(57)【要約】【課題】電動機の効率及び信頼性を両立可能な回転子を提供する。【解決手段】電動機の回転子は、周方向に配列される複数の磁石を備えている。回転子は、複数の磁石を保持するように複数の磁石の半径方向外側において回転子に対して同心状に設けられる保持部材を備えている。保持部材は、互いに異なる直径を有していて同心状に配列される複数の筒状部材から形成されている。各々の筒状部材は拡径されており、磁石には、半径方向内側に向かう圧縮保持力が、保持部材からの弾性復元力として作用する。複数の筒状部材には、互いに異なる機械的性質を有する筒状部材が含まれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に配列される複数の磁石を備えた電動機の回転子であって、
前記複数の磁石を保持するように前記複数の磁石の半径方向外側において前記回転子に対して同心状に設けられる保持部材を備えており、
前記保持部材は、互いに異なる直径を有していて同心状に配列される複数の筒状部材から形成されており、各々の前記筒状部材は拡径されており、前記磁石には、半径方向内側に向かう圧縮保持力が、前記保持部材からの弾性復元力として作用する、回転子。
【請求項２】
前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の締め代が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の締め代に等しいか、又はそれよりも大きいようにした、請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記複数の筒状部材には、互いに異なる機械的性質を有する筒状部材が含まれる、請求項１または２に記載の回転子。
【請求項４】
前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の周方向弾性係数が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の周方向弾性係数に等しいか、又はそれよりも小さいようにした、請求項３に記載の回転子。
【請求項５】
前記複数の筒状部材のうち、半径方向の最も内側に位置する筒状部材が、他のいずれの筒状部材よりも引張強度が大きくなるようにした、請求項３又は４に記載の回転子。
【請求項６】
前記複数の筒状部材のうちの少なくとも１つの筒状部材が、少なくとも周方向に繊維が延在するように形成された繊維強化樹脂を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項７】
前記複数の筒状部材のうちの少なくとも２つの筒状部材は、繊維が周方向に延在するように形成された繊維強化樹脂からなり、前記繊維強化樹脂の各々のマトリクス樹脂は、半径方向の内側に位置する繊維強化樹脂からなる筒状部材ほどマトリクス樹脂のアイゾット衝撃値が大きいようにした、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項８】
前記複数の筒状部材のうち、少なくとも半径方向の最も外側に位置する筒状部材は、組み付けられる前の状態で円筒形状を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の回転子を備える電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石保持構造を備えた回転子及び回転子を備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子の表面において周方向に配列される複数の磁石を備えた回転子を有する同期電動機が公知である。このタイプの電動機において、回転子の回転数を増大させようとすると、磁石が遠心力に起因して回転子から脱離するのを防止するために、磁石を保持する保持強度を十分に付与する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、回転軸と、回転軸の外周に設けられたスリーブと、スリーブの外周に設けられた円筒形状の永久磁石と、永久磁石を覆うように永久磁石の外周に設けられた炭素繊維強化プラスチック製の保持部材と、を備えた電動機の回転子が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、複数の磁石を包囲するように設けられる円筒状の保護管を備えた電動機の回転子が開示されている。この保護管は、樹脂の充填圧によって拡径された状態で回転子に組付けられていて、保護管の復元力によって半径方向内側の磁石に対して押し当てられるようになっている。この関連技術によれば、接着剤を使用することなく磁石を所定位置に保持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０８９１４２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転子を高速で回転動作させるためには、磁石を保持する強度がより一層要求される。例えば特許文献１に記載された炭素繊維強化プラスチック製の保持部材を使用する場合、保持部材を厚肉化することによって保持強度を向上させられる。しかしながら、応力は内径側に集中的に発生するので、保持部材の肉厚を単純に増大させても効果的ではない。また、厚肉の保持部材を使用した場合、回転子の磁石と固定子との間の距離（磁気ギャップ）が増大してトルクが低下する。また、繊維強化プラスチックから厚肉の部材を成形するのは高コストで高度な技術が必要であり、場合によっては内部構造の欠陥が発生して保持強度が低下しうる。
【０００７】
磁石の保持作用を向上させるために、保持部材に与える締め代を増大させて周方向の伸長量を増大させることも考えられる。しかしながら、特にシート状の材料を筒状の治具に巻きつけて成形されるようなＦＲＰを保持部材に利用する場合、巻きつけられたシート材の巻きつけの終端部とその近傍が十分に伸長できずに端部に弛みや剥れが生じる虞があり、回転子の信頼性の低下につながる。さらに、保持部材の締め代を増大させた結果として強大な復元力が保持部材に発生する場合、外周側の繊維が内周側の繊維の隙間に入り込んで所期の保持強度が損なわれる虞がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載された如く、充填材の内圧で磁石および保護管を保持する先行例がある。この方法は、射出成形で充填される熱可塑性の樹脂を充填材として使用する。樹脂によって発生する内圧は、樹脂が変形しない程度の、樹脂自体の引張強度に対して十分に小さな値である。換言すれば、この先行例は、プラスチックでも支えられる程度の磁石の固定力しか要求されない場合に適用されるものである。このような構造の回転子で高速回転を目指した場合、以下のような問題が起きる。（１）保護管の自重に作用する遠心力によって保護管は膨張するものの、前記充填材はある限度を超えると保護管の膨張に対して追従できなくなる。その結果、保護管に対する固定力が失われて保護管が空転を始める。そして、保護管は徐々に充填材を内壁で削りつつ、騒音を立てながら外れる。（２）鉄と同等の密度を有する磁石の自重に作用する遠心力に対し、プラスチックである充填材による固定力は極めて非力であり、遠心力に逆らって磁石を固定するのには十分ではない場合がある。よって、ある回転数で磁石は半径方向外側に向って浮上し、回転方向に浮き、充填材を粉砕しながら空転することになる。即ち、特許文献２に開示された構造は、回転数を増大させるための手法としては適切ではない。
【０００９】
したがって、電動機の効率及び信頼性を両立可能な回転子が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に係る１番目の態様によれば、周方向に配列される複数の磁石を備えた電動機の回転子であって、前記複数の磁石を保持するように前記複数の磁石の半径方向外側において前記回転子に対して同心状に設けられる保持部材を備えており、前記保持部材は、互いに異なる直径を有していて同心状に配列される複数の筒状部材から形成されており、各々の前記筒状部材は拡径されており、前記磁石には、半径方向内側に向かう圧縮保持力が、前記保持部材からの弾性復元力として作用する、回転子が提供される。
本願に係る２番目の態様によれば、１番目の態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の締め代が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の締め代に等しいか、又はそれよりも大きくなるように構成される。
本願に係る３番目の態様によれば、１番目又は２番目の態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材には、互いに異なる機械的性質を有する筒状部材が含まれる。
本願に係る４番目の態様によれば、３番目の態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の周方向弾性係数が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の周方向弾性係数に等しいか、又はそれよりも小さいように構成される。
本願に係る５番目の態様によれば、３番目又は４番目の態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうち、半径方向の最も内側に位置する筒状部材が、他のいずれの筒状部材よりも引張強度が大きくなるように構成される。
本願に係る６番目の態様によれば、１番目から５番目のいずれかの態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうちの少なくとも１つの筒状部材が、少なくとも周方向に繊維が延在するように形成された繊維強化樹脂を含む。
本願に係る７番目の態様によれば、前記複数の筒状部材のうちの少なくとも２つの筒状部材は、繊維が周方向に延在するように形成された繊維強化樹脂からなり、前記繊維強化樹脂の各々のマトリクス樹脂は、半径方向の内側に位置する繊維強化樹脂からなる筒状部材ほどマトリクス樹脂のアイゾット衝撃値が大きいようにする。
本願に係る８番目の態様によれば、１番目から７番目のいずれかの態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうち、少なくとも半径方向の最も外側に位置する筒状部材は、組み付けられる前の状態で円筒形状を有する。
本願に係る９番目の態様によれば、１番目から８番目のいずれかの態様に係る回転子を備える電動機が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転子の磁石が、回転子に対して同心状に設けられる複数の筒状部材によって保持される。それにより、保持部材の内周部に集中する傾向にある応力が各々の筒状部材に分散されるようになるので、それら筒状部材に発生する最大応力を低減できる。したがって、回転子の信頼性を損ねることなく回転子の最高回転数を増大させられるようになり、その結果として電動機の出力を増大させられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動機を示す概略縦断面図である。
【図２】変形例に係る回転子を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る回転子を示す横断面図である。
【図４】図３の回転子の保持部材に発生する応力を示す線図である。
【図５】第１の実施形態に係る回転子の分解斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る回転子を示す横断面図である。
【図７】図６の回転子の保持部材に発生する応力を示す線図である。
【図８】比較例に係る回転子の横断面図である。
【図９】比較例に係る回転子の保持部材に発生する応力を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素の縮尺は、本発明の理解を助けるために適宜変更されている。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る電動機１００を示す概略縦断面図である。電動機１００は、例えば磁石が回転子の表面に取付けられる表面磁石型電動機（ＳＰＭ型電動機）である。電動機１００は、互いに同心状に配置された回転子１０及び固定子５０を備えている。電動機１００は、それら回転子１０及び固定子５０の磁気的相互作用によって回転動力を発生するように形成される。
【００１５】
固定子５０は、軸線方向に対して平行に延在するスロット（図示せず）が形成された円筒状の鉄心５２と、それらスロットを通って巻き回されるコイル５４と、を備えている。固定子５０は、固定子５０を包囲するように設けられる電動機１００のハウジング１０２に対して固定される。電動機１００の動作時には、例えばコイル５４に三相交流の電流が供給され、回転子１０の周りに回転磁界が生成される。
【００１６】
回転子１０は、例えば工作機械の主軸に連結される円筒状の回転軸１２の外周に、例えば締り嵌めによって嵌合するスリーブ１４と、スリーブ１４の外周に配列される複数の磁石１６と、それら磁石１６を保持するように磁石１６の外周に取付けられる保持部材２０と、を備えている。回転軸１２は、図示されない軸受によって、電動機１００の動作時に回転軸線Ｘ回りに回転可能に支持されている。回転子１０のスリーブ１４、磁石１６及び保持部材２０は、いずれも回転軸１２と一体的に回転運動するように形成される。
【００１７】
スリーブ１４の一方の端部には、半径方向外側に向かって段状に突出するフランジ１４ａが形成されている。フランジ１４ａには、回転子１０の外部空間２２と、スリーブ１４の内周面と回転軸１２の外周面との間の間隙２４と、の間を連通させる流体通路１８が形成されている。流体通路１８には、外部空間２２に対して開口するネジ穴１８ａが形成されている。また、スリーブ１４の軸線方向の両端には、環状溝が形成されており、Ｏリングなどの封止部材２６が環状溝に設けられている。
【００１８】
なお、本明細書において、「半径方向外側」とは、横断面において回転軸線Ｘから離間する方向を表す。また、「半径方向内側」とは、横断面において回転軸線Ｘに接近する方向を表す。また、「軸線方向」とは、回転軸線Ｘに対して平行な方向を表す。
【００１９】
本実施形態において、回転子１０は、油圧嵌めによって回転軸１２に取付けられる。すなわち、スリーブ１４の周方向に所定の間隔を空けて複数設けられた流体通路１８を介してスリーブ１４と回転軸１２との間の間隙２４に供給される油圧によって回転子１０の直径が増大するようになる。このとき、油を供給する供給ノズルがネジ穴１８ａにねじ込まれる。少なくとも１つの流体通路１８が空気の抜け穴として利用されうる。
【００２０】
間隙２４に導入された油は、スリーブ１４の両端に設けられる封止部材２６によって封止されていて、回転子１０の外部空間２２に漏出するのが防止される。油は、スリーブ１４の内周面と回転軸１２の外周面との間の接触面どうしを潤滑化する作用も有している。それにより、スリーブ１４を回転軸１２に対して所定の位置まで軸線方向に容易に摺動させられるようになる。
【００２１】
スリーブ１４の内周面と、スリーブ１４を受容する回転軸１２の外周面の一部とが、それぞれ一方から他方に向かって直径が徐々に小さくなるように形成されたテーパ面であってもよい。この場合、回転軸１２の小径側から大径側に向かってスリーブ１４を移動させ、スリーブ１４が所定の位置に達したときに所定の締め代が得られるように、スリーブ１４及び回転軸１２の寸法が定められる。
【００２２】
磁石１６は、スリーブ１４の外周面において周方向に配列される複数の永久磁石を含んでいる。例えば、磁石１６の各永久磁石は、互いに独立した棒状の形状を有している。或いは、複数列の永久磁石を樹脂で互いに一体化させて円筒形状に成形した磁石であってもよい。
【００２３】
保持部材２０は、詳細に後述するように、互いに異なる直径を有する複数の筒状部材を回転子１０に対してそれぞれ同心状に取付けることによって形成される。各々の筒状部材は、所定の締め代に従って拡径された状態で回転子１０に組付けられている。それにより、筒状部材は、回転子１０が回転する際に発生しうる遠心力に対抗して磁石１６を保持できるのに十分な復元力が半径方向内側に向かって作用するようになっている。回転子の回転数が高くなるほど大きな復元力が必要である。筒状部材の締め代が大きいほど、復元力は一般的に大きくなる。したがって、筒状部材には、回転子の回転数に応じて要求される復元力に応じた締め代が設定される。
【００２４】
各々の筒状部材は、例えば非磁性金属材料からなる管体でありうる。筒状部材は、例えばチタン合金又はステンレス鋼などから形成されうる。また、材料それ自体の特性に加えて、さらに熱処理を施したり、肉厚を調整したりすることによって、各筒状部材の機械的性質を異ならしめることもできる。
【００２５】
或いは、筒状部材は、多数の繊維をバインダとしての樹脂で一体化した繊維強化樹脂（以下、「ＦＲＰ」と称する）から形成されてもよい。例えば、筒状部材は、プリプレグシートを治具の周囲に巻き付けた状態で加熱して樹脂を硬化させることによって治具の外形に従って所定の形状に成形される。筒状部材を形成するのに使用されるＦＲＰには、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、チタン合金繊維、超高分子量ポリエチレン及びポリブチレンテレフタレート繊維など、比強度（単位密度当りの引張強度）に優れた材料が使用される。
【００２６】
複数の筒状部材には、互いに異なる機械的性質を有する筒状部材が含まれてもよい。例えば、半径方向内側に設けられる内方筒状部材は、より内径側の筒状部材になるほど以下の特徴が顕著であるように構成される。内方筒状部材は、周方向、半径方向及び軸線方向のいずれにおいても十分な引張強度を有する材料から形成されうる。例えば、内方筒状部材は、非磁性金属の薄肉管から形成されうる。或いは、内方筒状部材がＦＲＰから形成される場合、周方向以外の方向に延在する繊維の割合を増大させる。また、内方筒状部材を構成するＦＲＰは、複数の種類の繊維が互いに組合されていてもよい。何れにしても引張強度の高い材料が使用されうる。
或いは、少なくとも２つの筒状部材において、繊維が周方向に延在するように形成されたＦＲＰが使用される場合、内径側に位置する筒状部材ほど、マトリクス樹脂のアイゾット衝撃値が大きくなるように、すなわち割れにくくなるように構成される。なお、「繊維が周方向に延在するように形成される」とは、筒状部材の軸線方向に対して直角な方向、或いは軸線方向に対して直角な方向に対し、或る程度の範囲の角度を為す方向に繊維が延在するように繊維が巻回されることを意味する。
【００２７】
他方、半径方向の中間位置に設けられる筒状部材は、半径方向内側の筒状部材に比べ周方向に大きな弾性係数を有する材料から形成されうる。例えば、中間位置の筒状部材がＦＲＰから形成される場合、周方向に延在する繊維の割合を増大させる。或いはそのような特性の繊維を選択する。さらに、中間位置の筒状部材よりも半径方向外側に位置する外方筒状部材は、例えばその膨張量が小さくなるように、周方向における弾性係数が大きな材料から形成される。これにより最外周の筒状部材の伸長量を小さく設定でき、その結果保持部材の最外層に設けられる外方筒状部材は、ＦＲＰの成形時の巻きつけの終端部の剥離ないし解れを防止することが出来る。またこれらの効果に加え、外力に対する強度を高めること、例えば回転子表面を保護することが求められる場合は、最外周の筒状部材は非磁性金属から形成される薄肉管であってもよい。
【００２８】
内方筒状部材と外方筒状部材との間に中間筒状部材が介在している場合、中間筒状部材は、その内面側も外面側も、別の筒状部材に挟まれているため、外力を受けにくい状態にある。したがって、中間筒状部材は、例えば、磁石保持のための周方向の弾性力を重点的に高めるのに利用される。したがって、周方向の弾性力を考慮して、中間筒状部材の構成材料が選定されうる。例えば、中間筒状部材の周方向における周方向の弾性係数は、内方筒状部材よりも同じか大きく、かつ外方筒状部材よりも小さくなるように選定され、同時に、中間筒状部材に与えられる締め代は、内方筒状部材よりも同じか小さく、かつ外方筒状部材よりも大きくなるように、中間筒状部材の材料が選定される。
【００２９】
複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の締め代は、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の締め代に等しいか、又はそれよりも大きくなるように設定されうる。
【００３０】
なお、締め代は、回転子に組付けられる前の状態における筒状部材の直径に対して、回転子に組付けられた状態における筒状部材の直径が増加する増加量として、すなわち組付前後の直径の変化量として定義されうる。なお、筒状部材が円形ではなく、直径が直接的に求められない場合、筒状部材の横断面の周長に一致する直径を有する仮想円について、その直径の変化量を計算することによって、筒状部材の締め代が定められる。
【００３１】
さらに、複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の周方向弾性係数が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の周方向弾性係数に等しいか、又はそれよりも小さくなるように、それら筒状部材の材料がそれぞれ選定されうる。例えば、各々の筒状部材を形成する金属又はＦＲＰを適宜選定し、或いは繊維の延在方向を適宜調整することによって、前述したような周方向弾性係数の関係性が実現される。
このとき、少なくとも２つの筒状部材において、繊維が周方向に延在するように形成されたＦＲＰが使用される場合、内径側に位置する筒状部材ほど延伸量が大きくなる。そのため、内径側に位置する筒状部材のマトリクス樹脂は、アイゾット衝撃値が大きくなるように、すなわち割れにくくなるように構成されてもよい。
【００３２】
また、保持部材を構成する複数の筒状部材のうち、半径方向において最も内側に位置する筒状部材は、他のいずれの筒状部材よりも引張強度が大きくなるように形成されうる。例えば、最内層を形成する筒状部材は、周方向に延在する繊維の割合を最大限まで高めたＦＲＰから形成されうるし、或いは高い引張強度を有する非磁性金属材料から形成されうる。
【００３３】
各々の筒状部材は、回転子に組付けられる前の状態では、円筒形状を有していてもよい。すなわち、この場合の筒状部材は、外力を受けていないときに円筒形状を有している。なお、円筒形状とは、断面が概ね円形であることを意味する。円筒形状を有する筒状部材は、成形が容易であり、低コストで製作できる点で有利である。また、円筒形状であれば、均一の肉厚及び強度を有する筒状部材を容易に作成でき、品質及び性能の安定にも寄与する。特に、繊維が周方向に延在するように形成されたＦＲＰを用いて筒状部材を形成する場合、円筒形状を有する筒状部材であれば、繊維の歪みなどの欠陥が起きにくくなる利点がある。他方、半径方向の最も内側に位置する筒状部材は、応力集中を緩和するため、磁石の外縁に概ね沿った非円筒形状を有していてもよい。
【００３４】
前述した種々の特徴を有する複数の筒状部材から形成される保持部材は、次のような利点を有する。
【００３５】
（１）回転子の磁石を保持する保持部材が、複数の筒状部材からなる多層構造を有するので、従来、保持部材の内周面近傍に集中していた応力を、各々の筒状部材に分散して発生させる事が出来る。それにより、最内層の保持部材に発生する最大応力を低減する効果が得られる。その結果、回転子をより高速回転させられるようになり、電動機の出力を増大させられる利点がある。
【００３６】
（２）保持部材を多層構造とすることによって、保持部材に発生する最大応力が低下するので、保持部材を薄肉化できる効果が得られる。その結果、磁気ギャップを小さくできるので、磁気回路の磁気抵抗が下がり、磁束量が増える結果、同一電流で得られるトルクが増大するという効果が得られる。またこれは、同じ回転数で比較したときに、電動機の出力も増大することになる。すなわち、電動機の効率を向上させられる効果も得られる、という利点がある。
【００３７】
（３）半径方向内側に位置する筒状部材の締め代が、半径方向外側に位置する筒状部材の締め代に等しいか、又はそれよりも大きくなるようにすることによって、筒状部材の組立工程が容易になる。すなわち、各々の筒状部材の締め代をこのように設定すれば、筒状部材間の寸法差を大きく出来る効果が得られ、筒状部材を互いに嵌合させる嵌合工程を円滑に実行できるようになる利点がある。その結果として、電動機の製造コストを削減できる。
【００３８】
（４）半径方向外側に位置する筒状部材の締め代を小さく設定することによって、保持部材の最外層を形成する筒状部材の周方向における伸長量を小さくできる効果が得られる。それにより、シート材を巻くことによって成形された筒状部材であっても、シート材の巻きつけの終端部が、筒状部材が伸びたときに剥れることを防止できる効果が得られる。さらに、外周側の繊維が内周側の繊維の間に入り込むことを防止できる効果が得られる。このように、回転子の耐久性が向上するので、電動機の信頼性を向上させられる効果が得られる。或いは、信頼性が向上することで回転子の回転速度を向上させられるようになるので、電動機の出力増大に寄与できる利点がある。
【００３９】
（５）半径方向内側に位置する筒状部材の締め代を大きく設定することによって、内周側の筒状部材に発生する復元力が増大するので、磁石を、回転時の遠心力に逆らって直接的に保持する力を増大する事ができる効果が得られる。それにより、回転子の最高回転数を増大させられる効果が得られる。また、電動機の出力を増大できるようになる。
【００４０】
（６）保持部材が異なる機械的性質を有する筒状部材から形成されるようにすれば、半径方向の位置に応じて適切な機械的性質を有する筒状部材を配置できるようになる。例えば、応力が増大する傾向にある内周側には引張強度が高い筒状部材を配置し、また、外周側には回転子を外力から保護する性質（例えば空気との耐摩擦性）に優れた筒状部材を配置することができるので、回転子の破損を効果的に防止する事が出来る。また、例えば最内層の筒状部材は、磁石と接触することになるので、周方向の引張強度のみならず他の任意の方向についても十分な引張強度が要求されるので、そのような特性に優れた材料を最内層の筒状部材に使用することで回転子の破損を効果的に防止する事が出来る。それにより、電動機の信頼性が向上する。
また、保持部材がＦＲＰから構成される場合、内側に位置する筒状部材ほど柔軟性が高い、すなわちマトリクス樹脂のアイゾット衝撃値が大きくなるように構成することによっても、回転子の破損を防止できる。
【００４１】
（７）ＦＲＰから形成された筒状部材によれば、延在方向が異なる繊維の割合を調整することによって容易に任意の方向の強度を調整できる。また例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、チタン合金繊維、超高分子量ポリエチレン及びポリブチレンテレフタレート繊維など、比強度が高い材料を含むＦＲＰから筒状部材が形成される場合、筒状部材それ自体に作用する遠心力を抑制できる。その結果、筒状部材が発生する復元力の大部分を、磁石に作用する遠心力に逆らって磁石を保持する力に効果的に利用できるので、比強度が高い材料を筒状部材の材料に用いることは効果的である。
【００４２】
（８）円形の断面を有する筒状部材は、成形するのが容易である利点があり、内部の構造的欠陥が発生しにくいという効果が得られる。またその結果、製造コストが低く抑えられるという効果が得られる。
【００４３】
図２は、図１に示された回転子１０の変形例に係る回転子１０’を示す縦断面図である。本変形例においては、磁石１６が、軸線方向に配列された３つの磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃから形成されている。また、保持部材２０は、軸線方向に配列された２つの保持部材２０ａ，２０ｂから形成されている。回転子１０’のその他の構成は回転子１０と同様である。
【００４４】
磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃの軸線方向における寸法は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、軸線方向の寸法は、磁石１６ａが３０ｍｍであり、磁石１６ｂが５０ｍｍであり、磁石１６ｃが４０ｍｍでありうる。同様に、保持部材２０ａ，２０ｂの軸線方向における寸法は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。磁石１６及び保持部材２０のいずれか一方のみが分割構造を有していてもよい。このように、磁石１６及び保持部材２０は種々の分割構造を有しうるものの、いずれの場合も、保持部材２０は磁石１６の軸線方向の外周全長にわたって存在している。
【００４５】
また、磁石は、周方向においても分割構造を有しうる。この場合、概ね円弧形状の磁石が周方向に配列されうる。このような周方向に分割された磁石は、膨張した保持部材によって半径方向内側に向かって磁石に作用する圧縮力によって磁石が割れるのを防止できる。さらに、周方向に分割された磁石によれば、円筒状の一体化された磁石に比べて容易に大径化できるので、高出力の電動機を実現するのに有利である。
【００４６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る回転子１０を示す横断面図である。図示されるように、保持部材２０は、磁石１６の外周に取付けられる第１の筒状部材２０１と、第１の筒状部材２０１の外周に取付けられる第２の筒状部材２０２と、から形成されている。本実施形態によれば、保持部材２０に発生する応力は、第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２によって分散されるので、最大応力が低下する。なお、図示される実施形態において、磁石１６は、周方向にそれぞれ間隔Ｓを設けて配列された４つの磁石から形成されている。
【００４７】
図８は、比較例に係る回転子１１０の横断面図である。この比較例では、保持部材は、１つの筒状部材１２０のみを有している。図９は、回転子１１０の保持部材に発生する応力を示す線図である。線図の横軸は、筒状部材１２０の外周面Ｏから内周面Ｉまでの保持部材の半径方向位置を表している。線図の縦軸は、筒状部材１２０に発生する応力の大きさを表している。図９に示すように、応力は筒状部材１２０の内周面Ｉ近傍の領域に集中的に発生する。
【００４８】
図４は、図３の回転子１０の保持部材２０に発生する応力を示す線図である。線図の横軸は、第２の筒状部材２０２の外周面Ｏ２から内周面Ｉ２まで、及び第１の筒状部材２０１の外周面Ｏ１から内周面Ｉ１までの保持部材２０の半径方向位置を表している。線図の縦軸は、第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２に発生する応力の大きさを表している。なお、図４の線図中の破線は、図９に示された比較例の応力を表している。
【００４９】
図４に描いたとおり、第１の実施形態において保持部材２０に発生する最大応力の大きさは、比較例のそれよりも小さくなる。他方、保持部材２０の最も内側の位置（第１の筒状部材２０１の内周面Ｉ１）と、最も外側の位置（第２の筒状部材２０２の外周面Ｏ２）との間の応力差も小さくなる。第１の実施形態において、応力は保持部材２０の全体にわたって分散されるようになる。
【００５０】
図４の線図において、半径方向位置と応力との間の関係を表す曲線（応力曲線）と、横軸との間に形成される図形の面積は、筒状部材の周方向に作用する張力に比例する。そして、その周方向の張力は、磁石を半径方向内側に押圧する圧縮力に比例する。したがって、例えば本実施形態における応力曲線と横軸によって形成される図形の面積Ａ１と、比較例における対応する図形の面積Ｂ（図９参照）とが等しい場合、本実施形態によれば、磁石に対する圧縮保持力が同等でありながら、筒状部材に発生する最大応力が低下することになる。
【００５１】
図４に描いたとおり、保持部材が複数の筒状部材から形成される場合であっても、半径方向内側の筒状部材には依然として比較的大きい応力が生じる。また、磁石に直接接触するようになる最内層の筒状部材は、磁石の角部との接触箇所などにおいてさらに応力集中が生じうる。したがって、半径方向内側の筒状部材について特に引張強度を増大させることが有利である。引張強度が高い筒状部材は一般的に高価であるものの、複数の筒状部材のうちの一部のみの引張強度を高めることによって、コストの増大を最小限に抑制できる効果がある。
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態に係る回転子１０を示す分解斜視図である。図５に示される回転子部品は、スリーブ１４及び磁石１６から形成されており、ここでは図示されない回転軸に取付けられる前の状態を表している。本実施形態において、磁石１６は、スリーブ１４の外周面において周方向に４列設けられており、各列の磁石は３つの磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃを含んでいる。
【００５３】
保持部材２０を構成する第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２は、回転子部品に対して順番に取付けられうる。或いは、第２の筒状部材２０２を第１の筒状部材２０１の外周に取付けた後に、第１の筒状部材２０１の内周面を回転子部品の外周面に嵌合させるようにしてもよい。このように、本実施形態においては、各部品の組付けの順番は何ら限定されないことに留意されたい。
【００５４】
ここで、第１の実施形態に係る保持部材２０の第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２の構成例について説明する。
【００５５】
(実施例１）
第１の筒状部材２０１は、弾性係数が小さく、かつ比較的安価な炭素繊維又はガラス繊維を含むＦＲＰから形成される。磁石保持の力の大部分を負担できる十分な厚さまで、それら繊維を複数回巻回す。例えばバインダとして樹脂を併用し、これを硬化させて第１の筒状部材２０１が形成される。或いは、予め前記繊維を用いたプリプレグシートをまず製作し、これを治具に巻きつけて筒状にし、樹脂を加熱硬化することで第１の筒状部材２０１が得られる。他方、第２の筒状部材２０２は、ある程度引張強度が高くかつ弾性係数が大きい材料、例えば炭素繊維から形成される。
【００５６】
周方向の弾性係数が小さい材料から形成される第１の筒状部材２０１に対しては、第２の筒状部材２０２よりも大きい締め代が設定される。すなわち、組付けの前後において、第１の筒状部材２０１の膨張量は、第２の筒状部材２０２の膨張量よりも大きくなる。一般的に、筒状部材が、シート材を複数回巻くことで形成される場合、筒状部材の膨張量が大きくなればシート材の巻きつけの終端部において、終端部が剥れる虞がある。しかしながら、本実施形態によれば、第２の筒状部材２０２によって第１の筒状部材２０１の外周に圧縮力が作用するので、第１の筒状部材２０１の終端部が効果的に押さえつけられるため、終端部の剥れを防止できる効果が得られる。また、磁石保持力の大部分に価格の安い材料を使用するので、全体の価格も安く抑えられる効果がある。
【００５７】
（実施例２）
第１の筒状部材２０１は、オーステナイト系ステンレス鋼又はチタン若しくはチタン合金などの非磁性金属材料から形成される管である。このような金属管は、一般的に等方性を有しており、周方向のみならず軸線方向にも高い強度を有する。そのような金属材料を最内層である第１の筒状部材２０１に使用すれば、磁石の角部又は形状のばらつきに起因して形成される段部に接触しても第１の筒状部材２０１が破損するのを防止できる。
【００５８】
他方、第２の筒状部材２０２は、第１の筒状部材２０１よりも、特に周方向の弾性係数が大きくなるように、周方向の繊維の成分を多く含む例えば炭素繊維を含有するＦＲＰが使用される。このように、半径方向外側に位置する第２の筒状部材２０２を弾性係数の大きい材料から形成することによって、第１の筒状部材２０１よりも小さい締め代であるにもかかわらず、第２の筒状部材２０２には強い復元力が作用するようになる。したがって、磁石保持力を増大できる。これは最高回転数の向上に繋がり電動機の出力増大の効果に繋がる。
【００５９】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る回転子１０’’を示す横断面図である。本実施形態の回転子１０’’においては、保持部材２０が、磁石１６の外周に設けられる第１の筒状部材２０１と、第１の筒状部材２０１の外周面Ｏ１に嵌合する第２の筒状部材２０２と、第２の筒状部材２０２の外周面Ｏ２に設けられる第３の筒状部材２０３と、から形成される。
【００６０】
図７は、図５の回転子の保持部材２０に発生する応力分布の傾向を示す線図である。線図の横軸は、第３の筒状部材２０３の外周面Ｏ３から内周面Ｉ３まで、第２の筒状部材の外周面Ｏ２から内周面Ｉ２まで、及び第１の筒状部材２０１の外周面Ｏ１から内周面Ｉ１までの保持部材２０の半径方向位置を表している。線図の縦軸は、第１の筒状部材２０１、第２の筒状部材２０２及び第３の筒状部材２０３に発生する応力の大きさを表している。なお、図７の線図中の破線は、図９に示された比較例における応力を表している。
【００６１】
図７に示される通り、３つの筒状部材２０１，２０２，２０３から形成される保持部材２０によれば、発生する最大応力を比較例よりも低く抑える事が出来る。よって、保持部材２０自体の肉厚を一定にした場合、各々の筒状部材２０１，２０２，２０３は、第１の実施形態の場合よりもさらに薄肉化することができる。このように、多数の筒状部材から保持部材を形成する場合、各々の筒状部材を薄肉化できるので、各々の筒状部材の製造が容易となり、構造上の欠陥を生じさせることなく品質の高い、すなわち強度の高い筒状部材を形成できる利点がある。また製造時の歩留まりが改善することから製造コストも下げられる効果も得られる。また保持部材の厚さが薄くなることは磁気ギャップを小さくできることに繋がり、これは電動機のトルク向上と効率の向上に繋がり、電動機の性能向上をもたらす効果が得られる。また、保持部材の厚さが薄く出来るということは、それ自体が、保持部材の材料使用量の低減に繋がる為、コスト低減の効果につながる。
【００６２】
なお、図７の線図において、例えば本実施形態における応力曲線と横軸によって形成される図形の面積Ａ２と、比較例における対応する図形の面積Ｂ（図９参照）とが等しい場合、本実施形態によれば磁石に対する圧縮保持力が同等でありながら、筒状部材に発生する最大応力が低下することになる。
【００６３】
本実施形態に係る回転子１０’’を組立てる手順は、図５を参照して説明したように、何ら限定されない。４つ以上の筒状部材から保持部材を形成する場合も同様である。
【００６４】
ここで、第２の実施形態に係る保持部材２０の第１の筒状部材２０１、第２の筒状部材２０２及び第３の筒状部材２０３の構成例について説明する。
【００６５】
（実施例３）
最内層を形成する第１の筒状部材２０１は、例えばガラス繊維、弾性係数の小さい炭素繊維、又はアラミド繊維を含むＦＲＰから形成される。第１の筒状部材２０１を靱性、展性及び延性に優れた高い緩衝作用を有する材料から形成すれば、磁石の不均一な形状に起因して応力集中が発生しても、第１の筒状部材２０１が破損するのを防止できる。
【００６６】
第２の筒状部材２０２は、第１の筒状部材２０１よりも弾性係数が大きい材料から形成される。第２の筒状部材２０２は、例えば、第１の筒状部材２０１よりも弾性係数の大きい炭素繊維から形成される。さらに、第２の筒状部材２０２には、第１の筒状部材２０１と同等の締め代を設定する。その結果、第１の筒状部材よりも大きい復元力を発生する事が出来る。この様にして、第２の筒状部材２０２に、磁石保持作用の大部分を負担させる事が出来る。しかも、第２の筒状部材は、第１の筒状部材２０１と第３の筒状部材２０３との間に挟持されているので、磁石の外形に起因して応力集中が発生することもなく、またシート材の終端部が剥れる虞もない。このメリットを生かし、第２の筒状部材２０２には、磁石保持作用の大部分を負担するように、比較的大きな締め代と、比較的大きな弾性係数とを積極的に利用して、また、径方向の厚さも考慮することにより、第２の筒状部材２０２には、比較的大きな張力を付与することで、大きな磁石保持力を発生させられる効果が得られる。
【００６７】
第３の筒状部材２０３は、第２の筒状部材２０２と同等以上の弾性係数を有する材料から形成される。保持部材の最外層を形成する第３の筒状部材２０３に対しては、第３の筒状部材２０３の構成材料の弾性係数を大きくする結果、これより内側の筒状部材に比べて小さい締め代が設定できる。その結果、シート材巻きつけの終端部において貼り付けが剥れるのを防止する効果が得られる。また、繊維が内周側に入り込むのを防止する効果も得られる。また、組立時に隙間嵌めの隙間が大きくなるので、作業効率が向上する。併せて、多少の磁石保持力を負担する効果も得られる。第３の筒状部材２０３は、ＦＲＰから形成されてもよいし、又はチタン合金などの非磁性金属材料から形成されてもよい。
【００６８】
（実施例４）
第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２は、いずれも同程度の弾性係数を有するようにそれらの構成材料が選定される。第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２は、同一の材料から形成されてもよい。複数の筒状部材が同一の材料から形成される場合であっても、それら筒状部材に発生する応力は分散され、最大応力は低下する効果が得られるため以下のようにメリットは大きい。各筒状部材を薄肉化でき、シート状の素材から筒状部材に成形するのが容易になるので、引張強度、耐久性などの品質を向上できる。即ち、また製造時の歩留まりが改善することから製造コストも下げられる効果が得られる。また保持部材の厚さが薄くなることから、磁気ギャップを小さくでき、これは電動機のトルク向上と効率の向上に繋がり、電動機の性能向上をもたらす効果が得られる。また、保持部材の厚さが薄く出来るということは、それ自体が、保持部材の材料使用量低減に繋がる為、コスト低減の効果にもつながる。また、最大応力が下がるため、その分最高回転数を上げられる効果も得られる。
【００６９】
他方、第３の筒状部材２０３は、弾性係数が比較的大きい材料から形成される。第３の筒状部材２０３には小さな締め代が付与される。締め代が小さい場合でも第３の筒状部材２０３の弾性係数は比較的大きいので、第３の筒状部材２０３には十分な復元力が発生する。したがって、第３の筒状部材２０３によってもたらされる圧縮力によって、第２の筒状部材２０２がシート材の巻きつけの終端部において終端が剥れるのを防止できる。また同様に、第３の筒状部材２０３自体も、締め代が小さいことにより、それ自身のシート材の巻きつけの終端部において終端が剥れるのを防止できる効果がある。
このとき、少なくとも第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２において、繊維が周方向に延在するように形成されたＦＲＰが使用される場合、第１の筒状部材２０１を構成するＦＲＰのマトリクス樹脂が、第２の筒状部材２０２のＦＲＰのマトリクス樹脂よりも大きいアイゾット衝撃値を有するように構成されてもよい。そのような構成によれば、保持部材２０の破損を効果的に防止できる。例えば、第１の筒状部材２０１は、マトリクス樹脂としてアクリル系樹脂を含んでおり、第２の筒状部材２０２は、マトリクス樹脂としてエポキシ形樹脂を含んでいてもよい。或いは、第１の粒上部材２０１及び第２の筒状部材２０２が、いずれもマトリクス樹脂としてエポキシ系樹脂を含んでおり、第１の筒状部材２０１のマトリクス樹脂のガラス転移温度が、第２の筒状部材２０２のマトリクス樹脂のガラス転移温度よりも低くなるように、各々の材料が選定されてもよい。それにより、破損しにくい、或いはより高速で回転可能な回転子が提供されるようになる。
【００７０】
（実施例５）
第１の筒状部材２０１は非磁性金属材料から形成される薄肉管である。それにより、凹凸が大きく粗い表面を有する磁石とともに使用される場合など、磁石との接触箇所において応力集中が発生しやすい場合であっても、第１の筒状部材２０１が破損するのを防止できる。
【００７１】
第２の筒状部材２０２は例えばＦＲＰから形成される。周方向に於いて第１の筒状部材よりも大きな弾性係数の材料を選定し、第１の筒状部材と同等かやや小さい程度の締め代とする。第１の筒状部材が金属管であるから、第２の筒状部材の繊維が第１の筒状部材に食い込む心配も無いため、第２の筒状部材には、第１の筒状部材と同程度の締め代を与える事が出来る。その結果、第２の筒状部材に磁石保持力の大部分を負担させるような設計が可能となる。他方、第３の筒状部材２０３は、弾性係数が第２の筒状部材２０２よりも大きな材料、例えばＦＲＰから形成され、第３の筒状部材２０３の締め代は、第１の筒状部材及び第２の筒状部材に与えた締め代よりも小さな締め代を与える。その結果、第２の筒状部材２０２の繊維の剥離又は解れを防止できる効果が得られる。また、第３の筒状部材２０３自体も、締め代が小さいことにより、それ自身のシート材の巻きつけの終端部において終端が剥れるのを防止できる効果が得られる。
【００７２】
次に、保持部材が３つの筒状部材から形成される場合の、締め代の設定例を説明する。
簡単のため、磁石の外縁の輪郭線を接続した仮想線が概ね円形である場合について考える。なお、仮想線が円形でない場合であっても、前述したように、磁石の周長を円の直径に置換えた仮想円に基づいて同様に説明可能である。
【００７３】
回転軸に組付けられる前の磁石の外径を８０ｍｍとする。第１の筒状部材２０１、第２の筒状部材２０２及び第３の筒状部材２０３の寸法は以下のとおりである。
第１の筒状部材：内径８０．１ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、外径８１．１ｍｍ
第２の筒状部材：内径８１．２ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、外径８２．２ｍｍ
第３の筒状部材：内径８２．４ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、外径８３．４ｍｍ
【００７４】
この場合、第２の筒状部材２０２の内径は第１の筒状部材２０１の外径よりも大きく、０．１ｍｍの隙間嵌めになっている。また、第３の筒状部材２０３の内径は第２の筒状部材２０２の外径よりも大きく、０．２ｍｍの隙間嵌めになっている。したがって、これら筒状部材２０１，２０２，２０３を組立てるのが容易である。
【００７５】
本実施例では、締め代が０．６ｍｍになるように、すなわち回転軸に組付けられたときに磁石の外径が８０．６ｍｍまで増大するように、締り嵌めによって磁石が組付けられる。この締り嵌めは、例えば、油圧又はテーパ形状を利用して実行されうる。
【００７６】
磁石の締め代が０．６ｍｍの場合、各筒状部材２０１，２０２，２０３の組付け後の寸法は以下のとおりである。なお、肉厚の変化は微小であるので無視することとする。
第１の筒状部材：内径８０．６ｍｍ、外径８１．６ｍｍ
第２の筒状部材：内径８１．６ｍｍ、外径８２．６ｍｍ
第３の筒状部材：内径８２．６ｍｍ、外径８３．６ｍｍ
したがって、第１の筒状部材２０１、第２の筒状部材２０２及び第３の筒状部材２０３の締め代は、それぞれ０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍとなる。
【００７７】
本実施例によれば、各筒状部材２０１，２０２，２０３を互いに組立てるときは隙間嵌めであるため、作業効率が向上する。他方、第２の筒状部材２０２の締め代は比較的大きい。したがって、弾性係数が比較的大きい材料から形成される第２の筒状部材２０２を使用すれば、磁石保持力の大部分が第２の筒状部材２０２によって付与されるようにすることができる。
【００７８】
本発明の実施形態においては、各々の筒状部材の間、又は筒状部材と磁石の外周面との間に、磁石保持力を増大させる作用を有するフィルムを介在させてもよい。フィルムはさらに、例えば互いに接触する部材間の密着性を高める作用を有しうる。或いは、嵌合工程の作業効率を向上させることを目的として、フィルム又は潤滑剤が回転子の各々の部材間に使用されてもよい。
【００７９】
以上、本発明の種々の実施形態及び変形例を説明したが、他の実施形態及び変形例によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態及び変形例の構成要素を削除ないし置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することが可能である。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
【符号の説明】
【００８０】
１０    回転子
１０’    回転子
１０’’    回転子
１２    回転軸
１４    スリーブ
１６    磁石
２０    保持部材
２０１    第１の筒状部材（筒状部材）
２０２    第２の筒状部材（筒状部材）
２０３    第３の筒状部材（筒状部材）
５０    固定子
１００    電動機
【図１】
2015144550.tif 000003
【図２】
2015144550.tif 000004
【図３】
2015144550.tif 000005
【図４】
2015144550.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015144550.tif 000009
【図８】
2015144550.tif 000010
【図９】
2015144550.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月8日(2015.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本願に係る１番目の態様によれば、周方向に配列される複数の磁石を備えた電動機の回転子であって、前記複数の磁石を保持するように前記複数の磁石の半径方向外側において前記回転子に対して同心状に設けられる保持部材を備えており、前記保持部材は、互いに異なる直径を有していて同心状に配列される複数の筒状部材から形成されており、各々の前記筒状部材は拡径されており、前記磁石には、半径方向内側に向かう圧縮保持力が、前記保持部材からの弾性復元力として作用しており、前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の締め代が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の締め代よりも大きくなるようにした、回転子が提供される。
本願に係る２番目の態様によれば、１番目の態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の周方向弾性係数が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の周方向弾性係数よりも小さくなるようにする。
本願に係る３番目の態様によれば、１番目又は２番目の態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材は、少なくとも周方向に炭素繊維が延在するように形成された炭素繊維強化樹脂を含んでおり、半径方向の最も内側に位置する筒状部材が、他のいずれの筒状部材よりも引張強度が大きくなるように構成される。
本願に係る４番目の態様によれば、１番目から３番目のいずれかの態様に係る回転子において、前記複数の筒状部材のうちの少なくとも２つの筒状部材は、繊維が周方向に延在するように形成された繊維強化樹脂からなり、前記繊維強化樹脂の各々のマトリクス樹脂は、半径方向の内側に位置する繊維強化樹脂からなる筒状部材ほどマトリクス樹脂のアイゾット衝撃値が大きいようにする。
本願に係る５番目の態様によれば、１番目から４番目のいずれかの態様に係る回転子において、  前記複数の筒状部材のうち、半径方向の最も外側に位置する筒状部材は、組み付けられる前の状態で円筒形状を有しており、残りの筒状部材は、非円筒形状を有する。
本願に係る６番目の態様によれば、１番目から５番目のいずれかの態様に係る回転子を備える電動機が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
他方、第３の筒状部材２０３は、弾性係数が比較的大きい材料から形成される。第３の筒状部材２０３には小さな締め代が付与される。締め代が小さい場合でも第３の筒状部材２０３の弾性係数は比較的大きいので、第３の筒状部材２０３には十分な復元力が発生する。したがって、第３の筒状部材２０３によってもたらされる圧縮力によって、第２の筒状部材２０２がシート材の巻きつけの終端部において終端が剥れるのを防止できる。また同様に、第３の筒状部材２０３自体も、締め代が小さいことにより、それ自身のシート材の巻きつけの終端部において終端が剥れるのを防止できる効果がある。
このとき、少なくとも第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２において、繊維が周方向に延在するように形成されたＦＲＰが使用される場合、第１の筒状部材２０１を構成するＦＲＰのマトリクス樹脂が、第２の筒状部材２０２のＦＲＰのマトリクス樹脂よりも大きいアイゾット衝撃値を有するように構成されてもよい。そのような構成によれば、保持部材２０の破損を効果的に防止できる。例えば、第１の筒状部材２０１は、マトリクス樹脂としてアクリル系樹脂を含んでおり、第２の筒状部材２０２は、マトリクス樹脂としてエポキシ系樹脂を含んでいてもよい。或いは、第１の筒状部材２０１及び第２の筒状部材２０２が、いずれもマトリクス樹脂としてエポキシ系樹脂を含んでおり、第１の筒状部材２０１のマトリクス樹脂のガラス転移温度が、第２の筒状部材２０２のマトリクス樹脂のガラス転移温度よりも低くなるように、各々の材料が選定されてもよい。それにより、破損しにくい、或いはより高速で回転可能な回転子が提供されるようになる。
【手続補正３】
【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】
周方向に配列される複数の磁石を備えた電動機の回転子であって、
前記複数の磁石を保持するように前記複数の磁石の半径方向外側において前記回転子に対して同心状に設けられる保持部材を備えており、
前記保持部材は、互いに異なる直径を有していて同心状に配列される複数の筒状部材から形成されており、各々の前記筒状部材は拡径されており、前記磁石には、半径方向内側に向かう圧縮保持力が、前記保持部材からの弾性復元力として作用しており、
前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の締め代が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の締め代よりも大きくなるようにした、回転子。
【請求項２】
前記複数の筒状部材のうち、半径方向に互いに隣接する任意の２つの筒状部材において、一方の筒状部材の周方向弾性係数が、該筒状部材の半径方向外側に位置する他方の筒状部材の周方向弾性係数よりも小さくなるようにした、請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記複数の筒状部材は、少なくとも周方向に炭素繊維が延在するように形成された炭素繊維強化樹脂を含んでおり、
半径方向の最も内側に位置する筒状部材が、他のいずれの筒状部材よりも引張強度が大きくなるようにした、請求項１又は２に記載の回転子。
【請求項４】
前記複数の筒状部材のうちの少なくとも２つの筒状部材は、繊維が周方向に延在するように形成された繊維強化樹脂からなり、前記繊維強化樹脂の各々のマトリクス樹脂は、半径方向の内側に位置する繊維強化樹脂からなる筒状部材ほどマトリクス樹脂のアイゾット衝撃値が大きいようにした、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項５】
前記複数の筒状部材のうち、半径方向の最も外側に位置する筒状部材は、組み付けられる前の状態で円筒形状を有しており、
残りの筒状部材は、非円筒形状を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の回転子を備える電動機。