JP2014117030A - アキシャルギャップ型多相モータ、それに用いる固定子及び固定子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子鉄心の位置ずれを防止しつつ、固定子鉄心に発生する渦電流による損失を抑制することができるアキシャルギャップ型多相モータ等を提供する。
【解決手段】アキシャルギャップ型多相モータに用いられる固定子は、周方向に等間隔で配置され、軸方向に突出する複数のコア部２と、隣接するコア部２を接続して支持する複数の支持部３と、を有する固定子積層鉄心１Ａと、コア部２に巻回されるコイルと、導電性材料でできた係止部材４とを備える。多相のうちの１相の電流が流れるコイルを巻回するコア部２のみが、径方向に第１の孔２Ｈを有する。係止部材４は、第１の孔２Ｈに挿入される。
【選択図】図３

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関し、特に２ロータ-１ステータ型のアキシャルギャップ型多相モータに関する。

一般に、モータを駆動するときには、発生する回転磁界によって、固定子鉄心に渦電流が生じて損失が発生する。そのため、一般的に固定子鉄心は、表面に絶縁被膜が施された磁性薄板が積層されて構成される。このような構成とすることで、固定子鉄心は積層方向に電気的に絶縁されるため、固定子鉄心に発生する渦電流を抑制できる。

一方、アキシャルギャップ型多相モータの固定子鉄心の製造方法として、表面に絶縁被膜が施された磁性薄板を渦巻状に巻回して製造する技術が知られている。例えば、磁性薄板に切欠きを形成し、渦巻状に巻回することで周方向に連続した支持部と、軸方向に突出したコア部とが一体成形された固定子積層鉄心の製造技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来例では、各相の固定子鉄心に係止部材を径方向に挿入することで、鉄心を固定している。

また、帯状の電磁鋼板をロール状に巻き込み、各相の固定子鉄心に係止部材を径方向に挿入することで、鉄心を固定する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭５３−１１４００３号公報 特開２００４−３５７３９１号公報

上記の特許文献１〜２で提案されている構成とすることで、固定子鉄心の各層の位置ずれを防止して固定することが可能となる。

しかしながら、上記の特許文献１〜２に開示された技術では、各相の固定子鉄心に挿入された係止部材によって、固定子鉄心が径方向に電気的に導通する。そのため、固定子鉄心に回転磁界が作用すると、各層の磁性薄板と係止部材とを介して渦電流ループが発生し、損失が増加してしまう問題がある。

本発明の目的は、固定子鉄心の位置ずれを防止しつつ、固定子鉄心に発生する渦電流による損失を抑制することができるアキシャルギャップ型多相モータ、それに用いる固定子及び固定子の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、周方向に等間隔で配置され、軸方向の両側に突出する複数のコア部と、隣接するコア部を接続して支持する複数の支持部と、を有する固定子積層鉄心と、前記コア部に巻回されるコイルと、導電性材料でできた棒状の係止部材と、を備え、多相のうちの１相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部又はこのコア部と次の位相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部を接続して支持する前記支持部のいずれかのみが、径方向に第１の孔を有し、前記係止部材は、前記第１の孔に挿入されるようにしたものである。

本発明によれば、固定子鉄心の位置ずれを防止しつつ、固定子鉄心に発生する渦電流による損失を抑制することができる。上記した以外の課題、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。

本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータの斜視図（模式図）である。 本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータの断面図である。 本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心の構造図（斜視図）である。 図３に示す固定子積層鉄心を軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図（斜視図）である。 Ｕ相のコイルに電流を流した場合に、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心に発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。 Ｖ相のコイルに電流を流した場合に、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心に発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。 Ｗ相のコイルに電流を流した場合に、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心に発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。 第１の比較例としての固定子積層鉄心に発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。 第２の比較例としての固定子積層鉄心に発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心の構造図（斜視図）である。 図１０に示す固定子積層鉄心を軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図（斜視図）である。 本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心の構造図（斜視図）である。 本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心に巻回されるコイルの保持状態を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータの斜視図（模式図）である。 本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータの断面図である。 本発明の本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心の断面図（斜視図）である。 本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子積層鉄心の製造工程を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子の製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明に関わる２ロータ-1ステータ型のアキシャルギャップ型多相モータの一例として、アキシャルギャップ型三相モータについて説明する。ただし、以下に述べる構成は、三相モータ以外の多相モータにも利用可能であることは言うまでもない。また、モータとしてではなく、発電機として利用することも可能である。なお、以下では、同一部分に同一符号を用い、説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
以下、図１〜図２を用いて、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータの構成及び動作を説明する。

最初に、図１を用いて、アキシャルギャップ型三相モータの全体構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である用いたアキシャルギャップ型三相モータ１００の斜視図（模式図）である。

アキシャルギャップ型三相モータ１００は、円筒状の固定子２０、円盤状の２個の回転子３０及びハウジング７を備える。

固定子２０は、固定子積層鉄心１Ａとコイル６から構成される。図１では、図面を見やすくするために、コイル６を模式的に表している。固定子積層鉄心１Ａは、固定子２０の軸方向に突出した１２個のコア部（突極部）２を有する。１２個のコア部２は、固定子２０の周方向に等間隔で配置される。固定子積層鉄心１Ａの詳細については、図３を用いて後述する。

回転子３０は、円盤状の構造材３１と永久磁石３２から構成される。図１では、構造材３１に６個の永久磁石３２が周方向に等間隔で配置される。永久磁石３２の極性は周方向に、交互に異なっている。

ハウジング７は、固定子２０と回転子３０を収納する。ハウジング７は、アルミダイカスト等の金属でできている。

次に、図２を用いて、アキシャルギャップ型三相モータ１００の構成を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００の断面図である。なお、その断面図は軸対称であるため、図２では、断面図の右側半分だけを示している。

固定子２０は、固定子積層鉄心１Ａ、コイル６（６_１〜６_２）を備える。固定子積層鉄心１Ａは、固定子２０の径方向に積層した電磁鋼板（珪素鋼板）から構成される。なお、電磁鋼板の代わりにアモルファス材料を用いてもよい。

固定子積層鉄心１Ａは、固定子２０の軸方向の両側に突出したコア部２、棒状の係止部材４を備える。係止部材４は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＣＭ（クロムモリブテン鋼）などの導電性材料でできている。

コイル６_１は、コア部２の上側の外周に巻回され、コイル６_２は、コア部２の下側の外周に巻回される。コイル６_１とコイル６_２はコア部２の軸方向（ｙ軸方向）に発生する磁場の方向が同じになるように巻回される。

係止部材４は、コア部２の軸方向（ｙ軸方向）の中央に径方向に設けられた孔２Ｈに挿入される。係止部材４の一端は、固定子積層鉄心１Ａに係止され、固定される。また、係止部材４は、ハウジング７に設けられた孔７Ｈに挿入される。係止部材４の他端は、ハウジング７に係止され、固定される。これにより、固定子２０がハウジング７に固定される。

１対の回転子３０は、シャフト１２の軸方向（ｙ軸方向）に一定の間隔をあけて、シャフト１２に固定される。シャフト１２は、ハウジング７に設けられたベアリング１３によって回転可能に支持される。

ここで、固定子２０は、１対の回転子３０に挟まれるように配置される。固定子２０と回転子３０の間には、エアギャップＧが形成される。これにより、固定子２０と回転子３０はエアギャップＧを挟んで同軸上に配置される。

続いて、図１〜図２を用いて、アキシャルギャップ型三相モータ１００の動作を説明する。

コイル６に電流が流れると、固定子２０は、シャフト１２の軸方向（ｙ軸方向）に磁場を生成する。一方、回転子３０の永久磁石３２も、シャフト１２の軸方向に磁場を生成する。固定子２０が生成する磁場と回転子３０が生成する磁場の相互作用により、回転子３０が回転するように、コイル６に流れる電流が制御される。

次に、図３を用いて、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａの構造を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａの構造図（斜視図）である。なお、図３では、図面を見やすくするため、コイル６を表示していない。

固定子積層鉄心１Ａは、コイル６を巻回するコア部２、隣接するコア部２を接続して支持する支持部３、導電性材料でできた係止部材４を備える。

本実施形態では、１枚の電磁鋼板（磁性薄板）を打ち抜いて巻き取ることにより、固定子積層鉄心１Ａにおいて、周方向に連続した支持部３と、軸方向に突出したコア部２とが渦巻状に一体成形される。

コア部２は、固定子積層鉄心１Ａの軸方向（ｙ軸方向）の両側（＋方向及び−方向）に突出するように形成される。コア部２は、モータを駆動する三相交流（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に対して、Ｕ相用のコイル６を巻回するＵ相コア部２Ｕ、Ｖ相用のコイル６を巻回するＶ相コア部２Ｖ、Ｗ相用のコイル６を巻回するＷ相コア部２Ｗを有する。Ｕ相コア部２Ｕ、Ｖ相コア部２Ｖ、Ｗ相コア部２Ｗは、この順番で繰り返すように、固定子積層鉄心１Ａの周方向に等間隔で配置される。

係止部材４は、コア部２の軸方向（ｙ軸方向）の中央において径方向に設けられた孔２Ｈに挿入され、固定子積層鉄心１Ａを構成する電磁鋼板を係止する。図３では、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、Ｖ相用のコイル６を巻回するＶ相コア部２Ｖのみに、径方向に連続した係止部材４が挿入されている。これにより、固定子積層鉄心１Ａの位置ずれを防止することができる。

ここで、図３に示すように、支持部３と孔２Ｈは、コア部２の軸方向の中央を通り、固定子積層鉄心１Ａの軸に垂直な平面上に配置される。つまり、支持部３と孔２Ｈのｙ軸方向の位置（ｙ座標）は同一である。固定子積層鉄心１Ａはこの平面に対して対象となるため、固定子２０の重量バランスが向上する。

次に、図４を用いて、固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループについて説明する。図４は、図３に示す固定子積層鉄心１Ａを軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図（斜視図）である。

固定子積層鉄心１Ａでは、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、Ｖ相用のコイル６を巻回するＶ相コア部２Ｖのみに、径方向に連続した係止部材４が挿入されている。三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、ある一相のコイル６に電流を流すと、図４に示すように渦電流ループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。

例えば、Ｕ相のコイル６に電流を流したときに、Ｕ相コア部２Ｕにｙ軸方向（＋）に磁場Ｂが発生したと仮定する。この場合、発生した磁場Ｂを打ち消すように、渦電流ループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。

ここで、係止部材４（４_１〜４_２）においては、渦電流の方向が逆向きになるため、渦電流は互いに相殺し合う。例えば、係止部材４_２では、渦電流α_{R3_in}及びα_{R2_out}の方向が逆向きになるため、渦電流α_{R3_in}及びα_{R2_out}は互いに相殺し合う。

次に、図５〜図９を用いて、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループを他の例と比較する。以下では、Ｕ相コア部２Ｕにおいて、ｙ軸方向（＋）に磁場Ｂが発生したと仮定する。

最初に、図５を用いて、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループの分布を説明する。

図５は、Ｕ相のコイルに電流を流した場合における、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。図５は、Ｖ相コア部２Ｖにのみ係止部材４が設けられた固定子積層鉄心１Ａを軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図を示している。

この場合、４個の渦電流ループＲ１〜Ｒ４が形成される。しかし、前述したように、Ｖ相コア部２Ｖに配置された係止部材４（４_１〜４_４）において、渦電流が相殺する。

次に、図６を用いて、Ｖ相のコイル６に電流を流した場合に、固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループの分布を説明する。

図６は、Ｖ相のコイルに電流を流した場合に、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。

図６では、図５と比較して、磁場Ｂが発生する位置が異なる。この例では、Ｖ相のコイル６に電流を流している。そのため、Ｖ相コア部２Ｖに磁場Ｂが発生する。

この場合、４個の渦電流ループＲ１〜Ｒ４が形成される。しかし、図５と同様に、Ｖ相コア部２Ｖに配置された係止部材４（４_１〜４_４）において、渦電流が相殺する。

次に、図７を用いて、Ｗ相のコイル６に電流を流した場合に、固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループの分布を説明する。

図７は、Ｗ相のコイルに電流を流した場合に、本発明の第１の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ａに発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。

図７では、図５と比較して、磁場Ｂが発生する位置が異なる。この例では、Ｗ相のコイル６に電流を流している。そのため、Ｗ相コア部２Ｗに磁場Ｂが発生する。

この場合、４個の渦電流ループＲ１〜Ｒ４が形成される。しかし、図５と同様に、Ｖ相コア部２Ｖに配置された係止部材４（４_１〜４_４）において、渦電流が相殺する。

次に、図８を用いて、第１の比較例における渦電流ループの分布を説明する。図８は、第１の比較例としての固定子積層鉄心１Ｐに発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。図８は、Ｖ相コア部２ＶとＷ相コア部２Ｗに係止部材４が設けられた固定子積層鉄心１Ｐを軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図を示している。

この場合、４個の渦電流ループＲ１〜Ｒ４が形成される。しかし、Ｖ相コア部２ＶとＷ相コア部２Ｗに配置された係止部材４（４_１〜４_８）において、隣接する渦電流の対が存在しないため、渦電流は相殺しない。例えば、係止部材４_１では、渦電流α_{R1_out}に隣接する渦電流が存在しないため、渦電流α_{R1_out}は相殺されない。同様に、係止部材４_２における渦電流α_{R2_in}は相殺されない。

次に、図９を用いて、第２の比較例における渦電流ループの分布を説明する。図９は、第２の比較例としての固定子積層鉄心１Ｑに発生する渦電流ループの分布を説明するための図である。図９は、すべてのコア部２Ｕ、２Ｖ、２Ｗに係止部材４（４_１〜４_１２）が設けられた固定子積層鉄心１Ｑを軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図を示している。

この場合、８個の渦電流ループＲ１〜Ｒ８が形成される。ここで、Ｕ相コア部２Ｕに配置された係止部材４において、隣接する渦電流の方向が逆向きになるため、渦電流は互いに相殺し合う。例えば、係止部材４_３では、渦電流α_{R4_in}及びα_{R3_out}の方向が逆向きになるため、渦電流α_{R4_in}及びα_{R3_out}は互いに相殺し合う。

一方、Ｖ相コア部２ＶとＷ相コア部２Ｗに配置された係止部材４において、隣接する渦電流ループの対が存在しないため、渦電流ループは相殺しない。例えば、係止部材４_１では、渦電流α_{R2_out}に隣接する渦電流が存在しないため、渦電流α_{R2_out}は相殺されない。また、係止部材４_２では、渦電流α_{R3_in}に隣接する渦電流が存在しないため、渦電流α_{R3_in}は相殺されない。同様に、係止部材４_４における渦電流α_{R4_out}も相殺されない。

以上説明したように、本実施形態では、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、Ｖ相用のコイル６を巻回するＶ相コア部２Ｖのみに、径方向に連続した係止部材４が挿入されている。これによれば、固定子積層鉄心の位置ずれを防止しつつ、固定子積層鉄心に発生する渦電流による損失を抑制することができる。

なお、本実施形態では、Ｖ相コア部２Ｖのみに係止部材４を配置したが、Ｕ相コア部２Ｕのみに配置、または、Ｗ相コア部２Ｗのみに係止部材４を配置しても同様の効果が得られる。また、Ｎ相モータ（Ｎ≧２）の場合、特定の一相のコア部２のみに係止部材４を配置することで同様の効果が得られる。

〔第２の実施形態〕
次に、図１０を用いて、本発明の第２の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｂの構造を説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｂの構造図（斜視図）である。なお、図１０では、図面を見やすくするため、コイル６を表示していない。

本実施形態の固定子積層鉄心１Ｂでは、図３の固定子積層鉄心１Ａと比較して、係止部材４の位置が異なる。具体的には、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、Ｖ相コア部２ＶとＷ相コア部２Ｗとの間の支持部３のみに、径方向に連続した係止部材４が挿入されている。これにより、固定子積層鉄心１Ｂの位置ずれを防止することができる。

次に、図１１を用いて、固定子積層鉄心１Ｂに発生する渦電流ループの分布を説明する。図１１は、図１０に示す固定子積層鉄心１Ｂを軸方向（ｙ軸方向）の中心で切断した断面図（斜視図）である。

三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、ある一相のコイル６に電流を流すと、図９に示すように渦電流ループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。

例えば、Ｕ相のコイル６に電流を流したときに、Ｕ相コア部２Ｕにｙ軸方向（＋）に磁場Ｂが発生したと仮定する。この場合、発生した磁場Ｂを打ち消すように、渦電流ループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。なお、第１の実施形態と同様に、Ｖ相コア部２Ｖ又はＷ相コア部２Ｗに電流を流した場合も、図１１に示すように、渦電流ループＲ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。

ここで、係止部材４（４_１〜４_２）においては、隣接する渦電流の方向が逆向きになるため、渦電流は互いに相殺し合う。これにより、固定子積層鉄心１Ｂに発生する渦電流を抑制することができ、渦電流による損失を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、固定子積層鉄心の位置ずれを防止しつつ、固定子積層鉄心に発生する渦電流による損失を抑制することができる。

なお、本実施形態では、Ｖ相コア部２ＶとＷ相コア部２Ｗとの間の支持部３のみに係止部材４を配置したが、Ｕ相コア部２ＵとＶ相コア部２Ｖとの間の支持部３のみに配置、または、Ｕ相コア部２ＵとＷ相コア部２Ｗとの間の支持部３のみに係止部材４を配置しても同様の効果が得られる。また、Ｎ相モータ（Ｎ≧２）の場合、特定の相間の支持部３のみに係止部材４を配置することで同様の効果が得られる。

〔第３の実施形態〕
次に、図１２〜図１３を用いて、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｃの構造を説明する。

最初に、図１２を用いて、固定子積層鉄心１Ｃの構造を説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｃの構造図（斜視図）である。なお、図１２では、図面を見やすくするため、コイル６を表示していない。

本実施形態の固定子積層鉄心１Ｃは、図３の固定子積層鉄心１Ａと比較して、サポートリンク（環状部）５を備える点が異なる。

本実施形態では、１枚の電磁鋼板を打ち抜いて巻き取ることにより、固定子積層鉄心１Ｃにおいて、コア部２と、支持部３と、サポートリンク５とが渦巻状に一体成形される。固定子積層鉄心１Ｃの製造方法の詳細については、図１７〜図１８を用いて後述する。

サポートリンク５は、コア部２に設けられた孔２Ｈと連通する孔を有している。係止部材４は、これらの孔を貫くように挿入される。

固定子積層鉄心１とサポートリンク５とは、係止部材４によって一体係止される。本実施形態によると、サポートリンク５を配置することで、固定子積層鉄心１の緩みを防止し、径方向および周方向の強度が向上する。

次に、図１３を用いて、固定子積層鉄心１Ｃに巻回されるコイル６の保持状態を説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｃに巻回されるコイル６の保持状態を説明するための図である。図１３では、図面を見やすくするために、コイル６を模式的に表している。

サポートリンク５は、固定子積層鉄心１のコア部２に巻回されているコイル６を保持する。そのため、コイル６の軸方向の位置決め精度が向上する。

なお、本実施形態では、サポートリンク５を固定子積層鉄心１の外周側に配置しているが、サポートリンク５を固定子積層鉄心１の内周側に配置してもよい。

また、サポートリンク５は積層体に限定されるものではなく、一体で成形されたリング状部材で構成されていてもよい。

さらに、サポートリンク５を、第２の実施形態の構成に加えても良い。

〔応用例〕
次に、図１４〜図１６を用いて、固定子積層鉄心１Ｃを用いた第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００の構成を説明する。

最初に、図１４を用いて、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００の構成を説明する。図１４は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００の斜視図（模式図）である。

環状のサポートリンク５は、焼嵌めなどによりハウジング７に固定されている。これにより、環状のサポートリンク５の径方向外側の端面は、ハウジング７の内周面にしっかりと固定される。

次に、図１５を用いて、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００の構成を説明する。図１５は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００の断面図である。

ハウジング７は、固定子積層鉄心１Ｃに設けられた孔２Ｈ及びサポートリンク５に設けられた孔５Ｈと連通する径方向の孔７Ｈを有する。

係止部材４は、固定子積層鉄心１Ｃの孔２Ｈ、サポートリンク５の孔５Ｈ、ハウジング７の孔７Ｈを貫くように挿入される。固定子積層鉄心１Ｃ、サポートリンク５、ハウジング７は、係止部材４によって一体係止される。これにより、アキシャルギャップ型三相モータ１００の固定子２０を、樹脂等のモールド材を用いることなくハウジング７へ固定できる。

また、係止部材４は導電性材料でできている。そのため、固定子積層鉄心１とサポートリンク５は、係止部材４によって径方向に電気的に導通している。これにより、固定子積層鉄心１およびサポートリンク５はハウジング７へとアースされ、浮動電位となることを抑制できる。

次に、図１６を用いて、固定子積層鉄心１Ｃの構成を説明する。図１６は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｃの断面図（斜視図）である。

図１６では、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、Ｖ相用のコイル６を巻回するＶ相コア部２Ｖのみに、径方向に連続した係止部材４が挿入されている。これによれば、固定子積層鉄心の位置ずれを防止しつつ、固定子積層鉄心に発生する渦電流による損失を抑制することができる。

〔固定子の製造方法〕
次に、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子２０の製造方法を説明する。固定子２０の製造方法は、固定子積層鉄心１Ｃの製造工程とコイルの巻回工程からなる。以下、それぞれの工程の詳細を説明する。
（１）固定子積層鉄心の製造工程
最初に、図１７を用いて、固定子積層鉄心１Ｃの製造工程を説明する。図１７は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータ１００に用いられる固定子積層鉄心１Ｃの製造工程を説明するための図である。

電磁鋼板（磁性薄板）８は、電磁鋼板８のｙ軸方向の両端を幅τpで打ち抜くための打抜部１０と、係止部材４を挿入するための係止部材挿入口（孔）４１をピッチτrで打ち抜くための打抜部１１とを備えた打抜機９に、送り量Ｆで搬送される。

ここで、ピッチｔｒは外周になるにつれて大きくなることが好ましい。そのためには、送り量Ｆを増加させればよい。一方、ピッチｔｐは小さいため、外周になるにつれて大きくする必要性はｔｒに比べて小さい。本実施形態では、ｔｐを一定としている。

打抜機９によって加工された電磁鋼板８は、巻取装置１４の円筒状のシャフト１２Ｍに巻取られながら固定子積層鉄心１Ｃへと成形される。

ここで、円筒状のシャフト１２Ｍは、その軸方向（ｙ軸方向）にスリット（切欠き）Ｓを有する。図１７では、４個のスリットＭが円筒状のシャフト１２Ｍの軸方向の一端に設けられている。スリットＳの数は、係止部材４の数と同じである。

本実施形態では、巻取装置１４が固定子積層鉄心１Ｃをシャフト１２Ｍへ巻取る際、挿入装置１５は、スリットＳを介して、内周側から係止部材４を固定子積層鉄心１Ｃの外周側へと随時押し出す。これにより、固定子積層鉄心１Ｃの位置決め精度と保持強度を向上できる。

また、固定子積層鉄心１Ｃの支持部３の周方向の幅はτpで一定となるため、打抜部１０の歯幅は可変させる必要がなく、製造コストを低減できる。

さらに、固定子積層鉄心１Ｃのコア部２は、外周になるにつれて幅Ｔrが広がるが、送り量Ｆを適宜増加させることで最小の部品点数で製造が可能となる。

サポートリンク５についても、打抜機９において、τp≧τrとなるように送り量Ｆを制御することで製造が可能となる。

本実施形態では、切欠きの幅τｐを一定としたが、外周になるにつれて大きくしてもよい。このような切欠きを製造するためには、送り量Ｆを減少させて、切欠きをｘ軸方向に重ねるようにすればよい。
（２）コイルの巻回工程
製造された固定子積層鉄心１Ｃは、図１２に示すように、Ｕ相用のコイル６を巻回するＵ相コア部２Ｕ、Ｖ相用のコイル６を巻回するＶ相コア部２Ｖ、Ｗ相用のコイル６を巻回するＷ相コア部２Ｗを有する。巻回装置１６は、コア部２に各相のコイル６を巻回する。

また、製造された固定子積層鉄心１Ｃは、図１２に示すように、サポートリンク５を有する。これにより、コイル６を巻回するときのコイル６の軸方向の位置決め精度が向上する。

次に、図１８を用いて、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子２０の製造方法を説明する。図１８は、本発明の第３の実施形態であるアキシャルギャップ型三相モータに用いられる固定子２０の製造方法を示すフローチャートである。

図１７に示したように、打抜機９は、帯状に延在する磁性鋼板８を長手方向（ｘ軸方向）に送る（ステップＳ１０）。打抜機９は、磁性鋼板８の短手方向（ｙ軸方向）の両端に、かつ、長手方向に所定の間隔で切欠きを形成する（ステップＳ２０）。これにより、長手方向に隣接する前記切欠きの間にコア部２が形成され、短手方向に隣接する切欠きの間に支持部３が形成される。

三相のうちの１相の電流が流れるコイル６を巻回するコア部２又はこのコア部２と次の位相の電流が流れるコイル６を巻回するコア部２を接続して支持する支持部３のいずれかのみに、打抜機９は、係止部材挿入口（孔）４１を形成する（ステップＳ３０）。

巻取装置１４は、係止部材挿入口４１が径方向に貫通するように、電磁鋼板８をシャフト１２Ｍに巻取る（ステップＳ４０）。

挿入装置１５は、磁性鋼板８を巻き取るにつれて係止部材挿入口４１に径方向に係止部材４を挿入する（ステップＳ５０）。

最後に、巻回装置１６は、Ｕ相コア部２Ｕ、Ｖ相コア部２Ｖ及びＷ相コア部２Ｗに各相のコイル６を巻回する（ステップＳ６０）。

ここで、上記ステップＳ２０において、磁性鋼板８の送り量Ｆが切欠きの幅τpよりも小さくなるように、磁性鋼板の送り量Ｆを制御することにより、サポートリンクを形成するようにしてもよい。これにより、固定子積層鉄心１とサポートリンク５とが一体成形される。

以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、固定子２０の製造コストを低減できる。

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やすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。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。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。

１…固定子積層鉄心
２…コア部（突極部）
２Ｈ…孔
２Ｕ…Ｕ相コア部
２Ｖ…Ｖ相コア部
２Ｗ…Ｗ相コア部
３…支持部
４…係止部材
４１…係止部材挿入口（孔）
５…サポートリンク（環状部）
５Ｈ…孔
６…コイル
７…ハウジング
７Ｈ…孔
８…電磁鋼板（磁性薄板）
９…打抜機
１１…打抜部
１２…シャフト
１２Ｍ…巻き取り用シャフト
Ｓ…スリット
１３…ベアリング
１４…巻取装置
１５…挿入装置
１６…巻回装置
２０…固定子
３０…回転子
３１…永久磁石
３２…構造材
１００…アキシャルギャップ型三相モータ

Claims (8)

1. 固定子と、
   前記固定子と空隙を挟んで同軸上に配置された回転子と、
   を備え、
   前記固定子は、
   周方向に等間隔で配置され、軸方向に突出する複数のコア部と、
   隣接する前記コア部を接続して支持する複数の支持部と、
   を有する固定子積層鉄心と、
   前記コア部に巻回されるコイルと、
   導電性材料でできた係止部材と、
   を備え、
   多相のうちの１相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部又はこのコア部と次の位相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部を接続して支持する前記支持部のいずれかのみが、
   径方向に第１の孔を有し、
   前記係止部材は、
   前記第１の孔に挿入される
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型多相モータ。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型多相モータであって、
   前記支持部及び前記第１の孔は、
   前記固定子の軸に垂直な１つの平面上に配置される
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型多相モータ。
3. 請求項２に記載のアキシャルギャップ型多相モータであって、
   前記支持部及び前記第１の孔は、
   前記コア部の軸方向の中央を通る前記平面上に配置される
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型多相モータ。
4. 請求項２に記載のアキシャルギャップ型多相モータであって、
   前記固定子は、
   前記固定子積層鉄心の外周に配置された環状部を備え、
   前記環状部は、
   前記第１の孔と連通する第２の孔を有し、
   前記係止部材は、
   前記第１の孔とこれに連通する第２の孔に挿入される
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型多相モータ。
5. 請求項４に記載のアキシャルギャップ型多相モータであって、
   前記固定子積層鉄心及び前記環状部は、
   一枚の磁性薄板を打ち抜いて巻き取ることにより一体成形される
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型多相モータ。
6. 周方向に等間隔で配置され、軸方向に突出する複数のコア部と、
   隣接する前記コア部を接続して支持する複数の支持部と、
   を有する固定子積層鉄心と、
   前記コア部に巻回されるコイルと、
   導電性材料でできた係止部材と、
   を備え、
   多相のうちの１相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部又はこのコア部と次の位相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部を接続して支持する前記支持部のいずれかのみが、
   径方向に第１の孔を有し、
   前記係止部材は、
   前記第１の孔に挿入される
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型多相モータに用いられる固定子。
7. 帯状に延在する磁性薄板を長手方向に送る工程と、
   前記磁性薄板の短手方向の両端に、かつ、前記長手方向に所定の間隔で切欠きを形成することにより、前記長手方向に隣接する前記切欠きの間にコア部を形成し、前記短手方向に隣接する前記切欠きの間に支持部を形成する工程と、
   多相のうちの１相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部又はこのコア部と次の位相の電流が流れるコイルを巻回する前記コア部を接続して支持する前記支持部のいずれかのみに、第１の孔を形成する工程と、
   前記第１の孔が径方向に貫通するように前記磁性薄板を巻き取る工程と、
   前記磁性薄板を巻き取るにつれて前記第１の孔に径方向に係止部材を挿入する工程と、
   前記コア部に各相の電流が流れるコイルを巻回する工程と、
   を有することを特徴とする固定子の製造方法。
8. 請求項７に記載の固定子の製造方法であって、
   前記磁性薄板の送り量が前記切欠きの幅τpよりも小さくなるように、前記磁性薄板の送り量を制御することにより、帯状部を形成する工程を
   有することを特徴とする固定子の製造方法。

Images