JP4725721B2 - アキシャルエアギャップ型電動機 - Google Patents

Description

本発明はアキシャルエアギャップ型電動機およびその製造方法に関し、さらに詳しく言えば、ステータが複数個のコアメンバーから構成されるアキシャルエアギャップ型電動機の組立技術に関する。

アキシャルエアギャップ型電動機は、例えば特許文献１に示すように、ステータ（固定子）の一方または両方の側面にロータ（回転子）を所定の空隙をもって対向的に配置してなる電動機であって、インナーロータ型などのラジアルギャップ型電動機に比べて回転軸方向の厚さを薄くする、すなわち扁平にすることができるという特徴がある。

また、ロータとステータの対向面積やコイルの巻線占積率が向上するため、さらに軸方向に磁束が向くことから高効率、高出力化できる。

ところで、特許文献１に記載のアキシャルエアギャップ型電動機は、ステータが扇状のコアメンバーを複数個環状につなぎ合わせたものから形成されている。これによれば、１つのコアメンバーにコイルを予め巻回しておき、それらを環状につなぎ合わせて結線するだけで簡単にステータを形成することができる。

しかしながら、このようなステータ構造において、従来ではばらばらにされた状態のコアメンバー単体の各々を１つずつ巻線装置に取り付けてコイルを巻回するようにしているため、１つのステータを組み立てるに必要なコアメンバーを用意する作業に手間がかかる。

また、コアメンバーにコイルを巻回したのち、各相毎に各コアメンバーから引き出されたコイルを結線しなければならず、結線作業および渡り線処理にも手間がかかるという問題がある。

特開２００４−２８２９８９号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ステータが複数個のコアメンバーから構成されるアキシャルエアギャップ型電動機において、コアメンバーの巻線時間を短縮するとともに、組立工数を減らすことにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、ステータのティース面とロータのマグネット面とが上記ロータの出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向配置されているアキシャルエアギャップ型電動機において、上記ステータは上記軸線を中心に環状に連結される複数個のコアメンバーを備え、上記各コアメンバーには上記ティース面同士を対向させた状態で連結するための連結手段が設けられており、上記コアメンバーの一方のティース面を第１ティース面、他方のティース面を第２ティース面として、上記連結手段は、隣接する２つの上記コアメンバーの第１ティース面と第２ティース面、第１ティース面同士および第２ティース面同士を連結可能に設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、ステータのティース面とロータのマグネット面とが上記ロータの出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向配置されているアキシャルエアギャップ型電動機において、上記ステータは上記軸線を中心に環状に連結される複数個のコアメンバーを備え、上記各コアメンバーには上記ティース面同士を対向させた状態で連結するための連結手段が設けられており、上記コアメンバーは固定子鉄心を含むボビン形状に形成されており、上記連結手段は、上記コアメンバーのフランジ部において上記ステータの円周方向および半径方向に相対的にずらされたリブ対からなり、上記リブ対は、上記リブ対同士を互いに嵌合させることにより上記各コアメンバーの相対的な回転が拘束される位置に設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１において、上記コアメンバーは固定子鉄心を含むボビン形状に形成されており、上記連結手段は上記コアメンバーのフランジ部の外周側および／または内周側に設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項３において、上記連結手段は、上記コアメンバーのいずれか一方の上記フランジ部において形成された凸部と、いずれか他方の上記フランジ部において形成された凹部とを含む嵌合部からなり、上記凸部と上記凹部とが相対的に合致する位置に設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項３において、上記コアメンバーのいずれか一方の上記フランジ部には上記連結手段としての係止爪が設けられており、上記係止爪にて隣接する上記コアメンバーのいずれか他方の上記フランジ部が連結されることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、コアメンバーの一方のティース面を第１ティース面、他方のティース面を第２ティース面として、隣接する２つのコアメンバーの第１ティース面と第２ティース面、第１ティース面同士および第２ティース面同士を連結可能な連結手段を備えていることにより、一度にコイルを巻回したのち、相毎に分けて組み立てることもできるし、各コアメンバーを分割して組み立てることもでき、巻線方向に対応した種々の組み方が可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、フランジ部に形成したリブを互いに合致させることにより、各コアメンバーの位置合わせを簡単に行うことができるばかりでなく、巻回時に各コアメンバーが回転方向にずれるのを防止することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、フランジ部の外周側および／または内周側に連結手段を設けたことにより、フランジ部を同士を互いに向かい合わせるだけで簡単に各コアメンバー同士を連結することができる。

請求項４に記載の発明によれば、フランジ部に設けられた凹部と凸部とをそれぞれ雌雄嵌合することにより、各コアメンバー同士を簡単に位置決めすることができる。また、別の方法として請求項５に記載の発明のように、フランジ部の一部に係止爪を設けて他方のフランジ部を引っ掛けて保持するようにしても同様の作用効果が得られる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係るアキシャルエアギャップ型電動機の内部構造を模式的に示した断面図であり、図２はステータの正面図である。

このアキシャルエアギャップ型電動機１は円盤状に形成されたステータ２と、同ステータ２の両側面に所定の空隙（ギャップ）をもって対向的に配置される一対のロータ３，３とを備えている。各ロータ３，３は回転駆動力を出力するロータ出力軸４に同軸的に固定されている。

なお、ステータ２およびロータ３は図示しないブラケット内に収納されている。この例において、ステータ２の外周面がブラケットの外周壁を兼ねており、その両端に図示しない蓋部材が取り付けられている。なお、蓋部材を用いずにロータ３，３を直にファンなどに取り付けるようにしてもよい。

本発明において、ロータ３，３はステータ２を挟んで左右両側に配置されているが、いずれか一方のみであってもよく、本発明においてロータの構成はアキシャルエアギャップ型電動機１を構成するのに必要な機能を備えていればよく、仕様に応じて任意に変更可能である。

また、各ロータ３，３は同一のロータ出力軸４を共有しているが、各ロータ３，３毎にロータ出力軸を有する２出力軸タイプであってもよい。さらには、ロータ出力軸４を持たずにステータ２に対してロータ３，３をラジアルボールベアリングを介して直に支持させるシャフトレス型としてもよい。

図２に示すように、ステータ２にはロータ出力軸４の回転軸線を中心軸として環状に配置された複数個（この例では９個（９スロット））のコアメンバー２１ａ〜２１ｉが含まれている。各コアメンバー２１ａ〜２１ｉは同一構成のため、この例ではコアメンバー２１ａを例にとって説明する。

なお、ステータ２の中心部には軸受部６が配置されている。この例において、軸受部６は一対のラジアルボールベアリング６ａ，６ｂを有し、その内輪はロータ出力軸４に圧入嵌めされ、外輪側は合成樹脂材７によって埋設されている。本発明において軸受部２３の構成は任意であってよい。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、コアメンバー２１ａは左右一対のフランジ状のティース面２２，２２を有するボビン状の固定子鉄心２３にコイル２４（図４参照）を巻回してなるもので、固定子鉄心２３はＨ字状に形成された電磁鋼板を半径方向に沿って積層することにより形成される。

固定子鉄心２３は絶縁樹脂からなるインシュレータ５によってティース面２２，２２を残して全体が覆われている。インシュレータ５はティース面２２，２２に沿って半径方向に延びるフランジ部５１ａ，５１ｂを備えており、このフランジ部５１ａ，５１ｂもコイル２４を巻回するボビンの一部を形成している。

各フランジ部５１ａ，５１ｂには各コアメンバー２１ａ〜２１ｉをそれぞれ異なる形態で連結するための２つの連結手段が設けられている。まず第１の連結手段として、フランジ部５１ａ，５１ｂの円周方向の端部には、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ同士をロータ出力軸４の軸線を中心として環状に連結するための係止凸部５２と、同係止凸部５２が係止される係止凹部５３とが設けられている。

係止凸部５２は各フランジ部５１ａ，５１ｂの円周方向の一方の端部（図３（ａ）では右側面）から外側に向けて突設された凸部で、この例では三角形状に形成された舌片からなる。これに対して、係止凹部５３は各フランジ部５１ａ，５１ｂの円周方向の他方の端部（図３（ａ）では左側面）から内側に向けて形成された切欠部からなり、係止凸部５２と合致する三角形状の溝として形成されている。

この例において、各係止凸部５２および係止凹部５３は三角形状に形成されているが、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ同士を互いに環状に連結可能な形状であれば、四角形状や半円状など仕様に応じて任意に変更可能である。

これによれば、係止凸部５２および係止凹部５３とを互いに合致させることにより、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉ同士をロータ出力軸４の軸線を中心に環状に連結することができる。

次に第２の連結手段として、フランジ部５１ａ，５１ｂには、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを一列の棒状に連結するための係止リブ５４，５５がそれぞれ設けられている。なお、以下において、図３（ａ）において上部側のフランジ部５１ａを上部フランジ部とし、下部側のフランジ部５１ｂを下部フランジ部とする。

上部フランジ部５１ａに形成された係止リブ５４は、上部フランジ部５１ａの上端側に沿って配置される一対のリブメンバー（リブ対）５４ａ，５４ｂを有し、各リブメンバー５４ａ，５４ｂは上部フランジ部５１ａにおいてステータ２の円周方向および半径方向に相対的にずらされた状態で配置されている。

これによれば、図５に示すように、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを軸方向に沿って積層した場合、隣接する各コアメンバー２１ａ〜２１ｉの各リブメンバー５４ａ，５４ｂ同士が互いに噛み合うことにより、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを棒状に連結することができる。

また、各リブメンバー５４ａ，５４ｂは、上部フランジ部５１ａ同士を重ね合わせて噛み合わせることができるように、それぞれが半径方向の中心線Ｏ（図５参照）に対して線対称形状になるように設けられている。この例において、上側（図５では実線）の上部フランジ部５１ａのリブメンバー５４ａは左上に、リブメンバー５４ｂは右下に配置されており、下側（図５では鎖線）の上部フランジ部５１ａのリブメンバ５４ａは右上に、リブメンバー５４ｂは左下になるように配置されている。

なお、図５では隣接するコアメンバー２１ａ〜２１ｉを異極にするためコアメンバー２１ａ〜２１ｉを交互に反転させた状態（図７（ａ）参照）で連結しているが、各リブメンバー５４ａ，５４ｂはコアメンバー２１ａ〜２１ｉを反転せずにそのままの状態で連結しても合致するようになっている。

下部フランジ部５１ｂに形成された係止リブ５５も同じく下部フランジ部５１ｂの下端側に沿って配置される一対のリブメンバー（リブ対）５５ａ，５５ｂを有し、各リブメンバー５５ａ，５５ｂは上部フランジ部５１ａにおいてステータ２の円周方向および半径方向に相対的にずらされた状態で配置されている。

また、各リブメンバー５５ａ，５５ｂは、下部フランジ部５１ｂ同士を重ね合わせて噛み合わせることができるように、それぞれが半径方向の中心線Ｏに対して線対称形状になるように設けられている。この例において、上側（図５では実線）の下部フランジ部５１ａのリブメンバー５５ａは左下に、リブメンバー５５ｂは右上に配置されており、下側（図５では鎖線）の下部フランジ部５１ｂのリブメンバ５５ａは右下に、リブメンバー５５ｂは左上になるように配置されている。

なお、このリブメンバー５５ａ，５５ｂも他方のリブメンバー５４ａ，５４ｂと同様に各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを反転せずに連結しても互いに合致することができ、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを棒状に連結することができるようになっている。

この第２の連結手段はコアメンバー２１ａ〜２１ｉにコイル２４を巻回する際に用いられる。この例において、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉはＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相ごとに分けてそれぞれコイル２４が巻回される。

この例において、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉの各固定子鉄心２３のティース面２２にはロータ３，３の回転時に生じるコギングトルクを低減するため、ティース両端に形成されるインシュレータ５の端部と下部フランジ部５１ｂの両端部に所定角度のズレが形成されている。

これによれば、ティースの端部にインシュレータ５をそのまま延長して形成した場合、下部フランジ部５１ｂの面積が小さくなり、強度が弱くなる。そこで、角度にズレを設けることにより、下部フランジ部５１ｂの面積を大きく取って、強度とリブ対５５ａ，５５ｂを形成する面積を確保することができる。この例において、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉにはスキューが形成されているが、本発明においてはスキューは任意的な構成要素であり、スキューが無くともよい。

また、この例において、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉは連結手段としてリブ対５４，５５を用い、これらを互いに合致させることにより連結することができるようになっているが、これ以外の連結手段を用いて連結してもよい。

これについて、図９（ａ）〜（ｅ）により説明する。なお、各図（（ａ）〜（ｅ））において、左側が同一のコアメンバーの一方のフランジ部、右側が他方のフランジ部を示している。

図９（ａ）に示すように、一方の上部フランジ部５１ａと下部フランジ部５１ｂにそれぞれ凸部７ａを設け、他方の上部フランジ部５１ａ下部フランジ部５１ｂに上記凸部７ａの相手方としての凹部７ｂを設けてこれらを互いに嵌合させるようにしてもよい。

このとき、図９（ｂ）に示すように、すなわち、一方の上部フランジ部５１ａに凸部７ａを、下部フランジ部５１ｂに凹部７ｂを設け、他方の上部フランジ部５１ａに凸部７ａに対する凹部７ｂを、下部フランジ５１ｂに凹部７ｂに対する凸部７ａを設け、凸部７ａと凹部７ｂを交互に入れ替えてもよい。このコアメンバーは上下を入れ替えることで反転させて連結することができる。

さらに、図９（ｃ）に示すように、一方の各フランジ部５１ａ，５１ｂに三角形状に立設されたリブ７ｃを設け、他方の各フランジ部５１ａ，５１ｂに半径方向の中心線Ｏに線対称に形成されたリブ７ｄを設けて、これらを互いに係合させるようにしてもよい。このコアメンバーはそのまま反転させて連結することができる。

また、図９（ｄ）に示すように、一方の上部フランジ部５１ａに直線状のリブ７ｅ１，下部フランジ部５１ｂにも直線状のリブ７ｅ２を設け、他方のフランジ部５１ａにリブ７ｅ１の内側に当接するリブ７ｆ１を設け、下部フランジ５１ｂにリブ７ｅ２に当接するリブ７ｆ２を設けて、これらを互いに係止させるようにしてもよい。このコアメンバーは上下を入れ替えることで反転させて連結することができる。

また、例えば図９（ｅ）に示すように、一方の下部フランジ部５１ｂにコ字状のリブ７ｇを設け、他方の下部フランジ５１ｂにコ字型リブ７ｇに係止されるリブ７ｈを設けて、これらを係合させるようにしてもよい。なお、上部フランジ５１ａ側に設けてもよいことは言うまでもない。

さらに連結手段の別の態様として、図１０に示すように、いずれか一方の上部フランジ部５１ａ側に係止爪８ａを設け，下部フランジ部５１ｂ側に係止爪８ｂを設けて、隣接する他方の上部フランジ部５１ａと下部フランジ部５１ｂとをこれら係止爪８ａ，８ｂによって係止させて連結してもよい。

図１０（ａ）はコアメンバー２１の正面図および背面図であり、図１０（ｂ）はコアメンバー２１を上側から見た状態の平面図であり、図１０（ｃ）はコアメンバーｗ連結した状態を示す平面図である。

図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、一方の係止爪８ａは上部フランジ部５１ａの一方の側面に設けられており、他方の係止爪８ｂは下部フランジ部５１ｂの反対側の側面に設けられている。各係止爪８ａ，８ｂの内側には対向するフランジ部５１ａ，５１ｂの端部を挟み込んで支持するための支持溝８１が形成されている。

これによれば、図１０（ｃ）に示すように、係止爪８ａ，８ｂを備えたコアメンバー２１（右側）に対して連結する相手方のコアメンバー２１（左側）をコアメンバー２１の外周側（紙面手前側）から差し込むことにより、フランジ部５１ａ，５１ｂが係止溝８１に沿って挟み込まれ、各コアメンバー２１，２１同士を連結することができる。また、係止爪８ａ，８ｂは左右に突出しているため、それぞれ環状に配置した場合のコアメンバー２１ａ〜２１ｃ同士の環状連結手段も兼ねることができる。

次に図６（ａ）〜（ｄ）および図７（ａ）〜（ｄ）を参照して、本発明のアキシャルエアギャップ型電動機１の組立手順の一例について説明する。まず、９スロット分のコアメンバー２１ａ〜２１ｉを用意して、それらをＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相ごとに分ける。

なお、各相ごとの組立手順および巻回作業は同じであるため、以下の説明においてはＵ相を構築する３つのコアメンバー２１ａ〜２１ｃについてのみ説明を行い、残りのＶ相およびＷ相についての説明は省略する。

まず最初に、コアメンバー２１ａ〜２１ｃのティース面２２同士を互いに対向するように一列の棒状に連結する。連結するに当たっては、真ん中のコアメンバー２１ｂを基準位置とし、その両側のコアメンバー２１ａ，２１ｃをコアメンバー２１ｂに対してステータ２の半径軸線を中心に反転して取り付ける（図７（ａ）参照）。

このとき、図５に示すように、各コアメンバー２１ａ〜２１ｃのフランジ部５１の側面に形成された係止リブ５４，５５同士が互いに噛み合わせることにより、各コアメンバー２１ａ〜２１ｃ同士を軸方向に沿って連結することができる（連結ステップ）。

次に、図６（ａ）に示すように、棒状に連結された各コアメンバー２１ａ〜２１ｃを巻線装置に取り付ける。巻線装置は図示しない制御手段によって制御されており、各コアメンバー２１ａ〜２１ｃを挟み込むクランプ６１，６１と、コイル２４を送り出すノズル６２とを備えている。

なお、連結手段をコアメンバー２１ａ〜２１ｃ側に設けずに、後述するクランプ６１，６１に設けてもよい。すなわち、クランプ６１，６１に例えば磁力発生手段を設けて、磁力によってコアメンバー２１ａ〜２１ｃのティース面２２同士を連結してもよい。

クランプ６１，６１は図示しない回転駆動手段によって軸線Ｏを中心に回転可能であり、各コアメンバー２１ａ〜２１ｃを挟み込んで支持する支持機構も内蔵されている。ノズル６２は図示しないノズル移動手段によってノズル６２の先端が軸線Ｏに沿って左右に移動可能に設けられており、その先端からコイル２４を繰り出すようになっている。

まず、クランプ６１，６１間に各コアメンバー２１ａ〜２１ｃをセットし、クランプ部６１，６１にて各コアメンバー２１ａ〜２１ｃを挟み込んで固定する。各コアメンバー２１ａ〜２１ｃを固定したのち、作業者はノズル２４先端からコイル２４（銅線などのコイル用電線）の先端を引き出し、コアメンバー２１ａのフランジ部５１の一部（例えば係止凸部５２）などに引っ掛けて仮止めする。以上により、巻線作業の準備が完了する。なお、コイル２４はコアメンバー２１ａ側でなくクランプ６１側で保持するようにしてもよい。

この状態において、図示しないスタートボタンが押されると制御手段はクランプ部６１に指令を出し、指令を受けたクランプ６１は軸線Ｏに沿って一定方向（図６（ｂ）では矢印ａ方向）に回転を始める。

回転と同時にコアメンバー２１ａの外周面にコイル２４が巻き付けられるが、このとき制御手段はノズル６２の移動手段にも指令を出し、コアメンバー２１ａの外周面をノズル６２が左右に往復的に移動することによって、コアメンバー２１ａの外周面にコール２４を均等に巻き付けてゆく。

コアメンバー２１ａにコイル２４が所定量巻き付けられると、制御部は回転駆動手段を一旦停止させるとともに、ノズル６２を隣のコアメンバー２１ｂに移動させる。このとき、コイル２４は切断されることなくコアメンバー２１ｂに渡る。

ノズル６２の移動を確認したのち、制御手段は再び回転駆動手段に指令を出し、今度はクランプ６１，６１を逆回転（図６（ｃ）では矢印ｂ方向）に回転させる。コアメンバー２１ｂが回転を開始すると、コアメンバー２１ｂにはコイル２４がコアメンバー２１ａとは逆巻で巻回される。ノズル６２は同様にコアメンバー２１ｂ上を往復的に移動しながらコアメンバー２１ｂにコイル２４を均等に巻き付けてゆく。

なお、コアメンバー２１ａとコアメンバー２１ｂとの間の渡り線はコイルによって互いに拘束されているため、逆回転した場合でも解きほぐれることはないが、万が一、ずれたとしてもフランジ部５１から突出した係止凸部５２に引っ掛けられることでコアメンバー２１ａに巻回されたコイル２４が逆回転によって解かれるのが防止できるようになっている。

コアメンバー２１ｂにコイル２４が巻回されると、制御手段は再度回転駆動手段を停止させるとともに、ノズル６２を隣のコアメンバー２１ｃに移動させる。このときもコイル２４は切断されずに繋がったままコアメンバー２１ｃに移動する。

ノズル６２がコアメンバー２１ｃに移動すると、制御手段は回転駆動手段に指令を出し、これを受けて回転駆動手段がコアメンバー２１ａを巻回したときと同じ方向（図６（ｄ）では矢印ｃ方向）に回転を開始する。

これにより、コイル２４はコアメンバー２１ｃの外周面に沿って巻き取られ始めるとともに、ノズル６２が左右に往復的に移動することによって、コアメンバー２１ｃにコイル２４が均等に巻き付けられてゆく。

最後にコアメンバー２１ｃにコイル２４が所定量巻回されると、制御手段は回転駆動手段を停止するとともに、ノズル２４を初期位置に戻して全ての巻回作業を完了する（巻回ステップ）。コイル２４の切断は自動で行ってもよいし、手動で行ってもよい。

コイル２４の巻回作業を終えると、コアメンバー２１ａ〜２１ｃは巻回装置から取り外され、次の組立ステップへと移行する。このステップではコアメンバー２１ａ〜２１ｃを、まず、図７（ａ）に示すように例えば直立した状態で据え置き、真ん中のコアメンバー２１ｂを基準として、一方のコアメンバー２１ａを図７（ｂ）において左側面を軸にして１８０°反転させて、コアメンバー２１ａの係止凸部５２をコアメンバー２１ｂの係止凹部５３に嵌合させることにより、図７（ｃ）に示すように、コアメンバー２１ｂの左側面にコアメンバー２１ａを連結する。

次に、コアメンバー２１ｃを図７（ｃ）において右側面を軸に１８０°反転させてコアメンバー２１ｃの係止凹部５３にコアメンバー２１ｂの係止凸部５２を嵌合する。これにより、図７（ｄ）に示すように、各コアメンバー２１ａ〜２１ｃが同一平面上で扇状に連結される。

以上の巻線ステップと組立ステップを繰り返して、残りのＶ相、Ｗ相の各コアメンバー２１ｄ〜２１ｉをそれぞれ組み立てたのち、図４に示すように３つのパーツを連結する。最後に、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉを環状に連結したのち、インサート成型による樹脂で一体的に固められることにより、ステータ２が完成する。

さらには、この例では固定子鉄心２３とインシュレータ５が一体化された状態でコイル２４が巻回されているが、インシュレータ５のみを予め組み立てておき、そこにコイル２４を巻回したのち、固定子鉄心２３を挿入するようにしてもよい。

これによれば、図１１に示すように、各相の３つのコアメンバー２１ａ〜２１ｃに対してコイル２４を一巻きで巻回することができ、さらに中間のコアメンバー２１ｂを両側のコアメンバー２１ａと２１ｃに対して逆向きに取り付けたことにより、コアメンバー２１ｂのコイル２４を逆巻きに巻回することができる。

上述した実施形態において、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉは、ロータとステータのスロットコンビネーションが８：９（２ｎ：３ｎ（ｎは正の整数））でＵ相，Ｖ相，Ｗ相ごとに別れた３つのコアメンバー２１ａ〜２１ｃ，２１ｄ〜２１ｆ，２１ｇ〜２１ｉをＵ→Ｕ→Ｕ→Ｖ→Ｖ→Ｖ→Ｗ→Ｗ→Ｗの順に時計回りに環状に連結しているが、６：９のスロットコンビネーションには、次のような態様も含まれる。

すなわち、図１２に示すように、このコアメンバー２１ａ〜２１ｉは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相がＵ→Ｖ→Ｗ→Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｕ→Ｖ→Ｗの順に時計回りに環状に配置されており、各相毎に対応するコアメンバー２１ａ〜２１ｉが飛び石で配置されている。この例において、Ｕ相のコイルメンバーは２１ａ，２１ｄ，２１ｇであり、Ｖ相のコアメンバーは２１ｂ，２１ｅ，２１ｈであり、Ｗ相のコアメンバーは２１ｃ，２１ｆ，２１ｉである。

各相のコアメンバーの構成は同じであるため、以下においては、Ｕ相のコアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇを例にとって説明する。各コアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇにはコイル２４が巻回されており、各コアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇの間には、渡り線２４ａ，２４ｂが引き出されている。

図１３および図１４に示すように、渡り線２４ａ，２４ｂは、コイルの巻回時にコアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇの間にダミーメンバー７０，７０を介在させることにより形成される。

ダミーメンバー７０，７０は、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉと同一形状からなり、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉとティース面２２同士を向かい合わせて配置されている。ダミーメンバー７０，７０にも上述した連結手段が設けられており、各コアメンバー２１ａ〜２１ｉと連結できるようになっている。

これによれば、制御手段は上述した一連の巻線作業を一端から他端に移動しながら、各コアメンバー２１ａ，２１ｄ，２１ｇに巻き付けてゆき、その途中にあるダミーメンバー７０，７０においては、渡り線２４ａ，２４ｂに必要な長さのコイル２４を巻回することで、コイル２４の巻回処理と渡り線処理を一度に行うことができる。

この例において、ダミーメンバー７０，７０は９スロットのスロットコンビネーションを例にとって説明したが、図１５に示すように、１２スロットのタイプにも適用可能である。すなわち、スロットコンビネーションが２ｎ：３ｎの場合は、ダミーメンバー７０を各コアメンバーの１つおきに介在すれば全てのパターンについて実施可能である。

また、別の態様として、図１６には１８スロットの固定子の巻線の配置図が示されている。このステータは、８ｎ：９ｎまたは１０ｎ：９ｎ（ｎは正の整数）のスロットコンビネーションを有し、１８個のコアメンバー２１ａ〜２１ｒがＵ→Ｕ→Ｕ→Ｖ→Ｖ→Ｖ→Ｗ→Ｗ→Ｗ→Ｕ→Ｕ→Ｕ→Ｖ→Ｖ→Ｖ→Ｗ→Ｗ→Ｗの順に配置されている。

このような場合は、図１７に示すように、６つのコアメンバー２１ａ〜２１ｃ，２１ｊ〜２１ｌを３個１組として、それらの間にダミーメンバー７０を介在させることにより、渡り線２４ｃを形成することができる。

この例において、コアメンバー２１ａ〜２１ｉ（２１ａ〜２１ｒ）はそれぞれ各相毎に３個一組で巻線作業を行っているが、例えば図８に示すように、全てのコアメンバー２０ａ〜２１ｉを３個一組とした形で直列に並べて一端側から他端側にかけてコイル２４を巻回するようにしてもよい。

なお、コイル２４のノズル６２は３カ所設けられているが、１カ所のノズル６２で全てのコアメンバー２１ａ〜２１ｉにコイル２４を巻き付けたのち、コイル２４を各相毎に切断するようにしてもよい。

さらには、図１８に示すように、スロットコンビネーションに応じて必要な数のコアメンバー（２１ａ，２１ｂ，・・・，２１ｎ）を直線上に配置し、一端から他端に向かってコイル２４を巻回してもよい。この場合は、各コアメンバー２１ａ〜２１ｎを切断して切り離したのち、それらを環状に組み付けて、各相毎に渡り線を結線してもよい。これによれば、コアメンバー２１ａ〜２１ｎを非常に安価に製造することができる。

また、図１９および図２０に示すように、１５スロットの場合は、１５個のコアメンバー２１ａ〜２１ｏをそれぞれ５個１組に分けて、それらを直線上に連結して巻線作業をってもよい。

上述した実施形態においては、渡り線の形成にダミーメンバー７０を用いたが、例えば図１３において、ダミーメンバー７０を用いずに、コアメンバー２１ａとコアメンバー２１ｄにそれぞれ渡り線に相当する長さのコイルを余分に巻き付けたのち、組み立て時にその渡り線に相当する長さのコイルを解いて、渡り線に割り当てもよい。

本発明の一実施形態に係るアキシャルエアギャップ型電動機の内部構造を模式的に示した断面図。 上記実施形態のアキシャルエアギャップ型電動機のステータの正面図。 上記ステータのコアメンバーの正面図および斜視図。 上記ステータを各相毎に分割した状態を示す分解斜視図。 コアメンバーを重ね合わせた状態を示す部分断面図。 コアメンバーにコイルを巻回する手順を説明する説明図。 コイルを巻回したコアメンバーの組立手順を説明する説明図。 全てのコアメンバーをつなぎ合わせてコイルを巻回する方法を模式的に示したの模式図。 連結手段の各種変形例を示す模式図。 連結手段の別の変形例を示す模式図。 ２ｎ：３ｎのスロットコンビネーションのステータの巻線の配置図。 ２ｎ：３ｎのスロットコンビネーションの別の態様の巻線の配置図。 コアメンバーの間にダミーメンバーを介在させた状態の模式図。 コアメンバーの組み立て手順を説明する説明図。 ２ｎ：３ｎ（１２スロット）のステータの巻線の配置図。 ８ｎ：９ｎまたは１０ｎ：９ｎ（１８スロット）のステータの巻線の配置図。 １８スロットの場合のダミーメンバーの配列状態を示す斜視図。 コアメンバーの巻線手順の変形例を示す斜視図。 １５スロットのステータのコアメンバーの配列状態を示す斜視図。 １５スロットのステータの巻線の配置図。

符号の説明

１ アキシャルエアギャップ型電動機
２ ステータ
３ ロータ
４ ロータ出力軸
５ インシュレータ
２１ａ〜２１ｒ コアメンバー
２２ ティース面
２３ 固定子鉄心
２４ コイル
２４ａ〜２４ｃ 渡り線
５１ フランジ部
５２ 係止凸部
５３ 係止凹部
５４，５５ 係止リブ
６１ クランプ部
６２ ノズル

Claims (5)

1. ステータのティース面とロータのマグネット面とが上記ロータの出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向配置されているアキシャルエアギャップ型電動機において、
   上記ステータは上記軸線を中心に環状に連結される複数個のコアメンバーを備え、上記各コアメンバーには上記ティース面同士を対向させた状態で連結するための連結手段が設けられており、
   上記コアメンバーの一方のティース面を第１ティース面、他方のティース面を第２ティース面として、上記連結手段は、隣接する２つの上記コアメンバーの第１ティース面と第２ティース面、第１ティース面同士および第２ティース面同士を連結可能に設けられていることを特徴とするアキシャルエアギャップ型電動機。
2. ステータのティース面とロータのマグネット面とが上記ロータの出力軸の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向配置されているアキシャルエアギャップ型電動機において、
   上記ステータは上記軸線を中心に環状に連結される複数個のコアメンバーを備え、上記各コアメンバーには上記ティース面同士を対向させた状態で連結するための連結手段が設けられており、
   上記コアメンバーは固定子鉄心を含むボビン形状に形成されており、上記連結手段は、上記コアメンバーのフランジ部において上記ステータの円周方向および半径方向に相対的にずらされたリブ対からなり、
   上記リブ対は、上記リブ対同士を互いに嵌合させることにより上記各コアメンバーの相対的な回転が拘束される位置に設けられていることを特徴とするアキシャルエアギャップ型電動機。
3. 上記コアメンバーは固定子鉄心を含むボビン形状に形成されており、上記連結手段は上記コアメンバーのフランジ部の外周側および／または内周側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
4. 上記連結手段は、上記コアメンバーのいずれか一方の上記フランジ部において形成された凸部と、いずれか他方の上記フランジ部において形成された凹部とを含む嵌合部からなり、上記凸部と上記凹部とが相対的に合致する位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。
5. 上記コアメンバーのいずれか一方の上記フランジ部には上記連結手段としての係止爪が設けられており、上記係止爪にて隣接する上記コアメンバーのいずれか他方の上記フランジ部が連結されることを特徴とする請求項３に記載のアキシャルエアギャップ型電動機。

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