JP6720709B2 - アキシャルギャップモータ用ステータの製造方法、アキシャルギャップモータ用ステータ及びアキシャルギャップモータ - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップモータ用ステータの製造方法、アキシャルギャップモータ用ステータ及びアキシャルギャップモータに関する。

軸方向において空隙を有するようにロータとステータとが対向配置されたアキシャルギャップモータが知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１のアキシャルギャップモータのステータは、ステータコアと、ステータコアのティースに巻回されるコイルとを有する。ステータコアは、略円盤状のコア本体（本体部）と、コア本体の軸方向端面（ロータと対向する面）においてロータ側に延出するティースとを備える。ここで、コア本体には、ティースを軸方向において圧入するための係合部が設けられている。この係合部は、例えば軸方向において貫通する貫通孔や窪みで構成することが可能である。

特開２００５−３４８４７２号公報

ところで、上記のようなアキシャルギャップモータ用のステータでは、ティースをコア本体に設けられた係合部に圧入することでティースをコア本体に対して固定している。このように、圧入することでコア本体又はティースの少なくとも一方が割れたり欠けたりする虞がある。

本発明は、上記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、部材同士の割れや欠けを抑えることができるアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法、アキシャルギャップモータ用ステータ及びアキシャルギャップモータを提供することにある。

上記課題を解決するアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法は、コア本体及び該コア本体に取り付けられるティースを備えたステータコアと、前記ティースに巻回されるコイルと、を有し、ロータと軸方向において空隙を有するアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法であって、湾曲部及び該湾曲部から延出する延出部を有する複数のベース片を円環状に配置して前記各延出部の延出方向が径方向に沿った配置態様とする環状化工程を備え、前記環状化工程中に隣接する前記複数のベース片の各延出部によって前記ティースを挟持固定するとともに、前記ティースは、前記延出部よりも径方向内側に延出する態様で配置される。

この構成によれば、環状化工程中にベース片の延出部によってティースを挟持固定するため、従来のような圧入固定を用いること無くティースをコア本体に対して固定することができるため、部材同士の割れや欠けを抑えることができる。

上記アキシャルギャップモータ用ステータの製造方法において、前記ベース片は、自身の前記湾曲部が隣接するベース片の湾曲部と連結されており、前記環状化工程において連結部位を中心に前記ベース片が回動されることで環状となるよう配置されることが好ましい。

この構成によれば、ベース片は、自身の前記湾曲部が隣接するベース片の湾曲部と連結されており、前記環状化工程において連結部位を中心に前記ベース片が回動されることで環状となるよう配置されるため、溶接する回数を抑えることができる。

上記アキシャルギャップモータ用ステータの製造方法において、前記ベース片同士は、予め分割されており、前記環状化工程後に前記各ベース片の湾曲部が溶接によって固定される溶接工程を有することが好ましい。

この構成によれば、予め分割されており、環状化工程後に各ベース片の湾曲部同士が溶接によって固定される溶接工程を有するため、確実に環状化した状態で固定することが可能となる。

上記課題を解決するアキシャルギャップモータ用ステータは、コア本体及び該コア本体に取り付けられるティースを備えたステータコアと、前記ティースに巻回されるコイルと、を有し、ロータと軸方向において空隙を有するアキシャルギャップモータ用ステータであって、前記コア本体は、湾曲部と該湾曲部から径方向内側に延出する延出部とを有する複数のベース片を円環状に配置して構成されるものであり、前記複数のベース片の各延出部は、隣り合う延出部間で前記ティースを挟持固定するものであり、前記ティースは、前記延出部よりも径方向内側に延出する態様で配置される。

この構成によれば、隣り合う延出部間で前記ティースを挟持固定するため、部材同士の割れや欠けを抑えることができる。また、各ティースが延出部よりも径方向内側に延出するため、各ティース間に自ずとスペースが生じることとなり、このスペースに渡り線を配索することで別途渡り線のスペースを設けることがなくなる。その結果、ステータ全体の径方向における小型化を図ることが可能となる。

上記課題を解決するアキシャルギャップモータは、上記のアキシャルギャップモータ用ステータと、該アキシャルギャップモータ用ステータと軸方向において対向配置されるロータとを備える。

この構成によれば、部材同士の割れや欠けを抑えることができるアキシャルギャップモータを提供することができる。

本発明のアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法、アキシャルギャップモータ用ステータ及びアキシャルギャップモータによれば、部材同士の割れや欠けを抑えることができる。

一実施形態におけるアキシャルギャップモータの斜視図。 同実施形態におけるアキシャルギャップモータの側面図。 同実施形態におけるステータの製造方法を説明するための説明図。 変形例おけるステータの製造方法を説明するための説明図。 変形例におけるアキシャルギャップモータの斜視図。

以下、アキシャルギャップモータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、アキシャルギャップモータ１０は、円柱状をなす回転軸１１に一体回転可能に固定された円盤状のロータ１２と、ロータ１２の軸方向の両側に配置された一対のステータ１３，１４（即ち第１のステータ１３及び第２のステータ１４）とを備えたモータである。なお、ロータ１２及びステータ１３，１４は、図示しないハウジングに収容されるとともに、回転軸１１は、当該ハウジングに対して回転可能に支持されている。

図１及び図２に示すように、ロータ１２は、円板状をなすロータコア２１と、ロータコア２１の軸方向の両端面に固定された第１の磁石２２及び第２の磁石２３とを備えている。ロータコア２１は、その径方向の中央部に回転軸１１が圧入されることにより回転軸１１と一体回転可能となっている。

ロータコア２１の軸方向の一端面（図１及び図２において上側の端面）に固定された第１の磁石２２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように設けられており、周方向に８個の磁極（ロータコア２１と反対側の軸方向の端面に形成される磁極）を有している。第１の磁石２２の８個の磁極は、周方向に等角度間隔に設けられている。

ロータコア２１の軸方向の他端面（図１及び図２において下側の端面）に固定された第２の磁石２３は、第１の磁石２２と同様の形状をなしており、周方向に等角度間隔に設けられた８個の磁極を有する。この第２の磁石２３は、第１の磁石２２に対して磁極１つ分だけ周方向にずれるようにロータコア２１に対して固定されている。そのため、軸方向に重なる第１の磁石２２の各磁極と第２の磁石２３の各磁極は、互いに異なる磁極（Ｎ極とＳ極）となっている。

第１のステータ１３は、第１のステータコア３１と、第１のステータコア３１に巻装された第１のコイル群４１とを備えている。
図１に示すように、第１のステータコア３１は、円環状をなす第１のコア本体３２と、第１のコア本体３２からロータ１２側に向けて軸方向に突出した（軸方向に延びる）１２個の第１のティース３３とを有する。

図１に示すように、第１のコア本体３２は、鋼板から打ち抜かれてなる略Ｔ字状のベース片３４を周方向に複数配置して円環状をなすように構成される。複数のベース片３４は、湾曲部３５と、湾曲部３５の周方向略中央位置から径方向内側に延出する延出部３６とを有する。湾曲部３５は、周方向両側であって径方向外側の接続部３７（図３参照）で隣り合う湾曲部３５と一体形成（連結）されている。延出部３６は、ベース片３４を周方向に複数配置して円環状とした場合に、径方向内側である先端部が隣り合う延出部３６と離間されて隙間Ｓ１を有するようになっている。

また、第１のコア本体３２は、各ベース片３４を円環状に構成した場合に、ベース片３４の各延出部３６の周方向間に第１のティース３３が挟持されるようになっている。より具体的には、第１のティース３３は、湾曲部３５側（径方向外側）で延出部３６によって挟持されるようになっている。また、第１のティース３３は、自身の径方向長さが各延出部３６の延出方向長さ（径方向長さ）よりも長い構成とされる。このため、本実施形態では、第１のティース３３が各延出部３６の周方向間に挟持されると、前記隙間Ｓ１部分を埋めるようにして第１のティース３３の径方向内側部３３ａが延出部３６よりも径方向内側に突出することとなる。これにより、第１のティース３３の径方向内側部３３ａの周方向間（延出部３６の径方向内側）にスペースＳ２が生じるようになっている。

各第１のティース３３は、周方向に等角度間隔（本実施形態では３０°間隔）に設けられている。また、１２個の第１のティース３３は、全て同じ形状をなしている。詳しくは、各第１のティース３３は、軸方向から見た形状が周方向に沿った円弧状をなす柱状をなしている。また、周方向に隣り合う第１のティース３３同士は、周方向に離間している。

第１のコイル群４１は、各第１のティース３３にインシュレータ４３を介して集中巻にて巻回された１２個の第１のコイル４２から構成されている。
１２個の第１のコイル４２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルの順で周方向に繰り返し並ぶよう設けられる。つまり、第１のコイル群４１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイル４２から構成されている。また、３相のコイル４２は、各相毎に渡り線（図示略）によって電気的に接続されている。ここで渡り線を前述したスペースＳ２に配索されることで、スペースＳ２を有効に利用することが可能となっている。

第２のステータ１４は、第１のステータ１３と同様の構成をなしている。即ち、第２のステータ１４は、第１のステータコア３１と同様の形状をなす第２のステータコア５１と、第２のステータコア５１に巻装された第２のコイル群６１とを備えている。

第２のステータコア５１は、第１のコア本体３２と同様の円環状の板状をなす第２のコア本体５２と、第２のコア本体５２からロータ１２（ロータコア２１）側に向けて軸方向に突出した（軸方向に延びる）１２個の第２のティース５３とを有する。

１２個の第２のティース５３は、１２個の第１のティース３３と同じ形状をなしており、周方向に等角度間隔（本実施形態では３０°間隔）に設けられている。
第２のコイル群６１は、各第２のティース５３にインシュレータ６３を介して集中巻にて巻回された１２個の第２のコイル６２から構成されている。なお、本実施形態の１２個の第２のコイル６２は、巻回方向が全て同じ方向となっている。

１２個の第２のコイル６２は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルの順で周方向に繰り返し並ぶよう設けられる。つまり、第２のコイル群６１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイル４２から構成されている。また、３相のコイル６２は、各相毎に渡り線（図示略）によって電気的に接続されている。ここで渡り線を第２のティース５３の径方向内側部（図示略）の周方向間に位置するスペース（前記スペースＳ２と同様）に配索されることで、スペースを有効に利用することが可能となっている。

図１及び図２に示すように、第１のステータ１３は、ロータ１２に対して第１の磁石２２側に配置され、第１のティース３３の先端面と第１の磁石２２とが軸方向に対向している。また、第２のステータ１４は、ロータ１２に対して第２の磁石２３側に配置され、第２のティース５３の先端面と第２の磁石２３とが軸方向に対向している。そして、軸方向に対向する第１のステータ１３とロータ１２との間、並びに、軸方向に対向する第２のステータ１４とロータ１２との間には、僅かな空隙が設けられている。また、第１のステータコア３１の第１のコア本体３２、第２のステータコア５１の第２のコア本体５２、及びロータコア２１は、軸方向と直交するとともに、互いに平行をなしている。更に、第１及び第２のステータ１３，１４とロータ１２とは、中心軸線が一致している。なお、第１のステータ１３及び第２のステータ１４は、図示しないモータハウジングの内部に収容されるとともに、当該モータハウジングに固定されている。

次に、本実施形態の第１のステータ１３の製造方法について説明する。なお、本実施形態の第２のステータ１４は第１のステータ１３と同様の構成であり、以下に示す製造方法と同様の製造方法を適用することができる。

図３に示すように、先ず、第１のステータコア３１に必要な個数（本実施形態では１２個）のベース片３４を金属板（例えば鋼板）から一体物として打ち抜き成形する（打ち抜き工程）。このとき、各ベース片３４は、湾曲部３５の接続部３７で隣り合う湾曲部３５同士（ベース片３４同士）が連結された状態となっている。

次いで、接続部３７を中心に回動させてベース片３４を円環状となるように配置する（環状化工程）。このとき、接続部３７は塑性変形されるようになっている。また、環状化工程において延出部３６間に圧粉磁心からなるティース３３を配置させた状態でベース片３４を円環状となるように接続部３７を中心に回動させることで、延出部３６間でティース３３が挟持固定され、環状化工程を経て第１のステータコア３１が完成し、ティース３３にインシュレータ４３を介してコイル４２（図１参照）を巻回することで第１のステータ１３が完成する。なお、コイル４２をインシュレータ４３を介してティース３３に巻回するタイミングは、ティース３３を延出部３６によって挟持固定する前でも後でもよい。例えば、予めインシュレータ４３に対してコイル４２を巻回した後に、ティース３３にインシュレータ４３を組み付けるようにしてもよい。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）隣り合う延出部３６間でティース３３を挟持固定するため、従来のような圧入固定を行う必要がなくなり、部材同士の割れや欠けを抑えることができる。特に、本実施形態のようにティース３３を圧粉磁心、ベース片３４（コア本体３１）を鋼板で構成するといった異なる材料を用いると強度が異なるため、割れや欠けが起きやすい。このため、前述したようにティース３３を挟持固定することによる効果は大きい。

（２）ティース３３が延出部３６よりも径方向内側に延出するため、ティース３３の周方向間に自ずとスペースＳ２が生じることとなり、このスペースＳ２に渡り線を配索することで別途渡り線のスペースを設けることがなくなる。その結果、ステータ１３全体の径方向における小型化を図ることが可能となる。

（３）また、延出部３６よりもティース３３の径方向長さが長いことで、延出部３６とティース３３との径方向長さを同一とした場合と比較してティース３３の断面積が大きくなる。その結果ティース３３における磁気飽和を抑えることができる。

（４）ベース片３４は、自身の湾曲部３５が隣接するベース片３４の湾曲部３５と連結されており、環状化工程において連結部位である接続部３７を中心にベース片３４が回動されることで環状となるよう配置されるため、溶接する回数を抑えることができる。

なお、上記いずれの効果について第１のステータ１３だけでなく、第２のステータ１４においても同様の効果を奏するものである。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、第１のステータコア３１のベース片３４を環状化するに際し、接続部３７によって一体物とされた各ベース片３４を接続部３７の塑性変形によって回動させてベース片３４を環状化することとしたが、これに限らない。

図４に示すように、例えばベース片３４の湾曲部３５の両端部を他のベース片３４と回動部７０によって回動可能に連結し、回動部７０を中心に回動させることでベース片３４を環状化するようにしてもよい。回動部７０としては、湾曲部３５の両端部の一方に凹部を設け、他方に凸部を設ける構成を採用することが考えられる。このような構成とすることで湾曲部３５の一方側に形成した凹部に他の湾曲部３５の他方側に形成した凸部を嵌合し、回動可能とすることができる。

また、予め分割したベース片３４を後から溶接によって湾曲部３５同士を固定するような方法を採用してもよい。この場合、例えば、周方向においてベース片３４同士を離間させて延出部３５間にティース３３を配置し、ベース片３４を径方向内側に寄せることでベース片３４の湾曲部３５同士を当接し、当接部位を溶接することで環状化した状態で確実に固定することが可能である。

なお、上記のような例は第１のステータコア３１に限らず、第２のステータコア５１においても同様である。
・上記実施形態では、第１のステータコア３１のティース３３の径方向長さが延出部３６の径方向長さよりも長い構成としたが、これに限らない。例えば、ティース３３の径方向長さと延出部３６の径方向長さを同じとしてもよい。

また、図５に示すように、ティース３３の径方向長さが延出部３６の径方向長さよりも短い構成としてもよい。このような構成とすることで、延出部３６の周方向間の隙間Ｓ１が保持された状態とされる。その結果、ティース３３に巻回されるコイルの一部（端部）をその隙間Ｓ１を通して引き出すことが可能となる。

・上記実施形態では、ロータ１２の軸方向両側にステータ１３，１４を設けた構成としたが、ロータ１２の軸方向一方側のみに第１のステータ１３又は第２のステータ１４を設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、ティース３３，５３にインシュレータ４３，６３を介してコイル４２，６２を巻回する構成としたが、これに限らず、コイル４２，６２をティース３３，５３に直接巻回する構成を採用してもよい。

・上記実施形態では特に言及していないが、例えばコア本体３２を積層する構成を採用してもよい。
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…アキシャルギャップモータ、１２…ロータ、１３，１４…ステータ、３１…第１のステータコア（ステータコア）、３２…コア本体、３３，５３…ティース、３４…ベース片、３５…湾曲部、３６…延出部、４２，６２…コイル。

Claims (5)

1. コア本体及び該コア本体に取り付けられるティースを備えたステータコアと、
   前記ティースに巻回されるコイルと、
   を有し、ロータと軸方向において空隙を有するアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法であって、
   湾曲部及び該湾曲部から延出する延出部を有する複数のベース片を円環状に配置して前記各延出部の延出方向が径方向に沿った配置態様とする環状化工程を備え、
   前記環状化工程中に隣接する前記複数のベース片の各延出部によって前記ティースを挟持固定するとともに、
   前記ティースは、前記延出部よりも径方向内側に延出する態様で配置されることを特徴とするアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法であって、
   前記ベース片は、自身の前記湾曲部が隣接するベース片の湾曲部と連結されており、
   前記環状化工程において連結部位を中心に前記ベース片が回動されることで環状となるよう配置されることを特徴とするアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法。
3. 請求項１に記載のアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法において、
   前記ベース片同士は、予め分割されており、
   前記環状化工程後に前記各ベース片の湾曲部同士が溶接によって固定される溶接工程を有することを特徴とするアキシャルギャップモータ用ステータの製造方法。
4. コア本体及び該コア本体に取り付けられるティースを備えたステータコアと、
   前記ティースに巻回されるコイルと、
   を有し、ロータと軸方向において空隙を有するアキシャルギャップモータ用ステータであって、
   前記コア本体は、湾曲部と該湾曲部から径方向内側に延出する延出部とを有する複数のベース片を円環状に配置して構成されるものであり、
   前記複数のベース片の各延出部は、隣り合う延出部間で前記ティースを挟持固定するものであり、
   前記ティースは、前記延出部よりも径方向内側に延出する態様で配置されることを特徴とするアキシャルギャップモータ用ステータ。
5. 請求項４に記載のアキシャルギャップモータ用ステータと、該アキシャルギャップモータ用ステータと軸方向において対向配置されるロータとを備えたことを特徴とするアキシャルギャップモータ。

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