JP6462714B2 - アキシャルギャップ型回転電機及び絶縁部材 - Google Patents

Description

参照による取り込み

本出願は、２０１４年１１月５日に出願された日本特許出願第２０１４−２２４８４９号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機及び絶縁部材に係り、固定子鉄心の絶縁を行うアキシャルギャップ型回転電機及び絶縁部材に関する。

省エネルギ化や輸送機器分野等を始めとする種々の分野での電動化が進む中で、回転電機（例えば、モータ）の小型・高効率化が急務となっている。一般に小型と高効率は相反する要素であり、近年その両立に対するニーズが益々高まっている。こうした背景の中、小型・省スペースで高出力が期待できるアキシャルギャップ型回転電機への注目度が高まっている。
アキシャルギャップ型回転電機は、径方向の断面が広い磁束面積を有する程トルクを出しやすい特性を有する。このことから、軸方向での扁平化が期待できる。アキシャルギャップ型回転電機は、「ステータとロータの夫々が１つ」、「１ステータ・２ロータ」又は「２ステータ・１ロータ」等様々な組み合わせが実現でき、回転電機適用先の負荷や構造等の要求に対応し易いという特徴がある。

特許文献１は、２つのロータで１つのステータを挟む電機子構造のアキシャルギャップモータを開示する。特許文献１が開示するモータは、回転軸を中心に分割コアメンバを環状に配列するステータ構造を有する。このような場合、各分割コアの構成や材料も様々な組み合わせとなる。特許文献１では、個々の分割コアメンバの鉄心を巻鉄心としたり、コア用の薄板をロールした環状体を得、これを端面側から等角度で切断することで個々の鉄心を得たりする構成を開示する。また、特許文献１は、コア用の薄板の材料にアモルファス金属を使用することも開示する。

また、特許文献２は、所定幅に１又は複数枚切断された長方形の鋼板片を、回転軸から径方向や積層した分割コアメンバの鉄心を有するアキシャルギャップ型回転電機を開示する。
積層又は巻き回した鉄心を固定するためには、その固定冶具が必要となる。更には、コイルと鉄心の間には電気的絶縁を考慮すれば、絶縁紙やボビンなどの絶縁材が必要となることもある。特許文献２は、鉄心の外周に絶縁紙や樹脂材を設けることや、筒状の樹脂材に鉄心を挿入すること及び挿入を容易にする構成を開示する。

また、特許文献３は、積層鉄心の外周側に絶縁材を施すために、金型に設置された積層鉄心に樹脂インサート成形を行うことでインシュレータを設けたり、回転軸方向に分割されたインシュレータで回転方向両側から積層鉄心を挟んだりする構成を開示する。

特開２００９−２８４５７８号公報 特開２０１３−１２１２２６号公報 特開２０１１−１９３５６４号公報

アキシャルギャップ型回転電機において、特許文献１や２に記載のように、アモルファス金属を用いた薄板を周方向または径方向に積層する構成は、ステータコアに発生する渦電流損を低減し、高効率なモータにすることができるという利点がある。

このような鉄心構造において、鉄心外周に絶縁材を施す際、特許文献３が開示する樹脂のインシュレータ成形では、積層された鋼板を予め接着等によって形状を固定してから金型にセットしたり、当該金型内で積層鉄心を固定・位置決めしたりするための種々の構成や工程を必要とする。

このような構成や工程を省略する為に、筒状に成形された絶縁部材に積層鉄心を挿入するような方法もある。この場合には、接着材等で積層鉄心を予め固定成形したり或いは冶具によって積層方向に鉄心を加圧しながら挿入する必要があるが、積層する薄板のばらつき等によって占積率に異同が生じたり、変形によって絶縁部材に挿入することが困難となったり、挿入後に鉄心が抜ける虞もある。

鉄心挿入の困難性や抜けの虞は積層鉄心に限ったものではなく、圧粉や切削等によって得られた固形の鉄心を予め形状が決められた絶縁材に挿入する構成にも共通するものである。更には、予め形状が定められた固形の絶縁部材自体の個体差が問題となる虞もある。
鉄心や絶縁部材といった部材の個体差に起因する性能低下を解消し又製造の利便性を向上することが望まれる。

上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心と、前記鉄心の外周形状と概略同一の内筒形状を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の外筒部に巻き回されたコイルとからなるコアメンバを有し、回転軸を中心として複数の前記コアメンバを環状に配置してなる固定子と、前記固定子鉄心の少なくとも一方端面と回転軸方向にギャップを介して面対向する少なくとも１つの回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、前記絶縁部材が、前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触してなるものである。

本発明によれば，絶縁部材を容易に鉄心の外周に設置することができる。本発明の他の課題・構成・効果は、以下の記載から明らかになる。

本発明を適用した一実施形態によるアキシャルギャップ型モータの概要構成を示す展開斜視図である。 本発明を適用した一実施形態によるアキシャルギャップ型モータの部分断面図を示す。 第１実施形態によるインシュレータの構成を示す模式図である。 第１実施形態によるインシュレータの組立の様を示す模式図である。 第１実施形態の変形例によるインシュレータの構成を示す模式図である。 第２実施形態によるインシュレータの構成を示す模式図である。 第３実施形態によるインシュレータの構成を示す模式図である。 第４実施形態によるインシュレータの構成を示す模式図である。 第５実施形態によるインシュレータの構成を示す模式図である。 第６実施形態によるインシュレータの構成を示す模式図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態について詳述する。
〔第１実施形態〕
図１に、本発明を適用した第１実施形態によるアキシャルギャップ型モータ（以下、「モータ１」という。）の電機子構成を模式的に示す。
モータ１は、ステータ２、ロータ３ａ・３ｂを備える「１ステータ・２ロータ」構造であり、ロータ３ａ・３ｂが所定のギャップをもって、回転軸（不図示）方向から挟む構成を有する。なお、本発明はこの構造に限定されるものではなく、ステータ及びロータの数は任意である。

ステータ２は、複数（図では９個）の分割コアメンバが、回転軸を中心に環状に配列されてなる構成を有する。各分割コアメンバは、積層鉄心５、インシュレータ６及びコイル７から構成される。積層鉄心５は、テープ状に薄く（例えば、25μｍ程度）成形されたアモルファス金属材料からなり、軸心に向かうにつれて幅が小となるテープ片を順次積層し、概略台形柱体の形状を有する。なお、積層鉄心５は、回転方向に積層するものでもよいし、形状も概略台形に限定するものではなく又アモルファス磁性体材料に限定されるものではなく、電磁鋼板、圧粉磁心又はパーメンジュール等の軟磁性材料でもよい。なお、アモルファス金属、電磁鋼板又はパーメンジュール等を適用する場合は、渦電流を抑えるために，積層鉄心５は、周方向又は径方向に積層するのが好ましい。

インシュレータ６は、非磁性且つ非導電性の絶縁材からなるものであり、本実施形態では樹脂を適用するものとする。インシュレータ６は、積層鉄心５の外周形状に概略一致する内周形状を有する筒形状を有するものであり、射出成形、光造形又は３次元造形によって得るものである。インシュレータ６に、積層鉄心５が挿入され、インシュレータ６の外筒部に銅やアルミ等からなるコイル７が巻き回されることで１つの分割コアメンバが構成されるようになっている。

また、インシュレータ６の軸心方向の両縁部近傍には、筒の外周形状に沿って軸心方向や回転方向に所定幅で延伸する鍔部６ａが形成されている、即ち軸方向に対して発生する渦電流の絶縁や隣接する分割コア同士の位置決め等を考慮したことによる。ラジアルギャップ型モータの場合、トルクを発生させるための磁束は径方向が主であり、鉄心の渦電流を低減させるために、そのステータは、薄板を軸方向に積層する構成が一般的である。これに対しモータ１の場合、磁束は軸方向が主となり、面内方向の渦電流を低減させるためには、径方向や周方向などの磁束の流れに対して垂直方向に電気的な絶縁が必要となる。鍔部６ａの各ロータ３ａ・３ｂとの対向する面側に、絶縁用の遮蔽部材を更に設けるのが好ましい。なお、本発明は、インシュレータ６に鍔部６ａを設ける態様に限定されるものではない。また、鍔部６ａを筒部外周の全周に渡って設けずに、一部に設ける構成であってもよい。

また、本実施形態では、ステータ２は、環状配列した分割コア同士及びハウジングを一体的に樹脂でモールドされるようになっている。各分割コア同士の強度並びに絶縁性確保と、ハウジングへの固定の為である。隣接する鍔部６ａの回転方向側面同士が当接することで、樹脂モールド成形行う際に型枠内での位置決めを容易にする。したがって、鍔部６ａの径方向外周側への幅は、インシュレータ６の外筒部に巻き回すコイル７の積厚よりも大となっている。なお、本発明は、樹脂モールドに限定されるものではなく、隣接するインシュレータ６の鍔部６ａ同士に樹脂或いは金属の接続片を接着又はリベット止めしたり、鍔部６ａの径方向外側及び／又は軸心側に、環状部材を配置して接着又はリベット止めしたりする構成であってもよい。

ロータ３ａは、ロータマグネット８ａ、ロータコア９ａ及びロータフランジ１０ａから構成される。なお、ロータ３ｂも同一構成であるため説明を省略する。
マグネット８ａは、ネオジウムやフェライト等の永久磁石からなる。径方向に等分割された磁極の異なる概略扇型の磁石を交互に配置されたリング形状を有する。なお、ロータマグネット８ａは、１極毎に周方向に分割する構成の他に、リング形状の一体物として構成されていても良い。

本実施形態において、ロータマグネット８ａの端面は、ステータコア２と軸方向に対向することから、ステータコア２と同様に、磁束の変化を直に受けることとなり、その変化を妨げようとする向きに磁束が発生するように渦電流が流れる現象が起きる。
ネオジウム磁石は、エネルギ積が大きく、大トルクが期待できるが、その反面，電気抵抗が低いために渦電流が流れやすく、効率低下を招きやすい。よって、ネオジム磁石を使用する場合、軸に対して垂直方向に磁石を分割して電気的絶縁を施すか又は次に説明するロータコア５に埋め込むようにし、磁束変化の影響を小さくする等の構成としてもよい。
他方、フェライト磁石は、エネルギ積がネオジム磁石と比べると小さいが、電気抵抗が高く渦電流は流れ難い。このため、磁石の分割やロータコア５に埋め込む等の構成をとる必要はない。また，材質は酸化鉄であるため錆にも強いという特徴がある。

ロータコア９ａは、積層鉄心５と同様に、電磁鋼板、圧紛磁心、アモルファス金属或いはパーメンジュールなどの軟磁性材料又は鉄で構成され、中央に回転軸が貫通する穴が設けられたドーナツ形状を有する。ロータコア９ａも、モータ１の駆動時に磁束の変化は生じるが、積層鉄心５よりも渦電流の影響が比較的小さいことから、鉄の一体部材として構成しても良い。少しでも渦電流損失を抑制したい場合は、圧紛磁心を適用するか若しくは電磁鋼板、アモルファス金属、パーメンジュール等の薄板材料を積層した構成にするのが好ましい。この場合、上記の材料をバームクーヘン状に巻鉄心とする構成でもよい。

ロータフランジ１０ａは、ロータマグネット８ａ及びロータコア９ａを固定するための部材であり、中央に回転軸が貫通する穴が設けられたドーナツ形状を有する。ロータフランジ１０ａの内周側及び外周側には、回転軸に沿ってステータコア２側に延伸する内周側突起１１ａと、外周側突起１２ａとが設けられる。ロータマグネット８ａ及びロータコア９ａは、径方向端面が接着剤等で接着されると共に、内周側突起１１ａと外周側突起１２ａの周方向の両側面に挟持されるように配置される。

この配置は、ロータマグネット８ａ及びロータコア９ａに発生する遠心力に対する応力を得る為である。この点、外周側突起１２ａのみ設ける構成でもよいが、ロータコア９ａが分割構成である場合には、内周側突起１１ａも設けることで、内周側からのめくれ防止や組立時の位置決めの簡便性等の利益を得ることができる。

また、本実施形態では、両突起の回転軸方向幅は、ロータマグネット８ａの周方向側面の中央付近までとなっている。遠心力に対する応力と、渦電流への影響とを考慮してのことである。なお、本実施形態では、内周側突起１１ａ及び外周側突起１２ａを周に沿った連続する壁部として構成したが、一定の間隔をおいて不連続に構成してもよいし、両方又は一方を爪部とする等であってもよい。

図２に、モータ１のハウジングと電機子の構成例を示す。図２の（ａ）は、第１実施形態の構成を示し、（ｂ）は変形例の構成を示す。図２（ａ）において、上述のように、ステータ２はハウジング２０の内周で樹脂によって一体的に固定される。ロータ３ａ・３ｂは、中央が回転軸４と固定される。回転軸４の両端部側は、軸受２２を介して回転可能にフランジ２１と接続され、フランジ２１の外周側は、概略筒状のハウジング２０の両側開口部付近と接続されるようになっている。

図２（ｂ）の構成では、ステータ２の内周側に一体的に構成された軸受ホルダ２３を設け、軸受ホルダ２３の回転軸方向両端部付近に軸受２２を配設し、ロータ３ａ・３ｂに固定された回転軸４と接続する構成である。軸受ホルダ２３は、図２（ｂ）の軸受ホルダ２３が、（ａ）のブラケット２１及び２０と同様の役割を果たすため、（ｂ）では、ハウジング２０及びブラケット２１が不要となる。（ｂ）の場合は、ステータ２を保持する構成を他に確保することで、モータ１の扁平性を確保できる構成である。

なお、分割コアメンバとハウジングを一体的に樹脂モールド成形する場合、先ず、分割コアメンバ個々を樹脂モールドし、その後、型枠内で円環状に配置してハウジング２０と一体に樹脂モールド成形してもよい。或いは、個々の分割コアメンバ同士は、金属性の環状リングで、鍔部６ａの内周側及び／又は外周側を固定するようにしてもよいし、板状片で、隣接する分割コア同士を連結するようにしてもよいし、鍔部６ａの一部同士が係合するように成形して連結してもよい。また、ステータ２と、ハウジングとの固定は樹脂によるモールド一体成形に限らず、ハウジング２０の内周に連続或いは不連続の環状突起を設けて、ステータ２を配置する構成やボルト止め等の他の構成でもよい。

次いで、本実施形態の特徴の一つであるインシュレータ６の構成を説明する。
図３に、インシュレータ６の構成を示す。同図（ａ）は、回転軸方向の断面を示し、（ｂ）は、部分拡大図を示す。なお、何れも鍔部６ａは省略して表わす。
インシュレータ６は、本体部３０（第２絶縁部材）と、蓋部３１（第１絶縁部材）とからなる。
本体部３０は、概略台形柱体の形状からなる積層鉄心５の上底及び斜辺側側面の形状と概略一致する内側面を有し、鍔部６ａと一体に形成される。当該内側面と積層鉄心の夫々の面とは略接触するようになっている。そして、本体部３０の内側面の回転方向両端部には、溝部３２が形成される。積層鉄心５を本体部３０に挿入した後、溝部３２に蓋部３１の回転方向側面である蓋端部３１ａを嵌め込むようになっている。

ここで、溝部３２の軸心側の溝内壁３２ａは、溝部３２の底部からインシュレータ６の内壁に向かって緩やかな斜面となっている。反対に、溝部３２の径方向外周側の溝内壁３２ｂは、係止状態を確実にするために、蓋部３１の外周側面と平行となっている。

蓋部３１は、方形であり、回転方向の長さが本体部３０の溝部３２の両底部間の長さと概略一致する寸法となっている。蓋端部３１ａの径方向の厚みは、本体部３０の溝部３２の内壁３２ａと３２ｂ間の距離よりも僅かに小となる寸法を有する。後述するように、インシュレータ６の内周面と積層鉄心５の間の摩擦力を確保するためである。

本体部３０は、溝部３２の軸心側の溝縁部３２ｃから上底側内側面までの垂直距離をＲ´とし、積層鉄心５の上底と下底の垂直距離をＲとすると、僅かにＲがＲ´よりも大となる寸法を有する。これは、積層鉄心５をインシュレータ６の内筒側に押圧することで、インシュレータ６と積層鉄心５の摩擦力を確保し、両者の固定状態を確実にする為である。更には、この寸法差が、積層鉄心５の積厚のばらつきによって、長さＲが予定より僅かに小となった場合が生じても、有る程度の押圧力をもってインシュレータ６と、積層鉄心５との固定状態を確保する遊びとして機能する。

図４に、本体部３０と、蓋部３１との係止状態を模式的に示す。（ａ）は、モータ１の外周側からの斜視図であり、（ｂ）は、回転軸方向からの斜視図である（（ｂ）は、鍔部６ａを省略して表わす。）。

本体部３０に、鍔部６ａの一方を介して回転軸方向に積層鉄心５を挿入後、蓋端部３１ａと、溝部３２とが勘合するように蓋部３１を軸心方向に押し嵌める。積層鉄心５は、回転軸方向の厚さが薄い鍔部６ａのみを通過させるので、挿入時の積層片のめくれ防止や作業性の向上に著しく資する。特に、本実施形態では、積層片が一般に積層鉄心で使用される鋼板片よりも薄いテープ状のアモルファス金属材を使用していることから、回転軸方向に対する剛性が低い。このような回転軸方向への剛性が低い積層片を用いた鉄心の場合には特に効果が期待できる。

また、蓋端部３１ａの回転方向側面の軸心側が、溝内壁３２ａと同様に、インシュレータ６内周側に向かって緩やかな傾斜が形成されていることから、当該傾斜が溝内壁３１ｂの外周側を回転方向に押し広げ、蓋部３１を本体部３０に嵌め易くなる。更に、蓋端部３１ａの外周側面と溝内壁部３２ｂが、軸心からの径方向延長線に対して垂直となるため、蓋部３１と溝部３２との係止を確実にし、外れ難くなる。

また、蓋端部３１ａの断面形状を、溝部３２の断面形状よりも僅かに小とすることで、積層鉄心５の積厚のばらつきを吸収しつつインシュレータ６内周側への押圧力を発生し、本体部３０と、蓋部３１との固定状態を確実にすることができる。

〔第１実施形態の変形例〕
第１実施形態におけるインシュレータ６の変形例を説明する。モータ１は、ステータコア２が電気的に浮動状態となっており、アースを設ける必要がある。ラジアルギャップ型モータは、例えば、ステータコアをハウジングに焼き嵌めや圧入していることから、電気的にはハウジングとステータコアが結合しており、ハウジングから容易にアースをとることができる。

モータ１は、ステータコア２と、ハウジング２０は樹脂モールドで一体的に構成されるが、インシュレータ６の外筒部に巻き回したコイル７と、ハウジング２０とは絶縁する必要があることから、コイル７とハウジング２０との間に樹脂を回し込むようになっている。この為、積層鉄心５は、ハウジング電気的に非接触な構造となる。このためモータ１では、積層鉄心５とハウジング２０とを導電性の部材で電気的に接続するようになっている。

アースとしては、積層鉄心５の外周面とインシュレータ６の内周面に導電性のバンド（板片）やワイヤを挟み、これをハウジング内周面に接続するようになっている。蓋部３１を本体部３０に勘合した後は、積層鉄心５と、インシュレータ６内周面は一定の押圧力をもって密着状態にあるため、その間に導電性部材を挿入するのは、積層片のヨレや損傷の虞や作業性が低下する虞がある。

そこで、図５に示す様に、変形例のインシュレータ６は、蓋部３１の中央付近に、回転軸方向に延伸するアース用溝部３５を設ける構成となっている。変形例のインシュレータ６によれば、積層鉄心５のアースやアースの設置も簡便且つ確実に行うことができる。

なお、本変形例では、アース用溝部３５の溝の深さは、導電性部材の厚さと概略同じとするが、本体部３０と蓋部３１とを勘合した後に、導電性部材を挿入するようにする場合には、導電性部材の一部（回転軸方向中央寄りが好ましい）を軸心方向に湾曲させて、スプリング効果で積層鉄心５と十分に接触するようにし、アース用溝部３５を導電性部材の厚さよりも僅かに大に構成して、導電性部材を挿入し易くするようにしてもよい。

〔第２実施形態〕
第２実施形態のモータ１は、第１実施形態におけるインシュレータ６の本体部３０に設けた溝部３２を、軸心方向に向かって鉄心側内壁に複数設けることを特徴の一つとする。なお、以下の説明で、第１実施形態と同構成の物は同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に、第２実施形態におけるインシュレータ２０６の断面構成を示す（鍔部６ａは省略する。）。同図（ａ）に示す様に、本体部２３０の回転方向内周面は、外周方向から軸心側に向かって等間隔で形成された複数の溝部２３２を有する。各溝部２３２は、軸心を通る径方向延長線に対して垂直となる延長線において、距離ｒずつ離間するよう配置する。なお、各溝部２３２の溝内壁２３２ａ及び２３２ｂの構成は第１実施形態と同様である。

蓋部２３１は、第１実施形態と同様に、径方向最外周側の溝部２３２間の幅と概略同寸幅の板形状からなり、蓋端部２３１ａと、段差部２３１ｂとを有する。第２実施形態では、蓋部２３１を、回転方向に対応する何れかの溝部２３２の組に嵌め込むことができようになっている。即ち各積層鉄心５の積厚のばらつきがｒより大となってしまった場合に、嵌め込む溝部２３２の組を径方向で変更することで、蓋部２３１のインシュレータ６内周側への押圧力を保持することができる。なお、径方向外周側から軸心側に向かうにつれて、溝部２３２の組間の距離は短くなる。従って、回転方向の幅寸が夫々の溝部２３２の組用に調整された蓋部２３１を用意することで、本体部２３１の回転方向に過剰な負荷をかけることなく積層鉄心５とインシュレータ６との保持状態を維持することが可能となり、コスト面及び作業面で有利である。

段差部２３１ｂは、第１実施形態の蓋部３１ａの外周側に、ｒ分の厚みを加えた構成である。例えば、積層鉄心５の積厚のばらつきから、嵌め合わせる溝部２３２の組を最外周側１つ軸心側の組に変更すると、蓋部２３１が、ｒ分軸心側にズレることになる。インシュレータ６の外筒部にコイルを巻き回す際、蓋部２３１の外周側面とコイルとの間に隙間が生じたり又溝部２３２の溝内壁２３２ｂがコイルテンションに負けて変形したりする虞もある。段差部２３１ｂがｒ分だけ径方向外周側に付き出ることで、コイル７の巻き回しによる影響を低減することができる。

なお、各溝部２３２の軸心方向の溝幅は、等間隔に限定するものではなく、異なるものであってもよい。
また、蓋部２３１を嵌め込む溝部２３２より外周側にある溝部２３２を形成する部分を切除して使用するようにすると、ステータコア２が異径且つ同一スロット数で有る場合に、夫々の径毎に合わせた本体部２３０を用意する必要がなく、量産性の向上が期待できる。

〔第３実施形態〕
第１及び第２実施形態では、インシュレータ６の本体部３０等に鍔部６ａが設けられている構成を前提とする例であった。この構成の場合、本体部３０等の径方向外周側の鍔部６ａ部分によって、本体部の回転方向に対する応力を得ることができる。従って、本体部３０等の鉄心側側面の溝部３２等に、蓋部３１等を嵌合するようにしても、本体部３０が破損する虞が少ない。即ち第１及び第２実施形態は、回転方向外側から蓋部３１等を保持する構成である。

ここで、鍔部６ａが無い場合には、本体部３０等の回転方向応力も弱くなる虞もある。第３実施形態のモータ１では、蓋部が、回転方向外側から本体部を保持する構成を有することを特徴の一つとする。更に、本体部の径方向端部と、蓋部の回転方向端部とが係合するように構成することを特徴の一つとする。

図７に、第３実施形態のインシュレータ６の構成を示す。なお、他の実施形態と同じ部材には同一符号を付し、説明を省略する。同図（ａ）は、第３実施形態の本体部３３０と蓋部３３１の一方端部部分の拡大図である。また、本実施形態において、鍔部６ａは、設けない構成とする。

本体部３３０の端部と蓋部３３１の端部に、径方向に係合する係止部３３３ａと３３３ｂを夫々設ける。係止部３３３ａは、回転方向外側から、内側に位置する係止部３３３ｂと係合するように、端部が軸心方向にハングオ―バとなる構成を有する。また、係止部３３３ａは、その先端に、回転方向に突出する鈎状部３３４ａを有する。係止部３３３ｂは、その先端に、回転方向外側に突出する鈎状部３３４ｂを有し、蓋部３３１、係止部３３３ａ及び鈎状部３３４ａによって囲まれた内部空間の形状と一致する形状となっている。

図７の（ｂ）に示すように、本体部３３０と、蓋部３３１とを嵌めることで、係止部３３３ａが回転方向外側から係止部３３３ｂを回転方向内側に支持する。このため本体部３３１の回転方向への展開に対する応力を生じさせる。また、鈎状部３３４ａ、３３４ｂによって、本体部３３０と蓋部３３１の径方向への抜けを防止し且つ両者と積層鉄心５との固定を確保することができる。

なお、本実施形態では、インシュレータ６と積層鉄心５の固定を確実にするために、係止部３３３ａ・３３３ｂ等は本体部３３０及び蓋部３３１の回転軸方向端部の全てに連続して設ける構成としたが、回転方向の一部に不連続で係止部３３３ａ・３３３ｂ等を設ける構成であってもよい。
また、蓋部３３１に係止部３３３ａ等を設ける代わりに、本体部３３０の係止部３３３ｂが貫通する穴を蓋部３３１の端部に設ける構成であってもよい。更に、係止部３３３ｂを本体部３３０の径方向外側端部から不連続に突出させ、個々の係止部３３３ｂに対応するように蓋部３３１に設けた穴にそれらを貫通させる構成でもよい。

〔第４実施形態〕
第１〜第３実施形態では、蓋部３１等に径方向外周側から軸心側にむかって力を加えることで、本体部３１等と嵌合や係合する例であった。第４実施形態では、回転軸方向のスライドによって、本体部と蓋部とを設置する構成例である。

図８、第４実施形態の本体部４３０と、蓋部４３１との径方向一部側面の拡大図を示す。同図（ａ）で、本体部４３０は、径方向外側の端部付近に、回転軸方向に延伸する溝部４３２を有する。溝部４３２の径方向幅は、蓋部４３１の径方向厚みと概略一致又は僅かに大になっている。また、本体部４３０の径方向外周側の先端部には、溝部４３２の径方向内壁を構成する突出部４３３が形成される。突出４３３は、回転方向外側から積層鉄心側に突出する形状を有する。

蓋部４３１は、軸心側の面が積層鉄心５の径方向外周側側面と接触する平板形状を有し、回転軸方向の長さが本体部４３０の約１／２となるように中央で分割された構成を有する。
同図（ｂ）に示す様に、蓋部４３１ａと４３１ｂの夫々は、互いに回転軸方向の反対側から溝部４３３に挿入するようになっている。

例えば、蓋部４３１が分割していない１枚の平板で有った場合、溝部４３２から挿入するにつれて蓋部４３１と、積層鉄心５との接触面も比例して増加することから、積層鉄心５との摩擦力増加によって蓋部４３１の挿入が困難或いは不可となる虞もある。更には、積層鉄心５の積層方向が径方向で有る場合には、最外周側側面の鋼板片がめくれる虞があり、積層方向が回転方向で有る場合には、鋼板片が径方向に部分的にヨレが生ずる虞もある。

この点、本実施形態では、蓋部４３１を分割し、夫々の長さが回転軸方向で短くなるようにすることで、一方の蓋部４３１を挿入する際、積層鉄心５との摩擦面積が分割しない場合と比して最大でも１／２となるようになっている。更に、一方の蓋部４３１ａと、他方の蓋部４３１ｂとを夫々回転軸方向の反対側から挿入するため、積層鉄心５が、全体として何れかの回転軸方向に変形することを防止できる。

〔第５実施形態〕
第５実施形態は、第４実施形態と同様に、蓋部と本体部をスライドによって設置する構成であるが、蓋部が回転方向外側から本体部を積層鉄心５側に支持する構成を有する点を特徴の一つとする。

図９に、第５実施形態の本体部５３０と、蓋部５３１との径方向一部側面の拡大図を示す。同図（ａ）に示す様に、本体部５３１の径方向先端部と蓋部５３１の回転方向端部には、径方向に係合する係止部５３３ａと５３３ｂが設けられる。係止部５３３ａは、回転方向外側から、内側に位置する係止部５３３ｂと係合するように、端部が軸心方向にハングオ―バとなる形状を有する。また、係止部５３３ａは、その先端が、積層鉄心５寄りの回転方向に突出する鈎状部５３４ａを有する。他方、係止部５３３ｂは、径方向先端に、回転方向外側に突出する鈎状部５３４ｂを有する。係止部５３３ｂは、蓋部５３１、係止部５３３ａ及び鈎状部５３４ａによって囲まれた内部空間の形状と概略一致する形状となっている。

また、同図（ｂ）に示す様に、蓋部５３１は、第４実施形態と同様に、本体部５３０の回転軸方向長さの１／２の長さを有する蓋部５３１ａと、蓋部５３１ｂとに分割された構成を有する。蓋部５３１ａと５３１ｂは、夫々が回転軸方向の反対側から本体部５３０にスライドさせて配置するようになっている。具体的には、本体部５３０の係止部５３３ｂと、蓋部５３１の係止部５３４ａとが互いに係合する位置で、蓋部５３１を回転軸方向にスライドするようになっている。

本実施形態では、蓋部５３１が、回転方向外側から本体部５３１を積層鉄心５側に保持する構成であるため、本体部５３１に、例えば、鍔部６のような回転方向に応力を発する部材が無い場合であっても、本体部５３１が回転方向外側に展開する虞がない。

また、鈎状部５３４ａ及び５３４ｂが互いに回転方向反対側に係合することにより、インシュレータ６と積層鉄心５の固定状態を十分に保持することができる。

蓋部５３１の分割構成やスライドさせて配置する構成の効果は、第４実施形態と同様である。

〔第６実施形態〕
第６実施形態は、第１〜第５実施形態と同様に、本体部の径方向外側両端部と、蓋部の回転方向両端部とが接触することで筒形状のインシュレータ６を構成する点は同じであるが、両者を嵌合や係合等させる構成ではなく、コイル７を巻き回すテンションを利用してインシュレータ６と積層鉄心６の固定状態を保持する点を特徴の一つとする。

図１０に、第６実施形態の本体部６３０と、蓋部６３１との構成を示す。同図（ａ）において、左側が本体部６３０と蓋部６３１の回転軸方向正面を示し、同図（ｂ）右側が径方向正面を示す。
インシュレータ６の鍔部６ａは、本体部６３０と蓋部６３１の夫々に分割され、夫々と一体的に構成される。他の実施形態と異なり、本体部６３０と蓋部６３１が接触する面は、略平面となっている。なお、本体部６３０と蓋部６３１の接触面に、両者を組む際の位置決め用として凹凸部等を設けるようにしてもよい。

また、蓋部６３１の径方向軸心側側面には、凸部６３１ａが設けられる。凸部６３１ａは、当該側面の回転軸方向に延伸し、回転方向幅が本体部６３１の径方向外側両端部間の長さよりも僅かに小となるように構成される。蓋部６３１と本体部６３０とが組まれた際、凸部６３１ａが、積層鉄心５を軸心方向に押圧する。即ちインシュレータ６と積層鉄心５の固定を確保するように作用する。更に、凸部６３１ａは、積層鉄心５の積厚にばらつきが有る場合のスペーサとしても機能することが期待できる。

本体部６３０の内筒部に積層鉄心５を設置した後、凸部６３１ａを積層鉄心５側に向けて蓋部６３１を設置する。次いで、同図（ｂ）に示す様に、コイル７を所定のテンションで外筒に巻き回してゆく。なお、蓋部６３１を配置後に、バンド６００、接着剤若しくは粘着テープ等で、仮止めしてからコイル７を巻き回すようにしてもよい。

このように、第６実施形態は、本体部６３０と蓋部６３１と接触面付近の構成を簡易にできる。また、鍔部６ａも分割されているため、両者を組む際に無理な負荷が係るような虞もない。更に、コイル７のテンションにより積層鉄心５側に加わる略３６０度の力に対して、凸部６３１による押圧力が積層鉄心５の応力を更に助長し、本体部６３０と蓋部６３１の固定を確実にする。
なお、第６実施形態ではインシュレータ６が鍔部６ａを有する構成を例としたが、鍔部６ａが無い構成であっても、本実施形態の効果を期待することができる。

〔製造方法〕
最後に、第１〜第６実施形態におけるインシュレータ６の製造方法について説明する。絶縁性の樹脂からなるインシュレータ６は、型枠に樹脂を封入する射出成形によって製造するのが一般的であるが、３次元造形等によって製造することも可能である。３次元造形を利用する場合、インシュレータ６そのもののみならず、射出成形用の型枠を製造することにも利用できる。３次元造形としては、例えば、積層造形機や切削ＲＰ装置等を利用する。

積層造形としては、光造形方式、粉末焼結積層造形方式、インクジェット方式、樹脂溶解積層方式、石膏パウダー方式、シート成形方式、フィルム転写イメージ積層方式及び金属光造形複合加工方式等が適用できる。
上記積層造形や切削加工用のデータは、ＣＡＤやＣＧソフトウェア又は３Ｄスキャナで生成した３ＤデータをＣＡＭによってＮＣデータに加工することで生成される。該データを３次元造形機又は切削ＲＰ装置に入力することで３次元造形が行われる。なお、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって、３Ｄデータから直接ＮＣデータを生成してもよい。

また、インシュレータ６を得る方法として、インシュレータ６の３Ｄデータ又はＮＣデータを作成したデータ提供者やサービサが、インターネット等の通信線を介して所定のファイル形式で配信可能とし、ユーザが当該データを３Ｄ造形機やそれを制御するコンピュータ等にダウンロード又はクラウド型サービスとしてアクセスし、３次元造形機で成形出力する製造方法も可能である。なお、データ提供者が３ＤデータやＮＣデータを不揮発性の記録媒体に記録して、ユーザに提供する方法も可能である。

このような製造方法によるインシュレータ６の一態様を示せば、軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心の外周形状と概略同一の形状の内筒部と、前記鉄心の外周側に配置するコイルを巻き回す外筒部とを有する絶縁部材を製造する方法であって、前記回転方向幅が大となる側の鉄心外周面と接触する第１絶縁部材と、前記第１絶縁部材が接触する鉄心外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とからなり、前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触してなる絶縁部材の３次元データに基づいて３次元造形機で製造する方法である。
なお、第１絶縁部材と、第２絶縁部材とを独立して３次元造形機で製造する方法でもよい。

更に、他の態様を示せば、軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心の外周形状と概略同一の形状の内筒部と、前記鉄心の外周側に配置するコイルを巻き回す外筒部とを有する絶縁部材の３次元造形機用データの伝送・配信方法であって、前記回転方向幅が大となる側の鉄心外周面と接触する第１絶縁部材と、前記第１絶縁部材が接触する鉄心外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とからなり、前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触してなる絶縁部材の３次元造形機用データを、通信線を介して伝送・配信する方法である。
なお、第１絶縁部材と、第２絶縁部材の３次元造形機用データを独立して伝送・配信する方法でもよい。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記態様に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱することのない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、積層鉄心５及びその外周形状に応じた内筒を有するインシュレータ６は、断面が概略台形となる例を上げたが、一部又は全部が曲面であってもよい。つまり、ステータ２を複数の分割コアメンバを環状に配置する場合には、鉄心の径方向軸心側及び／又は外周側の面が他の鉄心とともに概略同心円の周となるようにすることも考えられる。この場合、個々の鉄心等の径方向外周側及び／又は内周側の面は、断面が孤状の曲面となる。

また、本実施形態では、回転電機としてモータを例としたが、発電機であってもよい。

１ モータ、
２ ステータ、
３ａ・３ｂ ロータ、
５ 積層鉄心
６ インシュレータ、
６ａ 鍔部、
７ コイル、
８ａ・８ｂ ロータマグネット、
９ａ・９ｂ ロータコア、
１０ａ・１０ｂ ロータフランジ、
１１ａ・１１ｂ 内周側突起、
１２ａ・１２ｂ 外側突起、
２０ ハウジング、
２１ フランジ、
２２ 軸受、
２３ 軸受ホルダ、
３０ 本体部、
３１ 蓋部、
３１ａ・３１ｂ 蓋端部、
３２ 溝部、
３２ａ・３２ｂ 溝部内壁、
３５ アース用溝部、
２３１ｂ 段差部、
３３３ａ・３３３ｂ 係止部、
３３４ａ・３３４ｂ 鈎状部

Claims (18)

1. 軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心と、前記鉄心の外周形状と概略同一の内筒形状を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の外筒部に巻き回されたコイルとからなるコアメンバを有し、回転軸を中心として複数の前記コアメンバを環状に配置してなる固定子と、前記鉄心の少なくとも一方端面と回転軸方向にギャップを介して面対向する少なくとも１つの回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記絶縁部材が、
   前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、
   前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、
   前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触し、
   前記第２絶縁部材が、径方向両端部近傍の前記鉄心側の面に溝部を有するものであり、
   該溝部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが嵌合するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記溝部の径方向幅が、前記第１絶縁部材の回転方向両端部の径方向厚みよりも大或いは概略同じであるアキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第２絶縁部材が、前記溝部を軸心方向に複数有するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１絶縁部材が、径方向外周側の面に回転軸方向に延伸する凸部を有するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
5. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記溝部が、回転軸方向に延伸するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
6. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１絶縁部材が、径方向外周側から軸心側に押圧されることで、前記第１及び第２絶縁部材が嵌合するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
7. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１絶縁部材が、径方向に分割された複数の部材からなるものであるアキシャルギャップ型回転電機。
8. 請求項１又は７に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１絶縁部材が、回転軸方向から挿入されることで、前記第１及び第２絶縁部材が嵌合するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
9. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１絶縁部材が、前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する面に、回転軸方向に延伸する溝を有するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
10. 軸心側から外周側に向かって回転方向幅が台となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心と、前記鉄心の外周形状と概略同一の内筒形状を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の外筒部に巻き回されたコイルとからなるコアメンバを有し、回転軸を中心として複数の前記コアメンバを環状に配置してなる固定子と、前記鉄心の少なくとも一方端面と回転軸方向にギャップを介して面対向する少なくとも一つの回転子とを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記絶縁部材が、
    前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、
    前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、
    前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触し、
    前記第１絶縁部材が、回転方向両端部近傍の前記鉄心側の面に溝部を有するものであり、
    該溝部と、前記第２絶縁部材の径方向両端部とが嵌合するものであるアキシャルギャップ型回転電機。
11. 請求項１又は１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記鉄心の前記径方向断面が概略矩形形状であるアキシャルギャップ型回転電機。
12. 請求項１又は１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記鉄心の前記径方向断面が、概略台形形状であるアキシャルギャップ型回転電機。
13. 請求項１又は１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記鉄心が、積層鉄心であるアキシャルギャップ型回転電機。
14. 請求項１又は１０に記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記鉄心が、径方向に鋼板片を積層した積層鉄心であるアキシャルギャップ型回転電機。
15. 軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心の外周形状と概略同一の形状の内筒部と、前記鉄心の外周側に配置するコイルを巻き回す外筒部とを有する絶縁部材であって、
    前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、
    前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、
    前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触し、
    前記第２絶縁部材が、径方向両端部近傍の前記鉄心側の面に溝部を有するものであり、
    該溝部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが嵌合するものである絶縁部材。
16. 軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心の外周形状と概略同一の形状の内筒部と、前記鉄心の外周側に配置するコイルを巻き回す外筒部とを有する絶縁部材であって、
    前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、
    前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、
    前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触し、
    前記第１絶縁部材が、回転方向両端部近傍の前記鉄心側の面に溝部を有するものであり、
    該溝部と、前記第２絶縁部材の径方向両端部とが嵌合するものである絶縁部材。
17. 軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心と、前記鉄心の外周形状と概略同一の内筒形状を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の外筒部に巻き回されたコイルとからなるコアメンバを有し、回転軸を中心として複数の前記コアメンバを環状に配置してなる固定子であって、
    前記絶縁部材が、
    前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、
    前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、
    前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触し、
    前記第２絶縁部材が、径方向両端部近傍の前記鉄心側の面に溝部を有するものであり、
    該溝部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが嵌合するものである、
    固定子。
18. 軸心側から外周側に向かって回転方向幅が大となる径方向断面の形状を有する概略柱体からなる鉄心と、前記鉄心の外周形状と概略同一の内筒形状を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の外筒部に巻き回されたコイルとからなるコアメンバを有し、回転軸を中心として複数の前記コアメンバを環状に配置してなる固定子であって、
    前記絶縁部材が、
    前記回転方向幅が大となる側の外周面と接触する第１絶縁部材と、
    前記第１絶縁部材が接触する外周面を除いた前記鉄心の外周部分と接触する第２絶縁部材とを有し、
    前記第２絶縁部材の径方向両端部と、前記第１絶縁部材の回転方向両端部とが接触し、
    前記第１絶縁部材が、回転方向両端部近傍の前記鉄心側の面に溝部を有するものであり、
    該溝部と、前記第２絶縁部材の径方向両端部とが嵌合するものであるしてなるものである固定子。