐと嵌合する形状となっている。この磁石サイドヨーク２３７も、磁石バックヨーク部品２３６ｐと同様に、軟磁性材等を用いた鋼板材をプレス形成することにより作製される。
【００２８】
そして、準備した磁石サイドヨーク２３７を、磁石バックヨーク２３６の部品嵌合凸部２３６Ｅｐに嵌合固定させて、磁石バックヨーク２３６と磁石サイドヨーク２３７とが一体化された磁石ヨークユニット２３６Ｕを形成する。なお、このとき、部品嵌合凸部２３６Ｅｐあるいは磁石サイドヨーク２３７の内周に接着剤を塗布しておき、嵌合後に接着剤を高温で乾燥させることにより、磁石サイドヨーク２３７が磁石バックヨーク２３６に接着固定される。
【００２９】
次に、図３Ｃに示す工程では、まず、磁石ヨークユニット２３６Ｕの接着剤溝２３６Ｃに接着剤２３９を充填することにより、接着剤溝２３６Ｃを中心として磁石配置溝２３６Ａに接着剤２３９を塗布する。そして、準備した磁石配置溝２３６Ａと略同一形状のローター磁石２００を、軸方向に沿って磁石サイドヨーク２３７とは反対側から磁石サイドヨーク２３７に当たるまで挿入する。また、ローター磁石２００の表面に絶縁酸化防止剤、例えば、ＳｉＯ2を静電塗布または超音波塗布する。そして、接着剤および絶縁酸化防止剤を高温で乾燥させる。これにより、片側磁石サイドヨーク付の磁石ユニット２０Ａａを形成する。
【００３０】
そして、図３Ｄに示す工程では、もうひとつの磁石サイドヨーク２３８を準備する。この磁石サイドヨーク２３８も、磁石サイドヨーク２３７と同様に、外周が略円形で内周が正十二角形の略ドーナツ盤状の外形形状を有している。磁石サイドヨーク２３８の内周形状は、磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凹部２３６Ｆｐに対応する部品嵌合凸部２３６Ｅｐと同様の形状を有する部品嵌合凸部２３８Ｅｐとなっている。この磁石サイドヨーク２３８も、他の磁石サイドヨーク２３７と同様に、軟磁性材等を用いた鋼板材をプレス形成することにより作製される。
【００３１】
そして、準備した磁石サイドヨーク２３８の部品嵌合凸部２３８Ｅｐを、片側磁石サイドヨーク付の磁石ユニット２０Ａａの部品嵌合凹部２３６Ｆｐに嵌合して固定することにより、両側磁石サイドヨーク付の磁石ユニット２０Ａを形成する。なお、このとき、部品嵌合凸部２３８Ｅｐあるいは部品嵌合凹部２３６Ｆｐに接着剤を塗布しておき、嵌合後に接着剤を高温で乾燥させることにより、磁石サイドヨーク２３８が磁石ユニット２０Ａａに接着固定される。
【００３２】
次に、図３Ｅに示す工程では、回転軸２３０を準備する。この回転軸２３０は、回転軸部２３０Ａと磁石ユニット装着部２３０Ｂとストッパー部２３０Ｃとからなる。磁石ユニット装着部２３０Ｂは、磁石ユニット２０Ａの挿入固定部２３６Ｄに対応するように、軸方向から見た外形形状が正十二角形となっている。なお、回転軸２３０は、上記したように非磁性材料で一体形成されている。
【００３３】
そして、まず、準備した回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂに接着剤２３９を塗布する。次に、回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂを、ストッパー部２３０Ｃが磁石ユニット２０Ａの磁石サイドヨーク２３７に当たるまで挿入して、磁石ユニット装着部２３０Ｂを挿入固定部２３６Ｄに嵌合固定させ、接着剤を高温乾燥させる。これにより、ローターユニット２０Ｂを作製する。
【００３４】
最後に、図３Ｆに示す工程では、ローターユニット２０Ｂの回転軸２３０の軸受け部取り付け箇所に接着剤２３９を塗布後、軸受け部２４０を挿入し、高温で乾燥させる。これにより、軸受け部２４０を回転軸２３０に接着固定させて、ローター２０となるローターユニット２０Ｃを作製する。なお、このとき、回転バランサー調整機を用いてバランス調整材を付加することにより、回転バランスを調整することができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施例では、ローター２０の外周に固定配置された磁石バックヨークの外周表面に円周方向に沿って設けられた磁石配置溝２３６Ａに、ローター磁石２００が収納固定されている。磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓが遊離防止構造となっており、側壁面２３６Ｂｓに接するローター磁石２００の面が側壁面２３６Ｂｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられて移動できないようにすることができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決することができる。また、磁石表面によって形成されるローターの外周径を安定保持することが可能となる。
【００３６】
また、上記実施例では、ローター磁石２００の中心方向の面を磁石バックヨーク２３６で覆い、軸方向の面を磁石サイドヨーク２３７，２３８にて覆っているので、ローター磁石２００から軸方向への磁束漏れを抑制することができる。また、ローター磁石の中心方向への磁束漏れを磁石バックヨーク２３６で抑制することができるので、回転軸２３０に非磁性材、例えば、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）やＧＦＲＰ（glass fiber reinforced plastics）のような樹脂複合材や、セラミックス、植物繊維材、樹脂材等を用いることができ、軽量化が容易となる。
【００３７】
また、上記実施例では、磁石バックヨーク２３６の磁石配置溝２３６Ａの底部に設けられた接着剤溝２３６Ｃを中心として充填された接着剤２３９によってローター磁石２００を磁石配置溝２３６Ａの底部に貼り付けることができる。これにより、余分な接着剤を接着剤溝２３６Ｃに溜めつつ、必要最小限の接着剤で容易に接着が可能であり、接着剤が溢れて外形が変化してしまうことを防止することが可能である。
【００３８】
図４は、遊離防止構造としての磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。この図は、説明を容易にするため、略円筒状の磁石バックヨークを平面状にした状態で示している。図４（ａ），（ｂ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの上部側の面をそれぞれ内側に突き出させて、突き出た部分の幅が他の幅よりも狭くなっている形状として、オーバーハング部を形成した例である。図４（ｃ），（ｄ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの底部側の面をそれぞれ外側にへこませて、へこんだ部分の幅が他の幅より広くなっている形状として、オーバーハング部を形成した例である。図４（ｅ），（ｆ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの上部側の面および底部側の面をそれぞれ内側に突き出させて、突き出た部分の幅が他の幅よりも狭くなっている形状とし、上部の突き出た部分でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｇ），（ｈ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの上部側の面および底部側の面をそれぞれ外側にへこませて、へこんだ部分の幅が他の幅よりも広くなっている形状とし、下部のへこんだ部分でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｉ），（ｊ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面をそれぞれ内側に直線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ直線的に狭くなっている形状とし、中間位置から上部側でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｋ），（ｌ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面がそれぞれ外側に直線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ直線的に広くなっている形状とし、中間位置から底部側でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｍ），（ｎ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面がそれぞれ内側に曲線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ曲線的に狭くなっている形状とし、中間位置から上部側でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｏ），（ｐ）は、は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面がそれぞれ外側に曲線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ曲線的に広くなっている形状とし、中間位置から底部側でオーバーハング部を形成した例である。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｐ）に示すように、遊離防止構造としての磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに有するオーバーハング部の形状は、種々の形状とすることができる。すなわち、両側の側壁面に接するローター磁石の面に加わる放射方向への力を受け止めて、側壁面に接するローター磁石の面が側壁面から及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられて移動できないようにすることができ、磁石配置溝の軸方向の一方端からのみローター磁石を磁石配置溝に挿入することが可能な構造であればよい。
【００４０】
図５は、比較例としての磁石バックヨーク２３６ｃの磁石配置溝２３６Ａｃにローター磁石２００ｃを配置する例を示す説明図である。この比較例は、磁石配置溝２３６Ａｃにローター磁石２００ｃを配置し、側壁２３６Ｂｃの上部に圧力を加えて、ローター磁石２００ｃを押さえ込むように側壁２３６Ｂｃを変形させるものである。この比較例のようにしても、本実施例と同様に、ローター磁石２００ｃの遊離を防止することが可能である。しかしながら、比較例の場合には、圧力を加えることにより、側壁２３６Ｂｃやローター磁石２００ｃにクラックや変形が発生し、耐久性や特性に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、本実施例は、磁石バックヨーク２３６の磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓの形状をあらかじめ遊離防止構造とし、磁石配置溝２３６Ａの軸方向の一方端からローター磁石２００を挿入配置する構造であるので、比較例のように、側壁やローター磁石にクラックや変形が発生して、耐久性や特性の面で悪影響を及ぼすことがない。
【００４１】
図６は、回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂと磁石ユニット２０Ａの挿入固定部２３６Ｄとで構成される固定配置構造の変形例について示す説明図である。実施例の固定配置構造は、軸方向から見た正十二角形の内周形状の挿入固定部２３６Ｄと、この内周形状に接するように形成された略同一の外周形状の磁石ユニット装着部２３０Ｂとの嵌合構造で構成されている。しかしながら、この嵌合構造としては、実施例のように、軸方向から見た磁石ユニット装着部の外周形状と磁石ユニットの挿入固定部の内周形状とを正十二角形に限定するものではなく、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、正方形，正六角形，正二十四角形等の種々のＭ角形（Ｍは三以上の整数）とするようにしてもよい。ここで、Ｍの値は、配置するローター磁石の数のＮ（Ｎは１以上の整数）倍であることが好ましい。このようにすれば、回転によって嵌合する部分に加わる力を分散させて固定強度を高めることが可能であり、高速回転に有利となる。また、Ｍ角形は必ずしも、正多角形である必要はないが、嵌合部分に加わる力を均等に分散させるには、正多角形のほうが有利である。また、必ずしも、多角形である必要はなく、図６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、回転軸の磁石ユニット装着部と磁石ユニットの挿入固定部のいずれか一方に凸部で他方に凹部を設けて嵌合させる構造や、図６（ｇ）に示すように、回転軸の磁石ユニット装着部と磁石ユニットの挿入固定部の両方に凹部を設けて、両方の凹部に亘って挿入されるクサビと嵌合させる構造としてもよい。すなわち、回転軸の外周に磁石ユニットを固定配置することができる嵌合構造であればよい。ただし。これらの嵌合構造は、回転により嵌合部分に加わる力を分散し嵌合強度を高めて安定な固定を考慮すると、回転軸の円周方向に均等に分散置されることが好ましい。
【００４２】
図７は、磁石配置溝２３６Ａの底部に設けられた接着剤溝２３６Ｃの変形例を示す説明図である。本実施例では、図７（ａ）に示すように、磁石配置溝２３６Ａの底部の中央に軸方向に沿って一本の接着剤溝２３６Ｃが設けられている場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、図７（ｂ）に示すように、軸方向に沿って複数本の接着剤溝が設けられるようにしてもよい。また、一方の連続した溝ではなく、図７（ｃ）に示すような断続した複数の溝や、図７（ｄ）に示すような小さな溝であってもよい。また、図７（ｅ）〜（ｈ）に示すように、軸方向に垂直な円周方向に沿って接着剤溝が設けられるようにしてもよい。また、図７（ｉ）〜（ｌ）に示すように、円周方向に沿った接着剤溝と軸方向に沿った接着剤溝とが組み合わされて設けられるようにしてもよい。
【００４３】
上記実施例では、複数の磁石バックヨーク部品２３６ｐを積層して磁石バックヨーク２３６を作製するものとして説明した。しかしながら、磁石バックヨーク２３６とローター磁石２００との間では渦電流損失は生じないため、が、磁石バックヨーク２３６を、無垢の軟磁性体から削り出し等によって作製するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施例では、両側の磁石サイドヨーク２３７，２３８付の磁石ユニット２０Ａを作製した後で、磁石ユニット２０Ａに回転軸２３０を挿入固定するものとしているが、片側の磁石サイドヨーク２３７付の磁石ユニット２０Ａａに回転軸２３０を挿入固定した後で、もう一方の磁石サイドヨーク２３８を貼り合せるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施例では、磁石ユニット２０Ａに回転軸２３０を挿入固定するものとしているが、インジェクション成形により、回転軸２３０と磁石バックヨーク２３６と片側の磁石サイドヨーク２３７とが一体形成された部品を用意し、ローター磁石２００を磁石配置溝２３６Ａに収納固定した後で、もう一方の磁石サイドヨーク２３８を貼り合せるようにしてもよい。
【００４６】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例としてのコアレスモーターの磁石バックヨーク１２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石１２００の一つを拡大して示す説明図である。この図は、説明を容易にするため、略円筒状の磁石バックヨーク１２３６を平面状に展開した状態で示している。なお、第２実施例としてのコアレスモーターの構造は、以下で説明する磁石バックヨーク１２３６、磁石配置溝１２３６Ａ、および、ローター磁石１２００の構造を除いて、第１実施例のコアレスモーター１０と同じであるので、図示及びその説明を省略する。
【００４７】
図８（Ａ）に示すように、第２実施例の磁石配置溝１２３６Ａの両側の側壁面１２３６Ｂｓは、第１実施例との磁石配置溝２３６Ａの側壁面２３６Ｂｓとは異なり、それぞれ内側に傾斜したオーバーハング部を有する形状とはなっていない。ただし、磁石配置溝１２３６Ａの底部中央に軸方向に沿ってさらに底部溝１２３６Ｇが設けられており、この底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓが、第１実施例の磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓと同様に、溝の底部幅よりも上部幅が狭くなるように、それぞれ内側に傾斜したオーバーハング部を有する形状となっている。
【００４８】
そして、磁石配置溝１２３６Ａに収納固定されるローター磁石１２００は、磁石配置溝１２３６Ａの側壁面１２３６Ｂｓおよび底部溝１２３６Ｇの側壁面１２３６Ｇｓに接して収納されるように、磁石配置溝１２３６Ａおよび底部溝１２３６Ｇの空間形状と略同一の形状を有している。
【００４９】
この構造の場合にも、底部溝１２３６Ｇの側壁面１２３６Ｇｓに接するローター磁石２００ｃの面が側壁面１２３６Ｇｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられることになるので、ローター磁石１２００が放射方向へ移動できないようにすることができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決し、ローター２０を高速回転させることが可能となる。なお、以上の説明からわかるように、本実施例において、磁石配置溝１２３６Ａの底部の底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓオーバーハング部が、この実施例における本願発明の遊離防止構造に相当する。
【００５０】
なお、磁石配置溝１２３６Ａへのローター磁石１２００の配置は、第１実施例と同様に、磁石配置溝１２３６Ａの軸方向の一方端側から軸方向に沿って挿入することにより収納固定される。
【００５１】
また、底部溝１２３６Ｇの底部には、接着剤溝１２３６Ｃが形成されており、これに充填された接着剤２３９によってローター磁石１２００が接着固定される。
【００５２】
以上説明したように、本実施例においても、ローター２０の外周に固定配置された磁石バックヨークの外周表面に円周方向に沿って設けられた磁石配置溝１２３６Ａにローター磁石１２００が収納固定されている。磁石配置溝１２３６Ａの底部の底部溝１２３６Ｇの側壁面１２３６Ｇｓが遊離防止構造となっており、側壁面１２３６Ｇｓに接するローター磁石１２００の面が側壁面１２３６Ｇｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられることになるので、ローター磁石１２００が放射方向へ移動できないようにすることができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決することができる。また、磁石表面によって形成されるローターの外周径を安定保持することが可能となる。
【００５３】
なお、遊離防止構造である底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓに有するオーバーハング部は、第１実施例における２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓと同様に、種々の形状とすることができる。すなわち、両側の側壁面に接するローター磁石の面に加わる放射方向への力を受け止めて、側壁面に接するローター磁石の面が側壁面から及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられて移動できないようにすることができ、磁石配置溝の軸方向の一方端からのみローター磁石を磁石配置溝に挿入することが可能な構造であればよい。
【００５４】
また、上記実施例では、各ローター磁石１２００が側壁１２３６Ｂによって隔離されている。しかしながら、図８（Ｂ）に示すように、側壁１２３６Ｂを無くして各ローター磁石１２００が互いに接するように配置するようにしてもよい。このようにすれば、ローター磁石表面での磁束密度を向上させることが可能である。
【００５５】
また、上記実施例では、底部溝１２３６Ｇを底部の中央に軸方向に沿って１つ設けた例を説明しているが、複数の底部溝１２３６Ｇを底部に並べて設けるようにしてもよい。
【００５６】
また、底部溝１２３６Ｇの底部に接着剤溝１２３６Ｃを設けた例を説明しているが、磁石バックヨーク１２３６の底部に設けるようにしてもよく。第１実施例の変形例で説明したように接着剤溝を設けるようにしてもよい。
【００５７】
Ｃ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００５８】
（１）変形例１
上記第１実施例では磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓによる遊離防止構造について説明し、第２実施例では磁石配置溝１２３６Ａの底部に設けられた底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓによる遊離防止構造について説明したが、両方の遊離防止構造を備えるようにしてもよい。
【００５９】
（２）変形例２
上記実施例では、本願発明の特徴部分を備えるコアレスモーターを例に説明したが、電動機であるコアレスモーターに限定されるものではなく、発電機に適用することも可能である。
【００６０】
（３）変形例３
また、本発明の特徴を備える電動機や発電機は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置として適用することが可能である。図９は、本発明の変形例としてモーター／発電機を利用した移動体の一例である電動自転車（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、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６１】
図１０は、本発明の変形例として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、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６２】
図１１は、本発明の変形例としてモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３５９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０として、上述した各種のコアレスモーターを利用することが可能である。
【００６３】
図１２は、本発明の変形例として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、電動モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この電動モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、電動モーター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。この電動モーター３５１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
２０Ａ…磁石ユニット
２０Ｂ…ローターユニット
２０Ｃ…ローターユニット
２０Ａａ…磁石ユニット
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１１０…ケーシング
１１０Ａ…ケーシング
１１０Ｂ…ケーシング
１１０Ｃ…ケーシング
１１５…コイルバックヨーク
２００…ローター磁石
２００ｃ…ローター磁石
２３０…回転軸
２３０Ａ…回転軸部
２３０Ｂ…磁石ユニット装着部
２３０Ｃ…ストッパー部
２３１…貫通孔
２３６Ｐ同士…磁石バックヨーク部品
２３６…磁石バックヨーク
２３６Ａ…磁石配置溝
２３６Ｂ…側壁
２３６Ｃ…接着剤溝
２３６Ｄ…挿入固定部
２３６Ｕ…磁石ヨークユニット
２３６ｃ…磁石バックヨーク
２３６ｐ…磁石バックヨーク部品
２３６Ａｃ…磁石配置溝
２３６Ｂｃ…側壁
２３６Ａｐ…磁石配置溝部分
２３６Ｂｐ…側壁部分
２３６Ｃｐ…接着剤溝部分
２３６Ｄｐ…空間
２３６Ｂｓ…側壁面
２３６Ｅｐ…部品嵌合凸部
２３６Ｆｐ…部品嵌合凹部
２３７…磁石サイドヨーク
２３８…磁石サイドヨーク
２３８Ｅｐ…部品嵌合凸部
２３９…接着剤
２４０…軸受け部
２６０…波バネ座金
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
１２００…ローター磁石
１２３６…磁石バックヨーク
１２３６Ａ…磁石配置溝
１２３６Ｃ…接着剤溝
１２３６Ｇ…底部溝
１２３６Ｂｓ…側壁面
１２３６Ｇｓ…側壁面
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
３４５０…双腕７軸ロボット
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…電動モーター
３５２０…車輪
３５９０…把持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型のローターを用いた電気機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機（モーター）や発電機等の回転電機（本明細書では「電機機械装置」とも呼ぶ）として、ローターの外周表面にローター磁石を貼り合せたＳＰＭ型のローターを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、ＳＰＭ型のローターを用いた回転電機（以下、「ＳＰＭ型回転電機」とも呼ぶ）は、従来から高トルク低回転用のモーターとして用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８９１４１号公報
【特許文献２】特開平７−２１２９９７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３６８９１号公報
【特許文献４】特開平６−２３７５４７号公報
【特許文献５】特開平１１−２７９１３号公報
【特許文献６】特開２００２−２７２０３４号公報
【特許文献７】特開２００１−１９７６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＳＰＭ型回転電機を、高トルクを維持しつつ分速数万回転の高速回転で用いたいという要望がある。しかしながら、ＳＰＭ型のローターを分速数万回転で高速回転させようとした場合に、ローター磁石の貼り合せ固定に関する信頼性が不十分であることがわかった。具体的は、回転数の上昇に応じたローターの温度上昇によって接着剤の軟化が発生し、固定していたローター磁石に加わる回転軸の中心から外周へ向かう方向（放射方向）の力によって、ローター磁石が放射方向に遊離し、最終的には脱離してしまう、という問題がわかった。また、ローター磁石の貼り合せ時において、接着剤の粘性ばらつきにより、貼り合せ固定後のローター磁石の外周寸法を均一にすることが難しく、高速回転時における特性維持が難しい、という問題もある。
【０００５】
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、ローター磁石の遊離を防止することにより、高トルクを維持しつつ高速回転させることが可能な技術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】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］
ローターと、前記ローターの外周に配置されたステーターと、を有する電気機械装置であって、
前記ローターは、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って固定配置された円筒状の磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、
前記回転軸に固定配置された円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
電気機械装置。
この電機機械装置では、遊離防止構造によって放射方向へのローター磁石の移動を禁止することができるので、ローター磁石の遊離を防止するとともに、ローター磁石の外周径で規定されるローターの外周径を安定保持することができ、ＳＰＭ型の電機機械装置において高トルクを維持しつつ高速回転を可能とすることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の電気機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
このようにすれば、容易に遊離防止構造を実現できる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１に記載の電機機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の底部に設けられた底部溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
このようにしても、容易に遊離防止構造を実現できる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記磁石配置溝の底部に、前記ローター磁石を前記底部に接着するための接着剤が充填された接着剤溝が形成された
電気機械装置。
このようにすれば、余分な接着剤を接着剤溝に溜めつつ、必要最小限の接着剤で容易に接着が可能であり、接着剤が溢れて外形が変化してしまうことを防止することが可能である。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記回転軸と前記磁石ユニットの前記磁石バックヨークとが接するそれぞれの面には、前記回転軸の外周に沿って前記磁石ユニットを固定配置するための固定配置構造が形成された
電気機械装置。
このようにすれば、回転軸に磁石ユニットを固定して一体化させることが可能である。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載の電機機械装置であって、
前記固定配置構造は、前記磁石バックヨークの内周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形（Ｍは３以上の整数）の内周形状と、前記内周形状に接するように前記回転軸の外周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形の外周形状と、で構成されている
電機機械装置。
このようにすれば、簡単な構造で安定な固定が可能である。なお、Ｍ角形は、回転軸を中心とする正Ｍ角形が好ましい。このようにすれば、多角形の頂点部分に均等に力を分散して安定に固定が可能である。
【００１３】
なお、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、電動機（モーター）や発電機などの電気機械装置（回転電機）のほか、電機機械装置に備えられるローターやローターに備えられる磁石ユニット、電機機械装置の作製方法、ローターの作製方法、磁石ユニットの作製方法、電機機械装置を用いた電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例としてのコアレスモーター１０の構成を示す説明図である。
【図２】図１（Ｂ）の磁石バックヨーク２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石２００の一つを拡大して示す説明図である。
【図３Ａ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｂ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｃ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｄ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｅ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図３Ｆ】ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。
【図４】遊離防止構造としての磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。
【図５】比較例としての磁石バックヨーク２３６ｃの磁石配置溝２３６Ａｃにローター磁石２００ｃを配置する例を示す説明図である。
【図６】回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂと磁石ユニット２０Ａの挿入固定部２３６Ｄとで構成される固定配置構造の変形例について示す説明図である。
【図７】磁石配置溝２３６Ａの底部に設けられた接着剤溝の変形例を示す説明図である。
【図８】第２実施例としてのコアレスモーターの磁石バックヨーク１２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石１２００の一つを拡大して示す説明図である。
【図９】本発明の変形例としてモーター／発電機を利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図１０】本発明の変形例として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。
【図１１】本発明の変形例としてモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の変形例としてモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態及び実施例を以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１６】
Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例としてのコアレスモーター１０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２３０に平行な面（図１（Ｂ）の１Ａ−１Ａ切断面）で切った断面を模式的に示し、図１（Ｂ）は、コアレスモーター１０を回転軸２３０に垂直な面（図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ切断面）で切った断面を模式的に示している。
【００１７】
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インナーローター型モーターである。ステーター１５は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂと、ケーシング１１０と、コイルバックヨーク１１５と、磁気センサー３００とを備えている。ローター２０は、回転軸２３０と、磁石バックヨーク２３６と、磁石サイドヨーク２３７，２３８と、ローター磁石２００と、軸受け部２４０と、を備えている。
【００１８】
ローター２０は、中心に回転軸２３０を有しており、回転軸２３０の外周には、略円筒状の磁石バックヨーク２３６が固定配置されている。磁石バックヨーク２３６の外周に沿って、６つのローター磁石２００が略円筒状に配置されている。６個のローター磁石２００は、回転軸２３０の中心から外部に向かう方向（放射方向）に磁化された永久磁石と、外部から中心に向かう方向（中心方向）に磁化された永久磁石とが用いられる。磁化方向が中心方向であるローター磁石２００と、磁化方向が放射方向であるローター磁石２００とは、円周方向に沿って交互に配置されている。回転軸２３０に沿った方向（以下、単に「軸方向」と呼ぶ）のローター磁石２００の端部には、磁石サイドヨーク２３７，２３８が設けられている。磁石サイドヨーク２３７，２３８は、軟磁性材で形成された略ドーナツ盤状の部材である。回転軸２３０は、炭素繊維強化プラスチック等の非磁性材で形成されており、貫通孔２３１を有している。回転軸２３０は、軸受け部２４０で支持されてケーシング１１０に取り付けられている。また、本実施例では、ケーシング１１０の内側に、波バネ座金２６０が設けられており、この波バネ座金２６０は、ローター磁石２００の位置決めを行っている。但し、波バネ座金２６０は省略可能である。
【００１９】
ケーシング１１０は、略円筒形をした筐体である。ケーシングの内周に沿って、二相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂが配列されている。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、有効コイル領域とコイルエンド領域とを有している。ここで有効コイル領域とは、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに電流が流れたときに、ローター２０に対して回転方向のローレンツ力を与える領域であり、コイルエンド領域は、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに電流が流れたときに、ローター２０に対して回転方向と異なる方向（主として回転方向に垂直な方向）のローレンツ力を与える領域である。ただし、コイルエンド領域は、有効コイル領域を挟んで２つあり、それぞれのローレンツ力は、大きさが同じで、向きが反対であるので、打ち消し合う。有効コイル領域においては、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを構成する導体配線は、回転軸とほぼ平行な方向であり、コイルエンド領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを構成する導体配線は、回転方向と平行である。また、有効コイル領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、ローター磁石２００と重なっているが、コイルエンド領域では、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、ローター磁石２００と重なっていない。なお、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを合わせて電磁コイル１００とも呼ぶ。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂとケーシング１１０との間には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。コイルバックヨーク１１５の軸方向の長さは、ローター磁石２００の軸方向の長さとほぼ同じである。回転軸２３０からコイルバックヨーク１１５に向かって放射方向に放射線を引いたとき、放射線は、ローター磁石２００をちょうど貫く。すなわち、コイルバックヨーク１１５とローター磁石２００は、重なっている。
【００２０】
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１００Ａ，１００Ｂの各相に１つずつ配置されている。なお、図１（Ａ）では、一方の磁気センサー３００のみを表示している。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。ここで、磁気センサー３００は、コイルエンド領域から、回転軸２３０に垂線を降ろしたときの垂線上に配置されている。
【００２１】
なお、コアレスモーター１０は、概略以下の手順で組み立てられる。まず、ローター２０の一方の軸受け部２４０が第１のケーシング１１０Ａに取り付けられるようにローター２０を組み付ける。次に、内周に電磁コイル１００Ａ，１００Ｂが配列された第２のケーシング１１０Ｂを第１のケーシング１１０Ａに組み付ける。そして、ローター２０に取り付けられた他方の軸受け部２４０が第３のケーシング１１０Ｃに取り付けられるように、第３のケーシング１１０Ｃを第２のケーシング１１０Ｂに組み付ける。これにより、コアレスモーター１０が組み立てられる。
【００２２】
図２は、図１（Ｂ）の磁石バックヨーク２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石２００の一つを拡大して示す説明図である。磁石バックヨーク２３６には、外周に沿って６個のローター磁石２００を固定配置するための磁石配置溝２３６Ａが形成されている。磁石配置溝２３６Ａの軸方向に沿った両側の側壁２３６Ｂの側壁面２３６Ｂｓは、溝の底部幅Ｗｉｄよりも上部幅Ｗｏｄのほうが狭くなるように、それぞれ内側に傾斜した形状のオーバーハング部を有している。すなわち、磁石配置溝２３６Ａに配置されたローター磁石２００の磁石配置溝２３６Ａの底部に対応する幅（底部幅Ｗｉｄに相当）が、磁石配置溝２３６Ａの上部幅Ｗｏｄよりも広くなっている。そして、磁石配置溝２３６Ａに収納固定されるローター磁石２００は、磁石配置溝２３６Ａの側壁面２３６Ｂｓに接して収納されるように、磁石配置溝２３６Ａの空間形状と略同一の形状を有している。
【００２３】
ローター磁石２００にはローター２０の回転によって発生する放射方向への力（図に矢印で示す）が加わることになり、ローター磁石２００の遊離あるいは離脱の原因となる。しかしながら、上記構造の場合には、ローター２０の回転時において、磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに接するローター磁石２００の面が両側の側壁面２３６Ｂｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられることになるので、ローター磁石２００の放射方向への移動を禁止することができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決し、ローター２０を高速回転させることが可能となる。なお、以上の説明からわかるように、磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓのオーバーハング部が、この実施例における本願発明の遊離防止構造に相当する。
【００２４】
なお、磁石配置溝２３６Ａの底部の中心には、軸方向に沿って接着剤２３９が充填された接着剤溝２３６Ｃが形成されている。接着剤２３９によってローター磁石２００を磁石配置溝２３６Ａの底部に貼り付けることができる。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｆは、ローター２０として用いられるローターユニットの作製手順を示す説明図である。なお、各図に示す一点鎖線は、各部品の中心軸を示す補助線である。まず、図３Ａに示す工程では、複数の磁石バックヨーク部品２３６ｐを準備する。この磁石バックヨーク部品２３６ｐは外周が略円形で内周が正十二角形の略ドーナツ盤状の外形形状を有している。磁石バックヨーク部品２３６ｐの内周側の空間２３６Ｄｐは、回転軸２３０が挿入される挿入固定部２３６Ｄとなる空間（以下、「挿入固定部分」とも呼ぶ）である。磁石バックヨーク部品２３６ｐの外周表面には、円周方向に沿って、上記した磁石配置溝２３６Ａとなる磁石配置溝部分２３６Ａｐと、側壁２３６Ｂとなる側壁部分２３６Ｂｐとが形成されており、磁石配置溝部分２３６Ａｐの底部に接着剤溝２３６Ｃとなる接着剤溝部分２３６Ｃｐが形成されている。磁石バックヨーク部品２３６ｐの中心軸に沿った方向（回転軸の軸方向に相当し、以下では、単に「軸方向」とも呼ぶ）に垂直な２つの端面のうちの一方の端面には、部品嵌合凸部２３６Ｅｐが形成されており、他方の端面には、部品嵌合凹部２３６Ｆｐが形成されている。部品嵌合凸部２３６の外形と部品嵌合凹部の外形とは、ある一つの磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凸部２３６Ｅｐが他の一つの磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凹部２３６Ｆｐに挿入嵌合されるように、略同一の正十二角形となっている。なお、この磁石バックヨーク部品２３６ｐは、例えば、軟磁性材を用いた鋼板材をプレス形成することにより作製される。ただし、軟磁性材の鋼板材に限定されるものではなく、種々の金属材料を用いた鋼板材を利用することができる。
【００２６】
そして、準備した複数の磁石バックヨーク部品２３６ｐを、互いの部品嵌合凸部２３６Ｅｐと部品嵌合凹部２３６Ｆｐとが嵌合するように積層固定して磁石バックヨーク２３６を形成する。なお、このとき、部品嵌合凸部２３６Ｅｐあるいは部品嵌合凹部２３６Ｆｐに接着剤を塗布しておき、積層後に接着剤を高温乾燥させることにより、各磁石バックヨーク部品２３６ｐが互いに接着固定される。なお、溶接により各磁石バックヨーク部品２３６ｐを互いに固定するようにしてもよい。乾燥温度は、用いた接着剤の乾燥に適した温度と乾燥時間との関係から適宜設定される。以下の接着工程でも同様である。
【００２７】
次に、図３Ｂに示す工程では、磁石サイドヨーク２３７を準備する。この磁石サイドヨーク２３７は、磁石バックヨーク部品２３６ｐと同様に、外周が略円形で内周が正十二角形の略ドーナツ盤状の外形形状を有している。磁石サイドヨーク２３７の内周形状は、磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凸部２３６Ｅｐと嵌合する形状となっている。この磁石サイドヨーク２３７も、磁石バックヨーク部品２３６ｐと同様に、軟磁性材等を用いた鋼板材をプレス形成することにより作製される。
【００２８】
そして、準備した磁石サイドヨーク２３７を、磁石バックヨーク２３６の部品嵌合凸部２３６Ｅｐに嵌合固定させて、磁石バックヨーク２３６と磁石サイドヨーク２３７とが一体化された磁石ヨークユニット２３６Ｕを形成する。なお、このとき、部品嵌合凸部２３６Ｅｐあるいは磁石サイドヨーク２３７の内周に接着剤を塗布しておき、嵌合後に接着剤を高温で乾燥させることにより、磁石サイドヨーク２３７が磁石バックヨーク２３６に接着固定される。
【００２９】
次に、図３Ｃに示す工程では、まず、磁石ヨークユニット２３６Ｕの接着剤溝２３６Ｃに接着剤２３９を充填することにより、接着剤溝２３６Ｃを中心として磁石配置溝２３６Ａに接着剤２３９を塗布する。そして、準備した磁石配置溝２３６Ａと略同一形状のローター磁石２００を、軸方向に沿って磁石サイドヨーク２３７とは反対側から磁石サイドヨーク２３７に当たるまで挿入する。また、ローター磁石２００の表面に絶縁酸化防止剤、例えば、ＳｉＯ2を静電塗布または超音波塗布する。そして、接着剤および絶縁酸化防止剤を高温で乾燥させる。これにより、片側磁石サイドヨーク付の磁石ユニット２０Ａａを形成する。
【００３０】
そして、図３Ｄに示す工程では、もうひとつの磁石サイドヨーク２３８を準備する。この磁石サイドヨーク２３８も、磁石サイドヨーク２３７と同様に、外周が略円形で内周が正十二角形の略ドーナツ盤状の外形形状を有している。磁石サイドヨーク２３８の内周形状は、磁石バックヨーク部品２３６ｐの部品嵌合凹部２３６Ｆｐに対応する部品嵌合凸部２３６Ｅｐと同様の形状を有する部品嵌合凸部２３８Ｅｐとなっている。この磁石サイドヨーク２３８も、他の磁石サイドヨーク２３７と同様に、軟磁性材等を用いた鋼板材をプレス形成することにより作製される。
【００３１】
そして、準備した磁石サイドヨーク２３８の部品嵌合凸部２３８Ｅｐを、片側磁石サイドヨーク付の磁石ユニット２０Ａａの部品嵌合凹部２３６Ｆｐに嵌合して固定することにより、両側磁石サイドヨーク付の磁石ユニット２０Ａを形成する。なお、このとき、部品嵌合凸部２３８Ｅｐあるいは部品嵌合凹部２３６Ｆｐに接着剤を塗布しておき、嵌合後に接着剤を高温で乾燥させることにより、磁石サイドヨーク２３８が磁石ユニット２０Ａａに接着固定される。
【００３２】
次に、図３Ｅに示す工程では、回転軸２３０を準備する。この回転軸２３０は、回転軸部２３０Ａと磁石ユニット装着部２３０Ｂとストッパー部２３０Ｃとからなる。磁石ユニット装着部２３０Ｂは、磁石ユニット２０Ａの挿入固定部２３６Ｄに対応するように、軸方向から見た外形形状が正十二角形となっている。なお、回転軸２３０は、上記したように非磁性材料で一体形成されている。
【００３３】
そして、まず、準備した回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂに接着剤２３９を塗布する。次に、回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂを、ストッパー部２３０Ｃが磁石ユニット２０Ａの磁石サイドヨーク２３７に当たるまで挿入して、磁石ユニット装着部２３０Ｂを挿入固定部２３６Ｄに嵌合固定させ、接着剤を高温乾燥させる。これにより、ローターユニット２０Ｂを作製する。
【００３４】
最後に、図３Ｆに示す工程では、ローターユニット２０Ｂの回転軸２３０の軸受け部取り付け箇所に接着剤２３９を塗布後、軸受け部２４０を挿入し、高温で乾燥させる。これにより、軸受け部２４０を回転軸２３０に接着固定させて、ローター２０となるローターユニット２０Ｃを作製する。なお、このとき、回転バランサー調整機を用いてバランス調整材を付加することにより、回転バランスを調整することができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施例では、ローター２０の外周に固定配置された磁石バックヨークの外周表面に円周方向に沿って設けられた磁石配置溝２３６Ａに、ローター磁石２００が収納固定されている。磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓが遊離防止構造となっており、側壁面２３６Ｂｓに接するローター磁石２００の面が側壁面２３６Ｂｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられて移動できないようにすることができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決することができる。また、磁石表面によって形成されるローターの外周径を安定保持することが可能となる。
【００３６】
また、上記実施例では、ローター磁石２００の中心方向の面を磁石バックヨーク２３６で覆い、軸方向の面を磁石サイドヨーク２３７，２３８にて覆っているので、ローター磁石２００から軸方向への磁束漏れを抑制することができる。また、ローター磁石の中心方向への磁束漏れを磁石バックヨーク２３６で抑制することができるので、回転軸２３０に非磁性材、例えば、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）やＧＦＲＰ（glass fiber reinforced plastics）のような樹脂複合材や、セラミックス、植物繊維材、樹脂材等を用いることができ、軽量化が容易となる。
【００３７】
また、上記実施例では、磁石バックヨーク２３６の磁石配置溝２３６Ａの底部に設けられた接着剤溝２３６Ｃを中心として充填された接着剤２３９によってローター磁石２００を磁石配置溝２３６Ａの底部に貼り付けることができる。これにより、余分な接着剤を接着剤溝２３６Ｃに溜めつつ、必要最小限の接着剤で容易に接着が可能であり、接着剤が溢れて外形が変化してしまうことを防止することが可能である。
【００３８】
図４は、遊離防止構造としての磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに有するオーバーハング部の変形例を示す説明図である。この図は、説明を容易にするため、略円筒状の磁石バックヨークを平面状にした状態で示している。図４（ａ），（ｂ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの上部側の面をそれぞれ内側に突き出させて、突き出た部分の幅が他の幅よりも狭くなっている形状として、オーバーハング部を形成した例である。図４（ｃ），（ｄ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの底部側の面をそれぞれ外側にへこませて、へこんだ部分の幅が他の幅より広くなっている形状として、オーバーハング部を形成した例である。図４（ｅ），（ｆ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの上部側の面および底部側の面をそれぞれ内側に突き出させて、突き出た部分の幅が他の幅よりも狭くなっている形状とし、上部の突き出た部分でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｇ），（ｈ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの上部側の面および底部側の面をそれぞれ外側にへこませて、へこんだ部分の幅が他の幅よりも広くなっている形状とし、下部のへこんだ部分でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｉ），（ｊ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面をそれぞれ内側に直線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ直線的に狭くなっている形状とし、中間位置から上部側でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｋ），（ｌ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面がそれぞれ外側に直線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ直線的に広くなっている形状とし、中間位置から底部側でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｍ），（ｎ）は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面がそれぞれ内側に曲線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ曲線的に狭くなっている形状とし、中間位置から上部側でオーバーハング部を形成した例である。図４（ｏ），（ｐ）は、は、両側の側壁面２３６Ｂｓの中間位置から上部側の面および中間位置から底部側の面がそれぞれ外側に曲線的に傾斜させて、中間位置から上部へ向けての幅および中間位置から底部へ向けての幅がそれぞれ曲線的に広くなっている形状とし、中間位置から底部側でオーバーハング部を形成した例である。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｐ）に示すように、遊離防止構造としての磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓに有するオーバーハング部の形状は、種々の形状とすることができる。すなわち、両側の側壁面に接するローター磁石の面に加わる放射方向への力を受け止めて、側壁面に接するローター磁石の面が側壁面から及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられて移動できないようにすることができ、磁石配置溝の軸方向の一方端からのみローター磁石を磁石配置溝に挿入することが可能な構造であればよい。
【００４０】
図５は、比較例としての磁石バックヨーク２３６ｃの磁石配置溝２３６Ａｃにローター磁石２００ｃを配置する例を示す説明図である。この比較例は、磁石配置溝２３６Ａｃにローター磁石２００ｃを配置し、側壁２３６Ｂｃの上部に圧力を加えて、ローター磁石２００ｃを押さえ込むように側壁２３６Ｂｃを変形させるものである。この比較例のようにしても、本実施例と同様に、ローター磁石２００ｃの遊離を防止することが可能である。しかしながら、比較例の場合には、圧力を加えることにより、側壁２３６Ｂｃやローター磁石２００ｃにクラックや変形が発生し、耐久性や特性に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、本実施例は、磁石バックヨーク２３６の磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓの形状をあらかじめ遊離防止構造とし、磁石配置溝２３６Ａの軸方向の一方端からローター磁石２００を挿入配置する構造であるので、比較例のように、側壁やローター磁石にクラックや変形が発生して、耐久性や特性の面で悪影響を及ぼすことがない。
【００４１】
図６は、回転軸２３０の磁石ユニット装着部２３０Ｂと磁石ユニット２０Ａの挿入固定部２３６Ｄとで構成される固定配置構造の変形例について示す説明図である。実施例の固定配置構造は、軸方向から見た正十二角形の内周形状の挿入固定部２３６Ｄと、この内周形状に接するように形成された略同一の外周形状の磁石ユニット装着部２３０Ｂとの嵌合構造で構成されている。しかしながら、この嵌合構造としては、実施例のように、軸方向から見た磁石ユニット装着部の外周形状と磁石ユニットの挿入固定部の内周形状とを正十二角形に限定するものではなく、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、正方形，正六角形，正二十四角形等の種々のＭ角形（Ｍは三以上の整数）とするようにしてもよい。ここで、Ｍの値は、配置するローター磁石の数のＮ（Ｎは１以上の整数）倍であることが好ましい。このようにすれば、回転によって嵌合する部分に加わる力を分散させて固定強度を高めることが可能であり、高速回転に有利となる。また、Ｍ角形は必ずしも、正多角形である必要はないが、嵌合部分に加わる力を均等に分散させるには、正多角形のほうが有利である。また、必ずしも、多角形である必要はなく、図６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、回転軸の磁石ユニット装着部と磁石ユニットの挿入固定部のいずれか一方に凸部で他方に凹部を設けて嵌合させる構造や、図６（ｇ）に示すように、回転軸の磁石ユニット装着部と磁石ユニットの挿入固定部の両方に凹部を設けて、両方の凹部に亘って挿入されるクサビと嵌合させる構造としてもよい。すなわち、回転軸の外周に磁石ユニットを固定配置することができる嵌合構造であればよい。ただし。これらの嵌合構造は、回転により嵌合部分に加わる力を分散し嵌合強度を高めて安定な固定を考慮すると、回転軸の円周方向に均等に分散置されることが好ましい。
【００４２】
図７は、磁石配置溝２３６Ａの底部に設けられた接着剤溝２３６Ｃの変形例を示す説明図である。本実施例では、図７（ａ）に示すように、磁石配置溝２３６Ａの底部の中央に軸方向に沿って一本の接着剤溝２３６Ｃが設けられている場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、図７（ｂ）に示すように、軸方向に沿って複数本の接着剤溝が設けられるようにしてもよい。また、一方の連続した溝ではなく、図７（ｃ）に示すような断続した複数の溝や、図７（ｄ）に示すような小さな溝であってもよい。また、図７（ｅ）〜（ｈ）に示すように、軸方向に垂直な円周方向に沿って接着剤溝が設けられるようにしてもよい。また、図７（ｉ）〜（ｌ）に示すように、円周方向に沿った接着剤溝と軸方向に沿った接着剤溝とが組み合わされて設けられるようにしてもよい。
【００４３】
上記実施例では、複数の磁石バックヨーク部品２３６ｐを積層して磁石バックヨーク２３６を作製するものとして説明した。しかしながら、磁石バックヨーク２３６とローター磁石２００との間では渦電流損失は生じないため、が、磁石バックヨーク２３６を、無垢の軟磁性体から削り出し等によって作製するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施例では、両側の磁石サイドヨーク２３７，２３８付の磁石ユニット２０Ａを作製した後で、磁石ユニット２０Ａに回転軸２３０を挿入固定するものとしているが、片側の磁石サイドヨーク２３７付の磁石ユニット２０Ａａに回転軸２３０を挿入固定した後で、もう一方の磁石サイドヨーク２３８を貼り合せるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施例では、磁石ユニット２０Ａに回転軸２３０を挿入固定するものとしているが、インジェクション成形により、回転軸２３０と磁石バックヨーク２３６と片側の磁石サイドヨーク２３７とが一体形成された部品を用意し、ローター磁石２００を磁石配置溝２３６Ａに収納固定した後で、もう一方の磁石サイドヨーク２３８を貼り合せるようにしてもよい。
【００４６】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例としてのコアレスモーターの磁石バックヨーク１２３６の外周の円周方向に沿って配置されたローター磁石１２００の一つを拡大して示す説明図である。この図は、説明を容易にするため、略円筒状の磁石バックヨーク１２３６を平面状に展開した状態で示している。なお、第２実施例としてのコアレスモーターの構造は、以下で説明する磁石バックヨーク１２３６、磁石配置溝１２３６Ａ、および、ローター磁石１２００の構造を除いて、第１実施例のコアレスモーター１０と同じであるので、図示及びその説明を省略する。
【００４７】
図８（Ａ）に示すように、第２実施例の磁石配置溝１２３６Ａの両側の側壁面１２３６Ｂｓは、第１実施例との磁石配置溝２３６Ａの側壁面２３６Ｂｓとは異なり、それぞれ内側に傾斜したオーバーハング部を有する形状とはなっていない。ただし、磁石配置溝１２３６Ａの底部中央に軸方向に沿ってさらに底部溝１２３６Ｇが設けられており、この底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓが、第１実施例の磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓと同様に、溝の底部幅よりも上部幅が狭くなるように、それぞれ内側に傾斜したオーバーハング部を有する形状となっている。
【００４８】
そして、磁石配置溝１２３６Ａに収納固定されるローター磁石１２００は、磁石配置溝１２３６Ａの側壁面１２３６Ｂｓおよび底部溝１２３６Ｇの側壁面１２３６Ｇｓに接して収納されるように、磁石配置溝１２３６Ａおよび底部溝１２３６Ｇの空間形状と略同一の形状を有している。
【００４９】
この構造の場合にも、底部溝１２３６Ｇの側壁面１２３６Ｇｓに接するローター磁石２００ｃの面が側壁面１２３６Ｇｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられることになるので、ローター磁石１２００が放射方向へ移動できないようにすることができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決し、ローター２０を高速回転させることが可能となる。なお、以上の説明からわかるように、本実施例において、磁石配置溝１２３６Ａの底部の底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓオーバーハング部が、この実施例における本願発明の遊離防止構造に相当する。
【００５０】
なお、磁石配置溝１２３６Ａへのローター磁石１２００の配置は、第１実施例と同様に、磁石配置溝１２３６Ａの軸方向の一方端側から軸方向に沿って挿入することにより収納固定される。
【００５１】
また、底部溝１２３６Ｇの底部には、接着剤溝１２３６Ｃが形成されており、これに充填された接着剤２３９によってローター磁石１２００が接着固定される。
【００５２】
以上説明したように、本実施例においても、ローター２０の外周に固定配置された磁石バックヨークの外周表面に円周方向に沿って設けられた磁石配置溝１２３６Ａにローター磁石１２００が収納固定されている。磁石配置溝１２３６Ａの底部の底部溝１２３６Ｇの側壁面１２３６Ｇｓが遊離防止構造となっており、側壁面１２３６Ｇｓに接するローター磁石１２００の面が側壁面１２３６Ｇｓから及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられることになるので、ローター磁石１２００が放射方向へ移動できないようにすることができる。これにより、ローター２０の回転によってローター磁石２００が遊離し、最終的には離脱してしまうという問題を解決することができる。また、磁石表面によって形成されるローターの外周径を安定保持することが可能となる。
【００５３】
なお、遊離防止構造である底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓに有するオーバーハング部は、第１実施例における２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓと同様に、種々の形状とすることができる。すなわち、両側の側壁面に接するローター磁石の面に加わる放射方向への力を受け止めて、側壁面に接するローター磁石の面が側壁面から及ぼされる放射方向とは逆向きの力によって押さえつけられて移動できないようにすることができ、磁石配置溝の軸方向の一方端からのみローター磁石を磁石配置溝に挿入することが可能な構造であればよい。
【００５４】
また、上記実施例では、各ローター磁石１２００が側壁１２３６Ｂによって隔離されている。しかしながら、図８（Ｂ）に示すように、側壁１２３６Ｂを無くして各ローター磁石１２００が互いに接するように配置するようにしてもよい。このようにすれば、ローター磁石表面での磁束密度を向上させることが可能である。
【００５５】
また、上記実施例では、底部溝１２３６Ｇを底部の中央に軸方向に沿って１つ設けた例を説明しているが、複数の底部溝１２３６Ｇを底部に並べて設けるようにしてもよい。
【００５６】
また、底部溝１２３６Ｇの底部に接着剤溝１２３６Ｃを設けた例を説明しているが、磁石バックヨーク１２３６の底部に設けるようにしてもよく。第１実施例の変形例で説明したように接着剤溝を設けるようにしてもよい。
【００５７】
Ｃ．変形例：
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００５８】
（１）変形例１
上記第１実施例では磁石配置溝２３６Ａの両側の側壁面２３６Ｂｓによる遊離防止構造について説明し、第２実施例では磁石配置溝１２３６Ａの底部に設けられた底部溝１２３６Ｇの両側の側壁面１２３６Ｇｓによる遊離防止構造について説明したが、両方の遊離防止構造を備えるようにしてもよい。
【００５９】
（２）変形例２
上記実施例では、本願発明の特徴部分を備えるコアレスモーターを例に説明したが、電動機であるコアレスモーターに限定されるものではなく、発電機に適用することも可能である。
【００６０】
（３）変形例３
また、本発明の特徴を備える電動機や発電機は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置として適用することが可能である。図９は、本発明の変形例としてモーター／発電機を利用した移動体の一例である電動自転車（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、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６１】
図１０は、本発明の変形例として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、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することが可能である。
【００６２】
図１１は、本発明の変形例としてモーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３５９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０として、上述した各種のコアレスモーターを利用することが可能である。
【００６３】
図１２は、本発明の変形例として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、電動モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この電動モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、電動モーター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。この電動モーター３５１０としては、上述した各種のコアレスモーター１０を利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…コアレスモーター
１５…ステーター
２０…ローター
２０Ａ…磁石ユニット
２０Ｂ…ローターユニット
２０Ｃ…ローターユニット
２０Ａａ…磁石ユニット
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１１０…ケーシング
１１０Ａ…ケーシング
１１０Ｂ…ケーシング
１１０Ｃ…ケーシング
１１５…コイルバックヨーク
２００…ローター磁石
２００ｃ…ローター磁石
２３０…回転軸
２３０Ａ…回転軸部
２３０Ｂ…磁石ユニット装着部
２３０Ｃ…ストッパー部
２３１…貫通孔
２３６Ｐ同士…磁石バックヨーク部品
２３６…磁石バックヨーク
２３６Ａ…磁石配置溝
２３６Ｂ…側壁
２３６Ｃ…接着剤溝
２３６Ｄ…挿入固定部
２３６Ｕ…磁石ヨークユニット
２３６ｃ…磁石バックヨーク
２３６ｐ…磁石バックヨーク部品
２３６Ａｃ…磁石配置溝
２３６Ｂｃ…側壁
２３６Ａｐ…磁石配置溝部分
２３６Ｂｐ…側壁部分
２３６Ｃｐ…接着剤溝部分
２３６Ｄｐ…空間
２３６Ｂｓ…側壁面
２３６Ｅｐ…部品嵌合凸部
２３６Ｆｐ…部品嵌合凹部
２３７…磁石サイドヨーク
２３８…磁石サイドヨーク
２３８Ｅｐ…部品嵌合凸部
２３９…接着剤
２４０…軸受け部
２６０…波バネ座金
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
１２００…ローター磁石
１２３６…磁石バックヨーク
１２３６Ａ…磁石配置溝
１２３６Ｃ…接着剤溝
１２３６Ｇ…底部溝
１２３６Ｂｓ…側壁面
１２３６Ｇｓ…側壁面
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
３４５０…双腕７軸ロボット
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…電動モーター
３５２０…車輪
３５９０…把持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターと、前記ローターの外周に配置されたステーターと、を有する電気機械装置であって、
前記ローターは、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って固定配置された円筒状の磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、
前記回転軸に固定配置された円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の底部に設けられた底部溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記磁石配置溝の底部に、前記ローター磁石を前記底部に接着するための接着剤が充填された接着剤溝が形成された
電気機械装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記回転軸と前記磁石ユニットの前記磁石バックヨークとが接するそれぞれの面には、前記回転軸の外周に沿って前記磁石ユニットを固定配置するための固定配置構造が形成された
電気機械装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機械装置であって、
前記固定配置構造は、前記磁石バックヨークの内周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形（Ｍは３以上の整数）の内周形状と、前記内周形状に接するように前記回転軸の外周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形の外周形状と、で構成されている
電気機械装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備えるロボット。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える移動体。
【請求項９】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターであって、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って固定配置された円筒状の磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、
前記回転軸に固定配置された円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
ローター。
【請求項１０】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターの回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットであって、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
磁石ユニット。
【請求項１１】
電機機械装置の作製方法であって、
ローターを準備する工程と、
ステーターを準備する工程と、
ステーターの内周にローターを配置する工程と、
を備え、
前記ローターを準備する工程は、
回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットを準備する工程を備え、
前記磁石ユニットを準備する工程は、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークであって、前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成されたローター磁石を収納固定するための複数の磁石配置溝を有し、前記磁石配置溝が、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って配置されるローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する磁石バックヨークを準備する工程と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定される複数のローター磁石を準備する工程と、
前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記ローター磁石を挿入して、前記複数のローター磁石を前記複数の磁石配置溝に収納固定する工程と、
を備える電機機械装置の作製方法。
【請求項１２】
電機機械装置のステーターの内周に配置されるローターの作製方法であって、
前記回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットを準備する工程を備え、
前記磁石ユニットを準備する工程は、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークであって、前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成されたローター磁石を収納固定するための複数の磁石配置溝を有し、前記磁石配置溝が、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って配置されるローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する磁石バックヨークを準備する工程と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定される複数のローター磁石を準備する工程と、
前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記ローター磁石を挿入し、前記複数のローター磁石を前記複数の磁石配置溝に収納固定する工程と、
を備えるローターの作製方法。
【請求項１３】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターの回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットの作製方法であって、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークであって、前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成されたローター磁石を収納固定するための複数の磁石配置溝を有し、前記磁石配置溝が、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って配置されるローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する磁石バックヨークを準備する工程と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定される複数のローター磁石を準備する工程と、
前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記ローター磁石を挿入して、前記複数のローター磁石を前記複数の磁石配置溝に収納固定する工程と、
を備える磁石ユニットの作製方法。
【請求項１】
ローターと、前記ローターの外周に配置されたステーターと、を有する電気機械装置であって、
前記ローターは、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って固定配置された円筒状の磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、
前記回転軸に固定配置された円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記遊離防止構造は、前記磁石配置溝の底部に設けられた底部溝の両側の側壁面を含み、前記両側の側壁面には、前記ローター磁石を前記放射方向に抑えるオーバーハング部を有する
電気機械装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記磁石配置溝の底部に、前記ローター磁石を前記底部に接着するための接着剤が充填された接着剤溝が形成された
電気機械装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電気機械装置であって、
前記回転軸と前記磁石ユニットの前記磁石バックヨークとが接するそれぞれの面には、前記回転軸の外周に沿って前記磁石ユニットを固定配置するための固定配置構造が形成された
電気機械装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電気機械装置であって、
前記固定配置構造は、前記磁石バックヨークの内周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形（Ｍは３以上の整数）の内周形状と、前記内周形状に接するように前記回転軸の外周側に形成された前記軸方向に垂直な断面がＭ角形の外周形状と、で構成されている
電気機械装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備えるロボット。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える移動体。
【請求項９】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターであって、
回転軸と、
前記回転軸の外周に沿って固定配置された円筒状の磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、
前記回転軸に固定配置された円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
ローター。
【請求項１０】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターの回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットであって、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークと、
前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成された複数の磁石配置溝と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定された複数のローター磁石と、
を備え、
前記磁石配置溝は、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って前記ローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有し、
前記ローター磁石は、前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記磁石配置溝に挿入されて、前記磁石配置溝に収納固定される
磁石ユニット。
【請求項１１】
電機機械装置の作製方法であって、
ローターを準備する工程と、
ステーターを準備する工程と、
ステーターの内周にローターを配置する工程と、
を備え、
前記ローターを準備する工程は、
回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットを準備する工程を備え、
前記磁石ユニットを準備する工程は、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークであって、前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成されたローター磁石を収納固定するための複数の磁石配置溝を有し、前記磁石配置溝が、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って配置されるローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する磁石バックヨークを準備する工程と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定される複数のローター磁石を準備する工程と、
前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記ローター磁石を挿入して、前記複数のローター磁石を前記複数の磁石配置溝に収納固定する工程と、
を備える電機機械装置の作製方法。
【請求項１２】
電機機械装置のステーターの内周に配置されるローターの作製方法であって、
前記回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットを準備する工程を備え、
前記磁石ユニットを準備する工程は、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークであって、前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成されたローター磁石を収納固定するための複数の磁石配置溝を有し、前記磁石配置溝が、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って配置されるローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する磁石バックヨークを準備する工程と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定される複数のローター磁石を準備する工程と、
前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記ローター磁石を挿入し、前記複数のローター磁石を前記複数の磁石配置溝に収納固定する工程と、
を備えるローターの作製方法。
【請求項１３】
電気機械装置のステーターの内周に配置されるローターの回転軸の外周に沿って固定配置される円筒状の磁石ユニットの作製方法であって、
前記回転軸に固定配置される円筒状の磁石バックヨークであって、前記磁石バックヨークの外周表面の円周方向に沿って形成されたローター磁石を収納固定するための複数の磁石配置溝を有し、前記磁石配置溝が、前記磁石ユニットの組立時において、前記回転軸の軸方向に沿って配置されるローター磁石の移動を許容するが、前記軸方向に垂直で前記回転軸の中心から外周方向へ向かう放射方向への前記ローター磁石の移動を禁止し、前記ローターの回転時において、前記ローター磁石の前記放射方向への遊離を防止する遊離防止構造を有する磁石バックヨークを準備する工程と、
前記複数の磁石配置溝にそれぞれ収納固定される複数のローター磁石を準備する工程と、
前記磁石ユニットの組立時において、前記磁石配置溝の前記軸方向の一方端から前記軸方向に沿って前記ローター磁石を挿入して、前記複数のローター磁石を前記複数の磁石配置溝に収納固定する工程と、
を備える磁石ユニットの作製方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２１８２６（Ｐ２０１３−２１８２６Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３６０３（Ｐ２０１１−１５３６０３）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]