(57)【要約】【課題】金型費用を削減してコストを低減でき、さらにステータティースの周方向の剛性を向上させることのできる回転電機のステータの製造方法を提供することにある。【解決手段】一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯の凸部を凸部の幅が変わるように切断して複数パターンのコの字型の電磁鋼板を形成し、得られたコの字型の電磁鋼板を、幅の狭いものから順に積層して複数個のステータコアブロック１６を形成し、複数個のステータコアブロック１６を周方向に凹凸となるように組み合わせてステータコア１７を形成し、形成されたステータコア１７を、ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定する。【選択図】図４
2006353054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の永久磁石が周方向に設けられたロータと、ロータの回転軸に沿って所定のギャップを持って対向して配置されるステータを備えるアキシャルギャップ型回転電機におけるステータの製造方法において、
一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯の凸部を凸部の幅が変わるように切断して複数パターンのコの字型の電磁鋼板を形成し、得られたコの字型の電磁鋼板を、幅の狭いものから順に積層して複数個の積層鋼板ブロックを形成し、複数個の積層鋼板ブロックを周方向に凹凸となるように組み合わせてステータコアを形成し、形成されたステータコアを、前記ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【請求項２】
複数の永久磁石が周方向に設けられたロータと、ロータの回転軸に沿って所定のギャップを持って対向して配置されるステータを備えるアキシャルギャップ型回転電機におけるステータの製造方法において、
一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯の凸部を凸部の幅が変わるように切断して複数パターンのコの字型の電磁鋼板と、Ｌ字型の電磁鋼板と、逆Ｌ字型の電磁鋼板とを形成し、得られたコの字型の電磁鋼板と、Ｌ字型の電磁鋼板と、逆Ｌ字型の電磁鋼板とを、それぞれ幅の小さいものから順に積層して複数個の積層鋼板ブロックを形成し、複数個の積層鋼板ブロックを周方向に凹凸となるように組み合わせてステータコアを形成し、形成されたステータコアを、前記ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【請求項３】
複数の永久磁石が周方向に設けられたロータと、ロータの回転軸に沿って所定のギャップを持って対向して配置されるステータを備えるアキシャルギャップ型回転電機におけるステータの製造方法において、
電磁鋼板帯を幅が変わるように切断して複数の電磁鋼板を形成し、得られた電磁鋼板を、幅の小さいものから順に積層して複数個の積層鋼板ブロックを形成し、複数個の積層鋼板ブロックを、電磁鋼板を積層して形成したステータバックヨークの、周方向に等間隔に設けた嵌合部分に外周側から挿入してステータコアを形成し、形成されたステータコアを、前記ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【請求項４】
前記ステータコアを前記ステータプレートにかしめにより固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【請求項５】
前記ステータコアをステータプレートに、前記ステータコアのバックヨーク部に形成された突起部とステータプレートに形成された嵌合部とを嵌合させて固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【請求項６】
前記ステータコアをステータプレートに接着剤により固定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【請求項７】
前記ステータコアをステータプレートに、ステータコアの凹部とステータプレートの嵌合穴にコの字型の爪をステータの内周側および／または外周側から挿入して固定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に沿ってステータとロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータに永久磁石を設けた回転電機は、損失が少なくかつ効率がよく、出力が大きい等の理由により自動車もしくは産業用機械に数多く使用されている。なかでも、回転軸に沿ってステータとディスク状のロータとが対向して配置されるアキシャルギャップ型回転電機は、その回転軸方向の厚みの薄型化が可能であるため、レイアウト上の制約がある場合により多く用いられている。
【０００３】
ところで、アキシャルギャップ型回転電機では、ステータティースは、方向性電磁鋼板を略Ｉ字型にプレスで打ち抜き、これを積層して形成されている。また、ステータティースは、内周部の幅が狭く、外周部の幅が広くなるように形成されており、これは上面から見た場合に台形形状である（例えば、特許文献１）。ステータティースを台形形状にするのは、これをリング状に並べた構造とすることにより、ステータティース間の無駄なスペースを減少させ、電動機の効率を高めるようにするためである。また、ステータティースへの巻線作業性の向上のため、当該バックヨーク部をステータティースに対して別体として脱着可能とすることが従来から行われている。
【特許文献１】特開２００５−５１９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、アキシャルギャップ型回転電機においてステータティースを、内周部から外周部に向かって幅が広くなるような台形形状に形成するには複数の金型により幅の違う複数形状の電磁鋼板を製作しなければならないので、コストがかかるという問題点があった。また、ステータティースとステータバックヨークが別体であったため、ステータティースが、回転電機の駆動時において周方向にかかる応力に弱いという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、金型費用を削減してコストを低減でき、さらに回転駆動時におけるステータティースの周方向の剛性を向上させることのできるアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、複数の永久磁石が周方向に設けられたロータと、ロータの回転軸に沿って所定のギャップを持って対向して配置されるステータを備えるアキシャルギャップ型回転電機におけるステータの製造方法において、一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯の凸部を凸部の幅が変わるように切断して複数パターンのコの字型の電磁鋼板を形成し、得られたコの字型の電磁鋼板を、幅の狭いものから順に積層して複数個の積層鋼板ブロックを形成し、複数個の積層鋼板ブロックを周方向に凹凸となるように組み合わせてステータコアを形成し、形成されたステータコアを、前記ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、複数の永久磁石が周方向に設けられたロータと、ロータの回転軸に沿って所定のギャップを持って対向して配置されるステータを備えるアキシャルギャップ型回転電機におけるステータの製造方法において、一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯の凸部を凸部の幅が変わるように切断して複数パターンのコの字型の電磁鋼板と、Ｌ字型の電磁鋼板と、逆Ｌ字型の電磁鋼板とを形成し、得られたコの字型の電磁鋼板と、Ｌ字型の電磁鋼板と、逆Ｌ字型の電磁鋼板とを、それぞれ幅の小さいものから順に積層して複数個の積層鋼板ブロックを形成し、複数個の積層鋼板ブロックを周方向に凹凸となるように組み合わせてステータコアを形成し、形成されたステータコアを、前記ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、複数の永久磁石が周方向に設けられたロータと、ロータの回転軸に沿って所定のギャップを持って対向して配置されるステータを備えるアキシャルギャップ型回転電機におけるステータの製造方法において、電磁鋼板帯を幅が変わるように切断して複数の電磁鋼板を形成し、得られた電磁鋼板を、幅の小さいものから順に積層して複数個の積層鋼板ブロックを形成し、複数個の積層鋼板ブロックを、電磁鋼板を積層して形成したステータバックヨークの、周方向に等間隔に設けた嵌合部分に外周側から挿入してステータコアを形成し、形成されたステータコアを、前記ロータの回転軸を回転自在に支持するステータプレートに固定することを特徴とする。
【０００９】
前記ステータコアは、前記ステータプレートに、かしめにより固定することが好ましく、また、前記ステータコアのバックヨーク部に形成された突起部とステータプレートに形成された嵌合部とを嵌合させて固定することが好ましく、また、接着剤により固定することが好ましく、さらに、ステータコアの凹部とステータプレートの嵌合穴にコの字型の爪をステータの内周側および／または外周側から挿入して固定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
第１および第２の発明によれば、１つの金型により電磁鋼板帯を製作し、ワイヤーカット等により加工してステータティースを構成するので、金型費用が削減でき、コスト低減できる。また、ステータティースとステータバックヨークの付け根を一体成形としているので、回転電機の駆動時におけるステータティースの周方向の剛性を向上させることができる。
【００１１】
また、第３の発明によれば、金型を用いずに、電磁鋼板帯をワイヤーカット等により加工してステータティースを構成するので、金型費用が削減でき、コスト低減できる。また、ステータティースをステータバックヨークの周方向に等間隔に設けた嵌合部分に外周側から挿入して、ステータティースの周方向側面をステータバックヨークで支持する構成となっているので、回転電機の駆動時におけるステータティースの周方向の剛性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、ステータコアをステータプレートにかしめにより固定し、またはステータコアをステータプレートに、ステータコアのバックヨーク部に形成された突起部とステータプレートに形成された嵌合部とを嵌合させることにより固定し、またはステータコアをステータプレートに接着剤により固定し、ステータコアをステータプレートにコの字型の爪により固定するので、ステータティースの周方向の剛性を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のステータの製造方法について説明する前に、本発明の方法によって形成されるステータが用いられるアキシャルギャップ型回転電機についてまず説明する。図１は、アキシャルギャップ型回転電機の一実施形態を示す模式断面図である。このアキシャルギャップ型回転電機は、複数の永久磁石１をディスク状の保持部材２に周方向に等間隔に並べて設けるとともに当該保持部材を回転軸３に連結してなるロータ４と、ロータ４にロータ４の中心軸線に沿って対向して配置され、電磁鋼板を積層してなる複数のステータティース５を周方向に等間隔に並べて配置して、当該複数のステータティース５をステータバックヨーク６に固定して、それぞれのステータティース５にコイル７を巻装してなるステータ８と、ステータ８を固定するとともに回転軸３を軸受９を介して回転自在に支持するモータケース１０とからなる。
【００１４】
なお、図１に示すアキシャルギャップ型回転電機では、ステータ８はロータ４を挟んで対向するように一対設けられ、モータケース１０には冷却路１３が設けられ、ステータティース５およびコイル７の損失による発熱を吸収し冷却するための冷却液が循環される。さらに回転軸３の端部にはロータ４の回転量や位置を検出するための、エンコーダ１４が設けられ、ロータ４の隣接する永久磁石１の間には、リラクタンストルクを利用するために、電磁鋼板からなるロータコア１５が設けられている。
【００１５】
図１に示すアキシャルギャップ型回転電機において、コイル7を図示しないインバータにより励磁すると、ステータ８の周方向に回転磁界が形成され、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石１が埋設されたディスク状のロータ４がステータ８の発生する回転磁界に吸引反発されてマグネットトルクが発生するとともに、ロータ４を構成する磁性体の存在に起因してリラクタンストルクをも発生して、それらを動力として、ロータ４は回転磁界と同期速度で回転する。
【００１６】
図２〜図４は、本発明のアキシャルギャップ型回転電機のステータの製造方法の第1実施例を示す模式図である。図２は、回転電機のステータコアの形成に必要な電磁鋼板（積層板）の作成方法を説明する図であり、図２に示すように、１つの金型により一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯を製作し、電磁鋼板帯の凸部を、ワイヤーカット等によりパターン１〜パターンＮのように切断し、それぞれから１種類もしくは２種類のコの字型の電磁鋼板を作成する。
【００１７】
次に、図３に示すように、図２で作成した電磁鋼板を幅の狭いものから順に凹部を位置合わせにして積層することでステータティース（半分）とバックヨークが一体のステータコアブロック１６を形成する。図４は、図３のステータコアブロック１６を、内周部の幅が狭く、外周部の幅が広くなるように組み合わせてステータコア１７を形成したときの状態を示している。
【００１８】
このステータの製造方法によれば、１つの金型により電磁鋼板帯を製作し、ワイヤーカット等により加工してステータティースを構成するので、金型費用が削減でき、コスト低減できる。また、応力のかかるステータティースとステータバックヨークの付け根が一体成形となっているので、ステータティースの周方向の剛性が向上する。
【００１９】
図５〜図７は、本発明のステータの製造方法の第２実施例を示す模式図である。図５は、回転電機のステータコアの形成に必要な電磁鋼板（積層板）の形成方法を説明する図であり、１つの金型により一定間隔の凹凸部を有する電磁鋼板帯を製作し、図５（ａ）に示すように、ワイヤーカット等により、凸部を２つ有し、凸部に挟まれる凹部の長さがａ、左右端の凹部の長さがａ／２となるように電磁鋼板帯を切断し、さらに、図５（ｂ）に示すように、切断して得られた電磁鋼板の凸部をパターン１〜パターンＮのように切断し、それぞれから逆Ｌ字型の電磁鋼板Ａ、コの字型の電磁鋼板Ｂ、Ｌ字型の電磁鋼板Ｃを作成する。
【００２０】
次に、図６に示すように、図５で作成した電磁鋼板Ａ、Ｂ、Ｃを、それぞれ幅の狭いものから順に積層し、ステータコアブロックＡ、ステータコアブロックＢ、ステータコアブロックＣを形成する。ステータコアブロックＡとステータコアブロックＣを組み合わせてステータコアブロックＢと同一形状のステータコアブロックを形成し、図７に示すようには、ステータコアブロックを、内周部の幅が狭く、外周部の幅が広くなるように組み合わせてステータコア１８を形成する。
【００２１】
このステータの製造方法によれば、１つの金型により電磁鋼板帯を製作し、ワイヤーカット等により加工してステータティースを構成するので、金型費用が削減でき、コスト低減できる。また、応力のかかるステータティースとステータバックヨークの付け根が一体成形となっているので、ステータティースの周方向の剛性が向上する。
【００２２】
図８〜図１１は、本発明のステータの製造方法の第３実施例を示す模式図である。図８は、回転電機のステータコアの形成に必要な電磁鋼板（積層板）の作成方法を説明する図であり、図８に示すように、1枚の電磁鋼板帯を、ワイヤーカット等により幅を（ｘ）〜（ｘ＋ａｎ）と変えて切断し、幅の異なる（ｎ＋１）枚の電磁鋼板を作成する。
【００２３】
次に、図９に示すように、図８で作成した幅の異なる（ｎ＋１）枚の電磁鋼板を幅の狭いものから順に積層することでステータティース２０を形成し、図１０に示すように、電磁鋼板を積層して形成したステータティース２０を、電磁鋼板を積層して形成したステータバックヨーク２１の、周方向に等間隔に設けた嵌合部分２２に外周側から挿入してステータコアを形成する。図１１は、ステータティース２０をステータバックヨーク２１の嵌合部分２２に挿入した後の状態を示す一部拡大斜視図である。
【００２４】
このステータの製造方法によれば、金型を用いずに、電磁鋼板帯をワイヤーカット等により加工してステータティースを構成するので、金型費用が削減でき、コスト低減できる。また、ステータティースをステータバックヨークの嵌合部分に挿入して、ステータティースの周方向の側面をステータバックヨークで支持する構成なので、ステータティースの周方向の剛性が向上する。
【００２５】
次に、上述のようにして形成されたステータコアを、ロータの回転軸を回転自在に支持するモータケースであるステータプレートに固定する方法について説明する。図１２では、図４で作成したステータコアブロック２６をステータプレート２７に、ステータコアブロック２６の貼り合わせ部分でかしめ２８により固定しており、図１３では、図７で作成したステータコアブロック２６をステータプレート２７に、ステータコアブロック２６の貼り合わせ部分でかしめ２８により固定しており、図１４では、図１１で作成したステータコアをステータプレート２７に、ステータティース２０とステータバックヨーク２１の接触部分でかしめ２８により固定している。
【００２６】
これによれば、回転電機の運転中にステータティースに作用する周方向の力を、ステータコアとステータプレート２７との間のかしめ２８により高い剛性をもって支持することができるため、ステータティースの周方向の支持剛性をさらに高めることができる。
【００２７】
図１５では、図４で作成したステータコアブロック２６をステータプレート２７に、ステータコアブロック２６のバックヨーク部に形成された突起部２９とステータプレート２７に形成された嵌合部とを嵌合させて固定しており、図１６では、図７で作成したステータコアブロック２６をステータプレート２７に、ステータコアブロック２６のバックヨーク部に形成された突起部２９をステータプレート２７に設けた嵌合部に嵌合させて固定しており、図１７では、図１１で作成したステータコアをステータプレート２７に、ステータバックヨーク２１に形成された突起部２９をステータプレート２７に設けた嵌合部に嵌合させて固定している。
【００２８】
この方法によれば、回転電機の運転中にステータティースに作用する周方向の力を、ステータコアの突起部５ａとステータプレート２７に設けた嵌合部との嵌め合いにより高い剛性をもって支持することができるため、ステータティースの周方向の支持剛性をさらに高めることができる。
【００２９】
また、図１８は、図４で作成したステータコアブロック２６をステータプレート２７に接着剤３０により固定する方法を示しており、図１９は、図７で作成したステータコアブロック２６をステータプレート２７に接着剤３０により固定する方法を示しており、図２０は、図１１で作成したステータコアをステータプレート２７に接着剤３０により固定する方法を示している。図１２、図１３および図１４に示すかしめにより固定する方法、または図１５、図１６および図１７に示すステータコアに形成された突起部とステータプレートに形成された嵌合部とを嵌合させて固定する方法に、図１８、図１９および図２０に示す接着剤により固定する方法を併用することにより、ステータティースの周方向の支持剛性をさらに高めることができる。
【００３０】
図２１では、図４で形成したステータコアブロック２６を、ステータの内周側および外周側からコの字型の爪３１を用いて一方の爪先をステータコアブロック２６の凹部に、他方の爪先をステータプレート２７に形成された嵌合穴に挿入することでステータプレート２７に固定している。図２２は、ステータコアブロック２６がステータプレート２７に、コの字型の爪３１を用いて固定されているときの斜視図であり、図２３は、図２１のＡ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３１】
なお、ここでは、ステータの内周側および外周側からコの字型の爪３１を挿入してステータコアブロック２６をステータプレート２７に固定したが、ステータの内周側あるいは外周側からのみコの字型の爪３１を挿入してステータコアブロック２６をステータプレート２７に固定することも可能である。また、図示していないが、図７および図１１で形成したスタータコアについても、コの字型の爪３１を用いてステータプレート２７に固定するようにすることも可能である。
【００３２】
この方法によれば、回転電機の駆動時にステータティースに作用する周方向の力を、コの字型の爪３１により高い剛性をもって支持することができるため、ステータティースの周方向の支持剛性をさらに高めることができる。
【００３３】
なお、爪を用いて固定する方法に、図１２、図１３および図１４に示すかしめにより固定する方法、図１５、図１６および図１７に示すステータコアに形成された突起部とステータプレートに形成された嵌合部とを嵌合させて固定する方法、図１８、図１９および図２０に示す接着剤により固定する方法を併用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】アキシャルギャップ型回転電機の一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明のステータの製造方法の第１実施例を示す模式図である。
【図３】本発明のステータの製造方法の第１実施例を示す模式図である。
【図４】本発明のステータの製造方法の第１実施例を示す模式図である。
【図５】本発明のステータの製造方法の第２実施例を示す模式図である。
【図６】本発明のステータの製造方法の第２実施例を示す模式図である。
【図７】本発明のステータの製造方法の第２実施例を示す模式図である。
【図８】本発明のステータの製造方法の第３実施例を示す模式図である。
【図９】本発明のステータの製造方法の第３実施例を示す模式図である。
【図１０】本発明のステータの製造方法の第３実施例を示す模式図である。
【図１１】本発明のステータの製造方法の第３実施例を示す模式図である。
【図１２】図4で作成したステータコアブロックとステータプレートとをかしめにより固定する方法を示す図である。
【図１３】図７で作成したステータコアブロックとステータプレートとをかしめにより固定する方法を示す図である。
【図１４】図１１で作成したステータコアとステータプレートとをかしめにより固定する方法を示す図である。
【図１５】図４で作成したステータコアブロックとステータプレートとを、ステータコアのバックヨーク部に形成された突起部をステータプレートに形成された嵌合部に嵌合させて固定する方法を示す図である。
【図１６】図７で作成したステータコアブロックとステータプレートとを、ステータコアのバックヨーク部に形成された突起部をステータプレートに形成された嵌合部に嵌合させて固定する方法を示す図である。
【図１７】図１１で作成したステータコアとステータプレートとを、ステータバックヨークに形成された突起部をステータプレートに形成された嵌合部に嵌合させて固定する方法を示す図である。
【図１８】図４で作成したステータコアブロックとステータプレートとを接着剤により固定する方法を示す図である。
【図１９】図７で作成したステータコアブロックとステータプレートとを接着剤により固定する方法を示す図である。
【図２０】図１１で作成したステータコアとステータプレートとを接着剤により固定する方法を示す図である。
【図２１】図４もしくは図７で作成したステータコアブロックとステータプレートとを、コの字型の爪を用いて固定する方法を示す図である。
【図２２】ステータコアブロックとステータプレートとがコの字型の爪を用いて固定されているときの斜視図である。
【図２３】図２１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  永久磁石
２  保持部材
３  回転軸
４  ロータ
５，２０  ステータティース
６，２１  ステータバックヨーク
７  コイル
８  ステータ
９  軸受
１０  モータケース
１３  冷却路
１４  エンコーダ
１５  ロータコア
１７，１８  ステータコア
２２  嵌合部分
１６，２６  ステータコアブロック
２７  ステータプレート
２８  かしめ
２９  突起部
３０  接着剤
３１  爪
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006353054.tif 000018
【図１７】
2006353054.tif 000019
【図１８】
2006353054.tif 000020
【図１９】
2006353054.tif 000021
【図２０】
2006353054.tif 000022
【図２１】
2006353054.tif 000023
【図２２】
2006353054.tif 000024
【図２３】
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