JP7395870B2 - アキシャルギャップモーター - Google Patents

Description

本開示は、アキシャルギャップモーターに関する。

アキシャルギャップモーターは、回転磁束が形成されるステーターとローターとの間のギャップをモーターの回転軸方向に備える。こうしたアキシャルギャップモーターは、コアを大きくできるので、薄型かつ出力トルクの大きなモーターを構成しやすいものの、磁束を形成するための巻線（コイル）を巻付けるコアとこのコアのバックヨークとの製造が、ラジアルギャップモーターと比べて困難であった。ラジアルギャップモーターでは、コアとバックヨークとを、同一形状の電磁鋼板を厚み方向に積層することで、容易に形成できるのに対して、アキシャルギャップモーターでは、コアは、バックヨークからその厚み方向に突出した形状であり、同一形状の電磁鋼板を積層することでは製造できないからである。このため、従来、バックヨークとコアとは別々に製造してから、両者を接合してステーターを構成している（例えば特許文献１参照）。

特許文献１では、バックヨークにコア（ティース）が嵌まる穴を設け、ここにコアを挿入しており、コアとバックヨークとの接合を、電磁鋼板のコーティング剤による固着や、接着剤による固定、あるいは溶接等により実現している。

特開２００９－２９６８２５号公報

しかしながら、アキシャルギャップモーターでは、回転磁界によってローターを回転させる際、ローターを回転させるトルクの反力は、ステーター側のコアにおいて周方向の力として作用するため、モーターの高出力化を図るほど、コアとバックヨークの接合部に大きな力が働くことになる。このため、特許文献１の構成では、ステーターが損傷するおそれがある。

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。即ち、本開示にかかるアキシャルギャップモーターは、回転するローターと、前記ローターに対向し、前記回転の軸と平行な第１方向にギャップを隔てて配置されたステーターと、を備え、前記ステーターは、磁束が貫通する薄板が前記第１方向と直交する第２方向に沿って積層されたコア、および前記コアを有する環状のヨークを有し、前記コアは、独立した複数の嵌込部を隔たった位置に有し、前記コア毎の前記複数の嵌込部は、前記ヨーク自体に前記複数の嵌込部に対応して形成された複数の取付部に嵌まり込んでいる。

第１実施形態のアキシャルギャップモーターの概略構成を断面視で示す概略構成図。 ステーターの形状を例示する斜視図。 ステーターを構成する一つのコアとヨークとの取付関係を示す説明図。 コアへのコイルの取り付け関係を例示する説明図。 コアをヨーク方向に向かって見た場合の形状を模式的に示す平面図。 ヨークの内周側から外周側に向けた所定長さの溝形状の取付部を設けた場合を例示する説明図。 ヨークの外周側から内周側に向けた所定長さの溝形状の取付部を設けた場合を例示する説明図。 ヨークの幅方向略中心に、幅方向を長手方向とする開口部として取付部を設けた場合を例示する説明図。 ２種類のコアの形態と、積層される電磁鋼板の形状を例示する説明図。 他のコアの形態を示す説明図。 他のステーターに用いられるヨークと取付部の形状を示す説明図。 図９に示したヨークに取り付けられるコアの形状とコアを形成する電磁鋼板の形状を例示する説明図。 他の実施形態であるステーターの一部を示す平面図。 更に、他の実施形態であるステーターの一部を示す平面図。 第２実施形態のステーターの一部を示す斜視図。 第２実施形態のコアを、ヨークに取り付けた状態を示す斜視図。 第２実施形態のステーターの一部を平面視として示す説明図。 他の実施形態のステーターの構成を示す説明図。 更に他の実施形態のステーターの構成を示す説明図。 更に他の実施形態のステーターの構成を示す説明図。 更に他の実施形態のステーターの構成を示す説明図。 ヨークとコアとの電磁鋼板の積層方向を例示する説明図。 電磁鋼板が径方向に沿って積層される場合を示す説明図。 電磁鋼板が周方向に沿って積層される場合を示す説明図。

Ａ．第１の態様：
（１）第1実施形態：
図１は、第１実施形態のアキシャルギャップモーター２０の概略構成を断面視で示す概略構成図である。このアキシャルギャップモーター２０は、回転軸２１の軸方向中心に、ローター４０を備え、このローター４０の軸方向に両側にステーター３１，３２を備えるいわゆるダブルステーフー構造を備える。図示するように、回転軸２１の軸方向上向きを符号Ａ、この回転軸２１に対する径方向外側向きを符号Ｒ、として各々示す。この符号Ａ、Ｒで示す方向は、他の図でも同様に示した。符号Ａの方向を軸方向、符号Ｒの方向を径方向と呼ぶことがある。これらの方向に加えて、ローター４０やステーター３１，３２の周方向を、符号Ｃとして、併せて図示することがある。軸方向Ａの向きを第１方向とすると、径方向Ｒや、周方向Ｃの向きが、第１方向に直交する第２方向に相当する。

回転軸２１は、図１では、円柱体として示したが、中空の回転軸としてもよい。アキシャルギャップモーター２０では、回転軸方向Ａの厚みが薄くなり、径方向Ｒの寸法が大きくなる傾向にあるため、回転軸２１の径を大きくし、中空軸として、内部にアキシャルギャップモーター２０への配線を通すといった構成を取ることも望ましい。

この回転軸２１の軸方向の略中心に固定されたローター４０は、その径方向Ｒの終端近くに、複数個の永久磁石４１，４３を周方向に均等に、本実施形態では、１２個配置している。永久磁石４１，４３の個数と配置は、アキシャルギャップモーター２０の相数と極数とにより定められる。ローター４０の中心部は、回転軸２１が固定される固定部４５が形成されており、回転軸２１は、固定部４５に圧入されて、固定される。もとより、キーとキー溝とにより両者を結合してもよい。

ローター４０の固定部４５には、軸受け２３，２４を介して、ステーター３１，３２が取り付けられる。この軸受け２３，２４により、回転軸２１およびローター４０は、ステーター３１，３２を側面ケース２７で結合したモーターケースに対して、回転可能に保持される。ステーター３１，３２は、ローター４０の永久磁石４１，４３に対向するように、ステーターコア（以下、単にコアという）５１，５２が設けられている。ステーター３１の概略構成を、図２の斜視図に示した。本実施形態のアキシャルギャップモーター２０は、三相４スロットの構成を備えることから、ステーター３１当りのコア５１の数は１２個である。

ステーター３１は、１２個のコア５１と、これらのコア５１に共通に設けられたバックヨーク（以下単にヨークという）３５と、各コア５１の外周に巻き取られた巻線であるコイル６１とからなる。ヨーク３５は、コア５１の径方向の幅と略同一の幅を有する環状、すなわちドーナツ形状の電磁鋼板を積層して構成されており、所定の厚みを有する。電磁鋼板の表面には、絶縁皮膜が形成されており、積層後、各電磁鋼板は絶縁被膜を溶融させて固着される。なお、接着剤の塗布や溶接によって、積層後の電磁鋼板を接合してもよい。電磁鋼板同士の接合は、後述するコアにおいても同様である。

コア５１の外周を取り巻くコイル６１は、コア５１に個々に巻き取ってもよいが、予めボビン状に巻き取っておき、コア５１の外周に嵌め込むものとしてもよい。もうひとつのステーター３２も、同様に、１２個のコア５２と、これらのコア５２に共通のヨーク３６と、各コア５２の外周に巻き取られたコイル６３とを備える。１２個のコア５１に取り付けられた１２個のコイル６１は、３相４極の巻線を構成する。二つのステーター３１，３２は、ローター４０を挟んで面対称の構造を備える。ローター４０に設けられた１２個の永久磁石４１，４３とコア５１、コア５２とは、第１方向である軸方向Ａに沿った所定の距離のギャップを隔てて、向き合っている。

次に、第１実施形態におけるコア５１の構成、ならびにこのコア５１とヨーク３５との取り付けについて説明する。図３は、ステーター３１を構成する一つのコア５１とヨーク３５との取付関係を示す説明図である。図示するように、本実施形態のコア５１は、薄板状の電磁鋼板７１を複数枚積層して構成される。各電磁鋼板７１は同一形状をしており、正面視で、矩形形状の下端両側に凸形状の嵌込部７２，７３を有する。従って、複数の電磁鋼板７１が積層されたコア５１は、全体が直方体の形状をしており、嵌込部７２，７３もそれぞれ連続して、コア５１下端両サイドに、２つの直方体形状の突出部を形成する。電磁鋼板７１は一枚で使用されることはないので、「嵌込部」は、電磁鋼板７１一枚について説明するときは凸形状の部分を指し、電磁鋼板７１が積層された状態で説明するときはコア５１下端の直方体形状の部分全体を指す。

このコア５１が取り付けられるヨーク３５には、コア５１の嵌込部７２，７３に対応して、ヨーク３５の内周側から所定長さの溝状の取付部８１，８２が設けられている。ヨーク３５の取付部８１，８２それぞれの大きさは、コア５１の嵌込部７２，７３の大きさと等しいので、コア５１の嵌込部７２，７３をヨーク３５の取付部８１，８２に嵌め込むことで、コア５１をヨーク３５に固定することができる。すなわち、コア５１が有する嵌込部７２，７３は、ヨーク３５が有する取付部８１，８２に嵌まり込んでいる。嵌込部７２，７３が取付部８１，８２に取り付けられてコア５１がヨーク３５に固定される位置が、コアの固定位置である。固定位置にコア５１が固定された状態を、図４に示した。コア５１とヨーク３５との固定は、嵌込部７２，７３を取付部８１，８２に圧入することによってもよいし、接着剤や溶接によって固定するものとしてもよい。図４に示した状態で、コア５１にコイル６１を嵌め込むことで、ステーター３１は組み立てられる。

図５は、このコア５１をヨーク３５方向に向かって見た場合の形状を模式的に示す平面図である。但し、コア５１をヨーク３５とは反対側から平面視した場合、ヨーク３５の取付部８１，８２は本来は見えないが、取付関係を分かりやすく示すため、図では、取付部８１，８２の外形線を、隠れ線（破線）により示している。これは、他の図でも、特に断らない限り同様である。図５には、回転軸方向Ａ、径方向Ｒ、周方向Ｃを示したが、図示の都合上、回転軸方向の中心Ａは、ヨーク３５の図形上の中心位置には描かれておらず、ヨーク３５の図示された範囲に近接している。第１実施形態およびその変形例では、複数の取付部（ここでは２つの取付部８１，８２）は、ヨーク３５の周方向Ｃに隔たった位置に設けられている。換言すれば、２つの取付部８１，８２は、ヨーク３５の周方向Ｃに並んでいる。複数の取付部が、ヨーク３５の径方向Ｒに沿って隔たっている場合の構成は、第２実施形態で説明する。電磁鋼板７１の積層の方向は、径方向Ｒとなっている。電磁鋼板７１の積層方向が、周方向Ｃとなっている構成については、他の実施形態の項で説明する。

取付部８１，８２の位置は様々なバリエーションが可能である。例えば、図６Ａに示すように、ヨーク３５の内周側から外周側に向けた所定長さの溝形状の取付部８１，８２としてもよいし、図６Ｂに示すように、ヨーク３５の外周側から内周側に向けた所定長さの溝形状の取付部８３，８４としてもよい。あるいは図６Ｃに示すように、ヨーク３５の幅方向略中心に、幅方向を長手方向とする開口部として取付部８５，８６を設けてもよい。

以上説明した第１実施形態によれば、アキシャルギャップモーター２０において、コア５１は２つの嵌込部７２，７３がヨーク３５の２つの取付部８１，８２によって固定されているので、ローター４０を回転させる磁束によるトルクの反力がコア５１に対して、周方向に加わっても、コア５１がヨーク３５から外れたり、せん断力により損傷を受けるという可能性を低減できる。また、本実施形態では、全ての電磁鋼板７１の嵌込部７２，７３が周方向の力を受け止めるので、せん断力に対する強度を一層高めることができる。この他、本実施形態では、コア５１を構成する電磁鋼板７１は同一形状のものを用いることができ、コア５１の製造を容易なものにできる。本実施形態では、コア５１のヨーク３５への取付は、複数の嵌込部７２，７３を取付部８１，８２に差し込むだけでよく、この点で、アキシャルギャップモーター２０の製造を容易としている。

更に、本実施形態では、嵌込部７２，７３と取付部８１，８２とが、ヨーク３５の幅方向（径方向Ｒ）に亘って設けられているので、ヨーク３５の周方向Ｃに掛かる力を受ける面積が広くなり、換言すれば、単位面積当たりの荷重が小さくなるので、周方向のせん断力に対する強度を一層高めることができる。

また、本実施形態では、コア５１に電磁鋼板７１を用いているので、アキシャルギャップモーター２０を構成するコアとして高い効率を実現している。アキシャルギャップモーター２０では、磁性体の粉末を高い圧力で固めた、いわゆる圧粉でコアを形成するものが知られているが、これに対して、電磁鋼板７１を積層したコア５１は、損失で約１０％程度、出力トルクとしては約５％程度、それぞれ高い性能を示した。なお、本実施形態では、ヨーク３５も同一形状の電磁鋼板を積層しているので、製造が容易であり、ヨークも含めて高い効率を実現している。

（２）第１の態様の他の実施形態１：
第１実施形態のアキシャルギャップモーター２０では、嵌込部や取付部のそれぞれは、ヨーク３５の幅方向に亘って設けられ、２つの嵌込部、あるいは２つの取付部は、ヨーク３５の周方向Ｃに隔てられた位置に設けられている。この構成を備えた他の実施形態について以下説明する。図７は、コア５１Ａやコア５１ａの形態と、積層される電磁鋼板の形状を示す説明図である。図７において、各電磁鋼板は、積層方向に見た、正面図として描かれ、コア５１Ａ，５１ａは、ヨーク３５の側から見た、下面図として描かれている。コア５１Ａ，５１ａは、いずれも２種類の電磁鋼板７１１，７１２を積層して形成される。

コア５１Ａは、複数枚の電磁鋼板７１１を積層した両側に、それぞれ１枚以上の電磁鋼板７１２を積層している。電磁鋼板７１１は、図２に示した第１実施形態の電磁鋼板７１と同一の形状を有する。従って、この電磁鋼板７１１を積層した部分には、略直方体のコア５１Ａの下端に嵌込部７２Ａ，７３Ｂが出っ張った形状となる。他方、電磁鋼板７１２は、電磁鋼板７１１と比べると、この嵌込部７２Ａ，７３Ａに相当する部位が除かれた略長方形状をしている。従って、この電磁鋼板７１２を積層した部分には、嵌込部７２Ａ，７３Ａに相当する出っ張りは存在しない。このような形状に、コア５１Ａを形成しても、このコア５１Ａは、図６Ａに示した形状の取付部８１，８２、図６Ｂに示した形状の取付部８３，８４、図６Ｃに示した形状の取付部８５，８６に、それぞれ取り付けることができる。

（３）他の実施形態２：
図７に示したもう一つの実施形態であるコア５１ａでは、積層された複数枚の電磁鋼板７１１に対して、その片側にのみ電磁鋼板７１２を複数枚積層している。この場合、嵌込部７２Ａ，７３Ａは、コア５１ａの径方向片側に寄せて形成される。このコア５１ａも、図６Ａから図６Ｃに示した様々な形態の取付部８１，８２等に取り付けることができる。なお、コア５１Ａ，５１ａは、ヨーク３５の面に対向する方向から、つまりヨーク３５の平面視おいて上方から、取付部８１，８２等に取り付けてもよいし、図６Ａ，図６Ｂの形態の取付部８１～８４に対しては、内周側外側あるいは外周側外側から、ヨーク３５の面方向にスライドさせるようにして、取り付けてもよい。

（４）他の実施形態３：
図８は、更に他のコア５１Ｂの形態を示す説明図である。このコア５１Ｂは、上述したコア５１，５１Ａ、５１ａが平面視の形状が長方形であったのに対して、平面視の形状が台形形状となっている点で相違する。コア５１Ｂをこの形状とするためには、積層される全ての電磁鋼板の形状と異ならせる必要がある。つまり、各電磁鋼板の高さは同じで、幅（周方向長さ）は外周側に位置する電磁鋼板ほど大きな形状とされている。

図８には、コア５１Ｂを構成する代表的な電磁鋼板として、ヨークの内周端に用いられる電磁鋼板７２１、コア５１Ｂを構成する積層方向中程に用いられる電磁鋼板７２２、更にヨークの外周端に用いられる電磁鋼板７２３の３枚を例示した。図示するように、各電磁鋼板７２１，７２２，７２３は、それぞれ外形形状が異なるが、ヨーク側の取付部に取り付けられる嵌込部７２Ｂ，７３Ｂ等の形状は、図６Ａに示した取付部８１，８２に取り付けられる形状、即ち、２つの平行に設けられた取付部８１，８２に取り付けられる形状となっている。この結果、電磁鋼板７２１では、その嵌込部７２Ｂ，７３Ｂは、電磁鋼板７２１の両端に設けられており、電磁鋼板７２２では、その嵌込部７２Ｃ，７３Ｃは、電磁鋼板７２２の両端から内側に位置して設けられており、電磁鋼板７２３では、その嵌込部７２Ｄ，７３Ｄは、電磁鋼板７２３の両端から更に内側に位置して設けられている。但し、全ての嵌込部の間隔は等しい。

以上説明したコア５１Ｂは、このコア５１Ｂをヨーク３５に取り付けると、ヨーク３５の内周端において隣接するコア５１Ｂ同士の間隔と、ヨーク３５の外周端において隣接するコア５１Ｂ同士の間隔とが、コアの平面視形状が長方形のものより、均等に近付けることができる。このため、ヨークに取り付けられるコア５１Ｂの平面視における面積を大きくすることができ、コイルに通電した場合に発生しうる磁力を強め、アキシャルギャップモーター２０としての出力を高めることができる。なお、コアを台形形状とした場合は、コアに取り付けるコイルも内形を、コアに合わせた台形形状とすることが好ましい。

（５）他の実施形態４：
更に他の実施形態として、ヨーク３５とコア５１Ｃからなるステーター３１Ｃの構成を、図９、図１０に例示する。この実施形態のステーター３１Ｃに用いられるコア５１Ｃは、図８に示したコア５１Ｂと、コアの全体形状は近似している。即ち、コア５１Ｃは、ヨーク３５に取り付けたとき、ヨーク３５の外周側ほど、周方向Ｃの幅が大きな略台形形状をしている。このコア５１Ｃが図８に示したコア５１Ｂと異なるのは、コア５１Ｃ両側の嵌込部がヨーク３５に設けられた取付部８１Ｃ，８２Ｃと同様、互いに平行ではなく、ヨーク３５の中心から径方向Ｒに沿った形状とされている点である。

従って、図１０に示すように、コア５１Ｃを構成する各電磁鋼板は、全て大きさが異なり、略相似形の形状をしている。図１０には、コア５１Ｃを構成する代表的な電磁鋼板として、ヨークの内周端に用いられる電磁鋼板７３１、コア５１Ｃを構成する積層方向中程に用いられる電磁鋼板７３２、更にヨークの外周端に用いられる電磁鋼板７３３の３枚を例示した。図示するように、各電磁鋼板７３１，７３２，７３３は、ヨーク側の取付部８１Ｃ、８２Ｃに取り付けられる嵌込部７２Ｅ，７３Ｅ等の形状は、図９に示した取付部８１Ｃ，８２Ｃに取り付けられる形状、即ち、径方向外側に向かって次第に間隔を広げる取付部８１Ｃ，８２Ｃに取り付けられる形状となっている。この結果、各電磁鋼板の両端に設けられた嵌込部の間隔は、電磁鋼板７３１の嵌込部７２Ｅ，７３Ｅの間が一番狭く、電磁鋼板７３２の嵌込部７２Ｆ，７３Ｆの間が次に狭く、電磁鋼板７３３では、その嵌込部７２Ｇ，７３Ｇの間が最も広い。

このような構成されたコア５１Ｃは、コア５１Ｂと同様、平面視台形形状をしており、ヨーク３５上において、コアとして広い面積を確保することができる。また、ヨーク３５の外周方向に近づくほど、二つの取付部８１Ｃ，８２Ｃの間隔が広くなっており、コア５１Ｃの嵌込部をヨーク３５上方から取付部８１Ｃ，８２Ｃに嵌め込むと、ヨーク３５の表面に沿ったいずれの方向の力を受けても、コア５１Ｃがスライドして外れるということがない。また、上述した他の実施形態のコア５１，５１Ａ，５１ａ，５１Ｂと同様の作用効果を奏することは勿論である。

（６）他の実施形態５：
図１１は、更に他の実施形態であるステーター３１Ｄの一部を示す平面図である。この実施形態では、ヨーク３５側の取付部８１，８２は、第１実施形態と同じ形状をしている（図６Ａ参照）。これに対して、コア５１Ｄは、外形形状は、第１実施形態と同様であるものの、電磁鋼板の積層方向が異なっている。つまり、このコア５１Ｄでは、電磁鋼板は、ヨーク３５の周方向Ｃに沿って配列されている。このコア５１Ｄは、従って、２種類の大きさの電磁鋼板７４１，７４２から構成される。電磁鋼板７４１は、コア５１Ｄの両側にそれぞれ複数枚積層され、この電磁鋼板７４１に挟まれた中央領域には電磁鋼板７４１より小さな電磁鋼板７４２が、積層されている。これらの電磁鋼板７４１，７４２は、上辺を揃えて積層される。従って、積層され溶着された電磁鋼板からなるコア５１Ｄは、電磁鋼板の積層方向は異なるものの、その外形形状は、第１実施形態のコア５１と同様となる。この場合、高さ方向に長い電磁鋼板７４１の下側が突出して嵌込部７４１を構成することになり、これが取付部８１，８２に取り付けられる。

掛かる形態のコア５１Ｄでは、アキシャルギャップモーター２０として周方向Ｃへの力が掛かったとき、複数枚の電磁鋼板７４１がその力を受けるので、せん断力に対して、十分な強度を確保することができる。また、矩形の電磁鋼板を積層するだけなので、電磁鋼板の加工が容易であるという利点を有する。更に、コアの数が増減したり、コアの周方向の大きさが設計変更された場合などでも、積層する電磁鋼板７４２の枚数を変えるだけで、容易に対応できる。

（７）他の実施形態６：
次に、他の実施形態６としてのステーター３１Ｅについて、図１２を用いて説明する。このステーター３１Ｅでは、コア５１Ｅを構成する電磁鋼板の積層方向や取付部８１，８２の構成は、他の実施形態５のステーター３１Ｄと同様である。このステーター３１Ｅでは、コア５１Ｅの形状が、平面視台形形状をしている点で、コア５１Ｄとは異なる。このコア５１Ｅでは、平面視台形形状とするため、コア５１Ｅの積層方向外側の電磁鋼板の大きさが、徐々に小さくなっている。つまり、この実施形態のコア５１Ｅでは、図１１に示したコア５１Ｄと同様に、２種類の大小の電磁鋼板７５１および７５２を積層した外側に、ヨーク３５の幅方向（径方向Ｒ）に対応した寸法が徐々に小さくなる複数枚の電磁鋼板７５３が積層される。

この結果、この実施形態のコア５１Ｅは、平面視台形形状を備えるものとなり、ヨーク３５上において、コアとして広い面積を確保することができる。この実施形態でもコア５１Ｅの周方向の大きさの変更に容易に対応できる。

以上、第１の態様の様々な実施形態について説明したが、第１の態様の実施形態はこれに留まらない。上記の各実施形態では、取付部は、２つとしたが、３つ以上設けてもよい。３つの場合、例えば取付部８１，８２の中間に新たな取付部を設け、コアの対応する部分に嵌込部を増設すればよい。また、嵌込部は、同一形状の矩形の電磁鋼板を積層して形成した直方体のコアに後加工することにより、形成してもよい。後加工の際には、積層された電磁鋼板を治具等で固定して加工すればよい。この場合、嵌込部の形状や配置の自由度は高い。

Ｂ．第２の態様：
（８）第２実施形態：
次に、図１３以下を用いて、第２実施形態のアキシャルギャップモーター２０の構成について説明する。第２実施形態とその他の実施形態をまとめて第２の態様と呼ぶ。上述した第１の態様では、取付部８１，８２等は、いずれもヨーク３５の幅方向に亘って設けられ、複数の取付部はヨーク３５の周方向に隔てて設けられていた。これに対して、第２の態様では、図１３に示したように、２つの取付部９１，９２は、ヨーク３５の最内周の位置である内周側端部と最外周の位置である外周側端部とに設けられる。取付部９１，９２の周方向の長さは第２実施形態では同一である。

第２実施形態のステーター３１Ｆは、複数個のコア５１Ｆに対応する箇所に取付部９１，９２を備えたヨーク３５と、このヨーク３５に取り付けられる複数個のコア５１Ｆと、各コア５１Ｆに取り付けられる図示しないコイルとを備える。コイルの取り付けは、第１実施形態で説明したものと同じである（図４、図５参照）。

この実施形態のコア５１Ｆは、第１実施形態のコア５１と類似の形状を備える。即ち、下端両側において下方に突出した嵌込部７７，７８を備えた電磁鋼板７６を積層した形態を備える。嵌込部７７，７８の間隔は、取付部９１，９２の間隔と等しい。嵌込部７７は、ヨーク３５の径方向の内側位置に対応して設けられ、嵌込部７８はヨーク３５の外側位置に対応して設けられる。すなわち、嵌込部７７，７８は、ヨーク３５の径方向Ｒに並んでいる。嵌込部７７，７８の幅は、ヨーク３５側の取付部９１，９２の周方向の幅に等しい。従って、コア５１Ｆの嵌込部７７，７８をヨーク３５の取付部９１，９２に嵌め込むようにして取り付けると、図１４に示したように、コア５１Ｆは、ヨーク３５の幅方向に亘って配置される。コア５１Ｆがヨーク３５を取り付けられた状態を、平面視したのが図１５である。この場合、図１５に示したように、積層される電磁鋼板７６は、全て同一の形状にできる。

以上説明した第２実施形態によれば、アキシャルギャップモーター２０において、コア５１Ｆは２つの嵌込部７７，７８がヨーク３５の２つの取付部９１，９２によって固定されているので、ローター４０を回転させる磁束によるトルクの反力がコア５１Ｆに対して、周方向Ｃに加わっても、コア５１Ｆがヨーク３５から外れたり、せん断力により損傷を受けるという可能性を低減できる。また、図１４に占めたように、この実施形態のコア５１Ｆは、ヨーク３５の幅方向の全範囲を覆う形状にすることが容易であり、結果的にヨーク３５に対して大きな面積のコアとすることができる。コアが大きくできれば、一般に小さいものよりモーターとしての出力を大きくできる。なお、電磁鋼板７６の形状を、図８に示した電磁鋼板７２３のように、嵌込部７７，７８の外側に張出した部分が存在する形状とすれば、ヨーク３５の幅方向に対して、更にコアの形状を大きなものにすることも可能である。

更に、本実施形態では、コア５１Ｆを構成する電磁鋼板７６は同一形状のものを用いることができ、コア５１Ｆの製造を容易なものにできる。本実施形態では、コア５１Ｆのヨーク３５への取付は、複数の嵌込部７７，７８を取付部９１，９２に差し込むだけでよく、この点で、アキシャルギャップモーター２０の製造を容易なものにしている。

（９）他の実施形態７：
図１６に他の実施形態７のステーター３１Ｇの構成を示す。このステーター３１Ｇは、第２実施形態と同じ形状のヨーク３５に、コア５１Ｇを取り付けた構成を備える。このコア５１Ｇは、平面視台形形状を有する。つまり他の実施形態７のコア５１Ｇは、第２実施形態のコア５１Ｆと同じ電磁鋼板７６を積層した両側に、幅が漸減する複数の電磁鋼板７６１，７６２等を積層した構成を有する。この実施形態では、幅が漸減する複数の電磁鋼板７６１，７６２等は、電磁鋼板７６に溶着され、一体化している。

この実施形態７のステーター３１Ｇは、ヨーク３５との取付については、第２実施形態のステーター３１Ｆと同様の作用効果を僧衣する上、コア５１Ｇの平面視における面積を大きくすることができ、コア５１Ｇに設けられたコイル（不図示）の通電による磁力を高めることができる。図１６に示した例では、ヨーク３５側の取付部９１と取付部９２とは、同じ周方向長さとしたが、取付部９２の周方向長さを長くし、電磁鋼板７６１，７６２等の片側に、嵌込部７８を形成して、取付部９２に嵌め込むようにしてもよい。この場合、コア５１Ｇの固定はより強固なものとなる。

（１０）他の実施形態８：
更に他の実施形態８のステーター３１Ｈの要部を図１７に示す。このステーター３１Ｈは、コア５１Ｈと共に、第２実施形態や他の実施形態７と同じ形態の取付部９１，９２を備えるヨーク３５とを備える。コア５１Ｈは、電磁鋼板の積層方向が第２実施形態や他の実施形態７と異なり、ヨーク３５の径方向Ｒになっている。コア５１Ｈは、高さの異なる矩形の２種類の電磁鋼板を積層して構成される。つまり、コア５１Ｈは、電磁鋼板７７２を複数枚積層した上で、その両側に、電磁鋼板７７２より高さの大きな電磁鋼板７７１を、それぞれ複数枚積層した構成を備える。このとき、電磁鋼板７７１および電磁鋼板７７２は、上辺が揃えられているので、電磁鋼板７７１の下端は、コア５１Ｈの下方にそれぞれ突出した形となり、嵌込部７７Ａを形成する。この嵌込部７７Ａが取付部９１，９２に晴れ込まれることで、コア５１Ｈはヨーク３５に取り付けられる。

この実施形態８でも、第２実施形態や他の実施形態７同様、コア５１Ｈは、複数箇所でヨーク３５に取り付けられ、コア５１Ｈにかかるせん断力に対して高い強度を示す。

（１１）他の実施形態９：
他の実施形態８と類似の実施形態９のステーター３１Ｉの構成を図１８に示す。この実施形態９では、ステーター３１Ｉを構成するコア５１Ｉは、平面視台形形状をしている。このため、積層される電磁鋼板は、全て大きさが異なる。中心部において積層された電磁鋼板７８２のヨーク３５内周側端部には嵌込部を形成する電磁鋼板７８１であって、電磁鋼板７８２により高さの大きな電磁鋼板７８１が積層される。また、積層された電磁鋼板７８２のヨーク３５外周側端部には嵌込部を形成する電磁鋼板７８３であって、電磁鋼板７８２により高さの大きな電磁鋼板７８３が積層される。全ての電磁鋼板は、ヨーク３５の周方向Ｃに沿った長さが、ヨーク３５の内周側から外周側にかけて漸増する形状となっている。

従って、このヨーク３５に設けられた取付部９１Ａ，９２Ａは、径方向外側、すなわち、外周側の取付部９２Ａの周方向Ｃに沿った長さの方が、径方向内側、すなわち、内周側の取付部９１Ａの長さより長い。かかる構成を有するステーター３１Ｉは、他の実施形態８と同様の作用効果を奏得する上、更にコア５１Ｉの平面視の面積を大きくでき、アキシャルギャップモーター２０における出力の増大を図ることができる。

（１２）他の実施形態１０：
次に他の実施形態１０のステーター３１Ｊの構成について、図１９を用いて説明する。この実施形態１０では、ステーター３１Ｊを構成するコア５１Ｊは、同じ形状の電磁鋼板を周方向Ｃに沿って積層しつつ、平面視において略台形形状のコアを実現している。ヨーク３５は、他の実施形態９と同様に外周側の取付部９２Ｂが、内周側の取付部９１Ｂより、周方向Ｃに沿った長さが長い形状となっている。

他方、コア５１Ｊを構成する電磁鋼板７９は、全て同一の形状をしている。つまり、電磁鋼板７９は、その両端に嵌込部７７Ｂ，７８Ｂを備え、積層された状態で、ヨーク３５に取り付けられる。この電磁鋼板７９は、図１８下段の右端に示したように、その内周側の厚みｄ１が、外周側の厚みｄ２より小さくされている。このため、複数の電磁鋼板７９を積層すると、コア５１Ｊは、全体の平面視形状が台形形状となる。この状態では、コア５１Ｊの嵌込部７７Ｂ，７８Ｂとヨークの取付部９１Ｂ，９２Ｂとの関係は、図１８に示した他の実施形態と９と同様だが、本実施形態では、全ての電磁鋼板７９が同一形状をしていること、および全ての電磁鋼板７９が嵌込部７７Ｂ，７８Ｂにおいて、取付部９１Ｂ，９２Ｂに嵌め込まれ、強度を高めるのに寄与している点で優れる。

もとよりこの形状の電磁鋼板７９を用いれば、その外周側、内周側は共に円弧の一部となるように積層することも可能である。この場合には、嵌込部７７Ｂ，７８Ｂも円弧状になるため、取付部９１Ｂ，９２Ｂも円弧状の形状とすればよい。なお、こうた内周側と外周側とで厚みの違う電磁鋼板７９は、電磁鋼板をプレスにより型抜きする前段階で、ローラ軸方向の荷重が異なる圧延ローラを通すことで容易に製作することができる。

以上、第２の態様の様々な実施形態について説明したが、第２の態様の実施形態はこれに留まらない。上記の各実施形態では、取付部９１，９２は、ヨーク３５の最内周および最外周に凹部として設けたが、ヨーク３５の最内周位置および最外周位置よりヨーク内側に開口部として設けてもよい。この場合、コア５１Ｆを形成する電磁鋼板を、図８に示した電磁鋼板７２３のように、嵌込部７７，７８等をコア５１Ｆの両端ではなく、両端から内側に入った位置に設け、これを積層してコア５１Ｆを形成すればよい。また、取付部は、複数あればよく、例えば３つ以上設けてもよい。３つの場合、取付部９１，９２の中間に新たな取付部を設け、コアの対応する部分に嵌込部を増設するなどの構成を採用すればよい。また、嵌込部は、同一形状の矩形の電磁鋼板を積層して形成した直方体のコアに後加工することにより、形成してもよい。後加工の際には、積層された電磁鋼板を治具等で固定して加工すればよい。この場合、嵌込部の形状や配置の自由度は高い。

Ｃ．他の態様：
上述した第１の態様および第２の態様は、取付部の配設方向の違いに対応しているが、この分け方は便宜的なものであり、例えば、第１の態様における取付部８１，８２を、ヨーク３５の径方向Ｒに沿った方向に対して４５度など斜めに配置してもよい。あるいは、図６Ｃに示した取付部８５，８６を略円形あるいは略矩形の開口部とし、径方向にずらして配置し、これに合わせた嵌込部を、コア側に形成するものとしてもよい。また、複数の嵌込部の各形状は、長方形に限らず、Ｔ字形状、十字形状、Ｈ字形状や円弧形状であってもよい。更に、複数の嵌込部の形状はそれぞれ異なっていてもよい。これらは取付部においても同様である。

上記の各実施形態で用いたコアは、同一形状の電磁鋼板を積層したものと異なる形状の電磁鋼板を積層したものとがある。前者は、電磁鋼板が１種類で済み、製造が容易である。他方、後者は、複数種類の形状の電磁鋼板を組み合わせるので、形状の自由度が高い。なお、電磁鋼板は、その厚みや材質など、１種類のものを用いてもよいが、２種類以上の電磁鋼板を取り混ぜてコアを形成してもよい。

上述したアキシャルギャップモーター２０において、各ステーターを構成するコアとヨークは、共に電磁鋼板により構成したが、コアとヨークにおける電磁鋼板の積層方向は、いずれであってもよい。図２０に示すように、ヨーク３５における電磁鋼板の積層方向は、アキシャルギャップモーター２０の軸方向Ａに沿った方向にしてよい。ヨーク３５の内部を通る磁束の方向およびヨーク３５の構成のし易さから、この積層方向が好ましい。これに対して、コアを形成する電磁鋼板の積層方向は、軸方向Ａに沿った方向以外であることが好ましい。

図２１，図２２に代表的な積層方向を、コア５１Ｃおよびコア５１Ｅを用いて示した。図２１に例示したコア５１Ｃでは、電磁鋼板は、径方向Ｒに沿った方向に積層される。また、図２２に例示したコア５１Ｅでは、電磁鋼板は、周方向Ｃに沿った方向に積層される。図２１，図２２に示したいずれの積層方向でも、コイル６１によって形成される磁束がコア５１Ｃ，５１Ｅを通り易く、かつ渦電流による損失は小さくなる。

Ｄ．アキシャルギャップモーターの製造方法：
こうしたアキシャルギャップモーター２０の製造方法について簡単に説明する。このアキシャルギャップモーター２０は、一般にＭ相巻線（Ｍは、３以上の奇数）を備えたモーターとして製造される。３相４極のアキシャルギャップモーター２０であれば、コアの数は１２となるが、そのアキシャルギャップモーター２０の製造工程は、以下のようになる。
［１］ヨーク３５に取り付けられるコア５１等であって、複数の嵌込部７２，７３等を、ヨーク３５に対向する側の異なる位置に備えたコア５１を、磁束が貫通可能な薄板、例えば電磁鋼板７１を積層して形成する工程Ｔ１、
［２］コア５１等を、少なくとも１２個準備する工程Ｔ１、
［３］１２個のコア５１等が固定される位置のそれぞれに、複数の嵌込部７２，７３等に対応して複数の取付部８１，８２等を備えるヨーク３５を準備する工程Ｔ３、
［４］ヨーク３５の取付部８１，８２等に、１２個のコア５１等のそれぞれの嵌込部７２，７３を嵌め込んで、ヨーク３５とコア５１等とを備えたステーター３１等を組み立てる工程Ｔ４、
［５］ステーター３１等の組み立ての前または後において、１２個のコア５１等のそれぞれに界磁コイル６１を取り付ける工程Ｔ５、
［６］回転可能に支持されるローター４０とステーター３１等とを、コア５１等のヨーク３５と反対側の端面が、ローター４０に対して、回転の軸Ａと平行な方向に所定距離のギャップを隔てて配置される位置に組み付ける工程Ｔ６。
以上の工程により、アキシャルギャップモーター２０は、製造される。なお、工程Ｔ１、Ｔ２の順序は同時であっても逆であっても差し支えない。

かかる製造方法によれば、コイルへの通電によって、モーターの出力トルクの反力であって、ヨーク３５の周方向に沿った力がコア５１等に掛かっても、このせん断力に耐えるアキシャルギャップモーター２０を容易に製造できる。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、ローターの軸方向に片側にステーターを備えるシングルステーターの構造としてもよい。また、軸を固定軸とし、ローターとステータとの配置を逆にして、固定軸の周りにアウターが回転する形態とすることもできる。更に、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

２０…アキシャルギャップモーター、２１…回転軸、２７…側面ケース、３１，３１Ｃ～３１Ｊ，３２…ステーター、３５，３６…ヨーク、４０…ローター、４１，４３…永久磁石、４５…固定部、５１，５１Ａ～５１Ｊ，５１ａ，５２…コア、６１，６３…コイル、７１，７６，７９…電磁鋼板、７２，７２Ａ～７２Ｇ…嵌込部、７７，７７Ａ，７７Ｂ，７８…嵌込部、８１～８５，８１Ｃ，９１，９２，９２Ａ，９２Ｂ…取付部、７１１～７８３…電磁鋼板

Claims (9)

1. 回転するローターと、
   前記ローターに対向し、前記回転の軸と平行な第１方向にギャップを隔てて配置されたステーターと、
   を備え、
   前記ステーターは、磁束が貫通する薄板が前記第１方向と直交する第２方向に沿って積層されたコア、および前記コアを有する環状のヨークを有し、
   前記コアは、独立した複数の嵌込部を隔たった位置に有し、前記コア毎の前記複数の嵌込部は、前記ヨーク自体に前記複数の嵌込部に対応して形成された複数の取付部に嵌まり込んでいる、
   アキシャルギャップモーター。
2. 前記複数の嵌込部は、前記ヨークの周方向に並んでいる、請求項１記載のアキシャルギャップモーター。
3. 前記複数の嵌込部は、前記ヨークの径方向に並んでいる、請求項１記載のアキシャルギャップモーター。
4. 前記コアの前記積層の方向は、前記ヨークの径方向である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアキシャルギャップモーター。
5. 前記コアの前記積層の方向は、前記ヨークの周方向である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアキシャルギャップモーター。
6. 前記積層する薄板の厚さは、前記ヨークの外周側端部が前記ヨークの内周側端部より大きい、請求項５記載のアキシャルギャップモーター。
7. 前記コアは、同一形状の前記薄板同士が積層された、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアキシャルギャップモーター。
8. 前記コアは、異なる形状の前記薄板を含んで積層された、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアキシャルギャップモーター。
9. 前記薄板は表面に絶縁層を備えた電磁鋼板であり、
   前記薄板が積層されたコアは、前記ヨークの径方向外側における前記ヨークの周方向長さが、前記ヨークの径方向内側における前記ヨークの周方向長さより大きい形状である、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のアキシャルギャップモーター。

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