JP2020188674A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】隙間を空けて配置された第１回転子部および第２回転子部をより正確に位置決め可能な回転電機を提供すること。【解決手段】回転電機が、非回転部材１と、非回転部材１に固定された固定子３と、非回転部材１に固定され固定子３の内径側に配置され界磁コイル鉄心４に巻線を巻回した界磁コイル１８と、固定子３および界磁コイル１８の間に回転可能に配置された回転子５とを備える。回転子５が、第１回転子部２７および第２回転子部２８を有する。回転電機が、界磁コイル鉄心４の延在方向において第１延在部３１と第２環状部３３との間の第１隙間６１、回転子５の回転軸に対する周方向において第１延在部３１と第２延在部３６との間の第２隙間６２、および、第１環状部２９と第２延在部３６との間の第３隙間６３の各々に配置された位置決め部材をさらに備える。【選択図】図７

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、シャフトと、前記シャフトと一体回転する磁極を備えた回転子と、前記回転子の外側に対向配置された固定子と、前記シャフトを回転自在に支持し、前記回転子および前記固定子を収納するブラケットと、前記ブラケットに固定され、内周面が空隙を介して前記回転子と対向し、前記回転子および前記固定子とともに磁気回路を形成する継鉄部と、前記継鉄部のうち外径が他の部分より小さい薄肉部の外周面と係合するボビンと、前記ボビンに巻回され、磁束を発生させる界磁コイルと、前記薄肉部に接合され、前記ボビンを軸方向に保持する保持材とを備えた回転電機が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２４４８０６号公報

前記従来の回転電機では、回転子は、相互に接触した状態で連結されたフロント磁極鉄心およびリヤ磁極鉄心とで構成されている。このため、隙間を空けて配置された２つの部材で構成されている回転子における各部材の位置決めについては考慮されてない。

本発明は、隙間を空けて配置された第１回転子部および第２回転子部をより正確に位置決め可能な回転電機を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、以下のように構成する。すなわち、本発明の１つの態様によれば、非回転部材と、前記非回転部材に固定された固定子と、前記非回転部材に固定され、前記固定子の内径側に配置され、界磁コイル鉄心に巻線を巻回した界磁コイルと、前記固定子および前記界磁コイルの間に回転可能に配置された回転子とを備え、前記回転子が、前記界磁コイル鉄心の回転軸の延在方向に沿ってそれぞれ配置された第１回転子部および第２回転子部を有し、前記第１回転子部が、前記回転子の回転軸に対する周方向に延びる第１環状部と、前記第１環状部から前記延在方向に延びる第１延在部とを有し、前記第２回転子部が、前記周方向に延びると共に、前記延在方向において前記第１延在部に対して第１隙間を空けて配置された第２環状部と、前記第２環状部から前記延在方向に延びると共に、前記周方向において前記第１延在部に対して第２隙間を空けて配置されかつ前記延在方向において前記第１環状部に対して第３隙間を空けて配置された第２延在部とを有する、回転電機であって、前記第１隙間、前記第２隙間および前記第３隙間の各々に配置されて、前記第１回転子部および前記第２回転子部の各々を前記周方向および前記延在方向に位置決めする位置決め部材を備える、回転電機を提供する。

前記態様の回転電機によれば、回転子の回転軸の延在方向における第１延在部と第２環状部との間の第１隙間、回転子の回転軸に対する周方向における第１延在部と第２延在部との間の第２隙間、および、回転子の回転軸の延在方向における第２延在部と第１環状部との間の第３隙間の各々に配置された位置決め部材を備えている。このような構成により、第１回転子部および第２回転子部をより正確に位置決めすることができる。

本実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 図１のハウジングを示す部分破断斜視図である。 図１の界磁コイル鉄心を示す部分破断斜視図である。 図１の回転子を示す部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転子の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転子の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転子の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転子および界磁コイル鉄心の部分破断斜視図である。 図１０Ａとは異なる方向から見た回転子および界磁コイル鉄心の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る界磁コイル鉄心の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転子の側面図である。 他の実施形態に係る位置決め部材の側面図である。 他の実施形態に係る第１回転子部の斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る位置決め部材の側面図である。 他の実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る位置決め部材の側面図である。 他の実施形態に係る回転子の部分破断斜視図である。 他の実施形態に係る回転子の部分破断側面図である。 他の実施形態に係る位置決め部材の側面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

本発明の回転電機は、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）、ＥＶ（電気自動車）、その他電動機を構成として含む機器に適用できる。本実施形態では、一例としてＥＶ（電気自動車）用の回転電機について説明する。

図１は、本実施形態に係る回転電機の部分破断斜視図である。この回転電機は、非回転部材の一例のハウジング１と、ハウジング１の外周面を覆うジャケット２と、ハウジング１内に設けられる、固定子３、界磁コイル鉄心４及び回転子５とを備え、回転子５が、界磁コイル鉄心４のまわりをハウジング１、固定子３及び界磁コイル鉄心４に対して回転するように構成されている。

ハウジング１は、図２に示すように、有底筒状のハウジング本体６と、このハウジング本体６の一端側開口部を覆う蓋体（図示せず）とで構成されている。ハウジング本体６の他端側の壁部６ａの中央には段付き凹部８が形成されている。段付き凹部８の中心には貫通穴９が形成されている。壁部６ａの内面側には、段付き凹部８によってガイド部１０が形成されている。ガイド部１０は、段付き形状で、先端側から第１凸部１０ａ、第２凸部１０ｂ及び第３凸部１０ｃで構成されている。壁部６ａの外端面には、段付き凹部８の周囲の内径側環状リブ１１ａと、外周縁の外径側環状リブ１１ｂと、径方向に延び、内径側環状リブ１１ａと外径側環状リブ１１ｂとを接続する複数の直線リブ１１ｃとが形成されている。また、ハウジング本体６の外周面には全周に亘って環状溝１２が形成されている。

ジャケット２は、図１に示すように、ハウジング１の外周面を覆う円筒状に形成されている。ジャケット２は、ハウジング１の環状溝１２を覆って熱交換媒体の一例としての冷却水を流動させる冷却水路１３を区画する。ジャケット２には、冷却水路１３に連通する複数の連通穴（図示せず）が形成され、これら連通穴を介して冷却水路１３で冷却水を流動できるように構成されている。

固定子３は、固定子コア１４とコイル１５を備える。固定子コア１４は、複数の電磁鋼板を積層することにより得られる。固定子コア１４は、電磁鋼板の積層方向が界磁コイル鉄心４の軸方向に合致するようにしてハウジング１に取り付けられている。コイル１５は、固定子コア１４にその軸方向の両端部からはみ出すように巻回されている。

界磁コイル鉄心４は、図３に示すように、界磁コイル鉄心本体１６、界磁コイル鉄心鍔部１７及び界磁コイル１８を備える。界磁コイル鉄心本体１６は、鉄心部１９と鍔部２０で構成されている。鍔部２０の端面中央には円形状の位置決め凹部２１が形成されている。位置決め凹部２１の中心には流動穴２２が形成されている。流動穴２２は、鉄心部１９の長手方向の中央位置を超えて延び、先端近傍に到達している。また鍔部２０の端面外周側には環状凸部２３が形成されている。界磁コイル鉄心鍔部１７は鉄心部１９の先端に固定されている。界磁コイル１８は、鍔部２０との間に形成されるコイル巻回部に巻回されている。

界磁コイル鉄心４は、その界磁コイル鉄心鍔部１７をハウジング１の壁部６ａの内面に形成したガイド部１０に固定されている。すなわち、界磁コイル鉄心鍔部１７の位置決め凹部２１にはガイド部１０の第１凸部１０ａが嵌合し、環状凸部２３にはガイド部１０の第２凸部１０ｂが嵌合している。これにより、界磁コイル鉄心４は、ハウジング１に対していわゆる片持ち状態で支持される。この状態で、ハウジング１の貫通穴９と、界磁コイル鉄心４の流動穴２２とが連通する。流動穴２２には、貫通穴９を介して、流動穴２２よりも小さい外径寸法を有するパイプ２４が挿入されている。これにより、パイプ２４の中心穴（第１流路）を介して流動穴２２内に冷却水を供給すると、この冷却水は、パイプ２４の中心穴を通って流動穴２２の底部まで到達し、流動穴２２とパイプ２４の間に形成される環状通路２５（第２流路）を貫通穴９側まで流動した後、流動穴２２の外部に排出されることになる。なお、環状凸部２３と第２凸部１０ｂとが嵌合することにより、第２凸部１０ｂの外周部分に環状につながった溝が形成されている。この溝にはベアリング２６が配置されている。

回転子５は、図４に示すように、第１回転子部２７と第２回転子部２８とを備え、界磁コイル鉄心４の外周側で、界磁コイル鉄心４に対して回転可能に支持されている。

第１回転子部２７は、第１環状部２９を備える。第１環状部２９からは、この第１環状部２９よりも小径の筒部３０が突出している。第１環状部２９は、ベアリング２６を介してハウジング１のガイド部１０に回転可能に支持されている。また、第１環状部２９からは、筒部３０とは反対側に複数の第１延在部３１が突出している。第１延在部３１は、第１環状部２９の周方向に所定ピッチで形成され、隣接する２つの第１延在部３１の間は第１逃がし部３２となっている。第１回転子部２７は磁性材料で構成され、界磁コイル１８の巻線への通電により例えばＳ極となる。

第２回転子部２８は、第２環状部３３を備える。第２環状部３３は、固定子３および界磁コイル１８に対して回転可能に支持されている。第２環状部３３からは、この第２環状部３３よりも小径の台座部３４が突出している。台座部３４の中央からは回転軸部３５が突出している。回転軸部３５の回転力が図示しない被駆動部へと伝達される。また、第２環状部３３からは、台座部３４とは反対側に、複数の第２延在部３６が突出している。第２延在部３６は、第２環状部３３の周方向に所定ピッチで形成され、隣接する２つの第２延在部３６の間は第２逃がし部３７となっている。第２回転子部２８は磁性材料で構成され、界磁コイル１８の巻線への通電により例えばＮ極となる。

第１回転子部２７と第２回転子部２８は、第１回転子部２７の第１延在部３１を第２回転子部２８の第２逃がし部３７に、第２回転子部２８の第２延在部３６を第１回転子部２７の第１逃がし部３２にそれぞれ位置させた状態で、電気的に絶縁された位置決めピン３８によって互いに連結される。これにより、第１回転子部２７と第２回転子部２８とは、周方向及び軸方向への位置ずれが防止され、第１延在部３１と第２延在部３６とで筒状部３９が形成される。

前記構成の回転電機では、図示しないインバータからコイル１５に通電して回転子５を電気的に回転させることにより回転軸部３５を介して被駆動部を駆動する。このとき、コイル１５への通電によりコイル１５自体が発熱する。そこで、ハウジング１とジャケット２とで形成された冷却水路１３に冷却水を供給する。供給された冷却水は冷却水路１３を流動し、ハウジング１の外周面から内部の熱を吸収する。また、パイプ２４を介して界磁コイル鉄心４の流動穴２２に冷却水を供給する。供給された冷却水は、流動穴２２とパイプ２４との間に形成される環状通路２５を流動して界磁コイル鉄心４を介して界磁コイル１８の熱を吸収する。

このように、前記実施形態に係る回転電機によれば、ハウジング１とジャケット２の間の冷却水路１３だけでなく、界磁コイル鉄心４内にも冷却水を供給することにより、内側からも冷却できるようにしている。したがって、界磁コイル１８を有する界磁コイル鉄心４を回転子５の内径側に配置した構成であるにも拘わらず、界磁コイル１８から発生する熱を効果的に除去し、良好な駆動状態を確保できる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、水冷式としたが、油冷式等の他の熱交換媒体を利用した冷却方式としてもよい。

前記実施形態では回転子５の筒状部３９は、ほぼ均一厚さの円筒状に形成したが、その一部を、薄肉としたり、あるいは、厚肉としたりしてもよい。

図５では、第１回転子部２７の外周面と、第２回転子部２８の外周面とに、周方向につながる凹部４０（第１環状部２９側のみ図示）がそれぞれ形成されている。各凹部４０は、固定子３の両端部側にそれぞれ対向している。これにより、固定子３の中央部から回転子５に向かう部分に磁束を集中させることができ、回転子５の回転状態を安定させることができる。

図６では、第１回転子部２７の第１延在部３１及び第２回転子部２８の第２延在部３６の内面が、先端に向かうに従って徐々に外径側に肉厚が除変する湾曲面３５ａで構成されている。つまり、第１延在部３１及び第２延在部３６の肉厚を基部側で厚く、先端に向かうに従って徐々に薄くなるようにしている。これにより、第２延在部３６の固定子３に対向する部分で、ほぼ均一な磁束分布を得ることができるようにしている。

この場合、界磁コイル鉄心４の鉄心部１９に巻回する界磁コイル１８の形状を段付き形状とするのが好ましい。ここでは、界磁コイル１８を、複数の階段状を成すように巻回することで、全体としてラグビーボール状とし、第１延在部３１及び第２延在部３６の内面形状に沿うように形成している。これにより、回転子５の内側のスペースを有効利用して、界磁コイル１８の有効断面積を多くすることができる。

前記実施形態では、第１回転子部２７と第２回転子部２８を位置決めピン３８で連結するようにしたが、次のように構成してもよい。

図７に示すように、回転子５は、その回転軸の延在方向（すなわち、図７に示す直線Ｌの延在方向）における第１回転子部２７の第１延在部３１と第２回転子部２８の第２環状部３３との間に第１隙間６１を有し、回転子５の回転軸に対する周方向における第１回転子部２７の第１延在部３１と第２回転子部２８の第２延在部３６との間に第２隙間６２を有し、界磁コイル鉄心４の延在方向における第１回転子部２７の第１環状部２９と第２回転子部２８の第２延在部３６との間に第３隙間６３を有している。第１回転子部２７と第２回転子部２８との間の各隙間６１、６２、６３に、永久磁石または非磁性材料で構成された位置決め部材５０が配置されている。一例として、位置決め部材５０は、非磁性体で構成された略直方体状の第１位置決め部材４１と、非磁性体で構成された略円柱状の第２位置決め部材とを有している。第１位置決め部材４１は、第２隙間６２に配置されて、第１回転子部２７および第２回転子部２８の周方向の位置を決めている。第２位置決め部材４２は、第１隙間６１および第２隙間６２の各々に配置されて、第１回転子部２７および第２回転子部２８の軸方向（すなわち、界磁コイル鉄心４の延在方向）の位置を決めている。

第１延在部３１および第２延在部３６の各々には、幅方向（すなわち、回転子５の回転軸に対する径方向）の中心に、先端から基部側に向かって延びる溝３６ａ（第１延在部３１側は図示せず）が形成されている。第１位置決め部材４１の周方向の両側面には、径方向の中心に設けられ、長手方向に延びる突条部４１ａがそれぞれ形成されている。各突条部４１ａは、溝３６ａに嵌合可能な形状を有している。このような構成により、回転子５の回転強度を高めつつ、第１回転子部２７および第２回転子部２８をより正確に位置決めできる。なお、溝３６ａ及び突条部４１ａは、断面矩形状であってもよいが、断面Ｔ字形とすることにより端面側からスライドさせて係合させる構成とすれば、径方向の位置決めをより確実に行える点で好ましい。

図８では、第１回転子部２７と第２回転子部２８の間に、永久磁石で構成された第１位置決め部材４１が配置されている。また、第１位置決め部材４１を永久磁石で構成することで、回転子５のトルク伝達性能を向上させることができる。

図９では、さらに、第１延在部３１の先端と第２逃がし部３７の間（すなわち、第１隙間６１）、及び、第２延在部３６の先端と第１逃がし部３２の間（すなわち、第３隙間６３）に、永久磁石で構成された略直方体状の第２位置決め部材４２が配置されている。また、第２位置決め部材４２も、第１位置決め部材４１と同様に非磁性体で構成することも可能である。この場合、第１回転子部２７の第１延在部３１および第２回転子部２８の第２環状部３３の相互に対向する面、及び、第１回転子部２７の第１環状部２９および第２回転子部２８の第２延在部３６の相互に対向する面に、周方向に延びる溝を形成する一方、第２位置決め部材４２の軸方向の両側面に突条部を形成して、両者を嵌合することができる。れにより、回転子５の周方向には第１位置決め部材４１によって、回転子５の軸方向には第２位置決め部材４２によってそれぞれ位置決めされる。

図１０Ａおよび図１０Ｂでは、回転子５の内径側に位置決めリングの一例の補強リング４３が配置されている。補強リング４３は、中空の円筒状で、両端開口縁から長手方向に延びる複数の溝部４４がそれぞれ形成されている。複数の溝部４４には、補強リング４３の軸方向の一端から軸方向に沿って軸方向の他端に向かって延びる第１溝部４４１と、補強リング４３の軸方向の他端から軸方向に沿って軸方向の一端に向かって延びる第２溝部４４２とが含まれている。第１溝部４４１は、第１回転子部２７の各第１延在部３１にそれぞれ対応する位置に形成され、第２溝部４４２は、第２回転子部２８の各第２延在部３６にそれぞれ対応する位置に形成されている。各第１延在部３１及び各第２延在部３６には、各溝部４４に係合する断面Ｔ字形の突条部３６ｂ（第１延在部３１側は図示せず）がそれぞれ形成されている。言い換えると、第１回転子部２７は、第１延在部３１から回転子５の回転軸に対する径方向に突出する第１突起部７３（図１０Ｂに示す）と、第１突起部７３の径方向の先端から回転子５の回転軸に対する周方向に延びる第１係止部７４（図１０Ｂに示す）とを有している。また、第２回転子部２８は、第２延在部３６から径方向に突出する第２突起部７１（図１０Ａに示す）と、第２突起部７１の径方向の先端から周方向に延びる第２係止部７２（図１０Ａに示す）とを有している。第１突起部７３は、第１溝部４４１に配置され、第２突起部７１は、第２溝部４４２に配置されている。各係止部７２、７４は、一例として、各突起部７１、７３の先端から周方向の両側に延びて、第１回転時部２７および第２回転子部２８を径方向に係止する。このような構成により、回転子５の回転強度を高めつつ、第１回転子部２７および第２回転子部２８をより正確に位置決めできる。すなわち、図１０の構成によれば、図９に示すような第１位置決め部材４１や第２位置決め部材４２を不要としても、回転子５の回転強度を向上しつつ、第１回転子部２７および第２回転子部２８を位置決めすることができる。補強リング４３は、回転子５の内径側（すなわち、第１延在部３１および第２延在部３６の径方向の内側）に限らず、回転子５の外径側（すなわち、第１延在部３１および第２延在部３６の径方向の外側）に配置してもよい。

前記実施形態では、パイプ２４および環状通路２５で構成された流路を設けているが、この流路は、省略することができる。すなわち、本発明は、流路が設けられていない回転電機にも適用できる。

前記実施形態では、界磁コイル鉄心４の鉄心部１９の中心に流動穴２２を形成するようにしたが、この流動穴２２は次のように構成することもできる。

図１１では、鉄心部１９の外周側の同一円周上に複数の流動穴４５が形成されている。各流動穴４５は鉄心部１９の両端に貫通している。界磁コイル鉄心鍔部１７には、前記複数の流動穴４５が連通する環状溝４６が形成されている。この構成により、鉄心部１９の一端側からいずれかの流動穴４５から流入した熱交換媒体は、他端側へと流動した後、環状溝４６を流動して残る他の流動穴４５のいずれかを介して一端側へと流動する。これによれば、鉄心部１９の外周側での冷却が可能となり、中心部に設ける場合に比べてより一層冷却効果を発揮させることができる。

位置決め部材５０は、次のように構成することもできる。なお、図１２〜図２６では、回転子５を構成する２つの回転子部２７、２８について、延在方向において壁部６ａから遠い方の回転子部を第１回転子部２７とし、延在方向において壁部６ａに近い方の回転子部を第２回転子部２８としている。

例えば、図１２〜図１５に示す回転電機の位置決め部材５０は、アルミニウム、ステンレスまたは樹脂等の非磁性体で構成され、本体部５１と、本体部５１における回転子５の回転軸の延在方向（言い換えると、図１２の直線Ｌの延在方向。以下、単に延在方向という。）の一端に設けられた接続軸部５２とを有している。

本体部５１は、図１４に示すように、一例として略円筒形状で、延在方向の一端に設けられた第１溝部４４１と、延在方向の他端に設けられた第２溝部４４２とを有している。第１溝部４４１および第２溝部４４２の各々は、略四角形状を有し、本体部５１をその板厚方向に貫通している。第１溝部４４１には、後述する第１回転子部２７の接続部５３（図１５参照）が配置され、第２溝部４４２には、後述する第２回転子部２８の接続部が配置されている。第１溝部４４１および第２溝部４４２は、回転子５の回転軸に対する周方向（以下、単に周方向という。）において異なる位置に配置されている。具体的には、周方向に隣接する第１溝部４４１の間に第２溝部４４２が位置し、周方向に隣接する第２溝部４４２の間に第１溝部４４１が位置している。なお、本体部５１は、例えば、第１溝部４４１が設けられた第１の部分と第２溝部４４２が設けられた第２の部分とで構成されたセグメント構造であってもよい。また、第１溝部４４１および第２溝部４４２の各々は、略四角形状に限らず、例えば、略三角形状であってもよい。

接続軸部５２は、図１２に示すように、一例として、本体部５１の外周に沿って湾曲した複数の板状部材５２１で構成され、本体部５１と一体に形成されている。各板状部材５２１は、図１３および図１４に示すように、周方向に隣接する第１溝部４４１の間にそれぞれ配置され、本体部５１の一端から延在方向に沿って本体部５１から離れる方向に延びている。接続軸部５２は、その先端（言い換えると、接続軸部５２における延在方向の前記本体部５１から遠い方の端部）が、トルクコンバータの外殻、マニュアルクラッチおよびフライホイールの外殻等の回転部材に接続可能に構成されている。例えば、図１６に示すように、各板状部材５２１の先端に略円盤形状の土台８１を固定し、この土台８１から延在方向に延びる略円柱形状の軸部材８２を介して、間接的に、接続軸部５２を回転部材１００に接続することができる。この場合、例えば、位置決め部材５０がクラッチ要素に直接接続されて、回転電機の部品点数が削減される。また、例えば、図１７に示すように、各板状部材５２１の先端を径方向の外側に折り曲げてフランジ部５２２を形成し、このフランジ部５２２を介して、直接的に、接続軸部５２を回転部材１００に接続することができる。この場合、回転子５が軸方向に位置決めされ、軸受け等の別部品で支持する必要がなくなる。なお、接続軸部５２と土台８１または回転部材１００とは、例えば、ボルト締結、リベット締結または溶接により固定されて接続される。

図１２〜図１５に示す回転電機では、第１回転子部２７および第２回転子部２８は同じ形状および構成を有している。第１回転子部２７は、図１５に示すように、第１環状部２９、複数の第１接続部５３および複数の第１延在部３１を有している。第１環状部２９は、リング形状を有し、周方向に延びている。各第１接続部５３は、第１環状部２９の外周面から回転子５の回転軸に対する径方向の外側に延びている。各第１延在部３１は、第１接続部５３から延在方向に延びる略直方体形状を有し、第１環状部２９の外周面に対して径方向において間隔Ｗを空けて配置されている。第１環状部２９および第１延在部３１は、第１接続部５３を介して接続されている。第２回転子部２８は、第２環状部３３（図１７参照）、複数の第２接続部５４（図１７参照）および複数の第２延在部３６（図１７参照）を有している。前述の通り、第２環状部３３は、第１環状部２９と同じ形状および構成を有し、第２接続部５４は、第１接続部５３と同じ形状および構成を有し、第２延在部３６は、第１延在部３１と同じ形状および構成を有している。第２延在部３６は、周方向において第１延在部３１に対して第２隙間６２を空けて配置されている。第１延在部３１の延在方向の先端（言い換えると、第１延在部３１の延在方向における第１環状部２９から遠い方の端部）および第２延在部３６の延在方向の先端（言い換えると、第２延在部３６の延在方向における第２環状部３３から遠い方の端部）は、延在方向において第１環状部２９と第２環状部３３との間に配置されている。第１延在部３１および第２延在部３６の各々は、位置決め部材５０の径方向の外側に配置されている。

このように、図１２〜図１５に示す回転電機によれば、位置決め部材５０が、回転電機の入出力軸を構成するので、部品点数を抑制しつつ、第１回転子部２７および第２回転子部２８を軸方向および周方向において位置決めすることができる。また、第１回転子部２７および第２回転子部２８に同じ形状および構成の部材を用いることができる。さらに、回転部材１００への接続に対して、様々な接続方法を選択することができる。その結果、構造設計の自由度の高い回転電機を実現できる。

図１８に示すように、図１２〜図１５に示す回転電機は、第２隙間６２に配置された補助位置決め部材４７をさらに備えることができる。このような構成により、第１回転子部２７および第２回転子部２８の周方向の位置決めをより確実に行うことができる。なお、補助位置決め部材４７は、非磁性体で構成されていてもよいし、永久磁石で構成されていてもよい。

接続軸部５２は、複数の板状部材５２１で構成されている場合に限らず、図１９および図２０に示すように、１つの環状板部材５２３で構成することもできる。

図２１〜図２３に示すように、固定子３を回転子５の径方向の内側に配置することもできる。この場合、図２３に示すように、第１回転子部２７は、第１環状部２９の内周面から径方向の内側に延びる第１接続部５３を有し、第１延在部３１は、位置決め部材５０の径方向の内側に配置されている。第２回転子部２８は、第２環状部３３の内周面から径方向の外側に延びる第２接続部５４を有し、第２延在部３６は、位置決め部材５０の径方向の内側に配置されている。また、第２隙間６２には、補助位置決め部材４７が配置されている。このような構成により、回転強度を高めつつ、形状に自由度がある界磁コイルが外周に配置されているので、決められた外殻のスペースを有効に使用することができる。なお、図２２に示すように、図２１〜図２３に示す回転電機では、一例として、位置決め部材５０には、第１溝部４４１のみが形成されており、第２溝部４４２が形成されていない。すなわち、第２溝部４４２は省略できる。

図２４に示すように、図１２〜図１５に示す回転電機は、径方向における界磁コイル鉄心４と回転子５との間に配置された永久磁石９０をさらに備えることができる。

図２５に示すように、図１２〜図１５に示す回転電機の位置決め部材５０の外面に、第１延在部３１または第２延在部３６を収容可能な収容凹部５５、５６をさらに設けてもよい。収容凹部５５は、第１溝部４４１から本体部５１の他端に接近する方向（言い換えると、第２溝部４４２に接近する方向）に延びている。また、収容凹部５６は、第２溝部４４２から本体部５１の一端に接近する方向（言い換えると、第１溝部４４１に接近する方向）に延びている。このような構成により、第１回転子部２７および第２回転子部２８を軸方向および周方向においてより確実に位置決めすることができる。また、第１延在部３１および第２延在部３６で発生したトルクを収容部凹部５５、５６の側面全体で受けることができるので、回転子５のトルク強度を高めることができる。なお、凹部５５、５６は、例えば、第１溝部４４１および第２溝部４４２のいずれか一方のみに設けてもよい。

位置決め部材５０は、略円筒形状に限らず、例えば、多角筒状であってもよい。

なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明は、例えば、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）、ＥＶ（電気自動車）、その他電動機を構成として含む機器に適用できる。

１…ハウジング
２…ジャケット
３…固定子
４…界磁コイル鉄心
５…回転子
６…ハウジング本体
６ａ…壁部
８…段付き凹部
９…貫通穴
１０…ガイド部
１１…リブ
１２…環状溝
１３…冷却水路
１４…固定子コア
１５…コイル
１６…界磁コイル鉄心本体
１７…界磁コイル鉄心鍔部
１８…界磁コイル
１９…鉄心部
２０…鍔部
２１…位置決め凹部
２２…流動穴
２３…環状凸部
２４…パイプ（流路）
２５…環状通路（流路）
２６…ベアリング
２７…第１回転子部
２８…第２回転子部
２９…第１環状部
３０…筒部
３１…第１延在部
３２…第１逃がし部
３３…第２環状部
３４…台座部
３５…回転軸部
３６…第２延在部
３７…第２逃がし部
３８…位置決めピン
３９…筒状部
４０…凹部
４１…第１位置決め部材
４２…第２位置決め部材
４３…補強リング
４４…溝部
４４１…第１溝部
４４２…第２溝部
４５…流動穴
４６…溝
５０…位置決め部材
５１…本体部
５２…接続軸部
５２１…板状部材
５２２…フランジ部
５２３…環状板部材
５３…第１接続部
５４…第２接続部
５５、５６…収容凹部
６１…第１隙間
６２…第２隙間
６３…第３隙間
７１…第２突起部
７２…第２係止部
７３…第１突起部
７４…第１係止部
８１…土台
８２…軸部材
９０…永久磁石
１００…回転部材

Claims (11)

1. 非回転部材と、
   前記非回転部材に固定された固定子と、
   前記非回転部材に固定され、前記固定子の内径側に配置され、界磁コイル鉄心に巻線を巻回した界磁コイルと、
   前記固定子および前記界磁コイルの間に回転可能に配置された回転子と
   を備え、
   前記回転子が、
   前記回転子の回転軸の延在方向に沿ってそれぞれ配置された第１回転子部および第２回転子部を有し、
   前記第１回転子部が、
   前記回転子の回転軸に対する周方向に延びる第１環状部と、
   前記第１環状部から前記延在方向に延びる第１延在部と
   を有し、
   前記第２回転子部が、
   前記周方向に延びると共に、前記延在方向において前記第１延在部に対して第１隙間を空けて配置された第２環状部と、
   前記第２環状部から前記延在方向に延びると共に、前記周方向において前記第１延在部に対して第２隙間を空けて配置されかつ前記延在方向において前記第１環状部に対して第３隙間を空けて配置された第２延在部と
   を有する、回転電機であって、
   前記第１隙間、前記第２隙間および前記第３隙間の各々に配置されて、前記第１回転子部および前記第２回転子部の各々を前記周方向および前記延在方向に位置決めする位置決め部材を備える、回転電機。
2. 前記位置決め部材が、永久磁石または非磁性体で構成されている、請求項１の回転電機。
3. 前記位置決め部材が、
   永久磁石で構成された第１位置決め部材と、非磁性体で構成された第２位置決め部材とを有し、
   前記第１隙間および前記第３隙間の各々に前記第２位置決め部材が配置され、前記第２隙間に前記第１位置決め部材が配置されている、請求項２の回転電機。
4. 前記第１回転子部が、
   前記第１延在部から前記回転子の回転軸に対する径方向に突出する第１突起部と、前記第１突起部の前記径方向の先端から前記周方向に延びる第１係止部とを有し、
   前記第２回転子部が、
   前記第２延在部から前記径方向に突出する第２突起部と、前記第２突起部の前記径方向の先端から前記周方向に延びる第２係止部とを有し、
   前記位置決め部材が、
   前記第１延在部および前記第２延在部の前記径方向の内側または外側に配置されていると共に、前記延在方向の一端から前記延在方向に沿って前記延在方向の他端に向かって延びて前記第１突起部が配置された第１溝部と、前記延在方向の他端から前記延在方向に沿って前記延在方向の一端に向かって延びて前記第２突起部が配置された第２溝部とを有し、前記第１溝部および前記第２溝部が前記周方向において異なる位置に設けられた位置決めリングを有する、請求項１から３のいずれか１つの回転電機。
5. 非回転部材と、
   前記非回転部材に固定された固定子と、
   前記非回転部材に固定され、前記固定子の内径側に配置され、界磁コイル鉄心に巻線を巻回した界磁コイルと、
   前記固定子および前記界磁コイルの間に回転可能に配置された回転子と
   を備え、
   前記回転子が、
   前記界磁コイル鉄心の回転軸の延在方向に沿ってそれぞれ配置された第１回転子部および第２回転子部を有し、
   前記第１回転子部が、
   前記回転子の回転軸に対する周方向に延びる第１環状部と、
   前記第１環状部から前記延在方向に延びる第１延在部と
   を有し、
   前記第２回転子部が、
   前記周方向に延びると共に、前記延在方向において前記第１延在部に対して第１隙間を空けて配置された第２環状部と、
   前記第２環状部から前記延在方向に延びると共に、前記周方向において前記第１延在部に対して第２隙間を空けて配置されかつ前記延在方向において前記第１環状部に対して第３隙間を空けて配置された第２延在部と
   を有する、回転電機であって、
   前記第１回転子部および前記第２回転子部の各々を前記周方向および前記延在方向に位置決めする位置決め部材を備え、
   前記第１回転子部が、
   前記第１延在部から前記回転子の回転軸に対する径方向に突出する第１突起部と、前記第１突起部の前記径方向の先端から前記周方向に延びる第１係止部とを有し、
   前記第２回転子部が、
   前記第２延在部から前記径方向に突出する第２突起部と、前記第２突起部の前記径方向の先端から前記周方向に延びる第２係止部とを有し、
   前記位置決め部材が、
   前記第１延在部および前記第２延在部の前記径方向の内側または外側に配置されていると共に、前記延在方向の一端から前記延在方向の他端に向かって延びて前記第１突起部が配置された第１溝部と、前記延在方向の他端から前記延在方向の一端に向かって延びて前記第２突起部が配置された第２溝部とを有し、前記第１溝部および前記第２溝部が前記周方向において異なる位置に設けられた位置決めリングで構成されている、回転電機。
6. 非回転部材と、
   前記非回転部材に固定された固定子と、
   前記非回転部材に固定され、前記固定子の内径側に配置され、界磁コイル鉄心に巻線を巻回した界磁コイルと、
   前記固定子および前記界磁コイルの間に回転可能に配置された回転子と
   を備え、
   前記回転子が、
   前記界磁コイル鉄心の回転軸の延在方向に沿ってそれぞれ配置された第１回転子部および第２回転子部を有し、
   前記第１回転子部が、
   前記回転子の回転軸に対する周方向に延びる第１環状部と、
   前記第１環状部から前記回転子の回転軸に対する径方向に延びる第１接続部と、
   前記第１接続部から前記延在方向に延びると共に、前記第１環状部とは前記径方向において間隔を空けて配置された第１延在部と
   を有する、回転電機であって、
   前記第１延在部の前記径方向の内側または外側に配置され、前記第１回転子部を前記周方向および前記延在方向に位置決めする非磁性体の位置決め部材を備え、
   前記位置決め部材が、
   本体部と、
   前記本体部の前記延在方向の一端から前記本体部の前記延在方向の他端に接近する方向に延びて、前記第１接続部が配置される第１溝部と、
   前記本体部の前記一端から前記延在方向に沿って前記本体部から離れる方向に延びて、回転部材が接続される接続軸部と
   を有する、回転電機。
7. 前記第２回転子部が、
   前記周方向に延びる第２環状部と、
   前記第２環状部から前記回転子の回転軸に対する径方向に延びる第２接続部と、
   前記第２環状部から前記延在方向に延びると共に、前記第２環状部とは前記径方向において間隔を空けて配置され、前記周方向において前記第１延在部に対して隙間を空けて配置された第２延在部と
   を有し、
   前記位置決め部材が、
   前記本体部の前記延在方向の他端から前記本体部の前記一端に向かって延びて前記第２接続部が配置された第２溝部を有し、
   前記第１溝部および前記第２溝部が、前記周方向において異なる位置に配置されている、請求項６の回転電機。
8. 前記隙間に配置され、前記第１回転子部および前記第２回転子部の各々を前記周方向に位置決めする補助位置決め部材をさらに備える、請求項７の回転電機。
9. 前記位置決め部材が、
   前記周方向に間隔を空けて配置された複数の前記第１溝部を有し、
   前記接続軸部が、
   前記周方向に隣接する前記第１溝部の間にそれぞれ配置された複数の板状部材で構成されている、請求項６から８のいずれか１つの回転電機。
10. 前記径方向における前記界磁コイル鉄心と前記回転子との間に配置された永久磁石をさらに備える、請求項６から９のいずれか１つの回転電機。
11. 前記位置決め部材が、
    前記本体部の外面または内面に設けられ、前記第１溝部から前記本体部の前記他端に接近する方向に延びて、前記第１延在部を収容する凹部をさらに有する、請求項６から１０のいずれか１つの回転電機。

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