JP2011130530A - 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】ヨーク部とロータフレームとを強固に一体化でき、遠心力や磁気吸引力に耐えうる剛性を確保できるアキシャルギャップ型モータ及びそのロータの製造方法を提供する。
【解決手段】アキシャルギャップ型モータのロータは、軸方向に磁化され周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部４１と、テープ状の電磁鋼板を捲回巻きした積層体により構成され、複数の主磁石部４１の軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部４２と、外径側押圧部材５０を積層体の外径側に取り付けた後、内径側押圧部材３１ａ、３１ｂを積層体の内径側に配置して積層体に外径側への圧縮力を作用させることで、内径側押圧部材３１ａ、３１ｂと外径側押圧部材５０により積層体に径方向の圧縮力を作用させ、トルク伝達可能に構成される。
【選択図】図９

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。

このアキシャルギャップ型モータを構成するロータの製造方法としては、テープ状の電磁鋼板を捲回巻きした積層体によりヨーク部を構成したものが種々考案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。図１４に示すように、特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータでは、テープ状の電磁鋼板を捲回した積層体によってヨーク部１０２を構成し、この積層体に形成された開口１０３に磁石１０４が収容されている。

特開２００６−１６６６３５号公報（第２図） 特開２００５−１６８１２４号公報（第１図） 特開２００２−１０５３７号公報（第１図）

ところで、ヨーク部を構成する積層体はその内側でシャフト、或いはロータフレームに取り付けられる。この積層体にシャフト、或いはロータフレームを剛性を確保した上で取り付ける場合には、ヨーク部が分割されたロータ構造に比べ、組み付け構造が複雑になりやすい。また、特許文献１〜３に記載のロータの製造方法には、具体的なシャフトとの取り付けについて記載されていない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ヨーク部が電磁鋼板を捲回巻きして形成された積層体により構成される場合でも、回転による遠心力やステータからの磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができ組み付けやすいロータを備えるアキシャルギャップ型モータ及びそのロータ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、請求項１に記載の発明は、
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、１１Ａ、１１Ｂ）と、
回転軸方向の少なくとも一方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、
前記ロータは、
前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部（例えば、後述の実施形態における主磁石部４１）と、
テープ状の電磁鋼板（例えば、後述の実施形態における電磁鋼板６０）を捲回巻きした積層体（例えば、後述の実施形態における積層体７１）により構成され、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）と、
前記積層体の内径側に取り付けられる環状の内径側押圧部材（例えば、後述の実施形態におけるインナープレート３１、３１Ａ、３１Ｂ、加圧リング８０）と、
前記積層体の外径部に取り付けられる環状の外径側押圧部材（例えば、後述の実施形態におけるアウターリング５０、５０Ａ）と、を備え、
前記外径側押圧部材を前記積層体の外径側に取り付けた後、前記内径側押圧部材を積層体の内径側に配置して前記積層体に外径側への圧縮力を作用させることで、前記内径側押圧部材と前記外径側押圧部材により前記積層体に径方向の圧縮力を作用させトルク伝達可能に構成されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体は、環状の芯金（例えば、後述の実施形態における芯金３２、３２Ａ）に前記電磁鋼板を捲回して構成され、
前記芯金の内周面には、回転軸方向一方側と回転軸方向他方側からそれぞれ略中央に向かって回転軸からの径方向距離が次第に短くなる第１及び第２被押圧側テーパ面（例えば、後述の実施形態における第１及び第２被押圧側テーパ面３２ａ、３２ｂ）が形成され、
前記内径側押圧部材は、１対の第１及び第２内径側押圧部材（例えば、後述の実施形態におけるインナープレート３１Ａ、３１Ｂ）とから構成され、
前記第１内径側押圧部材の外周面には、回転軸方向一方側から他方側へ径方向距離が次第に短くなって前記第１被押圧側テーパ面と当接する第１押圧側テーパ面（例えば、後述の実施形態における第１押圧側テーパ面３１ａ）が形成され、
前記第２内径側押圧部材の外周面には、回転軸方向他方側から一方側へ径方向距離が次第に短くなって前記第２被押圧側テーパ面と当接する第２押圧側テーパ面（例えば、後述の実施形態における第２押圧側テーパ面３１ｂ）が形成され、
前記第１内径側押圧部材を前記芯金の内径側に回転軸方向一方側から配置して前記第１押圧側テーパ面を前記第１被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向他方側に移動させるとともに、前記第２内径側押圧部材を前記芯金の内径側に回転軸方向他方側から配置して前記第２押圧側テーパ面を前記第２被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向一方側に移動させることにより、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の構成に加えて、
前記ロータは、前記積層体の内周部に向けて拡径されるフランジ部（例えば、後述の実施形態におけるフランジ部５６）を有するシャフト部（例えば、後述の実施形態におけるシャフト部５５）をさらに備え、
前記第１及び第２内径側押圧部材は前記フランジ部を挟んで両側から締結されることにより、前記第１内径側押圧部材は前記第１押圧側テーパ面を前記第１被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向他方側に移動するとともに、前記第２内径側押圧部材は前記第２押圧側テーパ面を前記第２被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向一方側に移動することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、
前記シャフト部、前記内径側押圧部材、前記積層体及び前記外径側押圧部材には、冷却通路（例えば、後述の実施形態における冷却通路９０）が設けられ、
前記シャフト部から供給された冷媒が前記冷却通路を介して前記ステータに供給されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体は、環状の芯金（例えば、後述の実施形態における芯金３２Ｂ）に電磁鋼板（例えば、後述の実施形態における電磁鋼板６０）を捲回して構成され、
前記芯金の内周面には、回転軸方向一方側から他方側へ回転軸からの径方向距離が次第に短くなる被押圧側テーパ面（例えば、後述の実施形態における第１及び第２被押圧側テーパ面３２ｃ）が形成され、
前記内径側押圧部材の外周面には、回転軸方向一方側から他方側へ径方向距離が次第に短くなって前記被押圧側テーパ面と当接する押圧側テーパ面（例えば、後述の実施形態における押圧側テーパ面３１ｃ）が形成され、
前記内径側押圧部材を前記芯金の内径側に配置して前記押圧側テーパ面を前記被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向に移動させることにより、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記内径側押圧部材と前記芯金間、前記芯金と前記積層体間、前記積層体と外径側押圧部材間それぞれの必要面圧Ｐが、最大負荷トルクＴ、締結部半径をｒ、締結面積Ａ、摩擦係数μとしたとき、Ｐ ≧ Ｔ ／ （ｒ×Ａ×μ）を満たすように、前記積層体に径方向の圧縮力を作用させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記芯金には、前記芯金の拡径を許容する少なくとも１つの拡径許容部（例えば、後述の実施形態における拡径許容部３４）が形成されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、
前記芯金と前記外径側押圧部材の少なくとも一方は、前記積層体と接する面が非磁性材からなる複合材で構成されることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
前記内径側押圧部材は、内部に圧力媒体が封入されてプレッシャースクリュー（例えば、後述の実施形態におけるプレッシャースクリュー８１）を締め付けることにより拡径する加圧リング（例えば、後述の実施形態における加圧リング８０）からなり、
前記プレッシャースクリューを締め付けることにより、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１０に記載の発明は、
回転軸方向に磁化され周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部（例えば、後述の実施形態における主磁石部４１）と、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）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、１１Ａ）と、
回転軸方向の少なくとも一方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）のロータ製造方法であって、
テープ状の電磁鋼板（例えば、後述の実施形態における電磁鋼板６０）を環状の芯金（例えば、後述の実施形態における芯金３２、３２Ａ、３２Ｂ）に捲回して、前記複数のヨーク部を構成する積層体（例えば、後述の実施形態における積層体７１）を形成する工程と、
前記積層体に前記主磁石部を装着する工程と、
前記積層体の外径側に環状の外径側押圧部材（例えば、後述の実施形態におけるアウターリング５０、５０Ａ）を取り付ける工程と、
前記外径側押圧部材を取り付けた状態で前記芯金の内径側に環状の内径側押圧部材（例えば、後述の実施形態におけるインナープレート３１、３１Ａ、３１Ｂ）を配置して、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させる工程と、を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、主磁石部を収容した積層体の外径側に外径側押圧部材を取り付けた後、積層体の内径側に内径側押圧部材を配置して積層体に外径側への圧縮力を作用させることにより、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）を発生させることができる。これにより、各部材間に摩擦力が発生し、この摩擦力によりトルク伝達が可能となるとともに磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができる。
また、各部材間に摩擦力でトルク伝達を可能とするため、複雑な構造のロータフレームが不要となり、部品点数を削減できるとともに組み付け性が向上し、ロータの重量増加を抑制し製造コストを低減することができる。

請求項２の発明によれば、一対の第１及び第２内径側押圧部材を互いに近接する方向に移動させるだけで積層体に外径側への圧縮力を作用させることができるため、部品点数を削減できるとともにロータの組立工程を簡略化することができる。

請求項３の発明によれば、積層体に外径側への圧縮力を作用させると同時にシャフト部との締結を行なうことができる。

請求項４の発明によれば、ロータ側からステータを冷却することができるとともに、ロータの回転速度に応じた潤滑油が遠心力によりステータに供給することができる。これによりステータ側に冷却構造を設ける必要がなく、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

請求項５の発明によれば、内径側押圧部材を軸方向に移動させるだけで積層体に外径側への圧縮力を作用させることができるため、部品点数を削減できるとともにロータの組立工程を簡略化することができる。

請求項６の発明によれば、最大負荷トルクがロータに作用してもロータの回転による遠心力やステータからの磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができる。

請求項７の発明によれば、それほど大きな荷重を加えずに積層体に適切な圧縮力を作用させることができる。

請求項８の発明によれば、芯金と外径側押圧部材を非磁性材単体とするよりも積層体と接する面を非磁性材で構成した複合材とすることにより、磁束の短絡を抑制しつつ製造コストを低減することができる。

請求項９の発明によれば、加圧リングのプレッシャースクリューを締め付けるだけで外径側への圧縮力を作用させることができるため、部品点数を削減できるとともにロータの組立工程を簡略化することができる。

請求項１０の発明によれば、積層体の外径側に環状の外径側押圧部材を取り付けた後、外径側押圧部材を取り付けた状態で芯金の内径側に環状の内径側押圧部材を配置して、積層体に外径側への圧縮力を作用させることにより、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）を発生させることができる。これにより、各部材間に摩擦力が発生し、この摩擦力によりトルク伝達が可能となるとともに磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができる。
また、各部材間に摩擦力でトルク伝達を可能とするため、複雑な構造のロータフレームが不要となり、部品点数を削減できるとともに組み付け性が向上し、ロータの重量増加を抑制し製造コストを低減することができる。

本発明に係る第１実施形態のアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 図１のアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 ロータの分解斜視図である。 ロータの正面図である。 主磁石部と副磁石部を収容した積層体の部分斜視図である。 打ち抜いた電磁鋼板を周方向に展開した図である。 電磁鋼板を捲回して積層体を形成する工程を説明する説明図である。 図３及び図４のＡ部分を周方向から見た図である。 図３のロータの組み立てを説明する図２のＩＸ−ＩＸ線断面図であって、（ａ）は締結前、（ｂ）は締結後である。 （ａ）は第１変形例に係るロータの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面である。 第２変形例に係るロータの断面図である。 第２実施形態に係るロータの断面図である。 （ａ）は第３実施形態に係るロータの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面である。 特許文献１のアキシャルギャップ型モータのロータの説明図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、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。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施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及び図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Ｏ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。

図２も参照して、各ステータ１２は、略円環板状のステータヨーク部２１と、ロータ１１に対向するステータヨーク部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、図３、図４及び図９（ｂ）に示すように、シャフト部５５と、一対のインナープレート３１Ａ、３１Ｂ（内径側押圧部材）と、芯金３２と、複数の主磁石部４１，…，４１と、複数の副磁石部４３，…，４３と、複数のヨーク部４２，…，４２と、アウターリング５０（外径側押圧部材）と、を備えて構成される。

複数のヨーク部４２，…，４２は、図５〜図７に示すように、テープ状の電磁鋼板６０を捲回巻きした積層体７１により構成される。テープ状の電磁鋼板６０には、例えば、プレス成型機を用いて打ち抜き加工を施すことで、主磁石部用切欠き６１、副磁石部用切欠き６２、磁束短絡抑制部用切欠き６３が形成されている。このテープ状の電磁鋼板６０は、図７に示すように、巻き始め部６４を環状の芯金３２上に溶接し、電磁鋼板６０に張力を付与しながら芯金３２を回転させることで捲回し、巻き終わり部６５でカットして溶接することで積層体７１を構成する。

また、テープ状の電磁鋼板６０は、芯金３２上で捲回されるので、最内層から一層目、二層目、三層目、・・・と長手方向長さが長くなる。このため、図６において、磁束短絡抑制部用切欠き６３の中心間距離をピッチＰとすると、各層のピッチＰは径方向外方に向かって次第に大きくなるように設定されている。

このように捲回巻きされた積層体７１において、図５に示すように、回転軸方向中間部では、主磁石部用切欠き６１によって形成される略扇形形状の複数の主磁石部挿入穴７２，…，７２と、磁束短絡抑制部用切欠き６３によって形成される略直方体形状の複数の磁束短絡抑制部７３，…，７３とがそれぞれ周方向に所定の間隔で交互に設けられ、また、回転軸方向両側では、略扇形形状の複数のヨーク部４２，…，４２と、副磁石部用切欠き６２によって形成される軸方向外側に開口した略直方体形状の複数の副磁石部収容部７４，…，７４とがそれぞれ周方向に所定の間隔で交互に設けられる（図３参照）。

また、複数のヨーク部４２，…，４２は、複数の主磁石部挿入穴７２，…，７２の回転軸方向両側にそれぞれ配置され、複数の副磁石部収容部７４，…，７４は、複数の磁束短絡抑制部７３，…，７３の回転軸方向両側にそれぞれ配置される。主磁石部挿入穴７２と磁束短絡抑制部７３とは、軸方向両側のヨーク部４２同士を連結する軸方向連結部７５によって仕切られており、また、副磁石部収容部７４と磁束短絡抑制部７３とは、周方向両側のヨーク部４２同士を連結する周方向連結部７６によって仕切られている。

このように構成された積層体７１の各主磁石部挿入穴７２，…，７２には、該挿入穴７２，…，７２と略同一寸法を有する略扇形形状の複数の主磁石部４１，…，４１が挿入され、各副磁石部収容部７４，…，７４には、該収容部７４，…，７４と略同一寸法を有する略直方体状の複数の副磁石部４３，…，４３が挿入される。

また、副磁石部収容部７４は、図５に示すように、隣接するヨーク部４２間の周方向連結部７６と、ヨーク部４２の周方向端部に形成された傾斜面７７の先端部に形成される突起部７８とで、副磁石部４３を軸方向に位置決めし、且つ、隣接するヨーク部４２の周方向側面間で周方向に位置決めする。

これにより、複数の主磁石部４１，…，４１は、周方向に所定の間隔で配置され、且つ、その磁化方向は、周方向で隣り合う主磁石部４１，４１毎に異なるように回転軸Ｏ方向に向けられている。また、複数の副磁石部４３，…，４３は、周方向に隣り合うヨーク部４２間に配置され、その磁化方向が回転軸方向および径方向に直交する方向に向けられている。周方向で隣り合う副磁石部４３，４３は、磁化方向が互いに異なっており、また、回転軸方向に隣り合う副磁石部４３，４３も、磁化方向が互いに異なっている。

さらに、各主磁石部４１に対して、回転軸Ｏ方向の一方側に位置するヨーク部４２を周方向両側から挟み込む副磁石部４３，４３同士は、該主磁石部４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させて配置され、回転軸方向の他方側に位置するヨーク部４２を周方向両側から挟み込む副磁石部４３，４３同士は、該主磁石部４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させて配置される。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、主磁石部４１および各副磁石部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。
また、各ヨーク部４２，…，４２には、その周方向端部に傾斜面７７が形成されているので、極弧角が調整され、ステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制し、トルクリップルの発生を抑制できる。

積層体７１の外周部には、例えば、ステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）などの非磁性材料から構成される環状のアウターリング５０が嵌合又は圧入により取り付けられている。

積層体７１の内周部には、ステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）などの非磁性材料から構成され、テープ状の電磁鋼板６０が積層される芯金３２が溶接により取り付けられている。芯金３２の外周面は一様径をなし、内周面は、回転軸方向一方側（図９（ｂ）中左側）と回転軸方向他方側（図９（ｂ）中右側）からそれぞれ略中央に向かって回転軸Ｏからの径方向距離が次第に短くなる第１及び第２被押圧側テーパ面３２ａ、３２ｂをなしている。さらに、芯金３２は、図８に示すように、インナープレート３１Ａ、３１Ｂから外径側への圧縮力が作用した際に芯金３２の拡径を許容する拡径許容部３４が周方向に少なくとも１ヶ所（本実施形態では１ヶ所）設けられている。なお、本実施形態の拡径許容部３４は、軸方向一方側に開口するスリット３４ａと該スリット３４ａを挟むように軸方向他方側に開口するスリット３４ｂ、３４ｂにより構成される屈曲部３５によりなるが、これに限定されず任意の構成を採用することができる。

インナープレート３１Ａ、３１Ｂは、それぞれ炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）などの磁性材料から構成され、芯金３２の内径側であって後述するシャフト部５５のフランジ部５６を挟んで軸方向一方側（図９（ｂ）中左側）と軸方向他方側（図９（ｂ）中右側）に配置される。
軸方向一方側（図９（ｂ）中左側）に配置されるインナープレート３１Ａは、外周面が回転軸方向一方側（図９（ｂ）中左側）から他方側（図９（ｂ）中右側）へ径方向距離が次第に短くなって芯金３２の内周面に形成された第１被押圧側テーパ面３２ａと当接する第１押圧側テーパ面３１ａをなし、軸方向他方側（図９（ｂ）中右側）に配置されるインナープレート３１Ｂは、外周面が回転軸方向他方側（図９（ｂ）中右側）から一方側（図９（ｂ）中左側）へ径方向距離が次第に短くなって芯金３２の内周面に形成された第２被押圧側テーパ面３２ｂと当接する第２押圧側テーパ面３１ｂをなしている。

インナープレート３１Ａ、３１Ｂの内周部には、それぞれ周方向に４ヶ所のボルト貫通孔３６が形成され、外部駆動軸（例えば、車両のトランスミッション入力軸等）に接続されるシャフト部５５に固定される。

シャフト部５５は、積層体７１の内周部に向けて拡径されたフランジ部５６を有し、フランジ部５６には、インナープレート３１Ａ、３１Ｂに形成された４ヶ所のボルト貫通孔３６と対応するボルト締結孔５７が形成される。そして、フランジ部５６を挟むようにインナープレート３１Ａが軸方向一方側（図９（ｂ）中左側）から、インナープレート３１Ｂが軸方向他方側（図９（ｂ）中右側）から配置され、ボルト４５とナット４６で締結される。

このインナープレート３１Ａ、３１Ｂとシャフト部５５との締結は、積層体７１の各主磁石部挿入穴７２，…，７２と各副磁石部収容部７４，…，７４にそれぞれ複数の主磁石部４１，…，４１と複数の副磁石部４３，…，４３を挿入し、積層体７１の外周部にアウターリング５０を取り付けた後になされる。ボルト４５の締め込みに伴って、第１押圧側テーパ面３１ａが第１被押圧側テーパ面３２ａと当接しながらインナープレート３１Ａが軸方向他方側（図９（ｂ）中右側）に移動し、第２押圧側テーパ面３１ｂが第２被押圧側テーパ面３２ｂと当接しながらインナープレート３１Ｂが軸方向一方側（図９（ｂ）中左側）に移動するため、芯金３２には拡径する方向の押圧力が作用する。このとき、芯金３２に形成された屈曲部３５により芯金３２は拡径するため、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ボルト４５の締め込みにより積層体７１の内径寸法が大きくなるが（ｄ’＞ｄ）、積層体７１の外周部には、アウターリング５０が圧入又は嵌合固定されているためほとんど変わらず、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）が発生する。

ここで、インナープレート３１Ａ、３１Ｂと芯金３２間、芯金３２と積層体７１間、積層体７１とアウターリング５０間それぞれの必要面圧Ｐは、最大負荷トルクＴ、締結部半径をｒ、締結面積Ａ、摩擦係数μとしたとき、次式（１）を満たすように設定される。
Ｐ ≧ Ｔ ／ （ｒ×Ａ×μ） （１）
かかる必要面圧は、ボルト４５の締め付け量や、第１及び第２押圧側テーパ面３１ａ、３１ｂと第１及び第２被押圧側テーパ面３２ａ、３２ｂのテーパ角により調整されうる。これにより、最大負荷トルクがロータ１１に作用してもロータ１１の回転による遠心力やステータ１２からの磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、複数のヨーク部４２，…，４２を構成する積層体７１の外径側から外径側押圧部材としてのアウターリング５０を取り付けた後、内径側押圧部材としてのインナープレート３１Ａ、３１Ｂを配置して積層体７１に外径側への圧縮力を作用させることで、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）を発生させることができる。これにより、各部材間に摩擦力が発生し、この摩擦力によりトルク伝達が可能となるとともに磁気吸引力に耐えうる剛性を確保することができる。
また、各部材間に摩擦力でトルク伝達を可能とするため、複雑な構造のロータフレームが不要となり、部品点数を削減できるとともに組立工数の削減でき、これによりロータ１１の重量増加を抑制し製造コストを低減することができる。

また、本実施形態によれば、積層体７１が、環状の芯金３２に電磁鋼板６０を捲回して構成され、芯金３２の内周面には、回転軸方向一方側と回転軸方向他方側からそれぞれ略中央に向かって回転軸からの径方向距離が次第に短くなる第１及び第２被押圧側テーパ面３２ａ、３２ｂが形成され、インナープレート３１Ａの外周面には、回転軸方向一方側から他方側へ径方向距離が次第に短くなって第１被押圧側テーパ面３２ａと当接する第１押圧側テーパ面３１ａが形成され、インナープレート３１Ｂの外周面には、回転軸方向他方側から一方側へ径方向距離が次第に短くなって第２被押圧側テーパ面３２ｂと当接する第２押圧側テーパ面３１ｂが形成され、インナープレート３１Ａを芯金３２の内径側に回転軸方向一方側から配置して第１押圧側テーパ面３１ａを第１被押圧側テーパ面３２ａに当接させながら回転軸方向他方側に移動させるとともに、インナープレート３１Ｂを芯金３２の内径側に回転軸方向他方側から配置して第２押圧側テーパ面３１ｂを第２被押圧側テーパ面３２ｂに当接させながら回転軸方向一方側に移動させることにより、積層体７１に外径側への圧縮力を作用させるので、部品点数を削減できるとともにロータ１１の組立工程を簡略化することができる。

また、本実施形態によれば、ロータ１１は、積層体７１の内周部に向けて拡径されるフランジ部５６を有するシャフト部５５をさらに備え、インナープレート３１Ａ、３１Ｂはフランジ部５６を挟んで両側から締結されることにより、インナープレート３１Ａは第１押圧側テーパ面３１ａを第１被押圧側テーパ面３２ａに当接させながら回転軸方向他方側に移動するとともに、インナープレート３１Ｂは第２押圧側テーパ面を第２被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向一方側に移動するので、積層体７１に外径側への圧縮力を作用させると同時にシャフト部５５との締結を行なうことができる。

次に本実施形態の第１変形例について図１０（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
本変形例は、第１実施形態おける芯金３２とアウターリング５０がそれぞれ複合材から構成される点で第１実施形態と相違している。
本変形例の芯金３２Ａは、内周側に炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）などの磁性材料から構成される内周側芯金形成部材３２１と、外周側にステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）などの非磁性材料から構成される外周側芯金形成部材３２２と、が一体に形成された複合材である。この内周側芯金形成部材３２１は、図１０（ａ）に示すように、４つの内周側芯金形成部材片３２３が、環状に配置されたもので、周方向で隣り合う内周側芯金形成部材片３２３間には、拡径許容部３４をなす所定の隙間３２４が設けられている。内周側芯金形成部材３２１の内周面は、回転軸方向一方側（図１０（ｂ）中左側）と回転軸方向他方側（図１０（ｂ）中右側）からそれぞれ略中央に向かって回転軸Ｏからの径方向距離が次第に短くなる第１及び第２被押圧側テーパ面３２ａ、３２ｂをなしている。外周側芯金形成部材３２２の外周面は、一様径をなし、テープ状の電磁鋼板６０が積層される。

アウターリング５０Ａは、内周側にステンレス鋼板（例えばＳＵＳ３０４）などの非磁性材料から構成される内周側アウターリング５０１と、外周側に炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）などの磁性材料から構成される外周側アウターリング５０２と、が一体に形成された複合材である。内周側アウターリング５０１の内周面及び外周側アウターリング５０２の外周面はそれぞれ一様径をなしている。

このように芯金３２Ａとアウターリング５０Ａを複合材から構成し、積層体７１と接する外周側芯金形成部材３２２と内周側アウターリング５０１を非磁性材から構成し、内周側芯金形成部材３２１と外周側アウターリング５０２を比較的安価な炭素鋼等で構成することにより、磁束の短絡を抑制しつつ製造コストを低減することができる。

そして、第１実施形態と同様に、インナープレート３１Ａ、３１Ｂとシャフト部５５をボルト４５で締結することで、第１押圧側テーパ面３１ａが第１被押圧側テーパ面３２ａと当接しながらインナープレート３１Ａが軸方向他方側（図１０（ｂ）中右側）に移動し、第２押圧側テーパ面３１ｂが第２被押圧側テーパ面３２ｂと当接しながらインナープレート３１Ｂが軸方向一方側（図１０（ｂ）中左側）に移動するため、芯金３２Ａには拡径する方向の押圧力が作用する。このとき、芯金３２Ａに形成された隙間３２４により芯金３２Ａは拡径するため、ボルト４５の締め込みにより積層体７１の内径寸法が大きくなるが、積層体７１の外周部には、アウターリング５０Ａが圧入又は嵌合固定されているためほとんど変わらず、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）が発生する。

次に本実施形態の第２変形例について図１１を参照して説明する。
本変形例は、上述した第１変形例に加えて、ロータ１１がステータ１２を冷却する冷却構造を備えている。
本実施形態のシャフト部５５には、回転軸Ｏと同心状に形成された軸心冷媒路９１と、該軸心冷媒路９１から分岐して径方向に貫通する径方向冷媒路９２と、が形成される。径方向冷媒路９２は、積層体７１に形成された放射状に延びる複数の磁束短絡抑制部７３，…，７３の少なくとも１つ（以下、冷却用磁束短絡抑制部９３と呼ぶ。）と対応する位置に形成される。また、インナープレート３１Ａとインナープレート３１Ｂとの合わせ面には、径方向冷媒路９２と連通するインナープレート貫通路９４が形成され、芯金３２Ａには、インナープレート貫通路９４と冷却用磁束短絡抑制部９３を連通させる内径側貫通孔９５が形成され、また、冷却用磁束短絡抑制部９３はアウターリング５０の内周面と積層体７１の外周面との間に形成された軸方向に伸びるガイド通路９７に連通する。

このように、軸心冷媒路９１、径方向冷媒路９２、インナープレート貫通路９４、内径側貫通孔９５、冷却用磁束短絡抑制部９３及びガイド通路９７により冷却通路９０が構成され、シャフト部５５から供給される冷媒が、図１１の矢印で示したように、冷却通路９０を介してガイド通路９７からステータ１２に供給される。

本実施形態によれば、ロータ１１側からステータ１２を冷却することができるとともに、ロータ１１の回転速度に応じた潤滑油が遠心力によりステータ１２に供給することができる。これによりステータ１２側に冷却構造を設ける必要がなく、装置の小型化、軽量化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０について、図１を参照して説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態とロータの構成のみが相違するため、図１２にはロータのみを示し、図中、第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一又は同等の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のロータ１１Ａを構成する芯金３２Ｂの内周面は、回転軸方向一方側（図１２中左側）から回転軸方向他方側（図１２中右側）に向かって回転軸Ｏからの径方向距離が次第に短くなる被押圧側テーパ面３２ｃが片側にのみ形成されるとともに、回転軸方向他方側はシャフト部５５側に延設された固定部３２ｄを有している。

インナープレート３１は、芯金３２Ｂの内径側であって芯金３２Ｂの固定部３２ｄとの間でシャフト部５５のフランジ部５６を挟むように軸方向一方側（図１２中左側）に配置される。
インナープレート３１は、外周面が回転軸方向一方側（図１２中左側）から他方側（図１２中右側）へ径方向距離が次第に短くなって芯金３２Ｂの内周面に形成された被押圧側テーパ面３２ｃと当接する押圧側テーパ面３１ｃをなしている。

そして、積層体７１の各主磁石部挿入穴７２，…，７２と各副磁石部収容部７４，…，７４にそれぞれ複数の主磁石部４１，…，４１と複数の副磁石部４３，…，４３を挿入し、積層体７１の外周部にアウターリング５０を取り付けた後にインナープレート３１と芯金３２Ｂがシャフト部５５を挟んで締結される。具体的に、インナープレート３１と芯金３２Ｂの固定部３２ｄでフランジ部５６を軸方向両側から挟みこんで、インナープレート３１の内周部に形成されたボルト貫通孔３６と、フランジ部５６に形成されたボルト締結孔５７、芯金３２Ｂの固定部３２ｄに形成されたボルト貫通孔３８にボルト４５を貫通させてナット４６で締め込むことにより、押圧側テーパ面３１ｃが被押圧側テーパ面３２ｃと当接しながらインナープレート３１が軸方向他方側（図１２中右側）に移動するため、芯金３２Ｂには拡径する方向の押圧力が作用する。このとき、芯金３２に形成された屈曲部３５により芯金３２は拡径するため、積層体７１の内径寸法が大きくなるが、積層体７１の外周部には、アウターリング５０が圧入又は嵌合固定されているためほとんど変わらず、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）が発生する。

以上説明したように本実施形態によれば、積層体７１が環状の芯金３２Ｂに電磁鋼板６０を捲回して構成され、芯金３２Ｂの内周面には、回転軸方向一方側から他方側へ回転軸からの径方向距離が次第に短くなる被押圧側テーパ面３２ｃが形成され、インナープレート３１の外周面には、回転軸方向一方側から他方側へ径方向距離が次第に短くなって被押圧側テーパ面３２ｃと当接する押圧側テーパ面３１ｃが形成され、インナープレート３１を芯金３２Ｂの内径側に配置して押圧側テーパ面３１ｃを被押圧側テーパ面３２ｃに当接させながら回転軸Ｏ方向に移動させることにより、積層体７１に外径側への圧縮力を作用させることができる。これにより、一枚のインナープレート３１であっても第１実施形態と同様に、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）を発生させることができ、部品点数を削減できるとともにロータの組立工程を簡略化することができる。

＜第３実施形態＞
続いて、本発明の第３実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０について、図１３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態とロータの構成のみが相違するため、図１３（ａ）及び（ｂ）にはロータのみを示し、図中、第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一又は同等の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のロータ１１Ｂを構成する積層体７１は、芯金３２の代わりに、加圧リング８０の外周面に捲回される。この加圧リング８０は、非磁性材料からなり、内周面及び外周面が略一様径をなし、さらに内部に圧力媒体が封入されてプレッシャースクリュー８１を締め付けることにより拡径する。
そして、積層体７１の各主磁石部挿入穴７２，…，７２と各副磁石部収容部７４，…，７４にそれぞれ複数の主磁石部４１，…，４１と複数の副磁石部４３，…，４３を挿入し、外周部にアウターリング５０Ａを取り付けた積層体７１の内周部に、シャフト部５５のフランジ部５６先端に形成された積層体７１と略同一幅であって略一様外径を有する外周円筒部５８を圧入又は嵌合し、プレッシャースクリュー８１を締め付けることで、積層体７１の内径寸法が大きくなるが、積層体７１の外周部には、アウターリング５０Ａが圧入又は嵌合固定されているためほとんど変わらず、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）が発生する。

以上説明したように本実施形態によれば、積層体７１が加圧リング８０に電磁鋼板６０を捲回して構成され、プレッシャースクリュー８１を締め付けることにより、積層体７１に外径側への圧縮力を作用させることができる。これにより、第１実施形態と同様に、ロータ内部に面圧（径方向圧縮応力）を発生させることができ、部品点数を削減できるとともにロータの組立工程を簡略化することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１、１１Ａ、１１Ｂ ロータ
１２ ステータ
３１ インナープレート（内径側押圧部材）
３１Ａ インナープレート（内径側押圧部材）
３１Ｂ インナープレート（内径側押圧部材）
３２、３２Ａ、３２Ｂ 芯金
３１ａ 第１押圧側テーパ面
３１ｂ 第２押圧側テーパ面
３１ｃ 押圧側テーパ面
３２ａ 第１被押圧側テーパ面
３２ｂ 第２被押圧側テーパ面
３２ｃ 被押圧側テーパ面
３２４ 隙間（拡径許容部）
３４ 拡径許容部
４１ 主磁石部
４２ ヨーク部
４３ 副磁石部
５０、５０Ａ アウターリング（外径側押圧部材）
５５ シャフト部
５６ フランジ部
６０ 電磁鋼板
７２ 主磁石部挿入穴
８０ 加圧リング
８１ プレッシャースクリュー
９０ 冷却通路
Ｏ 回転軸

Claims (10)

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一方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、
   前記ロータは、
   前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部と、
   テープ状の電磁鋼板を捲回巻きした積層体により構成され、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部と、
   前記積層体の内径側に取り付けられる環状の内径側押圧部材と、
   前記積層体の外径部に取り付けられる環状の外径側押圧部材と、を備え、
   前記外径側押圧部材を前記積層体の外径側に取り付けた後、前記内径側押圧部材を積層体の内径側に配置して前記積層体に外径側への圧縮力を作用させることで、前記内径側押圧部材と前記外径側押圧部材により前記積層体に径方向の圧縮力を作用させトルク伝達可能に構成されたことを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記積層体は、環状の芯金に前記電磁鋼板を捲回して構成され、
   前記芯金の内周面には、回転軸方向一方側と回転軸方向他方側からそれぞれ略中央に向かって回転軸からの径方向距離が次第に短くなる第１及び第２被押圧側テーパ面が形成され、
   前記内径側押圧部材は、１対の第１及び第２内径側押圧部材とから構成され、
   前記第１内径側押圧部材の外周面には、回転軸方向一方側から他方側へ径方向距離が次第に短くなって前記第１被押圧側テーパ面と当接する第１押圧側テーパ面が形成され、
   前記第２内径側押圧部材の外周面には、回転軸方向他方側から一方側へ径方向距離が次第に短くなって前記第２被押圧側テーパ面と当接する第２押圧側テーパ面が形成され、
   前記第１内径側押圧部材を前記芯金の内径側に回転軸方向一方側から配置して前記第１押圧側テーパ面を前記第１被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向他方側に移動させるとともに、前記第２内径側押圧部材を前記芯金の内径側に回転軸方向他方側から配置して前記第２押圧側テーパ面を前記第２被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向一方側に移動させることにより、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させ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. 前記ロータは、前記積層体の内周部に向けて拡径されるフランジ部を有するシャフト部をさらに備え、
   前記第１及び第２内径側押圧部材は前記フランジ部を挟んで両側から締結されることにより、前記第１内径側押圧部材は前記第１押圧側テーパ面を前記第１被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向他方側に移動するとともに、前記第２内径側押圧部材は前記第２押圧側テーパ面を前記第２被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向一方側に移動することを特徴とする請求項２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記シャフト部、前記内径側押圧部材、前記積層体及び前記外径側押圧部材には、冷却通路が設けられ、
   前記シャフト部から供給された冷媒が前記冷却通路を介して前記ステータに供給されることを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記積層体は、環状の芯金に電磁鋼板を捲回して構成され、
   前記芯金の内周面には、回転軸方向一方側から他方側へ回転軸からの径方向距離が次第に短くなる被押圧側テーパ面が形成され、
   前記内径側押圧部材の外周面には、回転軸方向一方側から他方側へ径方向距離が次第に短くなって前記被押圧側テーパ面と当接する押圧側テーパ面が形成され、
   前記内径側押圧部材を前記芯金の内径側に配置して前記押圧側テーパ面を前記被押圧側テーパ面に当接させながら回転軸方向に移動させることにより、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させ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. 前記内径側押圧部材と前記芯金間、前記芯金と前記積層体間、前記積層体と外径側押圧部材間それぞれの必要面圧Ｐが、最大負荷トルクＴ、締結部半径をｒ、締結面積Ａ、摩擦係数μとしたとき、Ｐ ≧ Ｔ ／ （ｒ×Ａ×μ）を満たすように、前記積層体に径方向の圧縮力を作用させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記芯金には、前記芯金の拡径を許容する少なくとも１つの拡径許容部が形成されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記芯金と前記外径側押圧部材の少なくとも一方は、前記積層体と接する面が非磁性材からなる複合材で構成されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 前記内径側押圧部材は、内部に圧力媒体が封入されてプレッシャースクリューを締め付けることにより拡径する加圧リングからなり、
   前記プレッシャースクリューを締め付けることにより、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させ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。
10. 回転軸方向に磁化され周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部と、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部とを備え、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ロータ製造方法であって、
    テープ状の電磁鋼板を環状の芯金に捲回して、前記複数のヨーク部を構成する積層体を形成する工程と、
    前記積層体に前記主磁石部を装着する工程と、
    前記積層体の外径側に環状の外径側押圧部材を取り付ける工程と、
    前記外径側押圧部材を取り付けた状態で前記芯金の内径側に環状の内径側押圧部材を配置して、前記積層体に外径側への圧縮力を作用させる工程と、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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