特開 2022-15319 回転電機、及び回転電機の製造方法

(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】P2022015319

(43)【公開日】2022-01-21

(54)【発明の名称】回転電機、及び回転電機の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/28 20060101AFI20220114BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20220114BHJP

【ＦＩ】

H02K1/28 A

H02K15/02 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020118057

(22)【出願日】2020-07-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】505336622

【氏名又は名称】株式会社ＴＯＰ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 清香

(72)【発明者】

【氏名】三好 広之

【テーマコード（参考）】

5H601

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601BB17

5H601CC01

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD18

5H601EE14

5H601EE18

5H601EE20

5H601GA02

5H601GA37

5H601GA38

5H601GA40

5H601GC04

5H601GC12

5H601JJ05

5H601KK14

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP02

5H615PP24

5H615SS19

(57)【要約】

【課題】複数のロータコアが回転軸に取り付けられる回転電機において、ロータコアの空転を抑制する。
【解決手段】回転電機は、回転軸３２と、回転軸３２に取り付けられて、回転軸３２の軸方向に並ぶロータコア８０Ａ及びロータコア８０Ｂを含むロータ３４と、を備える。ロータコア８０Ａは、ロータコア８０Ｂ側の表面８０ａに、凹部９２が形成され、ロータコア８０Ｂは、ロータコア８０Ａ側の裏面８０ｂに、ロータコア８０の凹部９２に嵌め合う凸部９４が形成されている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて、前記回転軸の軸方向に並ぶ第１ロータコア及び第２ロータコアを含むロータと、を備え、
前記第１ロータコアは、前記第２ロータコア側の表面に、凹部が形成され、
前記第２ロータコアは、前記第１ロータコア側の裏面に、前記第１ロータコアの凹部に嵌め合う凸部が形成されている、
回転電機。

【請求項2】

前記第１ロータコアは、前記第２ロータコア側の表面に、複数の凹部が周方向に並んで複数形成され、周方向に隣り合う一対の前記凹部を複数含むように、３つ以上の前記凹部が形成されており、一対の前記凹部同士のなす角度が、他の一対の前記凹部同士のなす角度とは異なるものを含むように、前記凹部が形成されている、請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記第１ロータコアの複数の前記凹部の一部は、前記第２ロータコア側の表面から反対側の裏面まで貫通する貫通穴であり、前記貫通穴以外の前記凹部は、前記裏面まで貫通しない窪みである、請求項２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記第２ロータコアは、前記第１ロータコア側の裏面と反対側の表面の、前記軸方向において前記凸部と重なる位置に、凹部が形成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。

【請求項5】

前記ロータは、前記軸方向において前記第２ロータコアの前記第１ロータコア側とは反対側に設けられる第３ロータコアをさらに含み、
前記第３ロータコアは、前記第２ロータコア側の裏面に、前記第２ロータコアの前記凹部が嵌め合わされる凸部が形成されている、請求項４に記載の回転電機。

【請求項6】

表面に凹部が形成される第１ロータコアと、裏面に凸部が形成される第２ロータコアと、回転軸とを備える回転電機の製造方法であって、
前記回転軸に前記第１ロータコアを圧入して取り付ける第１ステップと、
前記第１ロータコアの前記凹部に前記第２ロータコアの前記凸部を嵌め合わせつつ、前記第１ステップで前記第１ロータコアを取り付けた方向と同じ方向から、前記回転軸に前記第２ロータコアを圧入して取り付ける第２ステップと、
を含む、回転電機の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機、及び回転電機の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばパワーステアリングシステム用などの回転電機（モータ）は、回転軸とロータとステータとを備えている。ロータには開口が形成されており、その開口に回転軸が挿入されて、ロータが回転軸に対して固定されている。例えば特許文献１には、回転軸の軸方向に複数のロータコアが並んだ回転電機が記載されている。特許文献１では、それぞれのロータコアが、回転軸の回転方向に互いにずれて取り付けられることで、ステップスキューを構成する旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２３６５９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような回転電機においては、複数のロータコアが回転軸に対して固定されているが、例えば回転軸に対するロータコアの固定力が不十分である場合には、回転軸の回転にロータが追従できなくなり、モータの動作不良を招くおそれがある。そのため、複数のロータコアが回転軸に取り付けられる回転電機において、ロータコアの空転を防止することが求められている。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のロータコアが回転軸に取り付けられる回転電機において、ロータコアの空転を防止できることが可能な回転電機、回転電機の製造方法及びロータユニット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】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る回転電機は、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて、前記回転軸の軸方向に並ぶ第１ロータコア及び第２ロータコアを含むロータと、を備え、前記第１ロータコアは、前記第２ロータコア側の表面に、凹部が形成され、前記第２ロータコアは、前記第１ロータコア側の裏面に、前記第１ロータコアの凹部に嵌め合う凸部が形成されている。

【0007】

前記第１ロータコアは、前記第２ロータコア側の表面に、複数の凹部が周方向に並んで複数形成され、周方向に隣り合う一対の前記凹部を複数含むように、３つ以上の前記凹部が形成されており、一対の前記凹部同士のなす角度が、他の一対の前記凹部同士のなす角度とは異なるものを含むように、前記凹部が形成されていることが好ましい。

【0008】

前記第１ロータコアの複数の前記凹部の一部は、前記第２ロータコア側の表面から反対側の裏面まで貫通する貫通穴であり、前記貫通穴以外の前記凹部は、前記裏面まで貫通しない窪みであることが好ましい。

【0009】

前記第２ロータコアは、前記第１ロータコア側の裏面と反対側の表面の、前記軸方向において前記凸部と重なる位置に、凹部が形成されていることが好ましい。

【0010】

前記ロータは、前記軸方向において前記第２ロータコアの前記第１ロータコア側とは反対側に設けられる第３ロータコアをさらに含み、前記第３ロータコアは、前記第２ロータコア側の裏面に、前記第２ロータコアの前記凹部が嵌め合わされる凸部が形成されていることが好ましい。

【0011】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る回転電機の製造方法は、表面に凹部が形成される第１ロータコアと、裏面に凸部が形成される第２ロータコアと、回転軸とを備える回転電機の製造方法であって、前記回転軸に前記第１ロータコアを圧入して取り付ける第１ステップと、前記第１ロータコアの前記凹部に前記第２ロータコアの前記凸部を嵌め合わせつつ、前記第１ステップで前記第１ロータコアを取り付けた方向と同じ方向から、前記回転軸に前記第２ロータコアを圧入して取り付ける第２ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数のロータコアが回転軸に取り付けられる回転電機において、ロータコアの空転を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本実施形態に係る回転電機の断面図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るロータユニットの模式的な断面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る回転軸の模式図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るロータコアの模式図である。

【図5】図５は、本実施形態に係るロータコアの模式図である。

【図6】図６は、本実施形態に係るロータコアの模式図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る板部材の模式図である。

【図8】図８は、それぞれのロータコアの位置関係を示す模式図である。

【図9】図９は、それぞれのロータコアの位置関係を示す模式図である。

【図10】図１０は、ロータコアの組付け方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0015】

（回転電機の全体構成）
図１は、本実施形態に係る回転電機の断面図である。本実施形態に係る回転電機１００は、モータ、さらに言えばブラシレスモータである。回転電機１００は、例えば車両の電動ステアリング装置に用いられ、車両のステアリングシャフトに操舵補助力を付与する。ただし、回転電機１００の用途はそれに限られない。

【0016】

図１に示すように、回転電機１００は、ケーシング１０と、ステータ２０と、ロータユニット３０と、バスバーユニット４０と、保持部材５０と、基板６０と、カバー部材７０と、ベアリングＢ１、Ｂ２とを備える。以下、後述の回転軸３２の軸方向に沿った方向を、Ｚ方向とする。そして、Ｚ方向に沿った方向のうちの一方の方向を、Ｚ１方向とし、Ｚ方向に沿った方向のうちの他方の方向を、すなわちＺ１方向の反対の方向を、Ｚ２方向とする。

【0017】

図１に示すように、ケーシング１０は、ステータ２０、ロータユニット３０、バスバーユニット４０、保持部材５０、及び基板６０を内部に収納する筐体である。ケーシング１０は、Ｚ１方向側が開口する中空の部材であり、本実施形態ではＺ方向から見て円形となる円筒状の部材である。ケーシング１０は、底部１２と側部１４とを含む。底部１２は、ケーシング１０のＺ２方向側の底面を構成する。底部１２には、後述の回転軸３２が挿通される開口１２Ａが形成されている。また、底部１２の表面には、軸受けであるベアリングＢ１が設けられている。ベアリングＢ１は、Ｚ方向から見て開口１２Ａを囲うように設けられ、底部１２に対して固定されている。側部１４は、ケーシング１０の側面を構成する。側部１４は、底部１２の外縁を囲うように設けられ、底部１２の外縁からＺ１方向に延在する。ケーシング１０は、底部１２と側部１４とで囲われる空間ＳＰに、ステータ２０、ロータユニット３０、バスバーユニット４０、保持部材５０、及び基板６０を収納する。

【0018】

ケーシング１０は、アルミニウム合金の部材で構成される。より詳しくは、ケーシング１０は、ＪＩＳで規格されるＡＤＣ１２の部材で構成される。

【0019】

ステータ２０は、回転電機１００の固定子である。ステータ２０は、ケーシング１０内、すなわちケーシング１０の空間ＳＰ内に設けられる。ステータ２０は、ステータコア２２と、ステータコイル２４とを含む。ステータコア２２は、ステータ２０のコアであり、Ｚ方向から見た中央位置に、Ｚ方向に貫通する貫通孔２２Ａが形成されている。ステータコア２２は、磁性体で構成されており、さらに言えば、鉄系の部材で構成される。鉄系の部材とは、鉄を主成分とする部材である。より詳しくは、本実施形態に係るステータコア２２は、電磁鋼板で構成されている。ステータコア２２は、電磁鋼板製の部材がＺ方向に積層されて構成されている。ただし、ステータコア２２は、電磁鋼板で構成されることに限られず、部材がＺ方向に積層されて構成されることにも限られない。

【0020】

ステータコイル２４は、ステータ２０のコイルである。ステータコイル２４は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電磁コイルを含む。ステータコイル２４は、ステータコア２２に巻回されている。

【0021】

ステータ２０は、外周面２０Ａがケーシング１０の内周面１０Ａに接触することで、ケーシング１０に対して固定されている。すなわち、ステータ２０は、ケーシング１０に締り嵌め（圧入）されることにより、ケーシング１０と嵌め合っている。

【0022】

ロータユニット３０は、回転電機１００の回転子である。ロータユニット３０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内に設けられる。ロータユニット３０は、回転軸３２と、ロータ３４とを含む。ロータ３４は、Ｚ方向から見た中央位置に、Ｚ方向に貫通する貫通孔が形成されている。回転軸３２は、シャフトであり、ロータ３４の開口（後述のロータコア８０の開口９１）に挿入されて、ロータ３４に対して固定されている。ロータユニット３０は、ロータ３４の外周面が、ステータコア２２の貫通孔２２Ａ内に設けられる。ロータユニット３０は、回転軸３２の軸方向がＺ方向に沿うように、貫通孔２２Ａ内に設けられる。また、ロータユニット３０は、ステータ２０に対して回転可能に、貫通孔２２Ａ内に設けられる。このように、ロータユニット３０が貫通孔２２Ａに挿入されるため、ステータ２０がロータ３４の外周に設けられているともいえる。ロータユニット３０は、ステータ２０との電磁作用により、回転軸３２のＺ方向に沿った中心軸を回転軸として、回転する。回転軸３２とロータ３４との詳細な構成については後述する。

【0023】

回転軸３２のＺ２方向側の端部には、ギア部３６が取り付けられている。ギア部３６は、ステアリングシャフトに連絡する相手側のギヤ（図示略）に噛み合い、回転軸３２の回転をステアリングシャフトに伝達する。また、回転軸３２のＺ１方向側の端部には、検出体３８が取り付けられている。検出体３８は、ロータユニット３０の回転数を検出するための部材であり、例えばマグネットや磁気センサである。

【0024】

バスバーユニット４０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、ステータコイル２４のＺ１側に設けられる。バスバーユニット４０は、複数のバスバーとバスバーホルダとを備える板状（ここでは円板状）の部材である。バスバーは、導電性の部材であり、ステータコイル２４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに接続されている。バスバーホルダは、絶縁性の部材であり、バスバーを覆う。

【0025】

保持部材５０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、バスバーユニット４０のＺ１方向側に設けられる。保持部材５０は、ベアリングＢ２を保持する、板状（ここでは円板状）の部材である。保持部材５０は、例えば外周面がケーシング１０の内周面１０Ａに対して接触して、ケーシング１０に対して固定されている。すなわち、保持部材５０は、ケーシング１０に締り嵌め（圧入）されている。ただし、保持部材５０は、ケーシング１０に締り嵌めされることに限られない。保持部材５０は、Ｚ方向から見た中央位置に、貫通孔５０Ａが形成されている。貫通孔５０Ａには、軸受けであるベアリングＢ２が設けられている。ベアリングＢ２は、保持部材５０に対して固定されているため、保持部材５０を介して、ケーシング１０に対して固定されているともいえる。

【0026】

なお、ロータユニット３０の回転軸３２は、ベアリングＢ１、Ｂ２に回転可能に支持されている。すなわち、回転軸３２は、Ｚ２方向側の部分が、ベアリングＢ１内に回転可能に挿入され、ベアリングＢ１に挿入された部分よりもＺ１方向側の部分が、ベアリングＢ２内に回転可能に挿入されている。

【0027】

基板６０は、ケーシング１０の空間ＳＰ内において、保持部材５０のＺ１方向側に設けられる。基板６０は、回転電機１００のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の回路が設けられる回路基板である。基板６０は、基板６０とバスバーユニット４０との間に設けられる接続部５２を介して、バスバーユニット４０のバスバーに電気的に接続されている。

【0028】

カバー部材７０は、ケーシング１０のＺ１方向側の端部に設けられる。カバー部材７０は、カバー７２と端子部７４とを含む。カバー７２は、ケーシング１０の空間ＳＰのＺ１方向側の開口を閉塞するカバーである。カバー７２は、ケーシング１０のＺ１方向側の端部の開口を覆うように、ケーシング１０に取付けられる。端子部７４は、カバー７２に取付けられている。端子部７４は、基板６０の回路に電気的に接続される配線（図示略）と、配線に接続される端子とを含む。

【0029】

（ロータユニットの構成）
次に、ロータユニット３０の詳細構成について説明する。図２は、本実施形態に係るロータユニットの模式的な断面図である。図２に示すように、ロータユニット３０は、回転軸３２及びロータ３４に加えて、ロータカバー部３５を備えている。ロータカバー部３５は、ロータ３４を覆う。

【0030】

ロータ３４は、Ｚ方向に並んで複数設けられたロータコア８０を有する。ロータコア８０は、ロータユニット３０のコアを構成する部材である。ロータコア８０は、磁性体（常磁性体）で構成されており、さらに言えば、鉄系の部材で構成される。鉄系の部材とは、鉄を主成分とする部材である。ロータコア８０は、板部材ＰがＺ方向に積層されて構成されている。板部材Ｐは、本実施形態では電磁鋼板である。たたし、ロータコア８０は、板部材Ｐが積層されて構成されることに限られず、例えば一体の部材であってもよい。ロータコア８０は、Ｚ方向から見た場合の中央に、Ｚ方向における一方の表面８０ａからＺ方向における他方の表面である裏面８０ｂまで貫通する開口９１が形成されている。

【0031】

図２の例では、ロータ３４は、Ｚ方向に並ぶ３つのロータコア８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃを有している。ただし、ロータコア８０の数は、複数であれば３つに限られず、例えば２つであってもよいし４つ以上であってもよい。

【0032】

ロータコア８０には、マグネットＭが取り付けられている。マグネットＭは、永久磁石（強磁性体）である。マグネットＭは、ロータコア８０の外周部に取り付けられており、周方向に並んで複数設けられている。ここでの周方向とは、Ｚ方向を軸方向とした場合の周方向である。マグネットＭは、周方向に並んで複数設けられることで、ロータコア８０の周方向における全区間に亘って設けられるが、周方向に隣り合うマグネットＭ同士の間には、マグネットＭが設けられない間隔があってよい。なお、マグネットＭは、ロータコア８０の外周部に取り付けられることに限られず、例えばロータコア８０に形成された開口内に設けられてもよい。

【0033】

図３は、本実施形態に係る回転軸の模式図である。図３に示すように、回転軸３２は、外周面３２ａに、外周面３２ａから径方向外側に突出する突起部Ｎが形成されている。ここでの径方向とは、Ｚ方向を軸方向とした場合の径方向である。本実施形態では、突起部Ｎは、Ｚ方向に延在する筋状となっており、外周面３２ａにおいて、周方向に並んで複数形成されている。本実施形態における突起部Ｎは、ナーリング（ローレット）であるともいえる。図２に示すように、回転軸３２は、マグネットＭが取り付けられたそれぞれのロータコア８０の開口９１に挿入されることで、ロータコア８０に対して固定される。具体的には、ロータコア８０の開口９１の内径は、回転軸３２の外径の最長部分（突起部Ｎが形成されている部分）よりも、小さくなっている。そのため、回転軸３２がロータコア８０の開口９１に挿入されると、突起部Ｎは、ロータコア８０の開口９１の内周面と接触して、ロータコア８０の開口９１の内周面から荷重を受けて、弾性変形しつつ塑性変形する。突起部Ｎがこのように変形することで、回転軸３２とロータコア８０とが固定される。ただし、回転軸３２とロータコア８０との固定方法はこれに限られない。例えば、突起部Ｎの数は複数でなくてもよいし、突起部Ｎの形状はＺ方向に延在する筋状でなくてもよい。また、回転軸３２に突起部Ｎを設けなくてもよい。この場合例えば、回転軸３２の全体の外径をロータコア８０の開口９１の内径より大きくして、回転軸３２をロータコア８０の開口９１に圧入させてもよい。回転軸３２がロータコア８０に圧入されることで、回転軸３２の外周面とロータコアの開口９１の内周面とが、周方向の全域にわたって接触して、締り嵌めされる。すなわち、回転軸３２は、外周面３２ａの少なくとも一部がロータコア８０（ロータ３４）の開口９１の内周面に接触することで、ロータコア８０（ロータ３４）に対して固定されているといえる。

【0034】

このように、ロータコア８０は、開口９１内に回転軸３２が挿入されることで、回転軸３２に対して固定されて、回転軸３２の回転に伴い、回転軸３２と一体で回転する。しかし、ロータコア８０は、回転軸３２に対する固定が不十分である場合には、回転軸３２と一体で回転せずに、回転軸３２の回転に追従できず、空転するおそれがある。回転軸３２に対する固定が不十分になる例としては、例えば３つ以上のロータコア８０に、突起部Ｎが形成される回転軸３２を挿入する場合が挙げられる。この場合には、例えば、回転軸３２は、Ｚ２方向側の端部から、ロータコア８０Ａに挿入され、反対側であるＺ１方向側の端部から、ロータコア８０Ｂに挿入され、その後、回転軸３２は、Ｚ１方向側の端部から、ロータコア８０Ｃに挿入される。この場合、最後に挿入したロータコア８０Ｃは、ロータコア８０Ｂと同じ側から挿入されるため、回転軸３２の、すでにロータコア８０Ｂが挿入されて突起部Ｎが潰れてしまった部分に位置することになる。そのため、ロータコア８０Ｃの回転軸３２に対する固定力が不足して、ロータコア８０Ｃが、回転軸３２の回転に追従できずに空転する可能性がある。なお、回転軸３２に対する固定が不十分となるケースは、このような例に限られず、例えばロータコア８０が２つである場合や、回転軸３２に突起部Ｎが形成されていない場合にも起こり得る。

【0035】

それに対して、本実施形態に係るロータコア８０は、以降で説明する凹部９２及び凸部９４が形成されることで、ロータコア８０Ｃの回転軸３２に対する固定力が不足する場合であっても、ロータコア８０の空転を防止することができる。以下、ロータコア８０の詳細な形状について説明する。

【0036】

（ロータコアの形状）
図４から図６は、本実施形態に係るロータコアの模式図である。図４は、ロータコア８０Ａの斜視図であり、図５は、ロータコア８０Ａの上面図であり、図６は、図５のＡ－Ａ断面図である。以降では、それぞれのロータコア８０を代表して、ロータコア８０Ａの形状を説明するが、本実施形態の例では、全てのロータコア８０が同じ形状であるため、ロータコア８０Ｂ、８０Ｃもロータコア８０Ａと同じ形状となっている。図４及び図５に示すように、ロータコア８０Ａは、外周面（側面）８０ｃに、突起部９０が形成されている。突起部９０は、外周面８０ｃから径方向外側に突出する部分であり、外周面８０ｃにおいて表面８０ａ側から裏面８０ｂ側までにわたって形成されている。突起部９０は、外周面８０ｃにおいて、周方向に複数設けられている。突起部９０は、マグネットＭを取り付けるために形成されており、外周面８０ｃの周方向に隣り合う突起部９０同士の間の位置に、マグネットＭが取り付けられる。

【0037】

図５に示すように、ロータコア８０Ａの表面８０ａには、凹部９２が形成されている。ここでの凹部９２は、表面８０ａから反対側の裏面８０ｂまで貫通する穴と、裏面８０ｂまで貫通しない窪みとの、いずれを指してもよい。凹部９２は、表面８０ａにおいて、周方向に並んで複数形成されている。それぞれの凹部９２は、Ｚ方向から見たロータコア８０Ａの中心Ｏを中心とする仮想の円Ｃの円周上に位置している。さらにいえば、Ｚ方向から見た凹部９２の中心を中心Ｏａとすると、Ｚ方向から見た場合の中心Ｏから中心Ｏａまでの長さは、それぞれの凹部９２において等しくなっている。なお、本明細書での「等しい」や「同じ」とは、一般的な公差程度異なることも含む。

【0038】

本実施形態においては、凹部９２として、凹部９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃの３つが形成されており、凹部９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃが周方向にこの順で並んでいる。ここで、凹部９２Ａと凹部９２Ｂとがなす角度を、すなわち、Ｚ方向から見て、中心Ｏと凹部９２Ａの中心Ｏａを結ぶ直線と、中心Ｏと凹部９２Ｂの中心Ｏａを結ぶ直線とのなす角度を、角度θ１とする。また、凹部９２Ｂと凹部９２Ｃとがなす角度を、すなわち、Ｚ方向から見て、中心Ｏと凹部９２Ｂの中心Ｏａを結ぶ直線と、中心Ｏと凹部９２Ｃの中心Ｏａを結ぶ直線とのなす角度を、角度θ２とする。また、凹部９２Ｃと凹部９２Ａとがなす角度を、すなわち、Ｚ方向から見て、中心Ｏと凹部９２Ｃの中心Ｏａを結ぶ直線と、中心Ｏと凹部９２Ａの中心Ｏａを結ぶ直線とのなす角度を、角度θ３とする。この場合、角度θ１、θ２、θ３は、全てが同じ角度ではなく、少なくとも一部の角度が他の角度と異なる。図５の例では、角度θ１と角度θ３とは同じ角度であるが、角度θ２が、角度θ１、θ３とは異なる角度になっている。図５の例では、角度θ２が角度θ１、θ３より大きくなっている。角度θ１、θ２、θ３は、凹部９２の数とスキュー角度に応じて設定される。例えば、凹部９２の数が３つでスキュー角度が６度の場合、角度θ１、θ３は１１４度で、角度θ２は１３２度となる。

【0039】

このように、凹部９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃは、スキュー角度に応じて、角度θ１、θ２、θ３が全て同じ角度とならないような位置に設けられることで、ステップスキューの位置決めとしても機能する。ロータコア８０Ａは、周方向に隣り合う一対の凹部９２を複数含むように（図５の例では凹部９２Ａ、９２Ｂと、凹部９２Ｂ、９２Ｃと、凹部９２Ｃ、９２Ａとの３つ）、３つ以上の凹部９２が形成されており、一対の凹部９２同士のなす角度（図５の例では角度θ２）が、他の一対の凹部９２同士のなす角度とは異なるものを含むように、それぞれの凹部９２が形成されているといえる。このように凹部９２が形成されることで、ステップスキューの位置決めとして適切に機能することができる。なお、凹部９２の数は３つに限られず任意であってよく、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、凹部９２は、１つであってもよい。

【0040】

凹部９２は、図５の例では、Ｚ方向から見て円形であるが、形状は任意であってよい。また、凹部９２の大きさも、任意の大きさであってよい。なお、それぞれの凹部９２の大きさと形状は、共通していることが好ましい。

【0041】

図６に示すように、それぞれの凹部９２のうちの一部の凹部９２は、表面８０ａから裏面８０ｂまで貫通する貫通穴であり、それ以外の凹部９２は、裏面８０ｂまで貫通していない窪みである。本実施形態の例では、凹部９２Ｃが、裏面８０ｂまで貫通する貫通穴となっており、凹部９２Ａ、９２Ｂが、裏面８０ｂまで貫通しない窪みとなっている。凹部９２Ｃは、表面８０ａから裏面８０ｂまでにわたって、Ｚ方向に沿って貫通していることが好ましい。このように、本実施形態では、凹部９２Ａ、９２Ｂが窪みで凹部９２Ｃが貫通穴であるが、それに限られず複数の凹部９２における貫通穴と窪みとの位置関係は任意であり、例えば、凹部９２Ｃが窪みであり、凹部９２Ａ、９２Ｂのいずれかが貫通穴であってもよい。また、複数の凹部９２における貫通穴と窪みの数も任意であり、例えば全てが窪みであってもよい。

【0042】

図６に示すように、ロータコア８０Ａは、裏面８０ｂに、凸部９４が形成されている。凸部９４は、Ｚ方向において、表面８０ａに形成される窪みである凹部９２（貫通穴以外の凹部９２）と重なる位置に形成されている。図６の例では、凹部９２Ａ、９２Ｂが窪みであり、凹部９２Ｃが貫通穴である。そのため、裏面８０ｂの、Ｚ方向において表面８０ａの凹部９２Ａと重なる位置に、凸部９４Ａが形成され、Ｚ方向において表面８０ａの凹部９２Ｂと重なる位置に、凸部９４Ｂが形成されている。言い換えれば、凹部９２ＡのＺ方向に沿った中心線ＡＸＡは、凸部９４Ａの中心を通り、凹部９２ＢのＺ方向に沿った中心線ＡＸＢは、凸部９４Ｂの中心を通る。裏面８０ｂにおける、凸部９４Ａと凸部９４Ｂと凹部９２Ｃとの位置関係は、表面８０ａにおける凹部９２Ａと凹部９２Ｂと凹部９２Ｃとの位置関係と、同じとなる。

【0043】

凸部９４の形状及び大きさも、任意であってよいが、凸部９４は、凹部９２に対して嵌め合い可能な大きさ及び形状となっている。それぞれの凸部９４の大きさと形状は、共通していることが好ましい。

【0044】

以上のように、ロータコア８０は、表面８０ａに凹部９２が形成され、裏面８０ｂに凸部９４が形成されている。図７は、本実施形態に係る板部材の模式図である。上述のように、ロータコア８０は、複数の板部材Ｐが積層して構成される。この場合、例えば、図７に示すような、一方の表面に凹部９２が形成されて他方の表面に凸部９４が形成された板部材Ｐを、Ｚ方向に積層することで、表面８０ａに凹部９２が形成されて裏面８０ｂに凸部９４が形成されたロータコア８０としてよい。ただしそれに限られず、凹部９２や凸部９４が形成されていない板部材Ｐを積層してロータコアとした後に、そのロータコアに凹部９２や凸部９４を形成してもよい。

【0045】

（ロータコア同士の位置関係）
次に、ロータユニット３０におけるそれぞれのロータコア８０の位置関係について説明する。図８及び図９は、それぞれのロータコアの位置関係を示す模式図である。図８は、Ｚ方向にロータコア８０が並んだ状態を示しており、図９は、それぞれのロータコア８０の凹部９２と凸部９４との嵌め合い関係を示している。なお、図８では、ロータコア８０同士が離れているが、実際にロータユニット３０として組付けられた場合には、図２に示すように、ロータコア８０の表面同士が接触することが好ましい。

【0046】

ロータユニット３０においては、Ｚ方向で隣り合うロータコア８０同士が、互いに対向する表面に形成された凹部９２と凸部９４とで、嵌め合わされている。すなわち、一方のロータコア８０の表面８０ａに形成された凹部９２と、他方のロータコア８０の裏面８０ｂに形成された凸部９４とが、嵌め合わされている。凹部９２と凸部９４との嵌め合い方式は任意であり、締り嵌め、中間嵌め、及び隙間嵌めのいずれの嵌め合いであってもよい。以下、具体的に説明する。

【0047】

図８に示すように、ロータユニット３０においては、第１ロータコアとしてのロータコア８０Ａの表面８０ａと、第２ロータコアとしてのロータコア８０Ｂの裏面８０ｂとが対向するように、ロータコア８０Ａとロータコア８０Ｂとが取り付けられている。より詳しくは、ロータコア８０Ｂは、ステップスキューを構成するように、ロータコア８０Ａに対して、周方向に沿った方向Ｒにずれて取り付けられる。これにより、ロータコア８０Ａの表面８０ａの凹部９２Ｃとロータコア８０Ｂの裏面８０ｂの凸部９４Ａとが同軸となり、ロータコア８０Ａの凹部９２Ｃ内にロータコア８０Ｂの凸部９４Ａが配置されて、凹部９２Ｃと凸部９４Ａとが嵌め合う。また、ロータコア８０Ａの表面８０ａの凹部９２Ａとロータコア８０Ｂの裏面８０ｂの凸部９４Ｂとが同軸となり、ロータコア８０Ａの凹部９２Ａ内にロータコア８０Ｂの凸部９４Ｂが配置されて、凹部９２Ａと凸部９４Ｂとが嵌め合う。なお、ロータコア８０Ａの表面８０ａの凹部９２Ｂと、ロータコア８０Ｂの裏面８０ｂの凹部９２Ｃとは、同軸とならずに位置がずれている。

【0048】

また、ロータユニット３０においては、第２ロータコアとしてのロータコア８０Ｂの表面８０ａと、第３ロータコアとしてのロータコア８０Ｃの裏面８０ｂとが対向するように、ロータコア８０Ｂとロータコア８０Ｃとが取り付けられている。より詳しくは、ロータコア８０Ｃは、ステップスキューを構成するように、ロータコア８０Ｂに対して、周方向に沿った方向Ｒにずれて取り付けられる。これにより、ロータコア８０Ｂの表面８０ａの凹部９２Ａとロータコア８０Ｃの裏面８０ｂの凸部９４Ｂとが同軸となり、ロータコア８０Ｂの凹部９２Ａ内にロータコア８０Ｃの凸部９４Ｂが配置されて、凹部９２Ａと凸部９４Ｂとが嵌め合う。また、ロータコア８０Ｂの表面８０ａの凹部９２Ｃとロータコア８０Ｃの裏面８０ｂの凸部９４Ａとが同軸となり、ロータコア８０Ｂの凹部９２Ｃ内にロータコア８０Ｃの凸部９４Ａが配置されて、凹部９２Ｃと凸部９４Ａとが嵌め合う。なお、ロータコア８０Ｂの表面８０ａの凹部９２Ｂと、ロータコア８０Ｃの裏面８０ｂの凹部９２Ｃとは、同軸とならずに位置がずれている。

【0049】

ロータコア８０Ａとロータコア８０Ｂとは、凹部９２と凸部９４とが嵌め合っているため、例えばロータコア８０Ａ、８０Ｂの一方の回転軸３２に対する固定が不十分である場合にも、他方のロータコア８０と嵌め合っている部分を介して、回転軸３２の回転に追従することが可能となり、ロータコア８０の空転を防止できる。同様に、ロータコア８０Ｂとロータコア８０Ｃとは、凹部９２と凸部９４とが嵌め合っているため、例えばロータコア８０Ｂ、８０Ｃの一方の回転軸３２に対する固定が不十分である場合にも、他方のロータコア８０と嵌め合っている部分を介して、回転軸３２の回転に追従して、ロータコア８０の空転を防止できる。また、ロータコア８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、以上のような位置関係で取り付けられているため、スキュー角度だけずれたステップスキューを構成する。

【0050】

なお、図９に示すように、本実施形態の例では、角度θ１、θ３とは値が異なる角度θ２を形成する一対の凹部９２（凹部９２Ｂ、９２Ｃ）のうち、ロータコア８０をずらす方向Ｒとは反対方向側の凹部９２Ｃを、貫通穴としている。これにより、ロータコア８０Ａに対して方向Ｒにずらしてロータコア８０Ｂを取り付けた際に、ロータコア８０Ａの凹部９２Ｂとずれた位置に、ロータコア８０Ａの凸部９４でなく凹部９２Ｃが配置されることになるため、凸部９４とロータコア８０Ａの表面が干渉することを抑制して、ロータコア８０同士を適切に組付けできる。

【0051】

（ロータコアの組付け方法）
次に、ロータコア８０の組付け方法について説明する。図１０は、ロータコアの組付け方法を説明する図である。図１０のステップＳ１０に示すように、本組付け方法においては、ロータコア８０Ａの表面８０ａ側から、ロータコア８０Ａの開口９１に、回転軸３２の端部３２ｔ１を挿入して、ロータコア８０Ａに回転軸３２を固定する。この際、ロータコア８０Ａの貫通穴である凹部９２Ｃに位置決めピンＰＮを挿入して、ロータコア８０Ａの位置決めを行いつつ、ロータコア８０Ａに回転軸３２を挿入する。

【0052】

次に、ステップＳ１２に示すように、ロータコア８０Ｂの裏面８０ｂ側から、ロータコア８０Ｂの開口９１に、ロータコア８０Ａが固定された回転軸３２の端部３２ｔ１と反対側の端部３２ｔ２を挿入して、ロータコア８０Ｂに回転軸３２を固定する。この際、ロータコア８０Ｂの凹部９２Ｃに位置決めピンＰＮを挿入して、ロータコア８０Ｂがロータコア８０Ａに対してスキュー角度分ずれるように、ロータコア８０Ｂをロータコア８０Ａに対して位置決めしつつ、ロータコア８０Ｂに回転軸３２を挿入する。これにより、ロータコア８０Ａの凹部９２Ｃとロータコア８０Ｂの凸部９４Ａ、及びロータコア８０Ａの凹部９２Ａとロータコア８０Ｂの凸部９４Ｂとを同軸として、適切に嵌め合わせることができる。このように、貫通穴である凹部９２Ｃは、凸部９４と嵌め合う機能に加えて、組付けの際の位置決めとしての機能も備えている。

【0053】

次に、ステップＳ１４に示すように、ロータコア８０Ｃの裏面８０ｂ側から、ロータコア８０Ｃの開口９１に、ロータコア８０Ａ、８０Ｂが固定された回転軸３２の端部３２ｔ２を挿入して、ロータコア８０Ｃに回転軸３２を固定する。この際、ロータコア８０Ｃの凹部９２Ｃに位置決めピンＰＮを挿入して、ロータコア８０Ｃがロータコア８０Ｂに対してスキュー角度分ずれるように、ロータコア８０Ｃをロータコア８０Ｂに対して位置決めしつつ、ロータコア８０Ｂに回転軸３２を挿入する。これにより、ロータコア８０Ｂの凹部９２Ａとロータコア８０Ｃの凸部９４Ｂ、及びロータコア８０Ｂの凹部９２Ｃとロータコア８０Ｃの凸部９４Ａとを同軸として、適切に嵌め合わせることができる。

【0054】

このようにロータコア８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃに回転軸３２を挿入することで、ロータコア８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃが、回転軸３２に挿入された状態でＺ方向に並び、ステップＳ１６に示すようにロータユニット３０が製造される。このロータユニット３０や、図１に示すケーシング１０やステータ２０などを組み立てることで、回転電機１００が製造される。なお、図１０の例では、端部３２ｔ１側からロータコア８０Ａに挿入され、端部３２ｔ２側からロータコア８０Ｂ、８０Ｃに挿入されるが、それに限られず、例えば、回転軸３２は、ロータコア８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの全てに、端部３２ｔ１側や端部３２ｔ２側から挿入されてもよい。

【0055】

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機１００（ロータユニット３０は、回転軸３２と、回転軸３２に取り付けられて、回転軸３２の軸方向（Ｚ方向）に並ぶ第１ロータコア（本実施形態ではロータコア８０Ａ）及び第２ロータコア（本実施形態ではロータコア８０Ｂ）を含むロータ３４と、を備える。ロータコア８０Ａは、ロータコア８０Ｂ側の表面８０ａに、凹部９２が形成されており、ロータコア８０Ｂは、ロータコア８０Ａ側の裏面８０ｂに、ロータコア８０Ａの凹部９２に嵌め合う凸部９４が形成されている。本実施形態に係る回転電機１００は、ロータコア８０Ａとロータコア８０Ｂとが、凹部９２と凸部９４とで嵌め合わされることで、例えば一方のロータコアの回転軸３２に対する固定が不十分であっても、他方のロータコアを介して、回転軸３２の回転に追従することが可能となる。そのため、本実施形態に係る回転電機１００によると、ロータコア８０の空転を防止できる。

【0056】

また、第１ロータコア（ロータコア８０Ａ）は、第２ロータコア（ロータコア８０Ｂ）側の表面８０ａに、複数の凹部９２が周方向に並んで複数形成されている。本実施形態に係る回転電機１００によると、周方向に形成された複数の凹部９２によって、相手側のロータコア８０Ｂの凸部９４と嵌め合わせることが可能となるため、ロータコア８０の空転をより適切に抑制できる。

【0057】

また、第１ロータコア（ロータコア８０Ａ）の複数の凹部９２の少なくとも１つは、第２ロータコア（ロータコア８０Ｂ）側の表面８０ａから反対側の裏面８０ｂまで貫通する貫通穴となっている。そして、ロータコア８０Ａの裏面８０ｂには、Ｚ方向（軸方向）において貫通穴以外の凹部９２（窪み）と重なる位置に、凸部９４が形成されている。ロータコア８０Ａには、貫通穴と、貫通していない窪みとが形成されており、窪みの反対側に、凸部９４が形成されている。そのため、本実施形態に係る回転電機１００によると、貫通穴によって、凸部９４との嵌め合いに加えて、ロータコア８０を組み立てる際の位置決めを適切に行うことができる。また、窪みの反対側に凸部９４を形成することで、同じ形状のロータコア８０を、ロータコア８０Ａ、８０Ｂとして利用することができ、部品種類の増加を抑えることができる。さらに言えば、例えばロータコア８０が３つ以上あるとき、スキューを付けた場合にも、貫通穴があることで、凸部と凹部とが干渉せず組み立てることが可能となる。また、各ロータコア８０を同一形状とすることができ、設計コストを低減できる。

【0058】

また、第１ロータコア（ロータコア８０Ａ）は、周方向に隣り合う一対の凹部９２を複数含むように、３つ以上の凹部９２が形成されている。ロータコア８０Ａは、一対の凹部９２同士のなす角度（本実施形態では角度θ２）が、他の一対の凹部９２同士のなす角度（本実施形態では角度θ１、θ３）とは異なるものを含むように、凹部９２が形成されている。本実施形態に係る回転電機１００は、このように凹部９２が形成されているため、凹部９２を、凸部９４との嵌め合いに加えて、ステップスキューを構成する際の位置決めとしても機能させることが可能となる。

【0059】

また、第２ロータコア（８０Ｂ）は、第１ロータコア（ロータコア８０Ａ）側の裏面８０ｂと反対側の表面８０ａの、Ｚ方向（軸方向）において凸部９４と重なる位置に、凹部９２が形成されている。そのため、同じ形状のロータコア８０を、ロータコア８０Ａ、８０Ｂとして利用することができ、部品種類の増加を抑えることができる。

【0060】

また、ロータ３４は、Ｚ方向（軸方向）において第２ロータコア（ロータコア８０Ｂ）の第１ロータコア（ロータコア８０Ａ）側とは反対側に設けられる第３ロータコア（ロータコア８０Ｃ）をさらに含む。ロータコア８０Ｃは、ロータコア８０Ｂ側の裏面８０ｂに、ロータコア８０Ｂの凹部９２が嵌め合わされる凸部９４が形成されている。本実施形態に係る回転電機１００によると、ロータコア８０Ｂ、８０Ｃも嵌め合われるため、３つ以上のロータコア８０がある場合にも、ロータコア８０の空転をより適切に抑制できる。

【0061】

また、回転軸３２は、外周面３２ａの少なくとも一部がロータ３４の内周面（ロータコア８０の開口９１の内周面）に接触することで、ロータ３４に対して固定されている。本実施形態に係る回転電機１００によると、回転軸３２とロータコア８０との固定が不十分である場合にも、ロータコア８０同士が嵌め合わされているため、ロータコア８０の空転を適切に抑制できる。

【0062】

また、本実施形態に係る回転電機１００の製造方法は、表面８０ａに凹部９２が形成される第１ロータコア（ロータコア８０Ａ）と、裏面８０ｂに凸部が形成される第２ロータコアと、回転軸３２とを備える回転電機１００を製造する。本製造方法は、回転軸３２にロータコア８０Ａを圧入して取り付ける第１ステップと、ロータコア８０Ａの凹部９２にロータコア８０Ｂの凸部９４を嵌め合わせつつ、第１ステップでロータコア８０Ａを取り付けた方向と同じ方向から、回転軸３２にロータコア８０Ｂを圧入して取り付ける第２ステップと、を含む。この製造方法によると、ロータコア８０の空転を適切に抑制できる。より詳しくは、回転軸３２の同じ場所を通るように、複数回ロータコア８０を挿入すると、回転軸３２の挿入された箇所が変形して、ロータコア８０の空転保持力が低下するおそれがある。それに対し、本製造方法によると、ロータコア８０同士を凸部と凹部で嵌め合わせることで、ロータコア８０の空転を防止することができる。

【0063】

以上、本発明の実施形態及び実施例を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0064】

３０ ロータユニット
３２ 回転軸
３４ ロータ
８０、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ ロータコア
８０ａ 表面
８０ｂ 裏面
９２、９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ 凹部
９４、９４Ａ、９４Ｂ 凸部
１００ 回転電機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】