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(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】P2025025633
(43)【公開日】2025-02-21
(54)【発明の名称】回転電機及びその回転子
(51)【国際特許分類】
H02K 1/2783 20220101AFI20250214BHJP
【ＦＩ】
H02K1/2783
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023130552
(22)【出願日】2023-08-10
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 誠
(72)【発明者】
【氏名】須藤 哲也
【テーマコード（参考）】
5H622
【Ｆターム（参考）】
5H622CB02
5H622PP03
5H622PP10
(57)【要約】
【課題】
本発明の目的は、トルクを向上可能な回転子コア構造を有する回転子を提供することにある。
【解決手段】
本発明の回転子は、回転子コア３１が分割コア３１１の集合体で構成される。分割コア３１１は、主極磁石３２１を挿入する主極磁石スロット３１２と、主極磁石スロット３１２に対して固定子２の側のｄ軸コア部３１１ａと、主極磁石スロット３１２に対してｄ軸コア部３１１ａとは逆側のバックヨーク３１１ｂと、を備える。ハウジング３３は径方向内方に向かって突出する突出部３３２を備える。突出部３３２を含むハウジング３３は非磁性の素材で構成される。隣接する２つの分割コア３１１及び突出部３３２は、スポーク磁石３２２を格納するスポーク磁石スロット３１３を構成する。分割コア３１１とハウジング３３とは、バックヨーク３１１ｂと突出部３３２とのダブテール構造により結合される。
【選択図】図３
本発明の目的は、トルクを向上可能な回転子コア構造を有する回転子を提供することにある。
【解決手段】
本発明の回転子は、回転子コア３１が分割コア３１１の集合体で構成される。分割コア３１１は、主極磁石３２１を挿入する主極磁石スロット３１２と、主極磁石スロット３１２に対して固定子２の側のｄ軸コア部３１１ａと、主極磁石スロット３１２に対してｄ軸コア部３１１ａとは逆側のバックヨーク３１１ｂと、を備える。ハウジング３３は径方向内方に向かって突出する突出部３３２を備える。突出部３３２を含むハウジング３３は非磁性の素材で構成される。隣接する２つの分割コア３１１及び突出部３３２は、スポーク磁石３２２を格納するスポーク磁石スロット３１３を構成する。分割コア３１１とハウジング３３とは、バックヨーク３１１ｂと突出部３３２とのダブテール構造により結合される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁石と、前記磁石が挿入される回転子コアと、前記回転子コアを固定するハウジングと、を備え、
前記磁石は、着磁方向が径方向を向く主極磁石と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石と、により構成され、
前記回転子コアは、分割コアの集合体で構成され、
前記分割コアは、前記主極磁石を挿入する主極磁石スロットと、前記主極磁石スロットに対して固定子の側に配置されたｄ軸コア部と、前記主極磁石スロットに対して前記ｄ軸コア部とは逆側に配置されたバックヨークと、を備える回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、前記分割コアの側に向かって突出する突出部を備え、
前記突出部を含む前記ハウジングは、非磁性の素材で構成され、
隣接する２つの前記分割コア及び前記突出部は、前記スポーク磁石を格納するスポーク磁石スロットを構成し、
前記分割コアと前記ハウジングとは、前記バックヨークと前記バックヨークに隣接する２つの前記突出部とのダブテール構造により結合されることを特徴とする回転電機の回転子。
前記磁石は、着磁方向が径方向を向く主極磁石と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石と、により構成され、
前記回転子コアは、分割コアの集合体で構成され、
前記分割コアは、前記主極磁石を挿入する主極磁石スロットと、前記主極磁石スロットに対して固定子の側に配置されたｄ軸コア部と、前記主極磁石スロットに対して前記ｄ軸コア部とは逆側に配置されたバックヨークと、を備える回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、前記分割コアの側に向かって突出する突出部を備え、
前記突出部を含む前記ハウジングは、非磁性の素材で構成され、
隣接する２つの前記分割コア及び前記突出部は、前記スポーク磁石を格納するスポーク磁石スロットを構成し、
前記分割コアと前記ハウジングとは、前記バックヨークと前記バックヨークに隣接する２つの前記突出部とのダブテール構造により結合されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項2】
請求項１に記載の回転電機の回転子において、
前記バックヨークは、前記主極磁石の磁束を隣接する前記スポーク磁石に誘導する磁気回路を構成することを特徴とする回転電機の回転子。
前記バックヨークは、前記主極磁石の磁束を隣接する前記スポーク磁石に誘導する磁気回路を構成することを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項3】
請求項１に記載の回転電機の回転子において、
前記ハウジングの前記突出部は、前記分割コアの側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面を有するハウジング側テーパー部を有し、
前記分割コアの前記バックヨークは、前記ハウジングの側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面を有する分割コア側テーパー部を有し、
前記分割コアと前記ハウジングとは、前記分割コア側テーパー部のテーパー面と前記ハウジング側テーパー部のテーパー面とが圧着されて結合されることを特徴とする回転電機の回転子。
前記ハウジングの前記突出部は、前記分割コアの側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面を有するハウジング側テーパー部を有し、
前記分割コアの前記バックヨークは、前記ハウジングの側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面を有する分割コア側テーパー部を有し、
前記分割コアと前記ハウジングとは、前記分割コア側テーパー部のテーパー面と前記ハウジング側テーパー部のテーパー面とが圧着されて結合されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項4】
請求項２に記載の回転電機の回転子において、
前記主極磁石スロットと前記スポーク磁石スロットとの間にはブリッジ部が設けられ、
前記主極磁石スロットは、前記主極磁石に対して周方向における両側方に配置された２つのブリッジ部と、前記ｄ軸コア部と、前記バックヨークとを用いて構成され、
前記スポーク磁石スロットは、隣接する２つの前記分割コアの２つの前記ブリッジ部、及び２つの前記バックヨークと、前記ハウジングの前記突出部とを用いて構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
前記主極磁石スロットと前記スポーク磁石スロットとの間にはブリッジ部が設けられ、
前記主極磁石スロットは、前記主極磁石に対して周方向における両側方に配置された２つのブリッジ部と、前記ｄ軸コア部と、前記バックヨークとを用いて構成され、
前記スポーク磁石スロットは、隣接する２つの前記分割コアの２つの前記ブリッジ部、及び２つの前記バックヨークと、前記ハウジングの前記突出部とを用いて構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項5】
請求項４に記載の回転電機の回転子において、
前記スポーク磁石スロットは、隣接する２つの分割コアの２つの前記ｄ軸コア部を含んで構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
前記スポーク磁石スロットは、隣接する２つの分割コアの２つの前記ｄ軸コア部を含んで構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項6】
請求項５に記載の回転電機の回転子において、
前記ｄ軸コア部は、径方向において固定子の側に位置する端部に、周方向に突出するｄ軸コア突出部を有し、
前記ｄ軸コア突出部は、隣接する前記分割コアのｄ軸コア突出部と離間するように設けられることを特徴とする回転電機の回転子。
前記ｄ軸コア部は、径方向において固定子の側に位置する端部に、周方向に突出するｄ軸コア突出部を有し、
前記ｄ軸コア突出部は、隣接する前記分割コアのｄ軸コア突出部と離間するように設けられることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項7】
請求項４に記載の回転電機の回転子において、
前記バックヨークの径方向幅をＬ１、前記ブリッジ部の周方向幅をＬ２、前記ブリッジ部の径方向幅をＬ３とすると、
Ｌ２ ＜ Ｌ１ ＜ Ｌ３
であることを特徴とする回転電機の回転子。
前記バックヨークの径方向幅をＬ１、前記ブリッジ部の周方向幅をＬ２、前記ブリッジ部の径方向幅をＬ３とすると、
Ｌ２ ＜ Ｌ１ ＜ Ｌ３
であることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項8】
請求項１に記載の回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、前記分割コアの前記バックヨークと対向する外周面に、内周側に向かって窪む窪みが設けられ、
前記窪みは、樹脂がモールドされていることを特徴とする回転電機の回転子。
前記ハウジングは、前記分割コアの前記バックヨークと対向する外周面に、内周側に向かって窪む窪みが設けられ、
前記窪みは、樹脂がモールドされていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項9】
請求項１に記載の回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、前記分割コアの前記バックヨークと対向する外周面に、内周側に向かって窪む窪みが設けられ、
前記窪みは、ピンが挿入されていることを特徴とする回転電機の回転子。
前記ハウジングは、前記分割コアの前記バックヨークと対向する外周面に、内周側に向かって窪む窪みが設けられ、
前記窪みは、ピンが挿入されていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項10】
請求項１に記載された回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、２つの前記突出部の間に前記バックヨークを収容する凹部を有し、
前記凹部の底面は、２つの前記突出部の間に位置して、前記バックヨークの内周側面と対向する前記ハウジングの外周面で構成され、
前記凹部は、前記底面と前記バックヨークの内周側面との間に、隙間が形成されるように構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
前記ハウジングは、２つの前記突出部の間に前記バックヨークを収容する凹部を有し、
前記凹部の底面は、２つの前記突出部の間に位置して、前記バックヨークの内周側面と対向する前記ハウジングの外周面で構成され、
前記凹部は、前記底面と前記バックヨークの内周側面との間に、隙間が形成されるように構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項11】
請求項１０に記載の回転電機の回転子において、
前記隙間には接着剤、または前記バックヨークを径方向に押す力を生じる発泡材が収容されていることを特徴とする回転電機の回転子。
前記隙間には接着剤、または前記バックヨークを径方向に押す力を生じる発泡材が収容されていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項12】
回転子と、前記回転子に所定のギャップを介して対向する固定子と、を備える回転電機において、
前記回転子として請求項１に記載の回転子を備えたことを特徴とする回転電機。
前記回転子として請求項１に記載の回転子を備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項13】
請求項１２に記載の回転電機において、
前記固定子のスロットの数をコイルの相数と前記回転子の極数で除した数、すなわち毎極毎相スロット数が分数となるような分数スロットであり、
前記スロットに挿入されるコイルは、同相のコイルが隣接するスロットを少なくとも２つ以上連続して跨ぐことで回転磁界を構成する分数スロット集中巻であることを特徴とする回転電機。
前記固定子のスロットの数をコイルの相数と前記回転子の極数で除した数、すなわち毎極毎相スロット数が分数となるような分数スロットであり、
前記スロットに挿入されるコイルは、同相のコイルが隣接するスロットを少なくとも２つ以上連続して跨ぐことで回転磁界を構成する分数スロット集中巻であることを特徴とする回転電機。
【請求項14】
回転電機と、バッテリと、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を前記回転電機に供給する電力変換装置と、を備えた車両において、
前記回転電機は、請求項１に記載の回転電機の回転子を備えたことを特徴とする車両。
前記回転電機は、請求項１に記載の回転電機の回転子を備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機及びその回転子に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、磁石と磁石が挿入される磁石孔が形成される回転子コアとを備える回転子と、回転子に所定のギャップを介して対向する固定子と、を備える回転電機が記載されている。磁石は、主面が回転電機の径方向に対向する主極磁石と、主面が回転電機の周方向に対向するスポーク磁石と、により構成される。回転子コアは、ギャップと主極磁石との間に形成されるｄ軸コアと、主極磁石とスポーク磁石との間に形成される磁石間ブリッジと、固定子に対向するギャップ面と、ギャップ面の径方向反対側に位置する反ギャップ面と、を有し、ギャップ面とスポーク磁石の反ギャップ面側の端部との間の長さが、ギャップ面と主極磁石の反ギャップ面側の端部との間の長さ以上となるように形成される（要約参照）。回転子コアのうち、主極磁石よりも径方向ギャップ側の領域をｄ軸コアと呼ぶのに対して、ギャップとは径方向逆側に位置している領域をバックヨークと呼び、このバックヨークは主極磁石及びスポーク磁石の反ギャップ面側において周方向につながった形状を成している（段落００１９及び図３（a），３（ｂ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２３／２８６６０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１における主極磁石とスポーク磁石との配置は、ハルバッハ配列と呼ばれる。主極磁石とスポーク磁石とをハルバッハ配列で構成した回転子では、例えばＳ極から入った磁束は、主極磁石を通った後に、バックヨーク、スポーク磁石、Ｎ極側のバックヨーク、Ｎ極側の主極磁石を順に通過する。この回転子構造では、主極磁石に対して反ギャップ面側のバックヨークはトルク発生に必要な磁束の通り道であり、磁気回路として必要な構成要素であるのに対して、スポーク磁石に対して反ギャップ面側のバックヨークはトルク発生には不必要な磁束の通り道であるばかりでなく、スポーク磁石のＳ極とＮ極とを短絡して漏れ磁束の流れる磁気回路を形成する。このため、スポーク磁石に対して反ギャップ面側のバックヨークは、トルクの向上を阻害する要因となり得る。
【0005】
本発明の目的は、トルクを向上可能な回転子コア構造を有する回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の回転電機は、
磁石と、前記磁石が挿入される回転子コアと、前記回転子コアを固定するハウジングと、を備え、
前記磁石は、着磁方向が径方向を向く主極磁石と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石と、により構成され、
前記回転子コアは、分割コアの集合体で構成され、
前記分割コアは、前記主極磁石を挿入する主極磁石スロットと、前記主極磁石スロットに対して固定子の側に配置されたｄ軸コア部と、前記主極磁石スロットに対して前記ｄ軸コア部とは逆側に配置されたバックヨークと、を備える回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、前記分割コアの側に向かって突出する突出部を備え、
前記突出部を含む前記ハウジングは、非磁性の素材で構成され、
隣接する２つの前記分割コア及び前記突出部は、前記スポーク磁石を格納するスポーク磁石スロットを構成し、
前記分割コアと前記ハウジングとは、前記バックヨークと前記バックヨークに隣接する２つの前記突出部とのダブテール構造により結合される。
磁石と、前記磁石が挿入される回転子コアと、前記回転子コアを固定するハウジングと、を備え、
前記磁石は、着磁方向が径方向を向く主極磁石と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石と、により構成され、
前記回転子コアは、分割コアの集合体で構成され、
前記分割コアは、前記主極磁石を挿入する主極磁石スロットと、前記主極磁石スロットに対して固定子の側に配置されたｄ軸コア部と、前記主極磁石スロットに対して前記ｄ軸コア部とは逆側に配置されたバックヨークと、を備える回転電機の回転子において、
前記ハウジングは、前記分割コアの側に向かって突出する突出部を備え、
前記突出部を含む前記ハウジングは、非磁性の素材で構成され、
隣接する２つの前記分割コア及び前記突出部は、前記スポーク磁石を格納するスポーク磁石スロットを構成し、
前記分割コアと前記ハウジングとは、前記バックヨークと前記バックヨークに隣接する２つの前記突出部とのダブテール構造により結合される。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、トルクを向上可能な回転子コア構造を有する回転子を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施例に係る回転電機の分解立体図である。
【図2】本発明の一実施例に係る回転子を軸方向から見た平面図である。
【図4】本発明との比較例に係る回転子の課題を説明する図である。
【図8】本発明に係る回転子を用いて分数スロット集中巻きの回転電機を構成した場合の回転子及び固定子の一部を示す平面図である。
【図9】本発明に係る回転子を用いて分数スロット集中巻きの回転電機を構成した場合の利点を説明する図である。
【図10】本発明の一実施例に係る回転電機を採用したｘＥＶの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施例について説明する。各実施例および各図において、同様な構成には同じ符号を付し、同様な説明の重複を避ける。また同じ符号を付した構成について差異がある場合は、その差異を説明する。
【0010】
【0011】
回転電機１は、主な構成部品として、固定子２と、回転子３と、を備える。固定子２は固定子コア２１を有し、回転子３は回転子コア３１を有する。本実施例の固定子２と回転子３とは、回転子コア３１の外周面が固定子コア２１の内周面と対向するように配置される。固定子２と回転子３とは互いに接触しないように配置され、固定子２と回転子３との間にはギャップ（エアギャップ）が設けられる。回転電機１は、その他の構成部品として、エンドブラケット４と、電力変換装置５と、を備えていてもよい。
【0012】
本実施例の回転電機１は、回転子３が固定子コア２１の内周側に配置されるインナーローター構造であるが、回転子３が固定子コア２１の外周側に配置されるアウターローター構造であってもよい。
【0013】
固定子２は、コアシートを複数枚積層して構成された固定子コア２１と、固定子コア２１に巻回されたコイル２１３と、を有する。固定子コア２１は、円環状の固定子バックヨーク２１１と、固定子バックヨーク２１１に接続され、かつ径方向のギャップ側に複数設けられたティース２１２と、ティース間に形成されるスロットと、を有する。固定子コア２１は、一体成形されたソリッド部材で構成しても良い。また、圧粉磁心などの粉末磁性体を圧縮成型した構成でも良いし、アモルファス金属やナノ結晶材で構成しても良い。
【0014】
コイル２１３はティース２１２とスロットを取り巻くように巻装されている。コイル２１３は、スロットの中に挿入されたスロット内コイルと、位置が異なるスロット間を渡るコイルエンドと、外部回路から電流を入力したり、位置が異なるコイルどうしを接続したりするための引出線と、から成る。コイル２１３はギャップに回転磁界を発生させるために、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルが配置されている。３相のコイル同士は、入力される電流基本波成分の位相が１２０°ずつ異なっており、これにより、ギャップには回転磁界が発生する。この回転磁界により回転子３は回転駆動される。
【0015】
電力変換装置５は、スイッチング動作を行い、図示しないバッテリまたは直流電源から供給される直流電力を３相交流電力に変換する。この３相交流電力は固定子２の図示しない固定子巻線に供給され、固定子２には回転磁界が発生する。なお、図１では、電力変換装置５はエンドブラケット４の内部に収納されて回転電機１と一体なっているが、電力変換装置５の位置は任意であり、回転電機１と一体でなく別体であってもよい。また、回転電機１がエンドブラケット４を備えるか否かは任意であり、回転電機１はエンドブラケット４を有さなくてもよい。
【0016】
図１では図示していないが、回転子３には回転軸が設けられる。図１の一点鎖線１ａは、回転軸の軸心とその延長線を表す。すなわち一点鎖線１ａは、回転軸を含む回転子３の回転軸心と一致する。回転子３と固定子２とは同一の中心軸を有し、回転子３の中心軸は回転軸心１ａと一致している。
【0017】
【0018】
以下の説明において、「径方向ＤＲ」、「周方向Ｄθ」および「軸方向ＤＺ」は、図２に示すように定義される。「径方向ＤＲ」は回転軸心１ａと垂直に交わる直線方向であり、回転軸心１ａを中心とする放射方向である。「周方向Ｄθ」は回転軸心１ａを中心とする周方向であり、回転軸心１ａまわりの回転方向である。「軸方向ＤＺ」は回転軸心１ａに平行な直線方向であり、回転軸心１ａに沿う方向である。また「内周側」および「外周側」は、回転軸心１ａに対して距離の近い側が「内周側」、遠い側が「外周側」として定義される。
【0019】
回転子３は、複数の分割コア３１１の集合体によって構成される回転子コア３１と、回転子コア３１に設けられた磁石３２と、複数の分割コア３１１が締結されるハウジング３３と、を有する。回転子３は図示しない押さえ板を有しており、押さえ板は軸方向ＤＺにおける分割コア３１１の一方の端面３１１ａに対向して分割コア３１１をハウジング３３に対して押圧する。磁石３２は、着磁方向が径方向を向く主極磁石３２１と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石３２２と、により構成される。なお、ハウジング３３に対して、分割コア３１１や磁石３２が軸方向に飛び出さないようにするために、回転子３は押さえ板を有することが望ましいが、押さえ板は無くてもよい。
【0020】
回転子３は、回転軸心１ａを中心に回転する。回転子３には図示しない回転軸が固定されていてもよく、回転電機１は固定子２および回転子３を覆うフレームを備えていてもよい。回転子３は直接、または回転軸やフレーム等の構造部材を介して負荷と接続され、回転子３が回転することで負荷に回転とトルクを伝達する。
【0021】
回転子コア３１は、コアシートを複数枚積層して構成される。回転子コア３１は、一体成形されたソリッド部材で構成されても良い。また回転子コア３１は、圧粉磁心などの粉末磁性体を圧縮成型した構成であっても良いし、アモルファス金属やナノ結晶材で構成されても良い。
【0022】
【0023】
回転子３は、磁石３２と、磁石３２が挿入される回転子コア３１と、回転子コア３１を固定するハウジング３３と、を備える。回転子コア３１は、分割コア３１１の集合体で構成される。磁石３２は、着磁方向が径方向を向く主極磁石３２１と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石３２２と、により構成される。
【0024】
ハウジング３３は図示しない回転軸に固定され、分割コア３１１が締結される。ハウジング３３は、外周面３１１に、分割コア３１１の側（本実施例では外周側）に向かって突出する突出部（ハウジング側突出部）３３２を有する。ハウジング３３の突出部３３２は、分割コア３１１の側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面３３２ｂを有するハウジング側テーパー部３３２ａを有する。突出部３３２を含むハウジング３３は非磁性の材料で形成される。
【0025】
本実施例では、突出部３３２はハウジング側テーパー部３３２ａとして構成されている。突出部３３２の全体がハウジング側テーパー部３３２ａを構成しており、周方向における突出部３３２の両側面がテーパー面３３２ｂで構成されている。
【0026】
ハウジング３３は、２つの突出部３３２の間にバックヨーク３１１ａを収容する凹部（バックヨーク収容部）３３３を有する。凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置してバックヨーク３１１ａの内周側の面３１１ｄと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成される。
【0027】
分割コア３１１は、主極磁石３２２を挿入する主極磁石スロット３１２と、主極磁石スロット３１２に対して固定子２の側に配置されたｄ軸コア部３１１ａと、主極磁石スロット３１２に対してｄ軸コア部３１１ａとは逆側に配置されたバックヨーク３１１ｂと、を備える。
【0028】
分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂは、ハウジング３３の側（本実施例では内周側）に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面３１１ｂ２を有する分割コア側テーパー部３１１ｂ１を有する。バックヨーク３１１ｂの全体が分割コア側テーパー部３１１ｂ１を構成しており、周方向におけるバックヨーク３１１ｂの両側面がテーパー面３３２ｂで構成されている。
【0029】
分割コア３１１は主極磁石スロット３１２を有する。主極磁石スロット３１２は分割コア３１１単体で構成される。より具体的には、主極磁石スロット３１２とスポーク磁石スロット３１３との間にはブリッジ部３１１ｃが設けられており、主極磁石スロット３１２は、主極磁石３２１に対して周方向における両側方に配置された２つのブリッジ部２１１ｃと、ｄ軸コア２１１ａと、バックヨーク３１１ｂとを用いて構成される。
【0030】
これに対してスポーク磁石３２２を格納するスポーク磁石スロット３１３は、少なくとも、隣接する２つの分割コア３１１及びハウジング３３の突出部３３２を用いて構成される。より具体的には、スポーク磁石スロット３１３は、隣接する２つの分割コア３１１の２つのブリッジ部３１１ｃ及び２つのバックヨーク３１１ｂと、ハウジング３３の突出部３３２とを用いて構成される。この場合、スポーク磁石スロット３１３は、隣接する２つの分割コア３１１の２つのｄ軸コア部３１１ａを含んで構成されることが好ましい。すなわちスポーク磁石スロット３１３は、径方向において、２つのブリッジ部３１１ｃとｄ軸コア部とに跨る範囲に構成される。
【0031】
ｄ軸コア部は、径方向において固定子２の側に位置する端部３１１ｄに、周方向に突出するｄ軸コア突出部３１１ｅを有する。ｄ軸コア突出部３１１ｅは、隣接する分割コア３１１のｄ軸コア突出部３１１ｅと離間するように設けられる。
【0032】
分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂは、主極磁石３２１の磁束を隣接するスポーク磁石３２２に誘導する磁気回路を構成する。バックヨーク３１１ｂの径方向幅をＬ１、ブリッジ部３１１ｃの周方向幅をＬ２、ブリッジ部３１１ｃの径方向幅をＬ３とすると、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、Ｌ２ ＜ Ｌ１ ＜ Ｌ３の関係を有することが好ましい。
【0033】
バックヨーク３１１ｂの周方向における両側面を構成するテーパー面３１１ｂ２は、ブリッジ部３１１ｃに対して、周方向において突出した位置にある。バックヨーク３１１ｂは、隣り合う２つの分割コア３１１のそれぞれに設けられたテーパー面３１１ｂ２が、周方向において離間した位置にあるように、構成される。そして隣り合う２つのテーパー面３１１ｂ２の間にハウジング３３の突出部３３２が介在するように、分割コア３１１とハウジング３３とが締結される。
【0034】
分割コア３１１とハウジング３３とは、バックヨーク３１１ｂとバックヨーク３１１ｂに隣接する２つの突出部３３２とのダブテール構造により結合される。すなわち分割コア３１１とハウジング３３とは、分割コア側テーパー部３１１ｂ１のテーパー面３１１ｂ２とハウジング側テーパー部３３２ａのテーパー面３３２ｂとが圧着されて結合される。
【0035】
上述したように、本実施例の回転電機の回転子３は、下記特徴を有する。
（１）磁石３２と、磁石３２が挿入される回転子コア３１と、回転子コア３１を固定するハウジング３３と、を備え、
磁石３２は、着磁方向が径方向を向く主極磁石３２１と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石３２２と、により構成され、
回転子コア３１は、分割コア３１１の集合体で構成され、
分割コア３１１は、主極磁石３２１を挿入する主極磁石スロット３１２と、主極磁石スロット３１２に対して固定子２の側に配置されたｄ軸コア部３１１ａと、主極磁石スロット３１２に対してｄ軸コア部３１１ａとは逆側に配置されたバックヨーク３１１ｂと、を備える回転電機１の回転子３において、
ハウジング３３は、径方向内方に向かって突出する突出部３３２を備え、
突出部３３２を含むハウジング３３は、非磁性の素材で構成され、
隣接する２つの分割コア３１１及び突出部３３２は、スポーク磁石３２２を格納するスポーク磁石スロット３１３を構成し、
分割コア３１１とハウジング３３とは、バックヨーク３１１ｂとバックヨーク３１１ｂに隣接する２つの突出部３３２とのダブテール構造により結合される。
図３において、バックヨーク３１１ｂの周方向の側面３１１ｂ２が、分割コア３１１をハウジング３３と固定するためのダブテール構造を兼ねる。図４を用いて、本実施例におけるダブテール構造の効果を説明する。図４は、本発明との比較例に係る回転子の課題を説明する図である。
図４の比較例では、スポーク磁石３２２に対して固定子２とは逆側（反ギャップ面側）にもバックヨーク３１１ｂ’が設けられており、このバックヨーク３１１ｂ’がスポーク磁石のＮ極とＳ極とを短絡する磁気回路を形成し、Ｎ極とＳ極との間に漏れ磁束Φ２が流れる。このため、スポーク磁石に対して反ギャップ面側のバックヨーク３１１ｂ’は、トルクの向上を阻害する要因となり得る。すなわちバックヨーク３１１ｂ’は、トルクのトルク発生には不必要の部分である。
本実施例では、バックヨーク３１１ｂ’を取り除くことにより漏れ磁束Φ２の流れる磁気回路部分をなくし、回転子コア３１における磁気特性を向上することで、回転電機１が発生するトルコを向上することができる。また、バックヨーク３１１ｂ’を取り除くことにより回転子コア３１を軽量化することができ、回転電機１の出力密度を向上することができる。また、分割コア３１１にダブテール構造を実現するための構造物を付加する場合、分割コア３１１の質量が増加し、回転電機１の出力密度が低下する。本実施例では、バックヨーク３１１ｂ’の部分をダブテール構造に利用することで、分割コア３１１にダブテール構造を実現するための構造物を付加する必要がなく、回転電機１の出力密度を低下させることがない。これにより従来構造における、分割コア３１１とハウジング３３との堅牢な固定と、回転電機１の出力密度とのトレードオフの関係が解消され、回転電機１の出力密度を向上させることができる。
（１）磁石３２と、磁石３２が挿入される回転子コア３１と、回転子コア３１を固定するハウジング３３と、を備え、
磁石３２は、着磁方向が径方向を向く主極磁石３２１と、着磁方向が周方向を向くスポーク磁石３２２と、により構成され、
回転子コア３１は、分割コア３１１の集合体で構成され、
分割コア３１１は、主極磁石３２１を挿入する主極磁石スロット３１２と、主極磁石スロット３１２に対して固定子２の側に配置されたｄ軸コア部３１１ａと、主極磁石スロット３１２に対してｄ軸コア部３１１ａとは逆側に配置されたバックヨーク３１１ｂと、を備える回転電機１の回転子３において、
ハウジング３３は、径方向内方に向かって突出する突出部３３２を備え、
突出部３３２を含むハウジング３３は、非磁性の素材で構成され、
隣接する２つの分割コア３１１及び突出部３３２は、スポーク磁石３２２を格納するスポーク磁石スロット３１３を構成し、
分割コア３１１とハウジング３３とは、バックヨーク３１１ｂとバックヨーク３１１ｂに隣接する２つの突出部３３２とのダブテール構造により結合される。
図３において、バックヨーク３１１ｂの周方向の側面３１１ｂ２が、分割コア３１１をハウジング３３と固定するためのダブテール構造を兼ねる。図４を用いて、本実施例におけるダブテール構造の効果を説明する。図４は、本発明との比較例に係る回転子の課題を説明する図である。
図４の比較例では、スポーク磁石３２２に対して固定子２とは逆側（反ギャップ面側）にもバックヨーク３１１ｂ’が設けられており、このバックヨーク３１１ｂ’がスポーク磁石のＮ極とＳ極とを短絡する磁気回路を形成し、Ｎ極とＳ極との間に漏れ磁束Φ２が流れる。このため、スポーク磁石に対して反ギャップ面側のバックヨーク３１１ｂ’は、トルクの向上を阻害する要因となり得る。すなわちバックヨーク３１１ｂ’は、トルクのトルク発生には不必要の部分である。
本実施例では、バックヨーク３１１ｂ’を取り除くことにより漏れ磁束Φ２の流れる磁気回路部分をなくし、回転子コア３１における磁気特性を向上することで、回転電機１が発生するトルコを向上することができる。また、バックヨーク３１１ｂ’を取り除くことにより回転子コア３１を軽量化することができ、回転電機１の出力密度を向上することができる。また、分割コア３１１にダブテール構造を実現するための構造物を付加する場合、分割コア３１１の質量が増加し、回転電機１の出力密度が低下する。本実施例では、バックヨーク３１１ｂ’の部分をダブテール構造に利用することで、分割コア３１１にダブテール構造を実現するための構造物を付加する必要がなく、回転電機１の出力密度を低下させることがない。これにより従来構造における、分割コア３１１とハウジング３３との堅牢な固定と、回転電機１の出力密度とのトレードオフの関係が解消され、回転電機１の出力密度を向上させることができる。
【0036】
（２）バックヨーク３１１ｂは、主極磁石３２１の磁束Φ１を隣接するスポーク磁石３２２に誘導する磁気回路を構成する。本実施例では、トルクを発生させる磁束Φ１は、下記のように流れる。
Ｓ極のｄ軸コア部３１１ａ→Ｓ極の主極磁石３２１→バックヨーク３１１ｂ→ブリッジ３１１ｃ→スポーク磁石３２２→ブリッジ３１１ｃ→バックヨーク３１１ｂ→Ｎ極の主極磁石３２１→Ｎ極のｄ軸コア部３１１ａ
このような磁気回路においては、磁束Φ１の流れを阻害することのないように、バックヨーク３１１ｂ及びブリッジ３１１ｃの寸法関係を適切にする必要がある。これについては後述する。
Ｓ極のｄ軸コア部３１１ａ→Ｓ極の主極磁石３２１→バックヨーク３１１ｂ→ブリッジ３１１ｃ→スポーク磁石３２２→ブリッジ３１１ｃ→バックヨーク３１１ｂ→Ｎ極の主極磁石３２１→Ｎ極のｄ軸コア部３１１ａ
このような磁気回路においては、磁束Φ１の流れを阻害することのないように、バックヨーク３１１ｂ及びブリッジ３１１ｃの寸法関係を適切にする必要がある。これについては後述する。
【0037】
（３）ハウジング３３の突出部３３２は、分割コア３１１の側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面３３２ｂを有するハウジング側テーパー部３３２ａを有し、
分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂは、ハウジング３３の側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面３１１ｂ２を有する分割コア側テーパー部３１１ｂ１を有し、
分割コア３１１とハウジング３３とは、分割コア側テーパー部３１１ｂ１のテーパー面３１１ｂ２とハウジング側テーパー部３３２ａのテーパー面３３２ｂとが圧着されて結合される。
これにより、ダブテール構造が実現される。
分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂは、ハウジング３３の側に向かうに連れて周方向における幅が拡がるテーパー面３１１ｂ２を有する分割コア側テーパー部３１１ｂ１を有し、
分割コア３１１とハウジング３３とは、分割コア側テーパー部３１１ｂ１のテーパー面３１１ｂ２とハウジング側テーパー部３３２ａのテーパー面３３２ｂとが圧着されて結合される。
これにより、ダブテール構造が実現される。
【0038】
（４）主極磁石スロット３１２とスポーク磁石スロット３１３との間にはブリッジ部３１１ｃが設けられ、
主極磁石スロット３１２は、主極磁石３２１に対して周方向における両側方に配置された２つのブリッジ部３１１ｃと、ｄ軸コア部３１１ａと、バックヨーク３１１ｂとを用いて構成され、
スポーク磁石スロット３１３は、隣接する２つの分割コア３１１の２つのブリッジ部３１１ｃ、及び２つのバックヨーク３１１ｂと、ハウジング３３の突出部３３２とを用いて構成される。
主極磁石スロット３１２は、主極磁石３２１に対して周方向における両側方に配置された２つのブリッジ部３１１ｃと、ｄ軸コア部３１１ａと、バックヨーク３１１ｂとを用いて構成され、
スポーク磁石スロット３１３は、隣接する２つの分割コア３１１の２つのブリッジ部３１１ｃ、及び２つのバックヨーク３１１ｂと、ハウジング３３の突出部３３２とを用いて構成される。
【0039】
（５）スポーク磁石スロット３１３は、隣接する２つの分割コア３１１の２つのｄ軸コア部３１１ａを含んで構成される。
【0040】
（６）ｄ軸コア部３１１ａは、径方向において固定子２の側に位置する端部３１１ｄに、周方向に突出するｄ軸コア突出部３１１ｅを有し、
ｄ軸コア突出部３１１ｅは、隣接する分割コア３１１のｄ軸コア突出部３１１ｅと離間するように設けられる。
ｄ軸コア突出部３１１ｅがあることでスポーク磁石３２２が遠心力や磁気吸引力によって固定子２側に飛び出すことを防ぐことができる。これによって回転子３の堅牢性が向上する。また、隣接する２つの分割コア３１１のｄ軸コア突出部３１１ｅが離間していることで、ｄ軸コア突出部３１１ｅを介して短絡する漏れ磁束を減らすことができ、これにより回転電機１のトルクが向上する。
ｄ軸コア突出部３１１ｅは、隣接する分割コア３１１のｄ軸コア突出部３１１ｅと離間するように設けられる。
ｄ軸コア突出部３１１ｅがあることでスポーク磁石３２２が遠心力や磁気吸引力によって固定子２側に飛び出すことを防ぐことができる。これによって回転子３の堅牢性が向上する。また、隣接する２つの分割コア３１１のｄ軸コア突出部３１１ｅが離間していることで、ｄ軸コア突出部３１１ｅを介して短絡する漏れ磁束を減らすことができ、これにより回転電機１のトルクが向上する。
【0041】
（７）バックヨーク３１１ｂの径方向幅をＬ１、ブリッジ部３１１ｃの周方向幅をＬ２、ブリッジ部３１１ｃの径方向幅をＬ３とすると、Ｌ２ ＜ Ｌ１ ＜ Ｌ３である。
スポーク磁石３２２からバックヨーク３１１ｂに流れる（または、バックヨーク３１１ｂからスポーク磁石３２２に流れる）磁束量は、Ｌ１～Ｌ３の寸法関係で決まる。Ｌ１がＬ２より小さい（Ｌ１ ＜ Ｌ２）と、バックヨーク３１１ｂが磁気飽和し、主極磁石の磁束を有効に利用することができなくなる。このため、Ｌ２ ＜ Ｌ１ とすることでトルクの向上を図ることができる。
また、バックヨーク３１１ｂに流れる磁束量は最大でも、スポーク磁石３２２内の磁束密度とＬ３と積厚との積よりは多くはならない。磁石内の磁束密度は一般に２Ｔ（テスラ）を超えないため、Ｌ１をＬ３よりも小さく（Ｌ１ ＜ Ｌ３）しても、バックヨーク３１１ｂが磁気飽和しない範囲で回転電機１を駆動させることができる。一方で、Ｌ１ ＞ Ｌ３とすると、バックヨーク３１１ｂの径方向幅の増分に対してトルクの増分が少ないため、トルク密度は低下する。
以上より、Ｌ２ ＜ Ｌ１ ＜ Ｌ３とすることで、回転電機１のトルク密度を向上することができ、出力密度を向上させることができる。
スポーク磁石３２２からバックヨーク３１１ｂに流れる（または、バックヨーク３１１ｂからスポーク磁石３２２に流れる）磁束量は、Ｌ１～Ｌ３の寸法関係で決まる。Ｌ１がＬ２より小さい（Ｌ１ ＜ Ｌ２）と、バックヨーク３１１ｂが磁気飽和し、主極磁石の磁束を有効に利用することができなくなる。このため、Ｌ２ ＜ Ｌ１ とすることでトルクの向上を図ることができる。
また、バックヨーク３１１ｂに流れる磁束量は最大でも、スポーク磁石３２２内の磁束密度とＬ３と積厚との積よりは多くはならない。磁石内の磁束密度は一般に２Ｔ（テスラ）を超えないため、Ｌ１をＬ３よりも小さく（Ｌ１ ＜ Ｌ３）しても、バックヨーク３１１ｂが磁気飽和しない範囲で回転電機１を駆動させることができる。一方で、Ｌ１ ＞ Ｌ３とすると、バックヨーク３１１ｂの径方向幅の増分に対してトルクの増分が少ないため、トルク密度は低下する。
以上より、Ｌ２ ＜ Ｌ１ ＜ Ｌ３とすることで、回転電機１のトルク密度を向上することができ、出力密度を向上させることができる。
【0042】
【0043】
本例では、ハウジング３３は、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂと対向する外周面３３ａに、内周側に向かって窪むくぼみ（樹脂モールド穴）５１が設けられる。くぼみ５１には樹脂５２がモールドされている。
【0044】
ハウジング３３と分割コア３１１を組み立てると、くぼみ５１は軸方向に伸びる穴となる。この穴５１に樹脂５２をモールドすることで、分割コア３１１とハウジング３３とのクリアランスを樹脂５２により埋めることができる。これにより、分割コア３１１は樹脂モールドにより隙間なくハウジング３３に固定されるため、回転子３の堅牢性が向上する。更に、分割コア３１１がハウジング３３に対してがたつくことがなくなるため、振動や騒音を抑制することができる。
【0045】
また、あらかじめ分割コア３１１の公差を考慮して、分割コア３１１とハウジング３３とを緩く締結しても（クリアランスが大きい場合でも）モールドした樹脂５２で分割コア３１１をハウジング３３に対して固定することができる。これにより、量産性が向上する。
【0046】
（８）上述したように本例の回転子３では、ハウジング３３は、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂと対向する外周面３３ａに、内周側に向かって窪む窪み５１が設けられ、窪みは樹脂５２がモールドされている。
【0047】
【0048】
本例では、ハウジング３３は、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂと対向する外周面３３ａに、内周側に向かって窪むくぼみ（ピン挿入穴）５３が設けられる。くぼみ５３にはピン５４が挿入されている。本例は第１変更例に対して、樹脂５２をピン５４に変更したものであり、分割コア３１１のハウジング３３に対する固定は、ピン５４で行ってもよい。
【0049】
（９）すなわち本例の回転子３では、ハウジング３３は、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂと対向する外周面３３ａに、内周側に向かって窪む窪み５３が設けられ、窪み５３はピン５４が挿入されている。
【0050】
これにより、分割コア３１１がハウジング３３に対してすきまばめであっても、ピン５４によって分割コア３１１はハウジング３３に対して径方向に押されるような力を受ける。これにより、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂの周方向における両側面を構成するテーパー面３１１ｂ２と、ハウジング３３の周方向における突出部３３２のテーパー面３３２ｂが接触し、分割コア３１１はハウジング３３に対してがたつくことがなく固定されるため、回転子３の堅牢性が向上し、振動や騒音を抑制することができる。
【0051】
図６Ｂに、図６Ａの分割コア３１１とハウジング３３のテーパー面の部分拡大図を示す。分割コア３１１がハウジング３３に対してすきまばめされている場合、テーパー角をθとし、分割コア３１１とハウジング３３の間の周方向寸法差（クリアランス）をΔｃ（片側はΔｃの半分）とすると、分割コア３１１とハウジング３３の間の径方向クリアランスは、
Δｃ／２×（１／tanθ）
となる。すなわちθがtan^-１(０．５)≒２６．５６より大きい場合、径方向クリアランスは周方向クリアランス以下になる。分割コア３１１の径方向（のクリアランスに起因する）寸法バラツキは、固定子２と、回転子３との間のギャップ長のバラツキとなるため、小さい方がよい。したがって、本例の構成とし、かつθ≧２６．５６とすることで、ギャップ長のバラツキを小さくすることができ、回転電機１の特性が安定し、量産性を向上できる。
Δｃ／２×（１／tanθ）
となる。すなわちθがtan^-１(０．５)≒２６．５６より大きい場合、径方向クリアランスは周方向クリアランス以下になる。分割コア３１１の径方向（のクリアランスに起因する）寸法バラツキは、固定子２と、回転子３との間のギャップ長のバラツキとなるため、小さい方がよい。したがって、本例の構成とし、かつθ≧２６．５６とすることで、ギャップ長のバラツキを小さくすることができ、回転電機１の特性が安定し、量産性を向上できる。
【0052】
【0053】
本例では、
ハウジング３３は、２つの突出部の間にバックヨーク３１１ｂを収容する凹部（バックヨーク収容部）３３３を有する。凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置して、バックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成される。凹部３３３は、底面３３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとの間に、隙間δが形成されるように構成される。すなわち、ハウジング３３の外周面３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとは接触せず、離間している。
ハウジング３３は、２つの突出部の間にバックヨーク３１１ｂを収容する凹部（バックヨーク収容部）３３３を有する。凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置して、バックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成される。凹部３３３は、底面３３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとの間に、隙間δが形成されるように構成される。すなわち、ハウジング３３の外周面３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとは接触せず、離間している。
【0054】
分割コア３１１がq軸上で分割されている場合、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂは周方向対称に突出する。この場合、分割コア３１１をハウジング３３に固定、支持する際のバックヨーク３１１ｂのバネ力は、周方向均等に分割コア３１１にはたらく。したがって、突出部３３２に発生する応力は、２つの突出部３３２に等分され、突出部３２２の機械強度上の信頼性が向上する。このような構造にあって、隙間δは、分割コア３１１が熱膨張した場合の逃げ穴とある。これにより、分割コア３１１を、より堅牢に固定、支持することができる。
【0055】
（１０）すなわち本例の回転子３では、
ハウジング３３は、２つの突出部の間にバックヨーク３１１ｂを収容する凹部３３３を有し、
凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置して、バックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成され、
凹部３３３は、底面３３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとの間に、隙間δが形成されるように構成される。
ハウジング３３は、２つの突出部の間にバックヨーク３１１ｂを収容する凹部３３３を有し、
凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置して、バックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成され、
凹部３３３は、底面３３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとの間に、隙間δが形成されるように構成される。
【0056】
［変更例４］
図７を用いて、回転子コア３１の変更例（第４変更例）について説明する。
図７を用いて、回転子コア３１の変更例（第４変更例）について説明する。
【0057】
本例では、
ハウジング３３は、２つの突出部の間にバックヨーク３１１ｂを収容する凹部（バックヨーク収容部）３３３を有する。凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置して、バックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成される。凹部３３３は、底面３３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとの間に、隙間δが形成されるように構成される。すなわち、ハウジング３３の外周面３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとは接触せず、離間している。したがって、ハウジング３３に対して分割コア３１１を軸方向から容易に挿入することができ組立性が向上する。隙間δには、図示しない接着剤、もしくは発泡材が収容される。接着剤、もしくは発泡材は隙間δの作る空間の一部を埋めてもよく、また空間のすべてを埋めるように充填されていてもよい。
ハウジング３３は、２つの突出部の間にバックヨーク３１１ｂを収容する凹部（バックヨーク収容部）３３３を有する。凹部３３３の底面３３３ａは、２つの突出部３３２の間に位置して、バックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆと対向するハウジング３３の外周面３３ａで構成される。凹部３３３は、底面３３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとの間に、隙間δが形成されるように構成される。すなわち、ハウジング３３の外周面３３ａとバックヨーク３１１ｂの内周側面３１１ｆとは接触せず、離間している。したがって、ハウジング３３に対して分割コア３１１を軸方向から容易に挿入することができ組立性が向上する。隙間δには、図示しない接着剤、もしくは発泡材が収容される。接着剤、もしくは発泡材は隙間δの作る空間の一部を埋めてもよく、また空間のすべてを埋めるように充填されていてもよい。
【0058】
隙間δに接着剤が収容されることで、分割コア３１１はハウジング３３に接着固定されるため、回転子３の堅牢性が向上する。更に、分割コア３１１がハウジング３３に対してがたつくことがなくなるため、振動や騒音を抑制することができる。
【0059】
同様に隙間δに発泡材が収容されることで、ハウジング３３と分割コア３１１を組み立てた後に発泡した発泡材により、分割コア３１１はハウジング３３に対して径方向に押されるような力を受ける。これにより、分割コア３１１のバックヨーク３１１ｂの周方向における両側面を構成するテーパー面３１１ｂ２と、ハウジング３３の周方向における突出部３３２のテーパー面３３２ｂが接触し、分割コア３１１はハウジング３３に対してがたつくことがなく固定されるため、回転子３の堅牢性が向上し、振動や騒音を抑制することができる。
【0060】
分割コア３１１がハウジング３３に対してすきまばめされている場合、テーパー角をθとし、分割コア３１１とハウジング３３の間の周方向寸法差（クリアランス）をΔｃ（片側はΔｃの半分）とすると、分割コア３１１とハウジング３３の間の径方向クリアランスは、
Δｃ／２×（１／tanθ）
となる。すなわちθがtan^-１(０．５)≒２６．５６より大きい場合、径方向クリアランスは周方向クリアランス以下になる。分割コア３１１の径方向（のクリアランスに起因する）寸法バラツキは、固定子２と、回転子３との間のギャップ長のバラツキとなるため、小さい方がよい。したがって、本例の構成とし、かつθ≧２６．５６とすることで、ギャップ長のバラツキを小さくすることができ、回転電機１の特性が安定し、量産性を向上できる。
Δｃ／２×（１／tanθ）
となる。すなわちθがtan^-１(０．５)≒２６．５６より大きい場合、径方向クリアランスは周方向クリアランス以下になる。分割コア３１１の径方向（のクリアランスに起因する）寸法バラツキは、固定子２と、回転子３との間のギャップ長のバラツキとなるため、小さい方がよい。したがって、本例の構成とし、かつθ≧２６．５６とすることで、ギャップ長のバラツキを小さくすることができ、回転電機１の特性が安定し、量産性を向上できる。
【0061】
［その他］
本実施例及び変更例の回転子３は、回転電機に適用されることで、出力密度を向上することができる。
本実施例及び変更例の回転子３は、回転電機に適用されることで、出力密度を向上することができる。
【0062】
（１１）すなわち、回転子と、回転子に所定のギャップを介して対向する固定子と、を備える回転電機において、回転子として本実施例及び変更例の回転子３を備えるとよい。
【0063】
［分数スロット集中巻との組み合わせ］
図８及び図９を用いて、本実施例に係る回転子３と分数スロット集中巻との組み合わせについて説明する。図８は、本発明に係る回転子３を用いて分数スロット集中巻きの回転電機１を構成した場合の回転子３及び固定子２の一部を示す平面図である。図９は、本発明に係る回転子３を用いて分数スロット集中巻きの回転電機１を構成した場合の利点を説明する図である。なお図８及び図９では、同相のコイル２１３のみを図示している。
図８及び図９を用いて、本実施例に係る回転子３と分数スロット集中巻との組み合わせについて説明する。図８は、本発明に係る回転子３を用いて分数スロット集中巻きの回転電機１を構成した場合の回転子３及び固定子２の一部を示す平面図である。図９は、本発明に係る回転子３を用いて分数スロット集中巻きの回転電機１を構成した場合の利点を説明する図である。なお図８及び図９では、同相のコイル２１３のみを図示している。
【0064】
上述した回転電機１において、固定子２のスロットの数をコイル２１３の相数と回転子３の極数で除した数、すなわち毎極毎相スロット数が分数となるような分数スロットとすることが好ましい。この場合、固定子２のスロットに挿入されるコイル２１３は、同相のコイル２１３が隣接するスロットを少なくとも２つ以上連続して跨ぐことで回転磁界を構成する分数スロット集中巻にするとよい。
【0065】
分数スロット集中巻の場合、ある回転子の極が対向する固定子ティースの位置（位相）と、その隣の極が対向するティースの位置（位相）とは異なる。すなわち、例えば、あるＮ極から隣のＳ極に渡る磁束の分布と、そのＳ極からさらに隣のＮ極に渡る磁束の分布とは異なる。特に、分数スロット集中巻では、隣接するスロットを連続して跨ぐ同相の複数のコイル２１３を１つのコイル群とみなした時、隣接する２つのコイル群の間にも、これら２つのコイル群を流れる電流に起因する磁束が生じる。このため、回転子コア３１が分割されず、回転子３のバックヨーク３１１ｂがひとつながりになっている場合、前述のような極毎の磁束分布の非対称性に起因して、複数の極を跨ぐ磁束がバックヨーク３１１ｂを流れるようになる。
【0066】
この複数の極を跨いでバックヨーク３１１ｂを流れる磁束は、トルクに寄与する磁束とは異なり、トルクの脈動を生み、かつ回転子３のバックヨーク３１１ｂの鉄損を増大させるだけの磁束である。
【0067】
本実施例の構成では、回転子コア３１を分割コア３１１で構成することで、分割部３１１ｊでこの複数の極を跨いでバックヨーク３１１Ａ２を流れる磁束に対する磁気抵抗を上げることができ、この磁束Φ３を低減することができる。
【0068】
前述の通り、本実施例の分割部３１１ｊは主磁束の磁路とは独立しているため、本実施例の分割コア３１１を分数スロット集中巻に適用することで、トルクや出力などの回転電機１の基本性能を低下させることなく、複数の極を跨いでバックヨーク３１１Ａ２を流れる磁束Φ３に起因して発生していたトルク脈動や、回転子３のバックヨーク３１１Ａ２に発生していた鉄損を低減することができる。これにより、回転電機１の静粛性を向上することができ、回転電機１の効率を向上させることができる。
【0069】
（１２）すなわち本例の回転電機１は、
固定子２のスロット２１４の数をコイルの相数と回転子３の極数で除した数、すなわち毎極毎相スロット数が分数となるような分数スロットであり、
スロット２１４に挿入されるコイル２１３は、同相のコイル２１３が隣接するスロット２１４を少なくとも２つ以上連続して跨ぐことで回転磁界を構成する分数スロット集中巻である。
固定子２のスロット２１４の数をコイルの相数と回転子３の極数で除した数、すなわち毎極毎相スロット数が分数となるような分数スロットであり、
スロット２１４に挿入されるコイル２１３は、同相のコイル２１３が隣接するスロット２１４を少なくとも２つ以上連続して跨ぐことで回転磁界を構成する分数スロット集中巻である。
【0070】
【0071】
駆動モータとしての回転電機１は、支持部材１０２により、台車１０１に固定支持されている。回転電機１の回転子は車軸１０６と連結し、回転電機１は車軸１０６を介して車輪１０３を駆動する。車両１００は、回転電機１と、バッテリ１０５と、バッテリ１０５の直流電力を交流電力に変換して、交流電力を回転電機１に供給する電力変換装置１０７と、を備えている。
【0072】
本実施例のｘＥＶでは、本実施例の回転電機１を備えることで、コイル１１のスロット内占積率の向上と損失低減と簡易なコイル放熱構造とを実現でき、駆動モータの高出力密度化が図られる。これにより高トルクが得られると共に、コストパフォーマンスに優れたｘＥＶが提供される。
【0073】
（１３）本例の車両１００は、回転電機と、バッテリ１０５と、バッテリ１０５の直流電力を交流電力に変換して、交流電力を回転電機１に供給する電力変換装置１０７と、を備えた車両において、
回転電機として上述した実施例及び変更例に記載の回転電機１の回転子３を備える。
回転電機として上述した実施例及び変更例に記載の回転電機１の回転子３を備える。
【0074】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0075】
１…回転電機、２…固定子、３…回転子、３１…回転子コア、３２…磁石、３３…ハウジング、３３ａ…ハウジング３３の外周面、５１…くぼみ、５２…樹脂、５３…くぼみ、５４…ピン、１００…車両、１０５…バッテリ、１０７…電力変換装置、２１３…コイル、２１４…固定子２のスロット、３１１…分割コア、３１１ａ…ｄ軸コア部、３１１ｂ…バックヨーク、３１１ｂ１…分割コア側テーパー部、３１１ｂ２…分割コア側テーパー部３１１ｂ１のテーパー面、３１１ｃ…ブリッジ部、３１１ｄ…径方向において固定子２の側に位置するｄ軸コア部３１１ａの端部、３１１ｅ…周方向に突出するｄ軸コア突出部、３１１ｆ…バックヨーク３１１ｂの内周側面、３１２…主極磁石スロット、３１３…スポーク磁石スロット、３２１…主極磁石、３２２…スポーク磁石、３３２…突出部、３３２ａ…ハウジング側テーパー部、３３２ｂ…ハウジング側テーパー部３３２ａのテーパー面、３３３…バックヨーク３１１ｂを収容する凹部、３３３ａ…凹部３３３の底面、Ｌ１…バックヨーク３１１ｂの径方向幅、Ｌ２…ブリッジ部３１１ｃの周方向幅、Ｌ３…ブリッジ部３１１ｃの径方向幅、δ…隙間、Φ１…主極磁石３２１の磁束。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】