JP6244990B2 - 固定子鉄心、固定子鉄心の製造方法、固定子、回転電機および車輪 - Google Patents

Description

本発明は、磁性鋼板を用いて成形されるティース部を有する固定子鉄心、固定子鉄心の製造方法、固定子、回転電機および車輪に関する。

従来では、巻線スペースを確実に確保するとともに、従来よりも体格を小さくすることを目的とするアキシャルギャップ型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型回転電機のティース部は、複数枚の磁性薄板を積層して成形される。

特開２０１３−１６２６７７号公報

しかし、複数枚の磁性薄板を積層しただけのティース部は、角部が角ばっているので、そのまま巻線を巻き回すと角部で損傷（例えば巻線に絶縁被膜が破れる等）する場合がある。この損傷を防止するため、巻線の巻き回し前にティース部をインシュレータ（insulator；絶縁体や絶縁材などの絶縁性部材）で覆うのが一般的である。

インシュレータで覆った場合でも、厚みが薄い等のように強度が不足すると、巻線が損傷する可能性がある。よって、ティース部の角部に対抗できる強度のインシュレータで覆わなければならない。絶縁性樹脂をインシュレータとして用いる場合は、所定の厚み以上で覆う必要がある。絶縁性樹脂の厚みが増すにつれて損傷し難くなる反面、巻線の占積率が下がるために同一体格の固定子では性能（例えば磁束やトルク等）が低下してしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、同一体格における巻線の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる固定子鉄心、固定子鉄心の製造方法、固定子、回転電機および車輪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第１の発明は、磁性鋼板を用いて成形されるティース部を有する固定子鉄心において、前記固定子鉄心は、ヨークを有せず、軸穴を有するセンターピースと、前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とが樹脂で一体化されたものであり、前記ティース部は、巻き回される巻線と接触し得る全ての角部が丸められていることを特徴とする。

この構成による固定子鉄心は、ヨークを有せず、センターピースと複数のティース部とが樹脂で一体化されたものである。それぞれのティース部は巻線と接触し得る全ての角部が丸められるので、当該角部に巻線を巻き回しても損傷しない。そのため、丸められた角部をインシュレータで覆う場合には強度を低く（例えば厚みを薄くする等）してもよく、インシュレータで覆わなくてもよい。同一体格の固定子鉄心では、インシュレータが薄くなる分だけ巻線を太くすることができるので、巻線の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

第２の発明は、磁性鋼板を用いて成形されるティース部を有する固定子鉄心の製造方法において、一以上の前記磁性鋼板を内部側に配置する内部配置工程と、巻線と接触し得る全ての角部が丸められた一以上の前記磁性鋼板を外部側に配置する外部配置工程と、前記内部配置工程および前記外部配置工程によって配置された複数の前記磁性鋼板を積層して固定することで前記ティース部を成形する積層成形工程と、軸穴を有するセンターピースと、前記積層成形工程によって成形されて前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とを成形型に入れて、樹脂で一体化して固定する成形固定工程と、を有することを特徴とする。
第３の発明は、磁性鋼板を用いて成形されるティース部を有する固定子鉄心の製造方法において、一以上の前記磁性鋼板を積層して積層体を成形する積層体成形工程と、巻き回される巻線が接触し得る全ての角部が丸められるように、前記積層体成形工程で成形された前記積層体について前記巻線と接触し得る面に沿って長板状の磁性鋼板で巻き付けて前記ティース部を成形する巻付工程と、軸穴を有するセンターピースと、前記巻付工程によって成形されて前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とを成形型に入れて、樹脂で一体化して固定する成形固定工程と、を有することを特徴とする。
第４の発明は、磁性鋼板を用いて成形されるティース部を有する固定子鉄心の製造方法において、前記磁性鋼板は一以上の長板状部材であり、巻線と接触し得る全ての前記角部が丸められるように、曲げ方向を変えながら複数回折り曲げて前記ティース部を成形する折曲工程と、軸穴を有するセンターピースと、前記折曲工程によって成形されて前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とを成形型に入れて、樹脂で一体化して固定する成形固定工程と、を有することを特徴とする。

これらの構成によれば、ヨークを有せず、センターピースと複数のティース部とが樹脂で一体化された固定子鉄心が製造される。結果としてティース部を構成する全ての角部が丸められる。当該角部に巻線を巻き回しても損傷しない。そのため、丸められた角部をインシュレータで覆う場合には強度を低く（例えば厚みを薄くする等）してもよく、インシュレータで覆わなくてもよい。同一体格の固定子鉄心では、インシュレータが薄くなる分だけ巻線を太くすることができるので、巻線の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

第５の発明は、固定子において、請求項１から５のいずれか一項に記載の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻き回される前記巻線と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、同一体格における巻線の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる固定子を提供することができる。

第６の発明は、回転電機において、請求項１０に記載の固定子と、回転子とを有することを特徴とする。

この構成によれば、同一体格における巻線の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる回転電機を提供することができる。

第７の発明は、車輪において、請求項１１または１２に記載の回転電機を有することを特徴とする。

この構成によれば、同一体格における巻線の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる車輪を提供することができる。

なお「磁性鋼板」は、磁束が流れる部材であればよいので、鋼板に限られない磁性薄板を含む。「巻線と接触し得る角部」は、実際に巻線と接触するか否かを問わず、巻線の巻き回しに関与する角部である。言い換えれば、巻線と交差する辺を有する角部である。

ティース部の第１構成例を模式的に示す斜視図である。 図１の矢印Ｄ１ａ方向からみた側面図である。 図１の矢印Ｄ１ｂ方向からみた側面図である。 磁性鋼板の積層過程を説明する図である。 ティース部の第２構成例を模式的に示す斜視図である。 図５の矢印Ｄ３方向からみた側面図である。 磁性鋼板を積層する積層工程を説明する図である。 磁性鋼板を巻き付ける巻付工程を説明する図である。 面方向から相対的に加圧して成形する加圧成形工程を説明する図である。 ティース部の第３構成例を模式的に示す斜視図である。 図１０の矢印Ｄ７方向からみた側面図である。 第３構成例の第１成形体を成形する成形工程を説明する斜視図である。 第３構成例の第２成形体を成形する成形工程を説明する斜視図である。 第３構成例の第３成形体を成形する成形工程を説明する斜視図である。 ティース部の第３構成例を組み立てる組立工程を説明する図である。 ティース部の第４構成例を模式的に示す斜視図である。 図１６の矢印Ｄ１８方向からみた側面図である。 第４構成例の第１成形体を成形する成形工程を説明する斜視図である。 第４構成例の第２成形体を成形する成形工程を説明する斜視図である。 第４構成例の第３成形体を成形する成形工程を説明する斜視図である。 ティース部の第４構成例を組み立てる組立工程を説明する図である。 ティース部の第５構成例を模式的に示す斜視図である。 図２２の矢印Ｄ２１方向からみた側面図である。 第４構成例を成形する成形工程を説明する斜視図である。 成形型の構成例を模式的に示す平面図である。 ティース部とピース本体を収容した状態を模式的に示す平面図である。 固定子鉄心の構成例を模式的に示す断面図である。 回転子の構成例を模式的に示す平面図である。 回転電機を含む車輪の構成例を模式的に示す断面図である。 ティース部の第６構成例を模式的に示す側面図である。 ティース部の第７構成例を模式的に示す側面図である。

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、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。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いるとは限らない。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。英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。例えば「ティース部１０Ａ〜１０Ｅ」は「ティース部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ」を意味し、「磁性鋼板１１〜１５」は「磁性鋼板１１，１２，１３，１４，１５」を意味する。

〔ティース部の第１構成例〕
固定子鉄心の一部をなすティース部の第１構成例について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１に示すティース部１０Ａは、ティース部１０の一例であって、磁性鋼板１１ａ〜１１ｄを有する。図１の矢印Ｄ１ａ方向からみると図２のようになり、同じく矢印Ｄ１ｂ方向からみると図３のようになる。矢印Ｄ１ｂ方向からみる形状は、後述する第２構成例〜第５構成例についても同様である。

図３に示すティース部１０Ａは、二点鎖線で示す巻線４０と接触し得る全ての角部が丸められてラウンド部位Ｒになっている。磁性鋼板１１ｃ，１１ｄを同じ大きさで成形し、磁性鋼板１１ａ，１１ｂは外径側（図２の上側）が広がり、内径側（図２の下側）が狭くなるように縦方向（径方向）長さを調整して成形する。磁性鋼板１１ａは角部となる２辺が丸められ、磁性鋼板１１ｂ，１１ｃは角部となる１辺が丸められる。

ティース部１０Ａは、磁性鋼板１１ａ〜１１ｃについて所要の角部を予め丸めておき、磁性鋼板１１ｄとあわせて図４に示すように積層して成形される。このティース部１０Ａの製造は、内部配置工程，外部配置工程，積層成形工程などからなる。

内部配置工程は、一以上の磁性鋼板１１ｄを内部側に配置する。複数枚の磁性鋼板１１ｄを積層した積層体に代えて、当該積層体と同一形状の単体を用いてもよい。この場合も単体を内部側に配置する。外部配置工程は、巻線４０と接触し得る角部が丸められた磁性鋼板１１ａ〜１１ｃを外部側に配置する。内部配置工程と外部配置工程は順不同で行ってよい。これらの配置後に積層成形工程を行う。積層成形工程は、磁性鋼板１１ａ〜１１ｄを矢印Ｄ２ａや矢印Ｄ２ｂのように相対的に移動させて積層する。積層する磁性鋼板１１ａ〜１１ｄの各枚数は任意に設定してよい。図１や図３では２段の段差を設けているが、固定子鉄心の大きさに合わせて任意の段差（例えば１段や３段以上等）を設けてもよく、段差を設けなくてもよい。積層する時以降は、型くずれ防止のために圧着やネジ止め等で固定するとよい。

〔ティース部の第２構成例〕
固定子鉄心の一部をなすティース部の第２構成例について、図５〜図９を参照しながら説明する。図５に示すティース部１０Ｂは、ティース部１０の一例であって、磁性鋼板１２ａ〜１２ｅを有する。図５の矢印Ｄ３方向からみると図６のようになる。

図６に示すティース部１０Ｂは、巻線４０（図２を参照）と接触し得る全ての角部が丸められてラウンド部位Ｒになっている。図７に示すように、一以上の磁性鋼板１２ｄを同じ大きさで成形し、磁性鋼板１２ａ〜１２ｄは外径側（図６，図７の上側）が広がり、内径側（図６，図７の下側）が狭くなるように縦方向長さを調整して成形する。ティース部１０Ｂの製造は、積層体成形工程や巻付工程などからなる。

積層体成形工程は、磁性鋼板１２ａ〜１２ｄを積層して、図８に示すような積層体１２ｆを成形する。すなわち、磁性鋼板１２ａ〜１２ｄを矢印Ｄ４ａや矢印Ｄ４ｂのように相対的に移動させて積層する。積層に用いる磁性鋼板１２ａ〜１２ｄの各枚数は、固定子鉄心や磁束の大きさ等に応じて任意に設定してよい。図５，図６では磁性鋼板１２ａ，１２ｂによって２段の段差を設けているが、固定子鉄心や磁束の大きさ等に応じて任意の段差（例えば１段や３段以上等）を設けてもよく、段差を設けなくてもよい。積層後は、型くずれ防止や磁性鋼板１２ｅの巻き付けを容易にするために、例えば圧着，ネジ止め，接着等によって積層体１２ｆ全体を固定するとよい。

巻付工程は、積層体成形工程で成形された積層体１２ｆに対して、図８に示す矢印Ｄ５のように（すなわち巻線４０の巻き回しと同様に）、磁性鋼板１２ｅを巻き付ける。磁性鋼板１２ｅは「巻付体」に相当する。磁性鋼板１２ｅを巻き付けた後の状態を図９に示す。磁性鋼板１２ｅの巻き付けで生じる隙間Ｇ１は、一般的に製造誤差範囲内の大きさであり、巻線４０（図２を参照）が損傷するのを防止するために限りなくゼロに近いほうがよい。図９に示すティース部１０Ｂは巻線４０と接触し得る角部（図９では四隅）が丸められているので、このまま用いてもよい。

ティース部１０Ｂを図５，図６に示す形状にするには、さらに加圧成形工程を行うとよい。加圧成形工程は、成形型や加工機等を用いて面方向（図９の矢印Ｄ６ａや矢印Ｄ６ｂの方向；固定子鉄心の周方向に相当）から相対的に加圧して成形する。

上述したティース部１０Ｂの製造例では、積層体成形工程の後に巻付工程を行った。これに限らず、積層体成形工程と巻付工程は並行して行ってもよく、巻付工程の後に積層体成形工程を行ってもよい。すなわち、積層体成形工程と巻付工程は順不同で行ってよい。巻付工程の後に積層体成形工程を行う場合は、積層体１２ｆが入るように筒状に磁性鋼板１２ｅを成形し、磁性鋼板１２ｅの内側に積層体１２ｆを入れるとよい。さらに、必要に応じて成形型や加工機等を用いて面方向から加圧成形してもよい。

〔ティース部の第３構成例〕
固定子鉄心の一部をなすティース部の第３構成例について、図１０〜図１５を参照しながら説明する。図１０に示すティース部１０Ｃは、ティース部１０の一例であって、磁性鋼板１３を用いて成形される成形体１３ａ〜１３ｃを有する。図１０の矢印Ｄ７方向からみると図１１のようになる。

図１１に示すティース部１０Ｃは、巻線４０（図２を参照）と接触し得る全ての角部（図１１では８つの角部）が丸められてラウンド部位Ｒになっている。このティース部１０Ｃは、図１２〜図１４にそれぞれ示す成形体１３ａ〜１３ｃを有する。

成形体１３ａ〜１３ｃは、いずれも曲げ方向を変えながらに複数回折り曲げる折曲工程を行うことで成形される。必要に応じて、成形型や加工機等を用いて面方向から加圧して成形する加圧成形工程を行ってもよい。成形体１３ａ〜１３ｃの成形は順不同で行ってよい。以下では、各成形体の折曲工程や加圧成形工程について簡単に説明する。

図１２には、成形体１３ａの折曲工程と加圧成形工程を示す。例えば左上側→右上側→右下側→左下側の形状に変化するように加工する。左上側の長板状部材は磁性鋼板１３であり、面方向（矢印Ｄ８ａや矢印Ｄ８ｂの方向）から相対的に加圧して成形すると、右上側の階段状形状になる。階段状形状になった部材について、両端部がＪ字状になるように所定方向（矢印Ｄ９ａや矢印Ｄ９ｂの方向）に折り曲げると、右下側の折り曲げ体になる。さらに、右下側に示す部材の中央部がＵ字状になるように所定方向（矢印Ｄ１０ａや矢印Ｄ１０ｂの方向）に折り曲げると、左下側に示す成形体１３ａが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げることで成形体１３ａが成形される。

図１３には、成形体１３ｂの折曲工程と加圧成形工程を示す。例えば左上側→右上側→右下側→左下側の形状に変化するように加工する。左上側の長板状部材は磁性鋼板１３であり、長手方向の一方側端部（図１３では下側端部）が折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ１１方向）に折り曲げると、右上側の折り曲げ体になる。次に、長手方向の他方側端部（図１３では上側端部）が折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ１２方向）に折り曲げると、右下側の折り曲げ体になる。さらに、右下側の折り曲げ体に対して、面方向（矢印Ｄ１３ａや矢印Ｄ１３ｂの方向）から相対的に加圧して成形すると、左下側に示す階段状の成形体１３ｂが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げることで成形体１３ｂが成形される。

図１４には、成形体１３ｃの折曲工程と加圧成形工程を示す。例えば左上側→右上側→右下側→左下側の形状に変化するように加工する。左上側の長板状部材は磁性鋼板１３であり、長手方向の一方側端部（図１４では下側端部）が折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ１４方向；矢印Ｄ１１と逆方向）に折り曲げると、右上側の折り曲げ体になる。次に、長手方向の他方側端部（図１４では上側端部）が折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ１５方向；矢印Ｄ１２と逆方向）に折り曲げると、右下側の折り曲げ体になる。さらに、右下側の折り曲げ体に対して、面方向（矢印Ｄ１６ａや矢印Ｄ１６ｂの方向）から相対的に加圧して成形すると、左下側に示す階段状の成形体１３ｃが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げることで成形体１３ｃが成形される。なお、成形体１３ｂと成形体１３ｃの形状は向きを変えれば同じ（すなわち鏡像）になるので、図１３または図１４に示すいずれの工程で成形してもよい。

図１５には、図１２〜図１４にそれぞれ示す成形体１３ａ〜１３ｃを用いて、ティース部１０Ｃを組み立てる組立工程を示す。組立工程は、成形体１３ａの内側に対して、矢印Ｄ１７のように成形体１３ｂ，１３ｃを収容して組み立てる。成形体１３ｂと成形体１３ｃの形状は鏡像であるのが望ましい。この組立工程を経て、図１０や図１１に示すティース部１０Ｃが製造される。なお組立工程の後、必要に応じて（例えば最終形状に成形する目的や、製造公差範囲内に収める目的等で）面方向から相対的に加圧成形してもよい。

〔ティース部の第４構成例〕
固定子鉄心の一部をなすティース部の第４構成例について、図１６〜図２１を参照しながら説明する。図１６に示すティース部１０Ｄは、ティース部１０の一例であって、磁性鋼板１４を用いて成形される成形体１４ａ〜１４ｃを有する。図１６の矢印Ｄ１８方向からみると図１７のようになる。

図１７に示すティース部１０Ｄは、巻線４０（図２を参照）と接触し得る全ての角部（図１７では４つの角部）が丸められてラウンド部位Ｒになっている。このティース部１０Ｄは、図１８〜図２０にそれぞれ示す成形体１４ａ〜１４ｃを有する。

成形体１４ａ〜１４ｃは、いずれも曲げ方向を変えながらに複数回折り曲げる折曲工程を行うことで成形される。成形体１４ａ〜１４ｃの成形は順不同で行ってよい。以下では、各成形体の折曲工程について簡単に説明する。

図１８には、成形体１４ａの折曲工程を示す。例えば左側→中側→右側の形状に変化するように加工する。左側の長板状部材は磁性鋼板１４であり、両端部がＪ字状になるように所定方向（矢印Ｄ１９ａや矢印Ｄ１９ｂの方向）に折り曲げると、中側の折り曲げ体になる。さらに、中側に示す部材の中央部がＵ字状になるように所定方向（矢印Ｄ２０ａや矢印Ｄ２０ｂの方向）に折り曲げると、右側に示す成形体１４ａが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げることで成形体１４ａが成形される。

図１９には、成形体１４ｂの折曲工程を示す。例えば左側→中側→右側の形状に変化するように加工する。左側に示す長板状部材は磁性鋼板１４であり、長手方向の一方側端部（図１９では下側端部）が折り重なり、かつ、他方側端部（図１９では上側端部）と角度θ１をなすように所定方向（例えば矢印Ｄ２１方向）に折り曲げると、中側の折り曲げ体になる。さらに、他方側端部が折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ２２方向）に折り曲げると、右側に示す成形体１４ｂが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げることで成形体１４ｂが成形される。

図２０には、成形体１４ｃの折曲工程を示す。例えば左側→中側→右側の形状に変化するように加工する。左側の長板状部材は磁性鋼板１４であり、長手方向の一方側端部（図２０では下側端部）が折り重なり、かつ、他方側端部（図２０では上側端部）と角度θ２をなすように所定方向（例えば矢印Ｄ２３方向；矢印Ｄ２１と逆方向）に折り曲げると、中側の折り曲げ体になる。角度θ２は角度θ１と同じでもよく、異なってもよい。さらに、他方側端部が折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ２４方向；矢印Ｄ２２と逆方向）に折り曲げると、右側に示す成形体１４ｃが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げることで成形体１４ｃが成形される。なお、成形体１４ｂと成形体１４ｃの形状は向きを変えれば同じ（すなわち鏡像）になるので、図１９または図２０に示すいずれの工程で成形してもよい。

図２１には、図１８〜図２０にそれぞれ示す成形体１４ａ〜１４ｃを用いて、ティース部１０Ｃを組み立てる組立工程を示す。組立工程は、成形体１４ａの内側に対して、矢印Ｄ２５のように成形体１４ｂ，１４ｃを収容して組み立てる。成形体１４ｂと成形体１４ｃの形状は鏡像であるのが望ましい。この組立工程を経て、図１０や図１１に示すティース部１０Ｃが製造される。なお組立工程の後、必要に応じて（例えば最終形状に成形する目的や、製造公差範囲内に収める目的等で）面方向から相対的に加圧成形してもよい。

〔ティース部の第５構成例〕
固定子鉄心の一部をなすティース部の第５構成例について、図２２〜図２４を参照しながら説明する。図２２に示すティース部１０Ｅは、ティース部１０の一例であって、磁性鋼板１５を用いて成形される。図２２の矢印Ｄ２６方向からみると図２３のようになる。

図２３に示すティース部１０Ｅは、巻線４０（図２を参照）と接触し得る全ての角部（図２３では８つの角部）が丸められてラウンド部位Ｒになっている。このティース部１０Ｅは、長板状で１枚の磁性鋼板１５を用いて、図２４に示す工程で成形される。

図２４の左上側には、既に磁性鋼板１５の一方側端部（図２４では上側端部）が折り重なるように折り曲げられている。折り重なる部位を以下では「折重部位」と呼ぶ。左上側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ２７方向）に折り曲げると、中上側の折り曲げ体になる。中上側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ２８方向）に折り曲げると、右上側の折り曲げ体になる。

右上側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ２９方向）に折り曲げると、右中側の折り曲げ体になる。右中側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ３０方向）に折り曲げると、中央側の折り曲げ体になる。中央側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ３１方向）に折り曲げると、左中側の折り曲げ体になる。左中側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ３２方向）に折り曲げると、左下側の折り曲げ体になる。

左下側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ３３方向）に折り曲げると、中下側の折り曲げ体になる。中下側の折り曲げ体について、折重部位に折り重なるように所定方向（例えば矢印Ｄ３４方向）に折り曲げると、右下側の折り曲げ体になる。右下側の折り曲げ体について、面方向（矢印Ｄ３５ａや矢印Ｄ３５ｂの方向）から相対的に加圧して成形すると、図２２や図２３に示すティース部１０Ｅが成形される。このように、曲げ方向を変えて折り曲げ、面方向から加圧することでティース部１０Ｅが成形される。

〔固定子（ステータ）の製造例〕
上述した第１構成例〜第５構成例によって成形されるティース部１０（１０Ａ〜１０Ｅ）を有する固定子３０（図２７を参照）の製造方法について、図２５と図２６を参照しながら説明する。当該製造方法は、配置工程，成形固定工程，巻回工程などを有する。各工程は、特に明記しない限り、順不同で行ってよい。

配置工程は、成形型２０に対して、センターピース６０や、当該センターピース６０の周縁に沿って一以上のティース部１０などを配置する。図２５に示す成形型２０は、一以上で所定数の収容部２１や、突起部２２，２３などを有する。収容部２１は、ティース部１０を配置して収容する部位である。収容部２１の数はティース部１０の数と同じである。ティース部１０の数（Ｓｃ）は、相数（Ｐｈ）と極数（Ｐｏ）とを乗算した数以上（すなわちＳｃ≧Ｐｈ×Ｐｏ）で設定する。この設定によれば、相数に応じた回転子８０（図２８，図２９を参照）の回転制御を行うことができる。突起部２２は必要に応じて設けられ、例えば配線用穴として用いる。突起部２３は、センターピース６０の軸穴６２と同心軸上にあり、支軸９０を通す貫通孔８３（図２９を参照）になる。図２６には、センターピース６０やティース部１０を収容部２１に配置した後の成形型２０を示す。

成形固定工程は、配置工程の後に行われる。当該成形固定工程は、溶融物を成形型２０に入れて、センターピース６０と複数のティース部１０を一体化して固定する。溶融物の材料は任意に設定してよいが、本形態では樹脂５０を用いる。樹脂５０が固形化した後に成形型２０から外すと、図２７に示す固定子鉄心７０が製造される。固定子鉄心７０は、センターピース６０や複数のティース部１０などを有する。センターピース６０は、ピース本体６１や、ピース本体６１に設けた軸穴６２などを有する。巻線４０を巻き回す対象となるティース部１０の面を覆う樹脂５０は、インシュレータの役割をも担う。

巻回工程は、ティース部１０に対して巻線４０の巻回（巻き回すこと）を行ったり、予め巻回後の形態となるように巻線４０を組成してからティース部１０を挿入したりする。ティース部１０と巻線４０の間にインシュレータ４１を介在させてもよく、介在させなくてもよい。巻線４０は、相数（例えば二相，三相，六相等）に応じた本数で巻き回す。図２７には、固定子鉄心７０（具体的にはティース部１０）に対して、インシュレータ４１を介して巻線４０が巻き回された固定子３０を示す。固定子３０は、固定子鉄心７０，巻線４０，インシュレータ４１などを有する。

〔回転子（ロータ）の構成例〕
回転子８０（回転子８０Ａと回転子８０Ｂ）の構成例について、図２８を参照しながら説明する。なお、回転子８０Ａと回転子８０Ｂは同等に構成してよいので、以下では回転子８０Ａを代表して説明する。

図２８に示すように、回転子８０Ａは回転子鉄心８２や複数の磁石８１などを有する。回転子鉄心８２は任意の形状で成形可能であるが、本形態では円板状（円盤状）に成形している。この回転子鉄心８２は、支軸９０と同心軸上にあり、支軸９０よりも径が大きい貫通孔８３（軸孔）を有する。複数の磁石８１は板状に成形された磁性体であり、図示するように外周の周縁に沿ってタイル状に配置して固定される。各磁石８１の固定は、回転子鉄心８２の周縁部に直接行ってもよく、当該周縁部の内周側に成形されたボス（図示せず）に対して行ってもよい。固定手段は任意であり、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ハンダ付けやアーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などが該当する。隣り合う磁石８１同士を磁気的に分離するため、ギャップが設けられる。

〔回転電機と車輪の構成例〕
上述のように構成される固定子３０を含む回転電機１００と、当該回転電機１００を備える車輪２００の構成例を図２９に示す。

図２９の回転電機１００は、図２７に示す固定子３０や、図２８に示す回転子８０（８０Ａ，８０Ｂ）などを有する。固定子３０と回転子８０は、軸線方向ＡＸ（アキシャル方向）にギャップＧ２を介して対向する。ギャップＧ２の間隔は任意に設定してよいが、外力を受けて回転子８０が変形してもティース部１０と磁石８１が接触しないような値を設定するのが望ましい。図示しないが、一の固定子３０と一の回転子８０で回転電機１００を構成してもよい。また、径方向ＲＹ（ラジアル方向）にギャップを介して固定子（固定子３０に相当する）と回転子（回転子８０に相当する）を対向させて回転電機１００を構成してもよい。

図２９に示す車輪２００は、上述した回転電機１００のほかにホイールリム８４などを有する。タイヤ１１０の有無は問わない。回転電機１００を構成する支軸９０は車軸に相当し、回転子８０はホイールキャップを兼ねる。ホイールリム８４は、図２９に示すように一方または双方の回転子８０と一体成形してもよく、別体に成形したうえで固定してもよい。回転子８０と支軸９０の間には、ベアリング９１（９１Ａ，９１Ｂ）が介在される。この構成によって、回転子８０は支軸９０に対して回転自在に支持される。

タイヤ１１０はホイールリム８４に取り付けられ、図２９の例ではチューブレスタイヤを示す。制御装置（例えばＥＣＵ等）から伝達される制御信号に基づいて回転電機１００が作動し、回転子８０とともにタイヤ１１０が径方向ＲＹ（ラジアル方向）に沿って回転する。よって、車輪２００を自動車（車輪数を問わない）の駆動輪として用いることができる。なお、制御装置は車輪２００の内部に備えてもよく、車輪２００の外部（例えば車両等）に備えてもよい。

巻線４０は高密度で巻き回すことができるので、ティース部１０とホイールリム８４の隙間が少なくても確実に巻き回すことができる。逆に言えば、同じ剛性で成形されるティース部１０とホイールリム８４の隙間を従来よりも狭めることができる。

車輪２００が回転している時（例えば自動車の走行時）には、凹凸のある路面に接したり、障害物等に接触したりする場合がある。この場合において図２９に示すように成形される回転子８０（８０Ａ，８０Ｂ）は、路面や障害物等から支軸９０に向かう方向に外力を受ける。このような外力を受けても、回転子８０Ａは左方向に変形し、回転子８０Ｂは右方向に変形する。このように外力を受けて回転子８０Ａ，８０Ｂは非接触方向に変形するので、ティース部１０と磁石８１とが接触する事態を防止できる。

〔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、軸線方向ＡＸからみるティース部１０（１０Ａ〜１０Ｅ）の側面形状は、外径側（各図の上側）が広がり、内径側（各図の下側）が狭くなるように成形する構成とした（図２，図６，図１１，図１７，図２３を参照）。この形態に代えて、図３０に示すティース部１０Ｆのように外径側と内径側が同じ幅となるように成形してもよい。ティース部１０Ｆは、一以上の角部が丸められて外部側に配置される磁性鋼板１６ａや、内部側に配置される一以上の磁性鋼板１６ｂなどを有する。図示しないが、外径側が狭くなり、内径側が広がるように成形してもよい。ティース部１０の側面形状が相違するに過ぎないので、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、径方向ＲＹからみるティース部１０（１０Ａ〜１０Ｅ）の側面形状は、四角形状で成形する構成とした（図３を参照）。この形態に代えて、図３１に示すティース部１０Ｇのように外径側（図３１の上側）が内径側（図３１の下側）よりも幅広となる台形状に成形してもよい。ティース部１０Ｇは、図２の磁性鋼板１１ａに対応する磁性鋼板１７ａ、磁性鋼板１１ｂに対応する磁性鋼板１７ｂ、磁性鋼板１１ｃに対応する磁性鋼板１７ｃ、磁性鋼板１１ｄに対応する磁性鋼板（図示せず）などを有する。図示しないが、他の形状（四角形状や台形状を除く多角形状、楕円形状を含む円形状、複数の形状を合成した合成形状など）で成形してもよい。ティース部１０の側面形状が相違するに過ぎないので、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、ティース部１０（１０Ａ〜１０Ｅ）は巻線４０と接触し得る全ての角部が丸められている構成とした（図１，図５，図１０，図１６，図２２を参照）。この形態に代えて、一以上の角部を丸める構成としてもよい。すなわち、丸められた角部については、インシュレータ４１で覆う場合には強度を低くしてもよく、インシュレータで覆わなくてもよい。丸める角部が増えるにつれて、インシュレータ４１を薄くでき、巻線４０を太くすることができる。したがって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

上述した実施の形態では、巻線４０と接触し得る角部を丸める構成とした（図１，図５，図１０，図１６，図２２を参照）。この形態に代えて、巻線４０が損傷しない範囲で角部を面取りする構成としてもよい。丸める形態よりは劣るものの、角部の加工を行わない場合に比べてインシュレータ４１を薄くでき、巻線４０を太くすることができる。したがって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

上述した実施の形態では、固定子鉄心７０は、センターピース６０とティース部１０を樹脂５０で一体成形する構成とした（図２７を参照）。この形態に代えて、樹脂５０以外の材料（例えばアルミニウムなどの金属や、ステンレスなどの合金等）で一体成形する構成としてもよい。センターピース６０の外周縁にティース部１０の一部（例えば図４に示す磁性鋼板１１ｄや図７に示す磁性鋼板１２ｄ等）を成形してもよい。いずれの構成にせよ、固定子鉄心７０の構造が相違するに過ぎないので、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、回転電機１００を自動車の駆動輪である車輪２００に適用した（図２９を参照）。この形態に代えて、自動車以外の輸送機器（例えば自転車の駆動輪、機関車や電車の駆動輪、船舶のプロペラなど）に適用することもできる。対象となる輸送機器の相違に過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。

〔作用効果〕
上述した実施の形態および他の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。

（１）固定子鉄心７０は、ヨークを有せず、センターピース６０と複数のティース部１０とが樹脂５０で一体化されたものであり、それぞれのティース部１０（１０Ａ〜１０Ｅ）は巻線４０と接触し得る全ての角部が丸められている構成とした（図１，図５，図１０，図１６，図２２を参照）。この構成によれば、ティース部１０を構成する全ての角部が丸められるので、当該角部に巻線４０を巻き回しても損傷しない。そのため、丸められた角部をインシュレータ４１で覆う場合には強度を低くしてもよく、インシュレータで覆わなくてもよい。同一体格の固定子鉄心７０では、インシュレータ４１が薄くなる分だけ巻線４０を太くすることができるので、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（２）ティース部１０Ａは、一以上の磁性鋼板１１ｄを内部側に配置し、少なくとも巻線４０と接触し得る角部が丸められた一以上の磁性鋼板１１ａ〜１１ｃを外部側に配置して成形される構成とした（図１〜図４を参照）。この構成によれば、外部側に配置される磁性鋼板１１ａ〜１１ｃの角部が丸められるので、巻線４０を巻き回しても損傷しない。よって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（３）ティース部１０Ｂは、複数の磁性鋼板１２ｄを積層した積層体１２ｆと、積層体１２ｆについて巻線４０と接触し得る面に沿って長板状の磁性鋼板１２ｅで巻き付けた巻付体とを有する構成とした（図５〜図９を参照）。この構成によれば、巻付体である磁性鋼板１２ｅは積層体１２ｆの角部で丸められるので、巻線４０を巻き回しても損傷しない。よって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（４）ティース部１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅは、一以上の長板状部材である磁性鋼板１３〜１５を用いて、曲げ方向を変えながら複数回折り曲げられ、折り曲げによって巻線４０と接触し得る全ての角部が丸められる構成とした（図１０〜図２４を参照）。この構成によれば、折り曲げによって角部が丸められるので、巻線４０を巻き回しても損傷しない。よって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（５）ティース部１０Ｂ，１０Ｅは、成形型や加工機等を用いて面方向から加圧して成形される構成とした（図９，図２４を参照）。この構成によれば、最終形状に成形することができたり、製造公差範囲内に収めることができたりする。

（６）磁性鋼板１１を用いて成形されるティース部１０Ａを有する固定子鉄心７０の製造方法において、一以上の磁性鋼板１１ｄを内部側に配置する内部配置工程と、巻線４０と接触し得る全ての角部が丸められた一以上の磁性鋼板１１ａ〜１１ｃを外部側に配置する外部配置工程と、内部配置工程および外部配置工程によって配置された複数の磁性鋼板１１ｄを積層して固定することでティース部１０Ａを成形する積層成形工程と、軸穴６２を有するセンターピース６０と、積層成形工程によって成形されてセンターピース６０の周縁に沿って周方向に配置された複数のティース部１０Ａとを成形型２０に入れて、樹脂５０で一体化して固定する成形固定工程とを有する構成とした（図４，図２５〜図２７を参照）。この構成によれば、外部配置工程によって巻線４０と接触し得る全ての角部が丸められた磁性鋼板１１〜１５を外部側に配置され、結果としてティース部１０を構成する全ての角部が丸められる。当該角部に巻線４０を巻き回しても損傷しない。そのため、丸められた角部をインシュレータ４１で覆う場合には強度を低くしてもよく、インシュレータで覆わなくてもよい。同一体格の固定子鉄心７０では、インシュレータ４１が薄くなる分だけ巻線４０を太くすることができるので、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（７）磁性鋼板１２を用いて成形されるティース部１０Ｂを有する固定子鉄心７０の製造方法において、一以上の磁性鋼板１２ｄを積層して積層体１２ｆを成形する積層体成形工程（図７を参照）と、巻き回される巻線４０が接触し得る全ての角部が丸められるように積層体成形工程で成形された積層体１２ｆについて巻線４０と接触し得る面に沿って長板状の磁性鋼板１２ｅで巻き付けてティース部１０Ｂを成形する巻付工程（図８を参照）と、軸穴６２を有するセンターピース６０と、センターピース６０の周縁に沿って周方向に配置された複数のティース部１０Ｂとを成形型２０に入れて、樹脂５０で一体化して固定する成形固定工程（図２５〜図２７を参照）とを有する構成とした。この構成によれば、巻付体である磁性鋼板１２ｅは積層体１２ｆの角部で丸められるので、巻線４０を巻き回しても損傷しない。よって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（８）磁性鋼板１３〜１５を用いて成形されるティース部１０Ｃ〜１０Ｅを有する固定子鉄心７０の製造方法において、磁性鋼板１３〜１５は一以上の長板状部材であり、巻線４０と接触し得る全ての角部を丸めるように、曲げ方向を変えながらに複数回折り曲げてティース部１０Ｃ〜１０Ｅを成形する折曲工程（図１２〜図１４，図１８〜図２０，図２４を参照）と、軸穴６２を有するセンターピース６０と、センターピース６０の周縁に沿って周方向に配置された複数のティース部１０Ｂとを成形型２０に入れて、樹脂５０で一体化して固定する成形固定工程（図２５〜図２７を参照）とを有する構成とした。図示しないが、図１２〜図１４，図１８〜図２０，図２４に示す折り曲げ以外の折り曲げによってティース部１０Ｃ〜１０Ｅを成形してもよい。これらの構成によれば、折り曲げによって角部が丸められるので、巻線４０を巻き回しても損傷しない。よって、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる。

（９）成形型や加工機等を用いて面方向から加圧して成形する加圧成形工程を有する構成とした（図９，図２４を参照）。この構成によれば、最終形状に成形することができたり、製造公差範囲内に収めることができたりする。

（１０）固定子３０は、固定子鉄心７０と、固定子鉄心７０（具体的にはティース部１０）に巻き回される巻線４０とを有する構成とした（図２７，図２９を参照）。この構成によれば、固定子鉄心７０を同一体格とした場合における巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる固定子３０を提供することができる。

（１１）回転電機１００は、固定子３０と、回転子８０（８０Ａ，８０Ｂ）とを有する構成とした（図２９を参照）。この構成によれば、回転電機１００を同一体格とした場合における巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させることができる回転電機１００を提供することができる。

（１２）一の固定子３０に対して径方向（ＲＸ）と直交する軸線方向ＡＸにギャップＧ２を挟んで回転子８０Ａ，８０Ｂを対向させる構成とした（図２９を参照）。図示しないが、一の固定子３０に対して径方向ＲＹにギャップを挟んで回転子８０Ａ，８０Ｂを対向させる構成としてもよい。また、一の回転子８０（回転子８０Ａまたは回転子８０Ｂ）に対して軸線方向ＡＸまたは径方向ＲＹにギャップを挟んで複数の固定子３０を対向させる構成としてもよい。いずれの構成にせよ、巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させ得る回転電機１００を提供することができる。

（１３）車輪２００は、回転電機１００を有する構成とした（図２９を参照）。この構成によれば、車輪２００を同一体格とした場合における巻線４０の占積率を従来よりも向上させ、性能を向上させ得る車輪２００を提供することができる。

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ） ティース部
１１，１２，１３，１４，１５ 磁性鋼板（磁性薄板）
３０ 固定子
４０ 巻線
７０ 固定子鉄心（固定子コア）
８０（８０Ａ，８０Ｂ） 回転子
１００ 回転電機
２００ 車輪
Ｒ ラウンド部位（丸め部位）

Claims (13)

1. 磁性鋼板（１１，１２，１３，１４，１５）を用いて成形されるティース部（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）を有する固定子鉄心（７０）において、
   前記固定子鉄心は、ヨークを有せず、軸穴（６２）を有するセンターピース（６０）と、前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とが樹脂（５０）で一体化されたものであり、
   前記ティース部は、巻き回される巻線（４０）と接触し得る全ての角部が丸められていることを特徴とする固定子鉄心。
2. 前記ティース部（１０Ａ）は、一以上の前記磁性鋼板（１１ｄ）を内部側に配置し、少なくとも前記巻線と接触し得る角部が丸められた一以上の前記磁性鋼板（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を外部側に配置して成形されることを特徴とする請求項１に記載の固定子鉄心。
3. 前記ティース部（１０Ｂ）は、複数の前記磁性鋼板を積層した積層体（１２ｆ）と、前記積層体について前記巻線と接触し得る面に沿って長板状の前記磁性鋼板で巻き付けた巻付体（１２ｅ）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の固定子鉄心。
4. 前記ティース部（１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）は、前記磁性鋼板（１３，１４，１５）は一以上の長板状部材であり、曲げ方向を変えながらに複数回折り曲げられ、前記折り曲げによって前記巻線と接触し得る一以上の前記角部が丸められることを特徴とする請求項１に記載の固定子鉄心。
5. 前記ティース部（１０Ｂ，１０Ｅ）は、面方向から加圧して成形されることを特徴とする請求項４に記載の固定子鉄心。
6. 磁性鋼板（１１）を用いて成形されるティース部（１０Ａ）を有する固定子鉄心（７０）の製造方法において、
   一以上の前記磁性鋼板（１１ｄ）を内部側に配置する内部配置工程と、
   巻線（４０）と接触し得る全ての角部が丸められた一以上の前記磁性鋼板（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を外部側に配置する外部配置工程と、
   前記内部配置工程および前記外部配置工程によって配置された複数の前記磁性鋼板を積層して固定することで前記ティース部を成形する積層成形工程と、
   軸穴（６２）を有するセンターピース（６０）と、前記積層成形工程によって成形されて前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とを成形型（２０）に入れて、樹脂（５０）で一体化して固定する成形固定工程と、
   を有することを特徴とする固定子鉄心の製造方法。
7. 磁性鋼板（１２）を用いて成形されるティース部（１０Ｂ）を有する固定子鉄心（７０）の製造方法において、
   一以上の前記磁性鋼板（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）を積層して積層体（１２ｆ）を成形する積層体成形工程と、
   巻き回される巻線（４０）が接触し得る全ての角部が丸められるように、前記積層体成形工程で成形された前記積層体について前記巻線と接触し得る面に沿って長板状の磁性鋼板（１２ｅ）で巻き付けて前記ティース部を成形する巻付工程と、
   軸穴（６２）を有するセンターピース（６０）と、前記巻付工程によって成形されて前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とを成形型（２０）に入れて、樹脂（５０）で一体化して固定する成形固定工程と、
   を有することを特徴とする固定子鉄心の製造方法。
8. 磁性鋼板（１３，１４，１５）を用いて成形されるティース部（１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）を有する固定子鉄心（７０）の製造方法において、
   前記磁性鋼板は一以上の長板状部材であり、
   巻線（４０）と接触し得る全ての前記角部が丸められるように、曲げ方向を変えながら複数回折り曲げて前記ティース部を成形する折曲工程と、
   軸穴（６２）を有するセンターピース（６０）と、前記折曲工程によって成形されて前記センターピースの周縁に沿って周方向に配置された複数の前記ティース部とを成形型（２０）に入れて、樹脂（５０）で一体化して固定する成形固定工程と、
   を有することを特徴とする固定子鉄心の製造方法。
9. 前記磁性鋼板の面方向から加圧して成形する加圧成形工程を有することを特徴とする請求項８に記載の固定子鉄心の製造方法。
10. 請求項１から５のいずれか一項に記載の固定子鉄心（７０）と、
    前記固定子鉄心に巻き回される巻線（４０）と、
    を有することを特徴とする固定子（３０）。
11. 請求項１０に記載の固定子（３０）と、回転子（８０，８０Ａ，８０Ｂ）と、を有することを特徴とする回転電機（１００）。
12. 一の前記固定子に対して、径方向（ＲＸ）と直交する軸線方向（ＡＸ）にギャップ（Ｇ２）を挟んで前記回転子を対向させることを特徴とする請求項１１に記載の回転電機。
13. 請求項１１または１２に記載の回転電機（１００）を有することを特徴とする車輪（２００）。

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