JP6917853B2 - ラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法に関し、特に鉄心にアモルファス金属を利用するラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法に関する。

産業機械の動力源や自動車駆動用として用いられる回転電機（モータ）は、高効率化が求められる。モータの高効率化は、使用する材料に低損失な物を利用したり、高エネルギー積の永久磁石を用いたりする設計が一般的である。

モータの損失は、主に銅損と鉄損及び機械損からなり、要求仕様の出力特性（回転数とトルク）が決まると、機械損は一意に決まるため、鉄損と銅損を低減する設計が重要となる。銅損は、主にコイルの抵抗値と電流の関係で決まり、冷却によってコイル抵抗値の低減や、磁石の残留磁束密度の低下の低下を抑えるような設計を行う。鉄損は、使用する軟磁性材料によって低減が可能である。一般的なモータでは鉄心部分には電磁鋼板が採用されており、その厚みやＳｉの含有量などによって損失レベルが異なるものが利用されている。

軟磁性材料には、電磁鋼板よりも透磁率が高く、鉄損が低い鉄基アモルファス金属や、ファインメット及びナノ結晶材料等の高機能材料が存在するが、これらの材料系では、その板厚が０．０２５ｍｍと非常に薄く、また、硬度がビッカース硬度が９００程度であり、電磁鋼板の５倍以上に硬い等、モータを安価に製造する上での課題が多い。

従来、アキシャルギャップ型のモータにアモルファス金属を適用された例が報告されているが、アモルファス金属は２ロータ型アキシャルギャップモータの同一断面鉄心での使用に限られる。この２ロータ型アキシャルギャップモータの固定子は、軸方向中心に固定子が構成され、その固定子鉄心や、その周囲に巻回したコイルが、構造物としてモータのハウジングに締結されず、浮島構造となる。この浮島状の固定子鉄心及びコイルは樹脂モールドによってハウジングに固定されている。この構造は、ある程度までのモータのトルク半力や、温度上昇時の熱応力に耐える設計は可能であるが、樹脂とコイル、樹脂と鉄心やハウジング材料等との線膨張係数の違いによって、モータの大きさや使用できる温度条件などが制限されてしまう。

そこで、上述したアキシャルギャップ型の問題を解決すべく、ラジアルギャップ型のモータにアモルファス金属を利用することが考えられる。特許文献１には、多面体形状を有し且つ複数のアモルファス金属ストリップ層を含む、高効率の電動モータで使用するためのバルクアモルファス金属磁気構成要素が開示されている。特許文献１には、アモルファス金属ストリップ材料を所定の長さを持つ複数の切断ストリップに切断し、これを積み重ねたアモルファス金属ストリップ材料のバーを形成し、アニール処理を施した後、積み重ねたバーをエポキシ樹脂で含浸し、硬化させ、積み重ねたバーを所定の長さに切断し、所定の立体的形状を持つ多面形形状の複数の磁気構成要素を提供する方法が提案されている。

また、特許文献２には、アモルファス薄板材から鉄心片を打抜き積層しアモルファス積層鉄心を製造する方法において、アモルファス薄板材から鉄心片の所要箇所を打抜き形成するとともに連結用穴を形成し、鉄心片をダイ孔に外形抜きし、ダイ孔を下方から臨み進退自在な受け台上に所望積厚まで積層し、受け台をダイ孔の下方より後退させるとともに該受け台に積層された積層鉄心を把持拘束し、該積層鉄心の連結用穴に接着連結剤を注入充填し連結することを特徴とするアモルファス積層鉄心の製造方法が開示されている。特許文献２では、電磁鋼板でモータのコアをプレス内抜きするのと同様に順送金型によって、所定のモータコア形状を内抜きする例が示されている。この例では、打抜きで形状加工はできるが、アモルファス箔帯が薄すぎるために電磁鋼板で実現されている板間のカシメ締結が出来ないため、治具に積層された状態で接着剤を用いてコアの所定の穴に注入して積層固着する方法が提案されている。

特開２０１３−２１９１９号公報 特開２００３−３０９９５２号公報

上述した特許文献１及び２に示されるラジアルギャップ型回転電機へのアモルファス金属の適用方法は、その製造に特殊な機械加工を行うための装置や、加工に時間がかかりすぎるなどの課題がある。また、特許文献１では、バルクアモルファス金属バーをエポキシ樹脂に含浸し、硬化してからハウジングに固定している。この構造は、上述したアキシャルギャップ型のモータと同様、樹脂とコイル、樹脂と鉄心やハウジング材料等との線膨張係数の違いによって、モータの大きさや使用できる温度条件等が制限されてしまう。

さらに、特許文献４ではアモルファス金属をプレスして積層しているが、アモルファス金属は厚みが電磁鋼板の１／１０以下であるため、１０倍のプレス回数が必要となる。また、アモルファス金属は、電磁鋼板の５倍硬いため、金型に与える影響が５倍となる。したがって、電磁鋼板に比べて、金型への影響は５０倍以上となり、通常は約２００万回毎に金型の再研磨を行いながら製造を行うが、それが１／５０以下となるために大幅に製造コストの上昇を招いてしまう。１分間に１８０ＳＰＭ（ｓｈｏｔ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅｓ）のスピードでプレスを行なった場合では、約１ヶ月で２００万回を迎えるが、同一速度でプレスを行った場合には、生産タクトは枚数の関係から１０倍かかり、金型の再研磨は、１日たたないで研磨しなければならないことになる。大型の金型のダイ、パンチの研磨には、プレス装置からの金型積み降ろしなどの手間も含めて多くの工数がかかるため、この条件での生産は現実的でない事がわかる。

以上述べた通り、アモルファス金属を用いたラジアルギャップ型のモータの製造について、実用レベルで製造できる構造とその製造装置及び製造方法が見出されていないのが実情であった。

本発明は、上記事情に鑑み、高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、回転軸と、回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、上記固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が凹部に篏合され、他端が回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、該ティースは、台形形状のアモルファス金属箔帯が回転軸の軸方向に積層されたアモルファス金属箔帯積層体と、該アモルファス金属箔帯積層体を保持する樹脂製のボビンと、を有し、上記台形形状のアモルファス金属箔帯は、回転子側に短辺を、バックヨーク側に長辺を有するように配置され、上記アモルファス金属箔帯積層体の回転子側の端部が上記樹脂製のボビンによって保持されているアモルファス金属からなることを特徴とするラジアルギャップ型回転電機を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決するため、回転軸と、回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が凹部に篏合され、他端が回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、ティースは台形形状のアモルファス金属箔帯の積層体からなるラジアルギャップ型回転電機の製造装置において、アモルファス金属箔帯の素材シートを台形形状にせん断する切断ステーションを備えたラジアルギャップ型回転電機の製造装置を提供する。上記切断ステーションは、アモルファス金属箔帯の素材シートに対して垂直な方向及びアモルファス金属箔帯の素材シートの幅方向に対して互いに異なる角度で往復可能な２台のせん断刃と、切断されたアモルファス金属箔帯の積層が行われるベースプレートとを有し、切断ステーションでは、上記せん断刃によって台形形状の脚を作製し、ベースプレートに台形形状に切断されたアモルファス金属箔帯が連続的に積層されてアモルファス金属箔帯積層体が作製されることを特徴とする。

また、本発明は、上記課題を解決するため、回転軸と、回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が凹部に篏合され、他端が前記回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、ティースは台形形状のアモルファス金属箔帯の積層体からなるラジアルギャップ型回転電機の製造方法において、アモルファス金属箔帯の素材シートを台形形状のアモルファス金属箔帯にせん断する切断工程を有するラジアルギャップ型回転電機の製造方法を提供する。上記切断工程は、アモルファス金属箔帯の素材シートに対して垂直な方向及びアモルファス金属箔帯の素材シートの幅方向に対して互いに異なる角度で往復可能な２台のせん断刃によって台形形状の脚を作製し、台形形状のアモルファス金属箔帯を順次積層してアモルファス金属箔帯積層体を作製することを特徴とする。

本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。

本発明によれば、高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法を提供することができる。

上述した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明のラジアルギャップ型回転電機の一例（インナーロータ型）を示す模式図 図１の固定子鉄心の上面を示す模式図 図２Ａの一部を拡大する図 図２Ａのティースを模式的に示す斜視図 図２Ａのティースの上面を模式的に示す図 図３Ａのティースを詳細に示す斜視図 図３Ａのティース及びバックヨークの一部を詳細に示す斜視図 図４Ｂの上面図 バックヨークの一例を示す斜視図 バックヨークの他の例を示す斜視図 ティースにコイルを集中巻きした固定子鉄心を模式的に示す斜視図 図７Ａのティースを拡大する斜視図 図７Ａの一部の上面図 樹脂製のボビンの詳細を示す斜視図 図８Ａにコイル導体４を設けた斜視図 本発明の回転子の一例を模式的に示す断面図 本発明の回転子の他の例を模式的に示す断面図 アモルファス金属箔帯の素材シートを切断する装置の一例を模式的に示す斜視図 図８Ａの上面図 本発明のラジアルギャップ型回転電機の他の例（アウターロータ型）を示す断面模式図 図１１ＡのＡＢ線断面図

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。

［ラジアルギャップ型回転電機］
図１は本発明のラジアルギャップ型回転電機の一例（インナーロータ型）を示す模式図である。図１に示すように、本発明のラジアルギャップ型回転電機１００ａは、回転軸１０１と、回転軸１０１の周りに回転する回転子鉄心１０３を含む回転子１１０と、回転子鉄心１０３に対向して配置された固定子鉄心１０４を含む固定子１１１を備える。回転子１１０は、回転軸１０１及び回転子鉄心１０３の他に軸受１０２を含む。また、固定子１１１は、固定子鉄心１０４の他にコイル１０５を含む。回転電機１００ａは、回転子１１０及び固定子１１１の他に筐体１０６を含む。

図２Ａは図１の固定子鉄心の上面を示す模式図であり、図２Ｂは図２Ａの一部を拡大する図である。図２Ａに示すように、固定子鉄心１０４は、円環形状を有するバックヨーク２と、一端がバックヨーク２に篏合され、他端が回転子鉄心１０３に向かって突出したティース（固定子コアティース）１を有する。図２Ｂに示すように、バックヨーク２には内周に沿って複数の凹部２０が設けられており、この凹部２０にティース１の一端が嵌合されている。

本発明では、バックヨーク２とティース１を別の部材としていることから、別の材料で構成することができる。すなわち、ティース１には鉄損の低いアモルファス金属を適用し、バックヨーク２にはアモルファス金属よりも加工しやすい電磁鋼板を使用することで、アモルファス金属を使用しながらも生産性の高い構造を実現することができる。

図３Ａは図２Ａのティースを模式的に示す斜視図であり、図３Ｂは図２Ａのティースの上面を模式的に示す図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ティース１は、複数枚のアモルファス金属箔帯の積層体からなる。例えば、厚さ０．０２５ｍｍのアモルファス金属箔帯を回転軸方向に１２００枚積層し、高さｈ＝３０ｍｍとした積層体をティース１として使用することができる。

図３Ｂに示すように、ティース１を構成するアモルファス金属箔帯は、一対の底辺（長辺と短辺）が平行で、長辺と短辺との間の一対の辺（脚）がなす角度θは、バックヨーク２の内周の一周３６０°を固定子鉄心のスロット数で除した角度を有する。例えば、スロット数を４８とすると、θ＝３６０°÷４８＝７．５°となる。バックヨーク２の凹部２０は、ティース１の長辺側の端部が篏合可能な形状を有しており、ティース１はバックヨーク２から回転子１１０に向かって先細りとなる形状を有する。したがって、ティース１が回転子１１０側（ギャップ側（内側））に抜ける事が無い構造となる。

アモルファス金属の材料に特に限定は無いが、例えば日立金属株式会社製のＭｅｔｇｌａｓ ２６０５ＨＢ１Ｍ（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ）、Ｍｅｔｇｌａｓ ２６０５ＳＡ１（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ）、Ｍｅｔｇｌａｓ ２６０５Ｓ３Ａ（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ）及びＭｅｔｇｌａｓ ２７０５Ｍ（組成：Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ−Ｍｏ）を用いることが好ましい。上述した「Ｍｅｔｇｌａｓ」は、日立金属株式会社のグループ会社であるＭｅｔｇｌａｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄの登録商標である。

ティース１の構造についてより詳細に説明する。図４Ａは図３Ａのティースを詳細に示す斜視図であり、図４Ｂは図３Ａのティース及びバックヨークの一部を詳細に示す斜視図である。また、図４Ｃは図４Ｂの上面図である。図４Ａ〜図４Ｃに示すように、ティース１のバックヨーク２と篏合されている端部と反対側の端部は樹脂製のボビン３に収納されており、積層体の積層方向の摩擦で保持されている。このような構成によって、１２００枚のアモルファス箔帯を積層した場合であっても、アモルファス金属箔帯がばらばらにならずに保持することができる。アモルファス金属箔帯と樹脂製のボビンとをティースブロック４０とする。

図４Ｂに示すように、バックヨーク２は、電磁鋼板や冷間圧延鋼板（ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ；ＳＰＣＣ）等をプレスで打抜きしたものの積層体で構成される。バックヨーク２を構成する電磁鋼板や冷間圧延鋼板の板厚は自由に選択することができる。例えば、０．２ｍｍ、０．３５ｍｍ又は０．５ｍｍにすることができる。バックヨーク２を構成する部分（コアバック部分）は、強度を優先した厚めの設計とする場合、磁束密度がティース１よりも低くなるため、鉄損の高い材料で構成することもできる。例えば、板厚０．５ｍｍの電磁鋼板を６０枚積層することでティース１と同様の積層高さｈ´＝３０ｍｍとすることができる。

図４Ｃに示すように、樹脂製のボビン３の隙間（スロット）にコイル導体（巻線）４が配置される。すなわち、コイル導体４は、隣接する２つの樹脂製のボビン３の間に配置されるため、樹脂製のボビン３でコア絶縁が確保される。

図５はバックヨークの一例を示す斜視図である。バックヨーク２は、例えば４スロット（３０°）を含むブロックに分割されており、これらを円環状に配置してバックヨーク２ａを構成している。図６はバックヨークの他の例を示す斜視図である。図６では、エッジワイズコイル状に巻き回された巻鉄心型のバックヨーク２ｂの例を示した。このような形状のバックヨークは、例えば、定幅の電磁鋼板の片側に凹部を内抜きする金型を設け、スロットを形成し、そのスロットに合わせて鉄心をエッジワイズコイル状に巻き取る方法で製作される。この方法では、図５のように分割する場合よりも歩留まりを高く製造することができる。

図７Ａはティースにコイルを集中巻きした固定子鉄心を模式的に示す斜視図である。また、図７Ｂは図７Ａのティースを拡大する斜視図であり、図７Ｃは図７Ａの一部の上面図である。図７Ａはティース１を４６スロットの各スロットに組付けした構造を示している。図７Ｂは、樹脂製のボビン３の外側に平角断面を有するコイル導体を集中巻きとして巻き回した構造を示している。図７Ａは、図７Ｂの巻線と一体となったアモルファスティースブロックをバックヨーク２に組付けた状態を示している。図７Ｃに示すように、コイルが集中巻きとなるので、スロットに配置されるコイル導体（巻線導体）は、隣り合うティースに巻かれたものが隣り合って配置される構造となる。

図８Ａは樹脂製のボビンの詳細を示す斜視図であり、図８Ｂは図８Ａにコイル導体を設けた斜視図である。上述したように、ティース１を保持する樹脂製のボビン３の外側にはコイル導体４が配置されるが、通常、鉄心や隣り合うコイルとの間を絶縁紙等によって絶縁している。図８Ａ及び図８Ｂに示す樹脂製ボビンは、樹脂製のボビン３の側面に、回転軸の軸方向に沿って伸びる複数の突起３０を設け、隣接する突起３０の間にコイル導体４を保持可能な構成を有している。このような構成によってコイル導体４間の距離を確実に空け、コイル導体４同士が接触することが無いようにしている。これにより、コイル導体４間には隙間ができるため、その隙間に冷却用の油を注入する冷却方式を採用できる。

上記のように構成された固定子は、コアバック部分が一般的な円環形状の鉄心であるため、同じ円環形状を有するハウジングに焼き嵌めや、隙間嵌め又はネジ留めのような機械的な締結方法で固定することが可能となる。このため、樹脂を介した保持でなくなるため、温度上昇に伴う部材間の線膨張係数差による熱応力の問題が解消される。

また、本発明のラジアルギャップ型回転電機は、２ロータ型アキシャルギャップモータに比べてハウジングと鉄心の接触面積が大きく、金属間の熱伝導となるため大幅に放熱性が改善される。もともと磁束密度の高い固定子コアティース部がアモルファス鉄心に置き換わることで、モータの鉄損を大幅に低減することができる。

ラジアルギャップ型モータは、回転子の径が小さくできるので、高速化に向いているモータであり、高速化することによってトルク同一でも機械的な出力を向上することができる。高速化によって周波数が高くなるが、アモルファスの高周波特性（低損失特性）により、鉄損を低減できるので、モータの総合的な効率も向上する事ができる。さらに、アモルファス金属箔帯は、素材シートから歩留まり１００％で使用することができるので、素材費の低減にもつながる。

本発明のラジアルギャップ型回転電機は、自動車駆動用モータや、車載用産業用機器の動力源として使用可能なＦ種の耐熱温度クラスに適用可能な物である。

次に、図４Ａに示すティースブロック４０を回転子鉄心に適用した例について説明する。上述したティースブロック４０は、固定子鉄心のみならず、回転子鉄心にも適用することができる。図９Ａは本発明の回転子の一例を模式的に示す断面図であり、図９Ｂは本発明の回転子の他の例を模式的に示す断面図である。図９Ａ及び図９Ｂは、１６極の磁石回転子を示している。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、回転子１１０ａは、円環形状を有し、回転軸１０１の周りに設けられた固定部材８と、外周を構成する外枠７と、一端が固定部材８に固定され、他端が外枠７に固定されたティース１及び永久磁石６とを有する。ティース１はアモルファス金属箔帯の積層体からなり、永久磁石６とティース１が回転子１１０ａの周方向に交互に配置されている。すなわち、永久磁石６は、回転子１１０ａにおいてスポーク状に配置されている。回転子１１０ａは、上述した構成の他に、樹脂製のボビン３、及びキー５を有する。

図９Ｂの回転子１１０ｂは、図９Ａの一極を構成するティース１をさらに分割した物である。このようにティース１を分割することで、ティース１の内周側の内角が小さくなる。これによって、台形の先端部を、固定部材８の円周により精密に沿った構造とすることが可能となり、エアギャップを小さくすることができる。この結果、誘導起電力の低下を抑制することができる。

永久磁石をスポーク状に配置する場合、回転子内側部での漏れ磁束を低減するため、固定部材８は非磁性材料で構成することが望ましい。例えば、アルミニウムやステンレス等が好ましい。また、ティース１と永久磁石６を固定する外枠７は、耐遠心力部材（回転子外周部に配置した耐遠心力強度に耐えうる部材）で構成されることが好ましい。耐遠心力部材７の例としては、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）やＳＵＳカバーを用いることができる。

図１１Ａは本発明のラジアルギャップ型回転電機の他の例（アウターロータ型）を示す断面模式図であり、図１１Ｂは図１１ＡのＡＢ線断面図である。先に記載した説明では、インナーロータ型のラジアルギャップ型回転電機を例に取り上げたが、これに限定されるものではなく、本発明は図１１Ａ及び図１１Ｂに示すアウターロータ型のラジアルギャップ型回転電機であってもよい。すなわち、アウターロータ型のラジアルギャップ型回転電機１００ｂの固定子鉄心１０４に上述したティースブロックを用いることができる。また、回転子鉄心１０３にも上述したアモルファスティースブロックを用いることができる。

［ラジアルギャップ型回転電機の製造装置及び製造方法］
次に、上述した台形形状のアモルファス金属箔帯の積層体を効率的に製造できる装置及び方法について説明する。図１１Ａはアモルファス金属の素材シートを切断する装置の一例を模式的に示す斜視図であり、図１１Ｂは図１１Ａの上面図である。図１１Ａに示すように、切断装置１２０は、アモルファス金属箔帯の素材シート１５を送り出す送りローラ１０と、アモルファス金属箔帯の素材シート１５を切断する切断ステージ１６と、アモルファス金属箔帯の素材シート１５を台形形状に切断する切断刃（上刃１３ａ及び下刃１３ｂ）と、上刃１３ａを支持する上プレートと、切断ステージ１６を支持し、切断後のアモルファス金属箔帯を積層するベースプレート１１を有する。

アモルファス金属箔帯の素材シート１５は、送りローラ１０によって等ピッチで切断ステージ１６に供給される。切断ステージ１６に送り出されたアモルファス金属箔帯の素材シートは、上刃１３ａ及び下刃１３ｂによってせん断切断され、ベースプレート１１の上に積層されて積層体１を製造する。このような方式によると、切断刃は単純な形状であるので、金型への取り付け取り外しが容易な上、安価で再研磨等のメンテナンスもしやすいために、アモルファス金属の硬さや薄さに対して充分に製造コストを抑えることができる。

アモルファス金属箔帯を台形形状とするためには、一対の脚がなす角度がθとなるように切断する必要があるが、一つの切断刃で一様に切断すると、平行四辺形のアモルファス金属箔帯が出来てしまう。そこで、本発明の製造方法では、図１１Ｂの実線と点線に示すように、上刃１３ａ及び下刃１３ｂが回転しながら、図１０Ａの矢印Ａ方向（アモルファス金属箔帯の素材シートに対して垂直な方向）図１０Ｂの矢印Ｂ方向（アモルファス金属箔帯の素材シートの幅方向）に移動することで、角度をつけながらの切断が可能となる。

また、機械式のカム等を用いて切断ステージ１６を動かして角度を付けてアモルファス箔帯を切断することも可能である。さらに、アモルファス金属箔帯を送りローラ１０で間欠送りして、間欠送り動作と同期して電動スライドによって金型を動作させる方法でも充分な生産スピードが期待できる。切断のスピードは、２００ＳＰＭ程度は期待でき、さらに複数枚重ねたアモルファス箔帯の素材シート１５を供給することによって、商業的に効果が期待できる製造スピードで生産を行う事ができる。

ベースプレート１１に積層された積層体１は、積層体１を構成するアモルファス金属箔帯の枚数管理か、又は重量管理等の方法によって所定の軸方向長（高さ）となるように管理し、整列した後、樹脂製のボビンに挿入することでティースブロックを完成することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、高い効率を実現でき、かつ、生産性に優れたアモルファス金属を使用したラジアルギャップ型回転電機、その製造装置及びその製造方法を提供できることが実証された。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…ティース、２，２ａ，２ｂ…バックヨーク、２０…凹部、３…樹脂製のボビン、３０…突起、４…コイル導体、５…キー、６…永久磁石、７…外枠、８…固定部材、１０…送りローラ、１１…ベースプレート、１３ａ…上刃、１３ｂ…下刃、１４…上プレート、１５…アモルファス金属箔帯の素材シート、１６…切断ステージ、４０…ティースブロック、１００ａ…ラジアルギャップ型回転電機（インナーロータ型）、１００ｂ…ラジアルギャップ型回転電機（アウターロータ型）、１０１…回転軸、１０２…軸受、１０３…回転子鉄心、１０４…固定子鉄心、１０５…コイル、１１０，１１０ａ，１１０ｂ…回転子、１１１…固定子、１２０…アモルファス金属箔帯切断装置。

Claims (10)

1. 回転軸と、前記回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、前記回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、
   前記固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が前記凹部に篏合され、他端が前記回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、
   前記ティースは、台形形状のアモルファス金属箔帯が前記回転軸の軸方向に積層されたアモルファス金属箔帯積層体と、前記アモルファス金属箔帯積層体を保持する樹脂製のボビンと、を有し、
   前記台形形状のアモルファス金属箔帯は、前記回転子側に短辺を、前記バックヨーク側に長辺を有するように配置され、
   前記アモルファス金属箔帯積層体の前記回転子側の端部が前記樹脂製のボビンによって保持されていることを特徴とするラジアルギャップ型回転電機。
2. 隣接する前記樹脂製のボビンの間にコイル導体が保持されていることを特徴とする請求項１に記載のラジアルギャップ型回転電機。
3. 前記樹脂製のボビンの側面に、前記回転軸の軸方向に沿って伸びる複数の突起を有し、隣接する前記突起の間に前記コイル導体が保持されていることを特徴とする請求項２に記載のラジアルギャップ型回転電機。
4. 前記バックヨークは、周方向に複数に分割された電磁鋼板が前記回転軸の軸方向に積層された物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
5. 前記バックヨークは、電磁鋼板が周方向にエッジワイズコイル状に巻き回されて積層された物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
6. 前記回転子鉄心は、円環形状を有し、前記回転軸の周りに設けられた固定部材と、外周を構成する外枠と、一端が前記固定部材に固定され、他端が前記外枠に固定されたティース及び永久磁石とを有し、
   前記ティースはアモルファス金属からなり、前記永久磁石と前記ティースが前記回転子鉄心の周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
7. 前記ティースは、台形形状のアモルファス金属箔帯が前記回転軸の軸方向に積層された物であり、一端が前記外枠に固定され、他端が樹脂製のボビンによって保持されて前記固定部材に固定されていることを特徴とする請求項６に記載のラジアルギャップ型回転電機。
8. 前記ラジアルギャップ型回転電機がインナーロータ型又はアウターロータ型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
9. 回転軸と、前記回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、前記回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、前記固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が前記凹部に篏合され、他端が前記回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、前記ティースは台形形状のアモルファス金属箔帯の積層体からなるラジアルギャップ型回転電機の製造装置において、
   前記アモルファス金属箔帯の素材シートを台形形状にせん断する切断ステーションを備え、
   前記切断ステーションは、前記アモルファス金属箔帯の素材シートに対して垂直な方向及び前記アモルファス金属箔帯の素材シートの幅方向に対して互いに異なる角度で往復可能な２台のせん断刃と、切断された前記アモルファス金属箔帯の積層が行われるベースプレートとを有し、
   前記切断ステーションでは、前記せん断刃によって前記台形形状の脚を作製し、
   前記ベースプレートに台形形状に切断された前記アモルファス金属箔帯が連続的に積層されてアモルファス金属箔帯積層体が作製されることを特徴とするラジアルギャップ型回転電機の製造装置。
10. 回転軸と、前記回転軸の周りに回転する回転子鉄心とを含む回転子と、前記回転子鉄心に対向して配置された固定子鉄心を含む固定子とを備え、前記固定子鉄心は、円環形状を有し、内周に沿って設けられた複数の凹部を有するバックヨークと、一端が前記凹部に篏合され、他端が前記回転子鉄心に向かって突出したティースとを有し、前記ティースは台形形状のアモルファス金属箔帯の積層体からなるラジアルギャップ型回転電機の製造方法において、
    前記アモルファス金属箔帯の素材シートを台形形状のアモルファス金属箔帯にせん断する切断工程を有し、
    前記切断工程は、前記アモルファス金属箔帯の素材シートに対して垂直な方向及び前記アモルファス金属箔帯の素材シートの幅方向に対して互いに異なる角度で往復可能な２台のせん断刃によって前記台形形状の脚を作製し、前記台形形状のアモルファス金属箔帯を順次積層してアモルファス金属箔帯積層体を作製することを特徴とするラジアルギャップ型回転電機の製造方法。

Images