JP6610418B2 - ロータ，回転電機およびロータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータ鉄心，磁極部，巻線を有するロータ、当該ロータを含む回転電機、ロータの製造方法に関する。

従来では、例えば下記の特許文献１において、巻線が遠心力で外側に飛び出すのを防止することを目的とする回転電機のロータに関する技術が開示されている。開示されたロータのロータ磁心は巻線用スロット，磁極ティース部，巻線保持部を含み、巻線は磁極ティース部に２ターン以上巻回されている。巻線は、複数のＵ字型電線を一端側から磁極ティース部を跨ぐようにして巻線用スロットに挿入し、他端側においてＵ字型電線の足同士を接続して構成されている。

特開２０１３−０３８８６２号公報

しかし、特許文献１に明確な記載は見当たらないものの、回転数が数万[rpm]あたりまでは巻線が遠心力で外側に飛び出すのを防止できると考えられる。回転数が高まるにつれて、巻線に生じる遠心力も大きくなる。具体的には、回転数がｎ倍（ｎは正の実数）になると、巻線に生じる遠心力はｎ²倍になる。巻線は、複数のＵ字型電線を一端側から磁極ティース部を跨ぐようにして巻線用スロットに挿入しているに過ぎず、磁極ティース部に巻き付けてはいない。したがって、特許文献１に記載の技術を適用しても、回転数が数万[rpm]を大きく超えると、巻線保持部への応力も大きくなる。そのため、巻線が遠心力で外側に飛び出すのを防止するのは困難であるという問題がある。

巻線保持部の剛性を高めるには、例えば巻線保持部の径方向厚みを増やすことが考えられる。しかしながら、巻線保持部の径方向厚みが増えると、漏れ磁束が大きくなって回転電機の性能が低下するという問題がある。

また、特許文献１に記載のロータ鉄心は、巻線用スロット，磁極ティース部，巻線保持部が一体に設けられている。この構成では、磁極ティース部に巻線を巻装するのが容易ではなく、巻装作業に時間と手間を要するという問題がある。

これに対して、巻線用スロットおよび磁極ティース部と、巻線保持部とを分離する構成では、真円度の確保が困難になる。真円度が低いと回転が安定しないので、回転電機の性能が低下するという問題がある。また、外径側にコイルが飛び出すのを防止するため、磁極ティース部と巻線保持部とを接合しなければならない。接合は一体に設けるよりも保持強度が低下するという問題があり、接合によって隣接する電磁鋼板の相互間で導通状態となるために渦電流による損失の増加が問題となる。

本開示はこのような点に鑑みてなしたものであり、漏れ磁束を増やすことなく、従来よりも高い回転数で回転させても巻線が遠心力で外側に飛び出すのを防止できるロータ，回転電機およびロータの製造方法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、ロータ鉄心（１３ａ）と、磁極部（１３ｂ）と、前記磁極部に巻装される巻線（１３ｃ）とを有するロータ（１３）において、前記ロータ鉄心（１３ａ）は、本体部（１３ａ５）と、前記本体部から径方向に延びる凸状部（１３ａ２）と、前記磁極部との結合を行う結合部（１３ａ３）と、周方向に隣り合う前記凸状部の先端部どうしを架橋して前記巻線を保持する巻線保持部（１３ａ１）と、前記本体部，前記凸状部および前記巻線保持部で囲まれる穴部（１３ａ４）とを有し、前記磁極部は、前記本体部との結合を行う被結合部（１３ｂ２）を有し、前記穴部は、前記磁極部に前記巻線が巻装された磁極コイル（１３ｆ）が収容され、かつ、前記結合部と前記被結合部とで結合されている。この構成によれば、巻線保持部によってロータの外径側（すなわち径方向の外側）に巻線が飛び出すのを防止できる。ロータ鉄心と磁極部が別体であるので、巻線を磁極部に巻装する作業が容易に行える。磁極部の被結合部はロータ鉄心の結合部に結合されるので、磁極部に働く径方向力（すなわち遠心力）を受けることで巻線保持部の負担を軽減することができる。

第２の発明は、回転電機（１０）において、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ（１３）と、前記ロータに対向して設けられるステータ（１１）とを有する。この構成によれば、ロータの外径側に巻線が飛び出すのを防止する回転電機を提供できる。

第３の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータの製造方法であって、板材（２０）を加工してロータ鉄心シート（２２）と磁極シート（２１）とを製作し、複数の前記ロータ鉄心シートを積層して前記ロータ鉄心を製作し、複数の前記磁極シートを積層して前記磁極部を製作し、前記磁極部に前記巻線を巻装して前記磁極コイル（１３ｆ）を製作し、前記ロータ鉄心の前記結合部（１３ａ３）と前記磁極コイルの前記被結合部（１３ｂ２）とを結合する。この方法によれば、外径側に巻線が飛び出すのを防止するロータを製造して提供できる。

なお、「ロータ」は、永久磁石を含まず、巻線を有する。「巻線」は一本状の巻線でもよく、複数の導体線やコイル等を電気的に接続して一本状にしたものでもよい。「巻装」は巻いて装うことを意味し、巻き回す意味の「巻回」と同義の巻き付けである。「架橋」は、周縁に沿って架け渡して、連結や連絡する意味を含む。「回転電機」は、シャフトを有する機器であれば任意であり、例えば発電機，電動機，電動発電機等が該当する。発電機には電動発電機が発電機として作動する場合を含み、電動機には電動発電機が電動機として作動する場合を含む。

回転電機の構成例を模式的に示す断面図である。 図１に示すII線から見たロータの第１構成例を示す平面図である。 図１に示すIII−III線から見たロータの第１構成例を示す断面図である。 ロータの製造方法を示すフローチャート図である。 板材の加工例を示す模式図である。 磁極部の第１構成例を示す斜視図である。 磁極コイルの第１構成例を示す斜視図である。 磁極部に対する巻線の巻装例を示す模式図である。 磁極コイルをロータ鉄心に収容して結合する過程を示す斜視図である。 磁極部の第１構成例を含むロータの一部を拡大して示す断面図である。 ロータの第１構成例における磁束の流れを示す断面図である。 図１に示すIII−III線から見たロータの第２構成例を示す断面図である。 磁極部の第２構成例を示す斜視図である。 磁極コイルの第２構成例を示す斜視図である。 図１に示すIII−III線から見たロータの第３構成例を示す断面図である。 磁極部の第３構成例を示す斜視図である。 磁極部の第４構成例を含むロータの一部を拡大して示す断面図である。 磁極部の第５構成例を含むロータの一部を拡大して示す断面図である。 磁極部の第６構成例を含むロータの一部を拡大して示す断面図である。

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、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。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。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。結合には固定を含む。部材間の固定方法は任意であり、例えばボルト，ネジ，ピン等の締結部材を用いる締結や、母材を溶かして溶接等を行う接合などが該当する。「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。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図１１を参照しながら説明する。図１に示す回転電機１０は、インナーロータ型であって、ステータ１１，ロータ１３，軸受１４，シャフト１５などをフレーム１２内に有する。シャフト１５は、「回転軸」に相当する動力伝達部材である。

筐体やハウジングなどに相当するフレーム１２は、ステータ１１，ロータ１３，軸受１４，シャフト１５などを収容できれば、形状や物質等を任意に設定してよい。このフレーム１２は、少なくともステータ１１を支持して固定するとともに、軸受１４を介してシャフト１５を回転自在に支持する。本形態のフレーム１２は、非磁性体のフレーム部材１２ａ，１２ｂなどを含む。フレーム部材１２ａ，１２ｂは一体に設けてもよく、個別に形成した後に固定部材を用いて固定してもよい。

「電機子」や「固定子」などに相当するステータ１１は、多相巻線１１ａやステータ鉄心１１ｂなどを含む。ステータ鉄心１１ｂは「電機子鉄心」や「ステータコア」などとも呼ばれ、図示を省略した複数のスロットを含む。各スロットは、多相巻線１１ａを収容するためにステータ鉄心１１ｂに設けられた空間部位である。多相巻線１１ａは、一本状の巻線でもよく、複数の導体線やコイル等を接続して一本状にしたものでもよい。多相巻線１１ａの相数は、三相以上であれば問わない。ステータ鉄心１１ｂは軟磁性体であれば任意に構成してよく、本形態の構成例については後述する。

「回転子」に相当するロータ１３は、ステータ鉄心１１ｂに対向して設けられるとともに、シャフト１５に直接的または間接的に固定される。すなわち、ロータ１３とシャフト１５は一体的に回転する。ロータ１３の構成例については後述する。ロータ１３とステータ１１との間には、ギャップＧが設けられる。ギャップＧは、ロータ１３とステータ１１との間で磁束が流れる範囲において任意の数値を設定してよい。

図１に示すロータ１３は、ロータ鉄心１３ａ，磁極部１３ｂ，巻線１３ｃ，高熱伝導材料１３ｄ，貫通穴１３ｅなどを有する。ロータ鉄心１３ａは、軟磁性体であれば任意に構成してよく、本形態では後述するように積層体を用いる。磁極部１３ｂは、巻線１３ｃを巻装する部材であるとともに、巻線１３ｃへの通電に伴って励磁される部材でもある。巻線１３ｃは、多相巻線１１ａと同様の巻線である。接続点を減らして、機械的強度を確保するため、巻線１３ｃを一本状の巻線を用いるのが良い。貫通穴１３ｅはシャフト１５を通す穴である。

高熱伝導材料１３ｄは、例えば高分子材料または高分子材料に絶縁性のフィラーを配合したものを適用する。高分子材料は、巻装された巻線１３ｃの隙間も埋めるので熱伝導性と絶縁性を兼ねる材料が望ましく、例えばポリフェニレンサルフィド（Poly Phenylene Sulfideであり、ＰＰＳと略称される）やエポキシ樹脂などが該当する。絶縁性のフィラーは、例えば窒化アルミニウム，窒化ホウ素，アルミナなどが該当する。

図１において、ロータ鉄心１３ａの積厚Ｌ２は、巻線１３ｃが巻装された磁極部１３ｂの軸方向長さＬ１よりも長い。ロータ鉄心１３ａに含まれる巻線保持部の剛性が高められるので、高速回転時に生じる巻線１３ｃの遠心力に抗する保持力も高まる。

図２，図３には、周方向に沿って設けられる８つの磁極部１３ｂを有するロータ１３の第１構成例を示す。ただし見易くするため、図２では高熱伝導材料１３ｄの図示を省略し、図３では巻線１３ｃの図示を省略している。

図２，図３に示すロータ鉄心１３ａは、本体部１３ａ５を基体として、巻線保持部１３ａ１，凸状部１３ａ２，結合部１３ａ３，穴部１３ａ４などを有する。凸状部１３ａ２は、本体部１３ａ５から径方向に延びる部位であって、磁束の通路になる。結合部１３ａ３は、本体部１３ａ５に設けられる凹状部位であって、磁極部１３ｂ（具体的には図６に示す凸状部位の被結合部１３ｂ２）との結合を行う。巻線保持部１３ａ１は、周方向に隣り合う凸状部１３ａ２の先端部どうしを架橋する部位であって、ロータ１３の回転時に巻線１３ｃを保持する。穴部１３ａ４は、本体部１３ａ５，凸状部１３ａ２および巻線保持部１３ａ１で囲まれる部位である。穴部１３ａ４は、磁極部１３ｂに巻線１３ｃが巻装された磁極コイルが収容されるとともに、隙間が高熱伝導材料１３ｄで充填される。

次に図４〜図９を参照しながら、上述したロータ１３の製造方法について説明する。図４のステップＳ１０では、板材を加工してロータ鉄心シートと磁極シートとを製作する。例えば図５に示すように、１枚の板材２０を加工して、１つのロータ鉄心シート２２と、８つの磁極シート２１とを製作する。板材２０は、例えば電磁鋼板などのような軟磁性材である。加工は、磁極シート２１とロータ鉄心シート２２を製作できれば任意であり、例えば打ち抜き加工，レーザー加工，ウォータージェット加工などが該当する。板材２０の加工は、ロータ鉄心１３ａや磁極部１３ｂの積層に必要な枚数について行う。

なお図５は模式図であるが、区別し易くするために、積層体の材料として用いる部位をハッチングしている。磁極シート２１は、ロータ鉄心シート２２の穴部相当部位２２ａを加工して製作するので、加工後に利用されない部位を抑制できる。穴部相当部位２２ａは、図３に示す穴部１３ａ４に相当する部位である。

図４のステップＳ１１では、複数のロータ鉄心シート２２を積層してロータ鉄心１３ａを製作する。製作されたロータ鉄心１３ａは、例えば図９に一部を示す。

図４のステップＳ１２では、複数の磁極シート２１を積層して磁極部１３ｂを製作する。例えば図６に示すように、積層方向を軸方向に合わせて、複数の磁極シート２１を積層して磁極部１３ｂを製作する。

図４のステップＳ１３では、磁極部１３ｂに巻線１３ｃを巻装して磁極コイル１３ｆを製作する。例えば図７に示すように、磁極部１３ｂに巻線１３ｃを巻装して磁極コイル１３ｆを製作する。巻線１３ｃは、ロータ１３の回転時に磁極部１３ｂに保持されるようにするため、可能な限りにおいて磁極部１３ｂへの巻装力（すなわち巻き付ける力）を強く設定すると良い。一本状の巻線１３ｃは、８つの磁極部１３ｂに対して、図８に矢印Ｄ１または矢印Ｄ２で示すように巻き方向をすべて同一とするのが良い。図８には１本の巻線１３ｃを用いて磁極部１３ｂに巻装する例を示すが、２本以上で目的とする磁束やトルク等が得られる複数本の巻線１３ｃを用いて磁極部１３ｂに巻装してもよい。

図４のステップＳ１４では、ロータ鉄心１３ａと磁極コイル１３ｆとを結合して固定する。例えば図９に示すロータ鉄心１３ａの穴部１３ａ４に対して、磁極コイル１３ｆを矢印Ｄ３のように移動させて収容する。この収容とともに、ロータ鉄心１３ａの結合部１３ａ３と磁極部１３ｂの被結合部１３ｂ２を結合して固定する。

図示を省略したが、磁極コイル１３ｆが収容された穴部１３ａ４の隙間には、高熱伝導材料１３ｄを充填する。ロータ１３の回転時における抵抗を少なくするために、高熱伝導材料１３ｄは凸状部１３ａ２の表面と同一面になるように充填するのが良い。

製造されたロータ１３について、１極分の磁極部１３ｂを含む断面図を図１０に示す。結合部１３ａ３と被結合部１３ｂ２にかかる幅Ｗや接触面積は、ロータ１３の回転時に磁極部１３ｂに生じる遠心力に抗するため、広く確保するのが望ましい。

図１に示す回転電機１０に含まれるロータ１３に対して、巻線１３ｃに電流を流したときに生じる磁束φを図１１に示す。図１１に太線矢印で示す磁束φは、磁極部１３ｂでステータ１１に向かって流れ、凸状部１３ａ２でステータ１１から流れる。図示を省略するが、巻線１３ｃに電流を図１１と逆方向に流す場合は、磁極部１３ｂでステータ１１から流れ、凸状部１３ａ２でステータ１１に向かって流れる。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。

（１）図１に示すロータ１３は、ロータ鉄心１３ａ，磁極部１３ｂ，巻線１３ｃなどを有する。図２，図３に示すロータ鉄心１３ａは、本体部１３ａ５と、本体部１３ａ５から径方向に延びる凸状部１３ａ２と、磁極部１３ｂとの結合を行う結合部１３ａ３と、周方向に隣り合う凸状部１３ａ２の先端部どうしを架橋して巻線１３ｃを保持する巻線保持部１３ａ１と、本体部１３ａ５，凸状部１３ａ２および巻線保持部１３ａ１で囲まれる穴部１３ａ４とを有する。図６に示す磁極部１３ｂは、本体部１３ａ５との結合を行う被結合部１３ｂ２を有する。図１０に示す穴部１３ａ４は、磁極部１３ｂに巻線１３ｃが巻装された磁極コイル１３ｆが収容され、かつ、結合部１３ａ３と被結合部１３ｂ２とで結合されている。この構成によれば、巻線１３ｃは磁極部１３ｂに巻装されているので、巻線保持部１３ａ１によってロータ１３の外径側に巻線１３ｃが飛び出すのを従来よりも防止できる。ロータ鉄心１３ａと磁極部１３ｂが別体であるので、巻線１３ｃを磁極部１３ｂに巻装する作業が容易に行える。磁極部１３ｂとロータ鉄心１３ａとが結合して固定されるので、磁極部１３ｂに働く径方向力（すなわち遠心力）を受けることで巻線保持部１３ａ１の負担を軽減することができる。したがって、巻線保持部１３ａ１に加わる負荷が減るので、例えば５万〜数十万[rpm]のように回転数を大幅に増やすことができる。

また、磁極部１３ｂに巻線１３ｃを巻装してから、ロータ鉄心１３ａに結合すればよいので、巻線１３ｃの巻装作業が容易になる。巻線保持部１３ａ１は径方向厚みを増やす必要がないので、漏れ磁束を抑制して回転電機１０の性能が低下するのを防止できる。ロータ鉄心１３ａは、巻線保持部１３ａ１，凸状部１３ａ２および本体部１３ａ５が一体に設けられるので、真円度を確保して回転電機１０の性能が低下するのを防止できる。板材２０を加工すればよく、接合を行う必要がないので、渦電流による損失も防止できる。

（２）図１に示すように、ロータ鉄心１３ａの積厚Ｌ２は、巻線１３ｃが巻装された磁極部１３ｂの軸方向長さＬ１よりも長い。この構成によれば、巻線保持部１３ａ１の剛性が高められるので、ロータ１３の外径側に巻線１３ｃが飛び出すのをより確実に防止できる。

（３）ロータ鉄心１３ａは、図５に示す所要の形状に加工された板材２０を積層した積層体である。図６に示す磁極部１３ｂは、図４に示す穴部１３ａ４に相当する部位の板材２０を加工して得られたものを積層した積層体である。この構成によれば、材料となる板材２０を有効に利用することができ、歩留まりを向上させることもできる。

（４）図８に示す巻線１３ｃは、磁極部１３ｂに巻装する巻き方向をすべて同一とする。この構成によれば、ロータ鉄心１３ａに磁極部１３ｂを結合する前に、あらかじめ連続的に巻線１３ｃを磁極部１３ｂに巻装することができる。接続点が減るので、機械的強度を確保するとともに、電気的接続の信頼性を高めることができる。

（５）図８，図９に示す穴部１３ａ４は、磁極コイル１３ｆが収容されるとともに、隙間が高熱伝導材料１３ｄで充填されている。この構成によれば、高熱伝導材料１３ｄを充填するための枠に専用の部材を必要とせず、巻線１３ｃの冷却性能が向上する。

（７）図１に示す回転電機１０は、ロータ１３と、ロータ１３に対向して設けられるステータ１１とを有する。この構成によれば、ロータ１３の外径側に巻線１３ｃが飛び出すのを従来よりも防止できる回転電機１０を提供できる。

（８）図４に示すロータ１３の製造方法において、板材２０を加工してロータ鉄心シート２２と磁極シート２１とを製作し、複数のロータ鉄心シート２２を積層してロータ鉄心１３ａを製作し、複数の磁極シート２１を積層して磁極部１３ｂを製作し、磁極部１３ｂに巻線１３ｃを巻装して磁極コイル１３ｆを製作し、ロータ鉄心１３ａの結合部１３ａ３と磁極コイル１３ｆの被結合部１３ｂ２とを結合することによってロータ１３を製造する。この構成によれば、磁極部１３ｂに巻線１３ｃを巻装してから、ロータ鉄心１３ａに結合すればよいので、巻線１３ｃの巻装作業が容易になる。また、外径側に巻線１３ｃが飛び出すのを従来よりも防止できるロータ１３を製造して提供できる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は図１２〜図１４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１２に示す第２構成例のロータ１３は、図３に示す第１構成例のロータ１３に代わる。第２構成例のロータ１３が第１構成例と相違するのは、磁極部１３ｂの構成である。当該磁極部１３ｂの第２構成例を図１３に示す。第２構成例の磁極部１３ｂに巻線１３ｃを巻装した磁極コイル１３ｆを図１４に示す。

図１３に示す磁極部１３ｂは、第１構成例と同様の磁極本体１３ｂ１と被結合部１３ｂ２を有するとともに、鍔部位１３ｂ３を有する。鍔部位１３ｂ３は、被結合部１３ｂ２とは反対側の端部から周方向の両側に延びる部位である。鍔部位１３ｂ３は、ロータ１３の回転時において、巻線保持部１３ａ１とともに巻線１３ｃを保持する。

鍔部位１３ｂ３の径方向厚みは、漏れ磁束と剛性を考慮して適切に設定する。漏れ磁束を少なく抑えるには薄いほうがよい。ロータ１３の最高回転数で生じる巻線１３ｃに生じる遠心力に対しては、巻線保持部１３ａ１とともに抗するために厚いほうがよい。したがって、回転電機１０の性能に影響しない漏れ磁束の範囲内であって、巻線保持部１３ａ１とともに抗する剛性を有する径方向厚みを設定するとよい。

上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。

（６）図１２，図１３に示す磁極部１３ｂは、被結合部１３ｂ２とは反対側の端部から周方向に延びる鍔部位１３ｂ３を有する。鍔部位１３ｂ３は、巻線保持部１３ａ１とともに巻線１３ｃを保持する。この構成によれば、鍔部位１３ｂ３は巻線保持部１３ａ１とともに巻線１３ｃを保持するので、ロータ１３の外径側に巻線１３ｃが飛び出すのをさらに確実に防止できる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は図１５，図１６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１５に示す第３構成例のロータ１３は、図３に示す第１構成例のロータ１３に代わる。第３構成例のロータ１３が第１構成例と相違するのは、ロータ鉄心１３ａと磁極部１３ｂの構成である。

図１５に示すロータ鉄心１３ａは、本体部１３ａ５を基体として、巻線保持部１３ａ１，凸状部１３ａ２，穴部１３ａ４，結合部１３ａ６などを有する。図３に示すロータ鉄心１３ａは凹状の結合部１３ａ３を有するのに対して、図１５に示すロータ鉄心１３ａは凸状の結合部１３ａ６を有する点が相違する。

図１６に示す磁極部１３ｂは、磁極本体１３ｂ１と被結合部１３ｂ４を有する。被結合部１３ｂ４は、凸状である被結合部１３ｂ２に対して、凹状である。すなわち被結合部１３ｂ４は、上述した結合部１３ａ６と結合する形状で設けられる。

上述した実施の形態３によれば、ロータ鉄心１３ａの結合部および磁極部１３ｂの被結合部にかかる形状が相違するに過ぎない。結合部１３ａ３を結合部１３ａ６に読み替え、被結合部１３ｂ２を被結合部１３ｂ４に読み替えて、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

図示を省略するが、図６に示す磁極部１３ｂに対する図１３に示す磁極部１３ｂと同様にして、図１６に示す磁極部１３ｂについて周方向の両側に延びる鍔部位１３ｂ３を設ける構成としてもよい。この構成によれば、実施の形態２と同様の作用効果が得られる。

〔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、図３，図１０，図１２，図１５に示すように、巻線保持部１３ａ１と磁極本体１３ｂ１とが接する接触面を平面で構成した。この形態に代えて、図１７に示すように、巻線保持部１３ａ１の接触面１３ａｓと、磁極本体１３ｂ１の接触面１３ｂｓを曲面で構成してもよい。図１７では巻線１３ｃの図示を省略している。図示を省略するが、平面や曲面に限らず、接触面が凹凸状となる凹凸面で構成してもよい。要するに、ステータ１１，巻線保持部１３ａ１，磁極部１３ｂを通じて、図１１に示す磁束φが流れるように接触面を構成すればよい。接触面の形状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。

上述した実施の形態１〜３では、図３，図１０，図１２，図１５に示すように、磁極部１３ｂにかかる周方向の側面を平行に構成した。この形態に代えて、図１８に示すように、磁極部１３ｂにかかる周方向の側面を傾斜面１３ｂｉで構成してもよい。傾斜面１３ｂｉは、ロータ１３の中心から放射状に形成し得る放射面と交差する面であり、周方向に広がる。傾斜面１３ｂｉは、図示する平面でもよく、曲面でもよく、階段状の凹凸面でもよい。ロータ１３の回転時には傾斜面１３ｂｉが磁極部１３ｂに巻装される巻線１３ｃの一部を保持するので、巻線保持部１３ａ１の負担を軽減することができる。したがって、巻線保持部１３ａ１に加わる負荷が減るので、回転数を大幅に増やすことができる。

上述した実施の形態１〜３では、図３，図１０，図１２，図１５に示すように、磁極部１３ｂの被結合部１３ｂ２，１３ｂ４にかかる断面形状が台形状となるように構成した。この形態に代えて、断面形状を他の形状で構成してもよい。例えば図１９において、実線で示すように逆Ｔ字形状で構成してもよく、二点鎖線で示すように楕円形状で構成してもよい。図示を省略するが、三角形状以上の多角形状や、円形状などで構成してもよい。ロータ鉄心１３ａの結合部１３ａ３は、被結合部１３ｂ２，１３ｂ４と結合する形状で構成する。要するに、磁極部１３ｂとロータ鉄心１３ａが結合できる形状であれば、どのような形状で構成してもよい。上述したように、結合部１３ａ３と被結合部１３ｂ２にかかる幅Ｗや接触面積は、広く確保するのが望ましい。被結合部１３ｂ２，１３ｂ４の断面形状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、図１７〜図１９に示す磁極部１３ｂは、実施の形態２と同様に、二点鎖線で示す鍔部位１３ｂ３を有する構成としてもよい。この構成によれば、実施の形態２と同様の作用効果が得られる。鍔部位１３ｂ３は、二点鎖線で図示する位置以外であって、磁極部１３ｂの外径側と被結合部１３ｂ２，１３ｂ４との間に一以上を設けてもよい。図示を省略するが、実施の形態３と同様に、結合部１３ａ３を図１５に示す結合部１３ａ６に変え、被結合部１３ｂ２を図１６に示す被結合部１３ｂ４に変える構成としてもよい。この構成によれば、実施の形態３と同様の作用効果が得られる。

上述した実施の形態１〜３では、図２，図３，図１１，図１２，図１５に示すように、ロータ１３に設ける磁極部１３ｂの数を８（つまり１６極）に設定する構成とした。この形態に代えて、回転電機１０の仕様などに応じて、磁極部１３ｂの数を８以外の任意値で設定してもよい。磁極部１３ｂ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。

上述した実施の形態１〜３では、図２，図３，図９，図１１，図１２，図１５に示すように、ロータ鉄心１３ａの結合部１３ａ３，１３ａ６と磁極部１３ｂの被結合部１３ｂ２，１３ｂ４とを結合する構成とした。この形態に代えて、結合に加えて、さらに図１に示す軸方向の端面で接合したり、図１に二点鎖線で示す端板１６を設けたりしてもよい。ロータ鉄心１３ａと磁極部１３ｂの固定が高められるので、巻線保持部１３ａ１に加わる負荷を減らして、回転数を大幅に増やすことができる。

上述した実施の形態１〜３では、インナーロータ型の回転電機１０に適用する構成とした。この形態に代えて、アウターロータ型の回転電機に適用する構成としてもよい。ステータ１１とロータ１３の配置が相違するに過ぎず、外径側と内径側とを読み替えることで実施の形態１〜３と同様の作用効果が得られる。

１０ 回転電機
１１ ステータ
１３ ロータ
１３ａ ロータ鉄心
１３ａ１ 巻線保持部
１３ａ３，１３ａ６ 結合部
１３ａ５ 本体部
１３ｂ 磁極部
１３ｂ２，１３ｂ４ 被結合部
１３ｃ 巻線

Claims (8)

1. ロータ鉄心（１３ａ）と、磁極部（１３ｂ）と、前記磁極部に巻装される巻線（１３ｃ）とを有するロータ（１３）において、
   前記ロータ鉄心（１３ａ）は、本体部（１３ａ５）と、前記本体部から径方向に延びる凸状部（１３ａ２）と、前記磁極部との結合を行う結合部（１３ａ３）と、周方向に隣り合う前記凸状部の先端部どうしを架橋して前記巻線を保持する巻線保持部（１３ａ１）と、前記本体部，前記凸状部および前記巻線保持部で囲まれる穴部（１３ａ４）とを有し、
   前記磁極部は、前記本体部との結合を行う被結合部（１３ｂ２）を有し、
   前記穴部は、前記磁極部に前記巻線が巻装された磁極コイル（１３ｆ）が収容され、かつ、前記結合部と前記被結合部とで結合されているロータ。
2. 前記ロータ鉄心の積厚（Ｌ２）は、前記巻線が巻装された前記磁極部の軸方向長さ（Ｌ１）よりも長い請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータ鉄心と前記磁極部は、それぞれ所要の形状をなす板材（２０）を積層した積層体であって、
   前記磁極部に相当する前記板材は、前記穴部に相当する部位（２２ａ）の前記板材を加工して得られたものである請求項１または２に記載のロータ。
4. 前記巻線を前記磁極部に巻装する巻き方向はすべて同一とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。
5. 前記穴部は、前記磁極コイルが収容されるとともに、隙間が高熱伝導材料（１３ｄ）で充填されている請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 前記磁極部は、前記被結合部とは反対側の端部から周方向に延びる鍔部位（１３ｂ３）を有し、
   前記鍔部位は、前記巻線保持部とともに前記巻線を保持する請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ（１３）と、
   前記ロータに対向して設けられるステータ（１１）とを有する回転電機（１０）。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載のロータの製造方法であって、
   板材（２０）を加工してロータ鉄心シート（２２）と磁極シート（２１）とを製作し、
   複数の前記ロータ鉄心シートを積層して前記ロータ鉄心を製作し、
   複数の前記磁極シートを積層して前記磁極部を製作し、
   前記磁極部に前記巻線を巻装して前記磁極コイル（１３ｆ）を製作し、
   前記ロータ鉄心の前記結合部（１３ａ３）と前記磁極コイルの前記被結合部（１３ｂ２）とを結合するロータの製造方法。

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