JP7066310B1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

回転電機は、固定子と回転子とを備え、回転子は、回転子コアと複数の永久磁石とを有しており、回転子コアには、複数の第１孔と複数の第２孔とを含む複数の孔が形成されており、複数の永久磁石のそれぞれは、複数の孔のうち複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、回転子コアは、複数のコア部を有しており、回転子コアは、環状部と複数の連結部とを有しており、複数の連結部のそれぞれは、環状部と複数のコア部のそれぞれの第１コア部とを連結しており、複数の連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、環状部と複数の連結部のそれぞれとの間の接合境界の長さよりも短い。

Description

本開示は、回転子コアと、回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、を有する回転子を備えた回転電機に関する。

特許文献１には、埋込磁石式モータが記載されている。この埋込磁石式モータにおけるロータの環状の表面には、モータ極数の１／２個の長方形状のスリットと、スリットと同数の長方形状の永久磁石とが、周方向に交互に配置されている。各々のスリットと永久磁石との間には、モータ極数と同数のセグメント領域が形成されている。セグメント領域は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とに交互に磁化されている。

特開２０１０－２００４８０号公報

上記の埋込磁石式モータのロータにおいて、スリットを挟んで隣り合う２つのセグメント領域は、スリットよりも内周側に位置する接続部分と、スリットよりも外周側に位置する接続部分と、を介して互いに接続されている。このため、ロータには、これらの接続部分を通って周方向に磁束が流れる閉磁路が形成されてしまう。したがって、ステータに鎖交しない周方向漏洩磁束が増加するため、モータのトルク出力が低下してしまうという課題があった。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、トルク出力を向上させることができる回転電機を提供することを目的とする。

本開示に係る回転電機は、固定子と、前記固定子に対して回転自在となるように前記固定子の内周側に設けられた回転子と、を備え、前記回転子は、回転子コアと、前記回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、前記回転子コアの中心部に固定され前記回転子の軸方向に延伸したシャフトと、を有しており、前記回転子コアには、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成されており、前記複数の孔は、複数の第１孔と、複数の第２孔と、を含んでおり、前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記複数の孔のうち前記複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、前記回転子コアは、前記複数の第２孔のそれぞれを挟んで前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、前記複数の永久磁石は、前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、前記複数のコア部のそれぞれは、前記複数の永久磁石のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記複数の永久磁石のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、前記回転子コアは、前記軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有しており、前記第１回転子コアは、第１環状部と、複数の第１連結部と、を有しており、前記第１環状部は、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ、前記シャフトが挿入されるように構成されており、前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部と、前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部と、を連結しており、前記複数の第１連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、前記少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、前記第１環状部と前記複数の第１連結部のそれぞれとの間の円弧状の接合境界の長さよりも短い。

本開示によれば、回転電機のトルク出力を向上させることができる。

実施の形態１の前提となる回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態１の第１比較例に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図２の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１の第２比較例に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図４の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１の前提となる別の回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態１の前提となる回転電機により得られるトルクと、第１比較例の回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。 実施の形態１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図１に示す構成の回転子において回転時に連結部に生じる最大応力と、図８に示す構成の回転子において回転時に連結部に生じる最大応力と、を示すグラフである。 実施の形態１の第３比較例に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図８に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、図１０に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。 実施の形態１の変形例１－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図１２の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１の変形例１－２に係る回転電機のシャフトを軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態２の変形例２－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図１６に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、図１０に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。 実施の形態２の変形例２－２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態２の変形例２－３に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態２の変形例２－４に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態２の変形例２－５に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態２の変形例２－６に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態２の変形例２－７に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図２２に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、図２３に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。 実施の形態３に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態３の変形例３－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 実施の形態３の変形例３－２に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。 連結路の幅について説明する図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る回転電機について説明する。まず、実施の形態１の前提となる回転電機について説明する。図１は、本実施の形態の前提となる回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。ここで、回転子２０の軸心Ｏに沿う方向を軸方向とする。軸方向と垂直な回転子２０の断面において、回転子２０の半径に沿う方向を径方向とする。回転子２０の回転方向に沿う方向、すなわち、上記断面において軸心Ｏを中心とした円周に沿う方向を周方向とする。

図１に示すように、回転電機１００は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在となるように固定子１０の内周側に設けられた回転子２０と、を有している。固定子１０と回転子２０との間には、磁気的ギャップとなる空隙１５が形成されている。

固定子１０は、回転子２０の外周を囲むように設けられている。固定子１０は、固定子コア１１と、複数の巻線１４と、を有している。固定子コア１１は、円環状に形成されたコアバック１２と、コアバック１２から内周側に向かって突出した複数のティース１３と、を有している。複数の巻線１４は、集中巻き方式で複数のティース１３にそれぞれ巻き付けられている。図１に示す構成では、１２個のティース１３と１２個の巻線１４とが設けられている。

後述する図２に示すように、コアバック１２は、それぞれ円弧状に形成された複数のコアブロックが円環状に連結された構成を有していてもよい。また、ティース１３の個数ｎｔと巻線１４の個数ｎｃとがｎｃ≦ｎｔの関係を満たしていれば、ティース１３及び巻線１４のそれぞれの個数は上記の個数に限られない。

回転子２０は、回転子コア２１と、回転子コア２１の内部に設けられた複数の永久磁石２２と、回転子コア２１の内周側に設けられたシャフト２３と、を有している。回転子２０は、回転子コア２１の内部に複数の永久磁石２２が放射状に配置された縦埋込型の埋込磁石型回転子である。縦埋込型の埋込磁石型回転子は、スポーク型回転子と呼ばれる場合もある。

回転子２０は、永久磁石２２の個数が磁極数よりも少ないコンシクエントポール型の回転子である。回転子２０は、磁極数をｐとしたとき、ｐ／２個の永久磁石２２を有している。ここで、ｐは２以上の偶数である。図１に示す構成では、回転子２０の磁極数ｐは１０であるため、永久磁石２２の個数は５個である。

回転子コア２１は、磁性材料により形成された複数のコア板が軸方向に積層された構成を有している。回転子コア２１には、軸方向に貫通した複数の孔３０が形成されている。複数の孔３０は、回転子２０の周方向に配列している。軸方向と垂直な回転子２０の断面において、複数の孔３０のそれぞれは、長手方向が径方向に沿うように放射状に配置されている。孔３０の数は、回転子２０の磁極数と等しいｐ個である。

複数の孔３０のうちの一部の孔には、永久磁石２２が挿入されている。すなわち、複数の孔３０には、永久磁石２２が挿入された複数の第１孔３１と、永久磁石２２が挿入されていない複数の第２孔３２と、が含まれている。永久磁石２２は、複数の孔３０のうち、複数の第１孔３１のそれぞれにのみ挿入されている。第１孔３１の数及び第２孔３２の数は、いずれもｐ／２個である。図１に示す構成では、磁極数ｐが１０であるため、第１孔３１の数及び第２孔３２の数は、いずれも５個である。複数の第１孔３１と複数の第２孔３２とは、回転子２０の周方向において１つずつ交互に配列している。つまり、複数の第１孔３１と複数の第２孔３２とは、回転子２０の軸心Ｏを中心とした円周上に１つずつ交互に配列している。図１に示す構成では、第１孔３１の形状と第２孔３２の形状とが互いに異なっているが、第１孔３１の形状と第２孔３２の形状とは同一であってもよい。

第１孔３１は、径方向において外側、すなわち径方向において固定子１０側に向かって開口した外周側開口部３３と、径方向において内側、すなわち径方向においてシャフト２３側に向かって開口した内周側開口部３４と、を有している。つまり、第１孔３１は、径方向において外側及び内側の双方に開口している。

第２孔３２は、径方向において外側、すなわち径方向において固定子１０側に向かって開口した外周側開口部３５と、径方向において内側、すなわち径方向においてシャフト２３側に向かって開口した内周側開口部３６と、を有している。つまり、第２孔３２は、径方向において外側及び内側の双方に開口している。外周側開口部３５は、回転子コア２１の外周部において、周方向に沿った磁路の磁気的空隙となる。内周側開口部３６は、回転子コア２１の内周部において、周方向に沿った磁路の磁気的空隙となる。第２孔３２の周方向幅は、外周側から内周側に向かって広くなっている。ただし、第２孔３２の周方向幅は、径方向において一定であってもよい。

第２孔３２の内部は空間である。第２孔３２の内部には、樹脂、非磁性金属等の非磁性材料により形成された非磁性部材が挿入されていてもよい。回転子コア２１は、第２孔３２の内部に挿入された非磁性部材によって保持されていてもよい。

複数の第１孔３１にそれぞれ挿入されている複数の永久磁石２２は、軸方向と垂直な回転子２０の断面において放射状に配置されている。同断面において、永久磁石２２の長手方向は、回転子２０の径方向に沿っている。複数の永久磁石２２は、周方向に配列している。第２孔３２を挟んで周方向に隣り合う２つの永久磁石２２は、周方向において互いに向き合う２つの磁極面が異極となるように着磁されている。例えば、複数の永久磁石２２のそれぞれは、図１で反時計回り方向を向いた磁極面がＮ極となり、図１で時計回り方向を向いた磁極面がＳ極となるように着磁されている。永久磁石２２のそれぞれの磁化方向は、回転子２０の周方向に沿っている。永久磁石２２のそれぞれは、接着剤等を用いて、回転子コア２１に対して固定されている。

回転子コア２１は、複数のコア部４０を有している。軸方向と垂直な回転子２０の断面において、複数のコア部４０のそれぞれは、扇形状に形成されている。複数のコア部４０は、複数の第２孔３２のそれぞれを挟んで周方向に並列している。コア部４０の個数は、ｐ／２個である。図１に示す構成では、磁極数ｐが１０であるため、コア部４０の個数は５個である。周方向において隣り合う２つのコア部４０の間には、１つの第２孔３２が配置されている。言い換えれば、コア部４０のそれぞれは、周方向において互いに隣り合う２つの第２孔３２に挟まれている。

複数のコア部４０のそれぞれには、１つの第１孔３１が設けられている。つまり、複数のコア部４０のそれぞれには、１つの永久磁石２２が設けられている。軸方向と垂直な断面において、永久磁石２２の外周端は、外周側開口部３３に配置されており、コア部４０の外周端を構成している。同断面において、永久磁石２２の内周端は、内周側開口部３４に配置されており、コア部４０の内周端を構成している。

複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２の一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、永久磁石２２の他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。図１に示す構成では、第１コア部４１は、複数のコア部４０のそれぞれにおいて永久磁石２２のＳ極側に位置しており、第２コア部４２は、複数のコア部４０のそれぞれにおいて永久磁石２２のＮ極側に位置している。図１に示す構成では、５個のコア部４０が設けられているため、第１コア部４１及び第２コア部４２はそれぞれ５個ずつ設けられている。

複数のコア部４０のそれぞれにおいて、第１コア部４１と第２コア部４２とは、接着剤等を用いて永久磁石２２を挟んで貼り合わされている。第１コア部４１は、永久磁石２２のＳ極と接しているため、Ｓ極に磁化されている。第２コア部４２は、永久磁石２２のＮ極と接しているため、Ｎ極に磁化されている。

少なくとも図１に示す断面において、回転子コア２１は、環状部５０及び複数の連結部５１をさらに有している。環状部５０及び複数の連結部５１は、複数のコア部４０同士を接続するように構成されている。

環状部５０は、回転子２０の軸心Ｏを中心とした円環状の形状を有しており、複数のコア部４０よりも内周側に設けられている。環状部５０は、内側にシャフト２３が挿入されるように構成されている。シャフト２３は、回転子２０の軸心Ｏ上に配置されており、軸方向に沿って延伸している。

複数の連結部５１は、環状部５０から複数のコア部４０の第１コア部４１に向かってそれぞれ放射状に延伸している。複数の連結部５１のそれぞれの一端部は、環状部５０に接続されている。複数の連結部５１のそれぞれの他端部は、例えば、第１コア部４１の内周側端部に接続されている。ただし、複数の連結部５１のそれぞれの他端部は、第１コア部４１のうち、内周側端部以外の部分に接続されていてもよい。

複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０と複数の第１コア部４１のそれぞれとを連結している。これにより、複数の第１コア部４１は、環状部５０及び複数の連結部５１を介して、互いに磁気的に接続されている。

一方、複数のコア部４０のそれぞれの第２コア部４２に対しては、複数の連結部５１のそれぞれが直接には接続されていない。軸方向と垂直な断面において、第２コア部４２は、永久磁石２２を挟んで隣接する第１コア部４１を介してのみ、連結部５１及び環状部５０に接続されている。

図２は、本実施の形態の第１比較例に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２に示すように、本比較例の回転電機２００の回転子２０は、少なくとも、第２孔３２が外周側開口部３５及び内周側開口部３６を有していない点で、図１に示した回転電機１００の回転子２０と異なっている。本比較例の回転子２０では、第２孔３２の径方向外側は接続部２０１によって閉じられており、第２孔３２の径方向内側は接続部２０２によって閉じられている。接続部２０１及び接続部２０２は、回転子コア２１の一部であり、磁性材料により形成されている。

図３は、図２の一部を拡大して示す図である。図３では、固定子１０に鎖交して回転電機２００のトルクに寄与する有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路を通る周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。

第２孔３２の径方向外側を閉じている接続部２０１、及び第２孔３２の径方向内側を閉じている接続部２０２のそれぞれの磁気抵抗は、空隙１５の磁気抵抗よりも非常に低い。このため、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路が積極的に形成され、固定子１０に磁束を鎖交させる磁路が形成されにくくなる。これにより、永久磁石２２の使用量に対して、接続部２０２又は接続部２０１を通る周方向漏洩磁束Φ２が相対的に多くなってしまうため、空隙１５を通って固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１が少なくなってしまう。したがって、図２及び図３に示す第１比較例の構成では、回転電機２００のトルク出力を向上させるのが困難であった。

図４は、本実施の形態の第２比較例に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図４に示すように、本比較例の回転電機３００の回転子２０は、図１に示した回転子２０と同様に、第２孔３２が外周側開口部３５及び内周側開口部３６を有している。ただし、本比較例の回転子２０では、図１に示した回転子２０と異なり、環状部５０と複数の第１コア部４１とをそれぞれ連結する複数の連結部５１が形成されていない。

図５は、図４の一部を拡大して示す図である。図５では、図３と同様に、有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。図５に示すように、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路は、第２孔３２を必ず通過するため、周方向の閉磁路の磁気抵抗が高くなる。これにより、周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるとともに、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１を増加させることができる。特に、第２孔３２の周方向幅が内周側ほど広くなっている場合、回転子コア２１の内周寄りにおける周方向漏洩磁束Φ２を効果的に減少させることができる。

しかしながら、図４及び図５に示す第２比較例の構成では、環状部５０と複数の第１コア部４１とを連結する複数の連結部５１が形成されていないため、回転子コア２１とシャフト２３との間でトルクを伝達するのが困難であった。

これに対し、図１に示す回転電機１００では、環状部５０と複数の第１コア部４１とが複数の連結部５１によってそれぞれ物理的に連結されている。このため、回転子コア２１とシャフト２３との間でトルクを確実に伝達することができる。

図６は、本実施の形態の前提となる別の回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図６に示すコア部４０及び第２孔３２の形状は、図１に示すコア部４０及び第２孔３２の形状と異なっている。図６に示す構成では、コア部４０の第１コア部４１は、回転子２０の軸心Ｏを中心とした部分円筒面状の内周面４１ａを内周端に有している。同様に、コア部４０の第２コア部４２は、回転子２０の軸心Ｏを中心とした部分円筒面状の内周面４２ａを内周端に有している。連結部５１は、第１コア部４１の内周面４１ａのうち永久磁石２２寄りの位置に接続されている。

図１に示す構成では、連結部５１と第１コア部４１との接合部分において連結部５１の側面と第１コア部４１の側面とがなす角度θ１は、鈍角になっている。これに対し、図６に示す構成では、連結部５１と第１コア部４１との接合部分において連結部５１の側面と第１コア部４１の内周面４１ａとがなす角度θ２は、鈍角ではあるが角度θ１よりも小さくなっている。連結部５１と第１コア部４１との接合部分における応力集中を避けるためには、図１に示す構成のように、連結部５１の側面と第１コア部４１の側面とがなす角度θ１は、鈍角であり、かつ、より大きい角度であることが望ましい。

図６では、図３と同様に、有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。図６に示すように、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路は、連結部５１及び環状部５０を通る。また、図１に示す構成においても同様に、回転子コア２１内において閉じた周方向の閉磁路は、連結部５１及び環状部５０を通る。これにより、図１及び図６に示す構成によれば、少なくとも回転子コア２１の外周寄りにおいて、周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。このため、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１を増加させることができる。

また、図１及び図６に示す構成では、同極に磁化されている複数の第１コア部４１同士が連結部５１及び環状部５０を介して連結されているため、連結部５１及び環状部５０を通る周方向漏洩磁束Φ２をも減少させることができる。これにより、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１をさらに増加させることができる。したがって、図１及び図６に示すような本実施の形態の前提となる回転電機１００によれば、図２及び図３に示す第１比較例の回転電機２００と比較して、トルク出力を向上させることができる。

図７は、本実施の形態の前提となる回転電機により得られるトルクと、第１比較例の回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。グラフの縦軸は、第１比較例の回転電機２００により得られるトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。図７中の「図２の構成」は、第１比較例の回転電機２００を表しており、「図１の構成」は、本実施の形態の前提となる回転電機１００を表している。

図７に示すように、第１比較例の回転電機２００により得られるトルクを１とすると、本実施の形態の前提となる回転電機１００により得られるトルクは約３．６６である。したがって、本実施の形態の前提となる回転電機１００では、第１比較例の回転電機２００よりも高いトルクが得られることが分かる。

図８は、本実施の形態に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図８では図示していないが、回転子２０の外周側には、空隙１５を介して固定子１０が設けられている。図８に示すように、本実施の形態の回転子２０では、連結部５１の周方向幅が回転子２０の径方向において不均一になっている。

図８に示す断面において、連結部５１は、１つの連結路５１ａを有している。連結路５１ａは、連結部５１に形成される磁路の経路を構成する。図１５を用いて後述するように、連結部５１は、互いに並列に設けられた複数の連結路５１ａ、５１ｃを有していてもよい。

ここで、図８に示す断面における連結路５１ａの幅について、図２８を参照して説明する。図２８は、連結路の幅について説明する図である。連結路５１ａの幅は、連結路５１ａの中央線５１ａ１上の各点において決められる。中央線５１ａ１は、連結路５１ａの中央を通って環状部５０と第１コア部４１とを結ぶ線である。

中央線５１ａ１上の任意の点Ｐ０における連結路５１ａの幅をｔ０とする。点Ｐ０における連結路５１ａの幅ｔ０は、点Ｐ０を通りかつ連結路５１ａの一方の側面５１ａ２と他方の側面５１ａ３とを結ぶ直線のうち、長さが最短となる直線の長さである。中央線５１ａ１上の全ての点における連結路５１ａの幅のうち、最も狭い幅をｔ１ａとする。つまり、幅ｔ１ａは、連結路５１ａにおける最も幅が狭い部分の幅となる。

連結部５１が有する少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和をｔ１とする。図８に示す構成では、連結部５１が有する連結路５１ａの数が１つであるため、幅の和ｔ１は幅ｔ１ａに等しい（ｔ１＝ｔ１ａ）。

図８に示す断面において、連結部５１の内周部と環状部５０の外周部との間の円弧状の境界のことを、以下、接合境界５１ｂという。接合境界５１ｂの周方向幅、すなわち、円弧に沿った接合境界５１ｂの長さｔ２は、軸心Ｏを中心とした半径Ｒｍｉｎの円のうち、連結部５１と重なる円弧の長さに相当する。半径Ｒｍｉｎは、軸心Ｏを中心とした連結部５１の最小半径である。

連結部５１が有する少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短くなっている（ｔ１＜ｔ２）。

ここで、図８に示す回転子２０の外周部は、軸方向と垂直な断面において非真円状の形状を有している。第１コア部４１及び第２コア部４２のそれぞれの外周面は、回転子２０の軸心とは異なる位置を中心とした円弧状に形成されている。回転子コア２１に外接する外接円の半径をｒ１とし、第１コア部４１の外周面の半径をｒ２とし、第２コア部４２の外周面の半径をｒ３とすると、ｒ１＞ｒ２＝ｒ３の関係が満たされている。回転子２０がこのような形状を有することによって、コギングトルク及びトルクリップルが低減される。ただし、本実施の形態の回転子２０は、図１等に示した回転子２０と同様に、軸方向と垂直な断面において真円状の形状を有していてもよい。

図９は、図１に示す構成の回転子において回転時に連結部に生じる最大応力と、図８に示す構成の回転子において回転時に連結部に生じる最大応力と、を示すグラフである。グラフの縦軸は、図８に示す構成の回転子２０において回転時に連結部５１に生じる最大応力を１として規格化した応力［ｐ．ｕ．］を表している。

図９に示すように、図８に示す構成の回転子２０において回転時に連結部５１に生じる最大応力を１とすると、図１に示す構成の回転子２０において回転時に連結部５１に生じる最大応力は約２．０である。したがって、図８に示す構成では、図１に示す構成と比較して、連結部５１に生じる最大応力を低減でき、応力集中を緩和できることが分かる。

連結部５１の周方向幅が狭くなれば、連結部５１の磁気抵抗が増加するため、周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。しかしながら、回転子２０の回転時には、環状部５０と連結部５１との接合境界５１ｂに大きい応力が生じるため、接合境界５１ｂの周方向幅を狭くすることは困難である。

図８に示す本実施の形態の構成では、接合境界５１ｂの長さｔ２は、連結部５１が有する少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１よりも長くなっている。これにより、環状部５０と連結部５１との間の接合境界５１ｂの周方向幅を広くすることができるため、接合境界５１ｂにおける応力集中を緩和することができる。したがって、図８に示す本実施の形態の構成によれば、回転子２０の強度を向上させることができる。

一方で、連結部５１のうち接合境界５１ｂから離れた部分では、連結部５１の周方向幅を狭くすることができる。これにより、連結部５１の磁気抵抗を増加させることができるため、周方向漏洩磁束Φ２を低減することができる。したがって、図８に示す本実施の形態の構成によれば、図１及び図６に示すような本実施の形態の前提となる回転電機１００と比較して、有効磁束Φ１をさらに増加させることができ、回転電機のトルクをさらに向上させることができる。

磁路を通る磁束量は、当該磁路の一連の経路の中で最も狭い幅によって決まる。具体的には、連結路５１ａにおける最も幅が狭い部分において磁束密度飽和が発生し、透磁率が低くなるため、磁束が通りにくくなる。したがって、連結部５１を通る磁束量を低減するためには、連結路５１ａの幅はできるだけ狭い方が望ましい。

他方、回転子コア２１の中で、構造上、強度に関する危険断面は、環状部５０の外周部と連結部５１との間の円弧状の接合境界５１ｂとなる。したがって、回転子コア２１の強度を高めるためには、接合境界５１ｂの長さはできるだけ長い方が好ましい。

以上から、強度を高めるために接合境界５１ｂの長さをできるだけ長くしつつ、連結部５１を通る磁束量を低減するために連結路５１ａの最も幅が狭い部分の幅を狭くすることによって、強度を高めつつ漏れ磁束を低減できる。このことから、少なくとも１つの連結路５１ａのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、少なくとも、接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短くなっている。

また、各連結路５１ａにおける最も幅が狭い部分の幅ｔ１ａは、回転子コア２１を構成する電磁鋼板の厚さ以上であることが望ましい。また、接合境界５１ｂの長さｔ２は、磁極数をｐとしたとき、半径Ｒｍｉｎの円周の長さをｐ／２で除した長さまで広げることができる。

このように、少なくとも１つの連結路５１ａのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１と、接合境界５１ｂの長さｔ２と、を比較することにより、周方向漏洩磁束Φ２を低減させつつ、接合境界５１ｂにおける応力集中を緩和することができる構造を実現できる。

すなわち、図８に示す本実施の形態の構成によれば、回転電機のトルク向上と回転子２０の強度向上とを両立させることができる。

図１０は、本実施の形態の第３比較例に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１０に示すように、第３比較例の回転子２０では、連結部５１の周方向幅は、内周側から外周側に向かって広くなっている。

図１１は、図８に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、図１０に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。グラフの縦軸は、図８に示す構成の回転子２０を備えた回転電機により得られるトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。

図１１に示すように、図８に示す構成の回転子２０を備えた回転電機により得られるトルクを１とすると、図１０に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクは０．９６である。したがって、図８に示す構成の回転子２０を備えた本実施の形態の回転電機では、図１０に示す構成の回転子２０を備えた第３比較例の回転電機と比較して、高い平均トルクが得られることが分かる。

図１２は、本実施の形態の変形例１－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１３は、図１２の一部を拡大して示す図である。図１２及び図１３に示すように、本変形例の環状部５０は、複数の突起５２を有している。複数の突起５２は、環状部５０の内周面に形成され、内周側に突出している。複数の突起５２のそれぞれは、環状部５０に挿入されたシャフト２３の外周面に接触しており、シャフト２３によって押し潰されている。シャフト２３は、真円状の断面形状を有している。

なお、図１２及び図１３に示されている複数の突起５２のそれぞれの形状は、環状部５０に挿入されたシャフト２３によって押し潰される前のものである。環状部５０にシャフト２３が押し潰される前には、複数の突起５２のそれぞれは、例えば四角形状の断面形状を有している。ただし、複数の突起５２のそれぞれの形状は、どのような形状であってもよい。

複数の突起５２のそれぞれは、回転子２０の周方向において、連結部５１のうち少なくとも接合境界５１ｂからずれた位置に配置されている。つまり、回転子２０の径方向に沿って見たとき、複数の突起５２のそれぞれは、複数の接合境界５１ｂのいずれとも重ならないように配置されている。

環状部５０は、少なくとも１つの突起５２をそれぞれ有する複数の突起群５３を有している。図１２及び図１３に示す構成では、複数の突起群５３のそれぞれは、２つの突起５２を有している。複数の突起群５３は、周方向に配列している。回転子２０の磁極数をｐとしたとき、突起群５３の数はｐ／２である。つまり、突起群５３の数は、連結部５１の数と同数である。複数の突起群５３のそれぞれは、周方向において、互いに隣り合う２つの連結部５１の間に設けられている。周方向における突起群５３の中心部と、周方向における接合境界５１ｂの中心部と、のなす角をβとすると、β＞０となる。複数の突起群５３は、必ずしも等間隔で配置されていなくてもよい。

例えば、回転子２０の極対数をＰとすると（Ｐ＝２×ｐ）、環状部５０は、回転子２０の軸心Ｏを中心とした角度範囲３６０／Ｐ度毎に、１つの突起群５３を有している。言い換えれば、環状部５０は、回転子２０の軸心Ｏを中心とした角度範囲３６０／Ｐ度毎に、Ｎ個の突起５２を有している。ここで、Ｎは１以上の整数である。

回転子２０の製造工程において環状部５０にシャフト２３が挿入されると、環状部５０はシャフト２３から応力を受ける。一方、回転子２０の回転時には、接合境界５１ｂには他の部分よりも大きい応力が生じる。このため、回転子２０の回転時には、接合境界５１ｂに降伏点以上の応力が生じる可能性がある。

これに対し、本変形例の環状部５０には、シャフト２３からの応力を受ける突起５２が、接合境界５１ｂからずれた位置に設けられている。これにより、接合境界５１ｂはシャフト２３からの応力を受けにくくなるため、接合境界５１ｂにおける応力集中を緩和することができる。したがって、接合境界５１ｂに生じる応力を降伏点未満にすることが可能となるため、回転子２０の強度を向上させることができる。

また、本変形例では、環状部５０の内周面に複数の突起５２が設けられているため、シャフト２３から受ける応力を複数の突起５２のそれぞれに集中させることができる。これにより、突起５２が形成されていない部分において、環状部５０の径方向厚さを薄くすることができる。このため、周方向漏洩磁束Φ２をさらに減少させることができ、有効磁束Φ１をさらに増加させることができる。したがって、本変形例によれば、回転電機のトルクをさらに向上させることができる。

さらに、本変形例では、シャフト２３を環状部５０に圧入する際に必要となる締め代公差を緩和することができる。

図１４は、本実施の形態の変形例１－２に係る回転電機のシャフトを軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１４に示すように、シャフト２３の外周面には、複数の突起２４が形成されている。複数の突起２４のそれぞれは、シャフト２３の外周面から外周側に突出し、環状部５０（図１４では図示せず）の内周面に接触している。環状部５０の内周面は、例えば真円状の断面形状を有している。

つまり、変形例１－１では、環状部５０の内周面に突起５２が形成されているのに対し、本変形例では、シャフト２３の外周面に突起２４が形成されている。複数の突起２４のそれぞれは、回転子２０の周方向において、複数の接合境界５１ｂのそれぞれからずれた位置に配置されるのが望ましい。本変形例によっても、変形例１－１と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在となるように固定子１０の内周側に設けられた回転子２０と、を備えている。回転子２０は、回転子コア２１と、回転子コア２１に設けられた複数の永久磁石２２と、回転子コア２１の中心部に固定され回転子２０の軸方向に延伸したシャフト２３と、を有している。回転子コア２１には、回転子２０の周方向に配列した複数の孔３０が形成されている。複数の孔３０は、複数の第１孔３１と、複数の第２孔３２と、を含んでいる。複数の永久磁石２２のそれぞれは、複数の孔３０のうち複数の第１孔３１のそれぞれにのみ挿入されている。複数の第１孔３１及び複数の第２孔３２は、周方向において１つずつ交互に配列している。回転子コア２１は、複数の第２孔３２のそれぞれを挟んで周方向に配列した複数のコア部４０を有している。複数の永久磁石２２は、周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されている。複数のコア部４０のそれぞれは、複数の永久磁石２２のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、複数の永久磁石２２のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。回転子コア２１は、軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有している。第１回転子コアは、環状部５０と、複数の連結部５１と、を有している。環状部５０は、複数のコア部４０よりも内周側に設けられ、シャフト２３が挿入されるように構成されている。複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０と、複数のコア部４０のそれぞれの第１コア部４１と、を連結している。複数の連結部５１のそれぞれは、少なくとも１つの連結路５１ａを有している。少なくとも１つの連結路５１ａのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、環状部５０と複数の連結部５１のそれぞれとの間の円弧状の接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短い。ここで、図８に断面を示す回転子コア２１は、第１回転子コアの一例である。環状部５０は、第１環状部の一例である。複数の連結部５１は、複数の第１連結部の一例である。

この構成によれば、同極に磁化されている複数の第１コア部４１同士が環状部５０及び複数の連結部５１を介して連結されているため、環状部５０及び複数の連結部５１を通る周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。したがって、回転電機のトルク出力を向上させることができる。

また、この構成によれば、環状部５０と連結部５１との間の接合境界５１ｂの長さを長くすることができるため、接合境界５１ｂにおける応力集中を緩和することができる。したがって、回転子２０の強度を向上させることができる。

また、この構成によれば、連結部５１のうち接合境界５１ｂから離れた部分では、連結部５１の周方向幅を狭くすることができるため、連結部５１の磁気抵抗を増加させることができる。したがって、周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるため、回転電機のトルク出力をさらに向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、環状部５０は、環状部５０の内周面に形成されシャフト２３の外周面に接触した突起５２を有している。この構成によれば、シャフト２３から受ける応力を突起５２に集中させることができ、環状部５０の径方向厚さを薄くすることができる。したがって、周方向漏洩磁束Φ２をさらに減少させることができるため、回転電機のトルクをさらに向上させることができる。また、この構成によれば、シャフト２３を環状部５０に圧入する際に必要となる締め代公差を緩和することができる。

本実施の形態に係る回転電機において、突起５２は、周方向において複数の連結部５１のそれぞれからずれた位置に配置されている。この構成によれば、環状部５０と連結部５１との接合境界５１ｂがシャフト２３から応力を受けにくくなり、接合境界５１ｂに生じる応力を降伏点未満にすることが可能となるため、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機では、軸方向と垂直な断面において、環状部５０は、環状部５０の内周面に形成されシャフト２３の外周面に接触した少なくとも１つの突起５２をそれぞれ有する複数の突起群５３を有している。複数の突起群５３のそれぞれは、周方向において、複数の連結部５１のうち互いに隣り合う２つの連結部５１の間に設けられている。この構成によれば、環状部５０と連結部５１との接合境界５１ｂがシャフト２３から応力を受けにくくなり、接合境界５１ｂに生じる応力を降伏点未満にすることが可能となる。したがって、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、シャフト２３は、シャフト２３の外周面に形成され環状部５０の内周面に接触した突起２４を有している。この構成によれば、シャフト２３を環状部５０に圧入する際に必要となる締め代公差を緩和することができる。

本実施の形態に係る回転電機において、第２孔３２の周方向幅は、外周側から内周側に向かって広くなっている。この構成によれば、回転子２０の内周側における周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるため、回転電機のトルク低下を抑制できる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る回転電機について説明する。図１５は、本実施の形態に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図示していないが、回転子２０の外周側には、空隙１５を介して固定子１０が設けられている。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１５に示すように、複数の連結部５１のそれぞれは、互いに並列に設けられた複数の連結路５１ａ、５１ｃを有している。複数の連結路５１ａ、５１ｃは、１つの連結部５１に形成される磁路の複数の経路をそれぞれ構成する。軸方向と垂直な断面において、複数の連結部５１のそれぞれには、非磁性孔５４が形成されている。非磁性孔５４は、互いに隣り合う２つの連結路５１ａ、５１ｃの間に形成されている。非磁性孔５４の断面形状は、どのような形状であってもよい。非磁性孔５４の内部は空間であってもよいし、非磁性材料によって満たされていてもよい。

連結路５１ａの幅ｔ１ａは、径方向において一定である。すなわち、連結路５１ａにおける最も幅が狭い部分の幅は、ｔ１ａである。同様に、連結路５１ｃの幅ｔ１ｃは、径方向において一定である。すなわち、連結路５１ｃにおける最も幅が狭い部分の幅は、ｔ１ｃである。複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、幅ｔ１ａと幅ｔ１ｃとの和となる（ｔ１＝ｔ１ａ＋ｔ１ｃ）。複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短くなっている（ｔ１＜ｔ２）。

図１６は、本実施の形態の変形例２－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１６に示すように、連結部５１が有する２つの連結路５１ａ、５１ｃは、互いに平行に延伸している。非磁性孔５４は、連結部５１の延伸方向に沿って直線状に延伸している。本変形例においても、複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短くなっている。

既に説明したように、上記実施の形態１によれば、回転電機のトルク向上と回転子２０の強度向上とを両立させることができる。しかしながら、回転電機がより高速回転域で用いられる場合を想定すると、接合境界５１ｂにさらに大きな応力が発生することから、連結部５１の周方向幅をさらに広げる必要がある。ただし、連結部５１の周方向幅を広げると、周方向漏洩磁束Φ２が増加してしまう。そこで、本願発明者らは、連結部５１に非磁性孔５４を設けることにより、周方向漏洩磁束Φ２の増加を抑えつつ、連結部５１の周方向幅を広げることができると考えた。

図１７は、図１６に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、図１０に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。グラフの縦軸は、図１６に示す構成の回転子２０を備えた回転電機により得られるトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。ここで、図１６に示す回転子２０は、連結部５１に非磁性孔５４が形成されていることを除き、図１０に示す回転子２０と同様の構成を有している。

図１７に示すように、図１６に示す構成の回転子２０を備えた回転電機により得られるトルクを１とすると、図１０に示す構成の回転子２０を備えた回転電機により得られるトルクは約０．９８である。したがって、図１６に示す構成の回転子２０を備えた変形例２－１の回転電機では、図１０に示す構成の回転子２０を備えた第３比較例の回転電機と比較して、高い平均トルクが得られることが分かる。

図１８は、本実施の形態の変形例２－２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１８に示すように、本変形例の回転子２０は、軸方向と垂直な断面において、非磁性孔５４が円形の締結孔５５を一部に有している点で、図１６に示した構成と異なっている。締結孔５５は、ボルト等の締結部材を軸方向に貫通させるように構成されている。非磁性孔５４は、連結部５１の延伸方向に沿って延伸している。

軸方向と垂直な断面において、連結部５１は、非磁性孔５４を挟んで互いに対向する一対の縁部５４ａ、５４ｂを有している。縁部５４ａ及び縁部５４ｂのそれぞれは、非磁性孔５４の延伸方向に沿って直線状に形成されている。軸方向と垂直な断面において、縁部５４ａの一部には、円弧状に凹んだ凹部５４ｃが形成されている。同断面において、縁部５４ｂの一部には、凹部５４ｃと同心かつ凹部５４ｃと同一半径の円弧状に凹んだ凹部５４ｄが形成されている。凹部５４ｃ及び凹部５４ｄのそれぞれは、円形の締結孔５５の縁部の一部を構成している。

軸方向と垂直な断面において、連結部５１は、非磁性孔５４の縁部５４ａ側に配置された第１サブ連結部５６と、非磁性孔５４の縁部５４ｂ側に配置された第２サブ連結部５７と、を有している。第１サブ連結部５６は、図１６に示す構成の連結路５１ａに相当するものである。第２サブ連結部５７は、図１６に示す構成の連結路５１ｃに相当するものである。第１サブ連結部５６及び第２サブ連結部５７のそれぞれは、非磁性孔５４の延伸方向すなわち連結部５１の延伸方向に沿って、環状部５０から第１コア部４１まで延伸している。第１サブ連結部５６の一部は、凹部５４ｃに沿って外側に湾曲している。第２サブ連結部５７の一部は、凹部５４ｄに沿って外側に湾曲している。つまり、第１サブ連結部５６の一部及び第２サブ連結部５７の一部はいずれも、締結孔５５を迂回するように締結孔５５を挟んで両側に湾曲している。これにより、第１サブ連結部５６及び第２サブ連結部５７のそれぞれの周方向幅は、回転子２０の径方向において一定になっている。したがって、周方向漏洩磁束Φ２の磁路における磁気抵抗は、図１６に示した構成とほとんど変わらない。本変形例によっても、図１５及び図１６に示す構成と同様の効果が得られる。

図１９は、本実施の形態の変形例２－３に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１９に示すように、本変形例の回転子２０は、複数の連結部５１に代えて複数の連結部５８を回転子コア２１が有している点で、図１８に示した変形例２－２の回転子２０と異なっている。複数の連結部５８は、環状部５０と複数の第２コア部４２とをそれぞれ連結している。つまり、本変形例では、複数の第２コア部４２は、軸方向と垂直な断面において、環状部５０及び複数の連結部５８を介して磁気的に接続されている。

一方、複数の第１コア部４１に対しては、複数の連結部５８のそれぞれが直接には接続されていない。第１コア部４１は、軸方向と垂直な断面において、永久磁石２２を挟んで隣接する第２コア部４２を介してのみ、連結部５８及び環状部５０に接続されている。

軸方向と垂直な断面において、連結部５８には、図１８に示した変形例２－２の連結部５１と同様に、円形の締結孔６０を一部に有する非磁性孔５９が形成されている。本変形例の回転子コア２１に対する締結孔６０の相対的な位置は、変形例２－２の回転子コア２１に対する締結孔５５の相対的な位置とは異なっている。本変形例の締結孔６０と、変形例２－２の締結孔５５とは、永久磁石２２を中心として、互いに対称となる位置に配置されている。

また、連結部５８は、変形例２－２の連結部５１と同様に、縁部５４ａ、縁部５４ｂ、凹部５４ｃ、凹部５４ｄ、第１サブ連結部５６及び第２サブ連結部５７を有している。第１サブ連結部５６及び第２サブ連結部５７のそれぞれの周方向幅は、回転子２０の径方向において一定になっている。本変形例によっても、図１５及び図１６に示す構成と同様の効果が得られる。

図２０は、本実施の形態の変形例２－４に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。図２０に示すように、本変形例の回転子２０は、第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２が軸方向において互いに重なって配置された回転子コア２１と、軸方向において回転子コア２１の外側に配置された一対の端板７０、８０と、を有している。

第１回転子コア２１－１は、図１８に示した構成と同様の断面形状を有している。第２回転子コア２１－２は、図１９に示した構成と同様の断面形状を有している。第１回転子コア２１－１と第２回転子コア２１－２とは、回転子２０の軸方向において、それぞれのコア部４０同士が軸方向に重なりかつ締結孔５５と締結孔６０とが軸方向に重ならないように、互いに積層されている。第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２は、軸方向において一対の端板７０、８０によって挟まれている。第１回転子コア２１－１の連結部５１の軸方向一端は、端板７０に接続されている。第２回転子コア２１－２の連結部５８の軸方向一端は、端板８０に接続されている。

端板７０及び端板８０のそれぞれは、円板状の形状を有している。端板７０には、周方向に並列した複数の締結孔７１が形成されている。締結孔７１の個数は、第１回転子コア２１－１に形成された締結孔５５の個数と、第２回転子コア２１－２に形成された締結孔６０の個数と、の和に等しい。

端板８０には、周方向に並列した複数の締結孔８１が形成されている。締結孔８１の個数は、締結孔７１の個数に等しい。締結孔７１及び締結孔８１のそれぞれは、ボルト等の締結部材８２が挿入されるように構成されている。

端板７０、第１回転子コア２１－１、第２回転子コア２１－２及び端板８０は、複数の締結部材８２によって締結されている。図２０では、１本の締結部材８２のみを示している。

ある１本の締結部材８２は、端板７０の締結孔７１、第１回転子コア２１－１の締結孔５５、及び端板８０の締結孔８１に挿入され、端板７０、第１回転子コア２１－１の連結部５１、及び端板８０を締結している。この締結部材８２は、第２回転子コア２１－２の締結孔６０には挿入されていない。

別の１本の締結部材８２は、端板７０の締結孔７１、第２回転子コア２１－２の締結孔６０、及び端板８０の締結孔８１に挿入され、端板７０、第２回転子コア２１－２の連結部５８、及び端板８０を締結している。この締結部材８２は、第１回転子コア２１－１の締結孔５５には挿入されていない。

端板７０、第１回転子コア２１－１、第２回転子コア２１－２及び端板８０が複数の締結部材８２によって締結されることにより、回転子２０が軸方向に強固に固定される。

図２０に示す構成では、１つの第１回転子コア２１－１と１つの第２回転子コア２１－２とが軸方向に積層されているが、１つ又は複数の第１回転子コア２１－１と、１つ又は複数の第２回転子コア２１－２と、が軸方向に交互に積層されていてもよい。

本変形例では、軸方向の構造を考慮すると、全ての第１コア部４１及び全ての第２コア部４２が、連結部５１、連結部５８及び環状部５０に連結されている。これにより、回転子コア２１を一体化することができるため、回転子２０全体の強度を向上させることが可能となる。

一方で、軸方向と垂直な断面では、第１コア部４１及び第２コア部４２のいずれか一方のみが、連結部５１又は連結部５８に接続されている。このため、周方向漏洩磁束Φ２が大きく増加することはない。したがって、本変形例によれば、回転電機のトルクの低減を抑えつつ、回転子２０の強度を向上させることができる。

図２１は、本実施の形態の変形例２－５に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。図２１に示すように、本変形例の回転子２０の回転子コア２１は、第１回転子コア２１－１、第３回転子コア２１－３及び第２回転子コア２１－２が軸方向において互いに重なって配置された構成を有している。端板７０、第１回転子コア２１－１、第３回転子コア２１－３、第２回転子コア２１－２及び端板８０は、軸方向においてこの順に積層されている。

第１回転子コア２１－１は、図１８に示した構成と同様の断面形状を有している。第２回転子コア２１－２は、図１９に示した構成と同様の断面形状を有している。第３回転子コア２１－３は、第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２と同様に、複数のコア部４０及び環状部５０を有している。第３回転子コア２１－３には、連結部５１及び連結部５８が設けられていない。このため、第３回転子コア２１－３の複数のコア部４０のそれぞれは、軸方向と垂直な断面において、環状部５０から離れている。第１回転子コア２１－１、第３回転子コア２１－３及び第２回転子コア２１－２は、軸方向において一対の端板７０、８０によって挟まれている。

端板７０、第１回転子コア２１－１、第３回転子コア２１－３、第２回転子コア２１－２及び端板８０は、複数の締結部材８２によって締結されている。図２１では、１本の締結部材８２のみを示している。

ある１本の締結部材８２は、端板７０の締結孔７１、第１回転子コア２１－１の締結孔５５、及び端板８０の締結孔８１に挿入され、端板７０、第１回転子コア２１－１及び端板８０を締結している。この締結部材８２は、第２回転子コア２１－２の締結孔６０には挿入されていない。第３回転子コア２１－３には、この締結部材８２が挿入されるべき締結孔は形成されていない。

別の１本の締結部材８２は、端板７０の締結孔７１、第２回転子コア２１－２の締結孔６０、及び端板８０の締結孔８１に挿入され、端板７０、第２回転子コア２１－２及び端板８０を締結している。この締結部材８２は、第１回転子コア２１－１の締結孔５５には挿入されていない。第３回転子コア２１－３には、この締結部材８２が挿入されるべき締結孔は形成されていない。

複数の締結部材８２によって締結されることにより、端板７０、第１回転子コア２１－１、第３回転子コア２１－３、第２回転子コア２１－２及び端板８０が軸方向に強固に固定される。

図２１に示す構成では、１つの第１回転子コア２１－１と、１つの第３回転子コア２１－３と、１つの第２回転子コア２１－２とが軸方向に積層されている。しかしながら、１つ又は複数の第１回転子コア２１－１と、１つ又は複数の第３回転子コア２１－３と、１つ又は複数の第２回転子コア２１－２と、が軸方向に順次積層されていてもよい。

軸方向に隣り合う第１回転子コア２１－１と第２回転子コア２１－２との間には、第３回転子コア２１－３が配置されるのが望ましい。このようにすれば、第１回転子コア２１－１の連結部５１と、第２回転子コア２１－２の連結部５８とが、軸方向において第３回転子コア２１－３を挟んで分離される。このため、第１回転子コア２１－１と第２回転子コア２１－２との間の軸方向における漏洩磁束を減少させることができる。

本変形例では、軸方向の構造を考慮すると、全ての第１コア部４１及び全ての第２コア部４２が、連結部５１、連結部５８及び環状部５０に連結されている。これにより、回転子コア２１を一体化することができるため、回転子２０全体の強度を向上させることが可能となる。

第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２では、軸方向と垂直な断面において、第１コア部４１及び第２コア部４２のいずれか一方のみが、連結部５１又は連結部５８に接続されている。また、第３回転子コア２１－３では、軸方向と垂直な断面において、第１コア部４１及び第２コア部４２の双方が環状部５０から離れている。このため、周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。

したがって、本変形例によれば、回転電機のトルクの低減を抑えつつ、回転子２０の強度を向上させることができる。

図２２は、本実施の形態の変形例２－６に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２２に示すように、複数の連結部５１のそれぞれは、複数の連結路５１ａ、５１ｃを有している。軸方向と垂直な断面において、複数の連結部５１のそれぞれには、非磁性孔５４が形成されている。非磁性孔５４は、互いに隣り合う２つの連結路５１ａ、５１ｃの間に形成されている。

連結路５１ａの幅ｔ１ａは、径方向において一定である。すなわち、連結路５１ａにおける最も幅が狭い部分の幅は、ｔ１ａである。同様に、連結路５１ｃの幅ｔ１ｃは、径方向において一定である。すなわち、連結路５１ｃにおける最も幅が狭い部分の幅は、ｔ１ｃである。複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、幅ｔ１ａと幅ｔ１ｃとの和となる（ｔ１＝ｔ１ａ＋ｔ１ｃ）。複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短くなっている（ｔ１＜ｔ２）。

図２３は、本実施の形態の変形例２－７に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２３に示すように、複数の連結部５１のそれぞれは、複数の連結路５１ａ、５１ｃを有している。軸方向と垂直な断面において、複数の連結部５１のそれぞれには、非磁性孔５４が形成されている。非磁性孔５４は、互いに隣り合う２つの連結路５１ａ、５１ｃの間に形成されている。

連結路５１ａにおける最も幅が狭い部分の幅は、ｔ１ａである。連結路５１ｃにおける最も幅が狭い部分の幅は、ｔ１ｃである。複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、幅ｔ１ａと幅ｔ１ｃとの和となる（ｔ１＝ｔ１ａ＋ｔ１ｃ）。本変形例においても、複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短くなっている（ｔ１＜ｔ２）。

ここで、軸方向と垂直な断面において、回転子２０の軸心Ｏを中心として複数の永久磁石２２に内接する内接円を円Ｃ１とする。このとき、本変形例の非磁性孔５４は、円Ｃ１よりも外周側に配置されている。例えば、非磁性孔５４は、円Ｃ１よりも内周側には存在せず、円Ｃ１よりも外周側のみに存在している。

本変形例では、連結部５１と環状部５０との接合境界５１ｂの周方向幅を広くすることができるため、接合境界５１ｂにおける応力集中を緩和することができる。また、永久磁石２２の内周端よりも内周側において、連結部５１の強度を向上させることができる。

図２４は、図２２に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、図２３に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクと、を示すグラフである。グラフの縦軸は、図２２に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。

図２４に示すように、図２２に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクを１とすると、図２３に示す構成の回転子を備えた回転電機により得られるトルクは約０．９９５である。したがって、図２３に示す本変形例に係る回転電機によれば、図２２に示す変形例２－６に係る回転電機と同等の平均トルクが得られることが分かる。すなわち、本変形例によれば、回転電機のトルクの低下を抑えつつ、回転子２０の強度を向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在となるように固定子１０の内周側に設けられた回転子２０と、を備えている。回転子２０は、回転子コア２１と、回転子コア２１に設けられた複数の永久磁石２２と、回転子コア２１の中心部に固定され回転子２０の軸方向に延伸したシャフト２３と、を有している。回転子コア２１には、回転子２０の周方向に配列した複数の孔３０が形成されている。複数の孔３０は、複数の第１孔３１と、複数の第２孔３２と、を含んでいる。複数の永久磁石２２のそれぞれは、複数の孔３０のうち複数の第１孔３１のそれぞれにのみ挿入されている。複数の第１孔３１及び複数の第２孔３２は、周方向において１つずつ交互に配列している。回転子コア２１は、複数の第２孔３２のそれぞれを挟んで周方向に配列した複数のコア部４０を有している。複数の永久磁石２２は、周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されている。複数のコア部４０のそれぞれは、複数の永久磁石２２のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、複数の永久磁石２２のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。回転子コア２１は、軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有している。第１回転子コアは、環状部５０と、複数の連結部５１と、を有している。環状部５０は、複数のコア部４０よりも内周側に設けられ、シャフト２３が挿入されるように構成されている。複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０と、複数のコア部４０のそれぞれの第１コア部４１と、を連結している。複数の連結部５１のそれぞれは、複数の連結路５１ａ、５１ｃを有している。複数の連結路５１ａ、５１ｃのそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和ｔ１は、環状部５０と複数の連結部５１のそれぞれとの間の円弧状の接合境界５１ｂの長さｔ２よりも短い。複数の連結路５１ａ、５１ｃのうち互いに隣り合う２つの連結路５１ａ、５１ｃの間には、非磁性孔５４が形成されている。ここで、環状部５０は、第１環状部の一例である。複数の連結部５１は、複数の第１連結部の一例である。

この構成によれば、同極に磁化されている複数の第１コア部４１同士が環状部５０及び複数の連結部５１を介して連結されているため、環状部５０及び複数の連結部５１を通る周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。したがって、この構成によれば、回転電機のトルク出力を向上させることができる。

また、この構成によれば、連結部５１に非磁性孔５４が形成されているため、連結部５１を通る周方向漏洩磁束Φ２の増加を抑えつつ、連結部５１の周方向幅を広げることができる。したがって、この構成によれば、有効磁束Φ１を増加させることができるため、回転電機のトルク出力をさらに向上させることができる。また、この構成によれば、連結部５１における応力集中を緩和することができるため、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機では、軸方向と垂直な断面において、非磁性孔５４は、締結部材８２を軸方向に貫通させる円形の締結孔５５を有している。この構成によれば、締結部材８２によって回転子２０を軸方向に締結することができるため、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機では、軸方向と垂直な断面において、非磁性孔５４は、回転子２０の軸心Ｏを中心として複数の永久磁石２２に内接する円Ｃ１よりも外周側に配置されている。この構成によれば、連結部５１と環状部５０との接合境界５１ｂの周方向幅を広くすることができるため、接合境界５１ｂにおける応力集中を緩和することができ、回転子２０の強度を向上させることができる。また、この構成によれば、永久磁石２２の内周端よりも内周側において、連結部５１の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、複数の連結部５１のそれぞれの周方向幅は、回転子２０の径方向において一定である。この構成によれば、周方向漏洩磁束Φ２の増加を抑えつつ、連結部５１の周方向幅を広くすることができる。したがって、回転電機のトルクを向上させつつ、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、回転子２０は、軸方向において回転子コア２１の外側に配置された端板７０及び端板８０をさらに有している。軸方向における複数の連結部５１のそれぞれの端部は、端板７０又は端板８０に接続されている。この構成によれば、複数の連結部５１のそれぞれが端板７０又は端板８０によって支持されるため、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、複数の連結部５１のそれぞれと端板７０又は端板８０とは、非磁性孔５４を貫通した締結部材８２によって締結されている。この構成によれば、締結部材８２によって回転子２０を軸方向に締結することができるため、回転子２０の強度を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、回転子コア２１は、軸方向において第１回転子コア２１－１と重なって配置された第２回転子コア２１－２をさらに有している。第２回転子コア２１－２は、複数のコア部４０よりも内周側に設けられシャフト２３が挿入された環状部５０と、環状部５０と複数のコア部４０の第２コア部４２とをそれぞれ連結する複数の連結部５８と、を有している。ここで、第２回転子コア２１－２の環状部５０は、第２環状部の一例である。第２回転子コア２１－２の複数の連結部５８は、複数の第２連結部の一例である。

この構成によれば、軸方向の構造を考慮すると、第１コア部４１及び第２コア部４２の双方が、連結部５１、連結部５８及び環状部５０に連結されている。これにより、回転子コア２１を一体化することができるため、回転子２０全体の強度を向上させることが可能となる。

本実施の形態に係る回転電機において、回転子コア２１は、軸方向において第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２と重なって配置された第３回転子コア２１－３をさらに有している。第３回転子コア２１－３は、複数のコア部４０よりも内周側に設けられシャフト２３が挿入された環状部５０を有している。軸方向と垂直な断面において、第３回転子コア２１－３の環状部５０は、複数のコア部４０の第１コア部４１及び第２コア部４２のいずれからも離れている。ここで、第３回転子コア２１－３の環状部５０は、第３環状部の一例である。

この構成によれば、回転子コア２１の軸方向の一部である第３回転子コア２１－３では、環状部５０が第１コア部４１及び第２コア部４２のいずれからも離れている。したがって、回転子コア２１の周方向漏洩磁束Φ２をさらに減少させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る回転電機について説明する。図２５は、本実施の形態に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図示していないが、回転子２０の外周側には、空隙１５を介して固定子１０が設けられている。なお、実施の形態１又は２と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２５に示すように、複数の連結部５１は、環状部５０と複数の第１コア部４１とをそれぞれ連結している。複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０及び第１コア部４１のいずれとも別体に形成されている。複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０及び第１コア部４１のいずれからも分離可能な構成を有している。

複数の連結部５１のそれぞれは、非磁性材料により形成されている。このため、連結部５１を通る周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。ただし、複数の連結部５１のそれぞれは、磁性材料により形成されていてもよい。図８に示した構成と同様に、連結部５１が有する少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、接合境界５１ｂの長さよりも短くなっている。

複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０と接合するための接合凹部９１を径方向一端部に有している。また、複数の連結部５１のそれぞれは、第１コア部４１と接合するための接合凹部９２を径方向他端部に有している。接合凹部９１及び接合凹部９２のそれぞれは、例えばＴ字状の断面形状を有している。接合凹部９１及び接合凹部９２のそれぞれは、回転子２０の軸方向に沿って一様な断面形状を有している。

環状部５０は、複数の連結部５１の接合凹部９１にそれぞれ軸方向から嵌め込まれる複数の接合突起９３を外周面側に有している。複数の接合突起９３のそれぞれは、接合凹部９１と嵌まり合うＴ字状の断面形状を有している。複数の接合突起９３のそれぞれは、回転子２０の軸方向に沿って一様な断面形状を有している。

複数の第１コア部４１のそれぞれは、複数の連結部５１のそれぞれの接合凹部９２に軸方向から嵌め込まれる接合突起９４を内周面側に有している。接合突起９４は、接合凹部９２と嵌まり合うＴ字状の断面形状を有している。接合突起９４は、回転子２０の軸方向に沿って一様な断面形状を有している。

複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０に対して相対的に軸方向にずらされることにより、環状部５０から分離できるようになっている。一方で、軸方向と垂直な面内で作用する力に対しては、複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０に対して強固に固定されている。

また、複数の連結部５１のそれぞれは、複数の第１コア部４１のそれぞれに対して相対的に軸方向にずらされることにより、複数の第１コア部４１のそれぞれから分離できるようになっている。一方で、軸方向と垂直な面内で作用する力に対しては、複数の連結部５１のそれぞれは、複数の第１コア部４１のそれぞれに対して強固に固定されている。

連結部５１が環状部５０及び第１コア部４１のいずれからも分離可能になっているため、回転子コア２１の構成部品を単純形状化でき、回転子２０の製造性を向上させることができる。

図２６は、本実施の形態の変形例３－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２６に示すように、本変形例の回転子２０は、複数の連結部５１に代えて複数の連結部５８を回転子コア２１が有している点で、図２５に示した回転子２０と異なっている。

複数の連結部５８は、環状部５０と複数の第２コア部４２とをそれぞれ連結している。複数の連結部５８のそれぞれは、環状部５０及び第２コア部４２のいずれとも別体に形成されている。複数の連結部５８のそれぞれは、環状部５０及び第２コア部４２のいずれからも分離可能な構成を有している。

複数の連結部５８のそれぞれは、非磁性材料により形成されている。このため、連結部５８を通る周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。ただし、複数の連結部５８のそれぞれは、磁性材料により形成されていてもよい。図８に示した構成と同様に、連結部５８が有する少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、接合境界５８ｂの長さよりも短くなっている。

複数の連結部５８のそれぞれは、複数の連結部５１のそれぞれと同様に、接合凹部９１を径方向一端部に有するとともに接合凹部９２を径方向他端部に有している。接合凹部９１及び接合凹部９２のそれぞれは、例えばＴ字状の断面形状を有している。接合凹部９１及び接合凹部９２のそれぞれは、回転子２０の軸方向に沿って一様な断面形状を有している。

環状部５０は、複数の連結部５８の接合凹部９１にそれぞれ軸方向から嵌め込まれる複数の接合突起９３を外周面側に有している。複数の接合突起９３のそれぞれは、接合凹部９１と嵌まり合うＴ字状の断面形状を有している。複数の接合突起９３のそれぞれは、回転子２０の軸方向に沿って一様な断面形状を有している。

複数の第２コア部４２のそれぞれは、複数の連結部５８のそれぞれの接合凹部９２に軸方向から嵌め込まれる接合突起９４を内周面側に有している。接合突起９４は、接合凹部９２と嵌まり合うＴ字状の断面形状を有している。接合突起９４は、回転子２０の軸方向に沿って一様な断面形状を有している。

複数の連結部５８のそれぞれは、環状部５０に対して相対的に軸方向にずらされることにより、環状部５０から分離できるようになっている。一方で、軸方向と垂直な面内で作用する力に対しては、複数の連結部５８のそれぞれは、環状部５０に対して強固に固定されている。

また、複数の連結部５８のそれぞれは、複数の第２コア部４２のそれぞれに対して相対的に軸方向にずらされることにより、複数の第２コア部４２のそれぞれから分離できるようになっている。一方で、軸方向と垂直な面内で作用する力に対しては、複数の連結部５８のそれぞれは、複数の第２コア部４２のそれぞれに対して強固に固定されている。

図２７は、本実施の形態の変形例３－２に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。図２７に示すように、本変形例の回転子２０は、第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２が軸方向において互いに重なって配置された回転子コア２１を有している。

第１回転子コア２１－１は、図２５に示した構成と同様の断面形状を有している。第２回転子コア２１－２は、図２６に示した構成と同様の断面形状を有している。第１回転子コア２１－１と第２回転子コア２１－２とは、回転子２０の軸方向において、それぞれのコア部４０同士が軸方向に重なるように互いに積層されている。

図２５に示す構成では、１つの第１回転子コア２１－１と、１つの第２回転子コア２１－２とが軸方向に積層されているが、１つ又は複数の第１回転子コア２１－１と、１つ又は複数の第２回転子コア２１－２と、が軸方向に交互に積層されていてもよい。

本変形例では、軸方向の構造を考慮すると、全ての第１コア部４１及び全ての第２コア部４２が、連結部５１、連結部５８及び環状部５０に連結されている。これにより、回転子コア２１を一体化することができるため、回転子２０全体の強度を向上させることが可能となる。

一方で、軸方向と垂直な断面では、第１コア部４１及び第２コア部４２のいずれか一方のみが、連結部５１又は連結部５８に接続されている。このため、周方向漏洩磁束Φ２が大きく増加することはない。したがって、本変形例によれば、回転電機のトルクの低減を抑えつつ、回転子２０の強度を向上させることができる。

さらに、本変形例の回転子２０は、第１回転子コア２１－１及び第２回転子コア２１－２に加えて、図２１に示したような第３回転子コア２１－３をさらに有していてもよい。この場合、第３回転子コア２１－３は、軸方向に隣り合う第１回転子コア２１－１と第２回転子コア２１－２との間に配置されるのが望ましい。このようにすれば、第１回転子コア２１－１の連結部５１と、第２回転子コア２１－２の連結部５８とが、軸方向において第３回転子コア２１－３を挟んで分離される。このため、第１回転子コア２１－１と第２回転子コア２１－２との間の軸方向における漏洩磁束を減少させることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在となるように固定子１０の内周側に設けられた回転子２０と、を備えている。回転子２０は、回転子コア２１と、回転子コア２１に設けられた複数の永久磁石２２と、回転子コア２１の中心部に固定され回転子２０の軸方向に延伸したシャフト２３と、を有している。回転子コア２１には、回転子２０の周方向に配列した複数の孔３０が形成されている。複数の孔３０は、複数の第１孔３１と、複数の第２孔３２と、を含んでいる。複数の永久磁石２２のそれぞれは、複数の孔３０のうち複数の第１孔３１のそれぞれにのみ挿入されている。複数の第１孔３１及び複数の第２孔３２は、周方向において１つずつ交互に配列している。回転子コア２１は、複数の第２孔３２のそれぞれを挟んで周方向に配列した複数のコア部４０を有している。複数の永久磁石２２は、周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されている。複数のコア部４０のそれぞれは、複数の永久磁石２２のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、複数の永久磁石２２のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。回転子コア２１は、軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有している。第１回転子コアは、環状部５０と、複数の連結部５１と、を有している。環状部５０は、複数のコア部４０よりも内周側に設けられ、シャフト２３が挿入されるように構成されている。複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０と、複数のコア部４０のそれぞれの第１コア部４１と、を連結している。複数の連結部５１のそれぞれは、環状部５０及び第１コア部４１のいずれからも分離可能な構成を有している。ここで、環状部５０は、第１環状部の一例である。複数の連結部５１は、複数の第１連結部の一例である。

この構成によれば、同極に磁化されている複数の第１コア部４１同士が環状部５０及び複数の連結部５１を介して連結されているため、環状部５０及び複数の連結部５１を通る周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができる。したがって、この構成によれば、回転電機のトルク出力を向上させることができる。

また、この構成によれば、複数の連結部５１のそれぞれが環状部５０及び第１コア部４１のいずれからも分離可能であるため、回転子２０の製造性を向上させることができる。

本実施の形態に係る回転電機において、複数の連結部５１のそれぞれは、非磁性材料により形成されている。この構成によれば、連結部５１を通る周方向漏洩磁束Φ２をさらに減少させることができるため、回転電機のトルクをさらに向上させることができる。

上記の各実施の形態１～３及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。例えば、実施の形態１の回転子コア２１は、実施の形態２又は３の第２回転子コア２１－２と同様に、環状部５０と第２コア部４２とを連結する連結部５８を連結部５１に代えて有していてもよい。

実施の形態１の回転子コア２１は、環状部５０と第１コア部４１とを連結する連結部５１を有する第１回転子コア２１－１と、環状部５０と第２コア部４２とを連結する連結部５８を有する第２回転子コア２１－２と、を有していてもよい。また、実施の形態１の回転子コア２１は、連結部５１及び連結部５８が設けられていない第３回転子コア２１－３をさらに有していてもよい。

実施の形態１の構成における連結部５１、又は、実施の形態３の構成における連結部５１及び連結部５８には、実施の形態２の構成と同様に、非磁性孔が形成されていてもよい。

実施の形態１又は２の構成における連結部５１は、実施の形態３の構成と同様に、環状部５０及び第１コア部４１のいずれからも分離可能な構成を有していてもよい。実施の形態２の構成における連結部５８は、実施の形態３の構成と同様に、環状部５０及び第２コア部４２のいずれからも分離可能な構成を有していてもよい。

１０ 固定子、１１ 固定子コア、１２ コアバック、１３ ティース、１４ 巻線、１５ 空隙、２０ 回転子、２１ 回転子コア、２１－１ 第１回転子コア、２１－２ 第２回転子コア、２１－３ 第３回転子コア、２２ 永久磁石、２３ シャフト、２４ 突起、３０ 孔、３１ 第１孔、３２ 第２孔、３３ 外周側開口部、３４ 内周側開口部、３５ 外周側開口部、３６ 内周側開口部、４０ コア部、４１ 第１コア部、４１ａ 内周面、４２ 第２コア部、４２ａ 内周面、５０ 環状部、５１ 連結部、５１ａ 連結路、５１ａ１ 中央線、５１ａ２、５１ａ３ 側面、５１ｂ 接合境界、５１ｃ 連結路、５２ 突起、５３ 突起群、５４ 非磁性孔、５４ａ、５４ｂ 縁部、５４ｃ、５４ｄ 凹部、５５ 締結孔、５６ 第１サブ連結部、５７ 第２サブ連結部、５８ 連結部、５８ｂ 接合境界、５９ 非磁性孔、６０ 締結孔、７０ 端板、７１ 締結孔、８０ 端板、８１ 締結孔、８２ 締結部材、９１、９２ 接合凹部、９３、９４ 接合突起、１００ 回転電機、２００ 回転電機、２０１、２０２ 接続部、３００ 回転電機、Ｏ 軸心、Φ１ 有効磁束、Φ２ 周方向漏洩磁束。

Claims (17)

1. 固定子と、
   前記固定子に対して回転自在となるように前記固定子の内周側に設けられた回転子と、
   を備え、
   前記回転子は、
   回転子コアと、
   前記回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、
   前記回転子コアの中心部に固定され前記回転子の軸方向に延伸したシャフトと、を有しており、
   前記回転子コアには、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成されており、
   前記複数の孔は、複数の第１孔と、複数の第２孔と、を含んでおり、
   前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記複数の孔のうち前記複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、
   前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
   前記回転子コアは、前記複数の第２孔のそれぞれを挟んで前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
   前記複数の永久磁石は、前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、
   前記複数のコア部のそれぞれは、前記複数の永久磁石のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記複数の永久磁石のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
   前記回転子コアは、前記軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有しており、
   前記第１回転子コアは、第１環状部と、複数の第１連結部と、を有しており、
   前記第１環状部は、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ、前記シャフトが挿入されるように構成されており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部と、前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部と、を連結しており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、
   前記少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、前記第１環状部と前記複数の第１連結部のそれぞれとの間の円弧状の接合境界の長さよりも短く、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、２つ以上の連結路を有し、
   前記連結路間は非磁性である回転電機。
2. 固定子と、
   前記固定子に対して回転自在となるように前記固定子の内周側に設けられた回転子と、
   を備え、
   前記回転子は、
   回転子コアと、
   前記回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、
   前記回転子コアの中心部に固定され前記回転子の軸方向に延伸したシャフトと、を有しており、
   前記回転子コアには、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成されており、
   前記複数の孔は、複数の第１孔と、複数の第２孔と、を含んでおり、
   前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記複数の孔のうち前記複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、
   前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
   前記回転子コアは、前記複数の第２孔のそれぞれを挟んで前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
   前記複数の永久磁石は、前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、
   前記複数のコア部のそれぞれは、前記複数の永久磁石のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記複数の永久磁石のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
   前記回転子コアは、前記軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有しており、
   前記第１回転子コアは、第１環状部と、複数の第１連結部と、を有しており、
   前記第１環状部は、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ、前記シャフトが挿入されるように構成されており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部と、前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部と、を連結しており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、
   前記少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、前記第１環状部と前記複数の第１連結部のそれぞれとの間の円弧状の接合境界の長さよりも短く、
   前記少なくとも１つの連結路は、複数の連結路であり、
   前記複数の連結路のうち互いに隣り合う２つの連結路の間には、非磁性孔が形成されており、
   前記軸方向と垂直な断面において、前記非磁性孔は、締結部材を前記軸方向に貫通させる円形の締結孔を有している回転電機。
3. 固定子と、
   前記固定子に対して回転自在となるように前記固定子の内周側に設けられた回転子と、
   を備え、
   前記回転子は、
   回転子コアと、
   前記回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、
   前記回転子コアの中心部に固定され前記回転子の軸方向に延伸したシャフトと、を有しており、
   前記回転子コアには、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成されており、
   前記複数の孔は、複数の第１孔と、複数の第２孔と、を含んでおり、
   前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記複数の孔のうち前記複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、
   前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
   前記回転子コアは、前記複数の第２孔のそれぞれを挟んで前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
   前記複数の永久磁石は、前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、
   前記複数のコア部のそれぞれは、前記複数の永久磁石のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記複数の永久磁石のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
   前記回転子コアは、前記軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有しており、
   前記第１回転子コアは、第１環状部と、複数の第１連結部と、を有しており、
   前記第１環状部は、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ、前記シャフトが挿入されるように構成されており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部と、前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部と、を連結しており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、
   前記少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、前記第１環状部と前記複数の第１連結部のそれぞれとの間の円弧状の接合境界の長さよりも短く、
   前記少なくとも１つの連結路は、複数の連結路であり、
   前記複数の連結路のうち互いに隣り合う２つの連結路の間には、非磁性孔が形成されており、
   前記軸方向と垂直な断面において、前記非磁性孔は、前記回転子の軸心を中心として前記複数の永久磁石に内接する円よりも外周側に配置されている回転電機。
4. 前記少なくとも１つの連結路のそれぞれの幅は、前記回転子の径方向において一定である請求項２又は請求項３に記載の回転電機。
5. 固定子と、
   前記固定子に対して回転自在となるように前記固定子の内周側に設けられた回転子と、
   を備え、
   前記回転子は、
   回転子コアと、
   前記回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、
   前記回転子コアの中心部に固定され前記回転子の軸方向に延伸したシャフトと、を有しており、
   前記回転子コアには、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成されており、
   前記複数の孔は、複数の第１孔と、複数の第２孔と、を含んでおり、
   前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記複数の孔のうち前記複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、
   前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
   前記回転子コアは、前記複数の第２孔のそれぞれを挟んで前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
   前記複数の永久磁石は、前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、
   前記複数のコア部のそれぞれは、前記複数の永久磁石のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記複数の永久磁石のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
   前記回転子コアは、前記軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有しており、
   前記第１回転子コアは、第１環状部と、複数の第１連結部と、を有しており、
   前記第１環状部は、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ、前記シャフトが挿入されるように構成されており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部と、前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部と、を連結しており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、
   前記少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、前記第１環状部と前記複数の第１連結部のそれぞれとの間の円弧状の接合境界の長さよりも短く、
   前記少なくとも１つの連結路は、複数の連結路であり、
   前記複数の連結路のうち互いに隣り合う２つの連結路の間には、非磁性孔が形成されており、
   前記回転子は、前記軸方向において前記回転子コアの外側に配置された端板をさらに有しており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれと前記端板とは、前記非磁性孔を貫通した締結部材によって締結されている回転電機。
6. 前記軸方向と垂直な断面において、前記第１環状部は、前記第１環状部の内周面に形成され前記シャフトの外周面に接触した少なくとも１つの突起をそれぞれ有する複数の突起群を有しており、
   前記複数の突起群のそれぞれは、前記周方向において、前記複数の第１連結部のうち互いに隣り合う２つの第１連結部の間に設けられている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
7. 前記シャフトは、前記シャフトの外周面に形成され前記第１環状部の内周面に接触した突起を有している請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
8. 固定子と、
   前記固定子に対して回転自在となるように前記固定子の内周側に設けられた回転子と、
   を備え、
   前記回転子は、
   回転子コアと、
   前記回転子コアに設けられた複数の永久磁石と、
   前記回転子コアの中心部に固定され前記回転子の軸方向に延伸したシャフトと、を有しており、
   前記回転子コアには、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成されており、
   前記複数の孔は、複数の第１孔と、複数の第２孔と、を含んでおり、
   前記複数の永久磁石のそれぞれは、前記複数の孔のうち前記複数の第１孔のそれぞれにのみ挿入されており、
   前記複数の第１孔及び前記複数の第２孔は、前記周方向において１つずつ交互に配列しており、
   前記回転子コアは、前記複数の第２孔のそれぞれを挟んで前記周方向に配列した複数のコア部を有しており、
   前記複数の永久磁石は、前記周方向において互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、
   前記複数のコア部のそれぞれは、前記複数の永久磁石のそれぞれの一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記複数の永久磁石のそれぞれの他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
   前記回転子コアは、前記軸方向の少なくとも一部に第１回転子コアを有しており、
   前記第１回転子コアは、第１環状部と、複数の第１連結部と、を有しており、
   前記第１環状部は、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ、前記シャフトが挿入されるように構成されており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部と、前記複数のコア部のそれぞれの前記第１コア部と、を連結しており、
   前記複数の第１連結部のそれぞれは、少なくとも１つの連結路を有しており、
   前記少なくとも１つの連結路のそれぞれにおける最も幅が狭い部分の幅の和は、前記第１環状部と前記複数の第１連結部のそれぞれとの間の円弧状の接合境界の長さよりも短く、
   前記第１環状部は、前記周方向において前記複数の第１連結部のそれぞれからずれた位置の前記第１環状部の内周面に形成され前記シャフトの外周面に接触し前記第１環状部への前記シャフトの圧入によって前記第１環状部の締め代公差を緩和する突起を有している回転電機。
9. 前記突起は、前記シャフトによって押し潰されている請求項６～請求項８のいずれか一項に記載の回転電機。
10. 前記軸方向と垂直な同一断面において、前記複数のコア部のそれぞれにおける前記第１コア部は、前記複数の第１連結部のそれぞれと接続されており、前記複数のコア部のそれぞれにおける前記第２コア部は、前記複数の第１連結部のそれぞれと接続されていない請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の回転電機。
11. 前記第２孔は、前記回転子の径方向において前記固定子側に向かって開口している請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載の回転電機。
12. 前記回転子は、前記軸方向において前記回転子コアの外側に配置された端板をさらに有しており、
    前記軸方向における前記複数の第１連結部のそれぞれの端部は、前記端板に接続されている請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の回転電機。
13. 前記複数の第１連結部のそれぞれは、前記第１環状部及び前記第１コア部のいずれからも分離可能な構成を有している請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載の回転電機。
14. 前記複数の第１連結部のそれぞれは、非磁性材料により形成されている請求項１３に記載の回転電機。
15. 前記回転子コアは、前記軸方向において前記第１回転子コアと重なって配置された第２回転子コアをさらに有しており、
    前記第２回転子コアは、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ前記シャフトが挿入された第２環状部と、前記第２環状部と前記複数のコア部の前記第２コア部とをそれぞれ連結する複数の第２連結部と、を有している請求項１～請求項１４のいずれか一項に記載の回転電機。
16. 前記回転子コアは、前記軸方向において前記第１回転子コア及び前記第２回転子コアと重なって配置された第３回転子コアをさらに有しており、
    前記第３回転子コアは、前記複数のコア部よりも内周側に設けられ前記シャフトが挿入された第３環状部を有しており、
    前記軸方向と垂直な断面において、前記第３環状部は、前記複数のコア部の前記第１コア部及び前記第２コア部のいずれからも離れている請求項１５に記載の回転電機。
17. 前記第２孔の周方向幅は、外周側から内周側に向かって広くなっている請求項１～請求項１６のいずれか一項に記載の回転電機。

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