JP2023105460A - 回転電機のロータ、及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流損を抑制できる回転電機のロータ、及び回転電機を提供すること。【解決手段】ロータ５０は、ロータコア６０と、板状の複数の永久磁石７０と、第１端板８１及び第２端板８２と、を備える。第１端板８１に嵌合部８１ａが設けられた場合、当該嵌合部８１ａに永久磁石７０の第１端７０ａが嵌合されるとともに、当該第１端７０ａを有する永久磁石７０の第２端７０ｂに対向する位置に凹部８２ｂが配置されている。第２端板８２に嵌合部８２ａが設けられた場合、当該嵌合部８２ａに永久磁石７０の第２端７０ｂが嵌合されるとともに、当該第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａに対向する位置に凹部８１ｂが配置されている。凹部８１ｂ，８２ｂに対向する第１端７０ａ又は第２端７０ｂは、凹部８１ｂ，８２ｂを形成する面と離れているとともに、凹部８１ｂ，８２ｂの開口８１ｃ，８２ｃに位置している。【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。

特許文献１には、回転電機のロータが記載されている。
上記のロータは、筒状のロータコアと、複数の永久磁石と、２つのエンドプレートとを備えている。複数の永久磁石は、ロータコアに設けられている。複数の永久磁石は、ロータコアの外面よりも内側に配置されている。ロータコアの軸線が延びる方向を軸方向とする。複数の永久磁石は、突出部を有している。突出部は、永久磁石の軸方向の両端から突出している。

２つのエンドプレートは、軸方向においてロータコアを挟んでいる。２つのエンドプレートの各々には、複数の係合孔が設けられている。複数の係合孔には、永久磁石の突出部が係合されている。

特開２０１２－２３８０４号公報

ロータが回転するとき、ロータに渦電流が発生する。特許文献１のロータにおいて、渦電流が、永久磁石を介して２つのエンドプレートの間をループするため、渦電流損が大きくなる。

上記課題を解決する回転電機のロータは、筒状のロータコアと、前記ロータコアに設けられており、前記ロータコアの外面よりも内側に配置された板状の複数の永久磁石と、前記ロータコアの軸線が延びる方向を軸方向とすると、当該軸方向において前記ロータコアを挟んでおり、非磁性材料により形成された第１端板及び第２端板と、を備える回転電機のロータであって、前記永久磁石は、前記軸方向において前記第１端板に対向する第１端、及び前記軸方向において前記第２端板に対向する第２端を有しており、前記第１端板及び前記第２端板には、前記永久磁石と嵌合する嵌合部及び前記永久磁石と嵌合しない凹部もしくは貫通孔の少なくとも１つが設けられており、全ての前記永久磁石について、前記第１端と前記第１端板とが嵌合した場合、当該第１端を有する前記永久磁石の前記第２端と前記第２端板とは離れており、前記第２端と前記第２端板とが嵌合した場合、当該第２端を有する前記永久磁石の前記第１端と前記第１端板とは離れており、前記凹部もしくは前記貫通孔に対向する前記第１端又は前記第２端は、前記凹部もしくは前記貫通孔の内部に位置している、又は前記凹部もしくは前記貫通孔の開口に位置している。

上記構成によれば、各永久磁石は、第１端板及び第２端板のうち１つに接触し、且つ第１端板及び第２端板のうちの残りの１つに接触しない。すなわち、第１端板と第２端板とは、各永久磁石を介して電気的に接続されていない。よって、ロータに発生した渦電流が、永久磁石を介して第１端板と第２端板との間でループしない。したがって、ロータの渦電流損を抑制できる。

上記の回転電機のロータにおいて、前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とし、前記ロータコアの軸線に直交する方向を径方向とすると、全ての前記永久磁石は、前記周方向に延びる１つの同一の仮想円上に配置されているとよい。

上記構成によれば、全ての永久磁石は、周方向に延びる１つの同一の仮想円上に配置され、径方向において並ばないようにロータコアに設けられている。このため、各永久磁石は、他の永久磁石の磁界により減磁しにくくなる。よって、ロータが発生させるトルクの低減を抑制できる。

上記構成によれば、全ての永久磁石は、周方向に延びる１つの同一の仮想線上に配置されている。すなわち、上記構成のロータは、径方向に永久磁石が並ばないロータである。
径方向に複数の永久磁石が並ぶロータでは、径方向の外側に位置する永久磁石ほどステータとの間の磁束のやり取りが多くなるため、磁束がマグネットトルクに有効利用される。また、径方向の内側に位置する永久磁石ほどステータとの間の磁束のやり取りが少なくなるため、磁束がマグネットトルクに有効利用されにくい。すなわち、径方向に複数の永久磁石が並ぶロータでは、マグネットトルクにの有効利用の割合が径方向の内側に位置する永久磁石と径方向の外側に位置する永久磁石とで異なる。

マグネットトルクは、永久磁石自身がステータに引きつけられるとき、又は永久磁石自身がステータに対して反発することによりステータから離れるときのトルクである。すなわち、マグネットトルクは、ロータが発生させるトルクのうち永久磁石自身が発生させるトルクである。

一方、上記構成のロータでは、径方向に複数の永久磁石が並ぶロータと比較して磁束のやりとりが多いため磁束がマグネットトルクに有効利用される。したがって、上記構成のロータの方が、マグネットトルクに対する磁束の利用率を高くできる。

上記課題を解決する回転電機は、請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータを備える。
上記構成によれば、各永久磁石は、第１端板及び第２端板のうちの１つに接触し、且つ第１端板及び第２端板のうちの残りの１つに接触しない。すなわち、第１端板と第２端板とは、各永久磁石を介して電気的に接続されていない。よって、ロータに渦電流が発生したとしても、第１端板と第２端板との間を渦電流がループしない。したがって、ロータ及び回転電機の渦電流損を抑制できる。

上記の回転電機において、ステータを備えており、前記ステータの前記軸方向の寸法は、前記ロータの前記軸方向の寸法よりも短いとよい。
上記構成によれば、ステータから発生する磁束がロータに入り込みやすい。すなわち、ステータからの漏れ磁束が少なくなる。

この発明によれば、渦電流損を抑制できる。

回転電機の断面図である。 回転電機のロータの一実施形態を示した斜視図である。 図２の３－３線で切断したときの断面図である。 第１実施形態のロータコアを示した斜視図である。 第１実施形態の第１端板を示した斜視図である。 第１実施形態の第２端板を示した斜視図である。 回転電池のロータの第２実施形態を示した断面図である。 第２実施形態のロータコアを示した斜視図である。 第２実施形態の第１端板を示した斜視図である。 第２実施形態の第２端板を示した斜視図である。

以下、回転電機のロータ、及び回転電機を具体化した第１実施形態を図１～図６にしたがって説明する。
［第１実施形態］
＜回転電機の構成＞
図１に示すように、回転電機１０は、ハウジング２０と、ステータ３０と、回転軸４０と、ロータ５０とを備えている。ステータ３０は、筒状のステータコア３１と、コイル３２とを備えている。ステータコア３１は、ハウジング２０の内面に固定されている。コイル３２は、ステータコア３１に巻回されている。コイル３２は、ステータコア３１の両端から突出するコイルエンド３２ａを有している。

回転軸４０は、ステータコア３１を貫通している。回転軸４０は、図示しない軸受によりハウジング２０に回転可能に支持されている。ロータ５０は、回転軸４０に設けられている。ロータ５０は、ステータコア３１の内側に配置されている。回転電機１０において、コイル３２に通電されるとステータ３０に回転磁界が発生する。回転電機１０において、ステータ３０の回転磁界に起因してロータ５０が回転する。ロータ５０の回転に伴い、回転軸４０が回転する。

＜ロータの構成＞
図２及び図３に示すように、ロータ５０は、筒状のロータコア６０と、複数の永久磁石７０と、第１端板８１と、第２端板８２と、を有している。ロータコア６０の軸線ｍが延びる方向を軸方向Ａとする。ロータコア６０の軸線ｍに直交する方向を径方向Ｂとする。ロータコア６０の軸線ｍを中心として描く円が延びる方向を周方向Ｃとする。

＜ロータコアの構成＞
図４に示すように、ロータコア６０は、外面６０ａを有している。外面６０ａは、ロータコア６０のうち最も径方向Ｂの外側に位置している。外面６０ａは、円筒面である。

ロータコア６０は、貫通孔６０ｂを有している。貫通孔６０ｂには、回転軸４０が挿通される。貫通孔６０ｂは、ロータコア６０を軸方向Ａに貫通している。貫通孔６０ｂの軸線は、ロータコア６０の軸線ｍと一致している。ロータコア６０は、第１端６１と、第２端６２とを有している。第１端６１及び第２端６２は、ロータコア６０の軸方向Ａの端である。第１端６１及び第２端６２は、貫通孔６０ｂの開口を囲んでいる。第１端６１及び第２端６２は、径方向Ｂに寸法を有する環状の平面である。

ロータコア６０は、４つの収容孔６３を有している。４つの収容孔６３は、軸方向Ａにおいてロータコア６０を貫通している。４つの収容孔６３は、周方向Ｃにおいて等間隔に配置されている。４つの収容孔６３は、貫通孔６０ｂよりも径方向Ｂの外側に配置されている。４つの収容孔６３は、ロータコア６０の外面６０ａよりも径方向Ｂの内側に配置されている。４つの収容孔６３は、周方向Ｃに延びる１つの仮想円Ｖｃ上に配置されている。すなわち、４つの収容孔６３は、周方向Ｃに延びる同一の仮想円Ｖｃ上に配置されている。仮想円Ｖｃの直径は、貫通孔６０ｂの直径より大きい。仮想円Ｖｃは、貫通孔６０ｂの同心円である。

ロータコア６０を径方向Ｂに切断したときの断面を見て、収容孔６３は、長方形状である。収容孔６３の２つの長辺のうちの１つは、残りの長辺よりも貫通孔６０ｂに近い位置に配置されている。貫通孔６０ｂを挟んで対称的な位置に配置される２つの収容孔６３を比較すると、２つの収容孔６３は、径方向Ｂにおいて対向している。なお、ロータコア６０は、複数の積層鋼板を軸方向Ａに積層することにより形成されている。

＜永久磁石の構成＞
図３及び図４に示すように、本実施形態において、永久磁石７０は、４つ採用されている。各永久磁石７０は、長板状である。ロータコア６０を径方向Ｂで切断したときの断面を見て、各永久磁石７０は、長方形状である。各収容孔６３には、永久磁石７０が挿通されている。全ての永久磁石７０は、ロータコア６０の外面６０ａよりも径方向Ｂの内側に配置されている。全ての永久磁石７０は、周方向Ｃに延びる１つの同一の仮想円Ｖｃ上に配置されている。全ての永久磁石７０は、径方向Ｂにおいて並ばないようにロータコア６０に設けられている。なお、全ての永久磁石７０は、各収容孔６３に圧入されていてもよいし、接着剤により各収容孔６３の内面に固定されてもよい。

４つの永久磁石７０のうちの２つは、第１永久磁石７１であり、残りの２つは、第２永久磁石７２である。すなわち、全ての永久磁石７０は、第１永久磁石７１と第２永久磁石７２とにより構成されている。第１永久磁石７１及び第２永久磁石７２は、径方向Ｂに着磁されている。第１永久磁石７１は、径方向Ｂにおいて外面６０ａ側がＮ極に着磁され、且つ径方向Ｂにおいて貫通孔６０ｂ側がＳ極となるように着磁されている。第２永久磁石７２は、径方向Ｂにおいて外面６０ａ側がＳ極に着磁され、且つ径方向Ｂにおいて貫通孔６０ｂ側がＮ極となるように着磁されている。第１永久磁石７１の着磁の方向と、第２永久磁石７２の着磁の方向とを逆にしてもよい。

２つの第１永久磁石７１は、径方向Ｂにおいて互いに対向する位置に配置されている。２つの第２永久磁石７２は、径方向Ｂにおいて互いに対向する位置に配置されている。第１永久磁石７１及び第２永久磁石７２は、周方向Ｃにおいて交互に配置されている。

各永久磁石７０は、第１端７０ａと、第２端７０ｂとを有している。第１端７０ａは、ロータコア６０の第１端６１側に位置する永久磁石７０の軸方向Ａの端である。第２端７０ｂは、ロータコア６０の第２端６２側に位置する永久磁石７０の軸方向Ａの端である。軸方向Ａへの永久磁石７０の寸法は、全ての永久磁石７０で同じである。

第１永久磁石７１の第１端７０ａは、ロータコア６０の第１端６１から突出している。第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、ロータコア６０の第２端６２から突出していない。第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、ロータコア６０の第２端６２と面一となっている。

第２永久磁石７２の第２端７０ｂは、ロータコア６０の第２端６２から突出している。第２永久磁石７２の第１端７０ａは、ロータコア６０の第１端６１から突出していない。第２永久磁石７２の第１端７０ａは、ロータコア６０の第１端６１と面一となっている。

各永久磁石７０の軸方向Ａの寸法は、収容孔６３の軸方向Ａの寸法よりも大きい。このため、各永久磁石７０は、ロータコア６０の軸方向Ａの少なくとも全長に亘ってロータコア６０に設けられている。

＜第１端板及び第２端板の各々の構成＞
図２及び図３に示すように、第１端板８１及び第２端板８２は、軸方向Ａにおいてロータコア６０を挟み込んでいる。第１端板８１は、円板状である。第１端板８１は、第１面Ｓ１と、第２面Ｓ２とを有している。第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２は、第１端板８１の厚さ方向に位置する面である。第１端板８１は、ロータコア６０の第１端６１に設けられている。第１端板８１の第２面Ｓ２は、ロータコア６０の第１端６１に接触している。全ての永久磁石７０の各々の第１端７０ａは、軸方向Ａにおいて第１端板８１に対向している。第１端板８１は、貫通孔Ｈ１を有している。貫通孔Ｈ１には、回転軸４０が挿通される。貫通孔Ｈ１の軸線は、第１端板８１の軸線と一致している。貫通孔Ｈ１の軸線は、ロータコア６０の軸線ｍと一致している。

第２端板８２は、円板状である。第２端板８２は、第１面Ｓ３と、第２面Ｓ４とを有している。第１面Ｓ３及び第２面Ｓ４は、第２端板８２の厚さ方向に位置する面である。第２端板８２は、ロータコア６０の第２端６２に設けられている。第２端板８２の第２面Ｓ４は、ロータコア６０の第２端６２に接触している。全ての永久磁石７０の各々の第２端７０ｂは、軸方向Ａにおいて第２端板８２に対向している。第２端板８２は、貫通孔Ｈ２を有している。貫通孔Ｈ２には、回転軸４０が挿通される。貫通孔Ｈ２の軸線は、第２端板８２の軸線と一致している。貫通孔Ｈ２の軸線は、ロータコア６０の軸線ｍと一致している。

図５に示すように、第１端板８１は、２つの嵌合部８１ａと、２つの凹部８１ｂとを有している。嵌合部８１ａと凹部８１ｂとは、周方向Ｃにおいて交互に配置されている。嵌合部８１ａと凹部８１ｂとは、周方向Ｃにおいて等間隔に配置されている。嵌合部８１ａは、第１端板８１の第２面Ｓ２を第１面Ｓ１に向けて凹ませた溝である。嵌合部８１ａは、第２面Ｓ２に開口している。凹部８１ｂは、第１端板８１の第２面Ｓ２から第１面Ｓ１に向けて凹ませた溝である。凹部８１ｂは、第２面Ｓ２に開口している。

図３に示すように、第１端板８１の嵌合部８１ａは、軸方向Ａにおいて、第１永久磁石７１の第１端７０ａと対向している。第１端板８１の凹部８１ｂは、軸方向Ａにおいて第２永久磁石７２の第１端７０ａと対向している。

第１端板８１の厚さ方向への嵌合部８１ａの深さは、第１端板８１の厚さ方向への凹部８１ｂの深さと同じである。永久磁石７０の寸法は、ロータコア６０の軸方向Ａへの寸法と嵌合部８１ａの深さとの和と同じである。なお、嵌合部８１ａの深さは、凹部８１ｂの深さと同じであるため、永久磁石７０の寸法は、ロータコア６０の軸方向Ａへの寸法と凹部８１ｂの深さとの和とも同じである。

図５に示すように、第１端板８１を径方向Ｂで切断したときの断面を見て、嵌合部８１ａは、長方形状である。嵌合部８１ａにおいて、嵌合部８１ａの２つの長辺のうちの１つは、残りの長辺よりも貫通孔Ｈ１に近い位置に配置されている。貫通孔Ｈ１を挟んで対称的な位置に配置される２つの嵌合部８１ａを比較すると、２つの嵌合部８１ａは、径方向Ｂにおいて対向している。嵌合部８１ａの断面の大きさは、第１永久磁石７１の断面の大きさと同じである。

第１端板８１を径方向Ｂで切断したときの断面を見て、凹部８１ｂの輪郭Ｃｓ１は、長方形状である。凹部８１ｂの輪郭Ｃｓ１における２つの長辺のうちの１つは、残りの長辺よりも貫通孔Ｈ１に近い位置に配置されている。貫通孔Ｈ１を挟んで配置される２つの凹部８１ｂを比較すると、２つの凹部８１ｂは、径方向Ｂにおいて対向している。凹部８１ｂの輪郭Ｃｓ１の大きさは、第２永久磁石７２の断面の大きさよりも大きい。軸方向Ａで凹部８１ｂを見たとき、凹部８１ｂの輪郭Ｃｓ１は、図５の破線で示す第２永久磁石７２の第１端７０ａの輪郭Ｃｔ１を囲んでいる。輪郭Ｃｔ１は、長方形状である。なお、第１端板８１は、非磁性材料により形成されている。第１端板８１は、例えば、ステンレス鋼やチタン合金により形成されている。

図６に示すように、第２端板８２は、２つの嵌合部８２ａと、２つの凹部８２ｂとを有している。嵌合部８２ａと凹部８２ｂとは、周方向Ｃにおいて交互に配置されている。嵌合部８１ａと凹部８１ｂとは、周方向Ｃにおいて等間隔に配置されている。嵌合部８２ａは、第２端板８２の第２面Ｓ４を第１面Ｓ３に向けて凹ませた溝である。嵌合部８２ａは、第２面Ｓ４に開口している。凹部８２ｂは、第２端板８２の第２面Ｓ４から第１面Ｓ３に向けて凹ませた溝である。凹部８２ｂは、第２面Ｓ４に開口している。

図３に示すように、第２端板８２の嵌合部８２ａは、軸方向Ａにおいて、第２永久磁石７２の第２端７０ｂと対向している。第２端板８２の凹部８２ｂは、軸方向Ａにおいて第２永久磁石７２の第２端７０ｂと対向している。

第２端板８２の厚さ方向への嵌合部８２ａの深さは、第２端板８２の厚さ方向への凹部８２ｂの深さと同じである。永久磁石７０の寸法は、ロータコア６０の軸方向Ａへの寸法と嵌合部８２ａの深さとの和と同じである。なお、嵌合部８２ａの深さは、凹部８２ｂの深さと同じであるため、永久磁石７０の寸法は、ロータコア６０の軸方向Ａへの寸法と凹部８２ｂの深さとの和とも同じである。

図６に示すように、第２端板８２を径方向Ｂで切断したときの断面を見て、嵌合部８２ａは、長方形状である。嵌合部８２ａにおいて、嵌合部８２ａの２つの長辺のうちの１つは、残りの長辺よりも貫通孔Ｈ２に近い位置に配置されている。貫通孔Ｈ２を挟んで対称的な位置に配置される２つの嵌合部８２ａを比較すると、２つの嵌合部８２ａは、径方向Ｂにおいて対向している。嵌合部８２ａの断面の大きさは、第２永久磁石７２の断面の大きさと同じである。

第２端板８２を径方向Ｂで切断したときの断面を見て、凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ２は、長方形状である。凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ２における２つの長辺のうちの１つは、残りの長辺よりも貫通孔Ｈ２に近い位置に配置されている。貫通孔Ｈ１を挟んで配置される２つの凹部８２ｂを比較すると、２つの凹部８２ｂは、径方向Ｂにおいて対向している。凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ２の大きさは、第１永久磁石７１の断面の大きさよりも大きい。軸方向Ａで凹部８２ｂを見たとき、凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ２は、図６の破線で示す第１永久磁石７１の第２端７０ｂの輪郭Ｃｔ２を囲んでいる。輪郭Ｃｔ２は、長方形状である。なお、第２端板８２は、非磁性材料により形成されている。第２端板８２は、例えば、ステンレス鋼やチタン合金により形成されている。

＜各永久磁石、第１端板、及び第２端板の取り付け態様＞
以下、各永久磁石７０，第１端板８１、及び第２端板８２の取り付け態様について説明する。

図３に示すように、第１端板８１の嵌合部８１ａには、第１端７０ａが入り込むように第１永久磁石７１が嵌合されている。当該第１永久磁石７１の第２端７０ｂに対向する位置に第２端板８２の凹部８２ｂが開口している。第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、第２端板８２の凹部８２ｂの開口８２ｃに位置している。つまり、第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、収容孔６３内及び凹部８２ｂ内のいずれにも位置していない。また、輪郭Ｃｔ２が凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ２に囲まれている。第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、凹部８２ｂを形成する面と離れている。すなわち、第１永久磁石７１は、第１端板８１に接触しつつ、第２端板８２に接触していない。

第２端板８２の嵌合部８２ａには、第２端７０ｂが入り込むように第２永久磁石７２が嵌合されている。当該第２永久磁石７２の第１端７０ａに対向する位置に第１端板８１の凹部８１ｂが開口している。第２永久磁石７２の第１端７０ａは、第１端板８１の凹部８１ｂの開口８１ｃに位置している。つまり、第２永久磁石７２の第１端７０ａは、収容孔６３内及び凹部８１ｂ内のいずれにも位置していない。輪郭Ｃｔ１が凹部８１ｂの輪郭Ｃｓ１に囲まれている。第２永久磁石７２の第１端７０ａは、凹部８１ｂを形成する面と離れている。すなわち、第２永久磁石７２は、第２端板８２に接触しつつ、第１端板８１に接触していない。

よって、第１端板８１及び第２端板８２には、永久磁石７０と嵌合する嵌合部８１ａ，８２ａ及び永久磁石７０と嵌合しない凹部８１ｂ，８２ｂが設けられている。
第１端板８１に嵌合部８１ａが設けられた場合、当該嵌合部８１ａに永久磁石７０の第１端７０ａが嵌合されるとともに、当該第１端７０ａを有する永久磁石７０の第２端７０ｂに対向する位置に凹部８２ｂが配置される。

第２端板８２に嵌合部８２ａが設けられた場合、当該嵌合部８２ａに永久磁石７０の第２端７０ｂが嵌合されるとともに、当該第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａに対向する位置に凹部８１ｂが配置される。

換言すると、第１端７０ａと第１端板８１とが嵌合した場合、当該第１端７０ａを有する永久磁石７０の第２端７０ｂと第２端板８２とは離れている。また、第２端７０ｂと第２端板８２とが嵌合した場合、当該第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａと第１端板８１とは離れている。なお、第１端板８１とロータコア６０とを接着剤から構成される接着層により固定してもよい。また、第１端板８１とロータコア６０とを接着層に代替する固定部材を用いて固定してもよい。また、第２端板８２とロータコア６０とを接着剤から構成される接着層により固定してもよい。また、第２端板８２とロータコア６０とを接着層に代替する固定部材を用いて固定してもよい。

＜ロータ、及びステータの配置＞
図１に示すように、ステータ３０の軸方向Ａの寸法Ｌ１は、ロータ５０の軸方向Ａの寸法Ｌ２よりも短い。寸法Ｌ１は、軸方向Ａにおいてステータコア３１に設けられたコイルエンド３２ａ間の距離である。寸法Ｌ２は、軸方向Ａにおいて第１端板８１の第１面Ｓ１から第２端板８２の第１面Ｓ３までの距離である。

ステータコア３１の軸方向Ａの寸法は、ロータコア６０の軸方向Ａの寸法よりも小さい。ステータコア３１の内周面は、径方向Ｂにおいてロータコア６０の外面６０ａに常に対向している。換言すると、径方向Ｂにおいて、ステータコア３１の内周面の全域に各永久磁石７０が重なっている。

＜本実施形態の作用＞
本実施形態の作用を説明する。
各永久磁石７０は、第１端板８１及び第２端板８２のうち１つに接触し、且つ第１端板８１及び第２端板８２のうちの残りの１つに接触しない。すなわち、第１端板８１と第２端板８２とは、各永久磁石７０を介して電気的に接続されていない。よって、ロータ５０に発生した渦電流が、永久磁石７０を介して第１端板８１と第２端板８２との間でループしない。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の効果を説明する。
（１－１）第１端板８１と第２端板８２とは、各永久磁石７０を介して電気的に接触していない。よって、ロータ５０に発生した渦電流が、永久磁石７０を介して第１端板８１と第２端板８２との間でループしない。したがって、ロータ５０及び回転電機１０の渦電流損を抑制できる。

（１－２）全ての永久磁石７０は、周方向Ｃに延びる１つの同一の仮想円Ｖｃ上に配置されている。すなわち、本実施形態のロータ５０は、径方向Ｂに永久磁石７０が並ばないロータである。

径方向Ｂに複数の永久磁石が並ぶロータでは、径方向Ｂの外側に位置する永久磁石ほどステータ３０との間の磁束のやり取りが多くなるため、磁束がマグネットトルクに有効利用される。また、径方向Ｂの内側に位置する永久磁石ほどステータ３０との間の磁束のやり取りが少なくなるため、磁束がマグネットトルクに有効利用されにくい。すなわち、径方向Ｂに複数の永久磁石が並ぶロータでは、マグネットトルクにの有効利用の割合が径方向Ｂの内側に位置する永久磁石と径方向Ｂの外側に位置する永久磁石とで異なる。

マグネットトルクは、永久磁石自身がステータ３０に引きつけられるとき、又は永久磁石自身がステータ３０に対して反発することによりステータ３０から離れるときのトルクである。すなわち、マグネットトルクは、ロータが発生させるトルクのうち永久磁石自身が発生させるトルクである。

一方、本実施形態のロータ５０では、径方向Ｂに複数の永久磁石が並ぶロータと比較して磁束のやりとりが多いため磁束がマグネットトルクに有効利用される。したがって、本実施形態のロータ５０の方が、マグネットトルクに対する磁束の利用率を高くできる。

（１－３）ステータ３０の軸方向Ａの寸法Ｌ１は、ロータ５０の軸方向Ａの寸法Ｌ２よりも短い。よって、ステータ３０から発生する磁束がロータ５０に入り込みやすい。すなわち、ステータ３０からの漏れ磁束が少なくなる。

（１－４）径方向Ｂに永久磁石７０を並べる構成を有するロータと、本実施形態のロータ５０とを同じ極数であることを前提として比較すると、ロータ５０に使用する永久磁石７０の数を少なくできる。よって、径方向Ｂに永久磁石７０を並べる構成を有するロータよりも、ロータ５０に使用する永久磁石７０の数が少なくなる。よって、永久磁石７０のロータコア６０への組み付けの手間を少なくすることができる。

（１－５）径方向Ｂに複数の永久磁石が並ぶロータと、本実施形態のロータ５０とを、使用する永久磁石の体積が同じであることを前提として比較したとき、本実施形態のロータ５０の方が、永久磁石７０の保磁力が高い。よって、径方向Ｂに複数の永久磁石が並ぶロータと、本実施形態のロータ５０とを、使用する永久磁石の体積が同じであることを前提として比較したとき、永久磁石７０が減磁しにくい。

［第２実施形態］
以下、回転電機のロータ、及び回転電機を具体化した第２実施形態を図７～図１０にしたがって説明する。なお、説明の便宜上、第１実施形態と同じ構成については同一の符号を付し、詳細な説明を割愛する。

＜ロータコア及び永久磁石の構成＞
図７及び図８に示すように、４つの収容孔６３及び各収容孔６３に収容された永久磁石７０は、１つの同一の仮想円Ｖｃ上に配置されている。

各収容孔６３及び各永久磁石７０は、軸方向Ａで見たとき、周方向Ｃに円弧状に延びている。各永久磁石７０は、周方向Ｃに湾曲した長板状である。全ての永久磁石７０の第１端７０ａは、ロータコア６０の第１端６１から突出している。

図７に示すように、全ての永久磁石７０の第２端７０ｂは、ロータコア６０の第２端６２から突出していない。全ての永久磁石７０の第２端７０ｂは、ロータコア６０の第２端６２と面一となっている。

＜第１端板、及び第２端板の各々の構成＞
図９に示すように、第１端板８１は、１つの嵌合部８１ａを有している。嵌合部８１ａは、環状である。嵌合部８１ａは、貫通孔Ｈ１を囲んでいる。嵌合部８１ａの径方向Ｂの幅Ｗ１の大きさは、各永久磁石７０の径方向Ｂの幅の大きさと同じである。

図１０に示すように、第２端板８２は、１つの凹部８２ｂを有している。凹部８２ｂは、環状である。凹部８２ｂの径方向Ｂの幅Ｗ２の大きさは、各永久磁石７０の径方向Ｂの幅の大きさよりも大きい。

図７に示すように、第１端板８１の嵌合部８１ａは、軸方向Ａにおいて、全ての永久磁石７０の第１端７０ａと対向している。第２端板８２の凹部８２ｂは、軸方向Ａにおいて、全ての永久磁石７０の第２端７０ｂと対向している。

図１０に示すように、凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ３は、図１０の破線で示す全ての永久磁石７０の第２端７０ｂの輪郭Ｃｔ２を囲んでいる。
＜各永久磁石、第１端板、及び第２端板の取り付け態様＞
以下、各永久磁石７０，第１端板８１、及び第２端板８２の取り付け態様について説明する。

図７に示すように、第１端板８１の嵌合部８１ａには、全ての第１端７０ａが入り込むように全ての永久磁石７０が嵌合されている。全ての永久磁石７０の第２端７０ｂに対向する位置に第２端板８２の凹部８２ｂが開口している。全ての永久磁石７０の第２端７０ｂは、第２端板８２の凹部８２ｂの開口８２ｃに位置している。つまり、全ての永久磁石７０の第２端７０ｂは、収容孔６３内及び凹部８２ｂ内のいずれにも位置していない。輪郭Ｃｔ２が凹部８２ｂの輪郭Ｃｓ３に囲まれている。全ての永久磁石７０の第２端７０ｂは、凹部８２ｂを形成する面と離れている。すなわち、全ての永久磁石７０は、第１端板８１に接触しつつ、第２端板８２に接触していない。

よって、第１端板８１には、永久磁石７０と嵌合する嵌合部８１ａが設けられている。第２端板８２には、永久磁石７０と嵌合しない凹部８２ｂが設けられている。そして、第１端７０ａと第１端板８１とが嵌合した場合、当該第１端７０ａを有する永久磁石７０の第２端７０ｂと第２端板８２とは離れている。なお、第２端板８２とロータコア６０とは、接着剤から構成される接着層、又は接着層に代替する固定部材を用いて固定する。

＜本実施形態の作用及び効果＞
（２－１）第１端板８１に１つの嵌合部８１ａを設け、第２端板８２に１つの凹部８２ｂを設ける構成であるため、第１端板８１及び第２端板８２の構成を簡易的にできる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
［変更例］
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各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。

○ 第２実施形態において、第１端板８１に１つの環状の凹部８１ｂを設け、且つ第２端板８２に１つの環状の嵌合部８２ａを設けるように変更してもよい。この場合、全ての永久磁石７０の第１端７０ａがロータコア６０の第１端６１と面一となり、且つ全ての永久磁石７０の第２端７０ｂがロータコア６０の第２端６２から突出するように変更する。すなわち、第２端板８２に嵌合部８２ａが設けられた場合、嵌合部８２ａに全ての永久磁石７０の第２端７０ｂが嵌合されるとともに、第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａに対向する位置に凹部８１ｂが配置されていればよい。

換言すると、第２端板８２には、永久磁石７０と嵌合する嵌合部８２ａが設けられ、且つ第１端板８１には、永久磁石７０と嵌合しない凹部８１ｂが設けられるように変更する。そして、第２端７０ｂと第２端板８２とが嵌合した場合、当該第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａと第１端板８１とは離れるように変更する。

○ 第２実施形態において、嵌合部８１ａを環状ではなく４つに分割して設け、凹部８２ｂを環状ではなく４つに分割して設けてもよい。
○ 第１実施形態において、第１端板８１に４つの嵌合部８１ａを設け、且つ第２端板８２に４つの凹部８２ｂを設けるように変更してもよい。この場合、全ての永久磁石７０の第２端７０ｂがロータコア６０の第２端６２と面一となり、且つ全ての永久磁石７０の第１端７０ａがロータコア６０の第１端６１から突出するように変更する。

○ 上記各実施形態、及び上記各変更例において、第１端板８１には、嵌合部８１ａと、凹部８１ｂとの少なくとも１つが設けられていればよい。第２端板８２には、嵌合部８２ａと、凹部８２ｂとの少なくとも１つが設けられていればよい。

○ 上記各実施形態において、永久磁石７０の数は、適宜変更してもよい。永久磁石７０の数に応じて、収容孔６３の数を変更するとともに、第１端板８１及び第２端板８２の各々に設ける嵌合部８１ａ，８２ａ及び凹部８１ｂ，８２ｂの数を適宜変更する。

○ 嵌合部８１ａは、第１端板８１の第２面Ｓ２を第１面Ｓ１に向けて凹ませた溝であったが、これに限らない。例えば、嵌合部８１ａは、第１端板８１をその厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。すなわち、嵌合部８１ａは、永久磁石７０の第１端７０ａを嵌合できれば構成を適宜変更してもよい。

○ 嵌合部８２ａは、第２端板８２の第２面Ｓ４を第１面Ｓ３に向けて凹ませた溝であったが、これに限らない。例えば、嵌合部８２ａは、第２端板８２をその厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。すなわち、嵌合部８２ａは、永久磁石７０の第２端７０ｂを嵌合できれば構成を適宜変更してもよい。

○ 第１実施形態において、第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、凹部８２ｂの開口８２ｃに位置していたが、凹部８２ｂに内部に位置していてもよい。このように変更する場合、第１永久磁石７１の第２端７０ｂは、凹部８２ｂを形成する面と離れる。

○ 第１実施形態において、第２永久磁石７２の第１端７０ａは、凹部８１ｂの開口８１ｃに位置していたが、凹部８１ｂの内部に位置していてもよい。このように変更する場合、第２永久磁石７２の第１端７０ａは、凹部８１ｂを形成する面と離れる。なお、第２実施形態や上述した変更例においても同様の変更を実施してもよい。

○ 第１実施形態において、凹部８１ｂは、第１端板８１の厚さを貫通する貫通孔に代替してもよい。このように変更しても、永久磁石７０の第２端７０ｂが第２端板８２に嵌合した場合、当該第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａが当該貫通孔の内部に位置する、又は当該貫通孔の開口に位置するようにする。また、当該貫通孔を形成する面と、永久磁石７０の第１端７０ａとは離れるように変更する。すなわち、永久磁石７０の第２端７０ｂが第２端板８２に嵌合した場合、当該第２端７０ｂを有する永久磁石７０の第１端７０ａが第１端板８１から離れるように変更する。なお、第２実施形態や上述した変更例においても同様の変更を実施してもよい。

○ 第１実施形態において、凹部８２ｂは、第２端板８２の厚さを貫通する貫通孔に代替してもよい。このように変更しても、永久磁石７０の第１端７０ａが第１端板８１に嵌合した場合、当該第１端７０ａを有する永久磁石７０の第２端７０ｂが当該貫通孔の内部に位置する、又は当該貫通孔の開口に位置するようにする。また、当該貫通孔を形成する面と、永久磁石７０の第２端７０ｂとは離れるように変更する。すなわち、永久磁石７０の第１端７０ａが第１端板８１に嵌合した場合、当該第１端７０ａを有する永久磁石７０の第２端７０ｂが第２端板８２から離れるように変更する。なお、第２実施形態や上述した変更例においても同様の変更を実施してもよい。

○ ステータ３０の軸方向Ａの寸法Ｌ１は、ロータ５０の軸方向Ａの寸法Ｌ２よりも長くてもよい。
○ ロータコア６０は、複数の積層鋼板を積層して構成されていたが、これに限らない。例えば、軟磁性材料により１つの部材として形成されていてもよい。

＜付記＞
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とすると、全ての前記永久磁石は、前記第１端板に接触しつつ、前記第２端板に接触していない第１永久磁石と、前記第２端板に接触しつつ、前記第１端板に接触していない第２永久磁石と、により構成されており、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、前記周方向において交互に配置されている回転電機のロータ。

１０…回転電機、３０…ステータ、５０…ロータ、６０…ロータコア、６０ａ…外面、６３…収容孔、７０…永久磁石、７０ａ…第１端、７０ｂ…第２端、７１…第１永久磁石、７２…第２永久磁石、８１…第１端板、８１ａ…嵌合部、８１ｂ…凹部、８１ｃ…開口、８２…第２端板、８２ａ…嵌合部、８２ｂ…凹部、８２ｃ…開口、ｍ…ロータコアの軸線、Ａ…軸方向、Ｂ…径方向、Ｃ…周方向、Ｃｔ１…永久磁石の第１端の輪郭、Ｃｔ２…永久磁石の第２端の輪郭、Ｃｓ１，Ｃｓ２，Ｃｓ３…凹部の輪郭、Ｖｃ…仮想円、Ｌ１…ステータの軸方向の寸法、Ｌ２…ロータの軸方向の寸法。

Claims (4)

1. 筒状のロータコアと、
   前記ロータコアに設けられており、前記ロータコアの外面よりも内側に配置された板状の複数の永久磁石と、
   前記ロータコアの軸線が延びる方向を軸方向とすると、当該軸方向において前記ロータコアを挟んでおり、非磁性材料により形成された第１端板及び第２端板と、を備える回転電機のロータであって、
   前記永久磁石は、前記軸方向において前記第１端板に対向する第１端、及び前記軸方向において前記第２端板に対向する第２端を有しており、
   前記第１端板及び前記第２端板には、前記永久磁石と嵌合する嵌合部及び前記永久磁石と嵌合しない凹部もしくは貫通孔の少なくとも１つが設けられており、
   全ての前記永久磁石について、
   前記第１端と前記第１端板とが嵌合した場合、当該第１端を有する前記永久磁石の前記第２端と前記第２端板とは離れており、
   前記第２端と前記第２端板とが嵌合した場合、当該第２端を有する前記永久磁石の前記第１端と前記第１端板とは離れており、
   前記凹部もしくは前記貫通孔に対向する前記第１端又は前記第２端は、前記凹部もしくは前記貫通孔の内部に位置している、又は前記凹部もしくは前記貫通孔の開口に位置している
   回転電機のロータ。
2. 前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とし、前記ロータコアの軸線に直交する方向を径方向とすると、
   全ての前記永久磁石は、前記周方向に延びる１つの同一の仮想円上に配置されている
   請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータを備える回転電機。
4. ステータを備えており、
   前記ステータの前記軸方向の寸法は、前記ロータの前記軸方向の寸法よりも短い
   請求項３に記載の回転電機。

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