JPWO2019065827A1 - ラジアルギャップ型回転電機及びその製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

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及びその製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材の製造方法を提供する。本発明のラジアルギャップ型回転電機は、回転軸と、回転軸の周りを回転可能な内周側回転子鉄心（３１ａ）及び内周側回転子鉄心の外周側に配置され、回転軸の周りを回転可能な外周側回転子鉄心（３１ｂ）を有する回転子（１０２）と、内周側回転子鉄心（３１ａ）と外周側回転子鉄心（３１ｂ）との間に設けられた固定子（１０１）とを備え、内周側回転子鉄心（３１ａ）の外周側の表面及び外周側回転子鉄心（３１ｂ）の内周側の表面の少なくとも一方に永久磁石（２２，２３）が設けられ、固定子（１０１）は、アモルファス金属箔帯片が互いの摩擦で保持された積層体からなるティースを含む固定子鉄心を有することを特徴とする。

Description

本発明は、ラジアルギャップ型回転電機及びその製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材の製造方法に関し、特に鉄心に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及びその製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材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、鉄基ナノ結晶合金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、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、モータを効率よく安価に製造する上での課題が多い。

アモルファス金属をラジアルギャップ型の回転電機に適用した例として、特許文献１がある。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の厚さまで積層し、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打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打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。

さらに、特許文献２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倍は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、再研磨までの回数が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。加えて大型の金型のダイ、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及びその製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材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、回転軸の周りを回転可能な内周側回転子鉄心及び内周側回転子鉄心の外周側に配置され、回転軸の周りを回転可能な外周側回転子鉄心を有する回転子と、内周側回転子鉄心と外周側回転子鉄心との間に設けられた固定子とを備え、内周側回転子鉄心の外周側の表面及び外周側回転子鉄心の内周側の表面の少なくとも一方に永久磁石が設けられ、上記固定子は、アモルファス金属箔帯片が互いの摩擦で保持された積層体からなるティースを含む固定子鉄心を有す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、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回転電機用ティース片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せん断刃を有し、このせん断刃によって異なる角度の脚部を切断し、台形形状のアモルファス金属箔帯片を作製する。

また、本発明は、上記課題を解決するため、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せん断刃によって異なる角度の脚部を切断し、台形形状のアモルファス金属箔帯片を作製する切断工程と、台形形状のアモルファス金属箔帯片を積層してティースを作製する積層工程と、ティースをボビンに挿入し、コイル導体を巻回してティース部材を作製する挿入保持工程とを有することを特徴とする回転電機用ティース部材の製造方法を提供する。

また、本発明は、上記課題を解決するため、回転軸と、回転軸の周りを回転可能な内周側回転子鉄心及び内周側回転子鉄心の外周側に配置され、回転軸の周りを回転可能な外周側回転子鉄心を有する回転子と、内周側回転子鉄心と外周側回転子鉄心との間に設けられた固定子とを備え、内周側回転子鉄心の外周側の表面及び外周側回転子鉄心の内周側の表面の少なくとも一方に永久磁石が設けられ、固定子は、アモルファス金属箔帯片が互いの摩擦で保持された積層体からなるティースを含む固定子鉄心を有するラジアルギャップ型回転電機の製造方法において、固定子を、上記ティース部材を用いて製造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を提供する。

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及びその製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材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第一の例を示す斜視図 図１Ａの縦断面図 図１Ａの固定子を示す斜視図 図２Ａの横断面図 図２Ａの固定子鉄心をより詳細に示す斜視図 図３Ａのティース部材を拡大する模式図 ティース１の上面を模式的に示す図 ティース１及び樹脂製ボビンを模式的に示す斜視図 ティース１及び樹脂製ボビンを模式的に示す斜視図 本発明のラジアルギャップ型回転電機を構成する回転子の一例を示す斜視図 本発明のラジアルギャップ型回転電機を構成する回転子の一例を示す斜視図 図５Ａの縦断面図 本発明のラジアルギャップ型回転電機の第一の例の一部の上面図 本発明のラジアルギャップ型回転電機の第二の例を示す上面図 本発明のラジアルギャップ型回転電機の第三の例を示す上面図 本発明のラジアルギャップ型回転電機の第四の例を示す上面図 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 図１０Ａの上面図 アモルファス金属箔帯の素材シートを模式的に示す上面図 従来のラジアルギャップ型モータ（インナーロータ型）の構造を示す模式図 図１２Ａの横断面図 従来のラジアルギャップ型モータ（アウターロータ型）の構造を示す模式図 図１３Ａの横断面図

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。

本発明のラジアルギャップ型回転電機の説明に先立ち、従来のラジアルギャップ型回転電機の構成について説明する。図１２Ａは従来のラジアルギャップ型モータ（インナーロータ型）の構造を示す模式図であり、図１２Ｂは図１２Ａの横断面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ラジアルギャップ型モータ２００は一般的な円筒形状を有している。外側部分に放熱フィンが設けられたハウジング１０の軸方向中心部に、固定子鉄心（固定子コア）１１が配置される。

固定子鉄心１１のスロット部分には、ティース部分に巻き線された固定子コイル１２が実装され、その固定子の内側には永久磁石１３及び回転子鉄心（磁性体コア）１４を備えた回転子が、ベアリング１８を介して回転可能に保持されている。ベアリング１８は、ハウジングの軸方向両端に設けられたエンドブラケット１９で保持され、回転子の軸方向、および、重力方向の保持を行っている。回転子の中心には、回転軸（シャフト）１７が取り付けられており、フロント側のエンドブラケット１９の穴を貫通して、出力軸が構成されている。

図１２Ｂに示すように、シャフト１７の周囲には回転子鉄心１４が配置され、その表面には永久磁石１３が配置されている。図１２Ｂは８極構造を図示しており、Ｎ極磁石１３（Ｎ）とＳ極磁石１３（Ｓ）が交互に配置される構造となっている。

固定子鉄心は軟磁性材料からなり、一般的には、電磁鋼板が利用され、プレス金型によって打ち抜き、積層されて構成される。アモルファス金属は、電磁鋼板よりも損失が大幅に小さく、モータの高効率化に寄与できる材料であるが、上述したように硬度が非常に高いため、図示のようなスロット型のモータコアをプレスで打ち抜いて積層することが困難である。このため、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す構造を有する回転電機にアモルファス金属を適用することは困難である。

図１３Ａは従来のラジアルギャップ型モータ（アウターロータ型）の構造を示す模式図であり、図１３Ｂは図１３Ａの横断面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、回転電機３００は、ハウジング兼ベアリングホルダー１０の外側に、固定子鉄心１１が圧入、又は焼嵌め等によって設けられている。ハウジングには、２つのベアリング１８が保持され、回転子鉄心と結合されたシャフトが回転可能に保持されている。固定子鉄心１１には巻き線１２が施され、固定子が電磁石となるように構成される。回転子は、カップ状のコアの内側に永久磁石１３が配置されている。図１３Ａ及び１３Ｂには、８極構造を図示しており、Ｎ極磁石１３（Ｎ）とＳ極磁石１３（Ｓ）が交互に配置される構造となっている。

固定子鉄心は軟磁性材料からなり、一般的には、電磁鋼板が利用され、プレス金型によって打ち抜き、積層されて構成される。アモルファス金属は、電磁鋼板よりも損失が大幅に小さく、モータの高効率化に寄与できる材料であるが、上述したように硬度が非常に高いため、図示のようなスロット型のモータコアをプレスで打ち抜いて積層することが困難である。このため、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す構造を有する回転電機にアモルファス金属を適用することは困難である。

［ラジアルギャップ型回転電機］
続いて、本発明のラジアルギャップ型回転電機について説明する。本発明のラジアルギャップ型回転電機は、アモルファス金属を適用可能な構成を有するものである。図１Ａは本発明のラジアルギャップ型回転電機の第一の例を示す斜視図であり、図１Ｂは図１Ａの縦断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ラジアルギャップ型回転電機１００は、一端に開口部を有するカップ形状の固定子１０１と、この固定子１０１の開口部を覆うカップ形状の回転子１０２とを有する。

回転軸（シャフト）３７は、ベアリング３８によって回転可能に保持されている。回転子１０２は、固定子１０１に対して間隙（ギャップ）を有しつつ、回転軸３７の周りを回転可能な構成を有する。以下に、固定子１０１及び回転子１０２の構成について詳述する。

図２Ａは図１Ａの固定子１０１を示す斜視図であり、図２Ｂは図２Ａの縦断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、固定子１０１は、図１Ｂに示すベアリング３８を保持するベアリング保持部２６と、円環形状の固定子鉄心２５と、固定子鉄心２５を保持する固定子ベース２０とを有する。図２Ｂに示すように、ベアリング保持部２６は、ベアリング保持板２７によって固定子の筐体である固定子ベース２０に固定されている。固定子鉄心２５は、アモルファス金属箔帯から形成された台形形状のアモルファス金属箔帯片の積層体からなるティース１を有する。なお、固定子鉄心２５の下端部が、固定子の筐体（固定子ベース２０）と樹脂によって一体化されている構成としている。

図３Ａは図２Ａの固定子鉄心２５をより詳細に示す斜視図であり、図３Ｂは図３Ａのティース部材５０を拡大する模式図である。図３Ａに示すように、固定子鉄心２５は、ティース部材５０が円環状に複数個（図３Ａでは４８個）配列され、樹脂モールドによって固定されたものである。固定子鉄心２５は、図２Ａ及び２Ｂに示す固定子ベース２０に樹脂モールドによって固定される。なお、固定子ベース２０が樹脂モールドと一体化されていても良い。

図３Ｂに示すように、ティース部材５０は、台形形状のアモルファス金属箔帯片を複数枚積み重ねた積層体からなるティース１と、ティース１を保持する樹脂製のボビン３と、樹脂製のボビン（樹脂ボビン）３に巻回されたコイル導体４とを有する。つまり、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、複数配置された樹脂製のボビン３の間にコイル導体４が保持されている構造となる。図３Ｂでは、コイル導体４は、集中巻で８回巻としているが、分布巻や、細線の多数巻でもよい。樹脂ボビン３の表面に突起３０１等を設けることよって、隣接するティース部材５０同士の位置決めを行うことができるようにしてもよい。このような構成とすることで、各ティース部材５０の周方向の位置精度を高くすることができる。

図４Ａはティース１の上面を模式的に示す図である。また、図４Ｂ及び図４Ｃはティース１及び樹脂製のボビン３を模式的に示す斜視図である。図４Ａ〜図４Ｃに示すように、ティース１は、アモルファス金属箔帯片を複数枚積層した積層体が樹脂ボビン３に挿入され、積層体の積み厚方向の摩擦で保持されている構成を有する。つまり、金属箔帯にアモルファスを用い、それを１枚１枚積層することにより生じる金属箔帯片の積層表面間の摩擦により、各金属箔帯片間がずれ難くなり、特別に接着剤などを用いずとも、保持できる。よって、複数枚のアモルファス金属箔帯片がばらばらとならないように構成される。例えば、厚さ０．０２５ｍｍのアモルファス金属箔帯片を回転軸方向に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４Ａ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片は、一対の底辺（長辺１ａと短辺１ｂ）が平行で、長辺と短辺との間の一対の辺（脚部１ｃ）がなす角度θは、固定子鉄心の一周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。

図４Ｃに示すように、アモルファス金属箔帯片の先端が樹脂ボビンからはみ出る構成を有していてもよい。このように構成することで、はみ出した部分が樹脂モールドで覆われ、積層体を構成するアモルファス金属箔帯片を確実に固定することができる。

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。

図５Ａ及び図５Ｂは本発明のラジアルギャップ型回転電機を構成する回転子１０２を示す斜視図であり、図５Ｃは図５Ａの縦断面図である。図５Ａはカップ形状を有する回転子鉄心３１の内側を見た図面であり、図５Ｂはカップ形状を有する回転子鉄心３１の外側を見た図面である。

図５Ａに示すように、回転子鉄心３１は、内周側の回転子鉄心３１ａと、外周側の回転子鉄心３１ｂを有する。内周側の回転子鉄心３１ａと外周側の回転子鉄心３１ｂは、両者の間にギャップを有し、それぞれ回転軸３７の周りを回転可能な構成を有している。このような構成を有する回転電機は、「デュアルギャップ型」とも称される。

カップ形状を有する回転子１０２の内側には、内周側の回転子鉄心３１ａを保持するためのリング状保持部材３２が設けられている。このリング状保持部材３２に、内周側の回転子鉄心３１ａに設けられる軟磁性体２１及び永久磁石（回転子磁石）２２が実装されている。また、その外側には外周側の回転子鉄心３１ｂに設けられる軟磁性体２４及び永久磁石（回転子磁石）２３が実装されている。さらに、カップ状の回転子１０２の中央部には回転軸３７を配置する構造となっている。それぞれの部材は、ネジ等を用いた締結、接着、溶接や、部分によっては圧入や焼嵌め等の方法でも固定が可能である。また、回転子１０２に配置される軟磁性体２１，２４は、電磁鋼板等の積層体でも良いが、直流界磁源の継鉄であるため、シャフト等の鉄塊でも良い。

図６は本発明のラジアルギャップ型回転電機の第一の例を示す上面図である。上述した固定子１０１及び回転子１０２を組み合わせて図８の構成を形成する。回転子１０２の永久磁石２２の外側は、固定子１０１との間にギャップＧ１を有しながら回転可能な構成を有している。また、回転子１０２の永久磁石２３の内側は、固定子１０１との間にギャップＧ２を有しながら回転可能な構成を有している。

従来、２ロータ型アキシャルギャップモータにアモルファス金属を適用する技術はあるが、この２ロータ型アキシャルギャップモータは、軸方向にギャップが対向する構造であるため、片側ロータを組み立てる場合に非常に大きな軸方向吸着力が発生する。２枚目のロータを組み立てた後には、吸着力はバランスするが、ギャップ寸法の誤差などによって、片側に吸着力が残るケースが発生する。また、ギャップを同等に管理しながら組立することも難しい構造となっている。また、回転子の径が大きくなり、その回転子に実装された磁石の遠心力に対する保持も難しい構造となる。

図６に示す本発明のラジアルギャップ型回転電機では、永久磁石２２，２３は、あらかじめ回転子として構成されているため、組立時には、固定子の内側と外側ギャップＧ１、Ｇ２が同時に組立てられるので、上述したアキシャルギャップ型モータの場合に課題となっている吸着力を気にせず組立することができる。

図７は本発明のラジアルギャップ型回転電機の第二の例を示す上面図である。図７は、インナーロータ型の構造を示している。すなわち、図６の外周側の回転子に永久磁石を設けないことで、インナーロータ型の構造となる。外周側回転子鉄心（外周側ロータ）を内周側回転子鉄心（内周側ロータ）と独立させ、外周側ロータとティースのギャップを無くして外周側回転子鉄心と固定子鉄心を一体とすることで、外周側回転子鉄心と固定子鉄心の一体化部材に対して内周側回転子鉄心（内周側ロータ）が回転するインナーロータモータを構成できる。

図８は本発明のラジアルギャップ型回転電機の第三の例を示す上面図である。図８は、図７とは逆に、図６の内周側の回転子に永久磁石を設けないことで、アウターロータ型の構造となる。内周側回転子鉄心（内周側ロータ）を外周側回転子鉄心（外周側ロータ）と独立させ、内周側ロータとティースのギャップを無くして内周側回転子鉄心と固定子鉄心を一体とすることで、内周側回転子鉄心と固定子鉄心の一体化部材に対して外周側回転子鉄心（外周側ロータ）が回転するアウターロータモータを構成できる。

図９は本発明のラジアルギャップ型回転電機の第四の例を示す上面図である。図９は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）構造である。これまでに説明した例では、永久磁石は回転子の表面に設けられていたが、電磁鋼板の内部に直方体の永久磁石（埋め込み磁石６０）を埋め込み磁石保持部材６１に挿入配置する埋め込み磁石型モータとすることもできる。埋め込み磁石６０は単体でも良いし、複数個に分割して設けてもよい。また、ここではインナーロータ型を対象に図示したが、アウターロータ型の埋め込み磁石型モータも構成することが可能であり、２つの回転子とも埋め込み磁石型という構造も実施可能である。

［回転電機用ティース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片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１０Ａは帯状のアモルファス金属の素材シート（アモルファス素材フォープ）を切断する装置の一例を模式的に示す斜視図であり、図１０Ｂは図１０Ａの上面図である。図１０Ａ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１２１を送り出す送りローラ１２２と、アモルファス金属箔帯の素材シート１２１を切断する切断ステージ１２３と、アモルファス金属箔帯の素材シート１２１を台形形状に切断する切断刃（上刃１２４ａ及び下刃１２４ｂ）と、上刃１２４ａを支持する上プレート１２５と、切断ステージ１２３を支持するベースプレート１２６を有する。

アモルファス金属箔帯の素材シート１２１は、送りローラ１２２によって等ピッチで切断ステージ１２３に供給される。切断ステージ１２３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１２４ａ及び下刃１２４ｂによって脚部がせん断切断され、アモルファス金属箔帯片となってベースプレート１２６の上に順次連続的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。このため、アモルファス金属の硬さや薄さによる製造上の不利益に対して充分に製造コストを抑えて効率的に生産することができる。

しかし、一組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片が出来てしまう。そこで、本発明の製造装置と方法では、図１０Ｂの実線と点線に示すように、それぞれ角度の異なる上刃１２４ａ及び下刃１２４ｂの一対の切断刃を２組（一方の脚部を切断する刃と他方の脚部を切断する刃）を用意し、上下の切断刃を同期させて１組ごと交互に使用する。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）と、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連続的な切断が可能となる。よって、一対の脚部がなす角度がθとなるように切断するだけで台形形状のアモルファス金属箔片を連続的に形成できる。

図１１はアモルファス金属箔帯の素材シート１２１を模式的に示す上面図である。上述した製造装置によれば、図１１の点線に示す脚部１ｃを切断するだけで、アモルファス金属箔帯の素材シート１２１を台形形状に形成し、１枚１枚のアモルファス金属箔帯片とすることができることを示している。

また、機械式のカム等を用いて切断ステージ１２３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１２２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上刃１２４ａ及び下刃１２４ｂ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１２１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１２６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片の枚数管理か、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、その製造方法、回転電機用ティース片の製造装置、回転電機用ティース部材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。

１０…ハウジング、１１…固定子鉄心、１２…固定子コイル、１３…永久磁石、１４…回転子鉄心、１５…筐体、１７，３７…シャフト、１８…ベアリング、１９…エンドブラケット、１００…ラジアルギャップ型回転電機、１０１…固定子、１０２…回転子、１…ティース（アモルファス金属箔帯片の積層体）、３…樹脂製ボビン、４…コイル導体、２０…固定子ベース、２１，２４…軟磁性体、２２，２３…永久磁石、２５…固定子鉄心、２６…ベアリング保持部、２７…ベアリング保持板、３１…回転子鉄心、３１ａ…内周側回転子鉄心、３１ｂ…外周側回転子鉄心、３２…リング状保持部材、３７…回転軸（シャフト）、３８…ベアリング、５０…ティース部材、６０…埋め込み磁石、６１…埋め込み磁石保持部材、１２０…切断装置、１２１…アモルファス金属箔帯の素材シート、１２２…送りローラ、１２３…切断ステージ、１２４ａ…上刃、１２４ｂ…下刃、１２５…上プレート、１２６…ベースプレート、１３０…アモルファス金属箔帯、３０１…突起。

Claims (11)

1. 回転軸と、
   前記回転軸の周りを回転可能な内周側回転子鉄心及び前記内周側回転子鉄心の外周側に配置され、前記回転軸の周りを回転可能な外周側回転子鉄心を有する回転子と、
   前記内周側回転子鉄心と前記外周側回転子鉄心との間に設けられた固定子とを備え、
   前記内周側回転子鉄心の外周側の表面及び前記外周側回転子鉄心の内周側の表面の少なくとも一方に永久磁石が設けられ、
   前記固定子は、アモルファス金属箔帯片が互いの摩擦で保持された積層体からなるティースを含む固定子鉄心を有することを特徴とするラジアルギャップ型回転電機。
2. 前記固定子鉄心は、平面視で台形形状を有するアモルファス金属箔帯片が前記回転軸の軸方向に積層された積層体からなる前記ティースと、前記積層体を保持する樹脂製のボビンと、前記ボビンの外側に、前記積層体の積層方向に沿って巻き回されたコイル導体とを有するティース部材を有し、
   複数の前記ティース部材が円環状に配置され、樹脂によってモールドされたものであ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. 隣接する前記樹脂製のボビン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. 前記ティースの前記回転軸側の端部が前記樹脂製のボビンから突出していることを特徴とする請求項２又は３に記載のラジアルギャップ型回転電機。
5. 前記固定子鉄心の下端部が、前記固定子の筐体と前記樹脂によって一体化されていることを特徴とする請求項２乃至４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. 前記外周側回転子鉄心の内周側の表面に永久磁石が設けられ、
   前記内周側回転子鉄心と前記固定子鉄心とが一体化されていることを特徴とする請求項１乃至５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. 前記内周側回転子鉄心の外周側の表面に永久磁石が設けられ、
   前記外周側回転子鉄心と前記固定子鉄心とが一体化されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型回転電機。
8. 前記永久磁石は、前記内周側回転子鉄心又は前記外周側回転子鉄心の内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至７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. 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せん断刃を有し、前記せん断刃によって異なる角度の脚部を切断し、台形形状のアモルファス金属箔帯片を作製することを特徴とする回転電機用ティース片の製造装置。
10. 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せん断刃によって異なる角度の脚部を切断し、台形形状のアモルファス金属箔帯片を作製する切断工程と、
    前記台形形状のアモルファス金属箔帯片を積層してティースを作製する積層工程と、
    前記ティースをボビンに挿入し、コイル導体を巻回してティース部材を作製する挿入保持工程とを有することを特徴とする回転電機用ティース部材の製造方法。
11. 回転軸と、
    前記回転軸の周りを回転可能な内周側回転子鉄心及び前記内周側回転子鉄心の外周側に配置され、前記回転軸の周りを回転可能な外周側回転子鉄心を有する回転子と、
    前記内周側回転子鉄心と前記外周側回転子鉄心との間に設けられた固定子とを備え、
    前記内周側回転子鉄心の外周側の表面及び前記外周側回転子鉄心の内周側の表面の少なくとも一方に永久磁石が設けられ、
    前記固定子は、アモルファス金属箔帯片が互いの摩擦で保持された積層体からなるティースを含む固定子鉄心を有するラジアルギャップ型回転電機の製造方法において、
    前記固定子を、請求項１０に記載の前記ティース部材を用いて製造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。

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