JP7068151B2 - 磁石を押圧する補強部材を有する同期電動機の回転子 - Google Patents

Description

本発明は、磁石を押圧する補強部材を有する同期電動機の回転子に関する。

同期電動機は、回転軸の周りに回転するロータと、ロータの周りに配置されたステータとを備える。同期電動機のロータには、ヨークを構成するロータコアと永久磁石とが円周方向に交互に配置されているロータ、およびロータコアの内部に永久磁石が埋め込まれているロータが知られている。また、ロータコアの外周面に、複数の永久磁石が周方向に配置されている表面磁石型のロータが知られている。

表面磁石型のロータでは、ロータが回転すると永久磁石には径方向の外側に向かう力が作用する。例えば、ロータの回転に伴う遠心力と、ステータにて生成される磁界による磁気吸引力とがロータの径方向の外側に向かって作用する。このために、永久磁石は、長時間にわたり径方向の力が作用しても、永久磁石がロータコアから外れないようにロータコアに固定しておく必要がある。

従来の技術においては、ロータコアの表面に固定された永久磁石を、筒状の部材で外側から固定するように形成された同期電動機が知られている（例えば、特開２０１７－２２５３１６号公報、特開昭６４－８１６３４号公報、および特開２０１７－１９５７５１号公報を参照）。

特開２０１７－２２５３１６号公報 特開昭６４－８１６３４号公報 特開２０１７－１９５７５１号公報

永久磁石を備える同期電動機において、ロータの外周面に対向するステータコアのスロットの位置に依存して、トルクの脈動が生じる場合がある。このようなトルクの脈動は、コギングトルクと称されている。コギングトルクは、ロータの滑らかな回転を妨げたり、音または振動の発生の原因になったりするために、低減されることが好ましい。

コギングトルクを低減するためには、ステータに対向するロータの表面の形状を調整することが知られている。例えば、表面磁石型のロータにおいて、周方向の端部の厚さよりも周方向の中央部の厚さが大きくなるように、それぞれの磁石を形成することができる。すなわち、磁石の中央部の外周面の径が端部の外周面の径よりも大きくなるように、磁石を形成することができる。磁石は、周方向の中央部が外側に向かって膨出する形状を有する。

中央部が膨出する磁石が配置されたロータにおいても、筒状の部材にて磁石を押圧することができる。ところが、磁石の外周面は、断面形状が円形ではないために、筒状の部材は磁石の外周面に沿った形状に変形し、磁石の外周面の断面形状が円形の場合と比べて、磁石を押圧する力が弱くなってしまうという問題がある。特に、ロータが高速で回転する同期電動機においては、磁石の遠心力が大きくなるために、磁石がロータコアから外れる場合があった。この結果、ロータコアに対する磁石の位置がずれる場合があった。

また、磁石を固定するための筒状の部材の内径は、磁石の中央部の径および端部の径に応じて設定される。筒状の部材の強度を確保するために、筒状の部材の内径を広げることができる範囲は限られている。一方で、シャフト、ロータコア、および磁石の寸法には、製造誤差が含まれる。このために、シャフトの誤差、ロータコアの誤差、および磁石の誤差を加算した誤差が、正側に大きい場合には、筒状の部材の内径を広げることができる限界を超えてしまい、筒状の部材の強度を低下させてしまう場合がある。

または、シャフトの誤差、ロータコアの誤差、および磁石の誤差を加算した誤差がマイナス側に小さい場合（絶対値が大きい場合）には、充分な押圧力を磁石に加えることができない場合がある。その結果、ロータが回転している時に磁石がロータコアから外れてしまう場合があった。または、シャフトの誤差、ロータコアの誤差、および磁石の誤差を加算した誤差を考慮すると、設計時の公差が小さくなり、磁石等を製造することが難しい場合があった。

本開示の一態様の同期電動機の回転子は、回転軸の周りに回転するロータコアと、ロータコアの外周面に固定された複数の永久磁石と、永久磁石をロータコアに向かって押圧するように形成された円筒の形状を有する補強部材とを備える。永久磁石と補強部材との間には介在部材が配置されている。補強部材は、繊維強化プラスチックにて形成されている。永久磁石は、回転軸に垂直な面で切断した時に、回転軸を中心とする円に対して中央部が外側に膨らむ外周面を有している。介在部材は、永久磁石の外周面の全体を覆うように形成されている。介在部材の外周面は、回転軸に垂直な面で切断した時に、回転軸を中心とする円に沿うように形成され、補強部材の内周面と密着している。介在部材は、永久磁石の外周面の全体と補強部材との間の領域に配置されており、周方向に隣り合う永久磁石同士の間の領域の全体には空洞部が形成されている。補強部材は、回転軸に向かって介在部材を押圧するように形成されており、空洞部が形成されている領域に平面状に延びる平坦部を有する。

本開示の一態様によれば、製造が容易であり、磁石の剥離を抑制できる同期電動機の回転子を提供することができる。

実施の形態における第１のロータを回転軸に垂直な面で切断した時の断面図である。 第１のロータを回転軸に平行な面で切断したときの断面図である。 第１のロータの磁石が配置されている部分の拡大断面図である。 ロータの径方向の寸法に関する積み上げ誤差を説明する図である。 実施の形態における第２のロータの磁石が配置されている部分の拡大断面図である。 第２のロータの磁石同士の間の部分の拡大断面図である。

図１から図６を参照して、実施の形態における同期電動機の回転子について説明する。同期電動機は、ステータとステータの内部に配置された回転子（ロータ）とを備える。ステータは、例えばシャフトの延びる方向に複数の電磁鋼板が積層されて形成されている。ステータには、周方向に沿って複数のコイルが配置されている。本実施の形態の同期電動機は、工作機械の主軸ヘッドの内部に配置されて、工作機械の主軸を回転させる。本実施の形態の同期電動機の回転子は、ロータコアの表面に永久磁石が配置されている表面磁石型の回転子である。

図１に、本実施の形態の第１のロータを回転軸に垂直な面で切断した時の断面図を示す。図２に、本実施の形態の第１のロータを回転軸に平行な面で切断した時の断面図を示す。図２は、図１におけるＡ－Ａ線に沿って切断した時の断面図である。図１および図２を参照して、第１のロータ１は、回転軸３１の周りに回転するシャフト１１を備える。シャフト１１は、円柱状に形成されている。

ロータ１は、シャフト１１に固定されたロータコア１２を備える。本実施の形態のロータコア１２は、円筒の形状を有する。ロータコア１２は、回転軸３１の周りに回転する。ロータコア１２は、回転軸３１に垂直な面で切断した時に、円の形状を有する外周面１２ａを有する。ロータコア１２は、例えば、複数の電磁鋼板が回転軸３１の方向に積層されることにより形成されている。または、ロータコア１２は、単一の部材にて形成することができる。例えば、ロータコア１２は、鉄などの磁性を有する部材を切削することにより形成することができる。ロータコア１２は、シャフト１１に固定されている。なお、ロータコアは、シャフトを含んでいても構わない。すなわち、本実施の形態におけるシャフト１１とロータコア１２とが一つの部材により一体的に形成されていても構わない。

ロータ１は、ロータコア１２の外周面１２ａに固定された複数の磁石１３を有する。本実施の形態の磁石１３は、板状に形成された永久磁石である。複数の磁石１３は、周方向に沿って互いに等間隔に配置されている。磁石１３の個数は、ロータ１の極数に依存する。ロータの極数に応じて、任意の個数の磁石をロータコアに固定することができる。図１に示す例には、４個の磁石１３が配置されている４極のロータが示されている。図１および図２に示す磁石１３は、ロータコア１２の軸方向の一方の端部から他方の端部まで延びている。磁石１３の形状は、この形態に限られず、回転軸３１の延びる方向において、複数個の磁石が配置されていても構わない。例えば、回転軸３１の方向に配置された２つの磁石のグループが形成され、複数のグループが周方向に配置されていても構わない。

本実施の形態のロータ１は、磁石１３をロータコア１２に向かって押圧するように形成された補強部材１５を含む。本実施の形態の補強部材１５は、磁石１３を回転軸３１に向かって押圧する。補強部材１５は、円筒の形状を有する。磁石１３と補強部材１５との間には介在部材１４が配置されている。本実施の形態の介在部材１４は、少なくとも一部が磁石１３と補強部材１５との間に配置されている。介在部材１４は、複数の全ての磁石１３を覆うように形成されている。補強部材１５は、介在部材１４を覆うように形成されている。補強部材１５は、回転軸３１に向かって介在部材１４を押圧するように形成されている。すなわち、介在部材１４には、補強部材１５により圧縮される力が加えられている。磁石１３は、介在部材１４により回転軸３１に向かって押圧されている。

本実施の形態の補強部材１５は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）にて形成されている。繊維強化プラスチックとしては、プラスチックに強化材として炭素繊維が加えられている炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、またはプラスチックに強化材としてガラス繊維が加えられているガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）を例示することができる。

図３に、本実施の形態における第１のロータの磁石の部分の拡大断面図を示す。図３は、回転軸３１に垂直な面で切断した時の断面図である。図１から図３を参照して、磁石１３は、周方向における中央部１３ａと、周方向の両側の端部１３ｂとを有する。磁石１３は、ロータ１の径方向の内側の面である内周面１３ｃと、径方向の外側の面である外周面１３ｄとを有する。内周面１３ｃは、ロータコア１２の外周面１２ａに、固定されている。磁石１３は、周方向における両側の端面１３ｅを有する。ここでは、中央部１３ａは、両側の端面１３ｅ同士の周方向の長さの中点の位置を示している。

磁石１３の内周面１３ｃは、回転軸３１に垂直な面で切断したときに、回転軸３１を中心とする円に沿う形状を有する。中央部１３ａにおける回転軸３１から内周面１３ｃまでの径は、端部１３ｂにおける回転軸３１から内周面１３ｃまでの径と同一になる。磁石１３の内周面１３ｃは、ロータコア１２の外周面１２ａに密着している。

これに対して、磁石１３の外周面１３ｄは、回転軸３１を中心とする円に対して中央部１３ａが外側に膨らむ形状を有する。矢印８１に示す中央部１３ａにおける回転軸３１から外周面１３ｄまでの径は、矢印８２に示す端部１３ｂにおける回転軸３１から外周面１３ｄまでの径よりも大きくなる。換言すると、磁石１３の中央部１３ａは長径部に相当し、更に、磁石１３の端部１３ｂは短径部に相当する。磁石１３は、中央部１３ａにおける厚さが端部１３ｂにおける厚さよりも大きくなっている。

このような中央部１３ａが外側に向かって膨出する外周面１３ｄの形状は、任意の方法により設定することができる。本実施の形態では、外周面１３ｄは、回転軸３１に垂直な面で切断した時の形状が円弧である。外周面１３ｄの円弧の中心の位置を回転軸３１からずらすことにより、外周面１３ｄの形状を定めている。断面形状において、内周面１３ｃの円弧の中心は回転軸３１になる。これに対して、外周面１３ｄの円弧の中心は、回転軸３１から外側に向かってずらした点３２である。このように、本実施の形態では、内周面１３ｃの曲率と外周面１３ｄの曲率とが異なるように形成されている。本実施の形態では、外周面１３ｄの曲率半径は、内周面１３ｃの曲率半径よりも小さくなるように形成されている。上記の他にも、例えば、外周面１３ｄの断面形状は、双曲線余弦関数などの関数を用いて設定することができる。

本実施の形態における介在部材１４は、少なくとも磁石１３の外周面１３ｄを覆うように形成されている。介在部材１４は、磁石１３の外周面１３ｄの全体を覆うように形成されている。すなわち、介在部材１４は、回転軸３１からの外周面１３ｄの径が互いに異なる中央部１３ａおよび端部１３ｂを覆うように形成されている。

第１のロータ１において、介在部材１４は、磁石１３の外周面１３ｄと補強部材１５の内周面１５ａと間の領域、および周方向に互いに隣り合う磁石１３同士の間の領域に配置されている。そして、介在部材１４は、ロータコア１２の外周面１２ａ、補強部材１５の内周面１５ａ、および磁石１３の外周面１３ｄおよび端面１３ｅにて囲まれる領域の全体を埋めるように形成されている。このために、磁石１３の端部１３ｂにおける介在部材１４の厚さは、中央部１３ａにおける介在部材１４の厚さよりも大きくなる。介在部材１４の外周面１４ａは、回転軸３１に垂直な面で切断した時に、回転軸３１を中心とする円に沿うように形成されている。特に、介在部材１４の外周面１４ａは、ロータコア１２の外周面１２ａと同心円状になるように形成されている。また、介在部材１４は、回転軸３１の延びる方向に沿って、ロータコアの一方の端面から他方の端面まで延びている。

介在部材１４としては、非磁性体の材質にて形成することができる。本実施の形態の介在部材１４は、樹脂により形成されている。例えば、介在部材１４は、エポキシ樹脂により形成することができる。介在部材１４は、樹脂の他にも、セラミックまたは非磁性の金属にて形成することができる。

本実施の形態における介在部材１４の外周面１４ａは、回転軸３１に垂直な面で切断した時の断面形状が円になるように形成されている。磁石１３は、周方向に沿って厚さが一定ではないが、磁石１３の外周面１３ｄの断面形状が円の場合と同じ力にて押圧することができる。換言すれば、磁石１３の厚さが周方向に沿って一定でなくても押圧力が低下しない。

例えば、介在部材１４が存在しない場合には、磁石１３が補強部材１５に接触する。補強部材１５は磁石１３の外周面１３ｄに沿った形状に変形してしまい、磁石１３の外周面１３ｄの断面形状が円の場合と比べて、磁石１３に対する押圧力が低下してしまう。このために、ロータ１が回転して遠心力が作用した場合には、端部１３ｂにおいて、磁石１３がロータコア１２から外れ易くなる。この結果、磁石１３がロータコア１２から離れて、ロータコア１２に対する磁石１３の位置がずれる場合がある。しかしながら、本実施の形態においては、磁石１３の外周面１３ｄの断面形状が円の場合と同じ押圧力にて磁石１３を押圧することができて、磁石１３がロータコア１２から外れることを効果的に抑制することができる。

特に、ロータ１が高速で回転する同期電動機においては、遠心力が大きくなる。遠心力は、回転速度の２乗に比例して大きくなる。このために、ロータ１が高速で回転すると、磁石１３がロータコア１２から外れやすくなる。しかしながら、本実施の形態のロータ１においては、磁石１３を十分にロータコア１２に押圧することができるために、磁石１３の剥離を抑制することができる。同期電動機の高速で回転する回転数としては、例えば１００００ｒｐｍ以上を例示することができる。本実施の形態における同期電動機は、工作機械の主軸を回転するためのモータであり、高速で回転する。本実施の形態のロータ１は、このようなシャフト１１が高速で回転する同期電動機に好適である。

図４に、製造誤差を説明する図を示す。それぞれの部材は、設計時に設定された公差の範囲内の寸法を有するように製造される。製造誤差は、全体の寸法が大きくなる場合と小さくなる場合がある。図４においては、全体の寸法が大きくなる場合を例示している。本実施の形態におけるロータ１では、シャフト１１を製造する時に寸法の誤差が生じる。例えば、シャフト１１の外周面１１ａの径の誤差が生じる。また、ロータコア１２を製造する時に、ロータコア１２の外周面１２ａの径の誤差が生じる。さらに、磁石１３を製造する時に、厚さの誤差が生じる。磁石１３の外周面１３ｄの径（回転軸３１から外周面１３ｄまでの径）の誤差は、シャフト１１の外周面１１ａの径の誤差と、ロータコア１２の外周面１２aの径の誤差と、磁石１３の厚さの誤差とが加算された値になる。シャフト１１の誤差が正側に大きく、ロータコア１２の誤差が正側に大きく、更に、磁石１３の厚さの誤差が正側に大きい場合には、磁石１３の外周面１３ｄの径の誤差は非常に大きくなる。すなわち、積み上げ誤差が大きくなる。

本実施の形態においては、後述するように、磁石１３の外周面１３ｄ上に介在部材１４を形成した後に、介在部材１４の外周面１４ａの径に応じて内径を設定した補強部材１５を外周面１４ａ上に装着する。

介在部材１４を備えないロータにおいては、磁石１３の端部１３ｂにおける外周面１３ｄの径および中央部１３ａにおける外周面１３ｄの径に応じて、必要な押圧力を供給することができるように、補強部材の内径が設定される。例えば、端部１３ｂにおける外周面１３ｄの径と中央部１３ａにおける外周面１３ｄの径との間の径を有する外周面に対して、必要な押圧力を供給することができるような補強部材の内径を採用することができる。ところが、補強部材１５を拡径する場合には、広げる量の限界が存在する。例えば、繊維強化プラスチックにて形成された補強部材は、内径を大きくすることができる範囲を有する。積み上げ誤差が大きいと、内径を大きくすることができる範囲を超えてしまい、補強部材１５の強度を低下させてしまう場合がある。

または、シャフト１１の誤差が負側に大きく、ロータコア１２の誤差が負側に大きく、さらに、磁石１３の厚さの誤差が負側に大きい場合には、磁石１３の外周面１３ｄの径方向の寸法は非常に小さくなる（誤差の絶対値は大きくなる）。このために、介在部材１４を備えないロータにおいては、補強部材１５による磁石１３を押圧する力が弱くなる場合がある。この結果、ロータが回転した時に磁石１３がロータコア１２から離脱してしまう場合がある。

これに対して、本実施の形態の第１のロータ１は介在部材１４を備える。介在部材１４は、磁石１３の外周面１３ｄを覆うように形成され、さらに、介在部材１４の外周面１４ａの断面形状が円になるように形成されている。このため、補強部材１５は、回転軸３１に向かって磁石１３の外周面１３ｄの断面形状が円の場合と同じ大きさの力にて、介在部材１４および磁石１３を押圧することができる。

第１のロータ１における介在部材１４は、中央部１３ａおよび端部１３ｂにおいて磁石１３を覆うように形成されている。介在部材１４は、設計におけるシャフト１１の公差、ロータコア１２の公差、および磁石１３の公差に基づく最大の寸法の誤差を打ち消すことができるように厚く形成されていることが好ましい。この構成により、シャフト１１の製造誤差、ロータコア１２の製造誤差、および磁石１３の製造誤差を、介在部材１４の厚さの部分にて吸収することができる。

また、後述するように、介在部材１４の外周面１４ａの断面形状が回転軸３１を中心とする円に沿うように、介在部材１４を形成することができる。この結果、磁石１３に加えられる力が磁石１３の外周面１３ｄの断面形状が円の場合に比べて低下してしまうことを抑制することができる。更に、介在部材１４の厚さを補強部材１５の内径に基づいて調整することにより、磁石１３に加えられる押圧力を適切な範囲に調整することができる。

本実施の形態の補強部材１５は、繊維強化プラスチックにて形成されている。この構成により、軽くて強度が高い補強部材にて磁石１３を固定することができる。繊維強化プラスチックは軽いために、ロータ１が回転した時の遠心力が小さくなる。このために、繊維強化プラスチックにて形成された補強部材は、高速回転するロータ１に好適である。

補強部材の材質としては、樹脂を含む材質に限られず、磁性を有しない材質にて形成することができる。例えば、補強部材は、非磁性の金属にて形成されることができる。例えば、補強部材は、磁性を有していないステンレスまたは銅により形成されていても構わない。金属にて形成されている補強部材は、加熱すると内径が大きくなる。すなわち、補強部材の径を容易に広げることができる。次に、磁石および介在部材が固定されたロータコアを補強部材の内部に配置する。この後に、補強部材を冷却することにより、補強部材の内部にロータコアを固定することができる。このように、焼き嵌めにより補強部材の内部にロータコアを固定することができる。金属にて形成されている補強部材は、補強部材の内部に容易にロータコアを固定することができる。

次に、本実施の形態におけるロータの製造方法について説明する。図１および図３を参照して、始めに、ロータコア１２の外周面１２ａに複数の磁石１３を固定する。次に、補強部材１５の形状に対応する形状を有する筒状の枠部材を準備する。枠部材は、内周面が樹脂に対して離型性を有する材質にて形成されている。枠部材は、例えば、金属にて形成することができる。

次に、このような枠部材の内部に磁石１３を固定したにロータコア１２を挿入する。枠部材は、内径が補強部材１５の内径よりも大きいことが好ましい。次に、枠部材、磁石１３、およびロータコア１２にて囲まれる領域に介在部材１４となる材料を充填する。本実施の形態では、硬化前の樹脂を流入する。第１のロータ１の製造方法においては、樹脂は、磁石１３と枠部材との間の領域の他に、磁石１３同士の間の領域にも隙間なく充填される。次に、介在部材１４になる材料を硬化させる。本実施の形態の形態では、樹脂を硬化することにより介在部材１４が形成される。磁石１３および介在部材１４が固定されたロータコア１２を形成することができる。

次に、介在部材１４の外周面１４ａの断面形状が回転軸３１を中心とする円になるように、介在部材１４の外周面１４ａを切削する。この時に、介在部材１４の外周面１４ａの径が設計の公差の範囲内になるように切削する。介在部材１４の外周面１４ａの径が補強部材１５の内周面１５ａの径に対応するように切削する。例えば、介在部材１４の外周面１４ａの径が補強部材１５の内周面１５ａの径よりも僅かに大きくなるように切削することができる。介在部材１４の切削加工においては、工作機械等を用いることができる。

次に、補強部材１５を介在部材１４の外周面１４ａの外側に装着する。この時に、介在部材１４は、外周面１４ａの径が補強部材１５の内周面１５ａより大きく形成されているために、介在部材１４の外周面１４ａの全体を押圧することができる。磁石１３は、介在部材１４を介して十分な力にて押圧される。

このように、本実施の形態におけるロータの製造方法は、少なくとも永久磁石の外周面の全体を覆うように介在部材を形成する形成工程と、介在部材の外周面を切削する切削工程を有する。形成工程では、介在部材の外径が補強部材の内径よりも大きくなるように、介在部材を形成する。切削工程では、回転軸に垂直な面にて切断した時に、介在部材の外周面が回転軸を中心とする円になるように、切削を実施する。この製造方法により、介在部材の外周面の径を補強部材の内径に対応させることができる。シャフト１１の誤差、ロータコア１２の誤差、および磁石１３の厚さの誤差を加算した積み上げ誤差を、介在部材の厚さにて打ち消すことができる。この結果、製造誤差が大きいために補強部材１５の拡径の限界を超えてしまい、補強部材１５の強度を低下させてしまうことを抑制できる。また、磁石１３に対する押圧力が弱くなることを抑制できる。また、補強部材１５にて締め付ける径方向の長さを適切な範囲内に設定することができる。

特に、磁石は高い寸法の精度にて形成することが難しい。本実施の形態のロータでは、介在部材の外周面の形状を調整できるために、磁石１３の設計の公差を大きく設定することができる。この結果、容易に磁石１３を製造することができる。または、ロータ１の製造費用を低減することができる。

また、本実施の形態の介在部材１４の外周面１４ａは、工作機械などを用いて、容易に精度良く加工することができる。このために、補強部材１５を広げる大きさ（拡径する径方向の長さ）を過大にせずに済む。すなわち、拡径の量を過大にせずに済む。このために、補強部材１５の拡径の限界を超えてしまい、補強部材１５が損傷することを抑制できる。

本実施の形態の第１のロータ１においては、ロータコア１２、磁石１３、および補強部材１５にて囲まれる領域の全体に介在部材１４が配置されている。介在部材は、この形態に限られず、少なくとも永久磁石の外周面の全体を覆うように形成されていれば構わない。

図５に、本実施の形態における第２のロータの磁石の部分の拡大断面図を示す。第２のロータ２において、それぞれの磁石１３に対して介在部材１６が形成されている。介在部材１６は、磁石１３の外周面１３ｄと補強部材１５の内周面１５ａとの間の領域を埋めるように形成されている。そして、周方向に隣り合う磁石１３同士の間には、空洞部２１が形成されている。

第２のロータ２は、第１のロータ１の製造方法と同様の製造方法にて製造することができる。第２のロータ２の製造方法においても、磁石１３をロータコア１２に固定する。磁石１３が固定されたロータコア１２を予め形成された枠部材の内部に配置する。第２のロータ２を形成するための枠部材は、磁石１３の端面１３ｅに沿って形成された壁部を有する。この壁部と、磁石１３の外周面１３ｄと、補強部材１５の内周面１５ａとに囲まれる領域に介在部材となる材料を充填する。例えば、樹脂を充填する。次に、介在部材となる材料を硬化させることにより、それぞれの磁石に対して介在部材を形成することができる。例えば、樹脂を硬化させることにより、磁石１３に対して介在部材１６を形成することができる。次に、工作機械などを用いて、介在部材１６の外周面１６ａの断面形状が回転軸３１を中心とする円に沿うように、介在部材１６を切削する。次に、補強部材１５の内部に磁石１３および介在部材１６が固定されたロータコア１２を固定する。

図６に、本実施の形態における第２のロータの作用を説明する拡大断面図を示す。図６は、説明のために、図５よりもロータの曲率半径が小さくなるように記載されている。第２のロータ２においては、磁石１３同士の間に空洞部２１が形成されている。介在部材１６が配置されている領域において、補強部材１５は、介在部材１６の外周面１６ａに沿って断面形状が円弧になるように形成された曲がり部１５ｂを有する。一方で、空洞部２１が形成されている領域においては、平面状に延びる平坦部１５ｃが形成される。

曲がり部１５ｂと平坦部１５ｃとの境界の部分には応力が生じるために、第２のロータ２は、第１のロータ１よりも強度が低くなる特性を有する。しかしながら、第２のロータ２においても、第１のロータ１と同様に介在部材１６が無い場合に比べて十分な力で磁石１３を押圧することができる。その他の第２のロータ２の作用および効果については、第１のロータ１と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。

本実施の形態の電動機は、工作機械の主軸を回転する電動機であるが、この形態に限られず、任意の電動機に本実施の形態の回転子を採用することができる。特に、前述の通りに回転数の大きな電動機に好適である。

上述のそれぞれの製造工程においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜、工程の順序を変更することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１，２ ロータ
１１ シャフト
１２ ロータコア
１２ａ 外周面
１３ 磁石
１３ａ 中央部
１３ｄ 外周面
１４，１６ 介在部材
１４ａ，１６ａ 外周面
１５ 補強部材
１５ａ 内周面
２１ 空洞部
３１ 回転軸

Claims (2)

1. 回転軸の周りに回転するロータコアと、
   前記ロータコアの外周面に固定された複数の永久磁石と、
   前記永久磁石を前記ロータコアに向かって押圧するように形成された円筒の形状を有する補強部材と、を備え、
   前記永久磁石と前記補強部材との間には介在部材が配置されており、
   前記補強部材は、繊維強化プラスチックにて形成されており、
   前記永久磁石は、前記回転軸に垂直な面で切断した時に、前記回転軸を中心とする円に対して中央部が外側に膨らむ外周面を有しており、
   前記介在部材は、前記永久磁石の外周面の全体を覆うように形成されており、
   前記介在部材の外周面は、前記回転軸に垂直な面で切断した時に、前記回転軸を中心とする円に沿うように形成され、前記補強部材の内周面と密着しており、
   前記介在部材は、前記永久磁石の外周面の全体と前記補強部材との間の領域に配置されており、周方向に隣り合う前記永久磁石同士の間の領域の全体には空洞部が形成されており、
   前記補強部材は、前記回転軸に向かって前記介在部材を押圧するように形成されており、前記空洞部が形成されている領域に平面状に延びる平坦部を有することを特徴とする、同期電動機の回転子。
2. 前記介在部材は、樹脂により形成されている、請求項１に記載の同期電動機の回転子。

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