(57)【要約】  突極型回転子（１６Ａ）は、磁極部（２２Ａ）が、基部（２６Ａ）から径方向外側に突出して回転軸（２０）の周方向に間隔をあけて複数設けられて外周面が仮想円筒面に沿う突出部（２７Ａ）を備える。磁極部（２２Ａ）は、凹部（２９Ａ）内に設けられた凹部補強部（２３Ａ）と、磁極部（２２Ａ）及び凹部補強部（２３Ａ）の外周面を覆う筒状補強部（２４）と、を備える。基部（２６Ａ）には、径方向に間隔をあけて周方向に延びる複数のスリット（２８）を備える。スリット（２８）内には、非磁性体からなるスリット補強部（２５）を備える。
2017154156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部と、を有し、強磁性体から形成された磁極部と、
前記磁極部における互いに隣り合う突出部同士の間の凹部内に設けられて、外周面が前記仮想円筒面に沿う形状をなし、非磁性体から形成された凹部補強部と、
前記仮想円筒面に沿う前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う筒状をなし、非磁性体から形成された筒状補強部と、
を備え、
前記磁極部は、前記基部における前記凹部の径方向内側の部位に、径方向に間隔をあけて周方向に延びる複数のスリットが形成されており、
前記スリットの内部に設けられて非磁性体からなるスリット補強部をさらに備える突極型回転子。
【請求項２】
前記複数のスリットは、
それぞれ周方向で隣り合う磁極部の間を渡るように形成され、その内部空間を前記回転軸の周方向に分割するスリット分割部を備える請求項１に記載の突極型回転子。
【請求項３】
前記筒状補強部は、
繊維方向が前記回転軸の周方向を向いて前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う環状に形成されたフィラメント部と、
前記フィラメント部を固定する非磁性の固定部と、を備える請求項１又は２に記載の突極型回転子。
【請求項４】
回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部と、を有し、軸線方向に複数積層された強磁性体により形成された磁極部と、
前記磁極部における互いに隣り合う突出部同士の間の凹部内に設けられて、外周面が前記仮想円筒面に沿う形状をなし、非磁性体から形成された凹部補強部と、
前記仮想円筒面に沿う前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う筒状をなし、非磁性体から形成された筒状補強部と、
を備える突極型回転子。
【請求項５】
回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部と、前記突出部同士の間の凹部の径方向内側に径方向に間隔をあけて周方向に延びた複数のスリットと、を有した磁極部を強磁性体により形成する磁極形成工程と、
前記凹部内、および、前記スリット内に非磁性体を充填する充填工程と、
前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う前記磁極部の外周面、および、前記凹部内の非磁性体の外周面を覆うように非磁性体によって補強する補強工程と、を含む回転子の製造方法。
【請求項６】
前記補強工程は、
前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う前記磁極部の外周面、および、前記凹部内の非磁性体の外周面にフィラメントを巻回した後に、前記フィラメントに非磁性体を含浸させる工程を含む請求項５に記載の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、突極型回転子、および、回転子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーなどの過給器においては、レスポンスの向上等を図るために、コンプレッサーやタービンなどを複数直列に接続して多段構成とした多段過給システムが知られている。
さらに、このような多段過給システムとして複数の過給機の一部、例えば、低圧側の過給器を電動機によって駆動させるものがある。また、電動コンプレッサーとタービン発電機とを併用した多段過給システムも提案されている。【０００３】
一方で、電動機や発電機においては、レアアースの供給不安定化および価格変動の影響を低減するために、磁石レス化が推進されている。このような磁石レス型の電動機や発電機は、ローターが突極型である場合が多い。このような突極型のローターは、ローター側磁極部に遠心力等による引張応力が作用してしまう。【０００４】
特許文献１には、ラジアルギャップ型スイッチトリラクタンスモーターにおいて、軟磁性粉末を固めることによって形成された回転子側磁極部の引張応力に対する耐性を向上させるために、非磁性材料によって形成されて回転子側磁極部と結合して回転軸を中心軸とする円柱形状を構築する非磁性補強部とを備えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９０６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した過給器で用いる電動機や発電機のうち、特に自動車用等においては、非常に高回転となる。そのため、電動機や発電機のローター形状が突極型であると、遠心応力が大きくなり過ぎてしまう。そのため、特許文献１のように軟磁性粉末を固めて磁極部を形成する場合や、周方向において隣り合う磁極部同士の間に磁束バリア用のスリットを配置する場合には、非磁性の樹脂等により単に円柱形状にしたとしても引っ張り応力に対する耐性が不足する場合がある。
この発明は、軟磁性粉末を固めて磁極部を形成する場合や、周方向において隣り合う磁極部同士の間に磁束バリア用のスリットを形成する場合であっても、引っ張り応力に対する耐性を向上させることが可能な突極型回転子、および、回転子の製造方法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】
【０００７】
この発明の第一態様によれば、突極型回転子は、強磁性体から形成された磁極部を備えている。磁極部は、回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部を備えている。突極型回転子は、前記磁極部における互いに隣り合う突出部同士の間の凹部内に設けられて、外周面が前記仮想円筒面に沿う形状をなし、非磁性体から形成された凹部補強部を更に備える。突極型回転子は、前記仮想円筒面に沿う前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う筒状をなし、非磁性体から形成された筒状補強部を更に備える。前記磁極部は、前記基部における前記凹部の径方向内側の部位に、径方向に間隔をあけて周方向に延びる複数のスリットが形成されている。突極型回転子は、前記スリットの内部に設けられて非磁性体からなるスリット補強部を更に備える。
このように構成することで、凹部補強部によって磁極部の隣り合う突出部同士の凹部を埋めることができるため、回転子の外周面を仮想円筒面に沿う円筒状に形成することができる。そのため、風損を低減して温度上昇を低減できる。さらに、筒状補強部を備えることで、遠心力が増した場合であっても凹部補強部が凹部から剥離すること抑制できる。さらに、スリットによる磁束漏れ抑制の効果を維持しつつ、スリット補強部によってスリットを補強することができる。
その結果、磁束バリア用のスリットを設けている場合であっても、引っ張り応力に対する耐性を向上させることができる。【０００８】
この発明の第二態様によれば、突極型回転子は、第一態様における複数のスリットが、それぞれ周方向で隣り合う磁極部の間を渡るように形成され、その内部空間を前記回転軸の周方向に分割するスリット分割部を備えていてもよい。
このように構成することで、スリットによる磁束バリア効果を維持しつつ、スリット分割部によって応力集中を抑制して強度を向上させることができる。【０００９】
この発明の第三態様によれば、突極型回転子は、第一又は第二態様における筒状補強部が、繊維方向が前記回転軸の周方向を向いて前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う環状に形成されたフィラメント部と、前記フィラメント部を固定する非磁性の固定部と、を備えていてもよい。
このように構成することで、非磁性の固定部によって固定されたフィラメント部によって重量増加を抑制しつつ、フィラメント部無しで筒状補強部を形成する場合よりも強度を向上することができる。【００１０】
この発明の第四態様によれば、突極型回転子は、軸線方向に複数積層された強磁性体により形成された磁極部を備えている。磁極部は、回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部を備える。突極型回転子は、前記磁極部における互いに隣り合う突出部同士の間の凹部内に設けられて、外周面が前記仮想円筒面に沿う形状をなし、非磁性体から形成された凹部補強部を更に備える。突極型回転子は、前記仮想円筒面に沿う前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う筒状をなし、非磁性体から形成された筒状補強部を更に備える。
このように磁極部が軸線方向に複数積層され、且つ、凹部補強部および筒状補強部を備えていることで、例えば、磁極部が軟磁性粉末を固めて形成され、且つ凹部補強部および筒状補強部を備えている場合と比較して、引っ張り応力に対する十分な耐性を確保できる。【００１１】
この発明の第五態様によれば、回転子の製造方法は、磁極部を強磁性体により形成する磁極形成工程を含む。磁極部は、回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部を備える。磁極部は、前記突出部同士の間の凹部の径方向内側に径方向に間隔をあけて周方向に延びた複数のスリットを備える。回転子の製造方法は、前記凹部内、および、前記スリット内に非磁性体を充填する充填工程を更に含む。回転子の製造方法は、前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う前記磁極部の外周面、および、前記凹部内の非磁性体の外周面を覆うように非磁性体によって補強する補強工程と、を更に含む。
このように構成することで、スリットと凹部との両方に非磁性体を同時に充填することができる。さらに、補強工程によって凹部内の非磁性体の外周面を非磁性体によって覆うため、凹部内の非磁性体を容易に補強することができる。【００１２】
この発明の第六態様によれば、回転子の製造方法は、第五態様における補強工程が、前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う前記磁極部の外周面、および、前記凹部内の非磁性体の外周面にフィラメントを巻回した後に、前記フィラメントに非磁性体を含浸させる工程を含んでいてもよい。
このように構成することで、フィラメントに非磁性体を含浸させることで、遠心方向への十分な強度が得られるため、凹部内の非磁性体を容易、且つ強固に補強することができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記突極型回転子によれば、軟磁性粉末を固めて磁極部を形成する場合や、周方向において隣り合う磁極部同士の間に磁束バリア用のスリットを形成する場合であっても、引っ張り応力に対する耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第一実施形態における多段過給システムの概略構成を示す図である。
【図２】この発明の第一実施形態におけるモーターの断面図である。
【図３】この発明の第一実施形態におけるローターの断面図である。
【図４】この発明の第一実施形態におけるローターの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】この発明の第一実施形態におけるワークＷ１を示す図３に相当する図である。
【図６】この発明の第一実施形態におけるワークＷ２を示す図３に相当する図である。
【図７】この発明の第一実施形態におけるワークＷ３を示す図３に相当する図である。
【図８】この発明の第一実施形態の第一変形例におけるスリットの断面図である。
【図９】この発明の第一実施形態の第二変形例におけるスリットの断面図である。
【図１０】この発明の第一実施形態の第三変形例におけるスリットの断面図である。
【図１１】この発明の第二実施形態におけるローターの図３に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態における突極型回転子、および、回転子の製造方法を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の第一実施形態における多段過給システムの概略構成を示す図である。図２は、この発明の第一実施形態におけるモーターの断面図である。
この第一実施形態の一例における多段過給システムは、自動車等の車両に搭載され、例えば、エンジンルーム内に配置されている。自動車等の車両に搭載される過給器は、一般に、２０万ｒｐｍを超えることを想定して設計される。
【００１６】
図１に示すように、この実施形態における多段過給システム１は、高圧側過給器２と、低圧側過給器３と、コンバーター４と、を備えている。
高圧側過給器２は、高圧側タービン５と、高圧側コンプレッサー６と、回転軸７と、を備えている。
高圧側過給器２は、エンジン８の排気ポート（図示せず）に排気配管等を介して接続され、エンジン８の排気ガスＧ１のエネルギーを回転エネルギーに変換する。また、高圧側過給器２は、回転軸７を介して高圧側コンプレッサー６と接続されている。高圧側過給器２によってエネルギー回収された排気ガスＧ２は、低圧側過給器３へ送り込まれる。
【００１７】
回転軸７は、例えば、軸受ハウジング（図示せず）に収容されているジャーナル軸受（図示せず）、および、スラスト軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。この回転軸７は、高圧側過給器２の回転エネルギーを高圧側コンプレッサー６へ伝達する。
【００１８】
高圧側コンプレッサー６は、低圧側過給器３に接続されて、低圧側過給器３により昇圧された空気Ａｒ１を、回転軸７を介して高圧側過給器２から伝達された回転エネルギーを用いてさらに昇圧する。この高圧側コンプレッサー６により昇圧された空気Ａｒ２は、エンジン８の吸気ポート（図示せず）へ送り込まれる。
【００１９】
低圧側過給器３は、低圧側タービン９と、低圧側コンプレッサー１０とを備えている。
低圧側タービン９は、発電機１１を備えるいわゆるタービン発電機である。この低圧側タービン９は、高圧側タービン５から送り込まれた排気ガスＧ２のエネルギーを回収して回転エネルギーに変換するとともに、発電機１１によって回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。低圧側タービン９によってエネルギー回収された排気ガスＧ３は、排気ガスを浄化するエグゾーストシステム（図示せず）等を介して外部に排出される。低圧側タービン９の発電機１１によって発電した電気エネルギーは、コンバーター４を介して車両のエネルギーストレージ１２に充電される。
【００２０】
低圧側コンプレッサー１０は、電動機１３を備えたいわゆる電動コンプレッサーである。この低圧側コンプレッサー１０は、車両のエネルギーストレージ１２からインバーター１４を介して供給される電気エネルギーにより駆動される。すなわち、電動機１３の回転により低圧側コンプレッサー１０のコンプレッサーホイール（図示せず）が回転する。この低圧側コンプレッサー１０は、エアクリーナーボックス等から取り込んだ外気Ａｒ３を昇圧して、この昇圧した空気を高圧側コンプレッサー６へ送り込む。低圧側コンプレッサー１０は、高圧側コンプレッサー６よりも大型のコンプレッサーホイールを備えている。
【００２１】
ここで、上述したコンバーター４、インバーター１４は、エンジンＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）によって制御され、この制御によって電動機１３の駆動、および、エネルギーストレージ１２への充電が制御される。
【００２２】
次に、上述した電動機１３および発電機１１の構成を説明する。なお、電動機１３と発電機１１とは、基本的に構造が同一となるため、以下の説明では電動機１３についてのみ説明し、発電機１１については詳細説明を省略する。
図２は、この発明の第一実施形態における電動機の概念図である。
【００２３】
図２に示すように、電動機１３は、ステーター１５とローター１６Ａとを備えている。ステーター１５は、ヨーク１７と、ティース１８と、巻線１９と、を備えている。この実施形態における電動機１３は、例えば、スイッチトリラクタンスモーターである。
【００２４】
ヨーク１７は、電磁鋼板等を中心軸Ｃ１の延びる方向（以下、回転軸２０の軸線方向、又は、単に「軸線方向」と称する）に積層したリング状に形成されている。ティース１８は、ヨーク１７の内周面からその中心軸Ｃ１に向かって延びている。ティース１８は、中心軸Ｃ１を中心とする周方向に所定の間隔で所定数だけ形成されている。巻線１９は、複数のティース１８に対してそれぞれ集中巻等により巻回されている。この巻線１９への通電は、上述したインバーター１４により行われる。
【００２５】
図３は、この発明の第一実施形態におけるローターの断面図である。
図３に示すように、ローター１６Ａは、回転軸２０と、磁極部２２Ａと、凹部補強部２３Ａと、筒状補強部２４と、スリット補強部２５と、を備えている。
回転軸２０は、モーターケース（図示せず）の少なくとも２カ所の軸受部によって回転自在に支持されている。この回転軸２０が低圧側コンプレッサー１０の回転軸（図示せず）に接続されている。
【００２６】
磁極部２２Ａは、基部２６Ａと、突出部２７Ａと、を備えている。この磁極部２２Ａは、回転軸２０の軸線方向に複数積層された強磁性体、例えば積層鋼板等により形成されている。
基部２６は、回転軸２０の軸線方向に延びる、例えば筒状に形成されている。この基部２６は、その中心が回転軸２０の中心軸Ｃ１と一致するように回転軸２０が貫通されている。
【００２７】
突出部２７Ａは、基部２６Ａから中心軸Ｃ１を中心とする径方向外側に向かって突出するように形成されている。突出部２７Ａは、中心軸Ｃ１を中心とする周方向に間隔をあけて複数設けられている。この実施形態においては、４つの突出部２７Ａが形成される場合を例示している。これら突出部２７Ａは、それぞれの外周面が中心軸Ｃ１を中心とした仮想円筒面Ｋ１に沿うように形成されている。
【００２８】
ここで、この実施形態における基部２６Ａには、スリット２８が形成されている。スリット２８は、周方向で隣り合う突出部２７Ａ同士の間に形成された凹部２９の径方向内側の位置Ｐ１にそれぞれ形成されている。この実施形態における凹部２９は、回転軸２０と直交する断面において、回転軸２０の径方向における外側に向かって凹状となる円弧状の凹曲線により形成されている。
【００２９】
さらに、スリット２８は、中心軸Ｃ１を中心とした径方向における凹部２９のそれぞれの内側の位置Ｐ１にて、中心軸Ｃ１を中心とした径方向に間隔を空けて複数形成されている。この実施形態においては、スリット２８が回転軸２０の径方向に間隔を空けて３つ設けられている場合を例示している。これらスリット２８は、それぞれ周方向に延びるように形成され、凹部２９と同等の長さを有している。また、回転軸２０の径方向で隣り合うスリット２８における回転軸２０の周方向における長さは、回転軸２０の径方向外側に形成されたものよりも、回転軸２０の径方向内側に形成されたものの方が僅かに長く形成されている。
【００３０】
この実施形態におけるスリット２８は、回転軸２０の径方向外側に向かって凹状に湾曲して形成されるとともに、回転軸２０の周方向における両端部が先細り状に形成されている。さらに、この実施形態におけるスリット２８は、複数のスリット分割部３０を有している。スリット分割部は、スリット２８の内部空間を回転軸２０の周方向に分割している。この実施形態におけるスリット分割部３０は、一つのスリット２８に対して２つ形成され、スリット２８の内部空間を、回転軸２０の周方向で等間隔に３つの空間に分割している。
【００３１】
凹部補強部２３Ａは、磁極部２２Ａの凹部２９Ａ内に設けられている。凹部補強部２３Ａは、非磁性体から形成され、その外周面２３Ａａが仮想円筒面Ｋ１に沿うように形成されている。つまり、凹部補強部２３Ａにより凹部２９Ａが埋められることで、回転軸２０と直交する断面において、磁極部２２Ａの突出部２７Ａの外周面２７Ａａと凹部補強部２３Ａの外周面２３Ａａとが、仮想円筒面Ｋ１に沿う回転軸２０を中心とした一つの円を形成する。
【００３２】
ここで、凹部補強部２３Ａを形成する非磁性体としては、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ、セラミック、フィラー混入樹脂、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）プラスチック樹脂等を例示できる。
【００３３】
筒状補強部２４は、仮想円筒面Ｋ１に沿う突出部２７Ａの外周面２７Ａａ及び凹部補強部２３Ａの外周面２３Ａａを覆う筒状に形成されている。筒状補強部２４は、非磁性体から形成されている。この実施形態における筒状補強部２４は、いわゆる繊維強化プラスチックであって、フィラメント部３１と、固定部３２と、を備えている。
【００３４】
フィラメント部３１は、繊維の紐、帯、シート等によって形成されている。フィラメント部３１は、その繊維の向きの少なくとも一部が回転軸２０の周方向を向いて磁極部２２Ａの外周面及び凹部補強部２３Ａの外周面を連続して覆う環状に形成されている。このフィラメント部３１としては、例えば、ガラス繊維がメッシュ状に編み込まれたガラス繊維テープ等を用いることができる。繊維は、ガラス繊維に限られず、他の繊維であっても良い。
【００３５】
固定部３２は、フィラメント部３１を固定する。固定部３２は、フィラメント部３１に浸み込んだ状態で固化しているとともに、フィラメント部３１の周囲を覆っている。固定部３２としては、上述した凹部補強部２３Ａと同じ材質を例示できる。
【００３６】
この実施形態におけるローター１６Ａは、上述した構成を備えている。次に、ローター１６Ａの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図４は、この発明の第一実施形態におけるローターの製造方法を示すフローチャートである。図５は、この発明の第一実施形態におけるワークＷ１を示す図３に相当する図である。図６は、この発明の第一実施形態におけるワークＷ２を示す図３に相当する図である。図７は、この発明の第一実施形態におけるワークＷ３を示す図３に相当する図である。
【００３７】
図４に示すように、まず、磁極部２２Ａを形成する磁極形成工程を行う（ステップＳ０１）。この磁極形成工程においては、上述した基部２６Ａ、突出部２７Ａ、スリット２８、および、凹部２９Ａを有する強磁性体からなる同一形状の平板を複数形成する。その後、これら平板を積層して非磁性体である接着剤等により固定して一体化する。この磁極形成工程により図５に示すワークＷ１が出来上がる。
【００３８】
次に、凹部２９Ａ内、および、スリット２８内に非磁性体を充填する充填工程を行う。この充填工程においては、まず、磁極形成工程により形成したワークＷ１を、円柱状などの金型などの型（図示せず）の内部に載置する。この型の内周面は、突出部２７Ａの外周面と当接するように突出部２７Ａの外周面よりも僅かに大きい内径を有している。その後、型の内部に非磁性体を流動する状態で充填する。この際、所定の圧力を掛けながら又は、真空引きしながら非磁性体を充填する。
【００３９】
この充填工程においては、磁極部２２Ａの中央の孔に仮の軸体２０Ｂを挿通させる。この仮の軸体２０Ｂの挿通により回転軸２０を取り付けるための貫通孔２２ａへの非磁性体の充填を阻止している。また、突出部２７Ａの外周面２７Ａａは、型の内周面と当接するため、突出部２７Ａの外周面の外側には非磁性体が回り込まない。
その後、充填された非磁性体を、例えば、所定時間待つなどにより固化させる。ここで、非磁性体を固化させる方法は、非磁性体の種類に応じて異なる。非磁性体が固化されることで、凹部補強部２３Ａおよびスリット補強部２５が出来上がる。そして、図６に示す非磁性体が充填されたワークＷ２を型から取り出す。
【００４０】
次に、仮想円筒面Ｋ１に沿う磁極部２２Ａの外周面、および、凹部２９Ａ内の非磁性体の外周面を覆うように非磁性体によって補強する補強工程を行う。この補強工程においては、まず、フィラメントをワークＷ２の外周面に巻回する（ステップＳ０３ａ）。これにより図６に示すフィラメント部３１が形成されたワークＷ３が出来上がる。
【００４１】
その後、フィラメント部３１を備えるワークＷ３を、補強工程用の型（図示せず）に収容する。この補強工程用の型の内周面（図示せず）は、磁極部２２Ａの外周面２２Ａａ、および、凹部２９Ａ内の非磁性体の外周面と所定の距離だけ全周に渡って離間して配置されている。この磁極部２２Ａの外周面２２Ａａ、および、凹部２９Ａ内の凹部補強部２３Ａの外周面２３Ａａと型の内周面との間の隙間に流動状態の非磁性体を充填して、フィラメント部３１に非磁性体を含浸させる（ステップＳ０３ｂ）。この際、必要が有れば、所定の圧力を掛けながら、又は、真空引きしながら非磁性体を充填させる。そして、上述した充填工程と同様にして、非磁性体を固化させて、補強工程用の型から取り出す。さらに、仮の軸体２０Ｂを貫通孔２２ａから引き抜いて除去する。次いで、回転軸２０を貫通孔２２ａに挿入して固定する。これにより、図３に示すローター１６Ａが完成する。
【００４２】
したがって、上述した第一実施形態によれば、凹部補強部２３Ａによって磁極部の隣り合う突出部同士の凹部２９Ａを埋めることができるため、ローター１６Ａの外周面を仮想円筒面Ｋ１に沿う円筒状に形成することができる。そのため、風損を低減して温度上昇を低減できる。さらに、筒状補強部２４を備えることで、遠心力が増した場合であっても凹部補強部２３Ａが凹部２９Ａから剥離すること抑制できる。さらに、スリット２８による磁束漏れ抑制の効果を維持しつつ、スリット補強部２５によってスリット２８を補強することができる。その結果、磁束バリア用のスリット２８を設けている場合であっても、引っ張り応力に対する耐性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、スリット分割部３０を備えていることで、スリット２８による磁束バリア効果を維持しつつ、応力集中を抑制して強度を向上させることができる。
また、固定部３２によって固定されたフィラメント部３１によって重量増加を抑制しつつ十分な強度を確保することができる。
【００４４】
さらに、上述したローター１６Ａの製造方法によれば、スリット２８と凹部２９Ａとの両方に非磁性体を同時に充填することができる。そのため容易にスリット２８と凹部２９Ａとを補強することができる。さらに、凹部補強部２３Ａの外周面２３Ａａを非磁性体によって覆うことができるため、凹部補強部２３Ａを容易に補強することができる。
また、フィラメント部３１に非磁性体を含浸させることで、遠心方向への十分な強度が得られる。そのため、凹部２９Ａ内の非磁性体を容易、且つ強固に補強することができる。
【００４５】
（第一実施形態の変形例）
スリット２８は、上述した第一実施形態で例示した形状に限られない。例えば、第一変形例から第三変形例のように形成しても良い。
【００４６】
（第一変形例）
図８は、この発明の第一実施形態の第一変形例におけるスリットの断面図である。
図８に示すように、この第一変形例におけるスリット１２８は、上述したスリット分割部３０（図３参照）を省略したものである。つまり、スリット１２８の内部空間は、回転軸２０の径方向外側を向く凹状に形成されるとともに、回転軸２０の周方向の両端部に向かって漸次先細りに形成されている。
【００４７】
（第二変形例）
図９は、この発明の第一実施形態の第二変形例におけるスリットの断面図である。
図９に示すように、この第二変形例におけるスリット２２８は、複数の断面矩形状の孔の組合せにより構成されている。このスリット２２８は、回転軸２０の周方向における中央部２２８ａが回転軸２０と同心円の接線方向に延びている。さらに、スリット２２８は、回転軸２０の周方向における第一端部２２８ｂと第二端部２２８ｃとがそれぞれ、中央部２２８ａから離れるほど回転軸２０（図９において下方に配置）の径方向外側に配置されるように傾斜している。このように形成することで、磁束バリア効果を維持したまま、スリット２２８の形状を単純化することができる。また、スリット２２８を周方向に分割するスリット分割部２３０も容易に形成できる。
【００４８】
（第三変形例）
図１０は、この発明の第一実施形態の第三変形例におけるスリットの断面図である。
図１０に示すように、この第三変形例におけるスリット３２８は、基部２６Ａとは別部材のスリット分割部３３０を備えている。このスリット分割部３３０は、例えば、上述した第一変形例のスリット１２８に対して、その長さ方向の複数箇所に嵌め合わせ等により固定すればよい。このようにスリット分割部３３０を形成することで、スリット分割部３３０を備えていない例えばスリット１２８等のスリットの応力集中を容易に低減させることができる。
【００４９】
次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態と基部２６Ａの構成が異なるだけである。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図１１は、この発明の第二実施形態におけるローターの図３に相当する断面図である。
図１１に示すように、この実施形態におけるローター１６Ｂは、回転軸２０と、磁極部２２Ｂと、凹部補強部２３Ｂと、筒状補強部２４と、を備えている。
【００５０】
磁極部２２Ｂは、基部２６Ｂと、突出部２７Ｂと、を備えている。この磁極部２２Ｂは、回転軸２０の軸線方向に複数積層された強磁性体、例えば積層鋼板等により形成されている。
基部２６Ｂは、回転軸２０の軸線方向に延びる、例えば筒状に形成されている。この基部２６には、その中心を貫くように回転軸２０が一体化されている。基部２６Ｂは、回転軸２０の径方向において一定幅を有する円筒状に形成されている。この実施形態における基部２６Ｂには、第一実施形態のようなスリット２８は形成されていない。
【００５１】
突出部２７Ｂは、基部２６Ｂの外周面２６Ｂａから中心軸Ｃ１を中心とする径方向外側に向かって突出するように形成されている。突出部２７Ｂは、回転軸２０を中心とする周方向に間隔をあけて複数設けられている。この実施形態においては、４つの突出部２７Ｂが形成される場合を例示している。これら突出部２７Ｂは、それぞれの外周面２７Ｂａが中心軸Ｃ１を中心とした仮想円筒面Ｋ１（図３参照）に沿うように形成されている。一方で、突出部２７Ｂは、それぞれ回転軸２０の周方向における側面４１が、回転軸２０の径方向、且つ軸方向に広がる平面とされている。
【００５２】
周方向で隣り合う突出部２７Ｂ同士の間には、凹部２９Ｂが形成されている。この実施形態における凹部２９Ｂは、回転軸２０と直交する断面において、上述した側面４１と、基部２６Ｂの外周面２６Ｂａとによって形成されている。
【００５３】
凹部補強部２３Ｂは、磁極部２２Ｂの凹部２９Ｂ内に設けられている。凹部補強部２３Ｂは、非磁性体から形成され、その外周面２３Ｂａが仮想円筒面Ｋ１に沿うように形成されている。つまり、凹部補強部２３Ｂにより凹部２９Ｂが埋められることで、回転軸２０と直交する断面において、磁極部２２Ｂの突出部２７Ｂの外周面２７Ｂａと凹部補強部２３Ｂの外周面２３Ｂａとが、仮想円筒面Ｋ１に沿う回転軸２０を中心とした一つの円を形成する。凹部補強部２３Ｂを形成する非磁性体としては、上述した凹部補強部２３Ａと同様に、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ、セラミック、フィラー混入樹脂、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）プラスチック樹脂等を例示できる。
【００５４】
筒状補強部２４は、第一実施形態の筒状補強部２４と同様の構成である。この筒状補強部２４は、仮想円筒面Ｋ１に沿う突出部２７Ｂの外周面２７Ｂａ及び凹部補強部２３Ｂの外周面２３Ｂａを覆う筒状に形成されている。筒状補強部２４は、非磁性体から形成されている。この実施形態における筒状補強部２４も、第一実施形態と同様に、いわゆる繊維強化プラスチックで形成され、フィラメント部３１と、固定部３２と、を備えている。
【００５５】
上記構成を備えるローター１６Ｂは、第一実施形態のローター１６Ａとスリット２８およびスリット補強部２５を形成しない点でのみ異なるため、同様な製造方法を用いて製造できる。そのため、この第二実施形態におけるローター１６Ｂの製造方法の説明については詳細説明を省略する。
【００５６】
上述した第二実施形態は、磁極部２２Ｂが回転軸２０の軸線方向に複数積層され、且つ、凹部補強部２３Ｂおよび筒状補強部２４を備えている。そのため、例えば、磁極部が軟磁性粉末を固めて形成され、且つ凹部補強部２３Ｂおよび筒状補強部２４を備えている場合と比較して、遠心力が作用することによる引っ張り応力に対する十分な耐性を確保できる。
【００５７】
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した各実施形態において、例えば、凹部補強部２３Ａ，２３Ｂの回転軸２０の軸線方向における長さを、磁極部２２Ａ，２２Ｂよりも長く形成して、この長く形成した部分を切削してローター１６Ａ、１６Ｂのバランスを調整するようにしても良い。
【００５８】
また、上述した第一実施形態においては、凹部２９が図３における断面で、円弧状の凹曲線により形成される場合を例示した。しかし、凹部２９は、図３に示す形状に限られない。
また、第一実施形態においては、磁極部２２Ａが積層鋼板からなる場合について説明したが、例えば、軟磁性体粉末から形成しても良い。軟磁性体粉末としては、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ等）および、アモルファス粉末等を例示できる。
【００５９】
さらに、各実施形態においては、自動車等の車両に用いられる多段過給システムを一例に説明したが、この発明の突極型回転子は、車両に用いられるものに限られない。さらに、多段過給を行うものに限られるものではない。さらに、レシプロエンジンの過給器用の突極型回転子にも限られない。
また、スイッチトリラクタンスモータに限られない。例えば、シンクロナスリラクタンスモータ等にも適用できる。
さらに、上述した各実施形態では、電動機１３に適用する場合について説明したが、発電機１１も同様のローター１６Ａ，１６Ｂを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この発明は、突極型回転子に適用できる。この発明によれば、磁性粉末を固めて磁極部を形成する場合や、周方向において隣り合う磁極部同士の間に磁束バリア用のスリットを形成する場合であっても、引っ張り応力に対する耐性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…多段過給システム  ２…高圧側過給器  ３…低圧側過給器  ４…コンバーター  ５…高圧側タービン  ６…高圧側コンプレッサー  ７…回転軸  ８…エンジン  ９…低圧側タービン  １０…低圧側コンプレッサー  １１…発電機  １２…エネルギーストレージ  １３…電動機  １４…インバーター  １５…ステーター  １６Ａ，１６Ｂ…ローター  １７…ヨーク  １８…ティース  １９…巻線  ２０…回転軸  ２２Ａ，２２Ｂ…磁極部  ２２ａ…貫通孔  ２３Ａ，２３Ｂ…凹部補強部  ２４…筒状補強部  ２５…スリット補強部  ２６Ａ，２６Ｂ…基部  ２７Ａ，２７Ｂ…突出部  ２８…スリット  ２９Ａ，２９Ｂ…凹部  ３０…スリット分割部  ３１…フィラメント部  ３２…固定部  ４１…側面  Ｃ１…中心軸
【図１】
2017154156.tif 000003
【図２】
2017154156.tif 000004
【図３】
2017154156.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017154156.tif 000007
【図６】
2017154156.tif 000008
【図７】
2017154156.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017154156.tif 000011
【図１０】
2017154156.tif 000012
【図１１】
2017154156.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月28日(2017.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部と、を有し、前記軸線方向に複数積層された強磁性体から形成された磁極部と、
前記磁極部における互いに隣り合う突出部同士の間の凹部内に設けられて、外周面が前記仮想円筒面に沿う形状をなし、非磁性体から形成された凹部補強部と、
前記仮想円筒面に沿う前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う筒状をなし、非磁性体から形成された筒状補強部と、
を備え、
前記磁極部は、前記基部における前記凹部の径方向内側の部位に、径方向に間隔をあけて周方向に延びる複数のスリットが形成されており、
前記スリットの内部に設けられて非磁性体からなるスリット補強部をさらに備える突極型回転子。
【請求項２】
前記複数のスリットは、
それぞれ周方向で隣り合う磁極部の間を渡るように形成され、その内部空間を前記回転軸の周方向に分割するスリット分割部を備える請求項１に記載の突極型回転子。
【請求項３】
前記筒状補強部は、
繊維方向が前記回転軸の周方向を向いて前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う環状に形成されたフィラメント部と、
前記フィラメント部を固定する非磁性の固定部と、を備える請求項１又は２に記載の突極型回転子。
【請求項４】
回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部と、を有し、軸線方向に複数積層された強磁性体により形成された磁極部と、
前記磁極部における互いに隣り合う突出部同士の間の凹部内に設けられて、外周面が前記仮想円筒面に沿う形状をなし、非磁性体から形成された凹部補強部と、
前記仮想円筒面に沿う前記磁極部及び前記凹部補強部の外周面を覆う筒状をなし、非磁性体から形成された筒状補強部と、
を備える突極型回転子。
【請求項５】
回転軸の軸線方向に延びる基部、及び、該基部から前記軸線の径方向外側に突出して前記回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられ、外周面が前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う突出部と、前記突出部同士の間の凹部の径方向内側に径方向に間隔をあけて周方向に延びた複数のスリットと、を有した磁極部を、前記軸線方向に強磁性体を複数積層することにより形成する磁極形成工程と、
前記凹部内、および、前記スリット内に非磁性体を充填する充填工程と、
前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う前記磁極部の外周面、および、前記凹部内の非磁性体の外周面を覆うように非磁性体によって補強する補強工程と、を含む回転子の製造方法。
【請求項６】
前記補強工程は、
前記軸線を中心とした仮想円筒面に沿う前記磁極部の外周面、および、前記凹部内の非磁性体の外周面にフィラメントを巻回した後に、前記フィラメントに非磁性体を含浸させる工程を含む請求項５に記載の回転子の製造方法。
【国際調査報告】
2017154156.tif 000014
2017154156.tif 000015
2017154156.tif 000016
2017154156.tif 000017