(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の固定子の中心である中央軸に回転自在に取り付けられ時計方向へ回転する回転子と反時計方向に回転する回転子とを有し、時計方向へ回転する回転子側と反時計方向に回転する回転子側と固定子の内側部とで囲まれた空間に、
駆動軸に貫かれた空隙調整車か空隙調整歯車かの、少なくともいずれか１つ以上を有する変速装置内蔵の回転電機の製造において、
当初は駆動軸で貫かれた直径Ｄの空隙調整車か直径Ｄの空隙調整歯車かの少なくともいずれかを用いて、
中央軸と駆動軸と外壁部との関係位置を決め、
その直径Ｄの空隙調整車か直径Ｄの空隙調整歯車かのときに決めた関係位置に合わせて取付具や巻鉄芯を付加して仮組立とし、
全体の構成を決定してから、一旦、分解し、
当初の直径Ｄの空隙調整車は、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車に、
当初の直径Ｄの空隙調整歯車は、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整歯車に
入れ換えて、
固定子の磁極と回転子の磁極との間の空隙長Ｇ＝Δｇを実現した変速装置内蔵の回転電機を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特許第５８７８６６２号の「変速装置内蔵の回転電機」は、回転電機の外周部を周回する Kick Yard と言われる部分で駆動力を発生し、発生した駆動力は、 Kick Yard の部分を越えて外側に出て来る Drive Outer となる構造を有している。この構造から、３つの特徴を有している。１つ目の特徴は、特異な外形である。２つ目の特徴は、非常に狭い空隙である。３つ目の特徴は、強力なトルクである。本発明は、この３つの特徴のうち、２つ目の特徴である狭い空隙を、容易に製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１や特許文献２に記載の「変速装置内蔵の回転電機」は、３つの特徴を有している。１つ目の特徴は、特異な外形である。従来の回転電機は、回転軸の延長方向へ１本の駆動軸が設定されるが、当該回転電機の方では、胴体の横に複数の駆動軸が設定されている。２つ目の特徴は、非常に狭い空隙である。従来の回転電機の空隙を１ｍｍ未満にすることは、高度な技術を要するが、当該回転電機では、空隙が０．５ｍｍ程度は容易であって、０．５ｍｍ以下のさらに狭い空隙であっても、極めて容易に構成できる。３つ目の特徴は、強力なトルクである。従来の回転電機は、直径が大きくなると空隙が広くなって、トルクの発生が不十分となるが、当該回転電機は、直径を大きくしても空隙を狭く維持できるので、直径の大きな回転電機で巨大なトルクを発生できる。
【０００３】
特許文献３には、直径が大きくて中央軸方向を薄く構成することを容易にするトロイダルコアモーターの仕組みが開示されている。従来からの電磁鋼を打ち抜いて電機子とする場合には、一般的な電磁鋼板のサイズが約６０ｃｍ四方のことから、約６０ｃｍを超えるような直径を有するモーターの構成は、困難があった。トロイダルコアモーターは、巻鉄芯が使えるので、約６０ｃｍを超えるような大きな直径のモーターも容易に作製可能である。しかし、反面、トロイダルコアモーターに使われる巻鉄芯は、電磁鋼の打ち抜き積層の場合と異なり、シュラウド（ハウジング、ケース等の外壁部）に取り付けることが困難であった。特許文献３は、磁極部を兼ねた取付具を使うことによって、巻鉄芯に取付のための穴の穿孔等を施してその特性を劣化させることなく巻鉄芯をシュラウドに取り付けることを可能にした。中でも、特許文献３の段落００５０と図１３に明示された磁極部を兼ねた取付具においては、当該磁極部を兼ねた取付具の概ね半分の部分を非磁性体で構成する例が記載されていている。これは、トロイダルコアをシュラウドに取り付ける際に、磁性体の節用が可能となるので、大いに参考になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１６−０４０５８７      ：変速装置内蔵の回転電機；
【特許文献２】特許第５８７８６６２号          ：変速装置内蔵の回転電機；
【特許文献３】特許第５２９２６５６号公報      ：トロイダルコアモーターの磁極部を兼ねた取付具；
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固定子側の磁石と回転子側の磁石との間の吸引力と反発力は、クーロンの法則によって、磁極の強さの相乗積に比例し，磁極間の距離の２乗に反比例する。よって、空隙は、トルク発生の源泉の重要な１つである。このため、空隙を狭くすることは重要であるが、一般の回転電機では、円筒状の固定子へ円柱状の回転子を挿入するため、狭い空隙の際には、その組立に複雑な工程と高度な技術とを必要とした。本発明では、より単純な工程と平易な技術とで、容易に狭い空隙を構成することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
特許文献１や特許文献２の変速装置内蔵の回転電機には、その空隙を維持するため空隙調整車か空隙調整歯車か摩擦車か歯車かの少なくともいずれか１つ以上を有している。当初、駆動軸で貫かれた直径Ｄの空隙調整車や空隙調整歯車を準備し、空隙長をＧとすれば、空隙長Ｇ＝０で変速装置内蔵の回転電機を仮組立する。その後、空隙長Ｇ＝０の変速装置内蔵の回転電機を分解し、任意の空隙長をΔｇとしたとき、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車や空隙調整歯車を準備して、直径Ｄの空隙調整車や空隙調整歯車と交換すると、空隙長Ｇ＝Δｇの変速装置内蔵の回転電機を完成できる。
【発明の効果】
【０００７】
当初、駆動軸で貫かれた直径がＤである空隙調整車や空隙調整歯車を用いて、空隙長Ｇ＝０で仮組立してから、分解し、直径が（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車や空隙調整歯車へ入れ換えて再組立すると、Ｇ＝０．５ｍｍ程度の空隙はもちろん、素材を吟味すれば、Ｇ＝５０μｍのような極めて狭い空隙長の変速装置内蔵の回転電機であっても、容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図は、本発明を用いて作製する変速装置内蔵の回転電機の外観を示している。ａ１−ａ２−ａ３−ａ４は、駆動軸上を通る平面を示し、ｂ１−ｂ２−ｂ３−ｂ４は、固定子側の磁石と回転子側の磁石とを通る平面を示している。
【図２】図は、特許文献２の図面の図１５を引用している。特許文献２の図１５の仕組みは、特許文献３の図面の図１３の磁極部を兼ねた取付具を用いるのに都合の良い基本的な構造を有しているので本発明の説明に用いる。
【図３】図は、図１の変速装置内蔵の回転電機をａ１−ａ２−ａ３−ａ４の平面で開いて眺めた場合の正面図である。図の（Ａ）は、駆動軸に貫かれた直径Ｄの空隙調整車を用い空隙長Ｇ＝０で仮組立をした図である。図の（Ｂ）は、直径Ｄの空隙調整車を直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車に入れ換え、駆動軸上に摩擦車を挿入して、空隙長Ｇ＝Δｇを有する変速装置内蔵の回転電機とした図である。
【図４】図は、図１の変速装置内蔵の回転電機をｂ１−ｂ２−ｂ３−ｂ４の平面で開いて眺めた場合の正面図である。図の（Ａ）は、図３で示した直径Ｄの空隙調整車で構成した空隙長Ｇ＝０の変速装置内蔵の回転電機を示している。図の（Ｂ）は、直径Ｄの空隙調整車を直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車に入れ換えて、駆動軸上に摩擦車を挿入して、空隙長がＧ＝Δｇになった変速装置内蔵の回転電機を示している。
【図５】図は、巻鉄芯に巻線したトロイダルコアを磁極部を兼ねた取付具で外壁部に固定し、駆動軸で貫かれた摩擦車を備えて完成した変速装置内蔵の回転電機を、上蓋部分と回転子の一方とを除去し上方から眺めた平面図である。
【図６】図は、図１の変速装置内蔵の回転電機をａ１−ａ２−ａ３−ａ４の平面で開いて眺めた場合の正面図である。図の（Ａ）は、駆動軸に貫かれた直径Ｄの空隙調整車を用い空隙長Ｇ＝０で仮組立をした図である。図の（Ｂ）は、直径Ｄの空隙調整車を直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車に入れ換え、駆動軸上に歯車を挿入して、空隙長Ｇ＝Δｇを有する変速装置内蔵の回転電機とした図である。
【図７】図は、巻鉄芯に巻線したトロイダルコアを磁極部を兼ねた取付具で外壁部に固定し、駆動軸で貫かれた歯車を備えて完成した変速装置内蔵の回転電機を、上蓋部分と回転子の一方とを除去し上方から眺めた平面図である。
【図８】図は、一般的なラジアルギャップの回転電機を示している。図の（Ａ）は、比較的小口径のラジアルギャップ回転電機で、空隙長も１ｍｍ以下が可能な場合を示している。図の（Ｂ）は、比較的大口径の回転電機で、空隙長が広がっていることを示している。
【図９】図は、一般的なアキシャルギャップの回転電機を示している。アキシャルギャップの回転電機は、回転子の直径に直交する方向に磁石を対面させるので、回転子に加わる遠心力や温度変化の影響を受けることが少ない。しかしながら、固定子の磁石と回転子の磁石とが対面する箇所は、アルファベットの概Ｅ字型の遠端部分に当たり、遠端部での磁石間の吸引力と反発力とを中央軸（回転軸）の構造だけで支える必要がある。図の（Ａ）は、比較的小口径のアキシャルギャップの回転電機を示している。小口径では、概Ｅ字型の遠端部にある磁石間の吸引力と反発力とを中央軸（回転軸）周辺の構造で支えることは容易なので、空隙長を１ｍｍ以下にすることも可能である。図の（Ｂ）は、比較的大口径の回転電機を示している。大口径では、概Ｅ字型の遠端部での磁石間の吸引力と反発力とを中央軸（回転軸）周辺の構造のみで支えることは、極めて困難となるため、大口径における狭い空隙長での製作が、著しく困難となる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、時計方向へ回転する回転子（１２１）側と、反時計方向へ回転する回転子（１２２）側と、固定子（１１０）の内側部とで囲まれた空間に、駆動軸（１５０）に貫かれた空隙調整車（３１２）か空隙調整歯車（４２２）か摩擦車（３１０）か歯車（４２０）かの少なくともいずれか１つ以上が挿入されて構成される変速装置内蔵の回転電機の製造方法に関して記述する。記述に際しては、特許文献３で開示された磁極部（２２２）を兼ねた取付具（２２１）を用いると構成が最も容易となるため特許文献２の図１５の例を引用するが、特許文献１や特許文献２に記載された変速装置内蔵の回転電機のどのタイプに対しても適用可能な製造方法である。
【００１０】
代表図面でもある図１は、本発明の変速装置内蔵の回転電機の特徴を表した外観の一例である。駆動軸（１５０）の軸数は、１軸であっても、２軸であっても、３軸であっても、４軸であっても、あるいは、５軸以上でも可能であるが、この例では、４つの駆動軸（１５０）の場合を示している。図１の Kick Yard と称する部分は、図２で言えば、回転子（１２０）側に対面する固定子（１１０）側の磁石の配設面を示している。図１の Drive Outer とは、 Kick Yard で発生した駆動力（ Drive ）が、 Kick Yard の部分を越えて中央軸（１００）に直交する外側（ Outer ）の方向へ出力されることを示している。
【００１１】
図３は、図１の変速装置内蔵の回転電機を、ａ１−ａ２−ａ３−ａ４を結ぶ平面で開いて見た場合を示している。図３の（Ａ）では、駆動軸（１５０）で貫かれた直径Ｄの空隙調整車（３１２）を用いて、駆動軸（１５０）を中央軸（１００）と外壁部（１８０）との間にベアリング等を介して通し、この中央軸（１００）、駆動軸（１５０）、外壁部（１８０）の関係位置を決め、その関係位置に合わせ、取付具（２２１）や巻鉄芯（２１１）を付加して仮組立とし、全体の構成を決定する。
【００１２】
図３の（Ｂ）では、仮組立した図３の（Ａ）を、一旦、分解し、当初の直径Ｄの空隙調整車（３１２）を、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車（３１２）に入れ換え、駆動軸（１５０）上に摩擦車（３１０）を挿入し、巻鉄芯（２１１）にトロイダルコア巻線（２１２）を行って、トロイダルコア（２１０）とした場合を示している。図３の（Ａ）と（Ｂ）の例では、仮組立後にトロイダル巻線（２１２）を行っているが、仮組立の前に行っても差し支えない。
【００１３】
図４は、図１の変速装置内蔵の回転電機を、ｂ１−ｂ２−ｂ３−ｂ４を結ぶ平面で開いて見た場合を示している。図４の（Ａ）では、駆動軸（１５０）で貫かれた直径Ｄの空隙調整車（３１２）で仮組立した場合に、固定子（１１０）側の磁極部（２２２）と回転子側の永久磁石（１４０）との空隙長Ｇが、Ｇ＝０であることを示している。
【００１４】
図４の（Ｂ）では、当初の直径Ｄの空隙調整車（３１２）を、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車（３１２）に入れ換えた場合の固定子（１１０）側の磁極部（２２２）と回転子（１２０）側の永久磁石（１４０）との空隙長を表している。この場合には、空隙長Ｇ＝Δｇになったことを示している。
【００１５】
図５は、駆動軸（１５０）で貫かれた空隙調整車（３１２）の直径を（Ｄ＋２Δｇ）にし、駆動軸（１５０）上に摩擦車（３１０）を挿入して変速装置内蔵の回転電機を完成したところを、上部の蓋の部分と、時計回りと反時計回りとがある回転子（１２０）のいずれか一方を外して見た場合の平面図である。
【００１６】
図６は、図１の変速装置内蔵の回転電機を、ａ１−ａ２−ａ３−ａ４を結ぶ平面で開いて見た場合を示している。図６の（Ａ）では、駆動軸（１５０）で貫かれた直径Ｄの空隙調整車（３１２）を用いて、駆動軸（１５０）を中央軸（１００）と外壁部（１８０）との間にベアリング等を介して通し、この中央軸（１００）、駆動軸（１５０）、外壁部（１８０）の関係位置を決め、その関係位置に合わせ、取付具（２２１）や巻鉄芯（２１１）を付加して仮組立とし、全体の構成を決定する。
【００１７】
図６の（Ｂ）では、仮組立した図６の（Ａ）を、一旦、分解し、当初の直径Ｄの空隙調整車（３１２）を、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車（３１２）に入れ換え、駆動軸（１５０）上に歯車（４２０）を挿入し、巻鉄芯（２１１）にトロイダルコア巻線（２１２）を行って、トロイダルコア（２１０）とした場合を示している。図６の（Ａ）と（Ｂ）の例では、仮組立後にトロイダル巻線（２１２）を行っているが、仮組立の前に行っても差し支えない。
【００１８】
図７は、駆動軸（１５０）で貫かれた空隙調整車（３１２）の直径を（Ｄ＋２Δｇ）にし、駆動軸（１５０）上に歯車（４２０）を挿入して変速装置内蔵の回転電機を完成したところを、上部の蓋の部分と時計回りと反時計回りとがある回転子（１２０）のいずれか一方を外して見た場合の平面図である。
【００１９】
図８は、一般的なラジアルギャップ回転電機を示している。ラジアルギャップ回転電機では、回転子が遠心力と温度変化で直径の０．２５％程度伸縮すると言われる。このため、回転電機の設計では、これに安全率の０．５０％を加え、合計で最大０．７５％の伸縮を予期して設計する。（Ａ）は、直径が小さい場合の一例であって、回転子の直径が２００ｍｍ程度までであれば、空隙長Ｇ（ｒｓ）を１ｍｍ以下で構成することも可能である。（Ｂ）は、直径が大きい場合であって、例えば、直径を２，０００ｍｍとすれば、空隙長Ｇ（ｒｂ）は７．５ｍｍ程度となって、発生するトルクの増加がほとんど期待できない。
【００２０】
図９は、一般的なアキシャルギャップ回転電機を示している。アキシャルギャップの回転電機の場合は、回転子（１２０）と、中央軸（１００）と、固定子（１１０）との関係がアルファベットの概Ｅ字型になって、その遠端部に電機子（電磁石）（１３０）と永久磁石（１４０）とが配設される。このため、（Ａ）のように直径が小さい場合のアキシャルギャップ回転電機では、空隙長Ｇ（ａｓ）を狭く維持することはできる。しかしながら、（Ｂ）のように直径が大きくなると概Ｅ字型の遠端部での磁石間の吸引力と反発力を中央軸（１００）周辺の構造のみで支えることは極めて困難となる。このため、直径の大きなアキシャルギャップ回転電機で、空隙長Ｇ（ａｂ）を狭く維持することは、著しく困難である。
【００２１】
本発明では、当初、駆動軸（１５０）で貫かれた直径Ｄの空隙調整車（３１２）を用いて変速装置内蔵の回転電機を仮組立し、その後、分解して、直径Ｄの空隙調整車（３１２）を、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車（３１２）に入れ換えて変速装置内蔵の回転電機を構成する方法を示したが、空隙調整車（３１２）は、空隙調整歯車（４２２）に変えても同様に実施できる。また、固定子（１１０）をトロイダルコア（２１０）で、回転子（１２０）を永久磁石（１４０）で作製する例を示したが、特許文献１や特許文献２にあるような他のどのような形式であっても、この製造方法を利用することができる。
【実施例１】
【００２２】
図１〜図７は、環状の固定子の中心である中央軸に回転自在に取り付けられ時計方向へ回転する回転子と反時計方向に回転する回転子とを有し、時計方向へ回転する回転子側と反時計方向に回転する回転子側と固定子の内側部とで囲まれた空間に、駆動軸に貫かれた空隙調整車か空隙調整歯車かの、少なくともいずれか１つ以上を有する変速装置内蔵の回転電機の製造において、当初は駆動軸で貫かれた直径Ｄの空隙調整車か直径Ｄの空隙調整歯車かの少なくともいずれかを用いて、中央軸と駆動軸と外壁部との関係位置を決め、その直径Ｄの空隙調整車か直径Ｄの空隙調整歯車かのときに決めた関係位置に合わせて取付具や巻鉄芯を付加して仮組立とし、全体の構成を決定してから、一旦、分解し、当初の直径Ｄの空隙調整車は、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整車に、当初の直径Ｄの空隙調整歯車は、直径（Ｄ＋２Δｇ）の空隙調整歯車に入れ換えて、固定子の磁極と回転子の磁極との間の空隙長Ｇ＝Δｇを実現した変速装置内蔵の回転電機を製造する方法である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
一般的なラジアルギャップ回転電機もアキシャルギャップ回転電機も、直径が小さい場合には、狭い空隙を維持することが可能である。しかしながら、直径を大きくすると、狭い空隙の維持が困難となって、トルクの増加を期待できなくなる。これに対し、本発明は、直径の大小にかかわらず、狭い空隙を維持することが容易である。その上、製作に関し、複雑で高価な治具を揃えられない製造環境でも容易に作れる。よって、強力なトルクの回転電機を安価に入手できるので、産業上で広く利用が可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１００  中央軸
１１０  固定子
１２０  回転子
１２１  （時計方向に回転する）回転子
１２２  （反時計方向に回転する）回転子
１３０  電機子（電磁石）
１４０  永久磁石
１５０  駆動軸
１８０  外壁部
２１０  トロイダルコア（ toroidal core ）
２１１  巻鉄芯
２１２  トロイダルコア巻線（ toroidal core coil ）
２２１  取付具
２２２  磁極部
３１０  摩擦車（ traction roller ）
３１２  空隙調整車（ air-gap adjustment roller ）
４２０  歯車（ traction gear ）
４２２  空隙調整歯車（ air-gap adjustment gear ）
【要約】
【課題】トルクを増大するためには空隙を狭くすることが重要であるが、一般の回転電機では、筒状の固定子へ円柱状の回転子を挿入するため、狭い空隙の際には、その組立に複雑な工程と高度な技術とを必要とした。
【解決手段】アキシャル方向で固定子側の磁石と回転子側の磁石とが対面する変速装置内蔵の回転電機において、当初、駆動軸で貫かれた直径がＤである空隙調整車か空隙調整歯車かのいずれか２つ以上を用いて、空隙長Ｇ＝０の変速装置内蔵の回転電機を仮組立する。その後、分解し、任意の空隙長をΔｇとしたとき、直径が（Ｄ＋２Δｇ）である空隙調整車か空隙調整歯車かのいずれか２つ以上と入れ換えて変速装置内蔵の回転電機を再組立する。これによって、任意の空隙長Ｇ＝Δｇの変速装置内蔵の回転電機を、容易に製造できる。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006052648.tif 000008
【図８】
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【図９】
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