JP5454164B2 - アキシャルギャップ型回転電機用ロータコアとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機用ロータコアとそ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ロータコアとその製造方法として、電磁鋼板から幅の異なる複数枚のコアシートを打抜き形成し、これら複数枚のコアシートを径方向に積層することによって、コア端面（磁極面）が台形形状を成すロ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、複数のロータコアを円形状に配列した際の磁極間の磁束の漏洩を防止するため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２００８−２７８６４８号公報

しかしながら、従来の積層ロータコアの製造方法は、幅の異なる複数のコアシート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、生産性が低下し、製造コストがかかる難点があった。

また、複数の固定金型や可動金型により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅が変わるため、電磁鋼板のスクラップが多くなり歩留りが悪い難点があった。

また、従来の積層ロータコアは、各コアの周方向の全幅に及ぶコアシートを径方向に積層して構成されていたため、ロータコアの積層方向に流れる磁束による渦電流が各コアシートの全体に亘って流れる難点があった。

本発明は、従来のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアとその製造方法に上記のような難点があることに鑑みて為されたもので、積層方向に流れる磁束による渦電流損を低減することができる積層ロータコアを提供することを目的とする。

また、本発明は、生産性を向上でき、使用材料が少なく低コストに積層ロータコアを製造し得るアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電磁鋼板を打ち抜いて得た複数のコアシート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ロータコアであって、
前記ロータコアは、積層したコアシートのシート面に対し傾斜する傾斜側面をそれぞれ有する複数の第一コアブロック及び複数の第二コアブロックのうちの少なくとも二つを、周方向の幅が内周側よりも外周側で大きくなるように周方向に並べて構成されていることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を打ち抜いて得た複数のコアシート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ロ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変え得る可動切断部により一対の第一コアシート及び第二コアシートの互いに対向する各内側部を形成する一方、前記電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した固定切断部により該第一コアシート及び該第二コアシートの各外側部を形成することによって、前記内側部と前記外側部との間隔を異ならせた複数対の第一コアシート及び第二コアシート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前記間隔の異なる複数の第一コアシートを打抜き順に積層して、シート面と斜交する傾斜側面を有する複数の第一コアブロックを形成する第一積層工程と、前記打抜き工程により得られた前記間隔の異なる複数の第二コアシートを打抜き順に積層して、シート面と斜交する傾斜側面を有する複数の第二コアブロックを形成する第二積層工程と、複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの少なくとも二つを並べてロータコアを形成するコア形成工程と、を有し、
前記第一積層工程において、複数の前記第一コアシートを前記間隔の大小の順に積層することによって、前記第一コアブロックの傾斜側面を形成し、
前記第二積層工程において、前記第一コアブロックの傾斜側面を形成する前記第一コアシートと対に打抜き形成された前記第二コアシートを積層することによって、前記第二コアブロックの傾斜側面を形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記コア形成工程において、複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、それぞれの前記傾斜側面を互いに離反させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べ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、前記第一コアシート及び前記第二コアシートの各外側部に、外側へ開口した凹部を形成し、前記第一積層工程および前記第二積層工程において、前記凹部を積層することによって永久磁石を収容可能な収容凹部を形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記収容凹部の奥底面を前記傾斜側面と略平行に形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記コア形成工程において、複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、それぞれの前記傾斜側面を互いに離反させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べ、更に、当該二つのコアブロックの周方向の両端にそれぞれ、当該コアブロックと同一形状の他の第一コアブロック又は第二コアブロックをその傾斜側面を接近させて並べることを特徴としている。

また、本発明は、前記コア形成工程において、複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、それぞれの前記傾斜側面を互いに接近させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べることを特徴としている。

また、本発明は、前記コア形成工程において、複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、一方の前記傾斜側面のみを接近させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べ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ロータコアは、複数のコアブロックを周方向に並べて構成されており、径方向に積層された各電磁鋼板（第一コアシート及び第二コアシート）が周方向に分割されているので、必ずしも各鋼板を複雑な形状に打抜き形成しなくても、積層方向に流れる磁束による鋼板面内の渦電流損を効果的に低減することができる。

また、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法によれば、ロータコアを複数のコアブロックを並べて構成しているので、各コアブロックを形成する、間隔を異ならせた複数の第一コアシートと複数の第二コアシートとを、打抜き位置を変え得る一つの可動切断部と打抜き位置を固定した固定切断部と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、生産性を向上させることができ、低コストで積層ロータコアを製造することができる。

また、可動切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅を一定にすることができるので、電磁鋼板のスクラップを大幅に減らし、歩留りを向上させることができる。

本実施形態のロータコアの製造方法の打抜き工程を説明する概略平面図である。 本実施形態の製造方法の積層工程を説明する各コアシートの断面図である。 本実施形態の製造方法の積層工程を説明する斜視図である。 本実施形態の製造方法のコア形成工程を説明する斜視図である。 本実施形態の製造方法のコア形成工程を説明する平面図である。 本実施形態の製造方法により製造されたロータコアを用いたロ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ロ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。 本発明に係る第一変形例のコア形成工程を説明する概略平面図である。 本発明に係る第二変形例のコア形成工程を説明する概略平面図である。 本発明に係る第三変形例の打抜き工程を説明する概略平面図である。 本発明に係る第三変形例の積層工程を説明する斜視図である。 本発明に係る第三変形例のコア形成工程を説明する斜視図である。 本発明に係る第四変形例の打抜き工程を説明する概略平面図である。 本発明に係る第四変形例の積層工程を説明する斜視図である。 本発明に係る第四変形例のコア形成工程を説明する斜視図である。 本発明に係る第五変形例のロータコアの斜視図である。 本発明に係る第六変形例のロータコアの斜視図である。 本発明に係る第七変形例のロータコアの平面図である。 本発明に係る第七変形例のロータコアの斜視図である。

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に用いる積層ロータコアとその製造方法に関するものである。図７の概略断面図に例示する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、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一対のステータ３・３とを備えている。

各ステータ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３ｂと、各ステータコア３ｂに巻回されたコイル３ｃとから構成されている。各ステータ３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。

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とから構成されている。

界磁部２ｂは、永久磁石２ｄと、永久磁石２ｄを両側から挟むように積層された一対のロータコア２０とから構成されている。各ロータコア２０は、永久磁石２ｄより導電率が低い電磁鋼板が径方向に積層されて成り、永久磁石２ｄの減磁を防ぎ、磁石内部に発生する渦電流を低減する。押さえ部材２ｃは、上記ステータコア３ｂ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。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、ロータ２の片側にのみステータ３があってもよく、ステータが一つでその両側にロータがあってもよい。また、ロータのフレーム及び押さえ部材の構成についても、任意に選択可能である。

以下、図１〜図６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ロータコアの製造方法について説明する。

まず、図１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り複数対の第一コアシート１１及び第二コアシート１２を打抜き形成する。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複数の切断部によって、所定形状のコアシートを段階的に打抜き形成する順送型プレス機を用いて行う。

即ち、図１（ａ）に示すように、電磁鋼板Ｓ１に対する打抜き位置を変え得る可動切断部Ｐ１を打抜き作動させることによって、互いに対向する第一コアシート１１の内側部１１１と、第二コアシート１２の内側部１２１とを同時に形成する。そして、電磁鋼板Ｓ１を一定距離だけ送った後、電磁鋼板Ｓ１に対する打抜き位置を固定した固定切断部Ｐ２を打抜き作動させることによって、第一コアシート１１の外側部１１２、上側部１１３及び下側部１１４を形成すると同時に、第二コアシート１２の外側部１２２、上側部１２３及び下側部１２４を形成する。本実施形態では、可動切断部Ｐ１により内側部（１１１、１２１）を点対称に打抜き形成し、また、固定切断部Ｐ２により外側部（１１２、１２２）を点対称に打抜き形成している。

このように電磁鋼板Ｓ１を間欠的に送りながら打抜き作動毎に可動切断部Ｐ１だけを帯状の電磁鋼板Ｓ１の幅方向へ所定距離ずつ往復移動させることによって、図１（ｂ）に示すように、内側部１１１と外側部１１２との間隔（Ｄ１１・Ｄ１２・Ｄ１３…）が異なる複数の第一コアシート１１・１１…が打抜き形成されるとともに、内側部１２１と外側部１２２との間隔（Ｄ２１・Ｄ２２・Ｄ２３…）が異なる複数の第二コアシート１２・１２…が打抜き形成される。

なお、本実施形態では、固定切断部Ｐ２によって、第一コアシート１１の外側部１１２、上側部１１３及び下側部１１４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形成することもできる。第二コアシート１２についても同様である。また、可動切断部Ｐ１と固定切断部Ｐ２との打抜き順の前後関係も不問である。

次に、図２及び図３に示すように、積層工程を行うことによって、上記打抜き工程により得られた複数の第一コアシート１１・１１…を打抜き順に積層して第一コアブロック２１を形成するとともに、複数の第二コアシート１２・１２…を打抜き順に積層して第二コアブロック２２を形成する。一対の第一コアシート１１及び第二コアシート１２を打ち抜くたびに、金型内部で積層して第一コアブロック２１及び第二コアブロック２２を形成する。

即ち、図２に示すように、第一積層工程として、複数の第一コアシート１１を、各外側部１１２を揃えながら打抜き順に上記間隔（Ｄ１１・Ｄ１２・Ｄ１３…）の大小の順に積層することによって、シート面Ｌに対し所定角度で斜交する傾斜側面２１１を内側部１１１側に有する第一コアブロック２１を形成する。また同様に、第二積層工程として、複数の第二コアシート１２を、各外側部１２２を揃えながら打抜き順に上記間隔（Ｄ２１・Ｄ２２・Ｄ２３…）の大小の順に積層することによって、シート面Ｌに対し所定角度で斜交する傾斜側面２２１を内側部１２１側に有する第二コアブロック２２を形成する。なお、図２は、説明の便宜上、シート間に隙間をあけて示しているが、実際は隙間なく積層される。

図３（ａ）に示すように、この積層工程により得られる第一コアブロック２１の傾斜側面２１１がシート面Ｌと斜交する角度は、上記打抜き工程において可動切断部Ｐ１を打抜き作動毎に電磁鋼板Ｓ１の幅方向へ移動させる距離を変更することにより適宜設定することができる。第二コアブロック２２においても同様である。なお、図３では、傾斜側面（２１１、２２１）を平面として描いているが、実際は電磁鋼板の板厚毎の階段状になっている。後述する各変形例においても同様である。また、第一コアブロック２１の外側部１１２側には、シート面Ｌと直交する垂直側面２１２が形成され、第二コアブロック２２の外側部１２２側には、シート面Ｌと直交する垂直側面２２２が形成される。ここで、傾斜側面（２１１、２２１）と垂直側面（２１２、２２２）とが成す角度は、ロータの磁極数をＮｐとすると、１８０÷Ｎｐ（度）であることが望ましい。後述するロータコア２０（図４参照）において、第一コアブロック２１の傾斜側面２１１と第二コアブロック２２の傾斜側面２２１とが３６０÷Ｎｐ（度）をなすことになり、ロータコア２０を周方向にＮｐ個並べたとき、互いに隣接する磁極の対向する傾斜側面が平行となるからである。

これらの積層工程においては、図２に示すように、一の第一コアブロック２１Ａの傾斜側面２１１を形成する複数の第一コアシート１１Ａとそれぞれ対を成して打抜き形成された複数の第二コアシート１２Ａを積層することによって、一の第二コアブロック２２Ａの傾斜側面２２１を形成している。このことで、複数の第一コアブロック２１（２１Ａ）及び複数の第二コアブロック２２（２２Ａ）を連続的に形成する際、複数の切断部（Ｐ１、Ｐ２）により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅を一定にすることができ、電磁鋼板のスクラップを大幅に減らすことができる。こうして得られた第一コアブロック２１と第二コアブロック２２とは同一形状となる。

なお、これら積層工程において複数のコアシートの固定は、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。さらに、第一コアブロックと第二コアブロックが接触する面も絶縁コーティングすることにより、後述する渦電流損を確実に低減することが可能となる。

次に、図４及び図５に示すように、コア形成工程を行うことによって、上記積層工程により得られた第一コアブロック２１と第二コアブロック２２とを、両者の傾斜側面２１１、２２１を互いに離反させ、且つ、周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ１）より外周側（Ｗ２）で大きくなるように組み合わせて周方向に並べる。本実施形態では、第一コアブロック２１の垂直側面２１２と第二コアブロック２２の垂直側面２２２とを互いに接触させて並べている。こうして本実施形態のロータコア２０が製造される。

本実施形態では、上記打抜き工程において、第一コアシート１１及び第二コアシート１２を上下対称の矩形に形成しているので、第一コアブロック２１及び第二コアブロック２２のいずれか一方を上下反転させれば、同一形状の第一コアブロック２１と第二コアブロック２２とからロータコア２０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、一の電磁鋼板から得た第一コアシート１１を積層した第一コアブロック２１と、他の電磁鋼板から得た第二コアシート１２を積層した第二コアブロック２２とを組み合わせてロータコアを製造してもよい。

このロータコア２０を複数準備し、図６に示すように、フレーム２ａに形成された複数の略台形形状の保持空間２ｅ内にそれぞれ、永久磁石２ｄと共に配置し、押さえ部材２ｃで上下から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ロータ２が構成される。

なお、第一コアブロック２１と第二コアブロック２２との固定は、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、永久磁石２ｄと合わせて樹脂モールドしてもよく、永久磁石２ｄと合わせてアルミダイカストしてフレーム２ａと一体成形してもよい。さらに、フレーム２ａの保持空間２ｅ内に嵌め込んで固定してもよい。

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ロータコア２０は、図４に示すように、第一コアブロック２１と第二コアブロック２２とを周方向に並べて構成されており、径方向に積層された各電磁鋼板（第一コアシート１１及び第二コアシート１２）が周方向に二分割されているので、必ずしも各鋼板を複雑な形状に打抜き形成しなくても、積層方向に流れる磁束による鋼板面内の渦電流損を効果的に低減することができる。

また、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法によれば、ロータコア２０を第一コアブロック２１と第二コアブロック２２とを組み合わせて構成しているので、これら第一コアブロック２１及び第二コアブロック２２を形成する、間隔を異ならせた複数の第一コアシート１１と複数の第二コアシート１２とを、打抜き位置を変え得る一つの可動切断部Ｐ１と打抜き位置を固定した固定切断部Ｐ２と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、生産性を向上させることができ、低コストで積層ロータコアを製造することができる。

また、従来では、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変わるため、電磁鋼板のスクラップが多くなったが、本実施形態では、可動切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅を一定にすることができるので、電磁鋼板のスクラップを大幅に減らし、歩留りを向上させることができる。なお、上記第一コアシート及び第二コアシートをそれぞれ複数列、一の電磁鋼板から同時に打抜き形成してもよい。

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

「第一変形例」
本発明は、図８に示す第一変形例のように実施してもよい。第一変形例は、コア形成工程における第一コアブロックと第二コアブロックとの並べ方に特徴がある。

即ち、コア形成工程において、上記第一コアブロック２１と上記第二コアブロック２２とを、両者の傾斜側面２１１、２２１を互いに接近させ、且つ、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って、ロータコア３０を製造している。ここでは、傾斜側面２１１、２２１同士を接触させている。

ロータコア３０は、コア端面（磁極面）の周方向端部において、シート面Ｌと直交する垂直側面（２１２、２２２）が位置して電磁鋼板の板厚毎の段差がないため、各電磁鋼板の厚み方向において磁束密度の粗密がなく、鉄損を低減することができる。また、磁極中心でシート面Ｌの方向が屈曲し、より円弧に近似するため、磁束の流れにそった鋼板面を実現できる。

「第二変形例」
本発明は、図９に示す第二変形例のように実施してもよい。第二変形例もまた、コア形成工程における第一コアブロックと第二コアブロックとの並べ方に特徴がある。

即ち、コア形成工程において、上記第一コアブロック２１と上記第二コアブロック２２とを、一方の第一コアブロック２１の傾斜側面２１１のみを他方の第二コアブロック２２に接近させ、且つ、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って、ロータコア３１を製造している。この変形例では、傾斜側面２１１と垂直側面２２２とを接触させている。

この場合、図９に示すように、第一コアブロック２１の垂直側面２１２をロータ回転方向Ｒの回転前進側に位置させるようにロータコア３１を配設すれば、磁束密度が比較的に高くなる磁極面の垂直側面２１２側において、シート面Ｌをロータ回転方向に沿わせることができ、垂直側面２１２側における磁束の流れを各シート面Ｌに沿わせることができるため、磁気抵抗を小さくすることができる。

「第三変形例」
本発明は、図１０〜図１２に示す第三変形例のように実施してもよい。第三変形例は、打抜き工程において、第一コアシート１３及び第二コアシート１４の外側部（１３３、１４３）に、永久磁石２ｄを収容するための凹部（１３２、１４２）を形成した点に特徴がある。

即ち、図１０（ａ）に示すように、打抜き工程において、電磁鋼板Ｓ２に対する打抜き位置を変え得る可動切断部Ｐ３を打抜き作動させることによって、第一コアシート１３及び第二コアシート１４の内側部（１３１、１４１）を互いに対向させて形成する。次いで、電磁鋼板Ｓ２を一定距離だけ送った後、電磁鋼板Ｓ２に対する打抜き位置を変え得る一対の可動切断部Ｐ４を打抜き作動させることによって、内側部（１３１、１４１）の外側に、凹部（１３２、１４２）を互いに離反させて形成する。そして、さらに電磁鋼板Ｓ２を一定距離だけ送った後、電磁鋼板Ｓ２に対する打抜き位置を固定した固定切断部Ｐ５を打抜き作動させることによって、第一コアシート１３及び第二コアシート１４の外側部（１３３、１４３）、上側部（１３４、１４４）、及び下側部（１３５、１４５）を形成する。

こうして、図１０（ｂ）に示すように、内側部１３１と外側部１３３との間隔（Ｄ１４・Ｄ１５・Ｄ１６…）が異なる複数の略コ字形状の第一コアシート１３・１３…が打抜き形成されるとともに、内側部１４１と外側部１４３との間隔（Ｄ２４・Ｄ２５・Ｄ２６…）が異なる複数の略コ字形状の第二コアシート１４・１４…が打抜き形成される。そして、第一コアシート１３及び第二コアシート１４の各外側部（１３３、１４３）に、外側へ開口した凹部（１３２、１４２）が形成される。

次に、図１１に示すように、第一積層工程において、複数の第一コアシート１３を、各外側部１３３を揃えながら打抜き順に上記間隔（Ｄ１４・Ｄ１５・Ｄ１６…）の大小の順に積層することによって、シート面Ｌに対し所定角度で斜交する傾斜側面２３１を内側部１３１側に有する第一コアブロック２３を形成し、また同様に、第二積層工程において、複数の第二コアシート１４を、各外側部１４３を揃えながら打抜き順に上記間隔（Ｄ２４・Ｄ２５・Ｄ２６…）の大小の順に積層することによって、シート面Ｌに対し所定角度で斜交する傾斜側面２４１を内側部１４１側に有する第二コアブロック２４を形成する。これら積層工程においても、一の第一コアブロック２３の傾斜側面２３１を形成する複数の第一コアシート１３とそれぞれ対を成して打抜き形成された複数の第二コアシート１４を積層することによって、一の第二コアブロック２４の傾斜側面２４１を形成している。

これら積層工程によって得られた第一コアブロック２３の外側部１３３側には、シート面Ｌと直交する垂直側面２３２が形成されるとともに、各第一コアシート１３の凹部１３２が複数積層されて収容凹部２３３が形成される。また同様に、第二コアブロック２４の外側部１４３側には、シート面Ｌと直交する垂直側面２４２が形成されるとともに、各第二コアシート１４の凹部１４２が複数積層されて収容凹部２４３が形成される。

次に、図１２に示すように、コア形成工程において、第一コアブロック２３と第二コアブロック２４とを、両者の傾斜側面２３１、２４１を互いに離反させ、且つ、周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ７）よりも外周側（Ｗ８）で大きくなるように組み合わせて周方向に並べることによって、ロータコア３２を製造する。ここでは、垂直側面（２３２、２４２）同士を接触させている。

このロータコア３２は、第一コアブロック２３及び第二コアブロック２４に収容凹部（２３３、２４３）が形成されているので、これら収容凹部（２３３、２４３）内に永久磁石２ｄを収容することができる。したがって、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの組立作業を更に容易化することができる。また、ロータを構成するコアブロックの数を半減できるとともに、永久磁石の厚みのばらつきと永久磁石を上下から挟む二つのロータコアの厚みのばらつきが蓄積されるおそれがなく、ロータそのものの厚みのばらつきを最小化することができる。

また、ロータコア３２は、上記打抜き工程において、内側部（１３１、１４１）を形成する可動切断部Ｐ３の打抜き作動毎の往復移動距離と、凹部（１３２、１４２）を形成する一対の可動切断部Ｐ４の打抜き作動毎の往復移動距離とを同一にしているので、第一コアブロック２３及び第二コアブロック２４の収容凹部（２３３、２４３）の奥底面と傾斜側面（２３１、２４１）とを平行に形成することができる。このことで、ロータコア３２における永久磁石２ｄの側面側の厚み（収容凹部の奥底面と傾斜側面との間隔）を一定かつ最小限にすることができ、両磁極面間の漏れ磁束量を最小化することができる。

「第四変形例」
本発明は、図１３〜図１５に示す第四変形例のように実施してもよい。第四変形例は、打抜き工程において、第一コアシート１５及び第二コアシート１６の内側部（１５１、１６１）に、上記フレームの段部に係合させるための凸部（１５２、１６２）を形成した点に特徴がある。

即ち、図１３（ａ）に示すように、打抜き工程において、電磁鋼板Ｓ３に対する打抜き位置を変え得る可動切断部Ｐ６を打抜き作動させることによって、第一コアシート１５及び第二コアシート１６の内側部（１５１、１６１）を互いに対向させて形成するとともに、凸部（１５２、１６２）を点対称に形成する。そして、電磁鋼板Ｓ３を一定距離だけ送った後、電磁鋼板Ｓ３に対する打抜き位置を固定した固定切断部Ｐ７を打抜き作動させることによって、第一コアシート１５及び第二コアシート１６の外側部（１５３、１６３）、上側部（１５４、１６４）及び下側部（１５５、１６５）を形成する。

こうして、図１３（ｂ）に示すように、内側部１５１と外側部１５３との間隔（Ｄ１７・Ｄ１８・Ｄ１９…）が異なる複数の第一コアシート１５・１５…が打抜き形成されるとともに、内側部１６１と外側部１６３との間隔（Ｄ２７・Ｄ２８・Ｄ２９…）が異なる複数の第二コアシート１６・１６…が打抜き形成される。

次に、図１４に示すように、第一積層工程において、複数の第一コアシート１５を、各外側部１５３を揃えながら打抜き順に上記間隔（Ｄ１７・Ｄ１８・Ｄ１９…）の大小の順に積層することによって、シート面Ｌに対し所定角度で斜交する傾斜側面２５１を内側部１５１側に有する第一コアブロック２５を形成し、また同様に、第二積層工程において、複数の第二コアシート１６を、各外側部１６３を揃えながら打抜き順に上記間隔（Ｄ２７・Ｄ２８・Ｄ２９…）の大小の順に積層することによって、シート面Ｌに対し所定角度で斜交する傾斜側面２６１を内側部１６１側に有する第二コアブロック２６を形成する。これら積層工程においても、一の第一コアブロック２５の傾斜側面２５１を形成する複数の第一コアシート１５とそれぞれ対を成して打抜き形成された複数の第二コアシート１６を積層することによって、一の第二コアブロック２６の傾斜側面２６１を形成している。

これら積層工程によって得られた第一コアブロック２５の外側部１５３側には、シート面Ｌと直交する垂直側面２５２が形成されるとともに、内側部１５１側には、各第一コアシート１５の凸部１５２が複数積層されて係合突起２５３が形成される。また同様に、第二コアブロック２６の外側部１６３側には、シート面Ｌと直交する垂直側面２６２が形成されるとともに、内側部１６１側には、各第一コアシート１６の凸部１６２が複数積層されて係合突起２６３が形成される。

次に、図１５に示すように、コア形成工程において、第一コアブロック２５と第二コアブロック２６とを、両者の傾斜側面２５１、２６１を互いに離反させ、且つ、周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ９）よりも外周側（Ｗ１０）で大きくなるように組み合わせて周方向に並べることによって、ロータコア３３を製造する。ここでは、垂直側面（２５２、２６２）同士を接触させている。

このロータコア３３は、第一コアブロック２５及び第二コアブロック２６に係合突起（２５３、２６３）が形成されているので、これら係合突起（２５３、２６３）を上記フレーム２ａの保持空間２ｅの内壁に形成された段部に係合させることができる。このことで、ロータコア３３の磁極面とステータ３との距離をより小さくすることができ、回転電機の効率を高めることができる。

「第五変形例」
本発明は、図１６に示す第五変形例のように実施してもよい。第五変形例は、ロータコア３４の磁極面に溝部（２７３、２８３）を形成した点に特徴がある。

ロータコア３４は、第一コアブロック２７と第二コアブロック２８とを、両者の傾斜側面２７１、２８１を互いに離反させ、且つ、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周方向に並べて構成されている。ここでは、垂直側面（２７２、２８２）同士を接触させている。そして、第一コアブロック２７及び第二コアブロック２８は、上側部または下側部に凹部（１７５、１８５）を備えた第一コアシート１７及び第二コアシート１８をそれぞれ積層して形成されている。この変形例では、第一コアシート１７及び第二コアシート１８の凹部（１７５、１８５）を、固定切断部を用いて形成しているが、可動切断部によって形成してもよい。

このロータコア３４は、磁極面に溝部（２７３、２８３）が形成されているので、これら溝部を、コギング防止用補助溝とすることができる。

なお、上記「第四変形例」においては、図１５に示すように、第一コアブロック２５と第二コアブロック２６とを、両者の傾斜側面２５１、２６１を互いに離反させるように並べてロータコア３３を製造しているが、両者の傾斜側面２５１、２６１を互いに接近させ、その係合突起（２５３、２６３）同士を接触させて並べてもよい。このとき、係合突起（２５３、２６３）により磁極面に形成される溝部をコギング防止用補助溝とすることができる。

「第六変形例」
本発明は、図１７に示す第六変形例のように実施してもよい。第六変形例は、ロータコア３５の磁極面に斜面部（６１３、６２３）を形成した点に特徴がある。

ロータコア３５は、第一コアブロック６１と第二コアブロック６２とを、両者の傾斜側面６１１、６２１を互いに離反させ、且つ、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周方向に並べて構成されている。ここでは、垂直側面（６１２、６２２）同士を接触させている。そして、第一コアブロック６１及び第二コアブロック６２は、上側部または下側部に斜辺部（５１５、５２５）を備えた第一コアシート５１及び第二コアシート５２をそれぞれ積層して形成されている。この変形例では、第一コアシート５１及び第二コアシート５２の斜辺部（５１５、５２５）を、可動切断部を用いて形成しているが、固定切断部によって形成してもよい。

このロータコア３５は、磁極面の周方向端部に斜面部（６１３、６２３）が形成されているので、磁極面の周方向端部においてステータとの距離を大きくすることができ、エアギャップ磁束密度を正弦波に近づけて分布させることができ、誘起電圧を正弦波化してコギングを低減することができる。

「第七変形例」
本発明は、図１８及び図１９に示す第七変形例のように実施してもよい。第七変形例は、４つの同一形状のコアブロック（７１、７２、７３、７４）を並べてロータコア３６を構成した点に特徴がある。

即ち、コア成形工程において、まず、一の第一コアブロック７１と一の第二コアブロック７２とを、両者の傾斜側面７１１、７２１を互いに離反させ、且つ、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周方向に並べる。ここでは、垂直側面（７１２、７２２）同士を接触させている。次に、他の第一コアブロック７３と他の第二コアブロック７４とを、両者の傾斜側面７３１、７４１をそれぞれ、第一コアブロック７１及び第二コアブロック７２の傾斜側面７１１、７２１に接近させ、且つ、周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ１１）よりも外周側（Ｗ１２）で大きくなるように組み合わせて並べることによって、ロータコア３６を製造している。

ここで、各コアブロックにおいて、傾斜側面（７１１、７２１、７３１、７４１）と垂直側面（７１２、７２２、７３２、７４２）とが成す角度は、ロータの磁極数をＮｐとすると、９０÷Ｎｐ（度）であることが望ましい。４つのコアブロックを組み合わせたとき、両端に位置する他の第一コアブロック７３の垂直側面７３２と他の第二コアブロック７４の垂直側面（７４２）とが３６０÷Ｎｐ（度）をなすことになり、ロータコア３６を周方向にＮｐ個並べたときに、互いに隣接する磁極の対向する傾斜側面が平行となるからである。

このロータコア３６は、コア端面（磁極面）の周方向端部において、シート面Ｌと直交する垂直側面（７３２、７４２）が位置して電磁鋼板の板厚毎の段差がないため、各電磁鋼板の厚み方向において磁束密度の粗密がなく、鉄損を低減することができる。また、磁極面でシート面Ｌの方向が屈曲し、より円弧に近似するため、磁束の流れにそった鋼板面を実現できる。さらに、コアブロックが４つに分割されているため、更なる渦電流低減効果を得ることができる。

なお、この第七変形例では、同一形状のコアブロック（７１、７２、７３、７４）を並べてロータコア３６を構成しているが、上記他の第一コアブロック７３及び他の第二コアブロック７４の代わりに、上記一の第一コアブロック７１及び一の第二コアブロック７２とは周方向の打抜き幅（コアシートの内側部と外側部との間隔）が異なる他のコアブロックを並べてもよい。

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、上記実施形態及び変形例では、複数の第一コアブロック及び複数の第二コアブロックのうちから選択した二つを周方向に並べてロータコアを製造しているが、三つ以上のコアブロックを用いてロータコアを製造してもよい。また、上記実施形態及び変形例では、二つのコアブロックを互いに接触させて並べているが、二つのコアブロックの間に、例えば径方向にコアシートを積層した直方体形状の他のコアブロックを介在させてもよく、絶縁体を介在させてもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、ロータコアの磁極面が平面である例を示したが、中心ほどエアギャップを小さくするべく、かまぼこ型であってもよい。また、第一コアシート及び第二コアシートの内側部または外側部に、一対の上下対称の突起部を形成してもよい。

１０：アキシャルギャップ型回転電機
１：回転軸
２：ロータ
２０、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６：ロータコア
３：ステータ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：電磁鋼板
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６：可動切断部
Ｐ２、Ｐ５、Ｐ７：固定切断部
１１、１３、１５、１７、５１：第一コアシート
１１１、１３１、１５１：内側部
１１２、１３３、１５３：外側部
Ｄ１１〜Ｄ１９：第一コアシートの内側部と外側部との間隔
１２、１４、１６、１８、５２：第二コアシート
１２１、１４１、１６１：内側部
１２２、１４３、１６３：外側部
Ｄ２１〜Ｄ２９：第二コアシートの内側部と外側部との間隔
２１、２３、２５、２７、６１、７１、７３：第一コアブロック
２１１、２３１、２５１、２７１、６１１、７１１、７３１：傾斜側面
２１２、２３２、２５２、２７２、６１２、７１２、７３２：垂直側面
２２、２４、２６、２８、６２、７２、７４：第二コアブロック
２２１、２４１、２６１、２８１、６２１、７２１、７４１：傾斜側面
２２２、２４２、２６２、２８２、６２２、７２２、７４２：垂直側面
Ｌ：シート面

Claims (8)

1. 電磁鋼板を打ち抜いて得た複数のコアシート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ロータコアであって、
   前記ロータコアは、積層したコアシートのシート面に対し傾斜する傾斜側面をそれぞれ有する複数の第一コアブロック及び複数の第二コアブロックのうちの少なくとも二つを、周方向の幅が内周側よりも外周側で大きくなるように周方向に並べて構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ロータコア。
2. 電磁鋼板を打ち抜いて得た複数のコアシート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ロ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変え得る可動切断部により一対の第一コアシート及び第二コアシートの互いに対向する各内側部を形成する一方、前記電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した固定切断部により該第一コアシート及び該第二コアシートの各外側部を形成することによって、前記内側部と前記外側部との間隔を異ならせた複数対の第一コアシート及び第二コアシート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前記間隔の異なる複数の第一コアシートを打抜き順に積層して、シート面と斜交する傾斜側面を有する複数の第一コアブロックを形成する第一積層工程と、
   前記打抜き工程により得られた前記間隔の異なる複数の第二コアシートを打抜き順に積層して、シート面と斜交する傾斜側面を有する複数の第二コアブロックを形成する第二積層工程と、
   複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの少なくとも二つを並べてロータコアを形成するコア形成工程と、
   を有し、
   前記第一積層工程において、
   複数の前記第一コアシートを前記間隔の大小の順に積層することによって、前記第一コアブロックの傾斜側面を形成し、
   前記第二積層工程において、
   前記第一コアブロックの傾斜側面を形成する前記第一コアシートと対に打抜き形成された前記第二コアシートを積層することによって、前記第二コアブロックの傾斜側面を形成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ロータコアの製造方法。
3. 前記コア形成工程において、
   複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、それぞれの前記傾斜側面を互いに離反させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べることを特徴とした請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
4. 前記打抜き工程において、前記第一コアシート及び前記第二コアシートの各外側部に、外側へ開口した凹部を形成し、
   前記第一積層工程および前記第二積層工程において、前記凹部を積層することによって永久磁石を収容可能な収容凹部を形成する、
   ことを特徴とした請求項３記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
5. 前記収容凹部の奥底面を前記傾斜側面と略平行に形成することを特徴とした請求項４記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
6. 前記コア形成工程において、
   複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、それぞれの前記傾斜側面を互いに離反させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べ、
   更に、当該二つのコアブロックの周方向の両端にそれぞれ、当該コアブロックと同一形状の他の第一コアブロック又は第二コアブロックをその傾斜側面を接近させて並べる、
   ことを特徴とした請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
7. 前記コア形成工程において、
   複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、それぞれの前記傾斜側面を互いに接近させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べることを特徴とした請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
8. 前記コア形成工程において、
   複数の前記第一コアブロック及び複数の前記第二コアブロックのうちの二つを、一方の前記傾斜側面のみを接近させ、且つ、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように周方向に並べることを特徴とした請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。

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