(57)【要約】【課題】風切音および風損を低減する。【解決手段】回転電機１０は、ロータ１２を回転軸１３の軸方向の両側から挟み込む第１端面板３３および第２端面板３４と、ロータ１２の回転軸１３を支持する軸受ハウジング１４ｂと、コイル２３が装着されたステータ１１と、軸方向にステータ１１の端部から外方に突出する巻線渡り部２４と、軸方向に軸受ハウジング１４ｂからステータ１１に向かい突出して、巻線渡り部２４を径方向で支持する環状の第１巻線支持部材４１および第２巻線支持部材４２と、を備える。第１端面板３３は、径方向にロータ１１の先端面３２ａを超えてステータ１１に向かい延びる延長部３３ａを備え、延長部３３ａと第１巻線支持部材４１とはラビリンス構造を形成する。【選択図】図１
2015104153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
前記ロータを回転軸の軸方向の両側から挟み込む第１端面板および第２端面板と、
前記ロータの回転軸を支持するハウジングと、
巻線が装着されたステータと、
前記軸方向に前記ステータの端部から外方に突出する巻線渡り部と、
前記軸方向に前記ハウジングから前記ステータに向かい突出して、前記巻線渡り部を径方向で支持する環状の巻線支持部材と、
を備え、
前記第１端面板は、前記径方向に前記ロータの周面を超えて前記ステータに向かい延びる延長部を備え、
前記延長部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記第２端面板の前記径方向の端部は、前記径方向に前記ロータの周面よりも前記ステータから離間した位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１端面板および前記第２端面板の少なくとも何れかは、前記径方向に前記巻線支持部材とラップする径方向ラップ部を備え、
前記径方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記径方向ラップ部および前記巻線支持部材の互いの対向面の少なくとも何れかは、凹凸部を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第２端面板は、前記軸方向に前記巻線支持部材とラップする軸方向ラップ部を備え、
前記軸方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の回転電機。
【請求項６】
ロータと、
前記ロータを回転軸の軸方向の両側から挟み込む第１端面板および第２端面板と、
前記ロータの回転軸を支持するハウジングと、
巻線が装着されたステータと、
前記軸方向に前記ステータの端部から外方に突出する巻線渡り部と、
前記軸方向に前記ハウジングから前記ステータに向かい突出して、前記巻線渡り部を径方向で支持する巻線支持部材と、
を備え、
前記第１端面板および前記第２端面板の各々の前記径方向の端部は、前記径方向に前記ロータの周面よりも前記ステータから離間した位置に配置され、
前記第１端面板および前記第２端面板の各々は、前記径方向に前記巻線支持部材とラップする径方向ラップ部を備え、
前記径方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
前記径方向ラップ部および前記巻線支持部材の互いの対向面の少なくとも何れかは、凹凸部を備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記第１端面板および前記第２端面板の少なくとも何れかは、前記軸方向に前記巻線支持部材とラップする軸方向ラップ部を備え、
前記軸方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７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、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インナーロータ型のスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲモータ）において、ロータコアの外周形状の凹凸に起因する風損を低減するために、ロータコアの軸方向端部に端面板を設けた突極ロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６９６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係るＳＲモータにおいては、ロータ回転時の風切音および風損を、より一層、低減することが望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、風切音および風損を低減することが可能な回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る回転電機（例えば、実施形態での回転電機１０）は、ロータ（例えば、実施形態でのロータ１２）と、前記ロータを回転軸（例えば、実施形態での回転軸１３）の軸方向の両側から挟み込む第１端面板（例えば、実施形態での第１端面板３３）および第２端面板（例えば、実施形態での第２端面板３４）と、前記ロータの回転軸を支持するハウジング（例えば、実施形態での軸受ハウジング１４ｂ）と、巻線（例えば、実施形態でのコイル２３）が装着されたステータ（例えば、実施形態でのステータ１１）と、前記軸方向に前記ステータの端部から外方に突出する巻線渡り部（例えば、実施形態での巻線渡り部２４）と、前記軸方向に前記ハウジングから前記ステータに向かい突出して、前記巻線渡り部を径方向で支持する環状の巻線支持部材（例えば、実施形態での第１巻線支持部材４１、第２巻線支持部材４２）と、を備え、前記第１端面板は、前記径方向に前記ロータの周面（例えば、実施形態での先端面３２ａ）を超えて前記ステータに向かい延びる延長部（例えば、実施形態での延長部３３ａ）を備え、前記延長部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の回転電機では、前記第２端面板の前記径方向の端部（例えば、実施形態での端部３４ａ）は、前記径方向に前記ロータの周面よりも前記ステータから離間した位置に配置されてもよい。
【０００８】
（３）上記（１）または（２）に記載の回転電機では、前記第１端面板および前記第２端面板の少なくとも何れかは、前記径方向に前記巻線支持部材とラップする径方向ラップ部（例えば、実施形態での径方向ラップ部３３ｂ、径方向ラップ部３４ｂ）を備え、前記径方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成してもよい。
【０００９】
（４）上記（３）に記載の回転電機では、前記径方向ラップ部および前記巻線支持部材の互いの対向面の少なくとも何れかは、凹凸部（例えば、実施形態での凹凸部３３ｃ、凹凸部３４ｄ）を備えてもよい。
【００１０】
（５）上記（１）から（４）の何れか１つに記載の回転電機では、前記第２端面板は、前記軸方向に前記巻線支持部材とラップする軸方向ラップ部（例えば、実施形態での径方向突出部３４ｃ）を備え、前記軸方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成してもよい。
【００１１】
（６）本発明の他の態様に係る回転電機（例えば、実施形態での回転電機１０）は、ロータ（例えば、実施形態でのロータ１２）と、前記ロータを回転軸（例えば、実施形態での回転軸１３）の軸方向の両側から挟み込む第１端面板（例えば、実施形態での第１端面板３３）および第２端面板（例えば、実施形態での第２端面板３４）と、前記ロータの回転軸を支持するハウジング（例えば、実施形態での軸受ハウジング１４ｂ）と、巻線（例えば、実施形態でのコイル２３）が装着されたステータ（例えば、実施形態でのステータ１１）と、前記軸方向に前記ステータの端部から外方に突出する巻線渡り部（例えば、実施形態での巻線渡り部２４）と、前記軸方向に前記ハウジングから前記ステータに向かい突出して、前記巻線渡り部を径方向で支持する巻線支持部材（例えば、実施形態での第１巻線支持部材４１、第２巻線支持部材４２）と、を備え、前記第１端面板および前記第２端面板の各々の前記径方向の端部（例えば、実施形態での端部３４ａ、径方向突出部３４ｃ）は、前記径方向に前記ロータの周面よりも前記ステータから離間した位置に配置され、前記第１端面板および前記第２端面板の各々は、前記径方向に前記巻線支持部材とラップする径方向ラップ部（例えば、実施形態での端部３４ａの一部、径方向ラップ部３４ｂ、径方向ラップ部３３ｂ）を備え、前記径方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成する。
【００１２】
（７）上記（６）に記載の回転電機では、前記径方向ラップ部および前記巻線支持部材の互いの対向面の少なくとも何れかは、凹凸部（例えば、実施形態での凹凸部３３ｃ、凹凸部３４ｄ）を備えてもよい。
【００１３】
（８）上記（６）または（７）に記載の回転電機では、前記第１端面板および前記第２端面板の少なくとも何れかは、前記軸方向に前記巻線支持部材とラップする軸方向ラップ部（例えば、実施形態での径方向突出部３４ｃ）を備え、前記軸方向ラップ部と前記巻線支持部材とはラビリンス構造を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）に記載の態様に係る回転電機によれば、ロータとステータとの間のギャップへの空気などの雰囲気が出入りすることを抑制し、ロータ回転時の風切音および風損を低減して、回転電機の運転効率を向上させることができる。
【００１５】
さらに、上記（２）の場合、回転電機を組み立てる際に、ロータの回転軸の軸方向の両端に第１端面板および第２端面板が装着されたロータを相対的にステータに挿入するときに、第２端面板側から挿入することによって、回転電機を適正に組み立てることができる。
【００１６】
さらに、上記（３）から（５）の場合、より一層、風切音および風損を低減して、回転電機の運転効率を向上させることができる。
【００１７】
上記（６）に記載の態様に係る回転電機によれば、ロータとステータとの間のギャップへの空気などの雰囲気が出入りすることを抑制し、ロータ回転時の風切音および風損を低減して、回転電機の運転効率を向上させることができる。
さらに、回転電機を組み立てる際に、ロータの回転軸の軸方向の両端に第１端面板および第２端面板が装着されたロータを相対的にステータに挿入するときに、第１端面板側および第２端面板側の何れから挿入しても、回転電機を適正に組み立てることができる。
【００１８】
さらに、上記（７）および（８）の場合、より一層、風切音および風損を低減して、回転電機の運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機のロータおよびステータを軸方向から見た構成を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転電機のロータおよびステータの構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転電機のロータおよびステータを分解して、構成を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転電機を分解して、構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る回転電機の第１端面板および第２端面板と巻線支持部材とを拡大して、構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る回転電機と、比較例の回転電機との、回転数に応じた機械損の変化の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の第１変形例に係る回転電機の第１端面板および第２端面板と巻線支持部材とを拡大して、構成を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態の第１変形例に係る回転電機の第１端面板および第２端面板と巻線支持部材とを拡大して、構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の第２変形例に係る回転電機の第１端面板および第２端面板と巻線支持部材とを拡大して、構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の第２変形例に係る回転電機の第１端面板および第２端面板と巻線支持部材とを拡大して、構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る回転電機について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による回転電機１０は、例えばインナーロータ型のスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲモータ）である。回転電機１０は、図１〜図５に示すように、筒状のステータ１１と、ステータ１１の径方向内方に配置されたロータ１２と、ロータ１２に同軸上に圧入固定された回転軸１３と、ステータ１１およびロータ１２を収容するハウジング１４と、を備えている。
【００２１】
ステータ１１は、電磁鋼板が回転軸１３の軸方向に積層されて構成され、筒状のバックヨーク２１と、バックヨーク２１の内周面上から径方向内方に向けて突出する複数のティース２２と、各ティース２２に装着されたコイル２３と、を備えている。バックヨーク２１は、ハウジング１４の筒状の収容部１４ａ内に圧入固定されている。コイル２３は、各ティース２２に絶縁部材（例えば、絶縁紙など）を介して集中巻きで装着されている。ステータ１１は、軸方向に複数のティース２２の各々の両端部から外方にコイル２３が突出することによって形成された巻線渡り部２４を備えている。
【００２２】
ロータ１２は、電磁鋼板が軸方向に積層されて構成され、回転軸１３に同軸に固定された筒状のコア本体３１と、コア本体３１の外周面から放射状に径方向外方に突出する複数のロータ突極３２と、を備えている。ロータ突極３２の径方向外方の先端面３２ａと、ティース２２の径方向内方の先端面２２ａとの間には、径方向に所定間隔が設けられている。ロータ１２には、ロータ１２を回転軸１３の軸方向の両側から挟み込む第１端面板３３および第２端面板３４が装着されている。
回転軸１３は、ハウジング１４の筒状の収容部１４ａの両端に設けられた１対の軸受ハウジング１４ｂによって回転可能に支持されている。
【００２３】
回転電機１０は、１対の軸受ハウジング１４ｂの各々から軸方向に各ティース２２に向かい突出して、巻線渡り部２４を径方向で内方から支持する環状の第１巻線支持部材４１および第２巻線支持部材４２を備えている。第１巻線支持部材４１は、一体に形成された第１筒状部４３と内フランジ部４４とを備えている。第２巻線支持部材４２は、一体に形成された第２筒状部４５と内フランジ部４６とを備えている。第１筒状部４３および第２筒状部４５の各々は、回転軸１３と同軸に配置され、各外周面４３Ａ，４５Ａを巻線渡り部２４の内周部に接触させている。各内フランジ部４４，４６は、第１筒状部４３および第２筒状部４５の各々の軸方向の端部から径方向内方に屈曲して延びるように設けられ、各軸受ハウジング１４ｂの内壁部に締結部材４７によって締結固定されている。
【００２４】
図６に示すように、第１端面板３３は、径方向にロータ１２の外周面（つまり、ロータ突極３２の径方向外方の先端面３２ａ）を超えてステータ１１に向かい延びる延長部３３ａを備えている。延長部３３ａは、軸方向に各ティース２２に向かい突出する第１巻線支持部材４１の第１筒状部４３の先端部４３ａと、各ティース２２との間に設けられている。つまり軸方向から見て第１筒状部４３と延長部３３ａとはラップしており（重なり合っており）、第１筒状部４３の先端部４３ａと延長部３３ａとは、迷路状の間隙のラビリンス構造を形成している。
【００２５】
第２端面板３４の径方向外方の端部３４ａは、径方向にロータ１２の外周面（つまり、ロータ突極３２の径方向外方の先端面３２ａ）よりもステータ１１から離間した位置に配置されている。軸方向に各ティース２２に向かい突出する第２巻線支持部材４２の第２筒状部４５の先端部４５ａは、巻線渡り部２４と第２端面板３４の径方向外方の端部３４ａの一部との間に設けられている。つまり、径方向から見て第２筒状部４５の先端部４５ａと第２端面板３４の径方向外方の端部３４ａの一部とはラップしている（重なり合っている）。
第２筒状部４５の先端部４５ａの内周面は、ロータ１２の外周面（つまり、ロータ突極３２の径方向外方の先端面３２ａ）よりも径方向内方に位置している。これにより、ロータ突極３２とティース２２との間の径方向のギャップと、第２筒状部４５の先端部４５ａと第２端面板３４の端部３４ａとの間の径方向の間隙とは、径方向にずれて位置している。
【００２６】
この回転電機１０が組み立てられる場合には、先ず、１対の軸受ハウジング１４ｂの一方のみの内壁部に第２巻線支持部材４２の内フランジ部４６が締結部材４７によって締結固定される。
次に、この軸受ハウジング１４ｂが筒状の収容部１４ａの軸方向の端部に接続された後に、軸受ハウジング１４ｂが接続されていない側の収容部１４ａの軸方向の端部から、収容部１４ａの径方向内方にステータ１１のバックヨーク２１が圧入固定される。
次に、回転軸１３の軸方向におけるロータ１２の両端に第１端面板３３および第２端面板３４が装着された状態で、第２端面板３４側からロータ１２が相対的にステータ１１の径方向内方に挿入される。
次に、第１端面板３３側から筒状の収容部１４ａの軸方向の端部に軸受ハウジング１４ｂが接続される。
【００２７】
図７には実施形態の回転電機１０と、実施形態の比較例の回転電機とに対して、回転数の変化に伴う機械損の変化の一例を示した。なお、比較例の回転電機は、実施形態の回転電機１０から第１端面板３３および第２端面板３４が省略されて構成されている。これにより、実施形態の回転電機１０では、比較例の回転電機に比べて、第１筒状部４３の先端部４３ａと延長部３３ａとによってラビリンス構造が形成されているので、ロータ１２とステータ１１との間のギャップへの空気などの雰囲気の出入りが抑制されている。従って、実施形態の回転電機１０によれば、比較例の回転電機に比べて、ロータ回転時の風切音および風損が低減され、回転数の増大に伴う機械損の増大が抑制されている。
【００２８】
上述したように、本実施形態による回転電機１０によれば、ロータ１２とステータ１１との間のギャップへの空気などの雰囲気が出入りすることを抑制し、ロータ１２の回転時の風切音および風損を低減して、回転電機１０の運転効率を向上させることができる。
さらに、回転電機１０を組み立てる際に、ロータ１２の回転軸１３の軸方向の両端に第１端面板３３および第２端面板３４が装着されたロータ１２を相対的にステータ１１に挿入するときに、第２端面板３４側から挿入することによって、回転電機１０を適正に組み立てることができる。
【００２９】
（第１変形例）
なお、上述した実施形態においては、図８および図９に示す第１変形例のように、第１端面板３３は、径方向から見て第１筒状部４３の先端部４３ａとラップする径方向ラップ部３３ｂを備えてもよい。この場合、径方向ラップ部３３ｂと第１筒状部４３の先端部４３ａとはラビリンス構造を形成する。
また、第２端面板３４は、径方向にロータ１２の外周面（つまり、ロータ突極３２の径方向外方の先端面３２ａ）よりもステータ１１から離間した位置において、径方向から見て第２筒状部４５の先端部４５ａとラップする径方向ラップ部３４ｂと、径方向ラップ部３４ｂよりも径方向外方に一段突出した径方向突出部３４ｃと、を備えてもよい。この場合、径方向ラップ部３４ｂおよび径方向突出部３４ｃと、第２筒状部４５の先端部４５ａとはラビリンス構造を形成する。
なお、この第１変形例において、第２筒状部４５の先端部４５ａの内周面が、相対的に、径方向突出部３４ｃの外周面よりも径方向内方に位置している場合には、軸方向から見て径方向突出部３４ｃと第２筒状部４５の先端部４５ａとがラップする。この場合には、ラビリンス構造をより複雑化することができる。
【００３０】
（第２変形例）
なお、上述した実施形態の第１変形例においては、図１０および図１１に示す第２変形例のように、第１端面板３３は、第１筒状部４３の内周面に対向する径方向ラップ部３３ｂの対向面上に凹凸部３３ｃを備えてもよい。この場合、径方向ラップ部３３ｂと第１筒状部４３の先端部４３ａとによるラビリンス構造をより複雑化することができる。
また、第２端面板３４は、第２筒状部４５の内周面に対向する径方向ラップ部３４ｂの対向面上に凹凸部３４ｄを備えてもよい。この場合、径方向ラップ部３４ｂと第２筒状部４５の先端部４５ａとによるラビリンス構造をより複雑化することができる。
【００３１】
（第３変形例）
なお、上述した実施形態の第１変形例および第２変形例において、第１端面板３３は径方向ラップ部３３ｂを備え、第２端面板３４は径方向ラップ部３４ｂを備えるとしたが、これに限定されず、第１端面板３３および第２端面板３４の何れか一方のみが径方向ラップ部３３ｂまたは径方向ラップ部３４ｂを備えてもよい。
【００３２】
（第４変形例）
なお、上述した実施形態の第２変形例において、径方向ラップ部３３ｂに凹凸部３３ｃを備え、径方向ラップ部３４ｂに凹凸部３４ｄを備えるとしたが、これに限定されず、第１筒状部４３の内周面に凹凸部を備えてもよいし、第２筒状部４５の内周面に凹凸部を備えてもよい。また、径方向ラップ部３３ｂおよび第１筒状部４３の内周面の両方に凹凸部を備えてもよいし、径方向ラップ部３４ｂおよび第２筒状部４５の内周面の両方に凹凸部を備えてもよい。
【００３３】
（第５変形例）
なお、上述した実施形態、第１変形例〜第４変形例の各々において、第１端面板３３の延長部３３ａは省略されてもよい。この場合、第１端面板３３は、延長部３３ａの代わりに、第２端面板３４の径方向外方の端部３４ａまたは径方向突出部３４ｃと同様に、径方向にロータ１２の外周面（つまり、ロータ突極３２の径方向外方の先端面３２ａ）よりもステータ１１から離間した位置に配置された端部または径方向突出部を備えていればよい。
この第５変形例では、回転電機１０が組み立てられる際に、回転軸１３の軸方向におけるロータ１２の両端に第１端面板３３および第２端面板３４が装着された状態で、第１端面板３３側および第２端面板３４側の何れからでもロータ１２を相対的にステータ１１の径方向内方に挿入可能である。
【００３４】
上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  回転電機
１１  ステータ
１２  ロータ
１３  回転軸
１４ｂ  軸受ハウジング（ハウジング）
２３  コイル（巻線）
２４  巻線渡り部
３２ａ  先端面（周面）
３３  第１端面板
３３ａ  延長部
３３ｂ  径方向ラップ部
３３ｃ  凹凸部
３４  第２端面板
３４ａ  端部
３４ｂ  径方向ラップ部
３４ｃ  径方向突出部（軸方向ラップ部、端部）
３４ｄ  凹凸部
４１  第１巻線支持部材（巻線支持部材）
４２  第２巻線支持部材（巻線支持部材）
【図１】
2015104153.tif 000003
【図２】
2015104153.tif 000004
【図３】
2015104153.tif 000005
【図４】
2015104153.tif 000006
【図５】
2015104153.tif 000007
【図６】
2015104153.tif 000008
【図７】
2015104153.tif 000009
【図８】
2015104153.tif 000010
【図９】
2015104153.tif 000011
【図１０】
2015104153.tif 000012
【図１１】
2015104153.tif 000013