(57)【要約】【課題】密で隙間のないハルバッハ配列がなされた磁石組立体をリング形状にした、薄型かつ軽量であって高磁束を発生するモータ用ロータを提供する。【解決手段】モータ用ロータ１０は、リング板形状に形成された磁石組立体１２と、磁石組立体の内周側を保持するロータディスク１１と、磁石組立体の外周側を保持する外周リング１３とを備える。磁石組立体１２は、磁化方向が表裏方向であって互いに方向が正反対である第１および第２の主磁石１２Ａ−１，１２Ａ−２と、磁化方向が表裏方向に直交する円周方向であって互いに方向が正反対の第１および第２の副磁石１２Ｂ−１，１２Ｂ−２とによって構成される。主磁石と副磁石のうち少なくとも一方は扇型平面部を有する。第１と第２の主磁石と第１と第２の副磁石は、それぞれの平面部が同一の回転面を形成し、かつ隣接する磁石の磁化方向が互いに直交するように配列されている。【選択図】図２
2007215291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング板形状に形成された磁石組立体と、
前記磁石組立体の内周側を保持する内周保持部と、
前記磁石組立体の外周側を保持するリング状外周保持部とを備え、
前記磁石組立体は、磁化方向が第１の方向であって互いに方向が正反対の第１および第２の主磁石と、磁化方向が前記第１の方向に直交する第２の方向であって互いに方向が正反対の第１および第２の副磁石とによって構成され、
前記主磁石と前記副磁石のうち少なくとも一方は、扇型平面部を有しており、
前記第１および第２の主磁石と前記第１および第２の副磁石は、それぞれの平面部が同一の回転面を形成し、かつ隣接する磁石の磁化方向が互いに直交するように配列される、
ことを特徴とするモータ用ロータ。
【請求項２】
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記載のモータ用ロータ。
【請求項３】
前記内周保持部は、前記磁石組立体を格納する格納部と、前記磁石組立体の内周縁部を固定する中央部とを有するロータディスク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。
【請求項４】
前記磁石組立体を形成する前記主磁石と前記副磁石のそれぞれの内周縁部には傾斜面部が形成され、前記ロータディスクの前記中央部の円周部に前記傾斜面部を押さえ付ける磁石飛出し防止部を形成したことを特徴とする請求項３記載のモータ用ロータ。
【請求項５】
前記磁石組立体を形成する前記主磁石と前記副磁石はそれぞれの外周縁部には傾斜面部が形成され、前記リング状外周保持部の内周部に前記傾斜面部を押さえ付ける磁石飛出し防止部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ用ロータ。
【請求項６】
マグネットカバーを有し、前記磁石組立体は、前記ロータディスクと前記リング状外周保持部と前記マグネットカバーとによって前記主磁石および前記副磁石同士が密着した状態で一体化されていることを特徴とする請求項３記載のモータ用ロータ。
【請求項７】
前記磁石組立体における各磁石の間、前記磁石組立体と前記ロータディスクと前記マグネットカバーとの間は、それぞれ、接着剤で接着されていることを特徴とする請求項６記載のモータ用ロータ。
【請求項８】
前記リング状外周保持部と前記ロータディスクと前記磁石組立体とは互いに凹凸嵌合関係によってボルトレス状態で一体化されていることを特徴とする請求項３記載のモータ用ロータ。
【請求項９】
前記マグネットカバーは非磁性軽金属または高強度樹脂複合材で形成されていることを特徴とする請求項６記載のモータ用ロータ。
【請求項１０】
前記磁石組立体は、前記ロータディスクにおいて外側寄りに格納されていることを特徴とする請求項３記載のモータ用ロータ。
【請求項１１】
前記ロータディスクと前記リング状外周保持部と前記マグネットカバーは、非磁性軽金属または高強度樹脂複合材で形成されていることを特徴とする請求項６記載のモータ用ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ用ロータに関し、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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。
【特許文献１】特開２００３−２０９９６３号公報
【特許文献２】特開２００４−３５０４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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、小型で高性能のロータを実現できる。
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、密で隙間のないハルバッハ配列がなされた磁石組立体をリング形状にした、薄型かつ軽量であって高磁束を発生するモータ用ロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るモータ用ロータは、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【０００８】
第１のモータ用ロータ（請求項１に対応）は、リング板形状に形成された磁石組立体と、磁石組立体の内周側を保持する内周保持部と、磁石組立体の外周側を保持するリング状外周保持部とを備える。磁石組立体は、磁化方向が第１の方向であって互いに方向が正反対の第１および第２の主磁石と、磁化方向が第１の方向に直交する第２の方向であって互いに方向が正反対の第１および第２の副磁石とによって構成される。さらに、上記の主磁石と副磁石のうち少なくとも一方は扇型平面部を有しており、第１および第２の主磁石と第１および第２の副磁石は、それぞれの平面部が同一の回転面を形成し、かつ隣接する磁石の磁化方向が互いに直交するように配列されている。
【０００９】
上記のモータ用ロータでは、磁石組立体がリング板形状を有するように形成され、かつこのリング状磁石組立体を形成する主磁石と副磁石の少なくとも一方が扇型平面部を有するように形成される。これにより、リング板形状の磁石組立体を形成するに当たり、主磁石と副磁石を隙間なく配列することが可能となる。加えてリング板形状の磁石組立体の磁石配列にハルバッハ配列構造を採用することによって高い磁束密度を実現することが可能となる。
【００１０】
第２のモータ用ロータ（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、第１の方向はロータ回転軸方向であり、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。
【００１１】
第３のモータ用ロータ（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、内周保持部は、磁石組立体を格納する格納部と、磁石組立体の内周縁部を固定する中央部とを有するロータディスクである。
【００１２】
第４のモータ用ロータ（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、磁石組立体を形成する主磁石と副磁石のそれぞれの内周縁部には傾斜面部が形成され、ロータディスクの中央部の円周部に傾斜面部を押さえ付ける磁石飛出し防止部を形成したことで特徴づけられる。
【００１３】
第５のモータ用ロータ（請求項５に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、磁石組立体を形成する主磁石と副磁石はそれぞれの外周縁部には傾斜面部が形成され、リング状外周保持部の内周部に傾斜面部を押さえ付ける磁石飛出し防止部を形成したことを特徴とする。
【００１４】
第６のモータ用ロータ（請求項６に対応）は、上記の構成において、好ましくは、マグネットカバーを有し、磁石組立体は、ロータディスクとリング状外周保持部とマグネットカバーとによって主磁石と副磁石同士が密着した状態で一体化されていることを特徴とする。
【００１５】
第７のモータ用ロータ（請求項７に対応）は、上記の構成において、好ましくは、磁石組立体における各磁石の間、磁石組立体とロータディスクとマグネットカバーとの間は、それぞれ、接着剤で接着されていることを特徴とする。
【００１６】
第８のモータ用ロータ（請求項８に対応）は、上記の構成において、好ましくは、リング状外周保持部とロータディスクと磁石組立体とは互いに凹凸嵌合関係によってボルトレス状態で一体化されていることを特徴とする。
【００１７】
第９のモータ用ロータ（請求項９に対応）は、上記の構成において、好ましくは、マグネットカバーは非磁性軽金属または高強度樹脂複合材で形成されていることを特徴とする。
【００１８】
第１０のモータ用ロータ（請求項１０に対応）は、上記の構成において、好ましくは、磁石組立体は、ロータディスクにおいて外側寄りに格納されていることを特徴とする。
【００１９】
第１１のモータ用ロータ（請求項１１に対応）は、上記の構成において、好ましくは、ロータディスクとリング状外周保持部とマグネットカバーは、非磁性軽金属または高強度樹脂複合材で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、全体形状が相対的にフラットな円盤形状のモータ用ロータを実現でき、特に磁石部分を形成する磁石組立体をハルバッハ配列構造を利用してリング板形状に形成し、かつハルバッハ配列構造を作る第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するように作られるため、リング板形状の磁石組立体を隙間なく配列することができ、高い磁束密度を達成することができる。
【００２１】
また本発明によれば、内周保持部および外周保持部の各形状と各磁石の形状の係わり関係に基づいて、磁石組立体を作る第１および第２の主磁石と第１および第２の副磁石の内周部側と外周部側を保持・固定するようにしたため、ボルト等の余分な締結具や保持装置を必要とせず、モータ用ロータの小型化、軽量化を達成することができる。
【００２２】
さらに本発明によれば、磁石組立体を作る第１および第２の主磁石、第１および第２の副磁石が扇型平面部を有する形状に形成され、４つのタイプの磁石の形状を同一とすることで、製造工程において使用する磁石飛び出し防止用の治具形状も同一にでき、低コストを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態に係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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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紙面表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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、本発明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。
【００４３】
また上記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。
【００４４】
図８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実施形態の磁石組立体１２’の平面図を示している。図８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束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。
【００４５】
また第１実施形態の磁石組立体１２は、第２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。
【００４６】
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。ここで、上述の第１実施形態および第２実施形態では、主磁石と副磁石の少なくとも一方が扇型平面部を有する例を説明したが、主磁石と副磁石の少なくとも一方が台形平面部を有する磁石組立体を用いても本発明の機能およびを効果を得ることができるのは勿論である。
【００４７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、風力発電やエレベータ用モータ、ホイールモータ等、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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るモータ用ロータの第１実施形態を示す正面図である。
【図２】第１実施形態に係るモータ用ロータの斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るモータ用ロータの背面図である。
【図４】第１実施形態に係るモータ用ロータの分解組立図である。
【図５】第１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。
【図６】第１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。
【図７】第１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。
【図８】本発明の第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】
【００５０】
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
【図１】
2007215291.tif 000003
【図２】
2007215291.tif 000004
【図３】
2007215291.tif 000005
【図４】
2007215291.tif 000006
【図５】
2007215291.tif 000007
【図６】
2007215291.tif 000008
【図７】
2007215291.tif 000009
【図８】
2007215291.tif 000010