WO2023171533A1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

内燃機関の出力軸に直結される回転子（３６ａ）を備えた回転電機であって、回転子に係合して出力軸の延長線上に延び、回転子と共に回転する回転部材（５０）と、回転部材に取り付けられたセンサ回転子（６１）と、センサ回転子に対向して配置されたセンサ固定子（６２）と、回転部材を回転可能に支持した軸受（５５、５６）と、を備える。

Description

回転電機 関連出願の相互参照

　本出願は、２０２２年３月１１日に出願された日本出願番号２０２２－０３８２４６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、内燃機関の出力軸に直結される回転子を備えた回転電機に関する。

　従来、モータとエンジンとの境界を成すエンドプレートと、エンドプレートのモータ側壁面に固定された回転センサの固定子と、クランク軸（出力軸）に片持ち支持されたモータの回転軸に回転センサの固定子に対向して固定された回転センサの回転子と、を備える構造がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の構造よれば、回転センサの回転子がモータの内部でエンジンから遠い側に固定された場合と比べて、クランク軸の軸芯とモータの回転軸の軸芯とがずれた状態になる芯ずれが生じた場合であっても、回転センサの検出精度の低下を抑制することができるとしている。

特開２０１７－１８４５０７号公報

　ところで、特許文献１に記載の構造では、モータ（回転電機）の内部においてエンジン（内燃機関）に近い位置に回転センサを固定しているため、エンジンの熱により回転センサが悪影響を受けるおそれがある。

　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、内燃機関の出力軸に直結される回転子を備えた回転電機において、芯ずれによる回転センサの検出精度の低下を抑制しつつ、内燃機関の熱により回転センサが悪影響を受けることを抑制することにある。

　上記課題を解決するための第１の手段は、
　内燃機関の出力軸に直結される回転子を備えた回転電機であって、
　前記回転子に係合して前記出力軸の延長線上に延び、前記回転子と共に回転する回転部材と、
　前記回転部材に取り付けられたセンサ回転子と、
　前記センサ回転子に対向して配置されたセンサ固定子と、
　前記回転部材を回転可能に支持した軸受と、
を備える。

　上記構成によれば、回転電機の回転子は、内燃機関の出力軸に直結されて、出力軸と一体で回転する。

　ここで、回転部材は、前記回転子に係合して前記出力軸の延長線上に延び、前記回転子と共に回転する。そして、センサ回転子（回転センサの回転子）は、前記回転部材に取り付けられている。また、センサ固定子（回転センサの固定子）は、前記センサ回転子に対向して配置されている。このため、センサ回転子及びセンサ固定子を内燃機関の出力軸から離して配置することができ、内燃機関の熱により回転センサが悪影響を受けることを抑制することができる。

　さらに、軸受は、前記回転部材を回転可能に支持している。このため、内燃機関の出力軸の軸芯と回転電機の回転子の軸芯とがずれた状態になる芯ずれが生じたとしても、回転部材の振れを軸受により抑制することができる。したがって、芯ずれによる回転センサの検出精度の低下を抑制することができる。

　第２の手段では、前記回転電機のハウジングには、前記出力軸に前記回転子を直結する際に用いられる工具を挿入可能な挿入孔が形成されており、前記挿入孔を塞ぎ且つ取り外し可能なカバーを備え、前記センサ固定子は、前記カバーに固定されている。

　上記構成によれば、回転電機のハウジングからカバーを取り外した状態において、挿入孔に工具を挿入して、内燃機関の出力軸に回転子を直結することができる。そして、内燃機関の出力軸に回転子を直結した後に、ハウジングにカバーを取り付けることにより、挿入孔を塞ぐことができる。

　第３の手段では、前記回転部材は、前記出力軸の延長線方向から前記回転子に係合することにより前記回転子と共に回転可能になっている。こうした構成によれば、内燃機関の出力軸に回転子を直結した後に、出力軸の延長線方向から回転子に回転部材を容易に組み付けることができる。

　さらに、前記出力軸の延長線方向から前記回転子に係合する構成では、回転子と回転部材との間に係合に必要なクリアランスが形成されている。このため、回転子の振れが回転部材に伝わることを回転子と回転部材との間のクリアランスによって抑制することができ、芯ずれによる回転センサの検出精度の低下をさらに抑制することができる。

　第４の手段では、前記回転子は、前記出力軸の延長線方向に延びて互いに嵌合する第１嵌合部及び第２嵌合部のうち前記第１嵌合部を備え、前記回転部材は、前記第２嵌合部を備え、前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部の少なくとも一方は、前記回転子と前記回転部材との回転方向の相対位置を特定する特定部を含む。

　上記構成によれば、前記回転子が備える前記出力軸の延長線方向に延びる第１嵌合部と、前記回転部材が備える前記出力軸の延長線方向に延びる第２嵌合部とを嵌合させることにより、前記回転部材を前記回転子と共に回転可能にすることができる。

　さらに、前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部の少なくとも一方は、前記回転子と前記回転部材との回転方向の相対位置を特定する特定部を含むため、第１嵌合部及び第２嵌合部を利用して前記回転子と前記回転部材との回転方向の相対位置を決めることができる。

　第５の手段では、前記軸受は、前記回転部材において前記出力軸と反対側の所定端部を回転可能に支持している。こうした構成によれば、前記軸受が前記回転部材において前記出力軸に近い部分を回転可能に支持している場合と比較して、回転部材の振れを軸受により効果的に抑制することができる。したがって、芯ずれによる回転センサの検出精度の低下をさらに抑制することができる。

　第６の手段では、第５の手段において、前記センサ回転子は、前記所定端部に取り付けられている。こうした構成によれば、回転部材の振れが軸受により抑制された部分にセンサ回転子が取り付けられているため、回転センサの検出精度を向上させることができる。

　第７の手段では、前記軸受は、第１軸受と第２軸受とを含み、前記センサ回転子は、前記所定端部において前記第１軸受と前記第２軸受との間に取り付けられている。こうした構成によれば、回転部材の振れがさらに抑制された第１軸受と第２軸受との間にセンサ回転子が取り付けられているため、回転センサの検出精度をさらに向上させることができる。

　第８の手段では、第２の手段において、前記回転電機は、固定子を備え、前記回転子の内側に前記固定子が配置され、前記固定子の内側に前記回転部材が配置されている。

　上記構成によれば、いわゆるアウタロータ構造において、回転子の内側の空間を利用して、固定子及び回転部材を配置することができる。さらに、回転電機のハウジングから上記カバーを取り外した状態において、上記挿入孔から固定子の内側に回転部材を挿入することができる。

　第９の手段では、第２の手段において、前記回転電機は、固定子を備え、前記固定子の内側に前記回転子が配置され、前記回転子の内側に前記回転部材が配置されている。

　上記構成によれば、いわゆるインナロータ構造において、回転子の内側の空間を利用して、回転部材を配置することができる。さらに、回転電機のハウジングから上記カバーを取り外した状態において、上記挿入孔から回転子の内側に回転部材を挿入することができる。

　第１０の手段では、
　第１ハウジングと、
　前記第１ハウジングに取り付けられており、前記内燃機関の筐体に固定される第２ハウジングと、
　前記第１ハウジング又は前記第２ハウジングに固定された固定子と、
　前記第２ハウジングに設けられ、前記固定子に対して所定位置で回転可能に前記回転子を保持する保持部と、を備え、
　前記回転子は、前記出力軸に直結される結合部を備え、前記固定子に対して前記所定位置で回転し、
　前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、前記出力軸に前記結合部を直結可能な状態で前記固定子及び前記回転子を収納している。

　上記構成によれば、回転電機は、第１ハウジングと、前記第１ハウジングに取り付けられており、前記内燃機関の筐体に固定される第２ハウジングと、前記第１ハウジング又は前記第２ハウジングに固定された固定子と、を備えている。このため、第２ハウジングを内燃機関の筐体に固定することにより、第２ハウジングを介して第１ハウジング及び固定子を内燃機関の筐体に固定することができる。

　回転電機は、前記第２ハウジングに設けられ、前記固定子に対して所定位置で回転可能に前記回転子を保持する保持部を備えている。このため、第１ハウジングに第２ハウジングを取り付けることにより、回転子が内燃機関の出力軸に直結されていない状態であっても、保持部により前記固定子に対して所定位置で回転可能に前記回転子を保持することができる。したがって、第１ハウジング、固定子、第２ハウジング、及び回転子を予め組み立てておくことができる。なお、回転電機を組み立てる際には、第１ハウジング及び第２ハウジングに固定子及び回転子を収納した後に、第１ハウジングに第２ハウジングを取り付けることができる。

　前記回転子は、前記出力軸に直結される結合部を備え、前記固定子に対して前記所定位置で回転する。このため、回転子の結合部を内燃機関の出力軸に直結することにより、前記固定子に対して所定位置に回転子を配置して、回転子と出力軸とを一体で回転させることができる。これにより、回転電機の駆動力によって内燃機関の出力軸を回転させたり、内燃機関の駆動力によって回転電機に発電させたりすることができる。

　さらに、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、前記出力軸に前記結合部を直結可能な状態で前記固定子及び前記回転子を収納している。このため、第１ハウジング、固定子、第２ハウジング、及び回転子が予め組み立てられた状態でも、内燃機関の出力軸に回転子の結合部を直結することができる。したがって、内燃機関の出力軸に直結される回転子を備えた回転電機において、回転子と固定子とを分離せずに回転電機を検査機及び内燃機関に組み付けることができる。その結果、検査結果を保証することができるとともに、検査後の回転電機を検査機から取り外して内燃機関に組み付ける際に、回転子と固定子とを分離した後に内燃機関にそれぞれ組み付ける手間を省くことができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、内燃機関及びアウタロータ構造のＭＧを示す模式図であり、 図２は、シャフト及び回転センサの周辺を示す断面図であり、 図３は、ロータの溝及びシャフトの歯を示す断面図であり、 図４は、第１ハウジングへのステータの組み付け態様、及び第２ハウジングへの保持部品の組み付け態様を示す模式図であり、 図５は、第２ハウジングへのロータの組み付け態様を示す模式図であり、 図６は、第１ハウジングと第２ハウジングとの組み付け態様を示す模式図であり、 図７は、ＭＧを組み立てた状態を示す模式図であり、 図８は、検査機及び内燃機関へのＭＧの組み付け態様示す模式図であり、 図９は、ＭＧへの回転センサの組み付け態様示す模式図であり、 図１０は、ロータキャリアのキー及びシャフトのキー溝を示す断面図であり、 図１１は、アウタロータ構造のＭＧの変更例を示す模式図であり、 図１２は、内燃機関及びインナロータ構造のＭＧを示す模式図である。

　以下、ハイブリッド自動車に搭載された内燃機関に組み付けられるＭＧ（Motor Generator）に具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

　図１に示すように、ハイブリッド自動車１０は、内燃機関２０とＭＧ３０とを備えている。ハイブリッド自動車１０は、内燃機関２０及びＭＧ３０の少なくとも一方の動力により走行する。

　内燃機関２０は、例えば周知のレシプロエンジンである。内燃機関２０は、シリンダブロック２１、オイルパン２２、及びクランクシャフト２３等を備えている。シリンダブロック２１（筐体）とオイルパン２２（筐体）とは、図示しないボルト等により一体に結合されている。シリンダブロック２１には、ピストン（図示略）が摺動自在に収納されている。燃料の燃焼に伴うピストンの往復動に基づいて、クランクシャフト２３（出力軸）が回転させられる。

　クランクシャフト２３の先端には、フランジ２３ａ及び係合部２３ｂが設けられている。フランジ２３ａは、円板状に形成されている。フランジ２３ａの外径Ｄ１は、クランクシャフト２３の外径Ｄ０よりも大きい（Ｄ０＜Ｄ１）。係合部２３ｂは、円筒状に形成され、フランジ２３ａからクランクシャフト２３の軸線方向に延びている。係合部２３ｂの外径Ｄ２は、クランクシャフト２３の外径Ｄ０よりも大きく、フランジ２３ａの外径Ｄ１よりも小さい（Ｄ０＜Ｄ２＜Ｄ１）。なお、係合部２３ｂの外径Ｄ２は、クランクシャフト２３の外径Ｄ０以下であってもよい（Ｄ２≦Ｄ０＜Ｄ１）。

　ＭＧ３０（回転電機）は、第１ハウジング３１、第２ハウジング３２、保持部品３３、コア３４、コイル３５、ロータキャリア３６、磁石３７、シャフト５０、回転センサ６０及びカバー３８等を備えている。

　第１ハウジング３１は、有底円筒状に形成されている。第１ハウジング３１の底部３１ａの中央には、貫通孔３１ｂが形成されている。貫通孔３１ｂ（挿入孔）は、底部３１ａにおいてクランクシャフト２３の軸線の延長上に形成されており、クランクシャフト２３のフランジ２３ａ及び係合部２３ｂに対向している。底部３１ａの貫通孔３１ｂに対応する位置に、カバー３８を取り付け及び取り外し可能になっている。カバー３８は、底部３１ａに取り付けられた状態において貫通孔３１ｂを塞ぎ、第１ハウジング３１をシールする。

　底部３１ａにおいて貫通孔３１ｂの外周には、コア３４が取り付けられている（固定されている）。コア３４は、底部３１ａからクランクシャフト２３の軸線方向に円筒状に延びている。コア３４は、例えば複数枚の金属板が積層されて形成されている。コア３４に形成された電極部に配線が巻回されて、コイル３５が形成されている。コア３４の外周には、コイル３５の一部が配置されている。なお、コア３４及びコイル３５により、ステータ（固定子）が構成されている。すなわち、本実施形態では、ステータにおいてコイル３５が最も外周側に位置している。

　第２ハウジング３２は、円板状に形成されている。第２ハウジング３２の中央には、貫通孔３２ｃが形成されている。第２ハウジング３２の外縁部には、シリンダブロック２１の所定部２１ａに固定される被固定部３２ａ、及びオイルパン２２の所定部２２ａに固定される被固定部３２ｂが設けられている。被固定部３２ａは、シリンダブロック２１の所定部２１ａの形状に対応した形状に形成されている。被固定部３２ｂは、オイルパン２２の所定部２２ａの形状に対応した形状に形成されている。第２ハウジング３２の内周縁部（貫通孔３２ｃの内周面）には、保持部品３３が取り付けられている。保持部品３３は、円環状に形成されている。

　第１ハウジング３１と第２ハウジング３２とは、図示しないボルト（締結部材）により結合されている。すなわち、第１ハウジング３１に第２ハウジング３２が取り付けられている。そして、第２ハウジング３２の被固定部３２ａとシリンダブロック２１の所定部２１ａとが、図示しないボルトにより結合されている。第２ハウジング３２の被固定部３２ｂとオイルパン２２の所定部２２ａとが、図示しないボルトにより結合されている。すなわち、シリンダブロック２１及びオイルパン２２（内燃機関２０）に、第２ハウジング３２が固定されている。これにより、第２ハウジング３２を介して、シリンダブロック２１及びオイルパン２２（内燃機関２０）に第１ハウジング３１、ひいてはコア３４、コイル３５、及びカバー３８が固定されている。

　ロータキャリア３６は、有底円筒状に形成されている。ロータキャリア３６の底部３６ａの中央には、結合部３６ｂが設けられている。結合部３６ｂは、底部３６ａからクランクシャフト２３の軸線方向に円筒状に延びている。結合部３６ｂの内径は、クランクシャフト２３の係合部２３ｂの外径と略等しい、又は係合部２３ｂの外径よりも若干大きい。そして、係合部２３ｂの外周に結合部３６ｂが嵌合している。フランジ２３ａ（クランクシャフト２３）と結合部３６ｂ（ロータキャリア３６）とは、図示しないボルト（締結部材）により結合（直結）されている。これにより、ロータキャリア３６及び磁石３７（ロータ）は、コア３４及びコイル３５（ステータ）に対して所定位置で回転する。なお、ロータキャリア３６及び磁石３７により、ロータ（回転子）が構成されている。

　フランジ２３ａの外径Ｄｆと結合部３６ｂの外径Ｄｃとは等しい。フランジ２３ａの外径Ｄｆ及び結合部３６ｂの外径Ｄｃは、保持部品３３の内径Ｄｈよりも若干小さい（Ｄｆ，Ｄｃ＜Ｄｈ）。すなわち、フランジ２３ａ及び結合部３６ｂ（ロータ）と、保持部品３３との間には、隙間Ｇ１が形成されている。

　ロータキャリア３６の内周には、磁石３７が配置されている。すなわち、ロータにおいて磁石３７が最も内周側に位置している。コイル３５（ステータ）と磁石３７（ロータ）との間には、隙間Ｇ２が形成されている。ロータは、ステータの外側に配置されており、ＭＧ３０はいわゆるアウタロータ構造である。

　第１ハウジング３１の底部３１ａの貫通孔３１ｂは、フランジ２３ａに結合部３６ｂを結合するボルトを締めるレンチ（工具）を挿入可能な大きさに形成されている。すなわち、第１ハウジング３１及び第２ハウジング３２は、クランクシャフト２３に結合部３６ｂを直結可能な状態で、コア３４及びコイル３５（ステータ）、並びにロータキャリア３６及び磁石３７（ロータ）を収納している。保持部品３３は、クランクシャフト２３にロータキャリア３６が結合されていない状態において、コア３４及びコイル３５に対して所定位置で回転可能にロータキャリア３６及び磁石３７を保持する。すなわち、クランクシャフト２３にロータキャリア３６が結合されていない状態であっても、コア３４及びコイル３５とロータキャリア３６及び磁石３７との位置関係が保持部品３３により保持されている。

　ＭＧ３０は、電力が供給されることにより駆動力を発生してクランクシャフト２３を回転させるとともに、クランクシャフト２３の駆動力によりロータキャリア３６及び磁石３７が回転させられて発電を行う。

　ＭＧ３０は、ロータキャリア３６（回転子）に係合してクランクシャフト２３の延長線上に延び、ロータキャリア３６と共に回転するシャフト５０と、回転センサ６０とを備えている。シャフト５０は、コア３４（固定子）の内側に配置されている。

　詳しくは、図２に示すように、シャフト５０（回転部材）は、円柱状に形成されている。シャフト５０は、小径部５１と、小径部５１の径よりも大きい径で形成された大径部５２とを備えている。大径部５２（所定端部）は、シャフト５０においてロータキャリア３６の底部３６ａ（クランクシャフト２３）と反対側の端部に形成されている。なお、シャフト５０を円筒状に形成することもできる。

　シャフト５０は、クランクシャフト２３の延長線方向からロータキャリア３６の底部３６ａ（回転子）に係合することにより、ロータキャリア３６と共に回転（連れ回り）可能になっている。

　図３に示すように、シャフト５０の小径部５１の外縁部には、複数の歯５１ａ及び平坦部５１ｂが形成されている。複数の歯５１ａは、小径部５１の軸線方向に凸状に延びている。平坦部５１ｂ（特定部）は、小径部５１の外縁部において歯５１ａが欠けた欠歯部であり、小径部５１の軸線方向に平坦状に延びている。なお、複数の歯５１ａ及び平坦部５１ｂにより、第２嵌合部が構成されている。

　ロータキャリア３６の底部３６ａの内縁部には、複数の溝３６ｄ及び平坦部３６ｆが形成されている。複数の溝３６ｄは、小径部５１（クランクシャフト２３）の軸線方向に凹状に延びている。平坦部３６ｆ（特定部）は、底部３６ａの内縁部において溝３６ｄがない部分であり、小径部５１の軸線方向に平坦状に延びている。なお、複数の溝３６ｄ及び平坦部３６ｆにより、第１嵌合部が構成されている。

　複数の歯５１ａと複数の溝３６ｄとは互いに嵌合（係合）可能に形成されている。複数の歯５１ａと複数の溝３６ｄとの間には、所定のクリアランス（隙間）が形成されている。平坦部５１ｂと平坦部３６ｆとは互いに嵌合（係合）可能に形成されている。平坦部５１ｂと平坦部３６ｆとの間には、所定のクリアランス（隙間）が形成されている。すなわち、ロータキャリア３６の底部３６ａとシャフト５０とは、スプライン嵌合する。上記所定のクリアランスは、複数の歯５１ａ及び平坦部５１ｂ、並びに複数の溝３６ｄ及び平坦部３６ｆに、製造誤差等が生じた場合であっても、複数の歯５１ａと複数の溝３６ｄ、及び平坦部５１ｂと平坦部３６ｆとが互いに嵌合可能な間隔に設定されている。そして、平坦部５１ｂと平坦部３６ｆとが嵌合するように、ロータキャリア３６の底部３６ａにシャフト５０を挿入することにより、ロータキャリア３６とシャフト５０との回転方向の相対位置が決められる。

　図２に戻り、カバー３８は、本体３８ａと蓋３８ｂとＯリング３９とを含んでいる。本体３８ａは、円筒状（筒状）に形成されている。本体３８ａは、第１ハウジング３１の底部３１ａに、ボルト等により固定されている。本体３８ａとシャフト５０の大径部５２との間には、ベアリング５５，５６が設けられている。ベアリング５５（第１軸受、軸受）は、ベアリング５６（第２軸受、軸受）よりもロータキャリア３６の底部３６ａ側に配置されている。ベアリング５５は、大径部５２を回転可能に支持している。

　大径部５２においてベアリング５５とベアリング５６との間には、回転センサ６０のセンサ回転子６１が取り付けられている。センサ回転子６１は、円環状に形成されており、大径部５２の外周面に取り付けられている。大径部５２においてセンサ回転子６１よりもベアリング５６側には、ナット５３が取り付けられている。ナット５３の内周及び大径部５２の先端の外周にはねじが切られ、互いに噛み合っている。ナット５３は、シャフト５０の軸線方向において、大径部５２（シャフト５０）に対するセンサ回転子６１の位置を調節している。ベアリング５６は、ナット５３を介して大径部５２を回転可能に支持している。

　カバー３８の本体３８ａには、回転センサ６０のセンサ固定子６２が取り付けられ（固定され）ている。センサ固定子６２は、円環状に形成されており、本体３８ａの内周面に取り付けられている。センサ固定子６２は、センサ回転子６１の外周に、すなわちセンサ回転子６１に対向して配置されている。このように、センサ回転子６１及びセンサ固定子６２（回転センサ６０）は、クランクシャフト２３（内燃機関２０）からシャフト５０の長さに応じた距離だけ離れた位置に配置されている。回転センサ６０は、シャフト５０、すなわちロータキャリア３６（ロータ）の回転を検出する。回転センサ６０は、センサ回転子６１の回転に伴う磁界の変化を検出するタイプ、フォトカプラを使用するタイプ等を採用することができる。

　蓋３８ｂは、有底円筒状に形成され、本体３８ａの開口３８ｃを塞いでいる。蓋３８ｂの内周及び本体３８ａの先端の外周にはねじが切られ、互いに噛み合っている。本体３８ａと蓋３８ｂとの間は、Ｏリング３９（シール部材）によりシールされている。

　ＭＧ３０は、内燃機関２０に組み付けられる前に、予め組み立てられている。以下に、ＭＧ３０を組み立てる手順を説明する。

　まず、図４に示すように、第１ハウジング３１にコア３４及びコイル３５を組み付ける。また、第２ハウジング３２に保持部品３３を組み付ける。

　続いて、図５に示すように、第２ハウジング３２及び保持部品３３を、保持部品３３の中心軸Ｃｈが上下方向に向くように配置する。そして、保持部品３３に上方向からロータキャリア３６の結合部３６ｂを挿入する。

　続いて、図６に示すように、ロータキャリア３６及び磁石３７の内側に、コア３４及びコイル３５を挿入する。

　続いて、図７に示すように、第１ハウジング３１と第２ハウジング３２とを、ボルトにより結合する。これにより、コア３４及びコイル３５に対して所定位置で回転可能に、ロータキャリア３６及び磁石３７が保持される。以上により、ＭＧ３０が組み立てられる。この状態において、第１ハウジング３１にカバー３８が取り付けられていてもよいし、取り付けられていなくてもよい。

　なお、内燃機関２０のクランクシャフト２３にロータキャリア３６が直結された状態でクランクシャフト２３が回転すると、クランクシャフト２３とロータキャリア３６との組み付け誤差や、内燃機関２０におけるクランクシャフト２３の振れ等により、ロータキャリア３６に振れが生じる。仮に、ロータキャリア３６を回転可能に支持する軸受が存在すると、ロータキャリア３６の振れによりロータキャリア３６と軸受とが摩擦して損失が生じる。このため、従来はロータキャリア３６に軸受が設けられておらず、ロータキャリア３６はクランクシャフト２３のみにより支持されている。

　次に、検査機にＭＧ３０を組み付ける手順を説明する。

　図８に示すように、検査機の入力軸４１にロータキャリア３６を結合する手順を説明する。入力軸４１の先端部は、クランクシャフト２３の先端部と同様の形状に形成されている。クランクシャフト２３と同一の部分には、同一の符号を付すことにより説明を省略する。詳しくは、ＭＧ３０を検査機に近づけて、入力軸４１の係合部２３ｂに結合部３６ｂを嵌合させる。

　続いて、第１ハウジング３１からカバー３８が取り外された状態で、貫通孔３１ｂから第１ハウジング３１の内部にレンチを挿入する。そして、図示しないボルトをレンチで締めることにより、フランジ２３ａに結合部３６ｂを結合する。そして、検査機のボディ等に第２ハウジング３２の被固定部３２ｂを固定する。

　続いて、図９に示すように、貫通孔３１ｂから底部３６ａに近付けるようにコア３４の内側へシャフト５０を挿入する。このとき、シャフト５０には、予めベアリング５５、センサ回転子６１、及びナット５３が取り付けられている。シャフト５０の複数の歯５１ａと底部３６ａの複数の溝３６ｄとを嵌合させ、シャフト５０の平坦部５１ｂと底部３６ａの平坦部３６ｆとを嵌合させる。これにより、大径部５２は、ベアリング５５により回転可能に支持される。なお、ナット５３（シャフト５０）に、予めベアリング５６が取り付けられていてもよい。

　続いて、第１ハウジング３１の底部３１ａにカバー３８の本体３８ａを、ボルト等により固定する。このとき、本体３８ａには、予めセンサ固定子６２及びベアリング５６が取り付けられている。これにより、大径部５２は、ナット５３を介してベアリング５６により回転可能に支持される。そして、本体３８ａに、蓋３８ｂを取り付ける。その後、ＭＧ３０により駆動や発電を行って、検査機によりＭＧ３０の性能を検査する。

　次に、ＭＧ３０を検査機から取り外して、内燃機関２０に組み付ける手順を説明する。

　まず、カバー３８の本体３８ａからカバー３８の蓋３８ｂを取り外す。第１ハウジング３１の底部３１ａからカバー３８の本体３８ａを取り外す。ロータキャリア３６の底部３６ａからシャフト５０の小径部５１を抜き、貫通孔３１ｂからＭＧ３０の外部へシャフト５０を取り出す。

　貫通孔３１ｂから第１ハウジング３１の内部にレンチを挿入する。そして、図示しないボルトをレンチで緩めることにより、フランジ２３ａから結合部３６ｂを分離する。このとき、ロータキャリア３６は、保持部品３３により保持される。続いて、検査機のボディ等から第２ハウジング３２の被固定部３２ｂを分離する。これにより、検査機からＭＧ３０が取り外される。

　続いて、検査機にＭＧ３０を組み付けた場合と同様に、内燃機関２０にＭＧ３０を組み付ける。ＭＧ３０を内燃機関２０に近づけて、クランクシャフト２３の係合部２３ｂに結合部３６ｂを嵌合させる。続いて、第１ハウジング３１からカバー３８が取り外された状態で、貫通孔３１ｂから第１ハウジング３１の内部にレンチを挿入する。そして、図示しないボルトをレンチで締めることにより、フランジ２３ａに結合部３６ｂを結合する。内燃機関２０のシリンダブロック２１の所定部２１ａに被固定部３２ａを固定し、オイルパン２２の所定部２２ａに被固定部３２ｂを固定する。ロータキャリア３６の底部３６ａにシャフト５０の小径部５１を挿入する。第１ハウジング３１にカバー３８の本体３８ａ及び蓋３８ｂを取り付ける。

　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

　・ＭＧ３０のロータキャリア３６は、内燃機関２０のクランクシャフト２３に直結されて、クランクシャフト２３と一体で回転する。ＭＧ３０は、第１ハウジング３１と、第１ハウジング３１に取り付けられ内燃機関２０のシリンダブロック２１及びオイルパン２２に固定される第２ハウジング３２と、第１ハウジング３１に固定されたコア３４及びコイル３５と、を備えている。このため、第２ハウジング３２を内燃機関２０のシリンダブロック２１及びオイルパン２２に固定することにより、第２ハウジング３２を介して第１ハウジング３１、コア３４及びコイル３５を内燃機関２０のシリンダブロック２１及びオイルパン２２に固定することができる。

　・ＭＧ３０は、第２ハウジング３２に設けられ、コア３４及びコイル３５に対して所定位置で回転可能にロータキャリア３６及び磁石３７を保持する保持部品３３を備えている。このため、第１ハウジング３１に第２ハウジング３２を取り付けることにより、ロータキャリア３６が内燃機関２０のクランクシャフト２３に直結されていない状態であっても、保持部品３３によりコア３４及びコイル３５に対して所定位置で回転可能にロータキャリア３６及び磁石３７を保持することができる。したがって、第１ハウジング３１、コア３４及びコイル３５、第２ハウジング３２、並びにロータキャリア３６及び磁石３７を予め組み立てておくことができる。ＭＧ３０を組み立てる際には、第１ハウジング３１及び第２ハウジング３２に、コア３４及びコイル３５、ロータキャリア３６及び磁石３７を収納した後に、第１ハウジング３１に第２ハウジング３２を取り付けることができる。

　・ロータキャリア３６は、クランクシャフト２３に直結される結合部３６ｂを備え、コア３４及びコイル３５に対して所定位置で回転する。このため、ロータキャリア３６の結合部３６ｂを内燃機関２０のクランクシャフト２３に直結することにより、コア３４及びコイル３５に対して所定位置にロータキャリア３６及び磁石３７を配置して、ロータキャリア３６及び磁石３７とクランクシャフト２３とを一体で回転させることができる。これにより、ＭＧ３０の駆動力によって内燃機関２０のクランクシャフト２３を回転させたり、内燃機関２０の駆動力によってＭＧ３０に発電させたりすることができる。

　・第１ハウジング３１及び第２ハウジング３２は、クランクシャフト２３に結合部３６ｂを直結可能な状態でコア３４及びコイル３５、ロータキャリア３６及び磁石３７を収納している。このため、第１ハウジング３１、コア３４及びコイル３５、第２ハウジング３２、及びロータキャリア３６及び磁石３７が予め組み立てられた状態でも、内燃機関２０のクランクシャフト２３にロータキャリア３６の結合部３６ｂを直結することができる。したがって、内燃機関２０のクランクシャフト２３に直結されるロータキャリア３６を備えたＭＧ３０において、ロータキャリア３６及び磁石３７とコア３４及びコイル３５とを分離せずにＭＧ３０を検査機及び内燃機関２０に組み付けることができる。その結果、検査結果を保証することができるとともに、検査後のＭＧ３０を検査機から取り外して内燃機関２０に組み付ける際に、ロータキャリア３６及び磁石３７とコア３４及びコイル３５とを分離した後に内燃機関２０にそれぞれ組み付ける手間を省くことができる。

　・第１ハウジング３１には、クランクシャフト２３に結合部３６ｂを直結する際に用いられるレンチを挿入可能な貫通孔３１ｂが形成されており、貫通孔３１ｂを塞ぎ且つ取り外し可能なカバー３８が取り付けられている。こうした構成によれば、第１ハウジング３１からカバー３８を取り外して、貫通孔３１ｂにレンチを挿入して、検査機の入力軸４１にロータキャリア３６の結合部３６ｂを直結したり、内燃機関２０のクランクシャフト２３にロータキャリア３６の結合部３６ｂを直結したりすることができる。そして、検査機の入力軸４１や内燃機関２０のクランクシャフト２３にロータキャリア３６の結合部３６ｂを直結した後に、第１ハウジング３１にカバー３８を取り付けることにより、貫通孔３１ｂを塞ぐことができる。

　・第２ハウジング３２は、内燃機関２０のシリンダブロック２１及びオイルパン２２のそれぞれの所定部２１ａ，２２ａに固定される被固定部３２ａ，３２ｂを備え、被固定部３２ａ，３２ｂは、それぞれ所定部２１ａ，２２ａの形状に対応した形状に形成されている。こうした構成によれば、内燃機関２０のシリンダブロック２１及びオイルパン２２のそれぞれの所定部２１ａ，２２ａに、所定部２１ａ，２２ａの形状にそれぞれ対応した形状に形成された第２ハウジング３２の被固定部３２ａ，３２ｂを固定することにより、内燃機関２０のシリンダブロック２１及びオイルパン２２にＭＧ３０を組み付けることができる。さらに、シリンダブロック２１及びオイルパン２２のそれぞれの所定部２１ａ，２２ａの形状が変更された場合であっても、第２ハウジング３２を変更して対応することができ、シリンダブロック２１及びオイルパン２２のそれぞれの所定部２１ａ，２２ａの形状にかかわらず第１ハウジング３１を共通の構成にすることができる。

　・シャフト５０は、ロータキャリア３６に係合してクランクシャフト２３の延長線上に延び、ロータキャリア３６と共に回転する。そして、センサ回転子６１は、シャフト５０に取り付けられている。また、センサ固定子６２は、センサ回転子６１に対向して配置されている。このため、センサ回転子６１及びセンサ固定子６２を内燃機関２０のクランクシャフト２３から離して配置することができ、内燃機関２０の熱により回転センサ６０が悪影響を受けることを抑制することができる。

　・ベアリング５５，５６は、シャフト５０を回転可能に支持している。このため、内燃機関２０のクランクシャフト２３の軸芯とＭＧ３０のロータキャリア３６の軸芯とがずれた状態になる芯ずれが生じたとしても、シャフト５０の振れをベアリング５５，５６により抑制することができる。したがって、芯ずれによる回転センサ６０の検出精度の低下を抑制することができる。

　・シャフト５０は、クランクシャフト２３の延長線方向からロータキャリア３６に係合することによりロータキャリア３６と共に回転可能になっている。こうした構成によれば、内燃機関２０のクランクシャフト２３にロータキャリア３６を直結した後に、クランクシャフト２３の延長線方向からロータキャリア３６にシャフト５０を容易に組み付けることができる。

　・クランクシャフト２３の延長線方向からロータキャリア３６に係合する構成では、ロータキャリア３６とシャフト５０との間に係合に必要なクリアランスが形成されている。このため、ロータキャリア３６の振れがシャフト５０に伝わることをロータキャリア３６とシャフト５０との間のクリアランスによって抑制することができ、芯ずれによる回転センサ６０の検出精度の低下をさらに抑制することができる。

　・ロータキャリア３６が備えるクランクシャフト２３の延長線方向に延びる第１嵌合部（歯５１ａ及び平坦部５１ｂ）と、シャフト５０が備えるクランクシャフト２３の延長線方向に延びる第２嵌合部（溝３６ｄ及び平坦部３６ｆ）とを嵌合させることにより、シャフト５０をロータキャリア３６と共に回転可能にすることができる。

　・第１嵌合部及び第２嵌合部は、ロータキャリア３６とシャフト５０との回転方向の相対位置を特定する平坦部５１ｂ及び平坦部３６ｆをそれぞれ含むため、第１嵌合部及び第２嵌合部を利用してロータキャリア３６とシャフト５０との回転方向の相対位置を決めることができる。

　・ベアリング５５，５６は、シャフト５０においてクランクシャフト２３と反対側の大径部５２を回転可能に支持している。こうした構成によれば、ベアリング５５，５６がシャフト５０においてクランクシャフト２３に近い部分（例えば小径部５１）を回転可能に支持している場合と比較して、シャフト５０の振れをベアリング５５，５６により効果的に抑制することができる。したがって、芯ずれによる回転センサ６０の検出精度の低下をさらに抑制することができる。

　・センサ回転子６１は、大径部５２に取り付けられている。こうした構成によれば、シャフト５０の振れがベアリング５５，５６により抑制された部分にセンサ回転子６１が取り付けられているため、回転センサ６０の検出精度を向上させることができる。

　・センサ回転子６１は、大径部５２においてベアリング５５とベアリング５６との間に取り付けられている。こうした構成によれば、シャフト５０の振れがさらに抑制されたベアリング５５とベアリング５６との間にセンサ回転子６１が取り付けられているため、回転センサ６０の検出精度をさらに向上させることができる。

　・ＭＧ３０は、固定子（コア３４及びコイル３５）を備え、回転子（ロータキャリア３６及び磁石３７）の内側に固定子が配置され、固定子の内側にシャフト５０が配置されている。上記構成によれば、いわゆるアウタロータ構造において、回転子の内側の空間を利用して、固定子及びシャフト５０を配置することができる。さらに、ＭＧ３０の第１ハウジング３１からカバー３８を取り外した状態において、貫通孔３１ｂから固定子の内側にシャフト５０を挿入することができる。

　・第１ハウジング３１の底部３１ａに近い位置に回転センサ６０が配置されているため、回転センサ６０の配線を第１ハウジング３１の外部へ引き出すことが容易である。例えば、回転センサ６０の配線を、カバー３８からシャフト５０（クランクシャフト２３）の軸線方向へ引き出すことができる。

　なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

　・図１０に示すように、ロータキャリア３６の底部３６ａにキー１３６ｆ（第１嵌合部、特定部）が形成され、シャフト５０の小径部５１にキー溝１５１ｂ（第２嵌合部、特定部）が形成された構成を採用することもできる。こうした構成によっても、シャフト５０をロータキャリア３６と共に回転可能にすることができるとともに、ロータキャリア３６とシャフト５０との回転方向の相対位置を決めることができる。

　・ロータキャリア３６の底部３６ａにおいて、平坦部３６ｆ（特定部）を溝３６ｄに代える（特定部を省略する）こともできる。また、シャフト５０の小径部５１において平坦部５１ｂ（特定部）を歯５１ａに代え（特定部を省略し）、ロータキャリア３６の底部３６ａにおいて平坦部３６ｆ（特定部）を溝３６ｄに代える（特定部を省略する）こともできる。

　・ベアリング５５によりシャフト５０の小径部５１を回転可能に支持することもできる。その場合に、センサ回転子６１を小径部５１の外周面に取り付け、センサ固定子６２をセンサ回転子６１に対向するように配置することもできる。その場合であっても、小径部５１においてセンサ回転子６１が取り付けられた位置まで、回転センサ６０をクランクシャフト２３から離すことができる。また、ベアリング５５，５６によりシャフト５０の振れを抑制することができる。したがって、内燃機関２０の熱により回転センサ６０が悪影響を受けることを抑制することができるとともに、芯ずれによる回転センサ６０の検出精度の低下を抑制することができる。

　・ベアリング５５，５６の一方を省略することもできる。

　・図１１に示すように、第１ハウジング１３１を円板状に形成し、第２ハウジング１３２を円筒状に形成することもできる。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　・クランクシャフト２３のフランジ２３ａとロータキャリア３６の結合部３６ｂとがねじにより結合されていてもよい。その場合、貫通孔３１ｂは、ドライバー（工具）を挿入可能な大きさに形成されていればよい。なお、ボルト及びねじ以外の締結部材（固定部材）と、その締結部材に応じた工具とを採用することもできる。また、ＭＧ３０の性能を検査した後に、クランクシャフト２３にロータキャリア３６（ロータ）を溶接（接合）することにより、クランクシャフト２３にロータキャリア３６を直結することもできる。その場合は、貫通孔３１ｂから溶接工具（工具）を挿入して溶接を行えばよい。

　・図１２に示すように、インナロータ構造のＭＧ１３０を採用することもできる。コア３４及びコイル３５（ステータ）は、第１ハウジング３１に取り付けられている（固定されている）。固定子（コア３４及びコイル３５）の内側に回転子（ロータキャリア１３６及び磁石３７）が配置され、回転子の内側にシャフト５０が配置されている。上記構成によれば、いわゆるインナロータ構造において、回転子の内側の空間を利用して、シャフト５０を配置することができる。さらに、ＭＧ１３０の第１ハウジング３１から上記カバー３８を取り外した状態において、上記貫通孔３１ｂから回転子の内側にシャフト５０を挿入することができる。なお、第２ハウジング３２に、コア３４及びコイル３５（固定子）を固定することもできる。

　・ロータキャリア３６，１３６に磁石３７が埋め込まれたロータや、磁石３７がないロータを採用することもできる。

　・第２ハウジング３２が、保持部品３３に相当する保持部を備えていてもよい。すなわち、第２ハウジング３２の一部により、保持部品３３の機能を実現してもよい。

　・内燃機関２０にＭＧ３０，１３０を組み付ける手順は、第１ハウジング３１、コア３４及びコイル３５、第２ハウジング３２、並びにロータキャリア３６及び磁石３７を予め組み立てておくことに限られない。内燃機関２０のシリンダブロック２１に第２ハウジング３２を組み付けた後、クランクシャフト２３にロータキャリア３６及び磁石３７を組み付け、その後に第２ハウジング３２に第１ハウジング３１、コア３４、及びコイル３５を組み付けることもできる。その後、ロータキャリア３６にシャフト５０を挿入し、第１ハウジング３１にカバー３８を取り付けてもよい。

　・第１ハウジング３１が、カバー３８に相当する構成を備えていてもよい。すなわち、クランクシャフト２３にロータキャリア３６及び磁石３７を組み付け、その後に第２ハウジング３２に、第１ハウジング３１と共にコア３４、コイル３５、ベアリング５５，５６、シャフト５０、及び回転センサ６０を組み付けることもできる。このとき、ロータキャリア３６の底部３６ａにシャフト５０の小径部５１を挿入する。

　・ＭＧ３０，１３０に代えて、電動機又は発電機を採用することもできる。

　・内燃機関２０は、レシプロエンジンに限らず、筐体と出力軸とを備えるロータリエンジンを採用することもできる。また、ハイブリッド自動車１０に限らず、エンジンの回転力を直接動力とせず発電のみに用いるＲＥＥＶ（Range Extended Electric Vehicle）に、上記実施形態及び変更例を適用することもできる。さらに、内燃機関２０及び回転電機を備える農業用機械、建設用機械、電動航空機、軌道車等に、上記実施形態及び変更例を適用することもできる。

　なお、上記の各変更例を組み合わせて実施することもできる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (10)

1. 　内燃機関（２０）の出力軸（２３）に直結される回転子（３６，３７，１３６）を備えた回転電機（３０，１３０）であって、
   　前記回転子に係合して前記出力軸の延長線上に延び、前記回転子と共に回転する回転部材（５０）と、
   　前記回転部材に取り付けられたセンサ回転子（６１）と、
   　前記センサ回転子に対向して配置されたセンサ固定子（６２）と、
   　前記回転部材を回転可能に支持した軸受（５５、５６）と、
   を備える回転電機。
2. 　前記回転電機のハウジング（３１）には、前記出力軸に前記回転子を直結する際に用いられる工具を挿入可能な挿入孔（３１ｂ）が形成されており、
   　前記挿入孔を塞ぎ且つ取り外し可能なカバー（３８）を備え、
   　前記センサ固定子は、前記カバーに固定されている、請求項１に記載の回転電機。
3. 　前記回転部材は、前記出力軸の延長線方向から前記回転子に係合することにより前記回転子と共に回転可能になっている、請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 　前記回転子は、前記出力軸の延長線方向に延びて互いに嵌合する第１嵌合部（５１ａ、５１ｂ）及び第２嵌合部（３６ｄ、３６ｆ）のうち前記第１嵌合部を備え、
   　前記回転部材は、前記第２嵌合部を備え、
   　前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部の少なくとも一方は、前記回転子と前記回転部材との回転方向の相対位置を特定する特定部（５１ｂ、３６ｆ）を含む、請求項３に記載の回転電機。
5. 　前記軸受は、前記回転部材において前記出力軸と反対側の所定端部（５２）を回転可能に支持している、請求項１又は２に記載の回転電機。
6. 　前記センサ回転子は、前記所定端部に取り付けられている、請求項５に記載の回転電機。
7. 　前記軸受は、第１軸受（５５）と第２軸受（５６）とを含み、
   　前記センサ回転子は、前記所定端部において前記第１軸受と前記第２軸受との間に取り付けられている、請求項６に記載の回転電機。
8. 　前記回転電機は、固定子（３４，３５）を備え、
   　前記回転子（３６，３７）の内側に前記固定子が配置され、
   　前記固定子の内側に前記回転部材が配置されている、請求項２に記載の回転電機。
9. 　前記回転電機は、固定子を備え、
   　前記固定子の内側に前記回転子（１３６，３７）が配置され、
   　前記回転子の内側に前記回転部材が配置されている、請求項２に記載の回転電機。
10. 　第１ハウジング（３１，１３１）と、
    　前記第１ハウジングに取り付けられており、前記内燃機関の筐体に固定される第２ハウジング（３２，１３２）と、
    　前記第１ハウジング又は前記第２ハウジングに固定された固定子と、
    　前記第２ハウジングに設けられ、前記固定子に対して所定位置で回転可能に前記回転子を保持する保持部（３３）と、を備え、
    　前記回転子は、前記出力軸に直結される結合部（３６ｂ）を備え、前記固定子に対して前記所定位置で回転し、
    　前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、前記出力軸に前記結合部を直結可能な状態で前記固定子及び前記回転子を収納している、請求項１又は２に記載の回転電機。

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