JP4404086B2

JP4404086B2 - 回転子及び回転機

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Publication number: JP4404086B2
Application number: JP2006315515A
Authority: JP
Inventors: 義仁三箇; 桂治青田; 將吉中岡
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: WO2008062701A1; JP2008131783A

Description

本発明は、回転子及び回転機に関し、特にスキューを設ける技術に関する。

従来から電動機のトルクリプルを軽減する技術が提案されている。例えば下記の特許文献には種々の工夫が開示されている。

特許文献１〜５には、回転子を複数の回転子コアに分割し、所定の角度分を軸方周にずらしてスキューを設ける技術が開示されている。

特開２００４−３５７４０５号公報特開２００５−２６１１２２号公報特開２００３−２０４６４０号公報特開２００１−３５９２６６号公報特開２００４−２０８３４１号公報

しかしながら、特許文献１〜５に記載の技術では、回転子コアの各々からなる軸方向のずれ角は１つであるため、複数の次数の振動の高調波成分を同時に低減できないという問題があった。

そこで、本発明の目的は複数の次数の振動の高調波成分を同時に低減できる回転子を供給することを目的とする。

本発明に係る回転子の第１の態様は、軸（Ｚ）についての周方向において相互に回転することなく、前記軸方向に相互に連結された３以上の奇数個の回転子部分（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備え、前記奇数個の前記回転子部分のそれぞれは前記軸方向に一様に構成され、前記奇数個の前記回転子部分のそれぞれが、前記軸に並行な側面と、前記側面において、相互に異なる複数の磁極面を所定のペア数（ｐ）で形成する界磁磁石（６）とを有し、前記所定のペア数は前記奇数個の前記回転子部分のそれぞれで同一であり、前記奇数個の前記回転子部分のうち、第１の前記回転子部分（１ｂ）と第２の前記回転子部分（１ａ）とは前記周方向において第１のスキュー角（θ１，φ１）を形成し、前記奇数個の前記回転子部分のうち、前記第１の前記回転子部分と第３の前記回転子部分（１ｃ）とは前記周方向において第２のスキュー角（θ２，φ３）を形成し、前記第１のスキュー角は、１より大きな第１の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、前記第２のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数とは異なる第２の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、前記第２の前記回転子部分と前記第３の前記回転子部分とは前記周方向において第４のスキュー角（θ３）を形成し、前記第４のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数及び前記第２の整数とは異なる第４の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、前記軸を中心として回転する。

本発明に係る回転子の第２の態様は、第１の態様に係る回転子であって、軸（Ｚ）についての周方向において相互に回転することなく、前記軸方向に相互に連結された４以上の偶数個の回転子部分（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備え、前記偶数の前記回転子部分のそれぞれは前記軸方向に一様に構成され、前記偶数個の前記回転子部分のそれぞれが、前記軸に並行な側面と、前記側面において、相互に異なる複数の磁極面を所定のペア数（ｐ）で形成する界磁磁石（６）とを有し、前記所定のペア数は前記偶数個の前記回転子部分のそれぞれで同一であり、前記偶数個の前記回転子部分のうち、前記軸方向で隣り合う第１の前記回転子部分（１ｂ）と第２の前記回転子部分（１ａ）とは前記周方向において第１のスキュー角（θ１，φ１）を形成し、前記偶数個の前記回転子部分のうち、前記軸方向で隣り合う第３の前記回転子部分（１ｃ）と第４の前記回転子部分（１ｄ）とは前記周方向において第２のスキュー角（θ２，φ３）を形成し、前記第２の前記回転子部分と前記第３の前記回転子部分とは前記軸方向で隣り合い、前記第２の前記回転子部分と前記第３の前記回転子部分とが前記周方向において第３のスキュー角を形成し、前記第１のスキュー角は、１より大きな第１の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、前記第２のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数と異なる第２の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、前記第３のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数及び前記第２の整数と異なる第３の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、前記軸を中心として回転する。

本発明に係る回転子の第３の態様は、第２の態様に係る回転子であって、前記第１の回転子部分と前記第２の回転子部分を含む第１の一組と同一構成の第２の一組（１１ｂ）をさらに有し、前記第１の一組と前記第２の一組とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、前記第１の一組と前記第２の一組は前記軸方向の両端で相互に連結され、前記第３の回転子部分と前記第４の回転子部分を含む第３の一組は前記第１の一組及び前記第２の一組の中央で相互に連結される。

本発明に係る回転子の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれか一つに係る回転子であって、前記第１の前記回転子部分が前記第２及び前記第３の前記回転子部分に挟まれており、前記第１の前記回転子部分からみた前記第１のスキュー角及び前記第２のスキュー角は、その方向が前記周方向において互いに同一方向である。

本発明に係る回転子の第５の態様は、第１乃至第４の態様のいずれか一つに係る回転子であって、前記３以上の奇数個若しくは前記４以上の偶数個の前記回転子部分のうち、前記第１の前記回転子部分と第５の前記回転子部分（１ｂ）とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、前記複数の前記回転子部分のうち、前記第２の前記回転子部分と第６の前記回転子部分（１ａ）とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、前記複数の前記回転子部分のうち、前記第３の前記回転子部分と第７の前記回転子部分（１ｃ）とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、前記軸方向の一端から前記第１の前記回転子部分、前記第２の前記回転子部分、前記第３の前記回転子部分がこの順で相互に隣接して連結され、前記軸方向の他端から前記第５の前記回転子部分、前記第６の前記回転子部分、前記第７の前記回転子部分がこの順で隣接して連結される。

本発明に係る回転機の第１の態様は、第１乃至第５の態様のいずれか一つに係る回転子と、前記回転子に対して所定の間隔を介して前記側面側に設けられた固定子とを備える。

本発明に係る回転子の第１の態様によると、１より大きな整数と磁極面のペア数との積で３６０度を除した値は、当該整数を次数とした振動の高調波成分の一周期に相当する。よってこの発明にかかる回転子の第１の態様によれば、第１のスキュー角及び第２のスキュー角の存在により、それぞれ第１の整数及び第２の整数を次数とする振動の高調波成分をキャンセルするので、振動の高調波を複数の次数で低減することができる。さらに第４のスキュー角の存在により、第４の整数を次数とする振動の高調波成分をキャンセルするので、構成される回転子部分が同数であっても、さらに多くの次数で振動の高調波を低減することができる。

本発明に係る回転子の第２の態様によると、１より大きな整数と磁極面のペア数との積で３６０度を除した値は、当該整数を次数とした振動の高調波成分の一周期に相当する。よってこの発明にかかる回転子の第１の態様によれば、第１のスキュー角及び第２のスキュー角の存在により、それぞれ第１の整数及び第２の整数を次数とする振動の高調波成分をキャンセルするので、振動の高調波を複数の次数で低減することができる。さらに第３のスキュー角の存在により、第３の整数を次数とする振動の高調波成分をキャンセルするので、さらに多くの次数で振動の高調波を低減することができる。

本発明に係る回転子の第３の態様によると、軸方向の両端の一組にそれぞれ生じる平均トルクが略等しくなるので、回転子を傾ける力を低減できる。ひいては、回転子の振れ回りを低減できる。

本発明に係る回転子の第４の態様によると、第２及び第３の回転子部分によって形成されるスキュー角を小さくできる。よって第２及び第３の回転子部分の各々に生じるトルク差に起因する振れ回りを軽減できる。また、第２及び第３の回転子部分の各々に生じるスラスト力の差に起因する振動を低減することができる。

本発明に係る回転子の第５の態様によると、軸方向の両端に生じるトルク分布が、回転子の中心を通り軸に垂直な平面に関して対称となるので、回転子を傾ける力を解消または大幅に低減できる。ひいては、回転子の振れ回りを解消または大幅に低減できる。

本発明に係る回転機第１の態様によると、振動の高調波を複数の次数で同時に低減することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図を参照して説明する。なお、図において同一符号は同一または相当部分を示し、重畳する説明は省略する。

（第１の実施の形態）
本発明に係る第１の実施の形態の回転子について説明する。一例として図１に本回転子１の側面図を示す。図１に示すように、本回転子１は、回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃが回転軸Ｚ方向に相互に連結して構成される。回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃは回転軸Ｚについての周方向において相互に回転することなく連結されている。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）にはそれぞれ回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃの構成を示す平面図が示されている。なお、回転子は必ずしも３つの回転子コアから構成されている必要はなく、４つ以上の回転子コアで構成されても構わない。

回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃの構成はそれぞれ同一であるので、代表的に回転子コア１ａの構成について述べる。

回転子コア１ａは磁性体７と、界磁磁石６とを備えている。磁性体７は環状を呈する周縁１０を備え、ここでは周縁１０が外周として円形を呈している場合が例示されている。但し必ずしも真円である必要はなく、設計上の変更は適宜に可能である。

磁性体７には周方向で環状に配置される界磁磁石貫通孔２が複数個、ここでは４個設けられている。界磁磁石貫通孔２はそれぞれ周方向の両端に空隙３，３を有する。

なお、磁性体７には回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃを複数連結するための締結具を貫挿する締結用孔（図示せず）が設けられてもよい。但し、締結用孔は必須の構成要件ではなく、例えば回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃ同士をカシメにより結合する場合には不要である。

また磁性体７の軸（以下、シャフトとも呼ぶ：図示せず）が貫挿される軸孔５が、磁性体７の中心に設けられた場合が図示されている。これも必須の構成要件ではなく、例えば軸方向の端において端板を設け、当該端板に軸を設ける場合には不要である。

界磁磁石６は界磁磁石貫通孔２に貫挿され、周縁１０側（ここでは外周側）とその反対側（ここでは内周側）とにそれぞれ異なる磁極面を呈する。ここで例示された回転子コアの極対数（ペア数）は２であり、隣接する界磁磁石６同士は、周縁１０の側面に向けて異なる極性の磁極面を呈している。なお、極対数は２に限らず１であっても３以上であってもよい。

なお、空隙３，３は必須の構成要件ではない。例えば、界磁磁石６が界磁磁石貫通孔２及び空隙３，３に嵌合する形状を有していてもよく、界磁磁石６及び界磁磁石貫通孔２が略Ｖ字形状を有していてもよい。

また、回転子コア１ａは回転軸Ｚに方向に一様に構成されている。つまり、回転子コア１ａは回転軸Ｚと垂直な任意の断面において同一形状を呈している。

そして、回転子１ａ，１ｂ，１ｃいずれの周縁１０にも対向するように電機子たる固定子を設け、当該回転子に電機子巻線を巻回して、回転機を構成することができる。なお、電機子巻線の巻線方式は特に限定されるものではなく、分布巻、集中巻他、いかような巻線方式であってもよい。

また、図２（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに表現されている、回転軸Ｚを通る直線は、後述するように、回転子コア１ａ〜１ｃをそれぞれ周方向にずらして連結する際の角度の基準線である。当該基準線で形成される中心角は電気角の１周期に相当する。

図１に示すように、回転子１は回転子コア１ｂを回転子コア１ａ及び１ｃで挟むように相互に連結されている。なお、回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃの表面の中央付近にそれぞれ表現されている縦線は、図２（ａ）〜（ｃ）の各々で表現されている、基準線と周縁１０との交点に相当する。

回転子コア１ａ，１ｂは回転軸Ｚの周方向においてスキュー角θ１を形成し、互いに隣接して連結されている。回転子コア１ｃ，１ｂは当該周方向においてスキュー角θ２を形成し、相互に隣接して連結されている。

回転子コア１ｂから見たスキュー角θ１，θ２は共に、図１の上方からみて、その方向が回転軸Ｚを中心とした円周方向において同一方向、ここでは反時計回り方向である。なお、スキュー角θ１，θ２は、その方向が回転子コア１ｂから見て回転軸Ｚを中心とした円周方向において逆方向であっても構わない。

スキュー角は
θ＝３６０／（２ｐｎ）（ｐ；回転子１の極対数、ｎ；１より大きい整数）…式（１）
で表される。即ち、スキュー角θはｎを次数とした振動の高調波成分の半周期に相当する。なお、ここでいう次数は誘起電圧の基本周波数を１次としている。

図１は、スキュー角θ１，θ２がそれぞれ１５度、９度であるときの回転子１が例示されている。図２で示したように、ここではｐ＝２の場合を例にとっているので、式（１）より、回転子１は６次の高調波成分（スキュー角１５度）及び１０次の高調波成分（スキュー角９度）を同時に低減することができる。

また、図３に示すように、スキュー角θ１を８次の高調波成分を低減する１１．２５度とし、スキュー角θ２を１２次の高調波成分を低減する７．５度とすると、回転子コア１ａ及び１ｃからなるスキュー角θ３は３．７５度となる。この３．７５度は２４次の高調波成分を低減するスキュー角に相当する（式（１）参照）ので、図３示す回転子１は８次、１２次、２４次の３つの次数の高調波成分を同時に低減することができる。

従って、同数の回転子コアで構成されている図１の回転子１に比べて、低減できる高調波成分の次数を増やすことができる。

なお、必要に応じて回転子コアの構成数を増やし、回転子コアの各々からなるスキュー角を個別の値とすることで、同時に低減できる高調波成分の次数を増やすことができる。

次に、回転子１にかかるトルクについて説明する。図４は、図１に示す回転子１に生じるトルクを示している。図５は、図１に示す回転子１と比較して以下の点で異なる回転子に生じるトルクを示している。異なる点とは、回転子コア１ｂからみたスキュー角θ１の方向が回転軸Ｚを中心とした円周方向において時計回り方向となっている点である。なお、図４及び図５には軸孔５に嵌合されたシャフト４が図示されている。

図４及び図５は共に回転子コア１ａに生じるトルクＴａが最大であるときの図である。なお、シャフト４を傾斜させる力は回転子Ｚ方向の両端に生じるトルク差に概ね起因するため、以下の説明では回転子コア１ｂのトルクについては言及しない。

図４に示す回転子１では、回転子コア１ｃは回転子コア１ａと６度（＝１５度−９度）ずれているので、回転子コア１ｃのトルクＴｃはトルクＴａに比べてその角度分小さい。つまり、Ｔｃ＝Ｔａ−Ｔ６と表される。但し、Ｔ６（＞０）は回転子コア１ａ，１ｃのずれ角６度に起因するトルクの減少分である。

このとき、回転軸Ｚ方向の両端に位置する回転子コア１ａ及び１ｃのトルク差はＴ６であり、このトルク差がシャフト４を傾斜させる力となり、ひいては回転子１の振れ周りを引き起こす。

図５に示す回転子１では、回転子コア１ｃは回転子コア１ａと２４度（＝１５度＋９度）ずれているので、トルクＴｃはトルクＴａに比べてその角度分小さい。つまり、Ｔｃ＝Ｔａ−Ｔ２４と表される。但し、Ｔ２４（＞０）は回転子コア１ａ，１ｃのずれ角２４度に起因するトルクの減少分である。このとき、回転軸Ｚ方向の両端に位置する回転子コア１ａ及び１ｃのトルク差はＴ２４である。

トルクの減少量はずれ角に応じて大きくなるので、図４に示す回転子コア１ａ及び１ｃのトルク差Ｔ６は、図５に示す回転子コア１ａ及び１ｃのトルク差Ｔ２４よりも小さい。よって、図４に示す回転子１は、図５に示す回転子１に比べてシャフト４を傾斜させる力を低減でき、ひいては振れ周りを軽減することができる。

次に、回転子１にかかるスラスト力（回転軸Ｚ方向の力）について説明する。図６は図４に示す回転子１にかかるスラスト力を示す図であり、図７は図５に示す回転子１にかかるスラスト力を示す図である。図６及び図７には固定子に設けられるティース８の一つが示されている。

図６（ａ）を参照して、ティース８がＮ極の磁極面を有しているときに、回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃの各々にかかるスラスト力について説明する。回転子コア１ａにおいて、紙面垂直な方向（回転軸Ｚに対する経方向にほぼ相当する）でティース８と略重なる部分のうち、Ｓ極部分ＳａはＮ極であるティース８と引きつけ合う。よって当該Ｓ極部分Ｓａにはティース８の中央部分に向かって、即ち回転軸Ｚに略沿った紙面下方向の力が生じる。なお、Ｓ極部分によって生じるスラスト力は図６（ａ）（ｂ）においてそれぞれ斜線ハッチ付きの矢印で示されている。

同様に回転子コア１ｃにおいても、紙面垂直な方向でティース８と略重なる部分のうちＳ極部分Ｓｃには回転軸Ｚに略沿った紙面上方向の力が生じる。一方、回転子コア１ｂにおいては、これ自身がティース８の中央部分に対向しているので、紙面垂直な方向でティース８と略重なる部分のうちＳ極部分Ｓｂには回転軸Ｚ方向の力はほとんど生じない。

ここで、Ｓ極部分Ｓａの面積はＳ極部分Ｓｃの面積より大きいので、当該Ｓ極部分Ｓａ、Ｓｃによって回転子１には紙面下向きのスラスト力が生じる。つまり、このＳ極部分によって生じるスラスト力はＳ極部分Ｓａ，Ｓｃの面積差ΔＳに依存して生じている。図６（ｂ）ではこのように面積差ΔＳに依存して生じたスラスト力を斜線ハッチ付きの矢印で示した。

また回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃのうち紙面垂直な方向でティース８と略重なる部分のうちＮ極部分についても同様に考えると、Ｎ極部分によって回転子１には紙面下向きのスラスト力が生じる。なお、Ｎ極部分によって生じるスラスト力は図６（ａ）（ｂ）においてそれぞれ白地抜き矢印で示されている。このように図６に示す回転子１には、Ｓ極部分，Ｎ極部分の各々のスラスト力の合成として、紙面下向きのスラスト力が生じる。

ティース８がＮ極の磁極面を有している場合として説明したが、ティース８の極性がＳ極になると、図６に示す回転子１には紙面上向きのスラスト力が生じることになる。このようなティース８の極性の変動によるスラスト力の変動は振動を誘発する一因となる。

一方、図７（ａ）に示す回転子１では、Ｓ極部分Ｓａの面積はＳ極部分の面積Ｓｃより小さいので、図７（ｂ）に示すように、当該Ｓ極部分Ｓａ、Ｓｃによって回転子１には紙面上向きのスラスト力が生じる。同様にＮ極部分によって回転子１には紙面上向きのスラスト力が生じる。結局、図７に示す回転子１には、Ｓ極部分，Ｎ極部分のスラスト力の合成として、紙面上向きのスラスト力が生じる。但し、ティース８の極性がＳ極になると図７に示す回転子１には紙面下向きのスラスト力が生じることになる。

ここで、図６に示す回転子１における面積差ΔＳは図７に示す回転子１の面積差ΔＳに比べて小さい。よって、図６に示す回転子１に生じるスラスト力は図７に示す回転子１に生じるスラスト力に比べて小さい。従って、図６に示す回転子１は当該スラスト力に起因して生じる振動を低減することができる。

（第２の実施の形態）
本発明に係る第２の実施の形態の回転子について説明する。図８に示す回転子１は、回転子コア１ａ及び１ｂからなる一組の積層コア１１ａと、回転子コア１ｃ及び１ｄからなる積層コア１１ｂとの２つが回転軸Ｚ方向に相互に連結されて構成されている。これらはいずれも周方向において相互に回転することなく連結されている。回転子コア１ｄは回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃと同一の構成である。なお、積層コアは３つ以上あっても良く、また積層コアを構成する回転子コアの構成数も３つ以上あってもよい。

回転子コア１ａ及び１ｂはスキュー角φ１、ここでは９度（１０次の高調波成分）を形成している。回転子コア１ｃ及び１ｄも回転子コア１ａ及び１ｂと同一のスキュー角を形成している。そして、積層コア１１ａ及び１１ｂはスキュー角φ２、ここでは１５度（６次の高調波成分）を形成している。

回転子コア１ｃから見たスキュー角φ１，φ２は、図８の上方から見て、その方向が回転軸Ｚを中心として互いに同一方向、ここでは反時計回りの方向である。

従って、図８に示す回転子１によれば、６次の高調波成分及び１０次の高調波成分を同時に低減することができる。なお、スキュー角φ１及びφ２は、その方向が積層コア１１ａの回転子コア１ｃから見て互いに逆方向であっても良い。但し、第１の実施の形態で述べたように、スキュー角φ１及びφ２の方向が回転子コア１ｃから見て互いに同一であれば、トルク差に起因する振れ周りと、スラスト力に起因する振動とを低減できる。

また、積層コア１１ａ，１１ｂの各々において、スキュー角を異ならせても良い。例えば図９に示す回転子１では、回転子コア１ａ及び１ｂはスキュー角φ１、ここでは１５度（６次の高調波成分）を形成し、回転子コア１ｃ及び１ｄはスキュー角φ３、ここでは９度（１０次の高調波成分）を形成している。そして、積層コア１１ａ及び１１ｂはスキュー角φ２、ここでは１１．２５度（８次の高調波成分）を形成している。

従って、図９に示す回転子１によれば、６次及び１０次の高調波成分だけでなく、さらに８次の高調波成分も同時に低減することができる。従って、同数の積層コアで構成される図８の回転子１と比較して、低減できる高調波成分の次数を増やすことができる。なお、同様にスキュー角φ１及びφ２の方向は回転子コア１ｃから見て互いに逆方向であってもよい。

また、必要に応じて積層コアの構成数を増やし、各積層コアからなるスキュー角及び各積層コアを構成する各回転子コアからなるスキュー角を個別の値にすることで、同時に低減できる振動の次数を増やすことができる。

次に、回転子に生じるトルクにより回転子を傾ける力について説明する。回転子１を傾ける力は、軸の両端に生じるトルク差に起因して生じる。ここで、回転子コアの構成数が増えると、回転軸Ｚ方向の全体長に対する両端の回転子コアの割合が小さくなるので、両端の回転子コアに生じるトルク差だけを考慮するのは不適当な場合がある。また、回転子コアの構成数が増えると、必要精度によっては回転子コア毎に生じるトルクを考慮することが不適当な場合がある。そこで、本第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と比較して、より巨視的に個々の積層コアに生じる平均トルクを用いて回転子１を傾ける力を考える。

図１０（ａ）（ｂ）には、それぞれ図９に示す回転子１に生じるトルクと、図９に示す回転子１を２段重ねた回転子に生じるトルクを示している。なお、図１０（ａ）（ｂ）のいずれにおいても積層コア１１ｂに生じる平均トルクＴｂ’が最大の場合のトルクを示す図である。

図９に示す回転子１において、積層コア１１ａは積層コア１１ｂと１１．２５度ずれているので、積層コア１１ａに生じる平均トルクＴａ’は平均トルクＴｂ’に比べてその角度分小さい。そして、平均トルクＴａ’，Ｔｂ’の差が回転子１を傾ける力となり、ひいては回転子１の振れ周りを引き起こす。

ここで、図１０（ｂ）に示す回転子は、図９に示す回転子１の２つを回転軸Ｚ方向に、回転子コア１ａ同士が実質的にゼロ度のスキュー角を形成するように相互に連結したものである。言い換えると、回転子コア１ａ同士、回転子コア１ｂ同士、回転子コア１ｃ同士、回転子コア１ｄ同士がそれぞれ実質的にゼロ度のスキュー角を形成している。そして、回転軸Ｚ方向の紙面上側の一端から、回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがこの順で相互に連結され、回転軸Ｚ方向の他端から、回転子コア１ｄ，１ｃ，１ｂ，１ａがこの順で相互に連結されている。

このような構成による回転子１には、各積層コア１１ｂに平均トルクＴｂ’、各積層コア１１ａに平均トルクＴａ’が生じる。ここで、回転子の紙面上半分の積層コア１１ａ，１１ｂに生じる平均トルク（Ｔａ’及びＴｂ’の平均）と紙面下半分の積層コア１１ａ，１１ｂに生じる平均トルク（Ｔａ’及びＴｂ’の平均）は略等しくなるため、回転子１を傾ける力を低減することができる。よって、回転子１の振れ周りを軽減できる。

なお、回転子１の構成は、必ずしも回転軸Ｚ方向において同一構成の繰り返しでなくてもよい。例えば図１０（ｂ）に示す回転子１において、回転軸Ｚ方向の中央部分（中央の積層コア１１ａ，１１ｂの間）に積層コア１１ａ，１１ｂとは別の積層コアが連結されていても良い。この場合であっても、回転軸Ｚ方向の両端に生じる平均トルクは略等しいので振れ周りを軽減することができる。

図１１は、図９に示す回転子１の２つのうち一方を上下反転させて、回転軸Ｚ方向で２段重ねたものである。言い換えると、回転子コア１ａ同士、回転子コア１ｂ同士、回転子コア１ｃ同士、回転子コア１ｄ同士がそれぞれ実質的にゼロ度のスキュー角を形成している。そして、回転軸Ｚ方向の紙面下側の一端から、回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがこの順で相互に隣接して連結され、回転軸Ｚ方向の他端から、回転子コア１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがこの順で相互に隣接して連結されている。

このような構成による回転子の紙面上半分の積層コア１１ａ，１１ｂに生じる各々の平均トルクＴａ’，Ｔｂ’は、紙面下半分の積層コア１１ａ，１１ｂに生じる各々の平均トルクＴａ’，Ｔｂ’と対称である。従って、回転子１を傾ける力を解消または大幅に低減でき、以って回転子１の振れ周りを解消または大幅に軽減できる。

図１２は、図９の回転子コア１ａを構成する積層コア１１ａ，１１ｂを用いて、積層コア１１ａ，１１ｂ，１１ａをこの順で回転軸Ｚ方向に相互に連結したものである。言い換えると、積層コア１１ａ同士は実質的にゼロ度のスキュー角を形成しており、それぞれ回転軸Ｚ方向の両端で相互に連結されている。そして、積層コア１１ｂは２つの積層コア１１ａの中央で互いに相互に連結されている。

このような構成による回転子１においても、回転軸Ｚ方向における回転子１の中点を中心として回転軸Ｚ方向の両端に生じる平均トルクの分布が対称となるため、回転子１を傾ける力を解消または大幅に低減でき、以って回転子１の振れ周りを解消または大幅に軽減できる。

なお、回転子１の積層コア単位の構成は必ずしも紙面上半分と下半分が対称でなくともよい。例えば、図１１に示す回転子１の回転軸Ｚ方向の略中央部（中央の積層コア１１ａ，１１ａの間）に積層コア１１ａ，１１ｂとは別の積層コアが連結されていても良い。この場合であっても、回転軸Ｚ方向の両端に生じる平均トルクの分布は互いに対称であるので振れ周りを低減することができる。

（変形例）
第２の実施の形態に係る回転子の変形例について説明する。図１３は当該変形例に係る回転子の側面図の一例である。

本回転子１は、積層コア１１ａと積層コア１１ｂとを備えている。積層コア１１ａは回転子コア１ａ及び１ｂがスキュー角φ１、ここでは１５度（６次の高調波成分）、を形成して構成される。積層コア１１ｂは回転子コア１ｃ及び１ｄがスキュー角φ２、ここでは９度（１０次の高調波成分）、を形成して構成される。

ここで、積層コア１１ａによって生じる誘起電圧は回転子コア１ａ，１ｂによってそれぞれ生じる誘起電圧の合成であり、スキュー角φ１に基づいて当該誘起電圧の高調波成分が低減する。同様に、積層コア１１ｂによって生じる誘起電圧は回転子コア１ｃ，１ｄによってそれぞれ生じる誘起電圧の合成であり、スキュー角φ２に基づいて当該誘起電圧の高調波成分が低減する。

上記内容に鑑みると、積層コア１１ａ及び１１ｂが形成するスキュー角φ３は、それぞれスキュー角φ１，φ２を２等分する位置同士の間の角度を採用してもよい。具体的に、積層コア１１ａの基準線を回転子コア１ａの基準線及び回転子コア１ｂの基準線の中線（図１３において太線２点破線で示す）と把握し、積層コア１１ｂの基準線を回転子コア１ｃの基準線及び回転子コア１ｄの基準線の中線（図１３において２点破線で示す）と把握することができる。

図１３に示す回転子１では、積層コア１１ａ及び１１ｂの基準線は回転軸Ｚ方向で同一直線上にある。つまり、積層コア１１ａ及び１１ｂは実質的にゼロ度のスキュー角を形成している。従って、図１３に示す回転子１は、スキュー角１５度，９度を有しているので、６次及び１０次の高調波成分を同時に低減できる。

図１４に示す回転子１は、図１３の回転子１と比較して、積層コア１１ａ及び１１ｂがスキュー角φ３、ここでは１１．２５度（８次の高調波成分）、を形成している。

従って、図１４に示す回転子１によれば、６次、８次、１０次の高調波成分を同時に低減することができる。

なお、本発明においては、回転子コア又は積層コアを回転軸Ｚを中心とした円周方向にずらしてスキュー角を設けているがこれに限らない。即ち、回転子１の側面に形成される磁極面が回転子コア毎にスキュー角を形成していればよい。例えば、図１５に示すように、界磁磁石６の位置を基準にして、回転子コア毎に異なる位置関係の貫通孔９を磁性体７に設けて、回転子１の側面に形成される磁極面が回転子コア毎にスキュー角を形成するようにしてもよい。

なお、本発明においては、低減する高調波成分の次数として６次，８次，１０次等の偶数次を例示しているが、当然奇数次であっても構わない。

第１の実施の形態に係る回転子の一例を示す側面図である。第１の実施の形態に係る回転子の一例を示す平面図である。第１の実施の形態に係る回転子の一例を示す側面図である。第１の実施の形態に係る回転子に生じるトルクの一例を示す図である。第１の実施の形態に係る回転子に生じるトルクの一例を示す図である。回転子に生じるスラスト力の一例を示す図である。回転子に生じるスラスト力の一例を示す図である。第２の実施の形態に係る回転子の一例を示す平面図である。第２の実施の形態に係る回転子の一例を示す平面図である。第１の実施の形態に係る回転子に生じるトルクの一例を示す図である。第１の実施の形態に係る回転子に生じるトルクの一例を示す図である。第１の実施の形態に係る回転子に生じるトルクの一例を示す図である。第２の実施の形態の変形例に係る回転子の一例を示す平面図である。第２の実施の形態の変形例に係る回転子の一例を示す平面図である。回転子の一例を示す平面図である。

符号の説明

１回転子
１ａ〜１ｄ回転子コア
６界磁磁石
１１ａ，１１ｂ積層コア

Claims

軸（Ｚ）についての周方向において相互に回転することなく、前記軸方向に相互に連結された３以上の奇数個の回転子部分（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備え、
前記奇数個の前記回転子部分のそれぞれは前記軸方向に一様に構成され、
前記奇数個の前記回転子部分のそれぞれが、
前記軸に並行な側面と、
前記側面において、相互に異なる複数の磁極面を所定のペア数（ｐ）で形成する界磁磁石（６）とを有し、
前記所定のペア数は前記奇数個の前記回転子部分のそれぞれで同一であり、
前記奇数個の前記回転子部分のうち、第１の前記回転子部分（１ｂ）と第２の前記回転子部分（１ａ）とは前記周方向において第１のスキュー角（θ１，φ１）を形成し、
前記奇数個の前記回転子部分のうち、前記第１の前記回転子部分と第３の前記回転子部分（１ｃ）とは前記周方向において第２のスキュー角（θ２，φ３）を形成し、
前記第１のスキュー角は、１より大きな第１の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、
前記第２のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数と異なる第２の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、
前記第２の前記回転子部分と前記第３の前記回転子部分とは前記周方向において第４のスキュー角（θ３）を形成し、
前記第４のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数及び前記第２の整数とは異なる第４の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、
前記軸を中心として回転する回転子。
軸（Ｚ）についての周方向において相互に回転することなく、前記軸方向に相互に連結された４以上の偶数個の回転子部分（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備え、
前記偶数個の前記回転子部分のそれぞれは前記軸方向に一様に構成され、
前記偶数個の前記回転子部分のそれぞれが、
前記軸に並行な側面と、
前記側面において、相互に異なる複数の磁極面を所定のペア数（ｐ）で形成する界磁磁石（６）とを有し、
前記所定のペア数は前記偶数個の前記回転子部分のそれぞれで同一であり、
前記偶数個の前記回転子部分のうち、前記軸方向で隣り合う第１の前記回転子部分（１ｂ）と第２の前記回転子部分（１ａ）とは前記周方向において第１のスキュー角（θ１，φ１）を形成し、
前記偶数個の前記回転子部分のうち、前記軸方向で隣り合う第３の前記回転子部分（１ｃ）と第４の前記回転子部分（１ｄ）とは前記周方向において第２のスキュー角（θ２，φ３）を形成し、
前記第２の前記回転子部分と前記第３の前記回転子部分とは前記軸方向で隣り合い、前記第２の前記回転子部分と前記第３の前記回転子部分とが前記周方向において第３のスキュー角を形成し、
前記第１のスキュー角は、１より大きな第１の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、
前記第２のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数と異なる第２の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、
前記第３のスキュー角は、１より大きく前記第１の整数及び前記第２の整数と異なる第３の整数と前記ペア数との積で１８０度を除した値であり、
前記軸を中心として回転する回転子。
前記第１の回転子部分と前記第２の回転子部分を含む第１の一組と同一構成の第２の一組（１１ｂ）をさらに有し、
前記第１の一組と前記第２の一組とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、
前記第１の一組と前記第２の一組は前記軸方向の両端で相互に連結され、
前記第３の回転子部分と前記第４の回転子部分を含む第３の一組は前記第１の一組及び前記第２の一組の中央で相互に連結される、請求項２に記載の回転子。
前記第１の前記回転子部分が前記第２及び前記第３の前記回転子部分に挟まれており、前記第１の前記回転子部分からみた前記第１のスキュー角及び前記第２のスキュー角は、その方向が前記周方向において互いに同一方向である、請求項１乃至３の何れか一つに記載の回転子。
前記３以上の奇数個若しくは前記４以上の偶数個の前記回転子部分のうち、前記第１の前記回転子部分と第５の前記回転子部分（１ｂ）とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、
前記複数の前記回転子部分のうち、前記第２の前記回転子部分と第６の前記回転子部分（１ａ）とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、
前記複数の前記回転子部分のうち、前記第３の前記回転子部分と第７の前記回転子部分（１ｃ）とは前記周方向において実質的にゼロ度のスキュー角を形成し、
前記軸方向の一端から前記第１の前記回転子部分、前記第２の前記回転子部分、前記第３の前記回転子部分がこの順で相互に隣接して連結され、前記軸方向の他端から前記第５の前記回転子部分、前記第６の前記回転子部分、前記第７の前記回転子部分がこの順で隣接して連結される、請求項１乃至４の何れか一つに記載の回転子。
請求項１乃至５の何れか一つに記載の回転子と、
前記回転子に対して所定の間隔を介して前記側面側に設けられた固定子と
を備える、回転機。