(57)【要約】【課題】  アキシャルギャップ電動機のステータのコアを製造するにあたり、コアの製造コストを下げて製造効率を高めることができ、かつ、コアの磁束密度を高めて、電動機のトルクを向上することができる、コアの製造方法を提供する。【解決手段】  アキシャルギャップ電動機のステータのコアを製造するにあたり、あらかじめ複数の短冊状の電磁鋼板１を積層して積層電磁鋼板２を製造した後、当該積層電磁鋼板２を上面プレート３および下面プレート４により挟持して保持し、当該積層電磁鋼板２を切断手段により電磁鋼板の法線方向に対して傾斜する複数の切断面５にて切断してコア６を製造することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキシャルギャップ電動機のステータのコアを製造するにあたり、あらかじめ複数の短冊状の電磁鋼板を積層して積層電磁鋼板を製造した後、当該積層電磁鋼板を上面プレートおよび下面プレートにより挟持して保持し、当該積層電磁鋼板を切断手段により電磁鋼板の法線方向に対して傾斜する複数の切断面にて切断してコアを製造することを特徴とするコアの製造方法。
【請求項２】
積層電磁鋼板を切断する前にあらかじめ、隣接する電磁鋼板を接合してなる請求項１に記載のコアの製造方法。
【請求項３】
前記コアを向かい合う脚が相等しい台形柱状とし、積層電磁鋼板内で隣接するコアの上底面と下底面を相互に逆向きとしてなる請求項１もしくは２に記載のコアの製造方法。
【請求項４】
前記コアの切断面の電磁鋼板と平行な面内における形状を、電磁鋼板の幅方向中央を中心に点対称としてなる請求項１もしくは２に記載のコアの製造方法。
【請求項５】
電磁鋼板を積層するにあたり、それぞれの電磁鋼板の長手方向端面の上端または下端を含む平面と電磁鋼板とのなす角度を、前記台形柱状のコアの脚面と上底面または下底面とのなす角度と同じとしてなる請求項３に記載のコアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアキシャルギャップ電動機のステータを構成する、コアの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アキシャルギャップ電動機のステータを構成する鉄心つまりコアは、例えば特許文献１に記載されているように、電磁鋼板を所定の形状に打抜き加工して単位鉄心を製造した後、その単位鉄心を積層して、それぞれの単位鉄心を接着剤や溶接、カシメ等の手段により接合することにより製造されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６４０４１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電動機のコアは、後述するように台形柱状であるものが多く、このような形状のコアでは、コアを構成する複数の単位鉄心の大きさをその積層方向に徐々に異ならせる必要があるため、その製造にあたっては、それらの異なる単位鉄心の大きさに合わせて、打抜き加工に使用する打抜き金型を逐一設計製作する必要があり、製造コストが高くなるとともに製造効率が悪化するという問題があった。
【０００５】
また、従来のコアの製造方法によれば、単位鉄心を打抜き加工により製造するため、それぞれ単位鉄心は、それぞれの単位鉄心の法線方向に添う切断面を有する。このため、台形柱状を有するコアのように、単位鉄心の法線方向に対して傾斜した面を有するコアを構成するにあたっては、その脚面は、それぞれの切断面と単位鉄心の上面または下面を組み合わせた階段状となってしまい、コアにコイルを巻装した場合にそのコイルとコアの間に隙間が生じて、その部分の磁束密度が下がって、それにより電動機としてのトルクが低下するという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上述したところの問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、アキシャルギャップ電動機のステータのコアを製造するにあたり、コアの製造コストを下げて製造効率を高めることができ、かつ、コイルとコアの隙間をなくして、電動機のトルクを向上することができる、コア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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、アキシャルギャップ電動機のステータのコアを製造するにあたり、あらかじめ複数の短冊状の電磁鋼板を積層して積層電磁鋼板を製造した後、当該積層電磁鋼板を上面プレートおよび下面プレートにより挟持して保持し、当該積層電磁鋼板を切断手段により電磁鋼板の法線方向に対して傾斜する複数の切断面にて切断してコアを製造することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、複数の短冊状の電磁鋼板を積層して積層電磁鋼板を製造した後、当該積層電磁鋼板を切断手段にて電磁鋼板の法線方向に対して傾斜する複数の切断面にて切断してコアを製造することにより、あらかじめ電磁鋼板を打抜き金型により所定の形状に打抜いて単位鉄心を製造してから、その単位鉄心を積層してコアを製造する従来の製造方法のように、コアを構成する電磁鋼板の大きさをその積層方向に徐々に変更するにあたり、異なる形状の単位鉄心を打抜く打抜き金型を逐一設計製作する必要がなくなり、製造コストを低減するとともに、製造効率を高めることができる。
【０００９】
ここで切断手段としては、ワイヤカット放電加工機、ウォータージェット装置、レーザーカット装置等を用いることができ、これらの切断手段はいずれも、電磁鋼板をその法線方向に傾斜した面で切断することができ、積層電磁鋼板の幅方向側面と平行な面内で移動自在な機構を有するものとする。
これによれば、電磁鋼板の法線方向に対して傾斜した切断面を有するコアを製造するにあたり、その切断面に沿って積層電磁鋼板を切断することができ、その切断面を階段状でない完全な平面とすることができるため、コアにコイルを巻装した場合のコイルとコアの間の隙間をなくし、コイル内の磁束密度のロスを防止して、電動機のトルクを高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明のコアの製造方法の一実施形態を示す模式斜視図である。
図１中、１は電磁鋼板を、２は積層電磁鋼板を、３は上面プレートを、４は下面プレートを、５は切断面を、６はコアを示す。
あらかじめ複数の短冊状の電磁鋼板１を積層して積層電磁鋼板２を製造した後、当該積層電磁鋼板２を上面プレート３および下面プレート４により積層方向から挟持して保持し、当該積層電磁鋼板２と上面プレート３および下面プレート４とを、図示しない切断手段により電磁鋼板２の法線方向に対して傾斜する複数の切断面５にて切断して、コア６を製造することを特徴とするものである。（請求項１に相当）
【００１１】
これによれば、あらかじめ電磁鋼板を打抜き金型により所定の形状に打抜いて単位鉄心を製造してから積層してコアを製造する従来の製造方法のように、コアを構成する単位鉄心の形状をその積層方向に変更する場合に、それぞれ形状の異なる単位鉄心を打ち抜くための打抜き金型を、逐一設計製作する必要がなくなり、製造コストを低減するとともに、製造効率を高めることができる。また、電磁鋼板の法線に対して傾斜した切断面を有するコアでも、その切断面を完全な平面とすることができるため、コイル内の磁束密度を高めて、電動機のトルクを高めることができる。
【００１２】
ここで電磁鋼板１としては、表面に無機質の絶縁被膜を施した薄いケイ素鋼板を用いることが好ましい。
また、積層電磁鋼板２を上面プレート３および下面プレート４で挟持して、その全体を切断手段により切断することで、積層電磁鋼板に切断によるバリが生じることを防止することができる。
【００１３】
ここで好ましくは、積層電磁鋼板２を切断する前にあらかじめ、隣接する電磁鋼板１を接着剤、溶接あるいはカシメ等の手段により接合する。（請求項２に相当）
これにより、積層電磁鋼板２を切断手段により切断してコア６を製造した後、それを構成する隣接する電磁鋼板１同士が剥離して、コア６がバラけることを防止することができ、コア６の製造後、そのコアの周りに、直ちに巻き線を巻いてコイルを形成する作業を行うことができる。
【００１４】
ここで接着剤としての樹脂の種類は特に限定するものではないが、例えば、アクリル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、ナイロン樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、合成ゴム系接着剤、塩化ビニル樹脂系接着剤、およびこれらの接着剤を組み合わせた複合型接着剤などを使用することが可能である。
【００１５】
さらに、図１に示すように前記コア６を向かい合う脚７および８が相等しい台形柱状とし、積層電磁鋼板２内で隣接するコア６の上底面と下底面を相互に逆向きとする。（請求項３に相当）
これによれば、四角柱状の積層電磁鋼板２から、連続して台形柱状のコア６を切り出して製造することができるとともに、切断面５を積層電磁鋼板２内で隣接するコア６の切断面と兼ねることができるので、切断手段による積層電磁鋼板の切断工数を少なくすることができ、コア６の製造時間を短縮することができる。
【００１６】
ここで台形の脚とは、平行をなす上底と下底を除いた二辺を指し、向かい合う脚が等しいとは、当該脚の長さが相互に等しく、当該台形が線対称であることを示す。また上底は下底よりも短いものとする。
更に台形柱の上底面とは、上記上底を含み台形状の端面と垂直な面を、下底面とは上記下底を含み台形と垂直な面を、脚面とは上記脚を含み台形状の端面と垂直な面を示す。
【００１７】
ここで、図２に示すように、前記コア６の切断面５の電磁鋼板１と平行な面内における形状を、積層電磁鋼板２の幅方向中央を中心に点対称とする。（請求項４に相当）
これによれば、図１に示す形態のコアに限らず、図２に示すような、段差部分を有する切断面を有する形態のコアを製造するにあたっても、電磁積層鋼板２内で隣接するコア６の上底面と下底面を交互に逆とすることにより、四角柱状の積層電磁鋼板２から、連続してコア６を切り出して製造することができる。
【００１８】
さらに、図３に示すように、電磁鋼板１を積層するにあたり、それぞれの電磁鋼板１の長手方向端面の上端または下端を含む平面と電磁鋼板１とのなす角度α、βを、前記台形柱状のコアの脚面と上底面または下底面とのなす角度γ、δと同じとする。（請求項５に相当）
ここでは、電磁鋼板１をその法線方向に傾斜させて積層していることにより、積層電磁鋼板２の長さ方向両端部において、上面プレート３および下面プレート４が相互にずれが生じるため、それを補って、積層電磁鋼板２を保持するために、台形柱状の保持ブロック９、１０を設けている。
【００１９】
図１に示すような製造方法では、積層電磁鋼板２は四角柱状であるため、積層電磁鋼板２から台形柱状のコア６を切り出して製造するにあたり、どうしても積層電磁鋼板２の長手方向の両端部分７、８はコアとして使用できない無駄な部分となってしまう。
ところが、図３に示すようにあらかじめ、積層電磁鋼板２のそれぞれの電磁鋼板１の長手方向端面の上端または下端（ここでは下端）を含む平面と電磁鋼板１とのなす角度α、β（βはαの補角となる）を、台形柱状のコア６の脚面と上底面および下底面とのなす角度γ、δ（δはγの補角となる。）と合致させて、電磁鋼板１をその法線方向に対して傾斜させて積層しておくことにより、積層電磁鋼板２の両端部分からも各々の電磁鋼板１の長さ方向端部なす階段状の部分２Ａ、２Ｂを切り取るだけで、コアを切り出すことができる。
【００２０】
これにより、積層電磁鋼板２の全体をほとんど無駄なくコアとして使用することができ、材料歩留りを向上することができる。もちろん、積層電磁鋼板２の長さを台形柱状のコア６の上底の整数倍と下底の整数倍を加えたものとほぼ等しくしておくことが好ましい。
【００２１】
図４は本発明のコアの製造方法により製造したコアを適用したアキシャルギャップ電動機を示す模式断面図である。
図４に示すように、当該アキシャルギャップ電動機は、回転軸１１を具え、当該回転軸１１はラジアル軸受１２及びスラスト軸受１３を介してケース１４に回転自在に支持され、ディスクロータ１５が当該回転軸の外周側に設けられ、そのディスクロータ１５の両側面に対向する一対のステータ１６が設けられる。ステータ１６は、コア１７にインシュレータ１８を介してコイル１９を巻層したものを複数個、ケース１４に締結されたバックヨーク２０にボルト締結により複数個放射状に配設されたガイド２１が形成する隙間に外周側から挿入して、ケース１４に固定してなる。
【００２２】
図５本発明のコアの製造方法により製造したコアを適用したアキシャルギャップ電動機のステータを示す模式図である。
ステータ１６は、コア１７にインシュレータ１８を介してコイル１９を巻層したものをここでは十二個、ケース１４に締結されたバックヨーク２０にボルト締結により十二個放射状に配設されたガイド２１の間に形成される十二個の隙間に外周側から挿入して、ケース１４に固定してなる。
ここでは、コア１７は周上十二箇所に設けられ、図示しないインバータにより励磁されたコイル１９により、周方向に回転磁界が形成されると、周方向に交互に極性が異なる複数の永久磁石が埋設されたディスクロータ１５は回転磁界に吸引・反発されて同期速度で回転する。
【００２３】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のコアの製造方法は、特にアキシャルギャップ電動機のステータのコアの製造にに適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るコアの製造方法の一実施形態を示す模式斜視図である。
【図２】本発明に係るコアの製造方法の他の実施形態を示す模式斜視図である。
【図３】本発明に係るコアの製造方法の更に他の実施形態を示す模式斜視図である。
【図４】本発明に係るコアの製造方法により製造されたコアを使用したアキシャルギャップ電動機を示す模式断面図である。
【図５】本発明に係るコアの製造方法により製造されたコアを使用したアキシャルギャップ電動機のステータを示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  電磁鋼板
２  積層電磁鋼板
３  上面プレート
４  下面プレート
５  切断面
６  コア
７  両端部分
８  両端部分
９  保持ブロック
１０  保持ブロック
１１  回転軸
１２  ラジアル軸受
１３  スラスト軸受
１４  ケース
１５  ディスクロータ
１６  ステータ
１７  コア
１８  インシュレータ
１９  コイル
２０  バックヨーク
２１  ガイド
【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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