(57)【要約】【課題】軽量な電気機械装置を実現する。【解決手段】ステーターとローターとを備える電気機械装置であって、  前記ステーターは、ケーシング１２２と、前記ケーシング１２２に固定された中心軸１６と、を備えており、前記ローター１２１は、前記ケーシング１２２に軸受け１１２を介して連結されており、前記中心軸１６は、鋼板材をパイプ形状に丸めて形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2012200078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステーターとローターとを備える電気機械装置であって、
前記ステーターは、
ケーシングと、
前記ケーシングに固定された中心軸と、
を備えており、
前記ローターは、前記ケーシングに軸受けを介して連結されており、
前記中心軸は、鋼板材をパイプ形状に丸めて形成されていることを特徴とする、電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置において、
前記鋼板材は、前記鋼板材の対抗する辺に、前記鋼板材をパイプ形状に丸めたときに前記対抗する辺を勘合させるための凹凸を有する、電気機械装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電気機械装置において、
パイプ形状に丸められた鋼板材が板状に広がらないようにするための加圧治具を備える、電気機械装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電気機械装置において、
前記対抗する辺同士のつなぎ目の少なくとも一部は、溶接されている、電気機械装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の電気機械装置において、
前記凹凸の凸の先端は、前記凸の根元よりも広がっている、電気機械装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の電気機械装置において、
前記凸部と前記凹部は、前記対抗する辺の全域に設けられている、電気機械装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える移動体。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備えるロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モーターや発電機などの電気機械装置の軸の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モーターは、永久磁石と電磁コイルとの間のローレンツ力により、駆動力を発生させている（例えば特許文献１）。電動モーターの出力は、ローターに接続された軸に伝達されて負荷に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、軸に、トルクが掛かるので、このトルクに対する捻れ強度を大きくするために、軸を無垢の鋼材で形成していた。そのため、大きなトルクが掛かる電動モーターでは、無垢の鋼材で形成された重い軸を有しており、電動モーターの軽量化は困難であった。この問題点は、電動モーターや発電機などの電気機械装置に共通する問題であった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、軽量な電気機械装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
ステーターとローターとを備える電気機械装置であって、前記ステーターは、ケーシングと、前記ケーシングに固定された中心軸と、を備えており、前記ローターは、前記ケーシングに軸受けを介して連結されており、前記中心軸は、鋼板材をパイプ形状に丸めて形成されていることを特徴とする、電気機械装置。
この適用例によれば、中心軸には負荷が接続されないので、軸には捻れ強度が求められない。したがって、軸を、鋼板材をパイプ形状に丸めて形成することにより、電気機械装置の軽量化が可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の電気機械装置において、前記鋼板材は、前記鋼板材の対抗する辺に、前記鋼板材をパイプ形状に丸めたときに前記対抗する辺を勘合させるための凹凸を有する、電気機械装置。
この適用例によれば、鋼板材の勘合の強度を高めることが出来る。
【０００９】
［適用例３］
適用例２に記載の電気機械装置において、パイプ形状に丸められた鋼板材が板状に広がらないようにするための加圧治具を備える、電気機械装置。
この適用例によれば、加圧治具により、軸が広がって元の鋼板材に戻ろうとすることを抑制できる。
【００１０】
［適用例４］
適用例２または３に記載の電気機械装置において、前記対抗する辺同士のつなぎ目の少なくとも一部は、溶接されている、電気機械装置。
この適用例によれば、対抗する辺同士のつなぎ目の少なくとも一部を溶接することにより、軸が広がって元の鋼板材に戻ろうとすることを抑制できる。
【００１１】
［適用例５］
適用例２〜４のいずれか一つに記載の電気機械装置において、前記凹凸の凸の先端は、前記凸の根元よりも広がっている、電気機械装置。
この適用例によれば、凹凸の凸の先端は、前記凸の根元よりも広がっている形状を採用することにより、勘合の強さを高めることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例２〜５のいずれか一つに記載の電気機械装置において、前記凸部と前記凹部は、前記対抗する辺の全域に設けられている、電気機械装置。
この適用例によれな、凹凸が対抗する辺の全域に設けられているので、勘合の強さを高めることができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例１〜６のいずれか一つに記載の電気機械装置を備える移動体。
【００１４】
［適用例８］
適用例１〜６のいずれか一つに記載の電気機械装置を備えるロボット。
【００１５】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気機械装置の他、電気機械装置の軸、軸の製造方法等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図である。
【図２】中心軸１６を形成する前の金属板示す説明図である。
【図３】中心軸１６を構成する金属板の別の構成例を示す説明図である。
【図４】中心軸１６を構成する金属板の別の構成例を示す説明図である。
【図５】中心軸１６に固定スペーサーを備える例である。
【図６】第２の実施例を示す説明図である。
【図７】第２の実施例における中心軸１６の製造工程の一部を示す説明図である。
【図８】第２の実施例における中心軸１６の製造工程の一部を示す説明図である。
【図９】第２の実施例における中心軸１６の製造工程の一部を示す説明図である。
【図１０】中心軸１６の補強例を示す説明図である。
【図１１】軸の別の補強例を示す説明図である。
【図１２Ａ】中心軸１６を形成するための金属板６５を示す説明図である。
【図１２Ｂ】金属板６５をプレス加工した状態を示す説明図である。
【図１３Ａ】金属板６０の加工工程図である。
【図１３Ｂ】金属板６０の加工工程図である。
【図１３Ｃ】金属板６０の加工工程図である。
【図１４Ａ】金属板６０の加工工程図である。
【図１４Ｂ】金属板６０の加工工程図である。
【図１４Ｃ】金属板６０の加工工程図である。
【図１５Ａ】中心軸１６を示す説明図である。
【図１５Ｂ】繋ぎ目８０近傍の断面を拡大して示す説明図である。
【図１６Ａ】折曲部８５を拡大して示す説明図である。
【図１６Ｂ】折曲部８５の断面を拡大して示す説明図である。
【図１７Ａ】中心軸１６への樹脂膜の各形成工程における軸の状態を示す説明図である。
【図１７Ｂ】中心軸１６への樹脂膜の各形成工程における軸の状態を示す説明図である。
【図１７Ｃ】中心軸１６への樹脂膜の各形成工程における軸の状態を示す説明図である。
【図１８】塗装ブースを示す説明図である。
【図１９】継ぎ目８０を拡大して示す説明図である。
【図２０Ａ】中心軸１６の端部を示す説明図である。
【図２０Ｂ】中心軸１６の端部を示す説明図である。
【図２１Ａ】中心軸１６の端部の別の例を示す説明図である。
【図２１Ｂ】中心軸１６の端部の別の例を示す説明図である。
【図２２Ａ】中心軸１６の端部の別の構成例である。
【図２２Ｂ】中心軸１６の端部の別の構成例である。
【図２３Ａ】中心軸１６の端部の別の構成例である。
【図２３Ｂ】中心軸１６の端部の別の構成例である。
【図２４Ａ】金属板６０の端部の加工例を示す説明図である。
【図２４Ｂ】金属板６０の端部の加工例を示す説明図である。
【図２４Ｃ】金属板６０の端部の加工例を示す説明図である。
【図２５】本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図２６】本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図２７】本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[第１の実施例]
図１は、動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図であり、なお、図１には、動力発生装置１００に接続される負荷（図示せず）の回転軸２１が破線で図示されている。動力発生装置１００は、中心軸１６と、モーター部１２０と、回転機構部１３０とを備える。
【００１８】
モーター部１２０と回転機構部１３０とは、後述するように、互いに勘合して一体化するように配置され、中心軸１６は、一体化されたモーター部１２０と回転機構部１３０の中央を貫通するように配置される。中心軸１６は、軸方向に延びる貫通孔１６０を有しており、貫通孔１６０には、導電線束２５が挿通されている。
【００１９】
モーター部１２０は、ローター１２１と、ケーシング１２２とを備える。モーター部１２０は、以下に説明するように、ラジアルギャップ型の構成を有している。ローター１２１の本体部は略円盤形状を有しており、その本体部の側壁の外周面には、永久磁石１２３が円筒形に配列されている。永久磁石１２３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石１２３の裏側の面（ローター１２１の側壁側の面）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク１２５が配置されている。
【００２０】
ローター１２１は、その中央に中心軸１６を挿通させるための貫通孔１２１１を有している。なお、貫通孔１２１１の内壁面と、中心軸１６の外周面との間には、２つの軸受け１１２が配置されている。軸受け１１２は、例えば、ボールベアリングによって構成されており、ローター１２１を中心軸１６に対して滑らかに回転可能にさせる。２つの軸受け１１２の間には、固定スペーサー１６５が配置されている。
【００２１】
ローター１２１の回転機構部１３０と対向する側の面には、貫通孔１２１１を中心とする略円環状の溝として形成された凹部１２１２が設けられている。貫通孔１２１１と凹部１２１２とを隔てる略円筒状の隔壁１２１３の外側の壁面には、ギア歯１２１ｔが形成されている。以後、このローター１２１の中央に設けられたギア歯１２１ｔを有する隔壁１２１３を「ローターギア１２１３」と呼ぶ。後述するように、本実施例におけるローターギア１２１３は、遊星ギアのサンギアとして機能する。
【００２２】
ケーシング１２２は、回転機構部１３０と対向する側の面が開放された略円筒形状の中空容体であり、ローター１２１を収容する。ケーシング１２２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；carbon fiber reinforced plastics）などの樹脂材料によって構成されるものとしても良い。これによって、動力発生装置１００の軽量化が可能である。
【００２３】
ケーシング１２２の底面の中央には、中心軸１６を挿通するための貫通孔１２２１が形成されている。中心軸１６とケーシング１２２とは互いに固定的に取り付けられる。なお、ケーシング１２２の外側には、中心軸１６の保持性を向上させるための軸受けリング１１３がネジにより取り付けられている。
【００２４】
ケーシング１２２の内周面には、電磁コイル１２４が、ローター１２１の永久磁石１２３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、モーター部１２０では、電磁コイル１２４がステーターとして機能し、ローター１２１に対し中心軸１６を中心として中心軸１６の周りを回転させる。なお、電磁コイル１２４とケーシング１２２との間には、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク１２８が配置されている。中心軸１６から永久磁石１２３を放射方向に投射したときに、投射領域にコイルバックヨークが形成されている。
【００２５】
ケーシング１２２の底面には、永久磁石１２３の位置を検出する位置検出部１２６と、ローター１２１の回転を制御するための回転制御回路１２７が設けられている。位置検出部１２６は、例えば、ホール素子によって構成され、永久磁石１２３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。位置検出部１２６は、回転制御回路１２７と信号線を介して接続されている。
【００２６】
回転制御回路１２７には、導電線束２５から分岐した導電線がコネクタ１２７１を介して接続されている。また、回転制御回路１２７は、電磁コイル１２４と電気的に接続されている。回転制御回路１２７上には、位置検出部１２６が配置されている。位置検出部１２６は、例えばホール素子を用いた磁気センサーを有しており、永久磁石１２３の磁束密度を電気角２π周期で検出し検出信号として出力する。回転制御回路１２７は、位置検出部１２６が出力する検出信号を動力発生装置１００の駆動を制御する制御部（図示せず）に送信する。また、回転制御回路１２７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル１２４に電力を供給して磁界を発生させ、ローター１２１を回転させる。
【００２７】
回転機構部１３０は、ローター１２１のローターギア１２１３とともに遊星ギアを構成し、減速機として機能する。回転機構部１３０は、ギア固定部１３１と、３個のプラネタリーギア１３２と、負荷接続部１３３とを備える。なお、図３では便宜上、２個のプラネタリーギア１３２のみを図示してある。
【００２８】
ギア固定部１３１は、内壁面にギア歯１３１ｔが設けられた略円環状のギアであるアウターギア１３１１と、アウターギア１３１１の外周に突出した鍔部１３１２とを有している。ギア固定部１３１は、鍔部１３１２と、モーター部１２０のケーシング１２２の側壁端面とを固定用ボルト１１４によって締結することにより、モーター部１２０に固定的に取り付けられる。
【００２９】
ギア固定部１３１のアウターギア１３１１は、ローター１２１の凹部１２１２に収容される。また、アウターギア１３１１の内周面と、ローターギア１２１３の外周面との間には、３個のプラネタリーギア１３２が、ローターギア１２１３の外周に沿って、ほぼ等間隔で配置される。なお、プラネタリーギア１３２のギア歯１３２ｔと、アウターギア１３１１のギア歯１３１ｔおよびローターギア１２１３のギア歯１２１ｔとが互いに噛み合うことにより、これら３種のギア１２１３，１３２，１３１１は連結される。
【００３０】
負荷接続部１３３は、プラネタリーキャリアとして機能する略円筒形状の部材である。負荷接続部１３３の底面の中央には、中心軸１６を挿通する貫通孔１３３１が設けられている。貫通孔１３３１の内壁面と、中心軸１６の外周面との間には、負荷接続部１３３が中心軸１６を中心に回転可能とするための軸受け１１２が配置されている。すなわち、本実施例では、中心軸１６は負荷接続部１３３と直接繋がっていない。すなわち、中心軸１６には負荷が掛からない構成となっている。なお、負荷接続部１３３に取り付けられた軸受け１１２と、ローター１２１に取り付けられた軸受け１１２との間には、スペーサー１１５が配置される。
【００３１】
ここで、ギア固定部１３１の中央部には、アウターギア１３１１の内周空間に連通する略円形形状の開口部１３１３が形成されており、負荷接続部１３３は、その開口部１３１３に配置される。負荷接続部１３３のモーター部１２０側（図３の紙面右側）の底面には、ローター１２１の凹部１２１２に収容されたプラネタリーギア１３２の回転軸１３２ｓを回転可能に保持するための軸孔１３３２が形成されている。
【００３２】
中心軸１６の端部にはネジ山が形成されており、負荷接続部１３３の外側（図３の紙面左側）の底面には、中心軸１６の保持性を向上させるための軸受けリング１１３がネジにより取り付けられている。後述するように、本実施例では、中心軸１６は金属板をパイプ形状に曲げて形成されている。この場合、軸受けリング１１３は、中心軸１６が、パイプ形状から元の金属板の形状に戻らないようにパイプ形状を保持する役割も有している。負荷接続部１３３の外側の底面には、さらに、負荷の回転軸２１が、固定用ボルト１１４によって固定されている。
【００３３】
図２は、中心軸１６を形成する前の金属板示す説明図である。金属板６０は、略長方形形状を有している。金属板６０の一方の長辺には凸部６０１が形成され、対となる他方の長辺には凹部６０２が形成されている。対となる長辺同士が重なるように金属板６０を略円筒形（パイプ状）の形状に丸めると、凸部６０１と凹部６０２とが勘合し、中心軸１６を形成する。中心軸１６の中空側は、軸方向に延びる貫通孔１６０となっており、中心軸１６を動力発生装置１００に組み込んだときに、貫通孔１６０には、導電線束２５が挿通される。このような長辺に凹凸を有する金属板６０は、プレスにより容易に形成することができる。
【００３４】
図３は、中心軸１６を構成する金属板の別の構成例を示す説明図である。この実施例では、金属板６０の長辺に形成された凸部６０１は、先端側が広く、根元側が狭く形成されている。一方、他方の長辺の凹部６０２は、底側が広く、底と反対側が狭くなるように形成されている。このように、凸部６０１を、先端側が広く、根元側が狭くなるように形成し、凹部６０２を、底側が広く、底と反対側が狭くなるように形成してもよい。こうすると、凸部６０１と凹部６０２の接触長さが長くなるので、勘合が外れにくくなる。さらに、凸部６０１の先端側を幅広とし、凹部６０２の底を幅広としているので、中心軸１６がパイプ形状から平板である金属板６０に戻ろうとするときに、凸部６０１の先端部が凹部６０２の側面に引っかかる。その結果、勘合が外れにくくなり、勘合の強度を強くすることができる。また、この実施例では、凸部６０１、凹部６０２は、長辺の全部にわたり形成されている。このような形状では、２つの凸部６０１の間に凹部６０２が形成されていると考えることもできる。すなわち、金属板６０の対抗する各辺は、金属板６０をパイプ形状に丸めたときに対抗する辺を勘合させるための凹凸を有していると言える。このとき、凸部６０１の大きさ、形状は、その凸部６０１の隣の凹部６０２の大きさ、形状と同じであることが好ましい。すなわち、凸部６０１の先端部の幅と凹部６０２の底の幅が同じ幅Ｌ１であり、凸部６０１の根元の幅と凹部６０２の底と反対側の幅が同じ幅Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）であることが好ましい。
【００３５】
図４は、中心軸１６を構成する金属板の別の構成例を示す説明図である。図４（Ａ）は平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ切断線で切ったときの断面を示し、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の４Ｃ−４Ｃ切断線で切ったときの断面を示し、図４（Ｄ）、（Ｅ）は、図４（Ａ）に示す金属板をパイプ状に丸めたときの断面を示す説明図である。この構成例では、金属板６０は、長辺に、金属板６０の厚さよりも薄い薄厚部６０３と、薄厚部６０３の反対側の面に形成される切り欠き６０４とを有する。ここで、薄厚部６０３と、切り欠き６０４とは、図４（Ｃ）に示すように、長辺にそって、千鳥状に交互に形成されている。この金属板６０を略円筒形（パイプ形）の形状に丸めると、図４（Ｄ）に示すように、薄厚部６０３と切り欠き６０４とが勘合し、中心軸１６の形状が形成される。図４（Ｅ）は、２枚の金属板６０を勘合させたものである。このように、１枚の金属板６０を円形に丸める他、金属板６０を半円径に丸め、２枚の丸めた金属板６０を勘合させてもよい。勘合させる金属板６０の枚数は２枚以上であってもよい。１枚の金属板６０をパイプ形状に丸めるためには、３６０°曲げる必要があるため、複数回のプレスが必要となるが、勘合させる金属板６０の枚数が２枚以上の場合、金属板６０を最大でも１８０°曲げればよく、１８０°以上大きく曲げなくてもよいので、１回のプレスにより、金属板６０を容易に丸めることが出来る。
【００３６】
図５は、中心軸１６に固定スペーサーを備える例である。中心軸１６は、図２〜４のいずれかに示された金属板６０を用いてパイプ状に丸めることにより形成されている。一般に金属は、復元力を有しているため、凸部６０１と凹部６０２との勘合、あるいは、薄厚部６０３と、切り欠き６０４との勘合だけでは、もとの金属板６０の状態に戻ろうとする場合がある。この実施例では、中心軸１６に円周に沿って配置される固定スペーサー１６５を備えている。固定スペーサー１６５は、リング形状を有しており、固定スペーサー１６５のリングの内部に中心軸１６を嵌めこむことにより、中心軸１６がもとの金属板６０の状態に戻ろうとするのを抑制する。図５の示す例では、固定スペーサー１６５は、中心軸１６の軸方向のほぼ中央に１つ設けられているが、固定スペーサー１６５の数や配置位置について、様々な数や位置を採用することができる。また、図１に示した軸受け１１２、軸受けリング１１３、スペーサー１１５は、固定スペーサー１６５と同様に、中心軸１６がもとの金属板６０の状態に戻ろうとするのを抑制する機能も有している。
【００３７】
以上、第１の実施例によれば、中心軸１６と負荷接続部１３３とは異なる部材であり、中心軸１６には、負荷あるいはトルクが掛からない。したがって、中心軸１６に捻れ強度は求められない。したがって、中心軸１６を、金属板６０をパイプ状に丸めることにより形成してもよい。すなわち、重い無垢の軸を用いなくても良いので、動力発生装置１００を軽量化することができる。また、金属板６０をプレスにより形成し、金属板６０を丸めることにより中心軸１６を製造することが出来る。この中心軸１６の製造は、無垢の軸を製造するよりも容易である。
【００３８】
なお、第１の実施例では、ローター１２１から回転機構部１３０（遊星ギア機構）を介して負荷接続部１３３に動力を伝達しているが、ローター１２１から直接負荷接続部１３３に動力を伝達する構成であってもよい。また、本実施例では、回転機構部１３０として遊星ギア機構を採用しているが、ハーモニックドライブ機構や、サイクロ機構を採用してもよい。
【００３９】
［第２の実施例］
図６は、第２の実施例を示す説明図である。図６（Ａ）は、電動モーター１０を中心軸１６に平行な面で切った断面であり、図６（Ｂ）は、電動モーター１０を中心軸１６に垂直な面で切った断面である。第１の実施例では、中心軸１６は、ステーターの一部を形成しており、中心軸１６にはトルクが掛からない構成であったが、第２の実施例では、中心軸１６がローターの一部となっており、中心軸１６にはトルクが掛かる構成である。しかし、中心軸１６にトルクが掛かっても、トルクの大きさが小さければ、第１の実施例と同様に、金属板６５をパイプ状に丸めることにより形成された中心軸１６を用いることが可能である。
【００４０】
電動モーター１０は、略円筒状のステーターであるケーシング１２２が外側に配置され、略円筒状のローター１２１が内側に配置されたラジアルギャップ構造のインナーローター型モーターである。ケーシング１２２は、ケーシング１２２の内周に沿って配列された複数の電磁コイル１２４Ａ、１２４Ｂを有している。電磁コイル１２４Ａ、１２４Ｂは、コアレス（空心）である。なお、電磁コイル１２４Ａ、１２４Ｂを合わせて電磁コイル１２４とも呼ぶ。ケーシング１２２には、さらに、ローター１２１の位相を検出する位置センサーとしての位置検出部１２６が、配置されている。なお、位置検出部１２６は、電磁コイル１２４Ａ，１２４Ｂの各相に対応して１つずつ配置されているが、図６（Ａ）では、位置検出部１２６を１つのみ記載し、もう１つの磁気センサーは記載を省略している。位置検出部１２６は、回転制御回路１２７の上に固定されており、回転制御回路１２７は、ケーシング１２２に固定されている。また、回転制御回路１２７は、コネクタ１２７１により外部の制御回路と接続されている。
【００４１】
ローター１２１は、中心に中心軸１６を有し、外周に６つの永久磁石１２３を有している。各永久磁石１２３は、中心軸１６の中心から外部に向かう径方向（放射方向）に沿って磁化されている。また、永久磁石１２３と電磁コイル１２４とは、ローター１２１とステーターであるケーシング１２２の対向する円筒面に対向して配置されている。
【００４２】
中心軸１６は、ケーシング１２２の軸受け１１２で支持されている。本実施例では、ケーシング１２２の内側に、コイルバネ２６０を備えている。このコイルバネ２６０は、永久磁石１２３を図の左方向に押すことによって、永久磁石１２３の位置決めを行っている。但し、コイルバネ２６０は省略可能である。
【００４３】
ケーシング１２２は、略円筒形形状を有しており、円筒部分にコイルバックヨーク１２８を備える。コイルバックヨーク１２８は、永久磁石１２３から電磁コイル１２４へ向かう方向に永久磁石１２３を投射したときのケーシング１２２を投射する領域である。なおこの永久磁石１２３の投射領域には、電磁コイル１２４のコイルエンドが掛からないように構成されていることが好ましい。コイルバックヨーク１２８は、永久磁石１２３からの磁束を電磁コイル１２４に集中させる。なお、永久磁石１２３は、中心軸１６との間に磁石バックヨーク１２５を有し、中心軸１６方向の両側に、磁石サイドヨーク１２９を備える。磁石バックヨーク１２５は、コイルバックヨーク１２８と同様に、永久磁石１２３の磁束を電磁コイル１２４に集中させるように機能する。磁石サイドヨーク１２９は、永久磁石１２３の磁束が中心軸１６に沿った方向に漏れるのを抑制する。
【００４４】
図７〜９は、第２の実施例における中心軸１６の製造工程の一部を示す説明図である。図７に示す工程では、中心軸１６の表面に高摩擦層５０を形成する。高摩擦層５０は、中心軸１６の表面の摩擦を大きくする。高摩擦層５０として、例えばサンドブラスターによる高摩擦層を用いることが出来る。中心軸１６の表面の摩擦を大きくすることにより、次工程で磁石バックヨーク１２５、永久磁石１２３、磁石サイドヨーク１２９を形成するための成形材の固着強度を高めることができる。
【００４５】
図８に示す工程では、高摩擦層５０の上に、成形材２３７を用いて、磁石バックヨーク１２５、永久磁石１２３、磁石サイドヨーク１２９を取り付けてローター１２１を形成する。成形材として、シリコン系の樹脂を用いることが出来る。また、成形材として、マグネシウムやアルミ系の合金を用いることが出来る。
【００４６】
図９に示す工程では、バランス部材２３８を取り付けることにより、ローター１２１の回転バランスを調製する。バランス部材２３８を取り付ける他、成形材２３７を削るなどしてローター１２１の回転バランスをとっても良い。
【００４７】
図１０は、中心軸１６の補強例を示す説明図である。第２の実施例では、第１の実施例と異なり、中心軸１６に多少のトルクが掛かる。したがって、捻れ強度を高めるために、補強をすることが好ましい。図１０に示す補強例では、中心軸１６に加圧治具２５０を備える。加圧治具２５０は、円筒形形状を有しており、半径方向の断面２５１を有している。断面２５１と直角に交わるようにネジ穴２５２が形成されており、このネジ穴２５２にネジ２５３を差し込んで締めることにより、中心軸１６が広がり、元の金属板６０（図２等）に戻らないように加圧する。
【００４８】
図１１は、軸の別の補強例を示す説明図である。この例では、中心軸１６の端部において、金属板６０（図２等）接合部を溶接し、溶接部２５５を形成している。このように、溶接することにより、中心軸１６が広がり、元の金属板６０に戻ることを抑制してもよい。なお、図１０に示した加圧治具２５０による補強及び溶接部２５５による中心軸１６の補強は、第１の実施例にも適用することができる。
【００４９】
［軸の製造方法の具体例］
以下では、中心軸１６についての詳細な説明として、その製造方法について説明する。図１２Ａは、中心軸１６を形成するための金属板６５を示す説明図である。図１２Ｂは、金属板６５をプレス加工した状態を示す説明図である。中心軸１６を製造するには、まず、図１２Ａに示すように矩形板状または帯状の大型金属板（第１金属板）６５を用意する。この大型金属板６５としては、例えば厚さ１ｍｍ程度の亜鉛メッキ鋼板が用いられる。続いて、この大型金属板６５をプレス加工することで切断処理し、図１２Ｂに示すように中心軸１６（例えば図１）に対応する大きさの細長い略矩形板状の金属板（第２金属板）６０、すなわち中心軸１６の基材となる金属板６０を形成する。
【００５０】
ただし、この大型金属板６５をプレス加工するに際しては、前記の切断処理と同時に、前述した一対の端部間に形成される繋ぎ目において折曲部を形成するべく、対向する一対の長辺となる端部６１ａ、６１ｂの、長さ方向における両端部に、矩形波状の凹凸部１１０を形成する。また、各長辺（端部）においては、その両端部に形成した凹凸部１１０間に、直線部１１１を形成する。
なお、これら一対の長辺（端部６１ａ、６１ｂ）は、プレス加工によって近接させられ、あるいは当接させられるため、当然ながら互いに対応する（対向する）箇所間では、一方の長辺の凹凸部１１０が凸部となる場合に、他方の長辺の凹凸部１１０では凹部となるように形成する。また、逆に一方の長辺の凹凸部１１０が凹部となる場合に、他方の長辺の凹凸部１１０では凸部となるように形成する。
また、このような金属板６０の形成に際しては、一対の長辺（端部６１ａ、６１ｂ）をプレス加工によって近接させた際、その間に形成される繋ぎ目においてこれに形成される隙間、すなわち互いに対向する端部（端面）間の距離が、各部位間において後述するような関係になるように寸法等を設計しておき、これに基づいてプレス加工を行う。
【００５１】
図１３Ａ〜１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃは、金属板６０の加工工程図である。次いで、金属板６０を図１３Ａ〜１３Ｃ、図１４Ａ〜１４Ｃのプレス加工工程図に示すように円筒状（パイプ状）にプレス加工し、その両側（長辺側）の端部６１ａ、６１ｂを近接させ、あるいは当接させる。
すなわち、まず、図１３Ａに示す雄型１０１と雌型１０２とで金属板６０をプレス加工し、金属板６０の両側部６２ａ、６２ｂを円弧状（望ましくは略１／４円弧）に曲げる。なお、図１３Ａにおいては、各部材を分かりやすくするため、金属板６０と雄型１０１と雌型１０２との間にそれぞれ間隔を開けてこれらの部材を記しているが、この間隔は実際には存在せず、金属板６０と雄型１０１と雌型１０２とはそれぞれの接触部においてほぼ密着している。これは、後述する図１３Ｂ、１３Ｃ、図１４Ａ〜１４Ｃにおいても同様である。
【００５２】
続いて、図１３Ａで得られた金属板６０の幅方向（曲げ方向）における中央部を、図１３Ｂに示す雄型１０３と雌型１０４とでプレス加工し、円弧状（望ましくは略１／４円弧）に曲げる。
次いで、図１３Ｃに示すように、図１３Ｂで得られた金属板６０の内部に芯型１０５を配置し、図１３Ｃに示す上型１０６と下型１０７とを用いて、図１４Ａ〜１４Ｃに示すようにして金属板６０の両側部６２ａ、６２ｂの各端面（端部）６１ａ、６１ｂを近接させる。
【００５３】
ここで、図１３Ｃおよび図１４Ａ〜１４Ｃに示す芯型１０５の外径は、形成する円筒状の中空パイプの内径と等しくしてある。また、上型１０６のプレス面１０６ｃの半径と下型１０７のプレス面１０７ａの半径は、それぞれ、形成する中空パイプの外径の半径と等しくしてある。また、図１４Ａ〜１４Ｃに示すように上型１０６は左右一対の割型であり、これら割型１０６ａ、１０６ｂは、それぞれ独立して昇降可能に構成されている。
【００５４】
すなわち、図１３Ｃに示す状態から、図１４Ａに示すように右側の上型１０６ａを下型１０７に対して相対的に下降させ（以下、同様に型の移動は相対的移動を意味する）、金属板６０の一方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。なお、下型１０７も上型１０６と同様左右一対の割型とし（割面１０７ｂ参照）、この図１４Ａに示す工程の際に、同じ側の下型を上昇させてもよい。
次いで、図１４Ｂに示すように、芯型１０６を少し（一方の側の端部６１ａと他方の側の端部６１ｂとを近接させることができる程度に）下降させるとともに、他方の側の上型１０６ｂを下降させ、金属板６０の他方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。
【００５５】
その後、図１４Ｃに示すように、芯型１０５および一対の上型１０６ａ、１０６ｂをともに下降させ、円筒状の中空パイプを形成する。この状態で左右両側の端部６１ａ、６１ｂは、僅かな隙間を介して十分に近接し、あるいは部分的に当接した状態となる。すなわち、この円筒状の中空パイプにあっては、基材である金属板６０の両端部６１ａ、６１ｂが互いに近接しあるいは当接したことにより、これら両端部６１ａ、６１ｂ間に繋ぎ目が形成されている。したがって、この繋ぎ目には、通常は両端部６１ａ、６１ｂが僅かながら離間していることで隙間を有したものとなる。
【００５６】
図１５Ａは、中心軸１６を示す説明図である。本実施形態では、形成した中空パイプの真円度を高め、振れを少なくするべく、従来公知のセンターレス研磨加工を行い、前記中空パイプの外周面を研磨する。
すると、この中空パイプは、センターレス研磨加工前に比べその真円度がより良好になり、また、振れ量も小さい中心軸１６を形成する。また、この中心軸１６にあっては、前記の両端部６１ａ、６１ｂ間がより狭まることで、図１５Ａに示すようにこれら両端部６１ａ、６１ｂ間の隙間がより狭くされた繋ぎ目８０が形成される。
【００５７】
なお、前記のプレス加工やセンターレス研磨加工では、金属板６０の両端部６１ａ、６１ｂ間の隙間が無くなるように、すなわち、両端部６１ａ、６１ｂが互いに当接するようにするのが好ましい。しかしながら、得られる中空パイプ（中心軸１６）の真円度や振れ量を良好にしつつ、この隙間を完全に無くすのは非常に困難であり、したがって、現状ではある程度の隙間が形成されるようになる。
【００５８】
このようにして形成される繋ぎ目８０には、図１２Ｂに示した凹凸部１１０が嵌合したことにより、図１５Ａに示したように中心軸１６の両端部に矩形波状の折曲部８５が形成されている。また、これら折曲部８５間には、図１２Ｂに示した直線部１１１が近接していることにより、中央直線部８６が形成されている。この中央直線部８６は、後述する高摩擦層と対応する領域、すなわち、少なくとも高摩擦層を形成する領域を含んで形成されている。
【００５９】
図１５Ｂは、繋ぎ目８０近傍の断面を拡大して示す説明図である。この繋ぎ目８０は、前記金属板６０の外周面と内周面とが同じ寸法（幅）であることにより、例えば中央直線部８６では、図１５Ｂに示すように一対の端部（端面）６１ａ、６１ｂ間の距離が、中心軸１６の外周面側で相対的に広く、内周面側で相対的に狭くなっている。すなわち、これら一対の端部６１ａ、６１ｂ間の、中心軸１６の外周面側での距離ｄ１は、内周面側での距離ｄ２に比べて大になっている。具体的には、本実施形態では外周面側での距離ｄ１は３０μｍとなり、内周面側での距離ｄ２は１０μｍとなっている。
【００６０】
図１６Ａは折曲部８５を拡大して示す説明図である。図１６Ｂは、折曲部８５の断面を拡大して示す説明図である。前記の折曲部８５は、図１６Ａに示すように中心軸１６の中心軸１６ａと略平行な直線部（連結直線部）８５ａと、これに直交し、したがって中心軸１６ａに略直交する直線部（交差部）８５ｂとからなっている。すなわち、繋ぎ目８０において前記折曲部８５を形成した両端部は、前記直線部８５ｂからなる複数の交差部８７ａと、該交差部８７ａの一方の側の端部間を結ぶ第１直線部８７ｂ（連結直線部８５ａ）と、他方の側の端部間を結ぶ第２直線部８７ｃ（連結直線部８５ａ）とからなるように形成されている。ここで、第１直線部８７ｂは、前記中央直線部８６と同一直線上に形成されており、また、この第１直線部８７ｂは、第２直線部８７ｃより長く形成されている。
【００６１】
そして、本実施形態では、この折曲部８５において、一対の交差部８７ａ、８７ａと第２直線部８７ｃとによって形成される凸片８７ｄの先端部となる第２直線部８７ｃ側の、互いに対向する一対の端部間の距離ｄ７を、前記中央直線部８６において互いに対向する一対の端部間の距離ｄ６より長く形成している。また、この第２直線部８７ｃにおける端部間の距離ｄ７については、第１直線部８７ｂにおいて互いに対向する一対の端部間の距離ｄ８よりも長く形成している。ここで、第１直線部８７ｂにおける端部間の距離ｄ８については、前記中央直線部８６における端部間の距離ｄ６と同じかこれより長く形成するのが好ましい。なお、前記した一対の端部間の距離ｄ６、ｄ７、ｄ８は、いずれも中心軸１６における外周面に形成される隙間における端部間の距離とする。
【００６２】
具体的には、本実施形態では中央直線部８６における距離ｄ６が前述したように３０μｍであるのに対し、第２直線部８７ｃにおける距離ｄ７は、３０μｍより長く、例えば４０μｍ以上に形成されている。
このように距離ｄ７を距離ｄ６より長く形成しているので、このローラー本体（円筒軸）１６にあっては、円筒状中空パイプとしての形状や寸法についての精度がより高くなっている。
【００６３】
すなわち、このような中心軸１６を形成するための基材となる金属板６０では、前記第２直線部８７ｃを構成する一方の端部は、隣り合う一対の交差部８７ａ、８７ａとこれらの端部間を結ぶ第２直線部８７ｃとを外形とする凸片８７ｄとなる。したがって、金属板６０をプレス加工してこの凸片８７ｄを対向する端部に近接させようとした際、図１６Ｂ中に二点鎖線で示すように、この凸片８７ｄの先端側が円周面状に十分に曲げられずに、対向する端部に対して寸法ｔ１分浮いた状態になり、結果としてこの第２直線部８７ｃおいて段差を形成してしまう。すると、この段差に起因して、得られる中心軸１６には変形等が生じ易くなり、形状や寸法について良好な精度が得られにくくなってしまう。
【００６４】
そこで、この第２直線部８７ｃにおける端部間の距離ｄ７を、この第２直線部８７ｃより長く形成されている中央直線部８６における端部間の距離ｄ６よりも長くすることにより、図１６Ｂ中に実線で示すように、凸片８７ｄの先端側が浮く分の寸法ｔ２が前記のｔ１に比べて少なく（小さく）なり、これによって第２直線部８７ｃにおいて段差が形成されるのを抑えることができる。なお、図１６Ｂでは、理解を容易にするため寸法ｔ２も大きく記しているが、実際にはこの寸法ｔ２はほとんど零に近くなり、実質的な段差がなくなるようになる。つまり、このように第２直線部８７ｃにおいて段差が形成されるのを抑えることにより、この段差に起因する中心軸１６の変形等を抑え、形状や寸法についての精度を高めることができるのである。
【００６５】
また、第１直線部８７ｂにおける端部間の距離ｄ８を、前記中央直線部８６における端部間の距離ｄ６と同じに形成した場合、金属板６０の、第１直線部８７ｂを構成する両側端と中央直線部８６を構成する両側端とを、それぞれ同じラインに合わせることができ、したがって金属板６０のプレス加工を容易にすることができる。よって、このように構成することにより、得られる中心軸１６の形状や寸法についての精度をより良好にし、変形等を抑えることができる。
【００６６】
一方、第１直線部８７ｂにおける端部間の距離ｄ８を、前記中央直線部８６における端部間の距離ｄ６より長く形成した場合には、図１６Ｂで説明した場合と同様に、この第１直線部８７ｂ側を先端部とする凸片８７ｅの先端側が浮く分の寸法を少なく（小さく）し、これによって第１直線部８７ｂにおいて段差が形成されるのを抑えることができる。
【００６７】
このようにして本発明に係る円筒軸となる中心軸１６を形成したら、図７に示したようにこの中心軸１６の表面に高摩擦層５０を形成する。
この高摩擦層５０の形成方法としては、乾式法及び湿式法（またはこれらを併用した方法）が採用可能であるが、本実施形態では乾式法が好適に採用される。
具体的には、まず、高摩擦層５０の形成材料として、樹脂粒子と無機粒子とを用意する。樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径１０μｍ程度の微粒子が好適に用いられる。
【００６８】
また、無機粒子としては、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）や炭化珪素（ＳｉＣ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等のセラミックス粒子が好適に用いられる。中でもアルミナは、比較的硬度が高く摩擦抵抗を高める機能が良好に発揮され、また、比較的安価であってコストダウンを妨げることもないため、より好適に用いられる。したがって、本実施形態では無機粒子としてアルミナ粒子を用いるものとする。このアルミナ粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整されたものが用いられる。破砕処理によって製造されることにより、このアルミナ粒子は端部が比較的鋭く尖ったものとなり、この鋭く尖った端部によって高い摩擦力を発揮するようになる。
【００６９】
また、このアルミナ粒子としては、本実施形態では粒径が１５μｍ以上９０μｍ以下の範囲とされ、かつ、中心径となる加重平均の粒径（平均粒径）が、４５μｍとなるように調整されたものが用いられている。すなわち、本発明では、アルミナ粒子（無機粒子）としてその平均粒径（中心径）が、前記の繋ぎ目８０の外周面側での距離ｄ１（３０μｍ）より大となるものが用いられる。また、特にその粒径分布（粒度範囲）については、前記繋ぎ目８０の外周面側での距離ｄ１より小となり、かつ、内周面側での距離ｄ２（１０μｍ）より大となる粒子を含んでいるのが好ましく、さらに、その粒径分布における最小粒径が、前記繋ぎ目８０における前記一対の端部６１ａ、６１ｂ間の最短距離、つまり内周面側での距離ｄ２より大であるのが好ましい。
【００７０】
このような樹脂粒子と無機粒子とを用意したら、まず、中心軸１６に前記樹脂粒子を塗布する。すなわち、中心軸１６を塗装ブース（図示せず）内に配置し、さらにこの中心軸１６を単体の状態で例えば−（マイナス）電位にしておく。
そして、前記樹脂粒子を、静電塗装装置（図示せず）のトリボガンを用いて中心軸１６に向けて噴霧（噴出）し吹き付けつつ、この噴霧粒子（樹脂粒子）を＋（プラス）高電位に帯電させる。すると、この帯電された樹脂粒子は中心軸１６の外周面に吸着され、樹脂膜を形成する。
【００７１】
図１７Ａ〜図１７Ｃは、中心軸１６への樹脂膜の各形成工程における軸の状態を示す説明図である。樹脂粒子の吹付による樹脂膜の形成は、図７に示した高摩擦層５０の形成領域に対応させて、中心軸１６の全長に亘って行うことなく、例えばその両端部をテープ等でマスキングしておくことにより、図１７Ａに示すようにこの両端部を除いた中央部のみに行う。すなわち、中心軸１６の、回転作用領域（図７）である中央部に対応する領域にのみ、選択的に樹脂膜５１を形成する。なお、図１７Ａ及び後述する図１７Ｂ，１７Ｃでは、繋ぎ目８０については図示を省略している。
【００７２】
樹脂膜５１には、吹付塗装後に＋０．５ＫＶ程度の微弱な静電気が残存する。なお、この吹付塗装に際しては、中心軸１６を軸廻りに回転させることにより、その全周に亘って樹脂膜５１をほぼ均一な厚さに形成する。この樹脂膜５１の膜厚については、前記のアルミナ粒子の粉径を勘案して、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度に形成する。このような膜厚については、前記樹脂粒子の噴出量及び噴出時間等によって適宜に調整することができる。
【００７３】
図１８は、塗装ブースを示す説明図である。次いで、この樹脂膜５１を形成した中心軸１６を前記塗装ブースから取り出し、ハンドリングロボット（図示せず）によって図１８に示す別の塗装ブース９０に移す。この塗装ブース９０には、その下部に一対の回転駆動部材９１、９１が設けられており、これら回転駆動部材９１、９１には、中心軸１６を略水平に支持するためのチャック９２が設けられている。そして、中心軸１６の両端部をチャック９２、９２に保持させて固定し、さらに回転駆動部材９１によってチャック９２、９２を回転させる。これにより、中心軸１６をその軸廻りに、例えば１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ程度の低速でゆっくり回転駆動させる。なお、中心軸１６については、若干斜めに支持してもよいのはもちろんである。
【００７４】
また、塗装ブース９０には、その上部にコロナガン９３が配置されており、このコロナガン９３は、シャフト９４上を図１８中左右方向に移動するようになっている。また、塗装ブース９０の底部には排気機構１９４が設けられており、これによって塗装ブース９０内には下方に向かうゆっくりとした気流が形成されるようになっている。なお、この排気機構１９４の吸引風量は適宜に設定されるようになっている。
【００７５】
このような構成のもとに、中心軸１６をその軸廻りに回転させつつ、コロナガン９３から前記のアルミナ粒子９５を噴霧し吹き付けることにより、中心軸１６に形成した樹脂膜５１上に、アルミナ粒子９５を選択的に静電吸着させる。アルミナ粒子を前記樹脂膜５１上に選択的に静電吸着させるには、樹脂膜５１の形成と同様に、中心軸１６の両端部をテープ等でマスキングしておくことで行う。
【００７６】
この静電塗装時には、チャック９２及び回転駆動部材９１の表面電位が、中心軸１６の電位とほぼ等しくなり、しかも塗装ブース９０の内面電位が、電気的に中立で略零電位となるように設定する。コロナガン９３からのアルミナ粒子９５が、中心軸１６以外の部位に吸着されないようにするためである。この塗装ブース９０の内表面電位を電気的に中立に保持するためには、塗装ブース９０を、内表面電気抵抗が例えば１０１１Ω程度の鋼板を用いて製造するのが望ましい。
【００７７】
そして、コロナガン９３にかける電位を零Ｖとし、さらにこのコロナガン９３に供給するエアーの圧力を０．２Ｍｐａ程度に低く設定して、このコロナガン９３を図１０中の左右方向に移動させつつ、上方より略零電位のアルミナ粒子９５を吹き出させ、アルミナ粒子９５を自重で鉛直方向に自然落下させる。すると、前記したように中心軸１６の樹脂膜５１には、静電塗装によって形成されたことで微弱な静電気（約＋０．５ＫＶ）が残存しているため、この静電気によってアルミナ粒子９５が樹脂膜５１の全周にほぼ均一に静電吸着する。このようにして静電吸着したアルミナ粒子９５は、樹脂膜５１表面に当接しさらに一部入り込んだ状態で、この樹脂膜５１をバインダとして中心軸１６の外周面に付着する。
【００７８】
ここで、本実施形態では塗装ブース９０の内面電位が電気的に中立で略零電位となっており、しかも塗装ブース９０内の気流が下向きにゆっくりとした流れに形成されているので、アルミナ粒子９５はその自重によって鉛直方向下方に自然落下する。落下方向の下方には、水平支持された中心軸１６がその軸廻りにゆっくり回転しているので、この中心軸１６の外周面には、アルミナ粒子９５がほぼ均一に散布される。
【００７９】
したがって、特にマスキングされていない樹脂膜５１の表面にアルミナ粒子９５が均一に付着し、これによって中心軸１６には、図１７Ｂに示すようにその中央部の樹脂膜５１中に、アルミナ粒子（無機粒子）９５が分散し露出する。すなわち、アルミナ粒子９５は、静電吸着力によって樹脂膜５１に当接した際、この樹脂膜５１中に一部が入り込み、残部が樹脂膜５１の表面から突き出た状態になる。その際、アルミナ粒子９５は中心軸１６の表面に対して垂直に立った状態になり易いため、アルミナ粒子９５は均一に分布され、その殆どが鋭く尖った端部（頂部）を外側に向けて付着する。
【００８０】
したがって、アルミナ粒子９５は樹脂膜５１の表面から突き出た端部により、高い摩擦力を発揮するようになる。ここで、アルミナ粒子９５が用紙Ｐに対して必要かつ十分な摩擦力を発揮するには、樹脂膜５１の面積に対して、アルミナ粒子９５の占める面積が２０％〜８０％となるようにするのが好ましい。なお、このアルミナ粒子９５の塗布（散布）については、アルミナ粒子９５が鉛直方向下方にゆっくりと散布されるのであれば、静電塗装法による塗布に限定されるものではなく、例えばスプレーガンを用いた塗布（散布）法であってもよい。
【００８１】
このようにしてアルミナ粒子９５を樹脂膜５１上に散布し付着させたら、この中心軸１６を１８０℃〜３００℃程度の温度で２０分〜３０分間程度加熱し、樹脂膜５１を焼成し硬化させることにより、アルミナ粒子９５を中心軸１６に固着する。これにより、図１７Ｃに示すように樹脂膜５１中にアルミナ粒子（無機粒子）９５が分散し露出してなる高摩擦層５０が形成され、本発明に係る中心軸１６が得られる。
なお、前記実施形態では、樹脂粒子の塗布（吹付）とアルミナ粒子（無機粒子）の塗布（吹付）とを別々の塗装ブースで実施したが、同一の塗装ブース内で行ってもよいのはもちろんである。
【００８２】
図１９は、継ぎ目８０を拡大して示す説明図である。このようにして高摩擦層５０を形成すると、特に図１５Ａ、１５Ｂに示した繋ぎ目８０には、金属板６０の端部（端面）６１ａ、６１ｂ間の隙間に起因する溝が形成されることなく、端部６１ａ、６１ｂ間の隙間が主にアルミナ粒子９５によって埋め込まれる。
すなわち、アルミナ粒子９５としてその平均粒径が、繋ぎ目８０の、外周面側での距離ｄ１より大となるものを用いているので、アルミナ粒子９５はその大半が繋ぎ目８０内に入り込むことなく、図１９に示すように中心軸１６の外周面上に樹脂膜５１を介して付着している。したがって、繋ぎ目８０には金属板６０の端部６１ａ、６１ｂ間に隙間が形成されているにもかかわらず、アルミナ粒子９５がこの隙間上を覆うことにより、この隙間に起因する溝が実質的に形成されなくなる。
【００８３】
また、アルミナ粒子９５として、前記繋ぎ目８０の外周面側での距離ｄ１より小となり、かつ、内周面側での距離ｄ２（１０μｍ）より大となる粒子９５ａを含む粒径分布（粒度範囲）のものを用いているので、このような粒子９５ａが前記繋ぎ目８０に形成された隙間に入り込んでここに留まることにより、繋ぎ目８０による溝が確実に形成されなくなる。また、使用時等において、中心軸１６に前記隙間を狭める方向に力が働いても、ここに入り込んだアルミナ粒子９５ａがこの力に抗するため、中心軸１６の変形が抑えられる。したがって、この中心軸１６を備えた電動モーター１０にあっては、中心軸１６の変形に起因する軸ブレが防止される。
【００８４】
このような中心軸１６を構成するローラー本体（円筒軸）１６にあっては、一対の端部６１ａ、６１ｂ間に形成された繋ぎ目８０が、図１５Ａに示したように直線状に形成された中央直線部８６と、この中央直線部８６の両側に形成された折曲部８５とによって形成されているので、中央直線部８６では凹凸による嵌合がなくなる。そのため、繋ぎ目８０の全長に亘って凹凸による嵌合部を形成した場合に比べ、中心軸１６に歪みや捩れ等が生じにくくなり、真円度や振れなど、形状や寸法について良好な精度が得られ易くなる。
【００８５】
また、図１６Ａに示したように、折曲部８５における第２直線部８７ｃにおいて互いに対向する一対の端部間の距離ｄ７を、中央直線部８６において互いに対向する一対の端部間の距離ｄ６より長く形成しているので、この中心軸１６にあっては、円筒状中空パイプとしての形状や寸法についての精度がより高くなっている。
【００８６】
すなわち、図１６Ｂ中に実線で示したように、第２直線部８７ｃを形成する凸片８７ｄの先端側が外側に浮く分の寸法ｔ２を、図１６Ｂ中に二点鎖線で示した寸法ｔ１に比べて少なく（小さく）することができ、これによって第２直線部８７ｃにおいて段差が形成されるのを抑えることができる。そして、このように第２直線部８７ｃにおいて段差が形成されるのを抑えることにより、この段差に起因する中心軸１６の変形等を抑え、形状や寸法についての精度を高めることができる。
【００８７】
また、折曲部８５における連結直線部８５ａとなる第１直線部８７ｂ、第２直線部８７ｃを、中心軸１６の中心軸１６ａに略平行に形成しているので、これら連結直線部８５ａが中央直線部８６と略平行になり、したがって基材となる金属板６０をプレス加工した際、繋ぎ目８０の全長に亘って対向する一対の端部６１ａ、６１ｂ間を、比較的精度良く近接させあるいは当接させることができる。
また、前記連結直線部８５ａにおける第１直線部８７ｂを、中央直線部８６と同一直線上に形成しているので、これによっても、金属板６０をプレス加工した際に繋ぎ目の全長に亘って対向する一対の端部間を、比較的精度良く近接させあるいは当接させることができる。
【００８８】
また、前記連結直線部８５ａにおける第１直線部８７ｂを、第２直線部８７ｃより長く形成しているので、これによっても、金属板をプレス加工した際に繋ぎ目の全長に亘って対向する一対の端部間を、比較的精度良く近接させあるいは当接させることができる。
さらに、前記連結直線部８５ａの第２直線部８７ｃにおける端部間の距離ｄ７を、第１直線部８７ｂにおける端部間の距離ｄ８より長く形成しているので、特に第１直線部８７ｂにおける端部間の距離ｄ８を前記中央直線部８６における端部間の距離ｄ６と同じにしても、また、これより長くしても、いずれの場合にも前述したように得られる中心軸１６に変形等が生じるのを抑えることができる。
また、折曲部８５における交差部８７ａを、中心軸１６の中心軸１６ａに対して略直交する方向に延在させているので、金属板６０をプレス加工した際に、該交差部８７ａにおいて対向する端部間を、比較的精度良く近接させあるいは当接させることができる。
【００８９】
そして、このような中心軸１６に高摩擦層５０を形成してなる中心軸１６は、金属板６０が円筒状にプレス加工されてなる中心軸１６を用いていることにより、中実の丸棒材を用いた場合に比べてコストダウン及び軽量化が可能になになり、また、アルミナ粒子９５（無機粒子）を含有してなる高摩擦層５０が設けられていることにより、良好な永久磁石の保持力を発揮するものとなる。
さらに、中心軸１６が前記したように形状や寸法についての精度がより高くなっているので、精度が不十分であることに起因する回転ブレも抑制されたものとなる。
【００９０】
図２０Ａ、２０Ｂは、中心軸１６の端部を示す説明図である。中心軸１６の両端部には、その一方あるいは両方に、負荷を連結するための係合部が形成可能になっている。例えば、図２０Ａ，２０Ｂに示すように、円筒状のパイプ（中空パイプ）からなる中心軸１６の相対向する位置、すなわち中心軸１６の直径を規定する二点の形成面に、それぞれ貫通孔７１ａ、７１ａを形成し、これら一対の貫通孔７１ａ、７１ａを含んでなる係合孔（係合部）７１を形成することができる。この係合孔７１によれば、負荷を軸やピン等（図示せず）によって固定することができる。
【００９１】
図２１Ａ、２１Ｂは、中心軸１６の端部の別の例を示す説明図である。図２１Ａ、２１Ｂに示すように、中心軸１６の端部にＤカット状の係合部７３を形成することもできる。この係合部７３は、円筒状の中空パイプ（中心軸１６）の端部に形成されたもので、図２１Ａに示すようにその一部が平面視矩形状に切り欠かれて開口７３ａを形成し、これによって図２１Ｂに示すように端部側面の外形が見掛け上Ｄ状に形成されたものである。
【００９２】
したがって、歯車等の連結部品（図示せず）を、この見掛け上Ｄ状に形成された係合部７３に係合させることにより、該連結部品を中心軸１６に対し空回りさせることなく、取り付けることができる。また、この係合部７３については、中空パイプ（中心軸１６）の内部孔に通じる溝状の開口７３ａが形成されていることから、この開口７３ａを利用することによっても、連結部品を中心軸１６に対し空回りさせることなく取り付けることができる。具体的には、連結部品に凸部を形成しておき、この凸部を前記開口７３ａに嵌合させることにより、空回りを防止することができる。
【００９３】
図２２Ａ、２２Ｂは、中心軸１６の端部の別の構成例である。図２２Ａ、２２Ｂに示すように、中心軸１６の端部に溝７４ａとＤカット部７４ｂとを有した係合部７４を形成することもできる。この係合部７４において、Ｄカット部７４ｂは中心軸１６の外端に形成されており、溝７４ａはＤカット部７４ｂより内側に形成されている。溝７４ａは、図２２Ａに示すように、中心軸１６がその周方向に略半分切り欠かれて形成されたものである。Ｄカット部７４ｂは、溝７４ａの外側において該溝７４ａと直交する方向に延在する開口７４ｃを有し、この開口７４ｃの両側に、一対の折曲片７４ｄ、７４ｄを有したものである。すなわち、図２２Ｂに示すようにこれら一対の折曲片７４ｄ、７４ｄが中心軸１６の軸側に折曲させられたことにより、これら折曲片７４ｄ、７４ｄに対応する部分が、中心軸１６の円形の外周面から凹んだ状態となっている。
【００９４】
したがって、歯車等の連結部品（図示せず）を、前記溝７４ａに係合させまたはＤカット部７４ｂに係合させることにより、該連結部品を中心軸１６に対し空回りさせることなく、取り付けることができる。また、この係合部７４では、折曲片７４ｄ間に形成された開口７４ｃを利用することによっても、連結部品を中心軸１６に対し空回りさせることなく取り付けることができる。具体的には、連結部品に凸部を形成しておき、この凸部を前記開口７４ｃに嵌合させることにより、空回りを防止することができる。
【００９５】
図２３Ａ、２３Ｂは、中心軸１６の端部の別の構成例である。図２３Ａ，２３Ｂに示すように、中心軸１６の端部に溝７５ａと開口７５ｂとを有した係合部７５を形成することもできる。この係合部７５において、開口７５ｂは中心軸１６の外端に形成されており、溝７５ａは開口７５ｂより内側に形成されている。溝７５ａは、図２３Ａに示すように、中心軸１６がその周方向に略半分切り欠かれて形成されたものである。開口７５ｂは、溝７５ａの外側において中心軸１６の一部が平面視矩形状に切り欠かれ、これによって図２３Ｂに示すように端部側面の外形が見掛け上Ｄ状に形成されたものである。
【００９６】
したがって、歯車等の連結部品（図示せず）を、前記溝７５ａに係合させまたは開口７５ｂによって形成された見掛け上Ｄ状に形成された部位に係合させることにより、該連結部品を中心軸１６に対し空回りさせることなく、取り付けることができる。また、この係合部７５でも、図２１Ａ、２１Ｂに示した係合部７３と同様に、開口７５ｂを利用することによって、連結部品を中心軸１６に対し空回りさせることなく取り付けることができる。
【００９７】
このような係合孔７１や係合部７３、７４、７５を形成するには、金属板６０をプレス加工して得られた中心軸１６に対して、さらに切削加工等を施すことで行うことができる。例えば、図２１Ａ，２１Ｂに示した係合部７３については、その端部を切削加工して開口７３ａを形成することにより、見掛け上Ｄ状の係合部７３を形成することができる。また、図２０Ａ，２０Ｂに示した係合孔７１についても、中心軸１６に対して孔開け加工することで、一対の貫通孔７１ａ、７１ａをより良好に対向させることができる。
【００９８】
しかしながら、このように中心軸１６に対してさらに加工を施すのでは、係合部の形成だけのために別途加工工程を追加することで、コストや時間についての効率が低下してしまう。そこで、中心軸１６にプレス加工する前に、別のプレス加工によって係合部となる展開係合部を金属板に形成しておき、この金属板をプレス加工して中心軸１６とする際に、係合部も同時に形成するのが好ましい。
【００９９】
図２４Ａ〜２４Ｃは、金属板６０の端部の加工例を示す説明図である。図１２Ａに示した大型の金属板（第１金属板）６５を図１２Ｂに示したような凹凸部１１０を有した細長い略矩形板状の金属板（第２金属板）６０にプレス加工する際、この大型金属板６５から小型の金属板６０への加工と同時に、得られる金属板６０の長辺の長さ方向における端部、すなわち折曲部８５の外端部に、切欠状、突片状、孔状、あるいは溝状等の展開係合部を形成する。例えば、図２４Ａに示すように金属板６０の凹凸部１１０の外端部の所定位置に一対の貫通孔７１ａ、７１ａを加工し、これらを展開係合部７６ａとしておくことにより、この金属板６０をプレス加工することで前記一対の貫通孔７１ａ、７１ａを対向させ、図２０Ａ，２０Ｂに示した係合孔７１を形成することができる。
【０１００】
また、図２４Ｂに示すように、金属板６０の凹凸部１１０の外端部を所定形状に切り欠いて展開係合部７６ｂとしておくことにより、この金属板６０をプレス加工することで図２２Ａ，２２Ｂに示した係合部７４を形成することができる。すなわち、展開係合部７６ｂとして、一対の切欠部（凹部）７４ｅ、７４ｅと一対の突片７４ｆ、７４ｆとを形成しておくことにより、係合部７４を形成することができる。ただし、この例では、金属板６０をプレス加工した後、一対の突片７４ｆ、７４ｆを内側に折り曲げ加工して折曲片７４ｄとする必要があるため、加工工程についてのコストや時間の効率化を十分に高めるにはやや不十分であるとも言える。
【０１０１】
そこで、図２４Ｃに示すように、金属板６０の凹凸部１１０の外端部を所定形状に切り欠いて展開係合部７６ｃとしておくことにより、この金属板６０をプレス加工することで図２３Ａ，２３Ｂに示した係合部７５を形成することができる。すなわち、展開係合部７６ｃとして、一対の切欠部（凹部）７５ｃ、７５ｃと一対の突片７５ｄ、７５ｄとを形成しておくことにより、係合部７５を形成することができる。この例では、金属板６０をプレス加工した際に一対の突片７５ｄ、７５ｄも円弧状に曲げることにより、これら突片７５ｄ、７５ｄ間に図２３Ｂに示した開口７５ｂを形成することができる。したがって、プレス加工によって形成した中心軸１６に対し、さらに加工を追加する必要がなく、これにより加工工程についてのコストや時間の効率化を十分に高めることができる。
【０１０２】
図２５は、本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモーター３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター３３１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【０１０３】
図２６は、本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モーター３４３０とを有している。このモーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモーター３４３０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【０１０４】
図２７は、本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。このモーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。このモーター３５１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【０１０５】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…電動モーター
１５…ステーター
１６…軸
１６ａ…軸
２１…回転軸
２５…導電線束
５０…高摩擦層
５１…樹脂膜
６０…金属板
６１ａ…端部
６１ｂ…端部
６２ａ…側部
６５…金属板
７１…係合孔
７１ａ…貫通孔
７３…係合部
７３ａ…開口
７４…係合部
７４ａ…溝
７４ｃ…開口
７４ｄ…折曲片
７４ｆ…突片
７５…係合部
７５ａ…溝
７５ｂ…開口
７５ｄ…突片
７６ａ…展開係合部
７６ｂ…展開係合部
７６ｃ…展開係合部
８０…繋ぎ目
８５…折曲部
８５ａ…連結直線部
８５ｂ…直線部
８６…中央直線部
８７ａ…交差部
８７ｂ…第１直線部
８７ｃ…第２直線部
８７ｄ…凸片
８７ｅ…凸片
９０…塗装ブース
９１…回転駆動部材
９２…チャック
９３…コロナガン
９４…シャフト
９５…アルミナ粒子
９５ａ…アルミナ粒子
１００…動力発生装置
１０１…雄型
１０２…雌型
１０３…雄型
１０４…雌型
１０５…芯型
１０６…上型
１０６ａ…割型（上型）
１０６ｂ…上型
１０６ｃ…プレス面
１０７…下型
１０７ｂ参照…割面
１０７ａ…プレス面
１１０…凹凸部
１１１…直線部
１１２…軸受け
１１３…リング
１１４…固定用ボルト
１１５…スペーサー
１２０…モーター部
１２１…ローター
１２１ｔ…ギア歯
１２２…ケーシング
１２３…永久磁石
１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ…電磁コイル
１２５…磁石バックヨーク
１２６…位置検出部
１２７…回転制御回路
１２８…コイルバックヨーク
１２９…磁石サイドヨーク
１３０…回転機構部
１３１…ギア固定部
１３１ｔ…ギア歯
１３２…プラネタリーギア
１３２ｓ…回転軸
１３２ｔ…ギア歯
１３３…負荷接続部
１６０…貫通孔
１６５…固定スペーサー
１９４…排気機構
２３７…成形材
２３８…バランス部材
２５０…加圧治具
２５１…断面
２５２…ネジ穴
２５３…ネジ
２５５…溶接部
２６０…コイルバネ
６０１…凸部
６０２…凹部
６０３…薄厚部
１２１１…貫通孔
１２１２…凹部
１２１３…隔壁（ローターギア）
１２２１…貫通孔
１２７１…コネクタ
１３１１…アウターギア
１３１２…鍔部
１３１３…開口部
１３３１…貫通孔
１３３２…軸孔
３３００…自転車
３３１０…モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第２のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…モーター
３５００…鉄道車両
３５１０…モーター
３５２０…車輪
ｔ１…寸法
Ｌ１…幅
ｄ１…距離
Ｌ２…幅
ｄ２…距離
ｔ２…寸法
ｄ６…距離
ｄ７…距離
ｄ８…距離
【図１】
2012200078.tif 000003
【図２】
2012200078.tif 000004
【図３】
2012200078.tif 000005
【図４】
2012200078.tif 000006
【図５】
2012200078.tif 000007
【図６】
2012200078.tif 000008
【図７】
2012200078.tif 000009
【図８】
2012200078.tif 000010
【図９】
2012200078.tif 000011
【図１０】
2012200078.tif 000012
【図１１】
2012200078.tif 000013
【図１２Ａ】
2012200078.tif 000014
【図１２Ｂ】
2012200078.tif 000015
【図１３Ａ】
2012200078.tif 000016
【図１３Ｂ】
2012200078.tif 000017
【図１３Ｃ】
2012200078.tif 000018
【図１４Ａ】
2012200078.tif 000019
【図１４Ｂ】
2012200078.tif 000020
【図１４Ｃ】
2012200078.tif 000021
【図１５Ａ】
2012200078.tif 000022
【図１５Ｂ】
2012200078.tif 000023
【図１６Ａ】
2012200078.tif 000024
【図１６Ｂ】
2012200078.tif 000025
【図１７Ａ】
2012200078.tif 000026
【図１７Ｂ】
2012200078.tif 000027
【図１７Ｃ】
2012200078.tif 000028
【図１８】
2012200078.tif 000029
【図１９】
2012200078.tif 000030
【図２０Ａ】
2012200078.tif 000031
【図２０Ｂ】
2012200078.tif 000032
【図２１Ａ】
2012200078.tif 000033
【図２１Ｂ】
2012200078.tif 000034
【図２２Ａ】
2012200078.tif 000035
【図２２Ｂ】
2012200078.tif 000036
【図２３Ａ】
2012200078.tif 000037
【図２３Ｂ】
2012200078.tif 000038
【図２４Ａ】
2012200078.tif 000039
【図２４Ｂ】
2012200078.tif 000040
【図２４Ｃ】
2012200078.tif 000041
【図２５】
2012200078.tif 000042
【図２６】
2012200078.tif 000043
【図２７】
2012200078.tif 000044