(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部を有する成形型の軸心に合わせて回転軸をセットし、軸心部に取付孔が形成されかつ偶数個の辺を有した実質上多角形状の内側磁性板を取付孔を介して回転軸に挿入しながら積層し、かつ円形外周端と、該辺と同数の半径方向内側端及び該内側端の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が該外周端との間に橋絡部を残して閉じられた溝を有する貫通孔とからなる外側磁性板本体を、該円筒部に嵌合しながら積層することにより、該内側端の各々と、対応する該辺との間に半径方向隙間を、また該溝の各々と内側磁性板の対応する角部との間に角部隙間を形成して、該円筒部内に内側磁性板積層体及び外側磁性板本体積層体を形成し、該半径方向隙間の各々に永久磁石を挿入した後、溶融された非磁性材を鋳込んで、内側磁性板積層体、永久磁石の各々、外側磁性板本体積層体、及び該角部隙間の各々の軸方向両端面を該非磁性材の層で覆うと共に、該角部隙間の各々を該層の各々と一体となるよう充填し、離型後、外側磁性板本体積層体及び非磁性材の外周端を切削して橋絡部の各々を切除する、ことを特徴とする回転機のロータの制作方法。
【請求項２】
円筒部を有する成形型の軸心に合わせて回転軸をセットし、軸心部に取付孔が形成されかつ偶数個の辺を有した実質上多角形状の内側磁性板を取付孔を介して回転軸に挿入しながら積層し、かつ円形外周端と、該辺と同数の半径方向内側端及び該内側端の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が該外周端との間に橋絡部を残して閉じられた溝を有する貫通孔とからなる外側磁性板本体を、該円筒部に嵌合しながら積層することにより、該内側端の各々と、対応する該辺との間に半径方向隙間を、また該溝の各々と内側磁性板の対応する角部との間に角部隙間を形成して、該円筒部内に内側磁性板積層体及び外側磁性板本体積層体を形成し、該半径方向隙間の各々に永久磁石を挿入しかつ該角部隙間の各々にそれぞれ半径方向内側に該隙間の一部を残して永久磁石を挿入した後、溶融された非磁性材を鋳込んで、内側磁性板積層体、永久磁石の各々、外側磁性板本体積層体、及び該隙間の一部の各々の軸方向両端面を該非磁性材の層で覆うと共に、該隙間の一部の各々を該層の各々と一体となるよう充填し、離型後、外側磁性板本体積層体及び非磁性材の外周端を切削して橋絡部の各々を切除する、ことを特徴とする回転機のロータの制作方法。
【請求項３】
円筒部を有する成形型の軸心に合わせて回転軸をセットし、軸心部に形成された取付孔と、円形外周端と、偶数個の実質上正多角形をなすよう形成された半径方向隙間と、半径方向隙間の各々の角部において半径方向に延在するよう形成された半径方向橋絡部を周方向に挟んでそれに沿って半径方向に延在するよう形成されて円形外周端との間に周方向橋絡部を形成する一対の周方向隙間とを備えている磁性板を、取付孔を介して回転軸に挿入しながらかつ円形外周端を該円筒部に嵌合しながら積層することにより磁性板積層体を形成し、該半径方向隙間の各々に永久磁石を挿入した後、溶融された非磁性材を鋳込んで、磁性板積層体、永久磁石の各々、及び周方向隙間の各々の軸方向両端面を該非磁性材の層で覆うと共に、周方向隙間の対の各々を該層の各々と一体となるよう充填し、離型後、磁性板積層体及び非磁性材の外周端を切削して周方向橋絡部の各々を切除する、ことを特徴とする回転機のロータの制作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機又は電動機である回転機のロータ、更に詳しくは、回転軸が装着された内側磁性板積層体と、少なくとも内側磁性板積層体と外側磁性板積層体との間に挿入された複数の永久磁石と、非磁性材が収容されうる複数の隙間とを備えている形態の回転機のロータの製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｒｉｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）と称されている上記形態のロータの第１の典型例は、電磁鋼板を積層して形成された磁性板積層体を有している。磁性板積層体はほぼ円柱形状をなし、その中心部には貫通孔が形成されている。磁性板積層体には、周方向に間隔をおいてほぼ６角形をなすように配列された、断面が細長い矩形状をなす６個の同形の貫通孔が形成されている。磁性板積層体の、６個の貫通孔の各々間に対応する周方向位置には、磁性板積層体の外周面から半径方向内側に向かって、６個の貫通孔の各々間の肉部を周方向に２分するように延在する切欠きが形成されている（切欠きは総計６個である）。中心部の貫通孔には回転軸が一体的に装着され、６個の貫通孔の各々内には、永久磁石が挿入されている。
【０００３】
上記形態のロータの第２の典型例は、電磁鋼板を積層して形成された磁性板積層体を有している。磁性板積層体はほぼ円柱形状をなし、その中心部には貫通孔が形成されている。磁性板積層体には、周方向に間隔をおいてほぼ正方形をなすように配列された、断面が細長い矩形状をなす４個の同形の貫通孔が形成されている。磁性板積層体の、４個の貫通孔の各々間に対応する周方向位置には、それぞれ、４個の貫通孔の各々の相互に隣接する端から周方向に間隔をおいて半径方向外側に、磁性板積層体の半径方向外側端の近傍まで延在する一対の貫通孔が形成されている（一対の貫通孔は総計で４対形成されている）。中心部の貫通孔には回転軸が一体的に装着され、４個の貫通孔の各々内には永久磁石が挿入されている。また、４対の貫通孔の各々内には、オーステナイト系のステンレス等からなる非磁性部材が挿入されている。
【０００４】
上記形態のロータの第３の典型例は、電磁鋼板を積層して形成された内側磁性板積層体を有している。内側磁性板積層体は、軸方向に見てほぼ正方形をなす４個の辺を有すると共に４つの角部には面取が形成されている。内側磁性板積層体の中心部には貫通孔が形成されている。内側磁性板積層体の半径方向外側には、４個の外側磁性板積層体が配置されている。外側磁性板積層体の各々は、内側磁性板積層体の辺の各々の半径方向外側に半径方向隙間をおいて配置された半径方向内側端を有しかつ相互に周方向隙間をおいて配置されている。該半径方向隙間の各々には周方向隙間をおいて４個の永久磁石が挿入されている。永久磁石の各々間及び外側磁性板積層体の各々間の該周方向隙間の各々は、内側磁性板積層体の対応する角部において相互に整合するよう配置されて角部隙間を形成している。該角部隙間の各々には半径方向内側に隙間を残して永久磁石が挿入されている。そして残された該隙間の各々には、オーステナイト系のステンレス等からなる非磁性部材が挿入されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来のロータのうち、第１及び第２の典型例は、一般には、電磁鋼板を、一枚一枚回転軸に嵌合させながらかつ相互に接着しながら積層し、次いで外周部をかしめるか、又は溶接することによって、回転軸と一体の磁性板積層体を形成した後、永久磁石を対応する貫通孔に接着剤を介して挿入することにより形成していた。このため組付作業が煩雑で、多くの組付作業時間と多大の労力を要し、生産性に乏しい。また生産コストが高くなる。
【０００６】
また、磁気ショート（磁気洩れ）を可能な限り少なくするため、上記のとおり、第１の典型例においては、永久磁石の各々間に対応する、電磁鋼板の外周部、したがって磁性板積層体の外周部に６個の切欠きを形成することにより異極間の磁気の遮断を図っていた。しかしながら、これらの切欠きが過剰に小さいと、電磁鋼板の、したがって磁性板積層体の当該部分の余肉（切欠きの各々と、周方向に隣接する永久磁石の周方向端との間に形成される周方向の厚さ）が過剰に大きくなり、磁気ショートが多くなって性能の低下を招く。また切欠きが過剰に大きいと、電磁鋼板の、したがって磁性板積層体の当該部分の余肉が過剰に小さくなり、高速回転時における強度が不足するおそれがある。したがって両者を満足するための設計が困難であった。第２の典型例においてはまた、４対の非磁性部材を挿入することに起因して、第１の典型例に比べて部品点数が増大し、生産性が更に低下し、また生産コストが一層高くなる。
【０００７】
他方、第３の典型例においても、第１及び第２の典型例と同様な理由によって、組付作業が煩雑で、多くの組付作業時間と多大の労力を要し、生産性に乏しい。第３の典型例においてはまた、第１の典型例に比べて、永久磁石の数が増加しかつ非磁性部材が付加されることに起因して、部品点数が増大し、生産性が更に低下すると共に、生産コストが高くなる。更に、電磁鋼板が当初から４つに分割されていることに起因して、組付作業が一層煩雑となり、生産性が一層低下させられると共に生産コストが一層高くなる。
【０００８】
本発明は上記事実に基づいてなされたものであり、その目的は、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする、新規な回転機のロータの製作方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、異極間の磁気ショートを軽減すると共に高速回転時における強度を確保することを容易に可能にする、新規な回転機のロータの製作方法を提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、部品点数を著しく低減し、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする、新規な回転機のロータの製作方法を提供することである。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、回転機の所要の性能及び耐久性を長期にわたって十分に確保することを容易に可能にする、新規な回転機のロータの製作方法を提供することである。
【００１２】
本発明のその他の目的及び特徴は、本発明に従って構成された回転機のロータの製作方法の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する後の記載から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の局面によれば、円筒部を有する成形型の軸心に合わせて回転軸をセットし、軸心部に取付孔が形成されかつ偶数個の辺を有した実質上多角形状の内側磁性板を取付孔を介して回転軸に挿入しながら積層し、かつ円形外周端と、該辺と同数の半径方向内側端及び該内側端の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が該外周端との間に橋絡部を残して閉じられた溝を有する貫通孔とからなる外側磁性板本体を、該円筒部に嵌合しながら積層することにより、該内側端の各々と、対応する該辺との間に半径方向隙間を、また該溝の各々と内側磁性板の対応する角部との間に角部隙間を形成して、該円筒部内に内側磁性板積層体及び外側磁性板本体積層体を形成し、該半径方向隙間の各々に永久磁石を挿入した後、溶融された非磁性材を鋳込んで、内側磁性板積層体、永久磁石の各々、外側磁性板本体積層体、及び該角部隙間の各々の軸方向両端面を該非磁性材の層で覆うと共に、該角部隙間の各々を該層の各々と一体となるよう充填し、離型後、外側磁性板本体積層体及び非磁性材の外周端を切削して橋絡部の各々を切除する、ことを特徴とする回転機のロータの制作方法、が提供される。
【００１７】
本発明の更に他の局面によれば、円筒部を有する成形型の軸心に合わせて回転軸をセットし、軸心部に取付孔が形成されかつ偶数個の辺を有した実質上多角形状の内側磁性板を取付孔を介して回転軸に挿入しながら積層し、かつ円形外周端と、該辺と同数の半径方向内側端及び該内側端の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が該外周端との間に橋絡部を残して閉じられた溝を有する貫通孔とからなる外側磁性板本体を、該円筒部に嵌合しながら積層することにより、該内側端の各々と対応する該辺との間に半径方向隙間を、また該溝の各々と内側磁性板の対応する角部との間に角部隙間を形成して、該円筒部内に内側磁性板積層体及び外側磁性板本体積層体を形成し、該半径方向隙間の各々に永久磁石を挿入しかつ該角部隙間の各々にそれぞれ半径方向内側に該隙間の一部を残して永久磁石を挿入した後、溶融された非磁性材を鋳込んで、内側磁性板積層体、永久磁石の各々、外側磁性板本体積層体、及び該隙間の一部の各々の軸方向両端面を該非磁性材の層で覆うと共に、該隙間の一部の各々を該層の各々と一体となるよう充填し、離型後、外側磁性板本体積層体及び非磁性材の外周端を切削して橋絡部の各々を切除する、
ことを特徴とする回転機のロータの制作方法、が提供される。
【００１８】
本発明の更に他の局面によれば、円筒部を有する成形型の軸心に合わせて回転軸をセットし、軸心部に形成された取付孔と、円形外周端と、偶数個の実質上正多角形をなすよう形成された半径方向隙間と、半径方向隙間の各々の角部において半径方向に延在するよう形成された半径方向橋絡部を周方向に挟んでそれに沿って半径方向に延在するよう形成されて円形外周端との間に周方向橋絡部を形成する一対の周方向隙間とを備えている磁性板を、取付孔を介して回転軸に挿入しながらかつ円形外周端を該円筒部に嵌合しながら積層することにより磁性板積層体を形成し、該半径方向隙間の各々に永久磁石を挿入した後、溶融された非磁性材を鋳込んで、磁性板積層体、永久磁石の各々、及び周方向隙間の各々の軸方向両端面を該非磁性材の層で覆うと共に、周方向隙間の対の各々を該層の各々と一体となるよう充填し、離型後、磁性板積層体及び非磁性材の外周端を切削して周方向橋絡部の各々を切除する、
ことを特徴とする回転機のロータの制作方法、が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面を参照して更に詳細に説明する。図１〜図３を参照して、発電機又は電動機である回転機に適用されるロータ１００は、回転軸２が装着された内側磁性板積層体１０と、複数の（実施形態においては６個の）外側磁性板積層体２０と、複数の（実施形態においては６個の）永久磁石３０と、溶融可能な非磁性材４０とから構成されている。
【００２０】
以下、本発明によるロータ１００の構成（完成された構成）について具体的に説明する。内側磁性板積層体１０は、相互に実質上同一の構成を有する複数の内側磁性板１１を積層することにより構成されている。内側磁性板１１は、電磁鋼板、実施形態においては珪素鋼板からなり、それぞれ直線状に延在する偶数個の辺１２を有しかつ実質上、正多角形状をなすよう形成されている。実施形態においては、内側磁性板１１は６個の辺１２を有しかつ実質上、正６角形状をなすよう形成されている。内側磁性板１１の６個の角部には、それぞれ半径方向外側に延び出す突起１３が形成されている。内側磁性板１１の軸心部には、回転軸２が装着される取付穴１４が形成されている。以上のように構成された内側磁性板１１を複数枚積層することにより内側磁性板積層体１０が構成され、内側磁性板積層体１０の取付穴１４には回転軸２が嵌合・装着されている。
【００２１】
相互に実質上同一の構成を有する偶数個の（実施形態においては６個の）外側磁性板積層体２０の各々は、相互に実質上同一の構成を有する複数の外側磁性板２１を積層することにより構成されている。外側磁性板２１は、電磁鋼板、実施形態においては珪素鋼板からなり、円弧形状をなす半径方向外側端２２と、直線状に延在する半径方向内側端２３と、周方向両側端２４とを有している。以上のように構成された外側磁性板２１を複数枚積層することにより外側磁性板積層体２０が構成される。外側磁性板積層体２０の各々は、内側磁性板積層体１０の、実質上、半径方向外側に半径方向隙間をおいてかつ周方向に周方向隙間をおいて配置されている。すなわち、外側磁性板積層体２０の各々の半径方向内側端２３は、内側磁性板積層体１０の対応する辺１２に対し半径方向隙間をおいて平行に対向するよう配置されると共に周方向に周方向隙間をおいて対向するよう配置される。半径方向外側端２２の各々は、回転軸２と共通の軸心を有する仮想円周上に位置付けられ、内側磁性板積層体１０の各々の周方向隙間は、各々の周方向端２４の間に形成されかつ内側磁性板積層体１０の角部の各々、したがって突起１３の各々に整合した周方向位置に配置される。
【００２２】
外側磁性板積層体２０の各々の半径方向内側端２３と、内側磁性板積層体１０の対応する辺１２との間の半径方向隙間の各々には、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石３０が挿入されている。永久磁石３０の各々は、細長いほぼ直方体形状に形成されている。永久磁石３０の各々間に形成される周方向隙間の各々及び外側磁性板積層体２０の各々間に形成される周方向隙間の各々は、内側磁性板積層体１０の対応する角部において相互に整合するよう配置されて、角部隙間を形成する。この角部隙間の総計は６個である。該角部隙間の各々には内側磁性板積層体１０の突起１３が位置付けられる。突起１３の半径方向外側端は、相互に周方向に対向する永久磁石３０の周方向端における半径方向外側端よりも半径方向内側に位置付けられている。なお、永久磁石３０の各々は、各々の磁極が半径方向に向けられるよう形成され、かつ周方向に隣接する永久磁石３０の各々間において半径方向外側の磁極同士が互いに異極をなし、したがって半径方向内側の磁極同士が互いに異極をなすよう配置される。
【００２３】
内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、外側磁性板積層体２０の各々、及び該角部隙間の各々の軸方向両端面は、溶融可能な非磁性材４０の層により覆われ、そして該角部隙間の各々は、該非磁性材４０により該層の各々と一体となるよう充填されている。非磁性材４０は、アルミニウム、アルミニウム合金あるいは亜鉛合金等の非磁性材からなる。非磁性材４０は、後述するようにしてダイキャストにより、回転軸２、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板積層体２０の各々を、外側磁性板積層体２０の各々の半径方向外側端面を除き、実質上一体に鋳ぐるむことができる。内側磁性板積層体１０及び永久磁石３０の各々は、外側磁性板積層体２０の各々及び非磁性材４０の内部に完全に埋設される。内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、外側磁性板積層体２０の各々、及び該角部隙間の各々の軸方向両端面を覆う非磁性材４０の層の各々と、該角部隙間の各々を充填した非磁性材４０の各々とは、ほぼ円柱形状をなす、ロータ１００の本体部１０２を構成する。本体部１０２の軸方向両端面は非磁性材４０により形成され、外周面は、外側磁性板積層体２０の各々の半径方向外側端面と、該角部隙間に充填された非磁性材４０の各々の半径方向外側端面とにより形成される。
【００２４】
本発明による回転機のロータ１００は、上記したように、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、外側磁性板積層体２０の各々及び該角部隙間の各々の軸方向両端面が溶融可能な非磁性材４０の層により覆われかつ該角部隙間の各々が該非磁性材４０により該層の各々と一体となるよう充填されているので、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板積層体２０の各々を非磁性材４０によって、外側磁性板積層体２０の各々の外周面を除き、一体的に鋳ぐるむことを可能にする。非磁性材４０は鋳造により一体に成形することが可能である。このため、従来におけるような、かしめ、溶接、接着等の煩雑な作業が不要となり、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。また従来のロータにおけるような切欠きが不要となり、切欠きの部分には非磁性材４０が充填されるので、異極間の磁気ショートを軽減すると共に高速回転時における強度を確保することを容易に可能にするものである。更にはまた、永久磁石３０の各々は、外側磁性板積層体２０の各々及び非磁性材４０によって完全に覆われるので（埋設されるので）、発電機又は電動機である回転機に適用した場合、回転機のケースに通風孔を設け、回転軸に配設したファンによりケース内にエアを供給することにより強制冷却を行っても、鉄粉等のダストあるいは水等から永久磁石３０の各々を完全に保護することが可能になる。その結果、回転機の所要の性能及び耐久性を長期にわたって十分に確保することを容易に可能にする。
【００２５】
上記ロータ１００においてはまた、内側磁性板積層体１０の角部の各々には、半径方向外側に対応する該角部隙間に向かって延び出す突起１３が形成され、突起１３の各々は、対応する角部において相互に周方向に対向する永久磁石３０の周方向端の間に位置付けられているので、高速回転時における強度を向上させることができる。なお、実用上、高速回転時における強度が確保できるのであれば、突起１３の各々を形成しない他の実施形態もありうる。
【００２６】
次に上記ロータ１００の制作方法について説明する。図４を参照して、先に述べた内側磁性板１１は、図示しないプレス機械によって珪素鋼板（平板）を打ち抜き加工することにより形成することができる。突起１３の各々の周方向両端は、内側磁性板１１を軸方向に見て、取付孔１４の軸心Ｏ及び正６角形の図示しない角を通って半径方向に延在する仮想直線Ｌを等角度で挟んで、軸心Ｏを通り半径方向に延在する２本の仮想直線Ｌ１上に延在するよう形成される。したがって、突起１３の各々の周方向両端は、仮想直線Ｌに対し周方向の対称位置において、半径方向外側に向かってその周方向幅が末広がりとなるよう傾斜している。また突起１３の各々の半径方向外側端は、上記仮想直線Ｌに直交するよう（すなわち接線方向に延在するよう）形成されている。
【００２７】
先に述べた外側磁性板積層体２０の各々は、成型後のロータ１００として完成された状態においては、先に説明したように、相互に周方向に分離された不連続の独立部材として配列されているが、成形前においては、溶融可能な非磁性材４０が充填される上記角部隙間の各々の半径方向外側端が円弧状の細い橋絡部２１２によって連結されることにより、外周端部全体が連続した円形状をなすよう一体に形成された１枚の外側磁性板本体２１０を積層することにより形成される外側磁性板本体積層体２２０（図７及び図８参照）から構成される。そして後述する、成形後の切削加工により、上記のように外側磁性板積層体２０の各々に分離される。
【００２８】
図５を参照して、図示しないプレス機械によって珪素鋼板（平板）を打ち抜き加工することにより形成される外側磁性板本体２１０は、円形外周端２１１を有しかつ内側磁性板１１の辺１２と同数である偶数個の（実施形態においては６個の）半径方向内側端２３と、内側端２３の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が上記外周端２１１との間に橋絡部２１２を残して閉じられた溝２１３とからなる貫通孔２１４を有している。内側端２３の各々は、それぞれ直線状に延在し、実質上、正６角形の辺を構成するよう配置され、この正６角形の角部の各々に溝２１３が配置されている。この正６角形の中心、したがって貫通孔２１４の中心は、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏと一致するよう位置付けられている。溝２１３の各々の周方向両端は、外側磁性板本体２１０を軸方向に見て、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏ及び上記正６角形の図示しない角を通って半径方向に延在する仮想直線Ｌを等角度で挟んで、軸心Ｏを通り半径方向に延在する２本の仮想直線Ｌ１上に延在するよう形成され、また溝２１３の各々の半径方向外側端は、円形外周端２１１に平行な円弧形状に形成されている。これらの直線Ｌ及びＬ１の各々は、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏが、内側磁性板１１の軸心上に位置付けられた状態で、内側磁性板１１における上記直線Ｌ及びＬ１の各々と一致するよう規定されている。２点鎖線２２で示される円形状部は、後述する切削加工によって切削される切削予定面（切削予定ライン）を表している。この切削代は、少なくとも外側磁性板本体２１０の橋絡部２１２の各々が完全に切除される程度に規定される。
【００２９】
図６には、ロータ１００の組付及び成形用型３００の構成が概略的に示されている。組付及び成形用型３００は、下端に底壁３０１を有する円筒部３０２と、円筒部３０２の開口端を離脱自在に閉塞しうる蓋型３０３とを有している。円筒部３０２内の底壁３０１の上面には、キャップ形状の隙間設定部材３０４が挿入されている。底壁３０１の軸心部には、回転軸２が嵌合される図示しない貫通孔、及び溶融された非磁性材４０を注入するための注湯口が形成されている。蓋型３０３の軸心部には、回転軸２が嵌合される貫通孔３０５が形成されている。隙間設定部材３０４は、後述するとおりにして鋳込まれる溶融可能な上記非磁性材４０と同じ材料から形成され、その天壁部には、６個の貫通孔３０６が周方向に間隔をおいて形成されている。
【００３０】
図６〜図８を参照して、以上のように構成された組付及び成形用型３００において、ロータ１００の一部である回転軸２を、底壁３０１の図示しない貫通孔に嵌合することにより、組付及び成形用型３００の軸心に合わせてセットする。回転軸２の上端部は円筒部３０２の開口端を越えて上方に突出させられ、また下端部は底壁３０１から下方に突出させられる。次いで、上記内側磁性板１１をその取付孔１４を介して回転軸２に挿入しながら円筒部３０２内に挿入して、隙間設定部材３０４の上面に適宜の枚数、積層する。この積層作業は、内側磁性板１１を単に回転軸２に挿入して積み重ねてゆくだけであり、容易かつ確実に行なうことができる。その後、上記外側磁性板本体２１０を、円筒部３０２の内周面に嵌合しながら、隙間設定部材３０４の上面に適宜の枚数、積層する。この積層作業も、外側磁性板本体２１０を円筒部３０２の内周面に沿って挿入して積み重ねてゆくだけであり、容易かつ確実に行なうことができる。外側磁性板本体２１０は、貫通孔２１４が内側磁性板１１の半径方向外側全体を半径方向外側から覆うよう配置され、そして内側端２３の各々が内側磁性板１１の対応する辺１２に対し半径方向外側に半径方向隙間をおいて平行に対向し、かつ溝２１３の各々の周方向位置と内側磁性板１１の対応する角部（突起１３）とが整合してそれぞれ角部の半径方向外側に角部隙間２３０が形成されるように配置される。内側磁性板１１及び外側磁性板本体２１０は、予め上記配置を可能にするような形状及び大きさに、それぞれ形成されることはいうまでもない。外側磁性板本体２１０の外径を円筒部３０２の内径とほぼ同じ（若干小さめ）に形成しておくことは、ガタ防止上好ましい。なお、この実施形態においては、内側磁性板１１を複数枚積層した後に、内側磁性板１１の半径方向外側に外側磁性板本体２１０を複数枚積層するようその順序が規定されているが、もちろん逆の順序であっても成立する。内側磁性板１１の積層及び外側磁性板本体２１０の積層を複数回繰り返すことにより、円筒部３０２内に所定の軸方向厚さを有する内側磁性板積層体１０及び外側磁性板本体積層体２２０を形成する。
【００３１】
次に、内側磁性板積層体１０の辺１２の各々と外側磁性板本体積層体２２０の対応する内側端２３との間の半径方向隙間にそれぞれ永久磁石３０を挿入する（図８参照）。永久磁石３０の各々は対応する隙間に実質上密着して挿入される。先に述べたように、内側磁性板１１の各々における突起１３の周方向両端は、半径方向外側に向かってその周方向幅が末広がりとなるよう傾斜しており、永久磁石３０の各々の周方向両端は、対応する突起１３の周方向端の傾斜面に実質上密着させられるよう位置付けられるので、該傾斜に対応した傾斜を有するよう形成されている。したがって永久磁石３０の各々の横断面はほぼ台形状をなす。また永久磁石３０の各々の軸方向長さは、内側磁性板積層体１０及び外側磁性板本体積層体２２０の軸方向の厚さとほぼ一致するよう形成されている。内側磁性板積層体１０の辺１２の各々と外側磁性板本体積層体２２０の対応する内側端２３との間の半径方向隙間にはそれぞれ永久磁石３０が挿入されるので、内側磁性板積層体１０の角部に存在する突起１３の各々の半径方向外側端面と、永久磁石３０の各々の周方向に対向する端面の各々と、外側磁性板本体積層体２２０の対応する溝２１３との間には、それぞれ最終的に角部隙間２３０（図８参照）が形成される。この角部隙間２３０の数は総計６個である。角部隙間２３０の各々は軸方向に見てほぼ台形状をなしている。内側磁性板１１の各々における突起１３の各々の半径方向外側端は、相互に周方向に対向する永久磁石３０の周方向端の半径方向外側端よりも半径方向内側に位置付けられる。なお、角部隙間２３０の各々は、組付及び成形用型３００の底壁３０１の上面にセットされた、上記隙間設定部材３０４の天壁部に形成された６個の貫通孔３０６の各々に対応した位置に位置付けられる。
【００３２】
以上のとおりにして、内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体積層体２２０及び永久磁石３０の各々が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内にセットされた後、円筒部３０２の開口端を蓋型３０３により閉塞する。蓋型３０３と、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板本体積層体２２０の軸方向上端面（実質上同一面上にある）との間には、所定の軸方向隙間が設けられる。この軸方向隙間は、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板本体積層体２２０の軸方向下端面（実質上同一面上にある）と底壁３０１との間に、隙間設定部材３０４によって設定される軸方向隙間と実質上同一に規定される。次いで、溶融された非磁性材４０を、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、外側磁性板本体積層体２２０、及び角部隙間２３０の各々の軸方向両端面を非磁性材４０の層で覆うと共に、角部隙間２３０の各々を該層の各々と一体となるよう充填することにより（鋳込むことにより）、回転軸２、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板本体積層体２２０を、外側磁性板本体積層体２２０の外周面の一部を除き、一体に鋳ぐるむ。
【００３３】
更に具体的には、組付及び成形用型３００の底壁３０１に形成された図示しない注湯口から溶融された非磁性材４０を注湯する。溶融された非磁性材４０は、底壁３０１と隙間設定部材３０４との間の軸方向隙間、隙間設定部材３０４の貫通孔３０６の各々、上記角部隙間２３０の各々及び、蓋型３０３と、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板本体積層体２２０の軸方向上端面との間の上記軸方向隙間を上記記載順に流動させられ、それらの各々を充填する。なお、蓋型３０３には適宜のエア抜き手段が設けられているが詳細は省略する。組付及び成形用型３００内に充填された溶融非磁性材４０を、周知の加圧手段により加圧して、ダイキャスト鋳造を遂行する。上記隙間設定部材３０４は、溶融された非磁性材４０によって一体に実質上鋳ぐるまれる。隙間設定部材３０４は溶融された非磁性材４０と同じ材料からなるので、問題はない。このようにして溶融された非磁性材４０により一体に実質上鋳ぐるむことによって成形されたロータ１００の中間品を、所定時間経過後、組付及び成形用型３００から取り出し（離型し）、冷却した後、外側磁性板本体積層体２２０及び軸方向両側の非磁性材４０の層の外周面を回転軸２の軸心まわりに切削加工を施して、外側磁性板本体積層体２２０の橋絡部２１２の各々を切除する。
【００３４】
上記切削加工によって、橋絡部２１２の各々の半径方向内側の上記角部隙間２３０の各々に充填されかつ成形当初は橋絡部２１２の各々によって半径方向外側が覆われていた非磁性材４０の各々は、外周面に露呈されることになる。また上記切削加工によって、外側磁性板本体２１０の積層体から構成された外側磁性板本体積層体２２０を、相互に周方向に分離された６個の外側磁性板積層体２０とする。外側磁性板積層体２０の各々、角部隙間２３０の各々に充填された非磁性材４０及び軸方向両側の非磁性材４０の層の各々、の半径方向外側端面は、実質上共通の円形外周面２２上に位置付けられ、該円形外周面２２は切削面から形成されることになる。この切削面は、図２に示される、不連続の独立した外側磁性板積層体２０の各々の半径方向外側端（外側端面）２２を規定する。次に、必要であれば、上記ロータ１００の中間品の軸方向両側面を切削加工する。次いでロータ１００の回転バランス取り（バランシング）を行なうことにより、ロータ１００は完成品となる。
【００３５】
本発明によるロータ１００の製作方法によれば、組付及び成形用型３００の円筒部３０２にセットされた回転軸２に、内側磁性板１１をその取付孔１４を介して挿入しながら積層し、また外側磁性板本体２１０を円筒部３０２に嵌合しながら積層して、外側磁性板本体２１０の内側端２３の各々と内側磁性板１１の対応する辺１２との間に半径方向隙間を、また外側磁性板本体２１０の溝２１３の各々と内側磁性板１１の対応する角部との間に角部隙間２３０を形成して、円筒部３０２内に内側磁性板積層体２０及び外側磁性板本体積層体２２０を形成し、複数の永久磁石３０を半径方向隙間の各々に挿入した後、溶融された非磁性材４０を、内側磁性板積層体２０、永久磁石３０の各々、外側磁性板本体積層体２２０、及び角部隙間２３０の各々の軸方向両端面を非磁性材４０の層で覆うと共に、角部隙間２３０の各々を該層の各々と一体となるよう充填することにより（鋳込むことにより）、回転軸２、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々及び外側磁性板本体積層体２２０を、外側磁性板本体積層体２２０の外周面の一部を除き、一体に鋳ぐるみ、離型後、外側磁性板本体積層体２２０及び非磁性材４０の外周端を切削して外側磁性板本体２１０の橋絡部２１２の各々を切除することによって、ロータ１００を製作することができる。その結果、従来におけるような、かしめ、溶接、接着等の煩雑な作業が不要となり、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。
【００３６】
回転軸２に、内側磁性板１１をその取付孔を介して挿入しながら積層し、また外側磁性板本体２１０を円筒部３０２の内周面に嵌合しながら積層することにより、円筒部３０２内に内側磁性板積層体２０及び外側磁性板本体積層体２２０を形成することができるので、組付作業が容易化され、組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減される。特にロータ１００の完成時には相互に分離されている外側磁性板２１の各々は、組付時には外側磁性板本体２１０として一体に形成されているので、部品点数が低減され、上記のとおりに組付作業が容易化される。また円筒部３０２内に内側磁性板積層体１０及び外側磁性板本体積層体２２０を形成し、永久磁石３０の各々を組み付けた後、非磁性材４０による鋳造によって各部材を鋳ぐるむことによりロータ１００の中間品を形成することができるので、トータル的に製作が容易化され、製作時間が短縮されると共に労力の負担が軽減される。
【００３７】
また従来のロータにおけるような切欠きが不要となり、切欠きの部分には非磁性材４０が充填されるので、異極間の磁気ショートを軽減すると共に高速回転時における強度を確保できるロータ１００を製作することができる。更にはまた、永久磁石３０の各々が外側磁性板積層体２０の各々及び非磁性材４０によって完全に覆われたロータ１００を製作することができるので、このロータ１００を発電機又は電動機である回転機に適用した場合、回転機のケースに通風孔を設け、回転軸に配設したファンによりケース内にエアを供給することにより強制冷却を行っても、鉄粉等のダストあるいは水から永久磁石３０の各々を完全に保護することが可能になる。その結果、回転機の所要の性能及び耐久性を長期にわたって十分に確保することを容易に可能にする。
【００３８】
図９には、本発明による回転機のロータ１００の他の実施形態を構成する、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０、及び、永久磁石３０の各々の他の実施形態が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内に挿入された状態で示されている。内側磁性板１１における突起１３の各々の周方向両端は、内側磁性板１１を軸方向に見て、取付孔１４の軸心Ｏ及び正６角形の図示しない角を通って半径方向に延在する仮想直線Ｌを等間隔に挟みかつ半径方向に平行に延在する２本の仮想直線Ｌ２上に延在するよう形成される。したがって、突起１３の各々の周方向両端は、仮想直線Ｌに対し周方向の対称位置において、半径方向外側に向かって平行に直線状に延在している。内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０のその他の構成は図１〜図８を参照して説明した先の実施形態における内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０と実質上同じである。また図９に示される外側磁性板本体２１０における溝２１３の各々の周方向両端は、外側磁性板本体２１０を軸方向に見て、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏ及び上記正６角形の図示しない角を通って半径方向に延在する仮想直線Ｌを等間隔に挟んで、軸心Ｏを通り半径方向に平行に延在する２本の仮想直線Ｌ２上に延在するよう形成される。これらの直線Ｌ及びＬ２の各々は、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏが、内側磁性板１１の軸心上に位置付けられた状態で、内側磁性板１１における上記直線Ｌ及びＬ２の各々と一致するよう規定されている。外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０のその他の構成は、図５〜図８を参照して説明した先の実施形態における外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０と実質上同じである。なお永久磁石３０の各々は、各々の周方向両端の傾斜が若干相違するのみで、横断面はほぼ台形をなす基本構成は先の実施形態とほぼ同じである。角部隙間２３０の各々は軸方向に見てほぼ矩形状をなしている。
【００３９】
上記各部材を含むロータ１００において、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０、及び、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０の構成は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態におけるそれらの構成よりも若干簡略化されているが、本質的な特徴に相違はない。したがって、図９に示される、上記各部材を含むロータ１００及びそれを製作する方法、の作用効果は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態におけると実質上同一であり、説明は省略する。
【００４０】
図１０には、本発明による回転機のロータ１００の更に他の実施形態を構成する、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０、及び、永久磁石３０の各々の、更に他の実施形態が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内に挿入された状態で示されている。内側磁性板１１における突起１３の各々の周方向両端は、内側磁性板１１を軸方向に見て、対応する辺１２の周方向端から直角に半径方向外側に向かって延び出すよう形成されている。内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０のその他の構成は図１〜図８を参照して説明した先の実施形態における内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０と実質上同じである。図１０に示される外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０は、図９に示された外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０と実質上同じ構成を有している。また永久磁石３０の各々の周方向両端は、対応する突起１３の周方向端に実質上密着させられるので、永久磁石３０の各々の横断面は実質上矩形状に形成されている。永久磁石３０の各々の周方向両端の半径方向外側端は、外側磁性板本体２１０の対応する溝２１３の半径方向内側端に位置付けられている。上記各部材を含むロータ１００において、永久磁石３０の各々の構成は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態における永久磁石３０の各々の構成よりも単純化され、したがって比較的低コストで製造することができるが、全体の構成における本質的な特徴に相違はない。したがって、図１０に示される、上記各部材を含むロータ１００及びそれを製作する方法、の作用効果は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態におけると実質上同一であり、説明は省略する。
【００４１】
図１１には、本発明による回転機のロータ１００の更に他の実施形態を構成する、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０、及び、永久磁石３０の各々の、更に他の実施形態が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内に挿入された状態で示されている。内側磁性板１１、したがって内側磁性板積層体１０における突起１３の各々は、対応する角部隙間２３０の半径方向中央を、角部隙間２３０の半径方向外側端、すなわち橋絡部２１２の半径方向内側端まで延在して、角部隙間２３０を周方向に２分割するよう位置付けられている。内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０のその他の構成は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態における内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０と実質上同一である。また外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０の構成、及び、永久磁石３０の各々の構成は、図１０に示されたそれらの構成と実質上同一である。上記各部材を含むロータ１００においては、内側磁性板１１、したがって内側磁性板積層体１０における突起１３の各々が、対応する角部隙間２３０の半径方向中央を、橋絡部２１２の半径方向内側端まで延在して、角部隙間２３０を周方向に２分割するよう位置付けられているので、先の実施形態のいずれよりも、高速回転時における強度を一層向上させることができる。また周方向に２分割された角部隙間２３０の各々には、先の実施形態と同じとおりにして非磁性材４０が充填されるので、周方向に２分割された角部隙間２３０の各々に非磁性部材を挿入する形態の、従来のロータに比べて部品点数を著しく低減することができ、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。図１１に示される、上記各部材を含むロータ１００の全体の構成における本質的な特徴は、先の実施形態と実質上同じである。したがって、図１１に示される、上記各部材を含むロータ１００及びそれを製作する方法、の作用効果は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態におけると実質上同一であり、説明は省略する。
【００４２】
なお、図１〜図１１を参照して説明した先に実施形態の各々において、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０の辺１２の数は、それぞれ６個であるが、各実施形態において、偶数個であれば、４個、あるいは８個以上であっても成立する。内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０の辺１２の数に応じて、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０の構成、及び、永久磁石３０の数等が規定されることはいうまでもない。
【００４３】
図１２には、本発明による回転機のロータ１００の更に他の実施形態が示されている。このロータ１００は、回転軸２が装着された内側磁性板積層体１０と、４個の外側磁性板積層体２０と、４個の永久磁石３０と、４個の他の永久磁石５０と、溶融可能な非磁性材４０とから構成されている。内側磁性板積層体１０は、相互に実質上同一の構成を有する複数の内側磁性板１１を積層することにより構成されている。内側磁性板１１は、電磁鋼板、実施形態においては珪素鋼板からなり、それぞれ直線状に延在する４個の辺１２を有しかつ実質上、正４角形状をなすよう形成されている。内側磁性板１１の４個の角部には、それぞれ面取１５が形成されている。内側磁性板１１の軸心部には、回転軸２が装着される取付孔１４が形成されている。以上のように構成された内側磁性板１１を複数枚積層することにより内側磁性板積層体１０が構成され、内側磁性板積層体１０の取付孔１４には回転軸２が嵌合・装着されている。
【００４４】
相互に実質上同一の構成を有する４個の外側磁性板積層体２０の各々は、相互に実質上同一の構成を有する複数の外側磁性板２１を積層することにより構成されている。外側磁性板２１は、電磁鋼板、実施形態においては珪素鋼板からなり、円弧形状をなす半径方向外側端２２と、直線状に延在する半径方向内側端２３と、周方向両側端２４とを有している。以上のように構成された外側磁性板２１を複数枚積層することにより外側磁性板積層体２０が構成される。外側磁性板積層体２０の各々は、内側磁性板積層体１０の、実質上、半径方向外側に半径方向隙間をおいてかつ周方向に周方向隙間をおいて配置されている。すなわち、外側磁性板積層体２０の各々の半径方向内側端２３は、内側磁性板積層体１０の対応する辺１２に対し半径方向隙間をおいて平行に対向するよう配置されると共に周方向に周方向隙間をおいて対向するよう配置される。外側磁性板積層体２０の各々の周方向間に形成される周方向隙間の各々は、半径方向に一定の周方向幅で延在するよう形成されている。半径方向外側端２２の各々は、回転軸２と共通の軸心を有する仮想円周上に位置付けられ、内側磁性板積層体１０の各々の周方向隙間は、内側磁性板積層体１０の角部の各々、したがって面取１５の各々に整合した周方向位置に配置される。
【００４５】
外側磁性板積層体２０の各々の半径方向内側端２３と、内側磁性板積層体１０の対応する辺１２との間の半径方向隙間の各々には、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石３０が挿入されている。永久磁石３０の各々は、細長いほぼ直方体形状に形成されている。永久磁石３０の各々間に形成される周方向隙間の各々及び外側磁性板積層体２０の各々間に形成される周方向隙間の各々は、内側磁性板積層体１０の対応する角部において相互に整合するよう配置されて、角部隙間を形成する。この角部隙間の総計は４個である。該角部隙間の各々には内側磁性板積層体１０の面取１５が対向して位置付けられる。該角部隙間の各々にはまた、半径方向内側に隙間の一部を残して他の永久磁石５０が挿入されている。例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石５０は、細長いほぼ直方体形状に形成されている。
【００４６】
内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、外側磁性板積層体２０の各々、及び該隙間の一部の各々の軸方向両端面は、溶融可能な非磁性材４０の層により覆われ、そして該隙間の一部の各々は、該非磁性材４０により該層の各々と一体となるよう充填されている。非磁性材４０は、先の実施形態におけると同様にして、回転軸２、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、永久磁石５０の各々及び外側磁性板積層体２０の各々を、外側磁性板積層体２０の各々の半径方向外側端面を除き、実質上一体に鋳ぐるむことができる。内側磁性板積層体１０及び永久磁石３０の各々は、外側磁性板積層体２０の各々及び非磁性材４０の内部に完全に埋設される。内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、永久磁石５０の各々、外側磁性板積層体２０の各々、及び該隙間の一部の各々の軸方向両端面を覆う非磁性材４０の層の各々と、該隙間の一部の各々を充填した非磁性材４０の各々とは、ほぼ円柱形状をなす、ロータ１００の本体部１０２を構成する。本体部１０２の軸方向両端面は非磁性材４０により形成され、外周面は、外側磁性板積層体２０の各々の半径方向外側端面２２と、永久磁石５０の各々の半径方向外側端面とにより形成される。
【００４７】
本発明による回転機のロータ１００は、上記したように、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、永久磁石５０の各々、外側磁性板積層体２０の各々及び該隙間の一部の各々の軸方向両端面が、溶融可能な非磁性材４０の層により覆われかつ該隙間の一部の各々は該非磁性材４０により該層の各々と一体となるよう充填されているので、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、永久磁石５０の各々及び外側磁性板積層体２０の各々を非磁性材４０によって、永久磁石５０の各々の半径方向外側端面及び外側磁性板積層体２０の各々の外周面を除き、一体的に鋳ぐるむことを可能にする。非磁性材４０は鋳造により一体に成形することが可能である。このため、従来におけるような、かしめ、溶接、接着等の煩雑な作業が不要となり、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。更にはまた、従来において軸方向の両端面が外部に露呈されていた永久磁石３０及び５０の各々を含む軸方向の両端面は、非磁性材４０によって完全に覆われるので、発電機又は電動機である回転機に適用した場合、回転機のケースに通風孔を設け、回転軸に配設したファンによりケース内にエアを供給することにより強制冷却を行っても、鉄粉等のダストあるいは水等から永久磁石３０の各々を完全に保護することが可能になる。また永久磁石５０の各々の軸方向両端面側は完全に保護することが可能になる。その結果、回転機の所要の性能及び耐久性を長期にわたって確保することを容易に可能にする。
【００４８】
次に図１２に示された上記ロータ１００の制作方法について説明する。図１２に示された上記ロータ１００の制作方法は、先に述べた制作方法と本質的には同じであり、したがって以下、その概要を説明する。図１３には、図１２を参照して説明したロータ１００を構成する、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０と、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０とが、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内に挿入された状態で示され、また図１４には、図１２を参照して説明したロータ１００を構成する、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０、永久磁石３０の各々、及び永久磁石５０の各々が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内に挿入された状態で示されている。
【００４９】
図１３を参照して、先に述べた、実質上正方形をなす内側磁性板１１は、図示しないプレス機械によって珪素鋼板（平板）を打ち抜き加工することにより形成することができる。先に述べた外側磁性板積層体２０の各々は、成型後のロータ１００として完成された状態においては、先に説明したように、相互に周方向に分離された不連続の独立部材として配列されているが、成形前においては、溶融可能な非磁性材４０が充填される上記隙間の各々の半径方向外端が円弧状の細い橋絡部２１２によって連結されることにより、外周端部全体が連続した円形状をなすよう一体に形成された１枚の外側磁性板本体２１０を積層することにより形成される外側磁性板本体積層体２２０から構成される。そして後述する、成形後の切削加工により、上記のように外側磁性板積層体２０の各々に分離される。
【００５０】
図示しないプレス機械によって珪素鋼板（平板）を打ち抜き加工することにより形成される外側磁性板本体２１０は、円形外周端２１１を有しかつ内側磁性板１１の辺１２と同数である４個の半径方向内側端２３と、内側端２３の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が上記外周端２１１との間に橋絡部２１２を残して閉じられた溝２１３とからなる貫通孔２１４を有している。内側端２３の各々は、それぞれ直線状に延在し、実質上、正４角形の辺を構成するよう配置され、この正４角形の角部の各々に溝２１３が配置されている。この正４角形の中心、したがって貫通孔２１４の中心は、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏと一致するよう位置付けられている。溝２１３の各々の周方向両端は、外側磁性板本体２１０を軸方向に見て、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏ及び上記正４角形の図示しない角を通って半径方向に延在する仮想直線Ｌを等間隔に挟んで、軸心Ｏを通り半径方向に平行に延在する２本の仮想直線Ｌ３上に延在するよう形成され、また溝２１３の各々の半径方向外側端は、円形外周端２１１に平行な円弧形状に形成されている。２点鎖線２２で示される円形状部は、先に述べたと同様な切削予定面を表している。永久磁石３０及び５０の各々は直方体形状に形成されている。
【００５１】
上記組付及び成形用型３００の円筒部３０２にセットされた回転軸２に、内側磁性板１１をその取付孔１４を介して挿入しながら積層し、また外側磁性板本体２１０を円筒部３０２に嵌合しながら積層する。これらの積層によって、外側磁性板本体２１０の内側端２３の各々と、内側磁性板１１の対応する辺１２との間に半径方向隙間を、また外側磁性板本体２１０の溝２１３の各々と内側磁性板１１の対応する角部との間に角部隙間２３０を形成して、円筒部３０２内に内側磁性板積層体１０及び外側磁性板本体積層体２２０を形成する。図１３と共に図１４をも参照して、上記半径方向隙間の各々に永久磁石３０を挿入する。永久磁石３０の各々の横断面における長手方向の長さは、内側磁性板１１の対応する辺１２の長さとほぼ同一に規定されている。また角部隙間２３０の各々にそれぞれ半径方向内側に隙間の一部（角部隙間２３０の一部）２３０ａを残して永久磁石５０を挿入する。永久磁石５０の各々の横断面における長手方向の長さは、外側磁性板本体２１０の対応する溝２１３の半径方向長さとほぼ同一に規定されている。以上のとおりにして、内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体積層体２２０、永久磁石３０の各々及び永久磁石５０の各々が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内にセットされた後、円筒部３０２の開口端を先の実施形態と同様にして蓋型３０３により閉塞する。次いで、溶融された非磁性材４０を、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、永久磁石５０の各々、外側磁性板本体積層体２２０、及び隙間の一部２３０ａの各々の軸方向両端面を非磁性材４０の層で覆うと共に、隙間の一部２３０ａの各々を該層の各々と一体となるよう充填することにより（鋳込むことにより）、回転軸２、内側磁性板積層体１０、永久磁石３０の各々、永久磁石５０の各々及び外側磁性板本体積層体２２０を、外側磁性板本体積層体２２０の外周面の一部を除き、一体に鋳ぐるむ。離型後、外側磁性板本体積層体２２０及び非磁性材４０の外周端を切削して橋絡部２１２の各々を切除する。以上の方法によって、図１２に示されたロータ１００を製作することができる。その結果、従来におけるような、かしめ、溶接、接着等の煩雑な作業が不要となり、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。
【００５２】
なお、図１２〜図１４を参照して説明した先に実施形態の各々において、内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０の辺１２の数は、それぞれ４個であるが、各実施形態において、偶数個であれば、４個、あるいは８個以上であっても成立する。内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０の辺１２の数に応じて、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０の構成、及び、永久磁石３０及び５０の数等が規定されることはいうまでもない。
【００５３】
図１５には、本発明による回転機のロータ１００の他の実施形態を構成する、内側磁性板１１及び外側磁性板本体２１０の更に他の実施形態が示されている。先の実施形態におけると同じ材料から形成されている内側磁性板１１は、それぞれ直線状に延在する８個の辺１２を有しかつ実質上、正８角形状をなすよう形成されている。内側磁性板１１の８個の角部には、それぞれ半径方向内側に延び出す溝１１Ａが形成されている。溝１１Ａの各々における半径方向内側端部の周方向幅は該内側端部よりも半径方向外側領域の周方向幅より広く形成されている。すなわち溝１１Ａの各々は、対応する角部から一定の周方向幅で軸心に向かって延びた後、半径方向内側端部において周方向両側に延び出すよう形成されている。内側磁性板１１の軸心部には、回転軸２が装着される取付穴１４が形成されている。先の実施形態におけると同じ材料から形成されている外側磁性板本体２１０は、円形外周端２１１を有しかつ内側磁性板１１の辺１２と同数である８個の半径方向内側端２３と、内側端２３の各々の周方向端の間に形成されて一端が半径方向内側に開放され他端が上記外周端２１１との間に橋絡部２１２を残して閉じられた溝２１３とからなる貫通孔２１４を有している。内側端２３の各々は、それぞれ直線状に延在し、実質上、正８角形の辺を構成するよう配置され、この正８角形の角部の各々に溝２１３が配置されている。この正８角形の中心、したがって貫通孔２１４の中心は、外側磁性板本体２１０の軸心Ｏと一致するよう位置付けられている。溝２１３の各々における半径方向外側端部の周方向幅は該外側端部よりも半径方向内側領域の周方向幅より広く形成されている。すなわち溝２１３の各々は、対応する角部から一定の周方向幅で半径方向外側に向かって延びた後、半径方向外側端部において周方向両側に延び出すよう形成されている。溝２１３の各々の半径方向外側端は、円形外周端２１１に平行な円弧形状に形成されている。２点鎖線２２で示される円形状部は、先の実施形態におけると同様な切削加工によって切削される切削予定面（切削予定ライン）を表している。この切削代は、少なくとも外側磁性板本体２１０の橋絡部２１２の各々が完全に切除される程度に規定される。
【００５４】
図１６には、図１５に示す内側磁性板１１及び内側磁性板積層体１０、外側磁性板本体２１０及び外側磁性板本体積層体２２０、及び、永久磁石３０の各々が、組付及び成形用型３００の円筒部３０２内に挿入された状態で示されている。永久磁石３０の各々は、内側磁性板積層体１０の辺１２の各々と外側磁性板本体積層体２２０の対応する内側端２３との間の半径方向隙間に挿入される。内側磁性板積層体１０の溝１１Ａの各々と外側磁性板本体積層体２２０の溝２１３の各々とは周方向に整合されて位置付けられ、先の実施形態におけると実質上同じとおりにしてロータ１００が製作される。
【００５５】
図１５及び図１６に示す上記各部材を含むロータ１００において、内側磁性板積層体１０の角部の各々には、半径方向内側に向かって延びる溝１１Ａが形成され、溝１１Ａの各々における半径方向内側端部の周方向幅は該内側端部よりも半径方向外側領域の周方向幅より広く形成され、永久磁石３０の各々間及び外側磁性板積層体２１０の各々間の周方向隙間の各々により形成される角部隙間の各々における半径方向外側端部の周方向幅は該外側端部よりも半径方向内側領域の周方向幅より広く形成され、溝１１Ａの各々により形成される隙間の各々は該角部隙間の各々に整合して該角部隙間の各々の一部を構成する。これらの角部隙間の各々には、先に述べた溶融非磁性材４０が充填されるが、角部隙間の各々に充填された非磁性材４０の半径方向内側端部及び半径方向外側端部は、その間に存在する他の部分よりも周方向幅が広いため、ロータ１００の高速回転時において、先の実施形態におけるよりも、半径方向外側へ飛び出しにくくなり、一層確実に該飛び出しが防止される、とのメリットが得られる。図１５及び図１６に示す上記各部材を含むロータ１００は、図１〜図８を参照して説明した先の実施形態における特徴ある基本的構成を共有するものであり、また製作方法も実質上同じであり、したがって該実施形態におけると実質上同じ作用効果が得られることはいうまでもない。
【００５６】
以上、本発明による回転機のロータの製作方法を、実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の種々の変形あるいは修正が可能である。例えば、ＩＰＭと称されているロータには、上記実施形態の他に、種々の形態が存在するが、本発明は、回転軸に装着された内側磁性板積層体と、内側磁性板積層体の実質上半径方向外側に配置された外側磁性板積層体と、少なくとも内側磁性板積層体と外側磁性板積層体との間に挿入された複数の永久磁石と、非磁性材が収容されうる複数の隙間とを備えている形態の回転機のロータであれば、上記実施形態以外の他の形態のロータにも適用することができる。該隙間の各々の一端は、ロータ本体部の軸方向の一端面に開口し、また他端はロータ本体部の軸方向の他端面に開口するよう形成される。該隙間の各々に非磁性材を収容することによって、異極間の磁気ショートを防止する隔壁として機能させられ、種々の配列形態がある。そして本発明の特徴は、内側磁性板積層体、永久磁石の各々、外側磁性板積層体の各々及び該隙間の各々の軸方向両端面が溶融可能な非磁性材の層により覆われかつ該隙間の各々が該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填されている、ことにある。この特徴ある構成により、先に述べた鋳ぐるみを可能にし、したがって、先に述べた種々の作用効果を達成することができるのである。
【００５７】
磁性板４００は、軸心部に形成されかつ軸心Ｏを有する取付孔１４と、軸心Ｏと共通の軸心を有する円形外周端４０２と、軸心Ｏを中心に偶数個の実質上正多角形（実施形態では正８角形）をなすよう形成された半径方向隙間４０４と、半径方向隙間４０４の各々の角部において半径方向に延在するよう形成された半径方向橋絡部（ブリッジ）４０６を周方向に挟んでそれに沿って半径方向に延在するよう形成された一対の周方向隙間４０８とを備えている。半径方向隙間４０４及び周方向隙間４０８の各々は貫通孔から形成される。半径方向隙間４０４の各々は一定の半径方向幅をもって直線状に延在するよう形成されている。周方向隙間４０８の各々は、半径方向隙間４０４の各々よりも半径方向内側から半径方向外側に向かって延在し、各々の半径方向外側端は、円形外周端４０２に平行な円弧形状をなしている。周方向隙間４０８の各々の半径方向外側端と磁性板４００の円形外周端４０２との間には、円弧状に延在する周方向橋絡部４１０が形成される。半径方向橋絡部４０６の各々は一定の周方向幅をもって半径方向に直線状に延在するよう形成され、各々の半径方向外側端は対応する周方向橋絡部４１０に接続される。半径方向橋絡部４０６の各々を周方向に挟むよう配置された周方向隙間４０８の各々の半径方向内側端部の周方向幅及び半径方向外側端部の周方向幅は、半径方向内側端部と半径方向外側端部との間の全中間領域の周方向幅よりも広く形成されている。周方向隙間４０８の各対は、半径方向隙間４０４の各々の角部における角部隙間を構成するので、角部隙間の各々の半径方向内側端部の周方向幅及び半径方向外側端部の周方向幅は、半径方向内側端部と半径方向外側端部との間の全中間領域の周方向幅よりも広く形成されている、といえる。２点鎖線２２で示される円形状部は、先に述べたと実質上同じとおりにして行なわれる切削加工によって切削される切削予定面（切削予定ライン）を表している。この切削代は、少なくとも上記周方向橋絡部４１０の各々が完全に切除される程度に規定される。
【００５８】
【発明の効果】
本発明による回転機の製作方法によれば、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。また、異極間の磁気ショートを軽減すると共に高速回転時における強度を確保することを容易に可能にする。更にはまた、部品点数を著しく低減し、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。更にはまた、回転機の所要の性能及び耐久性を長期にわたって十分に確保することを容易に可能にする。
【００５９】
以上、本発明による回転機のロータ及びその製作方法を、実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の種々の変形あるいは修正が可能である。例えば、ＩＰＭと称されているロータには、上記実施形態の他に、種々の形態が存在するが、本発明は、回転軸に装着された内側磁性板積層体と、内側磁性板積層体の実質上半径方向外側に配置された外側磁性板積層体と、少なくとも内側磁性板積層体と外側磁性板積層体との間に挿入された複数の永久磁石と、非磁性材が収容されうる複数の隙間とを備えている形態の回転機のロータであれば、上記実施形態以外の他の形態のロータにも適用することができる。該隙間の各々の一端は、ロータ本体部の軸方向の一端面に開口し、また他端はロータ本体部の軸方向の他端面に開口するよう形成される。該隙間の各々に非磁性材を収容することによって、異極間の磁気ショートを防止する隔壁として機能させられ、種々の配列形態がある。そして本発明の特徴は、内側磁性板積層体、永久磁石の各々、外側磁性板積層体の各々及び該隙間の各々の軸方向両端面が溶融可能な非磁性材の層により覆われかつ該隙間の各々が該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填されている、ことにある。この特徴ある構成により、先に述べた鋳ぐるみを可能にし、したがって、先に述べた種々の作用効果を達成することができるのである。
【００６０】
また、上記実施形態において、内側磁性板１１及び外側磁性板２１、磁性板４００は、電磁鋼板の一実施形態である珪素鋼板から構成されているが、他の軟磁性鋼板（電磁鋼板に対し、保磁力が比較的弱い鋼板）、例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ、ＳＳ４１Ｐ等の軟磁性鋼板から構成される他の実施形態ももちろん成立する。要するに非磁性材料ではなく、磁性材料（強磁性材料あるいは軟磁性材料のいずれでもよい）から形成された鋼板であれば成立する。更にはまた、上記実施形態においては、非磁性材４０を、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛合金等の非磁性金属材料により形成しているが、耐熱性を有する高強度合成樹脂等の非金属材料により形成してもよい。なお、非磁性材４０としてアルミニウムを使用する場合には、冷却時の収縮が比較的大きいために、電磁鋼板との間に若干の隙間ができる可能性があるので、含浸剤（接着剤との共用も可）を注入することが好ましい。また溶融可能な非磁性材４０をアルミニウム等、電気抵抗の比較的少ない材料とすることが好ましい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明による回転機のロータ及びその製作方法によれば、従来に比べて組付作業が簡単となり、そして組付作業時間が短縮されると共に労力の負担が軽減され、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。また、異極間の磁気ショートを軽減すると共に高速回転時における強度を確保することを容易に可能にする。更にはまた、部品点数を著しく低減し、その結果、生産性の向上及び製造コストの低減を可能にする。更にはまた、回転機の所要の性能及び耐久性を長期にわたって十分に確保することを容易に可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロータの実施形態を半径方向外側から見た図。
【図２】図１に示されるロータを、その軸方向の一端部を覆う非磁性材を除去した状態で示す斜視図。
【図３】図２に示されるロータを軸方向に見た図。
【図４】内側磁性板の平面図。
【図５】外側磁性板の平面図。
【図６】図１に示すロータのための組付及び成形用型及びロータを構成する部材を分解して示す斜視概略図。
【図７】内側磁性板及び外側磁性板が、図６に示される組付及び成形用型の円筒部内に挿入された状態を軸方向に見た図。
【図８】図７において、永久磁石が更に挿入された状態を示す図。
【図９】本発明によるロータの他の実施形態を構成する部材を示す図であって、図８と同様な図。
【図１０】本発明によるロータの更に他の実施形態を構成する部材を示す図であって、図８と同様な図。
【図１１】本発明によるロータの更に他の実施形態を構成する部材を示す図であって、図８と同様な図。
【図１２】本発明によるロータの更に他の実施形態を示す斜視図であって、図２と同様な斜視図。
【図１３】図１２に示すロータに含まれる内側磁性板及び外側磁性板が、図６に示される組付及び成形用型の円筒部内に挿入された状態を軸方向に見た図。
【図１４】図１３において、永久磁石が更に挿入された状態を示す図。
【図１５】本発明によるロータの更に他の実施形態を構成する内側磁性板及び外側磁性板を同軸上に配置して軸方向に見た図。
【図１６】図１５に示す内側磁性板及び外側磁性板が、図６に示される組付及び成形用型の円筒部内に挿入された状態を軸方向に見た図。
【図１７】本発明によるロータの更に他の実施形態を構成する一体構造の磁性板を軸方向に見た図。
【図１８】図１７に示す磁性板が、図６に示される組付及び成形用型の円筒部内に挿入された状態を軸方向に見た図。
【符号の説明】
２  回転軸
１０  内側磁性板積層体
１１  内側磁性板
１２  辺
１３  突起
２０  外側磁性板積層体
２２  切削予定面
２１  外側磁性板
３０、５０  永久磁石
４０  非磁性材
１００  ロータ
２１０  外側磁性板本体
２１２  橋絡部
２２０  外側磁性板本体積層体
２３０  角部隙間
２３０ａ  残された隙間の一部
４００  磁性板
４０４  半径方向隙間
４０６  半径方向橋絡部
４０８  周方向隙間
４１０  周方向橋絡部
４２０  磁性板積層体
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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