特開 2023-151143 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】P2023151143

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/2733 20220101AFI20231005BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02K1/2733

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060590

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】ニデック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 修二

(72)【発明者】

【氏名】新子 剛央

(72)【発明者】

【氏名】笹岡 弘明

【テーマコード（参考）】

5H601

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H601AA20

5H601AA22

5H601BB20

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD18

5H601DD25

5H601DD32

5H601DD47

5H601EE18

5H601GA15

5H601JJ05

5H601KK30

5H622AA02

5H622CA01

5H622CA05

5H622CA14

5H622CB04

5H622DD01

5H622PP19

(57)【要約】      （修正有）

【課題】トルクリップルおよびコギングトルクを抑制できる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機１０は、回転軸Ｊ１を中心として回転可能なロータ２０と、ロータの径方向外側に配置されるステータと、を備える。ロータ２０は、回転軸Ｊ１に沿って配置されたロータコア２１と、ロータコアの径方向外側に配置され、ロータコアを囲むリングマグネット２２と、を有する。リングマグネット２２の中心軸Ｊ２は、回転軸Ｊ１に対して傾斜している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を中心として回転可能なロータと、
前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、
を備え、
前記ロータは、
前記回転軸に沿って配置されたロータコアと、
前記ロータコアの径方向外側に配置され、前記ロータコアを囲むリングマグネットと、
を有し、
前記リングマグネットの中心軸は、前記回転軸に対して傾斜している、回転電機。

【請求項2】

前記リングマグネットの内周面の一部が、前記ロータコアの外周面と接触する、請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記ロータコアの外周面は、前記リングマグネットの内周面と接触する第１接触部および第２接触部を有し、
前記第１接触部は、回転軸方向における前記ロータコアの中心よりも、回転軸方向一方側に位置し、
前記第２接触部は、回転軸方向における前記ロータコアの中心よりも、回転軸方向他方側に位置し、
径方向において、前記第２接触部は、前記回転軸を挟んで、前記第１接触部の反対側に位置する、請求項１または２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記第１接触部の回転軸方向他方側における、前記ロータコアの外周面と、前記リングマグネットの内周面との間には、第１隙間部が設けられ、
前記第２接触部の回転軸方向一方側における、前記ロータコアの外周面と、前記リングマグネットの内周面との間には、第２隙間部が設けられ、
前記第１隙間部の回転軸方向他方側の端部の径方向の寸法と、前記第２隙間部の回転軸方向一方側の端部の径方向の寸法とは、同じ寸法である、請求項３に記載の回転電機。

【請求項5】

前記第１接触部の回転軸方向他方側における、前記ロータコアの外周面と、前記リングマグネットの内周面との間には、第１隙間部が設けられ、
前記第２接触部の回転軸方向一方側における、前記ロータコアの外周面と、前記リングマグネットの内周面との間には、第２隙間部が設けられ、
前記リングマグネットおよび前記ロータコアは、接着剤を介して互いに固定され、
前記第１隙間部および前記第２隙間部それぞれにおいて、前記接着剤は、前記ロータコアの外周面、および前記リングマグネットの内周面の両方と、回転軸方向に亘って接触する、請求項３または４に記載の回転電機。

【請求項6】

前記第１接触部の回転軸方向他方側における、前記ロータコアの外周面と、前記リングマグネットの内周面との間には、第１隙間部が設けられ、
前記第２接触部の回転軸方向一方側における、前記ロータコアの外周面と、前記リングマグネットの内周面との間には、第２隙間部が設けられ、
前記第１隙間部の径方向の最大寸法および前記第２隙間部の径方向の最大寸法は、それぞれ、０．３ｍｍ以下である、請求項３から５のいずれか一項に記載の回転電機。

【請求項7】

前記中心軸が、前記回転軸に対して成す角度が０．２°以上である、請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機。

【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】

ロータおよびステータを有する回転電機においては、駆動時の低振動化および低騒音化が要求されている。そのため、例えば、特許文献１には、トルクリップルを抑制する技術として、ロータが備えるリングマグネットの外周面にギャップ形成部を形成するモータ装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－３７０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなモータでは、ロータの回転軸に対してリングマグネットの中心軸がずれた状態でリングマグネットがロータコアに固定される場合、リングマグネットからステータに入る磁束が周方向にばらつくため、トルクリップルおよびコギングトルクが増大する虞がある。

【0005】

本発明の一つの態様は、上記事情に鑑みて、トルクリップルおよびコギングトルクを抑制できる回転電機を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の回転電機の一つの態様は、回転軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、を備える。前記ロータは、前記回転軸に沿って配置されたロータコアと、前記ロータコアの径方向外側に配置され、前記ロータコアを囲むリングマグネットと、を有する。前記リングマグネットの中心軸は、前記回転軸に対して傾斜している。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一つの態様によれば、回転電機において、トルクリップルおよびコギングトルクを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態の回転電機を示す模式断面図である。

【図2】図２は、一実施形態の回転電機の一部を示す図１のII－II断面図である。

【図3】図３は、一実施形態のロータを示す上面図である。

【図4】図４は、一実施形態の回転電機の一部を示す図３のIV－IV断面図である。

【図5A】図５Ａは、一実施形態のリングマグネット固定工程を示す第１の断面図である。

【図5B】図５Ｂは、一実施形態のリングマグネット固定工程を示す第２の断面図である。

【図5C】図５Ｃは、一実施形態のリングマグネット固定工程を示す第３の断面図である。

【図6】図６は、従来例の回転電機ロータの一部を示す断面図である。

【図7】図７は、一実施形態の回転電機の一部を示す断面図である。

【図8A】図８Ａは、一実施形態の偏心量と回転径方向の磁気力の関係を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、一実施形態の偏心量と回転周方向の磁気力の関係を示す図である。

【図8C】図８Ｃは、一実施形態の偏心量とトルクリップルの関係を示す図である。

【図8D】図８Ｄは、一実施形態の偏心量とコギングトルクの関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の説明において図には、適宜、Ｚ軸を示す。Ｚ軸は、以下に説明する実施形態のロータの回転軸Ｊ１が延びる方向を示している。各図に示す回転軸Ｊ１は、仮想軸線である。以下の説明においては、回転軸Ｊ１が延びる方向、つまりＺ軸と平行な方向を「回転軸方向」と呼ぶ。回転軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「回転径方向」または「径方向」と呼ぶ。回転軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「回転周方向」または「周方向」と呼ぶ。回転周方向は、各図において矢印θ１または矢印θで示される。軸方向のうちＺ軸の矢印が向く側（＋Ｚ側）を「上側」または「回転軸方向一方側」と呼ぶ。軸方向のうちＺ軸の矢印が向く側と逆側（－Ｚ側）を「下側」または「回転軸方向他方側」と呼ぶ。なお、上側および下側は、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

【0010】

＜第１実施形態＞
図１に示す本実施形態の回転電機１０は、車両に搭載される機器等に取り付けられるモータである。回転電機１０が取り付けられる機器は、自動変速機であってもよいし、車両の車軸を駆動する駆動装置であってもよい。回転電機１０は、ハウジング１１と、ロータ２０と、ステータ３０と、第１軸受１５と、第２軸受１６と、を備える。

【0011】

図１に示すように、ハウジング１１は、ロータ２０、ステータ３０、第１軸受１５、および第２軸受１６を内部に収容する。ハウジング１１は、筒状部１２と、上カバー部１３と、第１軸受保持部１４と、を有する。筒状部１２は、回転軸Ｊ１を中心として回転軸方向に延びる円筒状である。筒状部１２は、側壁部１２ａと、下壁部１２ｂと、第２軸受保持部１２ｃと、を有する。

【0012】

側壁部１２ａは、回転軸Ｊ１を中心として回転軸方向に延びる円筒状である。側壁部１２ａは、ロータ２０、ステータ３０、第１軸受１５、および第２軸受１６を回転径方向に囲む。側壁部１２ａの上側の端部には、上側に開口する開口部１２ｄが設けられる。

【0013】

下壁部１２ｂは、回転軸Ｊ１を中心とする円環板状である。下壁部１２ｂの板面は、回転軸方向を向く。下壁部１２ｂの回転径方向外側の端部は、側壁部１２ａの下側の端部と繋がる。下壁部１２ｂには、下壁部１２ｂを回転軸方向に貫通する下壁孔１２ｅが設けられる。下壁孔１２ｅは、回転軸Ｊ１を中心とする円形状の孔である。

【0014】

第２軸受保持部１２ｃは、下壁部１２ｂから上側に突出する。第２軸受保持部１２ｃは、回転軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第２軸受保持部１２ｃの内周面には、第２軸受１６が保持される。

【0015】

図１に示すように、上カバー部１３は、回転軸Ｊ１を中心とする円板状である。上カバー部１３の板面は、回転軸方向を向く。上カバー部１３は、筒状部１２の上側の端部に固定される。上カバー部１３は、開口部１２ｄを上側から塞ぐ。

【0016】

第１軸受保持部１４は、側壁部１２ａの内周面のうち、ロータ２０およびステータ３０よりも上側の部分に固定される。第１軸受保持部１４は、回転軸Ｊ１を中心とする略円環状である。第１軸受保持部１４の内周面には、第１軸受１５が保持される。

【0017】

ロータ２０は、回転軸Ｊ１を中心として回転可能である。図１に示すように、ロータ２０は、ロータコア２１と、リングマグネット２２と、シャフト２３と、を有する。

【0018】

ロータコア２１は、回転軸Ｊ１を中心として回転軸方向に延びる円筒状である。ロータコア２１は、回転軸Ｊ１に沿って配置される。ロータコア２１は、シャフト２３を回転径方向に囲んでいる。ロータコア２１は、磁性を有する。ロータコア２１は、例えば、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層されて構成される積層鋼板である。ロータコア２１は、ロータコア外周面２１ａと、貫通孔２１ｂと、を有する。

【0019】

ロータコア外周面２１ａは、ロータコア２１の外側面のうち、回転径方向外側を向く面である。図２に示すように、回転軸方向に見て、ロータコア外周面２１ａは、回転軸Ｊ１を中心とする円形状である。

【0020】

図１に示すように、貫通孔２１ｂは、ロータコア２１を回転軸方向に貫通する孔である。貫通孔２１ｂは、回転軸Ｊ１を中心とする円形状の孔である。図１に示すように、貫通孔２１ｂには、シャフト２３が挿入される。貫通孔２１ｂの内周面には、シャフト２３が固定される。これにより、ロータコア２１はシャフト２３と固定される。

【0021】

図２に示すように、リングマグネット２２は、ロータコア２１の回転径方向外側に配置される。リングマグネット２２は、ロータコア２１を回転径方向に囲む。リングマグネット２２は、中心軸Ｊ２を中心とする環状である。図３に示すように、リングマグネット２２の内径Ｒ２は、ロータコア２１の外径Ｒ１よりも大きい。リングマグネット２２およびロータコアは、接着剤５０を介して互いに固定される。図４に示すように、中心軸Ｊ２は、回転軸Ｊ１に対して、傾斜している。中心軸Ｊ２と回転軸Ｊ１とが成す傾斜角度αは、０．２°以上であることが好ましい。本実施形態において、傾斜角度αは、０．２５°である。ロータコア２１に対するリングマグネット２２の詳細な配置等については、後段で詳細に説明する。リングマグネット２２の回転軸方向の長さは、ロータコア２１の回転軸方向の長さとほぼ同じ長さである。本実施形態において、リングマグネット２２は、ネオジム磁石である。なお、リングマグネット２２は、フェライト磁石等であってもよい。

【0022】

なお、以下の説明において、中心軸Ｊ２に平行な方向を単に「中心軸方向」と呼び、中心軸Ｊ２を中心とする径方向を単に「中心径方向」と呼び、中心軸Ｊ２を中心とする周方向、つまり中心軸Ｊ２の軸回りを単に「中心周方向」と呼ぶ。中心周方向は、各図において矢印θ２または矢印θで示される。

【0023】

図２に示すように、リングマグネット２２は、中心周方向に沿って複数の磁極を有する。より詳細には、リングマグネット２２は、複数のＮ極部２２Ｎと、複数のＳ極部２２Ｓと、を有する。複数のＮ極部２２Ｎは、それぞれ、中心径方向外側を向く面の磁極がＮ極である。複数のＮ極部２２Ｎは、中心周方向に沿って、互いに略等間隔をあけて配置される。本実施形態において、Ｎ極部２２Ｎは、４個設けられる。複数のＳ極部２２Ｓは、中心径方向外側を向く面の磁極がＳ極である。複数のＳ極部２２Ｓは、中心周方向に沿って、互いに略等間隔をあけて配置される。本実施形態において、Ｓ極部２２Ｓは、４個設けられる。Ｎ極部２２ＮとＳ極部２２Ｓとは、中心周方向に沿って、交互に配置される。

【0024】

図１に示すように、シャフト２３は、回転軸Ｊ１を中心として回転軸方向に延びる略円柱状である。シャフト２３は、ロータコア２１の貫通孔２１ｂに固定される。シャフト２３の上側の部分は、ロータコア２１よりも上側に延び、第１軸受１５に支持される。シャフト２３の下側の部分は、ロータコア２１よりも下側に延び、下壁孔１２ｅを介して、ハウジング１１の外部に突出する。シャフト２３の下側の部分は、第２軸受１６に支持される。シャフト２３は、第１軸受１５および第２軸受１６によって、回転軸Ｊ１を中心として回転可能に支持される。これにより、ロータ２０は、回転軸Ｊ１を中心として回転可能である。

【0025】

第１軸受１５は、シャフト２３のうちロータコア２１よりも上側の部分を回転可能に支持する。第２軸受１６は、シャフト２３のうちロータコア２１よりも下側の部分を回転可能に支持する。本実施形態において、第１軸受１５および第２軸受１６は、ボールベアリングである。第１軸受１５および第２軸受１６は、ボールベアリング以外の転がり軸受であってもよいし、滑り軸受であってもよい。

【0026】

図１に示すように、ステータ３０は、ロータ２０の回転径方向外側、すなわち径方向外側に配置される。ステータ３０は、ロータ２０と回転径方向に隙間を介して対向する。ステータ３０は、側壁部１２ａの内周面に固定される。ステータ３０は、ステータコア３１と、インシュレータ３７と、複数のコイル３８と、を有する。

【0027】

ステータコア３１は、回転軸Ｊ１を中心として回転軸方向に延びる環状である。ステータコア３１は、ロータ２０と回転径方向に隙間を介して対向する。ステータコア３１は、磁性を有する。ステータコア３１は、例えば、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層されて構成される積層鋼板である。ステータコア３１は、コアバック部３２と、複数のティース部３３と、を有する。

【0028】

図１に示すように、コアバック部３２は、回転軸Ｊ１を中心とする環状である。コアバック部３２の外周面は、側壁部１２ａの内周面に固定される。これにより、ステータ３０は、ハウジング１１に固定される。

【0029】

図２に示すように、複数のティース部３３は、それぞれ、コアバック部３２から回転径方向内側に向けて延びている。複数のティース部３３は、それぞれ、ロータ２０と回転径方向に隙間をあけて対向する。複数のティース部３３は、コアバック部３２の内周面に沿って互いに間隔をあけて配置される。本実施形態において、ティース部３３は、１２個設けられる。複数のティース部３３は、それぞれ、ティース本体部３４と、アンブレラ部３５と、を有する。

【0030】

ティース本体部３４は、コアバック部３２の内周面から回転径方向内側に延びている。回転軸方向に見て、ティース本体部３４は、略長方形状である。

【0031】

図２に示すように、アンブレラ部３５は、ティース本体部３４の先端、すなわち回転径方向内側の端部と繋がっている。アンブレラ部３５は、ティース本体部３４よりも回転周方向の両側に突出している。回転軸方向に見て、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面は、回転軸Ｊ１を中心とする円弧状である。アンブレラ部３５の回転径方向内側の端部は、ロータ２０と回転径方向に隙間をあけて対向する。回転周方向において、隣り合うアンブレラ部３５同士は、空隙部６０を介して、互いに離れて配置される。空隙部６０は、回転周方向に互いに隣り合うアンブレラ部３５同士の隙間である。

【0032】

インシュレータ３７は、ステータコア３１とコイル３８とを絶縁する。インシュレータ３７は、絶縁性を有する。本実施形態において、インシュレータ３７は、樹脂製である。図１に示すように、インシュレータ３７は、複数のティース部３３のそれぞれに装着される。

【0033】

複数のコイル３８は、それぞれ、インシュレータ３７を介して、ティース部３３に装着される。複数のコイル３８のそれぞれには、図示しない外部電源から電流が供給される。本実施形態において、コイル３８は、１２個設けられる。

【0034】

次に、ロータコア２１に対するリングマグネット２２の詳細な配置等について説明する。図４は、本実施形態の回転電機１０の一部を示す断面図である。なお、図４では、ロータコア２１と、リングマグネット２２との配置等を分かり易くするため、本実施形態の傾斜角度αである０．２５°よりも大きな角度で中心軸Ｊ２を傾けた状態のリングマグネット２２を示す。

【0035】

上述のように、本実施形態において、リングマグネット２２の内径Ｒ２は、ロータコア２１の外径Ｒ１よりも大きく、リングマグネット２２の中心軸Ｊ２は、回転軸Ｊ１に対して傾斜している。本実施形態において、回転軸Ｊ１と中心軸Ｊ２とが成す角度である傾斜角度αは、０．２５°である。マグネット内周面２２ａは、ロータコア外周面２１ａの一部である第１接触部２１ｄおよび第２接触部２１ｅの２箇所において、ロータコア外周面２１ａと接触する。すなわち、ロータコア外周面２１ａは、マグネット内周面２２ａと接触する第１接触部２１ｄおよび第２接触部２１ｅを有する。また、マグネット内周面２２ａの一部が、ロータコア外周面２１ａと接触する。

【0036】

第１接触部２１ｄは、回転軸Ｊ１と直交し、回転軸方向におけるロータコア２１の中心を通るロータコア中心線Ｌ１よりも、上側、すなわち回転軸方向一方側に位置する。ロータコア中心線Ｌ１は、回転軸Ｊ１と直交する方向に延びる仮想線である。本実施形態において、第１接触部２１ｄは、ロータコア２１の上側縁部に位置する。第１接触部２１ｄにおいて、ロータコア２１の上側縁部とリングマグネット２２の上側縁部とが、互いに接触する。

【0037】

第２接触部２１ｅは、ロータコア中心線Ｌ１よりも、下側、すなわち回転軸方向他方側に位置する。本実施形態において、第２接触部２１ｅは、ロータコア２１の下側縁部に位置する。第２接触部２１ｅにおいて、ロータコア２１の下側縁部とリングマグネット２２の下側縁部とが、互いに接触する。第２接触部２１ｅは、回転軸Ｊ１を挟んで、第１接触部２１ｄの反対側に位置する。

【0038】

図４に示すように、第１接触部２１ｄの下側、すなわち回転軸方向他方側における、ロータコア外周面２１ａと、マグネット内周面２２ａとの間には、第１隙間部Ｇ１が設けられる。第１隙間部Ｇ１において、ロータコア外周面２１ａと、マグネット内周面２２ａとは互いに回転径方向に離れている。回転周方向に見て、第１隙間部Ｇ１は、略三角形状である。第１隙間部Ｇ１には、接着剤５０が設けられる。第１隙間部Ｇ１において、接着剤５０は、ロータコア外周面２１ａ、およびマグネット内周面２２ａの両方と、回転軸方向に亘って接触する。

【0039】

第２接触部２１ｅの上側、すなわち回転軸方向一方側における、ロータコア外周面２１ａと、マグネット内周面２２ａとの間には、第２隙間部Ｇ２が設けられる。第２隙間部Ｇ２において、ロータコア外周面２１ａと、マグネット内周面２２ａとは互いに回転径方向に離れている。回転周方向に見て、第２隙間部Ｇ２は、略三角形状である。第２隙間部Ｇ２には、接着剤５０が設けられる。第２隙間部Ｇ２において、接着剤５０は、ロータコア外周面２１ａ、およびマグネット内周面２２ａの両方と、回転軸方向に亘って接触する。

【0040】

よって、本実施形態によれば、第１隙間部Ｇ１および第２隙間部Ｇ２それぞれにおいて、接着剤５０は、ロータコア外周面２１ａ、およびマグネット内周面２２ａの両方と、回転軸方向に亘って接触する。そのため、リングマグネット２２が、ロータコア２１に対して傾斜して配置されても、リングマグネット２２とロータコア２１とを互いに固定できる。したがって、ロータコア２１とリングマグネット２２との相対的な位置を好適に決めることができる。なお、接着剤５０としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤およびフェノール樹脂系接着剤などの熱硬化性を有する接着剤を用いることができる。本実施形態において、接着剤５０は、エポキシ樹脂系接着剤である。

【0041】

また、本実施形態において、第１隙間部Ｇ１の下側、すなわち回転軸方向他方側の端部の回転径方向の寸法である第１隙間幅ＬＧ１と、第２隙間部Ｇ２の上側、すなわち回転軸方向一方側の端部の回転径方向の寸法である第２隙間幅ＬＧ２とは、同じ寸法である。そのため、中心軸Ｊ２と直交し、リングマグネット２２の中心軸方向の中心を通るマグネット中心線Ｌ２と中心軸Ｊ２との交点に位置するマグネット中心２２ｇが、回転軸Ｊ１と重なる。マグネット中心線Ｌ２は、中心軸Ｊ２と直交する方向に延びる仮想線であるロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、マグネット中心２２ｇは、回転軸Ｊ１上に位置する。よって、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、リングマグネット２２の外周面のうち中心軸方向の中心の部分は、回転軸Ｊ１を中心として回転する。以下の説明では、マグネット中心２２ｇと回転軸Ｊ１との間の回転径方向の距離を偏心量Ｌｅと呼ぶ。なお、本実施形態では、上述のように、マグネット中心２２ｇが、回転軸Ｊ１と重なるため、偏心量Ｌｅはゼロである。

【0042】

図４に示すように、第１隙間部Ｇ１における回転径方向の寸法は、第１隙間部Ｇ１の下側の端部で最大となる。本実施形態において、第１隙間部Ｇ１における回転径方向の最大寸法である第１最大隙間幅ＬＧｍ１は、０．３ｍｍ以下である。なお、第１最大隙間幅ＬＧｍ１は、第１隙間幅ＬＧ１と同じ寸法である。第２隙間部Ｇ２における回転径方向の寸法は、第２隙間部Ｇ２の上側の端部で最大となる。本実施形態において、第２隙間部Ｇ２における回転径方向の最大寸法である第２最大隙間幅ＬＧｍ２は、０．３ｍｍ以下である。なお、第２最大隙間幅ＬＧｍ２は、第２隙間幅ＬＧ２と同じ寸法である。よって、本実施形態によれば、第１最大隙間幅ＬＧｍ１および第２最大隙間幅ＬＧｍ２は、それぞれ、０．３ｍｍ以下である。よって、第１隙間部Ｇ１および第２隙間部Ｇ２の回転径方向の寸法を小さく設けることができる。そのため、第１隙間部Ｇ１および第２隙間部Ｇ２それぞれにおいて、接着剤５０は、ロータコア外周面２１ａ、およびマグネット内周面２２ａの両方と、回転軸方向に亘って安定して接触できる。よって、接着剤５０を介して、リングマグネット２２をロータコア２１に安定的に接着して固定できる。

【0043】

図４に示すように、リングマグネット２２の外周面と、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との隙間のうち、第１隙間部Ｇ１の回転径方向外側に位置する部分を第３隙間部Ｇ３と呼ぶ。リングマグネット２２の外周面は、中心軸方向に沿って直線状に延び、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面は、回転軸方向に沿って直線状に延びる。そのため、第３隙間部Ｇ３の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第１間隔ＬＳ１は、リングマグネット２２の外周面のうち、中心軸方向の中心に位置する部分である第１外周部２２ｃと、アンブレラ部３５との距離である。リングマグネット２２の外径をＲ３、回転軸Ｊ１とアンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面までの径方向の距離をＲ４とする場合、第１間隔ＬＳ１は、Ｒ４－Ｒ３×ｃｏｓαである。

【0044】

一方、リングマグネット２２の外周面と、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との隙間のうち、第２隙間部Ｇ２の回転径方向外側に位置する部分を第４隙間部Ｇ４と呼ぶ。第４隙間部Ｇ４の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第２間隔ＬＳ２は、リングマグネット２２の外周面のうち、中心軸方向の中心に位置する部分である第２外周部２２ｄと、アンブレラ部３５との距離である。本実施形態において、第２間隔ＬＳ２は、Ｒ４－Ｒ３×ｃｏｓαである。したがって、本実施形態において、第１間隔ＬＳ１と第２間隔ＬＳ２とは、同じ寸法である。上述のように、本実施形態では、偏心量Ｌｅがゼロであるため、第１間隔ＬＳ１と第２間隔ＬＳ２とが同じ寸法になる。そのため、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３に流れる磁束の差分を抑制できる。したがって、後段で説明するように、本実施形態の回転電機１０では、トルクリップルおよびコギングトルクを好適に抑制できる。

【0045】

次に、本実施形態における、回転電機１０の製造工程のうち、ロータコア２１にリングマグネット２２を固定する、リングマグネット固定工程Ｐｒについて説明する。なお、本明細書において「作業者等」とは、作業を行う作業者および組立装置等を含む。リングマグネット固定工程Ｐｒの作業は、作業者のみによって行われてもよいし、組立装置のみによって行われてもよいし、作業者と組立装置とによって行われてもよい。また、以下の説明において、図５Ａから図５Ｃの各図に示すＺ２軸は、リングマグネット固定工程Ｐｒにおいて、リングマグネット２２を移動する方向である。Ｚ２軸の矢印が向く側（＋Ｚ２側）を「Ｚ２方向の一方側」と呼び、Ｚ軸の矢印が向く側と逆側（－Ｚ２側）を「Ｚ２方向の他方側」と呼ぶ。

【0046】

図５Ａに示すように、回転電機１０の製造工程のうち、リングマグネット固定工程Ｐｒよりも以前の工程において、作業者等は、ロータコア２１の貫通孔２１ｂにシャフト２３を固定する。リングマグネット固定工程Ｐｒにおいて、作業者等は、まず、ロータコア外周面２１ａに、接着剤５０を塗布する。このとき、接着剤５０の回転径方向の厚みは、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。本実施形態において、接着剤５０の回転径方向の厚みは、０．３ｍｍ程度である。次に、作業者等は、ロータコア２１よりもＺ２方向の一方側（＋Ｚ２側）から、リングマグネット２２をＺ２方向の他方側（－Ｚ２側）に移動させて、図５Ｂに示すように、リングマグネット２２の内部にロータコア２１を挿入する。このとき、ロータコア外周面２１ａとマグネット内周面２２ａとは、接着剤５０を介して接触する。

【0047】

次に、作業者等は、Ｚ２軸と略直交する方向を向く力である外力Ｆを、シャフト２３に加える。これにより、図５Ｃに示すように、ロータコア２１およびシャフト２３が、中心軸Ｊ２に対して傾き、ロータコア外周面２１ａは、第１接触部２１ｄおよび第２接触部２１ｅにおいて、マグネット内周面２２ａと接触する。第１接触部２１ｄの回転軸方向他方側には第１隙間部Ｇ１が設けられ、第２接触部２１ｅの回転軸方向一方側には、第２隙間部Ｇ２が設けられる。第１隙間部Ｇ１および第２隙間部Ｇ２それぞれの全域において、ロータコア外周面２１ａとマグネット内周面２２ａとは、接着剤５０を介して接触する。

【0048】

次に、作業者等は、ロータコア外周面２１ａの第１接触部２１ｄおよび第２接触部２１ｅの両方が、マグネット内周面２２ａと接触する状態で、ロータコア２１およびリングマグネット２２とを治具等によって互いに固定し、図示しない加熱炉において、接着剤５０を加熱して硬化させる。作業者等は、接着剤５０が硬化して、ロータコア２１とリングマグネット２２とが、互いに固定されると、ロータ２０を加熱炉から取り出し、リングマグネット固定工程Ｐｒが完了する。リングマグネット固定工程Ｐｒが完了すると、図４に示すロータ２０が構成される。

【0049】

よって、本実施形態によれば、リングマグネット固定工程Ｐｒにおいて、リングマグネット２２の内部にシャフト２３を固定したロータコア２１を挿入した後に、シャフト２３に外力Ｆを加えて、ロータコア外周面２１ａをマグネット内周面２２ａに突き当てた状態で、ロータコア２１とリングマグネット２２とを互いに接着して固定する簡易な作業によって、リングマグネット２２を回転軸Ｊ１に対して傾けて配置できる。したがって、ロータ２０および回転電機１０の製造工数が増大することを抑制できる。

【0050】

次に、本実施形態の回転電機１０および従来例の回転電機２１０における、トルクリップルおよびコギングトルクについて説明する。図６に示すように、従来例の回転電機２１０のロータ２２０では、回転軸Ｊ１と中心軸Ｊ２とが、互いに平行に配置される。ロータコア外周面２１ａとマグネット内周面２２２ａとは、接着剤２５０を介して、互いに接触する。上述のように、リングマグネット２２２の内径Ｒ２は、ロータコア２１の外径Ｒ１よりも大きい。回転軸Ｊ１と中心軸Ｊ２とが互いに回転径方向に平行にずれる場合、つまり、ロータコア２１に対してリングマグネット２２２が偏心して配置される場合に、マグネット中心２２２ｇと回転軸Ｊ１との間の回転径方向の距離である偏心量Ｌｅは、回転軸Ｊ１と中心軸Ｊ２との間の回転径方向の距離になる。また、従来例において、偏心量Ｌｅの最大値である最大偏心量Ｌｅｍａｘ２は、Ｒ２－Ｒ１である。

【0051】

図６に示すように、従来例において、第３隙間部Ｇ３は、リングマグネット２２２の外周面と、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との隙間のうち、中心軸Ｊ２が回転軸Ｊ１から回転径方向にずれる方向と反対側の部分である。従来例において、第３隙間部Ｇ３の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第３間隔ＬＳ３は、Ｒ４－Ｒ３×ｃｏｓα＋Ｌｅである。一方、従来例において、第４隙間部Ｇ４は、リングマグネット２２２の外周面と、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との隙間のうち、中心軸Ｊ２が回転軸Ｊ１から回転径方向にずれる側の部分である。従来例において、第４隙間部Ｇ４の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第４間隔ＬＳ４は、Ｒ４－Ｒ３×ｃｏｓα－Ｌｅである。よって、従来例において、中心軸Ｊ２が回転軸Ｊ１に対して回転径方向に平行にずれる場合、第３間隔ＬＳ３と第４間隔ＬＳ４は異なる寸法になる。したがって、従来例において、ロータコア２１対してリングマグネット２２２が偏心して配置されると、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３それぞれに流れる磁束の差分が増大する。また、第３間隔ＬＳ３と第４間隔ＬＳ４との差分である第２間隔差ＬＳｄ２は、２×Ｌｅである。よって、偏心量Ｌｅが大きくなるほど、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３それぞれに流れる磁束の差分が増大し、トルクリップルおよびコギングトルクが増大する。なお、第２間隔差ＬＳｄ２の最大寸法である第２最大間隔差ＬＳｄｍａｘ２は、２×（Ｒ２－Ｒ１）である。なお、第２最大間隔差ＬＳｄｍａｘ２は、リングマグネット２２の外周面とアンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との間の隙間の回転軸方向における平均の寸法の回転周方向のばらつきの最大値である。

【0052】

次に、本実施形態における、傾斜角度αと偏心量Ｌｅとの関係について説明する。上述のように、本実施形態において、中心軸Ｊ２と回転軸Ｊ１とが成す角度である傾斜角度αが０．２５°のとき、ロータコア外周面２１ａは、マグネット内周面２２ａと、第１接触部２１ｄおよび第２接触部２１ｅの２箇所で接触するため、偏心量Ｌｅがゼロになる。傾斜角度αが、０．２５°より小さい場合、ロータコア外周面２１ａは、マグネット内周面２２ａと２箇所で接触しないため、マグネット中心２２ｇが、回転軸Ｊ１から回転径方向にずれて位置する場合、リングマグネット２２がロータコア２１に対して偏心する。

【0053】

図７に示すように、本実施形態において、傾斜角度αが０．２５°よりも小さい場合、ロータコア外周面２１ａは、マグネット内周面２２ａと２箇所で接触しない。図７には、ロータコア外周面２１ａがマグネット内周面２２ａと接触点２１ｈの１箇所で接触する場合のロータ２０を示す。この場合、偏心量Ｌｅが最大となる。マグネット中心線Ｌ２と、中心軸Ｊ２との交点に位置するマグネット中心２２ｇは、回転軸Ｊ１から回転径方向にずれる。リングマグネット２２の中心軸方向の長さをＬｒｍとするとき、偏心量Ｌｅの最大値である最大偏心量Ｌｅｍａｘ３は、Ｒ２－Ｒ１－Ｌｒｍ×ｓｉｎα／２となる。上述のように、中心軸Ｊ２が回転軸Ｊ１と平行に配置される従来例において、最大偏心量Ｌｅｍａｘ２は、Ｒ２－Ｒ１である。したがって、中心軸Ｊ２を回転軸Ｊ１に対して傾斜させてリングマグネット２２を配置することにより、最大偏心量を低減できる。

【0054】

図７に示すように、第５隙間部Ｇ５は、リングマグネット２２２の外周面と、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との隙間のうち、マグネット中心２２ｇが回転軸Ｊ１から回転径方向にずれる方向と反対側の部分である。第５隙間部Ｇ５の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第５間隔ＬＳ５は、Ｒ４－Ｒ３×ｃｏｓα＋Ｌｅｍａｘ３である。一方、第６隙間部Ｇ６は、リングマグネット２２２の外周面と、アンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との隙間のうち、マグネット中心２２ｇが回転軸Ｊ１から回転径方向にずれる側の部分である。第６隙間部Ｇ６の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第６間隔ＬＳ６は、Ｒ４－Ｒ３×ｃｏｓα－Ｌｅｍａｘ３である。よって、第５間隔ＬＳ５と第６間隔ＬＳ６は異なる寸法である。しかしながら、第５間隔ＬＳ５と第６間隔ＬＳ６との差分の最大寸法である第３最大間隔差ＬＳｄｍａｘ３は、２×（Ｒ２－Ｒ１）－Ｌｒｍ×ｓｉｎαとなり、上述の、従来例における第２最大間隔差ＬＳｄｍａｘ２よりも小さい。したがって、本実施形態では、中心軸Ｊ２を回転軸Ｊ１に対して傾斜させて、リングマグネット２２を配置することにより、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３に流れる磁束の差分を抑制できる。なお、第３最大間隔差ＬＳｄｍａｘ３は、リングマグネット２２の外周面とアンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との間の隙間の回転軸方向における平均の寸法の回転周方向のばらつきの最大値である。

【0055】

また、本実施形態によれば、上述のように、中心軸Ｊ２が、回転軸Ｊ１に対して成す傾斜角度αが０．２°以上である。そのため、第３最大間隔差ＬＳｄｍａｘ３を抑制できる。そのため、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３に流れる磁束の差分を好適に抑制できる。したがって、回転電機１０の駆動時において、トルクリップルおよびコギングトルクを抑制できる。

【0056】

次に、本実施形態および従来例における、トルクリップルおよびコギングトルクについて説明する。図８Ａは、本実施形態の回転電機１０と従来例の回転電機２１０における、偏心量Ｌｅと１つのティース部３３に加わる回転径方向の磁気力のリップルＦｒとの関係を示す図である。横軸は、偏心量Ｌｅである。縦軸は、回転径方向の磁気力のリップルＦｒである。従来例では、偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、回転径方向の磁気力のリップルＦｒが大きくなる。これは、上述のように、偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、第３間隔ＬＳ３と第４間隔ＬＳ４との差分である第２間隔差ＬＳｄ２が大きくなるため、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３それぞれに流れる磁束の差分が増大することに起因する。

【0057】

一方、本実施形態では、上述のように、偏心量Ｌｅがゼロであるため、第１間隔ＬＳ１と第２間隔ＬＳ２は同じ寸法となり、第１間隔ＬＳ１と第２間隔ＬＳ２との差分である第１間隔差ＬＳｄ１がゼロである。そのため、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３それぞれに流れる磁束の差分を抑制でき、回転径方向の磁気力のリップルＦｒを抑制できる。

【0058】

図８Ｂは、本実施形態の回転電機１０と従来例の回転電機２１０における、偏心量Ｌｅと１つのティース部３３に加わる回転周方向の磁気力のリップルＦθ１との関係を示す図である。横軸は、偏心量Ｌｅである。縦軸は、回転周方向の磁気力のリップルＦθ１である。従来例では、偏心量Ｌｅに依らず、回転周方向の磁気力のリップルＦθ１がほぼ一定である。

【0059】

一方、本実施形態の回転周方向の磁気力のリップルＦθ１は、従来例の偏心量Ｌｅがゼロになる場合における回転周方向の磁気力のリップルＦθ１よりも小さい。

【0060】

図８Ｃは、本実施形態の回転電機１０と従来例の回転電機２１０における、偏心量ＬｅとトルクリップルＴｒとの関係を示す図である。横軸は、偏心量Ｌｅである。縦軸は、トルクリップルＴｒである。従来例では、偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、トルクリップルＴｒが増加する。これは、図８Ａに示すように、偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、回転径方向の磁気力のリップルＦｒが増加することに主に起因する。

【0061】

一方、本実施形態のトルクリップルＴｒは、従来例の偏心量ＬｅがゼロにおけるトルクリップルＴｒよりも小さい。これは、図８Ｂに示すように、偏心量Ｌｅがゼロにおいて、回転周方向の磁気力のリップルＦθ１が従来例よりも小さいことに主に起因する。よって、本実施形態では、リングマグネット２２を回転軸Ｊ１に対して傾けて配置することによって、トルクリップルが増大することを抑制できる。

【0062】

図８Ｄは、本実施形態の回転電機１０と従来例の回転電機２１０における、偏心量ＬｅとコギングトルクＴｃとの関係を示す図である。横軸は、偏心量Ｌｅである。縦軸は、コギングトルクＴｃである。従来例では、偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、コギングトルクＴｃが大きくなる。偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、第４隙間部Ｇ４の回転径方向の寸法の回転軸方向における平均寸法である第４間隔ＬＳ４が小さくなる。そのため、偏心量Ｌｅが大きくなるにしたがって、ロータ２０から各ティース部３３のそれぞれに流れる最大の磁束密度が大きくなり、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３のそれぞれに流れる磁束密度の変動が増大することに起因するものと推察される。

【0063】

一方、本実施形態のコギングトルクＴｃは、従来例の偏心量ＬｅがゼロにおけるコギングトルクＴｃよりも小さい。コギングトルクＴｃは、図２に示すように、透磁率が高いアンブレラ部３５同士の回転周方向の間に、透磁率が小さい空隙部６０が設けられるために、回転周方向における、アンブレラ部３５と空隙部６０との透磁率の差分によって、ロータ２０の回転時に、ロータ２０から各ティース部３３に入る磁束密度が変化するために発生する。これに鑑みると、本実施形態では、リングマグネット２２が回転軸Ｊ１に対して傾いて配置されるため、図４に示すように、リングマグネット２２とアンブレラ部３５との間の回転径方向の寸法が、回転軸方向において異なる。そのため、回転軸方向において、リングマグネット２２からアンブレラ部３５に入る磁束密度が異なり、回転軸方向におけるリングマグネット２２からアンブレラ部３５間の透磁率が実質的に異なる。そのため、回転周方向におけるアンブレラ部３５と空隙部６０との透磁率の差分の影響が抑制されるため、ロータ２０の回転時に、ロータ２０から各ティース部３３に入る磁束密度の変動を抑制でき、コギングトルクが抑制されるものと推察される。

【0064】

本実施形態によれば、ロータ２０は、回転軸Ｊ１に沿って配置されたロータコア２１と、ロータコア２１の回転径方向、すなわち径方向外側に配置され、ロータコア２１を囲むリングマグネット２２と、を有し、リングマグネット２２の中心軸Ｊ２は、回転軸Ｊ１に対して傾斜している。よって、中心軸Ｊ２が回転軸Ｊ１と平行に設けられる構成と比較して、回転軸Ｊ１に対するリングマグネット２２の回転径方向の偏心量Ｌｅの最大値である最大偏心量を低減できる。そのため、リングマグネット２２外周面とアンブレラ部３５の回転径方向内側を向く面との間の隙間の回転軸方向における平均の寸法の回転周方向のばらつきの最大値である最大間隔差を低減できる。そのため、ロータ２０が回転軸Ｊ１回りに回転する際に、ロータ２０から各ティース部３３それぞれに流れる磁束の差分を抑制できる。また、ロータ２０の回転時に、ロータ２０から各ティース部３３に入る磁束密度の変動を抑制できる。したがって、トルクリップルおよびコギングトルクを抑制でき、回転電機１０の駆動時における騒音および振動を抑制できる。

【0065】

本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成および他の方法を採用することもできる。例えば、ステータコアが有するティース部の個数は１２個に限定されず、１１個以下であってもよく、１３個以上であってもよい。また、ステータコアは、ステータコアの回転径方向外側の端部がロータと対向し、ティース部が回転径方向外側に向けて突出する、アウターロータ構成の回転電機に用いられるステータコアであってもよい。

【0066】

また、リングマグネットの磁極の個数は８個に限定されず、７個以下であってもよく、９個以上であってもよい。また、リングマグネットの傾斜角度は２．５°に限定されず、ティース部の個数およびリングマグネットの磁極の個数、マグネットの中心軸方向の長さ、マグネットとステータとの間の距離などに応じて、適宜定めることができる。

【0067】

本発明が適用される回転電機は、モータに限られず、発電機であってもよい。回転電機の用途は、特に限定されない。回転電機は、車両以外の機器に搭載されてもよい。本発明が適用される回転電機の用途は、特に限定されない。回転電機は、例えば、車軸を回転させる用途以外の用途で車両に搭載されてもよいし、車両以外の機器に搭載されてもよい。
以上、本明細書において説明した構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0068】

１０…回転電機、２０…ロータ、２１…ロータコア、２２…リングマグネット、２１ｄ…第１接触部、２１ｅ…第２接触部、５０…接着剤、３０…ステータ、Ｇ１…第１隙間部、Ｇ２…第２隙間部、Ｊ１…回転軸、Ｊ２…中心軸、Ｌ１…ロータコア中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】