特開 2022-131890 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022131890

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/16 20060101AFI20220831BHJP

   H02K 1/06 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

H02K1/16 C

H02K1/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021031118

(22)【出願日】2021-02-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】牧志 渉

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 智則

(72)【発明者】

【氏名】清水 謙太

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA25

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD25

5H601EE34

5H601FF02

5H601FF17

5H601GA02

5H601GB12

5H601GB22

5H601GB33

5H601GC02

5H601GC12

(57)【要約】

【課題】漏れ磁束を低減しつつ、回転電機の駆動電圧の上昇を抑制する。
【解決手段】ロータ１９は、軸部材４０と、軸部材４０の軸線方向Ｘにおいて軸部材４０と隣り合う磁性体３０と、を有する。ステータコア６１は、軸線方向Ｘに貫通する内部空間を区画形成する内面７６を有する。磁性体３０は、軸部材４０の軸線Ｌに直交する径方向Ｙにおいて内面７６から離間する外面３０ａを有する。内面７６と外面３０ａとは互いに平行である。内面７６は、中間内面７６ａ及び一対の端部内面７６ｂで構成されている。中間内面７６ａは、軸線方向Ｘにおける内面７６の中間位置を含んで位置する。一対の端部内面７６ｂは、軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａを挟んで位置する。ステータコア６１及び磁性体３０の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、径方向Ｙにおける外面３０ａとの離間寸法が一対の端部内面７６ｂよりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部材と、前記軸部材の軸線方向において前記軸部材と隣り合う磁性体と、を有するロータと、
ステータと、を備える回転電機であって、
前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻回されたコイルと、を有し、
前記ステータコアは、前記軸線方向に貫通する内部空間を区画形成する内面を有し、
前記磁性体は、前記軸部材の軸線に直交する直交方向において前記内面から離間する外面を有するとともに、前記内部空間に位置し、
前記内面と前記外面とは互いに平行であり、
前記内面は、前記軸線方向における前記内面の中間位置を含んで位置する中間内面と、前記軸線方向において前記中間内面を挟んで位置する一対の端部内面と、で構成され、
前記ステータコア及び前記磁性体の前記軸線に沿った断面形状をみたとき、
前記中間内面は、前記直交方向における前記外面との離間寸法が一対の前記端部内面よりも小さいことを特徴とする回転電機。

【請求項2】

前記ステータコアの前記軸線に沿った断面形状をみたとき、
前記中間位置を通り、且つ前記直交方向に延びる仮想的な直線を仮想線とし、
前記中間内面は、前記仮想線を対称軸として線対称であり、
一対の前記端部内面は、前記仮想線を対称軸として線対称である請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記軸線方向における前記内面の寸法に対する前記軸線方向における前記中間内面の寸法の比は０．３～０．７である請求項１又は請求項２に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示された回転電機は、ステータと、ロータと、を備えている。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルと、を有する。例えば、ロータは、軸部材と、磁性体と、を有する。磁性体は、軸部材の軸線方向において軸部材と隣り合っている。磁性体の外面とステータコアの内面とは、軸部材の軸線に直交する直交方向において互いに離間している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２０９３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ステータコアの内部において、磁性体に鎖交しない漏れ磁束が生じる場合がある。漏れ磁束は、軸部材の軸線方向において、磁性体の端部よりも外側を通過する。漏れ磁束が増大するほど、磁性体に鎖交する磁束が減少するため、回転電機の出力が低下するおそれがある。

【0005】

磁性体の外面とステータコアの内面との間の離間寸法を小さくすれば、漏れ磁束の低減を図ることができる。しかしながら、磁性体の外面とステータコアの内面との間の離間寸法を小さくするほど、所望のトルクを発生させるのに要する回転電機の駆動電圧が高くなるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する回転電機は、軸部材と、前記軸部材の軸線方向において前記軸部材と隣り合う磁性体と、を有するロータと、ステータと、を備える回転電機であって、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻回されたコイルと、を有し、前記ステータコアは、前記軸線方向に貫通する内部空間を区画形成する内面を有し、前記磁性体は、前記軸部材の軸線に直交する直交方向において前記内面から離間する外面を有するとともに、前記内部空間に位置し、前記内面と前記外面とは互いに平行であり、前記内面は、前記軸線方向における前記内面の中間位置を含んで位置する中間内面と、前記軸線方向において前記中間内面を挟んで位置する一対の端部内面と、で構成され、前記ステータコア及び前記磁性体の前記軸線に沿った断面形状をみたとき、前記中間内面は、前記直交方向における前記外面との離間寸法が一対の前記端部内面よりも小さいことを特徴とする。

【0007】

上記構成によれば、ステータコア内の軸線方向における中間部分に磁束を集中させることができるため、漏れ磁束を低減させることができる。さらに、上記構成によれば、磁性体の外面との離間寸法がステータコアの内面の全体で一律である場合と比較して、所定のトルクを発生させるのに要する回転電機の駆動電圧が小さくなる。したがって、漏れ磁束を低減しつつ、回転電機の駆動電圧の上昇を抑制できる。

【0008】

回転電機において、前記ステータコアの前記軸線に沿った断面形状をみたとき、前記中間位置を通り、且つ前記直交方向に延びる仮想的な直線を仮想線とし、前記中間内面は、前記仮想線を対称軸として線対称であり、一対の前記端部内面は、前記仮想線を対称軸として線対称であるとよい。

【0009】

上記構成によれば、ステータコア内の軸線方向における中間部分に磁束をさらに集中させることができる。したがって、漏れ磁束をさらに低減させることができる。
回転電機において、前記軸線方向における前記内面の寸法に対する前記軸線方向における前記中間内面の寸法の比は０．３～０．７であるとよい。

【0010】

上記構成によれば、回転電機における駆動電圧の上昇抑制の効果がより顕著に得られる。

【発明の効果】

【0011】

この発明によれば、漏れ磁束を低減しつつ、回転電機の駆動電圧の上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】回転電機を示す断面図。

【図2】回転電機の一部分を拡大して示す断面図。

【図3】回転電機を示す断面図。

【図4】ステータコア、筒部材、及び磁性体を示す断面図。

【図5】内面比、トルク比、及びインダクタンス比の関係を示すグラフ。

【図6】内面比とインダクタンス比の差分との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、回転電機を具体化した実施形態について、図１～図６を用いて説明する。
［回転電機の基本構成］
図１に示すように、回転電機１０は、筒状のハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１は、第１ハウジング構成体１２と、板状の第２ハウジング構成体１３と、を備えている。第１ハウジング構成体１２及び第２ハウジング構成体１３は金属製であり、例えば、アルミニウム製である。

【0014】

第１ハウジング構成体１２は、板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周端から筒状に延びる周壁１２ｂと、を有している。第２ハウジング構成体１３は、周壁１２ｂにおける底壁１２ａとは反対側の開口を閉塞した状態で、第１ハウジング構成体１２に連結されている。

【0015】

第１ハウジング構成体１２は円筒状の第１ボス部１２ｃを備えている。第１ボス部１２ｃは、底壁１２ａの内面から突出している。第２ハウジング構成体１３は円筒状の第２ボス部１３ｃを備えている。第２ボス部１３ｃは、第２ハウジング構成体１３の内面から突出している。第１ボス部１２ｃの軸線、第２ボス部１３ｃの軸線、及び第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの軸線は、互いに一致している。第１ボス部１２ｃの内周面及び第２ボス部１３ｃの内周面の各々には、軸受１４が配置されている。

【0016】

［ロータの構成］
回転電機１０はロータ１９を備えている。ロータ１９はハウジング１１の内部に位置している。ロータ１９は、軸部材４０と、磁性体３０と、を有する。例えば、ロータ１９は筒部材２０を有する。

【0017】

［筒部材の構成］
筒部材２０は、軸線が直線状に延びる円筒状である。筒部材２０は、例えば金属製材料から構成されている。筒部材２０の軸線は、第１ボス部１２ｃの軸線及び第２ボス部１３ｃの軸線と一致している。以下では、筒部材２０の軸線が延びる方向を軸線方向Ｘという。筒部材２０の内周面を筒部材内面２０ａという。筒部材２０の外周面を筒部材外面２０ｂという。

【0018】

軸線方向Ｘにおける筒部材２０の一端の開口を第１開口部２１といい、軸線方向Ｘにおける筒部材２０の他端の開口を第２開口部２２という。第１開口部２１及び第２開口部２２はいずれも円状の孔である。筒部材２０の内径は、第１開口部２１及び第２開口部２２を含む軸線方向Ｘの全体で同じ寸法である。以下では、筒部材２０の内径が延びる方向を径方向Ｙという。

【0019】

［磁性体の構成］
磁性体３０は例えば中実円柱状である。本実施形態の磁性体３０は永久磁石である。磁性体３０は、筒部材２０の内部に配置されている。磁性体３０の軸線は、筒部材２０の軸線と一致している。磁性体３０の径は筒部材２０の内径と同じ寸法である。磁性体３０の径が延びる方向は径方向Ｙと同じ方向である。磁性体３０は、例えば筒部材２０の内部に圧入されている。磁性体３０の外面３０ａが筒部材内面２０ａに密着することにより、磁性体３０は筒部材内面２０ａに固定されている。磁性体３０は、磁性体３０の径方向に着磁されている。

【0020】

磁性体３０の軸線方向Ｘにおける一端を第１磁性体端３１という。磁性体３０の軸線方向Ｘにおける他端を第２磁性体端３２という。磁性体３０は、第１磁性体端３１及び第２磁性体端３２の各々に軸線方向Ｘに直交する端面を有する。第１磁性体端３１の端面及び第２磁性体端３２の端面は、例えば平坦面である。

【0021】

軸線方向Ｘにおける磁性体３０の寸法を磁性体寸法Ｌ１という。磁性体寸法Ｌ１は、軸線方向Ｘにおける第１磁性体端３１と第２磁性体端３２との間の寸法に相当する。
［軸部材の構成］
ロータ１９は、例えば軸部材４０を２つ有する。一方の軸部材４０を第１軸部材４１ともいい、他方の軸部材４０を第２軸部材５１ともいう。第１軸部材４１及び第２軸部材５１は例えば中実円柱状である。第１軸部材４１及び第２軸部材５１は、例えば金属製材料から構成されている。

【0022】

第１軸部材４１及び第２軸部材５１の径は、筒部材２０の内径と同じ寸法である。第１軸部材４１及び第２軸部材５１の径が延びる方向は、径方向Ｙと同じ方向である。第１軸部材４１の軸線と第２軸部材５１の軸線とは互いに一致している。第１軸部材４１及び第２軸部材５１の軸線を軸線Ｌという。軸線Ｌは、筒部材２０の軸線、第１ボス部１２ｃの軸線、及び第２ボス部１３ｃの軸線と一致している。軸線Ｌが延びる方向は軸線方向Ｘと同じ方向である。軸線方向Ｘは軸部材４０の軸線方向に相当する。径方向Ｙは、軸線Ｌに直交する直交方向に相当する。

【0023】

第１軸部材４１及び第２軸部材５１は、筒部材２０の内部に圧入されている。第１軸部材４１は、筒部材２０に圧入される第１圧入部４３と、筒部材２０に圧入されない第１露出部４２と、を有する。第２軸部材５１は、筒部材２０に圧入される第２圧入部５３と、筒部材２０に圧入されない第２露出部５２と、を有する。第１圧入部４３は、軸線方向Ｘにおいて、筒部材２０の第１開口部２１よりも筒部材２０の内部に位置する。第１露出部４２は、軸線方向Ｘにおいて、筒部材２０の第１開口部２１から筒部材２０の外部に露出する。第２圧入部５３は、軸線方向Ｘにおいて、筒部材２０の第２開口部２２よりも筒部材２０の内部に位置する。第２露出部５２は、軸線方向Ｘにおいて、筒部材２０の第２開口部２２から筒部材２０の外部に露出する。

【0024】

第１露出部４２の外周面は、第１ボス部１２ｃの内周面に配置された軸受１４に支持されている。これにより、第１軸部材４１はハウジング１１に対して回転可能に支持されている。第２露出部５２の外周面は、第２ボス部１３ｃの内周面に配置された軸受１４に支持されている。これにより、第２軸部材５１はハウジング１１に対して回転可能に支持されている。

【0025】

図２に示すように、第１圧入部４３の外周面である第１外周面４３ａと、第２圧入部５３の外周面である第２外周面５３ａとは、筒部材内面２０ａに密着している。これにより、第１軸部材４１及び第２軸部材５１は筒部材内面２０ａに固定されている。第１軸部材４１及び第２軸部材５１は、筒部材２０及び磁性体３０と一体回転可能となっている。

【0026】

第１圧入部４３及び第２圧入部５３は、軸線方向Ｘにおいて磁性体３０と隣り合っている。言い換えると、軸部材４０と磁性体３０とは軸線方向Ｘにおいて隣り合っている。第１圧入部４３の軸線方向Ｘにおける端部を第１軸部材端４４という。第２圧入部５３の軸線方向Ｘにおける端部を第２軸部材端５４という。第１軸部材端４４は、第１磁性体端３１と軸線方向Ｘにおいて隣り合っている。第２軸部材端５４は、第２磁性体端３２と軸線方向Ｘにおいて隣り合っている。軸部材４０は、第１軸部材端４４及び第２軸部材端５４の各々に軸線方向Ｘに直交する端面を有する。第１軸部材端４４の端面及び第２軸部材端５４の端面は、例えば平坦面である。

【0027】

第１軸部材端４４の端面は、第１磁性体端３１の端面と面接触してもよいし、第１磁性体端３１の端面から軸線方向Ｘに離間していてもよい。第２軸部材端５４の端面は、第２磁性体端３２の端面と面接触してもよいし、第２磁性体端３２の端面から軸線方向Ｘに離間していてもよい。

【0028】

図１に示すように、第２露出部５２は、第２ハウジング構成体１３を貫通するとともに、ハウジング１１内とハウジング１１外との間で軸線方向Ｘに延びている。ハウジング１１外に位置する第２露出部５２の端部には、第２軸部材５１と一体回転する不図示のインペラが配置されている。第２軸部材５１の回転が駆動力としてインペラに伝達されることによってインペラが回転駆動する。

【0029】

［ステータの構成］
回転電機１０はステータ６０を備えている。ステータ６０はハウジング１１の内部に位置している。ステータ６０は、径方向Ｙにおけるロータ１９の外側に位置している。ステータ６０は、ステータコア６１と、ステータコア６１に巻回されたコイル６２と、を有する。コイル６２に電流が流れることで、ロータ１９は回転可能となっている。

【0030】

［ステータコアの構成］
図３に示すように、ステータコア６１は、例えば、円筒状のヨーク７１と、ヨーク７１内に位置する複数のティース７２と、を有する。例えばステータコア６１は、６つのティース７２を有する。ティース７２は、ヨーク７１から径方向Ｙに延びている。すなわち、ティース７２の軸方向は径方向Ｙと同じ方向である。

【0031】

図１に示すように、ヨーク７１の外周面７１ａは、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの内周面に固定されている。こうした第１ハウジング構成体１２へのヨーク７１の固定によって、ステータコア６１はハウジング１１に固定されている。

【0032】

図３に示すように、ティース７２は、ティース本体部７３と、ティース先端部７４と、を有する。ティース７２の軸方向において、ティース本体部７３の端部がヨーク７１に繋がっている。ヨーク７１と繋がるティース本体部７３の端部を基端とするとき、ティース本体部７３の先端にティース先端部７４が繋がっている。

【0033】

ヨーク７１の内面の一部と、ティース本体部７３の外面の一部とは、樹脂部材７５によって被覆されている。樹脂部材７５は、ティース７２毎に設けられている。コイル６２は、樹脂部材７５の外側からティース本体部７３に巻回されている。ステータコア６１とコイル６２とは樹脂部材７５によって絶縁されている。

【0034】

[ステータコアの内面の構成]
ステータコア６１は内面７６を有する。内面７６は、ティース７２の軸方向におけるティース先端部７４の先端に位置する。内面７６は、軸線方向Ｘに貫通する内部空間Ｓをステータコア６１の内部に区画形成する。言い換えると、ステータコア６１は、内部空間Ｓを区画形成する内面７６を有する。

【0035】

内部空間Ｓには、磁性体３０及び筒部材２０が位置している。軸線方向Ｘに直交するステータコア６１及び筒部材２０の断面形状において、ステータコア６１の内面７６は、筒部材外面２０ｂと向き合っている。内面７６は、筒部材２０を介して磁性体３０の外面３０ａと向き合っている。内面７６は、筒部材外面２０ｂに沿って延びる湾曲面である。

【0036】

図２に示すように、ステータコア６１の内面７６は、中間内面７６ａと、一対の端部内面７６ｂと、で構成されている。中間内面７６ａは、軸線方向Ｘにおける内面７６の中間位置Ｐを含んで位置する。中間位置Ｐは、軸線方向Ｘにおける内面７６の両端から等距離となる内面７６上の位置である。一対の端部内面７６ｂは、軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａを挟んで位置する。

【0037】

内面７６の軸線方向Ｘにおける寸法を内面寸法Ｌ２という。中間内面７６ａの軸線方向Ｘにおける寸法を中間内面寸法Ｌ３という。軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａよりも一方側に位置する端部内面７６ｂの軸線方向Ｘにおける寸法を、第１端部内面寸法Ｌ４という。軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａよりも他方側に位置する端部内面７６ｂの軸線方向Ｘにおける寸法を、第２端部内面寸法Ｌ５という。内面寸法Ｌ２は、中間内面寸法Ｌ３、第１端部内面寸法Ｌ４、及び第２端部内面寸法Ｌ５の和に等しい。例えば、内面寸法Ｌ２は磁性体寸法Ｌ１と等しい。例えば、内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比は０．５である。

【0038】

軸線Ｌに沿ったステータコア６１の断面形状において、中間位置Ｐを通り、且つ径方向Ｙに延びる仮想的な直線を仮想線ＶＬとする。ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称であってもよい。軸線方向Ｘにおける中間内面７６ａの寸法は、軸線方向Ｘにおける中間位置Ｐより一方と他方とで等しくてもよい。

【0039】

ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、一対の端部内面７６ｂは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称であってもよい。第１端部内面寸法Ｌ４と第２端部内面寸法Ｌ５とは等しくてもよい。言い換えると、軸線方向Ｘにおける一対の端部内面７６ｂの寸法は互いに等しくてもよい。

【0040】

［ステータコアと筒部材及び磁性体との位置関係］
ステータコア６１、筒部材２０、及び磁性体３０の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、ステータコア６１の内面７６全体と、磁性体３０の外面３０ａ全体とは、筒部材２０を介して径方向Ｙに互いに向かい合っている。筒部材外面２０ｂは、径方向Ｙにおいてステータコア６１の内面７６から離間している。そのため、磁性体３０の外面３０ａも、径方向Ｙにおいてステータコア６１の内面７６から離間している。ステータコア６１の内面７６と磁性体３０の外面３０ａとは平行である。

【0041】

例えば、ティース先端部７４のうち、中間内面７６ａを有する部分は、端部内面７６ｂを有する部分よりもステータコア６１の内側に突出している。径方向Ｙにおける中間内面７６ａと磁性体３０の外面３０ａとの離間寸法を中間離間寸法Ｇ１という。径方向Ｙにおける端部内面７６ｂと磁性体３０の外面３０ａとの離間寸法を端部離間寸法Ｇ２という。中間離間寸法Ｇ１は、筒部材外面２０ｂに対する中間内面７６ａの離間寸法と、筒部材２０の厚み寸法との和である。端部離間寸法Ｇ２は、筒部材外面２０ｂに対する端部内面７６ｂの離間寸法と、筒部材２０の厚み寸法との和である。

【0042】

中間離間寸法Ｇ１は端部離間寸法Ｇ２よりも小さい。言い換えると、ステータコア６１及び磁性体３０の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、径方向Ｙにおける磁性体３０の外面３０ａとの離間寸法が一対の端部内面７６ｂよりも小さい。

【0043】

［電磁鋼板の構成］
図３に示すように、ステータコア６１は、複数の電磁鋼板６３が軸線方向Ｘに積層されることによって構成されている。複数の電磁鋼板６３は、環状のヨーク構成部８１と、ヨーク構成部８１よりも内側に位置する複数のティース構成部８２と、を有する。例えば、複数の電磁鋼板６３の各々は、６つのティース構成部８２を有する。

【0044】

複数の電磁鋼板６３が軸線方向Ｘに積層されることにより、複数のヨーク構成部８１が軸線方向Ｘに積層され、且つ複数のティース構成部８２が軸線方向Ｘに積層される。積層された複数のヨーク構成部８１によって、ステータコア６１のヨーク７１が構成されている。積層された複数のティース構成部８２によって、ステータコア６１のティース７２が構成されている。

【0045】

ティース構成部８２は、本体構成部８３と、先端構成部８４と、を有する。本体構成部８３は、軸線方向Ｘに複数積層されることによって、ステータコア６１のティース本体部７３を構成している。先端構成部８４は、軸線方向Ｘに複数積層されることによって、ステータコア６１のティース先端部７４を構成している。

【0046】

図４に示すように、電磁鋼板６３は、例えば複数の第１電磁鋼板６４及び複数の第２電磁鋼板６５から構成されている。第１電磁鋼板６４は第１内面６４ａを有する。第１内面６４ａは、第１電磁鋼板６４の先端構成部８４の先端に位置する。第２電磁鋼板６５は第２内面６５ａを有する。第２内面６５ａは、第２電磁鋼板６５の先端構成部８４の先端に位置する。

【0047】

例えば、ヨーク構成部８１及び本体構成部８３は、第１電磁鋼板６４と第２電磁鋼板６５とで同じ形状である。先端構成部８４は、第１電磁鋼板６４と第２電磁鋼板６５とで形状が異なっている。具体的には、第１電磁鋼板６４の先端構成部８４は、第２電磁鋼板６５の先端構成部８４よりもステータコア６１の内側に突出している。

【0048】

図２に示すように、複数の第１電磁鋼板６４は、軸線方向Ｘにおけるステータコア６１の中間部分に位置する。複数の第２電磁鋼板６５は、軸線方向Ｘにおけるステータコア６１の両端部に位置する。ステータコア６１の中間内面７６ａは、複数の第１電磁鋼板６４の第１内面６４ａによって構成されている。ステータコア６１の端部内面７６ｂは、複数の第２電磁鋼板６５の第２内面６５ａによって構成されている。

【0049】

［作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。
ステータコア６１の内部において、磁性体３０に鎖交しない漏れ磁束が生じる場合がある。漏れ磁束は、図２に二点鎖線Ｂ１で示すように、軸線方向Ｘにおいて磁性体３０の両端部より外側を通過する。

【0050】

本実施形態によれば、中間内面７６ａは、軸線方向Ｘにおけるステータコア６１の内面７６の中間位置Ｐを含んで位置する。一対の端部内面７６ｂは、軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａを挟んで位置する。ステータコア６１及び磁性体３０の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、径方向Ｙにおける磁性体３０の外面３０ａとの離間寸法が一対の端部内面７６ｂよりも小さい。そのため、図２に二点鎖線Ｂ２で示すように、ステータコア６１内の軸線方向Ｘにおける中間部分に磁束を集中させることができる。漏れ磁束が減少するため、磁性体３０に鎖交する磁束が増大する。

【0051】

図５に、回転電機１０における内面比Ｒ１、トルク比Ｒ２、及びインダクタンス比Ｒ３の関係を示す。内面比Ｒ１は、ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比を示している。

【0052】

内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」である場合は、ステータコア６１の内面７６全体が端部内面７６ｂに相当する場合である。すなわち、この場合では、ステータコア６１の内面７６全体で、磁性体３０の外面３０ａに対する離間寸法が端部離間寸法Ｇ２となっている。

【0053】

内面比Ｒ１が「１」である場合は、ステータコア６１の内面７６全体が中間内面７６ａに相当する場合である。すなわち、この場合では、ステータコア６１の内面７６全体で、磁性体３０の外面３０ａに対する離間寸法が中間離間寸法Ｇ１となっている。

【0054】

内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」より大きく且つ「１」より小さい範囲では、ステータコア６１の内面７６が中間内面７６ａ及び一対の端部内面７６ｂから構成される。中間離間寸法Ｇ１は端部離間寸法Ｇ２よりも小さい。内面比Ｒ１が大きくなるほど、ステータコア６１の内面７６において、より小さい中間離間寸法Ｇ１をなす中間内面７６ａの比率が大きくなる。

【0055】

なお、図５にてトルク比Ｒ２及びインダクタンス比Ｒ３の算出に用いた回転電機１０は、本実施形態の回転電機１０と同様のロータ１９の構成を有する。また、内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」より大きく且つ「１」より小さい範囲において、ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状での中間内面７６ａは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称である。ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状での一対の端部内面７６ｂは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称である。図５に示すトルク比Ｒ２及びインダクタンス比Ｒ３を、以下では実施例のトルク比Ｒ２及び実施例のインダクタンス比Ｒ３ともいう。内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」より大きく且つ「１」より小さい範囲にあるときの回転電機１０を実施例の回転電機１０ともいう。

【0056】

トルク比Ｒ２は、内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」であるときに得られるトルクを基準トルクとしたときに、この基準トルクに対するトルクの比を示している。内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」であるとき、得られるトルクが上記基準トルクと等しいため、トルク比Ｒ２は「１」となっている。トルク比Ｒ２は、内面比Ｒ１が大きくなるほど大きくなっている。すなわち、ステータコア６１の内面７６において、より小さい中間離間寸法Ｇ１をなす中間内面７６ａの比率が大きくなるほど、トルク比Ｒ２は大きくなっている。

【0057】

インダクタンス比Ｒ３は、内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」であるときに得られるインダクタンスを基準インダクタンスとしたときに、この基準インダクタンスに対するインダクタンスの比を示している。内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」であるとき、得られるインダクタンスが上記基準インダクタンスと等しいため、インダクタンス比Ｒ３は「１」となっている。インダクタンス比Ｒ３は、内面比Ｒ１が大きくなるほど大きくなっている。すなわち、ステータコア６１の内面７６において、より小さい中間離間寸法Ｇ１をなす中間内面７６ａの比率が大きくなるほど、インダクタンス比Ｒ３は大きくなっている。

【0058】

インダクタンス比Ｒ３は、回転電機１０における駆動電圧と比例関係にある。そのため、内面比Ｒ１に対する回転電機１０の駆動電圧の変化傾向は、図５に示す内面比Ｒ１に対するインダクタンス比Ｒ３の変化傾向と同様の傾向を示す。

【0059】

図６に、内面比Ｒ１及び差分Ｒ４の関係を示す。図６において、内面比Ｒ１は図５に示す内面比Ｒ１と同様の値である。差分Ｒ４は、比較例の回転電機１０のインダクタンス比に対する、実施例のインダクタンス比Ｒ３の差分である。比較例の回転電機１０は、ステータコア６１の内面７６全体で、磁性体３０の外面３０ａに対する離間寸法が一律の大きさのものである。比較例の回転電機１０において、磁性体３０の外面３０ａに対する内面７６の離間寸法を変更した複数のパターンにおいて、トルク比及びインダクタンス比を算出する。比較例の回転電機１０において、トルク比及びインダクタンス比は、磁性体３０の外面３０ａに対する内面７６の離間寸法が小さいほど大きい関係にある。そして、内面比Ｒ１ごとで、実施例のインダクタンス比Ｒ３と、実施例のトルク比Ｒ２を実現させる比較例でのインダクタンス比との差分を算出する。これにより、図６に示す差分Ｒ４が算出されている。

【0060】

差分Ｒ４は、内面比Ｒ１が「０（ゼロ）」より大きく、且つ「１」より小さい範囲にあるときに、「０（ゼロ）」より大きくなっている。このことから、実施例での回転電機１０においては、所定のトルクを発生させるのに要する回転電機１０の駆動電圧が、比較例の回転電機１０よりも小さくなることが言える。

【0061】

差分Ｒ４は、内面比Ｒ１が「０．３～０．７」であるときに比較的大きくなる。このことから、ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比が０．３～０．７である場合、回転電機１０における駆動電圧の上昇抑制の効果がより顕著に得られることが言える。とくに、差分Ｒ４は、内面比Ｒ１が「０．５」であるときに最も大きい最大差分Ｒ４ｍａｘとなる。このことから、本実施形態のように、ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比が０．５である場合、所定のトルクを発生させるのに要する回転電機１０の駆動電圧が、比較例の回転電機１０に対して最も小さくなることが言える。

【0062】

上記実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）ステータコア６１の内面７６は、中間内面７６ａ及び一対の端部内面７６ｂで構成されている。中間内面７６ａは、軸線方向Ｘにおけるステータコア６１の内面７６の中間位置Ｐを含んで位置する。一対の端部内面７６ｂは、軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａを挟んで位置する。ステータコア６１及び磁性体３０の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、径方向Ｙにおける磁性体３０の外面３０ａとの離間寸法が一対の端部内面７６ｂよりも小さい。こうした上記実施形態によれば、ステータコア６１内の軸線方向Ｘにおける中間部分に磁束を集中させることができるため、漏れ磁束を低減させることができる。さらに、上記実施形態によれば、磁性体３０の外面３０ａとの離間寸法がステータコア６１の内面７６の全体で一律である場合と比較して、所定のトルクを発生させるのに要する回転電機１０の駆動電圧が小さくなる。したがって、漏れ磁束を低減しつつ、回転電機１０の駆動電圧の上昇を抑制できる。

【0063】

（２）ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称である。ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、一対の端部内面７６ｂは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称である。こうした上記実施形態によれば、ステータコア６１内の軸線方向Ｘにおける中間部分に磁束をさらに集中させることができる。したがって、漏れ磁束をさらに低減させることができる。

【0064】

（３）軸線方向Ｘにおけるステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する軸線方向Ｘにおける中間内面７６ａの寸法の比は０．３～０．７である。こうした寸法比の場合、回転電機における駆動電圧の上昇抑制の効果がより顕著に得られる。

【0065】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0066】

○ ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比は、０．５以外の値であってもよい。例えば、ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比は、０．３～０．７であって、且つ０．５以外の値であってもよい。例えば、ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比は、０．３未満であってもよいし、０．７より大きくてもよい。要するに、ステータコア６１の内面寸法Ｌ２に対する中間内面寸法Ｌ３の比は、「０（ゼロ）」より大きく、且つ「１」より小さい範囲内であればよい。

【0067】

○ 端部離間寸法Ｇ２は、一対の端部内面７６ｂで互いに異なってもよい。この場合も、一対の端部内面７６ｂにおいて、端部離間寸法Ｇ２が中間離間寸法Ｇ１よりも大きい。
○ ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、中間内面７６ａは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称をなす形状でなくてもよい。ステータコア６１の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、一対の端部内面７６ｂは、仮想線ＶＬを対称軸として線対称をなす形状でなくてもよい。要するに、中間内面７６ａが内面７６の中間位置Ｐを含んで位置し、且つ一対の端部内面７６ｂが軸線方向Ｘにおいて中間内面７６ａを挟んで位置する範囲内であれば、内面７６における中間内面７６ａ及び端部内面７６ｂの位置は変更可能である。

【0068】

○ 軸部材４０と磁性体３０とが軸線方向Ｘにおいて隣り合う位置関係にあれば、軸部材４０は、軸線方向Ｘにおける磁性体３０のいずれか一方にのみ位置してもよい。
○ 磁性体３０の軸線方向Ｘにおける寸法を変更することにより、磁性体寸法Ｌ１をステータコア６１の内面寸法Ｌ２より大きくしてもよいし、小さくしてもよい。

【0069】

○ 磁性体３０の位置を上記実施形態より軸線方向Ｘにずらしてもよい。この場合、ステータコア６１及び磁性体３０の軸線Ｌに沿った断面形状をみたとき、ステータコア６１の内面７６の一部と、磁性体３０の外面３０ａの一部とが、筒部材２０を介して径方向Ｙに向かい合う。

【0070】

○ 磁性体３０は永久磁石に限らない。例えば、磁性体３０は、積層コア、アモルファスコア、又は圧粉コア等であってもよい。
○ 回転電機１０は、第２軸部材５１の端部に加えて、第１軸部材４１の端部にインペラが取り付けられた構成であってもよい。この場合、第１軸部材４１に取り付けられたインペラは、第１軸部材４１と一体回転可能である。インペラは、第１軸部材４１の回転が駆動力として伝達されることにより駆動する。

【符号の説明】

【0071】

Ｌ…軸線、Ｌ２…内面寸法、Ｌ３…中間内面寸法、Ｌ４…第１端部内面寸法、Ｌ５…第２端部内面寸法、Ｐ…中間位置、Ｓ…内部空間、ＶＬ…仮想線、Ｘ…軸線方向、Ｙ…径方向、１０…回転電機、１９…ロータ、３０…磁性体、３０ａ…外面、４０…軸部材、６０…ステータ、６１…ステータコア、６２…コイル、７６…内面、７６ａ…中間内面、７６ｂ…端部内面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】