JP5083831B2 - 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 - Google Patents

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の製造方法に関する。

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。

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ロータコアを構成したものが種々考案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。図１９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１０１によってロータコア１０２を構成し、このロータコア１０２に形成された開口１０３に磁石１０４が格納されている。これにより、複数のヨーク部がロータコア１０２によって一体形成される。
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） 特開２００６−５０７０６号公報（第２図、第６図、第７図）

ところで、積層体によって構成されるロータコア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。このロータコアとシャフト、或いはロータフレームと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。また、特許文献４に記載の方法では、シャフトを２分割して、外周面にネジ部を形成してナットによってロータコアとシャフトとを固定しており、取り付けが非常に複雑である。

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、ロータコアとロータフレームとを強固に一体化することができるとともに、一体化する際に磁石性能を維持することが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）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）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４５）と、
前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ（例えば、後述の実施形態におけるリブ３１）と、前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部（例えば、後述の実施形態における内筒部３２）及び外筒部（例えば、後述の実施形態における外筒部３３）の少なくとも一方の筒部と、を有し、ダイカスト合金からなるロータフレーム（例えば、後述の実施形態におけるロータフレーム３０）と、
を備え、
前記ロータフレームの少なくとも一方の筒部と前記主磁石部との間には、互いの接触を防止する断熱部（例えば、後述の実施形態における断熱部６７）が設けら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に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体は、前記断熱部を構成する巻き始め部（例えば、後述の実施形態における巻き始め部６５）及び巻き終わり部（例えば、後述の実施形態における巻き終わり部６６）と、該巻き始め部と巻き終わり部との間で、前記主磁石部を挿入するための主磁石部挿入穴（例えば、後述の実施形態における主磁石部挿入穴７２）を形成する中間部（例えば、後述の実施形態における中間部６４）と、を有す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、前記周方向に隣り合う前記ヨーク部間で、前記積層体の中間部に形成された複数の副磁石部収容部（例えば、後述の実施形態における副磁石部収容部７４）にそれぞれ配置され、前記回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部（例えば、後述の実施形態における副磁石部４３）をさらに備え、
前記積層体の巻き始め部と巻き終わり部には、前記ロータフレームの少なくとも一方の筒部と前記副磁石部との間に互いの接触を防止する他の断熱部（例えば、後述の実施形態における他の断熱部６８）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２または３に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部には、複数の突起部（例えば、後述の実施形態における突起部９０）が形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部を構成する第１の層（例えば、後述の実施形態における最内層９１、最外層９４）と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間に、該主磁石部の周面より小さい穴（例えば、後述の実施形態における長穴９５）を有する第２の層（例えば、後述の実施形態における内側及び外側の残りの層９２，９３）を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明の構成に加えて、
前記第２の層の穴は、前記主磁石部の周面と前記ヨーク部の周面とに跨った長穴であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部及び前記他の断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間、及び該第１の層の他の断熱部と前記副磁石部の軸方向側面との間に、該主磁石部の周面及び該副磁石部の軸方向側面よりそれぞれ小さい穴（例えば、後述の実施形態における長穴９５、円穴９６）を有する第２の層と、を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のアキシャルギャップ型モータ。

請求項８に記載の発明は、請求項２から４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間に、該主磁石部の周面を支持する加締め部（例えば、後述の実施形態における加締め部９７）を有する第２の層と、を備えることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明の構成に加えて、
前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部及び前記他の断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間、及び該第１の層の他の断熱部と前記副磁石部の軸方向側面との間に、該主磁石部の周面及び該副磁石部の長手方向側面をそれぞれ支持する加締め部を有する第２の層と、を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のアキシャルギャップ型モータ。

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を有するロータコアと、前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ、及び前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部及び外筒部を有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、
前記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の製造方法であって、
テープ状の電磁鋼板を捲回して、前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間で互いの接触を防止する断熱部を構成する巻き始め部と、前記主磁石部を挿入するための主磁石部挿入穴を有する中間部と、を形成する工程と、
前記主磁石部挿入穴に前記主磁石部を挿入する工程と、
前記電磁鋼板をさらに捲回して、前記ロータフレームの外筒部と前記主磁石部との間で互いの接触を防止する前記断熱部を構成する巻き終わり部を形成して、積層体により前記ロータコアを構成する工程と、
金型（例えば、本実施形態の第１及び第２の金型８０，８１）に前記積層体を位置決めした状態でダイカスト合金を鋳込むことで前記ロータフレームを形成する工程と、
を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、鋳込み時における主磁石部とダイカスト合金の直接接触を避けることで主磁石部の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止できるので、磁石の磁力を維持しつつ、ロータコアとロータフレームとを強固に一体化することができる。

請求項２及び１０の発明によれば、積層体の巻き始め部と巻き終わり部により、鋳込み時における主磁石部とダイカスト合金の直接接触を避けることができ、部品点数を増加することなく、鋳込みによる主磁石部の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止することができる。

請求項３の発明によれば、略ハルバッハ構造においても、鋳込み時における副磁石部とダイカスト合金の直接接触を避けることができ、副磁石部の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止することができる。

請求項４から７の発明によれば、各磁石部とロータフレームのダイカスト合金とが接触することなく、また、空気層を形成できるので、断熱効果による磁石部の温度上昇抑制と、磁束短絡の低減を図ることができる。

請求項８及び９の発明によれば、空気層を形成することで、断熱効果による磁石部の温度上昇抑制と、磁束短絡の低減を図ることができるとともに、鋳込み時における各磁石部への伝熱を最小限にすることが可能である。

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１２，１２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及び図４に示すように、シャフト部５５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を構成するロータコア４５と、非磁性部材からなるロータフレーム３０と、アウターリング５０と、を備えて構成される。

複数のヨーク部４２，…，４２を構成するロータコア４５は、図５及び図６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、リブ用切欠き６３が形成される中間部６４と、リブ用切欠き６３のみが形成される巻き始め部６５及び巻き終わり部６６と、を備える。このテープ状の電磁鋼板６０は、図６に示すように、巻き始め部６５の先端６５ａを巻芯７０上に仮止めし、巻芯７０が回転することで捲回され、巻き終わり部６６の終端６６ａ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、巻芯７０上で捲回されるので、最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と長手方向長さが長くなる。このため、図５において、リブ用切欠き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。

図４及び図７に示すように、捲回巻きされた積層体７１の中間部６４において、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、リブ用切欠き６３によって形成される略直方体形状の複数のリブ収容穴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。

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、複数のリブ収容穴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とリブ収容穴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とリブ収容穴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。

ここで、巻き始め部６５には、主磁石部用切欠き６１、及び副磁石部用切欠き６２が形成されておらず、リブ用切欠き６３以外を無垢のままとされ、主磁石部４１，…，４１の内周面、及び副磁石部４３，…，４３の長手方向内側面と対向する位置に、ロータフレーム３０の後述する内筒部３２と、主磁石部４１，…，４１及び副磁石部４３，…，４３との間で互いの接触を防止して、磁石部への熱伝達を抑制する断熱部６７及び他の断熱部６８がそれぞれ設けられている。

さらに、巻き終わり部６６にも、主磁石部用切欠き６１、及び副磁石部用切欠き６２が形成されておらず、リブ用切欠き６３以外を無垢のままとされ、主磁石部４１，…，４１の外周面、及び副磁石部４３，…，４３の長手方向外側面と対向する位置を、ロータフレーム３０の後述する外筒部３３と、主磁石部４１，…，４１及び副磁石部４３，…，４３との間に互いの接触を防止する断熱部６７及び他の断熱部６８がそれぞれ設けられている。

このため、図６（ａ）に示すように、積層体７１からなるロータコア４５内に主磁石部４１及び副磁石部４３を配置する際には、テープ状の電磁鋼板６０を捲回して、巻き始め部６５と中間部６４と、を形成した後に、中間部６４の主磁石部挿入穴７２，…，７２及び副磁石部収容部７４，…，７４に主磁石部４１，…，４１及び副磁石部４３，…，４３を挿入する。その後、図６（ｂ）に示すように、電磁鋼板６０をさらに捲回して、巻き終わり部６６を形成して、積層体７１によりロータコア４５を構成する。

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。

ロータフレーム３０は、図３に示すように、積層体７１のリブ収容穴７３，…，７３内を径方向に延び、周方向に隣り合う主磁石部４１間にそれぞれ配置される複数のリブ３１，…，３１と、複数のリブ３１，…，３１の内径側及び外径側にそれぞれ設けられ、これらリブ３１，…，３１によって接続される内筒部３２及び外筒部３３と、を有する。

内筒部３２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）に接続されるシャフト部５５が、ロータフレーム３０の内周部３２に向けて拡径されたフランジ部５６にて一体的に接続固定されている。フランジ部５６の外周面には、複数のロータフレーム用取付穴部５７が形成されており、ロータフレーム３０の内筒部３２の内周面に鋳込みにより形成された複数の内向き凸部３４がこれらロータフレーム用取付穴部５７に入り込んでいる。

また、外筒部３３の外周部には、例えば、ステンレス鋼板などの非磁性材から形成される環状のアウターリング５０が一体的に接続固定されており、高速回転する際の遠心力によってロータコア４５が径方向外方に広がるのを抑えている。アウターリング５０には、径方向に貫通する複数の他のロータフレーム用取付穴部５１が形成されており、ロータフレーム３０の外周部３３の外周面に鋳込みにより形成された複数の外向き凸部３５がこれら他のロータフレーム用取付穴部５１に入り込んでいる。

また、図８に示すように、内向き凸部３４と外向き凸部３５は、鋳込みの際湯流れが良くなるように、リブ３１の延出方向に沿って形成されている。

上記のように構成されるロータフレーム３０は、図１０に示すように、主磁石部４１，…，４１と副磁石部４３，…，４３とが挿入された積層体７１からなるロータコア４５、シャフト部５５、及び、アウターリング５０を第１及び第２の金型８０，８１内に収容し、アルミニウム合金等の非磁性のダイカスト合金を用いて鋳込みによって形成される。

第１及び第２の金型８０，８１は、回転軸方向に二分割され、アウターリング５０やロータコア４５の回転軸方向の一側面で分割されており、それぞれシャフト部５５の軸方向側面、ロータコア４５と副磁石部４３の軸方向側面、アウターリング５０の軸方向側面にそれぞれ対応する各側面８０ａ，８１ａ，８０ｂ，８１ｂ，８０ｃ，８１ｃを有し、また、第１の金型８０は、アウターリング５０の外周面に対応する内周面８０ｄを有する。

これら金型８０，８１のヨーク部４２と副磁石部４３の軸方向側面に対応する各側面８０ｂ，８１ｂの外径側には、段差部８２，８３が設けられており、主磁石部４１，…，４１と副磁石部４３，…，４３とが挿入された積層体７１を、径方向に位置決めする。また、積層体７１は、鋳込み時にシャフト部５５のロータフレーム用取付穴部５７と、アウターリング５０の他のロータフレーム用取付穴部５１に湯流れが良くなるように、巻き始め部６５の先端６５ａと巻き終わり部６６の終端６６ａを用いて、周方向に位置決めされる。

そして、主磁石部４１，…，４１、副磁石部４３，…，４３、ロータコア４５、シャフト部５５、及び、アウターリング５０が収容された状態で、第１及び第２の金型８０，８１を閉じ、これら金型８０，８１間に形成された空間内に第２の金型８１に設けられた湯口８４からダイカスト合金を流し込む。湯口８４は、ロータフレーム３０の内筒部３２に対応する径方向位置に開口するように設けられている。このため、湯口８４から流し込まれたダイカスト合金は、内筒部３２を構成する空間に入り込んだ後、積層体７１に形成されたリブ収容穴７３を通過して、外筒部３３を構成する空間に流れ込む。さらに、ダイカスト合金は、シャフト部５５のロータフレーム用取付穴部５７と、アウターリング５０の他のロータフレーム用取付穴部５１とにも流れ込む。これにより、図９に示すように、リブ３１、内筒部３２、外筒部３３、内向き凸部３４、外向き凸部３５を有するロータフレーム３０が鋳込みにより形成される。

また、鋳込みにより形成された内周部３２及び外周部３３には、巻き始め部６５の先端６５ａと巻き終わり部６６の終端６６ａの形状に対応する段差３６，３７が形成される（図８参照）。これにより、積層体７１の内周面及び外周面は、それぞれ略同心円上に位置することになり、捲回巻きによるアンバランスを鋳込みにより吸収できる。

さらに、上記鋳込みは、主磁石部４１，…，４１、副磁石部４３，…，４３をロータコア４５に挿入した状態で行われるが、ダイカスト合金としてアルミニウム合金を使って鋳込む場合、鋳込み時の温度は７００℃近くに達する。例えば、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の材料として、ネオジ・鉄・ボロンを主成分とするネオジム磁石が使用される場合、該磁石部は、着磁前であっても５００℃レベルに昇温されると着磁後の耐減磁性能が低下してしまう。

一方、本実施形態では、図１０に示すように、積層体７１の巻き始め部６５と巻き終わり部６６により、主磁石部４１，…，４１の内周面及び外周面と，副磁石部４３，…，４３の長手方向両側面と、を覆う。これにより、鋳込み時における各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３とダイカスト合金の直接接触を避けることができ、部品点数を増加することなく、鋳込みによる各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止することができる。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０及びそのロータの製造方法によれば、ロータ１１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４１，…，４１と、複数の主磁石部４１，…，４１の回転軸方向両側にそれぞれ配置される複数のヨーク部４２，…，４２を有するロータコア４５と、周方向に隣り合う主磁石部４１，…，４１間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ３１，…，３１と、複数のリブ３１，…，３１の内径側及び外径側に設けられる内筒部３２及び外筒部３３と、を有するロータフレーム３０と、を備える。そして、ロータコア４５は、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、ロータフレーム３０は、第１及び第２の金型８０，８１に積層体７１を位置決めした状態でダイカスト合金を鋳込むことで形成される。これにより、捲回巻きされた積層体７１により構成されるロータコア４５とロータフレーム３０とを強固に一体化でき、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。また、主磁石部４１，…，４１の内周面及び外周面と、副磁石部４３，…，４３の長手方向両側面とが、積層体７１の巻き始め部６５と巻き終わり部６６の断熱部６７及び他の断熱部６８によって覆われている。これにより、鋳込み時における各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３とダイカスト合金の直接接触を避けることができ、部品点数を増加することなく、鋳込みによる各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図１１から図１３を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態のロータ１１では、ロータコア４５を形成するテープ状の電磁鋼板６０は、図１１に示すように、巻き始め部６５及び巻き終わり部６６に半抜きカシメによって形成され、中間部６４側に向けて突出する複数の突起部９０を有する。

これにより、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３とロータフレーム３０とが接触することなく、さらに、複数の突起部９０によって各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３とロータフレーム３０との間に空気層ｇを形成できる。これにより、断熱効果による鋳込み時の各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑制することができ、また、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の径方向内側及び外側の電磁鋼板６０を通って短絡する磁束量を減らすことができる。
従って、密閉性を確保するとともに、磁束短絡の低減を図ることができ、また、体格一定の場合には軽量化の効果を奏することができる。

なお、図１１に示すように、巻き始め部６５及び巻き終わり部６６が複数層からなる場合には、各突起部９０が重ならないように配置されることが好ましい。
また、半抜き加締めによる各突起部９０の形状は、図１２に示す形状の他、図１３（ａ）に示すような台形形状のものや、図１３（ｂ）に示すようなＶ字形状のものであってもよい。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態のロータ１１では、ロータコア４５を形成するテープ状の電磁鋼板６０は、図１４に示すように、巻き始め部６５及び巻き終わり部６６において第１実施形態のものと異なる。即ち、巻き始め部６５は、リブ用切欠き６３のみが形成され、断熱部６７及び他の断熱部６８が無垢のままである第１実施形態と同様な最内層（第１の層）９１と、リブ用切欠き６３に加え、断熱部６７の回転軸方向両側、具体的には、主磁石部４１の内周面とその回転軸方向両側に位置する一対のヨーク部４２の内周面とに跨って対向する各位置に、円周方向に沿って形成される長穴９５、及び他の断熱部６８内に形成される円穴９６とを有する内側の残りの層（第２の層）９２と、を備える。従って、図１５に示すように、巻き始め部６５が捲回されると、内側の残りの層９２の長穴９５、及び円穴９６は、それぞれ空気層ｇを形成する。

また、巻き終わり部６６も、リブ用切欠き６３のみが形成され、断熱部６７及び他の断熱部６８が無垢のままである第１実施形態と同様な最外層（第１の層）９４と、リブ用切欠き６３に加え、断熱部６７の回転軸方向両側、具体的には、主磁石部の外周面とその回転軸方向両側に位置する一対のヨーク部の外周面とに跨って対向する各位置に、円周方向に沿って形成される長穴９５、及び他の断熱部６８内に形成される円穴９６とを有する外側の残りの層（第２の層）９３と、を備える。巻き終わり部６６が捲回されると、外側の残りの層９３の長穴９５、及び円穴９６も空気層ｇを形成する。

これにより、第１実施形態と同様、最内層９１及び最外層９４によって、鋳込み時における各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３とダイカスト合金の直接接触を避けることができ、さらに、内側及び外側の残りの層９２，９３に設けられた空気層ｇによって、断熱効果による鋳込み時の各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑制することができ、効果的に各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止することができる。

また、内側及び外側の残りの層９２，９３に形成された長穴９５及び円穴９６は、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の径方向内側及び外側の電磁鋼板６０を通って短絡する磁束量を減らすことができる。
従って、密閉性を確保するとともに、磁束短絡の低減を図ることができ、また、体格一定の場合には軽量化の効果を奏することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態について、図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態のロータ１１においても、ロータコア４５を形成するテープ状の電磁鋼板６０は、図１６に示すように、巻き始め部６５及び巻き終わり部６６において第１実施形態のものと異なる。即ち、巻き始め部６５は、リブ用切欠き６３のみが形成され、断熱部６７及び他の断熱部６８が無垢のままである第１実施形態と同様な最内層（第１の層）９１と、リブ用切欠き６３に加え、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の内周面、及びヨーク部４２の内周面に形成される複数の加締め部９７が形成される内側の残りの層（第２の層）９２ａと、を備える。

巻き始め部６５が捲回されることで、これら加締め部９７は空気層ｇを形成するとともに、これら加締め部９７のうち、最内層９１の断熱部６７と主磁石部４１の内周面との間、及び最内層９１の他の断熱部６８と副磁石部４３の長手方向側面との間にそれぞれ位置する加締め部９７は、主磁石部４１、及び副磁石部４３の内周面を支持する凸面となる。

また、巻き終わり部６６も、リブ用切欠き６３のみが形成され、断熱部６７及び他の断熱部６８が無垢のままである第１実施形態と同様な最外層（第１の層）９４と、リブ用切欠き６３に加え、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の内周面、及びヨーク部４２の内周面に形成される複数の加締め部９７が形成される外側の残りの層（第２の層）９３ａと、を備える。

巻き終わり部６６が捲回されることで、これら加締め部９７は空気層ｇを形成するとともに、これら加締め部９７のうち、最外層９４の断熱部６７と主磁石部４１の外周面との間、及び最外層９４の他の断熱部６８と副磁石部４３の長手方向側面との間にそれぞれ位置する加締め部９７は、主磁石部４１、及び副磁石部４３の外周面を支持する凸面となる。

これにより、第１実施形態と同様、最内層９１及び最外層９４によって、鋳込み時における各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３とダイカスト合金の直接接触を避けることができ、さらに、内側及び外側の残りの層９２ａ，９３ａの加締め部９７により設けられた空気層ｇによって、断熱効果による鋳込み時の各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑制することができ、効果的に各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の温度上昇を抑え耐減磁性能の低下を防止することができる。

また、加締め部９７による凸面によって、主磁石部４１及び副磁石部４３の内周面及び外周面を支持するようにしたので、鋳込み時における各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３への伝熱を最小限にすることが可能である。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

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。また、実施可能な範囲において、上記実施形態は組み合わせて適用することができる。

例えば、上記実施形態では、回転軸Ｏ方向の何れか一方側にのみステータ１２を備え、ステータ１２と対向しない他方側においてはバックヨークを配置してもよい。

また、上記実施形態では、ロータフレーム３０は、内筒部３２と外筒部３３の両方を備えているが、本発明のロータフレームは、内筒部及び外筒部の少なくとも一方の筒部を有する構成であればよく、いずれか一方の筒部のみを有するロータフレームにおいて、該筒部と主磁石部との間に断熱部が設けられることで、本発明の効果を奏することができる。

また、上記実施形態では、巻き始め部６５及び巻き終わり部６６はそれぞれ複数の層によって形成されているが、一層で形成されてもよく、少なくとも一層あればよい。

さらに、副磁石部収容部７４は、図１８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ように形成されてもよい。この場合、各ヨーク部４２，…，４２には傾斜面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。

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ分解斜視図である。 図２のロータの分解斜視図である。 図２のロータのロータコア、主磁石部、及び副磁石部を示す分解斜視図である。 テープ状の電磁鋼板を示す平面図である。 （ａ）は、積層体の巻き始め部と中間部が捲回巻きされ、主磁石部と副磁石部が挿入される状態を示す図であり、（ｂ）は、巻き終わり部まで捲回巻きされた状態を示す図である。 積層体の中間部途中まで捲回巻きされた状態を示す斜視図である。 フレームの要部拡大斜視図である。 図２のIX−IX線に沿った、ロータの縦断面図である。 ロータの鋳込み状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータコアを形成するテープ状の電磁鋼板を示す平面図である。 （ａ）は、主磁石部周囲のロータコア及びロータフレームを示す軸方向から見た断面図であり、（ｂ）は、副磁石部周囲のロータコア及びロータフレームを示す軸方向から見た断面図である。 （ａ）は、半加締めの変形例を示す図であり、（ｂ）は、半加締めの他の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータコアを形成するテープ状の電磁鋼板を示す平面図である。 第３実施形態のロータコアを形成する積層体が、中間部途中まで捲回巻きされた状態を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータコアを形成するテープ状の電磁鋼板を示す平面図である。 （ａ）は、主磁石部周囲のロータコア及びロータフレームを示す軸方向から見た断面図であり、（ｂ）は、副磁石部周囲のロータコア及びロータフレームを示す軸方向から見た断面図である。 本発明の変形例に係る主磁石部及び副磁石部が積層体に挿入された状態を示す要部拡大斜視図である。 従来のロータを示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
３０ ロータフレーム
３１ リブ
４１ 主磁石部
４２ ヨーク部
４３ 副磁石部
４５ ロータコア
５０ アウターリング
５５ シャフト部
６０ 電磁鋼板
６４ 中間部
６５ 巻き始め部
６６ 巻き終わり部
６７ 断熱部
６８ 他の断熱部
７１ 積層体
７２ 主磁石部挿入穴
７３ リブ収容穴
７４ 副磁石部収容部
８０ 第１の金型
８１ 第２の金型
９０ 突起部
９１ 最内層（第１の層）
９２，９２ａ 内側の残りの層（第２の層）
９３，９３ａ 外側の残りの層（第２の層）
９４ 最外層（第１の層）
９５ 長穴
９６ 円穴
９７ 加締め部
ｇ 空間層
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を有するロータコアと、
   前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部及び外筒部の少なくとも一方の筒部と、を有し、ダイカスト合金からなるロータフレームと、
   を備え、
   前記ロータフレームの少なくとも一方の筒部と前記主磁石部との間には、互いの接触を防止する断熱部が設けられることを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記積層体は、前記断熱部を構成する巻き始め部及び巻き終わり部と、該巻き始め部と巻き終わり部との間で、前記主磁石部を挿入するための主磁石部挿入穴を形成する中間部と、を有す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、前記周方向に隣り合う前記ヨーク部間で、前記積層体の中間部に形成された複数の副磁石部収容部にそれぞれ配置され、前記回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部をさらに備え、
   前記積層体の巻き始め部と巻き終わり部には、前記ロータフレームの少なくとも一方の筒部と前記副磁石部との間に互いの接触を防止する他の断熱部が設けられ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. 前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部には、複数の突起部が形成されてい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モータ。
5. 前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間に、該主磁石部の周面より小さい穴を有する第２の層を有することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 前記第２の層の穴は、前記主磁石部の周面と前記ヨーク部の周面とに跨った長穴であ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モータ。
7. 前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部及び前記他の断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間、及び該第１の層の他の断熱部と前記副磁石部の軸方向側面との間に、該主磁石部の周面及び該副磁石部の軸方向側面よりそれぞれ小さい穴を有する第２の層と、を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間に、該主磁石部の周面を支持する加締め部を有する第２の層と、を備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 前記積層体の巻き始め部及び巻き終わり部の少なくとも一方は、前記断熱部及び前記他の断熱部を構成する第１の層と、該第１の層の断熱部と前記主磁石部の周面との間、及び該第１の層の他の断熱部と前記副磁石部の軸方向側面との間に、該主磁石部の周面及び該副磁石部の長手方向側面をそれぞれ支持する加締め部を有する第２の層と、を備えることを特徴とする請求項３または４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を有するロータコアと、前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ、及び前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部及び外筒部を有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、
    前記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の製造方法であって、
    テープ状の電磁鋼板を捲回して、前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間で互いの接触を防止する断熱部を構成する巻き始め部と、前記主磁石部を挿入するための主磁石部挿入穴を有する中間部と、を形成する工程と、
    前記主磁石部挿入穴に前記主磁石部を挿入する工程と、
    前記電磁鋼板をさらに捲回して、前記ロータフレームの外筒部と前記主磁石部との間で互いの接触を防止する前記断熱部を構成する巻き終わり部を形成して、積層体により前記ロータコアを構成する工程と、
    金型に前記積層体を位置決めした状態でダイカスト合金を鋳込むことで前記ロータフレームを形成する工程と、
    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の製造方法。

Images