JP6609138B2

JP6609138B2 - アキシャルギャップ型回転電機

Info

Publication number: JP6609138B2
Application number: JP2015161006A
Authority: JP
Inventors: 信吾笠井
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: JP2017041938A

Description

本発明は、モータや発電機等の回転電機に関し、特に、励磁コイルを備える固定子と、永久磁石を備える回転子とが、軸方向に間隔を空けて配置されるアキシャルギャップ型の回転電機に関する。

アキシャルギャップ型の回転電機は、固定子が回転子の外周側に設けられるラジアルギャップ型のものに比べて、薄型化が可能、大トルクを得やすいといった利点がある。当該回転電機は、コア部材及び励磁コイルを備える固定子と、永久磁石を備える回転子とが、軸方向に微小な間隔（アキシャルギャップ）を空けて配置される構造を有する。固定子のコア部材としては、磁性鋼帯を巻回してなる円筒型の土台部の上に、励磁コイルの巻芯となるポール部材を複数個載置してなるコア部材が使用されることがある。

上記のコア部材においては、土台部及びポール部材という２つの部材によって構成されるため、両者を一体的に固定する必要がある。一般的には、ポール部材が土台部に対して接着剤や樹脂等を用いて固定される。この固定に際しては、設計通りの磁気回路を形成できるように、ポール部材を土台部に対して正確に位置決めする必要がある。特許文献１には、固定子及び回転子を収容するケーシングを用いて、ポール部材を位置決め及び固定を行う技術が開示されている。

特開２０１４−１１７０２９号公報

しかしながら、ケーシングを用いてポール部材を位置決め及び固定する場合、当該ケーシングに相応の加工を施す必要性が生じる。このことは、ケーシングの構造を複雑化させ、組み立て工数を増加させる共にコストアップを招来する。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、構造を複雑化させることなく、固定子のポール部材を土台部に対して的確に位置決めすることができるアキシャルギャップ型回転電機を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係るアキシャルギャップ型回転電機は、コア部材及び複数の励磁コイルを備える固定子と、回転中心軸の周囲に周方向に配列された複数の永久磁石を備え、前記固定子に対して軸方向に間隔を空けて配置される回転子と、を備え、前記コア部材は、帯状の磁性部材の巻回体からなる円筒型の土台部と、前記励磁コイルが巻回される複数のポール部材とを含み、前記ポール部材は、軸方向における前記土台部の端面に載置され、前記永久磁石の配列に応じて周方向に配列されており、前記固定子は、前記円筒型の土台部の内周面に配置される円環状のバルク芯材をさらに備え、前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記土台部と前記バルク芯材との境界部に位置合わせされた状態で、前記ポール部材が前記土台部に固定されており、前記バルク芯材は、少なくとも前記境界部において、前記土台部の端面よりも軸方向に突出する突出部を備え、前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記突出部に当接している。

この回転電機によれば、円筒型の土台部の内周面に円環状のバルク芯材が配置される構成を備える。このため、前記土台部と前記バルク芯材との間には、明確な境界部が存在する。この境界部を利用して、前記ポール部材の径方向内側の端面を位置合わせさせ得る。従って、ポール部材を、土台部の所定位置に的確に位置合わせさせることができる。また、前記突出部にポール部材の径方向内側の端面を当接させることによって、当該ポール部材の位置決めを行うことができる。このため、ポール部材の位置決めを簡単且つ確実に行わせることができる。さらに、前記突出部と前記端面とが当接しているので、固定子の組み立て後におけるポール部材の位置ズレを防ぐことができる。例えば、組み立て後に樹脂モールドを施してパーツを固着してなる固定子において、前記樹脂モールド層が熱伸縮した場合でも、ポール部材の位置ズレを防止することができる。

上記の回転電機において、前記バルク芯材は、前記帯状の磁性部材が巻回される巻芯部材であることが望ましい。

この回転電機によれば、帯状の磁性部材の巻回体からなる土台部を製作する際に用いられる巻芯が、そのまま前記バルク芯材として用いられるので、前記巻回体の巻回作業後に巻芯を抜き取る作業、及び、新たにバルク芯材となる部材を前記巻回体に新たに装着する作業を省くことができる。

本発明の他の局面に係るアキシャルギャップ型回転電機は、コア部材及び複数の励磁コイルを備える固定子と、回転中心軸の周囲に周方向に配列された複数の永久磁石を備え、前記固定子に対して軸方向に間隔を空けて配置される回転子と、を備え、前記コア部材は、帯状の磁性部材の巻回体からなる円筒型の土台部と、前記励磁コイルが巻回される複数のポール部材とを含み、前記ポール部材は、軸方向における前記土台部の端面に載置され、前記永久磁石の配列に応じて周方向に配列されており、前記固定子は、前記円筒型の土台部の内周面に配置される円環状のバルク芯材をさらに備え、前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記土台部と前記バルク芯材との境界部に位置合わせされた状態で、前記ポール部材が前記土台部に固定されており、前記帯状の磁性部材は軸方向において第１の幅を持つ部材であって、前記土台部は前記軸方向に前記第１の幅を有し、前記バルク芯材は軸方向において前記第１の幅よりも長い第２の幅を有し、前記第１の幅と前記第２の幅との相違に基づく段差部が前記境界部に形成され、前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記段差部に当接している。

このような構成によっても、前記段差部を利用してポール部材の位置決めを行い、またポール部材の位置ズレを防止することができる。

上記の回転電機において、前記バルク芯材は、前記ポール部材の一部と係合し該ポール部材の周方向の移動を規制する係合部を、前記境界部を形成する面に備えていることが望ましい。

この回転電機によれば、前記境界部を利用してポール部材の径方向の位置決めが行えるだけでなく、前記係合部を利用して周方向の位置決めも行うことができる。従って、より一層ポール部材の位置決め精度を高めることができる。

この場合、前記係合部は、前記ポール部材の各々の、前記径方向内側の端面の周方向幅に略等しい幅を有する凹部であることが望ましい。

この回転電機によれば、ポール部材の径方向内側の端面部分を、前記凹部に嵌め込むだけで、ポール部材の径方向及び周方向の位置決めを達成することができる。

上記の回転電機において、前記固定子及び前記回転子を収容するケーシングと、前記ケーシングと前記バルク芯材とを機械的に結合する結合部材と、をさらに備え、前記結合部材を用いた前記ケーシングと前記バルク芯材との結合によって、前記固定子が前記ケーシングに固定されていることが望ましい。

一般に、帯状の磁性部材の巻回体からなる土台部に、ケーシングとの機械的な結合を行わせる加工、例えばネジ孔の穿孔加工を施すことは困難性を伴う。しかし、バルク芯材であれば、前記加工は比較的容易である。従って、上記の回転電機によれば、固定子とケーシングとの固定構造を簡易な加工によって実現することができる。

本発明によれば、固定子のコア部材として土台部及びポール部材を用いるアキシャルギャップ型回転電機において、構造を複雑化させることなく、ポール部材を土台部に対して的確に位置決めさせることができる。

本発明の実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機の構造を概略的に示す図である。第１実施形態に係る回転電機の固定子及び回転子の側面図である。前記固定子及び回転子の分解斜視図である。前記固定子及び回転子の組み立て状態の斜視図である。前記固定子の、励磁コイルを除いた状態の斜視図である。図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。本実施形態との比較構造を示す断面図である。第２実施形態に係る固定子を示す斜視図である。図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。第３実施形態に係るバルク芯材の平面図である。第３実施形態に係る固定子を示す斜視図である。ポール部材のバルク芯材への係合状態を示す模式図である。第４実施形態に係る固定子を示す斜視図である。第４実施形態に係る固定子のケーシングへの固定状態を示す断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るアキシャルギャップ型回転電機１の構造を概略的に示す図である。本発明において、アキシャルギャップ型回転電機１は、例えばモータ又は発電機、若しくはこれらの兼用機の形態をとり得る。本実施形態では、アキシャルギャップ型回転電機の好ましい一例として、アキシャルギャップ型ＤＣブラシレスモータを例示している。

［アキシャルギャップ型回転電機の全体構造］
アキシャルギャップ型回転電機１は、ケーシング１０と、このケーシング１０からその一部が突出した回転軸１１とを備える。回転軸１１は、当該回転電機１がモータとして用いられる場合はトルクを発生する出力回転軸となり、発電機として用いられる場合は回転駆動力が入力される入力回転軸となる。

回転電機１は、ケーシング１０内に収容された円盤状の固定子２と、２個の円盤状の回転子３とを含む。固定子２と回転子３とは、回転軸１１の軸方向に並ぶように配置されている。本実施形態では、固定子２の一の円盤面に一方の回転子３が対向し、固定子２の他の円盤面に他方の回転子３が対向し、これにより２個の回転子３の間に固定子２が挟まれる形態の、ダブルロータ、ダブルギャップ型の回転電機１を例示している。もちろん、回転子の一の円盤面に一方の固定子が対向し、回転子の他の円盤面に他方の固定子が対向し、これにより２個の固定子の間に回転子が挟まれる形態の、シングルロータ、ダブルギャップ型の回転電機であっても良い。また、回転電機１は、一の回転子３が一の固定子２と軸方向に対向配置されるシングルロータ、シングルギャップ型であっても良い。

各回転子３は、固定子２に対して軸方向に間隔Ｇを空けて配置されている。間隔Ｇは、いわゆるアキシャルギャップであり、その長さは０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度である。回転軸１１は、円盤状の回転子３に、その回転中心と芯合わせして固定されている。２つの回転子３は、固定子２の中空部を貫通し、回転軸１１と同じ軸上に配置された連結軸（図略）によって互いに連結されている。

［第１実施形態］
図２は、第１実施形態に係る回転電機１の固定子２及び回転子３の側面図である。図３は、図２に示す固定子２及び回転子３を、互いに左右に拡げるように分解した斜視図、図４は、固定子２及び回転子３の組み立て状態の斜視図である。図３には、回転子３の回転中心軸ＡＸ（回転軸１１の軸心）が示されている。なお、図２〜図４においては、図１に示す２つの回転子３のうちの一つの回転子と、これに対向する側の固定子２を描いており、もう一方の回転子３及びこれに対向する固定子２は省いている。

固定子２は、円筒型の土台部２１と、この土台部２１の周方向（回転子３の回転方向）に配列された複数の電磁石ユニット２０とを含む。各電磁石ユニット２０は、扇形のポール部材２２と、このポール部材２２に巻回された励磁コイル２３とを備える。本実施形態におけるコア部材は、土台部２１及びポール部材２２である。土台部２１の内周面には、円環状のバルク芯材４（図４）が配置されている。複数のポール部材２２は、軸方向における土台部２１の一方の端面に載置されており、回転中心軸ＡＸの軸回りに円環状に均等に配置されている。

土台部２１は、いわゆる巻鉄心であり、帯状の磁性部材の巻回体からなる。前記帯状の磁性部材としては、例えば磁性鋼帯が好適である。土台部２１は、帯状の磁性部材を、バルク芯材４の外周面に渦巻き状に多数回巻回することによって形成されている。つまり、バルク芯材４は、前記巻回体を製作する際に、帯状の磁性部材の巻芯となる部材である。バルク芯材４は、鉄やニッケルなどの磁性体、或いはアルミニウムや真鍮などの非磁性体によって形成することができる。土台部２１とバルク芯材４とは、帯状の磁性部材の巻回張力によって強固に接合されている。本実施形態では、土台部２１とバルク芯材４との軸方向の厚みは略同一である。

土台部２１は帯状の磁性部材の巻回体であるので、径方向でみると鋼帯の層が複数積層されている態様である。よって、電磁石ユニット２０が作る磁束は、土台部２１の径方向には流れ難く、専ら周方向に流れる。このため、磁性体からなるバルク芯材４を用いたとしても、土台部２１の内周面（径方向内側）に位置するバルク芯材４には、磁束は流れ込み難い。従って、バルク芯材４の配置によって磁気回路が乱され、回転トルクの低下を招くことは無い。但し、後述の第２実施形態のようにバルク芯材４の軸方向の厚みを土台部２１よりも厚くする場合は、バルク芯材４への磁束の流れ込みが想定されるので、バルク芯材４を非磁性体にて形成することが望ましい。

ポール部材２２は、電磁石ユニット２０において磁性コアとなる部材であり、励磁コイル２３の巻芯となる部材である。ポール部材２２の軸方向の一端面は、土台部２１との接合面であり、軸方向の他端面にはボビン形状を形成するための鍔部２２１が備えられている。ポール部材２２の前記一端面は、例えばエポキシ樹脂系接着剤を用いて土台部２１に固定される。ネジ等の固定具を用いることによって、ポール部材２２を土台部２１へ固定することもできる。しかし、土台部２１は帯状部材の巻回体からなるため、孔開け加工等が行い難いので、接着剤を用いた固定が好ましい。

ポール部材２２は、圧粉コアであることが好ましい。圧粉コアは、電気絶縁膜で被覆された鉄粉が強固に押し固められることによって形成されたコアである。渦電流を抑制するという観点からは、この圧粉コアに加え、複数枚の電磁鋼板の積層体からなる積層コアも用い得る。圧粉コアは、前記積層コアに比べて気密性が高く、また成型の自由度も高いため、ポール部材２２としてはより好ましい。

励磁コイル２３は、ボビン形状のポール部材２２を巻芯として絶縁電線が所要のターン数だけ巻回されてなる。励磁コイル２３への直流電流の通電によって、回転軸１１と平行な方向にポール部材２２を貫く磁束が発生する。また、励磁コイル２３への直流電流の通電方向を正逆反転させることで、前記磁束の方向を反転させることができる。各励磁コイル２３へ通電及び通電方向の切り替えは、図略のドライバ回路によって制御され、これにより回転子３を回転軸１１回りに回転させる磁力線が形成される。

回転子３は、複数の永久磁石３２と、これら永久磁石３２を支持する円盤状の基材３１とを備えている。各永久磁石３２は、ネオジウム等からなり、軸方向視で扇形の平板型の磁石である。基材３１は、固定子２と対向する側に、回転中心軸ＡＸと直交する円形の支持面３１Ｓを有する。複数の永久磁石３２は、支持面３１Ｓの中心点Ｏ（回転中心軸ＡＸと交差する点）の周囲に、Ｓ極とＮ極とが周方向に交互に並ぶように、支持面３１Ｓの外周縁付近に、環状に配列されている。

固定子２のポール部材２２は、この永久磁石３２の配列に応じて、土台部２１の周方向に配列される。図２に示す通り、永久磁石３２とポール部材２２の鍔部２２１とが、軸方向に所定の間隔Ｇ（アキシャルギャップ）を置いて対向するよう、固定子２と回転子３とが組み立てられる。

円盤状の基材３１は、鋼材などの磁性体で形成された部材であり、上述の永久磁石３２の支持機能と、永久磁石３２のバックヨークとしての機能とを兼ねている。固定子２と対向する表面がＳ極に着磁されている永久磁石３２は、その裏面がＮ極となる。これに隣接する永久磁石３２は、表面がＮ極で裏面がＳ極である。基材３１は、これら永久磁石３２の裏面側を支持すると共に、裏面側のＳ極−Ｎ極との間に磁路を形成する役目を果たす。永久磁石３２は、例えばエポキシ樹脂系接着剤のような接着剤を用いて、支持面３１Ｓに固定される。勿論、ネジ等の機械的な固定手段を用いて永久磁石３２を支持面３１Ｓに固定しても良い。

以上の通り、本実施形態の固定子２においては、コア部材が土台部２１とポール部材２２との２つの部材からなっている。本実施形態によれば、シンプルな形状の２つの別体部材の組合せにてコア部材を作成できるので、コア部材の製造が容易となるメリットがある。また、土台部２１は、帯状の磁性部材をバルク芯材４上に巻回するだけで製造することができ、材料歩留まりが良く、製造が容易であるというメリットがある。また、バルク芯材４の径を変更することで巻回体のサイズ変更が容易であり、大径の土台部２１も容易に作成できる。さらに、ポール部材２２についても、土台部２１と分離されているのでサイズが小さくなり、製造が容易になるメリットがある。

他方で、コア部材が２つの別体部材からなるので、土台部２１の所定位置にポール部材２２を位置決めして固定する必要がある。既述の通り、土台部２１は帯状部材の巻回体からなるため、ネジ孔等を形成する加工が容易ではなく、一般的に接着剤を用いてポール部材２２は土台部２１に固定されている。実際の固定作業では、作業者がポール部材２２の一端面に接着剤を塗布し、これを土台部２１の端面に位置決めして載置するという手順が取られる。

しかし、前記固定作業において、ポール部材２２を作業性良く的確に位置決めすることは難しく、土台部２１上における設計位置に対して位置ズレが生じることがある。ポール部材２２は、回転子３の永久磁石３２と対向する鍔部２２１を備える部材である。このため、ポール部材２２の位置決め精度が悪く、例えば永久磁石３２と鍔部２２１との距離が長くなると、回転電機１のトルクが低下する等のデメリットが発生する。そこで、本実施形態では、ポール部材２２を土台部２１に対して的確且つ容易に位置決めすることできる工夫が施されている。

図５は、固定子２の、励磁コイル２３を除いた状態の斜視図である。ポール部材２２は、軸方向と直交する断面の形状が扇形乃至は台形であり、土台部２１の径方向において互いに対向する、外側端面２２２と内側端面２２３とを有している。本実施形態では、このポール部材２２の内側端面２２３が、土台部２１とバルク芯材４との境界部Ｂに位置合わせされた状態で、ポール部材２２が土台部２１に固定されている。つまり、土台部２１の内周面にバルク芯材４をあえて存置することで、土台部２１の内周側に明確な目印となる境界部Ｂを作っている。作業者は、この境界部Ｂを少なくとも径方向の位置決めラインとして利用し、ポール部材２２を土台部２１上に位置決めすることができる。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。土台部２１は、帯状の磁性部材の巻き終わり側に相当する外周面２１１と、巻き始め側に相当する内周面２１２とを有する円筒形状を備える。円環状のバルク芯材４は、内周面２１２に接する外周面４１と、径中心に向く内周面４２とを備える。この土台部２１の内周面２１２と、バルク芯材４の外周面４１とが接合する部分が境界部Ｂである。ポール部材２２の外側端面２２２は、土台部２１の外周面２１１よりも径方向内側に位置している。一方、ポール部材２２の内側端面２２３は、境界部Ｂに位置合わせされている。なお、内側端面２２３は、バルク芯材４の外周面４１に合致した形状とすることが、より的確な位置決めを実現させる点で望ましい。

帯状の磁性部材の巻回体からなる土台部２１を製作するには、必ず巻芯となる部材が必要となる。一般的には、帯状の磁性部材の巻回作業を終えると、巻芯は取り除かれ、前記巻回体に対して樹脂含浸を行うことで当該巻回体を保形（巻きほぐれの防止）する。本実施形態では、前記巻芯がバルク芯材４である。そして、前記巻回作業の後、バルク芯材４は取り除かれることなく、固定子２の一部として存置される。これにより作業者は、土台部２１とバルク芯材４との境界部Ｂを目印として、容易にポール部材２２を位置決めすることができる。なお、バルク芯材４を存置することで、帯状の磁性部材の巻回張力によって巻回体（土台部２１）の保形が行えるので、樹脂含浸だけに依存して保形する場合に比べて有利である。

バルク芯材４は、前記巻芯として用いられるもの以外の部材であっても良い。しかし、本実施形態では、帯状の磁性部材の巻回体からなる土台部２１を製作する際に用いられる巻芯が、そのままバルク芯材４として用いられる。このため、前記巻回体の巻回作業後に巻芯を抜き取る作業、及び、新たにバルク芯材４を前記巻回体に装着する作業を省くことができ、作業性が良い。

さらに、バルク芯材４は、励磁コイル２３の鍔部としての機能も果たす。図７は、本実施形態に対する比較構造を示す断面図である。ポール部材２２を位置決めする目印という点では、境界部Ｂほどの明確性は無いものの、土台部２１の内周面２１２を目印として利用して位置決めを行えなくはない。つまり、バルク芯材４が存在せずとも、土台部２１の内周面２１２と、ポール部材２２の内側端面２２３とを位置合わせすれば、ポール部材２２の径方向の位置合わせは行い得る。図７はこのような位置合わせ状態を示している。

しかし、この場合は、励磁コイル２３の径方向外側の下面２３１は土台部２１の外周面２１１付近と対向するものの、径方向内側の下面２３２には対向する部分が無い。すなわち、励磁コイル２３の径方向内側の下面２３２を支える部材がなく、該下面２３２は浮いた状態となる。これに対し本実施形態では、図６に示す通り、土台部２１の内周面２１２に隣接して、バルク芯材４が存在する。このバルク芯材４が励磁コイル２３の下面２３２と対向することになるので、該下面２３２は浮いた状態とはならない。従って、励磁コイル２３は安定的にポール部材２２に保持させることができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る固定子２Ａを示す斜視図、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。固定子２Ａが第１実施形態と相違する点は、バルク芯材４Ａが、境界部Ｂにおいて、土台部２１の内周面２１２よりも軸方向に突出する突出部４３を備えている点である。そして、ポール部材２２の径方向の内側端面２２３が突出部４３に当接することによって、ポール部材２２の位置決めが実現されている。

第１実施形態では、土台部２１とバルク芯材４とは、軸方向に同一の厚みを持つ部材が適用されたが、この第２実施形態では、バルク芯材４Ａは、土台部２１よりも軸方向の厚みが距離ｈだけ厚い部材が適用される。すなわち、土台部２１を構成する帯状の磁性部材として軸方向において所定の第１の幅を持つ帯部材が用いられ、これにより土台部２１は軸方向に前記第１の幅を有するものが作製される。これは第１実施形態と同じである。これに対し、バルク芯材４Ａとしては、軸方向において前記第１の幅よりも長い第２の幅を有するものが用いられる。

帯状の磁性部材をバルク芯材４Ａに巻回するに際しては、バルク芯材４Ａの底面４２１に帯状の磁性部材の幅方向片側端が沿うように巻回される。これにより、土台部２１の底面２１３がバルク芯材４Ａの底面４２１と面一とされる。そうすると、前記第１の幅と前記第２の幅との相違に基づく距離ｈの段差部４３１が、境界部Ｂに形成されることになる。ポール部材２２の径方向の内側端面２２３が段差部４３１に当接することで、ポール部材２２が位置決めされている。

第２実施形態では、バルク芯材４Ａは、土台部２１から軸方向に突出する突出部４３を具備する。このため、突出部４３を通してバルク芯材４Ａへ磁束が流れ込む経路が生成され得る。従って、バルク芯材４Ａの材料として、非磁性体を用いることが望ましい。バルク芯材４Ａの材料として磁性体を用いる場合は、磁束の流れ込みを抑制するために、距離ｈを可及的に小さくすることが望ましい。

第２実施形態に係る固定子２Ａによれば、作業者は、突出部４３にポール部材２２の内側端面２２３を当接させることによって、当該ポール部材２２の位置決めを行うことができる。このため、ポール部材２２の位置決めを一層簡単且つ確実に行わせることができる。さらに、突出部４３と内側端面２２３とが当接しているので、固定子２Ａの組み立て後におけるポール部材２２の位置ズレを防ぐことができる。固定子の組み立て後に、全体に樹脂モールドを施して各部材を相互に固着して、固定子を完成させることがある。このような樹脂モールドを本実施形態の固定子２Ａに施した場合において、前記樹脂モールド層が熱伸縮した場合でも、突出部４３と内側端面２２３とが当接していることによって、ポール部材２２の位置ズレを防止することができる。

［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態に係るバルク芯材４Ｂの平面図、図１１は、第３実施形態に係る固定子２Ｂを示す斜視図である。固定子２Ｂが第１及び第２実施形態と相違する点は、バルク芯材４Ｂが、ポール部材２２の一部と係合し該ポール部材２２の周方向の移動を規制する係合部を、境界部Ｂを形成する面に備えている点である。

バルク芯材４Ｂは、土台部２１よりも厚い軸方向の厚みを有し、ポール部材２２の径方向の内側端面２２３が土台部２１の突出部分に当接することによって、ポール部材２２の径方向の位置決めが為されている。この点は、第２実施形態と同じである。これに加え、前記係合部によって、ポール部材２２の周方向の位置決めも為されている。前記係合部は、本実施形態では、バルク芯材４Ｂの外周面４１に形成された複数の凹部４４である。

図１２は、ポール部材２２のバルク芯材４Ｂへの周方向の係合状態を示す模式図である。凹部４４は、外周面４１を部分的に径方向内側に凹没させてなり、隣接する凹部４４間には凸部４５が存在している。個々の凹部４４は、ポール部材２２の内側端面２２３の周方向幅に略等しい幅を有している。図１２に示す通り、ポール部材２２の内側端面２２３の近傍領域が、凹部４４に嵌まり込んでいる。前記近傍領域は、凸部４５の側壁で拘束されることになり、ポール部材２２の周方向の移動が規制される。

第３実施形態に係る固定子２Ｂによれば、作業者は、境界部Ｂを利用してポール部材２２の径方向の位置決めが行えるだけでなく、凹部４４及び凸部４５を利用して周方向の位置決めも行うことができる。つまり、ポール部材２２の径方向の内側端面２２３付近を、凹部４４に嵌め込むだけで、ポール部材２２の径方向及び周方向の位置決めを達成することができる。従って、極めて簡単に、一層ポール部材２２の位置決め精度を高めることができる。

［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係る固定子２Ｃを示す斜視図である。固定子２Ｃが備えるバルク芯材４Ｃは、軸方向に貫通する複数のネジ孔４６を有している。バルク芯材４Ｃは、巻鉄心のような積層体の部材ではなく、バルク体であるので、ネジ孔４６を穿孔する加工を容易に行うことができる。ネジ孔４６を穿孔するベースとなるバルク芯材は、上述の実施形態１〜３のバルク芯材４、４Ａ、４Ｂのいずれであっても良い。

図１４は、第４実施形態に係る固定子２Ｃのケーシング１０への固定状態を示す断面図である。ここでは、図１とは異なり、シングルロータ型の回転電機を示している。固定子２Ｃ及び回転子３を収容するケーシング１０は、一対の側壁１０１、１０２と、外周壁１０３とを含む。回転子３は、永久磁石３２を支持する基材３１が回転軸１１に固定されることによって、回転軸１１と一体的に回転する。回転軸１１は、一対の側壁１０１、１０２の内周端において、それぞれ軸受１２、１２によって回転自在に支持されている。

固定子２Ｃは、一方の側壁１０１に取り付けられている。側壁１０１には、バルク芯材４Ｃのネジ孔４６に対応した通し孔１０４が穿孔されている。固定子２Ｃは、土台部２１及びバルク芯材４Ｃが側壁１０１に沿い、ネジ孔４６と通し孔１０４との位置が合うように配置される。ネジ孔４６には、通し孔１０４を貫通してネジ１３（結合部材）が螺合されている。前記螺合によって、側壁１０１とバルク芯材４Ｃとが機械的に結合され、この結合によって、固定子２Ｃがケーシング１０に固定されている。なお、バルク芯材４Ｃと土台部２１とは、帯状の磁性部材の巻回張力によって、強固に接合している。

一般に、帯状の磁性部材の巻回体からなる土台部２１に、ケーシング１０との機械的な結合を行わせる加工、例えばネジ孔の穿孔加工を施すことは困難性を伴う。しかし、バルク芯材４Ｃであれば、前記加工は比較的容易である。従って、上記の回転電機によれば、固定子２Ｃとケーシング１０との固定構造を簡易な加工によって実現することができる。また、ネジ１３で機械的に締結する構造であるので、樹脂モールドによって固定子のケーシング１０への定着を図る場合に比べて、強固な固定を実現することができる。

以上説明した本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機１によれば、固定子２のコア部材として土台部２１及びポール部材２２を用いる場合において、構造を複雑化させることなく、ポール部材２２を土台部２１に対して的確に位置決めさせることができる。従って、本発明によれば、設計通りのトルクを確実に発生できるアキシャルギャップ型回転電機１を提供することができる。

１アキシャルギャップ型回転電機
１０ケーシング
１３ネジ（結合部材）
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ固定子
２１土台部
２２ポール部材
２３励磁コイル
３回転子
３２永久磁石
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃバルク芯材
４３突出部
４３１段差部
４４凹部（係合部）
ＡＸ回転中心軸
Ｂ境界部
Ｇ間隔（アキシャルギャップ）

Claims

コア部材及び複数の励磁コイルを備える固定子と、
回転中心軸の周囲に周方向に配列された複数の永久磁石を備え、前記固定子に対して軸方向に間隔を空けて配置される回転子と、を備え、
前記コア部材は、帯状の磁性部材の巻回体からなる円筒型の土台部と、前記励磁コイルが巻回される複数のポール部材とを含み、前記ポール部材は、軸方向における前記土台部の端面に載置され、前記永久磁石の配列に応じて周方向に配列されており、
前記固定子は、前記円筒型の土台部の内周面に配置される円環状のバルク芯材をさらに備え、
前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記土台部と前記バルク芯材との境界部に位置合わせされた状態で、前記ポール部材が前記土台部に固定されており、
前記バルク芯材は、少なくとも前記境界部において、前記土台部の端面よりも軸方向に突出する突出部を備え、
前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記突出部に当接している、アキシャルギャップ型回転電機。
コア部材及び複数の励磁コイルを備える固定子と、
回転中心軸の周囲に周方向に配列された複数の永久磁石を備え、前記固定子に対して軸方向に間隔を空けて配置される回転子と、を備え、
前記コア部材は、帯状の磁性部材の巻回体からなる円筒型の土台部と、前記励磁コイルが巻回される複数のポール部材とを含み、前記ポール部材は、軸方向における前記土台部の端面に載置され、前記永久磁石の配列に応じて周方向に配列されており、
前記固定子は、前記円筒型の土台部の内周面に配置される円環状のバルク芯材をさらに備え、
前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記土台部と前記バルク芯材との境界部に位置合わせされた状態で、前記ポール部材が前記土台部に固定されており、
前記帯状の磁性部材は軸方向において第１の幅を持つ部材であって、前記土台部は前記軸方向に前記第１の幅を有し、
前記バルク芯材は軸方向において前記第１の幅よりも長い第２の幅を有し、
前記第１の幅と前記第２の幅との相違に基づく段差部が前記境界部に形成され、
前記ポール部材の径方向内側の端面が、前記段差部に当接している、アキシャルギャップ型回転電機。
請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記バルク芯材は、前記帯状の磁性部材が巻回される巻芯部材である、アキシャルギャップ型回転電機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記バルク芯材は、前記ポール部材の一部と係合し該ポール部材の周方向の移動を規制する係合部を、前記境界部を形成する面に備えている、アキシャルギャップ型回転電機。
請求項４に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記係合部は、前記ポール部材の各々の、前記径方向内側の端面の周方向幅に略等しい幅を有する凹部である、アキシャルギャップ型回転電機。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
前記固定子及び前記回転子を収容するケーシングと、
前記ケーシングと前記バルク芯材とを機械的に結合する結合部材と、をさらに備え、
前記結合部材を用いた前記ケーシングと前記バルク芯材との結合によって、前記固定子が前記ケーシングに固定されている、アキシャルギャップ型回転電機。