(57)【要約】【課題】漏洩磁束が低減された回転子を有する効率の高い回転電機を提供する。【解決手段】回転電機は、回転軸に取り付けられると共に回転軸の軸方向に積層された環状部と、環状部に一体に形成されると共に周方向に間隔を隔てて配置された複数の扇状部と、隣り合う一対の扇状部の間に装着された永久磁石とを有する回転子、回転子の外周面に対向して配置された固定子、を備え、扇状部は、永久磁石が配置された面と反対側の周方向外周側の端面に設けられた連結部を介して環状部と接続されたものである。【選択図】図２
2020171094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられると共に前記回転軸の軸方向に積層された環状部と、前記環状部に一体に形成されると共に周方向に間隔を隔てて配置された複数の扇状部と、隣り合う一対の前記扇状部の間に装着された永久磁石とを有する回転子、
前記回転子の外周面に対向して配置された固定子、を備え、
前記扇状部は、前記永久磁石が配置された面と反対側の周方向外周側の端面に設けられた連結部を介して前記環状部と接続されたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記永久磁石は前記間隔に一箇所置きに複数着磁されており、
前記複数の永久磁石の磁極は周方向を向いており、
前記複数の永久磁石の極性は全ての前記永久磁石で同じ方向とな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】
前記扇状部の径方向内周部に形成された空隙部を有し、
周方向に隣接する前記扇状部は、前記連結部と前記環状部を介して接続されており、
周方向に隣接する前記連結部は、前記環状部を介して接続された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】
前記扇状部の径方向端部には、前記永久磁石の外周部に重なる突起部が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記連結部と前記環状部との接続部分、あるいは前記連結部と前記扇状部との接続部分の角部には、円弧状のフィレット形状が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記環状部、前記扇状部および前記連結部を有する回転子鉄心は、前記回転軸の軸方向に複数の薄板を積層して形成されており、
前記回転子鉄心の第１の層は、前記環状部となる部分である第１の環状部と、前記扇状部となる部分である第１の扇状部と、前記連結部となる部分である第１の連結部とを有しており、
前記回転子鉄心の第２の層は、前記環状部となる部分である第２の環状部と前記扇状部となる部分である第２の扇状部のみを有しており、
前記回転子鉄心は、前記第１の層と前記第２の層を混在させて積層することにより形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記環状部、前記扇状部および前記連結部を有する回転子鉄心は、前記回転軸の軸方向に複数の薄板を積層して形成されており、
前記回転子鉄心の第１の層は、前記環状部となる部分である第１の環状部と周方向に１つ置きの前記扇状部となる部分である第１の扇状部と前記連結部となる部分である第１の連結部とを有する第１の薄板と、前記第１の薄板の隣り合う前記第１の扇状部の間に配置され、前記第１の扇状部と同形状である第２の薄板と、を有しており、
前記回転子鉄心の第２の層は、前記環状部となる部分である第２の環状部と周方向に１つ置きの前記扇状部となる部分である第２の扇状部と前記連結部となる部分である第２の連結部とを有する第３の薄板と、前記第３の薄板の隣り合う前記第２の扇状部の間に配置され、前記第２の扇状部と同形状である第４の薄板と、を有しており、前記第２の層の前記第２の連結部は、前記第１の層の前記第１の連結部に対して前記永久磁石を挟んで対向する位置に配置されており、
前記回転子鉄心の第３の層は、前記環状部となる部分である第３の環状部と前記扇状部となる部分である第３の扇状部のみを有しており、
前記回転子鉄心は、前記第１の層、前記第２の層および前記第３の層を混在させて積層することにより形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子の各磁極に用いる磁石量を増加させて回転電機の出力を向上させる方法のひとつに、回転子の鉄心内に永久磁石を放射状に埋め込み、各磁極を回転子の接線方向に向ける構造がある。この場合、回転子の周方向に鉄心と永久磁石が交互に配置される。
回転子の鉄心と回転子の中心軸から回転電機の出力を取り出すため、回転子の外周に配置された各鉄心と中心軸とを機械的に連結する必要がある。ただし、埋め込まれた永久磁石の磁束が回転子内で漏洩して短絡するのを防止するため、鉄心と中心軸とを連結する部材を細長くして、当該部分における磁気抵抗を増大させ連結部を介する漏洩磁束を低減する必要がある。
【０００３】
回転子に配設された永久磁石の磁束は、固定子を経由しない限り回転電機の出力には寄与しない。永久磁石の磁束量には上限があるので、漏洩磁束を低減することで回転電機の出力を向上させることが可能である。このような回転子において、さらに漏洩磁束を低減して回転電機の特性向上を図るには、中心軸と各鉄心とを連結する連結部の磁気抵抗をさらに増大させる必要がある。連結部は、鉄心と一体で強磁性体の鋼板から加工されているため、磁気抵抗を増大させるには、連結部の断面積を低減させるあるいは連結部を長くすることが有効である。
【０００４】
一方、連結部は、回転子が高速で回転した場合の遠心力または回転子の外周部で発生するトルクに耐え得る必要がある。磁気特性を向上させるために連結部の断面積を低減したり、長くしたりすると連結部の剛性または強度が低下し、遠心力またはトルクに耐えられなくなる恐れがある。また逆に、遠心力またはトルクに耐えるような強固な連結部とすると、連結部を介する漏洩磁束が増加して回転電機の特性が低下するという、一種のトレードオフの関係が存在する。
特許文献１では、周方向に磁極と永久磁石を同数交互に配置され、回転子鉄心内に埋め込まれた永久磁石は周方向に磁極が向いており、周方向に隣接する永久磁石同士でその極性が反転しているブラシレスモータが開示されている。また、特許文献１では、漏洩磁束を低減すべく、永久磁石間に細長い連結部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７７２１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば前述した特許文献１では、漏洩磁束を低減すべく連結部を細長くして磁気抵抗を増大させているものの、特許文献１の構造では鉄心の内周側でしか中心軸に接続できる部分がなく連結部の長さには限界がある。そのため、鉄心の内周側に設けられた連結部により各鉄心間が繋がってしまい、連結部を経由して中心軸またはその周囲に設けられたボス部を介して磁束が漏洩し回転電機の効率が低下する問題点があった。
【０００７】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、漏洩磁束が低減された回転子を有する効率の高い回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示される回転電機は、回転軸に取り付けられると共に前記回転軸の軸方向に積層された環状部と、前記環状部に一体に形成されると共に周方向に間隔を隔てて配置された複数の扇状部と、隣り合う一対の前記扇状部の間に装着された永久磁石とを有する回転子、前記回転子の外周面に対向して配置された固定子、を備え、前記扇状部は、前記永久磁石が配置された面と反対側の周方向外周側の端面に設けられた連結部を介して前記環状部と接続されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示される回転電機によれば、漏洩磁束が低減された回転子を有する効率の高い回転電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１による回転電機を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による回転電機の回転子を示す分解斜視図である。
【図３Ａ】実施の形態１による回転電機の回転子を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す回転子の部分拡大図である。
【図４】実施の形態２による回転電機の回転子を示す断面図である。
【図５】実施の形態３による回転電機の回転子を示す断面図である。
【図６】実施の形態３による回転電機の回転子を示す断面図である。
【図７】実施の形態３による回転電機の回転子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて実施の形態１について説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
なお、本願において、特に断りなく「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、と記載された場合は、それぞれ、回転子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」を示すものとする。
【００１２】
図１は、実施の形態１による回転電機を示す断面図である。図１において、回転電機１００は、モータフレーム２と、モータフレーム２内に固定された円筒形の固定子３と、固定子３の内周面に外周面を対向させて回転する回転子６とを備えている。固定子３は、固定子鉄心３１に固定子巻線３２を巻回したものである。固定子鉄心３１と固定子巻線３２の間には両者が電気的に短絡するのを防止するための絶縁部材が配置されているが、図１では省略している。固定子巻線３２は、３以上の多相の巻線群で構成され、制御装置（図示せず）を用いて回転子６の位相に応じて所定の電流を各相の巻線に順次通電することで、回転子６を回転させる。
【００１３】
固定子３は、回転子６の外周面との間に一定の空隙を介して対向して配置されている。回転子６は、回転子鉄心６０と永久磁石８と回転軸６５とを備えている。また、回転子鉄心６０は、回転子鉄心６０の内周側に配置され、回転軸６５に嵌合される円環状の環状部６１と、回転子鉄心６０の外周側に配置され、永久磁石８を周方向の両側面から挟みこむ扇状部６２と、環状部６１と扇状部６２とを接続する連結部６３とを有している。すなわち、周方向に偶数個の扇状部６２が所定の間隔を隔てて並んで配置されており、それらの間が永久磁石８を組み込むためのスペースとなる。
【００１４】
回転子６に発生する回転トルクが回転軸６５を介して外部に出力されるため、環状部６１と回転軸６５とは、回転トルクに耐えるよう強固に、機械的に固定する必要がある。固定方法として圧入または溶接あるいは、回り止めのキーを組み込むといった手段が取られる。
回転軸６５は、図示しない軸受によって固定子３、モータフレーム２に対して回転可能に支持されている。回転子６には複数個の永久磁石８が、周方向に隣り合う、回転子鉄心６０の扇状部６２間に組付けられ、回転子６の径方向に垂直、すなわち回転子６の接線方向に磁極が向けられている。周方向に隣り合う永久磁石８の磁極は周方向に同じ向きに着磁されており、２つの永久磁石８の間に挟まれた２箇所の扇状部６２が、回転子６の２つの隣接する磁極として機能する。
【００１５】
なお、永久磁石８を組み込んだ回転子６においては、永久磁石８の配置に様々な種類があるが、実施の形態１による回転電機１００では、図１に示すように、永久磁石８を回転子鉄心６０の内部に放射状に配置し、その磁極を回転子６の上述の接線方向としたものを対象とする。
以上のとおり、実施の形態１による回転電機１００においては、扇状部６２と永久磁石８の配置は、１つの永久磁石８を２つの扇状部６２（一対の扇状部６２）で挟むコンシクエントポール型と称する回転子６を対象とする。この場合、永久磁石８の磁極は周方向を向いたうえ、その極性は全ての永久磁石８で同じ方向となる。実施の形態１による回転電機１００は、極性を揃えた永久磁石８を、周方向に所定の間隔を隔てて配置された複数の扇状部６２の間隔に１箇所置きに配置するコンシクエントポール型の回転子６を対象とする。
【００１６】
図２は、実施の形態１による回転電機の回転子を示す分解斜視図であり、具体的には、回転軸６５を除いた回転子６の分解斜視図である。図２は、回転子鉄心６０の構成および永久磁石８の配置が判るように分解したものであり、回転子鉄心６０が薄板（第１の層）７を軸方向に積み重ねて構成されていること、および、直方体の永久磁石８が放射状に、回転子鉄心６０内に軸方向から組み込まれていることを示している。
図３Ａは、実施の形態１による回転電機の回転子を示す断面図であり、回転子６を軸方向に垂直に切断した断面図である。
【００１７】
回転子鉄心６０は、強磁性体の素材からなる薄板（第１の層）７を多数積層して形成されている。薄板（第１の層）７は一般的には鋼板である。薄板（第１の層）７は、回転子鉄心６０の環状部６１となる部分である第１の環状部７１と、扇状部６２となる部分である第１の扇状部７２と、連結部６３となる部分である第１の連結部７３とを備えている。薄板（第１の層）７の第１の扇状部７２と第１の環状部７１とを繋ぐ第１の連結部７３は、一端が第１の環状部７１の外周に繋がっており、他端が第１の扇状部７２の最外周であって、永久磁石８が面していない方の周方向端部に繋がっている。つまり、扇状部６２は、永久磁石８が配置された面と反対側の周方向外周側の端面に設けられた連結部６３を介して環状部６１と接続されている。
【００１８】
永久磁石８は、扇状部６２同士の間に１箇所置きに配置されているため、永久磁石８が配置されていない箇所に、その両側の扇状部６２に繋がる連結部６３が並んで配置される。このとき、隣接する扇状部６２同士は連結部６３を経由する以外に直接には繋がっておらず、かつ、並んだ２本の連結部６３同士も内周側の環状部６１を経由する以外には直接連結されていない。
回転子鉄心６０の各積層間は、隣接して積層された薄板（第１の層）７同士で固定される。第１の扇状部７２、第１の環状部７１に設けた抜きかしめによって、軸方向に積層された薄板（第１の層）７同士を固定する方法が一般的であるが、薄板（第１の層）７同士を溶接、あるいは接着といった固定方法で固定してもよい。
【００１９】
なお、固定子鉄心３１も同様に薄板を積層して構成することが一般的であるが、固定子鉄心３１に用いる薄板は板材の表面に絶縁被膜を備えており、積層された薄板間が電気的に絶縁されている。これにより固定子鉄心３１内で渦電流を生じにくくさせ、渦電流による損失の低減を図っている。固定子３においては、固定子巻線３２への通電を所定のパターンで切り替えることにより回転電機１００を駆動するため、固定子鉄心３１内の磁束が変動する。その際、磁束の変化に応じて固定子鉄心３１内に誘導起電力が生じ、固定子鉄心３１内に電流が流れてしまう。積層された薄板間を絶縁することで、この電流を抑えて固定子鉄心３１内での損失を低減する。一方、回転子鉄心６０に用いる薄板（第１の層）７についても、固定子鉄心３１と同様に絶縁被膜を備えた薄板を用いてもよいが、回転子鉄心６０の場合は、回転子６内に配置されているのが永久磁石８であり回転子鉄心６０内での磁束に変動がないため、絶縁被膜を備えない薄板を用いてもよい。
【００２０】
永久磁石８の磁束は、固定子３を経由しない限り回転電機１００の出力には寄与しない。永久磁石８の磁束量には上限があるので、図３Ａの漏洩磁束Ｔに示すような回転子６内部で短絡する磁束を低減することで回転電機１００の出力を向上させることが可能である。
漏洩磁束Ｔを低減させるためには、磁束が漏洩する経路の磁気抵抗を増大させる方法が有効である。その方法として、環状部６１の径方向の厚みを薄くして、環状部６１の磁気抵抗を増大させる方法が考えられる。しかし、環状部６１の内側には回転軸６５が隙間なく配置されており、強磁性体である鉄を回転軸６５に用いることが一般的であるため、漏洩磁束Ｔは、回転子鉄心６０の環状部６１だけでなく、回転軸６５を経由した経路もとる。従って、環状部６１の径方向の厚みを薄くしても、結果的に大きな効果は得られず、連結部６３の磁気抵抗を増大させることが回転電機１００の特性向上の最も有効な手段となる。
【００２１】
連結部６３の磁気抵抗を増大させるには、梁状の連結部６３の梁の幅を狭くする方法と梁を長くする方法の２通りがある。加工コストを低減するため、回転子鉄心６０を構成する薄板（第１の層）７はプレス加工によって形成することが一般的である。プレス加工においては金型の強度または加工後の鉄心形状精度を保つため、板厚に応じて加工可能な梁の最小幅の目安が存在する。目安のひとつは最小の加工幅を板厚以上にするもので、例えば厚さ０．５ｍｍの板を用いる場合、梁の最小幅も０．５ｍｍとなる。それよりも狭小な幅に加工することも可能であるが、工程または設備が複雑になり加工コストが増大する。そのため、高い生産性と低コストを維持したままでの幅の低減には限度がある。従って、連結部６３の磁気抵抗を更に増大させるには梁を長くすることが有効である。
【００２２】
実施の形態１に係る回転電機１００によれば、漏洩磁束Ｔは、連結部６３と環状部６１とを経由する。扇状部６２と環状部６１との接続部である連結部６３を、扇状部６２の周方向外周側、つまり扇状部６２の永久磁石８が配置された面と反対側の周方向外周側の端面に配置することで、連結部６３を長くすることができる。そのため連結部６３における磁気抵抗が増大し、漏洩磁束Ｔを低減させることができる。
【００２３】
扇状部６２の周方向の両外周側のうち、永久磁石８が配置してある箇所と反対側に連結部６３を配置すると、永久磁石８は扇状部６２間の空隙（間隔）に１箇所おきに配置されているため、隣接する扇状部６２の連結部６３は永久磁石８が配置されていない空隙（間隔）に近接して配置されることになる。しかし隣接する扇状部６２同士は直接繋がっておらず、それらに繋がる２本の連結部６３の間も空隙（間隔）があるため直接繋がっていない構造となっている。よって、隣接する扇状部６２またはそれらに繋がる連結部６３同士で直接磁束が漏洩することはない。
実施の形態１における回転電機１００の回転子６は、扇状部６２の径方向内周部に形成された空隙部を有しており、周方向に隣接する扇状部６２は、連結部６３と環状部６１を介して接続されており、周方向に隣接する連結部６３は、環状部６１を介して接続されている。
【００２４】
永久磁石８は、隣接する２つの扇状部６２間に配置され、扇状部６２と永久磁石８とを接着で固定する。このとき、扇状部６２の径方向端部に永久磁石８の外周部に重なる突起部７５を設け、永久磁石８の径方向の位置を固定するために用いる。なお、永久磁石８の位置を調整しながら永久磁石８を組み込むことにより、突起部７５を設けない構成も可能である。また、扇状部６２と永久磁石８との固定も、接着することなく永久磁石８の磁気吸引力のみで保持することも可能である。
【００２５】
図３Ｂは、実施の形態１による回転電機の回転子を示す断面図の部分拡大図である。連結部６３の端部にフィレット形状６４を設けた場合の部分拡大図を図３Ｂに示す。連結部６３と環状部６１の接続部分あるいは連結部６３と扇状部６２との接続部分の角部には、円弧状のフィレット形状６４を設けることが望ましい。連結部６３には扇状部６２で発生するトルクを、環状部６１を介して固定子３に伝達する機能があり、トルクが作用した際に連結部６３の内部で最も応力が大きくなるのは連結された接続部分両端である。ここは断面積が大きく変化する箇所であるため、応力集中によって大きな応力が発生する。ここにフィレット形状６４を設けて断面積の変化を緩やかにして応力集中を低減させることにより、連結部６３の幅をより狭くすることが可能となり、漏洩磁束の低減効果が高まる。
【００２６】
以上のとおり、実施の形態１の回転電機１００の回転子６は、回転子鉄心６０、複数の永久磁石８、回転軸６５を備えている。回転子鉄心６０は、回転軸６５に取り付けられると共に回転軸６５の軸方向に鋼板などの薄板（第１の層）７が積層された環状部６１と、環状部６１に一体に形成されると共に周方向にあらかじめ設定された所定の間隔を隔てて配置された複数の扇状部６２と、環状部６１と複数の扇状部６２とをそれぞれ接続する連結部６３を備えている。
なお、複数の扇状部６２は、連結部６３により環状部６１と一体に形成されるものであって、磁極である扇状部６２は回転子鉄心６０の外周側に設けられているものである。
実施の形態１の回転電機１００によれば、連結部６３を扇状部６２における永久磁石８が配置された面と反対側の周方向外周側の端面に設けるともに、連結部６３を環状部６１から扇状部６２の外周側に向かって径方向に延在して設けたので、連結部６３を長くすることができるため連結部６３の磁気抵抗を増大させることができる。その結果、連結部６３を介した回転子６の内部での漏洩磁束が減少し、効率の高い回転電機１００が得られる。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による回転電機の回転子を示す断面図であり、軸方向に垂直に切断した切断面を示すものである。以下、実施の形態２に係る回転電機１００の回転子６について、図４を用いて説明する。
実施の形態１の回転子鉄心６０は、環状部６１、扇状部６２および連結部６３を有しており、回転軸６５の軸方向に複数の薄板（第１の層）７を積層して形成されている。実施の形態２に係る回転子６の回転子鉄心６０も、実施の形態１と同様に強磁性体の薄板（第１の層）７を軸方向に多数積層して形成されている。実施の形態２において、回転子鉄心６０の積層された薄板は２種類あり、環状部６１となる部分である第１の環状部７１と扇状部６２となる部分である第１の扇状部７２と、それらを繋ぐ連結部６３となる部分である第１の連結部７３を有する薄板（第１の層）７と図４に示す薄板（第２の層）７ａを混在させて積層する。回転子６の外周側にある扇状部６２、永久磁石８に作用する遠心力または回転トルクによっては、全ての薄板が連結部６３となる部分を備えている必要はない。一部の層を連結部６３となる部分のない薄板で形成しても回転子鉄心６０の強度、剛性を満たすことが可能である。
【００２８】
図４に示すように、実施の形態２に係る回転子６は、連結部６３となる部分を有していない薄板（第２の層）７ａを備えている。図４では、薄板（第２の層）７ａだけが図示されている状態である。実施の形態２において、回転子鉄心６０は実施の形態１で説明した形状である薄板（第１の層）７と、実施の形態２で追加される薄板（第２の層）７ａを備えており、薄板（第２の層）７ａは環状部６１となる部分である薄板（第２の環状部）７ａ１と扇状部６２となる部分である薄板（第２の扇状部）７ａ２のみで構成されている。
薄板（第２の層）７ａは、連結部６３となる部分を備えていないので、これらの薄板（第２の環状部）７ａ１、薄板（第２の扇状部）７ａ２のみでは回転子鉄心６０を構成できない。
しかし、回転子鉄心６０の薄板（第１の層）７と薄板（第２の層）７ａは、積層された層間でお互いに固定されているため、薄板（第１の層）７と一緒に薄板（第２の層）７ａを積層することにより、薄板（第２の環状部）７ａ１、薄板（第２の扇状部）７ａ２だけが遠心力によって径方向にずれるといったことはない。
【００２９】
上述の例では、積層された各薄板のうち、連結部６３となる部分を持たない薄板（第２の層）７ａによる積層数は全体の１／２であるため、薄板（第２の層）７ａを用いずに積層された回転子鉄心６０と比べて、回転子鉄心６０の連結部６３の強度が１／２に低下する。しかし、強度が１／２に低下する場合であっても、回転子鉄心６０として必要な強度を満たしていれば全く問題ない。
【００３０】
なお、積層枚数の比率は、上述の例に限定されるものではなく、連結部６３となる部分である第１の連結部７３を有する薄板（第１の層）７が、回転子鉄心６０としての強度上必要な枚数だけ積層されていればよい。また、積層順序も、例えば薄板（第１の層）７と薄板（第２の層）７ａを同数積層する場合においても、１枚ずつ交互に積層しても良いし、同種の薄板を複数まとめたものを組み合わせても良い。
【００３１】
薄板（第１の層）７は連結部６３となる第１の連結部７３を備えており、第１の連結部７３を長くすることにより漏洩磁束をできるだけ低減できる形状としているものの、磁束の漏洩を完全に無くすことはできない。一方、実施の形態２に係る薄板（第２の層）７ａには連結部６３となる部分がないため、薄板（第２の層）７ａを構成する薄板（第２の環状部）７ａ１と薄板（第２の扇状部）７ａ２の内部においては、漏洩磁束をゼロに近づけることが可能である。従って、回転子鉄心６０を構成する薄板の一部に連結部６３となる部分を備えない薄板（第２の層）７ａを混在させることにより、回転子鉄心６０全体での漏洩磁束を低減することができ、回転電機１００の出力向上もしくは同等出力での製品の小型化が可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
図５から図７は、実施の形態３による回転電機の回転子を示す断面図である。以下、実施の形態３に係る回転電機１００の回転子６について、図５から図７を用いて実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態３による回転電機１００の回転子鉄心６０は、図５に示す第１の層Ｓ１と、図６に示す第２の層Ｓ２と、図７に示す第３の層Ｓ３と有している。３種類の層は、連結部６３となる部分のみが異なっており環状部６１となる部分および扇状部６２となる部分はそれぞれの層において同一形状である。
【００３３】
図５に示すように、回転子鉄心６０の第１の層Ｓ１は、環状部６１となる部分である第１の環状部Ｓ１ａと周方向に１つ置きの扇状部６２となる部分である第１の扇状部Ｓ１ｂと連結部６３となる部分である第１の連結部Ｓ１ｃとを有する第１の薄板Ｓ１ｄと、第１の薄板Ｓ１ｄの隣り合う第１の扇状部Ｓ１ｂの間に配置され、第１の扇状部Ｓ１ｂと同形状である第２の薄板Ｓ１ｅと、を有している。
また、図６に示すように、回転子鉄心６０の第２の層Ｓ２は、環状部６１となる部分である第２の環状部Ｓ２ａと周方向に１つ置きの扇状部６２となる部分である第２の扇状部Ｓ２ｂと連結部６３となる部分である第２の連結部Ｓ２ｃとを有する第３の薄板Ｓ２ｄと、第３の薄板Ｓ２ｄの隣り合う第２の扇状部Ｓ２ｂの間に配置され、第２の扇状部Ｓ２ｂと同形状である第４の薄板Ｓ２ｅと、を有している。第２の層Ｓ２の第２の連結部Ｓ２ｃは、第１の層Ｓ１の第１の連結部Ｓ１ｃに対して永久磁石８を挟んで対向する位置に配置されている。
【００３４】
また、図７に示すように、回転子鉄心６０の第３の層Ｓ３は、環状部６１となる部分である第３の環状部Ｓ３ａと扇状部６２となる部分である第３の扇状部Ｓ３ｂのみを有している。回転子鉄心６０は、第１の層Ｓ１、第２の層Ｓ２および第３の層Ｓ３を混在させて積層することにより形成されている。
第１の層Ｓ１は永久磁石８に対して時計回転方向に隣接する第１の扇状部Ｓ１ｂに第１の連結部Ｓ１ｃが備わっている。また図６に示すように、第２の層Ｓ２は第１の層Ｓ１とは逆に、永久磁石８に対して反時計回りの方向に隣接する第２の扇状部Ｓ２ｂに第２の連結部Ｓ２ｃが備わっている。第１の連結部Ｓ１ｃおよび第２の連結部Ｓ２ｃの他端は、それぞれ第１の環状部Ｓ１ａ、第２の環状部Ｓ２ａに繋がっている。第３の層Ｓ３は実施の形態２で説明した薄板（第２の層）７ａと同様に、扇状部６２となる部分である第３の扇状部Ｓ３ｂと環状部６１となる部分である第３の環状部Ｓ３ａのみで構成されており、連結部６３となる部分を備えていない。
【００３５】
実施の形態３の回転子鉄心６０は、第１の層Ｓ１と第２の層Ｓ２を同じ枚数組み込み、残りを第３の層Ｓ３で形成されている。これらの層における積層順序に制約はないが、後述するように第１の層Ｓ１と第２の層Ｓ２の間に第３の層Ｓ３を挟むと漏洩磁束低減の効果が高まる。
【００３６】
回転子鉄心６０内での漏洩磁束は極性の異なる磁極間で生じる。第１の層Ｓ１内あるいは第２の層Ｓ２はそれぞれ同じ極性の磁極だけに連結部６３となる第１の連結部Ｓ１ｃ、第２の連結部Ｓ２ｃが備わっているため、それぞれの積層内で完結する形での漏洩磁束は生じない。漏洩磁束は異なる積層間にまたがる経路となる。例えば、第１の層Ｓ１において、第１の連結部Ｓ１ｃが繋がった第１の扇状部Ｓ１ｂからその隣の第１の扇状部Ｓ１ｂへの漏洩磁束は、第１の層Ｓ１内において第１の扇状部Ｓ１ｂ〜第１の連結部Ｓ１ｃ〜第１の環状部Ｓ１ａと流れ、次に環状部６１において積層方向に第１の層Ｓ１の第１の環状部Ｓ１ａ〜第２の層Ｓ２の第２の環状部Ｓ２ａと流れ、次に第２の層Ｓ２内で第２の環状部Ｓ２ａ〜第２の連結部Ｓ２ｃ〜第２の扇状部Ｓ２ｂと経由する。以上のように、漏洩磁束が積層面内で完結せず、必ず積層された層間を貫通する経路をとる。
【００３７】
積層された層間を貫通することで漏洩磁束の経路が長くなるとともに、積層された層間には隙間が存在するため、これも磁気抵抗のひとつとなる。さらに、第１の層Ｓ１と第２の層Ｓ２との間に第３の層Ｓ３を配置することにより積層方向への磁気抵抗が更に増大する。このように、実施の形態３の回転子鉄心６０を用いることにより、漏洩磁束経路の磁気抵抗を大きくすることができるので、漏洩磁束が低減し、回転電機１００の出力向上もしくは同等出力での製品の小型化が可能となる。
【００３８】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１００  回転電機、２  モータフレーム、３  固定子、３１  固定子鉄心、３２  固定子巻線、６  回転子、６０  回転子鉄心、６１  環状部、６２  扇状部、６３  連結部、６４  フィレット形状、６５  回転軸、７  薄板（第１の層）、７ａ  薄板（第２の層）、７ａ１  薄板（第２の環状部）、７ａ２  薄板（第２の扇状部）、７１  第１の環状部、７２  第１の扇状部、７３  第１の連結部、７５  突起部、８  永久磁石、Ｔ  漏洩磁束、Ｓ１  第１の層、Ｓ２  第２の層、Ｓ３  第３の層、Ｓ１ａ  第１の環状部、Ｓ１ｂ  第１の扇状部、Ｓ１ｃ  第１の連結部、Ｓ１ｄ  第１の薄板、Ｓ１ｅ  第２の薄板、Ｓ２ａ  第２の環状部、Ｓ２ｂ  第２の扇状部、Ｓ２ｃ  第２の連結部、Ｓ２ｄ  第３の薄板、Ｓ２ｅ  第４の薄板、Ｓ３ａ  第３の環状部、Ｓ３ｂ  第３の扇状部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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