特許7543229アキシャルギャップ型回転電機のステータコア、アキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-23
(45)【発行日】2024-09-02
(54)【発明の名称】アキシャルギャップ型回転電機のステータコア、アキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法
(51)【国際特許分類】
H02K 1/18 20060101AFI20240826BHJP
H02K 1/02 20060101ALI20240826BHJP
H02K 21/24 20060101ALI20240826BHJP
【ＦＩ】
H02K1/18 C
H02K1/02 A
H02K21/24 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021143935
(22)【出願日】2021-09-03
(65)【公開番号】P2023037286
(43)【公開日】2023-03-15
【審査請求日】2023-09-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100178582
【弁理士】
【氏名又は名称】行武 孝
(72)【発明者】
【氏名】筒井 昭
(72)【発明者】
【氏名】加藤 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】吉田 大祐
【審査官】尾家 英樹
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１３４９４８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－２７１７８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ １／００－ １／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転中心軸を中心とする周方向に沿って複数の励磁コイルを支持することが可能な、アキシャルギャップ型回転電機のステータコアであって、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有する外側ステータコアと、
前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有し、前記外側ステータコアの円筒内部空間に前記回転中心軸の軸方向に沿って着脱可能に装着される内側ステータコアと、
を備え、
前記外側ステータコアは、
円筒形状を有する外側ヨークと、
前記外側ヨーク上に前記周方向に間隔をおいて立設される複数の外側ティースと、
前記複数の外側ティースの先端部にそれぞれ配置され、前記周方向において前記外側ティースよりも大きな幅をそれぞれ有する複数の鍔部と、
を有し、
前記内側ステータコアは、前記複数の外側ティースの径方向内側にそれぞれ配置され、前記複数の外側ティースとともに前記複数の励磁コイルをそれぞれ支持する複数の内側ティースを有し、前記内側ステータコアが前記外側ステータコアに装着されると、前記内側ティースのうち前記径方向に延びる両側面は、前記外側ティースのうち前記径方向に延びる両側面に連なるように配置され、前記複数の内側ティースの先端部には鍔部が設けられていない、アキシャルギャップ型回転電機のステータコア。
【請求項2】
回転中心軸を中心とする周方向に沿って複数の励磁コイルを支持することが可能な、アキシャルギャップ型回転電機のステータコアであって、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有する外側ステータコアと、
前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有し、前記外側ステータコアの円筒内部空間に前記回転中心軸の軸方向に沿って着脱可能に装着される内側ステータコアと、
を備え、
前記外側ステータコアは、
円筒形状を有する外側ヨークと、
前記外側ヨーク上に前記周方向に間隔をおいて立設される複数の外側ティースと、
前記複数の外側ティースの先端部にそれぞれ配置され、前記周方向において前記外側ティースよりも大きな幅をそれぞれ有する複数の鍔部と、
を有し、
前記内側ステータコアは、前記複数の外側ティースの径方向内側にそれぞれ配置され、前記複数の外側ティースとともに前記複数の励磁コイルをそれぞれ支持する複数の内側ティースを有し、前記内側ステータコアが前記外側ステータコアに装着されると、前記内側ティースのうち前記径方向に延びる両側面は、前記外側ティースのうち前記径方向に延びる両側面に連なるように配置され、前記内側ティースの前記周方向における幅は、前記鍔部の前記周方向における幅よりも小さく設定されている、アキシャルギャップ型回転電機のステータコア。
【請求項3】
前記内側ティースは、前記軸方向において前記外側ティースおよび前記鍔部に跨るような寸法を有している、請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコア。
【請求項4】
前記内側ティースの上面部と前記鍔部の上面部とは面一とされている、請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコア。
【請求項5】
前記軸方向に沿って見た場合、前記外側ティースに配置される前記鍔部の面積は、前記外側ティースの面積と前記内側ティースの面積との和以下に設定されている、請求項１乃至４の何れか１項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコア。
【請求項6】
アキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法であって、回転中心軸を中心とする円筒形状を有する外側ステータコアと、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有し前記外側ステータコアの円筒内部空間に前記回転中心軸の軸方向に沿って着脱可能な内側ステータコアとをそれぞれ準備するステータコア準備工程と、
前記外側ステータコアに周方向に間隔をおいて配置される複数の外側ティースのそれぞれに、当該外側ティースの先端に配置される鍔部を介して、予め成形された複数の筒状の励磁コイルをそれぞれ挿通するコイル挿通工程と、
前記複数の外側ティースにそれぞれ挿通された前記複数の励磁コイルのそれぞれについて、前記外側ティースの径方向内側に前記励磁コイルの内部空間が位置するように、前記複数の励磁コイルをそれぞれ変形させるコイル変形工程と、
前記内側ステータコアに周方向に間隔をおいて配置される複数の内側ティースが前記複数の励磁コイルの前記内部空間にそれぞれ挿通されるように、前記内側ステータコアを前記軸方向に沿って前記外側ステータコアに装着する内側ステータコア装着工程と、
を備える、アキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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ステータと、永久磁石を備えるロータとが、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のステータコアに関する。
【背景技術】
【0002】
アキシャルギャップ型の回転電機は、ステータがロータ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。特許文献１には、このような回転電機として、ステータコア及び励磁コイルを備えるステータと、永久磁石を備えるロータとが、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が開示されている。ステータのステータコアは、ヨークと当該ヨークから突設される複数のティースとを有し、複数のティースの上端部にはロータとの間での磁場の形成を促進するための鍔部がそれぞれ形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６６０９１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されたような回転電機では、ティースに励磁コイルを配設するために当該ティース周りにコイル線を巻き付ける際に鍔部が邪魔になりやすく、励磁コイルの配設作業に手間がかかるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、ティース周りに励磁コイルを容易に配設することが可能なアキシャルギャップ型回転電機のステータコアおよびアキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によって提供されるのは、回転中心軸を中心とする周方向に沿って複数の励磁コイルを支持することが可能な、アキシャルギャップ型回転電機のステータコアであって、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有する外側ステータコアと、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有し、前記外側ステータコアの円筒内部空間に前記回転中心軸の軸方向に沿って着脱可能に装着される内側ステータコアと、を備え、前記外側ステータコアは、円筒形状を有する外側ヨークと前記外側ヨーク上に前記周方向に間隔をおいて立設される複数の外側ティースと、前記複数の外側ティースの先端部にそれぞれ配置され、前記周方向において前記外側ティースよりも大きな幅をそれぞれ有する複数の鍔部と、を有し、前記内側ステータコアは、前記複数の外側ティースの径方向内側にそれぞれ配置され、前記複数の外側ティースとともに前記複数の励磁コイルをそれぞれ支持する複数の内側ティースを有し、前記複数の内側ティースの先端部には鍔部が設けられていない。
【0007】
本構成によれば、ステータコアが径方向において分割可能であるため、外側ステータコアの複数の外側ティースに複数の励磁コイルをそれぞれ装着した後に、内側ステータコアを外側ステータコアに装着することで、アキシャルギャップ型回転電機のステータを製造することが可能となる。内側ステータコアが外側ステータコアに装着されていない段階では、励磁コイルの筒寸法が外側ティースよりも大きくなり両者の間に隙間が形成されるため、励磁コイルを外側ティースに容易に装着することができる。また、ステータコアに鍔部が設けられていない場合と比較して、ロータの回転時に鍔部とロータ側の永久磁石との間で磁束が流れやすく、ロータの回転トルクを安定して確保することができる。
【0008】
また、本発明によって提供されるのは、回転中心軸を中心とする周方向に沿って複数の励磁コイルを支持することが可能な、アキシャルギャップ型回転電機のステータコアであって、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有する外側ステータコアと、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有し、前記外側ステータコアの円筒内部空間に前記回転中心軸の軸方向に沿って着脱可能に装着される内側ステータコアと、を備え、前記外側ステータコアは、円筒形状を有する外側ヨークと、前記外側ヨーク上に前記周方向に間隔をおいて立設される複数の外側ティースと、前記複数の外側ティースの先端部にそれぞれ配置され、前記周方向において前記外側ティースよりも大きな幅をそれぞれ有する複数の鍔部と、を有し、前記内側ステータコアは、前記複数の外側ティースの径方向内側にそれぞれ配置され、前記複数の外側ティースとともに前記複数の励磁コイルをそれぞれ支持する複数の内側ティースを有し、前記内側ティースの前記周方向における幅は、前記鍔部の前記周方向における幅よりも小さく設定されているものでもよい。
【0009】
上記の構成において、前記内側ティースは、前記軸方向において前記外側ティースおよび前記鍔部に跨るような寸法を有していることが望ましい。
【0010】
本構成によれば、鍔部の径方向内側に内側ティースが対向していない場合と比較して、ロータ側の永久磁石との間で安定して磁束を流すことができる。
【0011】
上記の構成において、前記内側ティースの上面部と前記鍔部の上面部とは面一とされていることが望ましい。
【0012】
本構成によれば、ロータ側の永久磁石との間で安定した磁界を形成することができるとともに、外側ステータコアに内側ステータコアを装着する際に、内側ティースの上面部を鍔部の上面部に合わせることで、装着が完了したことを容易に確認することができる。
【0013】
上記の構成において、前記軸方向に沿って見た場合、前記外側ティースに配置される前記鍔部の面積は、前記外側ティースの面積と前記内側ティースの面積との和以下に設定されていることが望ましい。
【0014】
本構成によれば、外側ティースおよび内側ティースを内包するように予め成形された励磁コイルを、鍔部を介して外側ティースに容易に装着することができる。
【0015】
また、本発明によって提供されるのは、アキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法であって、当該製造方法は、ステータコア準備工程と、コイル挿通工程と、コイル変形工程と、内側ステータコア装着工程とを備える。ステータコア準備工程では、回転中心軸を中心とする円筒形状を有する外側ステータコアと、前記回転中心軸を中心とする円筒形状を有し前記外側ステータコアの円筒内部空間に前記回転中心軸の軸方向に沿って着脱可能な内側ステータコアとをそれぞれ準備する。コイル挿通工程では、前記外側ステータコアに周方向に間隔をおいて配置される複数の外側ティースのそれぞれに、当該外側ティースの先端に配置される鍔部を介して、予め成形された複数の筒状の励磁コイルをそれぞれ挿通する。コイル変形工程では、前記複数の外側ティースにそれぞれ挿通された前記複数の励磁コイルのそれぞれについて、前記外側ティースの径方向内側に前記励磁コイルの内部空間が位置するように、前記複数の励磁コイルをそれぞれ変形させる。内側ステータコア装着工程では、前記内側ステータコアに周方向に間隔をおいて配置される複数の内側ティースが前記複数の励磁コイルの前記内部空間にそれぞれ挿通されるように、前記内側ステータコアを前記軸方向に沿って前記外側ステータコアに装着する。
【0016】
本方法によれば、ステータコアが径方向において分割可能であることを利用して、コイル挿通工程において外側ステータコアの複数の外側ティースに複数の励磁コイルをそれぞれ装着し、コイル変形工程を経た後に、内側ステータコア装着工程において内側ステータコアを外側ステータコアに装着することで、アキシャルギャップ型回転電機のステータを容易に製造することが可能となる。特に、コイル挿通工程では、内側ステータコアが外側ステータコアに装着されていないため、励磁コイルの筒寸法が外側ティースよりも大きく両者の間に隙間が形成され、励磁コイルを外側ティースに容易に装着することができる。また、製造されたステータコアでは、ステータコアに鍔部が設けられていない場合と比較して、ロータの回転時に鍔部とロータ側の永久磁石との間で磁束が流れやすく、ロータの回転トルクを安定して確保することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、ティース周りに励磁コイルを容易に配設することが可能なアキシャルギャップ型回転電機のステータコアおよびアキシャルギャップ型回転電機のステータ製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一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。
【図2】本発明の一実施形態に係る回転電機のステータ及びロータの側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る回転電機のロータの斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る回転電機のステータ及びロータの組み立て状態の斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るステータの外側ステータコアの斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るステータの内側ステータコアの斜視図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る回転電機において外側ステータコアに励磁コイルが装着され、更に内側ステータコアを装着する様子を示す斜視図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るステータを示す斜視図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るステータのティースにコイルが装着された様子を示す平断面図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るステータの外側ティースに励磁コイルが装着される様子を示す平面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係るステータの外側ティースに励磁コイルが装着され、励磁コイルが変形された様子を示す平面図である。
【図12】本発明と比較される他のステータコアの斜視図である。
【図15】本発明と比較される他のステータコアの斜視図である。
【図16】ロータの永久磁石とステータのティースとの間に磁束が流れる様子を示す模式図である。
【図17】ロータの永久磁石とステータのティースとの間に磁束が流れる様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。図２は、本実施形態に係る回転電機１のステータ及びロータの側面図である。図３は、回転電機１のロータの斜視図である。図４は、回転電機１のステータ及びロータの組み立て状態の斜視図である。
【0020】
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。
【0021】
［アキシャルギャップ型回転電機の全体構造］
図１を参照して、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。
図１を参照して、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。
【0022】
回転電機１は、ケーシング１０内に収容された円盤状のステータ２と、２個の円盤状のロータ３とを含む。ステータ２とロータ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、ステータ２の一の円盤面に一方のロータ３が対向し、ステータ２の他の円盤面に他方のロータ３が対向し、これにより２個のロータ３の間にステータ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、一のロータ３が一のステータ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。
【0023】
各ロータ３は、ステータ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、円盤状のロータ３に、その回転中心と芯合わせして固定されている。２つのロータ３は、ステータ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。
【0024】
図３には、ロータ３の回転中心軸ＡＸ（回転軸１１の軸心）が示されている。当該回転中心軸ＡＸは、ステータ２の回転中心軸にも相当する。なお、図２～図４においては、図１に示す２つのロータ３のうちの一つのロータ３と、これに対向する側のステータ２を描いており、もう一方のロータ３及びこれに対向するステータ２は省いている。
【0025】
ステータ２は、円筒型のヨーク２１と、このヨーク２１の周方向（ロータ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、複数の扇形のティース２２と、この複数のティース２２にそれぞれ巻回された複数の励磁コイル２３とを備える。本実施形態におけるステータコア２０Ｓは、ヨーク２１及び複数のティース２２である。複数のティース２２は、軸方向におけるヨーク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。
【0026】
ヨーク２１は、複数のティース２２を支持する支持体として機能し、ティース２２とともに圧粉コアで構成される。
【0027】
ティース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。ティース２２の軸方向の一端面は、ヨーク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２２Ｇが備えられている。
【0028】
ティース２２は、ヨーク２１とともに構成される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が、本実施形態では、後記のように、ヨーク２１およびティース２２がそれぞれ２つの部材に分離可能であるため、圧粉コアから構成されることが望ましい。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、この観点からもティース２２としてより好ましい。
【0029】
励磁コイル２３は、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と平行な方向にティース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、これによりロータ３を回転軸１１回りに回転させる磁力線（磁束）が形成される。
【0030】
ロータ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、ステータ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。
【0031】
ステータ２のティース２２は、この永久磁石３２の配列に応じて、ヨーク２１の周方向に配列される。図２に示す通り、永久磁石３２とティース２２の鍔部２２Ｇ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、ステータ２とロータ３とが組み立てられる。
【0032】
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。ステータ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。
【0033】
＜ステータコアについて＞
図５は、本実施形態に係るステータ２のステータコア２０Ｓの外側ステータコア２０Ａの斜視図である。図６は、本実施形態に係るステータ２のステータコア２０Ｓの内側ステータコア２０Ｂの斜視図である。
図５は、本実施形態に係るステータ２のステータコア２０Ｓの外側ステータコア２０Ａの斜視図である。図６は、本実施形態に係るステータ２のステータコア２０Ｓの内側ステータコア２０Ｂの斜視図である。
【0034】
ステータコア２０Ｓは、回転中心軸ＡＸを中心とする周方向に沿って複数の励磁コイル２３（図４）を支持する。ステータコア２０Ｓは、２つのコア部材に分離可能とされている。ステータコア２０Ｓは、外側ステータコア２０Ａ（図５）と、内側ステータコア２０Ｂ（図６）とを有する。
【0035】
【0036】
外側ヨーク２１Ａは、薄い円筒形状を有し、外側ステータコア２０Ａの下面部を画定する。
【0037】
複数の外側ティース２２Ａは、外側ヨーク２１Ａ上に周方向に間隔をおいてそれぞれ立設される。軸方向に沿って見た場合、複数の外側ティース２２Ａは、回転中心軸ＡＸを中心とする環状扇形形状をそれぞれ有している。
【0038】
複数の鍔部２２Ｇは、複数の外側ティース２２Ａの先端部（図５では上端部）にそれぞれ配置され、周方向において外側ティース２２Ａよりも大きな幅を有する。この結果、図５に示すように、外側ティース２２Ａおよび鍔部２２Ｇによって、励磁コイル２３（励磁コイル）（図７）を装着可能なボビン形状が形成される。なお、本実施形態では、径方向における外側ティース２２Ａと鍔部２２Ｇとの幅は同じである。
【0039】
図６を参照して、内側ステータコア２０Ｂは、回転中心軸ＡＸ（図３）を中心とする円筒形状を有し、外側ステータコア２０Ａの円筒内部空間に回転中心軸ＡＸの軸方向に沿って着脱可能に装着される。内側ステータコア２０Ｂは、内側ヨーク２１Ｂと、複数の内側ティース２２Ｂとを有する。
【0040】
内側ヨーク２１Ｂは、円板形状を有し、内側ステータコア２０Ｂの下面部を画定する。内側ステータコア２０Ｂが外側ステータコア２０Ａに装着されると、内側ヨーク２１Ｂは前述の外側ヨーク２１Ａ（図５）に径方向において連なるように配置され、外側ヨーク２１Ａとともにステータコア２０Ｓのヨーク２１（図２、図４）を構成する。
【0041】
複数の内側ティース２２Ｂは、内側ヨーク２１Ｂ上に周方向に間隔をおいてそれぞれ立設される。軸方向に沿って見た場合、複数の内側ティース２２Ｂは、回転中心軸ＡＸを中心とする環状扇形形状をそれぞれ有している。また、複数の内側ティース２２Ｂは、複数の外側ティース２２Ａ（図５）の径方向内側にそれぞれ配置され、複数の外側ティース２２Ａとともに複数の励磁コイル２３をそれぞれ支持する。内側ステータコア２０Ｂが外側ステータコア２０Ａに装着されると、各内側ティース２２Ｂの両側面は、各外側ティース２２Ａの両側面に連なるように配置される（図９参照）。換言すれば、内側ティース２２Ｂの周方向における幅は、鍔部２２Ｇ（図５）の周方向における幅よりも小さく設定されている。なお、複数の内側ティース２２Ｂの先端部（上端部）には、外側ティース２２Ａのように鍔部は設けられていない。
【0042】
また、各内側ティース２２Ｂは、軸方向において外側ティース２２Ａおよび鍔部２２Ｇに跨るような寸法を有している。そして、内側ステータコア２０Ｂが外側ステータコア２０Ａに装着されると、各内側ティース２２Ｂの上面部と各鍔部２２Ｇの上面部とは面一とされる。
【0043】
なお、前述の外側ティース２２Ａの数と、内側ティース２２Ｂおよび鍔部２２Ｇの数は互いに同じであり、励磁コイル２３の数とも同じである。
【0044】
図７は、本実施形態に係る回転電機１において外側ステータコア２０Ａに複数の励磁コイル２３を取り付け、更に内側ステータコア２０Ｂを装着する様子を示す斜視図である。図８は、本実施形態に係るステータ２（外側ステータコア２０Ａ、内側ステータコア２０Ｂ、励磁コイル２３）を示す斜視図である。図９は、本実施形態に係るステータ２のティース２２に励磁コイル２３が装着された様子を示す平断面図である。図１０は、ステータ２の外側ティース２２Ａに励磁コイル２３が装着される様子を示す平面図である。図１１は、ステータ２の外側ティース２２Ａに励磁コイル２３が装着され、励磁コイル２３が変形た様子を示す平面図である。
【0045】
上記のように、本実施形態に係る回転電機１のステータ２は、外側ステータコア２０Ａと、内側ステータコア２０Ｂと、複数の励磁コイル２３とを有する。当該ステータ２の製造方法（ステータ製造方法）は、ステータコア準備工程と、コイル挿通工程と、コイル変形工程と、内側ステータコア装着工程とを有する。
【0046】
ステータコア準備工程では、円筒形状を有する外側ステータコア２０Ａと、円筒形状を有し外側ステータコア２０Ａの円筒内部空間に回転中心軸ＡＸの軸方向に沿って着脱可能な内側ステータコア２０Ｂとをそれぞれ準備する。
【0047】
コイル挿通工程では、外側ステータコア２０Ａに周方向に間隔をおいて配置される複数の外側ティース２２Ａのそれぞれに、当該外側ティース２２Ａの先端に配置される鍔部２２Ｇを介して、予め成形された複数の筒状の励磁コイル２３をそれぞれ挿通する。
【0048】
上記の筒状の励磁コイル２３は、図９に示すように、ティース２２と同形状の治具にコイル線が複数回巻きつけられることで成形される。成形された励磁コイル２３は、外側ステータコア２０Ａの外側ティース２２Ａと内側ステータコア２０Ｂの内側ティース２２Ｂとを囲むような形状を有する。
【0049】
そして、成形された複数の励磁コイル２３を外側ステータコア２０Ａの外側ティース２２Ａにそれぞれ装着する際には、図９の各励磁コイル２３を図１０に示すように径方向の内側および外側から挟み込むように変形させる（つぶす）ことで、当該励磁コイル２３を鍔部２２Ｇを介して外側ティース２２Ａに外嵌する。
【0050】
この際、本実施形態では、軸方向に沿って見た場合、外側ティース２２Ａに配置される鍔部２２Ｇの面積は、外側ティース２２Ａの面積と内側ティース２２Ｂの面積との和以下に設定されており、前記面積の和未満に設定されていることが望ましい。この場合、図９に示すように予め成形された励磁コイル２３を図１０に示すように、容易に鍔部２２Ｇに挿通することができる。
【0051】
コイル変形工程では、複数の外側ティース２２Ａにそれぞれ挿通された複数の励磁コイル２３のそれぞれについて、外側ティース２２Ａの径方向内側に励磁コイル２３の内部空間が位置するように、複数の励磁コイル２３をそれぞれ変形させる（図１１）。
【0052】
具体的に、当工程では、図１０から図１１に示すように、励磁コイル２３が外側ティース２２Ａに装着された状態で、励磁コイル２３の内周面を外側ティース２２Ａの外周面に密接させながら、その他の部分を径方向内側に突出するように変形させる。この結果、外側ティース２２Ａの径方向内側には、次の工程で内側ティース２２Ｂが進入可能な開口が形成される（図７）。
【0053】
そして、内側ステータコア装着工程では、内側ステータコア２０Ｂに周方向に間隔をおいて配置される複数の内側ティース２２Ｂが複数の励磁コイル２３の内部空間にそれぞれ挿通されるように、内側ステータコア２０Ｂを軸方向に沿って外側ステータコア２０Ａに装着する（図７）。この際、内側ステータコア２０Ｂは、軸方向において鍔部２２Ｇの反対側から装着される。この結果、図８に示すように、複数の励磁コイル２３が複数のティース２２（外側ティース２２Ａ、内側ティース２２Ｂ）に装着され、ステータ２が完成する。
【0054】
次に、他のステータコアを用いて、本実施形態に係るステータコア２０Ｓの特徴を更に説明する。図１２は、本発明と比較される他のステータコア２０Ｚ１の斜視図である。図１３は、図１２のステータコア２０Ｚ１に励磁コイル２３Ｚが装着された様子を示す斜視図である。図１４は、図１２のステータコア２０Ｚ１の分解斜視図である。
【0055】
図１２に示されるステータコア２０Ｚ１は、ヨーク２１Ｚと、複数のティース２２Ｚと、複数の鍔部２２ＧＺとを有する。各鍔部２２Ｇは、各ティース２２Ｚと径方向において同じ寸法を有している。このようなステータコア２０Ｚ１では、鍔部２２ＧＺが邪魔になるため、予め成形された励磁コイル２３Ｚをティース２２Ｚに装着することは難しい。このため、図１２のティース２２Ｚの周りに、コイル線を直接巻きながら励磁コイル２３Ｚを構成する必要があり（図１３）、多くの手間が生じる。また、この場合、ティース２２Ｚの周りに緩みなく励磁コイル２３Ｚを巻くことも難しい。
【0056】
一方、図１２に示されるステータコア２０Ｚ１が、図１４に示すように、互いに独立した複数の部材によって構成される場合を想定する。ステータコア２０Ｚ１は、ヨーク２１Ｚと、複数のティースブロック２５Ｚを有する。各ティースブロック２５Ｚは、複数のティース２２Ｚと、複数の鍔部２２ＧＺとを有する。
【0057】
このような構成の場合、各ティースブロック２５Ｚに予め励磁コイル２３を装着した後に、ティースブロック２５Ｚをヨーク２１Ｚに固定することができる。しかしながら、この場合、ヨーク２１Ｚ上には、各ティースブロック２５Ｚを固定する固定部２５ＲＺ（接合面）が形成されるが、当該固定部２５ＲＺに接着剤のような不純物層が存在することになる。アキシャルギャップ型回転電機のステータコアでは、各ティースを軸方向（図１４の上下方向）に貫通する磁束が形成されるが、上記のように当該磁束と交差するように不純物層が存在すると、この部分での磁気抵抗が高くなるため、回転電機１の回転トルクが低下するという問題がある。
【0058】
【0059】
図１２に示されるステータコア２０Ｚ１では、鍔部２２ＧＺが励磁コイル２３Ｚの装着の妨げになることから、図１５に示すように、鍔部２２ＧＺが存在しないステータコア２０Ｚ２について検討する。図１２に示されるように鍔部２２ＧＺが存在する場合、図１６の矢印ＤＲ方向にロータ３が回転する際、ステータ２に対向するロータ３の永久磁石３２と鍔部２２ＧＺとの間の空間Ｘ１には、図１６のように効率良く磁束が流れやすく、ロータ３の回転が安定するため、例えばモータの場合には、大きな回転トルクを得ることができる。一方、鍔部２２ＧＺが存在しない場合には、図１７に示すように、永久磁石３２とティース２２Ｚとの間の空間Ｘ２が相対的に大きくなるため、磁束が流れにくくなる。この結果、相対的に回転トルクが小さくなる。
【0060】
一方、本実施形態に係る回転電機１のステータ２では、励磁コイル２３の装着を容易としつつ、鍔部２２Ｇによって安定した高い回転トルクを形成することができる。
【0061】
特に、本実施形態では、ステータコア２０Ｓが径方向において分割可能であるため、外側ステータコア２０Ａの複数の外側ティース２２Ａに複数の励磁コイル２３をそれぞれ装着した後に、内側ステータコア２０Ｂを外側ステータコア２０Ａに装着することで、アキシャルギャップ型回転電機１のステータ２を容易に製造することが可能となる。内側ステータコア２０Ｂが外側ステータコア２０Ａに装着されていない段階では、励磁コイル２３の筒寸法が外側ティース２２Ａよりも大きく外側ティース２２Ａの外周面との間に隙間が形成されるため、励磁コイル２３を外側ティース２２Ａに容易に装着することができる。また、ステータコア２０Ｓに鍔部２２Ｇが設けられていない場合と比較して、ロータ３の回転時に鍔部２２Ｇとロータ３側の永久磁石３２との間で磁束が流れやすく、ロータ３の回転トルクを安定して確保することができる。また、鍔部２２Ｇによって励磁コイル２３の抜けを防止することができる。
【0062】
なお、本実施形態に係るステータコア２０Ｓにおいても、外側ステータコア２０Ａと内側ステータコア２０Ｂとの接合面が周方向に沿って存在するが、当該接合面は、各ティース２２を流れる磁束と平行に配置されるため、当該磁束に大きな影響を与えるような磁気抵抗の増大は生じにくい。このため、ステータコア２０Ｓを分割することによる、モータの出力低下は発生しにくい。
【0063】
また、本実施形態では、内側ティース２２Ｂは、軸方向において外側ティース２２Ａおよび鍔部２２Ｇに跨るような寸法を有している。このため、鍔部２２Ｇの径方向内側に内側ティース２２Ｂが対向していない場合と比較して、ロータ３側の永久磁石３２との間で安定した磁界を形成することができる。
【0064】
更に、本実施形態では、内側ティース２２Ｂの上面部と鍔部２２Ｇの上面部とは面一とされている。このため、ロータ３側の永久磁石３２との間で安定した磁界を形成することができるとともに、外側ステータコア２０Ａに内側ステータコア２０Ｂを装着する際に、内側ティース２２Ｂの上面部を鍔部２２Ｇの上面部に合わせることで、装着が完了したことを容易に確認することができる。
【0065】
また、本実施形態では、軸方向に沿って見た場合、外側ティース２２Ａに配置される鍔部２２Ｇの面積は、外側ティース２２Ａの面積と内側ティース２２Ｂの面積との和以下に設定されている。本構成によれば、外側ティース２２Ａおよび内側ティース２２Ｂを内包するように予め成形された励磁コイル２３を、鍔部２２Ｇを介して外側ティース２２Ａに容易に装着することができる。
【0066】
また、本実施形態に係るステータ製造方法では、ステータコア２０Ｓが径方向において分割可能であることを利用して、コイル挿通工程において外側ステータコア２０Ａの複数の外側ティース２２Ａに複数の励磁コイル２３をそれぞれ装着した後に、コイル変形工程を経た後に、内側ステータコア装着工程において、内側ステータコア２０Ｂを外側ステータコア２０Ａに装着することで、アキシャルギャップ型回転電機１のステータ２を容易に製造することが可能となる。特に、コイル挿通工程では、内側ステータコア２０Ｂが外側ステータコア２０Ａに装着されていないため、励磁コイル２３の内周面と外側ティース２２Ａの外周面との間に隙間が形成され、励磁コイル２３を容易に装着することができる。また、製造されたステータ２では、鍔部２２Ｇが設けられていない場合と比較して、ロータ３の回転時に鍔部２２Ｇとロータ３側の永久磁石３２との間で磁界が形成されやすく、ロータ３の回転トルクを安定して確保することができる。
【符号の説明】
【0067】
１ 回転電機
１０ ケーシング
１１ 回転軸
２ ステータ
２０ 電磁石ユニット
２０Ａ 外側ステータコア
２０Ｂ 内側ステータコア
２０Ｓ ステータコア
２１ ヨーク
２１Ａ 外側ヨーク
２１Ｂ 内側ヨーク
２２ ティース
２２Ａ 外側ティース
２２Ｂ 内側ティース
２２Ｇ 鍔部
２３ 励磁コイル
３ ロータ
３１ 基材
３１Ｓ 支持面
３２ 永久磁石
ＡＸ 回転中心軸
Ｇ 間隔（アキシャルギャップ）
１０ ケーシング
１１ 回転軸
２ ステータ
２０ 電磁石ユニット
２０Ａ 外側ステータコア
２０Ｂ 内側ステータコア
２０Ｓ ステータコア
２１ ヨーク
２１Ａ 外側ヨーク
２１Ｂ 内側ヨーク
２２ ティース
２２Ａ 外側ティース
２２Ｂ 内側ティース
２２Ｇ 鍔部
２３ 励磁コイル
３ ロータ
３１ 基材
３１Ｓ 支持面
３２ 永久磁石
ＡＸ 回転中心軸
Ｇ 間隔（アキシャルギャップ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】