(57)【要約】【課題】磁石の特性を充分に発揮でき、モータ特性を低下させないとともに、高速回転時にかかる遠心力に耐え得る永久磁石の固定がなされた、高信頼性の回転電機の回転子を提供することである。【解決手段】鋼板を積層した第１の鉄心と第２の鉄心および第１の鉄心と第２の鉄心とに用いた鋼板の径より小さい径の鋼板を第１の鉄心と第２の鉄心とで挟持して形成した溝部を備えた積層鉄心と、積層鉄心の中心部に設けられた穴に圧入されたシャフトと、積層鉄心の外表面に配置された複数の永久磁石と、複数の永久磁石の外周に配設された非磁性材料の保護管と、積層鉄心と永久磁石と保護管とで形成された隙間に充填された樹脂とを備える。【選択図】図１
2009095200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の略中央の外周部に溝部が設けられ、且つ上記溝部により分けられた第１の鉄心と第２の鉄心とを備えた鉄心と、上記鉄心の外表面に配置された複数の永久磁石と、上記鉄心の軸部分に設けられたシャフトと、上記複数の永久磁石の外周に配設された非磁性材料の保護管と、上記鉄心と上記永久磁石と上記保護管とで形成された隙間に充填された樹脂とを備えたことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
鉄心が、鋼板を積層して形成された第１の鉄心と第２の鉄心と、上記第１の鉄心と上記第２の鉄心とに用いた鋼板の径より小さい径の鋼板を上記第１の鉄心と上記第２の鉄心とで挟持して形成された溝部とを備えた積層鉄心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３】
鉄心が、一体の鉄心材料に機械加工で形成された第１の鉄心と第２の鉄心と、上記第１の鉄心と上記第２の鉄心との間に機械加工で形成された溝部とを備えた一体型鉄心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４】
第１の鉄心の外表面に複数の第１の永久磁石が等間隔で設置され、第２の鉄心の外表面に複数の第２の永久磁石が上記第１の永久磁石の設置パターンと同一のパターンで設置され、上記第１の鉄心と上記第２の鉄心とが、上記複数の第１の永久磁石に対して上記複数の第２の永久磁石が鉄心のシャフト周りの円周方向に角度をずらして配置されるように、設置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
樹脂が鉄心の軸方向の端部の面にも配設されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
第１の鉄心と第２の鉄心との外表面部の軸方向に永久磁石と接する突起が設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
保護管の軸方向端部の少なくとも一部をシャフト方向に向かって延在させたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項８】
積層鉄心における、第１の鉄心と第２の鉄心とに挟持された鋼板のシャフトの中心と磁極とを結ぶ線上に、突部を設けたことを特徴とする請求項２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】
本発明は、永久磁石を有する回転電機の回転子に関するものであり、特に、永久磁石が回転子鉄心の表面に強固に固定保持された回転電機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機のような回転電機の回転子に用いられる永久磁石は、接着剤などの接着手段によって回転子鉄心の表面に固定されていた。しかしながら、接着剤により永久磁石を回転子鉄心の表面に固定する方法では、回転子を製造する際の管理が難しかった。例えば、回転子鉄心に積層鉄心を用いた場合では、接着剤塗布前に鉄心表面を充分に洗浄したとしても、接着剤の硬化を阻害する物質が積層隙間に残存し、この残存物質が接着剤硬化時に積層隙間から染み出て接着剤の硬化を阻害する。すなわち、回転子鉄心表面と永久磁石との接着が不十分となり、回転電機の回転中に遠心力により回転子鉄心から永久磁石が剥れるという問題があった。
【０００３】
上記問題を解決するものとして、ロータコアの表面に永久磁石が配設されたロータであって、隣り合う永久磁石間の各隙間と、この各隙間に対応する位置のロータコア表面に設けられた溝とに、樹脂材料からなる一体成形された成形樹脂部材を充填配置して、各永久磁石をロータコア表面に固定した同期電動機のロータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、円筒状または円柱状の鉄心の周囲に、複数の永久磁石を接着固定し、さらに、接着固定された永久磁石に非磁性体の円筒状金属カバーを外嵌させて、永久磁石を非磁性金属材料の管で覆い固定した永久磁石形回転子が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
また、薄鉄板を複数枚積層して厚肉円筒状に構成したヨーク外周部に永久磁石を装着し、この永久磁石の外周部に線材を巻回するとともに、さらに、線材の外周部および永久磁石の軸方向端部を樹脂により一体モールドした回転子が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９０９１号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】特開平６−２８４６５０号公報（第３〜４頁、第２図）
【特許文献３】特開平３−４９５４４号公報（第２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の同期電動機のロータでは、永久磁石の両側端部を成形樹脂部材でロータコア表面に固定している。しかし、このようなロータを高トルク電動機や毎分数万回転に達する高速電動機に用いると、高速回転時に磁石に大きな遠心力がかかるので、成形樹脂部材などの強度の弱い材質の固定部材では、遠心力に耐え切れず、変形、または破損してしまうとの問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載されているような永久磁石を非磁性金属管で覆い固定した永久磁石形回転子では、永久磁石の表面の円弧の曲率が、回転子の外周表面の径と異なる場合、磁石表面が非磁性金属管の内周と点接触、または線接触となり、高速回転により永久磁石に遠心力がかかると、接触部に応力が集中して非磁性金属管が変形してしまうので、非磁性金属管の肉厚を厚くする必要がある。
しかし、非磁性金属管の肉厚を厚くすると、磁石から固定子までの距離、すなわちエアギャップが増大しトルクが低下する、および、非磁性金属管の体積が増大し回転時の渦電流による損失が増加する等、モータ特性が著しく劣化するとの問題があった。
【０００７】
また、特許文献３に記載の樹脂モールドした回転子は、永久磁石が、その外周部を線材で巻回されるとともに、さらに、線材の外周部および永久磁石の軸方向端部が樹脂により一体モールドされて、ヨーク外周部へ固定されている。このヨーク外周部に固定された永久磁石が高速回転時の遠心力に耐えるためには、ロータ外周部をモールドする樹脂の厚さを厚くする必要があり、磁石から固定子までの距離、すなわちエアギャップが増大し、モータ特性が低下するとの問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、磁石の特性を充分に発揮でき、モータ特性を低下させないとともに、高速回転時にかかる遠心力に耐え得る永久磁石の固定がなされた、信頼性の高い回転電機の回転子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる回転電機の回転子は、軸方向の略中央の外周部に溝部が設けられ、且つ溝部により分けられた第１の鉄心と第２の鉄心とを備えた鉄心と、鉄心の外表面に配置された複数の永久磁石と、鉄心の軸部分に設けられたシャフトと、複数の永久磁石の外周に配設された非磁性材料の保護管と、鉄心と永久磁石と保護管とで形成された隙間に充填された樹脂とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係わる回転電機の回転子は、軸方向の略中央の外周部に溝部が設けられ、且つ溝部により分けられた第１の鉄心と第２の鉄心とを備えた鉄心と、鉄心の外表面に配置された複数の永久磁石と、鉄心の軸部分に設けられたシャフトと、複数の永久磁石の外周に配設された非磁性材料の保護管と、鉄心と永久磁石と保護管とで形成された隙間に充填された樹脂とを備えたものであり、保護管の厚さを薄くできるので、エアギャップを小さくすることによるトルク低下の抑制と渦電流による損失の抑制とができ、回転電機の特性が低下しない。さらに、保護管の厚さが薄くても高速回転時の永久磁石にかかる遠心力に耐え得る永久磁石の固定を可能にし、信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子の分解図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子の斜視図（ａ）と、この斜視図のシャフトの軸方向に対して垂直なＢ−Ｂ断面図（ｂ）とＣ−Ｃ断面図（ｃ）とＤ−Ｄ断面図（ｄ）とである。
図１と図２とに示すように、本実施の形態の回転電機の回転子１００は、鉄心が、多角形の形状を持つ鋼板を積層して形成された第１の鉄心１および第２の鉄心２と、第１の鉄心１と第２の鉄心２との間に挟持された円盤状の鋼板３とで形成された積層鉄心８であり、積層鉄心８は、その中心部に設けられた穴にシャフト４が圧入されて固定されている。また、第１の鉄心１の多角形の辺部と第２の鉄心２の多角形の辺部とは平行になっており、積層鉄心８の外表面である第１の鉄心１と第２の鉄心２とで形成される多角形の辺部に、カマボコ形状の永久磁石５が周方向で等間隔に設置されている。また、第１の鉄心１と第２の鉄心２とを形成する多角形の鋼板には、軸方向に磁石の位置決め用の突起９が設けられている。そして、図２（ｃ）に示すように、円盤状の鋼板３の直径は多角形の形状を持つ鋼板の内接円の直径より小さくしてある。そのため、積層鉄心８における第１の鉄心１と第２の鉄心２との間に溝部が形成されている。
また、積層鉄心８の外表面に設置された永久磁石５の周りに非磁性材料からなる保護管６が配設されている。そして、積層鉄心８と永久磁石５と保護管６とにより形成された隙間に樹脂７が充填されている。
【００１２】
単に、永久磁石の周りに保護管を配設した永久磁石の固定では、永久磁石表面が保護管の内周と点接触あるいは線接触となり、回転電機の回転子の回転時に保護管の局部に応力が集中する。
保護管の応力集中の要因である永久磁石の表面と保護管の内周との点接触あるいは線接触を防止するものとして、保護管に非磁性金属管を用い、永久磁石間に形成された軸方向に延材した溝部と対峙する保護管の部位を径方向内方に塑性変形させて、保護管を永久磁石の円弧形状に沿わせた構造がある。
しかし、このような構造では、保護管の塑性変形した部分の強度が低下するとともに、塑性変形後のスプリングバックなどにより、保護管を永久磁石にしっかりと密着させることが困難となり、応力集中を充分に緩和させることができない。
また、塑性変形させて永久磁石に沿わせた保護管の周長が、元の保護管の内周長より伸ばされているので、保護管を外周へ広げようとする力に対して弱くなり、高速回転時に永久磁石にかかる遠心力に対する耐力が低下する。
これに対して、本実施の形態の回転電機の回転子１００は、積層鉄心８と永久磁石５と保護管６とにより形成された隙間に樹脂７が充填されているので、永久磁石５の表面と保護管６の内周とは点接触あるいは線接触にならず、保護管６の局部に応力が集中するのを防止できるとともに、保護管６の強度低下も防止できる。
【００１３】
本実施の形態では、第１の鉄心１および第２の鉄心２を形成する鋼板の形状を多角形としているが、積層鉄心８の外表面に永久磁石を設置できれば、この形状に限定されるものではない。また、第１の鉄心１と第２の鉄心２との間に挟持される鋼板の形状を円形としているが、この形状に限定されるものではない。
本実施の形態では、図２に示すように、永久磁石５が積層鉄心８の表面に１０個配置されているが、これに限定されるものではない。
また、積層鉄心８のシャフト穴とシャフト４とに、各々切り欠きを設けても良い。各々に切り欠きを設けると、積層鉄心８の回り止めになるとともに、第１の鉄心１と第２の鉄心２との位置決めが容易となる。
図３は、本実施の形態の回転電機の回転子に用いる別の形状の永久磁石を示す図である。本実施の形態では、永久磁石５の断面をカマボコ形状としているが、これに限定されず、図３に示すように鉄心に接する面が円弧状になっている永久磁石５１であっても良い。
【００１４】
本実施の形態では、鋼板には、例えば、珪素鋼板が用いられ、非磁性材料からなる保護管６には、例えば、材質がアルミニウムやステンレスなどで、形状が円筒状のものが用いられる。
図４は、本実施の形態の回転電機の回転子に用いられる別の形状の保護管である、軸方向端部の一部を折り曲げた円筒状保護管（ａ）、軸方向端部の全周を折り曲げ、縁を設けた円筒状保護管（ｂ）、カップ状の保護管（ｃ）を示す図である。
図４に示す、軸方向端部の一部を折り曲げた円筒状保護管６１と軸方向端部の全周を折り曲げ、縁を設けた円筒状保護管６２とカップ状の保護管６３とは、保護管の一端部が加工されシャフト方向に延在しており、保護管の位置決めを容易にするとともに、保護管の抜け止めとなる。また、軸方向端部の全周を折り曲げ、縁を設けた円筒状保護管６２とカップ状の保護管６３とは、保護管の一端部の全周がシャフト４がある中心部方向に延在しており、保護管の遠心力に対する耐力が大きくなる。
樹脂７としては、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート樹脂）やエポキシ系樹脂などが用いられる。また樹脂７は、積層鉄心８と永久磁石５と保護管６とにより形成された隙間のみならず、積層鉄心８の軸方向の端部の面にまで配設しても良い。このようにすると、永久磁石の割れや欠けを防止でき、永久磁石の割れや欠けにより発生する永久磁石片の飛散を防止できる。
【００１５】
次に、本実施の形態の回転電機の回転子１００の製造方法について説明する。
本実施の形態における積層鉄心８は図１と図２に示すように第１の鉄心１と第２の鉄心２とを形成する多角形の形状の鋼板と円盤状の鋼板３との２種類の形状のものが用いられる。
そこで、プレスを用いて、厚さ１ｍｍの鋼板を、磁石の位置決め用突起が設けられ、且つ内接円の直径が３５ｍｍである多角形状に打ち抜き、この形状の鋼板を１７枚積層し、第１の鉄心１を形成する。次に、パンチを切り換え、鋼板を外径３０ｍｍの円盤状に１枚だけ打ち抜く。次に、再度パンチを切り換え、第１の鉄心１の形成に用いたのと同様の多角形状に鋼板を打ち抜き、この形状の鋼板を１７枚積層し、第２の鉄心２を形成する。また、打ち抜かれた多角形状の鋼板はカシメによってそれぞれ連結しても良い。
次に、積層鉄心８の中心に設けられたシャフト穴にシャフト４を圧入する。
【００１６】
次に、積層鉄心８の外表面にある多角形の辺部に、永久磁石５を周方向で等間隔に１０個設置する。
次に、積層鉄心８の表面に設置された永久磁石５の周りに、厚さ０．１ｍｍの金属板を丸めて溶接により形成した円筒状の保護管６を配設する。
図５は、本実施の形態の回転電機の回転子において、積層鉄心と永久磁石と保護管とにより形成された隙間に樹脂を充填する状態を示す図である。
図５に示すように、回転子の第１の鉄心１の端部から矢印の方向に向けて樹脂７を充填して、回転電機の回転子１００を完成する。樹脂７の充填は、第１の鉄心１の端部のみならず、第２の鉄心２の端部からであっても良い。
また、樹脂７にＰＢＴを用いた場合は射出成形法により充填し、樹脂７に主剤と硬化剤との２液混合型のエポキシ系樹脂を用いた場合は隙間へ樹脂７を流し込む注型法で充填する。
【００１７】
本実施の形態において、鋼板の厚さ、多角形状の鋼板や円盤状鋼板の寸法、第１の鉄心１や第２の鉄心２の積層数、永久磁石５の設置数、保護管６の厚さは、上記数値に限定されるものではなく、回転電機の種類や容量により適宜決められる。
また、非磁性材料からなる保護管６は、上記の金属板を丸めて溶接した円筒状のものに限らず、深絞りで製造したカップ状や、ヘラ絞りなどにより圧延加工されたカップ状や円筒状のものであっても良い。
また、磁石を積層鉄心にしっかりと固定するため、予め磁石を弱く着磁しておき、磁気吸引力によって積層鉄心に固定させても良い。
【００１８】
次に、本実施の形態の回転電機の回転子１００が遠心力に対する耐力が優れていることを説明する。
上記構造の回転電機の回転子１００の耐遠心力試験として、外部駆動によって回転子の回転数を徐々に上げ、保護管６が塑性変形する回転数を求めた。
試験体の回転子（試験体と記す）では、保護管６に厚さ０．１ｍｍのステンレス製の円筒管を用い、断面がカマボコ形状の永久磁石５に、比重ρが７５００（ｋｇ／ｍ３）であるネオジム系焼結磁石を用いた。また、試験体に用いた永久磁石５は、ｍ／Ｌｃ＝Ｓ×ρ＝０．１６（ｋｇ／ｍｍ）になるように調製した。ここで、ｍは永久磁石の重量（ｋｇ）、Ｓは永久磁石の断面積（ｍｍ２）であり、Ｌｃは回転子の軸長（ｍｍ）である。すなわち、試験体における永久磁石の回転子単位長さあたりの重量ｍ／Ｌｃを０．１６（ｋｇ／ｍｍ）の一定値にしている。また、積層鉄心８には上記形状の珪素鋼板を用い、樹脂７にはＰＢＴを用いた。
【００１９】
そして、永久磁石の回転子単位長さあたりの重量ｍ／Ｌｃが０．１６（ｋｇ／ｍｍ）と一定であり、回転子半径ｒ（ｍｍ）が異なる複数の試験体について試験を行った。また、厚さ０．１ｍｍのステンレス製の円筒状保護管を用い、樹脂を充填していない回転子を従来例１の比較試験体とし、厚さ０．２ｍｍのステンレス製の円筒状保護管を用い、樹脂を充填していない回転子を従来例２の比較試験体とした。これらの比較試験体についても、永久磁石の回転子単位長さあたりの重量ｍ／Ｌｃが０．１６（ｋｇ／ｍｍ）と一定であり、回転子半径ｒ（ｍｍ）が異なる複数の試験体について試験を行った。
図６は、回転電機の回転子の耐遠心力試験の結果を示す図である。
図６から明らかなように、本実施の形態の回転子は、本実施の形態の回転子と同じ厚さのステンレス製の円筒状保護管を用いた従来例１のものはもちろんのこと、本実施の形態の回転子より厚さが厚いステンレス製の円筒状保護管を用いた従来例２のものより、円筒状保護管６が塑性変形する回転数が高く、遠心力に対する耐力が優れている。
また、本実施の形態の回転子は、ｍ／Ｌｃを０．１６（ｋｇ／ｍｍ）とし、ｒが２０ｍｍ以下であれば、用いられる円筒状保護管が、厚さ０．１ｍｍのステンレス製の管でも、毎分３万回転の回転数での使用に耐え、円筒状保護管が塑性変形しないことがわかる。
【００２０】
すなわち、本実施の形態の回転電機の回転子１００では、高速回転時に、永久磁石５と樹脂７とが同時に外周へ向けて広がろうとするため、保護管６には均等に内圧がかかる。そのため、永久磁石５の局部的な接触による保護管６に対する応力集中が防止できるとともに、保護管６には曲げ応力でなく、引張応力が働くことになる。金属は一般的に引張強度が曲げ強度より大きいので、同じ遠心力に対して、樹脂がない場合よりも保護管６の耐力が向上する。
また、本実施の形態の回転電機の回転子１００では、多角形の外径形状の鋼板からなる第１の鉄心１と第２の鉄心２との間、すなわち積層鉄心８の軸方向の中心部に、多角形の外径形状の鋼板の内接円の直径より小さい直径の円盤状鋼板３が設けられている。そのため、第１の鉄心１と第２の鉄心２との間、すなわち溝部における円盤状鋼板３の外側にリング状の樹脂を配設することができ、遠心力に対する樹脂自身の耐力も向上している。
このように、本実施の形態の回転電機の回転子１００は、保護管の厚さが薄いので、磁石から固定子までの距離、すなわちエアギャップを小さくでき、トルク低下を抑制できるとともに、渦電流による損失も抑制でき、回転電機の特性を低下させない。それと、本実施の形態の回転電機の回転子１００は、積層鉄心８と永久磁石５と保護管６とにより形成された隙間に樹脂７が充填されているので、保護管の厚さが薄くても高速回転時に永久磁石５にかかる遠心力に耐え得る永久磁石５の固定を実現でき、信頼性が高い。
【００２１】
本実施の形態の回転電機の回転子では、積層鉄心８を用いているが、一体の金属からなる鉄心を用いても良い。
図７は、本実施の形態の回転電機の回転子に用いる別の形態の鉄心である一体型鉄心（ａ）とシャフト一体型鉄心（ｂ）とを示す図である。
図７（ａ）示す一体型鉄心８１は、Ｓ４５Ｃなどの一体の鉄部材を、例えば切削加工などの機械加工により、外形を積層鉄心８と同様な多角形形状にするとともに、鉄心における軸方向の略中央の鉄心外周部に溝部１２を設け、第１の鉄心１３と第２の鉄心１４とが形成されている。
また、図７（ｂ）示すシャフト一体型鉄心８２は、鉄部材を冷間鍛造によって予めシャフト４と鉄心に当たる部分を製作した後、鉄心部は、一体型鉄心８１と同様に切削加工により、多角形の外形形状とするとともに、溝部１２を設け、第１の鉄心１３と第２の鉄心１４とが形成されている。
鉄心をこのような形態としても、積層鉄心８を用いた回転電機の回転子と同様な効果がある。
【００２２】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係わる回転電機の回転子における保護管を装着する前の状態を示す斜視図である。
図８に示すように、本実施の形態の回転電機の回転子も、多角形の形状を持つ鋼板を積層して形成された第１の鉄心１および第２の鉄心２と円盤状の鋼板３とからなる積層鉄心と、シャフト４と、断面がカマボコ形状の第１の永久磁石５２と、断面がカマボコ形状の第２の永久磁石５３と、非磁性材料からなる保護管（図示せず）と、樹脂（図示せず）とで構成されている。
第１の鉄心１の外表面である多角形の辺部には第１の永久磁石５２が周方向で等間隔に設置され、第２の鉄心２の外表面である多角形の辺部には第２の永久磁石５３が周方向で等間隔に設置されており、第１の鉄心１に設けられた複数の第１の永久磁石５２の設置パターンと第２の鉄心２に設けられた複数の第２の永久磁石５３の設置パターンが同一である。
そして、第１の鉄心１と第２の鉄心２とは、複数の第１の永久磁石５２に対して複数の第２の永久磁石５３が鉄心のシャフト周りの円周方向に角度をずらして配置されるように、設置されている。
【００２３】
実施の形態１の回転電機の回転子と同様に、円盤状の鋼板３は、その直径が多角形の形状を持つ鋼板の内接円の直径より小さく、且つ第１の鉄心１と第２の鉄心２との間に挟持されている。第１の鉄心１と第２の鉄心２と鋼板３とで形成された積層鉄心は、その中心部に設けられた穴にシャフト４が圧入されて固定されている。積層鉄心のシャフト穴とシャフト４とに、各々切り欠きを設けても良い。
第１の鉄心１と第２の鉄心２とを形成する鋼板の形状は、第１の鉄心１と第２の鉄心２との外表面に永久磁石を配置できれば、多角形に限定されない。
また、第１の鉄心１と第２の鉄心２との間に挟持された鋼板３の形状を円形としているが、この形状に限定されるものではない。
また、鋼板の種類と、非磁性材料からなる保護管（図示せず）の形状、寸法、材質と、保護管と積層鉄心と永久磁石とにより形成された隙間に充填される樹脂（図示せず）の種類は、実施の形態１の回転電機の回転子で用いられたのと同様である。
【００２４】
次に、本実施の形態の回転電機の回転子の製造方法について説明する。
プレスを用いて、厚さ１ｍｍの鋼板を、磁石の位置決め用突起が設けられ且つ内接円の直径が３５ｍｍである多角形状に打ち抜き、この形状の鋼板を１７枚積層し、第１の鉄心１を形成する。次に、パンチを切り換え、鋼板を外径３０ｍｍの円盤状に１枚だけ打ち抜く。次に、再度パンチを切り換え、第１の鉄心１と同様の多角形状に鋼板を打ち抜き、この形状の鋼板を１７枚積層し、第２の鉄心２を形成する。第２の鉄心２を形成するときに、ダイスを回転させて鋼板を打ち抜いて積層することによって、第２の鉄心２を第１の鉄心１とわずかに角度をずらして設置する。このとき、打ち抜かれた多角形状の鋼板はカシメによってそれぞれ連結しても良い。
次に、積層鉄心の中心に設けられたシャフト穴にシャフト４を圧入する。
次に、第１の鉄心１の外表面にある多角形の辺部に第１の永久磁石５２を周方向で等間隔に１０個設置し、第２の鉄心２の外表面にある多角形の辺部に第２の永久磁石５３を周方向で等間隔に１０個設置する。
次に、実施の形態１と同様にして保護管の配設と樹脂の充填とを行う。そして、樹脂は、実施の形態１と同様に、積層鉄心と永久磁石と保護管とにより形成された隙間のみならず、積層鉄心の軸方向の端部の面にまで配設しても良い。
【００２５】
本実施の形態において、鋼板の厚さ、多角形状の鋼板や円盤状鋼板の寸法、第１の鉄心１や第２の鉄心２の積層数、永久磁石５２の設置数は、上記数値に限定されるものではなく、回転電機の種類や容量により適宜決められる。
また、磁石を積層鉄心にしっかりと固定するため、予め磁石を弱く着磁しておき、磁気吸引力によって積層鉄心に固定させても良い。
また、鉄心も、実施の形態１と同様に、一体型鉄心あるいはシャフト一体型鉄心であっても良い。
【００２６】
本実施の形態の回転電機の回転子は、実施の形態１の回転電機の回転子と同様な効果があるとともに、第１の鉄心１の外周に設けられた複数の永久磁石５２と第２の鉄心２の外周に設けられた複数の永久磁石５３とが、鉄心のシャフト周りの円周方向に角度をずらして配置されているので、スキューを行うことができ、コギングトルクなどによる回転電機の回転むらを低減することができるとの効果もある。
【００２７】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係わる回転電機の回転子の斜視図（ａ）と、この斜視図のシャフトの軸方向に対して垂直なＢ−Ｂ断面図（ｂ）とである。
図９に示すように、本実施の形態の回転電機の回転子３００は、第１の鉄心１と第２の鉄心２との間に挟持された円盤状の鋼板に、外周部に突部２１を設けた円盤状の鋼板３１を用いた以外、実施の形態１または実施の形態２の回転電機の回転子と同様である。
断面カマボコ形状などのセグメント磁石は、個々に磁気特性、形状などの製造誤差があり、回転子に用いた場合、磁極ごとの磁力にばらつきを生じる。これらのばらつきはコギングトルクなどの回転電機の回転むらの原因となる。
【００２８】
回転電機は、回転子の鉄心と固定子の鉄心間の距離（エアギャップ）を狭くすると、同じ永久磁石を使っていても、エアギャップに溜まる磁気エネルギーは大きくなる。すなわち、図９に示すように、回転子の鉄心を、その一部に突部を持つ形状にすると、突部のある位置の磁極における磁気エネルギーが大きく（磁力を強く）することができる。
そこで、本実施の形態の回転電機の回転子３００は、永久磁石の製造誤差による永久磁石単体の磁力の個体差を予め測定しておき、磁力の小さい永久磁石を固定した磁極位置と対向する円盤状の鋼板部位に突部２１を配置する。すなわち、円盤状の鋼板におけるシャフトの中心と磁極を結ぶ線上に、突部を設けることである。このようにすると、磁極ごとの磁力のバラツキを小さくすることができ、回転電機のコギングトルクなどの回転むらを低減することができる。
つまり、本実施の形態の突部２１を有する円盤状の鋼板３１は、磁力調整用鋼板として作用する。磁力調整用鋼板の突部は複数であっても良く、複数の突部の形状が各々異なっても良い。また、磁力調整用鋼板に用いる鋼板にも、例えば、珪素鋼板が挙げられる。
【００２９】
図１０は、本実施の形態の回転電機の回転子に用いられる磁力調整用鋼板の他の実施例であり、複数の台形の突部を設けた円盤状の鋼板（ａ）、複数の丘状の突部を設けた円盤状の鋼板（ｂ）、各角部に台形の突部を設けた三角形状の鋼板（ｃ）を示す図である。
磁力調整用鋼板として、複数の台形の突部を設けた円盤状の鋼板３２、複数の丘状の突部を設けた円盤状の鋼板３３、各角部に台形の突部を設けた三角形状の鋼板３４のいずれを用いても、回転電機のコギングトルクなどの回転むらを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係わる回転電機の回転子は、厚さの薄い保護用円筒管を用いて高速回転時に永久磁石に加わる遠心力に耐え得る永久磁石の固定を実現しているので、トルク低下と渦電流による損失との防止が要求されるとともに、永久磁石の耐遠心力性が要求される高性能で高信頼性の回転電機に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子の分解図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子の斜視図（ａ）と、この斜視図のシャフトの軸方向に対して垂直なＢ−Ｂ断面図（ｂ）とＣ−Ｃ断面図（ｃ）とＤ−Ｄ断面図（ｄ）とである。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子に用いる別の形状の永久磁石を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子に用いられる別の形状の保護管である、軸方向端部の一部を折り曲げた円筒状保護管（ａ）、軸方向端部の全周を折り曲げ、縁を設けた円筒状保護管（ｂ）、カップ状の保護管（ｃ）を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子において、積層鉄心と永久磁石と保護管とにより形成された隙間に樹脂を充填する状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子の耐遠心力試験の結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わる回転電機の回転子に用いる別の形態の鉄心である一体型鉄心（ａ）とシャフト一体型鉄心（ｂ）とを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係わる回転電機の回転子における保護管を装着する前の状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係わる回転電機の回転子の斜視図（ａ）と、この斜視図のシャフトの軸方向に対して垂直なＢ−Ｂ断面図（ｂ）とである。
【図１０】本発明の実施の形態３に係わる回転電機の回転子に用いられる磁力調整用の鋼板の他の実施例であり、複数の台形の突部を設けた円盤状の鋼板（ａ）、複数の丘状の突部を設けた円盤状の鋼板（ｂ）、各角部に台形の突部を設けた三角形状の鋼板（ｃ）を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  第１の鉄心、２  第２の鉄心、３  円盤状の鋼板、４  シャフト、
５，５１  永久磁石、５２  第１の永久磁石、５３  第２の永久磁石、６  保護管、
７  樹脂、８  積層鉄心、９  突起、１２  溝部、１３  第１の鉄心、
１４  第２の鉄心、２１  突部、３１  突部を設けた円盤状の鋼板、
３２  複数の台形の突部を設けた円盤状の鋼板、
３３  複数の丘状の突部を設けた円盤状の鋼板、
３４  各角部に台形の突部を設けた三角形状の鋼板、
６１  軸方向端部の一部を折り曲げた円筒状保護管、
６２  軸方向端部の全周を折り曲げ、縁を設けた円筒状保護管、
６３  カップ状の保護管、８１  一体型鉄心、８２  シャフト一体型鉄心、
１００，３００  回転電機の回転子。
【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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