JP6889455B1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】更なる軽量化を実現し、強度が高く、成形性に優れた樹脂製のロータカップを備える回転電機を提供する。【解決手段】固定子２０の外側に回転子３０を配してシャフト５０を回転させるアウターロータ形の回転電機１０であって、複数の永久磁石６０と共に回転子３０を構成するロータカップ３１は、炭素繊維を含有するナイロン６６で形成されている。又、ロータカップは３１、シャフト５０に固定される固定部３２と、永久磁石６０が装着される磁石装着部３３と、固定部３２と磁石装着部３３とを連結する連結部３４を有し、連結部３４は、固定部３２から放射状に、且つ上に凸の弧状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製のロータカップを備えたアウターロータ形の回転電機に関する。

例えば、物流・農業分野などで深刻化する労働力不足への対策として、複数の回転翼を備え、無線により電波を利用して飛行できる無人航空機であるドローンの活用領域が広がっている。ドローンにおいては、重量物を、過疎地や離島など遠くまで運搬する必要性の観点から、従来使用されている小型のモータを大型化したモータの普及が望まれている。

このドローンにおいて、電動機として働く回転電機（モータ）は、動力源として重要な位置を占めている。ドローンの回転翼には、一般的にアウターロータ形の回転電機が用いられている。

アウターロータ形の回転電機は、固定子の外側に回転子を配してシャフトを回転させる回転電機であり、例えば、特許文献１には、以下の構造が開示されている。

図１０に示すように、符号２００は、固定子であって、その中央部に、シャフト回転用の貫通口２５０が設けられている。これは、鉄芯２０１にコイル２２０を巻付けた後、モールド樹脂２０２によって覆ったものである。そして、この成形の際に、固定子２００の片側より取付け台４００を突設する。

符号３１０は、金属製のロータカップであって固定子２００を覆い被せるように配されている。このロータカップ３１０の中央部にはシャフト５００が設けられている。また、ロータカップ３１０の内周面には、回転子に相当するマグネット（永久磁石）６００が設けられている。シャフト５００と固定子２００の内周面とは２つのボールベアリング２８０、２９０によって回転自在に配されている。

符号２０３は、固定子２００の貫通口２５０の下部側を覆うブラケットであって、このブラケット２０３は、モールド樹脂２０２に圧入嵌合されている。

このモータ（回転電機）１００を回転させる場合には、固定子２００に、電気を導通すると、回転子に当たるマグネット６００が回転することによってロータカップ３１０が回転し、シャフト５００が回転する。

特許文献２には、上記のロータカップの材質として、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）や、鍛造用鋼、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等により構成されている旨が開示されている。

特許文献２では、ロータカップに相当する磁石ホルダとして、以下の構造が開示されている。図１１に示すように、固定部３２０により、回転軸Ｏに対して磁石ホルダ（ロータカップ）３１０が固定されている。中間部３１２は、環状の内側肩部３１３と環状の外側肩部３１４を有する。外側肩部３１４は、中間部３１２の径方向において内側肩部３１３の外側に位置している。内側肩部３１３と外側肩部３１４は、中間部３１２の軸方向において互いに離間している。これにより、中間部３１２の径方向において、円筒部３１１と固定部３２０とは部分的に重複している。つまり、固定部３２０の基端部（図の下側の奥側端部）よりも軸方向外側に、円筒部３１１が突出するものとなっている。又、円筒部３１１の内側に永久磁石６００が貼着されている。

特開平０７−５９３１６号公報 特開２０１９−１２２２５０号公報

ところで、特許文献１に示されたアウターロータ形の回転電機では、金属製のロータカップを使用しているので、重いという問題がある。

一方、特許文献２に示された構造を、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で成形する場合には、円筒部３１１と固定部３２０とは部分的に重複する多段に屈曲する部分において、炭素繊維が樹脂の流れを阻害し、所定の肉厚に成形することが難しい。

又、上方に複数の屈曲部を形成し、更に円筒部３１１の下方が開放された筒状に成形すると、下方端部が成形後の収縮によって、内側に変形する不具合が発生する可能性がある。

なお、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の比重は、１．５から１．７であり、確かに、鉄に比較すれば、軽量化を図ることができるが、ドローンのような無人航空機では、更なる軽量化が開発要素の一つになっている。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、更なる軽量化を実現し、強度が高く、成形性に優れた樹脂製のロータカップを備える回転電機を提供することを目的とするものであり、請求項１の本発明は、固定子の外側に回転子を配してシャフトを回転させるアウターロータ形の回転電機であって、複数の永久磁石と共に回転子を構成するロータカップは、炭素繊維を含有するナイロン６６で形成され、ロータカップを形成するナイロン６６への炭素繊維の含有量は、ナイロン６６の１００重量部に対して、１５重量部から３０重量部であり、ロータカップは、シャフトに固定される固定部と、永久磁石が装着される磁石装着部と、固定部と磁石装着部とを連結する連結部を有し、連結部は、板状であり、固定部から放射状に、且つ上に凸の弧状に湾曲して形成されていることを特徴とする回転電機である。

請求項１の本発明では、複数の永久磁石と共に回転子を構成するロータカップは、炭素繊維を含有するナイロン６６で形成されているので、非常に高い強度を有し、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）より比重が小さく、更なる軽量化を図ることができる。

又、ナイロン６６は、熱可塑性樹脂であるので、射出成形による異形押出等、加工が容易であり、成形性に優れ、且つ低コスト化を図ることができる。又、ロータカップを形成するナイロン６６への炭素繊維の含有量は、ナイロン６６の１００重量部に対して、１５重量部から３０重量部であるので、高い強度、低比重と低成形収縮率を同時に実現することができる。炭素繊維の含有量が、ナイロン６６の１００重量部に対して、１５重量部未満の場合は、比重は小さいが、強度面で劣る。又、成形後の収縮率が増加するので好ましくない。一方、３０重量部を越える場合は、強度と成形後の収縮率の観点からは問題ないが、比重が増加するので好ましくない。又、ロータカップは、シャフトに固定される固定部と、永久磁石が装着される磁石装着部と、固定部と磁石装着部とを連結する連結部を有し、連結部は、板状であり、固定部から放射状に、且つ上に凸の弧状に湾曲して形成されているので、連結部分に屈曲部分が少なく、炭素繊維が樹脂の流れを阻害せず、成形時の優れた形状安定性を有する。又、連結部は、固定部から放射状に形成されているので、連結部を全面に形成する場合に比べ、ロータカップを更に軽量化することができる。

請求項２の本発明は、固定部は、シャフトの上下方向に連結される筒状部と、筒状部から略水平方向に形成された円盤部を有し、連結部は、円盤部から放射状に形成され、円盤部と連結部の内面には、円盤部と中心を同じにし、円盤部近傍の連結部間に跨って下方に突出する円筒部と、円筒部の内側に連結し、円盤部と連結部の内面から下方に突出し、連続して連なる筒状角柱部とから構成される補強部が形成されている回転電機である。

アウターロータ形の回転電機では、ロータカップが高速で回転するため、ロータカップには、高い機械的強度と、安定した回転を行うために高い真円度が要求される。ところで、樹脂成形では、すべてにおいて加熱して成形を行った後に冷却して固化させるが、冷却時に樹脂が収縮する。

請求項２の本発明では、固定部は、シャフトの上下方向に連結される筒状部と、筒状部から略水平方向に形成された円盤部を有し、連結部は、円盤部から放射状に形成されているので、一定の幅を有する複数の連結部を固定部に連結することができ、固定部と連結部の接続部分の機械的強度を高めることができる。

又、円盤部と連結部の内面には、円盤部と中心を同じにし、円盤部近傍の連結部間に跨って下方に突出する円筒部と、円筒部の内側に連結し、円盤部と連結部の内面から下方に突出し、連続して連なる筒状角柱部とから構成される補強部が形成されているので、成形後においても、特に、放射状に形成される連結部における高い真円度が維持され、ロータカップにおける高速回転時においても、安定した回転と、固定部と連結部における高い機械的強度を実現することができる。

請求項３の本発明は、磁石装着部は、磁石の各々を収容する磁石収容部に区切られ、磁石収容部は、下方に開口部を有する筒状に形成され、連結部は、各磁石収容部の上部、且つ周方向の中央部に連結されている回転電機である。

請求項３の本発明では、磁石装着部は、磁石の各々を収容する磁石収容部に区切られ、磁石収容部は、下方に開口部を有する筒状に形成されているので、下方端部が成形後の収縮によって、内側に変形することを防止することができる。又、接着剤等による永久磁石のロータカップ内面への貼着が不要、又は、接着剤を使用する場合も、その使用量を大幅に削減することができる。

更に、連結部は、磁石収容部の各々の上方、且つ周方向の中央部に連結されているので、連結部は、ロータカップの回転時に永久磁石に生じる周方向の遠心力に垂直となる位置に連結され、ロータカップの回転が安定する。

請求項４の本発明は、連結部と磁石装着部との間には、径方向において、連結部の半径と磁石装着部の半径の間の半径を有する段差部が周方向に帯状に形成されている回転電機である。

請求項４の本発明では、連結部と磁石装着部との間には、径方向において、連結部の半径と磁石装着部の半径の間の半径を有する段差部が周方向に帯状に形成されているので、段差部において、炭素繊維がナイロン６６内で３次元的に配置され、連結部と磁石装着部の接続部分の機械的強度を増加させることができる。

請求項５の本発明は、ロータカップの内面において、段差部から磁石収容部の上端部より僅かに下方に至る領域には、軟質磁性材料からなる内リングが配設されている回転電機である。

請求項５の本発明は、ロータカップの内面において、段差部から磁石収容部の上端部より僅かに下方に至る領域には、軟質磁性材料からなる内リングが配設されているので、磁界の妨げと重量増を抑制しつつ、高速回転によって磁石に発生する遠心力が増大しても、磁石装着部の耐久性等を向上させることができる。

請求項６の本発明は、固定子は、コイルが巻付けられたコイル部と、コイル部とシャフトとの間に配置される接続部を備え、接続部は、炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂で構成されている回転電機である。

請求項６の本発明では、固定子は、コイルが巻付けられたコイル部と、コイル部とシャフトとの間に配置される接続部を備え、接続部は、炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂で構成されているので、成形加工性に優れ、固定子を軽量化することができる。

請求項７の本発明は、熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂である回転電機である。請求項７の本発明では、熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂であるので、剛性等の機械的特性、耐熱性、電気絶縁性及び成形加工性に優れた固定子の接続部を製造することができる。

又、炭素繊維を含有するナイロン６６から構成されているロータカップと共に、回転電機を軽量化することができる。

固定子の外側に回転子を配してシャフトを回転させるアウターロータ形の回転電機であって、複数の永久磁石と共に回転子を構成するロータカップは、炭素繊維を含有するナイロン６６から構成されているので、非常に高い強度を有し、更なる軽量化を図ることができる。

又、ナイロン６６は、熱可塑性樹脂であるので、射出成形による異形押出等、加工が容易であり、成形性に優れ、且つ低コスト化を図ることができる。又、ロータカップを形成するナイロン６６への炭素繊維の含有量は、ナイロン６６の１００重量部に対して、１５重量部から３０重量部であるので、高い強度、低比重と低成形収縮率を同時に実現することができる。炭素繊維の含有量が、ナイロン６６の１００重量部に対して、１５重量部未満の場合は、比重は小さいが、強度面で劣る。又、成形後の収縮率が増加するので好ましくない。一方、３０重量部を越える場合は、強度と成形後の収縮率の観点からは問題ないが、比重が増加するので好ましくない。又、ロータカップは、シャフトに固定される固定部と、永久磁石が装着される磁石装着部と、固定部と磁石装着部とを連結する連結部を有し、連結部は、板状であり、固定部から放射状に、且つ上に凸の弧状に湾曲して形成されているので、連結部分に屈曲部分が少なく、炭素繊維が樹脂の流れを阻害せず、成形時の優れた形状安定性を有する。又、連結部は、固定部から放射状に形成されているので、連結部を全面に形成する場合に比べ、ロータカップを更に軽量化することができる。

本発明の実施形態に係る回転電機を説明する縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るロータカップの側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るロータカップの平面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図であり、断面より後方を省略した図である。 本発明の第２の実施形態に係るロータカップの側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るロータカップの平面図である。 図６におけるＡ−Ａ断面図であり、断面より後方を省略した図である。 本発明の第３の実施形態に係るロータカップであり、下方からロータカップの内面を見た平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るロータカップであり、図８におけるＢ−Ｂ断面図であり、断面より後方を省略した図である。 従来のアウターロータ型の回転電機の断面図である（特許文献１）。 従来のアウターロータ型の回転電機のロータカップに相当する磁石ホルダの断面図である（特許文献２）。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る回転電機について説明する。なお、図１の回転電機において、ロータカップは、第２の実施形態のものが記載されているが、第１、第３及び第４の実施形態のロータカップを使用することも可能である。

以下の説明において、軸Ｏと直交する方向を径方向といい、軸Ｏの周囲を回転する方向を周方向という。なお、以下に述べる寸法、形状、物質名、永久磁石の材質、数等や配置方法等は例示であり、回転電機の仕様等により適宜変更される。

（回転電機１０）
本実施形態の回転電機１０の出力は、１ｋＷである。図１は、回転電機１０を説明する縦断面図である。図１に示す回転電機１０は、アウターロータ形の回転電機であり、ドローンの回転翼を駆動する回転電機である。回転電機１０は、主に、固定子２０、回転子３０、ベース部４０とシャフト５０により構成されている。固定子２０は、ベース部４０の上面に固定されている。

固定子２０は、コア２１に巻回されたコイル２２から構成されるコイル部２３と、径方向中心にシャフト５０が挿通される貫通孔２５が形成される接続部２４を備えている。

接続部２４は、炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で構成され、射出成形により製造される。なお、接続部２４を構成する熱可塑性樹脂としては、他に、ＰＢＴ（ポリブチルテレフタレート）樹脂やＰＣ（ポリカーボネート）樹脂が好ましいが、剛性等の機械的特性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性と成形加工性をバランスよく備えている観点から、ＰＰＳ樹脂が最も好ましい。

ＰＰＳ樹脂には、炭素繊維が含有されている。この発明を限定しない例示として、炭素繊維で強化されたＰＰＳ樹脂は、三菱ケミカル株式会社製の品番ＰＰＳ−Ｃ−３０である。上記樹脂は、ＰＰＳ１００重量部に対して、３０重量部の炭素繊維を含有している。なお、炭素繊維の含有量は、樹脂の機械的強度、寸法安定性等の観点から、ＰＰＳ１００重量部に対して、５重量部から４５重量部が好ましい。更に、炭素繊維を含有するＰＰＳ樹脂には、無機系や有機系の添加剤を含むことができる。

又、接続部２４は、図１に示すように、コイル部２３と貫通孔２５の中間部２６が薄肉化されている。中間部２６を薄肉に形成することにより、固定子２０の軽量化を図ることができる。

回転子３０は、カップ状のロータカップ３１、ロータカップ３１に収容された永久磁石６０を有している。本実施形態では、ロータカップ３１とロータカップ３１の径方向中心に結合されたシャフト５０の接続は、シャフト５０に予め複数の溝（図示せず）を形成し、ロータカップ３１を一体成形することにより行った。なお、ロータカップ３１とシャフト５０の接続は、保持ガイド方式のリング形状のナットを用いて行っても良い。ロータカップ３１については、後に詳述する。

永久磁石６０は、加工性に優れ、後述するロータカップ３１の磁石装着部３３の磁石収容部３６の形状への追従性がよく、安価なネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石を使用した。なお、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石を使用してもよい。

永久磁石６０においては、外側がＮ極であるとき、内側はＳ極になる。磁石収容部３６に挿入される永久磁石６０では、周方向に沿って隣り合う磁極の間で、磁界方向が互いに逆になるように配置される。その結果、永久磁石６０の数は偶数となる。

シャフト５０は、固定子２０の接続部２４の貫通孔２５に挿入されており、接続部２４の上下には、ベアリング２８、２９が取付けられ、シャフト５０が周方向へ回転可能に支持されている。回転子３０は、固定子２０に上からかぶせられるように配置され、回転子３０の永久磁石６０と固定子２０とは水平方向に対向配置されている。

回転電機１０は、電力が供給されると、シャフト５０を回転中心として、シャフト５０と回転子３０とが周方向に回転する。

（ロータカップ３１）
次に、本発明の第１の実施形態に使用されるロータカップ３１について、図２から図４に基づいて説明する。

ロータカップ３１は、シャフト５０に固定される固定部３２と、永久磁石６０が装着される磁石装着部３３と、固定部３２と磁石装着部３３とを連結する連結部３４を有し、連結部３４は、固定部３２から放射状に、且つ上に凸の弧状に形成されている。

ロータカップ３１の固定部３２は、シャフト５０上下方向に連結される筒状部３２ａと、筒状部３２ａの外側の中間部分からほぼ水平方向に形成された円盤部３２ｂを有している。円盤部３２ｂを形成することにより、一定の幅を有する複数の連結部３４を固定部３２に連結することができ、固定部３２と連結部３４の接続部分の機械的強度を高めることができる。

磁石装着部３３は、ロータカップ３１を固定子２０に上からかぶせて装着したときに、固定子２０とは水平方向に対向配置される位置に、後述する連結部３４から連続して筒状に形成される。磁石装着部３３には、永久磁石６０の各々を収容する下方に開口部３７が形成された筒状の磁石収容部３６が形成されている。本第１の実施形態では、磁石収容部３６は、同一形状に１８箇所形成した。なお、磁石収容部３６の数は、１８箇所には限定されない。

磁石収容部３６の空間領域は、挿入される永久磁石６０に合わせて形成される。本第１の実施形態では、永久磁石６０のサイズは、高さが３３ｍｍ、幅が１４ｍｍ、厚さが２ｍｍの直方体である。

又、図４に示すように、磁石装着部３３は、後述する連結部３４の内側面が磁石収容部３６の内側面と面一になるように連結されており、磁石装着部３３の外側面は、連結部３４の外側面よりも外側に突出するように連結部３４の外側面に連結されている。

連結部３４は、固定部３２の円盤部３２ｂから連続して、放射状に、且つ上に凸の円弧状に、磁石装着部３３に接続されている。なお、円弧でなくて、楕円、又は他の弧状でもよい。又、連結部３４は、磁石装着部３３の各々の磁石収容部３６の上方、且つ周方向の中央部３８に連結されている。したがって、本第１の実施形態では、連結部３４は、２０度の一定間隔で１８本形成されている。

ロータカップ３１の寸法については、磁石装着部３３の下端部から固定部３２の上端部までは８０ｍｍである。磁石装着部３３の内側面の直径は９０ｍｍ、外側面の直径は１００ｍｍ、高さは３６ｍｍである。そして、筒状部３２ａの外径は１８ｍｍ、高さは３０ｍｍであり、円盤部３２ｂの直径は４０ｍｍ、板厚は３ｍｍである。又、連結部３４の外側面の円弧の半径は２２ｍｍ、板厚は２．５ｍｍ、幅は５ｍｍである。

ロータカップ３１は、熱可塑性樹脂であるナイロン６６を使用し、射出成形によって製造される。ナイロン６６には、炭素繊維が含有されている。この発明を限定しない例示として、炭素繊維で強化されたナイロン６６は、三菱ケミカル株式会社製のＰＡ６６−Ｎ６６−Ｃ−２０である。上記樹脂は、ナイロン６６の１００重量部に対して、２０重量部の炭素繊維を含有しており、比重は、１．２２である。

次に、本発明の第２の実施形態に使用されるロータカップ３１について、図５から図７に基づいて説明する。

本第２の実施形態に使用されるロータカップ３１における上記第１の実施形態との相違点は、本第２の実施形態では、連結部３４と磁石装着部３３との間に、径方向において、連結部３４の半径と磁石装着部３３の半径の間の半径を有する段差部３５が周方向に帯状に形成されている点にある。この帯状に形成されている段差部３５により炭素繊維がナイロン６６内で３次元的に配置され、連結部３４と磁石装着部３３の接合部分の機械的強度が増加する。

又、図６に示すように、シャフト５０と一体化される固定部３２の筒状部３２ａの水平断面は、円形ではなく、円の直径に対称に削除された形状になっている。なお、シャフト５０も同様な断面に加工されている。これは、回転子３０のトルクが大きくなったときに、シャフト５０とロータカップ３１の固定部３２の筒状部３２ａとの間に滑りが発生することを防止するためであり、この場合は、シャフト５０に予め複数の溝（図示せず）を形成する必要はない。

本第２の実施形態においても、ロータカップ３１の寸法における磁石装着部３３のサイズは上記第１の実施形態と変わらない。ただし、段差部３５を形成する関係で、連結部３４の半径を小さく設定した。なお、形成される段差部３５の高さは、１２．５ｍｍ、厚さは、連結部３４と同じ２．５ｍｍである。又、連結部３４から段差部３５、段差部３５から磁石装着部３３へは厚さ分（２．５ｍｍ）外側に突出するように形成されている。

次に、本発明の第３の実施形態に使用されるロータカップ３１について、図８に基づいて説明する。図８は、下方からロータカップ３１の内面を見た平面図である。

本第３の実施形態に使用されるロータカップ３１における上記第２の実施形態との相違点は、本第３の実施形態では、円盤部３２ｂと連結部３４の内面には、円盤部３２ｂと中心を同じにし、円盤部３２ｂ近傍の連結部３４間に跨って下方に突出する円筒部６２と、円筒部６２の内側に連結し、円盤部３２ｂと連結部３４の内面から下方に突出し、連続して連なる筒状角柱部６３とから構成される補強部６１が形成されている点にある。

樹脂樹脂成形では、すべてにおいて加熱して成形を行った後に冷却して固化させるが、冷却時に樹脂が収縮する。円盤部３２ｂと中心を同じにし、円盤部３２ｂ近傍の連結部３４間に跨って下方に突出する円筒部６２と、円筒部６２の内側に連結し、円盤部３２ｂと連結部３４の内面から下方に突出し、連続して連なる筒状角柱部６３とから構成される補強部６１が形成されているので、成形後においても、特に、放射状に形成される連結部３４における中心（回転軸Ｏ）に対する高い真円度が維持され、ロータカップ３１における高速回転時においても、安定した回転と、固定部３２と連結部３４における高い機械的強度を実現することができる。

ここで、円筒部６２の外側の直径は４８ｍｍ、板厚は０．８ｍｍである。又、筒状角柱部６３は、正六角形が１２個連続して連なって形成され、所謂、ハニカム形状になっている。各正六角形における長さＸは１０.１ｍｍ、板厚は０．８ｍｍである。又、１２個の正六角形の内の６個は、その一辺が円筒部６２の円弧に連結している。なお、正六角形の角部が円筒部６２の内面に連結するように形成してもよい。更に、上記６個の正六角形の筒状角柱部６３は、その一辺が円筒部６２の円弧と一部となる、すなわち、円筒部６２の円弧と一体化されるように形成してもよい。

筒状角柱部６３は、正六角形に限定されず、他の形状であってもよく、異なる形状の組み合わせであってもよい。又、本第３の実施形態では、正六角形の筒状角柱部６３が、一重に１２個連続して連なって形成されているが、１２個には限定されず、更に、二重等多重に形成してもよい。

次に、本発明の第４の実施形態に使用されるロータカップ３１について、図９に基づいて説明する。図９は、図８におけるＢ−Ｂ断面図であり、断面より後方を省略した図である。

本第４の実施形態に使用されるロータカップ３１における上記第３の実施形態との相違点は、本第４の実施形態では、ロータカップ３１の内面において、段差部３５から磁石収容部３６の上端部３９より僅かに下方に至る領域には、軟質磁性材料からなる内リング６５が配設されている点にある。

本第４の実施形態で使用した内リング６５の材質は鉄であり、厚さは、０.６ｍｍ、幅が１３．５ｍｍのリング状である。又、上下に直径が２．４ｍｍの孔部６６が、周方向に一定の間隔で開けられている。内リング６５は、ロータカップ３１を成形する時に、インサート成形によって、一体的に配設される。そのため、図９に示すように、内リング６５が連結部３４と段差部３５の連結部分に食い込み、又、内リング６５の孔部６６内に樹脂が充填されて配設される。なお、内リング６５に使用される軟質磁性材料は、鉄以外にも、例えば、ケイ素鋼（電磁鋼板）、パーマロイ、センダスト、ソフトフェライト等、保磁力が小さく透磁率が高い軟質磁性材料を使用することができる。

又、内リング６５は、磁石収容部３６の上端部３９より０．５ｍｍ下方に至る領域まで配設される。その結果、内リング６５は、磁石収容部３６における永久磁石６０の存在する領域の一部をカバーするので、磁石装着部３３の剛性が高まり、ロータカップ３１が高速回転し、永久磁石６０に発生する遠心力が増大しても磁石装着部３３の耐久性等を向上させることができる。

なお、内リング６５を下方まで延設すると、磁石装着部３３の剛性は更に高まるが、永久磁石６０とコイル部２３との間に内リング６５が存在することになり、磁界が妨げられ、回転電機１０の出力が低下するので望ましくない。更に、重量増となる。したがって、内リング６５は、磁界の妨げと重量増の抑制の観点から、磁石収容部３６の上端部３９より１．０ｍｍ程度下方に至る領域までの配設に止めておくことが望ましい。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、磁石収容部３６は、永久磁石６０の各々を収容する下方に開口部３７が形成された筒状に形成したが、磁石収容部３６の内側面を一部削除し、直方体の永久磁石６０の高さと幅を、磁石収容部３６の側面と上面でガイドするような枠状に形成してもよい。

例えば、上記の実施形態では、磁石収容部３６の下方は開口部３７となっているが、挿入した永久磁石６０の下方への抜けを防止するために、開口部３７の下端部に突起を形成してもよい。

１０ 回転電機
２０ 固定子
２３ コイル部
２４ 接続部
２５ 貫通孔
３０ 回転子
３１ ロータカップ
３２ 固定部
３３ 磁石装着部
３４ 連結部
３５ 段差部
３６ 磁石収容部
３９ 上端部
４０ ベース部
５０ シャフト
６０ 永久磁石
６１ 補強部
６２ 円筒部
６３ 筒状角柱部
６５ 内リング
６６ 孔部

Claims (7)

1. 固定子の外側に回転子を配してシャフトを回転させるアウターロータ形の回転電機であって、
   複数の永久磁石と共に前記回転子を構成するロータカップは、炭素繊維を含有するナイロン６６で形成され、前記ロータカップを形成するナイロン６６への炭素繊維の含有量は、ナイロン６６の１００重量部に対して、１５重量部から３０重量部であり、
   前記ロータカップは、前記シャフトに固定される固定部と、
   前記永久磁石が装着される磁石装着部と、
   前記固定部と前記磁石装着部とを連結する連結部を有し、
   前記連結部は、板状であり、前記固定部から放射状に、且つ上に凸の弧状に湾曲して 形成されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記固定部は、前記シャフトの上下方向に連結される筒状部と、該筒状部から略水平方向に形成された円盤部を有し、前記連結部は、前記円盤部から放射状に形成され、
   前記円盤部と前記連結部の内面には、
   前記円盤部と中心を同じにし、前記円盤部近傍の前記連結部間に跨って下方に突出する円筒部と、
   前記円筒部の内側に連結し、前記円盤部と前記連結部の内面から下方に突出し、連続して連なる筒状角柱部とから構成される補強部が形成されている請求項１に記載の回転電機。
3. 前記磁石装着部は、前記永久磁石の各々を収容する磁石収容部に区切られ、
   該磁石収容部は、下方に開口部を有する筒状に形成され、
   前記連結部は、前記磁石収容部の各々の上方、且つ周方向の中央部に連結されている請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 前記連結部と前記磁石装着部との間には、径方向において、前記連結部の半径と前記磁石装着部の半径の間の半径を有する段差部が周方向に帯状に形成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記ロータカップの内面において、前記段差部から前記磁石収容部の上端部より僅かに下方に至る領域には、軟質磁性材料からなる内リングが配設されている請求項４に記載の回転電機。
6. 前記固定子は、コイルが巻付けられたコイル部と、該コイル部と前記シャフトとの間に配置される接続部を備え、前記接続部は、炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂で構成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂である請求項６に記載の回転電機。

Images