JP2022027152A - 回転電機のロータ、及び回転電機のロータの組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体の変形を抑制できる回転電機のロータ、及び回転電機のロータの組立方法を提供すること。【解決手段】永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入され、軸部材１８のうち永久磁石１７内に挿通される第３軸部材２１の外周面２１ａと永久磁石１７の内周面１７ｂの全域とが密着している状態を圧入状態とし、永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、開放状態において、永久磁石１７の外周面１７ａの外径Ｄｏ１が筒部材１６の内周面１６ａの内径Ｄｉ１よりも大きく、且つ永久磁石１７の内周面１７ｂの内径Ｄｉ２が第３軸部材２１の外周面２１ａの外径Ｄｏ２よりも大きく設定され、開放状態において、外径Ｄｏ１と内径Ｄｉ１との差ΔＤ１は、内径Ｄｉ２と外径Ｄｏ２との差ΔＤ２よりも大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機のロータ、及び回転電機のロータの組立方法に関する。

従来、特許文献１に記載される回転電機のロータが知られている。
上記のロータは、筒部材と、筒部材の内周面に圧入される筒状の磁性体と、筒部材及び磁性体と一体回転可能であり、磁性体を貫通する軸部材と、を備えている。筒部材は、ロータが回転したときに生じる遠心力により磁性体が変形することを抑制している。

特開２０１８－１０７９７５号公報

ところで、例えば、軸部材が磁性体の内周面に圧入される場合、磁性体に圧縮応力が作用する。また、ロータの回転数が増加すると、ロータに生じる遠心力により磁性体に引っ張り応力が作用することにより磁性体が変形する虞がある。

本発明の目的は、磁性体の変形を抑制できる回転電機のロータ、及び回転電機のロータの組立方法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、筒部材と、前記筒部材の内側に圧入される筒状の磁性体と、前記筒部材及び前記磁性体と一体回転可能であり、前記磁性体を貫通する軸部材と、を備え、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入され、前記軸部材のうち前記磁性体内に挿通される挿通部の外周面と前記磁性体の内周面の全域とが密着している状態を圧入状態とし、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径が前記筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ前記磁性体の内周面の内径が前記挿通部の外周面の外径よりも大きく設定され、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径と前記筒部材の内周面の内径との差は、前記磁性体の内周面の内径と前記挿通部の外周面の外径との差よりも大きい。

上記課題を解決する回転電機のロータの組立方法は、筒部材と、前記筒部材の内側に圧入される筒状の磁性体と、前記筒部材及び前記磁性体と一体回転可能であり、前記磁性体を貫通する軸部材と、を備え、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入され、前記軸部材のうち前記磁性体内に挿通される挿通部の外周面と前記磁性体の内周面の全域とが密着している状態を圧入状態とし、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径が前記筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ前記磁性体の内周面の内径が前記挿通部の外周面の外径よりも大きく設定され、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径と前記筒部材の内周面の内径との差は、前記磁性体の内周面の内径と前記挿通部の外周面の外径との差よりも大きい回転電機のロータの組立方法であって、前記磁性体の内周面と前記挿通部の外周面とが所定の間隔をおくように前記挿通部が前記磁性体を貫通するロータ前駆体を形成する第１工程と、前記第１工程後に、前記ロータ前駆体を前記筒部材に挿通し、前記磁性体の内周面の全域と前記挿通部の外周面とを密着させ、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入された状態である圧入状態とする第２工程と、を有する。

上記課題を解決する回転電機のロータの組立方法は、筒部材と、前記筒部材の内側に圧入される筒状の磁性体と、前記筒部材及び前記磁性体と一体回転可能であり、前記磁性体を貫通する軸部材と、を備え、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入され、前記軸部材のうち前記磁性体内に挿通される挿通部の外周面と前記磁性体の内周面の全域とが密着している状態を圧入状態とし、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径が前記筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ前記磁性体の内周面の内径が前記挿通部の外周面の外径よりも大きく設定され、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径と前記筒部材の内周面の内径との差は、前記磁性体の内周面の内径と前記挿通部の外周面の外径との差よりも大きいロータの組立方法であって、前記筒部材の内側に前記磁性体を圧入する第１工程と、前記第１工程後に、前記軸部材を前記筒部材に挿通し、前記磁性体の内周面の全域と前記挿通部の外周面とを密着させることにより前記圧入状態とする第２工程と、を有する。

仮に、開放状態における磁性体の外周面の外径が筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ開放状態における磁性体の内周面の内径が挿通部の外周面の外径よりも小さい場合、開放状態から圧入状態に遷移すると、磁性体には、筒部材から圧縮される圧縮応力と、軸部材の挿通部から押し広げられることによる圧縮応力とが作用するため、磁性体に作用する圧縮応力が大きくなる虞がある。

その点、これによれば、開放状態において、磁性体の外周面の外径と筒部材の内周面の内径との差は、磁性体の内周面の内径と挿通部の外周面の外径との差よりも大きいため、ロータを圧入状態に維持することができる。また、開放状態における磁性体の内周面の内径と挿通部の外周面の外径との差が存在するため、圧入状態としたときに筒部材から圧縮されることにより磁性体に作用する圧縮応力を逃がすことができる。よって、圧入状態としたときの磁性体に作用する圧縮応力を緩和できるため、磁性体の変形を抑制できる。

上記の回転電機のロータにおいて、前記軸部材の内部には、前記軸部材の軸線方向において前記軸部材を貫通する貫通孔が形成されているとよい。
これによれば、軸部材を軽量化することができる。そのため、ロータのイナーシャを低減でき、回転電機の消費電力を抑制できる。また、軸部材に貫通孔が形成されることにより軸部材の通気性が向上する。すなわち、軸部材の貫通孔に入り込んだ空気等の冷媒がロータの内部にまで到達することができるため、ロータを内部から冷却することができる。よって、ロータの放熱性を向上させることができる。

この発明によれば、磁性体の変形を抑制できる。

第１実施形態の回転電機の概略断面図。 第１実施形態の筒部材の斜視図。 第１実施形態のロータの分解断面図。 第２実施形態のロータの分解断面図。 第２実施形態のロータの分解斜視図。 変更例におけるロータの断面図。 変更例におけるロータの分解断面図。 変更例におけるロータの断面図。 変更例におけるロータの分解断面図。

＜第１実施形態＞
以下、回転電機を具体化した第１実施形態を図１～図３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に収容されている。ハウジング１１は、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、を有している。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の外縁から第２ハウジング構成体１３に向けて筒状に延びる周壁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とは反対側に位置する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の軸線と一致している。よって、両ボス部１２ｃ，１３ｃの軸線は一致している。

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てい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を、を有している。

ロータ１５は、筒部材１６と、磁性体である永久磁石１７と、軸部材１８と、を備えている。筒部材１６は、軸線が直線状に延びる円筒状である。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。

永久磁石１７は、円筒状である。永久磁石１７は、径方向に着磁されている。永久磁石１７は、筒部材１６の内側に圧入されることにより筒部材１６の内周面１６ａに固定されている。永久磁石１７の外周面１７ａは、筒部材１６の内周面１６ａに押し付けられている。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の軸線方向の長さは、筒部材１６の軸線方向の長さよりも短い。

軸部材１８は、第１軸部材１９と、第２軸部材２０と、第３軸部材２１と、を有している。
第１軸部材１９は、第１圧入部１９ａ及び第１軸部１９ｂを有している。第１圧入部１９ａは、円筒状をなしている。第１圧入部１９ａは、筒部材１６の軸線方向の第１端部１６ｂにおける内側に圧入されている。第１軸部材１９は、永久磁石１７と一体回転可能である。第１圧入部１９ａは、筒部材１６の内部において、永久磁石１７の軸線方向の第１端に接触している。

第１軸部１９ｂは、円筒状をなしている。第１軸部１９ｂは、第１圧入部１９ａにおける永久磁石１７とは反対側に位置する端部に連続している。第１軸部１９ｂの軸線と第１圧入部１９ａの軸線とは一致している。第１軸部１９ｂの外径は、第１圧入部１９ａの外径よりも小さい。

第１軸部材１９は、第１嵌合穴１９１と、第１貫通孔１９２と、を有している。第１嵌合穴１９１は、第１圧入部１９ａにおける永久磁石１７の軸線方向の第１端に対向する端面に向けて開口する円形穴である。第１嵌合穴１９１は、円形をなす底面１９１ａと、底面１９１ａの外縁の全周から延びる円弧状の内周面１９１ｂと、により形成されている。永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態である圧入状態において、第１嵌合穴１９１の内周面１９１ｂの内径は、永久磁石１７の内周面１７ｂの内径と同じである。

第１貫通孔１９２は、第１軸部材１９の軸線方向に延びている。第１貫通孔１９２は、第１軸部１９ｂを第１軸部材１９の軸線方向において貫通している。第１貫通孔１９２は、第１嵌合穴１９１の底面１９１ａに連通している。第１貫通孔１９２の内周面１９２ａの内径は、第１嵌合穴１９１の内周面１９１ｂの内径よりも小さい。このように構成された第１軸部材１９において、第１圧入部１９ａは、内部が段付き円筒孔となる円筒状をなしている。

第２軸部材２０は、第２圧入部２０ａ及び第２軸部２０ｂを有している。第２圧入部２０ａは、円筒状をなしている。第２圧入部２０ａは、筒部材１６の軸線方向の第２端部１６ｃにおける内側に圧入されている。第２軸部材２０は、永久磁石１７と一体回転可能である。第２圧入部２０ａは、筒部材１６の内部において、永久磁石１７の軸線方向の第２端に接触している。なお、第２圧入部２０ａの外径は、第１圧入部１９ａの外径と同じである。

第２軸部２０ｂは、円筒状をなしている。第２軸部２０ｂは、第２圧入部２０ａにおける永久磁石１７とは反対側に位置する端部に連続している。第２軸部２０ｂの軸線と第２圧入部２０ａの軸線とは一致している。第２軸部２０ｂの外径は、第２圧入部２０ａの外径よりも小さい。

第２軸部材２０は、第２嵌合穴２０１と、第２貫通孔２０２と、を有している。第２嵌合穴２０１は、第２圧入部２０ａにおける永久磁石１７の軸線方向の第２端に対向する端面に向けて開口する円形穴である。第２嵌合穴２０１は、円形をなす底面２０１ａと、底面２０１ａの外縁の全周から延びる円弧状の内周面２０１ｂと、により形成されている。永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態である圧入状態において、第２嵌合穴２０１の内周面２０１ｂの内径は、永久磁石１７の内周面１７ｂの内径と同じである。

第２貫通孔２０２は、第２軸部材２０の軸線方向に延びている。第２貫通孔２０２は、第２嵌合穴２０１の底面２０１ａに連通している。第２貫通孔２０２の内周面２０２ａの内径は、第２嵌合穴２０１の内周面２０１ｂの内径よりも小さい。このように構成された第２軸部材２０において、第２圧入部２０ａは、内部が段付き円筒孔となる円筒状をなしている。

第３軸部材２１は、円筒状をなしている。第３軸部材２１は、永久磁石１７の内周面１７ｂに圧入されることにより固定されている。圧入状態において、第３軸部材２１の外周面２１ａと筒部材１６の内周面１６ａの全域とは密着している。第３軸部材２１は、永久磁石１７と一体回転可能である。第３軸部材２１は、永久磁石１７を貫通している。第３軸部材２１の軸線方向の第１端部は、第１軸部材１９の第１嵌合穴１９１に圧入されることにより固定されている。第３軸部材２１は、第１軸部材１９と一体回転可能である。第３軸部材２１の軸線方向の第１端は、第１嵌合穴１９１の底面１９１ａに接触している。

第３軸部材２１の軸線方向の第２端部は、第２軸部材２０の第２嵌合穴２０１に圧入されることにより固定されている。第３軸部材２１は、第２軸部材２０と一体回転可能である。第３軸部材２１の軸線方向の第２端は、第２嵌合穴２０１の底面２０１ａに接触している。

第３軸部材２１は、第３貫通孔２１１を有している。第３貫通孔２１１は、第３軸部材２１の軸線方向に延びている。第３貫通孔２１１の第１端は、第１軸部材１９の第１貫通孔１９２に連通し、第３貫通孔２１１の第２端は、第２軸部材２０の第２貫通孔２０２に連通している。第３貫通孔２１１の内周面２１１ａの内径は、第１貫通孔１９２の内周面１９２ａの内径と同じである。第３貫通孔２１１の内周面２１１ａの内径は、第２貫通孔２０２の内周面２０２ａの内径と同じである。

このように構成された軸部材１８は、筒部材１６及び永久磁石１７と一体回転可能であり、永久磁石１７を貫通している。そして、軸部材１８の内部には、軸部材１８の軸線方向に貫通する貫通孔２００が形成されている。貫通孔２００は、第１貫通孔１９２、第２貫通孔２０２、及び第３貫通孔２１１により形成される貫通孔２００が形成されている。なお、第３軸部材２１は、軸部材１８のうち永久磁石１７内に挿通されている挿通部である。

第１軸部材１９、第２軸部材２０、及び第３軸部材２１は、第１軸部材１９の軸線、第２軸部材２０の軸線、及び第３軸部材２１の軸線が筒部材１６の軸線に一致した状態となる。したがって、筒部材１６は、永久磁石１７、第１軸部材１９、第２軸部材２０、及び第３軸部材２１の同軸状態を担保する。また、永久磁石１７の軸線方向の両端には、第１圧入部１９ａ及び第２圧入部２０ａそれぞれが接触しているため、永久磁石１７は、筒部材１６の内周面１６ａにおいて、筒部材１６の軸線方向への移動が規制されている。

第１軸部１９ｂ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の外部に突出している。ボス部１３ｃの内周面と第１軸部１９ｂの外周面との間には、第１軸受２２が設けられている。そして、第１軸部材１９は、第１軸部１９ｂが第１軸受２２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２０ｂ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２０ｂの外周面との間には、第２軸受２３が設けられている。そして、第２軸部材２０は、第２軸部２０ｂが第２軸受２３を介してボス部１２ｃに支持されてい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。ここで、軸部材１８の貫通孔２００は、ハウジング１１の内外を連通するように延びている。

ロータ１５は、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が回転しようとする。そのため、永久磁石１７が圧入されている筒部材１６及び永久磁石１７に圧入されている第３軸部材２１が永久磁石１７と一体回転する。そして、筒部材１６と第１軸部材１９との圧入部分及び第３軸部材２１と第１軸部材１９との圧入部分においてトルクが第１軸部材１９に伝達され、筒部材１６と第２軸部材２０との圧入部分及び第３軸部材２１と第２軸部材２０との圧入部分においてトルクが第２軸部材２０に伝達され、ロータ１５が回転する。筒部材１６は、ロータ１５の回転により遠心力を受ける永久磁石１７の変形を抑制する。

図２に示すように、筒部材１６は、炭素繊維である複数の第１繊維１６ｄと、炭素繊維である複数の第２繊維１６ｅと、第１繊維１６ｄ及び第２繊維１６ｅを覆う樹脂１６ｆとにより形成されている。第１繊維１６ｄは、筒部材１６の軸線方向に延びている。第２繊維１６ｅは、筒部材１６の周方向に延びている。筒部材１６は、複数の第１繊維１６ｄ及び複数の第２繊維１６ｅが樹脂１６ｆ中に複合化されることにより形成されている。なお、樹脂１６ｆは、熱硬化性樹脂で構成されている。なお、第１繊維１６ｄ及び第２繊維１６ｅは、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－フェニルレンベンゾビスオキサゾール繊維、超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、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。

ここで、ロータ１５を分解したときの構成について説明する。ロータ１５を分解したときの構成を説明するにあたり、第１軸部材１９、第２軸部材２０、及び永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入される前の状態を開放状態とし、第１軸部材１９、第２軸部材２０、及び永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態を圧入状態として説明する。

図３に示すように、開放状態において、永久磁石１７の外周面１７ａの外径Ｄｏ１は、筒部材１６の内周面１６ａの内径Ｄｉ１よりも大きい。開放状態において、永久磁石１７の外周面１７ａの外径Ｄｏ１は、第１圧入部１９ａ及び第２圧入部２０ａの外径Ｄｏ３よりも大きい。開放状態において、永久磁石１７の内周面１７ｂの内径Ｄｉ２は、第３軸部材２１の外周面２１ａの外径Ｄｏ２よりも大きい。第１圧入部１９ａ及び第２圧入部２０ａの外径Ｄｏ３は、筒部材１６の内周面１６ａの内径Ｄｉ１よりも大きい。また、開放状態において、外径Ｄｏ１と内径Ｄｉ１との差ΔＤ１は、内径Ｄｉ２と外径Ｄｏ２との差ΔＤ２よりも大きい。

開放状態において、第３軸部材２１が永久磁石１７を貫通している状態において、永久磁石１７の内周面１７ｂと第３軸部材２１の外周面２１ａとは、所定の間隔Ｓをおいて配置されている。所定の間隔は、微小な間隔であり、図３には誇張して記載している。

次に、ロータ１５の組立方法について説明する。
ロータ１５の組立方法は、第１工程Ｐ１と、第２工程Ｐ２と、を有している。
第１工程Ｐ１では、永久磁石１７の内周面１７ｂと第３軸部材２１の外周面２１ａとが所定の間隔Ｓをおくように永久磁石１７及び第３軸部材２１を配置し、第３軸部材２１の軸線方向の第１端部を第１軸部材１９の第１嵌合穴１９１に嵌合させ、第３軸部材２１の軸線方向の第２端部を第２軸部材２０の第２嵌合穴２０１に嵌合させる。

第３軸部材２１の軸線方向の第１端が第１嵌合穴１９１の底面１９１ａに接触したとき、第１圧入部１９ａが永久磁石１７の軸線方向の第１端に接触することにより第３軸部材２１の軸線方向の第１端部における第１嵌合穴１９１への圧入が完了する。

第３軸部材２１の軸線方向の第２端が第２嵌合穴２０１の底面２０１ａに接触したとき、第２圧入部２０ａが永久磁石１７の軸線方向の第２端に接触することにより第３軸部材２１の軸線方向の第２端部における第２嵌合穴２０１への圧入が完了する。

第３軸部材２１の両端部を第１嵌合穴１９１及び第２嵌合穴２０１に嵌合した状態において、永久磁石１７の軸線方向の両端は、第１圧入部１９ａと第２圧入部２０ａとに挟み込まれた状態となるため、永久磁石１７の内周面１７ｂと第３軸部材２１の外周面２１ａとの間に形成される所定の間隔Ｓが保持される。よって、第１工程Ｐ１は、永久磁石１７の内周面１７ｂと第３軸部材２１の外周面２１ａとが所定の間隔Ｓをおいて配置されるように第３軸部材２１が永久磁石１７を貫通するロータ前駆体１５０を形成する工程である。

第２工程Ｐ２では、ロータ前駆体１５０を筒部材１６に圧入する工程である。第２工程Ｐ２では、ロータ前駆体１５０を筒部材１６の内側に挿入すると、第２圧入部２０ａが筒部材１６の内周面１６ａに摺動しながら筒部材１６の内側に圧入される。ロータ前駆体１５０を筒部材１６の内側に挿入し続けると、永久磁石１７の外周面１７ａが筒部材１６の内周面１６ａに摺動しながら筒部材１６の内側に圧入される。このとき、永久磁石１７には、筒部材１６により径方向内側に向けて圧縮応力が作用し、永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入されていくにつれて永久磁石１７の内周面１７ｂは、第３軸部材２１の外周面２１ａに徐々に近接する。すなわち、所定の間隔Ｓが徐々に小さくなる。永久磁石１７の軸線方向における全長が筒部材１６の内側に圧入されたとき、永久磁石１７の内周面１７ｂが第３軸部材２１の外周面２１ａに密着し、所定の間隔Ｓが無くなる。

さらに、ロータ前駆体１５０を筒部材１６の内側に挿入し続けると、第１圧入部１９ａが筒部材１６の内周面１６ａに摺動しながら筒部材１６の内側に圧入される。第１圧入部１９ａ、第２圧入部２０ａ及び永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入されたとき、ロータ１５の組立が完了する。すなわち、第２工程は、図１に示すように永久磁石１７の内周面１７ｂの全域に第３軸部材２１の外周面２１ａを密着させ、圧入状態とする工程である。なお、所定の間隔Ｓは、ロータ前駆体１５０を筒部材１６に挿入したとき、永久磁石１７の内周面１７ｂが第３軸部材２１の外周面２１ａに密着することを予め確認して設定されている。

本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）本実施形態では、開放状態において、永久磁石１７の外周面１７ａの外径Ｄｏ１と筒部材１６の内周面１６ａの内径Ｄｉ１との差ΔＤ１は、永久磁石１７の内周面１７ｂの内径Ｄｉ２と第３軸部材２１の外周面２１ａの外径Ｄｏ２との差ΔＤ２よりも大きいため、ロータ１５を圧入状態に維持することができる。また、開放状態における永久磁石１７の内周面１７ｂの内径Ｄｉ２と第３軸部材２１の外周面２１ａの外径Ｄｏ２との差ΔＤ２が存在するため、圧入状態としたときに筒部材１６から圧縮されることにより永久磁石１７に作用する圧縮応力を逃がすことができる。よって、圧入状態としたときの永久磁石１７に作用する圧縮応力を緩和できるため、永久磁石１７の変形を抑制できる。

（２）軸部材１８に貫通孔２００が形成されることにより、軸部材１８を軽量化することができる。そのため、ロータ１５のイナーシャを低減でき、回転電機１０の消費電力を抑制できる。また、軸部材１８に貫通孔２００が形成されることにより軸部材１８の通気性が向上する。すなわち、軸部材１８の貫通孔２００に入り込んだ空気等の冷媒がロータ１５の内部にまで到達することができるため、ロータ１５を内部から冷却することができる。よって、ロータ１５の放熱性を向上させることができる。

（３）筒部材１６の厚さを増加させることにより筒部材１６の内径Ｄｉ１を小さくし、筒部材１６の締め代を増加させると、ロータ１５のイナーシャ及び空気抵抗による風損が大きくなり、回転電機１０の消費電力が多くなる虞がある。

その点、本実施形態では、筒部材１６の厚さを厚くする必要がないため、ロータ１５のイナーシャを抑制でき、ロータ１５の応答性が向上し、且つロータ１５の風損も抑制できる。よって、ロータ１５のイナーシャ及び風損を抑制できるため、回転電機１０の消費電力を抑えることができる。

（４）筒部材１６の周方向に第２繊維１６ｅが延びているため、永久磁石１７を筒部材１６の内側に圧入して、筒部材１６が径方向に膨らむように変形しようとしても、筒部材１６の周方向において筒部材１６に作用する引っ張り応力を抑制できる。そのため、筒部材１６の割れも抑制できる。

（５）本実施形態のロータ１５の組立方法によれば、開放状態から圧入状態に遷移するとき、開放状態における永久磁石１７の内周面１７ｂと第３軸部材２１の外周面２１ａとの所定の間隔が形成されている。そのため、ロータ前駆体１５０を形成するにあたり、軸部材１８を永久磁石１７に貫通させても永久磁石１７に圧縮応力が作用しない。ロータ前駆体１５０を筒部材１６の内周面１６ａに圧入することによりロータ１５を圧入状態にしても、開放状態における永久磁石１７の内周面１７ｂの内径Ｄｉ２と第３軸部材２１の外周面２１ａの外径Ｄｏ２との差ΔＤ２が存在するため、筒部材１６から圧縮されることにより永久磁石１７に作用する圧縮応力を逃がすことができる。よって、永久磁石１７に作用する圧縮応力を緩和できるため、永久磁石１７の変形を抑制できる。

＜第２の実施形態＞
以下、ロータ１５の組立方法を具体化した第２の実施形態を図４及び図５にしたがって説明する。なお、ロータ１５の構成は、第１の実施形態と同様である。

図４及び図５に示すように、ロータ１５の組立方法は、第１工程Ｐ１と、第２工程Ｐ２と、を有している。第１工程Ｐ１では、永久磁石１７を筒部材１６の内周面１６ａに圧入する。

図５に示すように、第１工程Ｐ１の後、永久磁石１７の内周面１７ｂの内径Ｄｉ２´は、第３軸部材２１の外径Ｄｏ２よりも小さくなる。
第２工程Ｐ２では、軸部材１８を筒部材１６に挿通する。具体的には、第３軸部材２１を永久磁石１７の内周面１７ｂに圧入することにより、永久磁石１７の内周面１７ｂの全域と第３軸部材２１の外周面２１ａとを密着させる。また、第３軸部材２１を永久磁石１７に圧入した後、第１軸部材１９の第１嵌合穴１９１に第３軸部材２１の第１端部を嵌合させつつ第１圧入部１９ａを筒部材１６の第１端部１６ｂの内部に圧入する。また、第３軸部材２１を永久磁石１７に圧入した後、第２軸部材２０の第２嵌合穴２０１に第３軸部材２１の第２端部を嵌合させつつ第２圧入部２０ａを筒部材１６の第２端部１６ｃの内部に圧入する。すなわち、第２工程Ｐ２では、第１工程Ｐ１後に、軸部材１８を筒部材１６に挿通し、永久磁石１７の内周面１７ｂの全域と第３軸部材２１の外周面２１ａとを密着させることにより圧入状態とする。

第１圧入部１９ａ、第２圧入部２０ａ及び永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入されたとき、ロータ１５の組立が完了し、図１に示すロータ１５が構成される。
本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）～（４）と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。本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できる。
○ 軸部材１８の貫通孔２００を割愛し、軸部材１８を中実としてもよい。

○ 第１及び第２実施形態において、軸部材１８は、第１軸部材１９、第２軸部材２０、及び第３軸部材２１の３つの部材で構成されていたが、例えば、図６及び図７に示すように軸部材１８を第１軸部材１９及び第２軸部材２０で構成してもよい。なお、本変更例では、貫通孔２００は割愛している。

図６に示すように、第１軸部材１９は、第３軸部１９ｃを有している。第３軸部１９ｃは、第１圧入部１９ａにおける永久磁石１７の軸線方向の第１端が対向する端面から延びている。第３軸部１９ｃの軸線は、第１圧入部１９ａの軸線及び第１軸部１９ｂの軸線と一致している。第３軸部１９ｃは、永久磁石１７の内周面１７ｂに圧入されている。永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態である圧入状態において、第３軸部１９ｃの外周面１９ｄは、永久磁石１７の内周面１７ｂの全域に密着している。第１軸部材１９は、筒部材１６及び永久磁石１７と一体回転可能である。第３軸部１９ｃは、永久磁石１７を貫通している。第３軸部１９ｃの第１圧入部１９ａとは反対側の端部は、第２軸部材２０の第２嵌合穴２０１に圧入されている。なお、第３軸部１９ｃは、軸部材１８のうち永久磁石１７の内周面１７ｂに挿通される挿通部である。

図７に示すように、開放状態において、第３軸部１９ｃの外周面１９ｄの外径は、上記の実施形態の第３軸部材２１の外径Ｄｏ２と同じである。すなわち、軸部材１８の第３軸部材２１を割愛して、第１軸部材１９及び第２軸部材２０により軸部材１８を構成したとしても、第１実施形態の（２）を除く効果を得ることができる。

また、本変更例のロータ１５の組立方法は、第１実施形態で示したようにロータ前駆体１５０を形成する第１工程Ｐ１と、第１工程Ｐ１後に、ロータ前駆体１５０を筒部材１６に挿入し、永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態である圧入状態とする第２工程Ｐ２と、を有している。ロータ前駆体１５０は、永久磁石１７の内周面１７ｂと第３軸部１９ｃの外周面１９ｄとが所定の間隔Ｓをおいて配置されるように第３軸部１９ｃが永久磁石１７を貫通し、第３軸部１９ｃの第１圧入部１９ａとは反対側の端部が第２軸部材２０の第２嵌合穴２０１に嵌合されることにより形成される。なお、本変更例のロータ１５の製造方法を変更してもよい。例えば、ロータ１５の組立方法は、第２実施形態で示したように永久磁石１７を筒部材１６に圧入する第１工程Ｐ１と、第１工程Ｐ１後に、軸部材１８を筒部材１６に挿通し、永久磁石１７の内周面１７ｂの全域と第３軸部１９ｃの外周面１９ｄとを密着させることにより圧入状態とする第２工程Ｐ２と、を有していてもよい。

○ 第１及び第２の実施形態において、軸部材１８は、第１軸部材１９、第２軸部材２０、及び第３軸部材２１の３つの部材で構成されていたが、例えば、図８及び図９に示すように、軸部材１８を１つの部材で構成してもよい。なお、本変更例では、貫通孔２００を割愛している。

図８に示すように、軸部材１８は、１本の円柱状の部材である。軸部材１８は、永久磁石１７を貫通している。軸部材１８は、永久磁石１７の内周面１７ｂに圧入されている。永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態である圧入状態において、軸部材１８の外周面１８ａは、永久磁石１７の内周面１７ｂの全域に密着している。よって、軸部材１８は、筒部材１６及び永久磁石１７と一体回転可能である。なお、軸部材１８のうち永久磁石１７内に挿通されている部分が挿通部である。

ロータ１５は、円筒状の第１端シャフト３１と、円筒状の第２端シャフト３２と、を備えている。第１端シャフト３１の内周面３１ａ及び第２端シャフト３２の内周面３２ａには、軸部材１８が圧入されている。第１端シャフト３１は、筒部材１６の軸線方向の第１端部１６ｂにおける内側に圧入されることにより固定されている。第２端シャフト３２は、筒部材１６の軸線方向の第２端部１６ｃにおける内側に圧入されることにより固定されている。

第１端シャフト３１、第２端シャフト３２、及び永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入される前の状態を開放状態とし、第１端シャフト３１、第２端シャフト３２、及び永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態を圧入状態とする。

図９に示すように、開放状態において、軸部材１８の外周面１８ａの外径は、第３軸部材２１の外径Ｄｏ２と同じである。第１端シャフト３１の外径及び第２端シャフト３２の外径は、第１圧入部１９ａ及び第２圧入部２０ａの外径Ｄｏ３と同じである。永久磁石１７の外周面１７ａの外径Ｄｏ１は、第１端シャフト３１及び第２端シャフト３２の外径Ｄｏ３よりも大きい。すなわち、軸部材１８を１つの部材により構成しても、第１実施形態の（２）を除く効果を得ることができる。

また、本変更例のロータ１５の組立方法は、第１実施形態で示したようにロータ前駆体１５０を形成する第１工程Ｐ１と、第１工程Ｐ１後に、ロータ前駆体１５０を筒部材１６に挿入し、永久磁石１７が筒部材１６の内側に圧入された状態である圧入状態とする第２工程Ｐ２と、を有している。ロータ前駆体１５０は、永久磁石１７の内周面１７ｂと軸部材１８の外周面１８ａとが所定の間隔Ｓをおいて配置されるように軸部材１８が永久磁石１７を貫通し、第１端シャフト３１及び第２端シャフト３２を軸部材１８に圧入しつつ、第１端シャフト３１と第２端シャフト３２とにより永久磁石１７を挟み込むことにより形成される。なお、ロータ１５の組立方法は、変更してもよい。例えば、ロータ１５の組立方法は、第２実施形態で示したように永久磁石１７を筒部材１６に圧入する第１工程Ｐ１と、第１工程Ｐ１後に、軸部材１８を筒部材１６に挿通し、永久磁石１７の内周面１７ｂの全域と軸部材１８の外周面１８ａとを密着させることにより圧入状態とする第２工程Ｐ２と、を有していてもよい。また、第１端シャフト３１及び第２端シャフト３２を割愛してもよい。

○ 筒部材１６は、金属製であってもよい。
○ 磁性体として永久磁石１７が採用されていたが、磁性体として電磁鋼板を積層した積層コアを採用してもよい。

１０…回転電機、１５…ロータ、１６…筒部材、１６ａ…内周面、１７…永久磁石、１７ａ…永久磁石の外周面、１７ｂ…永久磁石の内周面、１８…軸部材、１９…第１軸部材、２０…第２軸部材、２１…第３軸部材、２１ａ…第３軸部材の外周面、１５０…ロータ前駆体、２００…貫通孔、Ｓ…所定の間隔、Ｄｏ１…永久磁石の外周面の外径、Ｄｉ１…筒部材の内周面の内径、Ｄｉ２…永久磁石の内周面の内径、Ｄｏ２…第３軸部材の外径、ΔＤ１…差、ΔＤ２…差、Ｐ１…第１工程、Ｐ２…第２工程。

Claims (4)

1. 筒部材と、
   前記筒部材の内側に圧入される筒状の磁性体と、
   前記筒部材及び前記磁性体と一体回転可能であり、前記磁性体を貫通する軸部材と、を備え、
   前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入され、前記軸部材のうち前記磁性体内に挿通される挿通部の外周面と前記磁性体の内周面の全域とが密着している状態を圧入状態とし、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、
   前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径が前記筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ前記磁性体の内周面の内径が前記挿通部の外周面の外径よりも大きく設定され、
   前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径と前記筒部材の内周面の内径との差は、前記磁性体の内周面の内径と前記挿通部の外周面の外径との差よりも大きいことを特徴とする回転電機のロータ。
2. 筒部材と、前記筒部材の内側に圧入される筒状の磁性体と、前記筒部材及び前記磁性体と一体回転可能であり、前記磁性体を貫通する軸部材と、を備え、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入され、前記軸部材のうち前記磁性体内に挿通される挿通部の外周面と前記磁性体の内周面の全域とが密着している状態を圧入状態とし、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径が前記筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ前記磁性体の内周面の内径が前記挿通部の外周面の外径よりも大きく設定され、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径と前記筒部材の内周面の内径との差は、前記磁性体の内周面の内径と前記挿通部の外周面の外径との差よりも大きい回転電機のロータの組立方法であって、
   前記磁性体の内周面と前記挿通部の外周面とが所定の間隔をおくように前記挿通部が前記磁性体を貫通するロータ前駆体を形成する第１工程と、
   前記第１工程後に、前記ロータ前駆体を前記筒部材に挿通し、前記磁性体の内周面の全域と前記挿通部の外周面とを密着させ、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入された状態である圧入状態とする第２工程と、を有することを特徴とする回転電機のロータの組立方法。
3. 筒部材と、前記筒部材の内側に圧入される筒状の磁性体と、前記筒部材及び前記磁性体と一体回転可能であり、前記磁性体を貫通する軸部材と、を備え、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入され、前記軸部材のうち前記磁性体内に挿通される挿通部の外周面と前記磁性体の内周面の全域とが密着している状態を圧入状態とし、前記磁性体が前記筒部材の内側に圧入される前の状態を開放状態とすると、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径が前記筒部材の内周面の内径よりも大きく、且つ前記磁性体の内周面の内径が前記挿通部の外周面の外径よりも大きく設定され、前記開放状態において、前記磁性体の外周面の外径と前記筒部材の内周面の内径との差は、前記磁性体の内周面の内径と前記挿通部の外周面の外径との差よりも大きいロータの組立方法であって、
   前記筒部材の内側に前記磁性体を圧入する第１工程と、
   前記第１工程後に、前記軸部材を前記筒部材に挿通し、前記磁性体の内周面の全域と前記挿通部の外周面とを密着させることにより前記圧入状態とする第２工程と、を有することを特徴とする回転電機のロータの組立方法。
4. 前記軸部材の内部には、前記軸部材の軸線方向に前記軸部材を貫通する貫通孔が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。

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