JP2010178563A - アキシャルギャップ型モータ及びそのロータ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石を接着剤によって固定することなく工数削減が可能で、且つ、永久磁石のズレやガタを防止して永久磁石をロータフレームに確実に位置決めすることができるアキシャルギャップ型モータ及びそのロータの製造方法を提供する。
【解決手段】アキシャルギャップ型モータ１０のロータ１１は、回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部４１と、テープ状の電磁鋼板６０を捲回巻きした積層体７１により構成され、複数の主磁石部４１の回転軸方向両側にそれぞれ配置される複数のヨーク部４２と、周方向に隣り合う主磁石部４１間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ３１と、複数のリブ３１の内径側及び外径側にそれぞれ設けられる内筒部３２及び外筒部３３と、を有し、ダイカスト合金からなるロータフレーム３０と、を有する。主磁石部４１は、その内周側に主磁石部４１の位置ずれを防止する溝４１ａを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータ及びそのロータ製造方法に関する。

従来、例えば、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方側からロータに対向配置されたステータとを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、ステータを介した磁束ループを形成するアキシャルギャップ型モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータでは、図１７に示すように、ロータ１００は、非磁性体のロータフレーム１０１、扇形の複数の永久磁石１０２及び扇形の複数の鉄心１０３を備えている。永久磁石１０２は、ロータフレーム１０１の開口部１０１ａに嵌合して固定され、鉄心１０３は、ロータフレーム１０１の開口部１０１ｂに嵌合して固定される。また、永久磁石１０２は、磁極面のＳ極とＮ極が交互に並んでいる。該モータは、このようなロータ１００の配置により、高効率な回転トルクの発生を図っている。

特開２００１−１３６７２１号公報（第５図）

ところで、アキシャルギャップ型モータでは、永久磁石とロータフレームとの間に空隙が生じている場合、ロータ回転時における遠心力や吸引力により永久磁石にズレやガタが発生する。このため、従来、永久磁石は接着剤によってロータフレームに固定されていた。一方、特許文献１に記載のアキシャルギャップ型モータでは、永久磁石１０２や鉄心１０３はロータフレーム１０１に嵌合のみによって固定されているため、高速回転時には永久磁石１０２や鉄心１０３にズレやガタが発生する可能性があった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、永久磁石を接着剤によって固定することなく工数削減が可能で、且つ、永久磁石のズレやガタを防止して永久磁石をロータフレームに確実に位置決めすることができるアキシャルギャップ型モータ及びそのロータの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１１）と、
回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対向配置されるステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１２）と、を備えるアキシャルギャップ型モータ（例えば、後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）であって、
前記ロータは、
前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部（例えば、後述の実施形態における主磁石部４１）と、
前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部（例えば、後述の実施形態におけるヨーク部４２）と、
前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ（例えば、後述の実施形態におけるリブ３１）と、前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部（例えば、後述の実施形態における内筒部３２）及び外筒部（例えば、後述の実施形態における外筒部３３）と、を有し、少なくとも前記内筒部がダイカスト合金からなるロータフレーム（例えば、後述の実施形態におけるロータフレーム３０）と、
を備え、
前記主磁石部は、その内周側に該主磁石部の位置ずれを防止する位置ずれ防止部（例えば、後述の実施形態における溝４１ａ）を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、
前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間には、鋳物進入防止板（例えば、後述の実施形態における鋳物浸入防止板７９）が配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の構成に加えて、
前記主磁石部の位置ずれ防止部は、前記主磁石部の内周面の前記回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びる溝であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成に加えて、
前記溝の円周方向長さは、前記主磁石部の内周面の円周方向長さより短いことを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の構成に加えて、
前記主磁石部の位置ずれ防止部は、前記主磁石部の内周面と円周方向両側面との間を糸面取りした面取り部（例えば、後述の実施形態における面取り部４１ｃ）であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記ロータは、前記周方向に隣り合う前記ヨーク部間に、前記回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部（例えば、後述の実施形態における副磁石部４３）をさらに備え、
前記副磁石部は、その内周側に該副磁石部の位置ずれを防止する他の位置ずれ防止部（例えば、後述の実施形態における溝４３ａ）を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明の構成に加えて、
前記副磁石部の他の位置ずれ防止部は、前記副磁石部の内周面の前記回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びる溝であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明の構成に加えて、
前記副磁石部の他の位置ずれ防止部は、前記副磁石部の内周面と円周方向両側面との間を糸面取りした面取り部（例えば、後述の実施形態における面取り部４３ｃ）であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記ロータは、内周面に他のロータフレーム用取付穴部（例えば、後述の実施形態における他のロータフレーム用取付穴部５１）が形成されるアウターリング（例えば、後述の実施形態におけるアウターリング５０）をさらに備え、
前記ロータフレームは、鋳込みにより前記アウターリングの他のロータフレーム用取付穴部に入り込む外向き凸部（例えば、後述の実施形態における外向き凸部３５）を有することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、
回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対向配置されるステータと、を備え、前記ロータは、前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部と、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部と、前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部及び外筒部と、を有するロータフレームと、を備えるアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法であって、
金型（例えば、本実施形態の第１及び第２の金型８０，８１）内に、内周側に前記主磁石部の位置ずれを防止する位置ずれ防止部を有する前記複数の主磁石部と、前記複数のヨーク部とを少なくとも位置決めする工程と、
前記金型内にダイカスト合金を流し込んで、該合金を前記位置ずれ防止部に入り込ませながら、前記ロータフレームの前記内筒部を少なくとも鋳込む工程と、
を有することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明の構成に加えて、
前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間には、鋳物進入防止板が配置されており、
前記鋳込み工程において、前記鋳物浸入防止板は前記位置ずれ防止部の形状に応じて変形することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明の構成に加えて、
前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間には、前記主磁石部の位置ずれ防止部内に予め収容される予変形部を有する鋳物進入防止板が配置されていることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１０から１２のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
テープ状の電磁鋼板を捲回して、前記複数のヨーク部と、前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間に配置される鋳物進入防止板と、を構成する積層体を形成する工程と、をさらに備えることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１０から１３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記ロータは、前記周方向に隣り合う前記ヨーク部間に、前記回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部をさらに備え、
前記位置決め工程では、前記金型内に、内周側に前記副磁石部の位置ずれを防止する他の位置ずれ防止部を有する前記複数の副磁石部がさらに位置決めされ、
前記鋳込み工程では、前記合金はさらに他の位置ずれ防止部にも入り込むことを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明の構成に加えて、
前記ロータフレームの内筒部と前記副磁石部との間には、前記副磁石部の他の位置ずれ防止部内に予め収容される他の予変形部を有する鋳物進入防止板が配置されていることを特徴とする。

請求項１及び１０の発明によれば、ダイカスト合金で鋳込みによりロータフレームの内筒部が少なくとも製造される際、合金が主磁石部の位置ずれ防止部に入り込むことで、主磁石部を接着剤によって固定することなく、主磁石部のズレやガタを防ぐことができる。これにより、ロータが高速回転する際の遠心力や慣性力によって、主磁石部に振動が発生して異音が生じるのを抑制することができる。

請求項２の発明によれば、鋳物浸入防止板によってダイカスト合金が主磁石部の側面と接触することが防止され、ダイカスト合金が主磁石部の磁束流れを阻害するのを防止できる。

請求項３の発明によれば、溝によって少なくとも主磁石部の回転軸方向のズレやガタが防止され、振動の発生を抑えることができ、また、鋳物浸入防止板が設けられた場合には、鋳込み時に該板を容易に圧着させることができる。

請求項４の発明によれば、回転軸方向に加え、主磁石部の周方向のズレやガタも防止され、ロータの回転が可変（急停止、急加速、逆回転等）したときにも振動の発生を抑制できる。

請求項５の発明によれば、面取り部によって、ダイカスト合金が主磁石部を周方向両側から挟みこむので、主磁石部の周方向のズレやガタも防止され、ロータの回転が可変（急停止、急加速、逆回転等）したときにも振動の発生を抑制できる。

請求項６及び１４の発明によれば、略ハルバッハ構造とすることで、主磁石部の磁束の方向を規制する磁束レンズ効果により有効磁束発生量を相対的に増やすことができる。また、合金が副磁石部の他の位置ずれ防止部に入り込むことで、副磁石部のズレやガタを防ぐことができる。

請求項７の発明によれば、溝によって少なくとも副磁石部の回転軸方向のズレやガタが防止され、振動の発生を抑えることができ、また、鋳物浸入防止板が設けられた場合には、鋳込み時に該板を容易に圧着させることができる。

請求項８の発明によれば、面取り部によって、ダイカスト合金が副磁石部を周方向両側から挟みこむので、副磁石部の周方向のズレやガタも防止され、ロータの回転が可変（急停止、急加速、逆回転等）したときにも振動の発生を抑制できる。

請求項９の発明によれば、アウターリングをロータフレームの鋳込み時に一体化したので、アウターリングのロータフレームへの圧入作業が不要となる。また、アウターリングによってロータの高速回転時のヨーク部や主磁石部の位置ずれが防止され、ヨーク部や主磁石部のズレやガタを抑制することができる。

請求項１１の発明によれば、鋳物浸入防止板によってダイカスト合金が主磁石部の側面との接触が防止され、ダイカスト合金が主磁石部の磁束流れを阻害するのを防止できる。さらに、鋳込み時の圧力によって鋳物浸入防止板が変形することで、主磁石部のズレやガタを防ぐことができる。

請求項１２の発明によれば、予変形部によって、主磁石部のズレやガタを防止することができ、さらに、鋳物浸入防止板が設けられた場合には、鋳込み時に該板をより確実に圧着させることができる。

請求項１３の発明によれば、ヨーク部と鋳物浸入防止板とを簡単に構成できるとともに、ヨーク部とロータフレームとを簡単に一体化することができる。

請求項１５の発明によれば、他の予変形部によって、副磁石部のズレやガタを防止することができ、さらに、鋳物浸入防止板が設けられた場合には、鋳込み時に該板をより確実に圧着させることができる。

本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るアキシャルギャップ型モータ分解斜視図である。 図２のロータの分解斜視図である。 主磁石部及び副磁石部が積層体に挿入された状態を示す要部拡大斜視図である。 テープ状の電磁鋼板を示す平面図である。 積層体が捲回巻きされる状態を示す図である。 （ａ）は主磁石部の斜視図であり、（ｂ）は副磁石部の斜視図である。 図２のVIII−VIII線に沿った、ロータの縦断面図である。 ロータの鋳込み状態を示す断面図である。 第１実施形態の変形例に係る電磁鋼板の最内層を示す平面図である。 （ａ）は、主磁石部が積層体に挿入された状態を示す要部拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態からさらに鋳込みによってロータフレームが形成された要部拡大断面図である。 第１実施形態の他の変形例に係る主磁石部の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの主磁石部の斜視図である。 図１３のロータのテープ状の電磁鋼板を示す平面図である。 （ａ）は、主磁石部が積層体に挿入された状態を示す要部拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態からさらに鋳込みによってロータフレームが形成された要部拡大断面図である。 第２実施形態の変形例に係る副磁石部の斜視図である。 従来のロータを示す正面図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型モータの各実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態によるアキシャルギャップ型モータ１０は、例えば図１に示すように、このアキシャルギャップ型モータ１０の回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏ方向の両側からロータ１１を挟みこむようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の各固定子巻線を有する１対のステータ１２とを備えて構成されている。

このアキシャルギャップ型モータ１０は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸がトランスミッション（図示略）の入力軸に接続されることで、アキシャルギャップ型モータ１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。

また、車両の減速時に駆動輪側からアキシャルギャップ型モータ１０に駆動力が伝達されると、アキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、アキシャルギャップ型モータ１０の回転軸が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がアキシャルギャップ型モータ１０に伝達された場合にもアキシャルギャップ型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

各ステータ１２は、略円環板状のステータヨーク部２１と、ロータ１１に対向するステータヨーク部２１の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から回転軸Ｏ方向に沿ってロータ１１に向かい突出すると共に径方向に伸びる複数のティース２２，…，２２と、適宜のティース２２，２２間に装着される固定子巻線（図示略）とを備えて構成されている。

各ステータ１２は、例えば主極が６個（例えば、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ）とされた６Ｎ型であって、一方のステータ１２の各Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極に対して、他方のステータ１２の各Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−極が回転軸Ｏ方向で対向するように設定されている。例えば回転軸Ｏ方向で対向する１対のステータ１２，１２に対し、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の一方に対応する一方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２と、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋極およびＵ−，Ｖ−，Ｗ−極の他方に対応する他方のステータ１２の３個のティース２２，２２，２２とが、回転軸Ｏ方向で対向するように設定され、回転軸Ｏ方向で対向する一方のステータ１２のティース２２と、他方のステータ１２のティース２２とに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

ロータ１１は、図３及び図４に示すように、シャフト部５５と、複数の主磁石部４１，…，４１と、複数の副磁石部４３，…，４３と、複数のヨーク部４２，…，４２と、非磁性部材からなるロータフレーム３０と、アウターリング５０と、を備えて構成される。

複数のヨーク部４２，…，４２は、図５及び図６に示すように、テープ状の電磁鋼板６０を捲回巻きした積層体７１により構成される。テープ状の電磁鋼板６０には、例えば、プレス成型機を用いて打ち抜き加工を施すことで、最内層と最外層にはリブ用切欠き６３のみが形成され、これらの間の中間層には、主磁石部用切欠き６１、副磁石部用切欠き６２、リブ用切欠き６３が形成されている。このテープ状の電磁鋼板６０は、図６に示すように、巻き始め部６４を巻芯７０上に仮止めし、巻芯７０が回転することで捲回され、巻き終わり部６５でカットして溶接することで積層体７１を構成する。

また、テープ状の電磁鋼板６０は、巻芯７０上で捲回されるので、最内径側から一層目、二層目、三層目、・・・と長手方向長さが長くなる。このため、図５において、リブ用切欠き６３の中心間距離をピッチＰとすると、各層のピッチＰは径方向外方に向かって次第に大きくなるように設定されている。

このように捲回巻きされた積層体７１において、回転軸方向中間部では、主磁石部用切欠き６１によって形成される略扇形形状の複数の主磁石部挿入穴７２，…，７２と、リブ用切欠き６３によって形成される略直方体形状の複数のリブ収容穴７３，…，７３とがそれぞれ周方向に所定の間隔で交互に設けられ、また、回転軸方向両側では、略扇形形状の複数のヨーク部４２，…，４２と、副磁石部用切欠き６２によって形成される軸方向外側に開口した略直方体形状の複数の副磁石部収容部７４，…，７４とがそれぞれ周方向に所定の間隔で交互に設けられる（図４参照）。電磁鋼板６０の最内層は、後述するロータフレーム３０の内筒部３２と複数の主磁石部４１，…，４１と間に配置される鋳物進入防止板７９を構成する。

また、複数のヨーク部４２，…，４２は、複数の主磁石部挿入穴７２，…，７２の回転軸方向両側にそれぞれ配置され、複数の副磁石部収容部７４，…，７４は、複数のリブ収容穴７３，…，７３の回転軸方向両側にそれぞれ配置される。主磁石部挿入穴７２とリブ収容穴７３とは、軸方向両側のヨーク部４２同士を連結する軸方向連結部７５によって仕切られており、また、副磁石部収容部７４とリブ収容穴７３とは、周方向両側のヨーク部４２同士を連結する周方向連結部７６によって仕切られている。

このように構成された積層体７１の各主磁石部挿入穴７２，…，７２には、該挿入穴７２，…，７２と略同一寸法を有する略扇形形状の複数の主磁石部４１，…，４１が挿入され、各副磁石部収容部７４，…，７４には、該収容部７４，…，７４と略同一寸法を有する略直方体状の複数の副磁石部４３，…，４３が挿入される。
なお、本実施形態は、電磁鋼板６０の最内層と中間層を捲回し、各磁石部４１，…，４１、４３，…，４３が挿入された後に、最外層を捲回する。

また、副磁石部収容部７４は、図４に示すように、隣接するヨーク部４２間の周方向連結部７６と、ヨーク部４２の周方向端部に形成された傾斜面７７の先端部に形成される突起部７８とで、副磁石部４３を軸方向に位置決めし、且つ、隣接するヨーク部４２の周方向側面間で周方向に位置決めする。

これにより、複数の主磁石部４１，…，４１は、周方向に所定の間隔で配置され、且つ、その磁化方向は、周方向で隣り合う主磁石部４１，４１毎に異なるように回転軸方向に向けられている。また、複数の副磁石部４３，…，４３は、周方向に隣り合うヨーク部４２間に配置され、その磁化方向が回転軸方向および径方向に直交する方向に向けられている。周方向で隣り合う副磁石部４３，４３は、磁化方向が互いに異なっており、また、回転軸方向に隣り合う副磁石部４３，４３も、磁化方向が互いに異なっている。

さらに、各主磁石部４１に対して、回転軸方向の一方側に位置するヨーク部４２を周方向両側から挟み込む副磁石部４３，４３同士は、該主磁石部４１の一方側の磁極と同極の磁極を対向させて配置され、回転軸方向の他方側に位置するヨーク部４２を周方向両側から挟み込む副磁石部４３，４３同士は、該主磁石部４１の他方側の磁極と同極の磁極を対向させて配置される。これにより、所謂永久磁石の略ハルバッハ配置による磁束レンズ効果により、主磁石部４１および各副磁石部４３，４３の各磁束が収束し、各ステータ１２，１２に鎖交する有効磁束が相対的に増大するようになっている。
また、各ヨーク部４２，…，４２には、その周方向端部に傾斜面７７が形成されているので、極弧角が調整され、ステータ１２，１２間での磁気抵抗の急激な変化を抑制し、トルクリップルの発生を抑制できる。

図７（ａ）に示すように、主磁石部４１の内周面には、主磁石部４１の位置ずれを防止する位置ずれ防止部として、回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びる溝４１ａが形成されている。この溝４１ａの円周方向長さは、主磁石部４１の内周面の円周方向長さより短く設定されている。

また、図７（ｂ）に示すように、副磁石部４３の内周面にも、副磁石部４３の位置ずれを防止する他の位置ずれ防止部として、回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びる溝４３ａが形成されている。

ロータフレーム３０は、積層体６１のリブ収容穴７３，…，７３内を径方向に延び、周方向に隣り合う主磁石部４１間にそれぞれ配置される複数のリブ３１，…，３１と、複数のリブ３１，…，３１の内径側及び外径側にそれぞれ設けられ、これらリブ３１，…，３１によって接続される内筒部３２及び外筒部３３と、を有する。

内筒部３２の内周部には、外部の駆動軸（例えば、車両のトランスミッションの入力軸等）に接続されるシャフト部５５が、ロータフレーム３０の内周部３２に向けて拡径されたフランジ部５６にて一体的に接続固定されている。図３に示すように、フランジ部５６の外周面には、複数のロータフレーム用取付穴部５７が形成されており、ロータフレーム３０の内筒部３２の内周面に鋳込みにより形成された複数の内向き凸部３４がこれらロータフレーム用取付穴部５７に入り込んでいる。

また、外筒部３３の外周部には、例えば、ステンレス鋼板などの非磁性材から形成される環状のアウターリング５０が一体的に接続固定されており、高速回転する際の遠心力によってヨーク部４２が径方向外方に広がるのを抑えている。アウターリング５０には、径方向に貫通する複数の他のロータフレーム用取付穴部５１が形成されており、ロータフレーム３０の外周部３３の外周面に鋳込みにより形成された複数の外向き凸部３５がこれら他のロータフレーム用取付穴部５１に入り込んでいる。また、内向き凸部３４と外向き凸部３５は、鋳込みの際湯流れが良くなるように、リブ３１の延出方向に沿って形成されている。

さらに、ロータフレーム３０の内筒部３２の外周面には、鋳込みによりその圧力によって鋳物進入防止板７９を変形させながら、主磁石部４１の内周面に形成された溝４１ａと、副磁石部４３の内周面に形成された溝４３ａ内にそれぞれ入り込む複数の凸部３２ａ，３２ｂが形成されている。

上記のように構成されるロータフレーム３０は、図９に示すように、主磁石部４１，…，４１と副磁石部４３，…，４３とが挿入された積層体７１、シャフト部５５、及び、アウターリング５０を第１及び第２の金型８０，８１内に収容した状態で、アルミニウム合金等の非磁性のダイカスト合金を用いて鋳込みによって形成される。

第１及び第２の金型８０，８１は、回転軸方向に二分割され、それぞれシャフト部５５の軸方向側面、ヨーク部４２と副磁石部４３の軸方向側面、アウターリング５０の軸方向側面にそれぞれ対応する各側面８０ａ，８１ａ，８０ｂ，８１ｂ，８０ｃ，８１ｃを有し、また、第１及び第２の金型８０，８１は、アウターリング５０の外周面に対応する内周面８０ｄ，８１ｄを有する。

これら金型８０，８１のヨーク部４２と副磁石部４３の軸方向側面に対応する各側面８０ｂ，８１ｂの外径側には、段差部８２，８３が設けられており、主磁石部４１，…，４１と副磁石部４３，…，４３とが挿入された積層体７１を、径方向に位置決めする。また、積層体７１は、鋳込み時にシャフト部５５のロータフレーム用取付穴部５７と、アウターリング５０の他のロータフレーム用取付穴部５１に湯流れが良くなるように、巻き始め部６４と巻き終わり部６５を用いて、周方向に位置決めされる。

そして、主磁石部４１，…，４１、副磁石部４３，…，４３、積層体７１、シャフト部５５、及び、アウターリング５０が収容された状態で、第１及び第２の金型８０，８１を閉じ、これら金型８０，８１間に形成された空間内に第２の金型８１に設けられた環状の湯口８４からダイカスト合金を流し込む。湯口８４は、ロータフレーム３０の内筒部３２に対応する径方向位置に開口するように設けられている。このため、湯口８４から流し込まれたダイカスト合金は、内筒部３２を構成する空間に入り込んだ後、積層体７１に形成されたリブ収容穴７３を通過して、外筒部３３を構成する空間に流れ込む。さらに、ダイカスト合金は、シャフト部５５のロータフレーム用取付穴部５７と、アウターリング５０の他のロータフレーム用取付穴部５１とにも流れ込む。これにより、リブ３１、内筒部３２、外筒部３３、内向き凸部３４、外向き凸部３５を有するロータフレーム３０が鋳込みにより形成される。

加えて、鋳込み時には、その圧力によって鋳物浸入防止板７９が径方向外側へ押し付けられるので、鋳物浸入防止板７９と、主磁石部４１の内周面に形成された溝４１ａ及び副磁石部４２の内周面に形成された溝４３ａとの間に形成された空隙がなくなるように、鋳物浸入防止板７９が変形する。このため、ダイカスト合金は、鋳物浸入防止板７９を介して、主磁石部４１の溝４１ａと副磁石部４２の溝４３ａ内にそれぞれ入り込み、対応する複数の凸部３２ａ，３２ｂがロータフレーム３０の内周部３２の外周面に形成される。これにより、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３は、複数の凸部３２ａ，３２ｂ及び鋳物浸入防止板７９によって回転軸方向及び周方向に位置決めされ、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３のズレやガタが防止される。

なお、ダイカスト合金は、鋳物浸入防止板７９によって、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３と直接接触することが防止されるので、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の保磁力が劣化するのを抑制することができる。

従って、本実施形態のアキシャルギャップ型モータ１０及びそのロータの製造方法によれば、ロータ１１は、回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部４１，…，４１と、複数の主磁石部４１，…，４１の回転軸方向両側にそれぞれ配置される複数のヨーク部４２，…，４２と、周方向に隣り合う主磁石部４１，…，４１間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブ３１，…，３１と、複数のリブ３１，…，３１の内径側及び外径側に設けられる内筒部３２及び外筒部３３と、を有するロータフレーム３０と、を備える。そして、主磁石部４１，…，４１は、その内周側に主磁石部４１，…，４１の位置ずれを防止する位置ずれ防止部として溝４１ａを有する。これにより、ダイカスト合金で鋳込みによりロータフレーム３０が製造される際、合金が主磁石部４１，…，４１の溝４１ａに入り込むことで、主磁石部４１，…，４１を接着剤によって固定することなく、主磁石部４１，…，４１のズレやガタを防ぐことができる。これにより、ロータ１１が高速回転する際の遠心力や慣性力によって、主磁石部４１，…，４１に振動が発生して異音が生じるのを抑制することができる。

また、ロータフレーム３０の内筒部３２と主磁石部４１，…，４１との間には、鋳物進入防止板７９が配置されているので、鋳物浸入防止板７９によってダイカスト合金が主磁石部４１の側面と接触することが防止され、ダイカスト合金が主磁石部の磁束流れを阻害するのを防止できる。また、鋳込み時においても、主磁石部４１，…，４１の保磁力が劣化するのを抑制することができる。

また、位置ずれ防止部である溝４１ａは、主磁石部４１の内周面の回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びるので、少なくとも主磁石部４１の回転軸方向のズレやガタが防止され、振動の発生を抑えることができる。また、鋳込み時に鋳物浸入防止板７９を容易に圧着させることができる。

さらに、溝４１ａの円周方向長さは、主磁石部４１の内周面の円周方向長さより短いので、回転軸方向に加え、主磁石部４１の周方向のズレやガタも防止され、ロータ１１の回転が可変（急停止、急加速、逆回転等）したときにも振動の発生を抑制できる。

また、ロータ１１は、周方向に隣り合うヨーク部４２，…，４２間に、回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部４３，…，４３をさらに備え、副磁石部４３，…，４３は、その内周側に副磁石部，…，４３の位置ずれを防止する他の位置ずれ防止部としての溝４３ａを有する。従って、略ハルバッハ構造とすることで、主磁石部４１，…，４１の磁束の方向を規制する磁束レンズ効果により有効磁束発生量を相対的に増やすことができる。また、合金が副磁石部４３，…，４３の溝４３ａに入り込むことで、副磁石部４３，…，４３のズレやガタを防ぐことができる。

また、他の位置ずれ防止部としての溝４３ａは、副磁石部４３，…，４３の内周面の回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びるので、少なくとも副磁石部４３，…，４３の回転軸方向のズレやガタが防止され、振動の発生を抑えることができる。また、鋳込み時に鋳物浸入防止板７９を容易に圧着させることができる。

さらに、ロータ１１は、内周面に他のロータフレーム用取付穴部５１が形成されるアウターリング５０をさらに備え、ロータフレーム３０は、鋳込みによりアウターリング５０の他のロータフレーム用取付穴部５１に入り込む外向き凸部３５を有する。これにより、アウターリング５０がロータフレーム３０の鋳込み時に一体化され、アウターリング５０のロータフレーム３０への圧入作業が不要となる。また、アウターリング５０によってロータ１１の高速回転時のヨーク部４２や主磁石部４１の位置ずれが防止され、ヨーク部４２や主磁石部４１のズレやガタを抑制することができる。

また、テープ状の電磁鋼板６０を捲回して、複数のヨーク部４２と、ロータフレーム３０の内筒部３２と主磁石部４１との間に配置される鋳物進入防止板７９と、を構成する積層体７１を用いることで、ヨーク部４２と鋳物浸入防止板７９とを簡単に構成できるとともに、ヨーク部４２とロータフレーム３０とを簡単に一体化することができる。

なお、本実施形態の第１変形例として、図１０及び図１１に示すように、電磁鋼板６０の最内層である鋳物浸入防止板７９には、主磁石部４１の溝４１ａと対応する位置に、窪みやＶ字加締め等からなる予変形部７９ａを形成しておいてもよい。

これにより、図１１（ａ）に示すように、積層体７１内に主磁石部４１が配置された状態では、鋳物浸入防止板７９の予変形部７９ａが溝４１ａ内に嵌まり込む。そして、金型８０内でロータフレーム３０が鋳込みにより形成される際には、図１１（ｂ）に示すように、鋳込み時の圧力によってダイカスト合金が鋳物浸入防止板７９の予変形部７９ａを押しつけるとともに、ロータフレーム３０の内周部３２の外周面には、主磁石部４１の溝４１ａに入り込む凸部３２ａが形成される。

このように、鋳物浸入防止板７９に予変形部７９ａを形成することで、鋳込み時の圧力が低く鋳物浸入防止板７９が変形しない場合であっても、互いに接触する予変形部７９ａと溝４１ａとの間の摩擦力によって、主磁石部４１の周方向及び径方向のズレやガタを防止することができる。また、予変形部７９ａが溝４１ａ内に入り込んでいるので、主磁石部４１の回転軸方向のズレやガタも防止することができる。

なお、鋳物浸入防止板７９の予変形部７９ａと主磁石部４１の溝４１ａとの間に空隙がある場合には、予変形部７９ａを鋳込み時に変形させることで、予変形部７９ａを主磁石部４１の溝４１ａに圧着させるようにしてもよい。

また、本実施形態の他の変形例として、図１２に示すように、溝４１ａは、内周面の周方向全域に亙って形成されてもよい。この場合にも、鋳物浸入防止板７９が変形して溝４１ａ内に入り込むことで、主磁石部４１の回転軸方向のズレやガタを防止することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態のロータ１１は、主磁石部４１及び積層体７１の形状において第１実施形態のものと異なる。即ち、図１３に示すように、主磁石部４１は、その位置ずれ防止部として、主磁石部４１の内周面と円周方向両側面との間を糸面取りした一対の面取り部４１ｃを有する。

また、図１４に示すように、積層体７１を構成するテープ状の電磁鋼板６０では、最内層、及び中間層のＮ＋１層目から最外層は第１実施形態と同一形状に打ち抜かれる一方、中間層の２層目〜Ｎ層目までは回転軸方向中間部を電磁鋼板６０の長手方向に亙って切り欠いている（図１４（ｂ）参照）。

これにより、図１５（ａ）に示すように、積層体７１内に主磁石部４１が配置された状態では、面取り部４１ｃの径方向高さに略対応する中間層の２〜Ｎ層目までの間、軸方向連結部７５が形成されておらず、最内層からなる鋳物浸入防止板７９のリブ用切欠き６３の周囲部分は変形しやすい。そして、金型８０内でロータフレーム３０が鋳込みにより形成される際には、図１５（ｂ）に示すように、鋳込み時の圧力によってダイカスト合金が鋳物浸入防止板７９のリブ用切欠き６３の周囲部分を径方向外方に押し付け、該周囲部分は面取り部４１ｃに沿うように変形する。

このように、主磁石部４１が内周面と円周方向両側面との間に面取り部４１ｃを有することで、鋳込み時の圧力によって鋳物浸入防止板７９は面取り部４１ｃに沿うように変形する。このため、ダイカスト合金が主磁石部４１を周方向両側から挟みこむので、主磁石部４１の周方向のズレやガタが防止され、ロータの回転が可変（急停止、急加速、逆回転等）したときにも振動の発生を抑制できる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

本実施形態では、主磁石部４１の位置ずれ防止部として面取り部４１ｃを説明したが、図１６に示すように、副磁石部４３においても、副磁石部４３の内周面と円周方向両側面との間を糸面取りした面取り部４３ｃによって他の位置ずれ防止部を構成してもよい。この場合にも、ダイカスト合金が副磁石部４３を周方向両側から挟みこむので、副磁石部４３の周方向のズレやガタが防止され、ロータ１１の回転が可変（急停止、急加速、逆回転等）したときにも振動の発生を抑制できる。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

なお、上記実施形態では、鋳物浸入防止板７９である最内層、及び最外層によって、ダイカスト合金が各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３と直接接触することが防止されている。しかしながら、アルミニウム合金等は、鋳込み温度が各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の保磁力を劣化させない温度で使用することができるので、積層体７１は、最内層や最外層を設けないでもよい。この場合、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３の溝４１ａ，４３ａに直接ダイカスト合金が入り込んで複数の凸部３２ａ，３２ｂが形成され、主磁石部４１と副磁石部４３のズレやガタを防止することができる。

また、上記実施形態では、ヨーク部４２，…，４２は、テープ状の電磁鋼板６０を捲回した積層体７１によって構成しているが、圧粉体によってそれぞれ別個に形成されてもよい。その場合、ロータフレーム３０の内筒部３２と主磁石部４１との間に配置される鋳物進入防止板７９は、ヨーク部４２とは別途形成される。

さらに、上記実施形態では、ロータフレーム３０の複数のリブ３１，…，３１、内筒部３２、及び外筒部３３が鋳込みによりダイカスト合金で形成されているが、本発明は、少なくとも内筒部３２のみがダイカスト合金で形成されればよい。内筒部３２のみがダイカスト合金で形成される場合には、鋳物浸入防止板７９にリブ用切欠き６３を設ける必要がなく、ヨーク部４２，…，４２、各磁石部４１，…，４１，４３，…，４３が内筒部３２と鋳込みにより一体化された後に、別途形成された複数のリブ３１，…，３１や外筒部３３が組み付けられればよい。

また、上記実施形態では、回転軸Ｏ方向の何れか一方側にのみステータ１２を備え、ステータ１２と対向しない他方側においてはバックヨークを配置してもよい。

１０ アキシャルギャップ型モータ
１１ ロータ
１２ ステータ
３０ ロータフレーム
３１ リブ
３２ 内筒部
３２ａ，３２ｂ 凸部
４１ 主磁石部
４１ａ 溝（位置ずれ防止部）
４１ｃ 面取り部（位置ずれ防止部）
４２ ヨーク部
４３ 副磁石部
４３ａ 溝（他の位置ずれ防止部）
４３ｃ 面取り部（他の位置ずれ防止部）
５０ アウターリング
５１ 他のロータフレーム用取付穴部
５５ シャフト部
５７ ロータフレーム用取付穴部
７１ 積層体
７２ 主磁石部挿入穴
７３ リブ収容穴
７４ 副磁石部収容部
７９ 鋳物浸入防止板
８０ 第１の金型
８１ 第２の金型
Ｏ 回転軸

Claims (15)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、
   回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対向配置されるステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータであって、
   前記ロータは、
   前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部と、
   前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部と、
   前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部及び外筒部と、を有し、少なくとも前記内筒部がダイカスト合金からなるロータフレームと、
   を備え、
   前記主磁石部は、その内周側に該主磁石部の位置ずれを防止する位置ずれ防止部を有することを特徴とするアキシャルギャップ型モータ。
2. 前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間には、鋳物進入防止板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
3. 前記主磁石部の位置ずれ防止部は、前記主磁石部の内周面の前記回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びる溝であることを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
4. 前記溝の円周方向長さは、前記主磁石部の内周面の円周方向長さより短いことを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
5. 前記主磁石部の位置ずれ防止部は、前記主磁石部の内周面と円周方向両側面との間を糸面取りした面取り部であることを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
6. 前記ロータは、前記周方向に隣り合う前記ヨーク部間に、前記回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部をさらに備え、
   前記副磁石部は、その内周側に該副磁石部の位置ずれを防止する他の位置ずれ防止部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
7. 前記副磁石部の他の位置ずれ防止部は、前記副磁石部の内周面の前記回転軸方向中間部に円周方向に沿って延びる溝であることを特徴とする請求項６に記載のアキシャルギャップ型モータ。
8. 前記副磁石部の他の位置ずれ防止部は、前記副磁石部の内周面と円周方向両側面との間を糸面取りした面取り部であることを特徴とする請求項６に記載のアキシャルギャップ型モータ。
9. 前記ロータは、内周面に他のロータフレーム用取付穴部が形成されるアウターリングをさらに備え、
   前記ロータフレームは、鋳込みにより前記アウターリングの他のロータフレーム用取付穴部に入り込む外向き凸部を有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータ。
10. 回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向の少なくとも一方から前記ロータに対向配置されるステータと、を備え、前記ロータは、前記回転軸方向に磁化され、周方向に所定の間隔で配置される複数の主磁石部と、前記複数の主磁石部の前記回転軸方向の少なくとも一方にそれぞれ配置される複数のヨーク部と、前記周方向に隣り合う前記主磁石部間にそれぞれ配置されて径方向に延びる複数のリブと、前記複数のリブの内径側及び外径側に設けられる内筒部及び外筒部と、を有するロータフレームと、を備えるアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法であって、
    金型内に、内周側に前記主磁石部の位置ずれを防止する位置ずれ防止部を有する前記複数の主磁石部と、前記複数のヨーク部とを少なくとも位置決めする工程と、
    前記金型内にダイカスト合金を流し込んで、該合金を前記位置ずれ防止部に入り込ませながら、前記ロータフレームの前記内筒部を少なくとも鋳込む工程と、
    を有することを特徴とするアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法。
11. 前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間には、鋳物進入防止板が配置されており、
    前記鋳込み工程において、前記鋳物浸入防止板は前記位置ずれ防止部の形状に応じて変形することを特徴とする請求項１０に記載のアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法。
12. 前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間には、前記主磁石部の位置ずれ防止部内に予め収容される予変形部を有する鋳物進入防止板が配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載のアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法。
13. テープ状の電磁鋼板を捲回して、前記複数のヨーク部と、前記ロータフレームの内筒部と前記主磁石部との間に配置される鋳物進入防止板と、を構成する積層体を形成する工程と、をさらに備えることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法。
14. 前記ロータは、前記周方向に隣り合う前記ヨーク部間に、前記回転軸方向及び径方向に直交する方向に磁化される複数の副磁石部をさらに備え、
    前記位置決め工程では、前記金型内に、内周側に前記副磁石部の位置ずれを防止する他の位置ずれ防止部を有する前記複数の副磁石部がさらに位置決めされ、
    前記鋳込み工程では、前記合金はさらに他の位置ずれ防止部にも入り込むことを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法。
15. 前記ロータフレームの内筒部と前記副磁石部との間には、前記副磁石部の他の位置ずれ防止部内に予め収容される他の予変形部を有する鋳物進入防止板が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のアキシャルギャップ型モータのロータの製造方法。

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