JP2013013175A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータを収容したケースを外部部品に取り付けた際の音振特性の悪化を防止できる回転電機を提供すること。
【解決手段】本発明の回転電機１では、ロータ分割部３３において軸方向に分割すると共に、回転方向に角度をずらして配置した一対のロータブロック３４Ａ,３４Ｂを有するロータ３２と、ロータ３２を収容するケース１０と、ロータシャフト３１の一方の端部を回転可能に支持すると共に、ケース１０を外部部品に取り付けるケース取付面１２と、ロータシャフト３１の他方の端部を回転可能に支持するシャフト支持面１３と、を備えている。そして、前記ロータ分割部３３は、ケース取付面１２側のロータ端面３４Ａａからロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ１が、シャフト支持面１３側のロータ端面３４Ｂａからロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも大きくなる位置に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータを軸方向に分割し、分割した各ロータブロックを回転方向に角度をずらしたスキュー構造を有する回転電機に関するものである。

従来、ロータを軸方向に等分割し、分割した各ロータブロックを回転方向に角度をずらして同一軸上に配置するスキュー構造を有した回転電機が知られている。この回転電機では、各ロータブロックから発生する所定次数の電磁加振力成分の位相差を電気的に対向させ、各ロータブロックから発生する電磁加振力をキャンセル、つまり合計加振力をゼロとする。

しかし、実際にロータを回転させると、ステータで発生する磁束中心位置に対して、各ロータブロックの磁束中心位置が若干ずつ異なってしまう。そのため、各ロータブロックから発生する電磁加振力成分の波高値に差異が生じる。これにより、電磁加振力成分の位相差を電気的に対向させても、波高値の差異が残留してしまい、各ロータブロックからの電磁加振力を十分にキャンセルすることが難しいことが分かった。

そこで、ロータのスキュー構造において、各ロータブロックから発生する電磁加振力成分の位相差を電気的対向させると共に、各ロータブロックの軸長を不等長とする回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この回転電機では、各ロータブロックの軸長を異ならせることで、ロータ回転時の各ロータブロックから発生する電磁加振力成分の波高値を均一化し、電気加振力を効果的にキャンセルして回転電機の振動を低減する。

特開2005-210855号公報

しかしながら、従来の回転電機は、ステータやロータ単体の振動特性しか考慮されておらず、実際の使用には適していない。
すなわち、実際に回転電機を使用するためには、ロータやステータをケース（ハウジング）に収容すると共に、ケースに設けた固定構造部を介して、このケースを外部部品に固定する必要がある。そのため、回転電機を実際に使用する場合では、ケースや固定構造部による振動伝達特性を加味する必要がある。
これに対し、ロータ単体の振動特性しか考慮していない従来の回転電機では、ケースや固定構造部による振動伝達特性の影響で、ロータ回転方向に発生する電磁加振力であるトルクリプル振動を十分に打ち消すことができない。そのため、固定構造部やロータシャフトから外部部品に振動が伝播し、ケースの振動と共に外部部品の振動をも誘発することが考えられる。さらに、これらの振動に起因する放射騒音を抑制することができず、音振特性が悪化するという問題も生じてしまう。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータを収容したケースを外部部品に取り付けた際の音振特性の悪化を防止することができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の回転電機では、ロータと、ケースと、ケース取付面と、シャフト支持面と、を備えている。
前記ロータは、ロータシャフトに固定されて、このロータシャフトと一体的に回転すると共に、ロータ分割部により軸方向に分割し、且つ、回転方向に角度をずらして配置した一対のロータブロックを有する。
前記ケースは、前記ロータを収容する。
前記ケース取付面は、前記ケースの軸方向端部に設けられて、前記ロータシャフトの一方の端部を回転可能に支持すると共に、前記ケースを外部部品に取り付ける。
前記シャフト支持面は、前記ケースの軸方向端部に設けられて、前記ロータシャフトの他方の端部を回転可能に支持する。
そして、前記ロータ分割部は、前記ケース取付面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法が、前記シャフト支持面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法よりも大きくなる位置に設けられる。

本発明の回転電機にあっては、ロータを軸方向に分割するロータ分割部を、ケース取付面側のロータ端面からロータ分割部までのロータ軸寸法が、シャフト支持面側のロータ端面からロータ分割部までのロータ軸寸法よりも大きくなる位置に設ける。
ここで、回転方向に作用する荷重に対するケースの剛性は、外部部品に取り付けるケース取付面からシャフト支持面に向かうほど低下する。このため、ケース取付面からシャフト支持面に向かうほど、同一の加振力に対するケース振動レベルは高くなる。一方、ロータブロックから発生する電磁加振力成分の波高値は、ロータブロックの軸長に比例して増加する。
そのため、ケース取付面側のロータ端面からロータ分割部までのロータ軸寸法を、シャフト支持面側のロータ端面からロータ分割部までのロータ軸寸法よりも大きくすることで、ケースの剛性が比較的高い位置にあるロータブロックの電磁加振力の波高値が、ケース剛性が比較的低い位置にあるロータブロックの電磁加振力の波高値よりも大きくなる。これにより、ケース取付面における各ロータブロックからの電磁加振力の波高値を均一レベルに近づけて、双方の電磁加振力の波高値を相殺し、合成振動レベルを低減することができる。この結果、ロータを収容したケースを外部部品に取り付けた際の音振特性の悪化を防止することができる。

実施例１の回転電機を示す概略断面斜視図である。 実施例１のモータケースを示す斜視図であり、(a)はケース取付面側を示し、(b)はシャフト支持面側を示す。 実施例１のロータの構成を示し、(a)は斜視図であり、(b)は図３(a)における矢印Ａ方向からの平面図である。 スキュー構造を有する一般的な回転電機を示す縦断面図である。 ケース振動の評価実験を行った際のモデルレイアウトを示す説明図であり、(a)は第１レイアウトを示し、(b)は第２レイアウトを示し、(c)は第３レイアウトを示す。 比較例の回転電機におけるケース振動レベルと、実施例１の回転電機におけるケース振動レベルを示すグラフである。 実施例１の回転電機におけるロータブロック軸長比に対するトルクリプル振動を示すグラフである。 実施例１の回転電機におけるケース取付面からの軸長比に対するトルクリプル振動を示すグラフである。 実施例１の回転電機の変形例を示す概略断面斜視図である。

以下、本発明の回転電機を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、実施例１の回転電機における構成を、「回転電機の全体構成」、「モータ分割部の設定構成」に分けて説明する。

［回転電機の全体構成］
図１は、実施例１の回転電機を示す概略断面斜視図である。図２は、実施例１のモータケースを示す斜視図であり、(a)はケース取付面側を示し、(b)はシャフト支持面側を示す。
図３は、実施例１のロータの構成を示し、(a)は斜視図であり、(b)は図３(a)における矢印Ａ方向からの平面図である。

実施例１の回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モータとして使用される交流同期型電動機であり、モータケース（ケース）１０と、固定子２０と、回転子３０と、を備えている。

前記モータケース１０は、固定子２０及び回転子３０の外周面を覆う円筒状のハウジング部１１と、ハウジング部１１の一方の端部を閉鎖するケース取付面プレート（ケース取付面）１２と、ハウジング部１１の他方の端部を閉鎖するシャフト支持面プレート（シャフト支持面）１３と、を有している。

前記ハウジング部１１は、両端が開放した円筒形状を呈しており、内周面には固定子２０の固定子コア２１が固着されている。このハウジング部１１の軸方向寸法は、固定子２０及び回転子３０の軸方向寸法よりも十分に大きく設定されている。これにより、固定子２０及び回転子３０の軸方向の両端とハウジング部１１の開放両端との間には、それぞれ第１,第２間隙Ｋ１,Ｋ２が設けられる。

前記ケース取付面プレート１２は、ハウジング部１１の一方の開放端を覆う円板形状を呈し、複数の固定ビス１２ａ,…によってハウジング部１１に固定されている。また、このケース取付面プレート１２の中心には、後述するロータシャフト３１が貫通するシャフト開口１４が形成され、このシャフト開口１４を取り囲む位置には第１ベアリング１５Ａが設けられている。さらに、このケース取付面プレート１２の外周部には、周方向に等間隔に並ぶ複数のボス部１２ｂ,…が形成されている。各ボス部１２ｂは、図示しないねじを貫通保持可能なねじ孔１２ｃを有している。モータケース１０は、このボス部１２ｂのねじ孔１２ｃを貫通するねじにより、例えばこの回転電機１により回転するディファレンシャルギヤを収容するギヤボックス等の図示しない外部部品（被結合部品）に固定される。

前記シャフト支持面プレート１３は、ハウジング部１１の他方の開放端を覆う円板形状を呈し、複数の固定ビス１３ａ,…によってハウジング部１１に固定されている。また、このシャフト支持面プレート１３の中心には、後述するロータシャフト３１の端部が嵌合する凹部１６が形成され、この凹部１６を取り囲む位置には第２ベアリング１５Ｂが設けられている。

前記固定子２０は、固定子コア２１と、この固定子コア２１に捲きつけられた図示しない固定子巻線と、を有している。前記固定子コア２１は、回転子３０の外周を取り囲む円環形状を呈し、ハウジング部１１の内側に固着されている。また、固定子巻線は、断面が矩形状のエナメル線であり、固定子コア２１の多数のティース部２２,…に捲きつけられている。

前記回転子３０は、ロータシャフト３１と、このロータシャフト３１に固定された回転子コア（ロータ）３２と、を有している。

前記ロータシャフト３１は、一端がケース取付面プレート１２のシャフト開口１４を貫通し、他端がシャフト支持面プレート１３の凹部１６に嵌合すると共に、第１,第２ベアリング１５Ａ,１５Ｂを介してモータケース１０に回転可能に保持されている。そして、シャフト開口１４から突出した先端３１ａには、この回転電機１によって回転する例えばディファレンシャルギヤ等が接続される。すなわち、モータケース１０から突出したロータシャフト３１の先端３１ａは、回転電機１の出力軸となっている。

前記回転子コア３２は、ロータシャフト３１と一体的に回転可能であり、ロータ分割部３３において軸方向に２分割された第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂを有している。この第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂは、図３に示すように、それぞれリング状の磁性薄板を多数積層して形成されたロータ部鉄心３２ａと、ロータ部鉄心３２ａの外周面近傍に埋設固定された希土類磁石等からなる複数の永久磁石３２ｂ,…と、を有している。

ここで、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂのロータ部鉄心３２ａは、互いの対向面を密着させると共に軸方向の端部が図示しないエンドリングを介してロータシャフト３１に一体的に固定される。これにより、ロータシャフト３１と回転子コア３２が一体的に回転可能になっている。

また、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの永久磁石３２ｂ,…は、それぞれロータ部鉄心３２ａの回転方向に沿って交互に極性が変わるように配置されている。さらに、この第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂは、ロータシャフト３１に対する永久磁石３２ｂの回転方向位置が、相対的に異なるように回転方向に角度をずらして配置されている。
すなわち、図３(b)に示すように、第１ロータブロック３４Ａの永久磁石３２ｂと、第２ロータブロック３４Ｂの永久磁石３２ｂは、スキュー角度θだけ、回転方向に相対的にずれている。なお、このスキュー角度θは、第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂのそれぞれから発生する電磁加振力を打ち消す、つまり各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの所定次数の電磁加振力成分の位相差が電気的に対向する角度とする。

［ロータ分割部の設定構成］
前記ロータ分割部３３は、回転子コア３２を、第１ロータブロック３４Ａと第２ロータブロック３４Ｂとに区画する区画位置である。そして、このロータ分割部３３は、ケース取付面プレート１２側のロータ端面３４Ａａからロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ１が、シャフト支持面プレート１３側のロータ端面３４Ｂａからロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも大きくなる位置に設けられている。
つまり、ケース取付面プレート１２側に位置する第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１は、第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも長くなっている。

また、このロータ分割部３３は、ここでは、シャフト支持面プレート１３側のロータ端面３４Ｂａからロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ２に対する、ケース取付面プレート１２側のロータ端面３４Ａａからロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ１の比が、1.1よりも大きく1.5未満になる位置に設けられている。
これにより、第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１と、第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２は、以下の式（１）を満足する長さ関係となっている。
1.1＜Ｌｓ１／Ｌｓ２＜1.5 ・・・（１）

さらに、このロータ分割部３３は、ここでは、ケース取付面プレート１２からシャフト支持面プレート１３側のロータ端面３４Ｂａまでのシャフト軸寸法Ｌｚ２に対する、ケース取付面プレート１２からロータ分割部３３までのシャフト軸寸法Ｌｚ１の比が、0.6よりも大きく且つ0.7未満となる位置に設けられている。
これにより、第１間隙Ｋ１の軸方向寸法と第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１の和となるシャフト軸寸法Ｌｚ１と、第１間隙Ｋ１の軸方向寸法と第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂのそれぞれのロータ軸寸法Ｌｓ１,Ｌｓ２の和となるシャフト軸寸法Ｌｚ２は、以下の式（２）を満足する長さ関係となっている。
0.6＜Ｌｚ１／Ｌｚ２＜0.7 ・・・（２）

そして、回転子コア３２の各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力の大きさは、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂでの磁気設計が同等であれば、原則的に軸寸法に比例して大きくなる。すなわち、この実施例１の回転電機１では、第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１と、第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２が上述の式（１）の関係を満足する長さ関係となっていることから、この第１ロータブロック３４Ａから発生する電磁加振力Ｆｓ１と、第２ロータブロック３４Ｂから発生する電磁加振力Ｆｓ２は、以下の式（３）を満足する関係となる。
1.1＜Ｆｓ１／Ｆｓ２＜1.5 ・・・（３）
このため、実施例１のロータ分割部３３は、上述の式（３）を満足する位置に設けられることとなる。

次に、実施例１の回転電機における作用を「スキュー構造を有する回転電機の構成と課題」、「振動評価試験用の回転電機」、「ロータブロック軸長とトルクリプル振動」、「ロータブロック軸長比とトルクリプル振動」、「ケース取付面からの軸長比とトルクリプル振動」に分けて説明する。

［スキュー構造を有する回転電機の構成と課題］
図４は、スキュー構造を有する一般的な回転電機を示す縦断面図である。

図４に示す一般的な回転電機１００は、円筒状のモータケース１０２と、このモータケース１０２の内周面に固着されたステータ１０３と、ステータ１０３の内側に配置され、ロータシャフト１０４と一体的に回転するロータ１０５と、を有している。

ここで、モータケース１０２の軸方向の一方の端面であるケース取付面１０７は、外部部品（被結合部品）１０１に周縁部が固定される。また、このケース取付面１０７には、ロータシャフト１０４が突出するシャフト開口１０７ａが形成されている。さらに、このシャフト開口１０７ａを取り囲む位置には第１ベアリング１０６Ａが設けられ、ケース取付面１０７に対向するシャフト支持面１０８には第２ベアリング１０６Ｂが設けられ、ロータシャフト１０４を回転自在に支持する。

そして、ロータ１０５は、ロータ分割部１０９において軸方向に２分割されて、第１ロータブロック１０５Ａと、第２ロータブロック１０５Ｂとに区画されている。ここで、第１ロータブロック１０５Ａと第２ロータブロック１０５Ｂは、回転方向に角度がずれて配置されている。これにより、各ロータブロック１０５Ａ,１０５Ｂから発生する所定次数の電磁加振力成分の位相差が電気的に対向（180度）し、電磁加振力がキャンセルされる。すなわち、このロータ１０５は、いわゆるスキュー構造を有している。

しかしながら、ロータ分割部１０９を適切な位置に設定しないと、この回転電機１００を駆動させた際、モータケース１０２の振動伝達特性や外部部品１０１に対するケース取付面１０７の固定構造による振動伝達特性の影響で、各ロータブロック１０５Ａ,１０５Ｂから発生した電磁加振力を十分にキャンセルすることができない。そのため、外部部品１０１に対するケース取付面１０７の固定構造やロータシャフト１０４を介して、トルクリプル振動が外部部品１０１に伝播する。このため、モータケース１０２の振動と共に外部部品１０１の振動を誘発し、この外部部品１０１の振動が増大することが考えられる。さらに、これらの振動に起因して放射騒音が発生し、音振特性が悪化するという問題も生じてしまう。

［振動評価試験用の回転電機］
図５は、ケース振動の評価試験を行った際のケースモデルのレイアウトを示す説明図であり、(a)は第１レイアウトを示し、(b)は第２レイアウトを示し、(c)は第３レイアウトを示す。
以下、実施例１の回転電機１の効果を確認するための振動評価試験用の回転電機について説明する。

まず、振動評価試験用のケースモデルとして、図５に示すように、モータケース１０に対する固定子２０及び回転子３０の軸方向の位置を異ならせるものを３種類（第１レイアウト〜第３レイアウト）用意する。

図５(a)に示す第１レイアウトでは、ケース取付面プレート１２から固定子２０及び回転子３０までの間に設けた第１間隙Ｋ１の軸方向寸法Ｗ１を、シャフト支持面プレート１３から固定子２０及び回転子３０までの間に設けた第２間隙Ｋ２の軸方向寸法Ｗ２よりも小さくする。

また、図５(b)に示す第２レイアウトでは、ケース取付面プレート１２から固定子２０及び回転子３０までの間に設けた第１間隙Ｋ１の軸方向寸法Ｗ１と、シャフト支持面プレート１３から固定子２０及び回転子３０までの間に設けた第２間隙Ｋ２の軸方向寸法Ｗ２とを、等寸法とする。

また、図５(c)に示す第３レイアウトでは、ケース取付面プレート１２から固定子２０及び回転子３０までの間に設けた第１間隙Ｋ１の軸方向寸法Ｗ１を、シャフト支持面プレート１３から固定子２０及び回転子３０までの間に設けた第２間隙Ｋ２の軸方向寸法Ｗ２よりも大きくする。

そして、各レイアウトのケースモデルに、ロータ分割部３３の設定位置を適宜異ならせた回転子コア（ロータ）３２を適用し、ケース取付面プレート１２の複数のボス部１２ｂ,…に入力される回転方向に生じるトルクリプル振動の合計値を測定した。
ここで、各ボス部１２ｂは、トルクリプル振動の反力を受ける部位となる。また、「トルクリプル振動」とは、回転電機１の駆動時に、この回転電機１から発生する回転方向に生じる電磁加振力成分の波高値である。

［ロータブロック軸長とトルクリプル振動］
図６は、比較例の回転電機におけるトルクリプル振動と、実施例１の回転電機におけるトルクリプル振動を示すグラフである。

上述の各レイアウトのケースモデルに、ケース取付面プレート１２側に位置する第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１よりも、シャフト支持面プレート１３側に位置する第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２が大きくなる位置にロータ分割部を設定した回転子コアを適用したものを比較例の回転電機とする。
一方、上述の各レイアウトのケースモデルに、ケース取付面プレート１２側に位置する第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１よりも、シャフト支持面プレート１３側に位置する第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２が小さくなる位置にロータ分割部３３を設定した回転子コア３２を適用したものを実施例１の回転電機１とする。

この比較例の回転電機と実施例１の回転電機１におけるトルクリプル振動の結果を図６に示す。この結果から、第１〜第３レイアウトのいずれのケースモデルであっても、実施例１の回転電機１の方が、トルクリプル振動が小さくなることが分かる。すなわち、第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１よりも、第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２が小さくなる位置にロータ分割部３３を設定した回転子コア３２の方が、トルクリプル振動を低減することができる。

これは、実施例１の回転電機１では、モータ振動が外部部品に伝播する主要経路となるケース取付面プレート１２のボス部１２ｂに対する各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂからの電磁加振力成分の波高値のバランスを最適化しているからである。この結果、双方の電磁加振力を効果的にキャンセルし、トルクリプル振動が低減することが分かる。

すなわち、回転電機１の駆動時、回転子コア３２の回転方向に発生する電磁加振力により、モータケース１０を外部部品（図示せず）に取り付けるボス部１２ｂを支点として、モータケース１０をねじるような回転方向の振動（トルクリプル振動）が発生する。このとき、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力は、それぞれモータケース１０に伝わり、ケース取付面プレート１２のボス部１２ｂにて合成される。この合成された電磁加振力（合成加振力）によって回転電機１のトルクリプル振動が決定する。

ここで、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂからボス部１２ｂまでの振動伝達特性は、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂごとに異なっている。つまり、モータケース１０を外部部品に固定するボス部１２ｂからの距離が遠くなる位置ほど、回転振動に対するモータケース１０の剛性が低下する。このため、同一の電磁加振力であっても、ボス部１２ｂからの距離に応じてモータケース１０の振動レベル（振幅）が変化する。一方、第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂにおける磁気設計（回転子コア３２の設計や磁石量等）が同等であれば、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力成分の波高値は、原則的に各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ１,Ｌｓ２に比例して増加する。

そのため、回転電機１において、ケース取付面プレート１２のボス部１２ｂから近い位置にある第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１を長くすることで、この第１ロータブロック３４Ａから発生する電磁加振力成分の波高値を大きくする。一方、ケース取付面プレート１２のボス部１２ｂから遠い位置にある第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２を短くすることで、この第２ロータブロック３４Ｂから発生する電磁加振力成分の波高値を小さくする。これにより、モータケース１０の剛性が比較的高い位置に配置される第１ロータブロック３４Ａの電磁加振力の波高値が、モータケース１０の剛性が比較的低い位置にある第２ロータブロック３４Ａの電磁加振力の波高値よりも大きくなる。

このため、ケース取付面プレート１２における第１ロータブロック３４Ａから伝達される電磁加振力の波高値と、第２ロータブロック３４Ｂから伝達される電磁加振力の波高値は、均一レベルに近づく。そして、双方の電磁加振力の波高値がボス部１２ｂにて合成された際に互いに相殺しあい、合成振動レベルを低減することができる。この結果、ロータを収容したモータケースを外部部品に取り付けた際の音振特性の悪化を防止することができる。

特に、図６に示したように、ケースモデルのレイアウトに拘わらず実施例１の回転電機１では比較例の回転電機よりもトルクリプル振動を小さくすることができることが分かっている。すなわち、モータケース１０や固定子２０の軸方向長さ等のモータレイアウトに拘わらず、第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１が長くなる位置にモータ分割部３３を設けることで、確実にトルクリプル振動を低減することができる。
また、実施例１の回転電機１では、ケース取付面プレート１２のシャフト開口１４から突出したロータシャフト３１の先端３１ａが出力軸となっている。これにより、モータケース１０の出力軸側が外部部品（図示せず）に固定されることになり、振動抑制効果を高めることができる。

［ロータブロック軸長比とトルクリプル振動］
図７は、実施例１の回転電機におけるロータブロック軸長比に対するトルクリプル振動を示すグラフである。

この図７より、トルクリプル振動が最も低くなるときの第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２に対する第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１の比は、ケースモデルのレイアウトに拘わらず、1.1よりも大きく且つ1.5未満となることが分かる。

すなわち、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）が上述の式（１）を満足する位置にロータ分割部３３を設けることで、回転電機１の搭載スペース（モータ体格）を効率的に確保するために最適な条件を満足することができる。
なお、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）に基づいて、ロータ分割部３３の位置を規定することで、モータケース１０や固定子２０、回転子３０等の軸長に影響されることなく、最適な位置にロータ分割部３３を設けることができる。

また、上述のように、第２ロータブロック３４Ｂのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも第１ロータブロック３４Ａのロータ軸寸法Ｌｓ１が長くなる位置にモータ分割部３３を設ければ、トルクリプル振動を低減することができることから、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）は、少なくとも1.1よりも大きければ、トルクリプル振動の低減を図ることができる。

さらに、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力成分の波高値が、原則的にはロータ軸寸法Ｌｓ１,Ｌｓ２に比例して増加するため、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）と、第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力成分の波高値の比（Ｆｓ１／Ｆｓ２）は同値となる。

そのため、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）を1.1よりも大きく且つ1.5未満とするときトルクリプル振動が最も低くなることから、第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力成分の波高値の比（Ｆｓ１／Ｆｓ２）が少なくとも1.1よりも大きくなれば、トルクリプル振動の低減を図ることができることが分かる。また、第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力成分の波高値の比（Ｆｓ１／Ｆｓ２）が1.1よりも大きく且つ1.5未満となるようにすれば、トルクリプル振動を確実に低減することができることが分かる。

つまり、ある所定のモータ駆動状態における第２ロータブロック３４Ｂから発生する電磁加振力Ｆｓ２に対する、第１ロータブロック３４Ａから発生する電磁加振力の比Ｆｓ１が、1.1よりも大きく且つ1.5未満となる位置に、モータ分割部３３を設けることで、トルクリプル振動を効果的に低減することができる。

なお、このように第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力の比（Ｆｓ１／Ｆｓ２）に基づいてモータ分割部３３の位置を設定することで、例えばモータ要求性能や搭載要件等からのレイアウト制約により、第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）が上記式（１）を満足できない場合等であっても、トルクリプル振動を低減することができる。
すなわち、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂから発生する電磁加振力Ｆｓ１,Ｆｓ２の大きさは、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長Ｌｓ１,Ｌｓ２を調整するだけでなく、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂにおける磁気設計を調整することでも、変更できる。
つまり、モータレイアウトや軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）に制約されることなく、回転子コア３２の設計や磁石量等を調整する磁気設計によって、所定のモータ駆動状態における各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂからの電磁加振力成分を効果的にキャンセルして、トルクリプル振動の低減を実現できる。

［ケース取付面からの軸長比とトルクリプル振動］
図８は、実施例１の回転電機におけるスキュー分割位置比に対するケーストルクリプル振動を示すグラフである。

この図８より、トルクリプル振動が最も低くなると共に、回転電機１を駆動用の車載モータとして適用可能なモータ体格とするためには、ケース取付面プレート１２からシャフト支持面プレート１３側のロータ端面３４Ｂａまでのシャフト軸寸法Ｌｚ２に対する、ケース取付面プレート１２からロータ分割部３３までのシャフト軸寸法Ｌｚ１の比が、0.6よりも大きく且つ0.7未満となることが分かる。

すなわち、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）を規定するだけでは、回転電機１全体のスペース効率は考慮されない。そのため、ロータブロック３４Ａ,３４Ｂの軸長比（Ｌｓ１／Ｌｓ２）だけでなく、モータケース１０と回転子コア３２との間に生じる第１間隙Ｋ１の軸方向寸法を含めたシャフト軸寸法比（Ｌｚ１／Ｌｚ２）を適切な範囲に設定する。これにより、回転電機１に要求されるトルク性能や搭載要件等によりモータケース１０や固定子２０、回転子３０の軸長が異なる場合であっても、モータケース１０やボス部１２ｂにおける振動伝達特性を考慮に入れた上で、ロータ分割部３３の設定位置を適切にすることができる。この結果、回転電機１を駆動用の車載モータとして適用可能なモータ体格としつつ、効果的なトルクリプル振動の低減を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。

(1) ロータシャフト３１に固定されて、このロータシャフト３１と一体的に回転すると共に、ロータ分割部３３により軸方向に分割し、且つ、回転方向に角度をずらして配置した一対のロータブロック３４Ａ,３４Ｂを有するロータ（回転子コア）３２と、
前記ロータ３２を収容するケース（モータケース）１０と、
前記ケース１０の軸方向端部に設けられて、前記ロータシャフト３１の一方の端部を回転可能に支持すると共に、前記ケース１０を外部部品に取り付けるケース取付面（ケース取付面プレート）１２と、
前記ケース１０の軸方向端部に設けられて、前記ロータシャフト３１の他方の端部を回転可能に支持するシャフト支持面（シャフト支持面プレート）１３と、
を備え、
前記ロータ分割部３３は、前記ケース取付面１２側のロータ端面３４Ａａから前記ロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ１が、前記シャフト支持面１３側のロータ端面３４Ｂａから前記ロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも大きくなる位置に設けた構成とした。
このため、ロータ３２を収容したケース１０を外部部品に取り付けた際の音振特性の悪化を防止することができる。

(2) 前記ロータシャフト３１は、前記ケース取付面１２から突出する出力軸を有する構成とした。
このため、ケース１０の出力軸側が外部部品に固定されることになり、振動抑制効果を高めることができる。

(3) 前記ロータ分割部３３は、前記シャフト支持面１３側のロータ端面３４Ｂａから前記ロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ２に対する、前記ケース取付面１２側のロータ端面３４Ａａから前記ロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ１の比が、1.1よりも大きくなる位置に設けられた構成とした。
このため、ロータ３２を収容したケース１０を外部部品に取り付けた際のトルクリプル振動を低減することができる。

(4) 前記ロータ分割部３３は、前記シャフト支持面１３側のロータ端面３４Ｂａから前記ロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ２に対する、前記ケース取付面１２側のロータ端面３４Ａａから前記ロータ分割部３３までのロータ軸寸法Ｌｓ１の比が、1.1よりも大きく且つ1.5未満となる位置に設けた構成とした。
このため、ロータ３２を収容したケース１０を外部部品に取り付けた際のトルクリプル振動が最も低くなるロータブロック軸長比率の範囲を規定することができる。

(5) 前記ロータ分割部３３は、前記ケース取付面１２から前記シャフト支持面１３側のロータ端面３４Ｂａまでのシャフト軸寸法Ｌｚ２に対する、前記ケース取付面１２から前記ロータ分割部３３までのシャフト軸寸法Ｌｚ１の比が、0.6よりも大きくなる位置に設けた構成とした。
このため、モータレイアウトに拘わらずロータ分割位置を必要な範囲に設定し、ロータ３２を収容したケース１０を外部部品に取り付けた際のトルクリプル振動の低減を図ることができる。

(6) 前記ロータ分割部３３は、前記ケース取付面１２から前記シャフト支持面１３側のロータ端面３４Ｂａまでのシャフト軸寸法Ｌｚ２に対する、前記ケース取付面１２から前記ロータ分割部３３までのシャフト軸寸法Ｌｚ１の比が、0.6よりも大きく且つ0.7未満となる位置に設けた構成とした。
このため、モータレイアウトに拘わらずロータ分割位置を最適化して、ロータ３２を収容したケース１０を外部部品に取り付けた際の効果的なトルクリプル振動の低減を図ることができる。

(7) 前記ロータ分割部３３は、前記シャフト支持面１３側のロータブロック（第２ロータブロック）３４Ｂから発生する電磁加振力Ｆｓ２に対する、前記ケース取付面１２側のロータブロック（第１ロータブロック）３４Ａから発生する電磁加振力Ｆｓ１の比が、1.1よりも大きくなる位置に設けた構成とした。
このため、モータレイアウトに制約されることなく、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂからの電磁加振力を効果的にキャンセルし、トルクリプル振動の低減を図ることができる。

(8) 前記ロータ分割部３３は、前記シャフト支持面１３側のロータブロック（第２ロータブロック）３４Ｂから発生する電磁加振力Ｆｓ２に対する、前記ケース取付面１２側のロータブロック（第１ロータブロック）３４Ａから発生する電磁加振力Ｆｓ１の比が、1.1よりも大きく且つ1.5未満となる位置に設けた構成とした。
このため、モータレイアウトに制約されることなく、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂからの電磁加振力を効果的にキャンセルし、トルクリプル振動の低減を図ることができる。

以上、本発明の回転電機を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、回転子コア（ロータ）３２が有する第１,第２ロータブロック３４Ａ,３４Ｂ内を分割しない構成としたが、図９に示すように、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂ内をさらに複数に分割してもよい。
このとき、第１ロータブロック３４Ａ内の分割数と、第２ロータブロック３４Ｂ内の分割数を同数とする。つまり、第１ロータブロック３４Ａ内を第１ブロック４０ａと第２ブロック４０ｂに分割し、この第１,第２ブロック４０ａ,４０ｂを回転方向に角度をずらす。また、第２ロータブロック３４Ｂ内を第１ブロック４１ａと第２ブロック４１ｂに分割し、この第１,第２ブロック４１ａ,４１ｂを回転方向に角度をずらす。
さらに、各ロータブロック３４Ａ,３４Ｂ内での分割軸長は等配とする。つまり、第１ロータブロック３４Ａ内の第１ブロック４０ａと第２ブロック４０ｂの軸長を等しくする。また、第２ロータブロック３４Ｂ内の第１ブロック４１ａと第２ブロック４１ｂの軸長を等しくする。

すなわち、ロータである回転子コア３２を偶数（２、４、６、…）分割し、中間分割位置をロータ分割部３３として、この中間分割位置が本発明のロータ分割部３３の設定条件を満足するように設定する。一方、この中間分割位置以外の分割位置は、等配となるように分割する。

このように、ケース取付面プレート１２側のロータ端面３４Ａａから中間分割位置までのロータ軸寸法Ｌｓ１が、シャフト支持面プレート１３側のロータ端面３４Ｂａから中間分割位置までのロータ軸寸法Ｌｓ２よりも大きくなる位置に、この中間分割位置を設ける。これにより、中間分割位置の前後においてさらに回転子コア３２を分割していても、モータケース１０を外部部品に取り付けた際の音振特性の悪化を防止することができる。

１ 回転電機
１０ モータケース（ケース）
１１ ハウジング部
１２ ケース取付面プレート（ケース取付面）
１２ｂ ボス部
１３ シャフト支持面プレート（シャフト支持面）
１４ シャフト開口
２０ 固定子
３０ 回転子
３１ ロータシャフト
３２ 回転子コア（ロータ）
３３ ロータ分割部
３４Ａ 第１ロータブロック
３４Ａａ ロータ端面
３４Ｂ 第２ロータブロック
３４Ｂａ ロータ端面

Claims (8)

1. ロータシャフトに固定されて、このロータシャフトと一体的に回転すると共に、ロータ分割部により軸方向に分割し、且つ、回転方向に角度をずらして配置した一対のロータブロックを有するロータと、
   前記ロータを収容するケースと、
   前記ケースの軸方向端部に設けられて、前記ロータシャフトの一方の端部を回転可能に支持すると共に、前記ケースを外部部品に取り付けるケース取付面と、
   前記ケースの軸方向端部に設けられて、前記ロータシャフトの他方の端部を回転可能に支持するシャフト支持面と、
   を備え、
   前記ロータ分割部は、前記ケース取付面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法が、前記シャフト支持面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法よりも大きくなる位置に設けたことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載された回転電機において、
   前記ロータシャフトは、前記ケース取付面から突出する出力軸を有することを特徴とする回転電機。
3. 請求項１又は請求項２に記載された回転電機において、
   前記ロータ分割部は、前記シャフト支持面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法に対する、前記ケース取付面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法の比が、1.1よりも大きくなる位置に設けたことを特徴とする回転電機。
4. 請求項３に記載された回転電機において、
   前記ロータ分割部は、前記シャフト支持面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法に対する、前記ケース取付面側のロータ端面から前記ロータ分割部までのロータ軸寸法の比が、1.1よりも大きく且つ1.5未満となる位置に設けたことを特徴とする回転電機。
5. 請求項１又は請求項２に記載された回転電機において、
   前記ロータ分割部は、前記ケース取付面から前記シャフト支持面側のロータ端面までのシャフト軸寸法に対する、前記ケース取付面から前記ロータ分割部までのシャフト軸寸法の比が、0.6よりも大きくなる位置に設けたことを特徴とする回転電機。
6. 請求項５に記載された回転電機において、
   前記ロータ分割部は、前記ケース取付面から前記シャフト支持面側のロータ端面までのシャフト軸寸法に対する、前記ケース取付面から前記ロータ分割部までのシャフト軸寸法の比が、0.6よりも大きく且つ0.7未満となる位置に設けたことを特徴とする回転電機。
7. 請求項１又は請求項２に記載された回転電機において、
   前記ロータ分割部は、前記シャフト支持面側のロータブロックから発生する電磁加振力に対する、前記ケース取付面側のロータブロックから発生する電磁加振力の比が、1.1よりも大きくなる位置に設けたことを特徴とする回転電機。
8. 請求項７に記載された回転電機において、
   前記ロータ分割部は、前記シャフト支持面側のロータブロックから発生する電磁加振力に対する、前記ケース取付面側のロータブロックから発生する電磁加振力の比が、1.1よりも大きく且つ1.5未満となる位置に設けたことを特徴とする回転電機。