(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-23
(45)【発行日】2023-01-31
(54)【発明の名称】回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 19/26 20060101AFI20230124BHJP
H02K 19/12 20060101ALI20230124BHJP
H02K 1/24 20060101ALI20230124BHJP
【ＦＩ】
H02K19/26 A
H02K19/12
H02K1/24 B
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2019017678
(22)【出願日】2019-02-04
(65)【公開番号】P2019213441
(43)【公開日】2019-12-12
【審査請求日】2022-01-05
(31)【優先権主張番号】P 2018087331
(32)【優先日】2018-04-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018105413
(32)【優先日】2018-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000149033
【氏名又は名称】株式会社エクセディ
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100091524
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 充夫
(74)【代理人】
【識別番号】100118625
【弁理士】
【氏名又は名称】大畠 康
(72)【発明者】
【氏名】桂 斉士
(72)【発明者】
【氏名】北村 太一
(72)【発明者】
【氏名】植村 公貴
【審査官】池田 貴俊
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３４５６６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／０４０２４７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１１５０８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１１８７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６８３６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ １９／２６
Ｈ０２Ｋ １９／１２
Ｈ０２Ｋ １／２７
Ｈ０２Ｋ １／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流電流により回転磁界を発生する固定子巻線を備える固定子と、前記固定子に対して回転軸を中心に回転自在に保持される回転子と、
直流電流により前記回転子を励磁する界磁コイルとを備え、
前記回転子は、
第１円環部と、前記第１円環部に連なって前記回転軸の軸方向に延びる複数の爪部とを有する第１磁極と、
第２円環部と、前記第２円環部に連なるとともに前記第２円環部の外周面において径方向に突出する複数の凸部とを有する第２磁極とを備え、
前記回転子においては、
前記第１磁極の前記爪部が、前記第２磁極の前記第２円環部よりも径方向外側に位置して、
前記第１磁極の前記爪部と前記第２磁極の前記凸部とが、周方向に交互に位置して、
前記第２磁極の前記凸部が、前記第１磁極の前記爪部および前記爪部と前記第１円環部とによって囲まれて、
前記第１磁極と前記第２磁極との間に、径方向隙間、周方向隙間および軸方向隙間を設けることにより、前記第１磁極および前記第２磁極が非接触状態に保たれており、
前記回転子は、前記径方向隙間または前記周方向隙間に配設された非磁性体の隙間配設部材をさらに備え、
前記隙間配設部材が、前記第１磁極と前記第２磁極とのうちの少なくとも一方に対して軸方向に係止され、前記第１磁極と前記第２磁極とを軸方向に位置決めする軸方向位置決め部を有する、ブラシレス巻線界磁型回転電機。
【請求項2】
前記隙間配設部材は、前記径方向隙間に配設され、前記第１磁極および前記第２磁極の径方向位置決めを行う、請求項１に記載の回転電機。
【請求項3】
前記回転子は、前記第１磁極の前記爪部を径方向に保持する非磁性体の磁極保持部材をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項4】
前記磁極保持部材は、前記周方向隙間に配設される張出部を備える、請求項３に記載の回転電機。
【請求項5】
前記回転子は、軸方向一側において係合凹部を有するとともに軸方向他側において被係合面を有し、前記隙間配設部材は、軸方向一側において前記係合凹部に係合する係合突出部を有するとともに軸方向他側において前記被係合面に係合する係合爪部を有し、
前記係合突出部および前記係合爪部は、前記軸方向位置決め部として働く、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項6】
前記回転子が軸方向一側において係合凹部を有するとともに、前記磁極保持部材が軸方向他側において被係合面を有し、前記隙間配設部材は、軸方向一側において前記係合凹部に係合する係合突出部を有するとともに軸方向他側において前記被係合面に係合する係合爪部を有し、
前記係合突出部および前記係合爪部は、前記軸方向位置決め部として働く、請求項３または請求項４に記載の回転電機。
【請求項7】
前記界磁コイルが、前記回転子に対して前記回転軸の軸方向に並んで配置される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項8】
前記第１磁極の前記爪部と周方向の同一位置であり且つ前記爪部の内周面と前記第２円環部の外周面との間の前記径方向隙間に永久磁石をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項9】
前記隙間配設部材は、前記周方向隙間に配設され、前記第１磁極および前記第２磁極の周方向位置決めを行う、請求項１に記載の回転電機。
【請求項10】
前記回転子は、前記第１磁極および前記第２磁極を径方向に保持する非磁性体の磁極保持部材をさらに備える、請求項９に記載の回転電機。
【請求項11】
前記軸方向位置決め部が前記爪部に係合した状態で、前記隙間配設部材は前記磁極保持部材に固定される、請求項１０に記載の回転電機。
【請求項12】
前記爪部が、前記凸部と対面する側において周方向に突出する係合凸部を有し、前記隙間配設部材が、前記磁極保持部材と対面しない側において、前記係合凸部に対して前記軸方向に係合する軸方向係合部を有して、
前記隙間配設部材の前記軸方向係合部が、前記爪部の前記係合凸部に係合する、請求項１０または請求項１１に記載の回転電機。
【請求項13】
前記第１磁極の前記爪部が、前記磁極保持部材の側の端縁において第１先端係止部を有し、前記第２磁極の前記凸部が、前記磁極保持部材の側の端縁において第２先端係止部を有し、
前記磁極保持部材が、外周側において前記第１先端係止部および前記第２先端係止部に嵌合する嵌合部を有する、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項14】
前記第１先端係止部の外周面および前記第２先端係止部の外周面が、前記回転軸の軸心を中心とする同じ周上に位置する、請求項１３に記載の回転電機。
【請求項15】
前記磁極保持部材への前記隙間配設部材の固定が、ボルト止め、溶接、リベットカシメまたはろう付けである、請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項16】
前記界磁コイルが、前記回転子に対して前記回転軸の前記軸方向に並んで配置される、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項17】
前記第１磁極の前記爪部と周方向の同一位置であり且つ前記爪部の内周面と前記第２円環部の外周面との間の前記径方向隙間に永久磁石をさらに備える、請求項９から請求項１６のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ブラシレス巻線界磁型回転電機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術として、特許文献１は、固定子を回転子の径方向の外側に配置して、回転子に対して静止した界磁コイルから磁束を供給することにより、回転子を磁化するのに必要なブラシを廃止するブラシレス巻線界磁型回転電機を開示する。
【0003】
特許文献２は、エンジンと回転電機とを連結することで、エンジン始動時に電動機として機能し、且つ、走行中では発電機として機能する回転電機を動力伝達装置の外周に配置する構造を開示する。
【0004】
特許文献１および特許文献２を組み合わせると、動力伝達装置の外周側での狭小な空間において、固定子と回転子と界磁コイルとの３つの部材が回転軸の同軸異径上に配置されることになる。そのため、回転電機の体積について厳しい制約が課せられ、設計自由度が制限され、回転電機の出力性能が限定される。
【0005】
回転電機の回転子において、第１磁極および第２磁極が、簡易な構成で、非接触状態を保ちながら位置決めされて、設計自由度を大きくするとともに出力性能を向上させるブラシレス巻線界磁型回転電機が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許３４４５４９２号
【文献】特表２０１０－５１６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、この発明の課題は、第１磁極および第２磁極が、簡易な構成で、非接触状態を保ちながら位置決めされるブラシレス巻線界磁型回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、この発明の一態様に係る回転電機は、
交流電流により回転磁界を発生する固定子巻線を備える固定子と、
前記固定子に対して回転軸を中心に回転自在に保持される回転子と、
直流電流により前記回転子を励磁する界磁コイルとを備え、
前記回転子は、
第１円環部と、前記第１円環部から前記回転軸の軸方向に延びる複数の爪部とを有する第１磁極と、
第２円環部と、前記第２円環部の外周面において径方向に突出する複数の凸部とを有する第２磁極とを備え、
前記回転子においては、
前記第１磁極の前記爪部と前記第２磁極の前記凸部とが、周方向に交互に位置して、
前記第１磁極と前記第２磁極との間に、径方向隙間、周方向隙間および軸方向隙間を設けることにより、前記第１磁極および前記第２磁極が非接触状態に保たれており、
前記回転子は、前記径方向隙間または前記周方向隙間に配設された非磁性体の隙間配設部材をさらに備え、
前記隙間配設部材が、前記第１磁極と前記第２磁極とのうちの少なくとも一方に対して軸方向に係止され、前記第１磁極と前記第２磁極とを軸方向に位置決めする軸方向位置決め部を有することを特徴とする。
交流電流により回転磁界を発生する固定子巻線を備える固定子と、
前記固定子に対して回転軸を中心に回転自在に保持される回転子と、
直流電流により前記回転子を励磁する界磁コイルとを備え、
前記回転子は、
第１円環部と、前記第１円環部から前記回転軸の軸方向に延びる複数の爪部とを有する第１磁極と、
第２円環部と、前記第２円環部の外周面において径方向に突出する複数の凸部とを有する第２磁極とを備え、
前記回転子においては、
前記第１磁極の前記爪部と前記第２磁極の前記凸部とが、周方向に交互に位置して、
前記第１磁極と前記第２磁極との間に、径方向隙間、周方向隙間および軸方向隙間を設けることにより、前記第１磁極および前記第２磁極が非接触状態に保たれており、
前記回転子は、前記径方向隙間または前記周方向隙間に配設された非磁性体の隙間配設部材をさらに備え、
前記隙間配設部材が、前記第１磁極と前記第２磁極とのうちの少なくとも一方に対して軸方向に係止され、前記第１磁極と前記第２磁極とを軸方向に位置決めする軸方向位置決め部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、径方向隙間または周方向隙間に配設された非磁性体の隙間配設部材によって第１磁極および第２磁極の径方向位置決めまたは周方向位置決めが行われるとともに、隙間配設部材の軸方向位置決め部によって軸方向位置決めが行われる。したがって、隙間配設部材が複数の機能を提供することによって、第１磁極および第２磁極が、径方向または周方向と軸方向とにおいて非接触状態を保ちながら位置決めされる構造を簡易に且つ容易に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】回転電機の概略構成を説明する図である。
【図2】この発明の第１実施形態に係る回転電機の回転子を回転軸に沿って垂直に切断したときの斜視図である。
【図7】磁極保持部材を軸方向から見たときの図である。
【図8】介在部材の斜視図である。
【図9】第１実施形態の変形例に係る回転電機の回転子を回転軸に沿って垂直に切断したときの斜視図である。
【図10】第１実施形態の他の変形例に係る回転電機の回転子を回転軸に沿って垂直に切断したときの斜視図である。
【図11】この発明の第２実施形態に係る回転電機の回転軸に沿って垂直に切断したときの斜視図である。
【図12】回転電機の回転子の回転軸に沿って垂直に切断したときの斜視図である。
【図16】スペーサ部材の斜視図である。
【図17】第２実施形態の変形例に係る、回転子の回転軸に沿って垂直に切断したときの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら、この発明に係る回転電機１の実施の形態を説明する。
【0012】
まず、図１を参照しながら、回転電機１の全体構成を説明する。
【0013】
図１に示すように、回転電機１は、回転軸１０に沿って車両のエンジン８と変速機９との間に配置され、動力伝達装置４を内包するケース５と動力伝達装置４との間に位置するブラシレス巻線界磁型回転電機１である。回転電機１は、回転子２と、固定子３と、界磁コイル７とを少なくとも備える。動力伝達装置４は、エンジン８の出力軸から変速機９までの動力伝達経路に配置され、例えば、トルクコンバータや摩擦式クラッチやフルードカップリングなどである。
【0014】
固定子３は、ケース５に回転不可に固定保持される円筒状の部材である。固定子３は、例えば電磁鋼板を積層した固定子コアと、固定子コアに形成される複数のスロットと、スロットに装着される複数の固定子巻線１４とを具備する。固定子３は、固定子巻線１４を内部に備えて、固定子巻線１４に流れる交流電流により回転磁界を発生させる。
【0015】
回転子２は、エンジン８の出力軸と同期回転する同期回転部材に連結され、かつ、エンジン８の出力軸の中心軸を回転軸１０としている。よって、エンジン８の出力軸と回転電機１の回転子２の回転軸１０とは、同じ中心軸を有する。
【0016】
回転子２は、動力伝達装置４の外殻（同期回転部材）に固定して配置され、回転子２の外周面が固定子３の内周面に対面し、且つ、回転子２の変速機９側の端面が界磁コイル７のエンジン８側の端面に対面して、回転軸１０を中心にして固定子３及び界磁コイル７に対して回転自在に保持されている。回転子２は、後述するように、第１磁極２１および第２磁極２２を有する。
【0017】
界磁コイル７は、回転軸１０に沿って回転子２に対して変速機９側にシフトして、回転子２に対して回転軸１０に沿って並んで配置されて、変速機９側でケース５に固定保持されている。界磁コイル７は、界磁コア６（図１１に図示）の内部に設けられて、直流電流により磁束を励磁する。なお、界磁コイル７は、回転軸１０に沿って回転子２に対してエンジン８側にシフトして、第２エアギャップ１２を介して回転子２に対して並んで配置することもできる。
【0018】
回転子２と固定子３との間には、第１エアギャップ１１が形成されて、第１エアギャップ１１を介して回転子２と固定子３との間で磁束を受け渡す。第１エアギャップ１１は、固定子３の内周面と回転子２の外周面との間で形成される隙間であり、回転軸１０の軸方向に沿って延在する。
【0019】
回転子２と界磁コア６との間には、第２エアギャップ１２が形成されて、第２エアギャップ１２を介して回転子２と界磁コイル７との間で磁束を受け渡す。第２エアギャップ１２は、回転子２の回転軸１０の軸方向の変速機９側の端部と界磁コア６のエンジン８側の端部との間で形成される隙間である。
【0020】
このように、界磁コイル７は、第２エアギャップ１２を介して、回転子２に対して回転軸１０の軸方向に並んで配置されている。当該構成によれば、界磁コイル７が回転子２に対して軸方向にシフトして配置されるので、界磁コイル７の径方向の厚みを厚くすることにより界磁コイル７の磁束を大きくできるとともに、設計の自由度を大きくできる。
【0021】
上記構成の回転電機１において、界磁コイル７が通電されると、界磁コイル７による磁束が発生する。界磁コイル７による磁束は、界磁コア６から、第２エアギャップ１２と、回転子２の第１磁極２１と、第１エアギャップ１１と、固定子３と、第１エアギャップ１１と、回転子２の第２磁極２２と、第２エアギャップ１２とを介して、界磁コア６に戻るように構成されている。このとき、例えば、直流電流が界磁コイル７に通電されると、界磁コイル７による磁束が発生して、第１磁極２１と第２磁極２２とは、それぞれ、例えばＮ極とＳ極とに磁化される。
【0022】
回転電機１をエンジン８の始動時に電動機（スタータモータ）として機能させる場合について説明する。エンジン８の始動指令に基づき、図示しないインバータを駆動して固定子３に三相交流電流を流して固定子３を磁化するとともに、界磁コイル７に直流電流を流す。界磁コイル７に直流電流が流れると、回転子２の第１磁極２１および第２磁極２２が励磁される。この結果、回転子２が固定子３に対して回転を開始するとともに、固定子３において誘起電圧を有する起電力が発生する。
【0023】
その後、誘起電圧は回転子２の回転速度に応じて増加し、回転速度がエンジン８のアイドリングに対応するアイドリング回転速度よりも低い初爆の回転速度に到達し、エンジン８の始動を完了したとき、インバータの駆動を停止し、以後、所定の誘起電圧（要求電圧）を保持するように、自動的に発電モード、すなわち、回転電機１を発電機（オルタネータ）として機能させる場合に移行する。
【0024】
この発電モードでは、界磁コイル７を励磁し続けるとき、誘起電圧が所定の誘起電圧で一定になるように、励磁電流を調整する。励磁電流は、回転速度の上昇にあわせて回転子２の磁化力が減じるように調整し、誘起電圧が一定となるようにする。また、界磁コイル７を励磁しないときは、誘起電圧が所定の誘起電圧で一定になるようにインバータで三相交流電流の進角を調整する。さらに、上記２つの方法を組み合わせて調整してもよい。このように制御することで、回転子２が回転すると、回転電機１は発電機として機能することになる。
【0025】
この結果、エンジン８と回転電機１とを連結することで、回転電機１は、エンジン始動時に電動機（スタータモータ）として機能し、且つ、走行中では発電機（オルタネータ）として機能することができる。
【0026】
【0027】
図２に示すように、回転子２は、クローポール型であり、第１磁極２１と第２磁極２２と磁極保持部材２３とを備える。
【0028】
第１磁極２１は、第１円環部２１ａと複数の爪部２１ｂとを有し、例えば鉄などの軟磁性体で構成される。爪部２１ｂは、第１円環部２１ａから回転軸１０の軸方向に延びている。爪部２１ｂは、例えば矩形薄板状である。爪部２１ｂは、周方向に一定間隔で、例えば等間隔に配置され、爪部２１ｂの軸方向の長さが、すべて同じである。各爪部２１ｂの外周面は、第１円環部２１ａの外周面と同じ周上に延びている。爪部２１ｂは、第１磁極２１と第２磁極２２とを組み合わせたときに、第２磁極２２に対して非接触状態にあり、径方向に径方向隙間１６を有するように構成されている。
【0029】
図６に示すように、各爪部２１ｂは、第１円環部２１ａのエンジン８側の端縁まで延びて第１先端係止部２１ｃを形成する。第１先端係止部２１ｃは、爪部２１ｂの外周端縁を切り欠くことによって形成された段部である。各第１先端係止部２１ｃの外周面は、回転軸１０の中心軸を中心とする同じ周上に位置する。
【0030】
第２磁極２２は、第２円環部２２ａと複数の凸部２２ｂとを有し、例えば鉄などの軟磁性体で構成される。第２円環部２２ａは、第１円環部２１ａおよび爪部２１ｂに対して径方向隙間１６を有して、爪部２１ｂに対して径方向から見て部分的に重なるように配置されている。凸部２２ｂは、第２円環部２２ａの外周面から径方向外側に突出している。凸部２２ｂは、爪部２１ｂに対して周方向に周方向隙間１７をあけて配置されている。凸部２２ｂは、例えば矩形板状である。凸部２２ｂも、周方向に一定間隔で、例えば等間隔に配置され、凸部２２ｂの径方向の高さは、すべて同じである。凸部２２ｂの軸方向の長さは、すべて同じであり、爪部２１ｂの軸方向の長さよりも短い。また、各凸部２２ｂの外周面は、回転軸１０の中心軸を中心として、各爪部２１ｂの外周面と同じ外周上に位置する。
【0031】
図２、図３および図６に示すように、第１円環部２１ａ及び第２円環部２２ａの軸方向一側（例えば、磁極保持部材２３の反対側または変速機９の側）の径方向隙間１６には、係合凹部３８が形成されている。係合凹部３８は、第１係合凹部３８ａおよび第２係合凹部３８ｂから構成されている。第１係合凹部３８ａは、第１円環部２１ａの径方向内側を切り欠くことで形成された凹部である。第２係合凹部３８ｂは、第２円環部２２ａの径方向外側を切り欠くことによって形成された凹部である。
【0032】
図２、図３および図６に示すように、複数の永久磁石２７が、第１磁極２１の各爪部２１ｂに対応する位置に配置されている。具体的には、永久磁石２７は、第１磁極２１の爪部２１ｂと周方向の同一位置であり且つ爪部２１ｂの内周面と第２円環部２２ａの外周面との間に形成される径方向隙間１６に配置されている。当該配置により、永久磁石２７による磁束が、第１磁極２１の爪部２１ｂと第２磁極２２の凸部２２ｂとの間に形成される。永久磁石２７は、例えば、矩形板状をしている。
【0033】
永久磁石２７は、ネオジムを主原料とした磁石又はフェライトを主原料とした磁石である。具体的には、永久磁石２７としては、例えば、ＳｍＣｏ磁石、ＡｌＮｉＣｏ磁石、又は、ネオジムボンド磁石など、様々な種類の永久磁石を使用することができる。永久磁石２７は、爪部２１ｂでの径方向隙間１６の全体に又はその一部に配置することができる。
【0034】
当該構成によれば、界磁コイル７による磁束に加えて永久磁石２７による磁束を利用することで、回転電機１の出力性能を向上させることができる。また、永久磁石２７を爪部２１ｂおよび第２円環部２２ａの間で挟持して保持することにより、回転時に作用する遠心力に対する永久磁石２７の強度を補強することができ、遠心力による永久磁石２７の変形を防止でき、高回転時の遠心強度を向上させることができる。
【0035】
組み付けられた回転子２では、第１磁極２１の各爪部２１ｂが、隣接する凸部２２ｂ間の周方向隙間１７の中間部に配置される。これにより、爪部２１ｂと凸部２２ｂとが、周方向に交互に位置する。
【0036】
組み付けられた回転子２では、図２及び図６に示すように、第１磁極２１と第２磁極２２との間には、非接触状態を保つための隙間が形成されている。すなわち、第１円環部２１ａと第２円環部２２ａとの間の径方向には径方向隙間１６があり、爪部２１ｂと凸部２２ｂとの間の周方向には周方向隙間１７があり、第１円環部２１ａと凸部２２ｂとの間の軸方向には軸方向隙間１８がある。これらの隙間１６,１７,１８によって、第１磁極２１および第２磁極２２は、それぞれ、径方向、周方向および軸方向において非接触状態を保つことができる。
【0037】
回転子２は、上記非接触状態を保ちながら固定するための磁極保持部材２３をさらに備えている。図３に示すように、磁極保持部材２３は、円環状の部材であり、基部２３ａと係止部２３ｂと開口部２６と張出部２８とを有する。磁極保持部材２３は、例えばアルミニウムまたはオーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性体で構成される。係止部２３ｂは、基部２３ａの外周側の端部において、軸方向一側（例えば、変速機９側）に突出しており、爪部２１ｂの第１先端係止部２１ｃに対して係止する。当該係止構造により、第１磁極２１の第１円環部２１ａに対して片持ちで支持された爪部２１ｂは、磁極保持部材２３によって径方向に対して保持されるので、回転時に作用する遠心力に抗することができる。
【0038】
磁極保持部材２３の基部２３ａには、開口部２６が形成されている。開口部２６は、基部２３ａを厚み方向に貫通する開口である。図２に示すように、開口部２６は、周方向に一定間隔で、例えば等間隔に配置され、一対の一方の開口部２６ａおよび他方の開口部２６ｂを有する。一方の開口部２６ａおよび他方の開口部２６ｂは、凸部２２ｂを挟んで周方向に対称に形成されている。開口部２６は、後述する係合爪部３４によるスナップフィット結合を提供するために使用される。
【0039】
図７に示すように、一方の開口部２６ａは、一方の導入穴２６ｃと一方の係合穴２６ｄとを有する。一方の導入穴２６ｃは、径方向内側に形成されており、一方の係合穴２６ｄよりも周方向長さおよび径方向幅が大きい。一方の係合穴２６ｄは、径方向外側に形成されているとともに、周方向で凸部２２ｂ寄りに形成されている。一方の導入穴２６ｃは、後述する介在部材３０の一方の係合爪部３４ａを導入するための穴である。一方の係合穴２６ｄは、後述する介在部材３０の一方の脚部３３ａを受け入れるとともに一方の係合爪部３４ａが被係合面２３ｅに係合するための穴である。
【0040】
同様に、他方の開口部２６ｂは、他方の導入穴２６ｅと他方の係合穴２６ｆとを有する。他方の導入穴２６ｅは、径方向内側に形成されており、他方の係合穴２６ｆよりも周方向長さおよび径方向幅が大きい。他方の係合穴２６ｆは、径方向外側に形成されているとともに、周方向で凸部２２ｂ寄りに形成されている。他方の導入穴２６ｅは、後述する介在部材３０の他方の係合爪部３４ｂを導入するための穴である。他方の係合穴２６ｆは、後述する介在部材３０の他方の脚部３３ｂを受け入れるとともに他方の係合爪部３４ｂが被係合面２３ｅに係合するための穴である。
【0041】
磁極保持部材２３は、周方向隙間１７に配設される複数の張出部２８を有する。張出部２８は、基部２３ａから軸方向一側（例えば、変速機９の側）に向けて延びている。張出部２８は、周方向隙間１７を埋めるように、形状および寸法が構成されている。
【0042】
磁極保持部材２３の張出部２８が、周方向隙間１７を埋めるように周方向隙間１７に配置されることによって、第１磁極２１と第２磁極２２との間での周方向の位相ズレが解消されるので、第１磁極２１と第２磁極２２との間でトルクが確実に伝達される。
【0043】
図２、図３および図６に示すように、回転子２においては、介在部材３０が、径方向隙間１６に配設されている。介在部材３０は、径方向隙間１６に配設される隙間配設部材として働き、例えばアルミニウムまたはオーステナイト系ステンレス鋼や樹脂材料などの非磁性体で構成される。
【0044】
図８に示すように、介在部材３０は、円環基部３１と係合突出部３２と複数の脚部３３と複数の係合爪部３４とを有する。円環基部３１は、円環形状をしている。係合突出部３２は、円環基部３１の軸方向一側（例えば、磁極保持部材２３の反対側または変速機９の側）の端部に形成されて、径方向に突出している。係合突出部３２は、径方向外側に突出する第１係合突出部３２ａと径方向内側に突出する第２係合突出部３２ｂとを備える。介在部材３０の係合突出部３２が、径方向隙間１６の係合凹部３８に係合するように構成されている。すなわち、第１係合突出部３２ａおよび第２係合突出部３２ｂが、それぞれ、第１係合凹部３８ａおよび第２係合凹部３８ｂに係合するように構成されている。
【0045】
脚部３３は、径方向隙間１６において、円環基部３１から軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３の側またはエンジン８の側）に向けて延びている。脚部３３は、周方向に一定間隔で、例えば等間隔に配置され、一対の一方の脚部３３ａおよび他方の脚部３３ｂによって構成されている。脚部３３は、スナップフィット結合を提供するために、弾性的に変形可能である。
【0046】
係合爪部３４は、脚部３３の軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３の側またはエンジン８の側）の端部に形成されて、周方向で凸部２２ｂの側に突出するフック形状をしている。係合爪部３４は、一方の脚部３３ａに形成された一方の係合爪部３４ａと、他方の脚部３３ｂに形成された他方の係合爪部３４ｂとを備える。一方の脚部３３ａおよび一方の係合爪部３４ａと、他方の脚部３３ｂおよび他方の係合爪部３４ｂとは、凸部２２ｂを挟んで周方向に対称であるように設けられている。介在部材３０の係合爪部３４が、磁極保持部材２３の開口部２６に対して軸方向に係合するように構成されている。すなわち、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂが、それぞれ、一方の係合穴２６ｄおよび他方の係合穴２６ｆと被係合面２３ｅとに対して軸方向に係合するように構成されている。
【0047】
介在部材３０の軸方向一側（例えば、磁極保持部材２３の反対側または変速機９の側）では、係合突出部３２が径方向隙間１６の係合凹部３８に対して軸方向に係合するように、円環基部３１が、第１円環部２１ａおよび第２円環部２２ａの間での径方向隙間１６において挟持される。該構成によれば、介在部材３０の軸方向一側において、係合凹部３８に対する係合突出部３２の係合によって、軸方向の位置決めおよび固定が行われているので、係合突出部３２が軸方向位置決め部として働く。
【0048】
そして、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂが、それぞれ、一方の導入穴２６ｃおよび他方の導入穴２６ｅに導入される。そのあと、一方の脚部３３ａおよび他方の脚部３３ｂを径方向外側に弾性的に変形させることによって、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂが、それぞれ、一方の係合穴２６ｄおよび他方の係合穴２６ｆに係合するとともに被係合面２３ｅに係合する。したがって、係合爪部３４が開口部２６の一方の係合穴２６ｄおよび他方の係合穴２６ｆに嵌合することによって、介在部材３０が磁極保持部材２３に対してスナップフィット結合で固定される。該構成によれば、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂの軸方向他側での軸方向の係合によって、軸方向の位置決めが行われているので、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂが軸方向位置決め部として働く。係合凹部３８に係合する係合突出部３２と被係合面２３ｅに係合する係合爪部３４とによって、軸方向位置決めを簡易に且つ容易に達成できる。また、上記スナップフィット結合により、介在部材３０を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。
【0049】
このように、介在部材３０が、軸方向一側に係合突出部３２を備えるとともに、軸方向他側に係合爪部３４を備えることにより、第１磁極および第２磁極の軸方向の位置決めを簡易に且つ容易に行うことができる。
【0050】
径方向隙間１６に配設された介在部材３０の円環基部３１を介して、第１磁極２１および第２磁極２２が径方向に非接触状態で保持される。介在部材３０の円環基部３１と、第１磁極２１の第１円環部２１ａと、第２磁極２２の第２円環部２２ａとが、同じ中心軸を有する（すなわち同軸である）ので、第１磁極および第２磁極の径方向位置決め（いわゆる芯出し）を簡易に且つ容易に行うことができる。
【0051】
この発明に係る回転電機１の回転子２では、径方向隙間１６に配設された介在部材３０によって、第１磁極２１および第２磁極２２の径方向位置決め（いわゆる芯出し）を簡易に且つ容易に行うことができるとともに、介在部材３０の軸方向位置決め部すなわち係合突出部３２と係合爪部３４とによって軸方向位置決めが行われる。したがって、介在部材３０が複数の機能を提供することによって、第１磁極２１および第２磁極２２が、径方向および軸方向において非接触状態を保ちながら位置決めされる構造を簡易に且つ容易に達成できる。
【0052】
〔第１実施形態の変形例〕
図９を参照しながら、第１実施形態に係る回転電機１の変形例を説明する。図９は、変形例に係る回転電機１の回転子２を回転軸１０に沿って垂直に切断したときの斜視図である。図９に示した変形例では、図２に示した回転子２との比較で、介在部材３０の係合爪部３４が、凸部２２ｂの被係合面２２ｅに係合している。
図９を参照しながら、第１実施形態に係る回転電機１の変形例を説明する。図９は、変形例に係る回転電機１の回転子２を回転軸１０に沿って垂直に切断したときの斜視図である。図９に示した変形例では、図２に示した回転子２との比較で、介在部材３０の係合爪部３４が、凸部２２ｂの被係合面２２ｅに係合している。
【0053】
図９に示した介在部材３０は、図２に示した実施形態と同様に、径方向隙間１６に配設されて、円環基部３１と係合突出部３２と脚部３３（一方の脚部３３ａおよび他方の脚部３３ｂ）と係合爪部３４（一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂ）とを有する。凸部２２ｂは、軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３に対面する側またはエンジン８の側）において、被係合面２２ｅを有する。
【0054】
円環基部３１の軸方向一側（例えば、磁極保持部材２３の反対側または変速機９の側）の端部には、径方向に突出する係合突出部３２が形成されている。係合突出部３２が径方向隙間１６の係合凹部３８に対して軸方向に係合するように構成されている。係合突出部３２が軸方向位置決め部として働く。
【0055】
脚部３３の軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３の側またはエンジン８の側）の端部には、周方向で凸部２２ｂの側に突出するフック形状をした係合爪部３４（一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂ）が形成されている。脚部３３（一方の脚部３３ａおよび他方の脚部３３ｂ）が凸部２２ｂに向けて周方向に弾性的に変形することによって、係合爪部３４（一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂ）が、凸部２２ｂの被係合面２２ｅに対して軸方向に係合するように構成されている。介在部材３０の係合爪部３４が、凸部２２ｂに対してスナップフィット結合で固定される。このように、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂが軸方向位置決め部として働く。したがって、係合凹部３８に係合する係合突出部３２と、被係合面２２ｅに係合する係合爪部３４とによって、軸方向位置決めを簡易に且つ容易に達成できる。
【0056】
この変形例に係る回転電機１の回転子２では、径方向隙間１６に配設された介在部材３０によって、第１磁極２１および第２磁極２２の径方向位置決め（いわゆる芯出し）を簡易に且つ容易に行うことができるとともに、介在部材３０の軸方向位置決め部すなわち係合突出部３２および係合爪部３４によって軸方向位置決めが行われる。したがって、介在部材３０が複数の機能を提供することによって、第１磁極２１および第２磁極２２が、径方向および軸方向において非接触状態を保ちながら位置決めされる構造を簡易に且つ容易に達成できる。
【0057】
そして、該変形例に係る回転電機１の回転子２では、複数の永久磁石２７が、第２磁極２２の磁石係止部２２ｄによって軸方向に係止されている。すなわち、磁石係止部２２ｄは、第２磁極２２の第２円環部２２ａの軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３の側またはエンジン８の側）の端部において、径方向外側に突出している。磁石係止部２２ｄによって、軸方向他側の端部での径方向隙間１６が径方向に狭小化されている。これにより、径方向隙間１６に配設される永久磁石２７を軸方向に固定することができる。
【0058】
〔第１実施形態の他の変形例〕
図１０を参照しながら、第１実施形態に係る回転電機１の他の変形例を説明する。図１０は、他の変形例に係る回転電機１の回転子２を回転軸１０に沿って垂直に切断したときの斜視図である。図１０に示した他の変形例では、図２に示した回転子２との比較で、介在部材３０の係合爪部３４が、軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３に対面する側またはエンジン８の側）において、第１磁極２１の爪部２１ｂおよび永久磁石２７の両方に係合している。なお、介在部材３０の係合爪部３４は、必ずしも第１磁極２１の爪部２１ｂおよび永久磁石２７の両方に係合する必要はなく、例えば永久磁石２７のみに係合してもよい。
図１０を参照しながら、第１実施形態に係る回転電機１の他の変形例を説明する。図１０は、他の変形例に係る回転電機１の回転子２を回転軸１０に沿って垂直に切断したときの斜視図である。図１０に示した他の変形例では、図２に示した回転子２との比較で、介在部材３０の係合爪部３４が、軸方向他側（例えば、磁極保持部材２３に対面する側またはエンジン８の側）において、第１磁極２１の爪部２１ｂおよび永久磁石２７の両方に係合している。なお、介在部材３０の係合爪部３４は、必ずしも第１磁極２１の爪部２１ｂおよび永久磁石２７の両方に係合する必要はなく、例えば永久磁石２７のみに係合してもよい。
【0059】
図１０に示した介在部材３０は、径方向隙間１６に配設されて、円環基部３１と係合突出部３２と脚部３３（一方の脚部３３ａおよび他方の脚部３３ｂ）と係合爪部３４（一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂ）とを有するが、一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂは、周方向で凸部２２ｂの反対側に延びるフック形状をしている。
【0060】
爪部２１ｂは、軸方向他側において、被係合面２１ｅを有する。永久磁石２７も、軸方向他側において、被係合面２７ｅを有する。永久磁石２７が径方向隙間１６に配設されたとき、被係合面２１ｅと被係合面２７ｅとが面一になるように構成されている。
【0061】
脚部３３（一方の脚部３３ａおよび他方の脚部３３ｂ）が周方向で凸部２２ｂの反対側に向けて弾性的に変形することによって、係合爪部３４（一方の係合爪部３４ａおよび他方の係合爪部３４ｂ）は、爪部２１ｂの被係合面２１ｅおよび永久磁石２７の被係合面２７ｅの両方に対して軸方向に係合する。その結果、介在部材３０が、爪部２１ｂおよび永久磁石２７に対してスナップフィット結合で固定される。係合爪部３４が軸方向位置決め部として働くので、係合凹部３８に係合する係合突出部３２と、爪部２１ｂおよび永久磁石２７の両方に係合する係合爪部３４とによって、軸方向位置決めを簡易に且つ容易に達成できる。そして、係合爪部３４によって、径方向隙間１６に配設される永久磁石２７を軸方向に固定することができる。
【0062】
【0063】
【0064】
第１磁極２１は、第１円環部２１ａと複数の爪部２１ｂとを有し、例えば鉄などの軟磁性体で構成される。爪部２１ｂは、第１円環部２１ａから回転軸１０の軸方向に延びている。爪部２１ｂは、例えば矩形薄板状である。爪部２１ｂは、周方向に一定間隔、例えば等間隔に配置され、爪部２１ｂの軸方向の長さが、すべて同じである。各爪部２１ｂの外周面は、第１円環部２１ａの外周面と同じ周上に延びている。爪部２１ｂは、第１磁極２１と第２磁極２２とを組み合わせたときに、第２磁極２２に対して非接触状態にあり、径方向に径方向隙間１６を有するように構成されている。
【0065】
各爪部２１ｂは、第１円環部２１ａのエンジン８側の端縁まで延びて第１先端係止部２１ｃを形成する。第１先端係止部２１ｃは、爪部２１ｂの外周端縁を切り欠くことによって形成された段部である。各第１先端係止部２１ｃの外周面は、回転軸１０の軸心を中心とする同じ周上に位置する。
【0066】
第２磁極２２は、第２円環部２２ａと複数の凸部２２ｂとを有し、例えば鉄などの軟磁性体で構成される。第２円環部２２ａは、爪部２１ｂの内側に径方向隙間１６をあけて、爪部２１ｂに対して径方向から見て部分的に重なるように配置されている。凸部２２ｂは、第２円環部２２ａの外周面に径方向に突出している。凸部２２ｂは、爪部２１ｂに対して周方向に周方向隙間１７をあけて配置されている。凸部２２ｂは、例えば矩形板状である。凸部２２ｂも、周方向に一定間隔、例えば等間隔に配置され、凸部２２ｂの径方向の高さは、すべて同じである。凸部２２ｂの軸方向の長さは、すべて同じであり、爪部２１ｂの軸方向の長さよりも短い。
【0067】
各凸部２２ｂの外周面は、回転軸１０の軸心を中心として、各爪部２１ｂの外周面に対して同じ外周上に位置する。各凸部２２ｂは、第２円環部２２ａのエンジン８側の端縁まで延びて第２先端係止部１２２ｃを形成する。第２先端係止部１２２ｃは、凸部２２ｂの外周端縁を切り欠くことによって形成された段部である。各第２先端係止部１２２ｃの外周面は、回転軸１０の軸心を中心として、各第１先端係止部２１ｃの外周面に対して同じ周上に位置する。したがって、各第１先端係止部２１ｃの外周面および各第２先端係止部１２２ｃの外周面が、回転軸１０の軸心を中心とする同じ周上に位置する。当該構成によれば、第１先端係止部２１ｃの外周面および各第２先端係止部１２２ｃの外周面が、同じ外周上に位置するので、第１先端係止部２１ｃおよび各第２先端係止部１２２ｃと後述する磁極保持部材２３の嵌合部１２３ａとの間での嵌合が容易である。
【0068】
各爪部２１ｂにおける凸部２２ｂと対面する側の面には、係合凸部１２１ｄが設けられている。係合凸部１２１ｄは、凸部２２ｂに向けて周方向に突出する。係合凸部１２１ｄは、図１３に示すように平面視で矩形形状をしており、図１５に示すように軸方向から見て矩形形状をしている。係合凸部１２１ｄの外周面は、爪部２１ｂの第１先端係止部２１ｃの外周面と同じ周上に位置する。爪部２１ｂの係合凸部１２１ｄは、スペーサ部材１３０の軸方向係合部１３２と係合する。
【0069】
図１１、図１２、図１４および図１５に示すように、複数の永久磁石２７が、第１磁極２１の各爪部２１ｂに対応する位置に配置されている。具体的には、永久磁石２７は、第１磁極２１の爪部２１ｂと周方向の同一位置であり且つ爪部２１ｂの内周面と第２円環部２２ａの外周面との間の径方向隙間１６に配置されている。当該配置により、永久磁石２７による磁束が、第１磁極２１の爪部２１ｂと第２磁極２２の凸部２２ｂとの間に形成される。永久磁石２７は、例えば、矩形板状をしている。
【0070】
永久磁石２７は、ネオジムを主原料とした磁石又はフェライトを主原料とした磁石である。具体的には、永久磁石２７としては、例えば、ＳｍＣｏ磁石、ＡｌＮｉＣｏ磁石、又は、ネオジムボンド磁石など、様々な種類の永久磁石を使用することができる。永久磁石２７は、爪部２１ｂでの径方向隙間１６の全体に又はその一部に配置することができる。
【0071】
当該構成によれば、界磁コイル７による磁束に加えて永久磁石２７による磁束を利用することで、回転電機１の出力性能を向上させることができる。また、永久磁石２７を爪部２１ｂおよび第２円環部２２ａで挟持して保持することにより、遠心力に対する永久磁石２７の強度を補強することができ、遠心力による永久磁石２７の変形を防止でき、高回転時の遠心強度を向上させることができる。
【0072】
回転子２は次のようにして組み付けられる。第１磁極２１を第２磁極２２に対して軸方向に動かして、第１磁極２１の各爪部２１ｂを、隣接する凸部２２ｂ間の周方向隙間１７の中間部に挿入する。それにより、爪部２１ｂと凸部２２ｂとが、周方向に交互に配置された状態で組み付けられる。組み付けられた状態では、各第１先端係止部２１ｃの外周面および各第２先端係止部１２２ｃの外周面が、回転軸１０の軸心を中心とする同じ周上に位置するように構成されている。
【0073】
組み付けられた状態では、図１４に示すように、第１磁極２１と第２磁極２２との間には、非接触状態を保つための隙間が形成されている。すなわち、爪部２１ｂと第２円環部２２ａとの間の径方向には径方向隙間１６があり、爪部２１ｂと凸部２２ｂとの間の周方向には周方向隙間１７があり、第１円環部２１ａと凸部２２ｂとの間の軸方向には軸方向隙間１８がある。よって、第１磁極２１および第２磁極２２は、径方向、周方向および軸方向において非接触状態を保っている。
【0074】
回転子２は、上記非接触状態を保ちながら固定するための磁極保持部材２３をさらに備えている。図１３に示すように、磁極保持部材２３は、円環状の部材であり、嵌合部１２３ａを外周側の端部に有する。磁極保持部材２３は、例えばアルミニウムまたはオーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性体で構成される。嵌合部１２３ａは、例えば、変速機９側に突出しており、第１磁極２１の爪部２１ｂの第１先端係止部２１ｃと、第２磁極２２の凸部２２ｂの第２先端係止部１２２ｃとに対して嵌合する。当該嵌合構造により、第１磁極２１および第２磁極２２は、磁極保持部材２３によって径方向に対して固定的に保持される。また、磁極保持部材２３は、後述するボルト１３８によるボルト止め用の貫通穴（図示せず）を有する。
【0075】
【0076】
図１６に示すように、スペーサ部材１３０は、一方のスペーサ部材１３０ａおよび他方のスペーサ部材１３０ｂという一対の直方体形状の部材からなる。一方のスペーサ部材１３０ａおよび他方のスペーサ部材１３０ｂは、周方向に対称であるように構成されている。以下、一方のスペーサ部材１３０ａおよび他方のスペーサ部材１３０ｂを合わせて、単にスペーサ部材１３０という。
【0077】
スペーサ部材１３０は、軸方向に延びるネジ孔１３１と、軸方向係合部１３２とを有する。スペーサ部材１３０は、周方向隙間１７に配設される隙間配設部材として働き、例えばアルミニウムまたはオーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性体で構成される。軸方向係合部１３２は、第１磁極２１の爪部２１ｂと対面する側に設けられている。軸方向係合部１３２は、係合端部１３３と係合凹部１３４とを有し、爪部２１ｂおよび磁極保持部材２３の両方に対面するコーナー部分を部分的に切り欠くことによって形成されている。
【0078】
係合端部１３３および係合凹部１３４は、軸方向に配列されており、係合端部１３３は、例えば、変速機９側に位置する板状部であって、爪部２１ｂの係合凸部１２１ｄと軸方向に係合する。係合凹部１３４は、例えば、エンジン８側に位置する凹部であり、爪部２１ｂの係合凸部１２１ｄを受け入れる。
【0079】
図１３および図１４に示すように、スペーサ部材１３０は、周方向隙間１７を埋めるように、第１磁極２１の爪部２１ｂと第２磁極２２の凸部２２ｂとの間に配置される。このとき、スペーサ部材１３０での凸部２２ｂと対面する側の面が凸部２２ｂに当接するとともに、スペーサ部材１３０の係合端部１３３での爪部２１ｂと対面する側の面が爪部２１ｂに当接するため、周方向隙間１７がスペーサ部材１３０によって実質的に埋められる。そして、スペーサ部材１３０の係合凹部１３４が爪部２１ｂの係合凸部１２１ｄを受け入れるとともに、係合端部１３３が爪部２１ｂでの磁極保持部材２３と対面しない側の面（例えば、変速機９側の面）に当接することによって、軸方向係合部１３２が係合凸部１２１ｄと軸方向に係合する。
【0080】
この発明に係る回転電機１の回転子２では、スペーサ部材１３０が、周方向隙間１７を埋めるように、第１磁極２１の爪部２１ｂと第２磁極２２の凸部２２ｂとの間に配置された状態で、磁極保持部材２３で嵌合することによって径方向に対して固定的に保持される。すなわち、スペーサ部材１３０が爪部２１ｂと凸部２２ｂとの間に配置された状態にある第１磁極２１および第２磁極２２に対して、磁極保持部材２３が軸方向に装着される。このとき、磁極保持部材２３の嵌合部１２３ａは、第１磁極２１の爪部２１ｂの第１先端係止部２１ｃと、第２磁極２２の凸部２２ｂの第２先端係止部１２２ｃとに対して嵌合する。
【0081】
そして、ボルト１３８のネジ部をスペーサ部材１３０のネジ孔１３１に螺合させることによって、スペーサ部材１３０が磁極保持部材２３にボルト１３８で固定される（すなわちボルト止めされる）。当該ボルト止めにより、スペーサ部材１３０を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。スペーサ部材１３０が磁極保持部材２３にボルト止めされるとき、スペーサ部材１３０の係合端部１３３が、磁極保持部材２３の側に引き寄せられて爪部２１ｂの係合凸部１２１ｄと軸方向に係合するので、第１磁極２１が磁極保持部材２３に軸方向に保持されて固定される。また、第２磁極２２を磁極保持部材２３に対して後述する任意の固定方法で固定できる。
【0082】
スペーサ部材１３０が、周方向隙間１７を埋めるように、第１磁極２１の爪部２１ｂと第２磁極２２の凸部２２ｂとの間に配置されることによって、第１磁極２１および第２磁極２２が周方向に保持される。これにより、第１磁極２１と第２磁極２２との間での周方向の位相ズレが解消されるので、第１磁極２１と第２磁極２２との間でトルクが確実に伝達される。
【0083】
上記構成によれば、磁極保持部材２３によって第１磁極２１および第２磁極２２が径方向に保持されることに加えて、周方向隙間１７を埋めるスペーサ部材１３０によって第１磁極２１と第２磁極２２との間でトルクが周方向に確実に伝達されるとともに、スペーサ部材１３０が第１磁極２１の爪部２１ｂに対して軸方向に係合することによって第１磁極２１が軸方向に保持される。したがって、スペーサ部材１３０が複数の機能を提供することによって、第１磁極２１および第２磁極２２が、径方向と周方向と軸方向とにおいて非接触状態を保ちながら磁極保持部材２３に固定される構造を容易に達成できる。
【0084】
図１７を参照しながら、第２実施形態の変形例を説明する。図１７は、第２実施形態の変形例に係る、回転子２の回転軸１０に沿って垂直に切断したときの斜視図である。図１７に示した変形例では、図１２に示した回転電機１との比較で、第２磁極２２を磁極保持部材２３に固定するためのボルト１３８が設けられている。
【0085】
第２磁極２２には、図示しないネジ孔が形成されているとともに、該ネジ孔に対応する貫通孔が磁極保持部材２３に形成されている。第２磁極２２のネジ孔は、例えば、図１７に示すように各凸部２２ｂの径方向内側における第２円環部２２ａに形成されるが、該位置に限定されるものではない。
【0086】
ボルト１３８のネジ部を第２磁極２２のネジ孔に螺合させることによって、第２磁極２２が磁極保持部材２３にボルト１３８で固定される（すなわちボルト止めされる）。当該ボルト止めにより、第２磁極２２を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。したがって、第１磁極２１および第２磁極２２を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。
【0087】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【0088】
上記第１実施形態では、爪部２１ｂに対応する径方向隙間１６に永久磁石２７を配置しているが、永久磁石２７を該径方向隙間１６に配置することなく、径方向隙間１６を空洞のままにすることもできる。
【0089】
上記第１実施形態では、磁極保持部材２３や凸部２２ｂに対する介在部材３０の固定方法として、スナップフィット結合による固定を例示したが、被係合面２２ｅ,２３ｅへの係合爪部３４の溶接またはろう付け、あるいは、開口部２６への係合爪部３４のリベットカシメなどを用いることもできる。当該固定方法によって、第１磁極２１および第２磁極２２を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。
【0090】
上記第２実施形態では、永久磁石２７を第１磁極２１の爪部２１ｂでの径方向隙間１６に配置しているが、永久磁石２７を爪部２１ｂでの径方向隙間１６に配置することなく、径方向隙間１６を空洞のままにすることもできる。
【0091】
上記第２実施形態では、磁極保持部材２３に対する第１磁極２１および第２磁極２２の固定方法として、ボルト１３８によるボルト止めを例示したが、溶接、リベットカシメまたはろう付けなどを用いることもできる。当該固定方法によって、第１磁極２１および第２磁極２２を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。
【0092】
回転電機１の概略構成を示す図１において、固定子３の位置と界磁コイル７の位置とを入れ替えて、界磁コイル７が回転子２の径方向外側に配置され、固定子３が回転子２に対して軸方向にシフトして配置される構成にすることもできる。この場合、回転子２と固定子３との間には、第１エアギャップ１１が形成される一方、回転子２と界磁コイル７との間には、第２エアギャップ１２が形成される。
【0093】
上記実施の形態では、回転子２が、動力伝達装置４の外殻（同期回転部材）に固定されているが、例えば、動力伝達装置４がトルクコンバータである場合、動力伝達装置４の外殻（同期回転部材）は、トルクコンバータのフロントカバーやエンジン８側に連結されるドライブプレートである。同様の機能を有する同期回転部材は、例えば、摩擦式クラッチのクラッチカバー、摩擦式クラッチのエンジン８側に連結されるフライホイール、フルードカップリングの外殻、フルードカップリングのエンジン８側に連結されるドライブプレートなどである。
【0094】
上記実施の形態では、一例として、回転電機１を回転軸１０に沿ってエンジン８と変速機９との間に配置している。しかしながら、回転電機１を、オルタネータと置換したり、エンジン８の出力軸に接続したり、エンジン８と変速機９との間に配置したり、変速機９と駆動軸との間に配置したり、駆動軸そのものに装着したりすることもできる。
【0095】
この発明の回転電機１は、車両用に限定されるものでなく、広く一般的な発電機および電動機にも使用できる。
【0096】
この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。
【0097】
この発明の一態様に係る回転電機１は、
交流電流により回転磁界を発生する固定子巻線１４を備える固定子３と、
前記固定子３に対して回転軸１０を中心に回転自在に保持される回転子２と、
直流電流により前記回転子２を励磁する界磁コイル７とを備え、
前記回転子２は、
第１円環部２１ａと、前記第１円環部２１ａから前記回転軸１０の軸方向に延びる複数の爪部２１ｂとを有する第１磁極２１と、
第２円環部２２ａと、前記第２円環部２２ａの外周面において径方向に突出する複数の凸部２２ｂとを有する第２磁極２２とを備え、
前記回転子２においては、
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂと前記第２磁極２２の前記凸部２２ｂとが、周方向に交互に位置して、
前記第１磁極２１と前記第２磁極２２との間に、径方向隙間１６、周方向隙間１７および軸方向隙間１８を設けることにより、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２が非接触状態に保たれており、
前記回転子２は、前記径方向隙間１６または前記周方向隙間１７に配設された非磁性体の隙間配設部材３０；１３０をさらに備え、
前記隙間配設部材３０；１３０が、前記第１磁極２１と前記第２磁極２２とのうちの少なくとも一方に対して軸方向に係止され、前記第１磁極２１と前記第２磁極２２とを軸方向に位置決めする軸方向位置決め部３２，３４；１３２を有することを特徴とする。
交流電流により回転磁界を発生する固定子巻線１４を備える固定子３と、
前記固定子３に対して回転軸１０を中心に回転自在に保持される回転子２と、
直流電流により前記回転子２を励磁する界磁コイル７とを備え、
前記回転子２は、
第１円環部２１ａと、前記第１円環部２１ａから前記回転軸１０の軸方向に延びる複数の爪部２１ｂとを有する第１磁極２１と、
第２円環部２２ａと、前記第２円環部２２ａの外周面において径方向に突出する複数の凸部２２ｂとを有する第２磁極２２とを備え、
前記回転子２においては、
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂと前記第２磁極２２の前記凸部２２ｂとが、周方向に交互に位置して、
前記第１磁極２１と前記第２磁極２２との間に、径方向隙間１６、周方向隙間１７および軸方向隙間１８を設けることにより、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２が非接触状態に保たれており、
前記回転子２は、前記径方向隙間１６または前記周方向隙間１７に配設された非磁性体の隙間配設部材３０；１３０をさらに備え、
前記隙間配設部材３０；１３０が、前記第１磁極２１と前記第２磁極２２とのうちの少なくとも一方に対して軸方向に係止され、前記第１磁極２１と前記第２磁極２２とを軸方向に位置決めする軸方向位置決め部３２，３４；１３２を有することを特徴とする。
【0098】
上記構成によれば、径方向隙間１６または周方向隙間１７に配設された非磁性体の隙間配設部材３０；１３０によって第１磁極２１および第２磁極２２の径方向位置決めまたは周方向位置決めが行われるとともに、隙間配設部材３０；１３０の軸方向位置決め部３２，３４；１３２によって軸方向位置決めが行われる。したがって、隙間配設部材３０；１３０が複数の機能を提供することによって、第１磁極２１および第２磁極２２が、径方向または周方向と軸方向とにおいて非接触状態を保ちながら位置決めされる構造を簡易に且つ容易に達成できる。
【0099】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記隙間配設部材３０は、前記径方向隙間１６に配設され、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２の径方向位置決めを行う。
前記隙間配設部材３０は、前記径方向隙間１６に配設され、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２の径方向位置決めを行う。
【0100】
上記実施形態によれば、隙間配設部材３０が複数の機能を提供することによって、第１磁極２１および第２磁極２２が、径方向と軸方向とにおいて非接触状態を保ちながら位置決めされる構造を簡易に且つ容易に達成できる。
【0101】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記回転子２は、前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂを径方向に保持する非磁性体の磁極保持部材２３をさらに備える。
前記回転子２は、前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂを径方向に保持する非磁性体の磁極保持部材２３をさらに備える。
【0102】
上記実施形態によれば、第１磁極２１の爪部２１ｂは、磁極保持部材２３によって径方向に対して保持されるので、回転時に作用する遠心力に抗することができる。
【0103】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記磁極保持部材２３は、前記周方向隙間１７に配設される張出部２８を備える。
前記磁極保持部材２３は、前記周方向隙間１７に配設される張出部２８を備える。
【0104】
上記実施形態によれば、張出部２８によって第１磁極２１と第２磁極２２との間での周方向の位相ズレが解消されるので、第１磁極２１と第２磁極２２との間でトルクが確実に伝達される。
【0105】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記回転子２は、軸方向一側において係合凹部３８を有するとともに軸方向他側において被係合面２２ｅを有し、
前記隙間配設部材３０は、軸方向一側において前記係合凹部３８に係合する係合突出部３２を有するとともに軸方向他側において前記被係合面２２ｅに係合する係合爪部３４を有し、
前記係合突出部３２および前記係合爪部３４は、前記軸方向位置決め部として働く。
前記回転子２は、軸方向一側において係合凹部３８を有するとともに軸方向他側において被係合面２２ｅを有し、
前記隙間配設部材３０は、軸方向一側において前記係合凹部３８に係合する係合突出部３２を有するとともに軸方向他側において前記被係合面２２ｅに係合する係合爪部３４を有し、
前記係合突出部３２および前記係合爪部３４は、前記軸方向位置決め部として働く。
【0106】
上記実施形態によれば、係合凹部３８に係合する係合突出部３２と、回転子２の被係合面２２ｅに係合する係合爪部３４とによって、軸方向位置決めを簡易に且つ容易に達成できる。
【0107】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記回転子２が軸方向一側において係合凹部３８を有するとともに、前記磁極保持部材２３が軸方向他側において被係合面２３ｅを有し、
前記隙間配設部材３０は、軸方向一側において前記係合凹部３８に係合する係合突出部３２を有するとともに軸方向他側において前記被係合面２３ｅに係合する係合爪部３４を有し、
前記係合突出部３２および前記係合爪部３４は、前記軸方向位置決め部として働く。
前記回転子２が軸方向一側において係合凹部３８を有するとともに、前記磁極保持部材２３が軸方向他側において被係合面２３ｅを有し、
前記隙間配設部材３０は、軸方向一側において前記係合凹部３８に係合する係合突出部３２を有するとともに軸方向他側において前記被係合面２３ｅに係合する係合爪部３４を有し、
前記係合突出部３２および前記係合爪部３４は、前記軸方向位置決め部として働く。
【0108】
上記実施形態によれば、係合凹部３８に係合する係合突出部３２と、磁極保持部材２３の被係合面２３ｅに係合する係合爪部３４とによって、軸方向位置決めを簡易に且つ容易に達成できる。
【0109】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記界磁コイル７が、前記回転子２に対して前記回転軸１０の軸方向に並んで配置される。
前記界磁コイル７が、前記回転子２に対して前記回転軸１０の軸方向に並んで配置される。
【0110】
上記実施形態によれば、界磁コイル７の径方向の厚みを厚くして界磁コイル７の磁束を大きくできるとともに、設計の自由度を大きくできる。
【0111】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂと周方向の同一位置であり且つ前記爪部２１ｂの内周面と前記第２円環部２２ａの外周面との間の前記径方向隙間１６に永久磁石２７をさらに備える。
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂと周方向の同一位置であり且つ前記爪部２１ｂの内周面と前記第２円環部２２ａの外周面との間の前記径方向隙間１６に永久磁石２７をさらに備える。
【0112】
上記実施形態によれば、界磁コイル７による磁束に加えて永久磁石２７による磁束を利用することで、回転電機１の出力性能を向上させることができる。
【0113】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記隙間配設部材１３０は、前記周方向隙間１７に配設され、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２の周方向位置決めを行う。
前記隙間配設部材１３０は、前記周方向隙間１７に配設され、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２の周方向位置決めを行う。
【0114】
上記実施形態によれば、隙間配設部材１３０が複数の機能を提供することによって、第１磁極２１および第２磁極２２が、周方向と軸方向とにおいて非接触状態を保ちながら位置決めされる構造を簡易に且つ容易に達成できる。
【0115】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記回転子２は、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２を径方向に保持する非磁性体の磁極保持部材２３をさらに備える。
前記回転子２は、前記第１磁極２１および前記第２磁極２２を径方向に保持する非磁性体の磁極保持部材２３をさらに備える。
【0116】
上記実施形態によれば、第１磁極２１および第２磁極２２は、磁極保持部材２３によって径方向に対して保持されるので、回転時に作用する遠心力に抗することができる。
【0117】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記軸方向位置決め部１３２が前記爪部２１ｂに係合した状態で、前記隙間配設部材１３０は前記磁極保持部材２３に固定される。
前記軸方向位置決め部１３２が前記爪部２１ｂに係合した状態で、前記隙間配設部材１３０は前記磁極保持部材２３に固定される。
【0118】
上記実施形態によれば、第１磁極２１および第２磁極２２が、径方向と周方向と軸方向とにおいて非接触状態を保ちながら固定される。
【0119】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記爪部２１ｂが、前記凸部２２ｂと対面する側において前記周方向に突出する係合凸部１２１ｄを有し、
前記隙間配設部材１３０が、前記磁極保持部材２３と対面しない側において、前記係合凸部１２１ｄに対して前記軸方向に係合する軸方向係合部１３２を有して、
前記隙間配設部材１３０の前記軸方向係合部１３２が、前記爪部２１ｂの前記係合凸部１２１ｄに係合する。
前記爪部２１ｂが、前記凸部２２ｂと対面する側において前記周方向に突出する係合凸部１２１ｄを有し、
前記隙間配設部材１３０が、前記磁極保持部材２３と対面しない側において、前記係合凸部１２１ｄに対して前記軸方向に係合する軸方向係合部１３２を有して、
前記隙間配設部材１３０の前記軸方向係合部１３２が、前記爪部２１ｂの前記係合凸部１２１ｄに係合する。
【0120】
上記実施形態によれば、隙間配設部材１３０の軸方向係合部１３２が爪部２１ｂの係合凸部１２１ｄに係合するので、軸方向の係合が容易に達成できる。
【0121】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂが、前記磁極保持部材２３側の端縁において第１先端係止部２１ｃを有し、
前記第２磁極２２の前記凸部２２ｂが、前記磁極保持部材２３側の端縁において第２先端係止部１２２ｃを有し、
前記磁極保持部材２３が、外周側において前記第１先端係止部２１ｃおよび前記第２先端係止部１２２ｃに嵌合する嵌合部１２３ａを有する。
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂが、前記磁極保持部材２３側の端縁において第１先端係止部２１ｃを有し、
前記第２磁極２２の前記凸部２２ｂが、前記磁極保持部材２３側の端縁において第２先端係止部１２２ｃを有し、
前記磁極保持部材２３が、外周側において前記第１先端係止部２１ｃおよび前記第２先端係止部１２２ｃに嵌合する嵌合部１２３ａを有する。
【0122】
上記実施形態によれば、第１磁極２１および第２磁極２２は、磁極保持部材２３によって径方向に対して固定的に保持される。
【0123】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記第１先端係止部２１ｃの外周面および前記第２先端係止部１２２ｃの外周面が、前記回転軸１０の軸心を中心とする同じ周上に位置する。
前記第１先端係止部２１ｃの外周面および前記第２先端係止部１２２ｃの外周面が、前記回転軸１０の軸心を中心とする同じ周上に位置する。
【0124】
上記実施形態によれば、第１先端係止部２１ｃおよび各第２先端係止部１２２ｃと磁極保持部材２３の嵌合部１２３ａとの間での嵌合が容易である。
【0125】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記磁極保持部材２３への前記隙間配設部材１３０の固定が、ボルト止め、溶接、リベットカシメまたはろう付けである。
前記磁極保持部材２３への前記隙間配設部材１３０の固定が、ボルト止め、溶接、リベットカシメまたはろう付けである。
【0126】
上記実施形態によれば、隙間配設部材１３０を磁極保持部材２３に対して容易に且つ確実に固定できる。
【0127】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記界磁コイル７が、前記回転子２に対して前記回転軸１０の前記軸方向に並んで配置される。
前記界磁コイル７が、前記回転子２に対して前記回転軸１０の前記軸方向に並んで配置される。
【0128】
上記実施形態によれば、界磁コイル７の径方向の厚みを厚くして界磁コイル７の磁束を大きくできるとともに、設計の自由度を大きくできる。
【0129】
また、一実施形態の回転電機１では、
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂと周方向の同一位置であり且つ前記爪部２１ｂの内周面と前記第２円環部２２ａの外周面との間の前記径方向隙間１６に永久磁石２７をさらに備える。
前記第１磁極２１の前記爪部２１ｂと周方向の同一位置であり且つ前記爪部２１ｂの内周面と前記第２円環部２２ａの外周面との間の前記径方向隙間１６に永久磁石２７をさらに備える。
【0130】
上記実施形態によれば、界磁コイル７による磁束に加えて永久磁石２７による磁束を利用することで、回転電機１の出力性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【0131】
１…回転電機（ブラシレス巻線界磁型回転電機）
２…回転子
３…固定子
４…動力伝達装置
５…ケース
６…界磁コア
７…界磁コイル
８…エンジン
９…変速機
１０…回転軸
１１…第１エアギャップ
１２…第２エアギャップ
１４…固定子巻線
１６…径方向隙間
１７…周方向隙間
１８…軸方向隙間
２１…第１磁極
２１ａ…第１円環部
２１ｂ…爪部
２１ｃ…第１先端係止部
１２１ｄ…係合凸部
２１ｅ…被係合面
２２…第２磁極
２２ａ…第２円環部
２２ｂ…凸部
１２２ｃ…第２先端係止部
２２ｄ…磁石係止部
２２ｅ…被係合面
２３…磁極保持部材
２３ａ…基部
１２３ａ…嵌合部
２３ｂ…係止部
２３ｅ…被係合面
２６…開口部
２６ａ…一方の開口部
２６ｂ…他方の開口部
２６ｃ…一方の導入穴
２６ｄ…一方の係合穴
２６ｅ…他方の導入穴
２６ｆ…他方の係合穴
２７…永久磁石
２７ｅ…被係合面
２８…張出部
３０…介在部材（隙間配設部材）
３１…円環基部
３２…係合突出部（軸方向位置決め部）
３２ａ…第１係合突出部
３２ｂ…第２係合突出部
３３…脚部
３３ａ…一方の脚部
３３ｂ…他方の脚部
３４…係合爪部（軸方向位置決め部）
３４ａ…一方の係合爪部（軸方向位置決め部）
３４ｂ…他方の係合爪部（軸方向位置決め部）
３８…係合凹部
３８ａ…第１係合凹部
３８ｂ…第２係合凹部
１３０…スペーサ部材（隙間配設部材）
１３０ａ…一方のスペーサ部材
１３０ｂ…他方のスペーサ部材
１３１…ネジ孔
１３２…軸方向係合部（軸方向位置決め部）
１３３…係合端部
１３４…係合凹部
１３８…ボルト
２…回転子
３…固定子
４…動力伝達装置
５…ケース
６…界磁コア
７…界磁コイル
８…エンジン
９…変速機
１０…回転軸
１１…第１エアギャップ
１２…第２エアギャップ
１４…固定子巻線
１６…径方向隙間
１７…周方向隙間
１８…軸方向隙間
２１…第１磁極
２１ａ…第１円環部
２１ｂ…爪部
２１ｃ…第１先端係止部
１２１ｄ…係合凸部
２１ｅ…被係合面
２２…第２磁極
２２ａ…第２円環部
２２ｂ…凸部
１２２ｃ…第２先端係止部
２２ｄ…磁石係止部
２２ｅ…被係合面
２３…磁極保持部材
２３ａ…基部
１２３ａ…嵌合部
２３ｂ…係止部
２３ｅ…被係合面
２６…開口部
２６ａ…一方の開口部
２６ｂ…他方の開口部
２６ｃ…一方の導入穴
２６ｄ…一方の係合穴
２６ｅ…他方の導入穴
２６ｆ…他方の係合穴
２７…永久磁石
２７ｅ…被係合面
２８…張出部
３０…介在部材（隙間配設部材）
３１…円環基部
３２…係合突出部（軸方向位置決め部）
３２ａ…第１係合突出部
３２ｂ…第２係合突出部
３３…脚部
３３ａ…一方の脚部
３３ｂ…他方の脚部
３４…係合爪部（軸方向位置決め部）
３４ａ…一方の係合爪部（軸方向位置決め部）
３４ｂ…他方の係合爪部（軸方向位置決め部）
３８…係合凹部
３８ａ…第１係合凹部
３８ｂ…第２係合凹部
１３０…スペーサ部材（隙間配設部材）
１３０ａ…一方のスペーサ部材
１３０ｂ…他方のスペーサ部材
１３１…ネジ孔
１３２…軸方向係合部（軸方向位置決め部）
１３３…係合端部
１３４…係合凹部
１３８…ボルト
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】