JP2014073011A - 回転電機用ステータ及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転電機用ステータ及び回転電機に係り、外径の精度が低いステータをケースに固定する際のステータ中心とケース中心との位置出しを行うことにある。
【解決手段】ステータコア２４と、ステータコイル２８と、を備える回転電機用ステータ１０において、ステータコア２４は、外周面から外径側に向けて突出して延びる耳部としての取付部３８を有し、その取付部３８の外周面は、該回転電機用ステータ１０をケース２０に固定するうえでの位置合わせ面を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、回転電機用ステータ及び回転電機に係り、特に、ステータ中心とケース中心との位置出しを行ううえで好適な回転電機用ステータ、及び、その回転電機用ステータを備える回転電機に関する。

従来、ロータと、ロータの外径側に配置され、ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、を備える回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる回転電機において、ステータは、ステータコアと、ステータコイルと、を有している。ステータコアとしては、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアが用いられることがある。ステータコアが電磁鋼板コアからなる例えば埋込構造永久磁石同期電動機（ＩＰＭ）では、ステータをモータケースに固定するうえで必要なステータ中心とケース中心との位置出し（芯出し）を、その複数の電磁鋼板が積層されたステータコアの外径とケースの内径とを合致させることで実現させるのが一般的である。

特開平６−３５１２０６号公報

しかし、例えばハイブリッド励磁式回転電機の如く、ステータが、複数の電磁鋼板が積層されたステータ積層コアと、そのステータ積層コアの外径側に配置された３次元磁路用の軟磁性コアと、からなる二重構造であると、上記の手法でステータ中心とケース中心との位置出しを行うことは困難である。これは、外径側にある軟磁性コアが、積層コアと異なり、円環状に一体成形されておらず、接着などにより外径側に貼り付けてあるだけであるので、外径側に積層コアが配置される構造に比べて、外径の精度が低下するためである。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、外径の精度が低いステータをケースに固定する際のステータ中心とケース中心との位置出しを行うことが可能な回転電機用ステータ及び回転電機を提供することを目的とする。

上記の目的は、ステータコアと、ステータコイルと、を備える回転電機用ステータであって、前記ステータコアは、外周面から外径側に向けて突出して延びる耳部を有し、前記耳部の外周面は、該回転電機用ステータをケースに固定するうえでの位置合わせ面を有する回転電機用ステータにより達成される。

また、上記の目的は、上記回転電機用ステータと、前記回転電機用ステータが固定されるケースと、を備え、前記耳部と前記ケースの内周面とが嵌め合う回転電機により達成される。

本発明によれば、外径の精度が低いステータをケースに固定する際のステータ中心とケース中心との位置出しを行うことができる。

本発明の一実施例である回転電機用ステータを備える回転電機の構造を表した斜視図である。 本発明の一実施例である回転電機を軸中心線を含む平面で切断した際の断面図である。 本発明の一実施例である回転電機を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図である。 本発明の一実施例である回転電機を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図である。 本発明の一実施例である回転電機用ステータの全体斜視図及び分解斜視図である。 本発明の一実施例である回転電機用ステータを軸方向から見た際の図である。

以下、図面を用いて、本発明に係る回転電機用ステータ及び回転電機の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である回転電機用ステータ１０を備える回転電機１２の構造を表した斜視図を示す。尚、図１には、一部がカットされた回転電機１２が示されている。図２は、本実施例の回転電機１２を軸中心線を含む平面で切断した際の断面図を示す。図３は、本実施例の回転電機１２を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図を示す。図４は、本実施例の回転電機１２を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図を示す。図５は、本実施例の回転電機用ステータ１０の全体斜視図及び分解斜視図を示す。また、図６は、本実施例の回転電機用ステータ１０を軸方向から見た際の図を示す。

本実施例の回転電機１２は、例えば、三次元的に形成される磁路によってロータを軸回りに回転させるいわゆるハイブリッド励磁式回転電機である。回転電機１２は、軸回りに回転可能なロータ１４と、ロータ１４を回転させる回転磁界を発生させる回転電機用ステータ１０（以下、単にステータ１０と称す。）と、を備えている。ロータ１４は、軸方向両端において軸受１６，１８を介してケース２０に回転可能に支持されている。ステータ１０は、ロータ１４の外径側に配置されており、ケース２０に固定されている。ロータ１４とステータ１０とは、互いに径方向に所定長のエアギャップ２２を介して対向している。

ステータ１０は、ステータコア２４と、ステータコイル２８と、を有している。ステータコア２４は、中空円筒状に形成されている。ステータコア２４には、内周面にステータティース２６が形成されている。ステータティース２６は、ステータコア２４の径方向内方すなわち軸中心に向けて突出していると共に、ステータコア２４の軸方向端部間で軸方向に延在している。ステータティース２６は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１２個や１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。

各ステータティース２６にはそれぞれ、ステータコイル２８が巻き付けられている。ステータコイル２８は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１２個や１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各ステータコイル２８はそれぞれ、回転電機１２が例えば三相交流モータに適用される場合は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの何れかを構成する。

ステータコア２４は、軸方向に分割されており、第１ステータコア３０と、第２ステータコア３２と、第３ステータコア３４と、を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４は、互いに軸方向に並んでいる。第１及び第３ステータコア３０，３４は、軸方向両端に配置されている。第２ステータコア３２は、軸方向中央に配置されており、軸方向で第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とに挟まれている。ステータコア２４は、軸方向中央の第２ステータコア３２と、その第２ステータコア３２を軸方向両側で挟む第１及び第３ステータコア３０，３４と、に軸方向で分割される。

第１〜第３ステータコア３０〜３４は、それぞれ中空円筒状に形成されており、互いに略同じ内径及び互いに略同じ外径を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４はそれぞれ、円環状に形成されたバックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａと、そのバックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａの内周面から軸中心に向けて突出するステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂと、からなる。各第１〜第３ステータコア３０〜３４それぞれにおいて、バックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａとステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂとは互いに一体に形成されている。尚、第２ステータコア３２において、バックヨーク部３２ａとステータティース部３２ｂとは、それぞれ別体で設けられることとしてもよい。

第１〜第３ステータコア３０〜３４のステータティース３０ｂ，３２ｂ，３４ｂは、互いに軸方向に並ぶように設けられており、全体として上記のステータティース２６を構成する。また、ステータコイル２８は、ステータティース２６ごとに巻かれており、周方向に並んだステータティース２６間のスロットにおいては第１〜第３ステータコア３０〜３４を軸方向に貫くように形成されている。

第１及び第３ステータコア３０，３４はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアである。また、第２ステータコア３２は、鉄などの軟磁性材料、具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。第２ステータコア３２の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗に比べて小さい。

ステータコア２４は、また、ヨーク３６を有している。ヨーク３６は、第１〜第３ステータコア３０〜３４の外径側に設けられた薄肉円筒状の部材である。ヨーク３６は、第１〜第３ステータコア３０〜３４の外周全周を覆うように形成されており、第１〜第３ステータコア３０〜３４を外周側から支持している。ヨーク３６は、第２ステータコア３２と同様に、絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。ヨーク３６の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗よりも小さい。尚、ヨーク３６と第２ステータコア３２とは、互いに一体に形成されていてもよい。ヨーク３６は、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の外周面に接着固定される。第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とは、ヨーク３６及び第２ステータコア３２を介して互いに磁気的に結合される。

また、ステータコア２４は、ステータ１０をケース２０に取り付け固定するための取付部３８を有している。取付部３８は、ヨーク３６の外周面から外径側に向けて突出して延びる耳部である。取付部３８は、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されている。取付部３８は、第１ステータコア３０と一体に形成された取付部３８ａと、第３ステータコア３４と一体に形成された取付部３８ｂと、両取付部３８ａ，３８ｂで挟まれる取付部３８ｃと、を有している。

取付部３８ｃは、第２ステータコア３２の外径側に配置されており、第２ステータコア３２とは別体でブロック状に構成されている。尚、取付部３８ｃは、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されることに代えて、第２ステータコア３２と一体に形成されることとしてもよい。取付部３８は、ヨーク３６の外周面に対して周方向に複数箇所（例えば３箇所）設けられている。取付部３８には、軸方向に貫通する貫通穴４０が設けられている。ステータ１０は、取付部３８の貫通穴４０を貫通するボルト４２がケース２０に締結されることによりケース２０に固定される。

ロータ１４は、ステータ１０の内径側に配置されている。ロータ１４は、シャフト５０と、ロータコア５２と、を有している。シャフト５０は、軸方向に延びており、軸方向両端側でステータ１０の軸方向端部から延出している。尚、シャフト５０は、少なくとも軸方向一方側でステータ１０の軸方向端部から延出していればよい。シャフト５０は、所定の鉄損を有する材料、具体的にはＳ４５Ｃなどの炭素鋼で形成されている。ロータコア５２は、シャフト５０の外径側に配置されてそのシャフト５０に支持される外径側ロータコア５４を有している。外径側ロータコア５４は、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外周面に固定されている。

外径側ロータコア５４は、軸方向に分割されており、第１外径側ロータコア５６と、第２外径側ロータコア５８と、を有している。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８はそれぞれ、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外径側に配置されてシャフト５０に支持されている。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８とは、互いに軸方向に環状の隙間６０を空けて離間している。隙間６０は、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の内径側の部位から外径側の部位にかけて略同じ大きさを有するように形成されている。

第１外径側ロータコア５６の外周面は、第１ステータコア３０の内周面と径方向で対向している。すなわち、第１外径側ロータコア５６の外周面と第１ステータコア３０の内周径面とは互いに径方向で対向している。また、第２外径側ロータコア５８の外周面は、第３ステータコア３４の内周面と径方向で対向している。すなわち、第２外径側ロータコア５８の外周面と第３ステータコア３４の内周面とは互いに径方向で対向している。隙間６０は、第２ステータコア３２の内周面に面しており、第２ステータコア３２の内径側に設けられている。

第１外径側ロータコア５６の外周部には、ロータティース６２が形成されている。ロータティース６２は、第１外径側ロータコア５６の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６２は、第１外径側ロータコア５６の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。

周方向において互いに隣接するロータティース６２の間にはそれぞれ、永久磁石６４がロータティース６２と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６４は、第１外径側ロータコア５６の外径側に配置されている。永久磁石６４は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６４は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６４は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６４は、所定の極性（例えば、外径側をＮ極としかつ内径側をＳ極とする。）に着磁されている。

永久磁石６４の外径側端面とロータティース６２の外径側端面とは、軸中心から略同じ距離に形成されている。第１外径側ロータコア５６は、永久磁石６４で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６４で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６２に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第１外径側ロータコア５６は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に所定数（例えば１２個）の極数を有している。

また、第２外径側ロータコア５８の外周部には、ロータティース６６が形成されている。ロータティース６６は、第２外径側ロータコア５８の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６６は、第２外径側ロータコア５８の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。

周方向において互いに隣接するロータティース６６の間にはそれぞれ、永久磁石６８がロータティース６６と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６８は、第２外径側ロータコア５８の外径側に配置されている。永久磁石６８は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６８は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６８は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６８は、上記の永久磁石６４の極性とは異なる所定の極性（例えば、外径側をＳ極としかつ内径側をＮ極とする。）に着磁されている。すなわち、永久磁石６８と永久磁石６４とは、互いに反転した極性を有している。

永久磁石６８の外径側端面とロータティース６６の外径側端面とは、軸中心から互いに略同じ距離になる位置に形成されている。第２外径側ロータコア５８は、永久磁石６８で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６８で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６６に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第２外径側ロータコア５８は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に第１外径側ロータコア５６の極数と同じ所定数（例えば１２個）の極数を有している。

第１外径側ロータコア５６の永久磁石励磁磁極と、第２外径側ロータコア５８の永久磁石非励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１外径側ロータコア５６の永久磁石６４と第２外径側ロータコア５８のロータティース６６とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。また、第１外径側ロータコア５６の永久磁石非励磁磁極と、第２外径側ロータコア５８の永久磁石励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１外径側ロータコア５６のロータティース６２と第２外径側ロータコア５８の永久磁石６８とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。

上記の隙間６０には、すなわち、第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との軸方向における間には、ロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル７０が配置されている。励磁コイル７０は、銅線などの電線からなり、隙間６０の略全域を埋めている。励磁コイル７０は、シャフト５０の回りに環状に形成されており、トロイダル巻きされている。励磁コイル７０は、径方向各部における軸方向の厚さが互いに略均一となるように形成されている。励磁コイル７０は、シャフト５０の外径側に配置されていると共に、第２ステータコア３２の内径側に配置されており、第２ステータコア３２と径方向で対向している。

励磁コイル７０は、ステータ１０（具体的には、ステータコア２４の第２ステータコア３２）に対して固定されている。励磁コイル７０のステータ１０への固定は、保持部材７１を用いて行われる。保持部材７１は、環状の励磁コイル７０を内径側から保持できるように、断面Ｕ字状又は断面コの字状に形成された樹脂などからなるクリップ部材である。保持部材７１は、シャフト５０の回りの周方向に複数設けられている。励磁コイル７０は、複数の保持部材７１がそれぞれ、励磁コイル７０の径方向内側端面及び軸方向端面に当接してその励磁コイル７０を保持しつつステータ１０に取り付けられることにより、ステータ１０に固定される。図５には、周方向に複数設けられた保持部材７１により励磁コイル７０がステータ１０に固定される状態が示されている。

尚、励磁コイル７０をステータ１０に固定する手法としては、励磁コイル７０を第１〜第３ステータコア３０〜３４に直接固定することとしてもよいし、例えば、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の互いに面する軸方向端面、又は、第２ステータコア３２の内周面に穴を空け、その穴を通して保持部材７１を引っ掛けることにより、励磁コイル７０のステータ１０への固定を実現することとしてもよい。

励磁コイル７０のリード線７７は、ステータ１０内を通って、具体的には図１に示す如く、ステータ１０のステータコア２４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出され、コントローラに接続される。リード線７７は、ステータティース２６間のスロットにおいて、ステータコイル２８に対して絶縁されている。励磁コイル７０には、コントローラから直流電流が供給される。励磁コイル７０に直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この磁束量は、励磁コイル７０に供給される直流電流に応じた大きさである。

シャフト５０は、中空形状に形成されている。シャフト５０は、径が比較的大きな大径円筒部７２と、径が比較的小さな小径円筒部７４，７６と、を有している。小径円筒部７４，７６は、軸方向両端に設けられている。シャフト５０は、小径円筒部７４，７６において軸受１６，１８を介してケース２０に支持される。大径円筒部７２は、軸方向中央に設けられており、軸方向両端の小径円筒部７４，７６に挟まれている。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８は、大径円筒部７２の外径側に配置されてその大径円筒部７２に支持されており、その大径円筒部７２の外周面に固定されている。

また、ロータコア５２は、シャフト５０の内径側に配置されてそのシャフト５０に支持される内径側ロータコア８０を有している。内径側ロータコア８０は、ロータコア５２の第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８並びに励磁コイル７０の内径側に配置されている。シャフト５０の大径円筒部７２内には、中空空間８２が形成されている。内径側ロータコア８０は、大径円筒部７２の中空空間８２内に収容されており、大径円筒部７２の内周面に接着固定されている。内径側ロータコア８０は、軟磁性材料具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成されている。内径側ロータコア８０は、鉄損がシャフト５０の鉄損に比べて小さい材料で形成されている。

内径側ロータコア８０は、周方向に分割されており、軸方向から見て扇状に形成された複数（例えば６個）のロータコア片８４からなる。内径側ロータコア８０の周方向における分割は、周方向において等間隔（等角度）で行われ、各ロータコア片８４は、互いに同じ形状を有している。内径側ロータコア８０の周方向における分割数すなわちロータコア片８４の数は、外径側ロータコア５４における第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の極数又はその極数の約数である。例えば、極数が“１２”である場合は、分割数は“２”、“３”、“４”、“６”、又は“１２”である（図３及び図４において分割数は“６”である）。

内径側ロータコア８０の周方向における分割は、また、ロータ１４やシャフト５０の軸中心と、ロータ１４の第１及び第２外径側ロータコア５６，５８において周方向に交互に配置された永久磁石６４，６８及びロータティース６２，６６（すなわち、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極）のうちの二以上のものの各周方向中心と、を通る線上で行われる。すなわち、内径側ロータコア８０の周方向における分割面を含む各平面はそれぞれ、ロータ１４やシャフト５０の軸中心を通ると共に、何れかの永久磁石６４，６８及びロータティース６２，６６（すなわち、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極）の周方向中心を通る。

また、内径側ロータコア８０は、軸方向端部に軸方向に空いた切欠穴８６，８８を有している。切欠穴８６，８８は、軸方向両端に設けられている。切欠穴８６，８８は、径が軸方向端面から軸方向中央にかけて小さくなるようにテーパ状又は階段状に形成されている。切欠穴８６，８８の軸方向端部（最浅部）の径は、シャフト５０の大径円筒部７２の内径と略一致し、かつ、切欠穴８６，８８の軸方向中央部（最深部）の径は、所定の径である。内径側ロータコア８０は、軸方向中央部で径方向に所定の厚みを有する一方、軸方向両端部それぞれで軸方向中央部の厚みよりも小さい厚みを有する。シャフト５０の大径円筒部７２の径方向の厚みは、モータトルクを伝達するのに必要な強度を維持するような厚さに設定され、内径側ロータコア８０の軸方向中央部における径方向の厚みは、励磁コイル７０によって発生する磁束が飽和しない所定の厚さに設定されるため、内径側ロータコア８０の軸方向中央部における径方向の厚みは、シャフト５０の大径円筒部７２の径方向の厚みよりも大きい。

切欠穴８６と切欠穴８８とは、互いに軸方向中央側で連通しており、最深部同士で互いに軸方向に貫通する貫通穴８９を通じて接続している。すなわち、内径側ロータコア８０は、貫通穴８９が形成されるように中空形状に形成されている。内径側ロータコア８０の切欠穴８６，８８及び貫通穴８９はすべて、シャフト５０の軸中心線上に設けられている。内径側ロータコア８０の貫通穴８９は、切欠穴８６，８８の最深部の径と略同じ径を有している。

ロータ１４は、軸方向に２分割されている。シャフト５０は、軸方向に２分割されており、互いに嵌合する２つのカップ状部材９０，９２からなる。シャフト５０の軸方向分割位置は、軸方向の略中央である。カップ状部材９０は、小径円筒部７４と、大径円筒部７２の一部（具体的には、小径円筒部７４に接続する側の半分）と、を有している。カップ状部材９２は、小径円筒部７６と、大径円筒部７２の一部（具体的には、小径円筒部７６に接続する側の半分）と、を有している。シャフト５０は、カップ状部材９０とカップ状部材９２とが互いに嵌合することにより形成される。カップ状部材９０には第１外径側ロータコア５６が、また、カップ状部材９２には第２外径側ロータコア５８が、それぞれ支持される。第１外径側ロータコア５６はカップ状部材９０の外周面に、また、第２外径側ロータコア５８はカップ状部材９２の外周面に、それぞれ固定される。

カップ状部材９０，９２にはそれぞれ、軸中心上で軸方向に空いたボルト穴９４，９６が形成されている。ボルト穴９４，９６は、内径側ロータコア８０の貫通穴８９の径と略同じ径を有している。カップ状部材９０，９２のボルト穴９４，９６及び内径側ロータコア８０の貫通穴８９には、ボルト９８が挿入される。カップ状部材９０とカップ状部材９２とは、互いに嵌合しつつ、ボルト９８により締結される。

尚、内径側ロータコア８０は、軸方向に２分割されていてもよい。この場合、内径側ロータコア８０の軸方向分割位置は、シャフト５０の軸方向分割位置に対応していてもよく、軸方向の略中央であってもよい。また、内径側ロータコア８０の分割された一方はシャフト５０のカップ状部材９０の内周面に、また、内径側ロータコア８０の分割された他方はカップ状部材９２の内周面に、それぞれ接着固定されることとすればよい。

上記の回転電機１２の構造において、周方向に複数設けられたステータコイル２８それぞれに適切なタイミングで交流電流が供給されると、それぞれのステータコイル２８の内側を径方向に貫いて還流する磁束が発生する。この磁束の発生は、ロータ１４の回転に合わせて行われる。かかる磁束が発生すると、ロータ１４が周方向に力を受け、そのロータ１４を軸回りに回転させるトルクが発生する。

また、環状の励磁コイル７０に直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束は、第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極→内径側ロータコア８０→第２又は第１外径側ロータコア５８，５６の永久磁石非励磁磁極→エアギャップ２２→ステータコア２４→エアギャップ２２→第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極からなる経路で流通する。かかる磁束が発生すると、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極が励磁される。この電磁石による磁束は、永久磁石６４，６８による磁束を弱め或いは強める。また、この電磁石による磁束量は、励磁コイル７０に流す直流電流の大きさに応じて調整される。

従って、本実施例の回転電機１２によれば、ステータコイル２８を用いた電磁石による磁束によりロータ１４をステータ１０に対して回転させるトルクを発生させることができると共に、永久磁石６４，６８による磁束と励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束との合成磁束により、回転電機１２全体で発生させるトルクを調整することができる。すなわち、ステータコイル２８を用いた電磁石による磁束と永久磁石６４，６８による磁束と励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束との合成磁束により三次元的に形成される磁路によって、ロータ１４をステータ１０に対して回転させるトルクを発生させることができ、ロータ１４を適切に回転させることができる。

また、上記の回転電機１２において、ステータ１０は、ステータコア２４を備えている。ステータコア２４は、軸方向に分割された第１〜第３ステータコア３０〜３４と、第１〜第３ステータコア３０〜３４の外周全周を覆うようにそれら第１〜第３ステータコア３０〜３４の外径側に設けられた薄肉円筒状のヨーク３６と、を有している。第２ステータコア３２は、軸方向中央に配置されており、軸方向で第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とに挟まれている。

上記した第１及び第３ステータコア３０，３４はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアである。また、第２ステータコア３２及びヨーク３６はそれぞれ、鉄などの軟磁性材料、具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。すなわち、ステータ１０は、径方向において二重構造となるステータコア２４からなり、互いに異なる部材又は材料により構成される、内径側ステータコアとしての第１及び第３ステータコア３０，３４と、外径側ステータコアとしてのヨーク３６と、を備えている。

ステータコア２４は、また、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されると共に、内径側ステータコアとしての第１及び第３ステータコア３０，３４と一体に形成される取付部３８ａ，３８ｂを有する取付部３８を有している。取付部３８は、外径側ステータコアとしてのヨーク３６の外周面から外径側に向けて突出して延びる耳部である。すなわち、内径側ステータコアとしての第１及び第３ステータコア３０，３４は、外径側ステータコアとしてのヨーク３６の外周面から外径側に向けて突出して延びる取付部３８ａ，３８ｂを有している。

取付部３８は、ヨーク３６の外周面に対して周方向に複数箇所（例えば３箇所）設けられている。各取付部３８それぞれの外周面は、ステータ１０をケース２０に固定するうえで基準となる基準面として形成された位置合わせ面を有しており、ステータ１０の内径すなわち少なくとも第１及び第３ステータコア３０，３４の内径と同心円となる円弧状に形成されている。ケース２０の内周面には、径方向外側に向けて凹んだ凹部１００が設けられている。凹部１００の底面は、ケース２０の軸中心を中心とする円弧状に形成されている。凹部１００は、ステータ１０の取付部３８に合わせて、ケース２０の内周面に周方向に複数箇所（例えば３箇所）設けられている。取付部３８と凹部１００とはそれぞれ、互いに合致した嵌め合う形状に形成されている。

かかる回転電機１２の構造においては、ステータコア２４においてヨーク３６の外周面から外径側に向けて突出する取付部３８が、ヨーク３６の内径側にある第１及び第３ステータコア３０，３４と一体で形成されるので、その取付部３８の外周面がなす円の中心と第１及び第３ステータコア３０，３４の内周面がなす円の中心とを互いに一致させることが容易となり、ステータ１０のヨーク３６における外径精度が低くても、そのステータ１０自体の外径側と内径側との同軸出しを精度良く行うことが可能となる。

このため、本実施例の回転電機１２によれば、ステータ１０をケース２０に固定する際に周方向に複数設けられた取付部３８をケース２０の内周面の凹部１００に嵌めることで、ステータ１０の軸中心とケース２０の軸中心とを互いに一致させることができ、それらの位置出しを行うことができる。従って、本実施例によれば、ヨーク３６における外径精度が低くても、ステータ１０をケース２０に所望の位置関係で取り付け固定することができるので、回転電機１２として所望のモータ性能を発揮させることが可能である。また、ステータ１０の軸中心とケース２０の軸中心との位置出しを容易に行うことができるので、ステータ１０のケース２０への組み付けを低コストでかつ精度よく行うことが可能である。

尚、上記の実施例においては、第１及び第３ステータコア３０，３４が特許請求の範囲に記載した「内径側ステータコア」に、ヨーク３６が特許請求の範囲に記載した「外径側ステータコア」に、取付部３８が特許請求の範囲に記載した「耳部」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、ステータコア２４の有する取付部３８の外周面を、第１及び第３ステータコア３０，３４の内径と同心円となる円弧状に形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その取付部３８の外周面が、ステータ１０をケース２０に固定するうえで基準となる基準面として形成された位置合わせ面を有していれば、円弧状以外の形状に形成されていてもよい。

また、上記の実施例においては、取付部３８を周方向に複数箇所設けることとしているが、少なくとも２箇所設けられていればよい。尚、ステータ１０の軸中心とケース２０の軸中心との位置出しを的確に行ううえでは、３箇所以上設けられているのが望ましい。ただ、本実施例の如く上記の取付部３８の外周面が第１及び第３ステータコア３０，３４の内径と同心円となる円弧状に形成されている構造では、その取付部３８を２箇所設けることとすれば十分であり、この場合は、ステータ１０の歩留まり率の向上などを図ることができる。尚、複数の取付部３８を周方向において等間隔で配置することとするのがよい。

また、上記の実施例においては、回転電機１２が三次元的に形成される磁路によってロータ１４を軸回りに回転させるハイブリッド励磁式回転電機であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、直流電流の流通により発生する磁束がステータ軸方向に流れるＤＣ界磁モータに適用することとしてもよい。

更に、上記の実施例は、ステータコア２４が互いに異なる部材により構成される第１及び第３ステータコア３０，３４とヨーク３６とを備える二重構造であるステータ１０について、ステータコア２４において外径側のヨーク３６の外周面から外径側に向けて突出する取付部３８を内径側の第１及び第３ステータコア３０，３４と一体で形成したうえで、その取付部３８の外周面を、ステータ１０をケース２０に固定するうえでの位置合わせ面とするものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステータコアが単一の部材により構成される一重構造であるステータについて、ステータコアの外周面から外径側に向けて突出する取付部の外周面を、ステータをケースに固定するうえでの位置合わせ面とするものに適用することとしてもよい。

１０ 回転電機用ステータ
１２ 回転電機
１４ ロータ
２０ ケース
２４ ステータコア
２６ ステータティース
２８ ステータコイル
３０ 第１ステータコア
３２ 第２ステータコア
３４ 第３ステータコア
３６ ヨーク
３８ 取付部
４０ 貫通穴
４２ ボルト
１００ 凹部

Claims (9)

1. ステータコアと、ステータコイルと、を備える回転電機用ステータであって、
   前記ステータコアは、外周面から外径側に向けて突出して延びる耳部を有し、
   前記耳部の外周面は、該回転電機用ステータをケースに固定するうえでの位置合わせ面を有することを特徴とする回転電機用ステータ。
2. 前記ステータコアは、互いに異なる部材により構成される内径側ステータコア及び外径側ステータコアを備える二重構造であり、
   前記耳部は、前記内径側ステータコアに、前記外径側ステータコアの外周面から外径側に向けて突出して形成されることを特徴とする請求項１記載の回転電機用ステータ。
3. 前記内径側ステータコアは、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアであることを特徴とする請求項２記載の回転電機用ステータ。
4. 前記外径側ステータコアは、絶縁コーディングされた軟磁性体粉末を圧縮成型して形成された圧粉コアであることを特徴とする請求項２又は３記載の回転電機用ステータ。
5. 前記耳部の外周面は、ステータ内径と同心円となる円弧状に形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の回転電機用ステータ。
6. 前記耳部は、前記ステータコアの外周面に対して３箇所設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の回転電機用ステータ。
7. 前記耳部は、前記ステータコアの外周面に対して２箇所設けられていることを特徴とする請求項５記載の回転電機用ステータ。
8. 請求項１乃至７の何れか一項記載の回転電機用ステータと、
   前記回転電機用ステータが固定されるケースと、を備え、
   前記耳部と前記ケースの内周面とが嵌め合うことを特徴とする回転電機。
9. 前記ステータコアが、互いに異なる部材により構成される内径側ステータコア及び外径側ステータコアを備える二重構造であり、かつ、前記耳部が、前記内径側ステータコアに、前記外径側ステータコアの外周面から外径側に向けて突出して形成される、直流電流の流通により発生する磁束がステータ軸方向に流れるＤＣ界磁モータであって、
   ステータ軸方向に流れる磁束を通す前記外径側ステータコアが、絶縁コーディングされた軟磁性体粉末を圧縮成型して形成された圧粉コアであることを特徴とする請求項８記載の回転電機。