JP5609514B2 - リングコイルモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータから負荷にトルクを伝えるための伝達機構を改良したリングコイルモータに関するものである。

ロボット、産業機械などの技術分野に適用される小型モータでは、コイルの巻回や装着を容易化し、コイルの実装密度を向上させて高効率化やトルク特性を向上させることが求められている。
ここで、図６，図７は特許文献１に記載されたリングコイルモータの例を示しており、図６はアウターロータ型、図７はインナーロータ型のステップモータである。

図６において、１は固定軸、２，３は軸受、４はロータケース、５はロータヨーク、６，７はステータヨーク、８，９はリング形コイル、１０はマグネット板である。
また、図７において、１１は回転軸、１２，１３は軸受、１５はロータヨーク、１６，１７はステータヨーク、１８，１９はリング形コイル、２０はマグネット板である。
ロータヨーク５，１５及びステータヨーク６，７，１６，１７の対向面には歯が形成されており、これらの歯の間には永久磁石がそれぞれ配置されている。

上記モータでは、ロータの回転に伴い、内蔵された前記永久磁石の作用によってリング形コイル８，９，１８，１９に鎖交する磁束が変化する、すなわち、これらのコイルに無負荷誘起電圧が生じるように構成されている。このため、コイルに交番電流を通流することにより、モータにトルクが発生する仕組みとなっている。
これらのリングコイルモータでは、通常のモータのようにスロット内にコイルを配置する必要がなく、リング形コイルの製造も容易であると共に、ステータとロータとの相互作用によって高トルクを発生可能であるという特徴を有している。

一般に、狭いスペースにモータを配置して装置全体の小型化を図りたい場合には、軸方向の長さが短い扁平モータを使用することが望ましい。
しかし、図６，図７に示したモータは、ラジアルギャップ、すなわちステータとロータとの対向面が形成するギャップが円筒形状であるモータを想定している。この種のモータは軸方向に長くなりがちなため、モータを扁平に形成することが難しい。特に、三相のコイルを軸方向に並べる場合には、モータの扁平化は一層実現しにくくなる。

更に、図７に示したインナーロータ型のモータでは、リング形コイル１８，１９の側部及び外周部をステータヨーク１６，１７によって囲む構造であるため、コイル１８，１９の構造が簡単であるにも関わらず、コイル１８，１９をステータヨーク１６，１７に組み込む場合に複雑な組立作業を要するという問題もある。
この組立作業を容易にするために、ステータヨーク１６，１７をそれぞれ軸方向中央部付近で２分割し、コイルを挟んだ後に結合するという方法が考えられるが、その場合にはステータコアにおける磁路が分断されるため、磁気抵抗が大きくなり、結果としてトルク低下を招く。
一方、図６に示したアウターロータ型のモータによれば、ステータヨーク６，７の周囲にリング形コイル８，９を配置するため組立作業は容易であるものの、この種のアウターロータ型のモータを適用できる製品分野は必ずしも多くはない。

更に、この種のモータにおいて、ロータに発生したトルクを、回転軸を介して負荷に伝達する機構には、以下のような磁気的要求や制約を満たすことが求められる。
すなわち、ロータの磁極から発生する磁束を、可能な限りリング形コイルに鎖交させ、磁束が鎖交することを望まない磁気回路の磁気抵抗を大きくする必要がある。言い換えれば、必要な磁気回路の磁気抵抗を小さくすること、つまり、ロータ磁性歯とステータ磁性歯とのギャップを極力小さくする（隙間公差を減らす）ことが望まれる。
また、導電体の使用部位をできるだけ少なくして循環電流や渦電流の発生を防ぐことも必要である。
更に、構造上の要求として、トルクの伝達に耐え得る強度を持ち、前述のごとくロータ磁性歯とステータ磁性歯との隙間公差を減らすために部品を高精度に製作すると共に、部品の寸法公差を吸収できるような機構を供えること、部品点数を少なくすること等が求められている。

上記の点に鑑み、本出願人は、図８〜図１０に示すようなリングコイルモータ用の電磁ユニットを既に出願している。図８，図９は電磁ユニットの分解斜視図であり、図１０は図８，図９におけるロータ磁性歯及びロータ磁極等の斜視図である。
以下、この電磁ユニットの構造について詳述する。

図８において、１００Ａはステータユニットであり、軸方向に短いほぼ円筒状の第１のステータコア１０４と、同じくほぼ円筒状の第２のステータコア１０５と、これらのステータコア１０４，１０５を磁気的に結合するヨーク１５１と、を備えている。第１のステータコア１０４の内径は第２のステータコア１０５の外径より長く、これらのステータコア１０４，１０５は同心円状に配置されている。また、ステータコア１０４，１０５の対向面には、その全周にわたり、ステータ磁性歯１０６，１０７がそれぞれ形成されている。なお、外側のステータ磁性歯１０６と内側のステータ磁性歯１０７とは、周方向に例えば５°ずらして形成されている。
ステータコア１０４，１０５は圧粉磁芯により形成されており、これらの中心軸はロータユニット２００Ｅの回転軸に一致している。ステータコア１０４，１０５の隙間にはリング形コイルが収納されるが、図８，図９では便宜的にリング形コイルの図示を省略してある。

２３９はロータコアユニットであり、前記ステータコア１０４，１０５の隙間においてリング形コイルの上方に配置されるものである。このロータコアユニット２３９は、多数のロータ磁性歯２４０を円周方向に沿って放射状に配置し、隣り合うロータ磁性歯２４０の間にロータ磁極２４１（図１０参照）を配置して構成されている。ロータ磁極２４１は、前記同様に軸方向から見てほぼ扇形に形成されている。
ロータ磁性歯２４０は、複数枚の電磁鋼板を予め接着してなる積層鋼板、すなわち接着鋼板からワイヤカットにより切り出して作製されており、隣り合うロータ磁性歯２４０は、円周方向に例えば５°の間隔（角度）で配置されている。ロータ磁性歯２４０として接着鋼板を用いることにより、部品点数が減り、組立が容易になる。また、接着鋼板からワイヤカットにて切り出すことにより、精密な形状のロータ磁性歯２４０を作製することが可能である。

図９，図１０において、２４２は電磁鋼板であり、ロータ磁性歯２４０の構成部品として参考的に図示したものである。ロータ磁性歯２４０（電磁鋼板２４２）の外周部ほぼ中央には、切り欠き２４３が形成されており、ロータコアユニット２３９を構成した際に円周方向に連続する切り欠き２４３には、図８，図９に示すリング状の締結具２４７が取り付けられる。また、図１０に詳しく示すように、ロータ磁性歯２４０（電磁鋼板２４２）の軸方向一端部にも、切り欠き２４５，２４６が形成されている。これらの切り欠き２４５，２４６には、図８，図９に示す如く、リング状の別の締結具２４８，２４９がそれぞれ取り付けられる。
締結具２４７，２４８，２４９は、プラスチック等の非磁性材料、非導電材料からなり、これらの締結具２４７，２４８，２４９を用いて多数のロータ磁性歯２４０及びロータ磁極２４１を一体的に締結することで、ロータ磁極２４１の脱落や移動を防ぎ、外力（例えばトルクや磁気吸引力）に対して安定かつ強固なロータコアユニット２３９を形成することができる。

更に、ロータ磁性歯２４０（電磁鋼板２４２）の軸方向他端部（切り欠き２４５，２４６とは反対側の端部）には、スリット２４４が形成されている。このスリット２４４により、ロータ磁性歯２４０には半径方向のバネ力が付与されるので、ある程度大きな寸法公差があったとしても、小さい応力によって公差を吸収することができる。
上記スリット２４４によるロータ磁性歯２４０のバネ作用は、後述するロータコアホルダ２５０，２５２及びロータコアユニット２３９の径や真円度が多少異なって公差があったとしても、この公差の吸収に寄与する。これにより、寸法公差によるロータ磁性歯２４０の相互間の偏荷重を極力抑制することができる。更に、ロータ磁性歯２４０の内径側の組み立て寸法は、ロータコアホルダ２５０の円筒部外側の真円度に従わせることができる。

また、図９において、２５０は第１のロータコアホルダであり、その下面には円筒部２５１が形成されている。なお、図８において、２５３はロータコアホルダ２５０に形成されたボルト孔である。更に、２５２はリング状の第２のロータコアホルダであり、第１のロータコアホルダ２５０と共にロータコアユニット２３９を軸方向に挟み込んだ状態でボルト締めすることにより、第１，第２のロータコアホルダ２５０，２５２及びロータコアユニット２３９が一体的に連結、固定される。ここで、第１，第２のロータコアホルダ２５０，２５２は、アルミのように強度が高く加工精度に優れ、かつ高靱性の非磁性材料によって形成されており、ロータ磁性歯２４０同士の磁気的短絡を防止している。
図示されていないが、第１のロータコアホルダ２５０には、ボルト等によって回転軸が連結されるものである。
上述したロータコアユニット２３９、締結具２４７，２４８，２４９、第１，第２のロータコアホルダ２５０，２５２により、ロータユニット２００Ｅが構成されている。

第１のロータコアホルダ２５０の前記円筒部２５１の外周面と、第２のロータコアホルダ２５２の内周面には、７２面カットの面取り部２５４，２５５がそれぞれ形成されている。
仮に、円筒部２５１の外周面とロータコアホルダ２５２の内周面とが曲面のままであると、これらの外周面及び内周面に接触するロータ磁性歯２４０との間に三日月状の隙間ができてしまう。この場合、第２のロータコアホルダ２５２をボルトによって第１のロータコアホルダ２５０側に引っ張り上げた際に、接着鋼板からなるロータ磁性歯２４０の接着面には、半径方向のせん断応力が発生し、力学的に不安定は状態となる。従って、円筒部２５１の外周面とロータコアホルダ２５２の内周面とに面取り部２５４，２５５を形成することで、上記の問題を解消している。
なお、第２のロータコアホルダ２５２の内周面の面取り部２５５には、図１０に示すロータ磁性歯２４０のテーパ部２５６が接触するようになっている。

特開平１０−２３７３２号公報（段落［０００６］〜［０００９］、図１，図８等）

図８〜図１０に示した電磁ユニットによれば、前述したように、ロータに発生したトルクを負荷に伝達する機構に求められる種々の課題を解決することが可能であるが、ロータ磁性歯２４０を構成する電磁鋼板２４２がロータの回転に伴ってずれ易いという新たな問題がある。
そこで、本発明の解決課題は、ロータに発生したトルクを負荷に高効率で伝達し、また、電磁鋼板のずれ等の構造上の諸問題も解決可能としたリングコイルモータを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、周方向に沿って規則的に配置された複数のステータ磁性歯を有するリング状のステータコア、及び、前記ステータコアと同軸上に近接して配置されるリング形コイルを有するステータユニットと、
前記ステータ磁性歯にギャップを介して対向するロータ磁性歯及びロータ磁極を有するリング状のロータコアユニット、及び、前記ロータコアユニットの端部を半径方向の両側から挟むように互いに締結固定されることで前記ロータコアユニットを摩擦力により固定し、かつ、前記ロータコアユニットと同軸上に配置される第１、第２のロータコアホルダを有するロータユニットと、を備え、
前記ロータ磁性歯が電磁鋼板からなると共に、前記ロータユニットに発生したトルクが前記第１、第２のロータコアホルダを介して回転軸に伝達されるリングコイルモータにおいて、
前記ロータ磁性歯の前記回転軸に沿った端面を平坦かつ連続した端面とし、この端面にて前記第１のロータコアホルダに接触させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載したリングコイルモータにおいて、前記ロータ磁性歯に、寸法公差を吸収するためのスリットを形成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載したリングコイルモータにおいて、前記ロータ磁性歯と前記第１のロータコアホルダとの接触荷重の中心点が、前記第２のロータコアホルダと前記ロータ磁性歯との接触点と、前記スリットの端部と、を結ぶ直線の延長上であって、前記ロータ磁性歯の根元よりも前記回転軸に沿って歯先側に存在することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載したリングコイルモータにおいて、前記ロータ磁極として未着磁の磁性材料を用い、前記ステータユニットと前記ロータユニットとを組み合わせて前記ロータ磁性歯の径方向一端面を前記ステータ磁性歯と対向させた状態で前記リング形コイルに直流電流を通流し、前記ロータ磁極を着磁するものである。

請求項５に係る発明は、請求項４により前記ロータ磁極が着磁されたリングコイルモータにおいて、前記ロータコアユニットを１ピッチ分回転させ、前記リング形コイルに前記直流電流とは逆方向の直流電流を通流して前記ロータ磁極を再度、着磁するものである。

本発明によれば、ロータに発生したトルクをロータ磁性歯及びロータコアホルダを介して回転軸ひいては負荷に高効率で伝達することができる。また、電磁鋼板からなるロータ磁性歯のずれを防止してステータコアとの干渉を防ぐ等、構造上の諸問題も解決可能である。
更に、ロータ磁極の着磁方法を工夫することによって組立作業が容易になる等の利点もある。

本発明の第１実施形態における主要部の分解斜視図である。 第１実施例におけるロータ磁性歯の周囲の拡大説明図である。 第２実施例におけるロータ磁性歯の周囲の拡大説明図である。 第３実施例におけるロータ磁性歯の周囲の拡大説明図である。 本発明の第２実施形態における主要部の拡大断面図である。 従来技術を示す主要部の断面図である。 従来技術を示す主要部の断面図である。 先願発明に係る電磁ユニットの主要部の分解斜視図である。 先願発明に係る電磁ユニットの主要部の分解斜視図である。 図８及び図９におけるロータ磁性歯及びロータ磁極等の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
まず、図１は、この実施形態に係るリングコイルモータの主要部を一部切り欠いて示した斜視図である。
図１において、３００は図８，図９とほぼ同様に形成されたステータユニットであり、半径方向に沿った断面がほぼコ字形を呈するステータコア３０４を備え、その内部の対向面には周方向の全周にわたり、多数のステータ磁性歯３０６，３０７が何れも１０°のピッチでそれぞれ形成されている。なお、外側のステータ磁性歯３０６と内側のステータ磁性歯３０７とは、周方向に例えば５°ずれている。
また、ステータコア３０４の内側には、リング形コイル３１０が収納されており、これらの中心軸は後述するロータユニット４００の回転軸に一致している。

ここで、ステータコア３０４の役割は、ロータ磁性歯やロータ磁極（永久磁石）との組み合わせにより、リング形コイル３１０と鎖交する磁気回路を形成することにある。周知のようにリングコイルモータでは、この鎖交磁気回路により、リング形コイル３１０に供給される電気エネルギーを効率よく磁気エネルギーに変換し、その後、磁気エネルギーを運動エネルギーに変換して負荷を駆動している。ステータコア３０４の透磁率が高ければ高いほど、より大きなエネルギーを変換することができ、高トルクを発生することが可能である。

ステータコア３０４の材質としては、低導電率であることが望ましい。電気エネルギーを磁気エネルギーに変換するために、リング形コイル３１０には交番電流が通流される。このため、当然ながら、ステータコア３０４は交番磁界にさらされることになり、渦電流が発生し易い。渦電流が発生すると、エネルギーが熱損失に変わってしまい、エネルギー変換効率が低下するだけでなく、周囲の部品の温度を上昇させて熱応力を発生させる。このように熱応力が発生すると、部品の強度的な問題にも発展するおそれがあるため、ステータコア３０４には渦電流を発生させにくい低導電率の材料を用いることが好ましい。
また、本実施形態に係るステータコア３０４は図１に示すごとく三次元構造であり、いわゆる積層鋼板を用いて構成することは製造上、困難である。このため、ステータコア３０４の材質には、三次元構造を実現できるような加工の容易性が要求される。
このような観点から、ステータコア３０４の材料としては、高透磁率、低導電率であり、しかも三次元構造の加工に適している圧粉磁芯を用いることが最も望ましい。

更に、図１において、４０１はロータコアユニットであり、前記ステータコア３０４内部の隙間においてリング形コイル３１０に近接して配置されるものである。
このロータコアユニット４０１は、多数のロータ磁性歯４０３を円周方向に沿って放射状に配置し、隣り合うロータ磁性歯４０３の間にロータ磁極４０２を配置して構成されている。ロータ磁性歯４０３は、接着鋼板からワイヤカットにより切り出して形成した積層鋼板（電磁鋼板）からなり、概ね平板状を呈していて円周方向に例えば５°の間隔（角度）で配置されている。また、ロータ磁極４０２は、軸方向から見てほぼ扇形に形成されている。
ここで、ロータ磁性歯４０３を電磁鋼板により形成するのは、前述したように渦電流の発生を防止するためである。

４０７は第１のロータコアホルダであり、円筒部４０４と、この円筒部４０４に直交するドーナツ板状の外側フランジ板４０５及び内側フランジ板４０６とから構成されている。また、４０８はドーナツ板状の第２のロータコアホルダであり、この第２のロータコアホルダ４０８は、ボルト４０９によって前記外側フランジ板４０５と同軸上に締結固定され、第１のロータコアホルダ４０７と共にロータコアユニット４０１を保持している。なお、第１のロータコアホルダ４０７（外側フランジ板４０５）と第２のロータコアホルダ４０８との間には、リング状の隙間４１０が形成されている。
第１，第２のロータコアホルダ４０７，４０８は、何れもアルミ等の高強度、高加工精度、高靭性、非磁性体の材質によって構成されている。ここで、非磁性体を用いるのは、ロータ磁性歯４０３同士が磁気的に短絡するとリング形コイル３１０に鎖交する磁束が減少して発生トルクが低下するため、ロータ磁性歯４０３同士を磁気的に絶縁するためである。
なお、図示されていないが、第１のロータコアホルダ４０７の内側フランジ板４０６には、負荷を駆動するための回転軸が連結されるようになっている。

次に、図２は図１におけるロータ磁性歯４０３の周囲の拡大説明図であり、本発明の第１実施例を示すものである。
図示するように、第２のロータコアホルダ４０８は、第１のロータコアホルダ４０７の外側フランジ板４０５にボルト４０９にて締結されており、外側フランジ板４０５に向かう矢印ａ方向（回転軸方向）に荷重が加わっている。
ロータ磁性歯４０３の根元外径側には、図１０と同様にテーパ部４１１が形成されており、第２のロータコアホルダ４０８の内周面に形成された７２面の面取り部４１２と接触している。なお、ロータ磁性歯４０３の前記テーパ部４１１の近傍には、スリット４１３が形成されている。
また、４１４は多数のロータ磁性歯４０３及びロータ磁極４０２を一体的に締結するためのプラスチック等の非磁性材料、非導電材料からなる締結具である。

このように第２のロータコアホルダ４０８に矢印ａ方向の荷重が加わり、かつ、面取り部４１２がテーパ部４１１に接触して半径方向に押圧力が加わることにより、ロータ磁性歯４０３と外側フランジ板４０５と第２のロータコアホルダ４０８との間には大きな摩擦力が発生し、ロータ磁性歯４０３は強固に固定される。なお、ロータ磁性歯４０３の回転軸に沿った一方の端面４１５は連続した平坦面に形成されており、ロータ磁性歯４０３と外側フランジ板４０５とは上記端面４１５にて密接に面接触している。
従って、モータを回転させるときにロータ磁性歯４０３に生じるトルクは、上記摩擦力により第１のロータコアホルダ４０７に効率よく伝達され、図示されていない回転軸を介して負荷に高効率で伝達されるものである。

この実施例において、ロータ磁性歯４０３と第２のロータコアホルダ４０８とは、前述したごとくテーパ部４１１と面取り部４１２とによって接触している。このため、両者の径が若干異なっていて寸法公差があったとしても、この寸法公差を吸収してロータ磁性歯４０３と第２のロータコアホルダ４０８とを確実に接触させることができる。また、ロータ磁性歯４０３に形成されたスリット４１３は、図１０におけるスリット２４４と同様にスプリングの役割を果たすため、ロータ磁性歯４０３にある程度の寸法公差があったとしても、この公差をスリット４１３が吸収し、例えば規定の寸法より小さめに形成されたロータ磁性歯４０３に対しても十分な押圧力、摩擦力が発生するように工夫されている。
なお、ロータ磁極４０２自身やロータ磁極４０２が配置されるほぼ扇形の空間にも公差が存在する。このため、ロータ磁極４０２が半径方向の内側に移動し過ぎないように、所定の隙間よりもロータ磁極４０２の内径側厚さを薄めに、外径側厚さを厚めに製作しておくことが望ましい。

ここで、図１０に示した先願発明に係るロータ磁性歯２４０では、図１０に示すように端面２４０ａ，２４０ｂが直線上に並んでおらずスリット２４４の開口部によって不連続となり、折れ曲がった状態で配置されている。従って、ロータ磁性歯２４０は、第１のロータコアホルダ２５０の内面ともっぱら端面２４０ａのみが接触することとなり、接触面圧は主に端面の角部２４０ｃ，２４０ｄに加わっている。このため、ロータ磁性歯２４０と第１のロータコアホルダ２５０との接触面における摩擦力が弱く、ロータの回転時やロータコアホルダ２５０，２５２同士をボルトにより締結する際にロータ磁性歯２４０が上記回転方向にずれ易い（回動する）という問題がある。

ロータ磁性歯２４０が本来の位置からずれると、ステータコア３０４と干渉するおそれがあり、そのリスクを低減するためにステータコア３０４との間のギャップ長を広めにとると、磁気抵抗が増加して結果的に出力トルクが減少してしまう。
そこで本実施例では、図２に示したようにロータ磁性歯４０３と第１のロータコアホルダ４０７の外側フランジ板４０５とを平坦かつ連続した端面４１５にて密接に面接触させ、ロータ磁性歯４０３と第１のロータコアホルダ４０７との間の摩擦力を大きくすることにより、ロータ磁性歯４０３のずれを防いでいる。

次に、本発明の第２実施例を説明する。
上述したように、ロータ磁性歯４０３と第１のロータコアホルダ４０７とを連続かつ平坦な端面４１５にて面接触させることにより、ロータ磁性歯４０３のずれ防止が可能であるが、図２に示したスリット４１３はロータ磁性歯４０３の内部に形成されるため加工が難しく、製造上の問題がある。
このため第２実施例では、図３に示すごとく、ロータ磁性歯４０３Ａと第１のロータコアホルダ４０７の外側フランジ板４０５とを平坦かつ連続した端面４１５にて密接に面接触させる構造はそのままとして、ロータ磁性歯４０３Ａの外周部にて開口するようなほぼＬ字形のスリット４１３Ａを形成することとした。
これにより、スリット４１３Ａの加工が容易になるという利点が得られる。
一方において、図３の第２実施例について応力計算を行ってみると、ロータ磁性歯４０３Ａによる円筒部４０４に対する接触荷重の分布に問題があることが判明した。具体的には、ロータ磁性歯４０３Ａの根元を中心として円筒部４０４に対する接触荷重が分布しているため、ロータ磁性歯４０３Ａはボルト４０９を締めてもずれることはないが、矢印ｂ方向に磁気力が加わった場合にずれ易いという問題がある。

このため、本発明の第３実施例では、図４に示すように、ロータ磁性歯４０３Ｂと第１のロータコアホルダ４０７の外側フランジ板４０５とを平坦かつ連続した端面４１５にて密接に面接触させる構造はそのままにすると共に、図３の第２実施例に比べてロータ磁性歯４０３Ｂの歯先に近い位置ｄが円筒部４０４に対する接触荷重の中心となるようにしたものである。
具体的には、第２のロータコアホルダ４０８の面取り部４１２Ｂの断面形状またはテーパ部４１１Ｂの形状を変更することにより、ロータ磁性歯４０３Ｂと第２のロータコアホルダ４０８との接触点ｃをロータ磁性歯４０３Ｂの歯先側に移動し、かつ、スリット４１３Ｂを図３のスリット４１３Ａとは逆向きのほぼＬ字形に形成してスリット端部４１３ｂを同じくロータ磁性歯４０３Ｂの歯先側に配置し、前記接触点ｃとスリット端部４１３ｂとを結ぶ線の延長上に円筒部４０４に対する接触荷重中心のｄ点が存在するようにした。つまり、接触荷重中心のｄ点は、図３に比べると、回転軸に沿ってロータ磁性歯４０３Ｂの根元から歯先側に移動することになる。
これにより、図４の矢印ｂ方向に磁気力が加わった場合にも、磁性歯４０３Ｂがずれにくくなり、ステータコア３０４と干渉するリスクを下げることができる。

次いで、本発明の第２実施形態を説明する。
前述した第１実施形態（第１実施例〜第３実施例）において、ロータ磁性歯４０３及びロータ磁極４０２から構成されるロータコアユニット４０１は、周方向に隣り合うロータユニット同士が互いに逆極性になるようにロータ磁極４０２が着磁されている。
このため、第１，第２のロータコアホルダ４０７，４０８の間に多数のロータコアユニット４０１を周方向に並べて締結具４１４により締結する際に、隣り合うロータコアユニット４０１同士が磁力によって反発し合い、ロータユニット４００の組み立て作業に支障をきたす場合がある。
本発明の第２実施形態は上記問題点を解決するためのものである。

図５は、この第２実施形態における主要部の拡大断面図であり、図１に示したリングコイルモータを回転軸に直交する面で切断した場合の、ロータコアユニット４０１及びステータユニット３００の部分拡大断面図である。なお、図５において、図１〜図４と同一の構成要素には同一の番号を付してある。
本実施形態では、ロータ磁極４０２として未着磁の磁性材料を使用してロータコアユニット４０１を形成するものとし、このロータコアユニット４０１を周方向に並べて締結具４１４により締結する。このため、ロータユニット４００の組み立てに当たって隣り合うロータコアユニット４０１同士が磁力によって反発し合うことがなく、多数のロータコアユニット４０１を周方向に配置する作業に支障をきたすおそれがない。

ここで、ロータ磁極４０２の着磁作業は、ステータユニット３００とロータユニット４００との組み立て後に行うものとし、専用の着磁器具（着磁ヨーク）を用いずに、ステータ磁性歯３０６，３０７及びリング形コイル３１０等のリングコイルモータの構成部材を用いてロータ磁極４０２を着磁する。
すなわち、図５は、ロータユニット４００（ロータコアユニット４０１）を例えば手動により回転させることにより、各ロータ磁性歯４０３の径方向の一端面（内側または外側の端面）をステータ磁性歯３０６または３０７に対向させた状態を示している。この状態でリング形コイル３１０に直流電流を通流すると磁界が発生し、例えば外側のステータ磁性歯３０６→ロータ磁性歯４０３→ロータ磁極４０２，４０２→隣接するロータ磁性歯４０３→内側のステータ磁性歯３０７の経路で磁束が流れる。
このように磁束を流すことでロータ磁極４０２が着磁され、隣り合うロータコアユニット４０１は周方向に互いに逆極性を有するようになり、ロータ磁極４０２を予め着磁してから組み立てた場合と同様のリングコイルモータを得ることができる。

なお、上述した経路で磁束を流して着磁する場合、磁束はエネルギー損失の少ない部分に流れるため、図５に符号４０２ａ，４０２ｂで示す部位は十分に着磁されないおそれがある（これらの部位を微着磁部という）。
従って、これらの微着磁部４０２ａ，４０２ｂにも十分に着磁するために、ロータコアユニット４０１を１ピッチ分回転させ、前述した経路とは逆方向に磁束が流れるように、つまり、内側のステータ磁性歯３０７→ロータ磁性歯４０３→ロータ磁極４０２，４０２→隣接するロータ磁性歯４０３→外側のステータ磁性歯３０６の経路で磁束が流れるようにリング形コイル３１０に直流電流を通流する。
これにより、微着磁部４０２ａ，４０２ｂにも磁束が流れるため、ロータ磁極４０２の全体にわたって平均的に着磁することができる。

この第２実施形態においても、図２〜図４に示したロータ磁性歯４０３，４０３Ａ，４０３Ｂ及び第２のロータコアホルダ４０８の構造を適用することができる。
本実施形態によれば、第１実施形態による効果に加えて、リングコイルモータの組立作業が容易になるという利点がある。

上述した各実施形態及び実施例において、第１、第２のロータコアホルダの材質はアルミに限定されるものではない。また、ステータ磁性歯やロータ磁性歯の配置ピッチも特に限定されないのは勿論である。
更に、ロータ磁性歯のテーパ部は外側（回転軸の反対側）のみに形成した例を示してあるが、内側に形成したり、内外の両側に形成しても良い。また、ロータ磁性歯のスリットは、複数個設けても良い。
加えて、本発明のリングコイルモータの構造は、図１に示したものに何ら限定されないことは言うまでもない。

３００：ステータユニット
３０４：ステータコア
３０６，３０７：ステータ磁性歯
３１０：リング形コイル
４００：ロータユニット
４０１：ロータコアユニット
４０２：ロータ磁極
４０２ａ，４０２ｂ：微着磁部
４０３，４０３Ａ，４０３Ｂ：ロータ磁性歯
４０４：円筒部
４０５：外側フランジ板
４０６：内側フランジ板
４０７：第１のロータコアホルダ
４０８：第２のロータコアホルダ
４０９：ボルト
４１０：隙間
４１１：テーパ部
４１２，４１２Ｂ：面取り部
４１３，４１３Ａ，４１３Ｂ：スリット
４１３ｂ：スリット端部
４１４：締結具
４１５：端面

Claims (5)

1. 周方向に沿って規則的に配置された複数のステータ磁性歯を有するリング状のステータコア、及び、前記ステータコアと同軸上に近接して配置されるリング形コイルを有するステータユニットと、
   前記ステータ磁性歯にギャップを介して対向するロータ磁性歯及びロータ磁極を有するリング状のロータコアユニット、及び、前記ロータコアユニットの端部を半径方向の両側から挟むように互いに締結固定されることで前記ロータコアユニットを摩擦力により固定し、かつ、前記ロータコアユニットと同軸上に配置される第１、第２のロータコアホルダを有するロータユニットと、
   を備え、
   前記ロータ磁性歯が電磁鋼板からなると共に、前記ロータユニットに発生したトルクが前記第１、第２のロータコアホルダを介して回転軸に伝達されるリングコイルモータにおいて、
   前記ロータ磁性歯の前記回転軸に沿った端面を平坦かつ連続した端面とし、この端面にて前記第１のロータコアホルダに接触させることを特徴とするリングコイルモータ。
2. 請求項１に記載したリングコイルモータにおいて、
   前記ロータ磁性歯に、寸法公差を吸収するためのスリットを形成したことを特徴とするリングコイルモータ。
3. 請求項２に記載したリングコイルモータにおいて、
   前記ロータ磁性歯と前記第１のロータコアホルダとの接触荷重の中心点が、
   前記第２のロータコアホルダと前記ロータ磁性歯との接触点と、前記スリットの端部と、を結ぶ直線の延長上であって、前記ロータ磁性歯の根元よりも前記回転軸に沿って歯先側に存在することを特徴とするリングコイルモータ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載したリングコイルモータにおいて、
   前記ロータ磁極として未着磁の磁性材料を用い、前記ステータユニットと前記ロータユニットとを組み合わせて前記ロータ磁性歯の径方向一端面を前記ステータ磁性歯と対向させた状態で前記リング形コイルに直流電流を通流し、前記ロータ磁極を着磁することを特徴とするリングコイルモータ。
5. 請求項４により前記ロータ磁極が着磁されたリングコイルモータにおいて、
   前記ロータコアユニットを１ピッチ分回転させ、前記リング形コイルに前記直流電流とは逆方向の直流電流を通流して前記ロータ磁極を再度、着磁することを特徴とするリングコイルモータ。

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