(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に配列した複数の孔が形成された回転子コアと、
前記複数の孔のうちの一部の孔に挿入された複数の永久磁石と、
を備え、
前記複数の孔は、前記複数の永久磁石がそれぞれ挿入された複数の第１孔と、前記複数の永久磁石が挿入されていない複数の第２孔と、を含んでおり、
前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
前記回転子コアは、前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
前記複数のコア部のうち前記周方向において隣り合う２つのコア部の間には、前記複数の第２孔のうちの１つの第２孔が配置されており、
前記２つのコア部のそれぞれは、前記１つの第２孔に面した縁部を有しており、
非磁性材料を用いて形成され、前記１つの第２孔を横切って前記２つのコア部同士を接続する、軸方向に延伸した板状の保持部材をさらに備え、
前記２つのコア部のそれぞれの前記縁部には、凹部が形成されており、
前記保持部材は、前記凹部に嵌め込まれており、
前記保持部材は、径方向を向いた第１表面と、前記周方向を向いた第２表面と、を有しており、
前記保持部材の前記周方向における端部において、前記第１表面は前記凹部と接触しており、前記第２表面は前記凹部から離れている回転子。
【請求項２】
周方向に配列した複数の孔が形成された回転子コアと、
前記複数の孔のうちの一部の孔に挿入された複数の永久磁石と、
を備え、
前記複数の孔は、前記複数の永久磁石がそれぞれ挿入された複数の第１孔と、前記複数の永久磁石が挿入されていない複数の第２孔と、を含んでおり、
前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
前記回転子コアは、前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
前記複数のコア部のうち前記周方向において隣り合う２つのコア部の間には、前記複数の第２孔のうちの１つの第２孔が配置されており、
前記２つのコア部のそれぞれは、前記１つの第２孔に面した縁部を有しており、
非磁性材料を用いて形成され、前記１つの第２孔を横切って前記２つのコア部同士を接続し、前記周方向に圧縮された状態で設けられる、軸方向に延伸したばね板形状の保持部材をさらに備えている回転子。
【請求項３】
前記２つのコア部のそれぞれの前記縁部には、凹部が形成されており、
前記保持部材は、前記凹部に嵌め込まれている請求項２に記載の回転子。
【請求項４】
前記保持部材は、径方向を向いた第１表面と、前記周方向を向いた第２表面と、を有しており、
前記保持部材の前記周方向における端部において、前記第１表面は前記凹部と接触しており、前記第２表面は前記凹部から離れている請求項３に記載の回転子。
【請求項５】
前記保持部材は、軸方向に沿って見たとき前記周方向又はこの接線方向に長手方向を有する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項６】
前記複数の孔の数は、前記複数の永久磁石の数の２倍である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項７】
前記保持部材は、径方向における前記縁部の中心部よりも内周側に設けられている請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項８】
前記保持部材は、前記１つの第２孔に複数設けられている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項９】
前記回転子コアは、
前記複数のコア部よりも内周側に配置された円環状の回転子コアバックと、
前記回転子コアバックから外周側に突出して前記保持部材に接続された突起と、をさらに有している請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１０】
前記回転子コアバックと前記突起とは、別部材である請求項９に記載の回転子。
【請求項１１】
前記複数の永久磁石は、前記１つの第２孔を挟んで前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されている請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１２】
前記保持部材の径方向寸法は、周方向位置によって異なる請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１３】
前記保持部材は、軸方向において分割されている請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１４】
前記保持部材には、軸方向に貫通した孔が形成されている請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１５】
軸方向において前記回転子コアの外側に設けられた端板をさらに備え、
前記保持部材の前記軸方向における端部は、前記端板と接続されている請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１６】
前記保持部材及び前記端板を軸方向に貫通し、前記保持部材と前記端板とを締結するボルトをさらに備える請求項１５に記載の回転子。
【請求項１７】
前記第２孔の幅は、外周側から内周側に向かって段階的に広くなっている請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１８】
前記第２孔の幅は、外周側から内周側に向かって連続的に広くなっている請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項１９】
前記複数のコア部のそれぞれには、前記複数の永久磁石のうちの１つの永久磁石が設けられており、
前記複数のコア部のそれぞれは、前記１つの永久磁石の一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記１つの永久磁石の他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
前記回転子コアは、
前記複数のコア部よりも内周側に配置された円環状の回転子コアバックと、
前記回転子コアバックと前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部とを連結する連結部と、を有している請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項２０】
前記保持部材は、ばね板形状を有している請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項２１】
請求項１〜請求項２０のいずれか一項に記載の回転子と、固定子と、を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転子及びそれを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、埋込磁石式モータが記載されている。この埋込磁石式モータにおけるロータの環状の表面には、モータ極数Ｐの１／２個の長方形状のスリットと、スリットと同数の長方形状の永久磁石とが、周方向に交互に配置されている。各々のスリットと永久磁石との間には、Ｐ箇所のセグメント領域が形成されている。セグメント領域は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とに交互に磁化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２００４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成では、隣り合う２つのセグメント領域の間にスリットが形成されているため、ロータコアの強度が低下してしまうという課題があった。【０００５】
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、回転子コアの強度低下を抑制できる回転子及び回転電機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】
本開示に係る回転子は、周方向に配列した複数の孔が形成された回転子コアと、前記複数の孔のうちの一部の孔に挿入された複数の永久磁石と、を備え、前記複数の孔は、前記複数の永久磁石がそれぞれ挿入された複数の第１孔と、前記複数の永久磁石が挿入されていない複数の第２孔と、を含んでおり、前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、前記回転子コアは、前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、前記複数のコア部のうち前記周方向において隣り合う２つのコア部の間には、前記複数の第２孔のうちの１つの第２孔が配置されており、前記２つのコア部のそれぞれは、前記１つの第２孔に面した縁部を有しており、非磁性材料を用いて形成され、前記１つの第２孔を横切って前記２つのコア部同士を接続する保持部材をさらに備えている。
本開示に係る回転電機は、本開示に係る回転子と、固定子と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、回転子コアの強度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の比較例１に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の比較例１に係る回転子を備えた回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の比較例２に係る回転子を備えた回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る回転子の保持部材及びその周囲を拡大して示す図である。
【図６】実施の形態１の変形例１−１に係る回転子の保持部材及びその周囲を拡大して示す図である。
【図７】実施の形態１の変形例１−２に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態１の変形例１−３に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図９】実施の形態１の変形例１−４に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の変形例２−１に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２の変形例２−２に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２の変形例２−３に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１４】実施の形態３に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１５】実施の形態３の比較例に係る回転子の保持部材及びその周囲を拡大して示す図である。
【図１６】実施の形態３の変形例３−１に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１７】実施の形態４に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１８】実施の形態４の変形例４−１に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図１９】実施の形態４の変形例４−２に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図２０】実施の形態４の変形例４−３に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【図２１】実施の形態５に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２２】実施の形態５の変形例５−１に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２３】実施の形態５の変形例５−２に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２４】実施の形態５の変形例５−３に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２５】実施の形態６に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２６】実施の形態６の変形例６−１に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２７】実施の形態６の変形例６−２に係る回転子の構成を示す分解斜視図である。
【図２８】実施の形態７に係る回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１に係る回転子及び回転電機について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転電機１００を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。ここで、回転電機１００における回転子２０の軸心に沿う方向を軸方向とする。軸方向に垂直な回転子２０の断面において、回転子２０の半径に沿う方向を径方向とする。回転子２０の回転方向に沿う方向、すなわち、上記断面において回転子２０の軸心を中心とした円周に沿う方向を周方向とする。上記断面において、上記円周の接線に沿う方向を接線方向とする。
【００１０】
図１に示すように、回転電機１００は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在に設けられた回転子２０と、を有している。固定子１０は、磁気的ギャップとなる空隙１５を介して回転子２０の外周を囲むように設けられている。固定子１０は、固定子コア１１と、複数の巻線１４と、を有している。固定子コア１１は、円環状に形成されたコアバック１２と、コアバック１２から内周側に向かって突出した複数のティース１３と、を有している。複数の巻線１４は、複数のティース１３にそれぞれ巻き付けられている。図１に示す構成では、１２個のティース１３と１２個の巻線１４とが設けられている。本実施の形態では、それぞれ円弧状に形成された複数のコアブロックが円環状に連結されることによりコアバック１２が構成されているが、コアバック１２は一体に形成されていてもよい。また、コアバック１２と各ティース１３とが分離して形成されていてもよい。
【００１１】
回転子２０は、回転子コア２１と、回転子コア２１の内部に設けられた複数の永久磁石２２と、回転子コア２１の内周側に設けられたシャフト２３と、を有している。回転子２０は、回転子コア２１の内部に複数の永久磁石２２が放射状に配置された縦埋込型の埋込磁石型回転子である。縦埋込型の埋込磁石型回転子は、スポーク型回転子と呼ばれる場合もある。回転子２０は、永久磁石２２の個数が磁極数よりも少ないコンシクエントポール型の回転子である。回転子２０は、磁極数をｐとしたとき、ｐ／２個の永久磁石２２を有している。ここで、ｐは２以上の偶数である。図１に示す構成では、回転子２０の磁極数ｐは１０であるため、永久磁石２２の個数は５個である。本実施の形態及び後述する各実施の形態では、磁極数ｐが１０である回転子２０を例示しているが、回転子２０の磁極数ｐは、２以上８以下又は１２以上であってもよい。
【００１２】
回転子コア２１は、例えば、複数のコア板が軸方向に積層された構成を有している。回転子コア２１には、軸方向に貫通した複数の孔３０が形成されている。複数の孔３０は、回転子２０の周方向に配列している。軸方向に垂直な断面において、複数の孔３０のそれぞれは、長手方向が径方向に沿うように放射状に配置されている。孔３０の数は、回転子２０の磁極数と等しいｐ個である。つまり、孔３０の数は、永久磁石２２の数の２倍である。
【００１３】
複数の孔３０のうちの一部の孔には、軸方向に延伸した永久磁石２２が挿入されている。すなわち、複数の孔３０には、永久磁石２２が挿入された複数の第１孔３１と、永久磁石２２が挿入されていない複数の第２孔３２と、が含まれている。第１孔３１の数及び第２孔３２の数は、いずれもｐ／２個である。図１に示す構成では、磁極数ｐが１０であるため、第１孔３１の数及び第２孔３２の数は、いずれも５個である。複数の第１孔３１と複数の第２孔３２とは、回転子２０の周方向において１つずつ交互に配列している。つまり、複数の第１孔３１と複数の第２孔３２とは、回転子２０の軸心を中心とした同一円周上に１つずつ交互に配列している。
【００１４】
複数の第１孔３１にそれぞれ挿入されている複数の永久磁石２２は、回転子２０の軸方向に垂直な断面において放射状に配置されている。同断面において、永久磁石２２の長手方向は、回転子２０の径方向に沿っている。複数の永久磁石２２は、周方向に配列している。第２孔３２を挟んで周方向に隣り合う２つの永久磁石２２は、第２孔３２を挟んで周方向において対向する２つの磁極面が異極となるように着磁されている。例えば、複数の永久磁石２２のそれぞれは、図１で反時計回り方向を向いた磁極面がＮ極となり、図１で時計回り方向を向いた磁極面がＳ極となるように着磁されている。永久磁石２２のそれぞれの磁化方向は、回転子２０の周方向に沿っている。永久磁石２２のそれぞれは、接着剤等を用いて、回転子コア２１に対して固定されている。
【００１５】
第１孔３１は、径方向において外側、すなわち径方向において固定子１０側に向かって開口した外周側開口部３３と、径方向において内側、すなわち径方向においてシャフト２３側に向かって開口した内周側開口部３４と、を有している。つまり、第１孔３１は、径方向において外側及び内側の双方に開口している。外周側開口部３３は、回転子コア２１の外周部において、周方向の磁路における磁気的空隙となる。内周側開口部３４は、回転子コア２１の内周部において、周方向の磁路における磁気的空隙となる。
【００１６】
第２孔３２は、径方向において外側、すなわち径方向において固定子１０側に向かって開口した外周側開口部３５と、径方向において内側、すなわち径方向においてシャフト２３側に向かって開口した内周側開口部３６と、を有している。つまり、第２孔３２は、径方向において外側及び内側の双方に開口している。外周側開口部３５は、回転子コア２１の外周部において、周方向の磁路における磁気的空隙となる。内周側開口部３６は、回転子コア２１の内周部において、周方向の磁路における磁気的空隙となる。第２孔３２の内部には、樹脂、非磁性金属等の非磁性材料を用いて形成された非磁性部材が挿入されていてもよい。あるいは、第２孔３２の内部は空間であってもよい。
【００１７】
本実施の形態の回転子コア２１は、互いに分離された複数のコア部４０を有している。複数のコア部４０は、周方向に並列している。コア部４０の個数は、ｐ／２個である。図１に示す構成では、磁極数ｐが１０であるため、コア部４０の個数は５個である。周方向において隣り合う２つのコア部４０の間には、１つの第２孔３２が配置されている。言い換えれば、コア部４０のそれぞれは、周方向において互いに隣り合う２つの第２孔３２に挟まれている。コア部４０のそれぞれには、１つの第１孔３１が設けられている。つまり、コア部４０のそれぞれには、１つの永久磁石２２が設けられている。
【００１８】
複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２のＮ極側に位置する第１コア部４５と、永久磁石２２のＳ極側に位置する第２コア部４６と、に分割されている。第１コア部４５と第２コア部４６とは、接着剤等を用いて、永久磁石２２を挟んで貼り合わされている。第１コア部４５は、永久磁石２２のＮ極と接しているため、Ｎ極に磁化されている。第２コア部４６は、永久磁石のＳ極と接しているため、Ｓ極に磁化されている。
【００１９】
コア部４０のそれぞれは、内周部４０ａ、外周部４０ｂ、及び一対の縁部４０ｃ、４０ｄを備えた部分円環状の形状を有している。内周部４０ａ及び外周部４０ｂのそれぞれは、軸方向に沿って見たとき、回転子２０の軸心を中心とした円弧状に形成されている。一対の縁部４０ｃ、４０ｄのそれぞれは、軸方向に沿って見たとき、概ね径方向に沿った直線状に形成されている。縁部４０ｃは、コア部４０の周方向一端側に配置された第２孔３２に面している。縁部４０ｄは、コア部４０の周方向他端側に配置された第２孔３２に面している。あるコア部４０の縁部４０ｃと、当該コア部４０と周方向に隣り合う別のコア部４０の縁部４０ｄとは、第２孔３２を挟んで対向している。ここで、図１に示す構成では、外周部４０ｂが回転子２０の軸心を中心とした円弧状に形成されているが、外周部４０ｂは、必ずしも回転子２０の軸心を中心とした円弧状に形成されていなくてもよい。例えば、外周部４０ｂは、回転子２０の軸心から外れた位置を中心とした円弧状に形成されていてもよい。
【００２０】
縁部４０ｃには、凹部４１が形成されている。凹部４１は、軸方向に沿って見ると、矩形状に凹んでいる。同様に、縁部４０ｄには、凹部４２が形成されている。凹部４２は、軸方向に沿って見ると、矩形状に凹んでいる。凹部４１及び凹部４２はいずれも、軸方向に沿って延伸した溝状に形成されている。
【００２１】
回転子２０は、径方向においてシャフト２３と複数のコア部４０のそれぞれとの間に設けられた非磁性部材５０をさらに有している。図１では、非磁性部材５０にハッチングを付している。非磁性部材５０は、シャフト２３の外周を囲むように環状に形成された環状部５１と、環状部５１から第２孔３２に沿って径方向外側に突出した複数の突出部５２と、を有している。環状部５１は、シャフト２３の外周面と、各コア部４０の内周部４０ａと、の間に形成されている。複数の突出部５２のそれぞれは、径方向において第２孔３２の途中まで、例えば後述する保持部材６０まで延びている。非磁性部材５０は、樹脂、非磁性金属などの非磁性材料を用いて形成されている。非磁性部材５０が設けられていることにより、シャフト２３と複数のコア部４０のそれぞれとが一体化している。非磁性部材５０に代えて、空間すなわち空気層が設けられていてもよい。
【００２２】
回転子２０は、さらに保持部材６０を有している。保持部材６０は、第２孔３２を周方向に横切って、第２孔３２を挟んで隣り合う２つのコア部４０同士を接続するように構成されている。第２孔３２を挟んで隣り合う２つのコア部４０は、保持部材６０を介して互いに支持される。保持部材６０の個数は、ｐ／２個である。図１に示す構成では、磁極数ｐが１０であるため、保持部材６０の個数は５個である。保持部材６０は、樹脂、非磁性金属などの非磁性材料を用いて形成されている。保持部材６０は、主に、コア部４０のそれぞれが周方向に移動することを抑制する部材である。
【００２３】
保持部材６０は、軸方向に延伸した板状の形状を有している。軸方向に沿って見たとき、保持部材６０は、長方形状の形状を有している。軸方向に沿って見たときの保持部材６０の長手方向は、回転子２０の周方向又は回転子２０の接線方向に沿っている。保持部材６０の一方の端部６０ａは、第２孔３２を挟んで隣り合う２つのコア部４０のうち、一方のコア部４０に形成された凹部４１に嵌め込まれている。保持部材６０の他方の端部６０ｂは、他方のコア部４０に形成された凹部４２に嵌め込まれている。また、保持部材６０は、非磁性部材５０の突出部５２の先端部とも接続されている。
【００２４】
次に、本実施の形態の効果について説明する。図２は、本実施の形態の比較例１に係る回転子２００を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２に示すように、本比較例の回転子２００は、少なくとも、第２孔３２が外周側開口部３５及び内周側開口部３６を有していない点で、図１に示した回転子２０と異なっている。本比較例の回転子２００では、第２孔３２の径方向外側は接続部２０１によって閉じられており、第２孔３２の径方向内側は接続部２０２によって閉じられている。
【００２５】
図３は、比較例１に係る回転子２００を備えた回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図３では、固定子１０に鎖交してトルクに寄与する有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路を通る周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。図３に示すように、第２孔３２の径方向外側及び径方向内側は、それぞれ接続部２０１及び接続部２０２によって閉じられている。接続部２０１及び接続部２０２の磁気抵抗は、空隙１５の磁気抵抗よりも非常に低い。このため、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路が積極的に形成され、固定子１０に磁束を鎖交させる磁路が形成されにくくなる。これにより、永久磁石２２の使用量に対して、接続部２０１及び接続部２０２を通る周方向漏洩磁束Φ２が相対的に多くなってしまうため、空隙１５を通って固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１が少なくなってしまう。
【００２６】
回転電機のトルク出力を向上させるためには、周方向漏洩磁束Φ２を減少させ、有効磁束Φ１を増加させる必要がある。図４は、本実施の形態の比較例２に係る回転子を備えた回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図４では、図３と同様に、有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。図４に示す構成では、第２孔３２の径方向外側及び径方向内側には、それぞれ外周側開口部３５及び内周側開口部３６が形成されている。これにより、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路における磁気抵抗が高くなるため、周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるとともに、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１を増加させることができる。したがって、回転電機のトルク出力を向上させることができる。
【００２７】
しかしながら、図４に示す構成では、隣り合うコア部４０同士が分離されているため、回転子コア２１の強度が低下してしまう。したがって、回転子２０が回転し始める回転開始時、回転子２０の回転中、及び、回転中の回転子２０が停止する回転停止時に、回転子コア２１に加わる外力によってコア部４０が移動してしまい、各コア部４０の位置にずれが生じてしまうおそれがある。
【００２８】
これに対し、図１に示した本実施の形態の構成では、周方向において隣り合うコア部４０同士が保持部材６０によって接続されているため、回転子コア２１の強度低下を抑制できる。このため、コア部４０が外力によって例えば周方向に移動してしまうのを抑制でき、コア部４０の位置にずれが生じてしまうのを抑制できる。以上のように、本実施の形態によれば、トルク出力の向上と回転子コア２１の強度低下の抑制とを両立させることができる。
【００２９】
また、本実施の形態では、隣り合う２つのコア部４０のうち一方のコア部４０の凹部４１には保持部材６０の端部６０ａが嵌め込まれ、他方のコア部４０の凹部４２には保持部材６０の端部６０ｂが嵌め込まれている。これにより、回転子コア２１の強度低下をより確実に抑制できる。さらに、磁極間の位置決めを容易に行うことができるため、磁極位置のばらつきにより生じるトルク脈動を抑制することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、非磁性部材５０の突出部５２よりも外周側に保持部材６０が設けられている。このため、非磁性部材５０にクラック等が生じて非磁性部材５０が破断したとしても、非磁性部材５０の破片が第２孔３２を通って空隙１５に飛び出してしまうことを保持部材６０によって防ぐことができる。
【００３１】
本実施の形態に係る回転子２０の保持部材６０について、より詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る回転子２０の保持部材６０及びその周囲を拡大して示す図である。図５に示すように、保持部材６０は、回転子２０の周方向又は回転子２０の接線方向に沿って延びており、第２孔３２を挟んで隣り合う２つのコア部４０を接続している。保持部材６０は、径方向を向いた第１表面６０ｃ及び第１表面６０ｄと、周方向を向いた第２表面６０ｅ及び第２表面６０ｆと、を有している。
【００３２】
保持部材６０の第１表面６０ｃ及び第１表面６０ｄは、端部６０ａにおいて、凹部４１の表面と接触している。また、保持部材６０の第１表面６０ｃ及び第１表面６０ｄは、端部６０ｂにおいて、凹部４２の表面と接触している。
【００３３】
一方、保持部材６０の第２表面６０ｅは、凹部４１の表面から離れている。第２表面６０ｅと凹部４１の表面との間には、周方向隙間４３が形成されている。同様に、保持部材６０の第２表面６０ｆは、凹部４２の表面から離れている。第２表面６０ｆと凹部４２の表面との間には、周方向隙間４４が形成されている。
【００３４】
回転子２０の回転開始時、回転中、及び回転停止時における保持部材６０には、保持部材６０の両側のコア部４０から加えられる力により、図５中の両矢印で示すように回転子２０の周方向に沿った応力が生じる。回転子２０の回転及び停止が繰り返されると、保持部材６０には上記応力が繰り返し生じる。また、回転子２０の製造工程において凹部４１及び凹部４２に保持部材６０が挿入される際にも、保持部材６０には、回転子２０の周方向に沿った圧縮応力が生じる。仮に、周方向隙間４３及び周方向隙間４４が形成されていない場合、保持部材６０に生じるこれらの応力はより大きくなる。このため、保持部材６０の劣化及び破断が促進されてしまう可能性がある。
【００３５】
これに対し、本実施の形態では、保持部材６０と凹部４１との間には周方向隙間４３が形成され、保持部材６０と凹部４２との間には周方向隙間４４が形成されている。このため、回転子２０の回転開始時、回転中、及び回転停止時において、周方向に沿った応力が保持部材６０に生じるのを緩和することができる。また、回転子２０の製造工程において凹部４１及び凹部４２に保持部材６０が挿入される際にも、周方向に沿った圧縮応力が保持部材６０に生じるのを緩和することができる。したがって、保持部材６０の劣化及び破断を抑制することができる。
【００３６】
図６は、本実施の形態の変形例１−１に係る回転子２０の保持部材６０及びその周囲を拡大して示す図である。図６に示すように、保持部材６０は、径方向における縁部４０ｃの中心部４０ｃ１、及び径方向における縁部４０ｄの中心部４０ｄ１のそれぞれよりも内周側に設けられている。
【００３７】
保持部材６０が導体である場合、固定子１０からの電機子磁束が保持部材６０に鎖交すると渦電流損が発生し、回転電機１００の出力が低下する。このため、特に保持部材６０が導体である場合には、保持部材６０は、中心部４０ｃ１及び中心部４０ｄ１のそれぞれよりも内周側に設けられるのが望ましい。例えば、保持部材６０は、中心部４０ｃ１及び中心部４０ｄ１のそれぞれよりも内周側のみに配置される。
【００３８】
回転子コア２１は磁性体であり、保持部材６０は非磁性体であるため、保持部材６０が第２孔３２の内周寄りに配置されているほど、固定子１０からの電機子磁束が回転子コア２１に鎖交しやすくなる。このため、本変形例の構成によれば、電機子磁束が保持部材６０に鎖交するのを抑制することができ、保持部材６０に発生する渦電流損を低減することができる。
【００３９】
また、保持部材６０に大きい遠心力が作用すると、保持部材６０に撓みが生じることにより、保持部材６０が凹部４１及び凹部４２から脱落してしまうおそれがある。これに対し、本変形例では保持部材６０が中心部４０ｃ１及び中心部４０ｄ１のそれぞれよりも内周側に設けられているため、保持部材６０に作用する遠心力が小さくなる。このため、保持部材６０の脱落を防ぐことができる。
【００４０】
図７は、本実施の形態の変形例１−２に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図７に示すように、回転子２０の接線方向における第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって広くなっている。回転子２０の接線方向における第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって連続的に、例えば直線的又は曲線的に広くなっている。インナーロータ形の回転子２０では、固定子１０からの距離が遠い内周側では周方向漏洩磁束Φ２が多く、固定子１０からの距離が近い外周側では周方向漏洩磁束Φ２が少ない。本変形例の構成では、周方向漏洩磁束Φ２が多い内周側での第２孔３２の幅が広くなっているため、周方向漏洩磁束Φ２を効果的に低減できる。これにより、有効磁束Φ１を増加させることができるため、回転電機のトルク出力を高めることができる。本変形例では、第２孔３２の幅が外周側から内周側に向かって直線的に広くなっているが、第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって段階的に広くなっていてもよい。
【００４１】
回転子コア２１は、円環状の回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４と複数のコア部４０のそれぞれとを連結する連結部２５と、を有している。回転子コアバック２４は、シャフト２３よりも外周側であって複数のコア部４０よりも内周側に配置されている。連結部２５は、回転子コアバック２４から径方向外側に突出し、コア部４０に接続されている。
【００４２】
複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２のＮ極側に位置する第１コア部４５と、永久磁石２２のＳ極側に位置する第２コア部４６と、を有している。連結部２５は、コア部４０のそれぞれの第１コア部４５に接続されている。すなわち、複数の第１コア部４５は、連結部２５及び回転子コアバック２４を介して磁気的に接続されている。一方、コア部４０のそれぞれの第２コア部４６に対しては、連結部２５が直接には接続されていない。第２コア部４６は、永久磁石２２を挟んで隣接する第１コア部４５を介してのみ、連結部２５及び回転子コアバック２４に接続されている。
【００４３】
本変形例では、回転子コアバック２４及び連結部２５が設けられているため、第２孔３２は径方向内側には開口されていない。しかしながら、複数の第１コア部４５は同極に磁化されているため、複数の第１コア部４５同士が連結部２５及び回転子コアバック２４を介して接続されていたとしても、連結部２５及び回転子コアバック２４を磁路とした周方向漏洩磁束Φ２は増加せず、回転電機１００のトルク出力の低下も生じない。
【００４４】
第２孔３２のそれぞれにおいて、非磁性部材５０は、回転子コアバック２４よりも外周側であって保持部材６０よりも内周側に形成されている。
【００４５】
本変形例では、複数のコア部４０が連結部２５及び回転子コアバック２４を介して一体化するため、磁極同士の配置間隔の製造誤差を低減することができ、回転子２０の生産性を向上させることができる。
【００４６】
また、本変形例では、回転子２０の回転開始時、回転中、及び回転停止時において、連結部２５を含む図７中の破線で囲んだ部分には大きな応力が発生し得る。しかしながら、本変形例では、保持部材６０が設けられているため、コア部４０のそれぞれの周方向への動きを減少させることができる。したがって、連結部２５等に発生する応力を緩和することができるため、応力集中による連結部２５の破断を防ぐことができる。
【００４７】
図８は、本実施の形態の変形例１−３に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図８に示す構成では、回転子２０の接線方向における第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって段階的に広くなっている。第２孔３２は、第１部分３２ａと、第１部分３２ａよりも内周側に位置する第２部分３２ｂと、を有している。回転子２０の接線方向における第２部分３２ｂの幅は、同方向における第１部分３２ａの幅よりも広くなっている。第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって２段階に変化している。保持部材６０は、第２部分３２ｂに設けられている。
【００４８】
図９は、本実施の形態の変形例１−４に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図９に示す構成では、図８に示した構成と同様に、回転子２０の接線方向における第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって段階的に広くなっている。第２孔３２は、第１部分３２ａと、第１部分３２ａよりも内周側に位置する第２部分３２ｂと、第２部分３２ｂよりもさらに内周側に位置する第３部分３２ｃと、を有している。回転子２０の接線方向における第２部分３２ｂの幅は、同方向における第１部分３２ａの幅よりも広くなっている。回転子２０の接線方向における第３部分３２ｃの幅は、同方向における第２部分３２ｂの幅よりも広くなっている。第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって３段階に変化している。保持部材６０は、第２部分３２ｂに設けられている。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０は、周方向に配列した複数の孔３０が形成された回転子コア２１と、複数の孔３０のうちの一部の孔に挿入された複数の永久磁石２２と、を備えている。複数の孔３０は、複数の永久磁石２２がそれぞれ挿入された複数の第１孔３１と、複数の永久磁石２２が挿入されていない複数の第２孔３２と、を含んでいる。複数の第１孔３１及び複数の第２孔３２は、周方向において１つずつ交互に配列している。回転子コアは、周方向に配列した複数のコア部４０を有している。複数のコア部４０のうち周方向において隣り合う２つのコア部４０の間には、複数の第２孔３２のうちの１つの第２孔３２が配置されている。上記２つのコア部４０の一方は、上記１つの第２孔３２に面した縁部４０ｃを有している。上記２つのコア部４０の他方は、上記１つの第２孔３２に面した縁部４０ｄを有している。回転子２０は、非磁性材料を用いて形成され上記１つの第２孔３２を横切って上記２つのコア部４０同士を接続する保持部材６０をさらに備えている。
【００５０】
この構成によれば、周方向において隣り合うコア部４０同士が保持部材６０によって接続されているため、回転子コア２１の強度低下を抑制できる。このため、外力によってコア部４０が移動してしまうのを抑制でき、コア部４０の位置にずれが生じてしまうのを抑制できる。
【００５１】
本実施の形態に係る回転子２０において、縁部４０ｃには、凹部４１が形成されている。縁部４０ｄには、凹部４２が形成されている。保持部材６０は、凹部４１及び凹部４２のそれぞれに嵌め込まれている。この構成によれば、保持部材６０の端部６０ａ及び端部６０ｂがそれぞれ凹部４１及び凹部４２に嵌め込まれているため、回転子コア２１の強度低下をより確実に抑制できるとともに、磁極間の位置決めを容易に行うことができる。
【００５２】
本実施の形態に係る回転子２０において、保持部材６０は、径方向を向いた第１表面６０ｃ及び第１表面６０ｄと、周方向を向いた第２表面６０ｅ及び第２表面６０ｆと、を有している。保持部材６０の周方向における端部６０ａにおいて、第１表面６０ｃ及び第１表面６０ｄは凹部４１と接触しており、第２表面６０ｅは凹部４１から離れている。保持部材６０の周方向における端部６０ｂにおいて、第１表面６０ｃ及び第１表面６０ｄは凹部４２と接触しており、第２表面６０ｆは凹部４２から離れている。この構成によれば、周方向に沿った応力が保持部材６０に生じるのを緩和することができるため、保持部材６０の劣化及び破断を抑制することができる。
【００５３】
本実施の形態に係る回転子２０において、複数の孔３０の数は、複数の永久磁石２２の数の２倍である。この構成によれば、永久磁石２２の使用量を削減することができるため、回転子２０の製造コストを削減することができる。
【００５４】
本実施の形態に係る回転子２０において、保持部材６０は、径方向における縁部４０ｃの中心部４０ｃ１及び径方向における縁部４０ｄの中心部４０ｄ１よりも内周側に設けられている。この構成によれば、保持部材６０に発生する渦電流損を低減することができる。
【００５５】
本実施の形態に係る回転子２０において、複数の永久磁石２２は、１つの第２孔３２を挟んで周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されている。
【００５６】
本実施の形態に係る回転子２０において、第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって段階的に広くなっている。この構成によれば、固定子１０からの距離が遠い内周側での周方向漏洩磁束Φ２を低減できるため、有効磁束Φ１を増加させることができ、回転電機１００のトルク出力を高めることができる。
【００５７】
本実施の形態に係る回転子２０において、第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって連続的に広くなっている。この構成によれば、固定子１０からの距離が遠い内周側での周方向漏洩磁束Φ２を低減できるため、有効磁束Φ１を増加させることができ、回転電機１００のトルク出力を高めることができる。
【００５８】
本実施の形態に係る回転子２０において、複数のコア部４０のそれぞれには、複数の永久磁石２２のうちの１つの永久磁石２２が設けられている。複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２の一方の磁極面側に位置する第１コア部４５と、永久磁石２２の他方の磁極面側に位置する第２コア部４６と、を有している。回転子コア２１は、複数のコア部４０よりも内周側に配置された円環状の回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４と複数のコア部４０のそれぞれの第１コア部４５とを連結する連結部２５と、を有している。この構成によれば、複数のコア部４０が連結部２５及び回転子コアバック２４を介して一体化するため、磁極同士の配置間隔の製造誤差を低減することができ、回転子２０の生産性を向上させることができる。
【００５９】
本実施の形態に係る回転電機１００は、本実施の形態に係る回転子２０と、固定子１０と、を備えている。この構成によれば、上記のような効果が得られる回転電機１００を実現できる。
【００６０】
実施の形態２．
実施の形態２に係る回転子について説明する。図１０は、本実施の形態に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１０では示していないが、回転子２０の周囲には、空隙１５を介して固定子１０が配置される。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図１０に示すように、回転子２０は、円環状の回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４から径方向外側に突出した複数の突起２６と、を有している。回転子コアバック２４は、複数のコア部４０よりも内周側に設けられている。シャフト２３は、回転子コアバック２４に対し、焼嵌め、圧入等により接合されている。突起２６は、径方向に沿って延伸し、保持部材６０に接続されている。保持部材６０において径方向内側を向いた第１表面６０ｃには、凹部６１が形成されている。凹部６１には、突起２６の先端部が嵌め込まれている。これにより、保持部材６０は、突起２６を介して回転子コアバック２４に接続されている。
【００６２】
回転子コアバック２４及び突起２６は、少なくとも軸方向と垂直な断面において、継ぎ目なく一体に形成されている。回転子コアバック２４及び突起２６は、板材を軸方向に積層させることによって形成されていてもよいし、バルク材を削ることによって形成されていてもよい。回転子コアバック２４及び突起２６は、磁性材料及び非磁性材料のいずれで形成されていてもよい。ただし、周方向漏洩磁束Φ２を低減する観点では、回転子コアバック２４及び突起２６は非磁性材料で形成されるのが望ましい。
【００６３】
次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、実施の形態１によって得られる効果に加えて、以下のような効果が得られる。
【００６４】
保持部材６０を挟んで配置される２つのコア部４０の周方向への移動量が異なる場合、保持部材６０には、周方向に沿った引っ張り応力が生じることがある。例えば、回転子２０の回転方向において保持部材６０の前方に配置されたコア部４０の周方向移動量が、同回転方向において保持部材６０の後方に配置されたコア部４０の周方向移動量よりも大きい場合、保持部材６０には引っ張り応力が生じる。保持部材６０に引っ張り応力が生じると、保持部材６０の破断又は保持部材６０の強度の劣化が生じる可能性がある。引っ張り応力が繰り返し生じることにより、保持部材６０の強度の劣化が促進され、保持部材６０が破断する可能性もある。
【００６５】
これに対し、本実施の形態では、回転子コアバック２４から突出した突起２６が保持部材６０に接続されているため、回転子コア２１、永久磁石２２、シャフト２３、回転子コアバック２４、突起２６及び保持部材６０は、一体化した剛体として機能する。これにより、コア部４０のそれぞれの周方向への移動量を実質的に同一にすることが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、保持部材６０に生じる引っ張り応力を低減でき、保持部材６０の強度劣化を抑制することができる。また、本実施の形態によれば、回転子コア２１、永久磁石２２、シャフト２３、回転子コアバック２４、突起２６及び保持部材６０が一体化するため、回転子２０の強度を向上させることができる。
【００６６】
図１１は、本実施の形態の変形例２−１に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１１に示すように、本変形例では、回転子コアバック２４と突起２６とが別部材になっている。突起２６は、回転子コアバック２４の外周面に形成された凹部２４ａに嵌め込まれている。
【００６７】
本変形例によれば、回転子コアバック２４と突起２６とを互いに異なる材料により形成することができる。例えば、回転子コアバック２４を磁性材料により形成し、突起２６を非磁性材料により形成することができる。このため、回転子２０の製造コストの増加を抑制することができる。また、本変形例においても、回転子コア２１、永久磁石２２、シャフト２３、回転子コアバック２４、突起２６及び保持部材６０は一体化した剛体として機能する。このため、保持部材６０に生じる引っ張り応力を低減でき、保持部材６０の強度劣化を抑制することが可能となる。
【００６８】
図１２は、本実施の形態の変形例２−２に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１２に示すように、本変形例の回転子コア２１は、回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４と一体に形成された突起２６と、回転子コアバック２４とコア部４０のそれぞれの第１コア部４５とを連結する連結部２５と、を有している。つまり、本変形例の回転子２０は、図１０に示した本実施の形態の回転子２０の構成と、図７に示した変形例１−２の回転子２０の構成と、が組み合わされた構成を有している。本変形例によっても、図１０に示した本実施の形態の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００６９】
図１３は、本実施の形態の変形例２−３に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１３に示すように、本変形例の回転子コア２１は、回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４とは別部材である突起２６と、回転子コアバック２４とコア部４０のそれぞれの第１コア部４５とを連結する連結部２５と、を有している。つまり、本変形例の回転子２０は、図１１に示した変形例２−１の回転子２０の構成と、図７に示した変形例１−２の回転子２０の構成と、が組み合わされた構成を有している。本変形例によっても、図１１に示した変形例２−１の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０において、回転子コア２１は、回転子コアバック２４と、突起２６と、をさらに有している。回転子コアバック２４は、複数のコア部４０よりも内周側に配置されており、円環状の形状を有している。突起２６は、回転子コアバック２４から外周側に突出しており、保持部材６０に接続されている。この構成によれば、コア部４０のそれぞれの周方向への移動量を実質的に同一にすることが可能となるため、保持部材６０に生じる引っ張り応力を低減でき、保持部材６０の強度劣化を抑制することができる。
【００７１】
本実施の形態に係る回転子２０において、回転子コアバック２４と突起２６とは、別部材である。この構成によれば、突起２６を非磁性材料により形成することができるため、回転子２０の製造コストの増加を抑制することができる。
【００７２】
実施の形態３．
実施の形態３に係る回転子について説明する。図１４は、本実施の形態に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１４では示していないが、回転子２０の周囲には、空隙１５を介して固定子１０が配置される。なお、実施の形態１又は２と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
図１４に示すように、第２孔３２のそれぞれには、２つの保持部材６４、６５が設けられている。保持部材６４及び保持部材６５は、互いに異なる径方向位置に設けられている。保持部材６５は、径方向において保持部材６４よりも外側に設けられている。第２孔３２のそれぞれに設けられる保持部材の個数は、３つ以上であってもよい。非磁性部材５０は、径方向において最も内側に設けられた保持部材６４よりも内周側に形成されており、保持部材６４に接続されている。
【００７４】
次に、本実施の形態の効果について説明する。図１５は、本実施の形態の比較例に係る回転子２０の保持部材６０及びその周囲を拡大して示す図である。図１５に示す比較例では、１つの第２孔３２に１つの保持部材６０が設けられている。この場合、回転子２０の回転開始時及び回転停止時のコア部４０には、図１５中の白抜き太矢印で示すように、保持部材６０を起点とした回転力が作用する可能性がある。
【００７５】
第１コア部４５及び第２コア部４６のそれぞれと永久磁石２２とは、例えば接着剤を用いて固定されている。この場合、上記の回転力が例えば第１コア部４５に作用すると、永久磁石２２に剪断応力が発生する。これにより、永久磁石２２に欠けが生じ、回転子２０と固定子１０との間の空隙１５に永久磁石２２の破片が飛び出すおそれがある。また、第１コア部４５に作用する回転力によって第１孔３１の外周側開口部３３が開くと、永久磁石２２が外周側に脱落することもあり得る。
【００７６】
これに対し、本実施の形態では、第２孔３２に２つ以上の保持部材６４、６５が設けられているため、コア部４０に作用する回転力を緩和することができる。したがって、回転子コア２１の強度低下を抑制することができる。
【００７７】
図１６は、本実施の形態の変形例３−１に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１６に示すように、本変形例の回転子コア２１は、回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４とコア部４０のそれぞれの第１コア部４５とを連結する連結部２５と、を有している。第２孔３２のそれぞれには、２つの保持部材６４、６５が設けられている。つまり、本変形例の回転子２０は、図１４に示した本実施の形態の回転子２０の構成と、図７に示した変形例１−２の回転子２０の構成と、が組み合わされた構成を有している。本変形例によっても、図１４に示した本実施の形態の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０では、保持部材６４、６５は、１つの第２孔３２に複数設けられている。この構成によれば、回転子２０の回転開始時及び回転停止時のコア部４０に作用する回転力を緩和することができるため、回転子コア２１の強度低下を抑制することができる。
【００７９】
実施の形態４．
実施の形態４に係る回転子について説明する。図１７は、本実施の形態に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１７では示していないが、回転子２０の周囲には、空隙１５を介して固定子１０が配置される。なお、実施の形態１〜３のいずれかと同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８０】
図１７に示すように、保持部材６０の径方向寸法、すなわち保持部材６０の厚みは、周方向位置によって異なっている。具体的には、周方向における保持部材６０の中央部６２の径方向寸法は、保持部材６０の他の部分の径方向寸法よりも大きくなっている。
【００８１】
図５を用いて説明したように、回転子２０の回転開始時、回転中、及び回転停止時における保持部材６０には、周方向に沿った応力が生じる。保持部材６０の応力は、両側のコア部４０から加えられる力により生じるため、周方向中央部に近い位置ほど大きくなる。保持部材６０に生じる応力が圧縮応力である場合、その応力が大きくなると、保持部材６０は径方向内側又は径方向外側に座屈してしまう。
【００８２】
これに対し、本実施の形態では、保持部材６０の中央部６２の厚みが他の部分よりも厚くなっているため、圧縮応力に対する保持部材６０の強度を向上させることができ、保持部材６０の座屈を回避することができる。
【００８３】
図１８は、本実施の形態の変形例４−１に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１８に示すように、本変形例の保持部材６０の中央部６２には、軸方向に保持部材６０を貫通した孔６３が形成されている。孔６３の断面形状は、例えば円形である。なお、孔６３は、保持部材６０のうち中央部６２以外の部分に設けられていてもよい。
【００８４】
本変形例では、保持部材６０に生じた圧縮応力を孔６３の両側に分散させることができるため、保持部材６０の座屈を回避することができる。
【００８５】
図１９は、本実施の形態の変形例４−２に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１９に示すように、本変形例の回転子コア２１は、回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４とコア部４０のそれぞれの第１コア部４５とを連結する連結部２５と、を有している。保持部材６０の中央部６２の厚みは、他の部分の厚みよりも厚くなっている。つまり、本変形例の回転子２０は、図１７に示した本実施の形態の回転子２０の構成と、図７に示した変形例１−２の回転子２０の構成と、が組み合わされた構成を有している。本変形例によっても、図１７に示した本実施の形態の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００８６】
図２０は、本実施の形態の変形例４−３に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２０に示すように、本変形例の回転子コア２１は、回転子コアバック２４と、回転子コアバック２４とコア部４０のそれぞれの第１コア部４５とを連結する連結部２５と、を有している。保持部材６０の中央部６２には、孔６３が形成されている。つまり、本変形例の回転子２０は、図１８に示した変形例４−１の回転子２０の構成と、図７に示した変形例１−２の回転子２０の構成と、が組み合わされた構成を有している。本変形例によっても、図１８に示した変形例４−１の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０では、保持部材６０の径方向寸法は、周方向位置によって異なる。この構成によれば、圧縮応力に対する保持部材６０の強度を向上させることができるため、保持部材６０の座屈を回避することができる。
【００８８】
また、本実施の形態に係る回転子２０では、保持部材６０には、軸方向に貫通した孔６３が形成されている。この構成によれば、保持部材６０に生じた圧縮応力を孔６３の両側に分散させることができるため、保持部材６０の座屈を回避することができる。
【００８９】
実施の形態５．
実施の形態５に係る回転子について説明する。図２１は、本実施の形態に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。なお、実施の形態１〜４のいずれかと同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９０】
図２１に示すように、回転子２０は、軸方向において回転子コア２１の外側に設けられた端板７０及び端板８０を有している。端板７０は、回転子コア２１の軸方向一端側に配置されており、端板８０は、回転子コア２１の軸方向他端側に配置されている。
【００９１】
端板７０には、複数の保持部材６０の軸方向一端側の端部６０ｇがそれぞれ挿入される複数の挿入孔７１が形成されている。保持部材６０のそれぞれの端部６０ｇは、挿入孔７１において端板７０と接合されている。端板８０には、複数の保持部材６０の軸方向他端側の端部６０ｈがそれぞれ挿入される複数の挿入孔８１が形成されている。保持部材６０のそれぞれの端部６０ｈは、挿入孔８１において端板８０と接合されている。保持部材６０のそれぞれは、端板７０及び端板８０によって、軸方向の両側から支持されている。
【００９２】
本実施の形態によれば、保持部材６０のそれぞれが端板７０及び端板８０と一体化するため、回転子２０の回転開始時、回転中、及び回転停止時に保持部材６０が移動してしまうのを抑制できる。
【００９３】
ここで、各保持部材６０が端板７０及び端板８０の双方に電気的に接続されていると、ある保持部材６０に発生した渦電流が端板７０及び端板８０を導体として他の保持部材６０に流れる場合がある。この渦電流は、ブレーキトルクとして作用する可能性がある。このため、保持部材６０と端板７０及び端板８０のそれぞれとは、絶縁部材又は絶縁膜を介して接続されることが望ましい。
【００９４】
図２２は、本実施の形態の変形例５−１に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図２２では、端板７０及び端板８０の図示を省略している。図２２に示すように、本変形例では、複数の保持部材６０のそれぞれが軸方向において複数に分割されている。つまり、本変形例では、複数の保持部材６０のそれぞれは、軸方向において分割された複数の保持部材６６、６７、６８を有している。保持部材６６、保持部材６７及び保持部材６８のそれぞれの分割面は、軸方向と垂直になっている。
【００９５】
本変形例では、軸方向において分割されていない保持部材６０が用いられる場合と比較すると、保持部材６６、保持部材６７及び保持部材６８のそれぞれの単体で生じる渦電流を低減できる。また、各保持部材６０が端板７０及び端板８０の双方に接続されている場合、ある１つの保持部材６０と、端板７０及び端板８０の一方と、別の保持部材６０と、端板７０及び端板８０の他方と、上記１つの保持部材６０と、をこの順に経由する渦電流経路が形成される。これに対し、本変形例では、複数の保持部材６０のそれぞれが軸方向において保持部材６４、保持部材６５及び保持部材６６に分割されているため、上記の渦電流経路を遮断することができる。
【００９６】
図２３は、本実施の形態の変形例５−２に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図２３に示すように、本変形例の回転子コア２１は、軸方向において分割された第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２を有している。第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２は、それぞれの第１孔３１及び第２孔３２の周方向位置が一致するように、軸方向に積層されている。回転子コア２１は、２つの第１回転子コア２１−１と１つの第２回転子コア２１−２とが交互に積層された構成、又は、２つの第２回転子コア２１−２と１つの第１回転子コア２１−１とが交互に積層された構成を有していてもよい。また、回転子コア２１は、複数の第１回転子コア２１−１と複数の第２回転子コア２１−２とが交互に積層された構成を有していてもよい。
【００９７】
第１回転子コア２１−１は、図７に示した変形例１−２の回転子コア２１と同様の断面構成を有している。すなわち、Ｎ極に磁化された複数の第１コア部４５は、連結部２５及び回転子コアバック２４を介して接続されている。Ｓ極に磁化された複数の第２コア部４６のそれぞれに対しては、連結部２５が直接には接続されていない。
【００９８】
第２回転子コア２１−２では、第１回転子コア２１−１とは異なり、Ｓ極に磁化された複数の第２コア部４６が連結部２５及び回転子コアバック２４を介して接続されている。Ｎ極に磁化された複数の第１コア部４５のそれぞれに対しては、連結部２５が直接には接続されていない。
【００９９】
本変形例によれば、回転子コア２１が軸方向において分割されているため、軸方向における漏洩磁束を低減することができる。また、本変形例では、複数の第１コア部４５が回転子コアバック２４に対して固定された第１回転子コア２１−１と、複数の第２コア部４６が回転子コアバック２４に対して固定された第２回転子コア２１−２と、が軸方向に積層される。このため、回転子コア２１の強度を高めることができる。
【０１００】
図２４は、本実施の形態の変形例５−３に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図２４に示すように、本変形例の回転子コア２１は、軸方向において分割された第１回転子コア２１−１、第２回転子コア２１−２及び第３回転子コア２１−３を有している。第３回転子コア２１−３は、軸方向において、第１回転子コア２１−１と第２回転子コア２１−２との間に配置されている。第１回転子コア２１−１、第３回転子コア２１−３及び第２回転子コア２１−２は、それぞれの第１孔３１及び第２孔３２の周方向位置が一致するように、軸方向に積層されている。
【０１０１】
第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２は、図２３に示した変形例５−２の第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２とそれぞれ同様の構成を有している。第３回転子コア２１−３には、第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２とは異なり、連結部２５及び回転子コアバック２４が設けられていない。軸方向における第３回転子コア２１−３の厚みは、軸方向における第１回転子コア２１−１の厚み、及び軸方向における第２回転子コア２１−２の厚みのいずれよりも薄くなっている。
【０１０２】
本変形例によれば、第１回転子コア２１−１、第３回転子コア２１−３及び第２回転子コア２１−２が軸方向において分割されているため、第１回転子コア２１−１と第２回転子コア２１−２との間の軸方向における漏洩磁束をさらに低減することができる。また、本変形例によれば、第３回転子コア２１−３において周方向の磁気抵抗を高めることができるため、周方向漏洩磁束Φ２を低減することができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０では、保持部材６０は、軸方向において分割されている。この構成によれば、保持部材６０に発生する渦電流を抑制することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態に係る回転子２０は、軸方向において回転子コア２１の外側に設けられた端板７０及び端板８０をさらに備えている。保持部材６０の軸方向における端部６０ｇは、端板７０と接続されている。保持部材６０の軸方向における端部６０ｈは、端板８０と接続されている。この構成によれば、保持部材６０が端板７０及び端板８０によって支持されるため、回転子２０の回転開始時、回転中、及び回転停止時に保持部材６０が移動してしまうのを抑制できる。
【０１０５】
実施の形態６．
実施の形態６に係る回転子について説明する。図２５は、本実施の形態に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。なお、実施の形態１〜５のいずれかと同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０６】
図２５に示すように、回転子２０は、回転子コア２１の軸方向外側に設けられた端板７０及び端板８０を有している。端板７０は、回転子コア２１の軸方向一端側に配置されており、端板８０は、回転子コア２１の軸方向他端側に配置されている。保持部材６０には、図２０に示した保持部材６０と同様に孔６３が形成されている。
【０１０７】
端板７０及び端板８０のそれぞれにおいて回転子コア２１と対向する面には、保持部材６０の端部６０ｇ又は端部６０ｈが嵌め込まれる窪み８２が形成されている。窪み８２の底部には、ボルト孔８３が形成されている。
【０１０８】
さらに回転子２０は、端板７０、保持部材６０及び端板８０を軸方向に貫通する複数のボルト９０を有している。ボルト９０のそれぞれは、端板７０のボルト孔８３、保持部材６０の孔６３、及び端板８０のボルト孔８３をこの順に貫通している。端板７０、各保持部材６０及び端板８０は、ボルト９０及び不図示のナットによって締結されている。ナットに変えて、ボルト９０の先端側に位置する端板８０のボルト孔８３には、雌ねじが切られていてもよい。
【０１０９】
ボルト９０は、保持部材６０の孔６３を貫通している。このため、ボルト９０は、保持部材６０を保持する機能、及び保持部材６０の位置決めを行う機能を有している。本変形例によれば、回転子コア２１の強度を高めることができるとともに、回転子２０の剛性を高めることができる。
【０１１０】
本実施の形態では、複数のコア部４０が連結部２５及び回転子コアバック２４を介して接続されているが、図１に示した回転子２０のように、複数のコア部４０が互いに分離されていても問題はない。
【０１１１】
図２６は、本実施の形態の変形例６−１に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図２６に示すように、本変形例の回転子コア２１は、図２３に示した回転子コア２１と同様の構成を有している。すなわち、回転子コア２１は、軸方向において分割された第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２を有している。第１回転子コア２１−１及び第２回転子コア２１−２は、軸方向に積層されている。回転子コア２１は、２つの第１回転子コア２１−１と１つの第２回転子コア２１−２とが交互に積層された構成、又は、２つの第２回転子コア２１−２と１つの第１回転子コア２１−１とが交互に積層された構成を有していてもよい。また、回転子コア２１は、複数の第１回転子コア２１−１と複数の第２回転子コア２１−２とが交互に積層された構成を有していてもよい。
【０１１２】
本変形例によれば、回転子コア２１が軸方向において分割されているため、軸方向における漏洩磁束を低減することができる。また、本変形例では、複数の第１コア部４５が回転子コアバック２４に対して固定された第１回転子コア２１−１と、複数の第２コア部４６が回転子コアバック２４に対して固定された第２回転子コア２１−２と、が軸方向に積層される。このため、回転子コア２１の強度を高めることができる。
【０１１３】
図２７は、本実施の形態の変形例６−２に係る回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図２７に示すように、本変形例の回転子コア２１は、図２４に示した回転子コア２１と同様の構成を有している。すなわち、回転子コア２１は、軸方向において分割された第１回転子コア２１−１、第２回転子コア２１−２及び第３回転子コア２１−３を有している。第１回転子コア２１−１、第３回転子コア２１−３及び第２回転子コア２１−２は、軸方向にこの順に積層されている。
【０１１４】
本変形例によれば、第１回転子コア２１−１、第３回転子コア２１−３及び第２回転子コア２１−２が軸方向において分割されているため、第１回転子コア２１−１と第２回転子コア２１−２との間の軸方向における漏洩磁束をさらに低減することができる。また、本変形例によれば、第３回転子コア２１−３において周方向の磁気抵抗を高めることができるため、周方向漏洩磁束Φ２を低減することができる。
【０１１５】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０では、保持部材６０、端板７０及び端板８０を軸方向に貫通し、保持部材６０と端板７０及び端板８０のそれぞれとを締結するボルト９０をさらに備えている。この構成によれば、回転子コア２１の強度を高めることができるとともに、回転子２０の剛性を高めることができる。
【０１１６】
実施の形態７．
実施の形態７に係る回転子について説明する。図２８は、本実施の形態に係る回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。なお、実施の形態１〜６のいずれかと同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１７】
図２８に示すように、第２孔３２には、板ばね形状を有する保持部材６９が配置されている。保持部材６９は、板状の非磁性部材を折り曲げることによって形成されており、周方向に圧縮された状態で第２孔３２に配置されている。周方向において隣り合う２つのコア部４０には、保持部材６９によって、互いに離れる方向の力が加えられている。つまり、各コア部４０には、周方向において両側に配置された２つの保持部材６９によって、永久磁石２２を挟み込む方向の力が加えられる。
【０１１８】
回転子２０の接線方向における第２孔３２の幅は、外周側から内周側に向かって広くなっている。回転子コア２１の外周部は、固定子コア１１のティース１３と対向している。このため、回転子コア２１の外周側では、ティース１３を通る磁路の磁気抵抗は低く、第２孔３２を通る周方向の磁路の磁気抵抗が相対的に高い。したがって、回転子コア２１の外周部では、周方向漏洩磁束Φ２が比較的少ない。一方、回転子コア２１の内周側では、ティース１３からの距離が遠いため、ティース１３を通る磁路の磁気抵抗が高くなる。これにより、回転子コア２１の内周側では、周方向漏洩磁束Φ２が多くなりやすい。本実施の形態では、第２孔３２の幅が外周側から内周側に向かって広くなっているため、周方向の磁路の磁気抵抗が外周側から内周側に向かって高くなっている。これにより、回転子コア２１に生じる周方向漏洩磁束Φ２を効果的に低減することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、各コア部４０は、２つの保持部材６９によって周方向両側から押し付けられている。このため、各コア部４０が周方向に移動してしまうのを抑制することができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、複数のコア部４０が連結部２５及び回転子コアバック２４を介して接続されているが、図１に示した回転子２０のように、複数のコア部４０が互いに分離されていても問題はない。
【０１２１】
また、本実施の形態におけるコア部４０には、図１に示したコア部４０のように、凹部４１及び凹部４２が形成されていてもよい。この場合、保持部材６９の両端部は、凹部４１及び凹部４２に嵌め込まれていてもよい。
【０１２２】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転子２０では、保持部材６９は、ばね板形状を有している。この構成によれば、各コア部４０が周方向に移動してしまうのを抑制することができる。
【０１２３】
上記の各実施の形態１〜７及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０  固定子、１１  固定子コア、１２  コアバック、１３  ティース、１４  巻線、１５  空隙、２０  回転子、２１  回転子コア、２１−１  第１回転子コア、２１−２  第２回転子コア、２１−３  第３回転子コア、２２  永久磁石、２３  シャフト、２４  回転子コアバック、２４ａ  凹部、２５  連結部、２６  突起、３０  孔、３１  第１孔、３２  第２孔、３２ａ  第１部分、３２ｂ  第２部分、３２ｃ  第３部分、３３  外周側開口部、３４  内周側開口部、３５  外周側開口部、３６  内周側開口部、４０  コア部、４０ａ  内周部、４０ｂ  外周部、４０ｃ、４０ｄ  縁部、４０ｃ１、４０ｄ１  中心部、４１、４２  凹部、４３、４４  周方向隙間、４５  第１コア部、４６  第２コア部、５０  非磁性部材、５１  環状部、５２  突出部、６０  保持部材、６０ａ、６０ｂ  端部、６０ｃ、６０ｄ  第１表面、６０ｅ、６０ｆ  第２表面、６０ｇ、６０ｈ  端部、６１  凹部、６２  中央部、６３  孔、６４、６５、６６、６７、６８、６９  保持部材、７０  端板、７１  挿入孔、８０  端板、８１  挿入孔、８２  窪み、８３  ボルト孔、９０  ボルト、１００  回転電機、２００  回転子、２０１、２０２  接続部、Φ１  有効磁束、Φ２  周方向漏洩磁束。
【要約】
回転子は、複数の孔が形成された回転子コアと、複数の永久磁石と、を備え、複数の孔は、複数の永久磁石がそれぞれ挿入された複数の第１孔と、複数の永久磁石が挿入されていない複数の第２孔と、を含んでおり、回転子コアは、周方向に配列した複数のコア部を有しており、複数のコア部のうち周方向において隣り合う２つのコア部の間には、１つの第２孔が配置されており、２つのコア部のそれぞれは、第２孔に面した縁部を有しており、第２孔を横切って２つのコア部同士を接続する保持部材をさらに備えている。【図１】
0006862614.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006862614.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0006862614.tif 000009
【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】
0006862614.tif 000015
【図１５】
0006862614.tif 000016
【図１６】
0006862614.tif 000017
【図１７】
0006862614.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0006862614.tif 000021
【図２１】
0006862614.tif 000022
【図２２】
0006862614.tif 000023
【図２３】
0006862614.tif 000024
【図２４】
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【図２５】
0006862614.tif 000026
【図２６】
0006862614.tif 000027
【図２７】
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【図２８】
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