(57)【要約】【課題】本発明は、磁束の漏れを低減しつつ、永久磁石を安定して固定することを目的とするものである。【解決手段】１層目中間部材１０は、１層目磁石挿入孔１２の磁極中心位置に挿入されている。２層目中間部材１１は、２層目磁石挿入孔１３の磁極中心位置に挿入されている。１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の外径側端部と、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の内径側端部とには、それぞれ嵌合溝１８が設けられている。１層目外径側内周面１２ａ、１層目内径側内周面１２ｂ、２層目外径側内周面１３ａ、及び２層目内径側内周面１３ｂには、対応する嵌合溝１８に嵌め合わされた嵌合突起１９がそれぞれ設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石挿入孔が設けられている円筒状の回転子鉄心、
前記磁石挿入孔の磁極中心位置に挿入されている中間部材、及び
前記磁石挿入孔の前記中間部材の両側に挿入されている複数の永久磁石
を備え、
前記磁石挿入孔は、前記回転子鉄心の径方向外側に位置する内周面である外径側内周面と、前記回転子鉄心の径方向内側に位置する内周面である内径側内周面とを有しており、
前記回転子鉄心の軸方向に沿って見た前記外径側内周面及び前記内径側内周面の形状は、前記回転子鉄心の径方向内側へ凸となる円弧状であり、
前記回転子鉄心の径方向外側の前記中間部材の端部である外径側端部と、前記外径側内周面とのいずれか一方、及び前記回転子鉄心の径方向内側の前記中間部材の端部である内径側端部と、前記内径側内周面とのいずれか一方には、それぞれ嵌合溝が設けられており、
前記外径側端部と前記外径側内周面との他方、及び前記内径側端部と前記内径側内周面との他方には、前記嵌合溝に嵌め合わされた嵌合突起がそれぞれ設けられている回転電機の回転子。
【請求項２】
前記中間部材には、前記回転子鉄心の軸方向に沿って中間部材孔が設けられている請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記中間部材は、前記回転子鉄心の材料よりも比透磁率が低い材料からなっている請求項１又は請求項２に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心の軸方向に直角な前記嵌合溝の断面は、溝底部と、直線状の一対の溝側面部とを有しており、
少なくとも１つの前記溝側面部と前記溝底部とのなす角度をθとすると、０°＜θ＜９０°である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記回転子鉄心の軸方向に直角な前記嵌合溝の断面は、溝底部と、直線状の一対の溝側面部とを有しており、
少なくとも１つの前記溝側面部と前記溝底部とのなす角度をθとすると、θ＝９０°である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記回転子鉄心の軸方向に直角な前記嵌合溝の断面は、溝底部と、直線状の一対の溝側面部とを有しており、
少なくとも１つの前記溝側面部と前記溝底部とのなす角度をθとすると、９０°＜θ＜１８０°である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
前記内径側内周面には、前記回転子鉄心の周方向の前記永久磁石の端部が当たっているストッパ突起が設けられている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項８】
前記回転子鉄心の軸方向に直角な前記嵌合溝の断面において、前記嵌合溝の底部の幅寸法をＬ１、前記嵌合溝の深さをＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２である請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子鉄心に設けられている複数の磁石挿入孔に永久磁石がそれぞれ挿入されている回転電機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機又は発電機として使用される回転電機において、小型化、高速回転化及び高出力化が求められている。小型、高速回転、及び高出力の回転電機を実現するための１つの方法として、回転子に磁石を埋め込み、リラクタンストルクを活用して、磁石によるマグネットトルクと合わせることで、発生トルクを高める方法がある。しかし、回転子に磁石を埋め込んで回転電機の小型化、高出力化を達成しようとした場合、ブリッジ部で磁束の漏れが生じるという問題があった。
【０００３】
これに対して、従来の永久磁石型回転電機では、回転子鉄心の外周側に位置する複数の外周側磁石埋め込み孔と、回転子鉄心の中心側に位置する複数の内周側磁石埋め込み孔とが回転子鉄心に設けられている。各内周側磁石埋め込み孔は、回転子鉄心の外周側に位置する外周側内周面と、回転子鉄心の中心側に位置する中心側内周面とを有している。
【０００４】
回転子鉄心は、内周側磁石埋め込み孔の両端部で中心側内周面から内周側磁石埋め込み孔内に突出する２つの支持突起と、磁極中心軸上で内周側磁石埋め込み孔に設けられたセンタ突起とを有している。各内周側磁石埋め込み孔には、センタ突起を挟んで２つの永久磁石が埋め込まれている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０００４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来の永久磁石型回転電機では、磁極中心にセンタ突起を設けることにより、磁束の漏れを低減するとともに、内周側磁石埋め込み孔の両端部の外周側に位置するブリッジ部に生じる応力集中を緩和し、高トルク化を図っている。しかし、センタ突起の径方向長さを大きくすると、磁束の漏れが増加し、センタ突起の径方向長さを小さくし過ぎると、永久磁石の位置が決定できず、かつセンタ突起が破断し易くなるという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、磁束の漏れを低減しつつ、永久磁石を安定して固定することができる回転電機の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回転電機の回転子は、磁石挿入孔が設けられている円筒状の回転子鉄心、磁石挿入孔の磁極中心位置に挿入されている中間部材、及び磁石挿入孔の中間部材の両側に挿入されている複数の永久磁石を備え、磁石挿入孔は、回転子鉄心の径方向外側に位置する内周面である外径側内周面と、回転子鉄心の径方向内側に位置する内周面である内径側内周面とを有しており、回転子鉄心の軸方向に沿って見た外径側内周面及び内径側内周面の形状は、回転子鉄心の径方向内側へ凸となる円弧状であり、回転子鉄心の径方向外側の中間部材の端部である外径側端部と、外径側内周面とのいずれか一方、及び回転子鉄心の径方向内側の中間部材の端部である内径側端部と、内径側内周面とのいずれか一方には、それぞれ嵌合溝が設けられており、外径側端部と外径側内周面との他方、及び内径側端部と内径側内周面との他方には、嵌合溝に嵌め合わされた嵌合突起がそれぞれ設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の回転電機の回転子は、磁石挿入孔の磁極中心位置に中間部材が挿入されており、中間部材の外径側端部と磁石挿入孔の外径側内周面とのいずれか一方、及び中間部材の内径側端部と磁石挿入孔の内径側内周面とのいずれか一方に、それぞれ嵌合溝が設けられており、外径側端部と外径側内周面との他方、及び内径側端部と内径側内周面との他方に、嵌合溝に嵌め合わされた嵌合突起がそれぞれ設けられているので、磁束の漏れを低減しつつ、永久磁石を安定して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機を示す斜視図である。
【図２】図１の回転電機を示す平面図である。
【図３】図２の回転子を拡大して示す平面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】図５の１層目中間部材を拡大して示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態２による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図である。
【図８】図７の１層目中間部材を拡大して示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態３による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図である。
【図１０】図９の１層目中間部材を拡大して示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図である。
【図１２】図１１の１層目中間部材を拡大して示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図である。
【図１４】図１３の１層目中間部材を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機を示す斜視図、図２は図１の回転電機を示す平面図である。なお、本実施の形態では、８極４８スロットの永久磁石型回転電機について説明するが、回転電機の極数及びスロット数は適宜増減可能である。
【００１２】
図において、回転電機は、円筒状の固定子１と、固定子１の内側に設けられている回転可能な回転子２と、回転子２の中心に固定されているシャフト３とを有している。回転子２は、シャフト３を中心として、シャフト３と一体に回転する。固定子１と回転子２との間には、全周に渡ってエアギャップ４が設けられている。エアギャップ４の間隔は、０．１〜２．５ｍｍである。
【００１３】
固定子１は、円環状の固定子鉄心５と、固定子鉄心５の内周側に設けられている電機子巻線６とを有している。固定子鉄心５は、電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。但し、固定子鉄心５の材料は、電磁鋼板に限らない。電機子巻線６は、分布巻き、集中巻きのどちらでもよい。
【００１４】
回転子２は、固定子１の内側に配置されている円筒状の回転子鉄心７と、複数の１層目永久磁石８と、複数の２層目永久磁石９と、複数の１層目中間部材１０と、複数の２層目中間部材１１とを有している。１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９は、回転子鉄心７に埋め込まれている。即ち、回転子２は永久磁石型回転子である。
【００１５】
回転子鉄心７は、複数の磁性材製の薄板を軸方向（図２の紙面に垂直な方向）に積層して構成されている。薄板としては、例えば厚さ０．１〜１．０ｍｍの電磁鋼板が使用されている。シャフト３は、回転子鉄心７の軸心位置に通されて、例えば焼き嵌め又は圧入により回転子鉄心７に固定されている。
【００１６】
図３は図２の回転子２を拡大して示す平面図である。回転子鉄心７には、複数（この例では８つ）の１層目磁石挿入孔１２と複数（この例では８つ）の２層目磁石挿入孔１３とが設けられている。１層目磁石挿入孔１２及び２層目磁石挿入孔１３は、回転子鉄心７の軸方向に沿って連続して設けられている。
【００１７】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た１層目磁石挿入孔１２及び２層目磁石挿入孔１３の形状は、それぞれ長孔を回転子鉄心７の径方向内側へ凸となるように湾曲させた形状である。
【００１８】
また、１層目磁石挿入孔１２は、回転子鉄心７の周方向に互いに等間隔をおいて配置されている。２層目磁石挿入孔１３も、回転子鉄心７の周方向に互いに等間隔をおいて配置されている。また、磁極中心位置において、２層目磁石挿入孔１３は、１層目磁石挿入孔１２に対して回転子鉄心７の径方向内側に配置されている。
【００１９】
各１層目磁石挿入孔１２には、２個の１層目永久磁石８と１個の１層目中間部材１０とが挿入されている。各２層目磁石挿入孔１３には、２個の２層目永久磁石９と１個の２層目中間部材１１とが挿入されている。同一の磁極を形成する１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９は、回転子鉄心７の径方向に並べて配置されている。
【００２０】
１層目磁石挿入孔１２及び２層目磁石挿入孔１３の形状は、磁極中心を中心として左右対称である。また、１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９の形状は、磁極中心を中心として左右対称である。
【００２１】
１層目中間部材１０は、１層目磁石挿入孔１２の磁極中心位置に挿入されており、同一の磁極を形成する２個の１層目永久磁石８の間に介在している。即ち、１つの１層目磁石挿入孔１２において、２個の１層目永久磁石８は、１層目中間部材１０の両側に挿入されている。
【００２２】
２層目中間部材１１は、２層目磁石挿入孔１３の磁極中心位置に挿入されており、同一の磁極を形成する２個の２層目永久磁石９の間に介在している。即ち、１つの２層目磁石挿入孔１３において、２個の２層目永久磁石９は、２層目中間部材１１の両側に挿入されている。
【００２３】
図４は図３の部分拡大図、図５は図４の部分拡大図である。図４は図３の回転子２の１／８モデルを示しており、図５は図４の１／８モデルの一部を拡大した拡大図である。
【００２４】
１層目磁石挿入孔１２は、１層目外径側内周面１２ａと、１層目内径側内周面１２ｂと、一対の１層目端部内周面１２ｃとを有している。１層目外径側内周面１２ａは、回転子鉄心７の径方向外側に位置する１層目磁石挿入孔１２の内周面である。１層目内径側内周面１２ｂは、回転子鉄心７の径方向内側に位置する１層目磁石挿入孔１２の内周面である。また、１層目内径側内周面１２ｂは、１層目外径側内周面１２ａよりも回転子鉄心７の径方向内側に位置しており、外径側内周面１２ａに対向している。
【００２５】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た１層目外径側内周面１２ａ及び１層目内径側内周面１２ｂの形状は、回転子鉄心７の径方向内側へ凸となる円弧状である。
【００２６】
１層目端部内周面１２ｃは、１層目外径側内周面１２ａの両端部と１層目内径側内周面１２ｂの両端部とを繋いでいる。回転子鉄心７の軸方向に沿って見た１層目端部内周面１２ｃの形状は、直線、円弧等の曲線、又は直線と曲線とを組み合わせた形状のいずれであってもよい。
【００２７】
２層目磁石挿入孔１３は、２層目外径側内周面１３ａと、２層目内径側内周面１３ｂと、一対の２層目端部内周面１３ｃとを有している。２層目外径側内周面１３ａは、回転子鉄心７の径方向外側に位置する２層目磁石挿入孔１３の内周面である。２層目内径側内周面１３ｂは、回転子鉄心７の径方向内側に位置する２層目磁石挿入孔１３の内周面である。また、２層目内径側内周面１３ｂは、２層目外径側内周面１３ａよりも回転子鉄心７の径方向内側に位置しており、外径側内周面１３ａに対向している。
【００２８】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た２層目外径側内周面１３ａ及び２層目内径側内周面１３ｂの形状は、回転子鉄心７の径方向内側へ凸となる円弧状である。
【００２９】
２層目端部内周面１３ｃは、２層目外径側内周面１３ａの両端部と２層目内径側内周面１３ｂの両端部とを繋いでいる。回転子鉄心７の軸方向に沿って見た２層目端部内周面１３ｃの形状は、直線、円弧等の曲線、又は直線と曲線とを組み合わせた形状のいずれであってもよい。
【００３０】
１層目端部内周面１２ｃと回転子鉄心７の外周面との間には、一対の第１のブリッジ部７ａが形成されている。２層目端部内周面１３ｃと回転子鉄心７の外周面との間には、一対の第２のブリッジ部７ｂが形成されている。
【００３１】
回転子鉄心７の径方向への第１及び第２のブリッジ部７ａ，７ｂの厚さ寸法が小さいほど、回転電機が発生するトルクが向上する。しかし、第１及び第２のブリッジ部７ａ，７ｂの厚さ寸法が小さくなると、第１及び第２のブリッジ部７ａ，７ｂに発生する応力が大きくなる。このため、第１及び第２のブリッジ部７ａ，７ｂの厚さ寸法、設計仕様により適宜変更する。
【００３２】
１層目永久磁石８は、１層目外径側内周面１２ａに接する１層目外径側外周面８ａと、１層目内径側内周面１２ｂに接する１層目内径側外周面８ｂと、１層目中間部材１０に接する１層目中心側端部外周面８ｃと、１層目中心側端部外周面８ｃとは反対側の端部に位置する１層目外側端部外周面８ｄとを有している。
【００３３】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た１層目外径側外周面８ａの形状は、１層目外径側内周面１２ａに沿う円弧状である。回転子鉄心７の軸方向に沿って見た１層目内径側外周面８ｂの形状は、１層目内径側内周面１２ｂに沿う円弧状である。
【００３４】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た１層目中心側端部外周面８ｃ及び１層目外側端部外周面８ｄの形状は、直線及び円弧を組み合わせた形状である。
【００３５】
２層目永久磁石９は、２層目外径側内周面１３ａに接する２層目外径側外周面９ａと、２層目内径側内周面１３ｂに接する２層目内径側外周面９ｂと、２層目中間部材１１に接する２層目中心側端部外周面９ｃと、２層目中心側端部外周面９ｃとは反対側の端部に位置する２層目外側端部外周面９ｄとを有している。
【００３６】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た２層目外径側外周面９ａの形状は、２層目外径側内周面１３ａに沿う円弧状である。回転子鉄心７の軸方向に沿って見た２層目内径側外周面９ｂの形状は、２層目内径側内周面１３ｂに沿う円弧状である。
【００３７】
回転子鉄心７の軸方向に沿って見た２層目中心側端部外周面９ｃ及び２層目外側端部外周面９ｄの形状は、直線及び円弧を組み合わせた形状である。
【００３８】
回転子鉄心７の周方向の１層目磁石挿入孔１２の両端部は、１層目外側端部外周面８ｄよりも磁極中心とは反対側へそれぞれ拡張されている。そして、１層目外側端部外周面８ｄと第１のブリッジ部７ａとの間には、一対の１層目フラックスバリア１４が設けられている。
【００３９】
回転子鉄心７の周方向の２層目磁石挿入孔１３の両端部は、２層目外側端部外周面９ｄよりも磁極中心とは反対側へそれぞれ拡張されている。そして、２層目外側端部外周面９ｄと第２のブリッジ部７ｂとの間には、一対の２層目フラックスバリア１５が設けられている。
【００４０】
１層目フラックスバリア１４及び２層目フラックスバリア１５は、空気又は樹脂などの非磁性材により構成されている。
【００４１】
１層目内径側内周面１２ｂには、回転子鉄心７の周方向の１層目永久磁石８の端部、即ち１層目外側端部外周面８ｄが当たっている一対の１層目ストッパ突起１６が設けられている。１層目ストッパ突起１６は、回転子２の回転時に１層目永久磁石８が動かないようにする当て止めの役割を担っているとともに、第１のブリッジ部７ａに生じる応力を緩和している。
【００４２】
２層目内径側内周面１３ｂには、回転子鉄心７の周方向の２層目永久磁石９の端部、即ち２層目外側端部外周面９ｄが当たっている一対の２層目ストッパ突起１７が設けられている。２層目ストッパ突起１７は、回転子２の回転時に２層目永久磁石９が動かないようにする当て止めの役割を担っているとともに、第２のブリッジ部７ｂに生じる応力を緩和している。
【００４３】
１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１は、回転子鉄心７の材料よりも比透磁率が低い材料、例えばステンレス鋼、非磁性の超硬合金、又は樹脂からなっている。
【００４４】
回転子鉄心７の径方向外側の１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の端部である外径側端部と、回転子鉄心７の径方向内側の１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の端部である内径側端部とには、それぞれ嵌合溝１８が設けられている。嵌合溝１８は、それぞれ回転子鉄心７の軸方向に沿って連続して設けられている。
【００４５】
１層目外径側内周面１２ａ、１層目内径側内周面１２ｂ、２層目外径側内周面１３ａ、及び２層目内径側内周面１３ｂには、対応する嵌合溝１８に嵌め合わされた嵌合突起１９がそれぞれ設けられている。嵌合突起１９は、隙間嵌め又は圧入により、嵌合溝１８に嵌め込まれている。
【００４６】
１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の中央部には、それぞれ貫通孔である中間部材孔２０が回転子鉄心７の軸方向に沿って設けられている。嵌合溝１８、嵌合突起１９及び中間部材孔２０は、それぞれ磁極中心軸上に配置されている。
【００４７】
図６は図５の１層目中間部材１０を拡大して示す平面図である。回転子鉄心７の軸方向に直角な嵌合溝１８の断面は、溝底部１８ａと、直線状の一対の溝側面部１８ｂと、溝底部１８ａと溝側面部１８ｂとの間に設けられている溝中間部１８ｃとを有している。溝中間部１８ｃは、円弧又は直線の１つ以上の線から構成されている。
【００４８】
回転子鉄心７の軸方向に直角な嵌合溝１８の断面において、溝底部１８ａの長さＬ１は、嵌合溝１８の深さＬ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。
【００４９】
少なくとも１つの溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度をθとすると、０°＜θ＜９０°である。この例では、全ての溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度θが、０°＜θ＜９０°である。
【００５０】
１層目中間部材１０の外径側端部に設けられている嵌合溝１８と、内径側端部に設けられている嵌合溝１８とは、磁極中心Ｃ１と１層目永久磁石８の厚み方向の中心線Ｃ２とが交差する点Ｃ０を中心として点対称に構成されている。２層目中間部材１１に設けられている嵌合溝１８の形状も、図６と同様である。
【００５１】
次に、図１から図６に示した回転電機の組み立て方法について説明する。
固定子鉄心５は、主な材料である電磁鋼板を打ち抜いて形成する。但し、固定子鉄心５の形成方法は、電磁鋼板の打ち抜きに限らない。固定子鉄心５には、円環状に組み立てた電機子巻線６を取り付ける。このとき、絶縁紙を取り付けた電機子巻線６に固定子鉄心５を挿入する。但し、電機子巻線６及び固定子鉄心５の組み立て方法はこの方法に限らなくてもよい。
【００５２】
回転子鉄心７は、主な材料である電磁鋼板を打ち抜いて形成する。但し、回転子鉄心７の形成方法は、電磁鋼板の打ち抜きに限らない。回転子鉄心７を組み立てた後、１層目磁石挿入孔１２に１層目中間部材１０を挿入し固定するとともに、２層目磁石挿入孔１３に２層目中間部材１１を挿入し固定する。
【００５３】
この後、１層目中間部材１０と１層目ストッパ突起１６との間に１層目永久磁石８を挿入し固定するとともに、２層目中間部材１１と２層目ストッパ突起１７との間に２層目永久磁石９を挿入し固定する。１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９の回転子鉄心７への固定方法としては、圧入による固定、又は接着剤による固定がある。
【００５４】
本実施の形態では、１層目永久磁石８と１層目磁石挿入孔１２の内周面との間、及び２層目永久磁石９と２層目磁石挿入孔１３の内周面との間にそれぞれ接着剤を塗布する。このとき、接着剤の厚みＬは、０．００３ｍｍ＜Ｌ＜０．１５ｍｍである。
【００５５】
そして、シャフト３を回転子鉄心７の中心に挿入して固定し、固定子１と回転子２とを組み立てて回転電機を製造する。
【００５６】
このような回転子２では、１層目磁石挿入孔１２及び２層目磁石挿入孔１３の磁極中心位置にそれぞれ１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１が挿入されており、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１と回転子鉄心７との間に、嵌合溝１８及び嵌合突起１９が設けられているので、磁束の漏れを低減しつつ、回転子鉄心７に対して１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９を強固に安定して固定することができる。これにより、ブリッジ部７ａ，７ｂに生じる応力の緩和とトルクの向上との両立を図ることができる。
【００５７】
また、１層目磁石挿入孔１２よりも小さい１層目永久磁石８を用いるとともに、２層目磁石挿入孔１３よりも小さい２層目永久磁石９を用いることにより、１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９が発生する磁束の漏れを防ぐことができる。
【００５８】
さらに、回転子２の径方向内側へ凸となるような１層目磁石挿入孔１２、２層目磁石挿入孔１３、１層目永久磁石８、及び２層目永久磁石９を用いることにより、リラクタンストルクを発生させるためのＬｄとＬｑとの差を大きくし、回転子２が作るトルクを向上させることができる。
【００５９】
さらにまた、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１に中間部材孔２０を設けることにより、回転子２の軽量化を図ることができる。また、中間部材孔２０を冷却用の孔として使用することもでき、軽量化と冷却との両立も可能である。
【００６０】
また、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１は、回転子鉄心７の材料よりも比透磁率が低い材料で構成されているので、磁束の漏れをより確実に低減させることができる。
【００６１】
さらに、上記の角度θを０°＜θ＜９０°としたので、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１が回転子鉄心７の径方向に抜けるのを防止することができる。
【００６２】
さらにまた、１層目内径側内周面１２ｂに１層目ストッパ突起１６が設けられており、２層目内径側内周面１３ｂに２層目ストッパ突起１７が設けられているので、１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９の位置精度を向上させることができる。また、接着剤等を用いずに、１層目永久磁石８及び２層目永久磁石９を回転子鉄心７に容易に固定することができる。
【００６３】
また、溝底部１８ａの長さＬ１と嵌合溝１８の深さＬ２との関係をＬ１＞Ｌ２としたので、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１が回転子鉄心７の径方向に抜けるのを防止することができる。
【００６４】
実施の形態２．
次に、図７はこの発明の実施の形態２による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図、図８は図７の１層目中間部材１０を拡大して示す平面図である。実施の形態２では、１層目中間部材１０の外径側端部、１層目内径側内周面１２ｂ、２層目中間部材１１の外径側端部、及び２層目内径側内周面１３ｂに、それぞれ嵌合溝１８が設けられている。
【００６５】
嵌合突起１９は、１層目外径側内周面１２ａ、１層目中間部材１０の内径側端部、２層目外径側内周面１３ａ、及び２層目中間部材１１の内径側端部にそれぞれ設けられている。これにより、全ての嵌合溝１８は、回転子鉄心７の径方向外側へ向けて開口している。また、全ての嵌合突起１９は、回転子鉄心７の径方向外側へ向けて突出している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
このように、嵌合溝１８及び嵌合突起１９は、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１側に設けても回転子鉄心７側に設けてもよく、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６７】
実施の形態３．
次に、図９はこの発明の実施の形態３による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図、図１０は図９の１層目中間部材１０を拡大して示す平面図である。実施の形態３では、少なくとも１つの溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度θが９０°である。この例では、全ての溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度θが、θ＝９０°である。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６８】
このように、θ＝９０°としても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、θ＝９０°であることで、磁束の漏れを抑えつつ、嵌合突起１９を嵌合溝１８に容易に挿入することができる。
【００６９】
実施の形態４．
次に、図１１はこの発明の実施の形態４による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図、図１２は図１１の１層目中間部材１０を拡大して示す平面図である。実施の形態４では、回転子鉄心７の軸方向に沿って見て、各嵌合溝１８における一対の溝側面部１８ｂが、回転子鉄心７に径方向に対して、周方向の同じ方向へ傾斜している。
【００７０】
これにより、一方の溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度θが、９０°＜θ＜１８０°となっている。また、他方の溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度θは、０°＜θ＜９０°である。
【００７１】
各嵌合突起１９は、対応する嵌合溝１８と嵌め合わせるため、回転子鉄心７の径方向に対して傾斜して突出している。但し、１層目中間部材１０の外径側端部と内径側端部とで、回転子鉄心７の周方向への嵌合溝１８及び嵌合突起１９の傾斜方向が逆になっている。同様に、２層目中間部材１１の外径側端部と内径側端部とで、嵌合溝１８及び嵌合突起１９の傾斜方向が逆になっている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７２】
このように、嵌合溝１８の一方の溝側面部１８ｂと溝底部１８ａとのなす角度θを９０°＜θ＜１８０°としても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、９０°＜θ＜１８０°であることで、磁束の漏れを抑えつつ、嵌合突起１９を嵌合溝１８に容易に挿入することができる。
【００７３】
実施の形態５．
次に、図１３はこの発明の実施の形態５による回転電機の回転子の要部を拡大して示す平面図、図１４は図１３の１層目中間部材１０を拡大して示す平面図である。実施の形態５では、実施の形態１に比べて、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の幅寸法が大きくなっている。そして、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１に嵌合溝１８が４つずつ設けられている。これに対応して、１層目磁石挿入孔１２及び２層目磁石挿入孔１３には、嵌合突起１９が４つずつ設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７４】
このように、嵌合溝１８及び嵌合突起１９の数を増加させても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、嵌合溝１８及び嵌合突起１９の数を増加させることにより、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１を回転子鉄心７から抜けにくくすることができる。
【００７５】
なお、嵌合溝１８及び嵌合突起１９の数を実施の形態５よりもさらに増加させてもよい。
また、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１の外径側端部と内径側端部とで、嵌合溝１８及び嵌合突起１９の数を変えてもよい。
さらに、実施の形態２〜４の構成で、嵌合溝１８及び嵌合突起１９の数を増加させてもよい。
さらにまた、実施の形態３〜５の嵌合溝１８及び嵌合突起１９も、１層目中間部材１０及び２層目中間部材１１側に設けても回転子鉄心７側に設けてもよい。
また、中間部材孔の数、形状及び位置は上記の例に限定されるものではない。
さらに、上記の例では、永久磁石を回転子鉄心の径方向に２層に配置したが、１層又は３層以上に配置してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
２  回転子、７  回転子鉄心、８  １層目永久磁石、９  ２層目永久磁石、１０  １層目中間部材、１１  ２層目中間部材、１２  １層目磁石挿入孔、１２ａ  １層目外径側内周面、１２ｂ  １層目内径側内周面、１３  ２層目磁石挿入孔、１３ａ  ２層目外径側内周面、１３ｂ  ２層目内径側内周面、１６  １層目ストッパ突起、１７  ２層目ストッパ突起、１８  嵌合溝、１８ａ  溝底部、１８ｂ  溝側面部、１９  嵌合突起、２０  中間部材孔。
【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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