(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸と、
前記ロータ軸に外嵌された軸方向に延びる筒状のスリーブと、
前記ロータ軸と前記スリーブとの半径方向の間に設けられ、前記スリーブによって前記ロータ軸の周囲に保持された界磁用の複数の永久磁石とを備え、
前記スリーブが前記軸方向に並ぶ複数のショートスリーブから成り、隣接するショートスリーブの前記軸方向に突き合わされた端部同士がトルク伝達可能に機械的に接合されている、
回転電気機械のロータ。
【請求項２】
前記隣接するショートスリーブの前記軸方向に突き合わされた端部同士がフェースギアカップリングにより接合されている、
請求項１に記載の回転電気機械のロータ。
【請求項３】
前記スリーブを前記軸方向の両側から挟み込んで、前記隣接するショートスリーブ同士を圧接させる、前記ロータ軸に固定された一対のエンド部材を更に備える、
請求項１又は２に記載の回転電気機械のロータ。
【請求項４】
前記複数のショートスリーブのうちの一つと、前記ロータ軸に固定された一対のエンド部材のうちの一つとが、トルク伝達可能に機械的に接合されている、
請求項３に記載の回転電気機械のロータ。
【請求項５】
前記複数のショートスリーブが非磁性材料で構成されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電気機械のロータ。
【請求項６】
前記複数の永久磁石の一部が、前記ロータ軸の外周面において同一円周上に並んで環状列を形成しており、
前記環状列の円周方向に隣接している永久磁石の間においてこれらの永久磁石と同一円周上に配置され、前記ロータ軸にトルク伝達可能に固定されたストッパを更に備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電気機械のロータ。
【請求項７】
前記ストッパが非磁性材料で構成されている、
請求項６に記載の回転電気機械のロータ。
【請求項８】
前記ストッパが、前記ロータ軸に形成されたキー溝に嵌め込まれた基部と、前記ロータ軸の外周面から半径方向に突出する頭部とを有するキーである、
請求項６に記載の回転電気機械のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石形同期回転電気機械のロータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石形同期モータや永久磁石形同期発電機などの、界磁に永久磁石を用いた永久磁石形同期回転電気機械が知られている。永久磁石形同期回転電気機械は、ロータへの永久磁石保持態様の違いから、磁石がロータ表面に組み込まれた表面磁石形(ＳＰＭ：Surface  Permanent  Magnet)と、磁石がロータの鉄心内部に組み込まれた埋込磁石形(ＩＰＭ：Interior  permanent  Magnet)とに大きく分類される。特許文献１には、そのうち表面磁石形の回転電気機械が示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の永久磁石形回転電気機械は、電機子鉄心に電機子巻線が巻回されて成るステータと、ステータの軸心部に回転可能に内挿されたロータとを備えている。このロータは、シャフトと、シャフトの軸方向に並んで当該シャフトの周面を覆う複数の保持環と、複数の保持環の内周面に固着された界磁用の複数の永久磁石とを備えている。軸方向に並ぶ複数の保持環は互いに溶接接合されている。この回転電気機械では、ロータが回転しているときに永久磁石に作用する遠心力によって当該永久磁石が飛び出さないように、複数の保持環によって永久磁石がロータの周囲に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６６９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような表面磁石形の永久磁石形同期回転電気機械のロータにおいて、回転電気機械のロータの回転を高速化しても所定の性能を発揮し得る永久磁石の保持構造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】
【０００６】
近年では、永久磁石の高性能化と低価格化に伴い、大型の回転電気機械にも永久磁石が使われるようになった。このような大型の回転電気機械では、永久磁石が大きくなり、更に、ロータの回転が高速化されることにより、永久磁石からの渦電流によるエネルギー損失も大きくなる。特許文献１の回転電気機械では、永久磁石を保持する複数の保持環は導体であり、ここにも渦電流が流れて渦電流損が発生する。特許文献１の複数の保持環は溶接により一体化されていることから電気抵抗が小さく、保持環に生じる渦電流によるエネルギー損失を抑えることができない。
【０００７】
そこで、本発明の第一の態様に係る回転電気機械のロータは、
ロータ軸と、
前記ロータ軸に外嵌された軸方向に延びる筒状のスリーブと、
前記ロータ軸と前記スリーブとの半径方向の間に設けられ、前記スリーブによって前記ロータ軸の周囲に保持された界磁用の複数の永久磁石とを備え、
前記スリーブが前記軸方向に並ぶ複数のショートスリーブから成り、隣接するショートスリーブの前記軸方向に突き合わされた端部同士がトルク伝達可能に機械的に接合されていることを特徴としている。
【０００８】
上記ロータでは、スリーブが軸方向に細分化されており、且つ、ショートスリーブ同士が機械的に接合されていることから、スリーブが一体物である場合やショートスリーブ同士が溶接で接合されている場合と比較して、スリーブの電気抵抗が大きく、渦電流の電流路が短くなる。その結果、スリーブを流れる渦電流が減少し、渦電流損を低減することができる。よって、ロータの回転が高速化しても、回転電気機械は所定の性能を発揮することができる。
【０００９】
また、ショートスリーブ同士がトルク伝達可能に接合されているので、スリーブを利用して回転トルクを伝達することが可能である。
【００１０】
更に、スリーブが軸方向に細分化されているので、スリーブが一体物である場合と比較して加工が容易となる。その結果、スリーブの形状精度を高めることができ、回転電気機械の出力密度を向上させた大型のロータを容易に実現することができる。
【００１１】
上記回転電気機械のロータにおいて、前記隣接するショートスリーブの前記軸方向に突き合わされた端部同士がフェースギアカップリングにより接合されていてよい。
【００１２】
これにより、ショートスリーブのフェースギア同士を噛み合わせるだけでショートスリーブ同士の円周方向の連結、円周方向の位置決め、及び自動調心が為されるので、ロータの製造作業を簡易化することができる。
【００１３】
上記回転電気機械のロータは、前記スリーブを前記軸方向の両側から挟み込んで、前記隣接するショートスリーブ同士を圧接させる、前記ロータ軸に固定された一対のエンド部材を更に備えていてよい。
【００１４】
このように一対のエンド部材で複数のショートスリーブを挟み込むことによって、複数のショートスリーブを一体化することができる。
【００１５】
上記回転電気機械のロータにおいて、前記複数のショートスリーブのうちの一つと、前記ロータ軸に固定された一対のエンド部材のうちの一つとが、トルク伝達可能に機械的に接合されている。
【００１６】
これにより、ロータの回転時にロータ軸から遊離した永久磁石がスリーブに押し付けられるので、この永久磁石のトルクがスリーブを介してロータ軸へ伝達される。
【００１７】
上記回転電気機械のロータにおいて、前記複数のショートスリーブが非磁性材料で構成されていてよい。
【００１８】
これにより、スリーブによってロータの電磁気設計に与える影響を抑えることができる。
【００２１】
また、上記第一の態様に係る回転電気機械のロータにおいて、前記複数の永久磁石の一部が、前記ロータ軸の外周面において同一円周上に並んで環状列を形成しており、前記ロータが、前記環状列の円周方向に隣接している永久磁石の間においてこれらの永久磁石と同一円周上に配置され、前記ロータ軸にトルク伝達可能に固定されたストッパを更に備えていてもよい。
【００２２】
上記のようにロータに備えられたストッパにより、ロータの回転時にロータ軸から遊離した永久磁石の円周方向への移動が阻止されるので、ロータ軸に対する永久磁石の円周方向位置が保持される。また、ロータの回転時にロータ軸から遊離した永久磁石がストッパに押し付けられるので、この永久磁石のトルクがストッパを介してロータ軸へ伝達される。このように、永久磁石がロータ軸から遊離しても永久磁石のトルクをロータ軸へ伝達することができるので、ロータの回転が高速化しても、回転電気機械は所定の性能を発揮することができる。また、ロータのバランスが崩れることに起因する振動を抑えることができる。
【００２３】
上記第一の態様に係る回転電気機械のロータにおいて、前記ストッパが非磁性材料で構成されていてよい。
【００２４】
これにより、ストッパによってロータの電磁気設計に与える影響を抑えることができる。
【００２５】
上記第一の態様に係る回転電気機械のロータにおいて、前記ストッパが、前記ロータ軸に形成されたキー溝に嵌め込まれた基部と、前記ロータ軸の外周面から半径方向に突出する頭部とを有するキーであってよい。
【００２６】
これにより、ロータ軸にトルク伝達可能に接合されたストッパを単純且つ製造容易な構造で実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、表面磁石形の永久磁石形同期回転電気機械のロータにおいて、ロータの回転を高速化しても、回転電気機械が所定の性能を発揮することのできる、永久磁石の保持構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る永久磁石形回転電気機械の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、ロータの軸方向と直交する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず、図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係る回転電気機械１００の概略構成から説明する。図１は本発明の一実施形態に係る永久磁石形回転電気機械の概略構成を示す断面図である。この図において、ロータ５は下半分のみが断面で示されている。
【００３０】
回転電気機械１００は、ステータ１とロータ５とを備えている。ステータ１は、電機子鉄心に電機子巻線が巻回されて成る（いずれも図示略）。ロータ５は、ロータ軸９と、ロータ軸９の周面を取り囲むスリーブ３と、ロータ軸９の外周面とスリーブ３の内周面との間に配置された複数の界磁用の永久磁石１１とを備えている。ロータ５はステータ１の軸心部に挿入され、ステータ１に対しロータ５が回転自在となるようにロータ軸９が軸受７に支持されている。上記構成の回転電気機械１００では、ステータ１に生じた回転磁界とロータ５に生じた界磁とにより回転トルクが発生し、ロータ５が回転する。
【００３１】
次に、ロータ５の構造について詳細に説明する。図２はロータ５の軸方向Ｘと直交する概略断面図である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、ロータ軸９の周囲には、複数の永久磁石１１が円周方向に並べられて環状列を成している。そして、複数の永久磁石１１の環状列がロータ５の軸方向Ｘに並べられている。
【００３３】
永久磁石１１の環状列には、内周面側（即ち、ロータ軸９側）がＳ極、外周側（即ち、スリーブ３側）がＮ極に磁化されたものと、外周面側がＳ極、内周面側がＮ極に磁化されたものとが、極数に応じて交互に配置されている。本実施形態においては、内周面側がＳ極に磁化された１ペアの永久磁石１１と、内周側がＮ極に磁化された１ペアの永久磁石１１とが交互に円周方向に並べられており、合計８個の永久磁石１１によって１つの環状列が形成されている。
【００３４】
内周面側がＳ極に磁化された１ペアの永久磁石１１と、内周側がＮ極に磁化された１ペアの永久磁石１１との円周方向の間に、これらの永久磁石１１と同一円周上に配置されたストッパ４が設けられている。本実施形態に係るストッパ４は、ロータ軸９に打ち込まれたキー４１である。本実施形態において、１の永久磁石１１の環状列に対し、４箇所においてストッパ４が設けられているが、ストッパ４は少なくとも１箇所に設けられていればよい。
【００３５】
キー４１は、例えば、軽量で且つ遠心力に耐えうる強度を有するチタン合金などの非磁性体材料で構成されている。ロータ軸９の外周面には、軸方向Ｘに延びる複数のキー溝９２が、円周方向に所定間隔で設けられている。キー４１の根部４１ｂはキー溝９２に嵌め込まれ、これにより、キー４１がロータ軸９に固定されている。また、このように固定されたキー４１からロータ軸９へトルクの伝達が可能である。キー４１の頭部４１ａはキー溝９２より半径方向外向きに突出しており、このキー４１の頭部４１ａは環状列を形成している永久磁石１１と同一円周上に位置している。キー４１のうち頭部４１ａが実質的にストッパ４として機能する。
【００３６】
各永久磁石１１を軸方向Ｘから見たときに、各永久磁石１１は内周側円弧と比べて外周側円弧が若干大きい扇形形状を有している。そして、キー４１を軸方向Ｘから見たときに、キー４１の少なくとも頭部４１ａも扇形形状を有している。本実施形態では、キー４１を軸方向Ｘから見たときに、キー４１の根部４１ｂも扇形形状を有するが、キー４１の根部４１ｂの形状はこれに限定されない。上記のように、ロータ５を軸方向Ｘから見たときに、ロータ軸９の周囲に配置される複数の永久磁石１１及びキー４１の頭部４１ａが扇形形状を有しているので、隣接する永久磁石１１間、及び、隣接する永久磁石１１とキー４１との間の間隙を詰めることができ、永久磁石１１の円周方向への移動をより効果的に阻止することができる。
【００３７】
ロータ５のスリーブ３は、軸方向Ｘに並ぶ複数のショートスリーブ３０から構成されている。各ショートスリーブ３０は、例えば、ニッケル合金などの遠心力に耐えうる強度を有する非磁性材料で構成されている。各ショートスリーブ３０の軸方向Ｘの寸法は、永久磁石１１の軸方向Ｘの寸法より長く、本実施形態においては、各ショートスリーブ３０の軸方向Ｘの寸法は永久磁石１１の軸方向Ｘの寸法のおよそ２倍となっている。但し、ショートスリーブ３０と永久磁石１１の軸方向Ｘの寸法関係は本実施形態に限定されない。
【００３８】
複数のショートスリーブ３０の軸方向Ｘの両端、即ち、スリーブ３の軸方向Ｘの両端には、一対のエンド部材３１，３２が設けられている。一方のエンド部材３１はロータ軸９に固定されている。他方のエンド部材３２はナット状であって、その内周に雌ネジ３２１が形成されている。この雌ネジ３２１には、ロータ軸９に形成された雄ネジ９１が螺入されている。
【００３９】
各ショートスリーブ３０は軸方向Ｘの両端部に円形の開口を有し、各開口縁には円周方向に規則的に並んだ複数の放射状に延びる歯によってフェースギア３３が形成されている。軸方向Ｘに隣接するショートスリーブ３０間では、軸方向Ｘの対向面の各々に設けられたフェースギア３３の歯が噛み合うことにより、フェースギアカップリングが形成されている。このフェースギアカップリングにより、隣接するショートスリーブ３０の円周方向の連結、円周方向の位置決め、及び自動調心が為されている。
【００４０】
軸方向Ｘに並ぶ複数のショートスリーブ３０は、一対のエンド部材３１，３２によって軸方向Ｘ両側から加圧され、隣接するショートスリーブ３０同士が軸方向Ｘに圧接されている。このようにして軸方向Ｘに隣接するショートスリーブ３０同士が、円周方向と軸方向Ｘに相対的移動不能に固定されることによって、機械的に突き合わせ接合されている。このように機械的に接合された隣接するショートスリーブ３０同士はトルクを伝達可能である。そして、このように軸方向Ｘに順次接続された複数のショートスリーブ３０によって筒状（中空軸状）のスリーブ３が形成されている。
【００４１】
続いて、上記構成のロータ５の製造方法について説明する。
【００４２】
まず、ロータ軸９にエンド部材３１を軸方向Ｘから嵌めて、エンド部材３１をロータ軸９に溶接などによって固定する。エンド部材３１はロータ軸９から半径方向に出っ張ったフランジ形状を成している。エンド部材３１の軸方向Ｘの一方側であって永久磁石１１が配置される側には、フェースギア３３が形成されている。なお、エンド部材３１は、ロータ軸９の加工により当該ロータ軸９と一体的に成形されたものであってもよい。
【００４３】
次に、ロータ軸９の周囲に複数の永久磁石１１を配置し、各永久磁石１１を接着剤等によってロータ軸９の外周面に貼りつける。続いて、ロータ軸９の各キー溝９２にキー４１が打ち込む。ここで、キー４１の外周面と永久磁石１１の外周面とが概ね面一となっていてもよいし、キー４１の外周面が永久磁石１１の外周面よりも若干半径方向外側へ位置していてもよい。
【００４４】
続いて、ロータ軸９に複数のショートスリーブ３０を順に軸方向Ｘから嵌める。ここで、最初に嵌められたショートスリーブ３０とエンド部材３１とを軸方向Ｘに突き合わせて、これらの突き合わせ面に形成されたフェースギア３３の歯を噛み合わせる。また、軸方向Ｘに並ぶショートスリーブ３０を軸方向Ｘに突き合わせて、これらの突き合わせ面に形成されたフェースギア３３の歯を噛み合わせる。ロータ軸９にショートスリーブ３０を嵌める前又は後で、ショートスリーブ３０と永久磁石１１又はキー４１との半径方向の間隙を例えば硬化樹脂材料製の充填材で埋める。
【００４５】
最後に、ロータ軸９にエンド部材３２を軸方向Ｘから嵌める。ここで、エンド部材３１及びエンド部材３２によってスリーブ３を軸方向Ｘの両側から挟み込んで加圧することによって、隣接するショートスリーブ３０同士が軸方向Ｘに圧接されるように、エンド部材３２の雌ネジ３２１をロータ軸９の雄ネジ９１にねじ込む。なお、ロータ軸９に最後に嵌められたショートスリーブ３０において、エンド部材３２と接触する面にはフェースギア３３は形成されていない。以上の工程により、ロータ５を製造することができる。
【００４６】
以上に説明したように、本実施形態の回転電気機械１００のロータ５は、ロータ軸９と、ロータ軸９に外嵌された軸方向Ｘに延びる筒状のスリーブ３と、ロータ軸９とスリーブ３との半径方向の間に設けられ、スリーブ３によってロータ軸９の周囲に保持された界磁用の複数の永久磁石１１とを備えている。そして、スリーブ３は、軸方向Ｘに並ぶ複数のショートスリーブ３０から成り、隣接するショートスリーブ３０の軸方向Ｘに突き合わされた端部同士がトルク伝達可能に機械的に接合されている。
【００４７】
回転電気機械１００のロータ５が回転すると、永久磁石１１に渦電流が生じ、同様に、スリーブ３にも渦電流が生じる。ここで、スリーブ３が軸方向Ｘに細分化された構成となっているので、スリーブ３が一体物である場合やショートスリーブ３０同士が溶接で接合されている場合と比較してスリーブ３の電気抵抗が大きく、渦電流の電流路（渦電流の流れる長さ）が短くなる。その結果、スリーブ３を流れる渦電流が全体として減少し、渦電流損の低減により、回転電気機械１００のエネルギー損失を抑えることができる。更に、渦電流による発熱も抑制できるので、スリーブ３の温度上昇による永久磁石１１の永久減磁のリスクを軽減することができる。
【００４８】
上記ロータ５では、ショートスリーブ３０同士がトルク伝達可能に接合されているので、スリーブ３を利用して回転トルクを伝達することが可能となる。
【００４９】
上記ロータ５では、スリーブ３が軸方向Ｘに細分化された構成となっているので、ロータ５の軸方向Ｘ長さが半径と比較して長尺となる場合には、スリーブ３が一体物である場合と比較して加工が容易となる。その結果、スリーブ３の形状精度を高めることができる。更に、ショートスリーブ３０同士は溶接ではなく機械的に接合されていることから、ショートスリーブ３０同士を溶接するためにその溶接熱が永久磁石１１に及ばないように溶接部を避けて永久磁石１１を配置したり、そのためにショートスリーブ３０と永久磁石１１とを精確に位置決めしたりすることが不要である。よって、回転電気機械１００の出力密度を向上させた大型のロータ５を容易に実現することができる。
【００５０】
また、本実施形態のロータ５において、隣接するショートスリーブ３０の軸方向Ｘに突き合わされた端部同士の機械的接合はフェースギアカップリングによりなされている。なお、フェースギアカップリングには、カービックカップリングやハースカップリングなどがあるが、突き合わせ面に形成されたフェースギア３３が噛み合う態様であればいずれでもよい。
【００５１】
このようにショートスリーブ３０同士の機械的接合方式としてフェースギアカップリングを用いることで、ショートスリーブ３０のフェースギア３３同士を噛み合わせるだけでショートスリーブ３０の円周方向の連結、円周方向の位置決め、及び自動調心が為される。これにより、ロータ５の製造においてスリーブ３を形成する作業を簡易化することができる。更に、フェースギアカップリングによって結合された複数のショートスリーブ３０は一体的な中空軸と等しい状態となるので、ボルトなどの他の接手に比較して高トルクの伝達が可能であり、また、ロータ５の高速回転中もショートスリーブ３０同士の相対的位置を良好に固定することができる。
【００５２】
上記のようにショートスリーブ３０同士の機械的接合方式としてフェースギアカップリングを用いることが望ましいが、機械的接合方式はこれに限定されない。ショートスリーブ３０同士の機械的接合方式は、トルク伝達可能に両者を突き合わせ接合できるものであればよい。このような機械的接合方式として、例えば、一方のショートスリーブ３０にインターナルギアを形成し、他方のショートスリーブ３０にエクスターナルギアを形成して、これらのギアの歯を噛み合わせたギアカップリングや、双方のショートスリーブ３０の突き合わせ端部にエクスターナルギアを形成し、これらのエクスターナルギアと噛み合うインターネルギアを有するカラーでショートスリーブ３０を繋ぎ合わせるギアカップリングなどを挙げることができる。
【００５３】
また、本実施形態のロータ５は、ロータ軸９に固定された一対のエンド部材３１，３２を備えている。これら一対のエンド部材３１，３２は、スリーブ３を軸方向Ｘの両側から挟み込んで、隣接するショートスリーブ３０同士を圧接させている。
【００５４】
このように一対のエンド部材３１，３２によってスリーブ３が軸方向Ｘ両側から挟み込まれることによって、隣接するショートスリーブ３０同士が軸方向Ｘに圧接され、複数のショートスリーブ３０が一体化される。このような構造によれば、ロータ５の製造において、隣接するショートスリーブ３０を個々に圧接する作業を行わなくて済むので、ロータ５の製造作業を簡易化することができる。
【００５５】
また、本実施形態のロータ５において、ロータ軸９に最初に嵌められたショートスリーブ３０と、ロータ軸９に固定されたエンド部材３１とがトルク伝達可能に機械的に接合されている。但し、ショートスリーブ３０とエンド部材３１の組み合わせは上記に限定されず、複数のショートスリーブ３０のうちの一つと、ロータ軸９に固定された一対のエンド部材３１，３２のうちの一つとが、トルク伝達可能に機械的に接合されていればよい。ここでは、エンド部材３１とショートスリーブ３０との機械的接合方式としてフェースギアカップリングが採用されているが、機械的接合方式はこれに限定されない。
【００５６】
一般に、表面磁石形の回転電気機械１００では、ロータ５の回転が高速となると、永久磁石１１に作用する遠心力によって永久磁石１１がロータ軸９の表面から遊離し（浮き上がり）、半径方向外側へ飛び出そうとする。これに対し、本実施形態のロータ５では、永久磁石１１はその半径方向外側に位置するスリーブ３によって半径方向外向きの移動が阻止され、永久磁石１１はロータ軸９の外周面に保持される。このとき、ロータ軸９の表面から遊離した永久磁石１１は、スリーブ３に押し付けられており、永久磁石１１とスリーブ３内周面との摩擦により永久磁石１１とスリーブ３とが一体となって回転する。ここで、スリーブ３とロータ軸９とがトルク伝達可能に接合されているので、ロータ５の永久磁石１１の磁界と回転磁界の極によって生じる永久磁石１１のトルク（マグネットトルク）はスリーブ３を介してロータ軸９へ伝達される。このように、永久磁石１１がロータ軸９から遊離しても、永久磁石１１のトルクを確実にロータ軸９へ伝達することができる。よって、ロータ５の回転を高速化しても、回転電気機械１００の所定の性能を得ることができる。
【００５７】
また、本実施形態のロータ５において、複数の永久磁石１１の一部が、ロータ軸９の外周面において同一円周上に並んで環状列を形成しており、この環状列の円周方向に隣接している永久磁石１１の間にストッパ４が設けられている。ストッパ４は、環状列を成す永久磁石１１と同一円周上に配置されており、ロータ軸９にトルク伝達可能に固定されている。
【００５８】
前述の通りロータ５の回転時に遠心力によってロータ軸９の表面から遊離した永久磁石１１は、永久磁石１１とロータ軸９との間にトルクに起因する剪断力が生じ、永久磁石１１がロータ軸９の外周面上を円周方向へ移動しようとする。これに対し、本実施形態に係るロータ５では、ストッパ４（キー４１の頭部４１ａ）によって永久磁石１１のロータ軸９に対する円周方向への移動が阻止されるので、ロータ軸９に対する永久磁石１１の円周方向位置が保持される。これにより、ロータ５の良好な回転バランスが維持され、回転電気機械１００の電気的な制御が安定的に維持される。
【００５９】
そして、上記のようにロータ軸９の表面から遊離した永久磁石１１はロータ軸９の表面から遊離した永久磁石１１はストッパ４に押し付けられており、永久磁石１１のトルクはストッパ４を介してロータ軸９へ伝達される。このように、永久磁石１１がロータ軸９から遊離しても、永久磁石１１のトルクを確実にロータ軸９へ伝達することができる。よって、ロータ５の回転を高速化しても、回転電気機械１００の所定の性能を得ることができる。
【００６０】
また、本実施形態のロータ５では、上記ストッパ４が、ロータ軸９に形成されたキー溝９２に嵌め込まれた根部４１ｂと、ロータ軸９の外周面から半径方向に突出する頭部４１ａとを有するキー４１として実現されている。
【００６１】
このようにして、ロータ軸９にトルク伝達可能に接合されたストッパ４を単純且つ製造容易な構造とすることができる。但し、本発明に係るストッパ４はキー４１に限定されず、ロータ軸９に対しトルク伝達可能に固定されており、且つ、永久磁石１１の円周方向の移動を阻止することができる部材であればよい。
【００６２】
また、本実施形態のロータ５において、各ショートスリーブ３０及びストッパ４は、いずれも非磁性材料で構成されている。これにより、スリーブ３やストッパ４によってロータ５の電磁気設計に与える影響を抑えることができる。特に、ショートスリーブ３０の材料として、電気抵抗が小さいものを選ぶと、渦電流による発熱をより効果的に抑制することができる。
【００６３】
以上に本発明の好適な実施形態を説明した。この説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【符号の説明】
【００６４】
１      ：ステータ
３      ：スリーブ
４      ：ストッパ
４１  ：キー
４１ａ：頭部
４１ｂ：根部
５      ：ロータ
９      ：ロータ軸
１１    ：永久磁石
３０    ：ショートスリーブ
３１    ：エンド部材
３２    ：エンド部材
３３    ：フェースギア
９２    ：キー溝
１００  ：回転電気機械
【図１】
0006618768.tif 000002
【図２】
0006618768.tif 000003