JP2010119167A - アキシャルギャップ型モータ及びそのロータ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テープ状の材料を捲回することにより形成されるロータコアを、シャフト部に対して簡易かつ強固に締結することができるアキシャルギャップ型モータを提供する。
【解決手段】アキシャルギャップ型モータ１０は、ロータ１１と、ステータ１２とを備え、ロータ１１は、シャフト部３１と、シャフト部３１上に形成されたロータコア１３と、ロータコア１３内に装着される主磁石片４１及び副磁石片４３と、を有する。ロータコア１３は、磁性材からなるテープ状部材１４をシャフト部３１に固定して直接捲回することにより形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータ及びそのロータ製造方法に関する。

従来、例えば、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、ステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータでは、ロータコアがテープ状の電磁鋼板を捲回し、捲回したロータコアに磁石片を格納する開口を周方向に等間隔に設けることで形成されている。
特開２００６−１６６６３５号公報

この特許文献１には、テープ状の電磁鋼板を捲回することによりロータコアを形成することは記載されているが、回転支持及びトルク伝達するためのシャフト部に対してこのロータコアをどのように結合固定するかについては記載されていない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、テープ状の材料を捲回することにより形成されるロータコアをシャフト部に対して簡易かつ強固に締結することができるアキシャルギャップ型モータを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１）と、回転軸方向の少なくとも片側で、前記ロータと対向するように配置される環状のステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）と、前記ロータに固定され、前記ステータ内を貫通して回転軸方向に延びるシャフト部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト部３１）と、を備えるアキシャルギャップ型モータ（例えば、後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）であって、前記ロータは、前記回転軸方向に着磁され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石片（例えば、後述の実施形態における主磁石片４１）と、前記複数の主磁石片をそれぞれ保持する複数の主磁石片保持部（例えば、後述の実施形態における主磁石片保持部１５）を有するロータコア（例えば、後述の実施形態におけるロータコア１３）と、を備え、前記ロータコアは、磁性材からなるテープ状部材（例えば、後述の実施形態におけるテープ状部材１４）を前記シャフト部に直接捲回して形成されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記テープ状部材は、巻き始め部（例えば、後述の実施形態における巻き始め部１４ｃ）が前記シャフト部に溶接されて捲回されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部にカシメにより固定されて捲回されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部にリベット打ちにより固定されて捲回されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部に設けられた溝部（例えば、後述の実施形態における溝部３４）にフリクションにより固定されて捲回されることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記シャフト部の外周面には軸方向にわたって切り欠き部（例えば、後述の実施形態における切り欠き部３５）が形成され、前記テープ状部材は、巻き始め部が前記切り欠き部に配置されて捲回されることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記シャフト部がフランジ状のロータコア締結部（例えば、後述の実施形態におけるロータコア締結部３３）を有し、前記テープ状部材は、巻き始め部が前記ロータコア締結部に固定されて捲回されることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１から７のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記シャフト部が非磁性材からなることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項７または８に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記シャフト部は、環状部材として別個に形成された前記ロータコア締結部をシャフト本体（例えば、後述の実施形態におけるシャフト本体３２）に固定することにより形成されることを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項１から９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記ロータコアに外嵌される非磁性材からなる高強度リング（例えば、後述の実施形態における高強度リング５１）を備えることを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項１から１０のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記テープ状部材は巻き終わり部側に前記磁性材からなる磁性部分と連結された非磁性材からなる非磁性部分（例えば、後述の実施形態における外筒部用部分１４ｆ）を有し、前記非磁性部分が前記ロータコアの外筒部（例えば、後述の実施形態における外筒部４６）を形成することを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記外筒部は、前記主磁石片の外周側を覆う磁石片飛び出し防止部（例えば、後述の実施形態における磁石片飛び出し防止部４４）を形成することを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項１２に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記磁石片飛び出し防止部がメッシュ構造であることを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１から１３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記テープ状部材は巻き始め部側に前記磁性材からなる磁性部分（例えば、後述の実施形態における中央部分１４ｄ）と連結された非磁性材からなる非磁性部分（例えば、後述の実施形態における内筒部用部分１４ｅ）を有し、前記非磁性部分が前記ロータコアの内筒部（例えば、後述の実施形態における内筒部４５）を形成することを特徴とする。

請求項１５に係る発明は、請求項１４に記載のアキシャルギャップ型モータにおいて、前記シャフト部に捲回されて積層された前記非磁性材からなる前記内筒部の径方向厚さが、前記ステータと前記ロータとの間の間隔よりも大きいことを特徴とする。

請求項１６に係る発明は、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも片側で、前記ロータと対向するように配置される環状のステータと、前記ロータに固定され、前記ステータ内を貫通して回転軸方向に延びるシャフト部と、を備えるアキシャルギャップ型モータのロータ製造方法であって、磁性材からなるテープ状部材の巻き始め部を前記シャフト部に固定し、前記テープ状部材を前記シャフト部に捲回してロータコアを形成する工程と、前記ロータコアの複数の主磁石片保持部に複数の主磁石片を挿入する工程と、を有することを特徴とする。

請求項１７に係る発明は、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも片側で、前記ロータと対向するように配置される環状のステータと、前記ロータに固定され、前記ステータ内を貫通して回転軸方向に延びるシャフト部と、を備えるアキシャルギャップ型モータのロータ製造方法であって、磁性材からなる磁性部分とその両端に非磁性材からなる非磁性部分とを有するテープ状部材の巻き始め部を前記シャフト部に固定し、前記巻き始め部側の非磁性部分と前記磁性部分とを前記シャフト部に捲回して非磁性材からなる内筒部と磁性材からなるロータコアとを形成する工程と、前記ロータコアの複数の主磁石片保持部に複数の主磁石片を挿入する工程と、前記主磁石片挿入工程の後、巻き終わり部側の非磁性部分をさらに捲回して非磁性材からなる外筒部を形成する工程と、を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、シャフト部を巻き芯としてテープ状部材を直接捲回することにより、シャフト部に強固に締結されるロータコアを形成することができる。また、シャフト部とロータとが一体構造となることによりフレームが不要となり、部品点数の削減も可能となる。

請求項２〜５の発明によれば、テンションをかけながらテープ状部材をシャフト部に捲回することができるので、ロータコアをシャフト部により強固に締結することができる。

請求項６の発明によれば、ロータコアとテープ状部材との接合部に発生する出っ張りや真円度の悪化を最小限に抑えることができる。

請求項７の発明によれば、ロータコアをシャフト部に固定して捲回するのがさらに容易となり、生産性を向上することができる。

請求項８の発明によれば、シャフト部を通って短絡して無効となる磁束を最小限に抑えることができ、トルク密度を向上させることが可能となる。

請求項９の発明によれば、ロータコア締結部が環状部材として別個に形成されているので、シャフト本体の形状や材料によらず、テープ状部材をシャフト部に固定して捲回することが可能となり、生産性を向上することができる。

請求項１０の発明によれば、ロータコアには非磁性材からなる高強度リングが外嵌されているので、主磁石片が径方向に飛び出すことを防止することができる。また、磁束の漏れを防止することができる。

請求項１１の発明によれば、ロータコアの外筒部がテープ状の非磁性材を捲回することにより形成されるので、磁束の漏れを防止することができる。

請求項１２の発明によれば、外筒部により磁石片飛び出し防止部を形成するので、主磁石片が径方向に飛び出すことを防止することができる。

請求項１３の発明によれば、磁石片飛び出し飛び出し防止部がメッシュ構造であるので、ロータ重量の軽量化が可能となる。

請求項１４の発明によれば、ロータコアの内筒部がテープ状の非磁性材を捲回することにより形成されるので、シャフト部が磁性体で形成されている場合であっても、テープ状部材をシャフト部に直接固定して捲回することができる。

請求項１５の発明によれば、磁束の漏れを防止することができる。

請求項１６の発明によれば、シャフト部を巻き芯としてテープ状部材を直接捲回することにより、シャフト部に強固に締結されるロータコアを形成することができる。また、シャフト部とロータとが一体構造となることによりフレームが不要となり、部品点数の削減も可能となる。

請求項１７の発明によれば、シャフト部を巻き芯としてテープ状部材を直接捲回することにより、シャフト部に強固に締結されるロータコアを形成することができる。また、シャフト部とロータとが一体構造となることによりフレームが不要となり、部品点数の削減も可能となる。さらに、ロータコアの内筒部がテープ状部材の非磁性部分を捲回することにより形成されるので、シャフト部が磁性体で形成されている場合であっても、テープ状部材をシャフト部に直接固定して捲回し、ロータコアを形成することができる。また、ロータコアの外筒部がテープ状部材の非磁性部分を捲回することにより形成されるので、高強度リング等の別部材を設けることなく、主磁石片が径方向に飛び出すことを防止することができる。また、磁束漏れを防止することができる。

以下、本発明の各実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

（第１実施形態）
まず、図１〜図１１を参照して、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの第１実施形態について説明する。

本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０は、図１及び図２に示すように、アキシャルギャップ型モータ１０の回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられる略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏの軸方向（以後、単に軸方向とも言う）の両側からロータ１１を挟み込むようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の各固定子巻線を有する一対のステータ１２，１２と、を備える。

アキシャルギャップ型モータ１０は、例えば、ハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸がトランスミッション（図示略）の入力軸に接続されることで、アキシャルギャップ型モータ１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ１０に駆動力が伝達されると、アキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えば、ハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ１０に伝達されて、アキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

各ステータ１２は、略円環板状のヨーク部２１と、ロータ１１に対向するヨーク部２１の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から軸方向に沿ってロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２，…，２２と、適宜のティース２２，２２間に装着される固定子巻線（図示略）と、を備える。

各ステータ１２は、例えば、主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−）とされた６Ｎ型であって、一方のステータ１２の各Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極に対して、他方のステータ１２の各Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−極が軸方向で対向するように設定されている。例えば、軸方向で対向する一対のステータ１２，１２に対し、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極及びＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の一方に対応する一方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２と、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極及びＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の他方に対応する他方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２と、が軸方向で対向するように設定され、軸方向で対向する一方のステータ１２のティース２２と、他方のステータ１２のティース２２とに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

ロータ１１は、図２及び図３に示すように、シャフト部３１と、シャフト部３１上に形成されたロータコア１３と、ロータコア３１内に装着される主磁石片４１，…，４１及び副磁石片４３，…，４３と、ロータコア３３に外嵌される高強度リング５１とを有する。

シャフト部３１は非磁性材からなり、外周側にフランジ状のロータコア締結部３３が形成されている。

ロータコア１３は、後述する電磁鋼板からなるテープ状部材１４を捲回してなり、図３に示すように、その回転軸Ｏ方向中央部に後述する主磁石片４１を収容する略扇形形状の主磁石片保持部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６が周方向において所定の間隔で交互に形成される。また、磁束漏れ抑制空間１６の軸方向両側には、後述する副磁石片４３を収容する柱状の副磁石片保持部１７が形成される。すなわち、ロータコア１３は、周方向に所定の間隔で主磁石片４１を回転軸Ｏ方向両側から挟むように配置されたヨーク部４２，…，４２と、軸方向に隣接するヨーク部４２、４２間を連結する一対の軸方向連結部１４ａと、周方向に隣接するヨーク部４２、４２間を連結する一対の周方向連結部１４ｂと、を備え一体に形成されている。周方向に隣り合う主磁石片４１、４１間に磁束漏れ抑制空間１６を備えることにより、周方向で隣り合う主磁石片４１、４１間における磁束の短絡を抑制し、モータ１０の発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。

主磁石片４１，…，４１は、略扇形板状を有し、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化されている。各主磁石片４１，…，４１はそれぞれが主磁石片保持部１５に配置され、周方向で隣り合う各主磁石片４１，４１は、磁化方向が互いに異方向となるように設定されている。

副磁石片４３，…，４３は、略直方体形状を有し、それぞれ回転軸Ｏ方向および径方向に直行する方向（略周方向）に磁化されて、それぞれ副磁石片保持部１７に配置される。すなわち、周方向で隣り合う副磁石部４３，４３同士は、ヨーク部４２を周方向の両側から挟み込んでいる。磁束漏れ抑制空間１６の軸方向両側に形成された副磁石片保持部１７、１７に配置されて軸方向で対向する１対の副磁石片４３，４３は、互いに磁化方向が異方向とされている。

また、ヨーク部４２を介して周方向で対向する１対の副磁石片４３，４３同士は、互いに磁化方向が異方向とされている。そして、軸方向の一方側に配置された１対の副磁石片４３，４３同士は、軸方向に磁化された主磁石片４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、軸方向の他方側に配置された１対の副磁石片４３，４３同士は、軸方向に磁化された主磁石片４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させるように配置されている。

つまり、例えば回転軸Ｏ方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた主磁石片４１に対して、回転軸Ｏ方向の一方側においてヨーク部４２を周方向の両側から挟み込む１対の副磁石片４３，４３は、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、回転軸Ｏ方向の他方側においてヨーク部４２を周方向の両側から挟み込む１対の副磁石片４３，４３は、互いのＳ極が周方向で対向するように配置されている。これにより、所謂永久磁石の略ハルバッハ配置となり、主磁石片４１の磁束の方向を規制する磁束レンズ効果により主磁石片４１および各副磁石片４３，４３の各磁束が収束し、各ステータ１２，１２に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。

次に、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１の製造方法について説明する。なお、テープ状部材１４の幅方向がロータ１１の回転軸Ｏ方向であり、テープ状部材１４の長手方向がロータ１１の周方向である。

図６に示すように、テープ状の電磁鋼板からなるテープ状部材１４の幅方向中央部に主磁石片保持部１５を、磁束漏れ抑制空間１６の幅方向両側に副磁石片保持部１７を、例えばプレス成型機を用いて打ち抜き加工により形成する。

このように主磁石片保持部１５、磁束漏れ抑制空間１６及び副磁石片保持部１７が形成されたテープ状部材１４は、図７に示すように、シャフト部３１に形成されたロータコア締結部３３に例えばスポット溶接によって巻き始め部１４ｃが固定され、シャフト部３１が回転することで捲回される（図７、図８参照）。

テープ状部材１４はシャフト部３１上で捲回されるので、最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と長手方向長さが長くなる。そのため、図６において隣り合う磁束漏れ抑制空間１６の中心間距離をピッチＰとすると、ピッチＰは最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と次第に大きくなるように設定されている。また、主磁石片４１は略扇形板状を有するため、主磁石片保持部１５の長手方向長さも最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と次第に大きくなるように設定されている。捲回されたテープ状部材１４の巻き終わり部を溶接等により固定することによりロータコア１３が形成される。なお、テープ状部材１４の各層を接着してもよい。

このように製造されたロータコア１３は、テープ状の電磁鋼板からなるテープ状部材１４を捲回して構成され、その回転軸Ｏ方向中央部に主磁石片４１を収容する略扇形形状の主磁石片保持部１５と柱状の磁束漏れ抑制空間１６が周方向において交互に形成され、また磁束漏れ抑制空間１６の回転軸Ｏ方向両側には、副磁石片４３を収容する柱状の副磁石片保持部１７と略扇形形状のヨーク部４２が周方向において交互に形成される。

そして、ロータコア１３の主磁石片保持部１５に主磁石片４１を装着し、副磁石片保持部１７に副磁石片４３を装着する。続いて、複数の主磁石部４１，…，４１、及び複数の副磁石部４３，…，４３が装着されたロータコア１３に、非磁性材からなる高強度リング５１を外径側から嵌合させることにより、ロータ１１が製造される。

以上説明したように、第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ１０によれば、ロータコア１３が、磁性材からなるテープ状部材１４をシャフト部３１に直接捲回して形成されるので、ロータ１１の温度上昇や経年劣化などによって接着力が低下しても、ロータ１１とステータ１２との間に生じる磁気吸引力に起因するテープ状部材１４の回転軸Ｏ方向の位置ずれを防止することができるのに加え、シャフト部に強固に締結されるロータコアを形成することができる。また、テープ状部材１４は、巻き始め部１４ｃが前記シャフト部３１に溶接されて捲回されるので、テンションをかけながらテープ状部材１４をシャフト部３１に捲回巻することができ、ロータコア１３をシャフト部３１に強固に締結することができる。

また、シャフト部３１がフランジ状のロータコア締結部３３を有し、テープ状部材１４の巻き始め部１４ｃがロータコア締結部３３に固定されて捲回されるので、ロータコア１３をシャフト部３１に固定して捲回するのがさらに容易となり、生産性を向上することができる。
また、シャフト部３１が非磁性材からなるので、シャフト部３１を通って短絡して無効となる磁束を最小限に抑えることができ、トルク密度を向上させることが可能となる。
また、ロータコア１３に外嵌される高強度リング５１を備えるので、ロータ１１が高速で回転する場合であっても、主磁石片４１及び副磁石片４３が径方向に飛び出すことを防止することができる。また、高強度リング５１が非磁性材で形成されているので、磁束の短絡を防止し、モータ１０の発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。

なお、第１実施形態の変形例として、ロータコア１３は、テープ状部材１４の巻き始め部１４ｃを丸ダボカシメやＶ突起カシメによりロータコア締結部３３に固定して捲回することにより形成されるのでもよい。また、ロータコア１３は、テープ状部材１４の巻き始め部１４ｃをリベット打ちによりロータコア締結部３３に固定して捲回することにより形成されるのでもよい。これらの構成によれば、テンションをかけながらテープ状部材１４をシャフト部３１に捲回することができるので、ロータコア１３をシャフト部３１に強固に締結することができる。

また、他の変形例として、ロータコア締結部３３に切り欠き部３５を軸方向にわたって設け、この切り欠き部３５にテープ状部材１４の巻き始め部１４ｃを溶接等により固定して、テープ状部材１４をシャフト部３１に捲回してもよい。例えば、図９に示す切り欠き部３５は、テープ状部材１４の厚さと略等しい深さの最深部からロータコア締結部３３の外周面へと傾斜部を形成しており、巻き始めにおいて、切り欠き部３５内に配置される巻き始め部１４ｃの上面（外周面）とロータコア締結部３３の外周面が略同一面となるよう構成されている。この構成により、ロータコア締結部３３とテープ状部材１４の接合部に発生する出っ張りや真円度の悪化を最小限に抑えることができる。

また、他の変形例として、ロータコア締結部３３に軸方向にわたって溝部３４を設け、この溝部３４にテープ状部材１４の巻き始め部１４ｃを挿入することにより固定して、テープ状部材１４をシャフト部３１に捲回してもよい（図１０参照）。溝部３４の深さ及び周方向寸法は、挿入されたテープ状部材１４と溝部３４とがフリクションにより係合するように定められる。この構成によれば、テープ状部材１４をシャフト部３１にテンションをかけながら捲回することができるので、ロータコア１３をシャフト部３１に強固に締結することができる。

これらの第１実施形態及びその変形例においては、ロータコア１３は高強度リング５１を径方向から外嵌して構成されているが、回転が低速であるアキシャルギャップ型モータにおいては、高強度リングはなくてもよい。

また、第１実施形態のさらなる変形例として、テープ状部材１４のロータコア締結部３３に固定しない巻き終わり部側において、テープ状部材１４は主磁石片保持部１５や副磁石片保持部１７を形成せずに構成してもよい。これにより、テープ状部材１４の巻き終り部側は、穴や切り欠きが形成されない一様な面を有するので、テープ状部材１４を捲回する途中で主磁石片４１及び副磁石片４３を主磁石片保持部１５及び副磁石片保持部１７にそれぞれ装着し、次いで一様な面である巻き終り部側をさらに捲回することにより、ロータコア１３に装着された主磁石片４１及び副磁石片４３の外周部を覆う磁石片飛び出し防止部４４を形成することができる（図１１参照）。この構成により、高強度リング等の他の部材を使用せずに主磁石片４１及び副磁石片４３の径方向への飛び出しを防止することができ、部品点数を削減することができる。なお、この磁石片飛び出し防止部４４は、後述する非磁性部分からなる外筒部によって形成してもよい。非磁性部分によって磁石飛び出し防止部４４を形成することにより、磁束の短絡を防止し、モータ１０の発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。
また、この磁石片飛び出し防止部４４がメッシュ構造となるように構成してもよい。磁石片飛び出し防止部４４を非磁性材からなるメッシュ構造とすることにより、主磁石片４１及び副磁石片４３の径方向への飛び出しを防止すると共に、ロータ１１全体を軽量化することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて、図１２を参照して説明する。なお、第２実施形態のアキシャルギャップ型モータは、シャフト部の構造において、第１実施形態のアキシャルギャップ型モータと異なる。このため、第１実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

図１２に示すように、第２実施形態のアキシャルギャップ型モータのシャフト部３１は、非磁性材により別個に形成されたロータコア締結部３３を、ボルト４８によりシャフト本体３２に固定することによって構成されている。ロータコア締結部３３は非磁性材により形成されているので、シャフト本体３２が磁性体により形成されている場合であっても、シャフト部３１を通って短絡して無効となる磁束を最小限に抑えることができ、トルク密度を向上させることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータについて、図１３〜１４を参照して説明する。なお、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータは、テープ状部材及びロータコアの構造において、第１実施形態や第２実施形態のアキシャルギャップ型モータと異なる。このため、第１、第２実施形態と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

図１３に示すように、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータのロータコアを形成するテープ状部材１４は、磁性材からなる中間部分１４ｄの両端に、非磁性材からなる内筒部用部分１４ｅ及び外筒部用部分１４ｆが連結されて形成されている。内筒部用部分１４ｅ及び外筒部用部分１４ｆには主磁石片保持部１５や副磁石片保持部１７が形成されず、穴のない一様な面により構成されている。

次に、第３実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１の製造方法について説明する。まず、テープ状部材１４の非磁性材からなる巻き始め部１４ｃを、ロータコア締結部３３に例えばスポット溶接によって固定し、シャフト部３１を回転させることによって内筒部用部分１４ｅを捲回する。これにより、ロータコア締結部３３の周囲には非磁性材からなる内筒部４５が形成される（図１４参照）。内筒部用部分１４ｅの長手方向長さは、内筒部用部分１４ｅがロータコア締結部３３に捲回されて積層されたときの内筒部４５の径方向厚さが、ロータ１１とステータ１２との間の間隔（エアギャップ）よりも大きくなるように設計されている。

次いで、内筒部用部分１４ｅと連結されている磁性材からなる中間部分１４ｄをさらに捲回する。中間部分１４ｄの捲回後、複数の主磁石片４１及び副磁石片４３を主磁石片保持部１５及び副磁石片保持部１７にそれぞれ装着し、次いで外筒部用部分１４ｆをさらに捲回する。これにより、ロータコア１３の周囲には非磁性材からなる外筒部４６が形成され、ロータコア１３に装着された主磁石片４１及び副磁石片４３の外周部は外筒部４６によって覆われる。

以上説明したように、第３実施形態においては、テープ状部材１４が巻き始め部側に磁性材からなる磁性部分と連結された非磁性材からなる非磁性部分を有し、前記非磁性部分がロータコア１３の内筒部４５を形成するので、ロータコア締結部３３が磁性材により形成されている場合であってもテープ状部材１４を直接捲回することでロータコア１３を形成することができる。また、内筒部４５の径方向厚さが、ステータ１２とロータ１１との間の間隔よりも大きいので、磁束漏れを防止することができる。

また、テープ状部材１４は巻き終わり部側に磁性材からなる磁性部分と連結された非磁性材からなる非磁性部分を有し、前記非磁性部分がロータコア１３の外筒部４６を形成するので、高強度リング等の他の部材を使用せずに主磁石片４１及び副磁石片４３の径方向への飛び出しを防止することができ、部品点数を削減することができる。また、外筒部が非磁性部分により形成されることにより、磁束の短絡を防止し、モータ１０の発生トルクの減少や効率低下を防止することができる。

この第３実施形態においては、非磁性部分がテープ状部材１４の巻き始め部側と巻き終わり側の両方に設けられているが、いずれか一方のみに設けられるのでもよい。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。本発明のアキシャルギャップ型モータにおいて、ステータはロータの両側に配置される必要はなく、ロータの少なくとも一方側に配置されていればよい。

本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータを説明するための全体斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図１に示すアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図２に示すロータから高強度リングを取り除いた状態の分解斜視図である。 図２に示すロータのＶ−Ｖ線断面図である。 図３に示すロータコアを構成するテープ状部材の平面図である。 テープ状部材を捲回する工程を説明する説明図である。 テープ状部材の巻き始め部の説明図である。 テープ状部材の巻き始め部の説明図である。 テープ状部材の巻き始め部の説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るアキシャルギャップ型モータのロータの図５と同様の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの図５と同様の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータを構成するテープ状部材の平面図である。 本発明の第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの図５と同様の断面図である。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ ロータコア
１４ テープ状部材
１５ 主磁石片保持部
１６ 磁束漏れ抑制空間
１７ 副磁石片保持部
３１ シャフト部
３２ シャフト本体
３３ ロータコア締結部
３４ 溝部
３５ 切り欠き部
４１ 主磁石部
４２ ヨーク部
４３ 副磁石部
４４ 磁石片飛び出し防止部
４５ 内筒部
４６ 外筒部
４８ ボルト
５１ 高強度リング
Ｏ 回転軸

Claims (17)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   回転軸方向の少なくとも片側で、前記ロータと対向するように配置される環状のステータと、
   前記ロータに固定され、前記ステータ内を貫通して回転軸方向に延びるシャフト部と、
   を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
   前記ロータは、
   前記回転軸方向に着磁され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石片と、
   前記複数の主磁石片をそれぞれ保持する複数の主磁石片保持部を有するロータコアと、
   を備え、
   前記ロータコアは、磁性材からなるテープ状部材を前記シャフト部に直接捲回して形成されることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部に溶接されて捲回されることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
3. 前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部にカシメにより固定されて捲回されることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部にリベット打ちにより固定されて捲回されることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記テープ状部材は、巻き始め部が前記シャフト部に設けられた溝部にフリクションにより固定されて捲回されることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 前記シャフト部の外周面には軸方向にわたって切り欠き部が形成され、前記テープ状部材は、巻き始め部が前記切り欠き部に配置されて捲回されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記シャフト部がフランジ状のロータコア締結部を有し、
   前記テープ状部材は、巻き始め部が前記ロータコア締結部に固定されて捲回されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記シャフト部が非磁性材からなることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 前記シャフト部は、環状部材として別個に形成された前記ロータコア締結部をシャフト本体に固定することにより形成されることを特徴とする請求項７または８に記載のアキシャルギャップ型モータ。
10. 前記ロータコアに外嵌される非磁性材からなる高強度リングを備えることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
11. 前記テープ状部材は巻き終わり部側に前記磁性材からなる磁性部分と連結された非磁性材からなる非磁性部分を有し、前記非磁性部分が前記ロータコアの外筒部を形成することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
12. 前記外筒部は、前記主磁石片の外周側を覆う磁石片飛び出し防止部を形成することを特徴とする請求項１１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
13. 前記磁石片飛び出し防止部がメッシュ構造であることを特徴とする請求項１２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
14. 前記テープ状部材は巻き始め部側に前記磁性材からなる磁性部分と連結された非磁性材からなる非磁性部分を有し、前記非磁性部分が前記ロータコアの内筒部を形成することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
15. 前記シャフト部に捲回されて積層された前記非磁性材からなる前記内筒部の径方向厚さが、前記ステータと前記ロータとの間の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載のアキシャルギャップ型モータ。
16. 回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも片側で、前記ロータと対向するように配置される環状のステータと、前記ロータに固定され、前記ステータ内を貫通して回転軸方向に延びるシャフト部と、を備えるアキシャルギャップ型モータのロータ製造方法であって、
    磁性材からなるテープ状部材の巻き始め部を前記シャフト部に固定し、前記テープ状部材を前記シャフト部に捲回してロータコアを形成する工程と、
    前記ロータコアの複数の主磁石片保持部に複数の主磁石片を挿入する工程と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型モータのロータ製造方法。
17. 回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも片側で、前記ロータと対向するように配置される環状のステータと、前記ロータに固定され、前記ステータ内を貫通して回転軸方向に延びるシャフト部と、を備えるアキシャルギャップ型モータのロータ製造方法であって、
    磁性材からなる磁性部分とその両端に非磁性材からなる非磁性部分とを有するテープ状部材の巻き始め部を前記シャフト部に固定し、前記巻き始め部側の非磁性部分と前記磁性部分とを前記シャフト部に捲回して非磁性材からなる内筒部と磁性材からなるロータコアとを形成する工程と、
    前記ロータコアの複数の主磁石片保持部に複数の主磁石片を挿入する工程と、
    前記主磁石片挿入工程の後、巻き終わり部側の非磁性部分をさらに捲回して非磁性材からなる外筒部を形成する工程と、を有することを特徴とするアキシャルギャップ型モータのロータ製造方法。

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