特許 7426569 表面磁石型同期機、その回転子および回転子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-25

(45)【発行日】2024-02-02

(54)【発明の名称】表面磁石型同期機、その回転子および回転子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/278 20220101AFI20240126BHJP

【ＦＩ】

H02K1/278

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023168916

(22)【出願日】2023-09-28

【審査請求日】2023-10-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】713000630

【氏名又は名称】マグネデザイン株式会社

(72)【発明者】

【氏名】本蔵 義信

(72)【発明者】

【氏名】本蔵 晋平

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０３７１２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ１／２７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子と回転子とからなるブラシレスＳＰＭモータにおいて、
前記回転子は、リング磁石と回転軸に外接する円筒状のステンレス磁石を備えてなり、
前記リング磁石は、１０ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有する射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石からなり、前記ステンレス磁石に外接して固定されており、Ｎ極とＳ極と交互に配置された４極以上の偶数個よりなる磁極を有し、各磁極は前記ステンレス磁石を介して擬極異方性に着磁されており、
前記回転子の形状・サイズは、外径の直径は２０ｍｍ以下で長さは４０ｍｍ以下からなり、
前記回転子と前記固定子の隙間は０．５ｍｍ以下からなり、
前記回転子の回転数は、１２万ＲＰＭ以上の回転速度で回転して、前記ブラシレスＳＰＭモータは２０Ｗ～４００Ｗの出力を有することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。

【請求項2】

請求項１に記載された回転子において、
前記回転子の外周部の凹凸度は、０．５～１０μｍとし、その上に金属接着剤で樹脂層を形成することによって前記リング磁石と前記ステンレス磁石の外周部とを強固に固定することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リング状の希土類異方性ボンド磁石を回転子の外周部に固定した表面磁石型同期機（以下、ＳＰＭモータという。）、その回転子および回転子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機（発電機を含めて単に「モータ」という。）には種々のタイプがある。最近では、インバータ制御の発達と高磁気特性の希土類磁石の普及に伴い、省電力で高効率であり高トルクまたは高出力が望めるブラシレスモータが注目されている。

【0003】

ブラシレスモータは、永久磁石を回転子の表面に配設した表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）と、永久磁石を回転子の内部に埋め込んだ埋込磁石型モータ（ＩＰＭモータ）とに大別される。ＳＰＭモータは制御性に優れており、主に小型モータに使用されている。ＩＰＭモータは、大きな出力が得やすく、主に動力用途向けのパワーモータに使用されている。

【0004】

優れた制御性が要求されるロボット用小型モータは、スイスのＭａｘｏｎ社の製品が広く使用されているが、その５０％以上の小型、軽量および高出力化及び低価格化が求められている。そのために、高速回転化による小型・軽量化・高出力が取り組まれ、最近６万ＲＰＭ回転から１０万ＲＰＭ回転モータの開発に成功している。しかし、さらなる高速回転化の試みは使用しているＮｄ焼結磁石の発熱問題という問題があり、１２万ＲＰＭ回転以上のＳＰＭモータの開発は大きな技術的壁に直面している。

【0005】

この問題を解決するために、特許文献１に、極異方性希土類ボンド磁石と永久磁石モータについて開示している。この発明によれば、希土類磁石粉末としてはＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系磁石粉末より配向磁場の良好なＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を採用し、最大エネルギー積は３～１４ＭＧＯｅである。
その製造方法として、金型温度８０℃で射出成形してリング状磁石を製造し、Ｎ極とＳ極と交互に配置された８極よりなる磁極を有し、各磁極は図６に示すように磁性材料を介さずに極異方性に着磁したものである。
しかし、特許文献１に開示された発明は、磁力が弱いうえに、１２万ＲＰＭ回転以上ではその遠心力のためにリング磁石は破損してしまうという欠点があった。

【0006】

本発明は、射出成形タイプの擬極異方性希土類ボンド磁石を採用することで、上記Ｍａｘｏｎ社のＮｄ焼結磁石の発熱問題や、特許文献１の発明の遠心力問題を解決して、現行品の５０％以上の小型・軽量化を実現した発明である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０００－１９５７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

広く普及しロボット用小型モータの標準品は、Ｍａｘｏｎ社のそれである。大きな力を得るために２極に着磁したＮｄ焼結磁石を回転子に内に取り付け、それを６万回転から１０万回転使用して、小型・高出力モータを実現している（図７、図８）。これ以上、高速化を図り性能アップを図る取り組みは、Nd焼結磁石の発熱問題が生じて困難である。

【0009】

希土類異方性ボンド磁石は、高速回転しても発熱は生じないが、磁力が小さいので、Ｎｄ焼結磁石に置きかえて、回転速度を２倍にしても小型化することは困難である。しかも、もし回転子に形状面や重さバランスの同軸度の不均一性や、磁石が作る磁界の同軸度の不均一性があると、コギングトルクと振動が生じやすくなる。

【0010】

高速回転は大きな遠心力が表面に貼り付けた磁石に働くことになるが、同軸度の不均一性が存在すると、特定の箇所に応力が集中し、その部分から剥離が始まり、そこを起点にリング磁石が疲労破壊することになる。単純に発熱しない希土類ボンド磁石に置き換えても、それだけでは高速回転モータの設計をすることはできない。

【0011】

発明者らは、小型のブラシモータにおいて、磁極を２極から４極に増やし、回転数を従来の３０００ＲＰＭ回転から６０００ＲＰＭ回転へと倍増させて、７５％の小型・軽量化に成功した実績を有する（図９）。かつ２極ラジアル配向したフェライト磁石から圧縮成形タイプの希土類リング磁石にして、それを極異方着磁して、発生する磁界分布を正弦波形にすることで、滑らかな回転を実現した。
この設計は、磁石エネルギーは１／２で、モータ重量を１／４にすることができており、単位磁石エネルギー当たりで８倍の性能が実現できたことを意味していた。

【0012】

この経験は、Ｎｄ焼結磁石を希土類異方性ボンド磁石に置き換えて、つまり性能の劣る磁石に置き換えて使用する磁石エネルギー量が１/２と小さくなったとしても、モータの構造設計により８倍の性能改善を引き出せば、モータの５０％小形化・軽量化は十分可能であることを示唆している。

【0013】

本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、磁石に射出成形タイプの希土類磁石を採用し、それを擬極異方性着磁することで、ＳＰＭモータの回転子の同軸度の向上を図り、かつ磁石の磁力の低下を２極の磁極数を４極に増やし、モータ回転数を１２万ＲＰＭ回転以上にすることで、５０％の小型・軽量化が実現すること、および磁性材料を介した擬極異方性着磁によって遠心力問題が解決できるのではとの考えに立って開発したものである。
ここで、擬極異方性とは、リング磁石の磁極と磁性材料が一体となって極異方性に飽和着磁され、リング磁石と回転子の磁性材料とが強く結合し、遠心力に対抗する力を生じさせる効果があると同時に、リング磁石から発する磁界が正弦波形となって、滑らかな回転を可能にする特性を有する配向のことである。（図４）。

【課題を解決するための手段】

【0014】

発明者らは、まず１２万ＲＰＭ回転以上の高速回転を可能にすることが重要と考えて、優れた同軸度を有する回転子を製作することを検討した。そのために、射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石に着目した。精度高く製作した円筒状の回転体部品を射出成形用の精密金型に取り付けて、その隙間に射出成形技術でボンド磁石を成形する。こうすることで、形状的かつ重量バランス的に極めて同軸度の高い回転子を製作することができることに思い至った。

【0015】

しかも磁気的には、擬極異方性配向を実現することにより、磁界分布を同軸性の高い正弦波形にすることにした。これによりモータのコギングトルクを抑制し振動発生を抑制し、回転運動中の磁石と磁性体の間に生じる応力集中を抑制した。そのために射出成形時に使用する擬極異方性金型を設計試作することにした。

【0016】

次に磁極の数を２極から４極、６極と増加させて、磁力の低下を補うことにした。さらに、回転子の磁石の外周側面と固定子の電磁石の内周側面の隙間を、従来品であるＭａｘｏｎ社の１．５ｍｍ程度を０．５ｍｍ以下と小さくすることにした。これは回転子の優れた同軸度によって初めて可能になるものである。

【0017】

以上、射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石の採用、磁極の極異方性化、磁極数の２極から４極以上に増加、回転子と固定子の間の隙間を０．５ｍｍ以下、さらに回転子の回転数を１２万ＲＰＭ回転以上と、これらの要因を組み合わせることで、広く普及しているＭａｘｏｎ社の小型モータの５０％以上の小型化が可能になることを見いだした。

【0018】

設計上の最大の問題は、大きな遠心力にリング磁石が耐えうるか、またリング磁石と回転子本体部品との密着強度が耐えうるかという問題である。同軸度のわずかなずれやモータの回転振動は磁石と回転子の接合面の特定の箇所に応力集中点を発生させ、そこを起点クラックが発生しリング磁石が破損に至るという問題である。
一般的対策として、リング磁石の表面に非磁性の飛散防止カバーを設置して外から圧力を付加して遠心力による破損を防止する方策がとられている。これでは磁石と固定子間の間隙が大きくなって十分な小型化が実現できない。

【0019】

本発明は、
次に、接合強度を回転子本体の凹凸度を大きくし、かつ金属接着剤を活用して接合強度を高めた。また、表面に波型として接着面積を大きくして接合強度の改善を図った。
さらに、回転子の同軸度を改善することおよび磁極の着磁を擬極異方性着磁して滑らかで同軸度が高い磁界分布とすることで応力集中を抑制した。このようして、リング磁石の表面に非磁性のケースを設置することなしで高速回転を可能にした点が最大の特徴である。
すなわち、接着剤強度と、擬極異方性着磁された磁石と磁性体との間に働く磁力とによって耐遠心力が維持されていることである。

【0020】

上記対策と合わせて、遠心力は、回転半径に比例するので、本発明では、回転子の直径は外形１２ｍｍ以下、長さは１５ｍｍ以下とすることで、リング磁石の破損を忌避することにした。

【0021】

回転子本体の素材は磁性材料が使用されているが、ステンレス磁石に変更することで、磁極から発する磁束が１０％増加することを見いだした。またステンレス磁石の比抵抗は７２μΩｃｍと磁性材料の３２μΩｃｍの２倍以上も大きく、高速回転中に生じる渦電流と発熱が低減する。これにより、磁石と回転子のステンレス磁石に働く磁気結合力が強化され、モータ出力アップまたはさらなる小型軽量化を図ることが可能である。

【0022】

本発明とＮｄ焼結磁石を使用しているこれまでのモータとを比較すると、一番の違いはＮｄ焼結磁石タイプでは１０万ＲＰＭ回転が限界であるが、本発明は１２万～２０万ＲＰＭ回転が可能で、５０％小形軽量化の潜在力がある点である。
これは、焼結磁石には大きな鉄損（過電流損とヒステリシス損）が生じ、また発熱して磁石特性が劣化してしまう問題が生じていたが、ボンド磁石は各磁石粒子が絶縁体であるバインダ樹脂で絶縁された状態になっているため、生じる鉄損と発熱は非常に小さいためである。
さらにＮｄ焼結磁石に比べて希土類異方性ボンド磁石は磁力が劣る問題については、磁気回路を工夫して単位磁石エネルギー当たりで８倍の性能を引き出せば、モータ本体の５０％以上の小型軽量化を実現できることを見出したものである。

【0023】

回転子の加工コストという点で比較すると、Ｎｄ焼結磁石を利用したこれまでの方式は、Ｎｄ焼結磁石を内包する収納場所を保有する回転子本体の加工、焼結磁石を装着して接着する組立工程、および同軸度を調整する工程など非常に高価であった。
本発明の射出成形タイプは、Ｎｄボンド磁石の歩留が高く、しかも回転子本体は円筒状に加工するだけであり、それと磁石を一体成形するだけで回転子が完成するという極めて単純な工程で、製造コスト１／５程度の大幅なコストダウンが可能になる。

【0024】

同時に、表面に薄く磁石を形成するだけなので、Ｎｄ磁石の使用量が１／４程度に減少する。またＮｄ焼結磁石は円筒上に機械加工する段階で加工くずが生じて希少で高価な希土類元素を無駄にする結果となっていた。射出成形タイプ磁石は、磁石粉末を利用するので歩留はほぼ１００％と非常に優れており、Ｎｄ資源の浪費を回避することができる。

【0025】

本発明であるＳＰＭモータは、上述した回転子とその外周囲に均等に配設されたコイルとそのコイルの外周側で磁気回路を構成するヨークとを有する固定子とからなっている。
電磁コイルは、適宜、ヨークはコイル内にあるティースを含む場合、ティースがない場合を選択することができる。

【0026】

同期機は、基本的に、回転子に設けた永久磁石により形成される磁極と固定子により回転子の外周囲に形成される回転磁界とで生じる吸引力および反発力に基づいて回転力（マグネットトルク）を生じる。ＳＰＭモータの回転速度は、励磁周波数で制御できる回転磁界の周波数で制御できるので、ＳＰＭモータは負荷荷重に左右されず、非常に制御性の優れたモータである。

【0027】

磁極の擬極異方性着磁の製造方法は、異方性着磁タイプの射出成形金型極を製作する。射出成形条件は、金型温度および射出温度１００～１５０℃、成形圧力５０～１５０ＭＰａ、射出速度：５０～１５０ｃｍ^３／ｓとする。ここで配向磁場は、１Ｔ以上とする。通常希土類異方性ボンド磁石を飽和着磁するためには、３Ｔの磁界の必要であるが、射出成形温度が１００℃以上あるので、磁石の保磁力は０．７Ｔ以下に減少し、１Ｔの磁界強さで磁石粉末を飽和着磁することができ、磁束線に沿って磁石を配向させることができる。
しかも磁石粉末は飽和着磁されているので、温度が常温に下がったとき、飽和着磁状態は維持されており、飽和着磁された擬極異方性磁石が製造できる。つまり射出成形の着磁工程は省略することができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明により、汎用小型ＳＰＭモータに対して、５０％の小型軽量化が実現できる。同時に回転子の製造コストを１/５程度に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１実施例であるＳＰＭモータの断面図である。

【図2】本発明の回転子に取り付けた軸方向から見た４極磁石の断面図である。

【図3】本発明の回転子の側面から見た断面図である。

【図4】本発明のリング状の擬極異方性ボンド磁石の磁界とＮＳ極を示した平面図である。

【図5】既存SPMモータ製品と本発明の外観写真の比較である。

【図6】従来のリング状の極異方性ボンド磁石の磁界とＮＳ極を示した平面図である。

【図7】Ｎｄ焼結タイプの回転子の軸方向から見た（ａ）磁石の断面図と（ｂ） 磁石の斜視図である。

【図8】Ｎｄ焼結タイプの回転子の側面から見た断面図である。

【図9】ブラシモータを7５％小形軽量化した時の両モータの外観写真の比較で ある。

【発明を実施するための最良の形態】

【0030】

ブラシレスＳＰＭモータは、
固定子と回転子とからなるブラシレスＳＰＭモータにおいて、
回転子は、リング磁石と回転軸棒に外接する円筒状の磁性材料（以下、磁性材料等という。）を備えてなり、
前記リング磁石は、１０ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有する射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石からなり、前記磁性材料等に外接して固定されており、Ｎ極とＳ極と交互に配置された４極以上の偶数個よりなる磁極を有し、各磁極は磁性材料を介して擬極異方性に着磁されており、
前記回転子の形状・サイズは、外径の直径は２０ｍｍ以下で長さは４０ｍｍ以下からなり、
前記回転子と前記固定子の隙間は０．５ｍｍ以下からなり、
前記回転子の回転数は、１２万ＲＰＭ以上の回転速度で回転して、前記ブラシレスＳＰＭモータは２０Ｗ～４００Ｗの出力を有することを特徴とする。

【0031】

また、ブラシレスＳＰＭモータは、
前記回転子の外周部の凹凸度は、０．５～１０μｍとし、その上に金属接着剤で樹脂層を形成することによって前記リング磁石と前記磁性材料の外周部とを強固に固定することを特徴とする。

【0032】

また、ブラシレスＳＰＭモータは、
前記回転子の円筒状の磁性材料をステンレス磁石としたことを特徴とする。

【0033】

ブラシレスＳＰＭモータの回転子の製造方法は、
希土類異方性ボンド磁石の射出成形の条件は、金型温度および射出温度は１００～１５０℃、成形圧力は５０～１５０ＭＰａ、射出速度は５０～１５０ｃｍ^３／ｓｅｃであることを特徴とする。

【0034】

以下に図１～図５を用いて詳細に説明する。
＜ブラシレスＳＰＭモータ＞
ブラシレスＳＰＭモータ１は、図１に示すように、回転子２と固定子３および回転軸４より構成される。
回転子２について以下に説明する。

【0035】

＜回転子＞
回転子２は、図２および図３に示すように、シャフト２１、回転子本体２２、ボンド磁石２３（２３Ｎ、２３Ｓ）からなる。
回転子本体２２は、磁性材料またはステンレス磁石からなる。磁性材料としては、Ｓｉ鋼板の薄板から円盤状に打ち抜き、その両面を絶縁被覆して積層した円筒状リング部品が好ましい。ステンレス磁石としては、その材質は問わないが、常温で非磁性のオーステナイト相で、冷間加工後に磁性のマルテンサイト相となり、半硬質磁性特性を示すＣｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼やＭｎ系非磁性鋼などの鉄系材であることが好ましい。形状は、通常、両面を絶縁被覆した薄板の積層体からなる。

【0036】

ステンレス磁石は、Ｎｉ系ステンレス鋼の組織を１００％のオーステナイト組織からマルテンサイト組織を８０％以上有する組織に変化させて、半硬質磁性材料とした後に、飽和着磁して永久磁石にしたもので、その磁石性能は、室温において、１２，０００～１６，０００Ｇの飽和磁化と、８０～３００Ｏｅの保磁力と、残留磁気Ｂｒ６，０００～８，０００Ｇ、０．２～４ＭＧＯｅの最大エネルギー積を有するものである。

【0037】

射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石は、最大エネルギー積はできるだけ優れたものが好ましいが、１０ＭＧＯｅから２５ＭＧＯｅを有しているものを採用することによって本発明は実現できる。４０ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有するＮｄ焼結磁石と比べると磁力性能は大きく劣っているが、回転子の表面磁石の磁極数を少なくとも４極以上とし、それは交互にＮ極とＳ極に着磁されており、磁性材料またはステンレス磁石を介して擬極異方性的に飽和着磁する（図４）。

【0038】

しかもこれらの磁石は射出成形工程で成形され、寸法精度は極めて優れているうえに、本体の回転中心軸周りに対称に配置されており、固定子と回転子の間隙を０．５ｍｍ以下に制御することができる。また磁石は擬極異方性に着磁されており、反磁界が小さく比較的大きな磁束を引き出すことができる。
これによって、Ｎｄ焼結磁石よりは磁石単体の性能は劣るが、モータの磁気回路としては同等以上の磁束量を引き出すことができている。

【0039】

磁石の具体的形状とサイズは、つまり、磁石の外周直径と厚みおよびその長さは、ＳＰＭモータの出力とモータサイズなどの基本仕様等に応じて、しかもその回転数と遠心力を考慮して適宜調整される。
モータ出力は４０Ｗ～４００Ｗまでであるが、回転子は直径８ｍｍ～１６ｍｍ、内径６ｍｍ～１２ｍｍ、長さ５ｍｍ～２０ｍｍ、磁石使用量０．８ｇ～４ｇ以下で実現できる。

【0040】

遠心力に対する磁石と回転子本体の接合強度については、モータ出力や回転数を考慮して、接着剤の結合強度と擬極異方生着磁による磁気結合力の両方をより強化する必要があるが、より大きな接着剤の結合力が必要な場合には、回転子本体の外周面をショットブラストにて粗度を０．５μｍ～５μｍとし、その上に金属接着剤を塗布して回転子の表面を樹脂で覆い、そこに射出成形磁石の樹脂とが樹脂同士で接合し、大きな接合強度を確保することができる。

【0041】

さらに、遠心力を考慮して接合強度を強化が必要な場合、回転子外表面に波型加工を施すことによって、磁石との接合表面積を増加させて、接合強度を大きくすることが可能である。

【0042】

表面磁石の接合強度については、破損するか否かは、磁石の一様な出来栄え、回転子の同軸度、接合強度などによって決まるので実際に２０万ＲＰＭ回転の回転速度試験機を取り付けて評価し、リング磁石が破損しないことを確認した。

【0043】

コストについては、回転子本体の磁性材料あるいはステンレス磁石を積層構造で製作するコストと、回転軸を回転子本体の中心の穴に装着することと、さらに外周部に希土類異方性ボンド磁石を射出工程で形成するコストからなっている。コストがかかる複雑な構造の部品がないことと精密組立工程が不要、しかも着磁工程が省略できること、さらに高価な希土類使用量が４ｇ以下と少ないことなどから、従来製品の回転子の製造コストの１／５以下の製作コストで製造できると考えられる。

【0044】

＜モータ諸元＞
出力４０Ｗ～４００Ｗ、回転子の回転数は１２万～２０万ＲＰＭ回転，磁石の重量は４ｇ以下、磁極数は４極以上、固定子側の電磁石の数は６極以上である。なお固定子側の電磁石はヨーク付きであってもヨークの無いコアレスであってもよい。

【実施例】

【0045】

＜第１実施例＞
１００Ｗ出力モータの例である。
ブラシレスＳＰＭモータの回転子の本体は、磁性材料としてＳｉ鋼板の薄板から円盤状に打ち抜き、その両面を絶縁被覆して積層した円筒状リング部品を採用した。

【0046】

射出成形タイプの磁気異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１８ＭＧＯｅのものを採用した。回転子の表面磁石の磁極数を少なくとも４極とし、交互にＮ極とＳ極に着磁し、かつ極異方性的に飽和着磁をした。しかもこれらの磁石は射出成形工程で成形され、寸法精度は極めて優れているうえに、本体の回転中心軸周りに対称に配置されており、固定子と回転子の間隙を０．４ｍｍとした。

【0047】

磁石の具体的形状とサイズは、回転子は直径１１ｍｍ、内径７ｍｍ、磁石の厚みは２ｍｍ、長さ７．５ｍｍ、磁石使用量１ｇとした。

【0048】

モータの回転数は２０万ＲＰＭ回転で、遠心力に対する磁石と回転子本体の接合強度については、モータ出力や回転数を考慮して、回転子本体の外周面をショットブラストにて粗度を平均３μmとし、その上に金属接着剤を塗布して回転子の表面を樹脂で覆い、そこに射出成型磁石の樹脂とが樹脂同士で接合し、大きな接合強度を確保することができるようにした。

【0049】

表面磁石の接合強度については、実際に２０万ＲＰＭ回転の回転速度試験機を取り付けて評価した結果、実験に供した１０個の回転子のすべてが合格した。

【0050】

コストについては、回転子本体の磁性材料を積層構造で製作するコスト８０円と、回転軸を回転子本体の中心の穴に装着するコスト４０円、さらに外周部に希土類異方性ボンド磁石を射出工程で形成するコスト１００円、さらに高価な希土類使用量が１．１ｇで、８０円で、合計３００円と従来製品の回転子の推定製造コスト１５００円に対しての１／５程度の製作コストで製造できると考えられる。

【0051】

本発明品のモータ諸元は、出力１００Ｗ、モータサイズは直径１８ｍｍ、長さは３０ｍｍ、重量５０ｇ、回転子の回転数は２０万ＲＰＭ，磁石の重量は１ｇ以下、磁極数は４極、固定子側の電磁石の数は６極である。なお固定子側の電磁石はヨークの無いコアレスとした（図５）。

【0052】

Ｍａｘｏｎ社の１００Ｗモータは、モータサイズは直径１９ｍｍ、長さは３０ｍｍ、重量は１００ｇ、回転子の回転数は６万ＲＰＭ回転，磁石の重量は４．３ｇ、磁極数は２極、固定子側の電磁石の数は３極である。発明品は、５０％の小形・軽量化を実現し、かつ大幅なコストダウンに成功していることが分かる。

【0053】

＜第２実施例＞
第１実施例の回転子本体をステンレス磁石としたものである。モータトルクが１０％アップし、モータ出力が１１０Ｗとなった事例である。

【0054】

＜第３実施例＞
第１実施例のモータ出力を２００Ｗとして事例で、回転子の直径を直径１５ｍｍ、内径９ｍｍ、磁石の厚みは３ｍｍ、長さ１０ｍｍ、磁石使用量２ｇとした。遠心力が大きくなるので、回転子本体の外周部を波型加工して、磁石との接合面積を増やして実施例である。

【産業上の利用可能性】

【0055】

ロボット用小型モータの使用量は急激に増加しているが、同時に小型軽量化および低コスト化が求められている。本発明は従来品の５０％小形化・軽量化を可能にし、製造コストも大幅に低減することができる発明で、今後各種ロボットに幅広い応用が期待される。

【符号の説明】

【0056】

１：ブラシレスＳＰＭモータ
２：回転子
２１：回転軸、２２：回転子本体、２３Ｎ：希土類異方性ボンド磁石のＮ極、２３Ｓ：希土類異方性ボンド磁石のＳ極
３：固定子
４：回転軸
５：リング状の極異方性磁石
６：Ｎｄ焼結磁石タイプの回転子
６１：シャフト、６２：ケース、６３Ｎ：Ｎｄ焼結磁石のＮ極、６３Ｓ：Ｎｄ焼結磁石のＳ極

【要約】      （修正有）

【課題】希土類異方性ボンド磁石を用いるモータの高速回転と出力の増加を図る。
【解決手段】ブラシレスＳＰＷモータの回転子２２は、１０ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有するリング磁石、円筒状のステンレス磁石よりなり、リング磁石は希土類異方性ボンド磁石の射出成形により４極以上の磁極とＮ極・Ｓ極が交互に磁性材料またはステンレス磁石を介して擬極異方性に着磁されており、リング磁石は回転子本体の外周部とは、磁石結合力と金属接着剤による接合強度で固定され耐遠心力を高める。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】