(57)【要約】【課題】  高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機を提供する。【解決手段】  本発明のラジアルギャップ型回転電機は、回転軸と、回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨーク（４）と、一端が上記凹部に篏合され、他端が回転子鉄心に向かって突出したティース（３）とを有し、ティース（３）は、アモルファス金属箔帯が回転軸の軸方向に積層された積層体と、積層体を保持する絶縁部材（２）とを有し、絶縁部材（２）の回転子に対向する側の端部に磁性材料（１）が設けられていることを特徴とする。【選択図】図２Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、前記回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、
前記固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が前記凹部に篏合され、他端が前記回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、
前記ティースは、アモルファス金属箔帯が前記回転軸の軸方向に積層された積層体と、前記積層体を保持する絶縁部材とを有し、前記絶縁部材の前記回転子に対向する側の端部に磁性材料が設けられていることを特徴とするラジアルギャップ型回転電機。
【請求項２】
前記磁性材料は、前記絶縁部材の前記回転子に対向する側の端部の一部を覆う磁性部材であることを特徴とする請求項１に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項３】
前記磁性部材の厚さは１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項４】
前記絶縁部材と前記磁性部材との結合面が、波形状、凹凸形状およびローレット形状を有することを特徴とする請求項２に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項５】
前記絶縁部材の前記磁性部材が設けられている端部が、左右異なる寸法の突起部を有し、前記突起部における前記絶縁部材が、隣り合う前記ティース同士で重なり合う部分を有することを特徴とする請求項２に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項６】
前記磁性材料は、前記絶縁部材の前記回転子に対向する側の端部に含まれていることを特徴とする請求項１に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項７】
前記磁性材料は、軟磁性材料、硬磁性材料、軟磁性材料または硬磁性材料と樹脂との複合材料であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項８】
前記磁性材料は、軟磁性材料または硬磁性材料の表面に絶縁性被膜が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【請求項９】
前記ティースに巻回されたコイル導体が、集中巻きまたは分布巻きであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアルギャップ型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械の動力源や自動車駆動用として用いられる回転電機（モータ）は、高効率化が求められる。モータの高効率化は、使用する材料に低損失な物を利用したり、高エネルギー積の永久磁石を用いたりする設計が一般的である。
【０００３】
モータの損失は、主に銅損と鉄損及び機械損からなり、要求仕様の出力特性（回転数とトルク）が決まると、機械損は一意に決まるため、鉄損と銅損を低減する設計が重要となる。銅損は、主にコイルの抵抗値と電流の関係で決まり、冷却によってコイル抵抗値の低減や、磁石の残留磁束密度の低下の低下を抑えるような設計を行う。鉄損は、使用する軟磁性材料によって低減が可能である。一般的なモータでは鉄心部分には電磁鋼板が採用されており、その厚みやＳｉの含有量などによって損失レベルが異なるものが利用されている。
【０００４】
軟磁性材料には、電磁鋼板よりも透磁率が高く、鉄損が低い鉄基アモルファス金属や、ファインメット及びナノ結晶材料等の高機能材料が存在するが、これらの材料系では、その板厚が０．０２５ｍｍと非常に薄く、また、硬度がビッカース硬度が９００程度であり、電磁鋼板の５倍以上に硬い等、モータを安価に製造する上での課題が多い。
【０００５】
従来、アキシャルギャップ型のモータにアモルファス金属を適用された例が報告されているが、アモルファス金属は２ロータ型アキシャルギャップモータの同一断面鉄心での使用に限られる。この２ロータ型アキシャルギャップモータの固定子は、軸方向中心に固定子が構成され、その固定子鉄心や、その周囲に巻回したコイルが、構造物としてモータのハウジングに締結されず、浮島構造となる。この浮島状の固定子鉄心及びコイルは樹脂モールドによってハウジングに固定されている。この構造は、ある程度までのモータのトルク半力や、温度上昇時の熱応力に耐える設計は可能であるが、樹脂とコイル、樹脂と鉄心やハウジング材料等との線膨張係数の違いによって、モータの大きさや使用できる温度条件などが制限されてしまう。
【０００６】
そこで、上述したアキシャルギャップ型の問題を解決すべく、ラジアルギャップ型のモータにアモルファス金属を利用することが考えられる。特許文献１には、多面体形状を有し且つ複数のアモルファス金属ストリップ層を含む、高効率の電動モータで使用するためのバルクアモルファス金属磁気構成要素が開示されている。特許文献１には、アモルファス金属ストリップ材料を所定の長さを持つ複数の切断ストリップに切断し、これを積み重ねたアモルファス金属ストリップ材料のバーを形成し、アニール処理を施した後、積み重ねたバーをエポキシ樹脂で含浸し、硬化させ、積み重ねたバーを所定の長さに切断し、所定の立体的形状を持つ多面形形状の複数の磁気構成要素を提供する方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、アモルファス薄板材から鉄心片を打抜き積層しアモルファス積層鉄心を製造する方法において、アモルファス薄板材から鉄心片の所要箇所を打抜き形成するとともに連結用穴を形成し、鉄心片をダイ孔に外形抜きし、ダイ孔を下方から臨み進退自在な受け台上に所望積厚まで積層し、受け台をダイ孔の下方より後退させるとともに該受け台に積層された積層鉄心を把持拘束し、該積層鉄心の連結用穴に接着連結剤を注入充填し連結することを特徴とするアモルファス積層鉄心の製造方法が開示されている。特許文献２では、電磁鋼板でモータのコアをプレス内抜きするのと同様に順送金型によって、所定のモータコア形状を内抜きする例が示されている。この例では、打抜きで形状加工はできるが、アモルファス箔帯が薄すぎるために電磁鋼板で実現されている板間のカシメ締結が出来ないため、治具に積層された状態で接着剤を用いてコアの所定の穴に注入して積層固着する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−２１９１９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１及び２に示されるラジアルギャップ型回転電機へのアモルファス金属の適用方法は、その製造に特殊な機械加工を行うための装置や、加工に時間がかかりすぎるなどの課題がある。また、特許文献１では、バルクアモルファス金属バーをエポキシ樹脂に含浸し、硬化してからハウジングに固定している。この構造は、上述したアキシャルギャップ型のモータと同様、樹脂とコイル、樹脂と鉄心やハウジング材料等との線膨張係数の違いによって、モータの大きさや使用できる温度条件等が制限されてしまう。
【００１０】
さらに、特許文献２ではアモルファス金属をプレスして積層しているが、アモルファス金属は厚みが電磁鋼板の１／１０以下であるため、１０倍のプレス回数が必要となる。また、アモルファス金属は、電磁鋼板の５倍硬いため、金型に与える影響が５倍となる。したがって、電磁鋼板に比べて、金型への影響は５０倍以上となり、通常は約２００万回毎に金型の再研磨を行いながら製造を行うが、それが１／５０以下となるために大幅に製造コストの上昇を招いてしまう。１分間に１８０ＳＰＭ（ｓｈｏｔ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅｓ）のスピードでプレスを行なった場合では、約１ヶ月で２００万回を迎えるが、同一速度でプレスを行った場合には、生産タクトは枚数の関係から１０倍かかり、金型の再研磨は、１日たたないで研磨しなければならないことになる。大型の金型のダイ、パンチの研磨には、プレス装置からの金型積み降ろしなどの手間も含めて多くの工数がかかるため、この条件での生産は現実的でない事がわかる。
【００１１】
以上述べた通り、アモルファス金属を用いたラジアルギャップ型のモータの製造について、実用レベルで製造できる構造とその製造装置及び製造方法が見出されていないのが実情であった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明のラジアルギャップ型回転電機の一態様は、回転軸と、回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、上記固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が凹部に篏合され、他端が回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、上記ティースは、アモルファス金属箔帯が回転軸の軸方向に積層された積層体と、積層体を保持する絶縁部材とを有し、絶縁部材の回転子に対向する側の端部に磁性材料が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機を提供することができる。
【００１６】
上述した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】従来のラジアルギャップ型回転電機の一例（インナーロータ型）を示す模式図
【図１Ｂ】図１Ａの軸方向中央断面図
【図２Ａ】本発明のラジアルギャップ型回転電機（インナーローター型）を構成する固定子の第１の例を示す斜視図
【図２Ｂ】図２Ａの上面図
【図２Ｃ】図２ＢのＸ部分を拡大する図
【図３Ａ】図２Ａのティースの一部を構成する絶縁部材の分解斜視図
【図３Ｂ】図３Ａの絶縁部材にアモルファス金属箔帯の積層体を収容した図
【図３Ｃ】図３Ｂの絶縁部材に巻線を設けた図
【図４Ａ】絶縁部材に磁性材料を設けていない固定子を用いた回転電機のコギングトルクと機械角との関係を示すグラフ
【図４Ｂ】絶縁部材に磁性材料を設けた固定子を用いた回転電機のコギングトルクと機械角との関係を示すグラフ
【図５Ａ】磁性材料を有する絶縁部材の製造方法の第１の例を示す断面模式図
【図５Ｂ】磁性材料を有する絶縁部材の製造方法の第２の例を示す断面模式図
【図６Ａ】ティースブロックの第２の例を示す斜視図
【図６Ｂ】図６Ａのティースブロックを備えた固定子の一部を示す断面図
【図７Ａ】ティースブロックの第２の例を示す斜視図
【図７Ｂ】ティースブロックの第３の例を示す斜視図
【図７Ｃ】ティースブロックの第４の例を示す斜視図
【図８Ａ】固定子の他の例を示す斜視図
【図８Ｂ】図８Ａの上面図
【図８Ｃ】図８Ａの一部を拡大する上面図
【図８Ｄ】図８Ａの一部を拡大する斜視図
【図８Ｅ】図８Ａのティースブロックの図
【図９Ａ】本発明のラジアルギャップ型回転電機を構成する固定子の第２の例を示す上面図
【図９Ｂ】図９Ａの絶縁部材を拡大する図
【図９Ｃ】図９Ｂの磁性材料を拡大する図
【図１０】本発明のラジアルギャップ型回転電機の他の例（アウターローター型）を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１９】
本発明のラジアルギャップ型回転電機の説明に先立ち、従来のラジアルギャップ型回転電機の構成について説明する。図１Ａは従来のラジアルギャップ型モータ（インナーロータ型）の構造を示す模式図であり、図１Ｂは図１Ａの軸方向中央断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ラジアルギャップ型回転電機１００ａは一般的に円筒形状を有している。外側部分に放熱フィンが設けられたハウジング１０の軸方向中心部に、固定子鉄心（固定子コア）１１が配置される。
【００２０】
固定子鉄心１１のスロット部分には、ティース部分に巻き線された固定子コイル１２が実装され、その固定子の内側には永久磁石１３及び回転子鉄心（磁性体コア）１４を備えた回転子が、ベアリング１８を介して回転可能に保持されている。ベアリング１８は、ハウジングの軸方向両端に設けられたエンドブラケット１９で保持され、回転子の軸方向、および、重力方向の保持を行っている。回転子の中心には、回転軸（シャフト）１７が取り付けられており、フロント側のエンドブラケット１９の穴を貫通して、出力軸が構成されている。
【００２１】
図１Ｂに示すように、シャフト１７の周囲には回転子鉄心１４が配置され、その表面には永久磁石１３が配置されている。図１Ｂは８極構造を図示しており、Ｎ極磁石１３（Ｎ）とＳ極磁石１３（Ｓ）が交互に配置される構造となっている。
【００２２】
固定子鉄心は軟磁性材料からなり、一般的には、電磁鋼板が利用され、プレス金型によって打ち抜き、積層されて構成される。アモルファス金属は、電磁鋼板よりも損失が大幅に小さく、モータの高効率化に寄与できる材料であるが、上述したように高度が非常に高いため、図示のようなスロット型のモータコアをプレスで打ち抜いて積層することが困難である。このため、図３Ａ及び図３Ｂに示す構造を有する回転電機にアモルファス金属を適用することは従来困難であった。
【００２３】
続いて、本発明のラジアルギャップ型回転電機について説明する。図２Ａは本発明のラジアルギャップ型回転電機の構成する固定子の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは図２Ａの上面図であり、図２Ｃは図２ＢのＸ部分を拡大する図である。本発明のラジアルギャップ型回転電機は、基本的な構成として、回転軸と、回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備えている。
【００２４】
固定子鉄心は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように円環形状を有する。そして、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨーク４と、一端がバックヨーク４の凹部に篏合され、他端が回転子鉄心に向かって突出したティース３とを有する。図２Ａでは、バックヨーク４の周方向に４８個のティース３を配置し、回転軸の軸方向から挿入して円環形状の固定子２００を構成している。本発明のラジアルギャップ型回転電機は、ティース３にアモルファス金属が適用されており、ティース３の回転子に対向する側の端部には、磁性部材１が設けられている。
【００２５】
次に、ティースの構成について詳述する。図３Ａは図２Ａのティースの一部を構成するボビンの分解斜視図であり、図３Ｂは図３Ａのボビンにアモルファス金属箔帯３０の積層体を収容した図であり、図３Ｃは図３Ｂのボビンに巻線を設けた図である。図３Ａ〜３Ｃに示すように、ティース３は、アモルファス金属箔帯３０を回転軸の軸方向に積層した積層体４０が絶縁部材（ボビン）２に収容されて構成されている。そして、コイル導体５が絶縁部材２によってティース３とバックヨーク４との電気的絶縁を保持した状態で巻かれている。積層体４０は、絶縁部材２に挿入されることで、その積厚方向の摩擦によって、一定の形状で保持される。このような構成を有することで、アモルファス金属箔帯３０間の固定を別途設けることなく、アモルファス金属箔帯３０を絶縁部材２に固定することができる。
【００２６】
上述したように、本発明では磁束密度が高くなるティースをアモルファス金属で構成することによって、磁束の変化によって固定子鉄心中で発生する損失を大幅に低減することが可能である。アモルファス金属は非常に硬い材料であるが、アモルファス金属の素材シートをせん断加工することは容易であるため、本発明ではアモルファス金属の素材シートせん断加工して得たアモルファス金属箔帯３０を積層して絶縁部材２に収容し、ティース３としている。
【００２７】
ティース３を構成するアモルファス金属箔帯は台形形状であり、ティースの側面は、このティースをせん断加工で製作する都合上、直線となっている。台形形状のアモルファス金属箔帯は、一対の底辺（長辺と短辺）が平行で、長辺と短辺との間の一対の辺（脚）がなす角度θは、バックヨーク４の内周の一周３６０°を固定子鉄心のスロット数で除した角度を有する。例えば、スロット数を４８とすると、θ＝３６０°÷４８＝７．５°となる。バックヨーク４の凹部は、ティース３の長辺側の端部が篏合可能な形状を有しており、ティース３はバックヨーク４から回転子に向かって先細りとなる形状を有する。したがって、ティース３が回転子側（ギャップ側（内周側））に抜ける事が無い構造となる。
【００２８】
アモルファス金属の材料に特に限定は無いが、例えば日立金属株式会社製のＭｅｔｇｌａｓ  ２６０５ＨＢ１Ｍ（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ）、Ｍｅｔｇｌａｓ  ２６０５ＳＡ１（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ）、Ｍｅｔｇｌａｓ  ２６０５Ｓ３Ａ（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ）及びＭｅｔｇｌａｓ  ２７０５Ｍ（組成：Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｏ）を用いることが好ましい。上述した「Ｍｅｔｇｌａｓ」は、日立金属株式会社のグループ会社であるＭｅｔｇｌａｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄの登録商標である。
【００２９】
図３Ａに示すように、絶縁部材２の回転子に対向する側の端部には、磁性材料を含む磁性部材１が設けられている。このような構成とすることで、回転電機の磁気特性を向上することができる。具体的には、ティース３の先端部に磁性を持たせて回転子からの磁束を磁性部分に集磁させることができるため、固定子と回転子間のギャップの周方向磁束密度分布を均一にすることができる。
【００３０】
絶縁部材２の端部に設けた磁性部材１の効果についてより詳細に説明する。図４Ａはボビンに磁性材料を設けていない固定子を用いた回転電機のコギングトルクと機械角との関係を示すグラフであり、ボビンに磁性材料を設けた固定子を用いた回転電機のコギングトルクと機械角との関係を示すグラフである。図４Ａは、絶縁部材２の先端に磁性部材が設けられておらず、スロット開口部が開放されている形状の固定子を有する回転電機を解析した結果を示している。この例では、バックヨーク４と、回転子鉄心１４には電磁鋼板の３０Ａ３００相当の磁気特性を与え、ティース３には、鉄基アモルファス金属の磁気特性を与えている。
【００３１】
また、磁石部分には、残留磁束密度０．９Ｔとした磁石性能曲線を与えている。グラフには、回転子を回転させたとき、その回転角で発生するギャップ部分に生ずるトルクの計算結果を示している。コイル導体５への電流は考慮していないため、このトルクの計算結果は、コギングトルク（磁石磁束の回転位置変動に伴うトルク変動）を示している。図４Ａに示したモデルでのコギングトルクのピーク値の両振幅は、約１０Ｎ・ｍと大きな変動を伴うことがわかった。
【００３２】
一方、図４Ｂには、絶縁部材２の先端に磁性部材１を配置した場合の計算結果を示す。ティース３とバックヨーク４、回転子鉄心１４は、図４Ａと同様の材料条件として与え、絶縁部材２の先端の磁性部材１には、透磁率１００とした磁性材料をモデル化した。コギングトルクは、両振幅で、１Ｎ・ｍ以下と小さくなり、コギングトルクが大幅に低減されていることがわかった。また、図４Ａおよび図４Ｂの磁束線図を比較すると、図４Ｂの方が磁束線の密度が高くなっていることがわかる。これは、図４Ａの解放構造で磁石に漏れが生じて固定子側に鎖交しなかった磁束を、図４Ｂの構造では有効に固定子に鎖交させることができているためである。これにより、モータのトルク（電流×磁束量）を向上させることが可能であり、トルク脈動やコギングトルクなどを大幅に低減できる構造にすることができる。
【００３３】
また、アモルファス、高残留磁束密度ナノ結晶合金などの超低鉄損材料を用いる場合は、固定子ティース部に発生する鉄損を大幅に低減することができるため、回転電機の高効率化も同時に実現ができる。
【００３４】
磁性部材１としては、軟磁性材料または硬磁性材料を用いることができ、電磁鋼板、圧粉磁心、アモルファス、ナノ結晶合金、軟磁性フェライト、硬磁性フェライトおよび希土類磁石粉末などが好ましい。磁性部材１は、図３Ａに示すように、絶縁部材２の端部の全体に設けていてもよいが、その効果を得ることができれば端部の一部分に設けていてもよい。また、磁性部材１の厚さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。磁性部材１の厚さが１ｍｍ未満では磁性部材１を設けることによって得られる磁気特性の向上の効果が不十分となり、厚さが２ｍｍを超えると絶縁部材２の巻線を設ける面積が少なくなり、磁気特性の向上の効果が不十分となる。
【００３５】
上述した磁性部材１の製造方法について説明する。図５Ａは磁性材料を有するボビンの製造方法の第１の例を示す断面模式図であり、図５Ｂは磁性材料を有するボビンの製造方法方法の第２の例を示す断面模式図である。図５Ａおよび図５Ｂは、磁性材料を有する樹脂製の絶縁部材２を成形するための射出成型金型システムの模式図を示している。通常、射出成型は、金型内に作られた空間に、高温にして溶けた熱可塑性樹脂を固定シリンダ２６と可動プランジャ２５によって、樹脂注入口２３より注射器のように注入し、金型内で樹脂が固まった状態で金型を開いて取り出す方法で製造する。
【００３６】
図５Ａでは、あらかじめ、ティースの先端部に設けられる磁性部材１を金型２１，２２内に配置した状態で、絶縁性の熱可塑性樹脂を注入する方法を示している。熱可塑性樹脂の注入温度は、材質にもよるが、１５０℃〜２５０℃程度であるので、それ以上の耐熱性をもった樹脂が望ましい。磁性部材１は、前述のように電磁鋼板や、圧粉磁心などの強磁性体（軟磁性材料）やそれらの材料のを粉体上にしたもの、または、それらより粒径の小さい磁石粉末（硬磁性材料）、または、それらと樹脂の複合材を用いることが好ましい。また、複合材の場合は、そのベース樹脂は、絶縁部材２を構成する絶縁材料２０と同じ材料とすることが望ましい。磁性部材１を構成するベース樹脂と絶縁部材２を構成する絶縁材料を同じ材料とすることで、磁性部材１と絶縁部材２との接合強度を高くすることができる。
【００３７】
図５Ｂには、磁性部材１と、ボビンを２を同時に成形する方法を示している。シリンダ２６ａに磁性部材１の原料となる磁性材料のペレットを、シリンダ２６ｂ内に絶縁部材２を構成する絶縁材料のペレットを入れて溶融させ、プランジャ２５ａ，２５ｂで樹脂を同時に、かつ、所定の箇所にそれぞれの樹脂が注入されるよう制御して注入して製造する。これにより、一回の成型工程だけで磁性部材１と絶縁部材２との一体成形物を得ることが可能である。さらには、図５Ｂには、金型内にアモルファス金属箔帯の積層体４０も配置しておき、その周囲に直接射出成型してこれらを一体化する構造を示している。これにより、積層体４０、絶縁部材２および磁性部材１が一体化され、精度および強度ともに良好な部品ができる。
【００３８】
図６Ａはティースブロックの第２の例を示す斜視図であり、図６Ｂは図６Ａのティースブロックを備えた固定子の一部を示す断面図である。前述したように射出成型のインサートモールド手法で一体化することを考えると、磁性部材１のは様々な断面形状とすることが可能である。図６Ａでは、磁性部材１の内径側は、固定子内径に沿ったＲ形状とし、隣接するティース３に向かって細くなる形状とした。これによって、ティース３の先端部から集めた磁束が飽和することなくティース３に鎖交しやすくなる。また、スロット開口部も全閉で無く、セミクローズ（半閉）構造にもすることができる。図６Ｂには断面図を示すが、コイル導体５とティース３、磁性部材１との電気的絶縁は確保されていることがわかる。
【００３９】
ティースブロックの形状の他の例を示す。図７Ａはティースブロックの第２の例を示す斜視図であり、図７Ｂはティースブロックの第３の例を示す斜視図であり、図７Ｃはティースブロックの第３の例を示す斜視図である。
【００４０】
図７Ａは磁性部材１と絶縁部材２との結合面を波形状として面積を増加させ、絶縁部材２との接着面積を増加させる形状を示している。磁性部材１と絶縁部材２との結合面は波形状の他、凹凸形状およびローレット状でも同様の効果を得ることができる。図７Ｂは、ティース先端の鍔部が、ティース先端の左右で異なる寸法（Ｌ１とＬ２）としたものである。また、図７Ｃは、図７Ｂで示したティース先端の左右非対称に加え、隣り合う絶縁部材２同士がラップする構造を示している。これは、コイル導体５から磁性部材１までの沿面距離を確保するためである。高電圧の仕様のモータなどでは有効となる形状である。Ｌ３の距離は絶縁の規格によって決められた寸法に調節する。
【００４１】
図８Ａは固定子の他の例を示す斜視図であり、図８Ｂは図８Ａの上面図であり、図８Ｃは図８Ｂの一部を拡大する上面図である。図８Ａ〜図８Ｃに示すように、本発明はコイル導体を分布巻きにした構成にも適用可能である。分布巻き構造では、コイルは、図８Ａおよび８Ｂに示すように複数のスロットにわたって配置されるため、ティース単体に巻線を施すことが困難である。
【００４２】
図８Ｄは図８Ａの一部を拡大する斜視図であり、図８Ｅは図８Ａのティースブロックの図である。図８Ｅに示すように、各々のスロットにコイル導体を配置できるよう、ストレートスロットに対応した形状となっており、その先端部に磁性部材１が配置されている。スロットの回転軸の軸方向から出た部分は、厚みをもたせ、剛性を高くしている。これは、巻線を軸方向から挿入して組み立てを行うのであるが、片方のコイルを曲げて接続できるように配置しなおす工程で、スロット出口部分でコア端部の絶縁が損傷しないように、絶縁部材２で保護を行うためである。スロット内部は、断面四角形のコイルが挿入しやすいよう、小部屋に分かれた構造となっており、スロット内のコイル間も絶縁できるようになっている。スロットの内径側は、前述したように固定子内径Ｒ面を有しており、ギャップ磁束密度の変化を小さくするように設計されている。図８Ｃおよび８Ｃに示すように、集中巻きの場合と同様に、磁性部材１は回転子側面に配置されていることがわかる。
【００４３】
図９Ａは本発明のラジアルギャップ型回転電機を構成する固定子の第２の例を示す上面図である。これまでは絶縁部材２の端部に磁性部材１を設ける態様について示したが、図９Ａに示すように、絶縁部材の全体にが磁性材料を含むものであってもよい。このような絶縁部材２´は、例えば鉄粉などの磁性材料を樹脂に混ぜ込んだ物を原料とし、射出成形して製造することができる。
【００４４】
鉄粉などの磁性材料が樹脂表面に出ていると、その鉄粉表面が酸化し（錆となり）、樹脂にクラックが発生するおそれがある。また、鉄粉は導電材料であるため、塊や集合体で存在すると、磁石磁束の変化によって、その部分に渦電流を発生させる恐れがある。このような損失が発生した場合、渦電流によるジュール熱が発生し、周囲の樹脂を高温にして軟化させたり溶融させたりすることも考えられる。このため、純鉄粉を使用する場合は、粒径を細かくして含有量を少なくするなどの工夫が必要となる。
【００４５】
図９Ｂは図９Ａの絶縁部材を拡大する図であり、図９Ｃは図９Ｂの磁性材料を拡大する図である。図９Ｂには、鉄粉の代わりに、圧粉磁心に用いる無機被膜コーティング鉄粉９０を使用する例を示した。この圧粉磁心用無機被膜鉄粉は、水やガスアトマイズされた鉄粉（最大粒径が約０．２ｍｍくらい）９２の表面に無機材（リン酸系）などの絶縁性被膜９１が形成されている。この被膜は、強固であり少々のプレス変形などによっても、絶縁が確保される。このような材料を射出成型用の材料に混ぜることによって絶縁部材２´を成形することができる。鉄粉９２の表面が絶縁性被膜９１で覆われているため、鉄粉が成形体の表面に出た場合でも酸化や絶縁性能劣化の問題は少なく、粉が集合した場合においてもそれぞれの粉での絶縁が確保されているので大きな渦電流損失の発生は防止できる。このような材料を用いることによって、絶縁性能と、磁性体性能が両立できるため、絶縁樹脂ボビン全体をこの材料で構成することも可能である。
【００４６】
磁性材料は絶縁部材２´の全体に含まれていてもよいが、回転子に対向する側の端部にのみ含まれていてもよい。図９Ａ示すように、磁性材料を絶縁部材２の端部のみではなく、絶縁部材２´の全体に含まれていても、モータとしての磁束の流れを阻害するものでは無く、むしろティースの断面積や、コアバック部の断面積を増加させて有効磁束量を大きくしてモータ性能向上に寄与できる。
【００４７】
図１０は本発明のラジアルギャップ型回転電機の他の例（アウターローター型）を示す断面図である。本発明はインナーロータ型のラジアルギャップ型回転電機に限らず、図１０に示すように、アウターロータ型のラジアルギャップ型回転電機にも適用可能である。
【００４８】
以上、説明したように、本発明によれば、高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法を提供できることが実証された。
【００４９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…磁性部材、２…絶縁部材、３…ティース、４…バックヨーク、５…コイル導体、１０…ハウジング、１１…固定子鉄心、１２…固定子コイル、１３…永久磁石、１４…回転子鉄心、１７…シャフト、１８…ベアリング、１９…エンドブラケット、２０…絶縁材料、３０…アモルファス金属箔帯、４０…アモルファス金属箔帯の積層体、２１，２２…射出成型金型、２３ａ，２３ｂ…樹脂注入口、２５，２５ａ，２５ｂ…プランジャ、２６，２６ａ，２６ｂ…シリンダ、９０…磁性材料、９１…絶縁性被膜、９２…鉄粉、９３…樹脂、１００ａ…ラジアルギャップ型回転電機（インナーローター型）、１００ｂ…ラジアルギャップ型回転電機（アウターローター型）、２００…固定子。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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