JP2020005448A - 回転電機のロータ、及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】第１軸部材又は第２軸部材へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制でき、ロータ全体が筒部材の軸方向に対して撓んでしまうことを抑制すること。【解決手段】筒部材１６の最内層を、筒部材１６の周方向に繊維３１ａが延びる状態で配向された第１層部３１とした。第１層部３１では、繊維３１ａが筒部材１６の周方向に延びる状態で配向されているため、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入する際に、第１層部３１の繊維３１ａが永久磁石１７に引っ掛かり難く、筒部材１６の内周面１６ａにおける第１軸部材又は第２軸部材が圧入される部分が、永久磁石１７によって削られることが抑制される。また、筒部材１６は、筒部材１６の軸方向に繊維３２ａが延びる状態で配向された第２層部３２が少なくとも積層されることにより構成されているため、筒部材１６における軸方向に対する曲げ方向の剛性が高くなる。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機のロータ、及び回転電機に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、高速回転可能な回転電機のロータとして、繊維強化材料から構成される筒部材の内側に磁性体（永久磁石）が設けられるとともに筒部材の軸方向両側に第１軸部材及び第２軸部材がそれぞれ設けられたロータが知られている。磁性体、第１軸部材、及び第２軸部材は、筒部材の内周面に圧入されることにより筒部材と締結されている。筒部材は、ロータの回転によって遠心力を受ける磁性体の変形を抑制する。

特開２００４−１１２８４９号公報

ところで、筒部材の内周面に対して磁性体を圧入する際に、筒部材の内周面における第１軸部材又は第２軸部材が圧入される部分が、磁性体によって削られてしまう場合がある。筒部材の内周面における第１軸部材又は第２軸部材が圧入される部分が削られると、筒部材の内周面における第１軸部材又は第２軸部材の締め代が小さくなってしまい、筒部材と第１軸部材又は第２軸部材との間の締結力（スリップトルク）が小さくなる。すると、筒部材と第１軸部材又は第２軸部材との間で滑りが生じ易くなってしまい、第１軸部材又は第２軸部材へトルクが伝達され難くなってしまう。

また、ロータ全体における筒部材の軸方向に対する曲げ方向の剛性が低くなると、ロータに共振が発生し易くなり、回転電機としての危険回転速度（共振回転数）が低下して、ロータ全体が筒部材の軸方向に対して撓み易くなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、第１軸部材又は第２軸部材へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制でき、ロータ全体が筒部材の軸方向に対して撓んでしまうことを抑制することができる回転電機のロータ、及び回転電機を提供することにある。

上記課題を解決する回転電機のロータは、繊維強化材料から構成される筒部材と、前記筒部材の内周面に圧入された磁性体と、前記筒部材の軸方向両側にそれぞれ設けられるとともに前記筒部材の内周面に圧入される第１軸部材及び第２軸部材と、を備えた回転電機のロータであって、前記筒部材は、前記筒部材の周方向に繊維が延びる状態で配向された第１層部と、前記筒部材の軸方向に繊維が延びる状態で配向された第２層部と、を少なくとも積層することにより構成されており、前記筒部材の最内層は前記第１層部である。

例えば、筒部材の最内層が第２層部である場合、第２層部では、繊維が筒部材の軸方向に延びる状態で配向されているため、筒部材の内周面に対して磁性体を圧入する際に、第２層部の繊維における筒部材の軸方向端部に磁性体が引っ掛かり易い。そして、第２層部の繊維における筒部材の軸方向端部に磁性体が引っ掛かった状態のまま、筒部材の内周面に対して磁性体を圧入していくと、第２層部の繊維における筒部材の軸方向端部が筒部材の径方向内側に向けて変形してしまう場合がある。その結果、筒部材の内周面における第１軸部材又は第２軸部材が圧入される部分が、磁性体によって裂けるように削られてしまうことが考えられる。

そこで、筒部材の最内層を、筒部材の周方向に繊維が配向された第１層部とした。これによれば、第１層部では、繊維が筒部材の周方向に延びる状態で配向されているため、筒部材の内周面に対して磁性体を圧入する際に、第１層部の繊維が磁性体に引っ掛かり難い。よって、筒部材の最内層を第２層部とした場合のように、筒部材の内周面に対して磁性体を圧入する際に、筒部材の内周面における第１軸部材又は第２軸部材が圧入される部分が、磁性体によって削られてしまうことを抑制することができる。その結果、筒部材と第１軸部材又は第２軸部材との間の締結力（スリップトルク）が小さくなってしまうことを抑制することができ、第１軸部材又は第２軸部材へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制できる。

また、筒部材は、筒部材の軸方向に繊維が延びる状態で配向された第２層部が少なくとも積層されることにより構成されているため、第２層部が積層されていない筒部材に比べると、筒部材における軸方向に対する曲げ方向の剛性が高くなる。したがって、ロータ全体における筒部材の軸方向に対する曲げ方向の剛性が高まるため、ロータに共振が発生し難くなり、回転電機としての危険回転速度（共振回転数）が低下してしまうことが抑制され、ロータ全体が筒部材の軸方向に対して撓み難くなる。以上のことから、第１軸部材又は第２軸部材へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制でき、ロータ全体が筒部材の軸方向に対して撓んでしまうことを抑制することができる。

上記回転電機のロータにおいて、前記筒部材は、前記第１層部及び前記第２層部を複数有し、前記複数の第１層部は、前記筒部材の周方向に繊維が延びる状態で配向された１枚の第１繊維シートが複数周回巻かれることにより形成されており、前記複数の第２層部は、前記筒部材の軸方向に繊維が延びる状態で配向された１枚の第２繊維シートが複数周回巻かれることにより形成されているとよい。

これによれば、複数の第１層部及び複数の第２層部を有する筒部材を、１枚の第１繊維シート及び１枚の第２繊維シートをそれぞれ複数周回巻くだけで形成することができる。よって、例えば、第１繊維シートを一枚ずつ積層することにより各層の第１層部を形成するとともに、第２繊維シートを一枚ずつ積層することにより各層の第２層部を形成する場合に比べると、筒部材を容易に形成することができる。

上記課題を解決する回転電機は、ステータと、請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータと、を備える。

この発明によれば、第１軸部材又は第２軸部材へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制でき、ロータ全体が筒部材の軸方向に対して撓んでしまうことを抑制することができる。

実施形態における回転電機を説明するための概略断面図。 ロータの概略断面図。 筒部材及び永久磁石の一部を模式的に示す拡大断面図。 第１繊維シート、第２繊維シート、及びマンドレルを模式的に示す断面図。 筒部材の内周面に対して永久磁石を圧入する前の状態を示す分解断面図。 永久磁石が筒部材の内周面に圧入された状態を示す断面図。 （ａ）は比較例における筒部材の内周面に対して永久磁石を圧入する前の状態を模式的に示す断面図、（ｂ）は筒部材の内周面が永久磁石によって削られている状態を模式的に示す断面図。 （ａ）は実施形態における筒部材の内周面に対して永久磁石を圧入する前の状態を模式的に示す断面図、（ｂ）は筒部材の内周面に対して永久磁石が圧入されている状態を模式的に示す断面図。

以下、回転電機のロータ、及び回転電機を具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図１に示すように、回転電機１０は、筒状のハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１は、有底筒状の第１ハウジング構成体１２と、第１ハウジング構成体１２に連結される板状の第２ハウジング構成体１３と、を備えている。第１ハウジング構成体１２及び第２ハウジング構成体１３は金属材料製であり、例えば、アルミニウム製である。

第１ハウジング構成体１２は、板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周部から筒状に延びる周壁１２ｂと、を有している。第２ハウジング構成体１３は、周壁１２ｂにおける底壁１２ａとは反対側の開口を閉塞した状態で第１ハウジング構成体１２に連結されている。

第１ハウジング構成体１２の底壁１２ａの内面には、円筒状のボス部１２ｃが突設されている。ボス部１２ｃの軸線は、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの軸線と一致している。また、第２ハウジング構成体１３の内面には、円筒状のボス部１３ｃが突設されている。ボス部１３ｃは、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの軸線と一致している。よって、両ボス部１２ｃ，１３ｃの軸線は互いに一致している。

回転電機１０は、ステータ１４と、ロータ１５と、を備えている。ステータ１４は、第１ハウジング構成体１２の周壁１２ｂの内周面に固定される円筒状のステータコア１４ａと、ステータコア１４ａに巻回されるコイル１４ｂと、を有している。ロータ１５は、ハウジング１１内においてステータ１４の径方向内側に回転可能に配置されている。

図２に示すように、ロータ１５は、筒部材１６と、磁性体である永久磁石１７と、第１軸部材１８及び第２軸部材１９と、を備えている。筒部材１６は、繊維強化材料から構成される円筒状である。本実施形態において、筒部材１６は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）から構成されている。筒部材１６は、筒部材１６の軸線が直線状に延びる筒状である。

永久磁石１７は、中実円柱状である。永久磁石１７は、永久磁石１７の径方向に着磁されている。永久磁石１７は、筒部材１６の内周面１６ａに圧入されている。よって、永久磁石１７の外周面１７ａと筒部材１６の内周面１６ａとは圧接されている。永久磁石１７の軸線は、筒部材１６の軸線と一致している。永久磁石１７における軸線が延びる方向（永久磁石１７の軸方向）の長さは、筒部材１６における軸線が延びる方向（筒部材１６の軸方向）の長さよりも短い。永久磁石１７の軸方向両側に位置する両端面１７ｂ，１７ｃは、永久磁石１７の軸方向に対して直交する方向に延びる平坦面状である。

また、永久磁石１７は、永久磁石１７の軸方向の一方に位置する端面１７ｂと永久磁石１７の外周面１７ａとを繋ぐ環状の面取り部１７ｄを有している。したがって、永久磁石１７の軸方向の一方の角部は、全周に亘って面取りされている。面取り部１７ｄは、永久磁石１７の端面１７ｂから永久磁石１７の端面１７ｃ側へ離間するにつれて徐々に拡径していくテーパ形状である。また、永久磁石１７は、永久磁石１７の軸方向の他方に位置する端面１７ｃと永久磁石１７の外周面１７ａとを繋ぐ環状の面取り部１７ｅを有している。したがって、永久磁石１７の軸方向の他方の角部は、全周に亘って面取りされている。面取り部１７ｅは、永久磁石１７の端面１７ｃから永久磁石１７の端面１７ｂ側へ離間するにつれて徐々に拡径していくテーパ形状である。

永久磁石１７の端面１７ｂは、筒部材１６の内側に位置している。よって、筒部材１６の軸方向の一方に位置する端部１６ｂは、永久磁石１７の端面１７ｂよりも軸方向へ突出している。また、永久磁石１７の端面１７ｃは、筒部材１６の内側に位置している。よって、筒部材１６の軸方向の他方に位置する端部１６ｃは、永久磁石１７の端面１７ｃよりも軸方向へ突出している。

第１軸部材１８及び第２軸部材１９は、筒部材１６の軸方向両側にそれぞれ設けられている。第１軸部材１８は、第１圧入部１８ａ、第１フランジ部１８ｂ、及び第１軸部１８ｃを有している。第１圧入部１８ａは、円柱状であるとともに筒部材１６の内周面１６ａにおける軸方向の一端部に圧入されている。よって、第１軸部材１８は、筒部材１６の内周面１６ａに圧入されている。第１圧入部１８ａは、筒部材１６の端部１６ｂの内側に圧入されている。

第１フランジ部１８ｂは、第１圧入部１８ａに連続するとともに第１圧入部１８ａよりも外径が大きい円環状である。第１軸部１８ｃは、第１フランジ部１８ｂにおける第１圧入部１８ａとは反対側の端部に連続する円柱状である。第１軸部１８ｃの外径は、第１圧入部１８ａの外径と同じである。

第２軸部材１９は、第２圧入部１９ａ、第２フランジ部１９ｂ、及び第２軸部１９ｃを有している。第２圧入部１９ａは、円柱状であるとともに筒部材１６の内周面１６ａにおける軸方向の他端部に圧入されている。よって、第２軸部材１９は、筒部材１６の内周面１６ａに圧入されている。第２圧入部１９ａは、筒部材１６の端部１６ｃの内側に圧入されている。

第２フランジ部１９ｂは、第２圧入部１９ａに連続するとともに第２圧入部１９ａよりも外径が大きい円環状である。第２軸部１９ｃは、第２フランジ部１９ｂにおける第２圧入部１９ａとは反対側の端部に連続する円柱状である。第２軸部１９ｃの外径は、第２圧入部１９ａの外径と同じである。

第１圧入部１８ａの外径と第２圧入部１９ａの外径とは同じである。また、第１フランジ部１８ｂの外径と第２フランジ部１９ｂの外径とは同じである。さらに、第１軸部１８ｃの外径と第２軸部１９ｃの外径とは同じである。第１軸部材１８及び第２軸部材１９は、第１軸部材１８の軸線及び第２軸部材１９の軸線が筒部材１６の軸線と一致した状態で、筒部材１６の軸方向両側にそれぞれ設けられている。したがって、第１軸部材１８の軸線及び第２軸部材１９の軸線は、永久磁石１７の軸線に一致している。

第１圧入部１８ａにおける第１フランジ部１８ｂとは反対側の端面１８ｄは、第１軸部材１８の軸線が延びる方向（第１軸部材１８の軸方向）に対して直交する方向に延びる平坦面状である。第１圧入部１８ａの端面１８ｄは、永久磁石１７の端面１７ｂに面接触している。第２圧入部１９ａにおける第２フランジ部１９ｂとは反対側の端面１９ｄは、第２軸部材１９の軸線が延びる方向（第２軸部材１９の軸方向）に対して直交する方向に延びる平坦面状である。第２圧入部１９ａの端面１９ｄは、永久磁石１７の端面１７ｃに面接触している。

第１フランジ部１８ｂにおける第１圧入部１８ａ側の端面１８ｅは、筒部材１６の端部１６ｂに当接している。第２フランジ部１９ｂにおける第２圧入部１９ａ側の端面１９ｅは、筒部材１６の端部１６ｃに当接している。そして、第１フランジ部１８ｂの端面１８ｅにおける筒部材１６の端部１６ｂに対する当接、及び第２フランジ部１９ｂの端面１９ｅにおける筒部材１６の端部１６ｃに対する当接によって、筒部材１６における軸方向の移動が規制されている。

図１に示すように、第１軸部材１８の第１軸部１８ｃは、ボス部１３ｃの内側を通過するとともに第２ハウジング構成体１３を貫通してハウジング１１外へ突出している。ボス部１３ｃの内周面と第１軸部１８ｃの外周面との間には、第１軸受２１が設けられている。そして、第１軸部材１８は、第１軸部１８ｃが第１軸受２１を介してボス部１３ｃに支持されることにより、ハウジング１１に回転可能に支持されている。

第２軸部材１９の第２軸部１９ｃは、ボス部１２ｃの内側に挿入されている。ボス部１２ｃの内周面と第２軸部１９ｃの外周面との間には、第２軸受２２が設けられている。そして、第２軸部材１９は、第２軸部１９ｃが第２軸受２２を介してボス部１２ｃに支持されることにより、ハウジング１１に回転可能に支持されている。

図３に示すように、筒部材１６は、筒部材１６の周方向に繊維３１ａが延びる状態で配向された第１層部３１と、筒部材１６の軸方向に繊維３２ａが延びる状態で配向された第２層部３２と、を積層することにより構成されている。各繊維３１ａ，３２ａは炭素繊維である。筒部材１６は、第１層部３１及び第２層部３２を複数有している。本実施形態において、筒部材１６は、第１層部３１を２層有するとともに、第２層部３２を３層有している。

複数の第１層部３１は、筒部材１６の径方向で隣り合うように積層されている。複数の第２層部３２は、筒部材１６の径方向で隣り合うように積層されている。本実施形態の筒部材１６は、筒部材１６の径方向内側から径方向外側に向かって第１層部３１、第１層部３１、第２層部３２、第２層部３２、及び第２層部３２の順に積層された５層によって構成されている。したがって、筒部材１６の最内層は第１層部３１であるとともに、筒部材１６の最外層は第２層部３２である。複数の第２層部３２は、第１層部３１よりも筒部材１６の径方向外側に配置されている。そして、第２層部３２よりも筒部材１６の径方向外側には、第１層部３１が存在しない。

各第１層部３１は、筒部材１６の周方向に延びる状態で配向された複数の繊維３１ａがマトリックス樹脂３１ｂ中に複合化されることにより形成されている。複数の繊維３１ａは、筒部材１６の周方向に連続して延びている。複数の繊維３１ａは、筒部材１６の径方向及び軸方向に配列されている。

各第２層部３２は、筒部材１６の軸方向に延びる状態で配向された複数の繊維３２ａがマトリックス樹脂３２ｂ中に複合化されることにより形成されている。複数の繊維３２ａは、筒部材１６の軸方向に連続して延びている。複数の繊維３２ａは、筒部材１６の径方向及び周方向に配列されている。

図４に示すように、複数の第１層部３１は、筒部材１６の周方向に繊維３１ａが延びる状態で配向された１枚の第１繊維シート４１が、例えば、マンドレル４３（芯材）に対して２周巻かれることにより形成されている。第１繊維シート４１は、複数の繊維３１ａに予めマトリックス樹脂３１ｂが含浸されて形成された長尺シート状のプリプレグである。第１繊維シート４１は、複数の繊維３１ａが筒部材１６の周方向に延びる状態で配向されるように、マンドレル４３に巻き付けられる。

複数の第２層部３２は、筒部材１６の軸方向に繊維３２ａが延びる状態で配向された１枚の第２繊維シート４２が、第１繊維シート４１に続いて３周巻かれることにより形成されている。第２繊維シート４２は、複数の繊維３２ａに予めマトリックス樹脂３２ｂが含浸されて形成された長尺シート状のプリプレグである。第２繊維シート４２は、マンドレル４３に巻き付けられた第１繊維シート４１の巻き終わり端部に連続するとともに、複数の繊維３２ａが筒部材１６の軸方向に延びる状態で配向されるように、第１繊維シート４１に巻き付けられる。なお、図４では、第１繊維シート４１及び第２繊維シート４２の厚みを誇張して図示している。

そして、マトリックス樹脂３１ｂ，３２ｂを加熱して硬化した後、マンドレル４３を取り除くことにより、円筒状の筒部材１６が得られる。このように、筒部材１６は、第１繊維シート４１及び第２繊維シート４２を巻回することにより円筒状に形成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、永久磁石１７が筒部材１６の内周面１６ａに圧入される前の状態では、永久磁石１７の外径Ｒ１は、筒部材１６の内周面１６ａの内径Ｒ２よりも大きい。そして、永久磁石１７は、筒部材１６の内側に強制的に挿入されることにより筒部材１６の内周面１６ａに圧入される。例えば、永久磁石１７は、永久磁石１７の端面１７ｃ側から筒部材１６の内側に挿入される。このとき、永久磁石１７は面取り部１７ｅを有しているため、永久磁石１７の角部が面取りされていない場合に比べると、永久磁石１７が筒部材１６の内側に挿入され易くなっている。

図６に示すように、永久磁石１７が筒部材１６の内側に強制的に挿入されると、筒部材１６の内周面１６ａが押し広げられる。このとき、図３に示すように、各第１層部３１では、繊維３１ａが筒部材１６の周方向に延びる状態で配向されているため、永久磁石１７が筒部材１６の内側に挿入されても、筒部材１６の径方向への変形が起こり難くなっている。一方、各第２層部３２では、繊維３２ａが筒部材１６の軸方向に延びる状態で配向されているため、繊維３１ａが筒部材１６の周方向に延びる状態で配向されている第１層部３１に比べると、筒部材１６の径方向への変形が起こり易くなっている。そして、永久磁石１７が筒部材１６の内側に挿入されると、複数の第２層部３２よりも筒部材１６の径方向内側に配置された各第１層部３１が、永久磁石１７によって筒部材１６の径方向外側へ押圧される分だけ、各第２層部３２が筒部材１６の径方向外側へ弾性変形する。

そして、各第２層部３２における原形状へ復帰しようとする復帰力によって、筒部材１６の最内層に位置する第１層部３１が永久磁石１７の外周面１７ａに押圧され、永久磁石１７の外周面１７ａと筒部材１６の内周面１６ａとが圧接される。これにより、永久磁石１７が筒部材１６の内周面１６ａに対して圧入される。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、例えば、筒部材１６の最内層が第２層部３２である場合を考える。この場合、図７（ｂ）に示すように、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入する際に、第２層部３２の繊維３２ａにおける筒部材１６の軸方向端部３２ｅに永久磁石１７が引っ掛かり易い。そして、第２層部３２の繊維３２ａの軸方向端部３２ｅに永久磁石１７が引っ掛かった状態のまま、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入していくと、第２層部３２の繊維３２ａの軸方向端部３２ｅが筒部材１６の径方向内側に向けて変形してしまう場合がある。その結果、筒部材１６の内周面１６ａにおける第１軸部材１８又は第２軸部材１９が圧入される部分が、永久磁石１７によって裂けるように削られてしまうことが考えられる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本実施形態の筒部材１６は、筒部材１６の最内層が、筒部材１６の周方向に延びる状態で繊維３１ａが配向された第１層部３１であるため、図８（ｂ）に示すように、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入する際に、第１層部３１の繊維３１ａが永久磁石１７に引っ掛かり難い。よって、筒部材１６の内周面１６ａにおける第１軸部材１８又は第２軸部材１９が圧入される部分が、永久磁石１７によって削られてしまうことが抑制されている。

図６に示すように、筒部材１６の内周面１６ａにおける永久磁石１７が通過した部分は、各第２層部３２が原形状へ復帰することにより、永久磁石１７が通過する前の元の位置に復帰する。そして、永久磁石１７が筒部材１６の内周面１６ａに圧入された後、第１軸部材１８の第１圧入部１８ａが筒部材１６の端部１６ｂの内側に圧入されるとともに、第２軸部材１９の第２圧入部１９ａが筒部材１６の端部１６ｃの内側に圧入される。

上記構成のロータ１５において、図示しない駆動回路によって制御された電力がコイル１４ｂに供給されると、永久磁石１７が回転しようとし、永久磁石１７が圧入されている筒部材１６が永久磁石１７と一体的に回転する。そして、筒部材１６と第１軸部材１８との圧入部分においてトルクが筒部材１６から第１軸部材１８に伝達されるとともに、筒部材１６と第２軸部材１９との圧入部分においてトルクが筒部材１６から第２軸部材１９に伝達され、第１軸部材１８及び第２軸部材１９が筒部材１６と一体的に回転する。このようにして、ロータ１５が回転する。筒部材１６は、ロータ１５の回転によって遠心力を受ける永久磁石１７の変形を抑制する。

また、筒部材１６は、筒部材１６の軸方向に延びる状態で繊維３２ａが配向された第２層部３２が少なくとも積層されることにより構成されている。このため、第２層部３２が積層されていない筒部材１６に比べると、筒部材１６における軸方向に対する曲げ方向の剛性が高くなっている。したがって、ロータ１５全体における筒部材１６の軸方向に対する曲げ方向の剛性が高まるため、ロータ１５に共振が発生し難くなり、回転電機１０としての危険回転速度（共振回転数）が低下してしまうことが抑制され、ロータ１５全体が筒部材１６の軸方向に対して撓み難くなっている。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）筒部材１６の最内層を、筒部材１６の周方向に繊維３１ａが延びる状態で配向された第１層部３１とした。これによれば、第１層部３１では、繊維３１ａが筒部材１６の周方向に延びる状態で配向されているため、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入する際に、第１層部３１の繊維３１ａが永久磁石１７に引っ掛かり難い。よって、筒部材１６の最内層を第２層部３２とした場合のように、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入する際に、筒部材１６の内周面１６ａにおける第１軸部材１８又は第２軸部材１９が圧入される部分が、永久磁石１７によって削られてしまうことを抑制することができる。その結果、筒部材１６と第１軸部材１８又は第２軸部材１９との間の締結力（スリップトルク）が小さくなってしまうことを抑制することができ、第１軸部材１８又は第２軸部材１９へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制できる。また、筒部材１６は、筒部材１６の軸方向に繊維３２ａが延びる状態で配向された第２層部３２が少なくとも積層されることにより構成されているため、第２層部３２が積層されていない筒部材１６に比べると、筒部材１６における軸方向に対する曲げ方向の剛性が高くなる。以上のことから、第１軸部材１８又は第２軸部材１９へトルクが伝達され難くなってしまうことを抑制でき、ロータ１５全体が筒部材１６の軸方向に対して撓んでしまうことを抑制することができる。

（２）２層の第１層部３１は、筒部材１６の周方向に繊維３１ａが延びる状態で配向された１枚の第１繊維シート４１が２周巻かれることにより形成されており、３層の第２層部３２は、筒部材１６の軸方向に繊維３２ａが延びる状態で配向された１枚の第２繊維シート４２が３周巻かれることにより形成されている。これによれば、２層の第１層部３１及び３層の第２層部３２を有する筒部材１６を、１枚の第１繊維シート４１及び１枚の第２繊維シート４２をそれぞれ複数周回巻くだけで形成することができる。よって、例えば、第１繊維シート４１を一枚ずつ積層することにより各層の第１層部３１を形成するとともに、第２繊維シート４２を一枚ずつ積層することにより各層の第２層部３２を形成する場合に比べると、筒部材１６を容易に形成することができる。

（３）筒部材１６の最外層は第２層部３２である。これによれば、筒部材１６の最外層が第１層部３１である場合に比べると、筒部材１６の軸方向に対する曲げ方向の剛性をさらに高めることができ、ロータ１５全体が筒部材１６の軸方向に対して撓んでしまうことをさらに抑制し易くすることができる。

（４）筒部材１６は、筒部材１６の径方向内側から径方向外側に向かって第１層部３１、第１層部３１、第２層部３２、第２層部３２、及び第２層部３２の順に積層された５層によって構成されている。これによれば、筒部材１６が、例えば、第１層部３１と第２層部３２とが交互に積層されて構成されている場合に比べると、第１層部３１と第２層部３２とが筒部材１６の径方向で隣り合う箇所を少なくすることができる。その結果、第１層部３１の繊維３１ａと第２層部３２の繊維３２ａとで形成されるループ状の渦電流の発生箇所を少なくすることができ、渦電流が磁束を打ち消すことによるロータ１５の性能低下を抑制することができる。

（５）第２層部３２よりも筒部材１６の径方向外側に第１層部３１が存在しない。これによれば、第２層部３２よりも筒部材１６の径方向外側に第１層部３１が存在する場合のように、筒部材１６の内周面１６ａに対して永久磁石１７を圧入する際に、第２層部３２が、筒部材１６の径方向両側に位置する第１層部３１によって挟み込まれるように押し潰されて、第２層部３２が塑性変形してしまうことが無い。よって、第２層部３２が塑性変形して、筒部材１６の内周面１６ａにおける第１軸部材１８又は第２軸部材１９の締め代が小さくなってしまうことが無いため、筒部材１６と第１軸部材１８又は第２軸部材１９との間のスリップトルクが小さくなってしまうことを抑制することができる。

（６）例えば、筒部材１６の最外層が第１層部３１である場合、第１層部３１の繊維３１ａが真っ直ぐに延びようとするため、第１繊維シート４１の巻き終わり端部が筒部材１６の周方向に延び難く、筒部材１６が作り難い。しかし、本実施形態の筒部材１６は、全ての第１層部３１が、第２層部３２よりも筒部材１６の径方向内側に位置しているため、第１繊維シート４１の巻き終わり端部が、第１繊維シート４１の外側に巻かれる第２繊維シート４２によって筒部材１６の周方向に延ばされる。そして、筒部材１６の最外層が、筒部材１６の軸方向に繊維３２ａが延びる状態で配向された第２層部３２であるため、第２繊維シート４２の巻き終わり端部が筒部材１６の周方向に延び難いといったことが無く、筒部材１６が作り易い。

（７）筒部材１６の最外層は第２層部３２であるため、筒部材１６の外周部で発生する風損による熱を第２層部３２の繊維３２ａを介して筒部材１６の軸方向両端部に逃がすことができる。筒部材１６の軸方向両端部にそれぞれ移動した熱は、第１軸部材１８の第１フランジ部１８ｂ、第１軸部１８ｃ、及び第１軸受２１を介してハウジング１１に放熱されるとともに、第２軸部材１９の第２フランジ部１９ｂ、第２軸部１９ｃ、及び第２軸受２２を介してハウジング１１に放熱される。したがって、ロータ１５の熱をハウジング１１へ効率良く放熱することができ、ロータ１５の性能低下を抑制することができる。

（８）永久磁石１７は面取り部１７ｄ，１７ｅを有している。これによれば、永久磁石１７の角部がピン角である場合に比べると、永久磁石１７を筒部材１６の内周面１６ａに圧入する際に、永久磁石１７の角部によって筒部材１６の内周面１６ａが削られてしまうことを抑制することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○ 実施形態において、筒部材１６は、第１層部３１と第２層部３２とを少なくとも積層することにより構成されており、筒部材１６の最内層が第１層部３１であれば、その積層順序は適宜変更してもよい。例えば、第１層部３１と第２層部３２とが交互に積層されていてもよい。

○ 実施形態において、例えば、第１繊維シート４１と第２繊維シート４２とを互いに重ね合わせた状態で複数周回巻くことにより、第１層部３１と第２層部３２とが交互に積層された筒部材１６を形成してもよい。

○ 実施形態において、筒部材１６が、第１層部３１及び第２層部３２がそれぞれ１層ずつ積層されることにより構成されていてもよい。
○ 実施形態において、筒部材１６の径方向で隣り合うように積層される第１層部３１の層数は適宜変更してもよい。複数の第１層部３１は、第１層部３１の層数に応じて、第１繊維シート４１が複数周回巻かれることにより形成される。

○ 実施形態において、筒部材１６の径方向で隣り合うように積層される第２層部３２の層数は適宜変更してもよい。複数の第２層部３２は、第２層部３２の層数に応じて、第２繊維シート４２が複数周回巻かれることにより形成される。

○ 実施形態において、筒部材１６の最外層が第２層部３２ではなく、例えば、第１層部３１であってもよい。
○ 実施形態において、筒部材１６は、第１層部３１及び第２層部３２に加えて、例えば、繊維がヘリカル巻きであるヘリカル巻き層部をさらに有していてもよい。

○ 実施形態において、複数の繊維３１ａに予めマトリックス樹脂３１ｂが含浸されて形成されたプリプレグを一枚ずつ積層することにより各層の第１層部３１を形成するようにしてもよい。

○ 実施形態において、複数の繊維３２ａに予めマトリックス樹脂３２ｂが含浸されて形成されたプリプレグを一枚ずつ積層することにより各層の第２層部３２を形成するようにしてもよい。

○ 実施形態において、第１層部３１及び第２層部３２は、例えば、成形金型内に各繊維３１ａ，３２ａを配置して、成形金型内に熱硬化性のマトリックス樹脂を注入し、各繊維３１ａ，３２ａにマトリックス樹脂を含浸させた後、加熱硬化することにより形成してもよい。

○ 実施形態において、磁性体としては、永久磁石１７に限らず、例えば、積層コア、アモルファスコア、又は圧粉コア等であってもよい。
○ 実施形態において、永久磁石１７が、例えば、中実四角柱状であってもよく、永久磁石１７の形状は特に限定されるものではない。また、第１軸部材１８の第１圧入部１８ａ及び第２軸部材１９の第２圧入部１９ａが、例えば、四角柱状であってもよく、第１軸部材１８の第１圧入部１８ａの形状、及び第２軸部材１９の第２圧入部１９ａの形状は特に限定されるものではない。そして、例えば、永久磁石１７が中実四角柱状であるとともに、第１軸部材１８の第１圧入部１８ａ及び第２軸部材１９の第２圧入部１９ａが四角柱状である場合、筒部材１６が四角筒状に形成されている必要がある。したがって、筒部材１６の形状は、永久磁石１７、第１軸部材１８の第１圧入部１８ａ、及び第２軸部材１９の第２圧入部１９ａそれぞれの形状によって適宜変更してもよい。

○ 実施形態において、繊維３１ａ，３２ａとして、有機繊維や無機繊維を使用してもよいし、異なる種類の有機繊維、異なる種類の無機繊維、又は有機繊維と無機繊維を混繊した混繊繊維を使用してもよい。有機繊維の種類としては、アラミド繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等が挙げられ、無機繊維の種類としては、炭素繊維の他に、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。

１０…回転電機、１４…ステータ、１５…ロータ、１６…筒部材、１６ａ…内周面、１７…磁性体である永久磁石、１８…第１軸部材、１９…第２軸部材、３１…第１層部、３１ａ，３２ａ…繊維、３２…第２層部、４１…第１繊維シート、４２…第２繊維シート。

Claims (3)

1. 繊維強化材料から構成される筒部材と、
   前記筒部材の内周面に圧入された磁性体と、
   前記筒部材の軸方向両側にそれぞれ設けられるとともに前記筒部材の内周面に圧入される第１軸部材及び第２軸部材と、を備えた回転電機のロータであって、
   前記筒部材は、
   前記筒部材の周方向に繊維が延びる状態で配向された第１層部と、
   前記筒部材の軸方向に繊維が延びる状態で配向された第２層部と、を少なくとも積層することにより構成されており、
   前記筒部材の最内層は前記第１層部であることを特徴とする回転電機のロータ。
2. 前記筒部材は、前記第１層部及び前記第２層部を複数有し、
   前記複数の第１層部は、前記筒部材の周方向に繊維が延びる状態で配向された１枚の第１繊維シートが複数周回巻かれることにより形成されており、
   前記複数の第２層部は、前記筒部材の軸方向に繊維が延びる状態で配向された１枚の第２繊維シートが複数周回巻かれることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. ステータと、
   請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータと、を備えることを特徴とする回転電機。