JP7104340B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本開示は、回転電機に関する。

ステータコアを構成する第１コア及び第２コアが圧粉鉄心で構成されたクローポールモータが知られている。第１コアは、円板形状の連結底板と、連結底板の周縁から軸方向に突出する複数の爪磁極と、連結底板の中心部から爪磁極と同方向に突出する円形継鉄部とを備える。一方、第２コアは、第１コアの円形継鉄部に接合する円板形状の連結底板と、連結底板の周縁から第１コアの複数の爪磁極とは逆方向に突出する複数の爪磁極とを備える（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－２０１２９９号公報

圧粉磁心をプレス成形してステータコアを形成する場合、通常、モータの軸方向にプレスするため、軸方向の寸法精度が低下することがある。例えば、上述の従来技術のように、第１コアと第２コアが軸方向で接合する形態では、その接合面に意図しない隙間ができる、または、接合した状態の高さが大きな誤差を含む場合がある。

本開示は、軸方向の寸法精度の低下を抑制可能な回転電機を提供する。

本開示の一態様として、
回転自在に構成される略円筒状又は略円柱状のロータと、前記ロータの径方向に配置され前記ロータの回転軸心を囲む略環状のステータと、を備え、
前記ステータは、
前記回転軸心の周囲を略環状に巻き回される巻線と、
前記巻線の周囲を包囲するように設けられ、圧粉磁心から形成されたステータコアと、を有し、
前記ステータコアは、
前記ステータの軸方向に前記巻線を挟んで対向する複数のコアを有し、
前記複数のコアは、それぞれ、
前記複数のコアのうちの他のコアと接触又は近接するヨークと、
前記ヨークから前記ロータに向かって前記径方向に突出する一又は複数の爪磁極と、を有し、
前記複数のコアのうちの一のコアの前記一又は複数の爪磁極は、前記一のコアの前記ヨークが接触又は近接する前記他のコアの爪磁極と、前記ステータの周方向で交互に並ぶように形成されており、
前記ヨークは、前記軸方向に略平行な少なくとも一つのヨーク面を有し、前記他のコアに前記ヨーク面で接触又は近接する、回転電機が提供される。

この構成によれば、軸方向の寸法精度の低下を抑制できる。

上記の回転電機において、
前記ヨーク面の前記軸方向の長さは、前記ヨークの前記軸方向の長さの半分を超えてもよい。

この構成によれば、前記ヨーク面を通る磁束を増やすことができる。

上記の回転電機において、
前記一のコアは、前記他のコアに前記ヨーク面のみで接触又は近接してもよい。

この構成によれば、軸方向の寸法精度の低下を更に抑制できる。

上記の回転電機において、
前記一のコアは、前記周方向で前記他のコアに前記ヨーク面で接触又は近接してもよい。

この構成によれば、軸方向と周方向の寸法精度の低下を抑制できる。

上記の回転電機において、
前記一のコアは、前記径方向で前記他のコアに前記ヨーク面で接触又は近接してもよい。

この構成によれば、軸方向と径方向の寸法精度の低下を抑制できる。

上記の回転電機において、
前記ヨーク面は、前記軸方向の平面視で、前記複数の爪磁極のうちの少なくとも一つの爪磁極の前記周方向の幅中心と前記ロータの回転軸心とを結ぶ線上にあってもよい。

この構成によれば、磁束が通る磁気回路の磁気抵抗を低減できる。

上記の回転電機において、
前記複数のコアの形状は、互いに同一であってもよい。

この構成によれば、前記複数のコアを共通の金型で成形できる。

上記の回転電機において、
前記ヨークは、前記周方向に等間隔に配置され前記周方向に等幅の複数の内歯を有し、
前記複数の爪磁極の各々の爪磁極の前記周方向の幅中心と、前記複数の内歯のうち前記幅中心に最も近い内歯の前記周方向の端との間の前記周方向の角度をθ_α、前記複数の爪磁極の数をｎ、前記複数の内歯の各々の前記周方向の両端の間の前記周方向の角度をθ_β、前記複数の内歯の数をＮとするとき、
θ_α＝１８０／（２×ｎ）
θ_β＝３６０／（２×Ｎ）
が成立してもよい。

この構成によれば、前記複数のコアを互いに同一の形状に形成できるので、前記複数のコアを共通の金型で成形できる。

上記の回転電機において、
ｎは、Ｎと等しくてもよく、Ｎの倍数でもよい。

この構成によれば、複数のコアの組み付け性が向上する。

第１実施形態における回転電機の一例を示す斜視図である。 第１実施形態におけるステータの一例を示す斜視図である。 第１実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。 第１実施形態におけるステータユニットの一例を示す分解斜視図である。 第１実施形態におけるコアの一例を軸方向視で示す平面図である。 第２実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。 第２実施形態におけるステータユニットの一例を示す分解斜視図である。 第２実施形態におけるコアの一例を軸方向視で示す平面図である。 第３実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。 第３実施形態におけるコアの一例を示す斜視図である。 第４実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。 第４実施形態における一方のコアの一例を軸方向視で示す平面図である。 第４実施形態における他方のコアの一例を軸方向視で示す平面図である。 第５実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。 第５実施形態におけるコアの一例を示す斜視図である。 第５実施形態におけるコアの一例を軸方向視で示す平面図である。 第６実施形態におけるステータユニットの一例を示す分解斜視図である。 図１４の矢視Ａ－Ａにおけるヨークの第１構成例を示す断面図である。 図１４の矢視Ａ－Ａにおけるヨークの第２構成例を示す断面図である。

以下、実施形態を説明する。

図１は、第１実施形態における回転電機の一例を示す斜視図である。図１に示すモータ１は、回転電機の一例である。モータ１は、ステータ１３の径方向の外側にロータ１０が配置されるアウタロータ型のクローポールモータである。モータ１は、例えば、空気調和機の圧縮機、ファン等に搭載される。

モータ１は、回転自在に構成される略円筒状のロータ１０と、ロータ１０の径方向の内側に配置されロータ１０の回転軸心ＡＸを囲む略環状のステータ１３と、を備える。

ロータ１０は、ステータ１３に対して、モータ１の径方向（以下、単に「径方向」ともいう）の外側に配置され、回転軸心ＡＸまわりに回転可能に構成される。ロータ１０は、ロータコア１１と、複数（この例では、２０個）の永久磁石１２とを含む。

ロータコア１１は、例えば、略円筒形状を有し、モータ１の回転軸心ＡＸと円筒形状の軸心とが略一致するように配置される。ロータコア１１は、モータ１の軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）において、ステータ１３と略同等の長さを有し、磁性材料（例えば、鋼板、鋳鉄又は圧粉磁心など）により形成される。ロータコア１１は、軸方向において一の部材で構成されてもよいし、軸方向に積層される複数（例えば、後述するステータユニットの数に対応する数）の部材を組み合わせて構成されてもよい。

複数の永久磁石１２は、ロータコア１１の内周面において、周方向に等間隔で複数（本例では、２０個）並べられる。複数の永久磁石１２は、それぞれ、ロータコア１１の軸方向の略一端から略他端までの間に存在するように形成されている。永久磁石１２は、例えば、ネオジム焼結磁石やフェライト磁石である。

複数の永久磁石１２は、それぞれ、径方向の両端に異なる磁極が着磁されている。複数の永久磁石１２のうちの周方向で隣接する二つの永久磁石１２は、ステータ１３に面する径方向の内側に互いに異なる磁極が着磁されている。そのため、ステータ１３の径方向の外側には、周方向で、径方向の内側にＮ極が着磁された永久磁石１２と、径方向の内側にＳ極が着磁された永久磁石１２とが交互に配置される。

複数の永久磁石１２は、それぞれ、軸方向において、一の磁石部材で構成されていてもよいし、軸方向に分割される複数（例えば、軸方向に積層される後述のステータユニットの数に対応する数）の磁石部材で構成されていてもよい。この場合、軸方向に分割される永久磁石１２を構成する複数の磁石部材は、ステータ１３に面する径方向の内側に全て同じ磁極が着磁される。

なお、周方向に配置される複数の永久磁石１２は、例えば、周方向で異なる磁極が交互に着磁される円環状のリング磁石やプラスチック磁石等、周方向において、一の部材で構成される永久磁石に置換されてもよい。この場合、周方向において、一の部材で構成される永久磁石は、軸方向においても、一の部材で構成され、全体として、一の部材で構成されてもよい。また、周方向において、一の部材で構成される永久磁石は、複数の永久磁石１２の場合と同様、軸方向において、複数の部材に分割されていてもよい。また、周方向において、一の部材で構成されるプラスチック磁石が採用される場合、ロータコア１１は、省略されてもよい。なお、永久磁石は、複数であるか一の部材で構成されるかによらず、周方向に所定の極数に着磁され、または、配置される。

図２は、第１実施形態におけるステータの一例を示す斜視図である。具体的には、図２は、図１に示すロータ１０の図示を省略した図である。図２に示すステータ１３は、ロータ１０（ロータコア１１及び永久磁石１２）の径方向の内側に配置される。ステータ１３は、ロータ１０の回転軸心ＡＸを囲む略環状に形成された部材である。この例では、ステータ１３は、軸方向に積層される複数（この例では、３つ）のステータユニット１４～１６と、複数（この例では、２つ）の非磁性体層１７，１８とを含む。

ステータ１３は、互いに略同一構造の複数相（この例では、三相）分のステータユニット１４～１６を有する。具体的には、ステータ１３は、Ｕ相に対応するステータユニット１４と、Ｖ相に対応するステータユニット１５と、Ｗ相に対応するステータユニット１６とを有する。複数のステータユニット１４～１６は、周方向の位置が互いに電気角で１２０°異なるように配置される。

なお、モータ１（ステータ１３）の相は、三相に限られず、単相でも、多相（二相又は四相以上）でもよい。

ステータ１３は、軸方向に隣り合うステータユニット１４，１５の間に非磁性体層１７を有し、軸方向に隣り合うステータユニット１５，１６の間に非磁性体層１８を有する。非磁性体層１７により、異なる二相の隣り合うステータユニット１４，１５の間での磁束漏れを抑制できる。非磁性体層１８により、異なる二相の隣り合うステータユニット１５，１６の間での磁束漏れを抑制できる。

非磁性体層１７は、軸方向で隣接する、Ｕ相のステータユニット１４とＶ相のステータユニット１５との間に設けられるＵＶ相間部材である。非磁性体層１７は、例えば、軸方向に所定の厚みを有する略円板形状又は略円柱形状を有し、中心部分に不図示の挿通部材が挿通される挿通孔が形成される。非磁性体層１８についても同様であってよい。非磁性体層１８は、軸方向で隣接する、Ｖ相のステータユニット１５とＷ相のステータユニット１６との間に設けられるＶＷ相間部材である。

図３は、第１実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。図４は、第１実施形態におけるステータユニットの一例を示す分解斜視図である。上述のステータユニット１５，１６は、図３，４に示すステータユニット１４と略同一構造のため、ステータユニット１５，１６の構成の説明については、ステータユニット１４の説明を援用することで省略する。

ステータユニット１４は、回転軸心ＡＸの周囲を略環状に巻回される巻線１９と、巻線１９の周囲を包囲するように設けられるステータコア９と、不図示の挿通部材が挿通される挿通孔８（図３参照）とを有する。ステータコア９は、圧粉磁心から形成される。圧粉磁心から形成されることで、高周波での鉄損を低減できる。ステータコア９は、ステータ１３の軸方向に巻線１９を挟んで対向する複数のコア２０，４０を有する。

複数のコア２０，４０は、巻線１９の周囲を取り囲むように設けられる。複数のコア２０，４０は、互いに同一形状である。

図４に示されるように、コア２０は、ヨーク２１と、複数の爪磁極２２と、中心孔２３とを有し、コア４０は、ヨーク４１と、複数の爪磁極４２と、中心孔４３とを有する。

ヨーク２１，４１は、軸方向視で円環形状を有すると共に、軸方向に所定の厚みを有する。ヨーク２１は、複数のコア２０，４０のうち自身のコア２０とは異なる他のコア４０と接触又は近接する。ヨーク２１は、略環状の第１ヨーク部２４と、他のコア４０と接触する第２ヨーク部２５とを有する。ヨーク４１は、複数のコア２０，４０のうち自身のコア４０とは異なる他のコア２０と接触又は近接する。ヨーク４１は、略環状の第１ヨーク部４４と、他のコア２０と接触する第２ヨーク部４５とを有する。

第２ヨーク部２５は、第１ヨーク部２４の内周面２４ａから他のコア４０に向かって所定量だけ突出し、この例では、周方向に間隔を空けて配置された複数の内歯２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）を含む部位である。第２ヨーク部４５は、第１ヨーク部４４の内周面４４ａから他のコア２０に向かって所定量だけ突出し、この例では、周方向に間隔を空けて配置された複数の内歯４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）を含む部位である。

複数の爪磁極２２は、ヨーク２１の第１ヨーク部２４の外周面２４ｂにおいて、周方向に等間隔で配置される。複数の爪磁極２２は、それぞれ、ヨーク２１の第１ヨーク部２４の外周面２４ｂから、ロータ１０に向かって径方向の外側に突出する。複数の爪磁極４２は、ヨーク４１の第１ヨーク部４４の外周面４４ｂにおいて、周方向に等間隔で配置される。複数の爪磁極４２は、それぞれ、ヨーク４１の第１ヨーク部４４の外周面４４ｂから、ロータ１０に向かって径方向の外側に突出する。爪磁極２２は、爪磁極部２７を含み、爪磁極４２は、爪磁極部４７を含む。

爪磁極部２７は、所定の幅を有し、ヨーク２１の第１ヨーク部２４の外周面２４ｂから所定の長さだけ延び出す形で突出する。爪磁極部４７は、所定の幅を有し、ヨーク４１の第１ヨーク部４４の外周面４４ｂから所定の長さだけ延び出す形で突出する。

更に、爪磁極２２は、爪磁極部２８を含み、爪磁極４２は、爪磁極部４８を含む。これにより、巻線１９の電機子電流により磁化される爪磁極２２，４２の磁極面とロータ１０との対向面積を相対的に広く確保することができる。そのため、モータ１のトルクを相対的に増加させ、モータ１の出力を向上させることができる。

爪磁極部２８は、爪磁極部２７の先端から一対のコア２０，４０のうちの他のコア４０に向かって軸方向に所定の長さだけ延び出す形で突出する。例えば、爪磁極部２８は、爪磁極部２７からの距離に依らず幅が一定に形成される。爪磁極部４８は、爪磁極部４７の先端から一対のコア２０，４０のうちの他のコア２０に向かって軸方向に所定の長さだけ延び出す形で突出する。例えば、爪磁極部４８は、爪磁極部４７からの距離に依らず幅が一定に形成される。

なお、爪磁極部２８，４８は、省略されてもよい。

中心孔２３は、第２ヨーク部２５の複数の内歯２６の内周面によって囲まれる貫通孔である。中心孔４３は、第２ヨーク部４５の複数の内歯４６の内周面によって囲まれる貫通孔である。コア２０，４０を組み合わせることで、中心孔２３，４３は、挿通孔８（図３参照）を形成する。

巻線１９は、軸方向視で円環状に巻き回される導線である。巻線は、コイルとも称される。巻線１９の両端は、モータ１の外部端子に電気的に繋がっている。モータ１の外部端子は、電源から供給される電力でモータ１を駆動する駆動装置（例えば、インバータ等）と電気的に接続される。

巻線１９は、軸方向において、一対のコア２０，４０の間に配置される。巻線１９は、第１ヨーク部２４，４４の外周面２４ｂ，４４ｂよりも径方向で内側に位置する外周部１９ａと、第１ヨーク部２４，４４の内周面２４ａ，４４ａよりも径方向で外側に位置する内周部１９ｂとを有するように、巻き回されている。

巻線１９が一対のコア２０，４０のうちの少なくとも一方に接触することで、巻線１９の放熱効果が向上する。例えば、巻線１９は、第１ヨーク部２４と第１ヨーク部４４の一方又は両方に軸方向で接触した状態で、第１ヨーク部２４と第１ヨーク部４４との間に軸方向に挟まれている。巻線１９は、第２ヨーク部２５と第２ヨーク部４５の一方又は両方に接触してもよい。巻線１９は、不図示のボビンを介して、一対のコア２０，４０のうちの少なくとも一方に接触してもよい。

巻線１９は、コアモールド、ボビン（巻き枠）などの公知の方法で絶縁されてもよい。空芯コイルに絶縁テープ巻き又はモールドなどの絶縁方法もある。巻線１９の線材には、丸線、角線、リッツ線などの任意の線材を採用できるが、角線や整列巻した丸線が好ましい。

図３に示すように、一対のコア２０，４０は、一方のコア２０の爪磁極２２と他方のコア４０の爪磁極４２とが周方向で交互に配置されるように組み合わされる。具体的には、一のコア２０の複数の爪磁極２２は、他のコア４０の爪磁極４２と、ステータコア９の周方向（ステータ１３の周方向）で交互に並ぶように形成されている。なお、コア２０の爪磁極２２とコア４０の爪磁極４２の数がいずれも一つの場合もありうる。この場合、一の爪磁極２２が一の爪磁極４２と周方向で交互に並ぶように形成されるとは、一の爪磁極２２の一方の周方向に一の爪磁極４２が位置し、一の爪磁極４２のその一方の周方向に当該一の爪磁極２２が位置することを表す。

円環状の巻線１９に電機子電流が流れると、一対のコア２０，４０のうちの一方のコア２０の爪磁極２２と他方のコア４０の爪磁極４２とは、磁化され、互いに異なる磁極を有する。これにより、一対のコア２０，４０において、一方のコア２０から突出する一の爪磁極２２は、周方向で隣接し、他方のコア４０から突出する他の爪磁極４２と異なる磁極を有する。そのため、巻線１９に流れる電機子電流により、ステータコア９（一対のコア２０，４０）の周方向には、Ｎ極の爪磁極２２及びＳ極の爪磁極４２の組み合わせと、Ｎ極の爪磁極４２及びＳ極の爪磁極２２の組み合わせとが、交互に発生する。

巻線１９を挟んで一対のコア２０，４０を組み合わせた状態で、複数の内歯２６は、コア４０から軸方向に突き出ても突き出なくてもよく、複数の内歯４６は、コア２０から軸方向に突き出ても突き出なくてもよい。一対のコア２０，４０の内側にスペーサを挿入して、ステータコア９の軸方向の長さを調整してもよい。

一対のコア２０，４０のうち、一のコアのヨークは、軸方向に略平行な少なくとも一つのヨーク面を有し、他のコアに当該ヨーク面で接触又は近接する。この例では、コア２０のヨーク２１は、コア４０のヨーク４１のヨーク面４９に接触又は近接するヨーク面２９と、コア４０のヨーク４１のヨーク面５０に接触又は近接するヨーク面３０とを有する。

ヨーク面２９は、第２ヨーク部２５の複数の内歯２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）のそれぞれに設けられる表面であり、周方向の一方（図３，４では、時計回り方向）の側に面している。ヨーク面３０は、第２ヨーク部２５の複数の内歯２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）のそれぞれに設けられる表面であり、周方向の他方（図３，４では、反時計回り方向）の側に面している。ヨーク面５０は、第２ヨーク部４５の複数の内歯４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）のそれぞれに設けられる表面であり、周方向の一方（図３，４では、時計回り方向）の側に面している。ヨーク面４９は、第２ヨーク部４５の複数の内歯４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）のそれぞれに設けられる表面であり、周方向の他方（図３，４では、反時計回り方向）の側に面している。

複数の内歯２６は、それぞれ、複数の内歯４６のうち周方向で自身の両側に隣接する二つの内歯に接触又は近接する。言い換えれば、複数の内歯４６は、それぞれ、複数の内歯２６のうち周方向で自身の両側に隣接する二つの内歯に接触又は近接する。具体的には、ヨーク２１の内歯２６ａは、周方向の一方の側に隣接する内歯４６ａのヨーク面４９にヨーク面２９で接触又は近接し、周方向の他方の側に隣接する内歯４６ｄのヨーク面５０にヨーク面３０で接触又は近接する。他の内歯についても同様である。このように、複数のヨーク面２９は、それぞれ、複数のヨーク面４９のうち対応する一のヨーク面４９に接触又は近接し、複数のヨーク面３０は、それぞれ、複数のヨーク面５０のうち対応する一のヨーク面５０に接触又は近接する。

また、この例では、コア２０のヨーク２１は、コア４０のヨーク４１の内周面４４ａに接触又は近接する外周面３１を有し、コア４０のヨーク４１は、コア２０のヨーク２１の内周面２４ａに接触又は近接する外周面５１を有する。内周面２４ａ，４４ａ及び外周面３１，５１は、いずれも、軸方向に略平行なヨーク面の一つである。

外周面３１は、第２ヨーク部２５の複数の内歯２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）のそれぞれに設けられる湾曲した表面であり、径方向の外側に面している。外周面５１は、第２ヨーク部４５の複数の内歯４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）のそれぞれに設けられる湾曲した表面であり、径方向の外側に面している。

このように、第１実施形態におけるモータ１は、コア２０，４０のうちの一のコアのヨークは、軸方向に略平行な少なくとも一つのヨーク面を有し、他のコアに当該ヨーク面で接触又は近接する構成を有する。このような構成によれば、圧粉磁心を軸方向にプレスすることで、コア２０，４０を形成することができるが，プレス方向の寸法精度が悪化しても、当該ヨーク面はプレス方向に略平行であるので、当該ヨーク面の寸法精度が低下しにくい。したがって、ステータコア９の軸方向の寸法精度の低下を抑制できる。

また、コア２０，４０の各々の第２ヨーク部２５，４５は、全周に設けられるのではなく、周方向の合計長さが約半周分の複数の内歯２６，４６から構成されているので、コア２０，４０の軸方向における投影面積は狭くなる。その結果、圧粉磁心をプレスする時の圧力を小さくできるので、例えば、プレス機の小型化が可能となる。

また、ヨーク２１，４１が巻線１９に当たるまでコア２０，４０を軸方向に嵌め込むことで、コア２０，４０と巻線１９との間を密着させることができるので、例えば、巻線１９のコア２０，４０への放熱性が向上する。

なお、他のコアにヨーク面で接触する形態には、接合、嵌合、接着、圧接などが挙げられる。他のコアにヨーク面で近接する形態には、磁路の一部を形成する程度の微小な隙間を空けて近接する形態がある。

第１実施形態において、ヨーク面２９，３０の軸方向の長さは、ヨーク２１の軸方向の長さの半分を超え、この例では、ヨーク２１の軸方向の長さと略同じである。第１実施形態において、ヨーク面４９，５０の軸方向の長さは、ヨーク４１の軸方向の長さの半分を超え、この例では、ヨーク４１の軸方向の長さと略同じである。このような構成によれば、ヨーク面２９，３０，４９，５０を通る磁束を増やすことができるので、例えば、モータ１のトルクを増加させることができる。

第１実施形態において、コア２０は、コア４０にヨーク面（ヨーク面２９，３０及び外周面３１）のみで接触又は近接し、コア４０は、コア２０にヨーク面（ヨーク面４９，５０及び外周面５１）のみで接触又は近接している。このような構成によれば、圧粉磁心を軸方向にプレスしてコア２０，４０の各々を形成しても、当該ヨーク面はプレス方向に略平行であるので、当該ヨーク面の寸法精度が低下しにくい。したがって、ステータコア９の軸方向の寸法精度の低下を更に抑制できる。

第１実施形態において、コア２０は、周方向でコア４０にヨーク面２９，３０で接触又は近接し、コア４０は、周方向でコア２０にヨーク面４９，５０で接触又は近接している。このような構成によれば、圧粉磁心を軸方向にプレスしてコア２０，４０の各々を形成しても、当該ヨーク面はプレス方向に略平行であるので、当該ヨーク面の寸法精度が低下しにくい。したがって、ステータコア９の軸方向と周方向の寸法精度の低下を抑制できる。

第１実施形態において、コア２０は、径方向でコア４０にヨーク面（この例では、外周面３１）で接触又は近接し、コア４０は、径方向でコア２０にヨーク面（この例では、外周面５１）で接触又は近接している。このような構成によれば、圧粉磁心を軸方向にプレスしてコア２０，４０の各々を形成しても、当該ヨーク面はプレス方向に略平行であるので、当該ヨーク面の寸法精度が低下しにくい。したがって、ステータコア９の軸方向と径方向の寸法精度の低下を抑制できる。

第１実施形態において、複数のコア２０，４０の形状は、互いに同一である。このような構成によれば、複数のコア２０，４０を共通の金型で成形できる。したがって、例えば、ステータコア９の製造コストを削減できる。

図５は、第１実施形態におけるコアの一例を軸方向視で示す平面図である。上述のコア２０は、図５に示すコア４０と略同一構造のため、コア２０の構成の説明については、コア４０の説明を援用することで省略する。

コア４０ヨーク４１は、周方向に等間隔に配置され周方向に等幅の複数の内歯４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）と、周方向に等間隔に配置され周方向に等幅の複数の爪磁極４２とを有する。

角度θ_αは、複数の爪磁極４２の各々の爪磁極の周方向の幅中心５２と、複数の内歯４６のうち幅中心５２に最も近い内歯の周方向の端（この例では、ヨーク面４９）との間の周方向の角度を表す。より詳しくは、角度θ_αは、軸方向視で、一の爪磁極の幅中心５２とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ１と、その幅中心５２に最も近い内歯の周方向の端（この例では、ヨーク面４９）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ２との間の中心角である。

角度θ_βは、複数の内歯４６の各々の周方向の両端（この例では、ヨーク面４９，５０）の間の周方向の角度を表す。より詳しくは、角度θ_βは、軸方向視で、一の内歯の周方向の一端（この例では、ヨーク面４９）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ２と、当該一の内歯の周方向の他端（この例では、ヨーク面５０）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ３との間の中心角を表す。

複数の爪磁極４２の数をｎ、複数の内歯４６の数をＮとするとき、
θ_α＝１８０／（２×ｎ） ・・・式１
θ_β＝３６０／（２×Ｎ） ・・・式２
が成立すると、複数のコア２０，４０を互いに同一の形状に形成できるので、複数のコア２０，４０を共通の金型で成形できる。したがって、例えば、ステータコア９の製造コストを削減できる。

図５に示す例では、ｎ＝１０、Ｎ＝４であるので、上記の式１，２に基づき、「θ_α＝９°、θ_β＝４５°」に設定することで、複数のコア２０，４０を互いに同一の形状に形成できる。

図６は、第２実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。図７は、第２実施形態におけるステータユニットの一例を示す分解斜視図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

図６，７において、ステータコア９は、ステータ１３の軸方向に巻線１９を挟んで対向する複数のコア２０Ａ，４０Ａを有する。ステータユニット１４Ａは、複数の爪磁極２２，４２の個数及び形状が、第１実施形態におけるステータユニット１４と異なる。爪磁極部２８は、爪磁極部２７から軸方向で離れるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有する。爪磁極部４８は、爪磁極部４７から軸方向で離れるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有する。

図８は、第２実施形態におけるコアの一例を軸方向視で示す平面図である。上述のコア２０Ａは、図８に示すコア４０Ａと略同一構造のため、コア２０Ａの構成の説明については、コア４０Ａの説明を援用することで省略する。

図８に示す例では、爪磁極４２の数ｎが８、内歯４６の数Ｎが４であるので、「θ_α＝１１．２５°、θ_β＝４５°」に設定することで、複数のコア２０Ａ，４０Ａを互いに同一の形状に形成できる。

また、爪磁極４２の数（ｎ＝８）は内歯４６の数（Ｎ＝４）の倍数であるので、例えば、内歯２６ａを、内歯４６ｄと内歯４６ａとの間に進入させても内歯４６ａと内歯４６ｂとの間に進入させても、コア２０Ａとコア４０Ａとを組み付けできる。よって、コア２０Ａとコア４０Ａとの組み付け性が向上する。

図９は、第３実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

図９において、ステータコア９は、ステータ１３の軸方向に巻線１９を挟んで対向する複数のコア２０Ｂ，４０Ｂを有する。ステータユニット１４Ｂは、複数の内歯２６，４６の形状が、第２実施形態におけるステータユニット１４Ａと異なる。

図１０は、第３実施形態におけるコアの一例を示す斜視図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。上述のコア２０Ｂは、図１０に示すコア４０Ｂと略同一構造のため、コア２０Ｂの構成の説明については、コア４０Ｂの説明を援用することで省略する。

複数の内歯４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）は、それぞれ、第１ヨーク部４４の内周面４４ａから軸方向に離れるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有する。複数の内歯２６，４６がこのようなテーパ形状を有することで、コア２０Ｂとコア４０Ｂとの軸方向の組み付けが容易になる。

図１０に示す例では、爪磁極４２の数ｎが８、内歯４６の数Ｎが４であるので、「θ_α＝１１．２５°、θ_β＝４５°」に設定することで、複数のコア２０Ｂ，４０Ｂを互いに同一の形状に形成できる。

図１１は、第４実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

図１１において、ステータコア９は、ステータ１３の軸方向に巻線１９を挟んで対向する複数のコア２０Ｃ，４０Ｃを有する。ステータユニット１４Ｃは、一対のコア（コア２０Ｃ，４０Ｃ）が同一の形状でない点で、第２実施形態におけるステータユニット１４Ａと異なる。

図１２は、第４実施形態における一方のコアの一例を軸方向視で示す平面図である。図１３は、第４実施形態における他方のコアの一例を軸方向視で示す平面図である。図１２は、コア２０Ｃを示し、図１３は、コア４０Ｃを示す。

図１２において、角度θ_α１は、複数の爪磁極２２の各々の爪磁極の周方向の幅中心５２と、複数の内歯２６のうち幅中心５２に最も近い内歯の周方向の端（この例では、ヨーク面３０）との間の周方向の角度を表す。より詳しくは、角度θ_αは、軸方向視で、一の爪磁極の幅中心５２とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ１と、その幅中心５２に最も近い内歯の周方向の端（この例では、ヨーク面３０）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ２との間の中心角である。図１２は、θ_α１＝０°の場合を例示する。

図１２において、角度θ_βは、複数の内歯２６の各々の周方向の両端（この例では、ヨーク面２９，３０）の間の周方向の角度を表す。より詳しくは、角度θ_βは、軸方向視で、一の内歯の周方向の一端（この例では、ヨーク面３０）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ２と、当該一の内歯の周方向の他端（この例では、ヨーク面２９）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ３との間の中心角を表す。

図１３において、角度θ_α２は、複数の爪磁極４２の各々の爪磁極の周方向の幅中心５２と、複数の内歯４６のうち幅中心５２に最も近い内歯の周方向の端（この例では、ヨーク面４９）との間の周方向の角度を表す。より詳しくは、角度θ_α２は、軸方向視で、一の爪磁極の幅中心５２とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ１と、その幅中心５２に最も近い内歯の周方向の端（この例では、ヨーク面４９）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ２との間の中心角である。

図１３において、角度θ_βは、複数の内歯４６の各々の周方向の両端（この例では、ヨーク面４９，５０）の間の周方向の角度を表す。より詳しくは、角度θ_βは、軸方向視で、一の内歯の周方向の一端（この例では、ヨーク面４９）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ２と、当該一の内歯の周方向の他端（この例では、ヨーク面５０）とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ３との間の中心角を表す。

θ_α１とθ_α２が異なるコアを組み合わせる形態では、基準となる一方のコア２０Ｃのθ_α１とθ_βの値から、コア２０Ｃに対向するコア４０Ｃのθ_α２の値が算出される。その算出式は、
θ_α２＝２θ_α１＋θ_β／２ ・・・式３
となる。ただし、コア２０Ｃとコア４０Ｃとの間で、内歯の数及び形状は、等しい場合に限られる。

例えば、内歯の数（Ｎ＝４）の場合、上記の式２に基づき、「θ_β＝４５°」なので、θ_α１＝３０°のコア２０Ｃに対向するコア４０Ｃのθ_α２は、式３に基づき、３７．５°となる。例えば、内歯の数（Ｎ＝４）の場合、上記の式２に基づき、「θ_β＝４５°」なので、θ_α１＝０°のコア２０Ｃに対向するコア４０Ｃのθ_α２は、式３に基づき、２２．５°となる。

図１２において、ヨーク面３０は、軸方向の平面視で、複数の爪磁極２２のうち少なくとも一つの爪磁極の周方向の幅中心５２とロータ１０の回転軸心ＡＸとを結ぶ線Ｌ１上にある。爪磁極２２から回転軸心ＡＸに向けて入ってくる磁束は、内歯２６ａ側と内歯４６ｄ（図１３参照）側とに分かれるので、ヨーク面３０が線Ｌ１上にあると、ヨーク面３０を通る磁束は低減する。したがって、磁束が通る磁気回路の磁気抵抗を低減できるので、モータ１のトルクを増加させることができる。

図１４は、第５実施形態におけるステータユニットの一例を示す斜視図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

図１４において、ステータコア９は、ステータ１３の軸方向に巻線１９を挟んで対向する複数のコア２０Ｄ，４０Ｄを有する。ステータユニット１４Ｄは、複数の内歯２６の各々の周方向の幅及び複数の内歯４６の各々の周方向の幅が同一でない点で、第２実施形態におけるステータユニット１４Ａと異なる。

図１５は、第５実施形態におけるコアの一例を示す斜視図である。図１６は、第５実施形態におけるコアの一例を軸方向視で示す平面図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。上述のコア２０Ｄは、図１５，１６に示すコア４０Ｄと略同一構造のため、コア２０Ｄの構成の説明については、コア４０Ｄの説明を援用することで省略する。

内歯４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、それぞれ、第１ヨーク部４４の内周面４４ａからの距離に依らず、一定の湾曲幅（より具体的には、円弧長）で軸方向に突出する。内歯４６ａ，４６ｂ，４６ｃの各々の湾曲幅は、互いに異なる。

図１７は、第６実施形態におけるステータユニットの一例を示す分解斜視図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

図１７において、ステータコア９は、ステータ１３の軸方向に巻線１９を挟んで対向する複数のコア２０Ｅ，４０Ｅを有する。ステータユニット１４Ｅは、ヨーク２１，４１の形状が、第２実施形態におけるステータユニット１４Ａと異なる。

図１７に示すヨーク２１は、軸方向視で円環形状を有すると共に、軸方向に所定の厚みを有する。ヨーク２１は、略環状の第１ヨーク部２４と、他のコア４０と接触する第２ヨーク部２５とを有する。図１７に示す例では、第１ヨーク部２４は、略環状のヨーク２１の外周部分であり、第２ヨーク部２５は、略環状のヨーク２１の内周部分である。

図１７に示すヨーク４１は、軸方向視で円環形状を有すると共に、軸方向に所定の厚みを有する。ヨーク４１は、略環状の第１ヨーク部４４と、他のコア２０と接触する第２ヨーク部４５とを有する。図１７に示す例では、第１ヨーク部４４は、ヨーク２１の略環状部分であり、第２ヨーク部４５は、第１ヨーク部４４から他のコア２０に向かって所定量だけ突出する円筒状部分である。円筒状の第２ヨーク部４５の外側面は、第２ヨーク部２５（略環状のヨーク２１の内周部分）と接触又は近接する。

図１８は、図１４の矢視Ａ－Ａにおけるヨークの第１構成例を示す断面図であり、第２ヨーク部４５が第１ヨーク部４４と一体に形成された形態を例示している。図１９は、図１４の矢視Ａ－Ａにおけるヨークの第２構成例を示す断面図であり、第２ヨーク部４５が第１ヨーク部４４と別体に形成された形態を例示している。同様に、第１ヨーク部２４と第２ヨーク部２５も、一体に形成されても別体に形成されてもよい。図１４以外の他の実施形態についても、第１ヨーク部と第２ヨーク部は、一体に形成されても別体に形成されてもよい。

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が可能である。

例えば、ヨーク部において、軸方向に対向する面がある場合、軸方向に対向する面同士は接触しない、または、軸方向に略平行なヨーク面間の距離に対し、軸方向に対向する面間の距離を長くすると好適である。これにより、軸方向の寸法の誤差が大きくても、その誤差を吸収することができる。

例えば、上述の実施形態では、モータ１は、ステータ１３の径方向の外側にロータ１０が配置されるアウタロータ型のクローポールモータである。しかしながら、本開示に係る回転電機は、ステータの径方向の内側にロータが配置されるインナロータ型のクローポールモータにも適用できる。インナロータ型の場合、回転電機は、回転自在に構成される略円柱状のロータと、当該ロータの径方向の外側に配置され当該ロータの回転軸心を囲む略環状のステータと、を備える。

１ モータ
８ 挿通孔
９ ステータコア
１０ ロータ
１１ ロータコア
１２ 永久磁石
１３ ステータ
１４～１６ ステータユニット
１７，１８ 非磁性体層
１９ 巻線
１９ａ 外周部
１９ｂ 内周部
２０，４０ コア
２１，４１ ヨーク
２２，４２ 爪磁極
２３，４３ 中心孔
２４，４４ 第１ヨーク部
２４ａ，４４ａ 内周面
２４ｂ，４４ｂ 外周面
２５，４５ 第２ヨーク部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ 内歯
２７，２８，４７，４８ 爪磁極部
２９，３０，４９，５０ ヨーク面
３１，５１ 外周面
５２ 幅中心
ＡＸ 回転軸心
Ｌ１，Ｌ２ 線

Claims (9)

1. 回転自在に構成される略円筒状又は略円柱状のロータと、前記ロータの径方向に配置され前記ロータの回転軸心を囲む略環状のステータと、を備え、
   前記ステータは、
   前記回転軸心の周囲を略環状に巻き回される巻線と、
   前記巻線の周囲を包囲するように設けられ、圧粉磁心から形成されたステータコアと、を有し、
   前記ステータコアは、
   前記ステータの軸方向に前記巻線を挟んで対向する複数のコアを有し、
   前記複数のコアは、それぞれ、
   前記複数のコアのうちの他のコアと接触又は近接するヨークと、
   前記ヨークから前記ロータに向かって前記径方向に突出する一又は複数の爪磁極と、を有し、
   前記複数のコアのうちの一のコアの前記一又は複数の爪磁極は、前記一のコアの前記ヨークが接触又は近接する前記他のコアの爪磁極と、前記ステータの周方向で交互に並ぶように形成されており、
   前記ヨークは、前記軸方向に略平行な少なくとも一つのヨーク面を有し、
   前記一のコアの前記ヨーク面は、前記周方向で前記他のコアの前記ヨーク面に接触する面を含む、回転電機。
2. 回転自在に構成される略円筒状又は略円柱状のロータと、前記ロータの径方向に配置され前記ロータの回転軸心を囲む略環状のステータと、を備え、
   前記ステータは、
   前記回転軸心の周囲を略環状に巻き回される巻線と、
   前記巻線の周囲を包囲するように設けられ、圧粉磁心から形成されたステータコアと、を有し、
   前記ステータコアは、
   前記ステータの軸方向に前記巻線を挟んで対向する複数のコアを有し、
   前記複数のコアは、それぞれ、
   前記複数のコアのうちの他のコアと接触又は近接するヨークと、
   前記ヨークから前記ロータに向かって前記径方向に突出する一又は複数の爪磁極と、を有し、
   前記複数のコアのうちの一のコアの前記一又は複数の爪磁極は、前記一のコアの前記ヨークが接触又は近接する前記他のコアの爪磁極と、前記ステータの周方向で交互に並ぶように形成されており、
   前記ヨークは、前記軸方向に略平行な少なくとも一つのヨーク面を有し、
   前記一のコアの前記ヨーク面は、前記径方向で前記他のコアの前記ヨーク面に接触する面を含む、回転電機。
3. 回転自在に構成される略円筒状又は略円柱状のロータと、前記ロータの径方向に配置され前記ロータの回転軸心を囲む略環状のステータと、を備え、
   前記ステータは、
   前記回転軸心の周囲を略環状に巻き回される巻線と、
   前記巻線の周囲を包囲するように設けられ、圧粉磁心から形成されたステータコアと、を有し、
   前記ステータコアは、
   前記ステータの軸方向に前記巻線を挟んで対向する複数のコアを有し、
   前記複数のコアは、それぞれ、
   前記複数のコアのうちの他のコアと接触又は近接するヨークと、
   前記ヨークから前記ロータに向かって前記径方向に突出する一又は複数の爪磁極と、を有し、
   前記複数のコアのうちの一のコアの前記一又は複数の爪磁極は、前記一のコアの前記ヨークが接触又は近接する前記他のコアの爪磁極と、前記ステータの周方向で交互に並ぶように形成されており、
   前記ヨークは、前記軸方向に略平行な少なくとも一つのヨーク面を有し、
   前記一のコアの前記ヨーク面は、前記周方向で前記他のコアの前記ヨーク面に接触する面と、前記径方向で前記他のコアの前記ヨーク面に接触する面とを含む、回転電機。
4. 前記ヨーク面の前記軸方向の長さは、前記ヨークの前記軸方向の長さの半分を超える、請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記一のコアは、前記他のコアに前記ヨーク面のみで接触又は近接する、請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記ヨーク面は、前記軸方向の平面視で、前記複数の爪磁極のうちの少なくとも一つの爪磁極の前記周方向の幅中心と前記ロータの回転軸心とを結ぶ線上にある、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。
7. 前記複数のコアの形状は、互いに同一である、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。
8. 前記ヨークは、前記周方向に等間隔に配置され前記周方向に等幅の複数の内歯を有し、
   前記複数の爪磁極の各々の爪磁極の前記周方向の幅中心と、前記複数の内歯のうち前記幅中心に最も近い内歯の前記周方向の端との間の前記周方向の角度をθ_α、前記複数の爪磁極の数をｎ、前記複数の内歯の各々の前記周方向の両端の間の前記周方向の角度をθ_β、前記複数の内歯の数をＮとするとき、
   θ_α＝１８０／（２×ｎ）
   θ_β＝３６０／（２×Ｎ）
   が成立する、請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機。
9. ｎは、Ｎと等しい、又はＮの倍数である、請求項８に記載の回転電機。

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