JP7464975B2 - アキシャルギャップモータ用ステータ及びその製造方法並びに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及びその製造方法並びにアキシャルギャップモータに関する。

従来より、ステータとロータとが回転軸方向に所定の空隙（ギャップ）を介して対向するアキシャルギャップモータが知られている。ステータのコア部には、磁性粉体を圧縮成形した圧粉磁心が用いられている。しかし、圧粉磁心は強度的に脆く、磁性材料としての特性が劣る。そのため、圧粉磁心の代わりに積層した金属を用いてステータコアを製造する方法が知られている。

特開２０１７－２５８６８号公報 特開２０１９－１６５５１９号公報

特許文献１は、ロール状に金属板を巻回した巻鉄心を切断して、ステータ用コアを製造する方法が開示されている。この方法では、別途準備したバックヨークに、コアを固定する必要があり、製造工程が複雑になる。
特許文献２は、プレス加工でスリット部を打ち抜いた電磁鋼帯を多角形状に巻回することでステータコアとコアバック部（バックヨーク）とを一体で形成する方法が開示されている。しかし、文献１の製造方法と異なり、製造可能なステータコアの形状の自由度が乏しく、例えば異なる顧客の要望、用途等に柔軟に対応したアキシャルギャップモータの製造は困難となる。

上記課題を鑑み、本発明は、アキシャルギャップモータのステータを柔軟に製造することができる製造方法を提供する。

本発明に係るステータの製造方法は、
アキシャルギャップモータのための複数のステータコアを有するステータの製造方法であって、
前記ステータコアの形状により定まる長さで磁性材料からなる帯体を移動する移送工程と、
前記ステータコアの間隔により定まる幅のノッチ部を前記帯体の少なくとも一方の側部に形成するノッチ部形成工程とを複数回繰り返し、前記帯体に互いに離隔した複数の前記ノッチ部を形成する帯体成形工程と、
前記ノッチ部が形成された前記帯体を巻回してステータを形成する工程とを含み、
前記帯体成形工程は、
複数の前記ノッチ部の少なくとも一部の前記ノッチ部の幅を他の前記ノッチ部の幅と異ならしめるノッチ幅変更工程を含むことを特徴とする。

このようなステータの製造方法によれば、任意のステータコアの形状及びステータコアの配置を有するステータを容易に製造することができる。

また、本発明に係るステータの製造方法は、
前記磁性体は純鉄であることを特徴とする。

このようなステータの製造方法によれば、ステータの加工が容易になるとともに、鉄損の低減を図ることができる。

また、本発明に係るステータの製造方法は、
前記ノッチ幅変更工程は、前記帯体の移動と打抜き加工を繰り返す工程を含むことを特徴とする。

このような打抜き加工によれば、ステータの製造が容易になり、生産効率が向上する。

また、本発明に係るステータの製造方法は、
前記ノッチ幅変更工程は、最小単位幅毎に前記帯体を移動し、打抜き加工を繰り返すことにより前記ノッチ部の幅の長さを増大させることを特徴とする。

このようなステータの製造方法によれば、ステータコアの製造の自由度がさらに向上し、多様な形状のステータコアを有するステータを製造することができる。

本発明に係るステータは、
アキシャルギャップモータのステータであって、
ステータヨーク部と、前記ステータヨーク部と一体で形成された複数のステータコアを有し、
前記ステータヨーク部及び前記ステータコアは、ラジアル方向の磁性材料の積層体からなり、
隣合う前記ステータコアの間隔が、ラジアル方向の少なくとも一部において異なることを特徴とする。

また、本発明に係るアキシャルギャップモータは
前記ステータを有することを特徴とする。

このような構成にステータとすることで、鉄損が少なく、アキシャルギャップモータの用途や顧客仕様に合わせてカスタマイズされたステータ及びアキシャルギャップモータが提供される。また、本発明に係るステータは発電機としてのステータに用いることもできる。

本発明によれば、アキシャルギャップモータのステータを柔軟に製造することができる製造方法を提供することができる。また、製造されたステータを備えたアキシャルギャップモータを製造することができる。

図１（ａ）は、アキシャルギャップモータ１００の主要構成を示す断面図、図１（ｂ）はステータ２の例を示す平面図である。 図２は、ステータ２を製造するためのステータ製造装置２００の主要な装置構成を示す断面図である。 図３（ａ）は、打抜きユニット９の構成例を示す部分的断面図、図３（ｂ）は、打抜きユニット９と帯体５との位置関係を示す平面図である。 図４（ａ）は打抜き加工された帯体５の形状を示す平面図、図４（ｂ）は巻回された帯体の拡大断面図、図４（ｃ）はステータ２の斜視図、図４（ｄ）はステータヨーク部２１を構成する帯体５の巻取り開始端部（２１ｓ）及び巻取り終端部（２１ｅ）を示す平面図。 図５（ａ）は、実施形態１におけるステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４を、最小単位幅のパンチ９１を用いて形成する工程を示す斜視図、図５（ｂ）は、最小端幅の２倍の幅のノッチ部１４を形成する工程を示す斜視図。 図６は実施形態２におけるノッチ部１４の形成工程を示す斜視図であり、図６（ａ）は、ステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４をパンチ９１を用いて形成する工程を示す斜視図、図６（ｂ）は、ノッチ部１４の幅を増大させる工程を示す斜視図。 図７は実施形態３におけるステータコア２２の形状を示す平面図であり、図７（ａ）は、一定の傾きの直線的なスキューを設けたステータコア２２の平面図、図７（ｂ）は、曲線的なスキューを設けたステータコア２２の平面図、図７（ｃ）は、巻回された帯体５と等角度間隔に配置したステータコア２２の関係を示す部分拡大図である。 図８（ａ）はステータ２の両側にロータ３を有するアキシャルギャップモータ１００の主要断面図、図８（ｂ）は帯体５の両側にノッチ部１４を形成する工程を示す斜視図、図８（ｃ）はステータヨーク部２１の両側にステータコア２２を備えたステータ２の斜視図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。

（実施形態１）
図１（ａ）は、アキシャルギャップモータ１００の主要構成を示す断面図であり、図１（ｂ）はステータ２の例を示す平面図である。
図１（ａ）に示すように、円筒状の筐体１に、互いに対向するステータ２とロータ３とが収容されている。
ロータ３は、シャフト（回転軸芯）４に固定されており、シャフト４は、ベアリング４１を介して、筐体１に回転可能に支持されている。シャフト４及びロータ３は、シャフト４の中心軸を回転軸として回転する。
シャフト４の少なくとも一端は、筐体１の開口部１１を貫通し、筐体１の外部に突出し、ロータ３の回転運動を出力する。

ロータ３は、扁平な円環状のロータヨーク部３１を有し、ロータヨーク部３１には複数のマグネット（永久磁石）３２が回転軸に対する周方向に配置され、固定されている。隣合うマグネット３２の磁極は、互いに反対になるように配置されている。

ステータ２は、ステータヨーク部２１を有し、複数のステータコア（鉄心部）２２がステータヨーク部２１と一体で形成されている。各ステータコア２２には導線が巻回され、通電により励磁するコイル２３が設けられている。
図１（ｂ）に示すステータ２の例では、各ステータコア２２は、中心角ψの扇形状であり、中心軸側の内径（半径ｒ１）とそれに対向する外径（半径ｒ２）を有している。各ステータコア２２は、ステータヨーク部２１上において周方向に等角度（θ）間隔に配置されており、隣合うステータコア２２の間には間隙を有する。
マグネット３２とコイル２３とは、シャフト４の回転軸方向に、ギャップ（空隙）Ｄを介して対向して配置されている。

ステータ２は、磁性材料の帯体（箔）を巻回することにより、ラジアル方向に積層された磁性材料の積層体から構成されているため、渦電流による鉄損を低減することができる。
巻回する磁性材料として、屈曲加工に優れた純鉄の板が好適に使用できる。
文献２のように磁性材料として電磁鋼帯を使用すると、曲げ応力が加えられた箇所において磁気特性が劣化する。従って、電磁鋼帯を円筒状に巻回すると磁気特性が劣化するという問題がある。しかし、磁性材料として純鉄を用いることで、曲げ応力による磁気特性の劣化が防止できる。

図２は、ステータ２を製造するためのステータ製造装置２００の主要な装置構成を示す断面図である。
磁性材料の板（又は箔）からなる帯体５がボビン６１に巻回されたリール６から、帯体５が移送装置７、７’により引き出される。
移送装置７、７’により帯体５に負荷される張力は張力センサを備えた張力調整装置８により検出される。張力調整装置８から出力される張力の値を移送装置７、７’を駆動するモータにフィードバックし、一定の張力が帯体５に負荷されるよう構成されている。

帯体５は打抜きユニット９により加工され、その後、巻回シャフト１０に巻回される。巻回シャフト１０に巻き取られた帯体５は、巻回回数とともにその半径（巻回シャフト１０の回転中心から巻回された帯体５の最外周表面までの距離）が大きくなる。そのため、巻回シャフト１０には、例えば巻回された帯体５の半径の増加量に対応して巻回シャフト１０を鉛直方向に移動させる昇降機構を備えさせ、打抜きユニット９から繰り出された帯体５を常時水平に維持しながらシャフト１０に巻回してもよい。

なお、巻回シャフト１０は、帯体５の巻き取り開始端部を把持するためのチャック機構を備えている。チャック機構として、例えば機械的に端部を挟み込む溝や、真空チャック、マグネットチャックが使用できる。特にマグネットチャックを採用する場合、帯体５として軟磁性体を使用するため、巻回時には帯体５をチャックし、巻回終了時には取り外しが容易となるように、巻回シャフト１０に内蔵した電磁石を用いたマグネットチャックが好適に使用できる。
チャック機構として挟み込み溝を使用する場合、帯体５の巻き取り開始端部を溝に挟み込むために折り曲げ等の加工が必要となるが、マグネットチャックを使用した場合、開始端部の加工は不要であり、かつ帯体５の取り外し作業も容易になる。

巻回シャフト１０は、回転角度を調整可能な回転駆動装置、例えばサーボモータやモータと角度センサとの組み合わせ等により回転駆動されている。巻回シャフト１０は、移送装置７、７’と連動して回転するため、一定の張力を維持しながら帯体５を巻回することができる。巻回シャフト１０は、好適には、回転センサ、トルクセンサを備え、これらのセンサの出力を回転駆動装置にフィードバックし、回転運動が制御される。

また、打抜きユニット９は裁断機９０を備えてもよい。裁断機９０は、リール６から繰り出された帯体５を所定の長さに裁断し、巻回する帯体５の最終端部を確定する。

なお、巻回された帯体５を互いに固定するため、例えば接着剤により帯体５を接着してもよい。打抜きユニット９から繰り出された帯体５の表面に塗布装置１２から供給される接着剤Ａｄを塗布し、その後、巻回シャフト１０に巻回することで、帯体５を互いに固定することができる。

また、１回転巻回する毎に、カシメにより帯体５を固定してもよい。この場合、カシメ位置が互いに接触しないように分散させ、カシメを経由する電流経路の発生を防止する。
また、ステータ２に必要は帯体５のすべての巻取りが終了した後に、カシメにより帯体５を固定してもよい。
例えば、接着剤の塗布装置の代わりにカシメ用金具を帯体５上に載置する装置を設置し、さらに１周巻回して帯体５が重なった後に、押圧ローラ１３でカシメ金具を押し潰すことで、自動的にカシメ固定することも可能である。
なお、１回転巻回する毎ではなく複数回転（２回転等）巻回する毎にカシメ固定してもよい。

また、押圧ローラ１３により、帯体５を巻回シャフト１０に押圧しながら巻回してもよい。押圧ローラ１３と巻回シャフト１０との間隔は、帯体５が巻回されることにより増大する半径に対応して増大するよう制御される。押圧ローラ１３が巻回シャフト１０を押圧する応力を一定に維持することが可能である。
さらに、押圧ローラ１３により巻回シャフト１０に巻回された帯体５を押圧し、打抜きユニット９による加工の際に巻回シャフト１０を固定してもよい。

以下、ステータ２の製造方法について、さらに詳細に説明する。
図３（ａ）は、打抜きユニット９の構成例を示す部分的断面図である。
図３（ａ）に示すように、打抜きユニット９はパンチ９１と、ブレード（刃）を有するダイ９２を備え、ダイ９２はステージ９３に固定されている。パンチ９１は、図示しない駆動装置により、図中上下方向に移動する。この駆動装置は、公知の装置を使用することができる。

移送装置７により誘導され、ステージ９３に帯体５が載置されると、押圧パッド９５が図示しない昇降移動機構により、帯体５に向かって移動し、帯体５は、ステージ９３と押圧パッド９５により押圧固定される。
押圧パッド９５により帯体５が押圧された状態で、ガイド９６により、移動がガイドされたパンチ９１が、ダイ９２に向かって移動し、パンチ９１とダイ９２とに挟まれた帯体５が、打ち抜き加工される。

図３（ｂ）は、打抜きユニット９と帯体５との位置関係を示す平面図である。
パンチ９１及びダイ９２は、その一部が帯体５と重なり、残りの部分は帯体５の外に延在している。パンチ９１及びダイ９により、帯体５の側部にノッチ部１４（切り欠き部）を形成することができる。

帯体５の移動と打抜きユニット９による打抜き加工の繰り返し、すなわち間欠的に打抜き加工を施すことによって、図４（ａ）に示すように、互いに離隔したノッチ部１４を、帯体５の移動量で定まる間隔で形成することができる。

図４（ａ）は、打抜き加工された帯体５の形状を示す。帯体５にはノッチ部１４が形成されている。この帯体５を巻回することでノッチ部１４に挟まれた領域からステータコア２２が形成され、ノッチ部１４が形成されない領域（ノッチ部１４に挟まれない、又はノッチ部１４が横断しない領域）からステータヨーク部２１が形成される。従って、ステータコア２２とステータヨーク部２１とが一体で形成される。
また、ノッチ部１４の幅は、巻回された状態でのステータ２の中心軸からの距離（半径ｒ）に依存する。

図１（ｂ）に示すように各ステータコア２２を角度θの等間隔で配置する場合、図４（ｂ）に示すように、帯体５が巻回されて半径ｒに達したときのノッチ部１４の幅はｒθとなり、ノッチ部１４の間隔はｒψとなる。
さらにもう１層の帯体５を巻回する場合、帯体５の厚さをｔ（例えば０．５ｍｍ）とすると、ノッチ部１４の位置は中心軸から半径ｒ＋ｔの距離となるためノッチ部１４の幅は（ｒ＋ｔ）θとなり、ノッチ部１４の間隔は（ｒ＋ｔ）ψとなる。

ステータコア２２及びステータヨーク部２１の径で定まる所定の巻回（巻取り）回数だけ帯体５を巻回シャフト１０に巻回し、その後巻回シャフト１０から巻回された帯体５を取り外すと、ステータ２を製造することができる（図４（ｃ）参照）。

ノッチ部１４の間隔は、帯体５の移動距離によって制御でき、帯体５の移動（移送）は移送装置７、７’により制御できる。例えば、ノッチ部１４を打抜きユニット９により形成した後、巻回シャフト１０及び移送装置７、７’を制御して帯体５をノッチ部１４の間隔（ｒψ）の距離だけ移動すればよい。移動量は、巻回シャフト１０の回転角度と巻回シャフト１０に巻回された帯体５の厚さから算出できるが、移送装置７、７’の帯体５に接するローラの半径と回転角度から算出することができる。

図１（ｂ）に示すステータ２において、ノッチ部１４の幅は、帯体５の巻回数に依存して変わる。しかし、ノッチ部１４の幅を変更するために、ノッチ部１４を形成するパンチ９１及びダイ９２の幅を、巻回の度に変更することは、ステータ２の生産性を著しく低下させるため、実用的ではない。
そのため、後述するように、パンチ９１の幅を最小単位幅に設定し、最小単位幅毎にノッチ部１４の幅を増大する。
なお、パンチ９１の幅が確定すれば、対応するダイ９２の幅が確定することは言うまでもない。以下、ダイ９２の幅についての説明は省略する。

最小単位幅として例えば、帯体５の厚さ（ｔ）とステータコア２２の間隔角度（θ）との積（ｔθ）を採用することができる。このように最小単位幅を設定することで、ステータコア２２の形状が滑らかになる。
または、その整数倍（例えば２倍）の値（例えば２ｔθ）に設定することができ、ステータ２の生産性を向上させてもよい。
なお、帯体５の膜厚が薄い（例えば数十μｍ）場合、最小単位幅が小さくなるため打抜き加工回数が大きく増大することになり、生産性が低下する。そのため、帯体５の総巻回数（Ｎ）の１０分の１程度の巻回数を単位として、単位巻回数（Ｎ／１０）毎にノッチ部１４の幅を変更してもよい。この場合、最小単位幅として、帯体５の厚さ（ｔ）とステータコア２２の間隔角度（θ）と単位巻回数（Ｎ／１０）の積の値（ｔθＮ／１０）を採用してもよい。すなわち整数倍の値として単位巻回数（Ｎ／１０）を採用してもよい。

上記のように、巻回回数とともにノッチ部１４の幅及びノッチ部１４の間隔が変わる。従って、ノッチ部１４の幅及びノッチ部１４の間隔の両方を、帯体５の移動量により独立して制御する必要がある。
ステータ２の加工精度を向上させるためには、帯体５を移動させる移送装置７、７’及び巻回シャフト１０を高精度で制御する必要がある。そのため、別途位置検出装置を打抜きユニット９に設け、打ち抜きにより形成されたノッチ部１４の位置を検出し、ノッチ部１４の移動量を直接検出してもよい。

位置検出装置は、帯体５の上方又は下方に設けることができ、例えば帯体５の移動方向に沿って直線状に配置した光学センサアレイや撮像装置と画像解析の組み合わせを用いることができる。また、帯体５は、強磁性材料で構成されるため、直線状に配置した複数の磁気センサや、帯体５の移動方向に延在する検出コイルを備えた差動トランス式変位検出器により、検知領域でのノッチ部１４の占有面積を検知することで帯体５の移動量を検知してもよい。

なお、図４（ｄ）に示すように、ステータコア２２より内周側（中心軸側）のステータヨーク部２１ａを構成する帯体５は、巻取り開始端部（２１ｓ）から、ステータヨーク部２１ａの動径方向の長さによって定まる長さのノッチ部１４が設けられ、同様にステータコア２２より外周側（反中心軸側）のステータヨーク部２１ｂを構成する帯体５は、巻取り終端部（２１ｅ）まで、ステータヨーク部２１ｂの動径方向の長さによって定まる長さのノッチ部１４が設けられている。
ステータヨーク部２１ａ、２１ｂを構成する帯体５に対しては、打抜きユニット９により連続して打ち抜き加工を繰り返し、所定の長さのノッチ部１４を形成する。
なお、ステータヨーク部２１ａ及びステータヨーク部２１ｂの一方又は両方の動径方向の長さを０（零）に設定してもよい。

図５は、打ち抜きユニット９を用いて異なる幅のノッチ部１４を形成する工程を示す斜視図である。
図５（ａ）に示すように、例えばステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４を、最小単位幅のパンチ９１を用いて、１回の打ち抜き操作で作製する。
次に、図５（ｂ）に示すように、移送装置７により帯体５を最小単位幅だけ移動させ（図中矢印方向）、１回目の打ち抜き操作で作製したノッチ部１４に接するようにノッチ部１４を追加加工して、最小端幅の２倍の幅のノッチ部１４を作製する。

以下同様にｎ回の打ち抜き操作で作製した後、帯体５を最小単位幅だけ移動し、次にｎ回目の操作で作製したノッチ部１４に接するように、ｎ＋１回目の打ち抜き操作でノッチ部１４を作製することで、順次ノッチ部１４の幅を、帯体５の巻回数に従って増大させる。
なお、最小単位幅として、例えば帯体５の厚さとステータコア２２の間隔角度と単位巻回数（例えばＮ／１０）の積の値を採用した場合、巻回毎にノッチ部１４の幅を増大させるのではなく、単位巻回数（Ｎ／１０）毎にノッチ部１４の幅を増大してもよい。
互いに接するようにノッチ部１４を打ち抜く回数を制御することで、任意の最小単位幅の整数倍の長さのノッチ部１４を作製することができる。
このようにパンチ９１（及びダイ９２）を変更することなく、同一のパンチ９１（及びダイ９２）を用いて、ノッチ部１４の幅を変更することができる。

本発明によれば、ステータコア及び隣合うステータコアの間隔を自由に設定することができ、用途や顧客仕様や構造（形状）的な制約等（例えば大型化、薄型化、高出力化等）に応じて、ステータ２を設計し、製造することができる。

（実施形態２）
ステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４の長さは、ステータコア２２の最内周の半径（ｒ１）とステータコア２２の間隔角度（θ）との積（ｒ１θ）で決定される。
実施形態１に記載のようにパンチ９１の最小単位幅として、例えば帯体５の厚さとステータコア２２の間隔角度との積の値を採用した場合、多数回の打ち抜き作業が必要となることがある。
そのため、実施形態２においては、パンチ９１の最小単位幅としてステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４の長さとすることができる。

図６（ａ）に示すように、ステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４の長さに対応したパンチ９１を有する打抜きユニット９により、１周目の帯体５のノッチ部１４を打ち抜き加工により形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、巻回により増大するノッチ部１４の幅に相当する量だけ、移送装置７、７’により帯体５を移動させ、打抜きユニット９により打ち抜き加工する。
巻回により増大するノッチ部１４の幅として、例えば、帯体５の厚さ（ｔ）とステータコア２２の間隔角度（θ）との積（ｔθ）、又はこの整数倍を採用することができる。
なお、作製するノッチ部１４の幅に依存して、帯体５の移動と打抜きユニット９による打ち抜き加工の組み合わせ回数は適宜設定すればよい。

（実施形態３）
本発明によれば、ノッチ部１４の幅及びノッチ部１４の間隔を移送装置７、７’及び打抜きユニット９との組み合わせにより任意に調整が可能である。すなわち、ノッチ部１４の任意の一部の幅を他のノッチ部１４の幅と異ならしめることができる。
そのため、ステータコア２２の形状として、中心角ψの扇形状に限定されず、種々の形状のステータコア２２を形成することができる。ステータコア２２として、例えばコギングトルク低減のためスキューを有する形状とすることができる。スキューを設けることにより、磁束の変化が緩和され、コギングトルクの低減を図ることができる。

図７は、中心角ψの扇形状に対して、スキューを設けたステータコア２２の例を示す。
図７（ａ）は、一定の傾きの直線的なスキューを設けた例であり、図７（ｂ）は、曲線的なスキューを設けた例を示す。図７（ｃ）は、巻回された帯体５と等角度間隔に配置したステータコア２２の関係を示す部分拡大図である。

図１（ｂ）に示すステータコア２２の形状は、周方向に対向する２つの側面の形状が、互いに線対称の関係にある。すなわち、周方向に対向する２つの側面の形状は、ステータコア２２の中央を通るラジアル（動径）方向の軸を対称軸として反転関係（反対称関係）にある。一方、図７（ａ）、（ｂ）に示すステータコア２２の形状は、周方向に対向する２つ側面の形状が線対称とならず、非対称な形状を有する。

磁場解析等により求めたスキュー形状を有するステータコア２２を実現するよう、各巻回数のノッチ部１４及びノッチ部１４の間隔を求め、ステータ製造装置２００を用いて、移送装置７及び打抜きユニット９を制御して帯体５を加工することができる。

実施例１、２においては、ノッチ部１４の幅は、巻回シャフト１０の巻回中心から遠ざかるに従い（ステータ２の中心又は内周部から外周部に向かうに従い）長くなる。そのため実施形態２においては、パンチ９１の幅はステータコア２２の１周目の帯体５のノッチ部１４の長さに合わせた。
しかし、本実施形態においては、１周目の帯体５のノッチ部１４の長さは必ずしも最小ではない。そのため、最小のノッチ部１４の幅にパンチ９１の幅を合わせ、実施例２に従って、移送装置７及び打抜きユニット９を制御して帯体５を加工することができる。

いずれの実施形態においても隣合うステータコア２２の間隔は、ラジアル方向に依存して変化させることができ、少なくともその一部において異ならしめることができる。
任意のステータコア２２の形状に対しては、隣合うステータコア２２の間隔の最小幅に合わせてパンチ幅９１を設定し、移送装置７及び打抜きユニット９の制御を組み合わせ、所望の形状のステータコア２２を得ることができる。

また、パンチ９１の幅は、例えば、実施例１に従って設定し、移送装置７及び打抜きユニット９の制御を組み合わせ、所望の形状のステータコア２２を得るように帯体５を加工してもよい。特定のステータコア２２の形状に依存しないパンチ９１を用いることにより、さらに広範囲に様々な形状のステータコア２２を製造することができる。

以下、ステータ２の主要な製造ステップについて説明する。
なお、以下の製造ステップは、全ての実施形態のステータ２の製造方法に共通する。
（１）ステータ設計工程
磁場解析によって、ステータコア２２の形状（例えば対象となるアキシャルギャップモータ１００の要求仕様に最適な形状等）を決定する。
決定されたステータコア２２を周方向に配置して、ステータ２全体の幾何学的形状を決定する。
（２）ステータコア製造データ生成工程
ステータコア２２内周から外周まで到達する、帯体５の膜厚毎に半径が増加する同心円により、ステータコア２２及びステータコア２２間の領域を周方向に区切る。
各半径の同心円は、ステータコア２２の形状を規定する外周縁により分割される。ステータコア２２内の領域の同心円の線分（図７（ｃ）中の実線であり、以下コア分割線分と称することがある。）と、隣合うステータコア２２間の領域の同心円の線分（図７（ｃ）中の点線であり、ノッチ分割線分と称することがある。）の長さを演算処理装置、例えばコンピュータ等により算出する。
各同心円毎に、算出したコア分割線分の長さとノッチ分割線分の長さを記憶装置に記憶する。なお、各同心円は、巻回する帯体５を表すものである。
以上により、各巻回数毎にノッチ部１４の長さ及びその間隔が決定され、ステータ２を形成するため、連続した帯体５にノッチ部１４を形成する位置データ、すなわち各ノッチ部１４の帯体５上の１次元的配置を確定することができる。
なお、同心円の代わりにステータコア２２内周から外周まで到達し、周回毎に曲率半径が帯体５の膜厚分だけ増加する螺旋パターンを用いてもよい。
（３）帯体成形工程（ステータ用帯体加工工程）
最小の半径の同心円から順に、コア分割線分の長さとノッチ分割線分の長さを読み出し、図２に示すステータ製造装置２００の移送装置７、７’を制御して帯体５を移動させる。
帯体５は、コア分割線分の長さだけ移送装置７、７’により移動され、それとともに移動した量に相当する角度だけ巻回シャフト１０を回転させて、帯体５が巻回シャフト１０に巻回される（移送工程）。
その後、ノッチ分割線分の長さのノッチ部１４を打抜きユニット９により形成する（ノッチ部形成工程）。この工程において、パンチ９１及びダイ９２の寸法で定まる、１回の打抜き操作で形成されるノッチ部１４の幅と比較してノッチ分割線分の長さが大きい場合、帯体５の移動と打抜きユニット９によるノッチ部１４の形成を繰り返すことでノッチ部１４の幅を変更する（ノッチ幅変更工程）。これにより異なる幅のノッチ部１４を適宜形成することができる。
なお、移送装置７、７’、打抜きユニット９、巻回シャフト１０は、コンピュータ等の制御装置により制御することができる。
（４）巻回された帯体５を巻回シャフト１０から取り外し、ステータヨーク部２１とステータコア２２が一体で形成されたステータ２を得る。

上記のように、磁場解析に従ってステータコア２２を設計すると、その設計データを基に、帯体５上のノッチ部１４の配列データを生成し、ステータ製造装置２００がノッチ部１４の配列データに従ってノッチ部１４の加工を施し、自動的にステータ２を製造できる。
従って、本発明によりステータ２の量産が可能となり、そのステータ２を搭載するアキシャルギャップモータ１００を製造することが可能となる。また、設計データに従って柔軟にステータ２を製造できるため、種々のステータ２を試作することで、アキシャルギャップモータ１００の製品開発に使用することも可能である。

本発明にかかるステータ２の製造方法により製造されたステータ２を、アキシャルギャップモータ１００に搭載することで、様々な顧客に対してカスタマイズされたアキシャルギャップモータ１００の製造が可能となる。

なお、上記の実施形態においては、ステータ２の一方の側にロータ３が対向するアキシャルギャップモータ１００について説明したが、図８（ａ）に示すように、ステータ２の両側にそれぞれロータ３が対向するアキシャルギャップモータ１００についても同様に適用可能である。
図８（ｂ）に示すように、帯体５の両側にノッチ部１４を形成できるように、２つのパンチ９１及びそれに対応した２つのダイ９２をそれぞれ一直線上に配置し、一度に２つのパンチ部１４を形成する。
図８（ｃ）に示すように、両側にノッチ部１４が形成された帯体５を巻回することにより、ステータヨーク部２１の両側にステータコア２２を備えたステータ２を製造することができる。
ノッチ部１４の幅及びノッチ部１４の間隔の設定は、上記の各実施例に記載の通りである。

なお、上記実施形態においては、個々のステータ２を製造する毎に、帯体５にノッチ部１４を形成しながら、巻回シャフト１０に帯体５を巻回しステータ２を形成する方法について説明した。
しかし、予め帯体５にノッチ部１４を形成しておき、その後ノッチ部１４が形成された帯体５を巻回シャフト１０により巻回してステータ２を形成してもよい。

例えば、ステータ製造装置２００を用いて、巻取り開始端部（２１ｓ）で始まり、各巻回毎のノッチ部１４を有し、巻取り終端部（２１ｅ）で終わる帯体５を１つの単位として、裁断装置９０で裁断することなく、複数の帯体５の単位を連続して作製し、接着剤等により固定することなく巻回シャフト１０に帯体５を巻回する。その結果、巻回シャフト１０には、複数のステータ２を製造可能なように、複数の単位のノッチ加工済みの帯体５が巻回される。すなわち、リール６に巻回されている帯体５に対して、必要単位数の帯体５のノッチ加工を予め施しておく。

その後、巻回シャフト１０に巻回された帯体５を、図２のリール６として使用し、打ち抜きユニット９においてノッチ部１４の加工を施さず、帯体５の上記単位毎に巻回シャフト１０に巻回し、固定することで１つのステータ２を製造する。このとき、打ち抜きユニット９の裁断装置９０により、１つのステータ２が製造される毎に帯体５を切断する。
このようにノッチ部１４の形成と、ステータ２の巻回作業とを分担することで、量産の作業効率を向上させることができる。
予め帯体５にノッチ部１４の加工が施されているため、連続的に巻回シャフト１０を回転させて帯体５を巻回することが可能となり、張力の制御や接着剤の均一性制御等が容易になる。
なお、巻回シャフト１０に複数の単位のノッチ加工済みの帯体５が巻回された後、帯体５をボビン６１に巻戻してもよい。その後、上記のように加工された帯体５からなるリール６を用いて、帯体５の上記単位毎に巻回シャフト１０に巻回し、固定することで、１つのステータ２を製造してもよい。

なお、上記各実施形態においては、アキシャルギャップモータについて説明したが、本発明に係るステータ及びその製造方法は、アキシャルギャップモータだけでなくアキシャルギャップ型の発電機のステータにも使用可能である。

本発明によれば、ステータの幾何学的形状に基づいてステータ製造装置を制御することで、磁性材料の板を積層した様々な形状のステータコアを有するステータの設計及び製造が容易となる。
その結果、ステータコアでの鉄損を効果的に低減できるとともに、使用用途や顧客仕様や構造的な制約等に合わせて柔軟にステータ及びそれを備えたアキシャルギャップモータを設計し、製造することが可能となり、産業上の利用可能性は大きい。

１００ アキシャルギャップモータ
２００ ステータ製造装置
１ 筐体
２ ステータ
２１、２１ａ、２１ｂ ステータヨーク部
２１ｓ 巻取り開始端部
２１ｅ 巻取り終端部
２２ ステータコア
２３ コイル
３ ロータ
３１ ロータヨーク部
３２ マグネット（永久磁石）
４ シャフト（回転軸芯）４
４１ ベアリング４１
５ 帯体
６ リール
６１ ボビン
７、７' 移送装置
８ 張力調整装置
９ 打抜きユニット
１０ 巻回シャフト
１１ 開口部１１
１２ 塗布装置
Ａｄ 接着剤
１３ 押圧ローラ
１４ ノッチ部
９０ 裁断機
９１ パンチ
９２ ダイ
９３ ステージ
９５ 押圧パッド
９６ ガイド

Claims (6)

1. アキシャルギャップモータのための複数のステータコアと前記ステータコアと一体化されるとともに前記ステータコアの内周側まで延在するステータヨーク部とを有するステータの製造方法であって、
   前記ステータヨーク部の前記ステータコアの内周側の形状により定まる長さの第１のノッチ部を有する磁性材料からなる帯体を巻回する工程と、
   前記ステータコアの形状により定まる長さで前記帯体を移動する移送工程と前記ステータコアの間隔により定まる幅の第２のノッチ部を前記帯体の少なくとも一方の側部に形成するノッチ部形成工程とを複数回繰り返し、前記帯体に互いに離隔した複数の前記第２のノッチ部を形成する帯体成形工程と、
   前記第２のノッチ部が形成された前記帯体を巻回してステータを形成する工程とを含み、
   前記帯体成形工程は、
   複数の前記第２のノッチ部の少なくとも一部の前記第２のノッチ部の幅を他の前記第２のノッチ部の幅と異ならしめるノッチ幅変更工程を含むことを特徴とするステータの製造方法。
2. 前記移送工程において、前記帯体に張力が加えられることを特徴とする請求項１記載のステータの製造方法。
3. 前記ノッチ幅変更工程は、前記帯体の移動と打抜き加工を繰り返す工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のステータの製造方法。
4. 前記帯体成形工程は、
   複数の前記第２のノッチ部の間隔を、半径方向の内側から外側に向かうとともに増大させ、前記ステータコアの周方向に対向する２つ側面の形状を非対称とするノッチ間隔変更工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のステータの製造方法。
5. アキシャルギャップモータのステータであって、
   ステータヨーク部と、前記ステータヨーク部と一体で形成された複数のステータコアを有し、
   前記ステータヨーク部は前記ステータコアの内周側まで延在し、
   前記ステータヨーク部及び前記ステータコアは、ラジアル方向の磁性材料の積層体からなり、
   隣合う前記ステータコアの間隔が、ラジアル方向の少なくとも一部において異なることを特徴とするステータ。
6. 請求項５記載の前記ステータを有するアキシャルギャップモータ。

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