JP2011066979A - アキシャルギャップ型回転電機用ロータコア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上でき、安価で高性能なアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアとその製造方法を提供すること。
【解決手段】電磁鋼板Ｓ１から複数のシート片１１０を打抜き形成し、これら複数のシート片１１０を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック１１を形成し、この積層ブロック１１を鋼板面Ｌと斜交する分割面で分割して複数の積層コア片を形成し、これら複数の積層コア片を円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べてロータコアを製造した。
【選択図】図１

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機用の積層ロータコアと、このロータコアの製造方法に関する。

アキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転可能に配設されたロータと、このロータの回転軸方向にギャップを隔てて配設されたステータとを備える回転電機である。アキシャルギャップ型回転電機は、その構造から薄型化できる点や磁極面積を大きくしてトルク密度を向上できる点で他の構造の回転電機より好ましい。

下記の特許文献１には、アキシャルギャップ型回転電機の積層ロータコアの製造方法として、電磁鋼板から幅の異なる複数枚のシート片を打抜き形成し、これら複数枚のシート片を径方向に積層することによって、コア端面（ステータ対向面）が台形形状を成すロータコアを製造する方法が開示されている。コア端面を台形にすることで、複数のロータコアを円形状に配列した際のコア同士の間のスペースを小さくすることができ、回転電機の効率を向上させることができる。

特開２００８−２７８６４８号公報

しかしながら、従来の積層ロータコアの製造方法は、幅の異なる複数のシート片を打抜き形成するのに、電磁鋼板に対する打抜き位置を異ならせた多数の金型を使用するか、或いは、打抜き位置を変え得る複数の可動金型を使用せざるを得ず、その生産性が低下し、製造コストがかかる難点があった。

また、従来の方法により製造されたロータコアは、台形形状のコア端面の斜辺を含む傾斜側面に、電磁鋼板の板厚による多数の段差が階段状に形成されることとなり、これら段差に起因する磁束密度の粗密によって鉄損が大きくなる難点があった。

本発明は、従来のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法に上記のような難点があることに鑑みて為されたもので、生産性を向上でき、安価で高性能なアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアとその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアであって、
前記ロータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

なお、本願において、直角台形とは、隣り合う二つの直角の内角を有する台形をいう。また、矩形とは長方形または正方形をいう。ただし、角部の微小な面取りや丸めは任意である。

また、本発明は、前記積層コア片の間に、矩形の積層断面を有する内側積層コア片が配置されていることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアであって、
前記ロータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、前記二つの積層コア片および前記一つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアであって、
前記ロータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成され、前記二つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としている。

また、本発明は、前記積層コア片が前記分割面を磁極中心側に向けて並べられていることを特徴としている。

また、本発明は、前記積層コア片と前記内側積層コア片との積層断面における対向辺の長さが略同じであることを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアの製造方法であって、
電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、前記分割工程により得られた二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりロータコアを形成する工程と、を有することを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアの製造方法であって、
電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを得る分割工程と、前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該一つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりロータコアを形成する工程と、を有することを特徴としている。

また、本発明は、電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアの製造方法であって、
電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する複数の積層ブロックを形成する積層工程と、前記積層工程により得られた一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、前記積層工程により得られた他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片を得る分割工程と、前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該二つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりロータコアを形成する工程と、を有することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片のステータ対向部につば部を形成することを特徴としている。

なお、本願において、シート片のステータ対向部とは、このシート片からロータコアを製造し、アキシャルギャップ型回転電機のロータを構成したとき、ステータと対向する部分をいう。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片のステータ対向部に面取り部を形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片の永久磁石対向部につば部を形成することを特徴としている。

なお、本願において、シート片の永久磁石対向部とは、このシート片からロータコアを製造し、アキシャルギャップ型回転電機のロータを構成したとき、永久磁石と対向（接触）する部分をいう。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片を点対称形状に打抜き形成することを特徴としている。

また、本発明は、前記打抜き工程において、前記シート片を前記電磁鋼板の磁化容易軸に対し斜めに打抜き形成することを特徴としている。

本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法によれば、複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成し、この積層ブロックを斜め分割して得た複数の積層コア片を組み合わせてロータコアを構成しているので、複数のシート片を、打抜き位置を固定した固定切断部によって容易に打抜き形成することができる。したがって、従来のように、打抜き位置を異ならせた多数の金型を使用したり、打抜き位置を変え得る複数の可動金型を使用しなくても良く、生産性を格段に向上させることができ、低コストで積層ロータコアを製造することができる。また、従来では、可動切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅が可変であったため、電磁鋼板のスクラップが多かったが、本実施形態では、切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板のスクラップを大幅に減らすことができる。

また、本発明に係るロータコアは、各積層コア片の分割面である傾斜側面部に、電磁鋼板の板厚による多数の段差は形成されない。したがって、従来のように、階段状の段差に起因する磁束密度の粗密によって鉄損が大きくなる難点がない。また、本発明に係るロータコアは、複数の積層コア片により周方向に分割されているので、積層方向に流れる磁束に対する渦電流損を低減することができる。

本実施形態のロータコアの製造方法の打抜き工程と積層工程を説明する図であり、（ａ）は電磁鋼板から打抜き形成されたシート片の平面図、（ｂ）は複数のシート片を積層した積層ブロックの斜視図である。 本実施形態の製造方法の分割工程を説明する図であり、（ａ）は積層ブロックの平面図、（ｂ）は分割された積層コア片の斜視図である。 本実施形態の製造方法の組合せ工程を説明する図であり、（ａ）はロータコアの斜視図、（ｂ）はロータコアの平面図である。 本実施形態の製造方法により製造されたロータコアを用いたロータの分解斜視図である。 本実施形態の製造方法により製造されたロータコアを用いたアキシャルギャップ型回転電機の概略断面図である。 本発明に係る製造方法の変形例の組合せ工程を説明する平面図である。 本発明に係る製造方法の他の変形例の組合せ工程を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の変形例の打抜き工程と積層工程を説明する図であり、（ａ）は電磁鋼板から打抜き形成されたシート片の平面図、（ｂ）は複数のシート片を積層した積層ブロックの斜視図である。 本発明に係る製造方法の変形例の分割工程を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の変形例の組合せ工程を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する斜視図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はロータコアの平面図、（ｂ）は積層ブロック及び積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はロータコアの平面図、（ｂ）は積層ブロック及び積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はロータコアの平面図、（ｂ）は積層ブロック及び積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例を説明する図であり、（ａ）はロータコアの平面図、（ｂ）は積層ブロック及び積層コア片の平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例の打抜き工程を説明する平面図である。 本発明に係る製造方法の更に他の変形例のロータコアを説明する斜視図である。

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に用いる積層ロータコアとその製造方法に関するものである。図５の概略断面図に示すように、アキシャルギャップ型回転電機１０は、回転軸１（回転軸心Ａ）を中心として回転可能に配設されたロータ２と、このロータ２の回転軸方向の両側に所定のギャップを隔てて配設された第一ステータ３及び第二ステータ４とを備えている。

第一ステータ３は、バックヨーク３ａと、バックヨーク３ａに固定された複数のステータコア３ｂと、各ステータコア３ｂに巻回されたコイル３ｃとから構成されており、第二ステータ４はバックヨーク４ａから構成されている。これら第一ステータ３及び第二ステータ４は、不図示のケーシングに固定され、このケーシングを回転軸１が回転可能に貫通している。なお、ケーシングは必須ではない。

ロータ２は、回転軸１に固定され、回転軸心Ａを中心に回転可能な非磁性体から成るフレーム２ａと、フレーム２ａの回転軸心Ａの周りに配設され、軸方向端面に磁極面を有する複数の界磁部２ｂと、これら複数の界磁部２ｂをフレーム２ａに固定する押さえ部材２ｃ、２ｄとから構成されている。

界磁部２ｂは、第一ステータ３側からみて、ロータコア２０、永久磁石２ｅの順に積層されて成る。ロータコア２０は、永久磁石２ｅより導電率が低い電磁鋼板が径方向に積層されて成り、永久磁石２ｅの減磁を防ぎ、磁石内部に発生する渦電流を低減する。押さえ部材２ｃは、上記ステータコア３ｂとの対向を避け、外周と内周に分割されたリング状の非磁性体金属から構成されている。一方、押さえ部材２ｄは、界磁部２ｂの全てを覆う磁性体の鋼板から構成されている。第二ステータ４側はトルクを発生しないため、界磁部２ｂからの磁束の一部を短絡しても問題はないからである。このアキシャルギャップ型回転電機１０の構成はあくまでも一例であり、第二ステータにもコイルを有していても良く、ステータが一つでその両側にロータがあってもよい。また、ロータの押さえ部材の構成についても、任意に選択可能である。

以下、図１〜図４を参照しながら、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア２０の製造方法について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、電磁鋼板Ｓ１に対する打抜き工程を行うことによって複数のシート片１１０を形成する。この打抜き工程は、帯状の電磁鋼板Ｓ１を長手方向へ一定距離ずつ間欠的に送りながら（送り方向Ｆ）、上型に配設されたパンチと下型に配設されたダイとから成る切断部により打抜き加工する順送型プレス機を用いて行うことができる。即ち、積層鋼板Ｓ１に対する打抜き位置を固定した固定切断部を打抜き作動させ、第一側面部１１１、第二側面部１１２、上面部１１３、及び下面部１１４を打抜き形成することによってシート片１１０を形成する。

本実施形態のシート片１１０は、上面部１１３のうち第一側面部１１１寄りの部分が、ロータコアを製造したときステータに対向するステータ対向部１１６とされ、第二側面部１１２寄りの部分が、永久磁石と対向する永久磁石対向部１１７とされている。また、シート片１１０の下面部１１４のうち、第二側面部１１２寄りの部分がステータ対向部１１６とされ、第一側面部１１１寄りの部分が永久磁石対向部１１７とされている。また、シート片１１は、電磁鋼板Ｓ１上において点対称形状に打抜き形成されている。

なお、本実施形態では、一つの固定切断部によって、第一側面部１１１、第二側面部１１２、上面部１１３、及び下面部１１４を同時に形成しているが、これらを複数の固定切断部を用いて複数段階に分けて打抜き形成することもできる。

次に、図１（ｂ）に示すように、上記打抜き工程により得られた複数のシート片１１０・１１０…を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック１１を形成する。即ち、複数のシート片１１０を各第一側面部１１１を揃えながら積層することによって、鋼板面Ｌが長方形状を成し、上面部１１３に現れる積層断面が矩形を成す積層ブロック１１を形成する。

この積層工程は、順送型プレス機にて一枚のシート片１１０を打ち抜くたびに、金型内部で順次積層して行うことができる。また、シート片１１０同士の積層固定は、例えば、プレスカシメ、ワニス含浸、レーザ溶接、樹脂モールド、或いはこれらを併用して行うことができる。

次に、図２に示すように、上記積層工程により得られた積層ブロック１１を、その鋼板面Ｌと斜交する分割面Ｄ１で分割することによって、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片１２、１３を形成する。

即ち、図２（ａ）に示すように、積層ブロック１１を、その鋼板面Ｌと角度θ１で斜交し、かつ、上面部１１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ１で二等分することによって、図２（ｂ）に示すように、直角台形のステータ対向部１１６（積層断面）を有する二つの積層コア片１２、１３を形成する。この分割工程は、ワイヤー放電加工の他、ダイヤモンドカッタ等の刃物によっても行うことができる。なお、ロータのコア数（磁極数）をｎとし、ロータコアの形状が全て等しいとすれば、θ１＝９０°−１８０°／ｎである。

この分割工程によって得られた積層コア片１２には、鋼板面Ｌと斜交する傾斜側面部１２１が形成され、積層コア片１３には、鋼板面Ｌと斜交する傾斜側面部１３１が形成される。本実施形態では、複数のシート片１１０を積層して得た積層ブロック１１を斜め分割しているので、その分割面である傾斜側面部１２１、１３１には、従来のように電磁鋼板の板厚による多数の段差は形成されない。また、鋼板面Ｌと直交する第一側面部１１１および第二側面部１１２にも電磁鋼板の板厚による多数の段差はない。

次に、図３に示すように、上記分割工程により得られた二つの積層コア片１２、１３を、両者のステータ対向部１１６を合わせ、傾斜側面部１２１、１３１を互いに対向させ、円周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ１）よりも外周側（Ｗ２）において大きくなるように組み合わせて並べる。こうして、ロータコア２０が形成されるのである。このロータコア２０を複数準備し、図４に示すように、フレーム２ａに形成された複数の略扇形状の保持空間２ｆ内にそれぞれ、永久磁石２ｅと共に配置し、押さえ部材２ｃ、２ｄで固定することによって、アキシャルギャップ型回転電機用のロータ２が構成される。

なお、積層コア片１２、１３同士の固定は、例えば、レーザ溶接、接着剤、樹脂モールド、或いはこれらを併用して行うことができる。また、永久磁石２ｅと合わせて樹脂モールドしてもよく、永久磁石２ｅと合わせてアルミダイカストしてフレーム２ａと一体成形してもよい。さらに、フレーム２ａの保持空間２ｆ内に嵌め込んで固定してもよい。

このように本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法によれば、複数の同形状のシート片１１０を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック１１を形成し、この積層ブロック１１を斜め分割して得た二つの積層コア片１２、１３を組み合わせてロータコア２０を構成しているので、複数のシート片１１０を、打抜き位置を固定した固定切断部によって容易に打抜き形成することができる。したがって、従来のように、打抜き位置を異ならせた多数の金型を使用したり、打抜き位置を変え得る複数の可動金型を使用しなくても良く、生産性を格段に向上させることができ、低コストで積層ロータコアを製造することができる。また、従来では、可動切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板の幅が可変であったため、電磁鋼板のスクラップが多かったが、本実施形態では、切断部により切断されて廃棄される電磁鋼板のスクラップを大幅に減らすことができる。

また、本実施形態では、上記打抜き工程において、シート片１１０を点対称形状に打抜き形成しているので、鋼板面Ｌが点対称形状を成す積層ブロック１１を形成することができ、同一の積層ブロック１１から得た積層コア片１２、１３を組み合わせてロータコア２０を製造することができ、生産性をより向上させることができる。勿論、一の積層ブロックから得た積層コア片１２と、他の積層ブロックから得た積層コア片１３とを組み合わせてロータコアを製造してもよい。

また、本実施形態のロータコア２０は、積層コア片１２、１３の第一側面部１１１、及び第二側面部１１２は勿論のこと、分割面である傾斜側面部１２１、１３１にも、電磁鋼板の板厚による多数の段差はない。したがって、従来のように、階段状の段差に起因する磁束密度の粗密によって鉄損が大きくなり、回転電機の効率が低下する難点がない。また、ロータコア２０は、積層コア片１２、１３によって周方向に二分割されているため、積層方向に流れる磁束に対する渦電流損を低減することができる。さらに、磁極中心で鋼板面が事実上屈曲することになり、より円弧に近似するため、磁束の流れにそった鋼板面を実現できる。

以上、本実施形態のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアとその製造方法について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。

例えば、上記実施形態では、積層コア片１２、１３を、両者の傾斜側面部１２１、１３１を互いに対向させ、磁極中心側に向けた状態で並べてロータコア２０を構成しているが、例えば、図６に示すように、一方の積層コア片１２の傾斜側面部１２１のみを他方の積層コア片１３に対向させた状態で、円周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ３）より外周側（Ｗ４）で大きくなるように組み合わせて並べることによりロータコア２０Ａを構成してもよい。この場合、図６に示すように、積層コア片１２の第一側面部１１１をロータ回転方向Ｒの回転前進側に位置させるようにロータコア２０Ａを配設すれば、磁束密度が比較的に高くなるステータ対向部１１６の第一側面部１１１側において、鋼板面Ｌをロータ回転方向に沿わせることができ、第一側面部１１１側における磁束の流れを各鋼板面に沿わせて磁気抵抗を小さくすることができる。

また、図７に示すように、積層コア片１２の第一側面部１１１と積層コア片１３の第二側面部１１２とを互いに対向させた状態で、円周方向の幅Ｗが内周側（Ｗ５）より外周側（Ｗ６）で大きくなるように組み合わせて並べることによりロータコア２０Ｂを構成してもよい。ロータコア２０Ｂによれば、その傾斜側面部１２１、１３１に電磁鋼板の板厚による多数の段差がないため、各電磁鋼板の厚み方向において磁束密度の粗密がなく、鉄損を低減できる。

また、図８に示すように、電磁鋼板の打抜き工程において、シート片２１０のステータ対向部２１６につば部２１５を形成してもよい。

即ち、図８（ａ）に示すように、電磁鋼板Ｓ２に対する打抜き位置を固定した固定切断部を打抜き作動させ、第一側面部２１１、第二側面部２１２、上面部２１３、下面部２１４、及び一対のつば部２１５を打抜き形成することによってシート片２１０を形成する。このシート片２１０は、上面部２１３のうち第一側面部２１１寄りの部分がステータ対向部２１６とされ、第二側面部２１２寄りの部分が永久磁石対向部２１７とされている。また、シート片２１０の下面部２１４のうち第二側面部２１２寄りの部分がステータ対向部２１６とされ、第一側面部２１１寄りの部分が永久磁石対向部２１７とされている。つまり、シート片２１０は、ステータ対向部２１６にそれぞれ、つば部２１５が形成されている。そして、シート片２１０は、一対のつば部２１５を含んで電磁鋼板Ｓ２上において点対称形状に打抜き形成されている。

次に、図８（ｂ）に示すように、上記打抜き工程により得られた複数のシート片２１０・２１０…を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロック２１を形成する。そして、この積層ブロック２１を、その鋼板面Ｌと所定角度で斜交し、かつ、上面部２１３（積層断面）と直交する分割面で二等分することによって、図９に示すように、直角台形のステータ対向部２１６（積層断面）を有する二つの積層コア片２２、２３を形成する。そして、図１０に示すように、得られた積層コア片２２、２３を、両者のステータ対向部２１６を合わせ、傾斜側面部２２１、２３１を互いに対向させ、円周方向の幅Ｗが内周側よりも外周側で大きくなるように組み合わせて並べことによりロータコア２０Ｃを製造する。

この実施変形例では、積層コア片２２、２３のステータ対向部２１６につば部２１５を有しているので、ロータコア２０Ｃのコア端面（ステータ対向部２１６）の磁極面積を大きくすることができる。

また、図８（ａ）に示すように、一対のつば部２１５を有するシート片２１０を点対称形状に打抜き形成しているので、鋼板面Ｌが点対称形状を成す積層ブロック２１を形成することができ、同一の積層ブロック２１から得た積層コア片２２、２３を組み合わせてロータコア２０Ｃを製造することができ、生産性をより向上させることができる。勿論、一の積層ブロックから得た積層コア片２２と、他の積層ブロックから得た積層コア片２３とを組み合わせてロータコアを製造してもよい。この場合、つば部２１５を含む第一側面部２１１と、つば部２１５を含む第二側面部２１２とを、送り方向Ｆに平行な線に対し線対称位置で打抜き形成することが可能となる。

また、図１１に示すロータコア２０Ｄのように、積層コア片３２のステータ対向部３１６における第一側面部３１１側に、ステータ対向面と所定角度で斜交する面取り部３１８を形成し、積層コア片３３のステータ対向部３１６における第二側面部３１２側に、ステータ対向面と所定角度で斜交する面取り部３１８を形成してもよい。これら面取り部３１８によって、ロータコア２０Ｄのステータ対向部３１６の周方向端部においてステータとの距離を大きくすることができ、エアギャップ磁束密度を正弦波に近づけて分布させることができ、誘起電圧を正弦波化してトルクリプルを低減させることができる。これら積層コア片３２、３３は、シート片３１０のステータ対向部３１６に面取り部３１８を形成し、かかるシート片３１０を複数積層して得た積層ブロックを斜め分割して形成することができる。

また、図１２に示すロータコア２０Ｅのように、積層コア片４２の永久磁石対向部４１７における第一側面部４１１側につば部４１５を形成し、積層コア片４３の永久磁石対向部４１７における第二側面部４１２側につば部４１５を形成してもよい。これらつば部４１５を、図４に示すように、上記ロータ２の押さえ部材２ｃに係合させてフレーム２ａに固定することによって、ロータコア２０Ｅのステータ対向部４１６とステータ３との距離を小さくすることができ、回転電機の効率を高めることができる。これら積層コア片４２、４３は、シート片４１０の永久磁石対向部４１７につば部４１５を形成し、かかるシート片４１０を複数積層して得た積層ブロックを斜め分割して形成することができる。

また、図１３に示すロータコア２０Ｆのように実施してもよい。ロータコア２０Ｆは、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片５２、５３と、これら二つの積層コア片５２、５３の間に配される、矩形の積層断面を有する一つの内側積層コア片５４とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角台形の積層断面を有する積層コア片５２、５３は、図１３（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する積層ブロック５１を、鋼板面Ｌと角度θ２で斜交し、かつ、上面部５１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ２で二等分することにより形成されている。また、矩形の積層断面を有する内側積層コア片５４は、複数のシート片を直方体形状に積層して形成されている。この実施変形例では、積層コア片５２、５３の各積層断面における対向辺の長さと、内側積層コア片５４の積層断面における対向辺の長さを同じにしているので、ロータコアのコア端面をより扇形状に近づけることができる。

また、図１４に示すロータコア２０Ｇのように実施してもよい。ロータコア２０Ｇは、直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片６２、６３と、これら二つの積層コア片６２、６３の間に配される、矩形の積層断面を有する一つの内側積層コア片６４とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角三角形の積層断面を有する積層コア片６２、６３は、図１４（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する積層ブロック６１を、鋼板面Ｌと角度θ３で斜交し、かつ、上面部６１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ３で二等分することにより形成されている。また、矩形の積層断面を有する内側積層コア片６４は、複数のシート片を直方体形状に積層して形成されている。この実施変形例においても、積層コア片６２、６３の各積層断面における対向辺の長さと、内側積層コア片６４の積層断面における対向辺の長さを同じにしているので、ロータコアのコア端面をより扇形状に近づけることができる。

また、図１５に示すロータコア２０Ｈのように実施してもよい。ロータコア２０Ｈは、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片７２、７３と、これら二つの積層コア片７２、７３の間に配される、等脚台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片７４とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角台形の積層断面を有する積層コア片７２、７３および等脚台形の積層断面を有する内側積層コア片７４は、図１５（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する積層ブロック７１を、鋼板面Ｌと角度θ４で斜交し、かつ、上面部７１３（積層断面）と直交する二つの分割面Ｄ４で三分割することにより形成されている。なお、ロータのコア数（磁極数）をｎとし、ロータコアの形状がすべて等しいとすれば、θ４＝９０°−９０°／ｎである。

この実施変形例において、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片７２、７３の代わりに、直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を用いてもよい。また、等脚台形の積層断面を有する内側積層コア片７４の代わりに、二等辺三角形の積層断面を有する内側積層コア片を用いてもよい。これら直角三角形の積層断面を有する積層コア片、及び二等辺三角形の積層断面を有する内側積層コア片についても、矩形の積層断面を有する積層ブロックを斜めに三分割して形成することができる。

また、図１６に示すロータコア２０Ｉのように実施してもよい。ロータコア２０Ｉは、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片８２、８３と、これら二つの積層コア片８２、８３の間に配される、直角台形の積層断面を有する二つの内側積層コア片９２、９３とを、周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されている。

直角台形の積層断面を有する積層コア片８２、８３は、図１６（ｂ）に示すように、矩形の積層断面を有する一の積層ブロック８１を、鋼板面Ｌと角度θ５で斜交し、かつ、上面部８１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ５で二等分することにより形成されている。また、直角台形の積層断面を有する内側積層コア片９２、９３は、矩形の積層断面を有する他の積層ブロック９１を、鋼板面Ｌと角度θ６で斜交し、かつ、上面部９１３（積層断面）と直交する分割面Ｄ６で二等分することにより形成されている。なお、ロータのコア数（磁極数）をｎとし、ロータコアの形状がすべて等しいとすれば、θ５＋θ６＝１８０°−１８０°／ｎである。

この実施変形例において、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片８２、８３の代わりに、直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を用いてもよい。また、直角台形の積層断面を有する二つの内側積層コア片９２、９３の代わりに、直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片を用いてもよい。これら直角三角形の積層断面を有する積層コア片、及び直角三角形の積層断面を有する内側積層コア片についても、矩形の積層断面を有する積層ブロックを斜めに二等分して形成することができる。

また、図１７に示すように、電磁鋼板の打抜き工程において、シート片１５１０を方向性電磁鋼板Ｓ３の磁化容易軸Ｍに対し斜めに打抜き形成してもよい。即ち、磁化容易軸Ｍに対し斜めに配設した固定切断部によって、第一側面部１５１１、第二側面部１５１２、上面部１５１３、下面部１５１４、及び一対のつば部１５１５を磁化容易軸Ｍに対し斜めに形成する。ここで、磁化容易軸Ｍとは、無方向性電磁鋼板において、圧延方向、つまり、フープを作成するに当って巻き方向のことを言う。無方向性電磁鋼板といえど、圧延方向についての磁気特性が良好であるためである。

そして、斜め打抜き工程により得られた複数のシート片１５１０を積層して積層ブロックを形成し、この積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割することによって、図１８に示すように、直角台形の積層断面を有する二つの積層コア片１５２、１５３を形成し、これら積層コア片１５２、１５３を組み合わせてロータコア２０Ｊを構成してもよい。

この場合、図１８に示すように、ロータコア２０Ｊのステータ対向部１５１６側において、積層コア片１５２の磁化容易軸Ｍがロータ回転方向Ｒの回転前進側を指向するようにロータコア２０Ｊを配設すれば、磁束密度が比較的に高くなる、回転前進側の積層コア片１５２のステータ対向部１５１６において、磁束の流れる方向と磁化容易軸Ｍが略平行になるので、磁気抵抗を低減することができ、回転電機の効率を向上させることができる。積層コア片１５３については、磁化容易軸Ｍがロータ回転方向Ｒの回転後進側を指向するようになるが、磁束密度が比較的に低いため不問である。また、図１７に示すように、シート片１５１０を電磁鋼板の磁化容易軸Ｍに対し斜めに打抜き形成するので、一対のつば部１５１５を形成する場合であっても、電磁鋼板Ｓ３の幅を最小化でき、スクラップを低減することができる。また、ここでは、磁化容易軸Ｍを有する方向性電磁鋼板Ｓ３を用いているが、圧延方向に沿って極端に磁化容易軸を有する所謂無方向性電磁鋼板を用いてもよい。

また、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得る。同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。例えば、シート片のステータ対向部と永久磁石対向部とに等しくつば部を設けることも可能である。

１０：アキシャルギャップ型回転電機
１：回転軸
２：ロータ
２ｅ：永久磁石
３、４：ステータ
２０、２０Ａ〜３０Ｊ：ロータコア
Ｓ１〜Ｓ３：電磁鋼板
１１０、２１０、３１０、４１０、１５１０：シート片
２１５、４１５、１５１５：つば部
１１６、２１６、３１６、４１６、１５１６：ステータ対向部
１１７、２１７、４１７：永久磁石対向部
３１８：面取り部
１１、２１、５１、６１、７１、８１、９１：積層ブロック
１２、１３、２２、２３、３２、３３、４２、４３、５２、５３、６２、６３、７２、７３、８２、８３、９２、９３、１５２、１５３：積層コア片
１２１、１３１、２２１、２３１：傾斜側面部
５４、６４、７４：内側積層コア片
Ｄ１〜Ｄ６：分割面
Ｌ：鋼板面
Ｍ：磁化容易軸

Claims (14)

1. 電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアであって、
   前記ロータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、
   前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア。
2. 前記積層コア片の間に、矩形の積層断面を有する内側積層コア片が配置されている請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア。
3. 電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアであって、
   前記ロータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、
   前記二つの積層コア片および前記一つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する積層ブロックを、その鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア。
4. 電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアであって、
   前記ロータコアは、直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と、該二つの積層コア片の間に配される直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片とを、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べて構成されており、
   前記二つの積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成され、
   前記二つの内側積層コア片は、電磁鋼板から打抜き形成して得た複数のシート片を積層した矩形の積層断面を有する他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して形成されていることを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア。
5. 前記積層コア片が前記分割面を磁極中心側に向けて並べられている請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア。
6. 前記積層コア片と前記内側積層コア片との積層断面における対向辺の長さが略同じである請求項２〜請求項４のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコア。
7. 電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアの製造方法であって、
   電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、
   前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、
   前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、
   前記分割工程により得られた二つの積層コア片を、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりロータコアを形成する工程と、
   を有することを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
8. 電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアの製造方法であって、
   電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、
   前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する積層ブロックを形成する積層工程と、
   前記積層工程により得られた積層ブロックをその鋼板面と斜交する二つの分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片と台形の積層断面を有する一つの内側積層コア片とを得る分割工程と、
   前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該一つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりロータコアを形成する工程と、
   を有することを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
9. 電磁鋼板を径方向に積層して成り、アキシャルギャップ型回転電機用ロータの永久磁石の磁極面に設けられるべきロータコアの製造方法であって、
   電磁鋼板に対する打抜き位置を固定した切断部により複数のシート片を打抜き形成する打抜き工程と、
   前記打抜き工程により得られた複数のシート片を積層して矩形の積層断面を有する複数の積層ブロックを形成する積層工程と、
   前記積層工程により得られた一の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの積層コア片を得る分割工程と、
   前記積層工程により得られた他の積層ブロックをその鋼板面と斜交する分割面で分割して直角台形または直角三角形の積層断面を有する二つの内側積層コア片を得る分割工程と、
   前記分割工程により得られた前記積層コア片および前記内側積層コア片を、該二つの積層コア片の間に該二つの内側積層コア片を配し、円周方向の幅が内周側より外周側で大きくなるように並べることによりロータコアを形成する工程と、
   を有することを特徴としたアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
10. 前記打抜き工程において、前記シート片のステータ対向部につば部を形成する請求項７〜請求項９のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
11. 前記打抜き工程において、前記シート片のステータ対向部に面取り部を形成する請求項７〜請求項９のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
12. 前記打抜き工程において、前記シート片の永久磁石対向部につば部を形成する請求項７〜請求項９のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
13. 前記打抜き工程において、前記シート片を点対称形状に打抜き形成する請求項７〜請求項１２のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。
14. 前記打抜き工程において、前記シート片を前記電磁鋼板の磁化容易軸に対し斜めに打抜き形成する請求項７〜請求項１３のいずれか一つに記載のアキシャルギャップ型回転電機用ロータコアの製造方法。

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