JP2010178592A - アキシャルギャップ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁石片が磁石片用収容部内に確実に保持されガタによる磁石片の摩耗及び騒音の発生を抑制するとともに、周方向で隣り合う磁束の短絡を抑制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】ロータコア１３には、周方向で隣り合う主永久磁石片用収容部１４、１４間に第１分割コア１３Ａの第１スポーク保持部５０ａと、第２分割コア１３Ｂの第２スポーク保持部５０ｂが径方向に間欠的に設けられ、第１及び第２スポーク保持部５０ａ、５０ｂにスポーク３５が装着されることにより、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂが一体に組みつけられてロータコア１３が形成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータに関する。

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、２）。

上記特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータでは、図１１に示すように、ロータコア１０１がテープ状の電磁鋼板１０２を捲回し、捲回したロータコア１０１に磁石片１０３を格納する磁石片収容部１０４を周方向に等間隔に設け、磁石片収容部１０４に磁石片１０３を収容している。

また、上記特許文献２に記載のアキシャルギャップ型モータでは、図１２に示すように、それぞれテープ状の電磁鋼板２０１を捲回して構成された第１及び第２分割コア２０２、２０３によりロータコア２０４が構成され、第１及び第２分割コア２０２、２０３間に磁石片２０５を保持している。

特開２００６−１６６６３５号公報 特開２００５−１６８１２４号公報

しかしながら、この特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータでは、磁石片１０３を格納する磁石片収容部１０４は磁石片１０３を挿入するために磁石片１０３より大きく形成する必要があり、ロータの回転中は、磁石片１０３と磁石片収容部１０４との隙間により、磁石片１０３が磁石片収容部１０４内で振動し磁石片１０３が摩耗するとともに騒音が発生するおそれがあった。また、周方向で隣り合う磁石片１０３、１０３間は電磁鋼板１０２で連結されているので、隣り合う磁石片１０３、１０３間において磁束が短絡しモータ出力の低下の原因となっていた。

また、特許文献２に記載のアキシャルギャップ型モータにおいては、分割された第１及び第２分割コア２０２、２０３をどのように組み付け一体化するのか開示されていない。また、周方向で隣り合う磁石片２０５、２０５間は電磁鋼板２０１で連結されているので、隣り合う磁石片２０５、２０５間において磁束が短絡しモータ出力の低下の原因となっていた。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁石片が磁石片用収容部内に確実に保持されガタによる磁石片の摩耗及び騒音の発生を抑制するとともに、周方向で隣り合う磁束の短絡を抑制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に記載の発明は、
回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の磁石片（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片６１）と、それぞれテープ状の磁性板（例えば、後述の実施形態における磁性板４０）を捲回して構成された第１及び第２分割コア（例えば、後述の実施形態における第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂ）からなり前記第１及び第２分割コア間に前記磁石片を保持する複数の磁石片用収容部（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片用収容部１４）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、周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のスポーク（例えば、後述の実施形態におけるスポーク３５）と、前記複数のスポークの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト部３６）及びリム部（例えば、後述の実施形態におけるリム部３７）とを有し、前記磁石片を前記磁石片用収容部に保持した前記ロータコアを収容するロータフレーム（例えば、後述の実施形態におけるロータフレーム３３）と、を備え、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一方側から前記ロータに対向配置されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）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、
前記ロータコアには、前記第１分割コアの第１スポーク保持部（例えば、後述の実施形態における第１スポーク保持部５０ａ）と、前記第２分割コアの第２スポーク保持部（例えば、後述の実施形態における第２スポーク保持部５０ｂ）が周方向で隣り合う前記磁石片用収容部間に径方向に間欠的に設けられ、
前記第１及び第２スポーク保持部に前記スポークが装着されることにより、前記第１及び第２分割コアが一体に組みつけられて前記ロータコアが形成される、
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
前記第１及び第２分割コアを対向配置することにより前記第１及び第２分割コア間に形成される前記磁石片用収容部の軸方向長さが前記磁石片の厚さより僅かに短い、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、
前記第１分割コアの前記第１スポーク保持部の先端隅部に、前記第２分割コアとの接触を避けるように切り欠き部（例えば、後述の実施形態におけるテーパ部５４）が設けられ、
前記第２分割コアの前記第２スポーク保持部の先端隅部に、前記第１分割コアとの接触を避けるように切り欠き部（例えば、後述の実施形態におけるテーパ部５４）が設けられる、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加えて、
前記第１及び第２分割コアは同一形状を有し、
前記第１及び第２分割コアの一方を反転させるとともに前記第１及び第２スポーク保持部が干渉しないように位相をずらして対向させる、
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加えて、
前記第１及び第２分割コアは前記磁性板に４つのパターンを所定の間隔で形成し捲回することで形成される、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、
回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の磁石片（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片６１）と、第１及び第２分割コア（例えば、後述の実施形態における第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂ）からなり前記第１及び第２分割コア間にそれぞれ前記磁石片を保持する複数の磁石片用収容部（例えば、後述の実施形態における主永久磁石片用収容部１４）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、周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のスポーク（例えば、後述の実施形態におけるスポーク３５）と、前記複数のスポークの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト部３６）及びリム部（例えば、後述の実施形態におけるリム部３７）とを有し、前記磁石片を前記磁石片用収容部に保持した前記ロータコアを収容するロータフレーム（例えば、後述の実施形態におけるロータフレーム３３）と、を備え、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一方側から前記ロータに対向配置されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）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）の製造方法であって、
所定のパターンで打ち抜かれたテープ状の磁性板（例えば、後述の実施形態における磁性板４０）を捲回してそれぞれ軸方向に突出する第１及び第２スポーク保持部（例えば、後述の実施形態における第１及び第２スポーク保持部５０ａ、５０ｂ）を有する前記第１及び第２分割コアを形成し、
前記第１及び第２分割コアの一方に前記複数の磁石片を配置して、前記第１スポーク保持部と前記第２スポーク保持部が周方向で隣り合う前記磁石片間に径方向に間欠的に配置されるように他方の分割コアで前記複数の磁石片を挟み、
前記第１スポーク保持部と前記第２スポーク保持部にロータフレームを構成するスポークを装着して、前記第１及び第２分割コアを一体に組みつける、
ことを特徴とする

請求項１及び請求項６の発明によれば、ロータコアは軸方向に分割された第１及び第２分割コアから構成され、ロータコアには、周方向で隣り合う磁石片用収容部間に第１分割コアの第１スポーク保持部と、第２分割コアの第２スポーク保持部が径方向に間欠的に設けられている。そして、第１及び第２スポーク保持部にロータフレームのスポークが装着されることにより、第１及び第２分割コアが一体に組みつけられてロータコアが形成される。これにより、第１及び第２分割コアが軸方向から互いに磁石片を挟み込み、スポークにより第１及び第２分割コアが一体に形成されるので、磁石片が磁石片用収容部内に確実に保持されガタによる磁石片の摩耗及び騒音の発生を抑制することができる。また、ロータを補強するロータフレームの部材であるスポークを用いて第１及び第２分割コアを組み付けることができ、新たな部材を設けることなく部品点数の増加を抑制することができる。
また、周方向で隣り合う磁石片用収容部間に設けられた第１及び第２スポーク保持部が径方向に間欠的に設けられるので、隣り合う磁石片間における磁束の短絡を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、対向配置した分割コア間に形成された磁石片用収容部の軸方向長さが磁石片の厚さより僅かに短かく、一方の分割コアに磁石片を配置して他方の分割コアで挟み込み、押圧しながら第１分割コアの第１スポーク保持部と第２分割コアの第２スポーク保持部にスポークを装着することで、磁石片には軸方向に圧縮応力が作用し磁石片用収容部内により確実に保持されガタによる磁石の摩耗及び騒音の発生を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、第１及び第２スポーク保持部の先端隅部に切り欠き部が設けられ対向する分割コアと接触しないように構成されることにより、スポーク保持部を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。

請求項４の発明によれば、第１及び第２分割コアが同一形状を有するので、同一の型で所定の打ち抜きを行うことができ、容易に製造することができる。

請求項５の発明によれば、製造工程を簡略化することができる。

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態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ロータフレーム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ロータコアと磁石片の分解斜視図である。 主永久磁石片及び副永久磁石片を収容したロータコアを周方向からみた拡大図である。 ロータコアを構成する分割コアを説明するための部分斜視図である。 第１及び第２分割コアを組み付けたロータコアを説明するための部分斜視図である。 ロータコアの積層状態を説明する図であり、（ａ）は各層における第１及び第２分割コアを周方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩＢ-ＶＩＩＩＢ線断面図である。 ロータコアの製造方法を説明する図であり、（ａ）は打ち抜き工程の説明図であり、（ｂ）は捲回工程の説明図である。 変形例に係るロータコアの積層状態を説明する図であり、（ａ）は各層における第１及び第２分割コアを周方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＸＢ-ＸＢ線断面図である。 特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータのロータの部分分解斜視図である。 特許文献２に記載のアキシャルギャップ型モータのロータの部分分解斜視図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの一実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０は、例えば図１および図２に示すように、この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た略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏ方向の両側からロータ１１を挟みこ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１対のステータ１２，１２とを備えて構成されている。

この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の回転軸が内燃機関（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に伝達された場合にも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回転軸Ｏ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）とを備えて構成されている。

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−極が回転軸Ｏ方向で対向するように設定されている。例えば回転軸Ｏ方向で対向する１対のステータ１２，１２に対し、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極および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＋極および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、回転軸Ｏ方向で対向するように設定され、回転軸Ｏ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、例えば図２に示すように、ロータコア１３と、ロータコア１３内に周方向において交互に配置された複数の主磁石部３１，…，３１と、複数の副磁石部３２，…，３２と、非磁性材からなるロータフレーム３３と、を備えて構成され、ロータコア１３がロータフレーム３３内に収容されている。

そして、ロータフレーム３３は、周方向に所定間隔をおいて配置された複数のスポーク３５，…，３５によって接続された内周側円環状のシャフト部３６と外周側円環状のリム部３７とを備えて構成され、シャフト部３６の内周部には、外部の駆動軸（例えば、車両のトランスミッションの入力軸等）に接続される出力軸が接続可能とされている。

ロータフレーム３３は、図３に示すように、スポーク３５，…，３５と、シャフト部３６と、リム部３７とが別体で構成された組立式のロータフレームであり、シャフト部３６にはスポーク３５が装着される円形状の貫通孔であるシャフト部側スポーク装着穴３６ａが周方向に等間隔で複数形成され、リム部３７にはスポーク３５が装着される略正方形状の貫通孔であるリム部側スポーク装着穴３７ａが周方向に等間隔で複数形成されている。

スポーク３５は、略Ｔ字形状を有し、この径方向内方側端部３５ａは略円形断面を有し雄ねじ部が形成され、径方向外方側端部３５ｂ及び径方向中途部３５ｃは矩形断面を有し、径方向外方側端部３５ｂは径方向中途部３５ｃから径方向外側に向かうにつれて周方向長さが次第に長くなるとともに、一様な軸方向長さを有するように構成されている。

ロータコア１３は、図４及び図５に示すように、テープ状の電磁鋼板からなる磁性板４０（図９参照）を捲回して構成された一対の分割コア１３Ａ、１３Ｂを軸方向に対向配置して構成され、その幅方向中央部に後述する主永久磁石片６１を収容する略扇形形状の主永久磁石片用収容部１４と、隣り合う主永久磁石片用収容部１４、１４間にスポーク３５を内嵌するスポーク保持孔１５が周方向において交互に形成され、また、スポーク保持孔１５の回転軸Ｏ方向両側には、後述する副永久磁石片６２をそれぞれ収容する一対の副永久磁石片用収容部１６、１６が形成されている。

主磁石部３１は、厚さ方向（つまり、回転軸Ｏ方向）に磁化された略扇形板状の主永久磁石片６１と、この主永久磁石片６１を厚さ方向の両側から挟み込む１対の略扇形板状のヨーク部４２，４２とを備えて構成され、主永久磁石片６１が一対のヨーク部４２、４２間に形成された主永久磁石片用収容部１４に配置されて構成され、周方向で隣り合う主磁石部３１，３１の各主永久磁石片６１，６１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。

副磁石部３２はそれぞれ回転軸Ｏ方向および径方向に直行する方向（略周方向）副永久磁石片用収容部に磁化された１対の副永久磁石片６２、６２がスポーク保持孔１５の幅方向両側に形成された副永久磁石片用収容部１６、１６に配置されて構成され、回転軸Ｏ方向で対向する１対の副永久磁石片６２、６２は互いに磁化方向が異方向とされている。

また、主磁石部３１を介して周方向で対向する１対の副永久磁石片６２、６２同士は、互いに磁化方向が異方向とされている。そして、回転軸Ｏ方向の一方側に配置された１対の副永久磁石片６２、６２同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された主永久磁石片６１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させ、回転軸Ｏ方向の他方側に配置された１対の副永久磁石片６２、６２同士は、回転軸Ｏ方向に磁化された主永久磁石片６１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、図５に示すように、例えば回転軸Ｏ方向の一方側がＮ極かつ他方側がＳ極とされた主永久磁石片６１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対の副永久磁石片６２、６２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対の副永久磁石片６２、６２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による磁束レンズ効果により主永久磁石片６１および各副永久磁石片６２、６２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。

ここで本実施形態のロータコア１３について図６及び図７を参照してより詳細に説明する。
ロータコア１３を構成する各分割コア１３Ａ、１３Ｂは周方向に複数配置された略扇形形状のヨーク部４２，…，４２と、周方向で隣り合うヨーク部４２、４２の回転軸Ｏ方向外側を連結する外側連結部４３，…，４３と、隣り合うヨーク部４２、４２間の一部から軸方向内側に突出するスポーク保持部５０と、を備えて構成されている。

各ヨーク部４２の回転軸Ｏ方向外側の周方向両端部にはテーパ状に切り欠かれたテーパ部４２ａ、４２ａが形成され、周方向で隣り合うヨーク部４２、４２のテーパ部４２ａ、４２ａ同士が外側連結部４３で連結されている。また、各ヨーク部４２の回転軸Ｏ方向内側の周方向両端部にはヨーク部４２の周方向長さを短くするように段状に切り欠かれた段部４２ｂ、４２ｂが形成されている。

スポーク保持部５０は、周方向で隣り合うヨーク部４２、４２間の径方向に部分的に設けられ、隣り合う段部４２ｂ、４２ｂを連結する内側連結部５１と、内側連結部５１の周方向両端部から回転軸Ｏ方向内側に突出する一対の突出部５２、５２と、一対の突出部５２、５２の先端を連結する先端連結部５３と、を備えて構成され、突出部５２と先端連結部５３との隅部にはテーパ状に切り欠かれたテーパ部５４、５４が形成されている。なお、先端連結部５３の幅（軸方向長さ）は段部２４ｂの幅（軸方向長さ）より僅かに長く形成されている。このように構成されたスポーク保持部５０には、内側連結部５１と、一対の突出部５２、５２と先端連結部５３とにより囲繞された略正方形状のスポーク保持孔１５が形成されている。また、周方向で隣り合うヨーク部４２、４２と外側連結部４３と内側連結部５１で囲繞された空間は、副永久磁石片６２を収容する副永久磁石片用収容部１６となっている。

ロータコア１３は、上述のように構成された分割コア１３Ａ、１３Ｂを互いのスポーク保持部５０、５０が干渉しないように、且つ互いのスポーク保持孔１５、１５が径方向から見てほぼ重なるように対向配置されている。ここで、分割コア１３Ａを第１分割コア１３Ａ、分割コア１３Ｂを第２分割コア１３Ｂ、第１分割コア１３Ａのスポーク保持部５０を第１スポーク保持部５０ａ、第２分割コア１３Ｂのスポーク保持部５０を第２スポーク保持部５０ｂとしてより具体的に説明する。また、説明のため、図６及び図７に描かれた周方向で隣り合うヨーク部４２、４２間の周方向位置を時計回りに順にＡ〜Ｆまで番号を付すとともに、外径側から内径側にロータコア１３の径方向に４分割して領域ａ〜ｄとした。

第１分割コア１３Ａには、図６に示すように、Ａの位置に最外径側の領域ａに第１スポーク保持部５０ａが設けられ、Ｂの位置に最外径側から１つ目の領域ｂに第１スポーク保持部５０ａが設けられ、Ｃの位置に最外径側から２つ目の領域ｃに第１スポーク保持部５０ａが設けられ、Ｄの位置に最内径側の領域ｄに第１スポーク保持部５０ａが設けられ、以後、Ｅの位置から順に領域ａ、ｂ、ｃ、ｄと第１スポーク保持部５０ａが設けられている。

一方、第２分割コア１３Ｂには、Ａの位置に最外径側から２つ目の領域ｃに第２スポーク保持部５０ｂが設けられ、Ｂの位置に最内径側の領域ｄに第２スポーク保持部５０ｂが設けられ、Ｃの位置に最外径側の領域ａに第２スポーク保持部５０ｂが設けられ、Ｄの位置に最外径側から１つ目の領域ｂに第２スポーク保持部５０ｂが設けられ、以後、Ｅの位置から順に領域ｃ、ｄ、ａ、ｂと第２スポーク保持部５０ｂが設けられている。

図８は、ロータコア１３の各位置（Ａ〜Ｄ）における各層（第１〜４、５〜８、９〜１２、１３〜１６層目）を周方向から見たものである。例えば、Ａの位置では、第１分割コア１３Ａは第１３〜１６層目（図６及び図７における領域ａ）においてのみ第１スポーク保持部５０ａが形成され、第２分割コア１３Ｂは第５〜８層目（図６及び図７における領域ｃ）においてのみ第２スポーク保持部５０ｂが形成されている。また、Ｂの位置では、第１分割コア１３Ａは第９〜１２層目（図６及び図７における領域ｂ）においてのみ第１スポーク保持部５０ａが形成され、第２分割コア１３Ｂは第１〜４層目（図６及び図７における領域ｄ）においてのみ第２スポーク保持部５０ｂが形成されている。Ｃ，Ｄの位置でも同様に、図６及び図７と対応する位置の層に第１及び第２スポーク保持部５０ａ、５０ｂが形成されている。

そして、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂを対向配置することにより、図７に示すように、Ａの位置に、第１分割コア１３Ａの第１スポーク保持部５０ａが最外径側の領域ａの位置に設けられ、第２分割コア１３Ｂの第２スポーク保持部５０ｂが最外径側から２つ目の領域ｃの位置に設けられ、最外径側から１つ目の領域ｂと最内径側の領域ｄには空間が設けられている。また、Ｂの位置では、最外径側の領域ａと最外径側から２つ目の領域ｃに空間が設けられ、以降、Ｃの位置では領域ｂとｄ、Ｄの位置では領域ａとｃ、というようにＥ，Ｆ，…の位置では空間が領域ｂとｄ、領域ａとｃを交互に繰り返し設けられ、第１分割コア１３Ａのスポーク保持部５０ａと第２分割コア１３Ｂのスポーク保持部５０ｂは径方向に間欠的に設けられている。そして、径方向から見てほぼ重なった状態の第１分割コア１３Ａのスポーク保持部５０ａと第２分割コア１３Ｂのスポーク保持部５０ｂにスポーク３５を装着することにより、第１分割コア１３Ａと第２分割コア１３Ｂが一体に組みつけられてロータコア１３が形成されている。

このように構成されたロータコア１３は、第１分割コア１３Ａのヨーク部４２と第２分割コア１３Ｂのヨーク部４２間に主永久磁石片用収容部１４が設けられ、主永久磁石片用収容部１４の周方向両側に第１分割コア１３Ａの第１スポーク保持部５０ａと第２分割コア１３Ｂの第２スポーク保持部５０ｂが径方向に間欠的に設けられ、スポーク保持部５０の回転軸Ｏ方向両側に、周方向で隣り合うヨーク部４２、４２間と外側連結部４３を３方を囲まれた空間と、ヨーク部４２、４２間と外側連結部４３と内側連結部５１により４方を囲まれた空間と、ヨーク部４２、４２間と外側連結部４３と先端連結部５３により４方を実質的に囲まれた空間と、により形成された副永久磁石片用収容部１６、１６が設けられている。

ここで、主永久磁石片用収容部１４の軸方向長さは後述する主永久磁石片６１の厚さより僅かに短く設定されており、第１分割コア１３Ａと第２分割コア１３Ｂを対向配置しただけでは第１スポーク保持部５０ａと第２スポーク保持部５０ｂに形成されたスポーク保持孔１５、１５が完全には一致せず、軸方向に押圧することにより互いのスポーク保持孔１５、１５が一致しスポーク３５が挿入されるように構成されている。このとき、図５に示すように、一方の分割コア１３Ａ（１３Ｂ）のスポーク保持部５０ａ（５０ｂ）の先端連結部５３が他方の分割コア１３Ｂ（１３Ａ）の段部４２ｂに入り込んだ状態で副永久磁石片６２を外側連結部４３とで挟持する。即ち、組付け時における外側連結部４３と先端連結部５３との隙間が副永久磁石片６２の厚さと略同等に設定されている。また、一方の分割コア１３Ａ（１３Ｂ）のスポーク保持部５０ａ（５０ｂ）のテーパ部５４、５４と他方の分割コア１３Ｂ（１３Ａ）の段部４２ｂ、４２ｂとの間には所定の隙間が形成され、これにより一方の分割コア１３Ａ（１３Ｂ）と他方の分割コア１３Ｂ（１３Ａ）は接触しないように構成されている。

次に、本発明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、磁性板４０の幅方向がロータ１１の回転軸Ｏ方向であり、磁性板４０の長手方向がロータ１１の周方向である。

図９（ａ）に示すように、例えばプレス成型機を用いてテープ状の電磁鋼板からなる磁性板４０の幅方向一方を所定の間隔で略台形状に打ち抜いてテーパ部４２ａ、４２ａを形成する。また、幅方向他方に、幅広の段部４２ｂ、４２ｂを有し副永久磁石片収容部１６を構成する矩形状の凹部４４と、スポーク保持部５０ａ（５０ｂ）及び副永久磁石片収容部１６を構成する孔部４５と、を所定のパターンで打ち抜き形成する。そして、打ち抜き後の磁性板４０を巻芯７０上に仮止めして、巻芯７０を回転させることで磁性板４０が捲回される。なお、本実施形態においては、スポーク保持部５０ａ（５０ｂ）は磁性板４０を径方向に４層積層して構成されており４層を１つのパターンとするとともに、各パターンの中で凹部４４とスポーク保持部５０ａ（５０ｂ）とが所定のパターン（図９（ａ）では１つのスポーク保持部５０ａ（５０ｂ）と３つの連続する凹部４４）で打ち抜き形成されている。

磁性板４０は渦巻状の巻芯７０に捲回されるので、最内径側から一つ目、二つ目、三つ目、・・・と長手方向長さが長くなる。そのため、図９（ａ）において隣り合う外側連結部４３、４３の中心間距離をピッチＰとすると、ピッチＰは最内径側から一つ目、二つ目、三つ目、・・・と次第に大きくなるように設定されている。また、ヨーク部４２は略扇形板状を有するため、ヨーク部４２の長手方向長さも最内径側から一つ目、二つ目、三つ目、・・・と次第に大きくなるように設定されている。なお、図９（ａ）においては簡略化のため１〜４層目を全て同じ長手方向長さとして描いている。そして、所定の大きさに捲回された磁性板４０の巻き始めと巻き終わりが巻芯７０の中心から径方向において同じ位置で捲回を終了し、捲回された磁性板４０の巻き始めと巻き終わりを溶接することで各分割コア１３Ａ（１３Ｂ）が形成される。なお、溶接後、磁性板４０の各層を接着してもよい。

このようにして同一形状に製造された分割コア１３Ａ、１３Ｂのうちの一方の分割コア、例えば分割コア１３Ａのヨーク部４２に主永久磁石片６１を配置し、副永久磁石片用収容部１６に副永久磁石片６２を配置するとともに、他方の分割コア、例えば分割コア１３Ｂの副永久磁石片用収容部１６に副永久磁石片６２を配置して反転させて、互いのスポーク保持部５０ａ、５０ｂが干渉しないように、分割コア１３Ｂを押圧しながらスポーク保持孔１５が径方向から見てほぼ重なるように組付ける。

このとき、主永久磁石片６１が第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂのヨーク部４２、４２間に挟持されるとともに、上述したように第２分割コア１３Ｂの先端連結部５３は第１分割コア１３Ａの副永久磁石片用収容部１６に収容された副永久磁石片６２に当接し、副永久磁石片６２は先端連結部５３と外側連結部４３とで挟持される（図５参照）。同様に、第１分割コア１３Ａの先端連結部５３は第２分割コア１３Ｂの副永久磁石片用収容部１６に収容された副永久磁石片６２に当接し、副永久磁石片６２は先端連結部５３と外側連結部４３とで挟持される。

そして、ロータコア１３の内径側にシャフト部３６を設け、外径側にリム部３７を設け、リム部３７のリム部側スポーク装着穴３７ａからスポーク３５を挿入する。このとき、スポーク３５の径方向中途部３５ｃは間欠的に設けられた第１スポーク保持部５０ａと第２スポーク保持部５０ｂに内嵌され、径方向内方側端部３５ａがシャフト部側スポーク装着穴３６ａに装着され、シャフト部３６の内径側からナット３８を螺合することによりスポーク３５がシャフト部３６に固定される。このようにして、ロータコア１３がロータフレーム３３内に収容され、ロータ１１が製造される。

上述したように、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、周方向で隣り合う主永久磁石片用収容部１４、１４間に第１分割コア１３Ａの第１スポーク保持部５０ａと、第２分割コア１３Ｂの第２スポーク保持部５０ｂが径方向に間欠的に設けられ、第１及び第２スポーク保持部５０ａ、５０ｂにロータフレーム３３のスポーク３５が装着されることにより、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂが一体に組みつけられてロータコア１３が形成される。これにより、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂが軸方向から互いに主永久磁石片６１を挟み込みスポーク３５により第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂが一体に形成されるので、主永久磁石片６１が主磁石片用収容部１４内に確実に保持されガタによる主永久磁石片６１の摩耗及び騒音の発生を抑制することができる。また、ロータ１１を補強するロータフレーム３３の部材であるスポーク３５を用いて第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂを組み付けることができ、新たな部材を設けることなく部品点数の増加を抑制することができる。
また、周方向で隣り合う主永久磁石片用収容部１４、１４間に設けられた第１及び第２スポーク保持部５０ａ、５０ｂが径方向に間欠的に設けられるので、隣り合う主永久磁石片６１，６１間における磁束の短絡を抑制することができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、対向配置した第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂ間に形成された主永久磁石片用収容部１４の軸方向長さが主永久磁石片６１の厚さより僅かに短かく、一方の分割コア１３Ａ（１３Ｂ）に主永久磁石片６１を配置して他方の分割コア１３Ｂ（１３Ａ）で挟み込み、押圧しながら第１スポーク保持部５０ａと第２スポーク保持部５０ｂにスポーク３５を装着することで、主永久磁石片６１には軸方向に圧縮応力が作用し主永久磁石片用収容部１４内により確実に保持されガタによる磁石の摩耗及び騒音の発生を抑制することができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、第１及び第２スポーク保持部５０ａ、５０の先端にテーパ部５４、５４が設けられ対向する分割コア１３Ｂ（１３Ａ）と接触しないように構成されることにより、スポーク保持部５０を介して磁束が短絡するのを抑制することができる。

また、本実施の形態によるアキシャルギャップ型モータ１０によれば、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂが同一形状を有するので、同一の型で所定の打ち抜きを行うことができ、容易に製造することができる。さらに、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂは磁性板４０に４つのパターンを所定の間隔で形成し捲回することで形成されるので、製造工程を簡略化することができる。

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。

例えば、第１及び第２分割コア１３Ａ、１３Ｂにスポーク保持部５０を形成するパターンは上記実施形態に限定されず、第１スポーク保持部５０ａと第２スポーク保持部５０ｂが径方向に間欠的に設けられている限りランダムに配置されていてもよく、図１０に示すように、周方向で隣り合う全てのヨーク部４２、４２間の全ての領域ｄの位置に第１分割コア１３Ａの第１スポーク保持部５０ａを形成し、周方向で隣り合う全てのヨーク部間の全ての領域ｂの位置に第２分割コア１３Ｂの第２スポーク保持部５０ｂを形成してもよい。

なお、本実施形態においては、ロータコア１３は１６層からなり、スポーク保持部５０を４層として簡略化したが、これに限定されるものではない。また、ロータコア１３を径方向に４等分してスポーク保持部５０を設けたが、スポーク保持部が径方向に間欠的に設けられている限りより細分化することもできる。

また、本実施形態においては、回転軸Ｏ方向の何れか一方側にのみステータ１２を備えてもよいし、副磁石部３２は回転軸Ｏ方向の何れか一方側にのみに副永久磁石片６２を備えてもよい。

また、本発明のアキシャルギャップ型モータは、略ハルバッハ型に限らず、副磁石部３２に副永久磁石片６２の代わりに非磁性体を配設してもよい。

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
１３Ａ 第１分割コア
１３Ｂ 第２分割コア
１４ 主永久磁石片用収容部
１５ スポーク保持孔
１６ 副永久磁石片用収容部
３３ ロータフレーム
３５ スポーク
３６ シャフト部
３７ リム部
４０ テープ状の磁性板
４２ ヨーク部
４３ 外側連結部
５０ スポーク保持部
５０ａ 第１スポーク保持部
５０ｂ 第２スポーク保持部
５４ テーパ部（切り欠き部）
６１ 主永久磁石片（磁石片）
６２ 副永久磁石片
Ｏ 回転軸

Claims (6)

1. 回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の磁石片と、それぞれテープ状の磁性板を捲回して構成された第１及び第２分割コアからなり前記第１及び第２分割コア間に前記磁石片を保持する複数の磁石片用収容部を有するロータコアと、周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のスポークと、前記複数のスポークの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部とを有し、前記磁石片を前記磁石片用収容部に保持した前記ロータコアを収容するロータフレームと、を備え、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前記ロータに対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
   前記ロータコアには、前記第１分割コアの第１スポーク保持部と、前記第２分割コアの第２スポーク保持部が周方向で隣り合う前記磁石片用収容部間に径方向に間欠的に設けられ、
   前記第１及び第２スポーク保持部に前記スポークが装着されることにより、前記第１及び第２分割コアが一体に組みつけられて前記ロータコアが形成される、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記第１及び第２分割コアを対向配置することにより前記第１及び第２分割コア間に形成される前記磁石片用収容部の軸方向長さが前記磁石片の厚さより僅かに短い、
   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. 前記第１分割コアの前記第１スポーク保持部の先端隅部に、前記第２分割コアとの接触を避けるように切り欠き部が設けられ、
   前記第２分割コアの前記第２スポーク保持部の先端隅部に、前記第１分割コアとの接触を避けるように切り欠き部が設けられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記第１及び第２分割コアは同一形状を有し、
   前記第１及び第２分割コアの一方を反転させるとともに前記第１及び第２スポーク保持部が干渉しないように位相をずらして対向させる、
   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モータ。
5. 前記第１及び第２分割コアは前記磁性板に４つのパターンを所定の間隔で形成し捲回することで形成される、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 回転軸方向に着磁され周方向に配置された複数の磁石片と、第１及び第２分割コアからなり前記第１及び第２分割コア間にそれぞれ前記磁石片を保持する複数の磁石片用収容部を有するロータコアと、周方向に所定の間隔で配置されて径方向に延びる複数のスポークと、前記複数のスポークの内径側及び外径側にそれぞれ設けられるシャフト部及びリム部とを有し、前記磁石片を前記磁石片用収容部に保持した前記ロータコアを収容するロータフレームと、を備え、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前記ロータに対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータの製造方法であって、
   所定のパターンで打ち抜かれたテープ状の磁性板を捲回してそれぞれ軸方向に突出する第１及び第２スポーク保持部を有する前記第１及び第２分割コアを形成し、
   前記第１及び第２分割コアの一方に前記複数の磁石片を配置して、前記第１スポーク保持部と前記第２スポーク保持部が周方向で隣り合う前記磁石片間に径方向に間欠的に配置されるように他方の分割コアで前記複数の磁石片を挟み、
   前記第１スポーク保持部と前記第２スポーク保持部に前記スポークを装着して、前記第１及び第２分割コアを一体に組みつける、
   ことを特徴とするアキシャルギャップ型モータの製造方法。

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