JP2013090461A - アキシャルギャップ型回転電機の固定子およびアキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機全体の体格を抑制するとともに、従来よりも製造に要する時間を短縮できるアキシャルギャップ型回転電機の固定子およびアキシャルギャップ型回転電機を提供する。
【解決手段】回転子８０と空隙を挟んで軸線方向に対向させたアキシャルギャップ型回転電機の固定子１０において、固定子１０は、円盤状または円環状に形成されたセンターピース５０と、センターピース５０の周縁部に形成される複数の被係合部５１とそれぞれ係合する係合部２２ｄを備える複数のセグメント・ステータコア２０と、複数のセグメント・ステータコア２０のそれぞれに捲回される巻線６０とを有し、セグメント・ステータコア２０はセンターピース５０の周縁部に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転子と空隙を挟んで軸線方向に対向させたアキシャルギャップ型回転電機の固定子と、当該固定子を有するアキシャルギャップ型回転電機に関する。

従来では、回転子の片面でリラクタンスタイプと永久磁石同期機としての機能を達成可能なアキシャルギャップ回転電機に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。このアキシャルギャップ回転電機は、固定子と対向する面に、回転子の周方向に離散的に配置された磁性体材料からなる突極と永久磁石を備える回転子を有する。

また、ステータの組み付け性の向上および分割コア同士の接合精度の緩和を図ることを目的とするステータに関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献２を参照）。このステータは、Ｓ極側の複数の分割コアと、Ｎ極側の複数の分割コアと、これらの分割コアの裏面同士が重なる背中合わせの状態で周方向にずらして固定する固定手段とを備え、Ｓ極およびＮ極の前記各ステータ磁極の磁路がそれぞれの両隣の逆極側の分割コアに跨がって形成される構成である。

特開２００５−１５１７２５号公報 特開２０１１−１２５０９８号公報

上記特許文献１には、両面のアキシャルギャップ型回転電機に関する構造が実施例３および図５〜図７に記載されている。当該図７を参照すると、回転子（１）と固定子（２）は筐体（３）内に収容されている。筐体（３）の周壁から径方向内側に支持部（３１）を張り出し、当該支持部（３１）の外周に固定子（２）が配置して支持する構造が示されている。この固定子（２）は、同文献の図５にも記載されているように、中心部に固定子鉄心（２１）を配置し、当該固定子鉄心（２１）の周面に巻線（２２）を捲回する構造である。ところが、固定子鉄心（２１）を支持部（３１）に対してどのように固定しているのかが不明である。同文献の図７を参照する限り、巻線（２２）を支持部（３１）に対して固定しているが、現実にはこのように構成するのは困難である。

固定子鉄心（２１）を支持部（３１）に固定する方法として、同文献の図１に記載されているバックヨーク（２３）のような支持部材を用いる構造が考えられる。当該支持部材を磁性材料で形成すると、同文献の図６に示される磁路（ｄ）が形成されず、特許文献１の実施例１と同様に片面のアキシャルギャップ型回転電機になるという問題がある。また、支持部材から支持部（３１）に向かう漏れ磁束が生じ得るという問題がある。一方、支持部材を非磁性材料で形成すると、同文献の図６に示される磁路（ｄ）が形成されるものの、当該支持部材を取り付けるための空間が必要になる。そのため、筐体（３）すなわち回転電機全体の体格（特に軸線方向）が大きくなるという問題がある。

また特許文献２には、両面のアキシャルギャップ型回転電機に関する構造が発明を実施するための形態および図１〜図４に記載されている。当該図４を参照すると、分割コア（３１，４１）の裏面同士が重なる背中合わせの状態で周方向にずらして固定されている。その配列方法は段落番号［００３４］〜［００３７］に記載されているものの、分割コア（３１，４１）の裏面同士をどのように固定しているのかが不明である。また、周方向にずらす工程と、ずらした後に固定する工程が別途必要になる。一方、裏面同士が固定された分割コア（３１，４１）はフレーム（２）に対する係合部を備える。この固定は、フレーム（２）に予め嵌め付けられた固定リング（５１，５２）によってかしめ加工等で行う。すなわち、フレーム（２）に固定リング（５１，５２）を嵌め付ける工程と、固定リング（５１，５２）で分割コア（３１，４１）をかしめ加工等する工程とが別途必要になる。したがって、アキシャルギャップ型回転電機の製造に時間を要するという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、回転電機全体の体格を抑制するとともに、従来よりも製造に要する時間を短縮できるアキシャルギャップ型回転電機の固定子およびアキシャルギャップ型回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転子と空隙（ギャップ）を挟んで軸線方向に対向させたアキシャルギャップ型回転電機の固定子において、前記固定子は、円盤状または円環状に形成されたセンターピースと、前記センターピースの周縁部に形成される複数の被係合部とそれぞれ係合する係合部を備える複数のセグメント・ステータコアと、前記複数のセグメント・ステータコアのそれぞれに捲回される巻線とを有することを特徴とする。

この構成によれば、複数のセグメント・ステータコアに備える係合部と、それぞれセンターピースの周縁部に形成される複数の被係合部とを係合するだけで固定できる。従来のようなかしめ加工等を行う必要がないので、製造に要する時間を短縮することができる。また、セグメント・ステータコアはセンターピースの周縁部に固定するので、回転電機全体の体格（特に軸線方向）を抑制することができる。

なお「センターピース」は、円盤状（円板状とも呼ぶ）または円環状（ドーナツ状とも呼ぶ）に形成された板状部材であり、所定部位で他の部材（例えば軸状部材や筐体等）に固定される。この所定部位は、通常は円の中心を適用するが、偏心させてもよい。「円」は、真円のみならず、所定の許容誤差範囲内で円周（内周や外周）に凹凸がある円や、楕円を含む。「係合部」と「被係合部」は、係合できる相対的な関係であれば形状を問わない。「周縁部」は、内周縁部（すなわち内周側の周縁部を意味する。以下同じである。）および外周縁部（すなわち外周側の周縁部を意味する。以下同じである。）のうちで一方または双方が該当する。「セグメント・ステータコア」は、所定形状に形成される磁性体（主に軟質磁性体）であって、単体や積層体等の形態を問わない。

請求項２に記載の発明は、前記セグメント・ステータコアは所定形状のコア本体と前記コア本体の所定面から凸状または凹状に形成される固定部とを有し、前記係合部は前記固定部の一部分であることを特徴とする。この構成によれば、センターピースの被係合部と係合する係合部は、コア本体の所定面から凸状または凹状に形成される固定部の一部分である。言い換えれば、セグメント・ステータコアの一部に係合部を備えるので、セグメント・ステータコア自体の形状でもある。従来技術でもコアを一定の形状に形成するので、コアを形成する上では従来技術とコストや製造に要する時間等に差はない。しかしながら、セグメント・ステータコアの一部に係合部を備えるので、センターピースの被係合部と係合するだけで固定できる。したがって、回転電機全体の体格を抑制するとともに、従来よりも製造に要する時間を短縮することができる。

請求項３に記載の発明は、前記センターピースは、前記セグメント・ステータコアの前記固定部にかかる前記係合部を少なくとも収納可能に形成される収納部を有することを特徴とする。この構成によれば、センターピースに収納部を形成するだけで、セグメント・ステータコアに備える係合部を少なくとも収納する。セグメント・ステータコアの係合部は、センターピースの被係合部とを係合するだけでよいので、簡単な構成で固定を実現できる。なお「前記固定部にかかる前記係合部を少なくとも収納可能」な形態は、例えば収納部が係合部のみを収納する形態、収納部が係合部と係合部を除く固定部の一部とを収納する形態、収納部が固定部全体を収納する形態などが該当する。

請求項４に記載の発明は、前記セグメント・ステータコアは、前記コア本体と前記係合部とを連結する連結部を、前記係合部よりも径または幅を小さくすることを特徴とする。この構成によれば、セグメント・ステータコアはコア本体−連結部−係合部の関係で形成される。連結部の径や幅が係合部よりも小さいので、セグメント・ステータコアに対して捲回する巻線のスペースを確保することができる。また、係合部は連結部よりも大きな形状になるので、セグメント・ステータコアがセンターピースから径方向（放射方向）に抜けるのを防止することができる。

請求項５に記載の発明は、前記センターピースと前記セグメント・ステータコアとは、片面側または両面側で側板を用いて固定されることを特徴とする。この構成によれば、センターピースに対して側板を用いてセグメント・ステータコアを固定する。側板を用いることにより、ぐらつきを防止してセグメント・ステータコアを強固に固定することができる。なお「側板」の形状は任意であるが、センターピースが円盤状または円環状であるので、通常は円盤状，円環状，扇状などの形状になる。

請求項６に記載の発明は、前記側板は、固定手段によって、前記セグメント・ステータコアを前記センターピースに固定することを特徴とする。この構成によれば、単に側板を用いるだけでなく、さらに固定手段によってセンターピースに対してセグメント・ステータコアを固定する。固定手段で固定されるので、ぐらつきの防止と固定とを強化することができる。なお「固定手段」は、例えばボルト・ナット、雄ネジ・雌ねじ、貫通穴・割ピン、溶接等の接合、端片のかしめなどが該当する。

請求項７に記載の発明は、前記センターピースと前記セグメント・ステータコアとの固定は、前記センターピースの内周側被係合部および外周側被係合部のうちで一方または双方で行うことを特徴とする。この構成によれば、内周側被係合部（すなわち内周縁部の被係合部）や外周側被係合部（すなわち外周縁部の被係合部）において、センターピースとセグメント・ステータコアとを固定できる。よって、簡単な構成で固定を実現できる。

請求項８に記載の発明は、前記セグメント・ステータコアは、複数の薄板を積層して形成されることを特徴とする。この構成によれば、薄板の表面に沿って磁路が形成されるので、固定子を挟んで軸線方向に配置される二の回転子の相互間で一方の回転子から他方の回転子に通ずる磁路を容易に形成することができる。

請求項９に記載の発明は、アキシャルギャップ型回転電機において、請求項１から８のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子を有する。この構成によれば、請求項１から８の各請求項にかかる作用効果をそれぞれ有するアキシャルギャップ型回転電機を提供することができる。

アキシャルギャップ型回転電機の一部を構成する固定子の構成例を示す分解斜視図である。 セグメント・ステータコアの構成例を示す正面図と断面図である。 側板の構成例を示す正面図と断面図である。 センターピースの構成例を示す正面図と断面図である。 複数のセグメント・ステータコアをセンターピースの約半周分だけ係合させた状態を示す正面図と断面図である。 セグメント・ステータコアとセンターピースとを係合させた状態を示す断面図である。 巻線の巻回例を模式的に示す正面図と断面図である。 アキシャルギャップ型回転電機の構成例を示す断面図である。 アキシャルギャップ型回転電機の構成例を示す模式的な分解斜視図である。 セグメント・ステータコアの他の構成例を示す正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、各図は本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。

まず、図１にはアキシャルギャップ型回転電機（以下では簡単のために「回転電機」と呼ぶ。）の一部を構成する固定子の構成例を分解斜視図で示す。ただし、図１には固定子の全体ではなく、その一部分を拡大して示す。当該図１に示す固定子１０は、セグメント・ステータコア２０、側板３０、センターピース５０などを有する。

セグメント・ステータコア２０は、所定形状に形成され、絶縁樹脂部２１やコア部２２などを有する。所定形状は任意に設定可能であるが、本形態では側面の一部（ギャップ面）を傾斜させたＴ字状のブロック体に形成する。絶縁樹脂部２１は、矢印Ｄ１，Ｄ２で示すようにコア部２２の所定面に固定する。この絶縁樹脂部２１は、コア部２２の保護とともに、後述する巻線との電気的な接続によるショートを防止する機能を担う。なお、セグメント・ステータコア２０の具体的な構成例は後述する（図２を参照）。

側板３０は、軸部に雄ネジを有するネジ４０とともに、セグメント・ステータコア２０をセンターピース５０に固定する機能を担う。すなわち、矢印Ｄ３で示すようにセグメント・ステータコア２０の係合部２２ｄ（図２を参照）をセンターピース５０の被係合部５１に係合した後、側板３０（すなわち第１側板３１および第２側板３２）によって矢印Ｄ４，Ｄ５で示すように両面側からセグメント・ステータコア２０の固定部２２ｂを挟む。センターピース５０には貫通穴５２を有し、第１側板３１には貫通穴３１ｃを有し、第２側板３２には貫通穴３２ｃを有する。一組の貫通穴３１ｃ，５２，３２ｃには、一のネジ４０をねじ込み可能な雌ネジが形成される。よって、ネジ４０を貫通穴３１ｃ，５２，３２ｃにねじ込むだけで、側板３０を介してセグメント・ステータコア２０をセンターピース５０に固定できる。ネジ４０および貫通穴３１ｃ，５２，３２ｃは「固定手段」に相当する。なお、側板３０の具体的な構成例については後述する（図３を参照）。

センターピース５０は、円盤状または円環状に形成可能であるが、本形態では円盤状に形成する（図４を参照）。このセンターピース５０は、複数の上記セグメント・ステータコア２０のそれぞれと係合する被係合部５１を外周縁部に有する。この被係合部５１は「外周側被係合部」に相当する。したがって、センターピース５０の外周縁部は歯車状に形成される凹凸を有する。

以下では各要素の具体的な構成例について説明する。まず図２にはセグメント・ステータコア２０の構成例を示す。具体的には、正面図を図２（Ａ）に示し、図２（Ａ）に示すIIB−IIB線矢視の断面図を図２（Ｂ）に示す。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すセグメント・ステータコア２０は、上述した通り、絶縁樹脂部２１やコア部２２などを有する。コア部２２は磁性体で形成され、任意の形状で形成可能である。磁性体は、硬質磁性体（例えばアルニコ磁石やフェライト磁石などの永久磁石）を用いてもよく、軟質磁性体（例えば鉄やケイ素鋼などの軟磁性材料を用いる電磁石）を用いてもよい。本形態の回転電機は、二の回転子７０（第１回転子７１および第２回転子７２）の相互間に固定子１０を介在させる構成であるので（図８を参照）、図２（Ａ）に示す一点鎖線（中心線）を基準とする対称形状で形成するのが望ましい。

コア部２２は、コア本体２２ａと固定部２２ｂとからなる。コア本体２２ａは、複数の薄板を積層し、正面から見て台形状をなすブロック体に形成する。各薄板の面方向に沿って磁束が通り、台形状の各斜辺部と回転子の磁性体（例えば図８に示す磁石７１ａ，７２ａ）との間を通じて磁路が形成される。薄板の厚みは任意であり、例えば０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が該当する。薄板の積層枚数についても任意である。薄板の積層方法は周知の技術を適用できるので、図示および説明を省略する。

固定部２２ｂは、コア本体２２ａの所定面（図２の構成例では下面）から凸状に形成され、連結部２２ｃと係合部２２ｄとからなる。言い換えれば、連結部２２ｃや係合部２２ｄは固定部２２ｂの一部分である。連結部２２ｃは、コア本体２２ａと係合部２２ｄとを連結する部位であり、係合部２２ｄよりも径または幅が小さい。係合部２２ｄは、後述するセンターピース５０に備える被係合部５１（図３を参照）と係合する部位である。係合部２２ｄの形状は任意であり、図２（Ａ）の構成例では下面方向に拡大するテーパ状に形成している。この形成によれば、係合部２２ｄが被係合部５１と係合すると、セグメント・ステータコア２０が所定方向（図２（Ａ）の構成例では上方向）に抜けるのを防止することが可能になる。

なお、コア部２２に巻線を捲回する場合、図２に示す状態のままでは端部で巻線が外れ易い。そこで、図２（Ａ）に示すコア本体２２ａの上面部にはストッパ２３ａを有する捲回板２３を設け、下面部にはストッパ２４ａを有する捲回板２４を設けるのが望ましい（図６を参照）。ストッパ２３ａ，２４ａはコア部２２の角部（四隅）に位置する。

次に図３には側板３０の一方である第１側板３１の構成例を示す。具体的には、正面図を図３（Ａ）に示し、図３（Ａ）に示すIIIB−IIIB線矢視の断面図を図３（Ｂ）に示す。側板３０の他方である第２側板３２は、第１側板３１と鏡像の形状をなす点を除いて同一構成である。よって第２側板３２は、第１側板３１の図示および説明において符号の「３１」を「３２」に読み替えればよく、図示および説明を省略する。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す第１側板３１は、中空部３１ｅを有する円環状に形成される。この第１側板３１は側板本体３１ｄを基体として、端部３１ａ、テーパ部３１ｂ、貫通穴３１ｃなどを有する。端部３１ａは、側板本体３１ｄの周縁部位であり、セグメント・ステータコア２０の連結部２２ｃを押さえ付けて固定する機能を担う。テーパ部３１ｂは、側板本体３１ｄと端部３１ａとの間に形成され、係合部２２ｄに対応する。すなわち、テーパ部３１ｂは、セグメント・ステータコア２０の係合部２２ｄを押さえ付けて固定する機能を担う。貫通穴３１ｃは複数（図３（Ａ）の構成例では８個）あり、図１に示すように穴の壁面にはネジ４０をねじ込み可能な雌ネジが形成されている。

次に図４にはセンターピース５０の構成例を示す。具体的には、正面図を図４（Ａ）に示し、図４（Ａ）に示すIVB−IVB線矢視の断面図を図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すセンターピース５０は、円盤状に形成される。このセンターピース５０はセンターピース本体５５を基体として、被係合部５１、貫通穴５２，５３、収納部５４などを有する。なお図４では図示しないが、貫通穴５２，５３とは別個に一以上の貫通穴５６を形成してもよく、当該貫通穴５６の詳細については後述する（図７を参照）。

被係合部５１は収納部５４の一部であり、センターピース本体５５の周縁部位に形成される。この被係合部５１は、上述したセグメント・ステータコア２０の係合部２２ｄを収容して係合可能な形状をなす。収納部５４のうち被係合部５１を除いた部位は、セグメント・ステータコア２０の連結部２２ｃを収容可能な形状をなす。貫通穴５２は、センターピース本体５５と収納部５４との間であって、図１に示すように穴の壁面にはネジ４０をねじ込み可能な雌ネジが形成されている。この貫通穴５２は、複数（図４（Ａ）の構成例では８個）あり、貫通穴３１ｃ，３２ｃと同一軸上の位置に形成される。貫通穴５３は、センターピース本体５５と同心円であり、後述する固定軸９０（図８を参照）を差し込んでセンターピース５０を固定する機能を担う。収納部５４は上述した被係合部５１を含み、セグメント・ステータコア２０の固定部２２ｂを収容する機能を担う。

上述した要素を用いて回転電機を製造する工程について、図５〜図９を参照しながら説明する。図５には複数のセグメント・ステータコアをセンターピースの約半周分だけ係合させた状態を示す。図６にはセグメント・ステータコアとセンターピースとを係合させた状態を示す。図７には巻線の巻回例を模式的に示す正面図と断面図を示す。本形態の回転電機の構成例について、図８には断面図を示し、図９には模式的な分解斜視図を示す。

〔要素製造工程〕
まず図２に示すセグメント・ステータコア２０、図３に示す側板３０（第１側板３１および第２側板３２）、図４に示すセンターピース５０などのように、回転電機の構成要素をそれぞれ製造する。これらの各要素の製造方法は周知であるので、図示および説明を省略する。所要数のセグメント・ステータコア２０とセンターピース５０とを製造すると、下記の係合工程が行える。

〔係合工程〕
図１の矢印Ｄ３に示すようにセグメント・ステータコア２０の係合部２２ｄを移動させ、センターピース５０の対応する被係合部５１と係合する。この係合に伴って、セグメント・ステータコア２０の固定部２２ｂはセンターピース５０の収納部５４に収納される。複数のセグメント・ステータコア２０をセンターピース５０の約半周分だけ係合させた状態を図５に示す。図５（Ａ）には正面図を示し、図５（Ｂ）には図５（Ａ）に示すVB−VB線矢視の断面図を示す。当該図５（Ｂ）では捲回板２３，２４の図示を省略している。なお、実際にはセンターピース５０の全周分に対して必要個数のセグメント・ステータコア２０をそれぞれ係合させる。

〔固定工程〕
上記係合工程によってセンターピース５０の全周分に対してセグメント・ステータコア２０を係合させた後、側板３０（第１側板３１および第２側板３２）やネジ４０を用いて固定を行う。具体的には、図１に示すように第１側板３１と第２側板３２とでセグメント・ステータコア２０を挟み付けるように固定部２２ｂを押さえ付け、同一軸上の貫通穴３１ｃ，３２ｃ，５２をネジ４０でねじ込んで固定する。こうして固定した状態を図６に示す。図６（Ａ）には、図５（Ｂ）と同様に、図５（Ａ）に示すVB−VB線矢視の断面図を示す。図６（Ｂ）には、図６（Ａ）のうちで片端側の係合状態を拡大して示す。

図６（Ｂ）に示す構造で明らかなように、側板３０（第１側板３１および第２側板３２）がネジ４０によってセンターピース５０に固定され、当該側板３０にはテーパ部（すなわち図３（Ｂ）に示すテーパ部３１ｂ）を有する。そのため、簡単な構造であって短時間で組み立てられるにもかかわらず、セグメント・ステータコア２０が径方向（放射方向；矢印Ｄ６方向）に抜けるのを防止することができる。

〔捲回工程〕
上記固定工程によって所要数のセグメント・ステータコア２０とセンターピース５０との固定を行った後、各セグメント・ステータコア２０のコア部２２に対して巻線６０を捲回する。具体的には、図６（Ｂ）に示すストッパ２３ａ，２４ａの範囲内に巻線６０を巻き付ける。例えば三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の回転電機の場合には、各相ごとに対応するコア部２２に対して巻線６０を捲回する。巻線６０（具体的にはＵ相巻線６０Ｕ）を捲回した状態を図７に示す。図７（Ａ）には全体のうちで左半分（半周分）を正面図で示す。図７（Ｂ）には、図７（Ａ）に示すVIIB−VIIB線矢視の断面図を示す。ただし図７Ｂ（Ｂ）は、上側のセグメント・ステータコア２０では捲回状態が分かるように記載し、下側のセグメント・ステータコア２０では捲回状態の一部を省略して記載している。

特に図７（Ｂ）に示すように、同相の巻線６０は一つに束ねたり電気的に接続する場合があるので、このような場合には巻線６０を通すための貫通穴５６をセンターピース５０に設けるのが望ましい。なお図７（Ａ）では、図面上部に設けられた貫通穴５６に三相の巻線６０（Ｕ相巻線６０Ｕ、Ｖ相巻線６０Ｖ、Ｗ相巻線６０Ｗ）を通した状態を示す。

〔組立工程〕
上記捲回工程によってコア部２２に対して巻線６０を捲回した後、センターピース５０を固定するとともに、当該センターピース５０を挟むように配置され回転可能な回転子を取り付けて、回転電機を組み立てる。組み立て後の状態は、図８に断面図を示し、図９に模式的な分解斜視図を示す。

図８に示すように、センターピース５０の貫通穴５３に固定軸９０を通し、センターピース５０と固定軸９０とを固定する。この固定方法は任意である。例えば、ボルトやネジ等の締結部材を用いる締結や、母材を溶かすことでアーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などのうちで一以上が該当する。

固定軸９０に固定したセンターピース５０を挟むように回転子７０（第１回転子７１および第２回転子７２）を配置する。固定軸９０と回転子７０との間にはベアリング８０を介在させて、回転子７０を回転自在に保持する。すなわち、固定軸９０と第１回転子７１との間には第１ベアリング８１を介在させ、固定軸９０と第２回転子７２との間には第２ベアリング８２を介在させる。この構成によって、回転子７０は一点鎖線で示す固定軸９０の軸心を中心として回転できる。

回転子７０は、センターピース５０に固定されたセグメント・ステータコア２０のコア部２２を介して磁束が通じる磁路を形成させるための磁石を有する。すなわち、回転子７０（第１回転子７１および第２回転子７２）について、それぞれコア部２２の傾斜面に対向する部位に磁石７１ａ，７２ａを固定して備える。コア部２２の傾斜面と磁石７１ａ，７２ａとは接触せず、上記磁路を形成可能な所要のギャップ（空隙）を設ける。当該ギャップが小さく（狭く）なるほど強い磁路を形成できる反面、外部からの衝撃等を受けてコア部２２と磁石７１ａ，７２ａとが接触して損傷し易くなる。よって、できるだけ強く磁路を形成でき、しかも損傷を受けにくいギャップを適切に設定するのが望ましい。

磁石７１ａ，７２ａには例えば硬質磁性体（例えばアルニコ磁石やフェライト磁石などの永久磁石）を用いるが、軟質磁性体（例えば鉄やケイ素鋼などの軟磁性材料を用いる電磁石）を用いてもよい。図８の構成例では、磁石７１ａ，７２ａをネジ４１ａ，４２ａによる締結で固定している。なお、ボルトとナットを用いる締結や、アーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などの他の固定方法を用いて固定してもよい。

大きな回転力（トルク）を得ることを目的として、本形態では第１回転子７１と第２回転子７２とを同期して回転させる。そのため、第１回転子７１および第２回転子７２の端部どうしを連結部材７３で連結する。一以上の連結部材７３は、ネジ４１ｂ，４２ｂによる締結で連結する。なお、ボルトとナットを用いる締結や、アーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などの他の固定方法を用いて連結してもよい。また、連結部位は端部に限られず、他の部位（例えば回転子７０を覆う筐体など）であってもよい。

上述した要素製造工程、係合工程、固定工程、捲回工程および組立工程を経て、図９に示す回転電機１００を製造することができる。図９では、固定子１０と回転子７０（第１回転子７１および第２回転子７２）との位置関係を分かり易くするために模式的に示す。すなわち固定子１０は二の回転子７０によって挟まれており、回転電機１００はアキシャルギャップ型になる。なお、係合工程、固定工程および捲回工程については、固定工程が係合工程の後になる点を除いて、順不同で行ってもよい。

上述した実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、固定子１０は、円盤状に形成されたセンターピース５０と、センターピース５０の周縁部に形成される複数の被係合部５１とそれぞれ係合する係合部２２ｄを備える複数のセグメント・ステータコア２０と、複数のセグメント・ステータコア２０のそれぞれに捲回される巻線６０とを有する構成とした（図１，図２，図８を参照）。この構成によれば、複数のセグメント・ステータコア２０に備える係合部２２ｄと、それぞれセンターピース５０の周縁部に形成される複数の被係合部５１とを係合するだけで固定できる。従来のようなかしめ加工等を行う必要がないので、製造に要する時間を短縮することができる。また、セグメント・ステータコア２０はセンターピース５０の周縁部に固定するので、回転電機１００全体の体格（特に軸線方向）を抑制することができる。

請求項２に対応し、セグメント・ステータコア２０は所定形状のコア本体２２ａとコア本体２２ａの所定面から凸状に形成される固定部２２ｂとを有し、係合部２２ｄは固定部２２ｂの一部分である構成とした（図２を参照）。この構成によれば、セグメント・ステータコア２０の一部に係合部２２ｄを備えるので、センターピース５０の被係合部５１と係合するだけで固定できる。したがって、回転電機１００全体の体格を抑制するとともに、従来よりも製造に要する時間を短縮することができる。

請求項３に対応し、センターピース５０は、セグメント・ステータコア２０の固定部２２ｂにかかる係合部２２ｄを少なくとも収納可能に形成される収納部５４を有する構成とした（図４を参照）。この構成によれば、センターピース５０に収納部５４を形成するだけで、セグメント・ステータコア２０に備える係合部２２ｄを少なくとも収納する。セグメント・ステータコア２０の係合部２２ｄは、センターピース５０の被係合部５１とを係合するだけでよいので、簡単な構成で固定を実現できる。

請求項４に対応し、セグメント・ステータコア２０は、コア本体２２ａと係合部２２ｄとを連結する連結部２２ｃを、係合部２２ｄよりも径または幅を小さくする構成とした（図２を参照）。この構成によれば、連結部２２ｃの径や幅が係合部２２ｄよりも小さいので、セグメント・ステータコア２０に対して捲回する巻線６０のスペースを確保することができる。また、係合部２２ｄは連結部２２ｃよりも大きな形状になるので、セグメント・ステータコア２０がセンターピース５０から径方向（放射方向）に抜けるのを防止することができる。

請求項５に対応し、センターピース５０とセグメント・ステータコア２０とは、両面側で側板３０（第１側板３１および第２側板３２）を用いて固定される構成とした（図１，図６を参照）。この構成によれば、センターピース５０に対して両面側から側板３０を用いて固定するので、ぐらつきを防止してセグメント・ステータコア２０を強固に固定することができる。なお図示しないが、側板３０が所要の剛性を有する場合には、センターピース５０に対して片面側から側板３０（第１側板３１および第２側板３２のいずれか一方）を用いて固定する構成としても、同様の効果が得られる。

請求項６に対応し、側板３０は、ネジ４０（固定手段）によって、セグメント・ステータコア２０をセンターピース５０に固定する構成とした（図１，図６を参照）。この構成によれば、単に側板３０を用いるだけでなく、さらにネジ４０によってセンターピース５０に対してセグメント・ステータコア２０を固定する。ネジ４０による締結で固定されるので、ぐらつきの防止と固定とを強化することができる。

請求項７に対応し、センターピース５０とセグメント・ステータコア２０との固定は、センターピース５０の被係合部５１（外周側被係合部）で行う構成とした（図１，図６を参照）。この構成によれば、被係合部５１において、簡単な構成で固定を実現できる。なお図示しないが、センターピース５０が側板３０（図３を参照）と同様に円環状に形成される場合には、外周縁部だけでなく内周縁部にも被係合部５１を形成することができる。この場合には、内周縁部の被係合部５１（「内周側被係合部」に相当する）において簡単な構成で固定を実現できる。

請求項８に対応し、セグメント・ステータコア２０は、複数の薄板を積層して形成される構成とした（図１，図２（Ｂ）を参照）。この構成によれば、薄板の表面に沿って磁路が形成されるので、固定子１０を挟んで軸線方向に配置される二の回転子７０の相互間で一方の回転子７０（例えば第１回転子７１）から他方の回転子７０（例えば第２回転子７２）に通ずる磁路を容易に形成することができる。

請求項９に対応し、回転電機１００は固定子１０を有する構成とした（図１，図８，図９を参照）。この構成によれば、請求項１から８の各請求項にかかる作用効果をそれぞれ有する回転電機１００（アキシャルギャップ型回転電機）を提供することができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、センターピース５０を円盤状に形成する構成とした（図４（Ａ）を参照）。この形態に代えて、センターピース５０を円環状に形成する構成してもよい。当該円環状に形成する構成例を図１０に示す。図１０（Ａ）に示すセンターピース５０Ａは、センターピース本体５５Ａの外周縁部に複数の被係合部５１Ａを設けるだけでなく、内周縁部にも複数の被係合部５１Ｂを設ける構成例である。

図１０（Ａ）では、被係合部５１Ａおよび被係合部５１Ｂの一部を実線で示し、全周に形成する点を一点鎖線で示す。この構成例によれば、被係合部５１Ａや被係合部５１Ｂに対してセグメント・ステータコア２０（具体的には係合部２２ｄ）を係合させることができる。よって、二の回転子７０の相互間で一方の回転子７０（例えば第１回転子７１）から他方の回転子７０（例えば第２回転子７２）に通ずる磁路を増大させることができるので、回転力（トルク）を大きく確保することができる。

図１０（Ｂ）に示すセンターピース５０Ｂは、センターピース本体５５Ａの内周縁部にのみ複数の被係合部５１Ｂを設ける構成例である。図１０（Ｂ）では、被係合部５１Ｂの一部を実線で示し、全周に形成する点を一点鎖線で示す。なお、被係合部５１Ｂがセンターピース本体５５Ａの内周縁部に設けられるので、回転子７０は円盤状に形成することも可能である。この構成例によれば、セグメント・ステータコア２０は中心側に配置することになるので、回転電機１００の体格を従来よりも小さくすることができる。

上述した実施の形態では、側板３０を円環状に形成する構成とした（図３（Ａ）を参照）。この形態に代えて、側板３０を他の形状に形成する構成してもよい。他の形状は、センターピース５０が円盤状または円環状であるので、通常は円盤状，円環状，扇状などの形状になる。いずれの形状にせよ、両面側または片面側からセグメント・ステータコア２０を固定できる。よって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、固定手段としてネジ４０および貫通穴３１ｃ，５２，３２ｃを適用した（図１を参照）。この形態に代えて、他の固定手段を適用してもよい。他の固定手段は、例えばボルトとナットを用いる締結や、アーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などのうちで一以上が該当する。ボルトとナットを用いる締結では、貫通穴３１ｃ，５２，３２ｃは雌ネジを形成する必要がない。接合や接着等では貫通穴３１ｃ，５２，３２ｃ自体を形成する必要がない。他の固定手段を適用しても、センターピース５０に対してセグメント・ステータコア２０を固定できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、被係合部５１と係合するコア部２２の係合部２２ｄを下面方向に拡大するテーパ状に形成する構成とした（図１，図２（Ａ）を参照）。この形態に代えて、連結部２２ｃよりも径や幅が大きな他の形状で形成する構成としてもよい。他の形状は、例えば四面体以上の多面体や、三角柱以上の多角柱、球体（扁平球体を含む）、円柱（楕円柱を含む）、三角錐以上の錐体、二以上の立体を合成した合成立体などが該当する。他の形状で形成する構成としても、連結部２２ｃの径や幅が係合部２２ｄよりも小さくなるので、巻線６０のスペースを確保することができ、セグメント・ステータコア２０がセンターピース５０から径方向（放射方向）に抜けるのを防止することができる。

上述した実施の形態では、セグメント・ステータコア２０の固定部２２ｂ（具体的には係合部２２ｄ）は、コア本体２２ａの所定面（図２の構成例では下面）から凸状に形成する構成とした（図１，図２（Ａ）を参照）。この形態に代えて、コア本体２２ａの所定面から凹状に形成する構成としてもよい。この場合、センターピース５０の被係合部５１は、当該凹状の固定部２２ｂに対応した凸状に形成する必要がある。固定部２２ｂと被係合部５１との形状にかかる凹凸関係が逆になるだけであるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、セグメント・ステータコア２０の固定部２２ｂの一部として係合部２２ｄを形成する構成とした（図１，図２を参照）。この形態に代えて、固定部２２ｂの全部として係合部２２ｄを形成する構成としてもよい。言い換えれば、固定部２２ｂ全体が係合部２２ｄとなる。図１や図２（Ａ）に示すように、セグメント・ステータコア２０の所定面に近くなるほど係合部２２ｄの径や幅が小さくなるように形成すれば、セグメント・ステータコア２０がセンターピース５０から径方向（放射方向）に抜けるのを防止することができる。

上述した実施の形態では、センターピース５０の収納部５４は固定部２２ｂの全部を収納する構成とした（図１，図５，図６を参照）。この形態に代えて、固定部２２ｂの全部を収納する構成としてもよい。例えば、収納部５４が係合部２２ｄのみを収納する構成や、収納部５４が係合部２２ｄの全部と連結部２２ｃの一部を収納する構成などが該当する。いずれの構成にせよ、被係合部５１と係合部２２ｄとが係合するので、センターピース５０に対してセグメント・ステータコア２０を固定できる。よって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、回転子７０として第１回転子７１および第２回転子７２を用いて、センターピース５０を介して対向させる構成とした（図１，図８，図９を参照）。第１回転子７１および第２回転子７２は、それぞれ一の円環状部材である。この形態に代えて、第１回転子７１および第２回転子７２のうちで一方または双方について、二以上の円環状部材で構成してもよい。この場合、セグメント・ステータコア２０のコア部２２は、固定部２２ｂを設けた面と対向する面（図１では上面）から固定部２２ｂのような凸状部位を設け、かつ、当該凸状部位はコア本体２２ａの斜面部と同様に各円環状部材に備える磁石７１ａ，７２ａと磁路を形成可能な形状で形成する。この構成によれば、磁路を増大させることができるので、一の円環状部材からなる第１回転子７１および第２回転子７２の構成よりも大きな回転力（トルク）を大きく確保することができる。

１０ 固定子（アキシャルギャップ型回転電機の固定子）
２０ セグメント・ステータコア
２１ 絶縁樹脂部
２２ コア部
２２ｂ 固定部
２２ｃ 連結部
２２ｄ 係合部
３０ 側板
３１ 第１側板
３２ 第２側板
４０（４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ） ネジ
５０（５０Ａ，５０Ｂ） センターピース
５１（５１Ａ，５１Ｂ） 被係合部
５２，５３，５６ 貫通穴
５４ 収納部
６０（６０Ｕ，６０Ｖ，６０Ｗ） 巻線（コイル）
７０ 回転子（アキシャルギャップ型回転電機の回転子）
７１ 第１回転子
７２ 第２回転子
１００ 回転電機（アキシャルギャップ型回転電機）

Claims (9)

1. 回転子と空隙を挟んで軸線方向に対向させたアキシャルギャップ型回転電機の固定子において、
   前記固定子は、円盤状または円環状に形成されたセンターピースと、前記センターピースの周縁部に形成される複数の被係合部とそれぞれ係合する係合部を備える複数のセグメント・ステータコアと、前記複数のセグメント・ステータコアのそれぞれに捲回される巻線とを有することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
2. 前記セグメント・ステータコアは、所定形状のコア本体と、前記コア本体の所定面から凸状または凹状に形成される固定部とを有し、
   前記係合部は、前記固定部の一部分であ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回転電機の固定子。
3. 前記センターピースは、前記セグメント・ステータコアの前記固定部にかかる前記係合部を少なくとも収納可能に形成される収納部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
4. 前記セグメント・ステータコアは、前記コア本体と前記係合部とを連結する連結部を、前記係合部よりも径または幅を小さくすることを特徴とする請求項２または３に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
5. 前記センターピースと前記セグメント・ステータコアとは、片面側または両面側で側板を用いて固定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
6. 前記側板は、固定手段によって、前記セグメント・ステータコアを前記センターピースに固定することを特徴とする請求項５に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
7. 前記センターピースと前記セグメント・ステータコアとの固定は、前記センターピースの内周側被係合部および外周側被係合部のうちで一方または双方で行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
8. 前記セグメント・ステータコアは、複数の薄板を積層して形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機の固定子を有するアキシャルギャップ型回転電機。

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