JP2016073092A - 回転子および回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ内外径の同軸度を精度良くし、かつ、エアギャップを最小限に設定することができる回転子および回転機を提供することである。【解決手段】回転子１０６は、分割コア１は回転子コア９の外径側磁石収容部３ｃおよび内径側磁石収容部３ｄ（磁石収容部）に収容される永久磁石３の極数であるｋ極に基づいて分割され、回転子コア９は回転子コア９の極数以上で設けられて積層方向にリベット２（固定用部材）を通すｎ個（ｎ≧ｋ）の貫通穴を有し、周方向に隣り合う分割コア１の間にはクリアランスＣＬよりも大きく設定される隙間が設けられ、分割コア１（環状体）は回転子コア９の１極の整数倍で周方向にずらして隙間やクリアランスＣＬによって基準となる軸に対し同軸度が保たれた治具に倣い積層方向に積層され、リベット２でディスク４（被固定部材）に固定される。回転子コア９の同軸度の精度も高められる。【選択図】図１１

Description

本発明は、複数の分割コアを周方向に並べるとともに積層方向に積層して所定形状に形成される回転子コアを含む回転子と、当該回転子を有する回転機とに関する。

従来では、回転子に用いるコアは遠心力を考慮し一体で打ち抜かれたコアを用いているのが一般的であったが分割コアを用いて遠心力に耐えることを目的とする回転機の回転子コア構造に関する技術の一例も開示されている（例えば特許文献１を参照）。この回転機の回転子コア構造は、所定枚数積み重ねて円筒状としたブロック毎の回転子コアの積層構造を、凹凸嵌合部を周方向にずらしてレンガ積み状の重ね合わせ構造とした。

特開２００２−２６２４９６号公報

しかし、分割コアの周方向端面に設けた凹凸嵌合部を嵌合させて環状の回転子コアを形成するため、凹凸嵌合部の位置精度（嵌合精度）により回転子の真円度（例えば内径や外径）が決ってしまう。真円度を高精度にするにはコストが高くなり、型のメンテナンス費用もかさむ。また、分割コアを高精度に形成（製作や製造の意味も含む）すると、凹凸嵌合部を締まりに近いきつめの嵌合とならざるを得ない。そのため、回転子コアの組み付け作業も容易ではなく、時間と手間を要するという問題がある。

一方、精度を無視して分割コアを形成すると、真円度がずれた分割コアを積層することになり、回転子コアの同軸度が悪化する。そのため、回転子と固定子との間に設けるエアギャップを拡大せざるを得なくなり、回転機の性能が低下するという問題も出てくる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、真円度を高めて同軸度を精度良く保ち、かつ、エアギャップを最小限に設定することができる回転子および回転機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、電磁鋼板で形成される複数の分割コア（１）を有し、前記分割コアを周方向に並べて環状体（７）とし、前記環状体を積層方向に複数層で積層して形成される回転子コア（９）を含む回転子（１０６）において、前記分割コアは、前記回転子コアの磁石収容部に収容される永久磁石（３）の極数であるｋ極（ｋは自然数）に基づいて分割され、前記回転子コアは、前記回転子コアの極数以上で設けられ、積層方向に固定用部材（２）を通すｎ個（ｎは自然数でｎ≧ｋ）の貫通穴（１ｃ）を有し、周方向に隣り合う前記分割コアの間には、前記貫通穴と前記固定用部材とのクリアランス（ＣＬ）よりも大きく設定される隙間（１ｄ）が設けられ、一層以上の前記環状体は、他層の前記環状体より前記回転子コアの１極の整数倍で周方向にずらして前記積層方向に積層され、前記貫通穴にそれぞれ前記固定用部材を通して被固定部材（４）に固定されることを特徴とする。

この構成によれば、周方向に隣り合う分割コアの相互間は隙間が設けられ、この隙間は貫通穴と固定用部材とのクリアランスよりも大きく設定される。隙間やクリアランスは、形成された分割コアの公差や、組み付け（分割コアの周方向配置や環状体積層）、固定用部材を用いて被固定部材への回転子コアの固定などで生じるずれを吸収する。よって、同軸度が保たれた治具に沿って分割コアを組み付けてゆけばよいので、回転子コアの組み付け作業が容易に行え、時間と手間を低減することができる。また、隙間やクリアランスによって治具形状に倣って回転子コアを組み付けて形成するだけで、回転子コアの真円度が高められ、同軸度の精度も高められる。こうして回転子（具体的には回転子コア）の同軸度が高められるので、固定子とのエアギャップを最小限に設定することができる。

第２の発明は、前記隙間は、前記回転子コアの極間に位置することを特徴とする。

この構成によれば、隙間を極間に位置させることで、分割面（分割コアの周方向端面）から回転子コア（分割コア）の極である磁石収容部までの距離を長く確保することができる。よって、遠心力強度を高めることができる。

第３の発明は、前記回転子コアは、前記積層方向に隣り合う前記環状体の相互間に、非磁性体で形成される環状の第１プレート（５）を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１プレートは環状の非磁性材であるので、補強板として働き、遠心力強度を高めることができる。なお、第１プレートは環状であれば、形成方法は任意である。例えば、切断の有無を問わず一枚のプレートで形成してもよく、複数枚の分割プレートを形成したうえで環状となるように一体化する固定を行って形成してもよい。

第４の発明は、前記回転子コアの前記貫通穴と同軸上に設けられて前記固定用部材を通す貫通穴（６ｃ）を備え、前記回転子コアに対して前記被固定部材とは反対側に配置され、前記被固定部材とともに前記回転子コアを挟んで固定する環状の第２プレート（６）を有することを特徴とする。

この構成によれば、被固定部材から最も離れた位置に第２プレートを配置することで、遠心力強度を高めることが出来る。また、周方向に配置される複数の分割コアにかかる浮き上がりを防止できるので、軸方向寸法が安定し、分割コアで構成される固定子コアが損傷するのを防止し、ビビリや風切り音などの騒音を抑制できる。

第５の発明は、回転機（１００）において、請求項１から９のいずれか一項に記載の回転子（１０６）と、固定子（１０４，１０８）とを有することを特徴とする。

この構成によれば、真円度を高めて同軸度を精度良くし、かつ、エアギャップを最小限に設定することができる回転機を提供することができる。

回転子コアの第１構成例を模式的に示す平面図である。 図１に示すII−II線の断面図である。 分割コアの構成例を示す模式図である。 図３に示す矢印IVから見た側面図である。 隙間とクリアランスを説明する模式図である。 第Ｎ層の環状体を示す模式図である。 第Ｎ±１層の環状体を示す模式図である。 第Ｎ±２層の環状体を示す模式図である。 第Ｎ±３層の環状体を示す模式図である。 回転子コアを被固定部材に固定する過程を模式的に示す断面図である。 回転子の第１構成例を模式的に示す斜視図である。 回転機の第１構成例を模式的に示す断面図である。 固定用部材に加わる遠心力を説明する模式図である。 図１３に示すXIV−XIV線の断面図である。 第１プレートの第１構成例を模式的に示す平面図である。 第１プレートの第２構成例を模式的に示す平面図である。 回転子コアの第２構成例を模式的に示す断面図である。 回転子の第２構成例を模式的に示す斜視図である。 回転機の第２構成例を模式的に示す断面図である。 回転子コアの第３構成例を模式的に示す断面図である。 第２プレートの第１構成例を模式的に示す平面図である。 第２プレートの第２構成例を模式的に示す平面図である。 図２０に示すXXIII−XXIII線の断面図である。 回転子の第３構成例を模式的に示す斜視図である。 回転子コアの第４構成例を部分的に示す模式図である。 回転子コアの第５構成例を部分的に示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。断面図では、見やすさを優先するため、説明に必要な要素についてハッチングする。例えば、永久磁石については磁石収容部や窓穴と区別するため、断面図であるか否かにかかわらずハッチングする。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。

用語の意義は次のように定める。「外径側」は径方向における外側や外周側を意味し、「内径側」は径方向における内側や内周側を意味する。「分割数」は、環状体を形成するために周方向に並べて配置される分割コアの数である。許容誤差範囲には、製造許容誤差、設計許容誤差、実用上支障がない誤差などのような所定の許容範囲を含む。「巻装」は巻いて装うことを意味し、巻き回すことを意味する「巻回」と同義に用いる。「回転機」は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。符号の英文字は大文字と小文字とで別の要素を意味する。例えば、図１５，図１６に示す環状プレート５Ａとプレート本体５ａは別の要素である。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図１３を参照しながら説明する。図１，図２に示す回転子１０６Ａは、回転子１０６の一例である。回転子１０６Ａは、複数の分割コア１，複数のリベット２，複数の外径側永久磁石３ａ，複数の内径側永久磁石３ｂ，ディスク４などを有する。リベット２は「固定用部材」に相当し、ディスク４は「被固定部材」に相当する。

回転子１０６Ａの各層は、図１に示すように複数の分割コア１が周方向に並べて配置される環状体７からなる（図６〜図９をも参照）。周方向に隣り合う分割コア１の相互間を分割部位１ａとする。分割部位１ａについては後述する（図５を参照）。回転子コア９Ａは、図２に示すように分割コア１（環状体７）を積層方向に複数層で積層されて形成される積層体である。回転子コア９Ａの形成にあたり、分割コア１を積層してもよく、環状体７を積層してもよい。当該回転子コア９Ａは、回転子コア９の一例であり、各貫通穴１ｃに通される固定用部材２によってディスク４に固定される。積層方向は、後述する軸方向でもある（図１２を参照）。ディスク４は、図１に示すリベット２の数に相当する貫通穴４ａを有する（図２を参照）。

本形態では、以下に示す数値を用いる構成例について説明する。回転子コア９Ａに備える永久磁石３の極数は「２０極（ｋ＝２０）」とする。分割数は、ｋ／２以下の整数、かつ、ｋの約数に相当する数を満たす「５」とする。固定用部材２を通す貫通穴１ｃの数は「２０個（ｎ＝２０）」とする。よって、一つの分割コア１は「４極」の永久磁石３と、「４個」の貫通穴１ｃを有する。積層方向に積層する積層数は「８層」とする。

分割コア１は、加工機（例えばプレス機など）によって電磁鋼板が所定形状（例えば扇形状）に加工されたものであり、その方法や厚み等を問わない。ただし本形態では、端側の層（例えば図２に示す最上層；以下では単に「端層」とも呼ぶ）に配置される分割コア１について、他層（端側以外の層）に配置される分割コア１よりも厚みを薄くする。各分割コア１は、図３，図４に示すように４個の貫通穴１ｃと、４つの外径側磁石収容部３ｃと、４つの内径側磁石収容部３ｄを有する。分割コア１の周方向における端面である周方向端面１ｅは、本形態では平面に形成する。

図２に示すように、貫通穴１ｃは、リベット２を通すために全層で同軸上にあけられる穴である。外径側磁石収容部３ｃは、分割コア１の外周縁部に設けられ、外径側永久磁石３ａを積層方向に沿って収容するためにあけられる穴である。内径側磁石収容部３ｄは、分割コア１の内周縁部に設けられ、内径側永久磁石３ｂを積層方向に沿って収容するためにあけられる穴である。

図５に示す隙間１ｄは、図１等に示す分割部位１ａに相当し、同一層で隣り合う分割コア１（具体的には周方向端面１ｅ）どうしの間隔である。貫通穴１ｃの内径を「Ｒ１ｃ」とし、リベット２の外径を「Ｒ２」とする。貫通穴１ｃとリベット２のクリアランスＣＬは、「ＣＬ＝（Ｒ１ｃ−Ｒ２）／２」になる。隙間１ｄとクリアランスＣＬの関係は、「１ｄ＞ＣＬ」を満たすように設定するとよい。こうすれば、隣り合う分割コア１がともに隙間１ｄ側にずれても、周方向端面１ｅどうしは接触しない。よって、分割コア１どうしの接触で変形することがないので、分割コア１の組み付けを精度良く行える。

図６〜図９にそれぞれ示す環状体７は、分割コア１を分割数だけ周方向に並べて配置（組み付け）したものである。一つの分割コア１は「４個」の貫通穴１ｃを有するので、各層は図６〜図９のいずれかに示す環状体７で積層することになる。積層するにあたっては、環状体７として積層してもよく、一以上の分割コア１を積層してもよい。積層後にみたとき、各層の配置は図６〜図９のいずれかに示す環状体７の配置となっていればよい。

本例は、図６に示す環状体７の姿勢（時計の１２時を示す破線）を基準とする。図６の環状体７は、それぞれが分割コア１に相当する分割コア１１，１２，１３，１４，１５を周方向に並べて配置する。分割コア１１，１２，１３，１４，１５は、分割コア１のずらし量を分かり易くするために用いる。

図７に示す環状体７は、図６に示す環状体７と比べて角度θ１（本例では１８度）だけ半時計回りにずれる。図８に示す環状体７は、図６に示す環状体７と比べて角度θ２（＝θ１×２）だけ半時計回りにずれる。図９に示す環状体７は、図６に示す環状体７と比べて角度θ３（＝θ１×３）だけ半時計回りにずれる。図６〜図９で示すようにずらすと、４層分の環状体７は分割部位１ａの位置が積層方向で異なる（図１１をも参照）。

分割コア１を周方向に並べて配置して環状体７としたり、分割コア１を積層方向に積層したりするにあたっては、図１０に一例として示す治具８を用いて行う。この治具８は、径方向の外周面が円形状に形成されてガイドする内側治具部品８ａや、径方向の内周面が円形状に形成されてガイドする外側治具部品８ｂなどを有する。内側治具部品８ａは、基準となる軸（例えば後述する図１２に示す回転軸１１０）との嵌合をなすディスク４の嵌合部４Ｃに嵌まる。図示するように、内側治具部品８ａの外周面（壁面）に分割コア１を接触させて積層していく。なお、周方向リベット穴位置は積層時にガイドピンを立てておいてもよいし、リベット２を差した状態でリベット２をガイドにしても良い。全て積層し終えた後は、外側治具部品８ｂを矢印Ｄ１（内径方向）に向けて移動させて、押えることでディスク４の嵌合部４Ｃに対して同軸度が確保された回転子コア９Ａが出来上がる。このように組付けすることで回転子コア９Ａが形成される。その後、２０本のリベット２をかしめることで完成する。リベット２は分割部位１ａ以外の部位で固定されるので、回転子コア９Ａは分割コアの集合体（積層体）であるが一体コアのような剛体構造となる。

図１０に示すリベット２は、頭部２ａとシャフト部２ｂからなる。ディスク４を通したシャフト部２ｂの端部（頭部２ａとは反対側の端部）に対して工具（図示せず）でかしめると、図２に示すカシメ部２ｃが形成される。回転子コア９Ａとディスク４は、カシメ部２ｃの成形によって固定される。また、かしめによりリベット２は塑性変形するため、貫通穴１ｃとリベット２の間にあった隙間を埋め充填された状態となり、リベット２で分割コア１を強固に固定する構造となる。回転子コア９Ａとディスク４が固定された回転子１０６Ａを図１１に示す。

上述のようにして製造された回転子１０６Ａを有する回転機１００Ａの一例を図１２に示す。回転機１００に相当する回転機１００Ａは、ダブルステータ型の回転機である。当該回転機１００Ａは、外径側固定子１０４（ステータ），内径側固定子１０８（ステータ），回転子１０６Ａ（ロータ），回転軸１１０（シャフト），ディスク１１１などをハウジング１０１内に有する。

ハウジング１０１は、ハウジング部材１０２とハウジング部材１０３を有する。ハウジング部材１０２は、外径側固定子１０４，内径側固定子１０８，回転子１０６Ａ，回転軸１１０などを開口部から収容可能な形状（例えばコップ形状）に形成される。ハウジング部材１０３は、ハウジング部材１０２の開口部を覆う形状（例えば円板状）に形成される。ハウジング部材１０２，１０３と回転軸１１０の間には軸受１０９（ベアリング）が介在され、回転軸１１０は回転自在に支持される。ディスク１１１は、上述したディスク４に相当し、回転軸１１０に固定される。

外径側固定子１０４，回転子１０６Ａ，内径側固定子１０８は、この順番で径方向に配置される。言い換えると、外径側固定子１０４と内径側固定子１０８の間に回転子１０６Ａを介在させる。外径側固定子１０４はハウジング部材１０２に固定され、内径側固定子１０８はハウジング部材１０３に固定される。これ以外の形態で固定してもよい。いずれにせよ、外径側固定子１０４と内径側固定子１０８はハウジング１０１に固定されていればよい。各固定子の固定方法は問わない。

外径側固定子１０４には相巻線１０５が巻装され、内径側固定子１０８には相巻線１０７が巻装される。より具体的には対応する固定子コア（固定子鉄心）に相巻線１０５，１０７がそれぞれ巻装される。相巻線１０５，１０７の相数は問わない。

外径側固定子１０４は、回転子１０６Ａの外周面と対面し、相巻線１０５への通電によって回転子１０６Ａを回転させたり、回転子１０６Ａの回転によって相巻線１０５に逆起電力を発生させたりする。内径側固定子１０８は、回転子１０６Ａの内周面と対面し、相巻線１０７への通電によって回転子１０６Ａを回転させたり、回転子１０６Ａの回転によって相巻線１０５に逆起電力を発生させたりする。

回転子１０６Ａの回転に伴って、分割コア１や固定用部材２に対して遠心力が作用する。当該遠心力の作用について、図１３，図１４を参照しながら説明する。図１３，図１４には、２層分の環状体７ａ，７ｂを示す。環状体７ａ，７ｂはそれぞれ環状体７に相当する。図１４に示す上層側に配置される環状体７ａに含まれる分割コア１Ａは、両端部を除く本体部位を示す。図１４に示す下層側に配置される環状体７ｂに含まれる分割コア１Ｂ，１Ｃは、隙間１ｄを挟んで隣り合う分割コア１Ｂ，１Ｃの一部を示す。これらの分割コア１Ａ，１Ｂ，１Ｃは説明のために用いるに過ぎず、図１や図６〜図９に示す分割コア１（１１，１２，１３，１４，１５）のいずれかである。

図１３において、回転子１０６Ａが回転すると、回転子コア９Ａに遠心力が発生して、分割部位１ａで外径方向に広がろうとする力が生じる（分割コア１Ｂ，１Ｃによるベクトル１０ａ）。また、リベット２を介し分割コア１が周方向に伸びようとする力が生じる（分割コア１Ｂ，１Ｃによるベクトル１０ｂ）。しかしながら、分割部位１ａを隔てて隣り合って配置される分割コア１をリベット２で固定しているため、リベット２を介して分割されていない分割コア１にその力が分散されることになる。ここで、分割部位１ａが介在する分割コア１Ｂ，１Ｃのリベット２には剪断力（ベクトル２０ａ）が働き、周方向端面１ｅが位置しない分割コア１Ａには径方向（ベクトル２０ａ）と周方向（ベクトル２０ｂ）とが合成された合成方向に引張り力が働く（ベクトル２０ｃ）。そして、この力は周方向に分割コア１をずらしてレンガ積みすることで、螺旋状に周方向に分散され、リベット２に作用する剪断力も積層方向に分散させることができる。よって、回転子１０６Ａ（具体的には回転子コア９Ａ）の同軸度を維持できる。そのため、固定子１０４と回転子１０６Ａとの間のエアギャップや、回転子１０６Ａと内径側固定子１０８との間のエアギャップを最小限に設定することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は図１５〜図１９を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１と相違する点を説明する。

図１８に示す回転子１０６Ｂは、回転子１０６の一例である。回転子１０６Ｂは、複数の分割コア１，複数のリベット２，複数の外径側永久磁石３ａ，複数の内径側永久磁石３ｂ，ディスク４，第１プレート５などを有する。回転子１０６Ｂは、実施の形態１に示す回転子１０６Ａと比べて、さらに第１プレート５を備える点が相違する。第１プレート５は、分割コア１よりも厚みを薄くして形成するとよい。

図１５に示す環状プレート５Ａは、第１プレート５の一例である。環状プレート５Ａは、プレート本体５ａに対して複数の貫通穴５ｃが設けられる。貫通穴５ｃは、リベット２を通すための穴であって、図１７に示すように貫通穴１ｃと同軸上に設けられる。貫通穴５ｃの数は、図１に示す貫通穴１ｃの数と同一に設定するとよい。

図１６に示す環状プレート５Ｂは、第１プレート５の一例である。環状プレート５Ｂは、上述したプレート本体５ａや貫通穴５ｃのほかに、切断部５ｂを有する。切断部５ｂは、材料取り改善のため丸め加工などで製作した時に生ずる部位である。切断部５ｂは、遅くとも図１９に示す回転機１００Ｂを構成する前に固定して環状プレート５Ａと同様の環状にするとよい。

上述した環状プレート５Ａまたは環状プレート５Ｂは、図１７に示すように第１プレート５として分割コア１（環状体７）の層間に介在させる。図１７の構成例では、上側に４層の分割コア１と、下側に４層の分割コア１との間に第１プレート５を介在させている。実施の形態１と同様に治具８（図１０を参照）を用いて、分割コア１を周方向に並べて配置して環状体７としたり、分割コア１を積層方向に積層したりして組み付けると、回転子コア９Ｂになる。回転子コア９Ｂは回転子コア９の一例である。回転子コア９Ｂとディスク４は、カシメ部２ｃの形成によって固定される。すなわち、リベット２を貫通穴１ｃや貫通穴５ｃ等に通して片側端部（図１７では下側端部）を工具でかしめる。こうして製造される回転子１０６Ｂは、断面図でみると図１７のようになり、斜視図でみると図１８のようになる。

上述のようにして製造された回転子１０６Ｂを有する回転機１００Ｂの一例を図１９に示す。回転機１００に相当する回転機１００Ｂは、回転機１００Ａと同様にダブルステータ型の回転機である。当該回転機１００Ｂは、外径側固定子１０４，内径側固定子１０８，回転子１０６Ｂ（ロータ），回転軸１１０などをハウジング１０１内に有する。

図１９に示す回転機１００Ｂは、図１２に示す回転機１００Ａと比べると、次の２点で相違する。第１に、上述したようにロータとして図１７，図１８に示す回転子１０６Ｂを用いる。第２に、相巻線１０５，１０７に代えて、「Ｕ」字状の相巻線１１２を用いて固定子１０４，１０８に巻装する。

回転子１０６Ｂの回転に伴って、分割コア１や固定用部材２に対して作用する遠心力は実施の形態１と同様である（図１３を参照）。すなわち、分割コア１（環状体７）は周方向にずらして積層されるので、リベット２には様々の方向の力が分散して作用し、一定方向に大きな力が集中することはない。さらに第１プレート５を層間に介在させるので、回転子１０６Ｂの剛性を高められる。回転子１０６Ｂが高速回転してもリベット２に加わる力が分散されるので、回転子１０６Ｂ（具体的には回転子コア９Ｂ）の同軸度を維持できる。したがって、固定子１０４と回転子１０６Ｂとの間のエアギャップや、回転子１０６Ｂと内径側固定子１０８との間のエアギャップを最小限に設定することができる。

なお図示しないが、図１２に示す回転機１００Ａが有する回転子１０６Ａに代えて回転子１０６Ｂを適用してもよく、図１９に示す回転機１００Ｂが有する回転子１０６Ｂに代えて回転子１０６Ａを適用してもよい。回転子１０６Ａ，１０６Ｂの構成が異なるに過ぎないので、同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は図２０〜図２４を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１，２と相違する点を説明する。

図２０に示す回転子１０６Ｃは、回転子１０６の一例である。回転子１０６Ｃは、複数の分割コア１，複数のリベット２，複数の外径側永久磁石３ａ，複数の内径側永久磁石３ｂ，ディスク４，第１プレート５，第２プレート６などを有する。回転子１０６Ｃは、実施の形態２に示す回転子１０６Ｂ（図１７，図１８等を参照）と比べて、さらに第２プレート６を備える点が相違する。

第２プレート６は、磁性材を用いて所定の形状に形成され、分割コア１よりも厚みを薄くして形成するとよい。例えば、図２１に示す第２プレート６Ａのような形状で形成してもよく、図２２に示す第２プレート６Ｂのような形状で形成してもよく、図２１に示す第２プレート６Ａは、複数の窓穴６ａ，６ｂや、複数の貫通穴６ｃなどを有する。これに対して図２２に示す第２プレート６Ｂは、複数の貫通穴６ｃなどを有する。図示しないが、第２プレート６（６Ａ，６Ｂ）は図１６に示す切断部５ｂを有していてもよい。

図２１に示す第２プレート６Ａの窓穴６ａは外径側永久磁石３ａよりも小さく形成され、窓穴６ｂは内径側永久磁石３ｂよりも小さく形成される。言い換えると、第２プレート６はリベット２で固定されると、外径側永久磁石３ａや内径側永久磁石３ｂの一部を押さえ付ける。窓穴６ａの数は、図１に示す外径側永久磁石３ａの数と同一に設定するとよい。窓穴６ａの数は、図１に示す内径側永久磁石３ｂの数と同一に設定するとよい。貫通穴６ｃの数は、図１に示す貫通穴１ｃの数と同一に設定するとよい。

上述した第２プレート６は、例えば図２３に示すように最上層（積層体の端層）に配置する。言い換えると、第２プレート６（６Ａ，６Ｂ）とディスク４で回転子コア９Ｃを挟んで固定する。実施の形態１と同様に治具８（図１０を参照）を用いて、分割コア１を周方向に並べて配置して環状体７としたり、分割コア１を積層方向に積層したりして組み付けると、回転子コア９Ｃになる。回転子コア９Ｃは回転子コア９の一例である。回転子コア９Ｃとディスク４は、カシメ部２ｃの形成によって固定される。すなわち、リベット２を貫通穴１ｃ，４ａ，５ｃ，６ｃ等に通して片側端部（図２３では下側端部）を工具でかしめる。こうして製造される回転子１０６Ｃは、断面図でみると図２３のようになり、斜視図でみると図２４のようになる。

上述のようにして製造された回転子１０６Ｃを用いて、実施の形態１，２と同様に回転機１００を製造することができる。具体的には、図１２に示す回転機１００Ａが有する回転子１０６Ａに代えて回転子１０６Ｃを用いたり、図１９に示す回転機１００Ｂが有する回転子１０６Ｂに代えて回転子１０６Ｃを用いたりして製造すればよい。

回転子１０６Ｃの回転に伴って、分割コア１や固定用部材２に対して作用する遠心力は実施の形態１と同様である（図１３を参照）。すなわち、分割コア１（環状体７）は周方向にずらして積層されるので、リベット２には様々の方向の力が分散して作用し、一定方向に大きな力が集中することはない。さらに第１プレート５や第２プレート６を有するので、回転子１０６Ｃの剛性を高められる。回転子１０６Ｃが高速回転してもリベット２に加わる力が分散されるので、回転子１０６Ｃ（具体的には回転子コア９Ｃ）の同軸度を維持できる。したがって、固定子１０４と回転子１０６Ｃとの間のエアギャップや、回転子１０６Ｃと内径側固定子１０８との間のエアギャップを最小限に設定することができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態１〜３では、分割部位１ａで隣り合う分割コア１の周方向端面１ｅを平面に構成した（図３，図４，図１２を参照）。この形態に代えて、図２５，図２６に示すように、隣り合う分割コア１どうしを嵌合容易な形状で形成してもよい。

図２５に示す回転子１０６Ｄは、隣り合う一方の分割コア１に台形状の凸状部１ｆを形成し、他方の分割コア１に台形状の凹状部１ｇを形成する。凸状部１ｆと凹状部１ｇは、隙間１ｄを有するように形成され、積層方向（図２５の前後方向）に嵌合する。

図２６に示す回転子１０６Ｅは、隣り合う一方の分割コア１に円形状の凸状部１ｈを形成し、他方の分割コア１に円形状の凹状部１ｉを形成する。凸状部１ｈと凹状部１ｉは、隙間１ｄを有するように形成され、積層方向（図２６の前後方向）に嵌合する。

図示しないが、隣り合う分割コア１について、隙間１ｄを有するとともに、図２５，図２６に示す嵌合形状以外の形状で形成して、積層方向に嵌合する構成としてもよい。いずれの構成にせよ、周方向（図２５，図２６の左右方向）に分割コア１を連ねることができ、治具８による組み付けと相まって回転子１０６（具体的には回転子コア９）の同軸度を維持できる。

上述した実施の形態１〜３に示す回転子１０６は、外周側に外径側永久磁石３ａを備え、内周側に内径側永久磁石３ｂを備える構成とした（図１，図２，図１１，図１７，図１８，図２０等を参照）。この形態に代えて、ロータコア形状を突極形状としリラクタンストルクがはたらく形状とし、外径側永久磁石３ａを無くしたり、内径側永久磁石３ｂを無くしたりしてもよい。

外径側永久磁石３ａを無くして構成する回転子１０６は、内周側に配置される内径側固定子１０８との間で磁束が流れる。よって、図１２に示す回転機１００Ａや図１９に示す回転機１００Ｂは、外径側固定子１０４や相巻線１０５が不要になる。言い換えると、アウターロータ型の回転機１００を構成することができる。

内径側永久磁石３ｂを無くして構成する回転子１０６は、外周側に配置される外径側固定子１０４との間で磁束が流れる。よって、図１２に示す回転機１００Ａや図１９に示す回転機１００Ｂは、内径側固定子１０８や相巻線１０７が不要になる。言い換えると、インナーロータ型の回転機１００を構成することができる。

上述した実施の形態１〜３では、回転子コア９に備える永久磁石３の極数を「２０極（ｋ＝２０）」とし、分割数を「５」とし、貫通穴１ｃの数は「２０個（ｎ＝２０）」とした。この形態に代えて、回転子コア９に備える永久磁石３の極数は、２０極以外の極数を設定してもよい。分割数は、ｋ／２以下の整数で、ｋの約数に相当する数であれば、５以外の数を設定してもよい。貫通穴１ｃの数は、２０個以外でｎ≧ｋを満たす数を設定してもよい。すなわち回転機１００の仕様に応じて設定すればよい。極数や分割数、貫通穴１ｃの数が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。なお、分割数は少なく設定するほうが耐遠心力強度低下も少なくて済むが、同軸度精度は分割数が多いほど良くなるため、使用用途により分割数を選定するとよい。また、回転子１０６の外径や最大回転速度を考慮し、環状体７を構成する分割コア１の径方向巾、リベット２の径などを適切に設定し、遠心力強度を確保するのは言うまでもない。

上述した実施の形態１〜３では、全層の分割コア１（環状体７）について、積層方向に隣り合う層の分割コア１（環状体７）どうしが周方向にずれる構成とした（図１１，図１８，図２４を参照）。この形態に代えて、２以上の層数にかかる分割コア１（環状体７）については周方向にずれない構成としてもよい。言い換えると、一層以上の分割コア１（環状体７）が他層の分割コア１（環状体７）より周方向にずれていればよい。全層がずれない構成に比べて、リベット２に加わる力の方向を分散させることができ、回転子コア９（回転子１０６）の同軸度の精度も維持できる。

上述した実施の形態１〜３では、固定用部材としてリベット２を適用し、一方または双方の端部をかしめる構成とした（図１，図２，図１１，図１７，図１８，図２０等を参照）。この形態に代えて、リベット２以外で回転子コア９をディスク４に固定することができる他の固定用部材を適用してもよい。他の固定用部材には、例えばボルトなどが該当する。他の固定用部材についても端部をかしめて固定してよい。かしめる以外では、溶接等によって一方の端部をディスク４に接合してもよい。いずれにせよ、回転子コア９をディスク４に固定できればよく、同軸度精度の高い回転子１０６が出来上がる。

上述した実施の形態１〜３では、回転子コア９（積層体）を構成する複数層のうちで端層に配置される分割コア１は、他層（端層以外の層）に配置される分割コア１よりも厚みを薄くする構成とした（図２，図１７，図１８，図２３を参照）。この形態に代えて、全層の分割コア１を同じ厚さ（許容誤差範囲を含む）で構成してもよく、ディスク４から離れるにつれて厚さが次第に薄くなるように構成してもよい。いずれの構成であっても、実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１〜３では、内側治具部品８ａの外周面（壁面）に分割コア１を接触させて積層した後、外側治具部品８ｂを移動させて押える構成とした（図１０を参照）。この形態に代えて、外側治具部品８ｂの内周面（壁面）に分割コア１を接触させて積層した後、内側治具部品８ａを移動させて押える構成としてもよい。この構成でも、ディスク４の嵌合部４Ｃに対して同軸度が確保された回転子コア９Ａが出来上がり、２０本のリベット２をかしめることで回転子１０６Ａが完成する。よって、実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

〔作用効果〕
上述した実施の形態および他の実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）回転子１０６（１０６Ａ〜１０６Ｆ）において、分割コア１は回転子コア９の外径側磁石収容部３ｃおよび内径側磁石収容部３ｄ（磁石収容部）に収容される永久磁石３の極数であるｋ極に基づいて分割され、回転子コア９は回転子コア９の極数以上で設けられて積層方向にリベット２（固定用部材）を通すｎ個（ｎ≧ｋ）の貫通穴１ｃを有し、周方向に隣り合う分割コア１の間には貫通穴１ｃとリベット２とのクリアランスＣＬよりも大きく設定される隙間１ｄが設けられ、分割コア１（環状体７）は回転子コア９の１極の整数倍で周方向にずらして積層方向に積層され、貫通穴１ｃにそれぞれリベット２を通してディスク４（被固定部材）に固定される構成とした（図１〜図２６を参照）。この構成によれば、同軸度が保たれた治具８に沿って分割コア１を組み付けてゆけばよいので、回転子コア９の組み付け作業が容易に行え、時間と手間を低減することができる。また、隙間１ｄやクリアランスＣＬによって治具８の形状に倣って回転子コア９を組み付けることが出来る。回転子コア９の同軸度の精度も高められる。こうして回転子１０６（回転子コア９）の同軸度が高められるので、固定子１０４，１０８とのエアギャップを最小限に設定することができる。また、一体抜きに比べて材料の歩留まりを向上させることができ、分割コア１を形成するための型が小さくなってコスト低減を図ることができる。

（２）複数層のうちで一方の端層（図２，図１７，図１８，図２３では最上層）に配置される分割コア１は、他層（端層以外の層）に配置される分割コア１よりも厚みを薄くする構成とした（図２，図１７，図１８，図２３を参照）。図示しないが、双方の端側の層に配置される分割コア１について、他層に配置される分割コア１よりも厚みを薄くする構成としてもよい。これらの構成によれば、端層の分割コア１が薄く形成すると、当該分割コア１からリベット２に加わる剪断力が小さくなる。よって、リベット２全体に加わる剪断力を小さくすることができるので、遠心力強度を高めることができる。

（３）分割コア１は、ｋ／２以下の整数、かつ、ｋの約数に相当する数で分割される構成とした（図１，図６〜図９，図１１，図１８，図２４を参照）。この構成によれば、耐遠心力強度を考慮しながら分割数を選ぶことが出来るので材取りも適正に出来る。

（４）回転子コア９は、全層の分割コア１（環状体７）について、積層方向に隣り合う層の分割コア１（環状体７）どうしが周方向にずれている構成とした（図１１，図１８，図２４を参照）。この構成によれば、リベット２にかかる剪断力を分散させることが出来、遠心力強度を高めることができる。

（５）隙間１ｄは、回転子コア９の極間に位置する構成とした（図５，図２５，図２６を参照）。この構成によれば、隙間１ｄを極間に位置させることで、分割面（分割コア１の周方向端面１ｅ）から回転子コア９（分割コア１）の極である永久磁石３（磁石収容部３ｃ，３ｄ）までの距離を長く確保することができる。よって、分割コア１の剛性が高められ、遠心力強度を高めることができる。

（６）周方向に隣り合う分割コア１どうしは、隙間１ｄを介して周方向端面１ｅが凹凸形状（凸状部１ｆ，１ｈ，１ｊおよび凹状部１ｇ，１ｉ，１ｋ）で嵌合する構成とした（図２５，図２６を参照）。この構成によれば、分割コア１どうしを凹凸形状でガイドに出来き、環状体７や回転子コア９を組み付ける作業性が向上する。

（７）リベット２は、一方の端部がかしめられて、回転子コア９をディスク４に固定する構成とした（図２，図１７，図２３を参照）。図示しないが、リベット２の両端部をかしめて、回転子コア９をディスク４に固定する構成としてもよい。この構成では、図２，図１７，図２３に示す頭部２ａもかしめて形成される。これらの構成によれば、ストレートピンでリベット２が構成され安価となる。

（８）回転子コア９は、積層方向に隣り合う分割コア１（環状体７）の相互間に、非磁性体で形成される環状の第１プレート５を有する構成とした（図１７，図１８を参照）。図示しないが、複数の第１プレート５を別個の層間にそれぞれ介在させてもよい。これらの構成によれば、第１プレート５は環状の非磁性材であるので、磁束漏れを起さず補強板として働き、遠心力強度を高めることができる。また、第１プレート５を取り付ければ外径の広がりやディスク４へのストレスを抑えることが可能となる。

（９）回転子コア９の貫通穴１ｃと同軸上に設けられてリベット２を通す貫通穴１ｃを備え、回転子コア９に対してディスク４とは反対側に配置され、ディスク４とともに回転子コア９を挟んで固定する環状の第２プレート６を有する構成とした（図２３，図２４を参照）。この構成によれば、ディスク４から最も離れた位置に第２プレート６を配置することで、遠心力強度を高めることが出来る。また、周方向に配置される複数の分割コア１にかかる浮き上がりを防止できるので、軸方向寸法が安定し、分割コア１で構成される回転子コア９が損傷するのを防止し、ビビリや風切り音などの騒音を抑制できる。

（１０）第２プレート６は、永久磁石３が部分的に露出するように窓穴６ａ，６ｂを有する構成とした（図２０，図２３，図２４を参照）。この構成によれば、窓穴６ａ，６ｂは磁石収容部３ｃ，３ｄよりも小さいので、回転子コア９の剛性が高められ、遠心力強度を高めることができる。

（１１）回転機１００（１００Ａ〜１００Ｃ）は、回転子１０６（１０６Ａ〜１０６Ｆ）と、固定子１０４，１０８とを有する構成とした（図１１，図１８，図２４を参照）。この構成によれば、真円度を高めて同軸度を精度良くし、かつ、エアギャップを最小限に設定することができる回転機１００を提供することができる。

１（１１，１２，１３，１４，１５） 分割コア
１ｃ 貫通穴
１ｄ 隙間
２ 固定用部材（リベット）
３ 永久磁石
３ｃ 外径側磁石収容部（磁石収容部）
３ｄ 内径側磁石収容部（磁石収容部）
４ ディスク（被固定部材）
７ 環状体
９（９Ａ〜９Ｃ） 固定子コア
１０４，１０８ 固定子（ステータ）
１０６（１０６Ａ〜１０６Ｆ） 回転子（ロータ）
１００（１００Ａ〜１００Ｃ） 回転機
ＣＬ クリアランス

Claims (11)

1. 電磁鋼板で形成される複数の分割コア（１）を有し、前記分割コアを周方向に並べて環状体（７）とし、前記環状体を積層方向に複数層で積層して形成される回転子コア（９）を含む回転子（１０６）において、
   前記分割コアは、前記回転子コアの磁石収容部に収容される永久磁石（３）の極数であるｋ極（ｋは自然数）に基づいて分割され、
   前記回転子コアは、
   前記回転子コアの極数以上で設けられ、積層方向に固定用部材（２）を通すｎ個（ｎは自然数でｎ≧ｋ）の貫通穴（１ｃ）を有し、
   周方向に隣り合う前記分割コアの間には、前記貫通穴と前記固定用部材とのクリアランス（ＣＬ）よりも大きく設定される隙間（１ｄ）が設けられ、
   一層以上の前記環状体は、他層の前記環状体より前記回転子コアの１極の整数倍で周方向にずらして前記積層方向に積層され、
   前記貫通穴にそれぞれ前記固定用部材を通して被固定部材（４）に固定されることを特徴とする回転子。
2. 前記複数層のうちで一方または双方の端側の層に配置される前記分割コアは、前記端側以外の層に配置される前記分割コアよりも厚みを薄くすることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
3. 前記分割コアは、ｋ／２以下の整数、かつ、ｋの約数に相当する数で分割されることを特徴とする請求項１または２に記載の回転子。
4. 前記回転子コアは、全層の前記環状体について、前記積層方向に隣り合う層の前記環状体どうしが周方向にずれていることを特徴とする請求項１または３に記載の回転子。
5. 前記隙間は、前記回転子コアの極間に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転子。
6. 周方向に隣り合う前記分割コアどうしは、前記隙間を介して周方向端面（１ｅ）が凹凸形状（１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ）で嵌合することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転子。
7. 前記固定用部材は、一方または双方の端部（２ａ，２ｃ）がかしめられて、前記回転子コアを前記被固定部材に固定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転子。
8. 前記回転子コアは、前記積層方向に隣り合う前記環状体の相互間に、非磁性体で形成される環状の第１プレート（５）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の回転子。
9. 前記回転子コアの前記貫通穴と同軸上に設けられて前記固定用部材を通す貫通穴（６ｃ）を備え、前記回転子コアに対して前記被固定部材とは反対側に配置され、前記被固定部材とともに前記回転子コアを挟んで固定する環状の第２プレート（６）を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の回転子。
10. 前記第２プレートは、前記永久磁石が部分的に露出するように窓穴（６ａ，６ｂ）を有することを特徴とする請求項９に記載の回転子。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転子（１０６）と、固定子（１０４，１０８）とを有することを特徴とする回転機（１００）。

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