JP2011066978A - アキシャルギャップ型回転電機用ステータコア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上でき、安価で高性能なアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアとその製造方法を提供すること。
【解決手段】電磁鋼板Ｓ１から複数のシート片１１０を打抜き形成し、これら複数のシート片１１０を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック１１を形成し、この積層ブロック１１を鋼板面Ｌと斜交する分割面で分割して複数の積層コア片を形成し、これら複数の積層コア片を円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べてステータコアを製造した。
【選択図】図１

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機用の積層ステータコアと、このステータコアの製造方法に関する。

アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転可能に配設されたロータと、このロータの回転軸方向にギャップを隔てて配設されたステータとを備える回転電機である。アキシャルギャップ型回転電機は、その構造から薄型化できる点や磁極面積を大きくしてトルク密度を向上できる点で他の構造の回転電機より好ましい。

下記の特許文献１には、アキシャルギャップ型回転電機の積層ステータコアの製造方法として、電磁鋼板から幅の異なる複数枚のシート片を打抜き形成し、これら複数枚のシート片を径方向に積層することによって、コア端面（ロータ対向面）が台形形状を成すステータコアを製造することが開示されている。コア端面を台形にすることで、複数のステータコアを円形状に配列した際のコア同士の間のスペースを小さくすることができ、回転電機の効率を向上させることができる。

特開２００７−２５２０６４号公報

しかしながら、従来の積層ステータコアの製造方法は、幅の異なる複数のシート片を打抜き形成するのに、電磁鋼板に対する打抜き位置を異ならせた多数の金型を使用するか、或いは、打抜き位置を変え得る複数の可動金型を使用せざるを得ず、その生産性が低下し、製造コストがかかる難点があった。

また、従来の方法により製造されたステータコアは、台形形状のコア端面の斜辺を含む傾斜側面に、電磁鋼板の板厚による多数の段差が階段状に形成されることとなり、これら段差に起因する磁束密度の粗密によって鉄損が大きくなる難点があった。

本発明は、従来のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアに上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、生産性を向上でき、安価で高性能なアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアとその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアであって、
前記ステータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

なお、本願において、直角台形とは、隣り合う二つの直角の内角を有する台形をいう。また、矩形とは長方形または正方形をいう。ただし、角部の微小な面取りや丸めは任意である。

また、本発明は、前記シート片が、連結部により複数連結された状態で打抜き形成され、前記積層コア片が、前記連結部により連結された複数の積層ブロックのそれぞれを、該連結部以外の位置においてその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、前記積層コア片の間に、矩形の積層断面を有する内側積層コア片が配置されていることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアであって、
前記ステータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、前記二つの積層コア片および前記一つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、前記シート片が、連結部により複数連結された状態で打抜き形成され、前記積層コア片および前記内側積層コア片が、前記連結部により連結された複数の積層ブロックのそれぞれを、該連結部以外の位置においてその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアであって、
前記ステータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成され、前記二つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、前記積層コア片が前記分割面を対向させて並べられていることを特徴としている。

また、本発明は、前記積層コア片と前記内側積層コア片との積層断面における対向辺の長さが略同じであることを特徴としている。

また、本発明は、前記連結部が、前記複数のシート片のロータ対向部に形成されていることを特徴としている。

なお、本願において、シート片のロータ対向部とは、このシート片からステータコアを製造し、アキシャルギャップ型回転電機のステータを構成したとき、ロータと対向する部分をいう。

また、本発明は、前記連結部が、前記複数のシート片のロータ対向部の反対側に形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法であって、
電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、前記分割工程により得られた二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりステータコアを形成する工程と、を有することを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法であって、
電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを得る分割工程と、前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該一つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりステータコアを形成する工程と、を有することを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法であって、
電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する複数の積層ブロックを形成する積層工程と、前記積層工程により得られた一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、前記積層工程により得られた他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片を得る分割工程と、前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該二つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりステータコアを形成する工程と、を有することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片のロータ対向部につば部を形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片のバックヨーク埋込部の一部または全てにつば部を形成することを特徴としている。

なお、本願において、シート片のバックヨーク埋込部とは、このシート片からステータコアを製造し、アキシャルギャップ型回転電機のステータを構成するとき、バックヨークに埋め込む部分をいう。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片を点対称形状に打抜き形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片を連結部により複数連結した状態で打抜き形成し、前記分割工程において、前記連結部により連結された複数の積層ブロックのそれぞれを、該連結部以外の位置において鋼板面と斜交する分割面で分割することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片を前記電磁鋼板の磁化容易軸に対し斜めに打抜き形成することを特徴としている。

本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法によれば、複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成し、この積層ブロックを斜め分割して得た複数の積層コア片を組み合わせてステータコアを構成しているので、複数のシート片を、打抜き位置を固定した固定切断部によって容易に打抜き形成することができる。したがって、従来のように、打抜き位置を異ならせた多数の金型を使用したり、打抜き位置を変え得る複数の可動金型を使用しなくても良く、生産性を格段に向上させることができ、低コストで積層ステータコアを製造することができる。また、従来、可動切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅が可変であったため、電磁鋼板のスクラップが多かったが、本実施形態では、切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板のスクラップを大幅に減らすことができる。

また、本発明に係るステータコアは、各積層コア片の分割面である傾斜側面部に、電磁鋼板の板厚による多数の段差は形成されない。したがって、従来のように、階段状の段差に起因する磁束密度の粗密によって鉄損が大きくなる難点がない。また、本発明に係るステータコアは、複数の積層コア片により周方向に分割されているため、積層方向に流れる磁束に対する渦電流損を低減することができる。

本実施形態のステータコアの製造方法の打抜き工程と積層工程を説明する図であり、（ａ）は電磁鋼板から打抜き形成されたシート片の平面図、（ｂ）は複数のシート片を積層した積層ブロックの斜視図である。 本実施形態の製造方法の分割工程を説明する図であり、（ａ）は積層ブロックの平面図、（ｂ）は積層コア片の斜視図である。 本実施形態の製造方法の組合せ工程を説明する図であり、（ａ）はステータコアの斜視図、（ｂ）はスタータコアの平面図である。 本実施形態の製造方法により製造されたステータコアを用いたステータの分解斜視図である。 本実施形態の製造方法により製造されたステータコアを用いたアキシャルギャップ型回転電機の概略断面図である。 本発明に係る製造方法の変形例を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の他の変形例を説明する平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する概略断面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はステータコアの平面図、（ｂ）は積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はステータコアの平面図、（ｂ）は積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はステータコアの平面図、（ｂ）は積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はステータコアの平面図、（ｂ）は積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）は複数の積層ブロックを連結したブロック連結体の斜視図、（ｂ）は分割工程を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例のステータコアを用いたステータの分解斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）は複数の積層ブロックを連結したブロック連結体の斜視図、（ｂ）は分割工程を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例のステータコアの分解斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例の打抜き工程を説明する平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例のステータコアを説明する斜視図である。

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に用いる積層ステータコアとその製造方法に関するものである。図５の概略断面図に示すように、アキシャルギャップ型回転電機１０は、回転軸１（回転軸心Ａ）を中心として回転可能に配設されたロータ２と、このロータ２の回転軸方向の両側に所定のギャップを隔てて配設された第一ステータ３及び第二ステータ４とを備えている。

ロータ２は、回転軸１に固定され、回転軸心Ａを中心に回転可能な非磁性体から成るフレーム２ａと、フレーム２ａの回転軸心Ａの周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部２ｂと、これら複数の界磁部２ｂをフレーム２ａに固定する押さえ部材２ｃ、２ｄとから構成されている。界磁部２ｂは、第一ステータ３側からみて、軟磁性体コア、永久磁石の順に積層されて成る。軟磁性体コアは、圧粉磁心や径方向に積層された電磁鋼板等、永久磁石より導電率が低い材料により構成され、永久磁石の減磁を防ぎ、永久磁石内部に発生する渦電流を低減するが、必須ではない。また、永久磁石を省き、リラクタンストルクのみで回転するモータとしてもよい。押さえ部材２ｃは、第一ステータ３のステータコア３０との対向を避け、外周と内周に分割されたリング状の非磁性体金属から構成されている。一方、押さえ部材２ｄは、界磁部２ｂの全てを覆う磁性体の鋼板から構成されている。第二ステータ４側はトルクを発生しないため、界磁部２ｂからの磁束の一部を短絡しても問題はないからである。押さえ部材の構成についても、本実施形態は一例であり、任意に選択可能である。

第一ステータ３は、バックヨーク３ａと、バックヨーク３ａに固定された複数のステータコア３０と、各ステータコア３０に巻回されたコイル３ｂとから構成されており、第二ステータ４はバックヨーク４ａから構成されている。これら第一ステータ３及び第二ステータ４は、不図示のケーシングに固定され、このケーシングを回転軸１が回転可能に貫通している。なお、ケーシングは必須ではない。このアキシャルギャップ型回転電機１０の構成はあくまでも一例であり、第二ステータにもコイルを有していてもよく、ステータが一つでその両側にロータがあってもよい。

以下、図１〜図４を参照しながら、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア３０の製造方法について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、電磁鋼板Ｓ１に対する打抜き工程を行うことによって複数のシート片１１０を形成する。この打抜き工程は、帯状の電磁鋼板Ｓ１を長手方向へ一定距離ずつ間欠的に送りながら（送り方向Ｆ）、上型に配設されたパンチと下型に配設されたダイとから成る切断部により打抜き加工する順送型プレス機を用いて行うことができる。即ち、電磁鋼板Ｓ１に対する打抜き位置を固定した固定切断部を打抜き作動させ、第一側面部１１１、第二側面部１１２、上面部１１３、下面部１１４、及び一対のつば部１１５を打抜き形成することによって、略Ｚ字形状のシート片１１０を形成する。

本実施形態のシート片１１０は、上面部１１３のうち第一側面部１１１寄りの部分が、ステータコアを製造したときロータに対向するロータ対向部１１６とされ、第二側面部１１２寄りの部分が、ステータを構成するときバックヨークに埋め込むバックヨーク埋込部１１７とされている。また、シート片１１０の下面部１１４のうち、第二側面部１１２寄りの部分がロータ対向部１１６とされ、第一側面部１１１寄りの部分がバックヨーク埋込部１１７とされている。つまり、シート片１１０は、ロータ対向部１１６にそれぞれ、つば部１１５が形成されている。そして、シート片１１０は、一対のつば部１１５を含み、電磁鋼板Ｓ１上において点対称形状に打抜き形成されている。

なお、本実施形態では、一つの固定切断部によって、第一側面部１１１、第二側面部１１２、上面部１１３、下面部１１４、及び一対のつば部１１５を同時に形成しているが、これらを複数の固定切断部を用いて複数段階に分けて打抜き形成することもできる。

次に、図１（ｂ）に示すように、上記打抜き工程により得られた複数のシート片１１０・１１０…を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック１１を形成する。即ち、複数のシート片１１０を各第一側面部１１１を揃えながら積層することによって、鋼板面Ｌが略Ｚ字形状を成し、上面部１１３に現れる積層断面が矩形を成す積層ブロック１１を形成する。

この積層工程は、順送型プレス機にて一枚のシート片１１０を打ち抜くたびに、金型内部で順次積層して行うことができる。また、シート片１１０同士の積層固定は、例えば、プレスカシメ、ワニス含浸、レーザ溶接、樹脂モールド、或いはこれらを併用して行うことができる。

次に、図２に示すように、上記積層工程により得られた積層ブロック１１を、その鋼板面Ｌと斜交する分割面Ｄ１で分割することによって、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片１２、１３を形成する。

即ち、図２（ａ）に示すように、積層ブロック１１を、その鋼板面Ｌと角度θ１で斜交し、かつ、上面部１１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ１で二等分することによって、図２（ｂ）に示すように、直角台形のロータ対向部１１６（積層断面）を有する二つの積層コア片１２、１３を形成する。この分割工程は、ワイヤー放電加工の他、ダイヤモンドカッタ等の刃物によっても行うことができる。なお、ステータのコア数（ティース数）をｎとし、ステータコアの形状がすべて等しいものとすれば、θ１＝９０°−１８０°／ｎである。

この分割工程によって得られた積層コア片１２には、鋼板面Ｌと斜交する傾斜側面部１２１が形成され、積層コア片１３には、鋼板面Ｌと斜交する傾斜側面部１３１が形成される。本実施形態では、複数のシート片１１０を積層して得た積層ブロック１１を斜め分割しているので、その分割面である傾斜側面部１２１、１３１には、従来のように電磁鋼板の板厚による多数の段差は形成されない。また、鋼板面Ｌと直交する第一側面部１１１および第二側面部１１２にも電磁鋼板の板厚による多数の段差はない。

次に、図３に示すように、上記分割工程により得られた二つの積層コア片１２、１３を、両者のロータ対向部１１６を合わせ、傾斜側面部１２１、１３１を互いに対向させ、円周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ１）よりも外周側（Ｗ２）において大きくなるように組み合わせて並べる。こうして、ステータコア３０が形成されるのである。本実施形態では、ロータ対向部１１６につば部１１５を有しているので、ステータコア３０のコア端面（ロータ対向部１１６）の磁極面積を大きくすることができる。

なお、積層コア片１２、１３同士の固定は、例えば、レーザ溶接、接着剤、樹脂モールド、或いはこれらを併用して行うことができる。また、互いに組み合う複数の分割式インシュレータを嵌合して積層コア片同士を固定しても良い。さらに、樹脂モールドにより、積層コア片１２、１３同士の固定と同時にインシュレータを兼ねても良い。

こうして製造されたステータコア３０を複数準備し、図４に示すように、各ステータコア３０にコイル３ｂを装着し、円形状に配列してバックヨーク３ａに埋込み固定することによって、アキシャルギャップ型回転電機用のステータ３が構成される。

このように本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法によれば、複数の同形のシート片１１０を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック１１を形成し、この積層ブロック１１を斜め分割して得た二つの積層コア片１２、１３を組み合わせてステータコア３０を構成しているので、複数のシート片１１０を、打抜き位置を固定した固定切断部によって容易に打抜き形成することができる。したがって、従来のように、打抜き位置を異ならせた多数の金型を使用したり、打抜き位置を変え得る複数の可動金型を使用しなくても良く、生産性を格段に向上させることができ、低コストで積層ステータコアを製造することができる。また、従来、可動切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅が可変であったため、電磁鋼板のスクラップが多かったが、本実施形態では、切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板のスクラップを大幅に減らすことができる。

また、本実施形態では、上記打抜き工程において、つば部１１５を含むシート片１１０を点対称形状に打抜き形成しているので、鋼板面Ｌが点対称形状を成す積層ブロック１１を形成することができ、同一の積層ブロック１１から得た積層コア片１２、１３を組み合わせてステータコア３０を製造することができ、生産性をより向上させることができる。勿論、一の積層ブロックから得た積層コア片１２と、他の積層ブロックから得た積層コア片１３とを組み合わせてステータコアを製造してもよい。この場合、つば部１１５を含む第一側面部１１１と、つば部１１５を含む第二側面部１１２とを送り方向Ｆに平行な線に対して線対称位置で打抜き形成することが可能となる。

また、本実施形態のステータコア３０は、積層コア片１２、１３の第一側面部１１１、及び第二側面部１１２は勿論のこと、分割面である傾斜側面部１２１、１３１にも、電磁鋼板の板厚による多数の段差はない。したがって、従来のように、階段状の段差に起因する磁束密度の粗密によって鉄損が大きくなり、回転電機の効率が低下する難点がない。また、ステータコア３０は、積層コア片１２、１３によって周方向に二分割されているため、積層方向に流れる磁束に対する渦電流損を低減することができる。さらに、つば部１１５の端部から入るロータの磁束は、周方向に流れるので、ほぼ鋼板面内を磁束が流れることになり、積層方向に流れる磁束自体を減らすことができる。

以上、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアとその製造方法について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。

例えば、上記実施形態では、図２及び図３に示すように、積層コア片１２、１３のロータ対向部１１６につば部１１５を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必ずしもロータ対向部につば部を形成しなくてもよい。例えば、図６に示すように、積層コア片２２、２３の各ロータ対向部２１６につば部を形成せずに、第一側面部２１１及び傾斜側面部２２１が共に平面形状を成す積層コア片２２と、第二側面部２１２及び傾斜側面部２３１が共に平面形状を成す積層コア片２３とを並べてステータコアを構成してもよい。

また、積層コア片２２の傾斜側面部２２１に積層方向に渡る凸部を形成するとともに、積層コア片２３の傾斜側面部２３１に積層方向に渡る凹部を形成し、これら凸部と凹部とを嵌合させて積層コア片２２と積層コア片２３とを組み合わせてステータコアを構成してもよい。このことで、積層コア片２２、２３を確実に組み合わせることができ、組合わせ作業を容易化することができる。これとは逆に、積層コア片２２の傾斜側面部２２１に凹部を形成し、積層コア片２３の傾斜側面部２３１に凸部を形成してもよい。

また、図７に示すように、積層コア片２２、２３のうち、一方の積層コア片２２の傾斜側面部２２１のみを他方の積層コア片２３に対向させた状態で、円周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ３）より外周側（Ｗ４）で大きくなるように組み合わせて並べることによりステータコア３０Ａを構成してもよい。この場合、図７に示すように、ロータの回転方向Ｒの回転後進側に、積層コア片２２の第一側面部２１１を位置させるようにステータコア３０Ａを配設すれば、磁束密度が比較的に高くなるロータ対向部２１６の第一側面部２１１側において鋼板面Ｌをロータの回転方向に沿わせることができ、第一側面部２１１側における磁束の流れを各鋼板面に沿わせて磁気抵抗を小さくすることができる。

また、図８に示すように、積層コア片２２の第一側面部２１１と積層コア片２３の第二側面部２１２とを互いに対向させた状態で、円周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ５）より外周側（Ｗ６）で大きくなるように組み合わせて並べることによりステータコア３０Ｂを構成してもよい。ステータコア３０Ｂによれば、その傾斜側面２２１、２３１に電磁鋼板の板厚による多数の段差がないため、各電磁鋼板の厚み方向において磁束密度の粗密がなく、鉄損を低減できる。また、バックヨークに埋込み固定する場合でも、バックヨークとの間に階段状の隙間が生じることもなく磁気抵抗を低減できる。

また、図９に示すステータコア３０Ｃのように、シート片のバックヨーク埋込部３１７につば部３１８を形成することによって、積層コア片３２、３３の各バックヨーク埋込部３１７につば部３１８を形成してもよい。これらのつば部３１８によって、ステータコア３０Ｃとバックヨーク３ｃとの境界部Ｂを、磁束密度が比較的に高いコーナー部Ｃを避けて位置させることができ、磁気抵抗を低減して回転電機の効率を向上させることができる。なお、図９に示すステータコア３０Ｃにおいては、積層コア片３２、３３の各バックヨーク埋込部分の全長に渡ってつば部３１８を形成しているが、それぞれのつば部をバックヨーク埋込部分の一部に形成してもよい。このつば部をバックヨーク埋込部分の反ロータ側の一部に設ければ、ステータコア３０Ｃが、ロータとの間の磁気吸引力によってバックヨーク３ｃから抜け出るのを防ぐこともできる。

また、図１０に示すステータコア３０Ｄのように実施してもよい。ステータコア３０Ｄは、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片４２、４３と、これら二つの積層コア片４２、４３の間に配される、矩形の積層断面を有する一つの内側積層コア片４４とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角台形の積層断面を有する積層コア片４２、４３は、図１０（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する積層ブロック４１を、鋼板面Ｌと角度θ２で斜交し、かつ、上面部４１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ２で二等分することにより形成されている。また、矩形の積層断面を有する内側積層コア片４４は、複数のシート片を直方体形状に積層して形成されている。この実施変形例では、積層コア片４２、４３の各積層断面における対向辺の長さと、内側積層コア片４４の積層断面における対向辺の長さを同じにしているので、ステータコアのコア端面をより扇形状に近づけることができる。

また、図１１に示すステータコア３０Ｅのように実施してもよい。ステータコア３０Ｅは、直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片５２、５３と、これら二つの積層コア片５２、５３の間に配される、矩形の積層断面を有する一つの内側積層コア片５４とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角三角形の積層断面を有する積層コア片５２、５３は、図１１（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する積層ブロック５１を、鋼板面Ｌと角度θ３で斜交し、かつ、上面部５１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ３で二等分することにより形成されている。また、矩形の積層断面を有する内側積層コア片５４は、複数のシート片を直方体形状に積層して形成されている。この実施変形例においても、積層コア片５２、５３の各積層断面における対向辺の長さと、内側積層コア片５４の積層断面における対向辺の長さを同じにしているので、ステータコアのコア端面をより扇形状に近づけることができる。

また、図１２に示すステータコア３０Ｆのように実施してもよい。ステータコア３０Ｆは、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片６２、６３と、これら二つの積層コア片６２、６３の間に配される、等脚台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片６４とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角台形の積層断面を有する積層コア片６２、６３および等脚台形の積層断面を有する内側積層コア片６４は、図１２（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する積層ブロック６１を、鋼板面Ｌと角度θ４で斜交し、かつ、上面部６１３（積層断面）と直交する二つの分割面Ｄ４で三分割することにより形成されている。なお、ステータのコア数（ティース数）をｎとし、ステータコアの形状がすべて等しいものとすれば、θ４＝９０°−９０°／ｎである。

この実施変形例において、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片６２、６３の代わりに、直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を用いてもよい。また、等脚台形の積層断面を有する内側積層コア片６４の代わりに、二等辺三角形の積層断面を有する内側積層コア片を用いてもよい。これら直角三角形の積層断面を有する積層コア片、及び二等辺三角形の積層断面を有する内側積層コア片についても、矩形の積層断面を有する積層ブロックを斜めに三分割して形成することができる。

また、図１３に示すステータコア３０Ｇのように実施してもよい。ステータコア３０Ｇは、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片７２、７３と、これら二つの積層コア片７２、７３の間に配される、直角台形の積層断面を有する二つの内側積層コア片８２、８３とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角台形の積層断面を有する積層コア片７２、７３は、図１３（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する一の積層ブロック７１を、鋼板面Ｌと角度θ５で斜交し、かつ、上面部７１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ５で二等分することにより形成されている。また、直角台形の積層断面を有する内側積層コア片８２、８３は、矩形の積層断面を有する他の積層ブロック８１を、鋼板面Ｌと角度θ６で斜交し、かつ、上面部８１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ６で二等分することにより形成されている。なお、ステータのコア数（ティース数）をｎとし、ステータコアの形状がすべて等しいものとすれば、θ５＋θ６＝１８０°−１８０°／ｎである。

この実施変形例において、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片７２、７３の代わりに、直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を用いてもよい。また、直角台形の積層断面を有する二つの内側積層コア片８２、８３の代わりに、直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片を用いてもよい。これら直角三角形の積層断面を有する積層コア片、及び直角三角形の積層断面を有する内側積層コア片についても、矩形の積層断面を有する積層ブロックを斜めに二等分して形成することができる。

また、図１４（ａ）に示すように、電磁鋼板の打抜き工程において、複数のシート片９１０・９１０…を連結部９１８により連結した状態で打抜き形成し、そして、連結された複数のシート片９１０を積層することによって、複数の積層ブロック９１・９１…を連結部９１８により連結した状態で、ブロック連結体９１Ｌとして形成してもよい。この実施変形例では、各シート片９１０のロータ対向部９１６に、つば部９１５が形成されており、隣り合うつば部９１５同士が、つば部９１５よりも厚みの小さい連結部９１８により連結されている。そして、ブロック連結体９１Ｌの両外側の積層ブロック９１の外側のつば部９１５´には、連結部９１８よりも厚みの大きい突起部９１９が形成されている。また、連結部９１８及び突起部９１９のロータ対向面は、各積層ブロック９１のロータ対向面と面一に形成されている。

このブロック連結体９１Ｌの複数の積層ブロック９１をそれぞれ、連結部９１８以外の位置において、鋼板面Ｌと斜交し、かつ、ロータ対向部９１６（積層断面）と直交する分割面Ｄ７で分割することによって、図１４（ｂ）に示すように、隣り合う二つの積層コア片９２・９２が連結部９１８で連結されて成る複数のコア片連結体９２Ｌと、隣り合う二つの積層コア片９３・９３が連結部９１８で連結されて成る複数のコア片連結体９３Ｌとを形成することができる。この分割工程によって、コア片連結体９２Ｌの積層コア片９２には、電磁鋼板の板厚による多数の段差のない傾斜側面部９２１が形成されるとともに、コア片連結体９３Ｌの積層コア片９３には、電磁鋼板の板厚による多数の段差のない傾斜側面部９３１が形成される。

そして、図１５に示すように、積層コア片９２の傾斜側面部９２１と積層コア片９３の傾斜側面部９３１とを互いに対向させ、円周方向の幅が内周側よりも外周側で大きくなるように組み合わせて並べることによってステータコア３０Ｉを構成することができる。

この製造方法によれば、二つの積層コア片９２が連結されたコア片連結体９２Ｌと、二つの積層コア片９３が連結されたコア片連結体９３Ｌとを並べてステータコア３０Ｉを構成することができるので、その組立工程をより容易化することができる。

また、このステータコア３０Ｉによれば、積層コア片同士が連結部９１８によって連結されているため、ステータコアのロータ対向部における磁束の一部を短絡させてコギングを低減することができる。この実施変形例では、ブロック連結体９１Ｌの両外側の積層ブロック９１の外側のつば部９１５´同士を、互いの突起部９１９を突き合わせて並べているので、これら突起部９１９における磁束短絡を連結部９１８における磁束短絡と等しくするために、突起部９１９の厚みを連結部９１８の厚みよりも大きくしている。なお、連結部９１８及び突起部９１９のロータ対向面は、必ずしも各積層ブロック９１のロータ対向面と面一でなくてもよく、連結部９１８及び突起部９１９のロータ対向面が各積層ブロック９１のロータ対向面に対し凹んでいてもよい。

また、図１６（ａ）に示すように、電磁鋼板の打抜き工程において、複数のシート片１０１０・１０１０…を連結部１０１８により連結した状態で打抜き形成し、そして、連結された複数のシート片１０１０を積層することによって、複数の積層ブロック１０１・１０１…を連結部９１８により連結した状態で、ブロック連結体１０１Ｌとして形成してもよい。この実施変形例では、各シート片１０１０のロータ対向部１０１６の反対側の端部同士が連結部１０１８により連結されている。そして、ブロック連結体１０１Ｌの両外側の積層ブロック１０１´の外側には、連結部１０１８よりも厚みの大きい突起部１０１９が形成されている。

このブロック連結体１０１Ｌの複数の積層ブロック１０１をそれぞれ、連結部１０１８以外の位置において、鋼板面Ｌと斜交し、かつ、ロータ対向部１０１６（積層断面）と直交する二つの分割面Ｄ８で三分割することによって、図１６（ｂ）に示すように、隣り合う二つの積層コア片１０２・１０２が連結部１０１８で連結されて成る複数のコア片連結体１０２Ｌと、隣り合う二つの積層コア片１０３・１０３が連結部９１８で連結されて成る複数のコア片連結体１０３Ｌと、等脚台形の積層断面を有する複数の内側積層コア片１０４とを形成することができる。この分割工程によって、コア片連結体１０２Ｌの積層コア片１０２には、電磁鋼板の板厚による多数の段差のない傾斜側面部１０２１が形成され、コア片連結体１０３Ｌの積層コア片１０３には、電磁鋼板の板厚による多数の段差のない傾斜側面部１０３１が形成され、内側積層コア片１０４には、電磁鋼板の板厚による多数の段差のない二つの傾斜側面部１０４１が形成される。

そして、図１７に示すように、積層コア片１０２の傾斜側面部１０２１と内側積層コア片１０４の一の傾斜側面部１０４１とを互いに対向させるとともに、内側積層コア片１０４の他の傾斜側面部１０４１と積層コア片１０３の傾斜側面部１０３１とを互いに対向させ、円周方向の幅が内周側よりも外周側で大きくなるように組み合わせて並べることによってステータコア３０Ｊを構成することができる。

この製造方法によれば、二つの積層コア片１０２が連結されたコア片連結体１０２Ｌと、二つの積層コア片１０３が連結されたコア片連結体１０３Ｌと、内側積層コア片１０４とを並べてステータコア３０Ｊを構成することができるので、その組立工程をより容易化することができる。

また、このステータコア３０Ｊによれば、積層コア片同士が連結部１０１８によって連結されているため、ステータコアのロータ対向部の反対側端部において磁束を短絡させ、磁気抵抗の極めて少ないバックヨークとして機能させることができる。この実施変形例では、ブロック連結体１０１Ｌの両外側の積層ブロック１０１´の外側の突起部１０１９同士を突き合わせて並べているので、これら突起部１０１９における磁束短絡を連結部１０１８における磁束短絡と等しくするために、突起部１０１９の厚みを連結部１０１８の厚みよりも大きくしている。

また、図１８に示すように、電磁鋼板の打抜き工程において、シート片１５１０を方向性電磁鋼板Ｓ２の磁化容易軸Ｍに対し斜めに打抜き形成してもよい。即ち、磁化容易軸Ｍに対し斜めに配設した固定切断部によって、第一側面部１５１１、第二側面部１５１２、上面部１５１３、下面部１５１４、及び一対のつば部１５１５を磁化容易軸Ｍに対し斜めに形成する。ここで、磁化容易軸Ｍとは、無方向性電磁鋼板において、圧延方向、つまり、フープを作成するに当って巻き方向のことを言う。無方向性電磁鋼板といえど、圧延方向についての磁気特性が良好であるためである。

そして、斜め打抜き工程により得られた複数のシート片１５１０を積層して積層ブロックを形成し、この積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割することによって、図１９に示すように、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片１５２、１５３を形成し、これら積層コア片１５２、１５３を組み合わせてステータコア３０Ｋを構成してもよい。

この場合、図１９に示すように、ステータコア３０Ｋのロータ対向部１５１６側において、積層コア片１５２の磁化容易軸Ｍがロータの回転方向Ｒの回転後進側を指向するようにステータコア３０Ｋを配設すれば、磁束密度が比較的に高くなる、回転後進側の積層コア片１５２のロータ対向部１５１６において、磁束の流れる方向と磁化容易軸Ｍが略平行になるので、磁気抵抗を低減でき、回転電機の効率を向上させることができる。積層コア片１５３については、磁化容易軸Ｍがロータの回転方向Ｒの回転前進側を指向するようになるが、磁束密度が比較的低いため不問である。また、シート片１５１０を電磁鋼板の磁化容易軸Ｍに対し斜めに打抜き形成するので、一対のつば部１５１５を形成する場合であっても、電磁鋼板Ｓ２の幅を最小化でき、スクラップを低減することが可能である。また、ここでは、磁化容易軸Ｍを有する方向性電磁鋼板Ｓ２を用いているが、圧延方向に沿って極端に磁化容易軸を有する所謂無方向性電磁鋼板を用いてもよい。

また、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得る。同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。例えば、両側にロータを有する形状であれば、バックヨークがなく、ティースの両側に等しくつば部を設けることも可能である。この場合、上下対称のつば部となるため、ステータコアを複数の積層ブロックのいずれの組み合わせにより構成するかが任意となる。

１０：アキシャルギャップ型回転電機
１：回転軸
２：ロータ
３、４：ステータ
３０、３０Ａ〜３０Ｋ：ステータコア
３ａ、３ｃ：バックヨーク
３ｂ：コイル
Ｓ１、Ｓ２：電磁鋼板
１１０、９１０、１０１０、１５１０：シート片
１１５、３１８、９１５、１５１５：つば部
１１６、２１６、９１６、１０１６、１５１６：ロータ対向部
１１７、３１７：バックヨーク埋込部
１１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１：積層ブロック
１２、１３、２２、２３、３２、３３、４２、４３、５２、５３、６２、６３、７２、７３、９２、９３、１０２、１０３、１５２、１５３：積層コア片
１２１、１３１、２２１、２３１、９２１、９３１、１０２１、１０３１、１０４１：傾斜側面部
９１８、１０１８：連結部
４４、５４、６４、８２、８３、１０４：内側積層コア片
Ｄ１〜Ｄ８：分割面
Ｌ：鋼板面
Ｍ：磁化容易軸

Claims (18)

1. 電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアであって、
   前記ステータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、
   前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
2. 前記シート片が、連結部により複数連結された状態で打抜き形成され、
   前記積層コア片が、前記連結部により連結された複数の積層ブロックのそれぞれを、該連結部以外の位置においてその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されている請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
3. 前記積層コア片の間に、矩形の積層断面を有する内側積層コア片が配置されている請求項１または請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
4. 電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアであって、
   前記ステータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、
   前記二つの積層コア片および前記一つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
5. 前記シート片が、連結部により複数連結された状態で打抜き形成され、
   前記積層コア片および前記内側積層コア片が、前記連結部により連結された複数の積層ブロックのそれぞれを、該連結部以外の位置においてその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されている請求項４に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
6. 電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアであって、
   前記ステータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、
   前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成され、
   前記二つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
7. 前記積層コア片が前記分割面を対向させて並べられている請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
8. 前記積層コア片と前記内側積層コア片との積層断面における対向辺の長さが略同じである請求項３〜請求項７のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
9. 前記連結部が、前記複数のシート片のロータ対向部に形成されている請求項２または請求項５に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
10. 前記連結部が、前記複数のシート片のロータ対向部の反対側に形成されている請求項２または請求項５に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコア。
11. 電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法であって、
    電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、
    前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、
    前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、
    前記分割工程により得られた二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりステータコアを形成する工程と、
    を有することを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
12. 電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法であって、
    電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、
    前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、
    前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを得る分割工程と、
    前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該一つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりステータコアを形成する工程と、
    を有することを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
13. 電磁鋼板を径方向に積層して成るアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法であって、
    電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、
    前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する複数の積層ブロックを形成する積層工程と、
    前記積層工程により得られた一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、
    前記積層工程により得られた他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片を得る分割工程と、
    前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該二つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりステータコアを形成する工程と、
    を有することを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
14. 前記打抜き工程において、前記シート片のロータ対向部につば部を形成する請求項１１〜請求項１３のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
15. 前記打抜き工程において、前記シート片のバックヨーク埋込部の一部または全てにつば部を形成する請求項１１〜請求項１３のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
16. 前記打抜き工程において、前記シート片を点対称形状に打抜き形成する請求項１１〜請求項１５のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
17. 前記打抜き工程において、前記シート片を連結部により複数連結した状態で打抜き形成し、
    前記分割工程において、前記連結部により連結された複数の積層ブロックのそれぞれを、該連結部以外の位置において鋼板面と斜交する分割面で分割する請求項１１〜請求項１６のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。
18. 前記打抜き工程において、前記シート片を前記電磁鋼板の磁化容易軸に対し斜めに打抜き形成する請求項１１〜請求項１７のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ステータコアの製造方法。

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