(57)【要約】  回転子３は、筒状のスリーブ部材９と、スリーブ部材９の外周面上に周方向に配列された複数個の永久磁石１０と、複数個の永久磁石１０の外周面を覆う筒状の補強部材１２と、を備える。スリーブ部材９は、軸方向に互いに離間した端部９ｂ，９ｃと、軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴１５を形成する内周面９ａとを有する。端部９ｂは、フランジ部である。内周面９ａは、端部９ｂから端部９ｃに向かうにつれて内径が連続的に縮小するテーパ面９ａ−１と端部９ｃから端部９ｂに向うにつれて内径が連続的に縮小するテーパ面９ａ−２とを有する。
2017130295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の外周面上に周方向に配列された複数個の永久磁石と、
前記複数個の永久磁石の外周面を覆う筒状の補強部材と、
を備え、
前記第１の端部はフランジ部であり、
前記内周面は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面と前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面とを有する
ことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
前記第１のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第２のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第１のテーパ面は、前記第２のテーパ面と接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記第１のテーパ面は、前記軸方向において前記複数個の永久磁石の前記第１の端部側の端面の位置を越えない
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記補強部材の前記軸方向の長さは、前記複数個の永久磁石の前記軸方向の長さよりも長く、
前記複数個の永久磁石と前記第１の端部との間に環状の間座が設けられ、
前記補強部材は、前記複数個の永久磁石及び前記間座の外周面を覆う
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記第２の端部は、前記フランジ部とは別のフランジ部であり、
前記第１のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第２のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさがそれぞれ一定でかつ互いに異なる２つの線形テーパ面が互いに接続されて構成され、
前記第２のテーパ面を構成する２つの線形テーパ面のうち前記第２の端部側の線形テーパ面の傾斜角度の大きさは、前記第２のテーパ面を構成する２つの線形テーパ面のうち前記第１の端部側の線形テーパ面の傾斜角度の大きさよりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記内周面には、前記第１の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって環状の溝部が形成され、
前記第１のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第２のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第１のテーパ面は、前記溝部を介して前記第２のテーパ面と接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
前記第１のテーパ面の前記軸方向に対する傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内であり、
前記第２のテーパ面の前記軸方向に対する傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項８】
軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の外周面上に周方向に配列された複数個の永久磁石と、
前記複数個の永久磁石の外周面を覆う筒状の補強部材と、
を備え、
前記第１の端部はフランジ部であり、
前記内周面には、前記第１の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって環状の溝部が形成され、
前記内周面は、前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が断続的に縮小するテーパ面を有する
ことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項９】
前記内周面は、前記溝部を除けば前記軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１０】
前記溝部は、前記軸方向において前記複数個の永久磁石の前記第１の端部側の端面の位置を越えない
ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機の回転子。
【請求項１１】
前記内周面は、前記溝部を間に挟んで前記軸方向に対する傾斜角度の大きさがそれぞれ一定でかつ互いに異なる２つの線形テーパ面からなる
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１２】
前記第２の端部は、前記フランジ部とは別のフランジ部であり、
前記内周面には、前記溝部とは別の環状の溝部が形成され、
前記別の溝部は、前記第２の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１３】
前記補強部材の前記軸方向の長さは、前記複数個の永久磁石の前記軸方向の長さよりも長く、
前記複数個の永久磁石と前記第１の端部との間に環状の間座が設けられ、
前記補強部材は、前記複数個の永久磁石及び前記間座の外周面を覆う
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１４】
前記テーパ面の前記軸方向に対する傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１５】
前記第１の端部及び前記第２の端部を除く前記スリーブ部材の厚さは、前記軸方向の位置にかかわらず、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項１又は８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１６】
前記補強部材は、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、合成繊維、チタン又はステンレスによって形成されることを特徴とする請求項１又は８に記載の回転電機の回転子。
【請求項１７】
環状の固定子と、前記固定子の内側に配置される請求項１又は８に記載の回転電機の回転子とを備えることを特徴とする回転電機。
【請求項１８】
軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材からなり、
前記第１の端部はフランジ部であり、
前記内周面は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面と前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面とを有する
ことを特徴とする回転電機の回転子部材。
【請求項１９】
軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材からなり、
前記第１の端部はフランジ部であり、
前記内周面には、前記第１の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって環状の溝部が形成され、
前記内周面は、前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が断続的に縮小するテーパ面を有する
ことを特徴とする回転電機の回転子部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子、この回転子を有する回転電機及びこの回転子に用いられる回転子部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、資源枯渇による省エネルギー化の要望、機械加工タクトの短縮又は難切削材加工への対応から、工業用途の回転電機に対する高効率化、高出力化及び高速回転化へのニーズが非常に高くなっている。【０００３】
回転電機には、「同期式」と「誘導式」の２通りの駆動方式があり、工業用途の回転電機には、堅牢かつ強固であることを特徴とする誘導式回転電機がよく用いられている。しかしながら、誘導式回転電機では、原理上、回転子にも電流が流れるため、高効率化及び高出力化を進める上で、当該電流に起因した回転子の発熱が課題となる。そのため、工業用途の回転電機への同期式回転電機の適用が進んでいる。【０００４】
同期式回転電機は、回転子の界磁に永久磁石を使用するため、回転子の発熱は理論上発生せず、高効率化及び高出力化の面で有利となる。しかしながら、同期式回転電機の高速回転化の実用に向けては、回転時の遠心力による磁石剥離に対する対処が必要となる。【０００５】
特許文献１には、このような磁石剥離を抑制する構造を備えた回転電機が記載されている。すなわち、この回転電機では、シャフトに固定される筒状のスリーブ部材の外周面に複数個の永久磁石が配置され、複数個の永久磁石は炭素繊維強化プラスチックのような保護カバーで覆われている。ここで、スリーブ部材の内周面は、軸方向の一端部から他端部に向かって内径が連続的に拡大するテーパ形状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２１２６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速回転時においてもシャフトに確実にトルクを伝達するためには、永久磁石とスリーブ部材との間の摩擦力によるトルクが回転電機の出力トルクを常に上回るような締め代をスリーブ部材に付与する必要がある。この締め代は回転速度領域の拡大に応じて、設定すべき値が必然的に増大する。締め代が増大すると、回転子製作時におけるシャフトのスリーブ部材への圧入力が増大し、シャフト圧入作業に時間を要する。換言すれば、回転子組立時における作業性を向上させるためには、シャフト圧入力の低減が必要となる。上記した特許文献１では、スリーブ部材をいわゆる薄肉化することでシャフト圧入作業の容易化を図っている。【０００８】
しかしながら、薄肉化されたスリーブ部材の薄肉部分を支持してシャフトをスリーブ部材に圧入すると、当該薄肉部分に応力が集中してスリーブ部材自体が座屈変形してしまうおそれがある。【０００９】
これに対し、スリーブ部材に厚肉のフランジ部を設け、このフランジ部を支持することも考えられるが、この場合には、スリーブ部材の厚さがフランジ部で大きく変化することとなるため、シャフト圧入時においてフランジ部で面圧が増大し、結果的にシャフト圧入力が増大してしまう。【００１０】
シャフト圧入力が増大すると、スリーブ部材とシャフトとの間でカジリが発生する可能性が高くなり、カジリを抑制するためには、スリーブ部材とシャフトとの接触表面に対して、焼入れによる表面硬度の向上又は微粒子ショットピーニングの実施による表面潤滑性の改善が必要となり、コスト増加の要因となる。【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シャフト圧入時におけるスリーブ部材の座屈が抑制され、シャフト圧入力が低減されるとともに、回転子製作時の作業性を向上させることが可能な回転電機の回転子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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転電機の回転子は、軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材と、前記スリーブ部材の外周面上に周方向に配列された複数個の永久磁石と、前記複数個の永久磁石の外周面を覆う筒状の補強部材と、を備え、前記第１の端部はフランジ部であり、前記内周面は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面と前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シャフト圧入時におけるスリーブ部材の座屈が抑制され、シャフト圧入力が低減されるとともに、回転子製作時の作業性を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る回転電機の構成を示す縦断面図
【図２】実施の形態１に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図
【図３】実施の形態１に係る回転電機の回転子の構成を示す横断面図
【図４】図２の部分拡大図
【図５】実施の形態１に係る回転電機の製造方法を示すフローチャート
【図６】比較例に係る回転子においてシャフト圧入時の応力発生状態を示す図
【図７】実施の形態１に係る回転子においてシャフト圧入時の応力発生状態を示す図
【図８】実施の形態２に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図
【図９】実施の形態３に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図
【図１０】実施の形態３に係る回転子においてシャフト圧入時の応力発生状態を示す図
【図１１】実施の形態３に係るスリーブ部材に発生する面圧と軸方向距離との関係を示す図
【図１２】実施の形態３の変形例に係る回転子部材の構成の一部を拡大した縦断面
【図１３】実施の形態４に係る回転子部材の構成の一部を拡大した縦断面
【図１４】実施の形態５に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図
【図１５】実施の形態６に係る回転電機の回転子の構成の一部を拡大した縦断面図
【図１６】実施の形態７に係る回転電機の回転子の構成の一部を拡大した縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態に係る回転電機の回転子、回転電機及び回転電機の回転子部材を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図、図２は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図、図３は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成を示す横断面図、図４は、図２の部分拡大図である。ここで、図１及び図２は、回転軸線Ａを含む断面による断面図である。また、図２は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。
【００１７】
本実施の形態に係る回転電機１は、環状の固定子２と、固定子２の内側に配置された回転子３と、回転子３に固定された回転子軸であるシャフト４とを備える。回転子３は、本実施の形態に係る回転電機の回転子である。また、回転子３は、以下で説明するように、表面永久磁石（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型である。図示例では、回転電機１は電動機である。
【００１８】
固定子２は、環状の固定子コア５と、固定子コア５に巻回されたコイル６とを備える。固定子コア５は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成される。コイル６には電源リード線７が接続され、電源リード線７は図示しない電源に接続される。
【００１９】
回転子３は、空隙部８を介して固定子２の内側で回転可能に配置される。回転子３は、回転子部材である筒状のスリーブ部材９と、スリーブ部材９の外周面上に周方向に互いに離間して配列された複数個の永久磁石１０と、周方向に隣り合う永久磁石１０間の間隙に配置される複数個の間隙部材１１と、複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材１１を周方向に覆う補強部材１２とを備える。
【００２０】
なお、「周方向」は、スリーブ部材９の周方向である。また、以下では、「径方向」はスリーブ部材９の径方向であり、「軸方向」はスリーブ部材９の軸方向である。「軸方向」は回転軸線Ａ方向に等しい。
【００２１】
スリーブ部材９には、軸方向に貫通穴１５が形成されている。すなわち、スリーブ部材９は、軸方向に平行、又はテーパ状の角度を有するシャフト４が貫通する貫通穴１５を形成する内周面９ａを有する。スリーブ部材９は、金属磁性材料によって形成され、本実施の形態では鋼管から形成される。
【００２２】
貫通穴１５にはシャフト４が圧入される。この際、圧入に焼嵌め又は冷嵌めを組み合わせてもよい。シャフト４は貫通穴１５を貫通し、スリーブ部材９はシャフト４に固定される。内周面９ａの形状及び寸法は締め代を考慮して決められる。シャフト４は、鋼材から形成される。シャフト４には中空孔１６が形成されている。なお、シャフト４は中実でもよい。また、図１では、シャフト４の一部のみを図示している。
【００２３】
スリーブ部材９は、軸方向に互いに離間した端部９ｂ，９ｃを有する。端部９ｂは第１の端部であり、端部９ｃは第２の端部である。ここで、端部９ｂはフランジ状である。すなわち、端部９ｂはフランジ部をなす。端部９ｂを除くスリーブ部材９の外周面は、同一の外径を有する円筒面であり、この円筒面の外径は端部９ｂの外径よりも小径である。端部９ｂは、スリーブ部材９の他の部分よりも厚肉である。端部９ｂを除くスリーブ部材９の厚さは、シャフト４の圧入作業を容易にするためには、より薄い方がよい。端部９ｂを除くスリーブ部材９の厚さ、すなわちスリーブ部材９の薄肉部分の厚さは、軸方向の位置にかかわらず、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である。端部９ｂは、シャフト４の圧入時におけるスリーブ部材９自体の座屈変形を抑制するためにフランジ状に形成されている。なお、「厚さ」は径方向の厚さである。
【００２４】
内周面９ａは、端部９ｂから端部９ｃに向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面であるテーパ面９ａ−１と、端部９ｃから端部９ｂに向かうにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面であるテーパ面９ａ−２とを有する。すなわち、テーパ面９ａ−１は、端部９ｂから端部９ｃに向かうにつれて連続的に径方向内側に向かって狭まり、テーパ面９ａ−２は、端部９ｃから端部９ｂに向かうにつれて連続的に径方向内側に向かって狭まる。テーパ面９ａ−１はテーパ面９ａ−２と接続されている。テーパ面９ａ−１は、スリーブ部材９の端部９ｂ側の端面から軸方向に一定の長さ形成される。また、テーパ面９ａ−２は、スリーブ部材９の端部９ｃ側の端面から軸方向に一定の長さ形成される。
【００２５】
テーパ面９ａ−１は、フランジ部である端部９ｂの内周面を含み、スリーブ部材９の薄肉部分の内周面に及んでいる。ただし、テーパ面９ａ−１は、軸方向において永久磁石１０の端面１０ａの位置を越えて端部９ｃ側には及ばない。すなわち、テーパ面９ａ−１は、端部９ｂの内周面からスリーブ部材９の薄肉部分の内周面に及んでいるが、永久磁石１０の端面１０ａの位置を越えない範囲にある。なお、端面１０ａは永久磁石１０の端部９ｂ側の端面であり、端面１０ｂは永久磁石１０の端部９ｃ側の端面である。
【００２６】
テーパ面９ａ−１は、軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。同様に、テーパ面９ａ−２は、軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。図４では、テーパ面９ａ−２の傾斜角度の大きさをθ１で、テーパ面９ａ−１の傾斜角度の大きさをθ２で示している。傾斜角度の大きさθ１，θ２は、最高回転速度と締め代にもよるが、組立作業性を考慮すると、０°から１０°の範囲内に設定されることが好ましい。
【００２７】
複数個の永久磁石１０は、スリーブ部材９の外周面上で周方向に等間隔で配列されている。複数個の永久磁石１０は、スリーブ部材９の外周面に接着剤により貼り付けられて固定されている。同様に、複数個の間隙部材１１は、スリーブ部材９の外周面上で周方向に等間隔で配列されている。複数個の間隙部材１１は、スリーブ部材９の外周面に接着剤により貼り付けられて固定されている。永久磁石１０間の隙間は間隙部材１１により埋められる。図示例では、永久磁石１０の個数及び間隙部材１１の個数は、それぞれ４個である。
【００２８】
永久磁石１０の横断面形状は、径方向の厚さが一定の円弧状である。永久磁石１０の縦断面形状は、矩形状である。永久磁石１０の軸方向の長さは、スリーブ部材９の軸方向の長さよりも短い。永久磁石１０は、端部９ｂ，９ｃを除いたスリーブ部材９の外周面上に配置されている。
【００２９】
間隙部材１１の横断面形状は、径方向の厚さが一定の円弧状である。ただし、間隙部材１１の周方向の長さは、永久磁石１０の周方向の長さよりも短い。間隙部材１１の縦断面形状は、矩形状である。間隙部材１１の軸方向の長さは、永久磁石１０の軸方向の長さに等しい。
【００３０】
永久磁石１０は、希土類磁石又はフェライト磁石である。間隙部材１１は、非磁性材料によって形成される。具体的には、間隙部材１１は、ステンレス、アルミニウム合金、銅合金、鉄合金又は樹脂によって形成される。
【００３１】
補強部材１２は、複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材１１の外周面を覆っている。補強部材１２は、円筒状であり、スリーブ部材９と同軸で配置される。補強部材１２の軸方向の長さは、永久磁石１０の軸方向の長さに等しい。補強部材１２は、回転時の遠心力によるスリーブ部材９からの複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材１１の剥離を抑制する。
【００３２】
補強部材１２は、非磁性材料によって形成される。また、補強部材１２は、補強を目的とすることから、単位重量当たりの引張り強度の高い材料が用いられる。具体的には、補強部材１２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、合成繊維、チタン又はステンレスによって形成される。補強部材１２をＣＦＲＰ又はＧＦＲＰによって形成する場合は、複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材１１の外周面に繊維束又はテープ状の繊維を直接巻付けることにより補強部材１２が形成される。
【００３３】
回転電機１はハウジング２０内に配置され、固定子２はハウジング２０に固定されている。固定子２は、ハウジング２０の内周面に焼嵌め、冷嵌め又は圧入により固定される。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る回転電機の製造方法について説明する。図５は、本実施の形態に係る回転電機の製造方法を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、Ｓ１では、スリーブ部材９を作成する。スリーブ部材９は、鋼管の外周面及び内周面を切削加工することで形成される。次に、Ｓ２では、スリーブ部材９の外周面に複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材１１を貼り付ける。間隙部材１１は、周方向に隣り合う永久磁石１０間の間隙を埋めるように配置される。さらに、Ｓ３では、複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材１１の外周面を補強部材１２で覆う。そして、Ｓ４では、シャフト４を端部９ｃ側から貫通穴１５に圧入し、シャフト４を貫通穴１５に貫通させ、シャフト４にスリーブ部材９を固定する。この際、フランジ状の端部９ｂを支持した状態で、シャフト４をスリーブ部材９に圧入する。その後、シャフト４が設けられた回転子３を固定子２の内側に配置する。
【００３６】
次に、本実施の形態の効果について比較例と対比しながら説明する。図６は、比較例に係る回転子においてシャフト圧入時の応力発生状態を示す図である。なお、図６は、図４と同様の部分拡大図である。また、図６では、図４に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００３７】
比較例に係る回転子である回転子１０１は、スリーブ部材１０９を有する。スリーブ部材１０９と図４に示すスリーブ部材９との相違点は、スリーブ部材１０９の内周面１０９ａの形状が図４に示す内周面９ａの形状と異なる点である。具体的には、内周面１０９ａは、軸方向に対する傾斜角度が一定である単一の線形テーパ面からなり、内周面１０９ａは、スリーブ部材１０９のフランジ状の端部１０９ｂからスリーブ部材１０９の図示しない端部に向かうにつれて連続的にかつ一様に径方向外側に拡大する。回転子１０１のその他の構成は、図２に示す回転子３の構成と同様である。
【００３８】
図６では、シャフト１０４の圧入時におけるスリーブ部材１０９の内周面１０９ａに作用する応力３０，３１が示されている。なお、シャフト１０４は、スリーブ部材１０９の図示しない端部側からスリーブ部材１０９に圧入される。内周面１０９ａは単一の線形テーパ面からなり、内周面１０９ａの内径はスリーブ部材１０９の図示しない端部から端部１０９ｂに向かうにつれて連続的にかつ一様に狭まるので、肉厚が大きく剛性の高い端部１０９ｂに作用する応力３１は、肉厚の変動の少ないスリーブ部材１０９の薄肉部分に作用する応力３０と比較して大きくなる。端部１０９ｂに作用する応力３１は、シャフト圧入作業の作業性を低下させる。
【００３９】
図７は、本実施の形態に係る回転子においてシャフト圧入時の応力発生状態を示す図である。なお、図７は、図４と同様の部分拡大図であり、図７では、図４に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００４０】
図７では、シャフト４の圧入時におけるスリーブ部材９の内周面９ａに作用する応力３２が示されている。なお、シャフト４は、図２に示す端部９ｃ側からスリーブ部材９に圧入される。本実施の形態では、内周面９ａは、傾斜方向が互い異なるテーパ面９ａ−１，９ａ−２からなる。特に、テーパ面９ａ−１は、スリーブ部材９とシャフト４との間の締め代を緩和するように、テーパ面９ａ−２との境界から端部９ｂに向かうにつれて径方向外側に拡大している。
【００４１】
そのため、端部９ｂに作用する応力３２は、比較例における応力３１よりも低減され、スリーブ部材９の薄肉部分に作用する応力３２と均等にすることが可能となる。つまり、本実施の形態では、肉厚が大きく剛性の高い端部９ｂに作用する応力３２を低減することができ、シャフト圧入作業が容易となる。
【００４２】
このように、端部９ｂは永久磁石１０を保持する必要がなく、テーパ面９ａ−１により締め代が緩和されて端部９ｂに作用する面圧が緩和される。一方、端部９ｃを除くスリーブ部材９の薄肉部分は永久磁石１０を保持する必要があるので、テーパ面９ａ−２により締め代が確保される。
【００４３】
本実施の形態によれば、フランジ部である端部９ｂを支えとしてスリーブ部材９にシャフト４を圧入することで、スリーブ部材９の座屈を抑制することができる。これにより、回転子３の品質が向上する。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、内周面９ａがテーパ面９ａ−１を含んでいるので、シャフト４の圧入力が低減され、回転子３の製作時の作業性を向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、テーパ面９ａ−２は線形テーパ面からなるとしたが、これに限定されない。テーパ面９ａ−１についてもこれと同様である。テーパ面９ａ−１，９ａ−２は、軸方向に対する傾斜角度が変化する非線形テーパ面であってもよい。
【００４６】
また、テーパ面９ａ−２は単一の線形テーパ面からなるとしたが、これに限定されず、軸方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の線形テーパ面を互いに接続して構成してもよい。この場合、複数の線形テーパ面の傾斜角度の大きさは、端部９ｃから端部９ｂに向かって順に減少するように設定することができる。テーパ面９ａ−１についてもこれと同様であり、テーパ面９ａ−１は、軸方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の線形テーパ面を互いに接続して構成してもよい。この場合、複数の線形テーパ面の傾斜角度の大きさは、端部９ｂから端部９ｃに向かって順に減少するように設定することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、端部９ｂを除くスリーブ部材９の厚さ、すなわちスリーブ部材９の薄肉部分の厚さを１ｍｍから１０ｍｍの範囲内であるとしたが、スリーブ部材９の材質に応じてこの範囲外の厚さとしてもよい。
【００４８】
本実施の形態では、永久磁石１０の個数を４個としたが、永久磁石１０の個数はこれに限定されない。永久磁石１０の個数は回転子３の極数に応じて決まる。また、永久磁石１０は、軸方向に分割されていてもよい。間隙部材１１についても、永久磁石１０と同様である。
【００４９】
本実施の形態では、間隙部材１１は、非磁性材料によって形成される。間隙部材１１を非磁性材料によって形成することにより、スリーブ部材９及び間隙部材１１の内部での磁束短絡ロスが抑制される。なお、間隙部材１１は、非磁性材料以外の材料によって形成してもよい。
【００５０】
また、間隙部材１１は、その比重が永久磁石１０の比重に等しくなるように材料を選定することができる。これにより、間隙部材１１及び永久磁石１０に作用する遠心力が均等化されるので、補強部材１２への局所的な応力集中が抑制される。
【００５１】
なお、間隙部材１１は、永久磁石１０の貼付け作業性の向上及び補強部材１２への応力の均等化を目的に配置しているものであり、省略することも可能である。特に、補強部材１２に加わる応力が補強部材１２の疲労強度未満であれば問題はない。また、複数個の永久磁石１０を周方向に隙間なく配列することで、間隙部材１１を設けないようにすることもできる。
【００５２】
本実施の形態では、補強部材１２は、非磁性材料によって形成される。これにより、漏れ磁束による回転電機１の出力低下を抑制することができる。補強部材１２は、具体的には、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、合成繊維、チタン又はステンレスによって形成されるが、これらの材料から選択された複数の材料を組合せて形成してもよい。
【００５３】
本実施の形態では、端部９ｂと永久磁石１０との間に空間が設けられている。これにより、永久磁石１０の端部からの磁束漏れが抑制される。なお、永久磁石１０の軸方向の長さを長くして、端面１０ａを端部９ｂに接触させる構成も可能である。ただし、この場合は、永久磁石１０から端部９ｂを介した磁束漏れが生ずる可能性がある。
【００５４】
実施の形態２．
図８は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図である。なお、図８では、図２に示す回転子３の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００５５】
本実施の形態に係る回転子３ａは、回転子部材である筒状のスリーブ部材３５を有する。スリーブ部材３５は、貫通穴１５を形成する内周面３５ａを有する。また、スリーブ部材３５は、軸方向に互いに離間した端部３５ｂ，３５ｃを有する。端部３５ｂは第１の端部であり、端部３５ｃは第２の端部である。ここで、端部３５ｂ，３５ｃはいずれもフランジ状である。すなわち、端部３５ｂは第１のフランジ部をなし、端部３５ｃは第２のフランジ部をなす。端部３５ｂ，３５ｃを除くスリーブ部材３５の外周面は、同一の外径を有する円筒面であり、この円筒面の外径は端部３５ｂ，３５ｃの外径よりも小径である。端部３５ｂ，３５ｃは、スリーブ部材３５の他の部分よりも厚肉である。端部３５ｂ，３５ｃを除くスリーブ部材３５の厚さ、すなわちスリーブ部材３５の薄肉部分の厚さは、軸方向の位置にかかわらず、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である。
【００５６】
内周面３５ａは、端部３５ｂから端部３５ｃに向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面であるテーパ面３５ａ−１と、端部３５ｃから端部３５ｂに向かうにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面であるテーパ面３５ａ−２，３５ａ−３とを有する。すなわち、第２のテーパ面は、テーパ面３５ａ−２，３５ａ−３が互いに接続されて構成される。テーパ面３５ａ−１はテーパ面３５ａ−３と接続される。テーパ面３５ａ−１は、スリーブ部材３５の端部３５ｂ側の端面から軸方向に一定の長さ形成される。また、テーパ面３５ａ−２は、スリーブ部材３５の端部３５ｃ側の端面から軸方向に一定の長さ形成される。
【００５７】
テーパ面３５ａ−１は、軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。テーパ面３５ａ−１は、第１のフランジ部である端部３５ｂの内周面を含み、スリーブ部材３５の薄肉部分の内周面に及んでいる。ただし、テーパ面３５ａ−１は、軸方向において永久磁石１０の端面１０ａの位置を越えて端部３５ｃ側には及ばない。すなわち、テーパ面３５ａ−１は、端部３５ｂの内周面からスリーブ部材３５の薄肉部分の内周面に及んでいるが、永久磁石１０の端面１０ａの位置を越えない範囲にある。
【００５８】
テーパ面３５ａ−２は、軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。テーパ面３５ａ−２は、第２のフランジ部である端部３５ｃの内周面を含み、スリーブ部材３５の薄肉部分の内周面に及んでいる。ただし、テーパ面３５ａ−２は、軸方向において永久磁石１０の端面１０ｂの位置を越えて端部３５ｂ側には及ばない。すなわち、テーパ面３５ａ−２は、端部３５ｃの内周面からスリーブ部材３５の薄肉部分の内周面に及んでいるが、永久磁石１０の端面１０ｂの位置を越えない範囲にある。
【００５９】
テーパ面３５ａ−３は、軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。ただし、テーパ面３５ａ−３の傾斜角度の大きさは、テーパ面３５ａ−２の傾斜角度の大きさと異なる。詳細には、テーパ面３５ａ−２の傾斜角度の大きさは、テーパ面３５ａ−３の傾斜角度の大きさよりも大きい。テーパ面３５ａ−３は、テーパ面３５ａ−１，３５ａ−２間に配置される。
【００６０】
テーパ面３５ａ−１，３５ａ−２，３５ａ−３の傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内に設定される。
【００６１】
回転子３ａのその他の構成は、図２に示す回転子３の構成と同様である。なお、図示しないシャフトは端部３５ｃ側からスリーブ部材３５に圧入される。
【００６２】
本実施の形態では、実施の形態１と同様に、テーパ面３５ａ−１は、スリーブ部材３５と図示しないシャフトとの間の締め代を緩和するように、テーパ面３５ａ−３との境界から端部３５ｂに向かうにつれて径方向外側に向かって拡大している。そのため、端部３５ｂに作用する応力はスリーブ部材３５の薄肉部分に作用する応力と同様に低減することが可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態では、フランジ部である端部３５ｂ，３５ｃの双方を支えとしてスリーブ部材３５に図示しないシャフトを圧入することで、スリーブ部材３５の座屈を抑制することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、テーパ面３５ａ−２の傾斜角度の大きさをテーパ面３５ａ−３の傾斜角度の大きさよりも大きくしている。これにより、端部３５ｃでは、スリーブ部材３５と図示しないシャフトとの間の締め代が緩和され、端部３５ｃに作用する応力はスリーブ部材３５の薄肉部分に作用する応力と同様に低減される。
【００６５】
本実施の形態では、端部３５ｂから端部３５ｃに向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面を、単一の線形テーパ面であるテーパ面３５ａ−１とした。また、端部３５ｃから端部３５ｂに向かうにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面を、互いに接続された２つの線形テーパ面であるテーパ面３５ａ−２，３５ａ−３とした。このような構造に限定されず、実施の形態１と同様に、第２のテーパ面を単一の線形テーパ面とすることもできる。
【００６６】
また、第２のテーパ面を軸方向に対する傾斜角度が互いに異なる３つ以上の線形テーパ面を互いに接続して構成することもできる。この場合、これらの３つ以上の線形テーパ面の傾斜角度の大きさは、端部３５ｃから端部３５ｂに向かって順に減少するように設定することができる。さらに、これらの３つ以上の線形テーパ面のうち最も端部３５ｃ側のものについては、軸方向において永久磁石１０の端面１０ｂを越えて端部３５ｂ側に及ばないように範囲を制限することができる。
【００６７】
また、第１のテーパ面は、軸方向に対する傾斜角度が互いに異なる複数の線形テーパ面を互いに接続して構成することもできる。この場合、複数の線形テーパ面の傾斜角度の大きさは、端部３５ｂから端部３５ｃに向かって順に減少するように設定することができる。
【００６８】
本実施の形態のその他の構成、作用及び効果は、実施の形態１と同様である。
【００６９】
実施の形態３．
図９は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図である。なお、図９では、図２に示す回転子３の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００７０】
本実施の形態に係る回転子３ｂは、回転子部材である筒状のスリーブ部材３６を有する。スリーブ部材３６は、貫通穴１５を形成する内周面３６ａを有する。また、スリーブ部材３６は、軸方向に互いに離間した端部３６ｂ，３６ｃを有する。端部３６ｂは第１の端部であり、端部３６ｃは第２の端部である。ここで、端部３６ｂはフランジ状である。すなわち、端部３６ｂはフランジ部をなす。端部３６ｂを除くスリーブ部材３６の外周面は、同一の外径を有する円筒面であり、この円筒面の外径は端部３６ｂの外径よりも小径である。端部３６ｂは、スリーブ部材３６の他の部分よりも厚肉である。端部３６ｂを除くスリーブ部材３６の厚さ、すなわちスリーブ部材３６の薄肉部分の厚さは、軸方向の位置にかかわらず、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である。
【００７１】
内周面３６ａは、端部３６ｃから端部３６ｂに向かうにつれて内径が断続的に縮小する。すなわち、内周面３６ａは、溝部３７を除いて端部３６ｃから端部３６ｂに向かうにつれて内径が連続的に縮小する。内周面３６ａには溝部３７が形成されているので、内周面３６ａは、端部３６ｃから端部３６ｂに向かうにつれて断続的に径方向内側に向かって狭まる。
【００７２】
詳細には、内周面３６ａには、端部３６ｂに隣接して環状の溝部３７が周方向にわたって形成されている。溝部３７は、周方向にわたって同一の深さである。溝部３７の横断面形状は矩形である。溝部３７は、軸方向において永久磁石１０の端面１０ａの位置を越えて端部３６ｃ側には及ばない。すなわち、溝部３７は、軸方向において端部３６ｂに隣接して配置されるが、永久磁石１０の端面１０ａの位置は越えない範囲にある。
【００７３】
内周面３６ａは、溝部３７を除けば軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。ここで、傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内に設定される。つまり、内周面３６ａは、軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面が溝部３７で断続しているとみなすことができる。
【００７４】
図１０は、本実施の形態に係る回転子においてシャフト圧入時の応力発生状態を示す図である。なお、図１０は、図７と同様の部分拡大図であり、図１０では、図７に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００７５】
図１０では、シャフト４ｂの圧入時におけるスリーブ部材３６の内周面３６ａに作用する応力４０，４１が示されている。なお、シャフト４ｂは、図９に示す端部３６ｃ側からスリーブ部材３６に圧入される。本実施の形態では、フランジ部である端部３６ｂに隣接して溝部３７が設けられているので、スリーブ部材３６の厚さが溝部３７でより薄くなり、シャフト４ｂから端部３６ｂに作用する応力４０が緩和される。そのため、端部３６ｂに作用する応力４０は、溝部３７を除くスリーブ部材３６の薄肉部分に作用する応力４０と均等にすることが可能となる。
【００７６】
このように、本実施の形態では、軸方向に端部３６ｂと永久磁石１０との間でスリーブ部材３６に溝部３７を設けることで、端部３６ｂに作用する応力４０を低減している。
【００７７】
また、溝部３７に作用する応力４１は、スリーブ部材３６の他の部分に作用する応力４０よりもさらに小さくすることができる。
【００７８】
回転子３ｂのその他の構成は、図２に示す回転子３の構成と同様である。
【００７９】
図１１は、スリーブ部材に発生する面圧と軸方向距離との関係を示す図である。なお、面圧は上記した応力４０，４１に対応する。
【００８０】
図１１の上段には、本実施の形態に係る回転子３ｂおよび図６に示す比較例に係る回転子１０１の縦断面構成の一部を互いに重ねて示している。なお、回転子３ｂは回転子１０１に溝部３７を設けたものであり、回転子１０１に点線で溝部３７を示すことで回転子３ｂを示している。
【００８１】
図１１の下段には、スリーブ部材３６の軸方向距離と内周面３６ａに発生する面圧との関係を示す曲線Ｌ１を示すとともに、スリーブ部材１０９の軸方向距離と内周面１０９ａに発生する面圧との関係を示す曲線Ｌ２を示している。軸方向距離の単位はｍｍ、面圧の単位はＭＰａである。図１１に示すように、溝部３７を設けることにより、フランジ部である端部３６ｂで発生する面圧を比較例と比べて低減することができる。
【００８２】
本実施の形態によれば、フランジ部である端部３６ｂを支えとしてスリーブ部材３６にシャフト４ｂを圧入することで、スリーブ部材３６の座屈を抑制することができる。これにより、回転子３ｂの品質が向上する。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、内周面３６ａには端部３６ｂに隣接して溝部３７が設けられているので、シャフト４ｂの圧入力が低減され、回転子３ｂの製作時の作業性を向上させることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、溝部３７の横断面形状を矩形としたが、これに限定されない。一例を挙げれば、溝部３７の横断面形状は半円状とすることもできる。また、本実施の形態のその他の構成、作用及び効果は、実施の形態１と同様である。
【００８５】
図１２は、本実施の形態の変形例に係る回転子部材の構成の一部を拡大した縦断面図である。なお、図１２では、図１０に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００８６】
本変形例に係る回転子部材であるスリーブ部材３６は、本実施の形態と同様に端部３６ｃから端部３６ｂに向かうにつれて内径が断続的に縮小する内周面３６ａを有する。ただし、本変形例の内周面３６ａは、溝部３７を間に挟んで軸方向に対する傾斜角度の大きさが互いに異なる２つのテーパ面３６ａ−１，３６ａ−２からなる。テーパ面３６ａ−１，３６ａ−２は、それぞれ線形テーパ面である。
【００８７】
図１２では、テーパ面３６ａ−２については軸方向に対する傾斜角度の大きさをθ１、テーパ面３６ａ−１については軸方向に対する傾斜角度の大きさをθ３で示している。図示例では、傾斜角度の大きさθ３は傾斜角度の大きさθ１よりも小さい。
【００８８】
本変形例では、本実施の形態と同様に端部３６ｂに隣接する溝部３７が内周面３６ａに設けられているので、シャフト圧入力が低減される。
【００８９】
また、本変形例では、傾斜角度の大きさθ３が傾斜角度の大きさθ１よりも小さいので、端部３６ｂにおける締め代が緩和され、端部３６ｂに作用する応力がより緩和される。本変形例のその他の構成、作用及び効果は、本実施の形態と同様である。
【００９０】
なお、傾斜角度の大きさθ３は傾斜角度の大きさθ１よりも小さいとしたが、傾斜角度の大きさθ３を傾斜角度の大きさθ１よりも大きくすることも可能である。
【００９１】
実施の形態４．
図１３は、本実施の形態に係る回転子部材の構成の一部を拡大した縦断面である。なお、図１３では、図９に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００９２】
本実施の形態に係る回転子部材であるスリーブ部材３９は、内周面３９ａの形状を除けば、図９に示すスリーブ部材３６と同じ形状である。すなわち、スリーブ部材３９は、フランジ部である端部３９ｂと図１３では示されていない端部とを有する。ここで、図１３では図示されていない端部は、図１９に示される端部３６ｃに相当する端部である。端部３９ｂは第１の端部であり、図１３では示されていない端部は第２の端部である。また、スリーブ部材３９の内周面３９ａには端部３９ｂに隣接して溝部３７が設けられている。
【００９３】
内周面３９ａは、溝部３７を間に挟んで２つのテーパ面３９ａ−１，３９ａ−２からなる。すなわち、テーパ面３９ａ−１は、溝部３７を介してテーパ面３９ａ−２と接続されている。ここで、テーパ面３９ａ−１は、端部３９ｂから図示しない端部に向かうにつれて内径が連続的に縮小する線形テーパ面である。また、テーパ面３９ａ−２は、図示しない端部から端部３９ｂに向かうにつれて内径が連続的に縮小する線形テーパ面である。
【００９４】
図１３では、テーパ面３９ａ−２については軸方向に対する傾斜角度の大きさをθ１、テーパ面３９ａ−１については軸方向に対する傾斜角度の大きさをθ４で示している。図示例では、傾斜角度の大きさθ４は傾斜角度の大きさθ１よりも小さいが、傾斜角度の大きさθ４は傾斜角度の大きさθ１以上とすることもできる。
【００９５】
本実施の形態のその他の構成は、実施の形態３と同様である。本実施の形態は、実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００９６】
また、本実施の形態に係るスリーブ部材３９は、図２に示す実施の形態１に係るスリーブ部材９に溝部３７を設けたものとみなすことができる。従って、本実施の形態は、実施の形態１と同様の効果も奏する。
【００９７】
実施の形態５．
図１４は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成を示す縦断面図である。なお、図１４では、図９に示す回転子３ｂの構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００９８】
本実施の形態に係る回転子３ｃは、回転子部材である筒状のスリーブ部材４５を有する。スリーブ部材４５は、貫通穴１５を形成する内周面４５ａを有する。また、スリーブ部材４５は、軸方向に互いに離間した端部４５ｂ，４５ｃを有する。端部４５ｂは第１の端部であり、端部４５ｃは第２の端部である。ここで、端部４５ｂ，４５ｃはいずれもフランジ状である。すなわち、端部４５ｂは第１のフランジ部をなし、端部４５ｃ第２のフランジ部をなす。端部４５ｂ，４５ｃを除くスリーブ部材４５の外周面は、同一の外径を有する円筒面であり、この円筒面の外径は端部４５ｂ，４５ｃの外径よりも小径である。端部４５ｂ，４５ｃは、スリーブ部材４５の他の部分よりも厚肉である。端部４５ｂ，４５ｃを除くスリーブ部材４５の厚さ、すなわちスリーブ部材４５の薄肉部分の厚さは、軸方向の位置にかかわらず、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である。
【００９９】
内周面４５ａは、端部４５ｃから端部４５ｂに向かうにつれて内径が断続的に縮小する。すなわち、内周面４５ａには溝部４６ａ，４６ｂが形成されているので、内周面４５ａは、端部４５ｃから端部４５ｂに向かうにつれて断続的に径方向内側に向かって狭まる。
【０１００】
詳細には、内周面４５ａには、端部４５ｂに隣接して環状の溝部４６ａが周方向にわたって形成されるとともに、端部４５ｃに隣接して環状の溝部４６ｂが周方向にわたって形成されている。溝部４６ａ，４６ｂは、それぞれ周方向にわたって同一の深さである。溝部４６ａ，４６ｂの横断面形状は、それぞれ矩形である。溝部４６ａは、軸方向において永久磁石１０の端面１０ａの位置を越えて端部４５ｃ側には及ばない。すなわち、溝部４６ａは、軸方向において端部４５ｂに隣接して配置されるが、永久磁石１０の端面１０ａの位置は越えない範囲にある。また、溝部４６ｂは、軸方向において永久磁石１０の端面１０ｂの位置を越えて端部４５ｂ側には及ばない。すなわち、溝部４６ｂは、軸方向において端部４５ｃに隣接して配置されるが、永久磁石１０の端面１０ｂの位置は越えない範囲にある。
【０１０１】
内周面４５ａは、溝部４６ａ，４６ｂを除けば、軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である。ここで、傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内に設定される。つまり、内周面４５ａは、軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面が溝部４６ａ，４６ｂで断続しているとみなすことができる。
【０１０２】
本実施の形態では、内周面４５ａに端部４５ｂに隣接して溝部４６ａを設けているので、実施の形態３と同様の効果を奏する。
【０１０３】
また、本実施の形態では、内周面４５ａに端部４５ｃに隣接して溝部４６ｂを設けているので、シャフト圧入時に端部４５ｃに作用する応力も低減することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、フランジ部である端部４５ｂ，４５ｃの双方を支えとしてスリーブ部材４５に図示しないシャフトを圧入することで、スリーブ部材４５の座屈を抑制することができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、溝部４６ａ，４６ｂの横断面形状を矩形としたが、これに限定されない。一例を挙げれば、溝部４６ａ，４６ｂの横断面形状は半円状とすることもできる。本実施の形態のその他の構成、作用及び効果は、実施の形態３と同様である。
【０１０６】
実施の形態６．
図１５は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成の一部を拡大した縦断面図である。なお、図１５では、図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【０１０７】
図１５に示すように、本実施の形態に係る回転子３ｄでは、フランジ状の端部９ｂと永久磁石１０との間に間座５０が設けられている。間座５０は、端部９ｂと永久磁石１０とにより挟まれている。また、間座５０は、スリーブ部材９の外周面上に配置される。間座５０は、非磁性材料によって形成される。具体的には、間座５０は、ステンレス、アルミニウム合金、銅合金、鉄合金又は樹脂によって形成される。
【０１０８】
間座５０は環状であり、間座５０の内周面及び外周面はそれぞれ円筒面をなす。間座５０の外径は、複数個の永久磁石１０及び図１５では図示されない複数個の間隙部材により構成される円筒状の外周面の外径と等しい。なお、実施の形態１で説明したように、複数個の間隙部材を設けない構成も可能である。また、端部９ｂの外周面は円筒面をなし、端部９ｂの外径は間座５０の外径よりも大きい。
【０１０９】
また、補強部材１２ａの軸方向の長さは、永久磁石１０の軸方向の長さよりも長く、かつ、スリーブ部材９の軸方向の長さよりも短い。補強部材１２ａは、間座５０の外周面も覆う。
【０１１０】
本実施の形態では、端部９ｂと永久磁石１０との間に間座５０を設けることにより、補強部材１２ａを複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材に直接巻付ける際の作業性を向上させることができる。すなわち、間座５０が存在しない場合には、永久磁石１０の端面１０ａからはみ出さないように補強部材１２ａを巻付ける必要があるが、図示例のように間座５０が存在する場合には、間座５０の外周面も含めて複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材の外周面に補強部材１２ａを巻付けることにより、巻付け作業が容易となる。
【０１１１】
また、本実施の形態では、間座５０を非磁性材料によって形成することにより、永久磁石１０の端部からの磁束漏れを抑制することができる。
【０１１２】
本実施の形態のその他の構成、作用及び効果は、実施の形態１と同様である。なお、本実施の形態は、実施の形態２に適用することもできる。すなわち、図８において、端部３５ｂと永久磁石１０との間に間座を設け、さらに端部３５ｃと永久磁石１０との間に別の間座を設けることができる。この場合でも、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【０１１３】
実施の形態７．
図１６は、本実施の形態に係る回転電機の回転子の構成の一部を拡大した縦断面図である。なお、図１６では、図９、図１２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【０１１４】
図１６に示すように、本実施の形態に係る回転子３ｅでは、フランジ状の端部３６ｂと永久磁石１０との間に間座５１が設けられている。間座５１は、端部３６ｂと永久磁石１０とにより挟まれている。また、間座５１は、スリーブ部材３６の外周面上に配置される。間座５１は、非磁性材料によって形成される。具体的には、間座５１は、ステンレス、アルミニウム合金、銅合金、鉄合金又は樹脂によって形成される。
【０１１５】
間座５１は環状であり、間座５１の内周面及び外周面はそれぞれ円筒面をなす。間座５１の外径は、複数個の永久磁石１０及び図１６では図示されない複数個の間隙部材により構成される円筒状の外周面の外径と等しい。なお、実施の形態６で説明したように、複数個の間隙部材を設けない構成も可能である。また、端部３６ｂの外周面は円筒面をなし、端部３６ｂの外径は間座５１の外径よりも大きい。
【０１１６】
また、補強部材１２ａの軸方向の長さは、永久磁石１０の軸方向の長さよりも長く、かつ、スリーブ部材３６の軸方向の長さよりも短い。補強部材１２ａは、間座５１の外周面も覆う。
【０１１７】
なお、内周面３６ａが溝部３７を間に挟んで２つのテーパ面３６ａ−１，３６ａ−２からなる点は、図１２と同様である。
【０１１８】
本実施の形態では、端部３６ｂと永久磁石１０との間に間座５１を設けることにより、補強部材１２ａを複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材に直接巻付ける際の作業性を向上させることができる。すなわち、間座５１が存在しない場合には、永久磁石１０の端面１０ａからはみ出さないように補強部材１２ａを巻付ける必要があるが、図示例のように間座５１が存在する場合には、間座５０の外周面も含めて複数個の永久磁石１０及び複数個の間隙部材の外周面に補強部材１２ａを巻付けることにより、巻付け作業が容易となる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、間座５１を非磁性材料によって形成することにより、永久磁石１０の端部からの磁束漏れを抑制することができる。
【０１２０】
本実施の形態のその他の構成、作用及び効果は、実施の形態３，６と同様である。なお、本実施の形態は、実施の形態５に適用することもできる。すなわち、図１４において、端部４５ｂと永久磁石１０との間に間座を設け、さらに端部４５ｃと永久磁石１０との間に別の間座を設けることができる。この場合でも、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【０１２１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  回転電機、２  固定子、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，１０１  回転子、４，４ｂ，１０４  シャフト、５  固定子コア、６  コイル、７  電源リード線、８  空隙部、９，３５，３６，３９，４５，１０９  スリーブ部材、９ａ，３５ａ，３６ａ，３９ａ，４５ａ，１０９ａ  内周面、９ａ−１，９ａ−２，３５ａ−１，３５ａ−２，３５ａ−３，３６ａ−１，３６ａ−２，３９ａ−１，３９ａ−２  テーパ面、９ｂ，９ｃ，３５ｂ，３５ｃ，３６ｂ，３６ｃ，３９ｂ，４５ｂ，４５ｃ，１０９ｂ  端部、１０  永久磁石、１０ａ，１０ｂ  端面、１１  間隙部材、１２，１２ａ  補強部材、１５  貫通穴、１６  中空孔、２０  ハウジング、３０，３１，３２，４０，４１  応力、３７，４６ａ，４６ｂ  溝部、５０，５１  間座。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月26日(2016.9.26)
【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】
軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材からなり、
前記第１の端部はフランジ部であり、
前記内周面には、前記第１の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって環状の溝部が形成され、
前記内周面は、前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が断続的に縮小するテーパ面を有する
ことを特徴とする回転電機の回転子部材。
【請求項２】
前記内周面は、前記溝部を除けば前記軸方向に対して一定の傾斜角度を有する線形テーパ面である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項３】
前記内周面は、前記溝部を間に挟んで前記軸方向に対する傾斜角度の大きさがそれぞれ一定でかつ互いに異なる２つの線形テーパ面からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項４】
前記第２の端部は、前記フランジ部とは別のフランジ部であり、
前記内周面には、前記溝部とは別の環状の溝部が形成され、
前記別の溝部は、前記第２の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項５】
前記テーパ面の前記軸方向に対する傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項６】
軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材からなり、
前記第１の端部はフランジ部であり、
前記内周面は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かうにつれて内径が連続的に縮小する第１のテーパ面と前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が連続的に縮小する第２のテーパ面とを有する
ことを特徴とする回転電機の回転子部材。
【請求項７】
前記第１のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第２のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第１のテーパ面は、前記第２のテーパ面と接続されている
ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項８】
前記第２の端部は、前記フランジ部とは別のフランジ部であり、
前記第１のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第２のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさがそれぞれ一定でかつ互いに異なる２つの線形テーパ面が互いに接続されて構成され、
前記第２のテーパ面を構成する２つの線形テーパ面のうち前記第２の端部側の線形テーパ面の傾斜角度の大きさは、前記第２のテーパ面を構成する２つの線形テーパ面のうち前記第１の端部側の線形テーパ面の傾斜角度の大きさよりも大きい
ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項９】
前記内周面には、前記第１の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって環状の溝部が形成され、
前記第１のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第２のテーパ面は、前記軸方向に対する傾斜角度の大きさが一定の線形テーパ面であり、
前記第１のテーパ面は、前記溝部を介して前記第２のテーパ面と接続されている
ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項１０】
前記第１のテーパ面の前記軸方向に対する傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内であり、
前記第２のテーパ面の前記軸方向に対する傾斜角度の大きさは、０°から１０°の範囲内である
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項１１】
前記第１の端部及び前記第２の端部を除く前記スリーブ部材の厚さは、前記軸方向の位置にかかわらず、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転電機の回転子部材。
【請求項１２】
請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子部材と、
前記スリーブ部材の外周面上に周方向に配列された複数個の永久磁石と、
前記複数個の永久磁石の外周面を覆う筒状の補強部材と、
を備えたことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項１３】
請求項６から１０のいずれか１項に記載の回転電機の回転子部材と、
前記スリーブ部材の外周面上に周方向に配列された複数個の永久磁石と、
前記複数個の永久磁石の外周面を覆う筒状の補強部材と、
を備えたことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項１４】
前記溝部は、前記軸方向において前記複数個の永久磁石の前記第１の端部側の端面の位置を越えない
ことを特徴とする請求項１２に記載の回転電機の回転子。
【請求項１５】
前記第１のテーパ面は、前記軸方向において前記複数個の永久磁石の前記第１の端部側の端面の位置を越えない
ことを特徴とする請求項１３に記載の回転電機の回転子。
【請求項１６】
前記補強部材の前記軸方向の長さは、前記複数個の永久磁石の前記軸方向の長さよりも長く、
前記複数個の永久磁石と前記第１の端部との間に環状の間座が設けられ、
前記補強部材は、前記複数個の永久磁石及び前記間座の外周面を覆う
ことを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項１７】
前記補強部材は、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、合成繊維、チタン又はステンレスによって形成されることを特徴とする請求項１２から１６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項１８】
環状の固定子と、前記固定子の内側に配置される請求項１２から１７のいずれか１項に記載の回転子とを備えることを特徴とする回転電機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子部材、この回転子部材を有する回転電機の回転子及びこの回転子を備える回転電機に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シャフト圧入時におけるスリーブ部材の座屈が抑制され、シャフト圧入力が低減されるとともに、回転子製作時の作業性を向上させることが可能な回転電機の回転子部材を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転電機の回転子部材は、軸方向に互いに離間した第１の端部及び第２の端部と前記軸方向に平行なシャフトが貫通する貫通穴を形成する内周面とを有する筒状のスリーブ部材からなり、前記第１の端部はフランジ部であり、前記内周面には、前記第１の端部に隣接して前記スリーブ部材の周方向にわたって環状の溝部が形成され、前記内周面は、前記第２の端部から前記第１の端部に向うにつれて内径が断続的に縮小するテーパ面を有することを特徴とする。
【国際調査報告】
2017130295.tif 000019
2017130295.tif 000020