JP5068951B2 - モータ用ロータの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明はモータ用ロータの製造方法および製造装置に関し、特に、ハルバッハ配列の磁石を有するアキシャルディスク型のモータ用ロータの製造方法および製造装置に関する。

従来、ハルバッハ配列の磁石が用いられたモータとして様々なタイプのものが知られている。例えば特許文献１にはリニアモータに適用されるものが提案されており、特許文献２には回転子に適用されるものが提案されている。従来、特許文献１に記載されるリニアモータ、あるいは特許文献２に記載される回転子が提案されている。特許文献１によるリニアモータでは、界磁極の磁石配列としてハルバッハ配列構造（Halbach Magnet Array）が採用されている。特許文献２による回転子ではハルバッハ配列構造を採用することを前提にしてその熱的減磁の低減や有効磁束の増加等の改善が行われている。
特開２００３−２０９９６３号公報 特開２００４−３５０４２７号公報

前述したハルバッハ配列構造は、磁極（Ｎ極、Ｓ極）の配置方向（以下「磁化方向」という）が第１の方向である主磁石と、磁化方向が上記第１の方向にほぼ直角な第２の方向である副磁石とによって構成される。さらに主磁石は第１主磁石および第２主磁石から成り、副磁石は第１副磁石および第２副磁石から成る。これらの磁石は永久磁石である。ハルバッハ配列構造によれば、第１主磁石、第１副磁石、第２主磁石、第２副磁石の配列順序を基本的配列構成として、繰り返して所要長さの分だけ、あるいは所要形状にて配置される。これにより、モータ用ロータにおける磁石組立体の全体の構成が形成される。上記の磁石組立体の配列状態において、交互に配列される第１主磁石と第２主磁石の磁化方向は上記第１の方向であって向きは逆になっており、同様に、交互に配列される第１副磁石と第２副磁石の磁化方向は上記第２の方向であって向きは逆になっている。

上記ハルバッハ配列構造に基づく磁石組立体を有するモータ用ロータによれば、磁石の配列構造によって磁束密度を高め、磁束を有効利用し、かつ磁路を形成するための継鉄を必要とせず（ヨークレス）、小型で高性能のロータを実現できる。

近年、磁石の性能が向上し、非常に磁力の強い磁石が普及してきている。しかしながら、磁化方向が異なる複数の磁石を密に配列するハルバッハ配列を採用した場合、隣接する磁石同士の反発力による離散を防止するために磁石周りに強固なカバーや大型のガイドが必要となる。またＭＲＩ等では、磁石の確実な固定を優先させる結果、磁石間を少しずつ離してガイドで保持する機構を採用している。一方、風力発電用やエレベータ駆動用、車両ホイール内に直接組み込まれるインホイール用などのモータは、狭いスペースに合わせて構造を作り込む必要があるが、大型のガイドやカバーはこれを阻害してしまい、磁石間を離して配列した場合には磁束密度が低減するので、モータ性能が低下する。より詳細には、磁石を離して配列した場合、磁石が形成する磁気回路内の磁気抵抗が増加して、巻線と鎖交してモータ出力に寄与する有効磁束が減少することとなるため、モータ性能が低下する。

特に、上記のごとくハルバッハ配列構造を有したアキシャルディスク型のロータは、相対的にフラットな円盤状のディスク体上に磁石を円盤形状またはリング板形状に並べなければならない。しかしながら、このロータの製造方法は、隣り合う磁石の磁化方向（磁化方向）が異なることから、その吸引力や反発力によってその組立が難しいとされている。特に近年は、強力な磁石が普及してきており、出力の大きいモータには、このような磁石が多数使用されるため、磁石組立体の製造時には磁石間の非常に強い吸引力や反発力が生じる。このため、磁石の位置決めや固定が困難になってきている。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、非常に強力な磁石を使った場合であっても、ハルバッハ配列構造の磁石組立体に関して隣り合う磁石を隙間なく密着させて並べることができ、密着させることにより磁石組立体の性能を向上させることができ、製造組立時の磁石飛散を防止することができ、薄型、軽量、コンパクトなモータ用ロータの製造方法および製造装置を提供することにある。

本発明に係るモータ用ロータの製造方法および製造装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

第１の製造方法は（請求項１に対応）は、磁化方向が第１の方向である第１タイプの第１磁石、第１の方向に直交する第２の方向である第２タイプの第２磁石からなるリング板形状の磁石組立体と、内周保持部およびリング状外周保持部とを有するモータ用ロータの製造方法であり、第１磁石と第２磁石のうち少なくとも一方は、扇形平面部を有しており、第１磁石と第２磁石は、それぞれの扇形平面部がほぼ同一の回転面となった磁石組立体を形成しており、第１磁石を、内周保持部の周囲に配列する第１磁石配列工程と、第１磁石の配列状態を保持しつつ、磁化方向が第１の方向に直交する第２の方向である第２磁石を内周側に送りながら、第１磁石の間に配列する第２磁石配列工程と、磁石組立体の外周にリング状外周保持部を嵌合させる嵌合工程と、を有する方法である。

上記のモータ用ロータの製造方法によれば、ロータの全体形状が円盤状であり、磁石の一部または全部が扇型平面部を有し、外周側から内周側へ押し込みながら挿入・設置してリング板形状の磁石組立体を形成する。磁石組立体が、磁石間隙間がなく、薄型・軽量でコンパクトに作られ、容易に作ることが可能となる。

第２の製造方法（請求項２に対応）は、上記の製造方法において、好ましくは、第１磁石は、前記内周保持部の周囲に交互に配置され、互いの磁化方向が正反対の第１主磁石および第２主磁石であり、第２磁石は、第１主磁石および第２主磁石の間に交互に配列され、互いの磁化方向が正反対の第１副磁石および第２副磁石である、という方法である。
また、第３の製造方法（請求項３に対応）は、上記の製造方法において、好ましくは、
前記第１の方向はロータ回転軸方向であり、前記第２の方向は略ロータ回転方向であることを特徴とする。

第４の製造方法（請求項４に対応）は、上記の製造方法において、好ましくは、磁石組立体が組み付けられるロータディスクをターンテーブル上に固定し、ロータディスクの支持部に第２磁石と同一形状で磁力作用を持たないダミーの第２磁石を等間隔に並べ、ダミーの第２磁石の平面形状と略同一で、第１磁石が入るスペースを有する複数のスリットが形成されたスリットプレートを、ダミーの第２磁石の上に配置して第１磁石の位置決めを行う第１磁石設置工程と、を有することを特徴とする。
第５の製造方法（請求項５に対応）は、上記の製造方法において、好ましくは、ターンテーブル上に固定されたロータディスクに対し、スリットプレートが装着された状態で第１磁石のすべてが装着される第１磁石設置工程の後、ターンテーブルに向かって前進・後退可能な磁石挿入ヘッドを備えた第２磁石設置移動装置を用い、第１磁石の間のスペースに第２磁石を挿入して設置する第２磁石設置工程と、を有することを特徴とする。
第６の製造方法（請求項６に対応）は、上記の製造方法において、好ましくは、第２磁石設置工程は、磁石挿入ヘッドの先端に第２磁石を仮固定し、その後、磁石挿入ヘッドの先端に第２磁石の飛び出しを防ぐカバーを装着する第２磁石飛び出し防止工程、を含むことを特徴とする。
第７の製造方法（請求項４に対応）は、上記の製造方法において、好ましくは、ターンテーブル上に設置されたロータディスクに対し、スリットプレートが装着された状態で、すべての第１磁石と第２磁石が装着された第２磁石設置工程の後、ロータディスクの周縁部に、すべての第１磁石および第２磁石の外周端部を抑えるようにリング形状の磁石プレスホルダを取り付け固定する磁石プレスホルダ取り付け工程と、ターンテーブル上のロータ構造物に磁石プレスホルダを取り付けた状態において、当該構造物を恒温漕に所定時間置いた後磁石プレスホルダを取り外し、リング板形状の磁石組立体をロータディスクに固定した状態とする磁石プレスホルダ取り外し工程と、を有することを特徴とする。

第１の製造装置（請求項８に対応）は、ロータディスクと、磁化方向が第１の回転方向である第１タイプの第１磁石、第１の方向に直交する第２の方向である第２タイプの第２磁石からなるリング板形状の磁石組立体と、内周保持部およびリング状外周保持部とを有するモータ用ロータを製造する製造装置であって、磁石組立体は、第１磁石と第２磁石のうち少なくとも一方が扇形平面部をなし、第１磁石と第２磁石は、それぞれの扇形平面部がほぼ同一の回転面となって形成され、第１磁石を、内周保持部の周囲に配列し、第１磁石の配列状態を保持しつつ、磁化方向が前記第１の方向に直交する第２の方向である第２磁石を内周側に送りながら、第１磁石の間に配列し、磁石組立体の外周にリング状外周保持部を嵌合させてロータディスク上に組み付け、製造されるものであって、ロータディスクが取り付けられる回転自在のターンテーブルと、ターンテーブルに向って前進・後退自在な磁石挿入ヘッドを備えた第１磁石と第２磁石の磁石設置移動装置と、磁石設置移動装置を動作させる操作手段と、ターンテーブルに取り付けられたロータディスクに取り付けられ、ロータディスクの円周領域部で第１磁石と第２磁石の磁石設置場所を指定するスリットプレートと、から構成されている。

第２の製造装置（請求項９に対応）は、上記の装置構成において、好ましくは、ロータディスク上に第１磁石を設置するとき、ロータディスクに所定数のダミーの第２磁石を並べ、スリットプレートは、その全周部に形成された複数のスリットのそれぞれがダミーの第２磁石間の隙間に一致するように、ロータディスクに取り付けられることを特徴とする。

第３の製造装置（請求項１０に対応）は、上記の装置構成において、好ましくは、ロータディスク上にすべての第１磁石が設置された後、スリットプレートは、その全周部に形成された複数のスリットのそれぞれが第１磁石間の隙間に一致するようにロータディスクに取り付けられ、複数の第２磁石の各々は、磁石設置移動装置の磁石挿入ヘッドの前進動作で複数のスリットの各々に挿入・設置されることを特徴とする。

第４の製造装置（請求項１１に対応）は、上記の装置構成において、好ましくは、ターンテーブルは、ロックピン機構によってその回転動作が規制されることを特徴とする＞

第５の製造装置（請求項１２に対応）は、上記の装置構成において、好ましくは、すべての第１磁石および第２磁石は接着剤でロータディスクに接着されることを特徴とする。

第６の製造装置（請求項１３に対応）は、上記の装置構成において、好ましくは、スリットプレートは、第２磁石を挿入する時に第１磁石の飛出しを防ぐ手段であることを特徴とする。

本発明によれば、次の効果を奏する。
モータ用ロータの製造方法に係る本発明によれば、ロータは全体形状を非常に薄い円盤状に作ることができ、またハルバッハ配列構造であってリング板形状の磁石組立体を、第１および第２の主磁石と第１および第２の副磁石の少なくとも一方が扇型平面部を有しているこれらの磁石を外周側から内周側へ押し込むようにして設置することで形成することにより、磁石間隙間を実質的になくし、磁石密度を高め、磁束密度を高めることにより性能の高いロータを実現することができる。またロータの組立でボルト等の締結具を使用せず、外周リングの焼き嵌めおよび外周リングの磁石飛出し防止部、ロータディスクの中央部の外周部の磁石飛出し防止部、およびせん断剥離に強い接着剤で固定するようにしたため、薄型・軽量・コンパクトであり、構造が簡素で、さらにロータの外径および厚み、リング板形状の磁石組立体の正面部の平坦性を極力小さくすることができる。
またモータ用ロータの製造装置に係る本発明によれば、ロータディスクに対して例えば扇型平面部を有した多数の磁石を手動等の操作で外周側から内周側に押し込んで挿入・設置することができ、磁力が強い磁石をロータディスクに確実に設置でき、リング形状の磁石組立体を容易にかつ確実に製作することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

最初に、図１〜図４を参照して、本発明の製造方法が適用されるモータ用ロータの構造を説明する。図１はマグネットカバーを取り外したロータの正面図、図２は同ロータの斜視図、図３はロータの背面図、図４はロータの分解組立図である。

ロータ１０の全体の外観形状は相対的にフラットな円盤形状である。ロータ１０において、１１はロータディスクであり、１２は磁石組立体であり、１３は外周リングである。ロータ１０の磁石部を形成する磁石組立体１２は、多数の磁石片を配列することにより、
リング板形状を有するごとく形成されている。磁石組立体１２を構成する各磁石片は、所定のテーパー角を有した同一の扇平面形状であるので、隙間なく密に平面リング形状が実現する。これは、ロータ１０の薄型化、高出力化に貢献する。ここで、「隙間なく密に」とは、上述の従来例のように磁石を保持するためのカバーやガイドを必要とせず、隣り合う磁石同士が密着しているという意味である。ただし、本実施形態では後述するように、磁石間にはエポキシ系の接着剤が薄く塗布され磁石組立体１２の形状維持が図られている。ロータディスク１１は、リング板状の磁石組立体１２の片面側を覆いつつ格納すると共にリング板状の磁石組立体１２の内周側を保持・固定する部材として機能する。図４に示すごとく、ロータディスク１１の部分１１Ａが磁石組立体１２を格納する格納部であり、ロータディスク１１の中央部１１Ｂは磁石組立体１２の内周側を保持・固定する部分である。外周リング１３はリング板形状の磁石組立体１２の外周側を保持する部材として機能する。

ロータディスク１１と外周リング１３は、共に高強度かつ非磁性体の金属（材質：Ａ２０１７またはＡ７０７５）で製作されている。ロータディスク１１と外周リング１３はＣＦＲＰ（またはＧＦＲＰ）のような高強度樹脂複合材で構成してもよい。これらの非磁性軽金属や高強度樹脂複合材を使用することで、ロータ１０が軽量化される。本実施形態ではハルバッハ配列を採用することで、鉄系の磁性材を用いなくても十分な磁束量が確保できるため、ロータディスク１１の強度が確保できるものであれば、アルミニウム等の非磁性軽金属や高強度樹脂複合材を適用できるようになった。また本実施形態では、ハルバッハ配列の採用によって、磁石背面への漏れ磁束が低減され、かつ、磁石背面の漏れ磁束を防止するために一般的に使用される鉄系の磁性材ヨークが不要となり、ロータ１０の更なる軽量化および薄型化が可能となっている。なおロータ１０の重量が問題とならない用途においては、周知の鉄系磁性金属を用いることで有効磁束量を高めるようにしてもよい。例えばロータ１０の軽量化が優先される場合、ロータディスク１１および外周リング１３は、マグネットカバー２２と共に非磁性軽金属または高強度樹脂複合材で形成するのが望ましく、風力発電用のモータのようにサイズや重量よりも、低コストや高剛性等が優先される場合には、磁石使用量低減のために、ロータディスク１１および外周リング１３は鉄系磁性金属で形成するようにしてもよい。

リング板形状の磁石組立体１２は、同形状の６４個の永久磁石片（以下「磁石」という）を円周方向に配列することによって平面状かつリング板形状に形成されている。６４個の磁石はハルバッハ配列構造で配列されている。このハルバッハ配列構造によれば、第１主磁石（Ｎ極）１２Ａ−１、第１副磁石１２Ｂ−１、第２主磁石（Ｓ極）１２Ａ−２、第２副磁石１２Ｂ−２の配列順序を基本的配列構成として、繰り返して全周に渡り配置される。主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）では磁化方向が表裏方向（ロータの回転軸方向に対応）になっている。例えば図２に示すごとく、第１主磁石１２Ａ−１では紙面表側がＮ極になりかつ紙面裏側がＳ極になる。第２主磁石１２Ａ−２では、反対に、紙面表側がＳ極になりかつ紙面裏側がＮ極になる。また副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）では磁化方向が円周方向（ロータの回転方向に対応）に沿った直線になっている（略円周方向）。例えば図２に示すごとく、反時計回りにおいて、第１副磁石１２Ｂ‐１では円周方向の左側がＮ極になりかつその右側がＳ極になる。第２副磁石１２Ｂ−２では、反対に、反時計回りにおいて円周方向の左側がＳ極になりかつその右側がＮ極になる。図２において、一例として一部の主磁石に表記された「Ｎ」および「Ｓ」という記号は主磁石における正面（表面）側の磁化方向を示したものである。また図２において、一例として一部の副磁石に表記された矢印２１は副磁石における磁化方向（Ｓ⇒Ｎ）を示している。主磁石と副磁石の各々の磁化方向は実質的に直交している。

上記のごとくリング板状の磁石組立体１２の磁石の配列状態に関して、交互に配列される第１主磁石１２Ａ−１と第２主磁石１２Ａ−２の磁化方向は第１の方向の表裏方向（ロータ回転軸方向）であって向きは逆になっている。同様に、交互に配列される第１副磁石１２Ｂ−１と第２副磁石１２Ｂ−２の磁化方向は第２の方向の円周方向（ロータ回転方向）に沿った直線になっており（略円周方向）、向きは逆になっている。

またロータディスク１１の中央部には孔１４が形成されている。孔１４には図示しないシャフト部材が挿通される。図１と図２に示すごとくロータディスク１１の正面側には所要の凹部１５および複数のリブ部１６が形成されると共に、図３に示すごとくロータディスク１１の背面側には複数のリブ部１７を放射状に径方向に形成している。これにより、ロータディスク１１の軽量化を図りつつ所要の剛性と強度を与えている。また孔１４の周囲には大きい径の５つの小孔１８と小さい径の５つの小孔１９がそれぞれ等間隔で形成されている。１つの小孔１８と１つの小孔１９とは対を形成し、一定の位置関係で配置されている。小孔１８にはベアリングユニット（図示せず）のスレッドが通され、小孔１９にはベアリングユニットとロータディスク１１とを固定するボルトが通される。ベアリングユニットは、シャフト部材に対してロータ１０が滑らかに回転するように設けられたものである。

図４に示すごとく、モータ用のロータ１０は、前述したロータディスク１１とリング板形状の磁石組立体１２と外周リング１３と、さらにマグネットカバー２２とから構成されている。最初にロータディスク１１が用意され、次にこのロータディスク１１をロータ製作用の組立装置（図示せず）に備え付け、さらにこの組立装置を利用して当該ロータディスク１１に対して磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）を１つずつ予め設定された順序でエポキシ系の接着剤を用いて組み付けていく。なお、使用する接着剤は、エポキシ系に限らず、他の接着剤（例えばウレタン系）でもよい。各磁石がロータディスク１１上に組み付けられていく際、互いの磁力で磁石が離散しないように、各磁石は組立装置で押え付けられている。そして、最終的に接着剤が硬化し、磁石がロータディスク１１上に固定された状態でリング板形状の磁石組立体１２が形成される。さらに、ロータディスク１１上の磁石組立体１２を固定させるために、その外側周縁部に外周リング１３を取り付ける。その後、磁石組立体１２の露出面等、マグネットカバー２２と接触する部分にエポキシ系の接着剤が塗布された上でロータ１０の正面側にマグネットカバー２２が取り付けられる。これによって、内部がほぼ密閉された状態でロータ１０がコンパクトに一体化される。なお、マグネットカバー２２は、ロータディスク１１や外周リング１３と同様、軽量かつ非磁性体の金属で形成したが、ＣＦＲＰのような軽量の高強度樹脂複合材で形成してもよい。また、ロータディスク１１、外周リング１３およびマグネットカバー２２は互いに異なる材料（例えば、それぞれＡ２０１７，Ａ７０７５，ＣＦＲＰ）で形成してもよい。

ここで、アルミニウムは磁石に比してその線膨張係数が大きいため、使用温度によってはロータ１０に熱変形が生じる可能性もある。そこで、ロータ１０の熱変形が生じてしまうような使用温度によってはアルミニウムに代えて、非磁性軽金属として例えばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のようなチタン系材料を用いてもよい。Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖは、アルミニウムに比して焼結Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石に近い線膨張係数を有しており、かつ非磁性で軽量なため、ロータ１０が使用される温度変化幅が大きい場合には特に適している。またＣＦＲＰのような高強度樹脂複合材は、その繊維方向を変えることで線膨張係数を調整できるため、本実施形態によるロータ１０の使用温度を考慮した上で繊維方向を適宜調整した高強度樹脂複合材を形成し、ロータ１０内で使用する磁石と線膨張係数の差を少なくしてもよい。

上記のロータ１０は、図示しないステータと対面配置され、ステータ内のコイルに３相交流が通電制御されることでロータ１０が回転する。ステータの両側に２枚のロータ１０が配置された構成とすることもできる。

上記のロータディスク１１、外周リング１３、およびマグネットカバー２２で、磁石組立体１２を隙間なく密閉し、かつ磁石間と、磁石組立体１２とロータディスク１１とマグネットカバー２２の間とを接着剤で接着することでロータ１０の一体化が維持され、磁石の飛出しも防止される。また、接着剤は振動に対するクッション材としての機能をも果たす。

図５と図６を参照して、リング板形状の磁石組立体１２を形成するために用いられる１つの磁石３１を説明する。図５は磁石３１の平面図を示し、図６は磁石３１の外観の斜視図を示す。前述した４つの磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）の各々の形状およびサイズ（寸法）は、図５および図６に示された磁石３１の形状およびサイズ（寸法）と同じである。本実施形態では、磁石としては希土類焼結永久磁石（例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）を用いたが、高磁束のものであれば、他のタイプの永久磁石を使用してもよい。

磁石３１は、図５に示すごとく、内周縁部３１ａの側の幅が狭く、外周縁部３１ｂの側の幅が広くなっている。図５に示すように、磁石３１の平面部の形状は、扇形の外側部分の一部の形状に一致する。すなわち、磁石３１はその正面側（図５では手前側、図６では上側）に所定のテーパー角の扇型平面部３２を有している。扇型平面部３２における内周縁部３１ａ側との間に角を形成する辺部には傾斜面部３３が形成され、その外周縁部３１ｂ側との間に角を形成する辺部には傾斜面部３４が形成されている。

焼結処理によって磁化方向が決まった上記の磁石３１に対して、さらに周知の着磁処理を行って極性を持たせることにより、その磁化方向に応じて前述した第１および第２の主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）と第１および第２の副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）が作られる。

図７は、ロータ１０における上記磁石３１の取付け・固定構造を示す断面図である。磁石３１は、ロータディスク１１の格納部１１Ａの上に置かれ、かつその内周縁部３１ａを中央部１１Ｂに突き当てて配置している。この状態では、磁石３１の内周縁部３１ａ側に形成された傾斜面部３３が、中央部１１Ｂの外周側に位置する円周部に形成された磁石飛出し防止部４１によって押さえ付けられる。またロータディスク１１の上にリング板形状の磁石組立体１２が取り付けられた状態で、当該磁石組立体１２の外周縁およびロータディスク１１の外周縁に対して前述した外周リング１３が取り付けられる。図７に示されるごとく、外周リング１３は、ロータディスク１１に磁石組立体１２が設置された後に、ロータディスク１１に対して焼き嵌めによって固定される。この状態において、磁石３１の外周縁部３１ｂ側に形成された傾斜面部３４が、外周リング１３の正面側の内周縁部に形成された磁石飛出し防止部４２によって押さえ付けられる。また外周リング１３はインターロック機機４３を備える。このインターロック機構４３によって、外周リング１３がロータディスク１１の周縁部から外れて抜けてしまうのを防止することができる。

上記のごとく、ロータ１０において、ロータディスク１１に取り付けられるリング板形状の磁石組立体１２は、６４個の磁石３１のそれぞれが上記磁石飛出し防止部４１，４２で押さえ付けられることにより、ロータディスク１１に固定される。

本実施形態に係るロータ１０は、風力発電やエレベータ駆動用等、薄型かつ軽量で強力な回転力の発揮が要求されるモータ用のロータとして利用される。

上記の実施形態において、ロータディスク１１、外周リング１３、およびマグネットカバー２２の固定化をボルト・ナットではなく、外周リング１３およびロータディスク１１における磁石飛出し防止構造および焼き嵌めで行っているので、ボルト・ナット用のスペースを確保する必要がない分、外周リング１３の厚みを薄くすることができる。このこともロータ１０の軽量化および小型化に貢献する。ロータディスク１１、外周リング１３およびマグネットカバー２２の固定化はボルトレスであれば、図７に示した構造以外の凹凸嵌合関係によって実現してもよい。例えば、図７のインターロック機構４３の部分は他の形状のものでもよい。

また上記実施形態のロータ１０では、磁石組立体１２をロータ１０の中央部ではなく、外周部に位置させているので、トルクアームが稼げる結果、当該ロータ１０を用いたモータの高出力化が実現する。上述のごとく、外周リング１３の厚みを薄くしているために、いっそう磁石組立体１２を外周部に位置付けることができる。

さらに本実施形態では、同形状の６４個の磁石で形成されたリング板形状の磁石組立体１２の例を示したが、磁石の数はこれに限定されない。磁石は最低４つ（主磁石２個、副磁石２個）であれば、本発明に係るロータ１０は実現することができる。磁石の数は、実際には、磁石の素材、リング板形状の磁石組立体１２の径、ロータ１０が適用されるモータの要求出力等のパラメータに応じて、ステータコイルの銅損が最も少なく効率よくロータ１０が回転できるように、磁気シミュレーションをするなどしてその厚みや横幅（扇平面形状における内周および外周）と共に、最適に決定することが望ましい。

さらに本実施形態では、磁石の配列構造をハルバッハ配列にすることにより、ロータ１０の磁束密度を向上させ、主磁石のみで構成される通常の磁石ロータに必要とされる、鉄系磁性材製のバックヨークが不要となる。この結果、ロータの軽量化が実現する。ただし、本実施形態に係るモータ用ロータは、ハルバッハ配列以外の磁石配列でも実現することが可能である。例えば、公知の極異方性の磁石を使えば、ハルバッハ配列の場合と磁気的に等価であって、より簡略化された構成の磁石組立体が実現する。また副磁石を省略し、主磁石のみを用いた磁石配列を作ることも可能である。

次に、上記のような構造を有するロータ１０の製造方法を、製造装置（組立装置）の構成と共に説明する。

先ずロータ１０を製造するための組立装置１００の構成を図８と図９を参照して説明する。図８は組立装置１００の上側から見た斜視図を示し、図９は当該組立装置１００の分解組立図を示す。

板状のベース１０１は水平に設置されている。このベース１０１の上にターンテーブル１０２がベース１０１に対して平行な状態で回転自在になるように設置されている。ターンテーブル１０２は、ベース１０１の上に固定されたターンテーブルシャフト１０３によって回転自在に支持される。

図９に示すごとく、ベース１０１に形成された円形凹所１０４にターンテーブルシャフト１０３を配置し、４つのボルト１０５で固定している。ターンテーブルシャフト１０３の先端部にターンテーブルベアリング１０６を挿入して取り付け、ベアリングナット１０７でターンテーブルベアリング１０６を固定する。このターンテーブルベアリング１０６に４つのボルト１０８によって上記ターンテーブル１０２を取り付ける。ターンテーブルベアリング１０６の機能によって、ターンテーブル１０２はターンテーブルシャフト１０３に対して回転自在となる。

ターンテーブル１０２の手前側の下部には２箇所にターンテーブル位置決めベース１０９が設けられている。２つのターンテーブル位置決めベース１０９は、ベース１０１上の予め決められた図示の位置に４つのボルト１１０で固定される。

図８において、ベース１０１の上には、さらにターンテーブル１０２の手前側に副磁石設置移動装置１２０が設置される。副磁石設置移動装置１２０は、副磁石挿入ヘッド１２１を上部に取り付けた副磁石挿入装置フランジ１２２と、副磁石挿入装置フランジ１２２の移動をガイドする移動ガイド装置とから構成される。

副磁石挿入ヘッド１２１は、その先端部をターンテーブル１０２に向け、かつ全体はターンテーブル１０２の径方向に向いている。

移動ガイド装置は、ベース１０１の両側にその長辺に沿って配置されたボールガイドシャフト１３１と、それらの間の中央位置に配置された台形ネジシャフト１３２とを備える。２本のボールガイドシャフト１３１と１本の台形ネジシャフト１３２とは平行に配置されている。２本のボールガイドシャフト１３１は、その両側の端部を、ボールガイドブラケット１３３で支持されている。また１本の台形ネジシャフト１３２は、その両側の端部を台形ネジシャフトブラケット１３４で回転自在に支持されている。

副磁石挿入装置フランジ１２２は、２本のボールガイドシャフト１３１と１本のネジシャフト１３２に対して掛け渡されるように、直交する位置関係にて配置されている。２本のボールガイドシャフト１３１は、副磁石挿入装置フランジ１２２の両側部分にボールネジ機構部を介して挿通されている。また台形ネジシャフト１３２は副磁石挿入装置フランジ１２２の中央部分に螺合関係形成部を介して挿通されている。図８等において、手前側の台形ネジシャフトブラケット１３４からさらに外側に延設された台形ネジシャフト１３２の端部にはハンドル１３５が取り付けられている。

２本のボールガイドシャフト１３１が挿通される副磁石挿入装置フランジ１２２の両側部分には挿通用の孔１２３が形成され、かつこの孔１２３にはボールガイドフランジ１２４が設けられている。また台形ネジシャフト１３２が挿通される副磁石挿入装置フランジ１２２の中央部分には挿通用の孔１２５が形成され、かつこの孔１２５には台形ネジフランジ１２６が設けられている。

図８と図９に示すごとく、ベース１０１の上には、４つのボールガイドブラケット１３３と２つの台形ネジシャフトブラケット１３４が図示位置にてそれぞれボルト１４１により固定されている。組になった２つのボールガイドブラケット１３３の間にはボールガイドシャフト１３１が掛け渡され、取り付けられる。２つの台形ネジシャフトブラケット１３４の間には台形ネジシャフト１３２が掛け渡され、回転自在に取り付けられる。これらの２本のボールガイドシャフト１３１と１本の台形ネジシャフトブラケット３４には、各ブラケットに取り付ける前に、前述のごとく、ボールガイドフランジ１２４と台形ネジフランジ１２６を介して副磁石挿入装置フランジ１２２が装着される。ボールガイドフランジ１２４と台形ネジフランジ１２６は、図９に示すごとく、それぞれボルト１４２で、副磁石挿入装置フランジ１２２の孔１２３，１２５の各々に固定される。さらに、副磁石挿入装置フランジ１２２の上部にはボルト１４３で副磁石挿入ヘッド１２１が固定される。なお、副磁石挿入ヘッド１２１の先部の裏面には好ましくは鉄板台紙が貼付されている。

以上によって図８に示される組立装置１００が構成される。図８において、ハンドル１３５を時計方向Ｒ１に回転させると、副磁石挿入装置フランジ１２２はターンテーブル１０２に接近するようにＹ１方向に移動する。ハンドル１３５を反時計方向Ｒ２に回転させると、副磁石挿入装置フランジ１２２はターンテーブル１０２から離れるようにＹ２方向に移動する。この移動は、副磁石挿入装置フランジ１２２における台形ネジシャフト１３２と台形ネジフランジ１２６との螺合関係、および２本のボールガイドシャフト１３１とそれに対応するボールガイドフランジ１２４とのボールスライドガイド機構によるガイド関係に基づいて実行される。こうして、副磁石移動装置１２０において、移動ガイド装置のハンドル１３５を回転操作することにより、副磁石挿入装置フランジ１２２を直線的に移動させることが可能となり、さらにこれにより副磁石挿入ヘッド１２１を直線的に前進・後退させることができる。

次に、上記の構造を有する組立装置１００を利用して前述のロータ１０を組み立てる工程を説明する。ロータ１０の組立工程は、基本的に、主磁石設置工程と副磁石設置工程とから構成される。

先ず主磁石設置工程を説明する。組立装置１００では、最初に、図１０に示すように、そのターンテーブル１０２の上にロータディスク１１が置かれ、固定される。先ずロータディスク１１に、５つのボルト１５２を用いてスリットプレートシャフト１５１を取り付け、一体化する。この一体物を、ターンテーブル１０２の中心位置とロータディスク１１の中心位置とを位置合わせして、ターンテーブル１０２の上に配置し、さらに５つのボルト１５３を用いて固定する。なお、このとき、副磁石挿入装置フランジ１２２は、ターンテーブル１０２から離れており、後退した位置にセットされている。

次に図１１に示すように、ターンテーブル１０２上に固定されたロータディスク１１に対して、ロータディスク１１の支持部１１Ａ上にダミー副磁石１６１を並べる。ダミー副磁石１６１は、等間隔にて３２個並べられる。ダミー副磁石１６１は、副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２と同一形状であって、磁力作用を有しないものである。各ダミー副磁石１６１の上部には孔１６１ａが形成されている。

さらに図１１に示されるように、別途にスリットプレート１６２が用意される。スリットプレート１６２は、複数の孔が形成され、全体的に円板形状を有し、かつその円周部に円周方向に等間隔でスリット１６３が３２個形成されている。スリット１６３を形成する結果、スリットプレート１６２の円周部には３２個の突起部１６４が形成されることになる。突起部１６４の平面形状はダミー副磁石１６１の平面形状と略同一であり、スリット１６３には主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２が間に入る程度のスペースが空いている。各突起部１６４には径方向に並ぶ３つの孔１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃが形成されている。スリットプレート１６２は、その中央部に形成された孔１６５を上記のスリットプレートシャフト１５１に挿通させ、かつ位置決めしながら取り付けられる。このとき、スリットプレート１６２の各突起部１６４は各ダミー副磁石１６１の上に配置される。この状態において、すべての突起部１６４の孔１６４ｂにダミー副磁石ノックピン１６６を挿入しセットする。このダミー副磁石ノックピン１６６は、孔１６４ｂと共にダミー副磁石１６１の孔１６１ａにも挿入される。この状態で、さらにスリットプレートシャフト１５１に形成された雄ネジ部にナット１６７を締結する。これにより、ターンテーブル１０２上に固定されたロータディスク１１上にさらにスリットプレート１６２が固定される。

ロータディスク１１に配置された上記の複数のダミー副磁石１６１と、さらに付設されるスリットプレート１６２とによって、ロータディスク１１上に主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）を設置する際の、磁石吸引力による磁石合体を防止することができ、ロータディスク１１に対する主磁石設置の位置決めを正確に行うことができる。また特にダミー副磁石１６１を利用することにより、後の副磁石設置工程で本来の副磁石を設置するためのスペースを確保することができると共に、主磁石設置工程においてリング板形状に主磁石を設置するための準備構造を与えることができる。

図１１に示した組付け工程で形成された構造を有する組立装置１００が図１２に示される。こうして形成された組立装置１００において、ロータディスク１１に対して３２個の主磁石が取り付けられる。主磁石は、前述のごとく磁化方向に応じて２種類の第１主磁石１２Ａ−１と第２主磁石１２Ａ−２が存在する。図１２では、一例として第１主磁石１２Ａ−１と第２主磁石１２Ａ−２が１つずつ示されている。

上記の組立装置１００において、スリットプレート１６２に形成されたスリット１６３の箇所に１６個の第１主磁石１２Ａ−１を配置する。この場合に、第１主磁石１２Ａ−１の下面（裏面）と、内周側端面に接着剤を塗布し、スリット１６３内であって、２つのダミー副磁石１６１の間のスペースに設置し、接着剤でロータディスク１１に固定しながら取り付ける。スリット１６３の箇所において第１主磁石１２Ａ−１は下面がロータディスク１１の支持部１１Ａに接触し、接着剤で固定されるようにする。さらにこのとき、第１主磁石１２Ａ−１の幅寸法が短い端部が内周側に位置するように配置する。その後、第１主磁石１２Ａ−１の外周側の端部に対して、これを固定して外周側への飛出し防止のため、ターンテーブル１０２に対して主磁石仮固定フランジ１７１がボルト１７２で締結される。上記において、接着剤としては例えば二液性エポキシ系接着剤が使用される。

第１主磁石１２Ａ−１の設置作業が終了した後、設置が完了したスリット１６３の右隣または左隣のスリット１６３に対して第２主磁石１２Ａ−２の設置作業が、前述の設置作業と同様にして行われる。

上記のごとくして第１主磁石１２Ａ−１の設置作業と第２主磁石１２Ａ−２の設置作業を交互の配置にて繰り返して主磁石設置工程が実行され、３２個の主磁石のすべてが設置される。なお、主磁石仮固定フランジ１７１で仮固定を行うのは、主磁石が他の主磁石の吸引力により当該他の主磁石へ磁石合体するのを防止するためである。すべての主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）がターンテーブル１０２上のスリットプレート１６２のスリット１６３の箇所に設置された組立装置１００の状態を図１３に示す。

次に副磁石設置工程を説明する。図１３に示した組立装置１００の状態から副磁石設置工程に移行する。

図１３に示した組立装置１００の組付け状態において、主磁石が接着剤で十分にロータディスク１１に固定された後、ダミー副磁石ノックピン１６６をすべて取り除く。その後、ナット１６７を解除してスリットプレート１６２を取り外す。次に、取り外したスリットプレート１６２に対して、再び、図１４に示すごとく計６４個（＝３２個×２）のウレタン付きボルト１８１を締結する。ウレタン付きボルト１８１は締結するスレットプレート１６２を貫通して、その先端が主磁石に強く押し付けられるようになっている。主磁石の損傷を防止するために、ウレタン付きボルト１８１の先端には図示しないウレタンが設けられている。１つの主磁石ごとに内外周２つのウレタン付きボルト１８１を締結することで、偏りなくバランスよく主磁石をディスクプレート１１上に固定することができる。各突起部１６４の２つの孔１６４ａ，１６４ｃの各々にウレタン付きボルト１８１を取り付ける。その後、再度、スリットプレート１６２をスリットプレートシャフト１５１に取り付け、ナット１６７で固定する。このスリットプレート１６２の設置状態によれば、各突起部１６４がロータディスク１１に固定された各主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）の真上に密着するように設置される。この後に、３２個の副磁石が挿入・設置することになる。副磁石を挿入・設置するためには副磁石移動装置１２０が利用される。副磁石移動装置１２０の副磁石挿入ヘッド１２１によって副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）は主磁石の間のスペースに１つずつ挿入・設置される。

ターンテーブル１０２に固定されたロータディスク１１に対して副磁石を挿入するとき、ターンテーブルと副磁石挿入ヘッド１２１を位置合せする必要があり、かつターンテーブル１０２が回転しないように位置決めする必要がある。図１４において、ターンテーブルノックピン１８２を、ターンテーブルの円周部に形成した孔１８３に挿入し、さらに下側に位置するターンテーブル位置決めベース１０９の頂部に形成された孔１８４（図１４では図示されず、図９に図示される）に挿入する。これにより、上記の位置合せと位置決め・回転防止とが行われる。この設置状態では、スリットプレート１６２における任意の２つの突起部１６４の間に形成されるスリット１６３の箇所には前述したダミー副磁石１６１が配置されている。

以上の状態において、その後に３２個の本来の副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）を挿入・設置するため、すべてのダミー副磁石１６１が取り除かれる。

その後、組立装置１００において、スリットプレート１６２における３２箇所のスリット１６３に副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）を挿入・設置する。この副磁石の設置工程を図１５に示す。図１５において、副磁石挿入ヘッド１２１は、ターンテーブル１０２上に固定されたロータディスク１１に対して設置されたスリットプレート１６２の１つのスリット１６３に対向して配置されている。図１５で示された状態では、副磁石挿入ヘッド１２１はターンテーブル１０２から離れた位置にある。また副磁石挿入ヘッド１２１が対向しているスリット１６３は、副磁石が設置される対象である。

図１５において、副磁石挿入ヘッド１２１の先部の下面には例えば第１副磁石１２Ｂ−１が仮固定される。その後に副磁石挿入ヘッド１２１の先部の上側から副磁石飛出し防止カバー１９１を付設し、ボルト１９２でこの副磁石飛出し防止カバー１９１を固定する。ボルト１９２は副磁石挿入ヘッド１２１と副磁石飛出し防止カバー１９１とを締結するためのものである。副磁石飛出し防止カバー１９１は、副磁石の挿入の際に、不測の方向に副磁石が飛出してしまうことを防止する。副磁石挿入ヘッド１２１の裏面には図示しない鉄板台紙が貼り付けられており、副磁石はこの鉄板台紙に磁力でくっついた状態でスリット１６３内に挿入されていく。この場合において、第１副磁石１２Ｂ−１の下面（裏面）と内周側端面には接着剤が塗布されている。またスリット１６３の両側に位置する主磁石のスリット側側面にも接着剤が塗布されている。この状態で、ハンドル１３５を時計方向Ｒ１に回転させ、副磁石挿入装置フランジ１２２をＹ１方向に移動させ、副磁石挿入ヘッド１２１をスリット１６３の中に挿入する。この副磁石設置工程の動作状態を図１６と図１７を参照して説明する。

図１６は、スリット１６３に挿入・設置しようとする副磁石１２Ｂ−１と副磁石飛出し防止カバー１９１が副磁石挿入ヘッド１２１に装着された状態を示している。さらに、このように構成された組立装置１００で、ハンドル１３５を時計方向Ｒ１に回転させ、副磁石挿入装置フランジ１２２と副磁石挿入ヘッド１２１をＹ１方向に移動させる。その結果、副磁石挿入ヘッド１２１がスリット１６３に挿入されつつある。

図１８は、図１６で示した副磁石挿入ヘッド１２１がスリット１６３内に挿入されつつある途中の状態を、上側から見た斜視図である。副磁石挿入ヘッド１２１には副磁石飛出しカバー１９１が装着されている。副磁石挿入ヘッド１２１の下側には副磁石１２Ｂ−１が取り付けられている。図１８に示すごとく途中状態まで副磁石を挿入し、その後に副磁石飛出し防止カバー１９１は取り外される。副磁石を主磁石の近くまで持っていくと磁力の作用で反発力が生じ、副磁石がどこかへ飛んでしまうおそれがある。そこで、図１８に示すように、副磁石飛出し防止カバー１９１でカバーをしたまま主磁石の近くまで副磁石を挿入すれば、逆に吸引力でロータディスク１１面に副磁石が押し付けられることによって、副磁石が飛び出そうとする力は働かなくなる。このような状態になってから副磁石飛出し防止カバー１９１を取り外すことで副磁石の飛散が防止される。

ここで図２１を説明する。図２１は、主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２と副磁石１２Ｂ−２を磁石組立体１２の外周側から見た断面図である。図２１のように、主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２の後から挿入される副磁石１２Ｂ−２は、ロータディスク１１側に向う下側の磁力Ｆ１を受けるので、副磁石１２Ｂ−２の飛出しが防止される。このことは副磁石１２Ｂ−１を挿入する場合にも同じである。この効果を狙って本実施形態では主磁石を先に設置し、副磁石を後から挿入している。

図１７は、図１６や図２１で示した状態から、副磁石挿入ヘッド１２１がさらに前進し、前進端部まで移動し、その結果、副磁石挿入ヘッド１２１の全体がスリットプレート１６２のスリット１６３内に完全に挿入されている状態を示した斜視図である。 この状態では、副磁石１２Ｂ−１の先端である内周縁側の端部が、ロータディスク１１の中央部１１Ｂの外側周面に当接している。副磁石１２Ｂ−１は、その下面がロータディスク１１の支持部１１Ａに接着剤で接着され、内周側端部が中央部１１Ｂの外側周面に接着剤で接着される。

その後、ハンドル１３５を反時計方向Ｒ２に回転させて副磁石挿入装置フランジ１２２を後退させ（Ｙ２方向への移動）、副磁石挿入ヘッド１２１を後退させ、ターンテーブル１０２から離れさせる。この時、副磁石１２Ｂ−１はロータディスク１１に固定されてロータディスク１１上に残される。スリット１６３において、副磁石１２Ｂ−１は、両側の２つの主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２の間のスペースに設置され、接着剤でロータディスク１１および各主磁石に固定される。スリット１６３の箇所において第１副磁石１２Ｂ−１は下面がロータディスク１１の支持部１１Ａに接触して接着剤で固定される。

次には、ターンテーブルノックピン１８２を取り除き、ターンテーブル１０２を回転させて副磁石挿入ヘッド１２１が対向するスリットを隣のスリットに変更する。再び、ターンテーブルノックピン１８２を、ターンテーブルの円周部に形成した所定の孔１８３に挿入し、さらに下側に位置するターンテーブル位置決めベース１０９の頂部に形成された孔１８４に挿入する。これにより、新たに上記の位置合せと位置決め・回転防止とが行われ、副磁石挿入ヘッド１２１に対向するスリット１６３に対して第２副磁石１２Ｂ−２の挿入・設置を、前述した第１副磁石１２Ｂ−１の挿入・設置の場合と同様の作業によって行う。

以上によって副磁石設置工程が終了する。その結果、図１５等に示された組立装置１００において、そのターンテーブル１０２上に設置されたロータディスク１１に対して、スリットプレート１６２が装着された状態で、すべての主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）と副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）が装着される。

その後、ターンテーブルノックピン１８２を取り除き、図９で示した４本のボルト１０８を取り外して、ターンテーブル１０２を組立装置１００それ自体から取り外す。この場合のターンテーブル１０２の状態は、実質的に、図１９の符号２００（以下「ロータ構造物２００」という）に示されている。ターンテーブル１０２は、ロータディスク１１が取り付けられ、ロータディスク１１には３２個の主磁石および３２個の副磁石が接着剤で固定された状態でリング板形状に配列されており、さらにスリットプレート１６２がナット１６７で固定されている。スリットプレート１６２の各突起部１６４の２つの孔１６４ａ，１６４ｃの各々にはウレタン付きボルト１８１を取り付けられている。こうしてロータ構造物２００が形成される。

図１９は、ロータ構造物に磁石プレスホルダを取り付ける工程を説明するための分解斜視図を示す。図１９に示されたターンテーブル１０２上のロータ構造物２００では、前述した主磁石仮固定フランジ１７１はすべて取り除かれている。前述した副磁石設置工程が終了すると、組立装置１００におけるターンテーブル１０２上に設置されたロータディスク１１に対して、スリットプレート１６２が装着された状態で、すべての主磁石（１２Ａ−１，１２Ａ−２）と副磁石（１２Ｂ−１，１２Ｂ−２）が装着される。その後、ターンテーブルノックピン１８２を抜き、組立装置１００のボルト１０８を取り外し、ターンテーブル１０２を、それへの取付け物と一緒に、組立装置１００から取り外す。その後、すべての主磁石仮固定フランジ１７１を取り外す。かかるターンテーブル１０２上のロータ構造物２００に対して、ロータディスク１１の周縁部にすべての主磁石および副磁石の各外周端部を押えるようにリング形状の磁石プレスホルダ２０１を取り付け、所要数のボルト２０２で磁石プレスホルダ２０１をターンテーブル１０２の周縁部に固定する。この状態を図２０に示す。このように磁石プレスホルダ２０１を取り付け、押し付けると、扇形状をした主磁石と副磁石はすべて内周側へ押され、磁石間の隙間をなくし隣接する磁石同士を密着させて、磁石組立体１２の内周および外周を正円にすることができる。さらにウレタン付きボルト１８１を締めつけることにより主磁石と副磁石の浮き上がりを防止し、主磁石と副磁石の扇型平面部をフラットな面に形成することができる。

さらに、ターンテーブル１０２上のロータ構造物２００に磁石プレスホルダ２０１を取り付けた状態において、当該構造物を恒温槽に所要時間の間置くと、接着剤の接着強度を高めることができる。

その後、上記ロータ構造物２００において、磁石プレスホルダ２０１を取り外し、図４等に示したリング板形状の磁石組立体１２をロータディスク１１に固定した状態になる。これに外周リング１３を既述のような方法で組み付ける。その後で、ウレタン付きボルト１８１をすべて取り除き、さらにナット１６７を取り外してスリットプレート１６２を取り除く。その後に、さらに例えばＣＦＲＰ材料で作られたマグネットカバー２２が既述のような方法で取り付けられる。こうして図１等に示されるモータ用ロータ１０が製作される。

上記の磁石プレスホルダ２０１について、そのままでは、磁石組立体１２の円盤形状がきれいに出ないが、磁石プレスホルダ２０１を押し付けることで、全磁石を内側に押し込むことができ、これによって扇型平面形状を有する各磁石が密に並べられ、磁石組立体１２の正確な円盤形状が形成される。従って、磁石プレスホルダ２０１による押付け処理は接着剤が固まっていないうちに済ませる必要がある。

上記のロータ１０の製造方法によれば、円盤状ロータ１０におけるリング板形状の磁石組立体１２において隣り合う磁石を接着剤を介在させるだけで密接させることができ、磁石間隙間を可能な限り小さくすることができ、磁石の密着度を高めて磁石密度および磁束密度を高めることができる。よって磁石組立体１２としての性能を向上することができる。また最終製品における主磁石と副磁石の固定手段としてボルト等の締結手段を使用せず、外周リング１３の焼き嵌めおよび外周リング１３の磁石飛出し防止部４２、ロータディスク１１の中央部１１Ｂの外周部の磁石飛出し防止部４１、およびせん断剥離に強い接着剤で固定するようにしたため、構造が簡素で、かつロータ１０の外径および厚み、リング板形状の磁石組立体の正面部の平坦性を極力小さくすることができる。

なお前述の実施形態（第１の実施形態）では、主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２と副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２とが同一平面形状を有する場合を説明したが、これに限らず、主磁石と副磁石は異なる平面形状であってもよい。

図２２は、主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２が前述の実施形態と同様に扇型形状を有し、副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２が略長方形の平面形状を有する第２の実施形態の磁石組立体１２’の平面図を示している。図２２に示すように、副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２よりも主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２の平面積が大きくなっている。このように副磁石に比較して主磁石を大型化すれば、磁石組立体１２’全体で紙面垂直方向の磁石密度が高くなるので、この磁石組立体１２’を適用したモータのより一層の大出力化が可能となる。また一般的に略長方形状の方が扇型平面形状よりも加工が容易となるため、場合によっては第２実施形態の方が加工コストがより低くなる。主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２と副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２のサイズ（特に略円周方向の相対的な横幅）は、磁石の素材および数、リング板形状の磁石組立体１２の径、ロータ１０が適用されるモータの要求出力等のパラメータに応じて、ステータコイルの銅損が最も少なく効率良くロータが回転できるように、磁気シミュレーションをするなどして、最適に決定するのが望ましい。

また第１の実施形態の磁石組立体１２は、第２の実施形態の磁石組立体１２’に比して、主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２と副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２の平面形状が同一であるために、磁石成型用の金型が同一のものを使用することができ、製造工程において使用する磁石飛出し防止用の治具形状も同一にできるといった点で低コスト化が可能である。

上記の２つの実施形態においては、磁石組立体１２，１２’の内周円および外周円は、予め高精度に曲線加工された主磁石と副磁石の端部が組み合わさってできているが、リング板形状の磁石組立体１２を形成してから内周円および外周円の部分を研磨加工して、より高精度の周縁部を完成させてもよい。

なお上記の磁石組立体１２，１２’を使用する場合には、その形状に応じて、本実施形態にかかるモータ用ロータ１０の組立工程が適用できるようにするためには、磁石の押え付けおよび挿入を共に可能にするため、組立装置１００のスリットプレート１６２やダミー副磁石１６１等の形状を適宜に変更させなければならない。

なお上記の組立装置１００は手動用のものを説明したが、モータやセンサを取り付けて、上述のモータ用ロータの製造工程が自動で行われるようにしてもよい。例えばターンテーブル１０２の回転位置を位置検出センサで検出しながら少しずつ回転／停止をさせて、ターンテーブル１０２が適当な位置に来た場合に、モータが取り付けられた副磁石設置移動装置１２０が動作して、副磁石挿入ヘッド１２１をターンテーブル１０２側に接近させることで副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２が挿入されていくようにしてもよい。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、風力発電やエレベータ駆動用等、薄型かつ軽量で非常に強力な回転力の発揮が要求されるモータ用のロータに対して適用される。

本発明に係るモータ用ロータの一実施形態を示す正面図である。 本実施形態に係るモータ用ロータの斜視図である。 本実施形態に係るモータ用ロータの背面図である。 本実施形態に係るモータ用ロータの分解組立図である。 本実施形態に係るモータ用ロータの磁石組立体に使用される磁石の一例を示す平面図である。 本実施形態に係るモータ用ロータの磁石組立体に使用される磁石の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係るモータ用ロータの磁石組立体に使用される磁石の組み付け状態を示す部分断面図である。 本発明に係るモータ用ロータの製造装置（組立装置）の実施形態を示す斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）の分解組立図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）にロータディスクを取り付ける状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）において主磁石設置工程のためスリットプレートを取り付ける状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）において主磁石を設置する工程を説明するための斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）においてすべての主磁石が設置された状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）において副磁石設置工程のため再度スリットプレートを取り付ける状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）において副磁石を設置する工程を説明するための斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）において副磁石を挿入・設置する途中状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る製造装置（組立装置）において副磁石を挿入・設置する最終状態を示す斜視図である。 図１６における要部拡大斜視図である。 ロータ構造物に磁石プレスホルダを取り付ける工程を説明する分解斜視図である。 ロータ構造物に磁石プレスホルダが取り付けられた状態を示す斜視図である。 ２つの主磁石とその間の１つの副磁石を磁石組立体の外周側から見た断面図である。 第２実施形態に係るモータ用ロータの磁石組立体のみを示す平面図である。

符号の説明

１０ ロータ
１１ ロータディスク
１２ 磁石組立体
１２’ 磁石組立体
１３ 外周リング
１２Ａ−１ 第１主磁石
１２Ａ−２ 第２主磁石
１２Ｂ−１ 第１副磁石
１２Ｂ−２ 第２副磁石
３１ 磁石
３２ 扇型平面部
３３，３４ 傾斜面部
４１，４２ 磁石飛出し防止部
１００ 組立装置
１０１ ベース
１０２ ターンテーブル
１２０ 副磁石設置移動装置
１２１ 副磁石挿入ヘッド
１２２ 副磁石挿入装置フランジ
１３５ ハンドル
１５１ スリットプレートシャフト
１６１ ダミー副磁石
１６２ スリットプレート

Claims (13)

1. 磁化方向が第１の方向である第１タイプの第１磁石、前記第１の方向に直交する第２の方向である第２タイプの第２磁石からなるリング板形状の磁石組立体と、内周保持部およびリング状外周保持部とを有するモータ用ロータの製造方法であり、
   前記第１磁石と前記第２磁石のうち少なくとも一方は、扇形平面部を有しており、
   前記第１磁石と前記第２磁石は、それぞれの扇形平面部がほぼ同一の回転面となった前記磁石組立体を形成しており、
   前記第１磁石を、前記内周保持部の周囲に配列する第１磁石配列工程と、
   前記第１磁石の配列状態を保持しつつ、磁化方向が前記第１の方向に直交する第２の方向である第２磁石を内周側に送りながら、前記第１磁石の間に配列する第２磁石配列工程と、
   前記磁石組立体の外周に前記リング状外周保持部を嵌合させる嵌合工程と、
   を有することを特徴とするモータ用ロータの製造方法。
2. 前記第１磁石は、前記内周保持部の周囲に交互に配置され、互いの磁化方向が正反対の第１主磁石および第２主磁石であり、
   前記第２磁石は、前記第１主磁石および前記第２主磁石の間に交互に配列され、互いの磁化方向が正反対の第１副磁石および第２副磁石である、
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ用ロータの製造方法。
3. 前記第１の方向はロータ回転軸方向であり、前記第２の方向は略ロータ回転方向であることを特徴とする請求項１または２記載のモータ用ロータの製造方法。
4. 前記磁石組立体が組み付けられるロータディスクをターンテーブル上に固定し、前記ロータディスクの支持部に前記第２磁石と同一形状で磁力作用を持たないダミーの第２磁石を等間隔に並べ、前記ダミーの第２磁石の平面形状と略同一で、前記第１磁石が入るスペースを有する複数のスリットが形成されたスリットプレートを、前記ダミーの第２磁石の上に配置して前記第１磁石の位置決めを行う第１磁石設置工程と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のモータ用ロータの製造方法。
5. 前記ターンテーブル上に固定されたロータディスクに対し、前記スリットプレートが装着された状態で前記第１磁石のすべてが装着される前記第１磁石設置工程の後、前記ターンテーブルに向かって前進・後退可能な磁石挿入ヘッドを備えた第２磁石設置移動装置を用い、前記第１磁石の間の前記スペースに前記第２磁石を挿入して設置する第２磁石設置工程と、
   を有することを特徴とする請求項４記載のモータ用ロータの製造方法。
6. 前記第２磁石設置工程は、
   前記磁石挿入ヘッドの先端に前記第２磁石を仮固定し、その後、前記磁石挿入ヘッドの先端に前記第２磁石の飛び出しを防ぐカバーを装着する第２磁石飛び出し防止工程、
   を含むことを特徴とする請求項５記載のモータ用ロータの製造方法。
7. 前記ターンテーブル上に設置されたロータディスクに対し、前記スリットプレートが装着された状態で、すべての前記第１磁石と前記第２磁石が装着された前記第２磁石設置工程の後、前記ロータディスクの周縁部に、すべての前記第１磁石および前記第２磁石の外周端部を抑えるようにリング形状の磁石プレスホルダを取り付け固定する磁石プレスホルダ取り付け工程と、
   前記ターンテーブル上のロータ構造物に磁石プレスホルダを取り付けた状態において、当該構造物を恒温漕に所定時間置いた後、前記磁石プレスホルダを取り外し、前記リング板形状の磁石組立体をロータディスクに固定した状態とする磁石プレスホルダ取り外し工程と、
   を有することを特徴とする請求項６記載のモータ用ロータの製造方法。
8. ロータディスクと、磁化方向が第１の回転方向である第１タイプの第１磁石、前記第１の方向に直交する第２の方向である第２タイプの第２磁石からなるリング板形状の磁石組立体と、内周保持部およびリング状外周保持部とを有するモータ用ロータを製造する製造装置であって、
   前記磁石組立体は、前記第１磁石と前記第２磁石のうち少なくとも一方が扇形平面部をなし、前記第１磁石と前記第２磁石は、それぞれの扇形平面部がほぼ同一の回転面となって形成され、
   前記第１磁石を、前記内周保持部の周囲に配列し、前記第１磁石の配列状態を保持しつつ、磁化方向が前記第１の方向に直交する第２の方向である第２磁石を内周側に送りながら、前記第１磁石の間に配列し、前記磁石組立体の外周に前記リング状外周保持部を嵌合させて前記ロータディスク上に組み付け、製造されるものであって、
   前記ロータディスクが取り付けられる回転自在のターンテーブルと、
   前記ターンテーブルに向って前進・後退自在な磁石挿入ヘッドを備えた前記第１磁石と前記第２磁石の磁石設置移動装置と、
   前記磁石設置移動装置を動作させる操作手段と、
   前記ターンテーブルに取り付けられた前記ロータディスクに取り付けられ、前記ロータディスクの円周領域部で前記第１磁石と前記第２磁石の磁石設置場所を指定するスリットプレートと、
   から構成されるモータ用ロータの製造装置。
9. 前記ロータディスク上に前記第１磁石を設置するとき、前記ロータディスクに所定数のダミーの第２磁石を並べ、前記スリットプレートは、その全周部に形成された複数のスリットのそれぞれが前記ダミーの第２磁石間の隙間に一致するように、前記ロータディスクに取り付けられることを特徴とする請求項８記載のモータ用ロータの製造装置。
10. 前記ロータディスク上にすべての前記第１磁石が設置された後、前記スリットプレートは、その全周部に形成された前記複数のスリットのそれぞれが前記第１磁石間の隙間に一致するように前記ロータディスクに取り付けられ、複数の第２磁石の各々は、前記磁石設置移動装置の磁石挿入ヘッドの前進動作で前記複数のスリットの各々に挿入・設置されることを特徴とする請求項８記載のモータ用ロータの製造装置。
11. 前記ターンテーブルは、ロックピン機構によってその回転動作が規制されることを特徴とする請求項１０記載のモータ用ロータの製造装置。
12. すべての前記第１磁石および前記第２磁石は接着剤で前記ロータディスクに接着されることを特徴とする請求項９記載のモータ用ロータの製造装置。
13. 前記スリットプレートは、前記第２磁石を挿入する時に前記第１磁石の飛出しを防ぐ手段であることを特徴とする請求項１０記載のモータ用ロータの製造装置。

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