JP6649238B2 - 回転電機およびロボット装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転電機およびロボット装置に関する。

電磁モータは、省エネやＣＯ_２削減などの理由からさらなる高性能化が求められており、小型軽量化、高効率化、高トルク化、高出力化などに代表される性能が日々飛躍的に向上している。電磁モータを磁束の方向で大別すると、（１）ラジアル・フラックス・モータ、（２）アキシャル・フラックス・モータ、（３）トランスバーサル・フラックス・モータに分類できる。この中で、ラジアル・フラックス・モータは、とくにコストパフォーマンスに優れ、汎用型アクチュエータの代表的な機械要素として産業界の様々な製品に幅広く使用されている。また、アキシャル・フラックス・モータは、３次元方向の複雑な磁路構成を有し、とくに中型・大型用の薄型大口径モータ分野に適用されている。

一方で、トランスバーサル・フラックス・モータは、例えば、永久磁石を有したロータと、環状コイルおよび固定子鉄心を有した電機子とを備えている。環状コイルは、回転軸を中心とする環状に形成されている。また、固定子鉄心は、例えば環状コイルを取り囲む複数のＵ字形鉄心（以下、Ｕ字固定子鉄心と称する）から構成されている。このようなトランスバーサル・フラックス・モータによれば、多極化を比較的容易に実現できるため、小型で大トルクのモータを得ることができる。つまり、ラジアル・フラックス・モータやアキシャル・フラックス・モータでは、複数のスロットにコイルを挿入するためのデットスペースが必要である。一方で、トランスバーサル・フラックス・モータでは、例えば複数のＵ字固定子鉄心が回転軸の回転方向に並べられるだけでよいので、一般的に多極化が容易である。また、環状コイルとＵ字固定子鉄心とを有する電機子は、コイルで発生する磁束が外部に漏れ難い構造を持つ。このため、コイルによる磁場発生効率が高く、コイルエンドを有するラジアル・フラックス・モータやアキシャル・フラックス・モータに比べて、小型化が期待できる。

ところで、回転電機は、さらなる性能向上が期待されている。

特許第４７４３７１８号公報 米国特許第６２２９２３８号明細書

本発明が解決しようとする課題は、性能向上を図ることができる回転電機およびロボット装置を提供することである。

実施形態の回転電機は、シャフトと、巻線と、固定子鉄心と、回転子鉄心と、鉄心支持部材とを持つ。前記巻線は、前記シャフトの回転方向に沿う環状に形成されている。前記固定子鉄心は、前記巻線に沿って配置された複数の固定子磁極を有する。前記回転子鉄心は、前記複数の固定子磁極に面する複数の回転子磁極を有する。前記鉄心支持部材は、前記固定子鉄心の外形に沿う略環状のケーシングと、前記シャフトの径方向で前記ケーシングと重ねられるベースとを有し、前記固定子鉄心を支持する。前記鉄心支持部材は、前記ケーシングにおいて前記回転方向の一部に設けられて前記シャフトの軸方向に沿うスリット状の第１絶縁部と、前記ケーシングと前記ベースとの境界部に設けられて前記ケーシングと前記ベースとを電気的に絶縁した第２絶縁部とを有する。前記第１絶縁部は、前記ケーシングにおいて前記第２絶縁部と面する位置に設けられている。

第１の実施形態の回転電機の全体を示す斜視図。 第１の実施形態の回転電機を一部分解して示す分解斜視図。 第１の実施形態のステータを示す斜視図。 第１の実施形態のステータを一部分解して示す分解斜視図。 第１の実施形態の１つの基本ユニットに含まれるステータ部品を示す斜視図。 第１の実施形態の１つの基本ユニットに含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図。 第１の実施形態の基本ユニットに含まれるステータ部品を示す正面図。 第１の実施形態の回転電機の作用を説明するための図。 第１の実施形態の変形例のステータ部品を示す断面図。 第２の実施形態の回転電機の全体を示す斜視図。 第２の実施形態の回転電機を一部分解して示す分解斜視図。 第２の実施形態のステータを示す斜視図。 第２の実施形態のステータを一部分解して示す分解斜視図。 第２の実施形態の基本ユニットセットに含まれるステータ部品を示す斜視図。 第２の実施形態の基本ユニットセットに含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図。 第３の実施形態のステータを示す斜視図。 第３の実施形態のステータを一部分解して示す分解斜視図。 第３の実施形態の基本ユニットに含まれるステータ部品を示す斜視図。 第３の実施形態の基本ユニットに含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図。 第３の実施形態の基本ユニットに含まれるステータ部品を示す正面図。 第３の実施形態の回転電機の作用を説明するための図。 第４の実施形態の回転電機の全体を示す斜視図。 第４の実施形態の回転電機を一部分解して示す分解斜視図。 第４の実施形態のステータを示す斜視図。 第４の実施形態のステータを一部分解して示す分解斜視図。 第４の実施形態の基本ユニットセットに含まれるステータ部品を示す斜視図。 第４の実施形態の基本ユニットセットに含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図。 第４の実施形態の基本ユニットセットに含まれるステータ部品を示す正面図。 第４の実施形態の回転電機の作用を説明するための図。 第５の実施形態のロボット装置を概略的に示す斜視図。 第６の実施形態の鉄道車両を概略的に示す側面図。 第７の実施形態の電動車両を概略的に示す図。 第８の実施形態の風力発電装置を概略的に示す図。 第９の実施形態のエレベータを概略的に示す図。 実施形態の変形例の回転電機を示す断面図。

以下、実施形態の回転電機およびロボット装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
また、説明の便宜上、シャフト１２の軸方向Ｚ、径方向Ｒ、および回転方向θについて先に定義する。シャフト１２の軸方向Ｚは、回転電機１の回転中心軸（軸線）Ｃと略平行な方向である。シャフト１２の径方向Ｒは、軸方向Ｚとは略直交する方向であり、回転中心軸Ｃから放射状に離れる方向およびその反対方向（回転中心軸Ｃに近付く方向）である。シャフト１２の回転方向θは、軸方向Ｚおよび径方向Ｒとは略直交する方向であり、回転中心軸Ｃから一定の距離を保ちながら、回転中心軸Ｃの周りを回転する方向である。
また本願で言う「絶縁」とは、電気的な絶縁を意味する。

（第１の実施形態）
まず、図１Ａから図５を参照して、第１の実施形態の回転電機１について説明する。
図１Ａは、本実施形態の回転電機１の全体を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示された回転電機１を一部分解して示す分解斜視図である。本実施形態の回転電機１は、シャフト１２の軸方向Ｚに沿って磁路が形成されるトランスバーサル・フラックス・モータ（横方向磁束型モータ）である。

例えば図１Ｂに示すように、本実施形態の回転電機１は、ロータ２と、ステータ３とを備えている。ロータ２は、円柱状に形成され、回転電機１の回転中心軸Ｃに沿って配置されている。ロータ２は、ステータ３に取り付けられる軸受１５ａ，１５ｂによって、回転方向θに回転可能に支持される。ステータ３は、ロータ２を全体として取り囲んでいる。

別の観点から見ると、回転電機１は、例えば、軸方向Ｚに並べて配置された複数の基本ユニット４を有する。各基本ユニット４は、ロータ２に含まれる回転子１１と、ステータ３に含まれる電機子３１（図２Ｂ参照）とを含む。本実施形態では、回転電機１は、３段式（３相）の回転電機であり、軸方向Ｚに並べられた３組（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の基本ユニット４を有する。以下、回転電機１の構成要素について１つずつ説明する。

まず、ロータ２について説明する。
図１Ｂに示すように、ロータ２は、軸方向Ｚに並べて配置された複数（例えば３つ）の回転子１１と、複数の回転子１１が取り付けられたシャフト１２とを有する。複数の回転子１１は、互いに異なる基本ユニット４に対応して配置されている。シャフト１２は、軸方向Ｚに沿う円柱状に形成されており、複数の回転子１１に挿嵌されている。シャフト１２は、ステータ３に取り付けられる軸受１５ａ，１５ｂによって回転可能に支持される。

複数の回転子１１の各々は、例えば、回転子鉄心２１と、複数の永久磁石（不図示）とを有する。回転子鉄心２１は、回転方向θに沿う円環状（回転中心軸Ｃを中心とする円環状）に形成されている。回転子鉄心２１は、例えば、圧粉鉄心（圧粉磁心、粉末鉄心）によって形成されている。圧粉鉄心は、例えば電磁鋼鈑（積層鋼板）などに比べて電流が流れにくい鉄心材料である。複数の永久磁石は、回転子鉄心２１に設けられている。これにより、回転子鉄心２１の外周面は、複数（例えば２４個）の回転子磁極Ｍｒを有する。複数の回転子磁極Ｍｒは、回転方向θに並べて配置されている。例えば、複数の回転子磁極Ｍｒは、回転子鉄心２１の外周面において、Ｎ極とＳ極とが回転方向θで交互になるように配置されている。複数の回転子磁極Ｍｒは、電機子３１の複数の固定子磁極Ｍｓ（後述）に径方向Ｒで面する。

次に、ステータ３について説明する。
図２Ａは、本実施形態のステータ３を示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示されたステータ３を一部分解して示す分解斜視図である。
例えば図２Ｂに示すように、ステータ３は、例えば、軸方向Ｚに並べて配置された複数（例えば３つ）の電機子３１と、複数のスペーサ３２と、一対の軸受ホルダ３３ａ，３３ｂと、例えば複数の電機子３１を支持した支持構造体３４とを有する。

複数の電機子３１は、互いに異なる基本ユニット４に対応して配置されている。各電機子３１は、ロータ２の回転子１１に対して径方向Ｒに所定の空隙を持って対向配置されている。複数のスペーサ３２は、例えば、電機子３１と軸受ホルダ３３ａ，３３ｂとの間に配置されている。各スペーサ３２の表面のなかで少なくとも電機子３１と接触する面には、電気絶縁処理（酸化処理や絶縁材料のコーティングなど）が施されている。なおこれに代えて、スペーサ３２自体が電気絶縁性を有する材料で形成されてもよい。一方の軸受ホルダ３３ａは、回転電機１の一方の端部に位置して軸受１５ａを保持する。他方の軸受ホルダ３３ｂは、回転電機１の他方の端部に位置して軸受１５ｂを保持する。

支持構造体３４は、例えば、複数の鉄心支持部材４１を有する。複数の鉄心支持部材４１は、互いに異なる基本ユニット４に対応して配置されている。各鉄心支持部材４１は、例えば、ケーシング５１と、ベース５２と、絶縁シート５３と、複数の固定部材５４（図４参照）とを含む。なお、複数の鉄心支持部材４１に含まれるケーシング５１、ベース５２、絶縁シート５３の一部または全部は、複数の鉄心支持部材４１に亘って一体に形成されてもよい。例えば本実施形態では、ベース５２および絶縁シート５３の各々は、複数の鉄心支持部材４１に亘って一体に形成されている。なお、支持構造体３４の構成要素については、詳しく後述する。

次に、ステータ３に含まれる各部品について詳しく説明する。
図３Ａは、本実施形態の１つの基本ユニット４に含まれるステータ部品を示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示された１つの基本ユニット４に含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図である。なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の基本ユニット４の構成は、互いに略同じである。そのため、ここではＵ相の基本ユニット４を代表して説明する。

図３Ｂに示すように、１つの基本ユニット４に含まれるステータ部品は、例えば、電機子３１と、ケーシング５１とを少なくとも含む。電機子３１は、巻線６０、第１固定子鉄心６１、第２固定子鉄心６２、および第３固定子鉄心６３を含む。

巻線６０は、回転方向θに沿う円環状（回転中心軸Ｃを中心とする円環状）に形成されたリングコイルである。巻線６０は、各基本ユニット４に１つずつ設けられている。すなわち、本実施形態の回転電機１は、合計で３つの巻線６０を有する。３つの巻線６０には、例えば位相が１２０度ずつ異なる電流が供給される。なお、巻線６０に供給される電流の位相は、上記例に限られない。

第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２は、軸方向Ｚに互いに離れて配置され、軸方向Ｚで巻線６０の両側に分かれて位置する。例えば、第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２は、巻線６０を両側から挟んでいる。第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２の各々は、回転方向θに沿う環状に形成されている。

第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２の各々は、第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２の内周面に複数（例えば１２個）の固定子磁極Ｍｓを有する。各固定子磁極Ｍｓは、第１固定子鉄心６１または第２固定子鉄心６２の内周面から径方向Ｒの内側に突出した凸部によって形成されている。複数の固定子磁極Ｍｓは、巻線６０に沿って回転方向θに並べて配置されている。複数の固定子磁極Ｍｓは、巻線６０に電流が供給されることで励磁される。

第３固定子鉄心６３は、巻線６０を内装している。すなわち、第３固定子鉄心６３は、巻線６０の外周側に配置され、巻線６０を外周側から支持している。第３固定子鉄心６３は、回転方向θに沿う円環状に形成されている。第３固定子鉄心６３は、第１固定子鉄心６１と第２固定子鉄心６２との間に位置し、第１固定子鉄心６１と第２固定子鉄心６２とを磁気的に連結している。これにより、電機子３１には、例えば第１固定子鉄心６１から第３固定子鉄心６３を介して第２固定子鉄心６２に向かう磁路（磁束流路）が形成されている。

第１固定子鉄心６１、第２固定子鉄心６２、および第３固定子鉄心６３は、互いに合わされて一体化されることで、１つの固定子鉄心６５を形成している。第１固定子鉄心６１、第２固定子鉄心６２、および第３固定子鉄心６３の各々は、例えば、圧粉鉄心（圧粉磁心、粉末鉄心）によって形成されている。なお、固定子鉄心６５の構成は、上記例に限定されない。例えば、第３固定子鉄心６３は、第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２を内装することで上記磁路を形成する鉄心部材でもよい。

次に、鉄心支持部材４１のケーシング５１について説明する。
図３Ｂに示すように、ケーシング５１は、固定子鉄心６５の外形に沿う（例えば外形を囲む）略環状に形成され、固定子鉄心６５に外嵌し、固定子鉄心６５を外周側から支持する。本実施形態のケーシング５１は、固定子鉄心６５の外形に対応した空洞部（収容部）５１ｓを有する。ケーシング５１は、空洞部５１ｓに収容された固定子鉄心６５を外周側から支持固定する。なお本願でいう「略環状」とは、中央部に空間を有する形状を広く意味する。すなわち、本願でいう「略環状」とは、外形や内周面の形状が円形状である場合に限らず、外形や内周面の形状が多角形状である場合なども含む。例えば、本実施形態のケーシング５１は、四角形状の外形を有する。また本願でいう「支持する」とは、接することで直接的に支持する場合に限定されず、別の部材を間に介在させて間接的に支持する場合も含む。ケーシング５１は、例えば非磁性体で形成されている。

本実施形態のケーシング５１は、軸方向Ｚに沿って設けられたスリット状の絶縁部７１を有する。絶縁部７１は、「第１絶縁部」の一例である。絶縁部７１は、軸方向Ｚでケーシング５１を貫通している。例えば、絶縁部７１は、軸方向Ｚでケーシング５１を貫通した貫通溝を有し、この貫通溝が空気や真空を含む絶縁体で満たされることで形成されている。絶縁部７１は、回転方向θでケーシング５１の一部（少なくとも回転方向θの１カ所）に設けられている。また、絶縁部７１は、径方向Ｒで空洞部５１ｓの内周面からケーシング５１の外周面に貫通している。絶縁部７１は、ケーシング５１に回転方向θに沿って形成される環状の電気流路を電気的に遮断している。なお、上記貫通溝に満たされる絶縁体は、空気や真空に限らず、絶縁紙や合成樹脂部材のような有形物でもよい。すなわち、本願でいう「スリット状の絶縁部」とは、空隙を有した絶縁部に限定されず、有形物によって形成された絶縁部でもよい。

次に、鉄心支持部材４１のベース５２および絶縁シート５３について説明する。
図２Ｂに示すように、ベース５２は、例えば軸方向Ｚに沿う板状に形成されている。本実施形態のベース５２は、複数（例えば３つ）の基本ユニット４に対して共通に設けられている。ベース５２は、径方向Ｒにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する複数（例えば３つ）のケーシング５１に重ねられる。例えば、複数のケーシング５１は、ベース５２の上に載置されて、ベース５２によって下方から支持される。なお本願でいう「重ねられる」および「載置される」とは、ケーシング５１とベース５２とが直接に接する場合に限らず、別の部材（例えば、絶縁シート５３）が間に挟まれる場合も含む。複数のケーシング５１とベース５２とは、後述する固定部材５４によって互いに連結される。ベース５２は、例えば非磁性体で形成されている。

絶縁シート５３は、例えば、ベース５２の上面に沿って設けられている。絶縁シート５３は、「電気絶縁部材」の一例である。例えば、絶縁シート５３は、絶縁紙または合成樹脂製のシートである。本実施形態の絶縁シート５３は、複数（例えば３つ）の基本ユニット４に対して共通に設けられている。絶縁シート５３は、例えば、ベース５２の上面と略同じ四角形状に形成されている。絶縁シート５３は、ケーシング５１とベース５２との間に挟まれて（すなわちケーシング５１とベース５２との境界部に設けられて）、ケーシング５１とベース５２とを電気的に絶縁している。絶縁シート５３は、「第２絶縁部」の一例である。絶縁シート５３は、軸方向Ｚで鉄心支持部材４１を貫通している。なお本願でいう「２つの部材の境界部に設けられた絶縁部」とは、２つの部材の間に挟まれる絶縁シート５３に限定されず、２つの部材のうち少なくとも一方の部材の表面に設けられた絶縁層（表面絶縁層）などでもよい。このような絶縁層は、例えば、部材の表面に絶縁処理（酸化処理や絶縁材料のコーティングなど）が施されることによって形成される。

図４は、基本ユニット４に含まれるステータ部品を示す正面図である。
図４に示すように、複数の固定部材５４の各々は、例えばベース５２からケーシング５１に取り付けられ、ケーシング５１をベース５２に固定している。固定部材５４は、例えばボルトのような締結部材であって、締結部材の表面に絶縁処理（酸化処理や絶縁材料のコーティングなど）が施されているか、電気絶縁部材からなる。固定部材５４は、例えばベース５２とケーシング５１とが重なる方向に絶縁シート５３を貫通することでベース５２とケーシング５１とに亘っている。なお本願でいう「貫通する」とは、例えば、絶縁シート５３（絶縁部）に設けられた穴７２に通されることで絶縁シート５３の両側に亘ることも含む。

図４に示すように、本実施形態では、ケーシング５１の絶縁部７１は、ステータ３の下端部において、ケーシング５１の幅方向の中央部に設けられている。絶縁部７１は、絶縁シート５３の上方に位置し、絶縁シート５３に面している。ここで、ケーシング５１は、回転方向θで絶縁部７１の両側に分かれた第１部分５１ａと第２部分５１ｂとを含む。ケーシング５１の第１部分５１ａおよび第２部分５１ｂは、絶縁シート５３を間に挟んでベース５２に重ねられている。

本実施形態では、複数の固定部材５４は、少なくとも１つの第１固定部材５４Ａと、少なくとも１つの第２固定部材５４Ｂとを含む。第１固定部材５４Ａは、ケーシング５１の第１部分５１ａに設けられた穴７３（例えばねじ穴）に挿入される部分を含み、ケーシング５１の第１部分５１ａをベース５２に固定している。同様に、第２固定部材５４Ｂは、ケーシング５１の第２部分５１ｂに設けられた穴７３（例えばねじ穴）に挿入される部分を含み、ケーシング５１の第２部分５１ｂをベース５２に固定している。第１固定部材５４Ａは、「第１固定部」の一例である。第２固定部材５４Ｂは、「第２固定部」の一例である。これにより、ケーシング５１において絶縁部７１の両側の部分がベース５２に固定されている。本実施形態では、絶縁部７１の少なくとも一部は、回転方向θにおいて、第１固定部材５４Ａと第２固定部材５４Ｂとの間に位置する。なお、「第１固定部」および「第２固定部」は、ボルトのような締結部材に限定されず、接着剤などによって形成される固定部（接着部）でもよい。

また別の観点で見ると、鉄心支持部材４１は、少なくともケーシング５１とベース５２とに分割されている。ケーシング５１は、「第１部材」の一例である。ベース５２は、「第２部材」の一例である。そして、鉄心支持部材４１は、ケーシング５１とベース５２とが連結される連結部７５と、連結部７５に設けられてケーシング５１とベース５２とを電気的に絶縁した絶縁シート（絶縁部）５３とを有する。なお、連結部７５は、例えば、ケーシング５１のなかでベース５２に隣り合う端部と、ベース５２のなかでケーシング５１に隣り合う端部とを合わせたものである。

絶縁シート５３は、ケーシング５１とベース５２とを含む鉄心支持部材４１を一体に見た場合、軸方向Ｚに沿って鉄心支持部材４１に設けられたスリット状の絶縁部の一例を形成している。すなわち、本願でいう「スリット状の絶縁部」とは、複数の部材の分割部分に設けられて、複数の部材の間に挟まれた電気絶縁部材などによって形成される絶縁部でもよい。

次に、本実施形態の回転電機１の作用について説明する。
図５は、本実施形態の回転電機１の作用を説明するための図である。
図５に示すように、回転電機１の駆動時には、回転電機１の回転駆動に伴って、回転中心軸Ｃ回りを周回する循環電流（誘導電流、周回渦電流）Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が発生しようとする。ただし、本実施形態では、固定子鉄心６５は、圧粉鉄心によって形成されている。このため、固定子鉄心６５を流れる循環電流Ｃ１の発生がまず抑制される。さらに本実施形態では、ケーシング５１は、軸方向Ｚに沿うスリット状の絶縁部７１を有する。このため、ケーシング５１における回転方向θの電気流路が遮断されている。これにより、ケーシング５１を流れる循環電流Ｃ２の発生が抑制される。さらに本実施形態では、ケーシング５１とベース５２との境界部に絶縁シート５３が設けられている。これにより、ケーシング５１とベース５２とを繋ぐ電気流路が遮断されている。これにより、ケーシング５１からベース５２を迂回して流れる循環電流Ｃ３の発生が抑制される。その結果、回転電機１の回転駆動に伴って回転軸Ｃ回りに周回する循環電流の発生を、固定子鉄心６５、ケーシング５１、およびベース５２のいずれにおいても抑制することができる。

このような構成の回転電機１によれば、回転電機１の性能向上を図ることができる。すなわち、例えば回転電機において固定子鉄心を支持する鉄心支持部材を設けた場合、鉄心支持部材に発生する循環電流の影響により、誘起電圧が低下する場合がある。誘起電圧が低下すると、例えば高速回転域において回転電機の動トルクの低下が生じる場合がある。

そこで本実施形態の回転電機１は、固定子鉄心６５を支持する鉄心支持部材４１は、シャフト１２の軸方向Ｚに沿うスリット状の絶縁部７１を有する。このような構成によれば、鉄心支持部材４１において循環電流の発生を抑制することができる。これにより、誘起電圧の低下を抑制し、回転電機１の性能向上（例えば高速回転域での動トルクの向上）を図ることができる。また本実施形態では、固定子鉄心６５を支持する鉄心支持部材４１が設けられているため、回転電機１の回転駆動に伴い、固定子鉄心６５の磁極部に対して回転方向に、かつ、間欠的に方向が変化する磁力が発生しても、固定子鉄心６５を鉄心支持部材４１によって高剛性に支持固定可能である。このため、固定子鉄心６５に起因した振動や騒音の発生を低減することもできる。

また、回転電機の効率向上を図るために、固定子鉄心などを圧粉鉄心によって形成することが考えられる。ただし、圧粉鉄心で形成された鉄心は、従来の一般構造鉄心に比べて機械的強度が低い。このため、圧粉鉄心で形成された鉄心を採用する場合、鉄心を補強する鉄心支持部材を設ける必要がある。このような鉄心支持部材を設けると、上述したような循環電流による影響が生じる。

一方で、本実施形態の回転電機１では、上述したようにスリット状の絶縁部７１が設けられ、循環電流の発生が抑制されている。このため、本実施形態の回転電機１によれば、固定子鉄心６５を圧粉鉄心で形成することで回転電機１の高効率化を図るとともに、固定子鉄心６５を支持する鉄心支持部材４１を設けることで圧粉鉄心で形成された固定子鉄心６５の高剛性化を図り、さらに、鉄心支持部材４１を設けることで生じる循環電流を絶縁部７１によって抑制している。これにより、回転電機１は、さらなる性能向上と、高い剛性とを同時に実現することができる。これにより、回転電機１の信頼性や寿命の向上、または騒音などの低減なども図ることができる。

本実施形態では、鉄心支持部材４１は、ケーシング５１と、ベース５２と、絶縁シート５３とを有する。絶縁シート５３は、ケーシング５１とベース５２との境界部に設けられてケーシング５１とベース５２とを電気的に絶縁する。このような構成によれば、ケーシング５１からベース５２を迂回して流れる循環電流Ｃ３の発生を抑制することができる。これにより、回転電機１の性能をさらに高めることができる。

また、別の観点から見ると、本実施形態では、鉄心支持部材４１は、ケーシング５１とベース５２とに少なくとも分割されるとともに、ケーシング５１とベース５２とが連結された連結部７５と、連結部７５に設けられてケーシング５１とベース５２とを電気的に絶縁した絶縁シート５３とを有する。このような構成によれば、ケーシング５１からベース５２を迂回して流れる循環電流Ｃ３の発生を抑制することができる。これにより、回転電機１の性能をさらに高めることができる。

ここで、ケーシング５１にスリット状の絶縁部７１を設ける場合、この絶縁部７１の周囲でケーシング５１の剛性が低下し、振動（騒音）の原因となる場合があり得る。そこで本実施形態では、複数の固定部材５４によって絶縁部７１の周囲の剛性が高められている。すなわち、本実施形態のケーシング５１は、回転方向θで絶縁部７１の両側に分かれた第１部分５１ａと第２部分５１ｂとを含む。そして、第１固定部材５４Ａは、ケーシング５１の第１部分５１ａをベース５２に固定している。第２固定部材５４Ｂは、ケーシング５１の第２部分５１ｂをベース５２に固定している。このような構成によれば、ケーシング５１の剛性がスリット状の絶縁部７１の周囲で低下することを抑制し、全体として高い剛性を維持することができる。ケーシング５１の高い剛性を維持することができると、回転駆動に伴い、例えば固定子磁極Ｍｓに対して回転方向θに、かつ間欠的に方向が変化する磁力が発生しても、剛性低下に起因する振動（騒音）などを抑制することができる。なお、上記のような固定部材５４を設けた場合、ケーシング５１に発生する循環電流が固定部材５４を通じてベース５２に流れる場合がある。このため、固定部材５４は、部材の表面に絶縁処理（酸化処理や絶縁材料のコーティングなど）が施されているか、電気絶縁部材からなることが望ましい。

本実施形態では、第１固定部材５４Ａは、ケーシング５１の第１部分５１ａに設けられた穴７３に挿入される部分を含む。第２固定部材５４Ｂは、ケーシング５１の第２部分５１ｂに設けられた穴７３に挿入される部分を含む。そして、ケーシング５１の絶縁部７１の少なくとも一部は、第１固定部材５４Ａと第２固定部材５４Ｂとの間に位置する。このような構成によれば、絶縁部７１の周囲が第１固定部材５４Ａおよび第２固定部材５４Ｂによってさらに確実に補強されるため、ケーシング５１の剛性が絶縁部７１の周囲で低下することを抑制し、全体としてさらに高い剛性を維持することができる。

（変形例）
次に、第１の実施形態のひとつの変形例について説明する。
図６は、第１の実施形態の変形例のステータ部品を示す断面図である。
図６に示すように、本実施形態では、固定部材５４の外周面を覆う絶縁部材７７が設けられている。絶縁部材７７は、例えば固定部材５４が挿入される樹脂カラーである。絶縁部材７７は、ベース５２から絶縁シート５３を貫通してケーシング５１に達している。絶縁部材７７は、ベース５２と固定部材５４との間を電気的に絶縁している。このような構成によれば、固定部材５４に絶縁処理が施されていない場合や固定部材５４が電気絶縁部材で形成されていない場合でも、固定部材５４を通じてケーシング５１からベース５２に流れる循環電流の流れを遮断することができる。これにより、回転電機１のさらなる性能向上を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、図７Ａから図９Ｂを参照して、第２の実施形態の回転電機１について説明する。本実施形態は、複数の基本ユニット４に対して共通のケーシング５１が設けられた点で第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図７Ａは、本実施形態の回転電機１の全体を示す斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示された回転電機１を一部分解して示す分解斜視図である。
図７Ｂに示すように、本実施形態では、回転電機１は、第１の実施形態で述べた複数（例えば３つ）の基本ユニット４に相当する１つの基本ユニットセット４Ｓを有する。

図８Ａは、本実施形態のステータ３を示す斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示されたステータ３を一部分解して示す分解斜視図である。図９Ａは、本実施形態の基本ユニットセット４Ｓに含まれるステータ部品を示す斜視図である。図９Ｂは、図９Ａに示された基本ユニットセット４Ｓに含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図である。
例えば図８Ｂに示すように、本実施形態では、例えば、１つの基本ユニットセット４Ｓに含まれる複数（例えば３つ）の電機子３１（図９Ｂ参照）と、複数のスペーサ３２と、一対の軸受ホルダ３３ａ，３３ｂと、複数の電機子３１を一体に支持した支持構造体３４とを有する。

本実施形態では、支持構造体３４は、例えば１つの鉄心支持部材４１を有する。鉄心支持部材４１は、ケーシング５１と、ベース５２と、絶縁シート５３と、複数の固定部材５４（図４参照）とを含む。本実施形態のケーシング５１は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの電機子３１の固定子鉄心６５を一体に内装している。言い換えると、本実施形態のケーシング５１は、複数の電機子３１に対して共通に設けられており、例えば第１の実施形態の３つの基本ユニット４のケーシング５１を一体化した部材である。本実施形態でも、絶縁部７１は、軸方向Ｚに沿って設けられ、ケーシング５１を軸方向Ｚに貫通している。

このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、回転電機１の性能向上を図ることができる。

（第３の実施形態）
次に、図１０Ａから図１３を参照して、第３の実施形態の回転電機１について説明する。本実施形態は、鉄心支持部材４１のケーシング８１が門型である点で第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。また、本実施形態の回転電機１の全体構成は、第１の実施形態の回転電機１の全体構成と略同じであるため、全体構成の図示は省略する。

図１０Ａは、本実施形態のステータ３を示す斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示されたステータ３を一部分解して示す分解斜視図である。
例えば図１０Ｂに示すように、ステータ３は、例えば、軸方向Ｚに並べて配置された複数（例えば３つ）の電機子３１と、複数のスペーサ３２と、一対の軸受ホルダ３３ａ，３３ｂと、例えば複数の電機子３１を支持した支持構造体３４とを有する。

支持構造体３４は、例えば、複数の鉄心支持部材４１を有する。複数の鉄心支持部材４１は、互いに異なる基本ユニット４に対応して配置されている。各鉄心支持部材４１は、固定子鉄心６５の外形に沿う（例えば外形を囲む）略環状に形成されている。各鉄心支持部材４１は、例えば、回転方向θにおいて少なくともケーシング８１とベース８２とに分割されている。ケーシング８１は、「第１部材」の一例である。ベース８２は、「第２部材」の一例である。また、各鉄心支持部材４１は、絶縁シート５３と、複数の固定部材５４（図１２参照）とを含む。なお、複数の鉄心支持部材４１に含まれるケーシング８１、ベース８２、および絶縁シート５３の一部または全部は、複数の鉄心支持部材４１に亘って一体に形成されてもよい。例えば本実施形態では、ベース８２および絶縁シート５３の各々は、複数の鉄心支持部材４１に亘って一体に形成されている。

図１１Ａは、本実施形態の基本ユニット４に含まれるステータ部品を示す斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示された基本ユニット４に含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図である。
例えば図１１Ｂに示すように、１つの基本ユニット４に含まれるステータ３は、例えば、電機子３１と、ケーシング８１とを少なくとも含む。電機子３１は、巻線６０、第１固定子鉄心６１、第２固定子鉄心６２、および第３固定子鉄心６３を有する。本実施形態では、第１固定子鉄心６１、第２固定子鉄心６２、および第３固定子鉄心６３の各々は、例えば四角形状の外形を有した略環状に形成されている。これにより、固定子鉄心６５は、四角形状の外形を有した略環状に形成されている。

本実施形態のケーシング８１は、固定子鉄心６５の３辺に沿う門形に形成され、固定子鉄心６５に外嵌する。ケーシング８１は、第１部分９１、第２部分９２、および第３部分９３を有する。第１部分９１は、固定子鉄心６５に対して、ベース８２とは反対側に位置する。第１部分９１は、第１端部９１ａと、第１端部９１ａとは反対側に位置した第２端部９１ｂとを有する。第２部分９２は、第１部分９１の第１端部９１ａからベース８２に向けて延びている。第２部分９２は、ベース８２に連結される第１連結端部９２ａを有する。第３部分９３は、第１部分９１の第２端部９１ｂからベース８２に向けて延びている。第３部分９３は、ベース８２に連結される第２連結端部９３ａを有する。ケーシング８１は、例えば非磁性体で形成されている。

ベース８２は、軸方向Ｚに沿う板状に形成されている。本実施形態のベース８２は、複数（例えば３つ）の基本ユニット４に対して共通に設けられている。ベース８２は、ケーシング８１とは異なる方向から固定子鉄心６５に面する。ベース８２は、径方向Ｒにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する複数（例えば３つ）のケーシング８１に重ねられる。例えば、複数のケーシング８１は、ベース８２の上に載置されて、ベース８２によって下方から支持される。複数のケーシング８１とベース８２とは、後述する固定部材５４によって互いに連結される。ベース８２は、例えば非磁性体で形成されている。

本実施形態の絶縁シート５３は、複数（例えば３つ）の基本ユニット４に対して共通に設けられている。絶縁シート５３は、ケーシング８１とベース８２との間に挟まれて（すなわちケーシング８１とベース８２との境界部に設けられて）、ケーシング８１とベース８２とを電気的に絶縁している。本実施形態では、絶縁シート５３は、ケーシング８１の第１連結端部９２ａとベース８２との間、およびケーシング８１の第２連結端部９３ａとベース８２との間に設けられている。

別の観点でみると、本実施形態の鉄心支持部材４１は、第１連結部７５Ａと、第２連結部７５Ｂとを有する（図１２参照）。第１連結部７５Ａは、ケーシング８１の第１連結端部９２ａと、ベース８２のなかで第１連結端部９２ａに隣り合う部分とを合わせたものである。第２連結部７５Ｂは、ケーシング８１の第２連結端部９３ａと、ベース８２のなかで第２連結端部９３ａに隣り合う部分とを合わせたものである。第１連結部７５Ａおよび第２連結部７５Ｂの各々では、例えば後述する固定部材５４によって、ケーシング８１とベース８２とが連結されている。本実施形態では、絶縁シート５３は、第１連結部７５Ａおよび第２連結部７５Ｂの各々に設けられ、第１連結部７５Ａおよび第２連結部７５Ｂの各々においてケーシング８１とベース８２とを電気的に絶縁している。

また、絶縁シート５３は、ケーシング８１とベース８２とを含む鉄心支持部材４１を一体に見た場合、軸方向Ｚに沿って鉄心支持部材４１に設けられたスリット状の絶縁部の一例を形成している。本実施形態における絶縁シート５３は、「第１絶縁部」の一例である。絶縁シート５３は、軸方向Ｚで鉄心支持部材４１を貫通している。

図１２は、基本ユニット４に含まれるステータ部品を示す正面図である。図１２に示すように、複数の固定部材５４の各々は、例えばベース８２からケーシング８１に取り付けられ、ケーシング８１をベース８２に固定している。固定部材５４は、例えばボルトのような締結部材である。例えばケーシング８１とベース８２とが重なる方向に絶縁シート５３を貫通することでベース８２とケーシング８１とに亘っている。

本実施形態では、複数の固定部材５４は、少なくとも１つの第１固定部材５４Ａと、少なくとも１つの第２固定部材５４Ｂとを含む。第１固定部材５４Ａは、ケーシング８１の第２部分９２に設けられた穴７３に挿入される部分を含み、ケーシング８１の第２部分９２をベース８２に固定している。一方で、第２固定部材５４Ｂは、ケーシング８１の第３部分９３に設けられた穴７３に挿入される部分を含み、ケーシング８１の第３部分９３をベース８２に固定している。第１固定部材５４Ａは、「第１固定部」の一例である。第２固定部材５４Ｂは、「第２固定部」の一例である。なお、「第１固定部」および「第２固定部」は、ボルトのような締結部材に限定されず、接着剤などによって形成される固定部（接着部）でもよい。

次に、本実施形態の回転電機１の作用について説明する。
図１３は、本実施形態の回転電機１の作用を説明するための図である。
本実施形態では、固定子鉄心６５は、圧粉鉄心によって形成されている。このため、固定子鉄心６５を流れる循環電流Ｃ１の発生がまず抑制される。さらに本実施形態では、ケーシング８１とベース８２との境界部に絶縁シート５３が設けられている。これにより、ケーシング８１とベース８２とを繋ぐ電気流路が遮断されている。これにより、ケーシング８１およびベース８２を経路として流れる循環電流Ｃ２の発生が抑制される。その結果、回転電機１の回転駆動に伴って回転中心軸Ｃ回りに周回する循環電流の発生を、固定子鉄心６５、および鉄心支持部材４１のいずれにおいても抑制することができる。

このような構成の回転電機１によれば、第１の実施形態と同様に、回転電機１の性能向上を図ることができる。例えば本実施形態では、鉄心支持部材４１は、回転方向θにおいて少なくともケーシング８１とベース８２とに分割されるとともに、ケーシング８１とベース８２とが連結された連結部７５Ａ，７５Ｂを有する。絶縁シート５３は、連結部７５Ａ，７５Ｂに設けられてケーシング８１とベース８２との間を電気的に絶縁している。このような構成によれば、ケーシング８１とベース８２とによって略環状の鉄心支持部材４１が形成される場合でも、鉄心支持部材４１に流れる循環電流Ｃ２の発生が抑制される。これにより、回転電機１の性能を高めることができる。

本実施形態では、固定部材５４は、ケーシング８１とベース８２とが重なる方向に絶縁シート５３を貫通してケーシング８１とベース８２とを固定している。このような構成によれば、絶縁シート５３を設けるために鉄心支持部材４１がケーシング８１とベース８２とに分割されている場合でも、ケーシング８１とベース８２との分割部分において鉄心支持部材４１の剛性が低下することを抑制し、全体として高い剛性を維持することができる。これにより、回転電機１の回転駆動に伴い、例えば固定子磁極Ｍｓに対して回転方向θに、かつ間欠的に方向が変化する磁力が発生しても、剛性低下に起因する振動（騒音）などを抑制することができる。

（第４の実施形態）
次に、図１４Ａから図１８を参照して、第４の実施形態の回転電機１について説明する。本実施形態は、鉄心支持部材４１が第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とに分割されている点などで第３の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第３の実施形態と同様である。

図１４Ａは、本実施形態の回転電機１の全体を示す斜視図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示された回転電機１を一部分解して示す分解斜視図である。
例えば図１４Ｂに示すように、本実施形態では、回転電機１は、複数（例えば３つ）の基本ユニット４に相当する１つの基本ユニットセット４Ｓを有する。

図１５Ａは、本実施形態のステータ３を示す斜視図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示されたステータ３を一部分解して示す分解斜視図である。図１６Ａは、本実施形態の基本ユニットセット４Ｓに含まれるステータ部品を示す斜視図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示された基本ユニットセット４Ｓに含まれるステータ部品を一部分解して示す分解斜視図である。
例えば図１５Ｂに示すように、本実施形態では、例えば、１つの基本ユニットセットに含まれる複数（例えば３つ）の電機子３１（図１６Ｂ参照）と、複数のスペーサ３２と、一対の軸受ホルダ３３ａ，３３ｂと、複数の電機子３１を一体に支持した支持構造体３４とを有する。

支持構造体３４は、例えば１つの鉄心支持部材４１を有する。鉄心支持部材４１は、第１ケーシング部材１０１と、第２ケーシング部材１０２と、絶縁シート５３と、複数の固定部材５４（図１７参照）とを含む。本実施形態の鉄心支持部材４１は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの電機子３１の固定子鉄心６５を一体に内装している。

鉄心支持部材４１は、固定子鉄心６５の外形に沿う（例えば外形を囲む）略環状に形成されている。鉄心支持部材４１は、回転方向θにおいて少なくとも第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とに分割されている。第１ケーシング部材１０１は、「第１部材」の一例である。第２ケーシング部材１０２は、「第２部材」の一例である。本実施形態では、第１ケーシング部材１０１および第２ケーシング部材１０２は、鉄心支持部材４１が略二分割された形状に形成されている。すなわち、第１ケーシング部材１０１および第２ケーシング部材１０２の各々は、半円の円弧状に形成されている。言い換えると、第１ケーシング部材１０１および第２ケーシング部材１０２は、固定子鉄心６５の両側に分かれて位置する。第１ケーシング部材１０１および第２ケーシング部材１０２は、例えば非磁性体で形成されている。

図１６Ｂに示すように、第１ケーシング部材１０１のなかで、軸方向Ｚとは直交する方向であるケーシング幅方向の両端部は、第２ケーシング部材１０２に連結される固定端部１０１ａ，１０１ｂを有する。同様に、第２ケーシング部材１０２のケーシング幅方向の両端部は、第１ケーシング部材１０１に連結される固定端部１０２ａ，１０２ｂを有する。第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ａは、第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１ａに面する。同様に、第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ｂは、第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１ｂに面する。

絶縁シート５３は、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２との間に挟まれて（すなわち第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２の境界部に設けられて）、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを電気的に絶縁している。本実施形態では、絶縁シート５３は、第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１aと第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ａとの間、および第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１ｂと第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ｂとの間に設けられている。

別の観点でみると、本実施形態の鉄心支持部材４１は、第１連結部７５Ａと、第２連結部７５Ｂとを有する。第１連結部７５Ａは、第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１ａと、第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ａとを合わせたものである。第２連結部７５Ｂは、第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１ｂと、第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ｂとを合わせたものである。第１連結部７５Ａおよび第２連結部７５Ｂの各々では、例えば後述する固定部材５４によって、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とが連結されている。本実施形態では、絶縁シート５３は、第１連結部７５Ａおよび第２連結部７５Ｂの各々に設けられ、第１連結部７５Ａおよび第２連結部７５Ｂの各々において第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを電気的に絶縁している。

また、絶縁シート５３は、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを含む鉄心支持部材４１を一体に見た場合、軸方向Ｚに沿って鉄心支持部材４１に設けられたスリット状の絶縁部の一例を形成している。本実施形態における絶縁シート５３は、「第１絶縁部」の一例である。絶縁シート５３は、軸方向Ｚで鉄心支持部材４１を貫通している。

図１７は、基本ユニットセット４Ｓに含まれるステータ部品を示す正面図である。図１７に示すように、複数の固定部材５４の各々は、例えば第２ケーシング部材１０２から第１ケーシング部材１０１に取り付けられ、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを固定している。固定部材５４は、例えばボルトのような締結部材である。固定部材５４は、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とが重なる方向に絶縁シート５３を貫通することで第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とに亘っている。

本実施形態では、複数の固定部材５４は、少なくとも１つの第１固定部材５４Ａと、少なくとも１つの第２固定部材５４Ｂとを含む。第１固定部材５４Ａは、第１ケーシング部材１０１の固定端部１０１ａと第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ａとに亘っており、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを固定している。一方で、第２固定部材５４Ｂは、第２ケーシング部材１０１の固定端部１０１ｂと第２ケーシング部材１０２の固定端部１０２ｂとに亘っており、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを固定している。第１固定部材５４Ａは、「第１固定部」の一例である。第２固定部材５４Ｂは、「第２固定部」の一例である。なお、「第１固定部」および「第２固定部」は、ボルトのような締結部材に限定されず、接着剤などによって形成される固定部（接着部）でもよい。

次に、本実施形態の回転電機１の作用について説明する。
図１８は、本実施形態の回転電機１の作用を説明するための図である。
本実施形態では、固定子鉄心６５は、圧粉鉄心によって形成されている。このため、固定子鉄心６５を流れる循環電流Ｃ１の発生がまず抑制される。さらに本実施形態では、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２との境界部に絶縁シート５３が設けられている。これにより、第１ケーシング部材１０１と第２ケーシング部材１０２とを繋ぐ電気流路が遮断されている。これにより、第１ケーシング部材１０１および第２ケーシング部材１０２を経路として流れる循環電流Ｃ２の発生が抑制される。その結果、回転電機１の回転駆動に伴って回転中心軸Ｃ回りに周回する循環電流の発生を、固定子鉄心６５、および鉄心支持部材４１のいずれにおいても抑制することができる。

このような構成の回転電機１によれば、第１の実施形態と同様に、回転電機１の性能向上を図ることができる。

次に、第５から第９の実施形態について説明する。第５から第９の実施形態は、第１から第４の実施形態およびそれらの変形例で説明した回転電機１の利用例である。

（第５の実施形態）
図１９は、第５の実施形態のロボット装置１１０を概略的に示す斜視図である。
図１９に示すように、ロボット装置１１０は、関節部１１１と、回転電機１とを有する。関節部１１１は、第１部材１１５と、第２部材１１６と、第１部材１１５と第２部材１１６とを回動可能に連結したヒンジ部（不図示）とを有する。回転電機１は、直接またはギアなどを介して間接的に関節部１１１を駆動する。すなわち、回転電機１は、第１部材１１５に対して第２部材１１６を相対的に移動させる。なお、回転電機１は、関節部１１１に限らず、ロボット装置１１０の他の部分においても利用可能である。

このような構成によれば、ロボット装置１１０は、上述の回転電機１を有するため、性能向上を図ることができる。

（第６の実施形態）
図２０は、第６の実施形態の鉄道車両１２０を概略的に示す側面図である。
図２０に示すように、鉄道車両１２０は、例えば電気車である。鉄道車両１２０は、車体１２１、バッテリ１２２、および回転電機１を有する。バッテリ１２２は、回転電機１に電源を供給する。回転電機１は、鉄道車両１２０を走行させる走行駆動力を出力する。

このような構成によれば、鉄道車両１２０は、上述の回転電機１を有するため、性能向上を図ることができる。

（第７の実施形態）
図２１は、第７の実施形態の電動車両１３０を概略的に示す図である。
図２１に示すように、電動車両１３０は、例えば電気自動車である。電動車両１３０は、車体１３１、２つの前輪１３２、２つ後輪１３３、駆動シャフト１３４，１３５、ディファレンシャルギア１３６、バッテリ１３７、回転電機１、および制御装置１３８を備える。前輪１３２は、駆動シャフト１３４，１３５およびディファレンシャルギア１３６を介して回転電機１に接続されている。バッテリ１３７は、回転電機１に電源を供給する。回転電機１は、電動車両１３０を走行させる走行駆動力を出力する。

このような構成によれば、電動車両１３０は、上述の回転電機１を有するため、性能向上を図ることができる。

（第８の実施形態）
図２２は、第８の実施形態の風力発電装置１４０を概略的に示す図である。
図２２に示すように、風力発電装置１４０は、ブレード１４１、回転シャフト１４２，１４３、増速機１４４、軸継手１４５、回転電機１、変圧器１４６、系統保護装置１４７、および電力系統１４８を備える。ブレード１４１が風力によって回転すると、回転シャフト１４２を介して増速機１４４にトルクが伝達される。増速機１４４の出力トルクは、回転シャフト１４３および軸継手１４５を介して回転電機１に入力される。本実施形態の回転電機１は、発電機であり、軸継手１４５から入力されるトルクによって発電動作を行う。回転電機１によって発電された電力は、変圧器１４６および系統保護装置１４７を介して電力系統１４８に出力される。なお、回転電機１は、風力発電装置１４０に限らず、水力発電装置やその他の種々の発電機に広く利用可能である。

このような構成によれば、風力発電装置１４０は、上述の回転電機１を有するため、性能向上を図ることができる。

（第９の実施形態）
図２３は、第９の実施形態のエレベータ１５０を概略的に示す図である。
図２３に示すように、エレベータ１５０は、乗りかご１５１、つり合いおもり１５２、ロープ１５３、および巻上機１５４を備えている。

乗りかご１５１は、昇降路に配置され、図示しないガイドレールに沿って昇降動作可能である。乗りかご１５１には、ロープ１５３の一端部が連結されている。つり合いおもり１５２は、昇降路に配置され、図示しない別のガイドレールに沿って昇降動作可能である。つり合いおもり１５２には、ロープ１５３の他端部が連結されている。

巻上機１５４は、シーブ１５６と、回転電機１とを備えている。シーブ１５６には、ロープ１５３が巻き掛けられている。回転電機１は、シーブ１５６を駆動する。回転電機１は、シーブ１５６を回転させることで、乗りかご１５１およびつり合いおもり１５２を昇降動作させる。

このような構成によれば、巻上機１５４およびエレベータ１５０は、上述の回転電機１を有するため、性能向上を図ることができる。

以上、第１から第９の実施形態に係る回転電機１、ロボット装置１１０、鉄道車両１２０、電動車両１３０、風力発電装置１４０、巻上機１５４、およびエレベータ１５０について説明した。回転電機１によれば、循環電流を抑制することができるため、とくに、高出力化、高トルク化などの回転性能を実現しつつ、振動・騒音の低減を図ることができる。このため、大きなトルクや出力密度が求められる分野、例えば、工作機械や船舶、自動車、ロボット、その他幅広い分野の高トルク高出力駆動源としての利用および大型発電機としての利用も期待できる。

なお、実施形態の構成は、上述した実施形態および変形例に限定されない。例えば、固定子鉄心６５および回転子鉄心２１は、圧粉鉄心によって形成された鉄心に限定されず、回転方向θに沿って渦巻き状に複数回巻かれた電磁鋼鈑（積層鋼板）によって形成された鉄心でもよい。このような場合であっても、絶縁部７１や絶縁シート５３が設けられることで、鉄心支持部材４１を流れる循環電流を抑制することができる。

例えば、上述した実施形態では、第１固定子鉄心６１と第２固定子鉄心６２との間に第３固定子鉄心６３が挟まれた固定子鉄心６５の構成、１２個の固定子磁極Ｍｓを有した固定子鉄心６５の構成、２４個の回転子磁極Ｍｒを有した回転子鉄心２１の構成を示したが、これらは構成例を具体的に示したに過ぎず、これに限定されるものではない。例えば、鉄心の構成や磁極数は設計要件である。例えば、第３固定子鉄心６３は、第１固定子鉄心６１および第２固定子鉄心６２に外嵌する鉄心でもよい。これらは、実際の機器設計において適宜変更されて使用されるものである。固定子鉄心６５の構成や磁極数の決定は、設計対象の機器に求められるトルクや回転数などの各種仕様値および固定子鉄心６５に求められる機械強度や製造組立等の制約に基づいて、適宜定められるものである。

上述の実施形態に係る回転電機１は、回転子１１と電機子３１との対向面の法線が径方向Ｒとなるラジアルギャップモータである例に限られない。実施形態の回転電機１は、回転子１１と電機子３１との対向面の法線が軸方向Ｚとなるアキシャルギャップモータであってもよい。アキシャルギャップモータでは、巻線６０を軸方向Ｚから固定子鉄心によって挟むのではなく、径方向Ｒから固定子鉄心によって挟み込む構成になる。さらに、実施形態の回転電機１は、回転子１１が電機子３１の内側に位置するインナーロータである例に限られない。実施形態の回転電機１は、回転子１１が電機子３１の外側に位置するアウターロータであってもよい。

例えば、図２４は、実施形態の変形例の回転電機１を示す断面図である。
図２４に示すように、本変形例の回転電機１は、アウターロータタイプの回転電機である。回転電機１は、固定軸１６１と、環状に形成された固定子鉄心６５と、巻線６０と、固定子鉄心６５および巻線６０の外周側に設けられた回転子鉄心２１と、鉄心支持部材４１とを含む。鉄心支持部材４１は、固定子鉄心６５の内周面に沿う略環状に形成され、固定子鉄心６５に内装されている。鉄心支持部材４１は、固定子鉄心６５の内周側に設けられ、固定子鉄心６５を内周側から支持する。鉄心支持部材４１には、軸方向Ｚに沿うスリット状の絶縁部７１が設けられる。言い換えると、絶縁部７１や絶縁シート５３が設けられる鉄心支持部材４１は、固定子鉄心６５を外周側から支持する部材に限定されず、固定子鉄心６５を内周側から支持する部材でもよい。

また、鉄心支持部材４１は、固定子鉄心６５を支持する部材に限定されない。例えば、鉄心支持部材４１は、回転子鉄心２１を支持する鉄心支持部材であってもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、シャフトの軸方向に沿うスリット状の絶縁部が鉄心支持部材に設けられているため、回転電機の性能向上を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…回転電機、１１…回転子、１２…シャフト、２１…回転子鉄心、４１…鉄心支持部材、５１…ケーシング、５１ａ…第１部分、５１ｂ…第２部分、５２…ベース、５３…絶縁シート、５４…固定部材、５４Ａ…第１固定部材、５４Ｂ…第２固定部材、６０…巻線、６５…固定子鉄心、７１…絶縁部、７５，７５Ａ，７５Ｂ…連結部、８１…ケーシング（第１部材）、８２…ベース（第２部材）、１０１…第１ケーシング部材（第１部材）、１０２…第２ケーシング部材（第２部材）、１１０…ロボット装置、Ｍｒ…回転子磁極、Ｍｓ…固定子磁極、Ｚ…軸方向、θ…回転方向。

Claims (7)

1. シャフトと、
   前記シャフトの回転方向に沿う環状の巻線と、
   前記巻線に沿って配置された複数の固定子磁極を有した固定子鉄心と、
   前記複数の固定子磁極に面する複数の回転子磁極を有した回転子鉄心と、
   前記固定子鉄心の外形に沿う略環状のケーシングと、前記シャフトの径方向で前記ケーシングと重ねられるベースとを有し、前記固定子鉄心を支持した鉄心支持部材と、
   を備え、
   前記鉄心支持部材は、前記ケーシングにおいて前記回転方向の一部に設けられて前記シャフトの軸方向に沿うスリット状の第１絶縁部と、前記ケーシングと前記ベースとの境界部に設けられて前記ケーシングと前記ベースとを電気的に絶縁した第２絶縁部とを有し、
   前記第１絶縁部は、前記ケーシングにおいて前記第２絶縁部と面する位置に設けられている、
   回転電機。
2. 前記鉄心支持部材は、非磁性体で形成されている、
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ケーシングは、四角形状の外形を有し、
   前記ベースは、前記シャフトの軸方向に沿う板状に形成されており、
   前記第１絶縁部は、前記ケーシングの内周面から前記ケーシングにおいて前記ベースと面する平面状の外面に貫通して形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記第１絶縁部は、前記ケーシングにおいて前記第２絶縁部と面する位置のみに設けられている、
   請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の回転電機。
5. シャフトと、
   前記シャフトの回転方向に沿う環状の巻線と、
   前記巻線に沿って配置された複数の固定子磁極を有した固定子鉄心と、
   前記複数の固定子磁極に面する複数の回転子磁極を有した回転子鉄心と、
   前記固定子鉄心の外形に沿う略環状のケーシングと、前記シャフトの径方向で前記ケーシングと重ねられるベースとを有し、前記固定子鉄心を支持した鉄心支持部材と、
   前記ケーシングを前記ベースに固定する複数の固定部と、
   を備え、
   前記鉄心支持部材は、前記ケーシングにおいて前記回転方向の一部に設けられて前記シャフトの軸方向に沿うスリット状の第１絶縁部と、前記ケーシングと前記ベースとの境界部に設けられて前記ケーシングと前記ベースとを電気的に絶縁した第２絶縁部と有し、
   前記ケーシングは、前記回転方向で前記第１絶縁部の両側に分かれた第１部分と第２部分とを含み、
   前記複数の固定部は、前記ケーシングの前記第１部分を前記ベースに固定した第１固定部と、前記ケーシングの前記第２部分を前記ベースに固定した第２固定部とを含む、
   回転電機。
6. 前記第１固定部は、前記ケーシングの前記第１部分に設けられた穴に挿入される部分を含む第１固定部材であり、前記第２固定部は、前記ケーシングの前記第２部分に設けられた穴に挿入される部分を含む第２固定部材であり、
   前記第１絶縁部の少なくとも一部は、前記第１固定部材と前記第２固定部材との間に位置する、
   請求項５に記載の回転電機。
7. 関節部と、
   前記関節部を駆動する回転電機と、
   を備え、
   前記回転電機は、シャフトと、前記シャフトの回転方向に沿う環状の巻線と、前記巻線に沿って配置された複数の固定子磁極を有した固定子鉄心と、前記複数の固定子磁極に面する複数の回転子磁極を有した回転子鉄心と、前記固定子鉄心の外形に沿う略環状のケーシングと、前記シャフトの径方向で前記ケーシングと重ねられるベースとを有して前記固定子鉄心を支持した鉄心支持部材とを備え、
   前記鉄心支持部材は、前記ケーシングにおいて前記回転方向の一部に設けられて前記シャフトの軸方向に沿うスリット状の第１絶縁部と、前記ケーシングと前記ベースとの境界部に設けられて前記ケーシングと前記ベースとを電気的に絶縁した第２絶縁部とを有し、
   前記第１絶縁部は、前記ケーシングにおいて前記第２絶縁部と面する位置に設けられている、
   ロボット装置。

Images