JP7325645B2 - 回転電機および回転電機の製造方法 - Google Patents

Description

本願は、回転電機および回転電機の製造方法に関するものである。

従来、回転子の各磁極に用いる磁石量を増加させて回転電機の出力を向上させる方法のひとつに、回転子の鉄心内に磁石を放射状に埋め込み、各磁極を回転子の接線方向に向ける構造がある。この場合、回転子の周方向に鉄心と磁石が交互に配置される。
さらに、磁石量を低減して低コスト化するために、回転子に組み込む磁石数を半減させたコンシクエントポール型の回転子も用いられている。これは従来構造であれば回転子の周方向に交互に配置された鉄心と磁石のうち、磁石の半数を削減したものである。従来であれば周方向に並べられた磁石は交互に極性を反転させるが、そのうちの片方の方向の極性の磁石を省略している（例えば、特許文献１参照）。

磁石の磁極を周方向に向けた縦埋込配置の回転子においては、磁石の周方向両側に鉄心が配置されている。すなわち、鉄心に磁石を配置するための穴部が設けられており、その穴部に磁石を組み込んで回転子を組み立てている。
鉄心の穴部に磁石を組み込むためには、磁石の外寸よりも穴部の内寸の方が大きくなければならない。

特許第５３２９９０２号公報

しかしながら、磁石と鉄心との間に大きな空隙があると磁気抵抗が大きくなり回転電機の特性が低下してしまうため、磁石と鉄心との空隙は最小限となっている。このため、磁石を軸方向に挿入する際に、磁石と鉄心との間で磁石が鉄心に接触して磁石に削れまたは割れなどの損傷が発生する問題点があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、鉄心間に磁石を挿入するときよりも磁石の損傷を抑制しながら鉄心に磁石を固定できる回転電機および回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機は、複数の薄板を積層して形成され、回転軸に取り付けられた環状部と、前記環状部に支持され、周方向に間隔を隔てて配置された第１の扇状部と、前記第１の扇状部に重ねて積層され、前記複数の薄板間の連結により繋がれた第２の扇状部と、をそれぞれに有する第１の鉄心および第２の鉄心、前記第１の鉄心の前記第１の扇状部および前記第２の扇状部の周方向の片側側面に取り付けられた磁石、を備え、前記第２の鉄心が前記第１の鉄心に対向して前記回転軸に取り付けられたことにより、前記第１の鉄心の前記第２の扇状部と前記第２の鉄心の前記第１の扇状部は、周方向に交互に配置され、同一平面内において、前記磁石が配置された周方向の片側側面と反対側の周方向の側面に設けられた連結部によって、一箇所おきに前記第２の鉄心の前記環状部に支持され、前記磁石は、前記第１の鉄心の前記第１の扇状部、および前記第２の鉄心の前記第１の扇状部において、前記連結部が設けられた周方向の側面には取り付けられていないことを特徴とするものである。

また、本願に開示される回転電機の製造方法は、複数の薄板を積層して形成され、回転軸に取り付けられる環状部と、前記環状部に支持され、周方向に間隔を隔てて配置された第１の扇状部と、前記第１の扇状部に重ねて積層され、前記複数の薄板間の連結により繋がれた第２の扇状部と、をそれぞれに有する第１の鉄心および第２の鉄心を準備する工程と、前記第１の鉄心の前記第１の扇状部および前記第２の扇状部の周方向の片側側面に磁石を取り付ける工程と、前記第２の鉄心を前記第１の鉄心に対向させて軸方向から挿入し、前記第１の鉄心の前記第２の扇状部と前記第２の鉄心の前記第１の扇状部が、周方向に交互に配置されるように組み合わせる工程と、軸を中心に前記第２の鉄心を回転させて、前記第１の鉄心と前記第２の鉄心に前記磁石を固定する工程と、を備え、前記第１の鉄心の前記第２の扇状部と前記第２の鉄心の前記第１の扇状部は、同一平面内において、前記磁石が配置された周方向の片側側面と反対側の周方向の側面に設けられた連結部によって、一箇所おきに前記第２の鉄心の前記環状部に支持され、前記磁石は、前記第１の鉄心の前記第１の扇状部、および前記第２の鉄心の前記第１の扇状部において、前記連結部が設けられた周方向の側面には取り付けられていないことを特徴とするものである。

本願に開示される回転電機および回転電機の製造方法によれば、鉄心間に磁石を挿入するときよりも磁石の損傷を抑制しながら鉄心に磁石を固定できる回転電機および回転電機の製造方法を得ることができる。

実施の形態１による回転電機を示す断面図である。 実施の形態１による回転電機を示す断面図である。 実施の形態１による回転子の積層体を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の変形例を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子の保持部材を示す斜視図である。 実施の形態１による回転子に保持部材を取り付けた状態を示す斜視図である。 実施の形態２による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態２による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。 実施の形態２による回転子の組み立て工程の変形例を示す斜視図である。 実施の形態２による回転子の組み立て工程の変形例を示す斜視図である。 実施の形態２による回転子の変形例を分解した状態を示す斜視図である。 実施の形態３による回転子の積層体を示す断面模式図である。 実施の形態３による回転子の積層体を示す断面模式図である。

実施の形態１．
以下、図面に基づいて実施の形態１について説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
なお、本願において、特に断りなく「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、「内径側」、「外径側」と記載された場合は、それぞれ回転子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、「内径側」、「外径側」を示すものとする。

図１および図２は、実施の形態１による回転電機を示す断面図である。図１は回転電機１００の軸方向に垂直な断面を示し、図２は回転電機１００の軸方向に平行な断面を示す。図１および図２において、回転電機１００は、モータフレーム２と、モータフレーム２内に固定された円筒形の固定子３と、固定子３の内周面に外周面を対向させて回転する回転子６とを備えている。固定子３は、固定子鉄心３１に固定子巻線３２を巻回したものである。固定子鉄心３１と固定子巻線３２の間には両者が電気的に短絡するのを防止するための絶縁部材が配置されているが、図１では省略している。固定子巻線３２は、３以上の多相の巻線群で構成され、制御装置（図示せず）を用いて回転子６の位相に応じて所定の電流を各相の巻線に順次通電することで、回転子６を回転させる。

回転子６は、固定子３の内周面との間に一定の空隙を介して配置されている。回転子６は、回転子鉄心６０、永久磁石８および回転軸６５を有しており、回転軸６５は固定子３の軸方向外側において軸受５を介して回動可能にモータフレーム２に支持されている。
実施の形態１による回転電機１００の回転子鉄心６０は、最も内周側で回転軸６５に嵌合される円環状の環状部６１と、最も外周側に配置され、永久磁石８を周方向の両側面から挟みこむ扇状部６２と、環状部６１と扇状部６２とを連結する連結部６３とを有している。また、扇状部６２は磁極を構成する。周方向に扇状部６２が間隔（空隙）を隔てて設けられており、それらの間隔（空隙）の一箇所おきに永久磁石８が組み込まれている。したがって、それらの間隔（空隙）の半数の１か所おきの間隔（空隙）が永久磁石８を配置するための磁石配置部となる。よって扇状部６２の数は永久磁石８の２倍となる。

永久磁石８の磁極は回転子６の径方向に垂直、すなわち回転子６の接線方向に磁極が向けられており、各磁極は周方向に同じ向きに着磁されている。
回転子６に発生する回転トルクは回転軸６５を介して外部に出力されるため、環状部６１と回転軸６５とは、回転トルクに耐えるよう強固に固定する必要がある。固定方法として圧入、溶接あるいは、回り止めのキーを組み込むといった手段が取られている。

図３は、実施の形態１による回転子の積層体を示す斜視図である。図３に示すように、積層体６４は複数の薄板６６を積層して形成されている。また、積層体６４の各々の薄板６６間は、軸方向に積層された薄板６６同士で固定されている。隣接する薄板６６同士は、抜きかしめによって固定する方法が一般的であるが、溶接、あるいは接着といった方法で固定してもよい。

積層体６４の組み合わせ方法、永久磁石８の組み込み方法は後述するが、実施の形態１による回転電機１００の回転子鉄心６０は、強磁性体の素材からなる薄板６６（一般的には鋼板）を多数積層した積層体６４を２つ組み合わせて形成されている。２つの積層体６４は同形状であり、軸方向に互いに反転させて組み合わせることにより回転子鉄心６０を形成する。積層体６４は、回転子鉄心６０と同様に環状部６１、扇状部６２、連結部６３を備えている。回転子鉄心６０には回転子６の磁極と同数の扇状部６２が含まれているが、そのうちの１か所おきの半数の扇状部６２が２つの積層体６４のうちの一方の積層体６４に含まれている。

扇状部６２は、連結部６３を介して環状部６１に支持されている第１の扇状部６２ａと、連結部６３を介して環状部６１とつながっていない第２の扇状部６２ｂとを備えている。第１の扇状部６２ａおよび第２の扇状部６２ｂは、それぞれ回転子鉄心６０の半分の高さである。このとき、第１の扇状部６２ａは、連結部６３を介して環状部６１とつながっているが、第２の扇状部６２ｂは連結部６３とは直接つながっておらず、複数の薄板６６の積層間の連結によって繋がって形成されている。
連結部６３の内径側の一端は環状部６１に繋がっており、外径側の他端は第１の扇状部６２ａの周方向側面に連結されている。第１の扇状部６２ａは、２面の周方向側面を有している。それらの周方向側面のうち、図１では、連結部６３の外径側の他端は、永久磁石８が配置されていない方の第１の扇状部６２ａ側面（永久磁石８が配置されている面以外の第１の扇状部６２ａ側面）の内周端を除いた箇所（内周端以外の部分）につながっている。

異なる極性の磁極（扇状部６２）同士が、連結部６３以外の回転子鉄心６０の構成部分を介して繋がっていると、回転子６内部で磁束の漏洩が発生し、漏洩した分は回転電機１００の動作に寄与しないため性能が低下する。扇状部６２に繋がっているのは連結部６３だけであり、連結部６３を介した経路の磁気抵抗を増大させると漏洩磁束を減らすことができる。連結部６３の磁気抵抗を増大させるには連結部６３を長く、細くすることが望ましい。
一方、回転電機１００のトルクは、固定子３と回転子６の磁極間で発生し、それを回転軸６５から外部に取り出す。したがって、回転軸６５に対して扇状部６２にトルクが作用するため、両者をつないでいる連結部６３にはそのトルクに耐える強度が必要である。また、回転時には扇状部６２および永久磁石８に遠心力が生じ、連結部６３でそれを支持する必要もある。連結部６３がこれらの荷重に耐えるには連結部６３を短く、太くすることが望ましい。
以上のように、連結部６３に対する磁気的に望ましい形状と、機械的に望ましい形状はトレードオフの関係にある。

２つの扇状部６２とその間に挟まれた永久磁石８を一体の組立体として考えると、組立体は２本の連結部６３を介して環状部６１とつながっている。扇状部６２の内周端に連結部６３を配置した場合、２本の連結部６３の周方向の距離が最短となりトルクに対して構造的に弱くなるため、組立体に作用するトルクに耐えるには連結部６３の周方向の幅を広くしなければならない。この場合、連結部６３が短く、かつ太くなり漏洩磁束の面では望ましくない。
周方向に隣接する全ての扇状部６２間に永久磁石８が配置されている場合には、連結部６３を配置する場所は扇状部６２の内周端しかない。しかし、実施の形態１による回転電機１００の回転子６では、扇状部６２間の１箇所おきに永久磁石８が配置されているので、扇状部６２の周方向側面のうち永久磁石８の配置されていない面内であれば内周端以外にも連結部６３を配置することができる。

扇状部６２の側面の内周端ではない部分（内周端以外の部分）に連結部６３を配置すると、内周端に配置した場合と比較して組立体につながる２本の連結部６３の周方向距離が長くなるので、トルクに対して耐え易くなり連結部６３を細くできる。また、連結部６３の長さも内周端に配置した場合より長くなる。したがって、内周端に配置した場合より連結部６３の磁気抵抗を大きくすることができ、漏洩磁束が低減する。扇状部６２側面のどの位置に連結部６３を配置するのが最適であるかは、回転電機１００の仕様または扇状部６２の形状等によって異なるが、扇状部６２の側面に配置することにより内周端に配置するより特性の向上を図ることができる。

図４Ａから図４Ｅは、実施の形態１による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。図４Ａから図４Ｅにおいては、図が煩雑になるのを避けるため、薄板６６による積層構造を省略する。
まず、図４Ａに示すように、環状部６１、扇状部６２、連結部６３を備えた積層体６４である第１の積層体６４ａを準備する。実施の形態１では、第１の積層体６４ａとこの第１の積層体６４ａと同一形状を有する第２の積層体６４ｂを組み合わせて回転子鉄心６０を形成する。第１の積層体６４ａと第２の積層体６４ｂは、図３で説明したように、それぞれ第１の扇状部６２ａと第２の扇状部６２ｂとを備えている。
次に、図４Ｂに示すように、第１の積層体６４ａに永久磁石８を取り付ける。具体的には、第１の積層体６４ａの扇状部６２の周方向側面の所定の方向、ここでは上面からみて時計回りの方向の片側側面に扇状部６２と同数の永久磁石８を配置する。

このとき、永久磁石８と扇状部６２が接する面において、あらかじめ永久磁石８あるいは扇状部６２に接着剤を塗布して両者を接着する。また、事前に着磁された永久磁石８を用いて、磁気吸引力を利用して両者を固定してもよい。なお、着磁済みの永久磁石８を組み付ける際には図中に示すＮ、Ｓの極性のように、磁極が周方向を向き、かつすべての永久磁石８の極性が同じ方向とする。ここでは、第１の積層体６４ａに接する方をＮ極としているが、すべての永久磁石８の向きがそろっていれば極性は逆でもよい。

第１の積層体６４ａに永久磁石８を配置した後に、図４Ｃに示すように、第２の積層体６４ｂを軸方向から取り付ける。このとき、すでに配置してある永久磁石８に第２の積層体６４ｂの扇状部６２が当たらないように、永久磁石８の配置スペースが広くなる方向に第２の積層体６４ｂを回転させた位置で軸方向から組み合わせる。第２の積層体６４ｂを軸方向に移動させていくと、第１の積層体６４ａと第２の積層体６４ｂのそれぞれの環状部６１同士が軸方向に接して図４Ｄの状態となる。このとき、すべての扇状部６２の上面、下面がそれぞれそろった状態となる。第１の積層体６４ａと第２の積層体６４ｂの環状部６１は、軸方向に隣接するように互いに重ねて配置されている。

次に、図４Ｅに示すように、第２の積層体６４ｂの扇状部６２が永久磁石８に押し当てられるように、第１の積層体６４ａに対して第２の積層体６４ｂを矢印の方向に軸を中心に回転させる。
これにより、第１の積層体６４ａの扇状部６２と第２の積層体６４ｂの扇状部６２によって、永久磁石８の周方向両側が挟まれる状態となる。このとき、第２の積層体６４ｂの扇状部６２と永久磁石８との間も、第１の積層体６４ａの場合と同様に接着または磁気吸引力により固定する。

２つの積層体６４である第１の積層体６４ａおよび第２の積層体６４ｂを相対的に回転させて扇状部６２間に永久磁石８を挟んだ後に、両者を回転軸６５に固定する。環状部６１を回転軸６５に軸方向から挿入し、圧入、溶接、接着等の手段、あるいは回り止めのキーを組み込んで固定する。以上の工程により、実施の形態１の回転子６は形成される。
図５は、実施の形態１による回転子の変形例を示す斜視図である。図４Ａから図４Ｅにおいては、永久磁石８と扇状部６２との固定を両者の接着等によるものを示したが、図５に示すように、扇状部６２の外周端に磁石保持爪６７を設け、永久磁石８の径方向の位置決め、または回転電機１００の動作時に永久磁石８に作用する遠心力の支持に用いてもよい。

図６は、実施の形態１による回転子の保持部材を示す斜視図である。また図７は、実施の形態１による回転子に保持部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
第１の積層体６４ａおよび第２の積層体６４ｂを組み合わせた後、周方向に並んだ扇状部６２間の永久磁石８が配置されていない空隙（扇状部６２における永久磁石８が配置された側面とは反対側の周方向側面）に回転方向保持部材６８を配置する。図７に示すように、回転方向保持部材６８は、隣接する扇状部６２間に設けられ、扇状部６２における永久磁石８が配置された周方向の片側側面とは反対側の周方向側面に取り付けられる。実施の形態１の回転電機１００の回転子６では、回転方向保持部材６８により、永久磁石８と扇状部６２とを接着する際に接着面を押さえること、第１の積層体６４ａおよび第２の積層体６４ｂである積層体６４同士の回転方向を固定することができる。回転方向保持部材６８は、非磁性体の素材により形成されており、例えば樹脂等を含んでいる。

また、回転方向保持部材６８は、扇状部６２間ごとに部材を配置してもよいし、図６に示すように、軸方向の一端で連結された一体の部品としてもよい。従来の構造では、鉄心の穴部と磁石との空隙が少ないため磁石の表面と鉄心との対向面に十分に接着剤を塗布することが難しいという課題もあった。
実施の形態１の回転電機１００の回転子６においては、永久磁石８と回転子鉄心６０とを接着する場合に、磁石配置部に永久磁石８を挿入するのではなく、接着面を押し付ける方向に永久磁石８を組み付けることができる。そのため、磁極面と回転子鉄心６０との隙間を可能な限り少なくすることと、十分な接着強度の確保との両立が可能である。

また、従来の構造では、あらかじめ着磁しておいた磁石を組み付ける場合も、磁石と鉄心が磁気で吸着された状態で磁石を押し込む必要があり、磁石の挿入に大きな荷重が必要なため磁石の損傷の懸念があった。
これに対し、実施の形態１による回転電機１００の回転子６は、永久磁石８を組み込み時に永久磁石８を滑らせる必要がないため、組み込み易くかつ永久磁石８が損傷する恐れも少ない。

以上のとおり、実施の形態１の回転電機１００は、複数の薄板６６を積層して形成され、回転軸６５に取り付けられた環状部６１と、環状部６１に支持され、周方向に間隔を隔てて配置された第１の扇状部６２ａと、第１の扇状部６２ａに重ねて積層され、複数の薄板６６の連結により繋がれた第２の扇状部６２ｂと、をそれぞれに有する第１の鉄心および第２の鉄心、第１の鉄心の第１の扇状部６２ａおよび第２の扇状部６２ｂの周方向の片側側面に取り付けられた永久磁石８、を備え、第２の鉄心が第１の鉄心に対向して回転軸６５に取り付けられたことにより、第１の鉄心の第２の扇状部６２ｂと第２の鉄心の第１の扇状部６２ａは、周方向に交互に配置され、同一平面内において、永久磁石８が配置された周方向の片側側面と反対側の周方向の側面に設けられた連結部６３によって、一箇所おきに第２の鉄心の環状部６１に支持されているものである。

また、実施の形態１の回転電機１００の製造方法は、複数の薄板６６を積層して形成され、回転軸６５に取り付けられる環状部６１と、環状部６１に支持され、周方向に間隔を隔てて配置された第１の扇状部６２ａと、第１の扇状部６２ａに重ねて積層され、複数の薄板６６の連結により繋がれた第２の扇状部６２ｂと、をそれぞれに有する第１の鉄心および第２の鉄心を準備する工程と、第１の鉄心の第１の扇状部６２ａおよび第２の扇状部６２ｂの周方向の片側側面に永久磁石８を取り付ける工程と、第２の鉄心を第１の鉄心に対向させて軸方向から挿入し、第１の鉄心の第２の扇状部６２ｂと第２の鉄心の第１の扇状部６２ａが、周方向に交互に配置されるように組み合わせる工程と、軸を中心に第２の鉄心を回転させて、第１の鉄心と第２の鉄心に永久磁石８を固定する工程と、を備え、第１の鉄心の第２の扇状部６２ｂと第２の鉄心の第１の扇状部６２ａは、同一平面内において、永久磁石８が配置された周方向の片側側面と反対側の周方向の側面に設けられた連結部６３によって、一箇所おきに第２の鉄心の環状部６１に支持されているものである。

実施の形態１の回転電機１００および回転電機１００の製造方法によれば、永久磁石８の損傷を抑制しながら第１の積層体６４ａである第１の鉄心と第２の積層体６４ｂである第２の鉄心に永久磁石８を固定できる回転電機１００および回転電機１００の製造方法を得ることができる。

実施の形態２．
図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態２による回転子の組み立て工程を示す斜視図である。
以下、実施の形態２による回転電機１００について、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態２において、第１の積層体６４ａおよび第２の積層体６４ｂに関しては、環状部６１、扇状部６２、連結部６３をそれぞれ有すること、およびそれに含まれる扇状部６２がそれぞれ回転子６の極数の半数であることは、実施の形態１と同じである。また、永久磁石８の周方向の両面に接する扇状部６２が、それぞれ異なる積層体６４の部材である構成も実施の形態１と同じである。

実施の形態１では２つの積層体６４により回転子鉄心６０を構成する形態を示したが、実施の形態２では３以上の積層体６４により回転子鉄心６０が形成される。
まず図８Ａに示すように、第１の積層体６４ａ、第２の積層体６４ｂおよび永久磁石８を実施の形態１で説明したように組み立てることによって積層体セット６９を形成する。このとき、第１の積層体６４ａ、第２の積層体６４ｂの扇状部６２の高さＨ１は、回転子鉄心６０の高さの１／２である。

図８Ｂは、図８Ａで形成した積層体セット６９を軸方向に２セット並べて回転子６を形成したものである。第１の積層体６４ａ、第２の積層体６４ｂは軸に垂直な断面であって、回転子鉄心６０の軸方向中央を通る断面に関して互いに対称の形状である。ここでは１個の積層体の高さを回転子鉄心６０の半分とし、積層体セット６９を２個並べた例を示しているが、３セット以上で構成することも可能である。
また、図８Ａおよび図８Ｂの説明では永久磁石８は各積層体セット６９に合わせて軸方向に２分割されているが、分割なしの１つの永久磁石８を用いて部品数を減らすことも可能である。

つまり、永久磁石８については、回転子鉄心６０全体の軸方向高さに合わせた長さの永久磁石８を組み込んでもよいし、１つの永久磁石８の軸方向長さを積層体セット６９の高さに合わせて、軸方向に積層体のセット数分の永久磁石８を配置してもよい。ただし、その場合は、図８Ａ、図８Ｂで示したような積層体セット６９を組み立てて、それを複数個並べて回転軸に固定する方法は難しい。
図９Ａおよび図９Ｂは、実施の形態２による回転子の組み立て工程の変形例を示す斜視図である。上記の場合はまず、図９Ａに示すように、永久磁石８が組み込まれるスペースを広げた状態で第１の積層体６４ａ、第２の積層体６４ｂを軸方向に積み重ねる。次に、図９Ｂに示すように、１箇所おきの扇状部６２の側面に永久磁石８を取り付ける。この後、永久磁石８が接していない方の扇状部６２を回転させて永久磁石８に押し付けることで形成される。

図１０は、実施の形態２による回転子の変形例を分解した状態を示す斜視図である。図１０では、異なる形状の積層体も含めて３以上の積層体で回転子鉄心６０を構成する事例を説明する。ここでは、回転子鉄心６０が第３の積層体６４ｃ、第４の積層体６４ｄ、第５の積層体６４ｅで形成された事例を示している。図１０に示すように、各積層体を構成する要素（環状部６１、扇状部６２、連結部６３）は実施の形態１で説明した積層体６４と同じであるが、それぞれの高さが異なる。また、第４の積層体６４ｄにおいては扇状部６２の構成が異なる。

軸方向の両端部に配置されている第３の積層体６４ｃ、第５の積層体６４ｅは軸に垂直な断面であって回転子鉄心６０の軸方向中央を通る断面に関して対称の形状である。一方、第３の積層体６４ｃと第５の積層体６４ｅに軸方向両側から挟まれる第４の積層体６４ｄにおいては、連結部６３とつながった扇状部６２（Ｈ５の範囲）の軸方向両側に積層のみでつながった扇状部６２（Ｈ４の範囲）がある。第３の積層体６４ｃに含まれる扇状部６２は連結部６３につながっている部分の高さをＨ２、扇状部６２の積層のみで連結されている部分の高さをＨ３とすると、Ｈ２とＨ４は等しく、Ｈ３はＨ５の１／２の高さとなっている。

第４の積層体６４ｄの扇状部６２の側面に永久磁石８を配置した後、軸方向の両側から第３の積層体６４ｃ、第５の積層体６４ｅを嵌め込み、回転させることで回転子６を組み立てる。このような構成にすることで、扇状部６２のうち積層のみでつながっている部分の高さを図８、図９で説明した構成と同等にしつつ、積層体６４の個数を低減することができる。

実施の形態１による回転電機１００の積層体６４では、各扇状部６２については軸方向高さの半分が連結部６３を介して環状部６１と繋がっており、残り半分の高さの部分は扇状部６２の積層のみで繋がっている。このとき、回転子鉄心６０の軸方向高さが大きくなると扇状部６２の積層のみで繋がっている部分の高さも大きくなる。その結果、強度が低下する可能性または真直度が低下する可能性も考えられる。
実施の形態２による回転電機１００によれば、３個以上の積層体６４で回転子鉄心６０を形成するので、扇状部６２の高さ（例えば、図８ＡのＨ１、図１０のＨ２+Ｈ３）を回転子鉄心６０の高さ（例えば、図８ＢのＨ、図１０のＨ４+Ｈ５+Ｈ４）より低くすることができる。その結果、扇状部６２の連結部６３に繋がっていない部分の高さが抑えられ、上述の強度または精度の問題を解消することができる。

実施の形態２では、回転子鉄心６０を構成する積層体６４の数が多くなるため永久磁石８の組み込みまたは回転軸６５への圧入といった組立工程においては若干煩雑になるが、永久磁石８と回転子鉄心６０との接着強度の確保または永久磁石８と回転子鉄心６０間の隙間の低減といった効果は実施の形態１と同様に得ることができる。

実施の形態３．
図１１および図１２は、実施の形態３による回転子の積層体を示す断面模式図である。実施の形態３においても積層体６４が環状部６１、扇状部６２、連結部６３を有することは実施の形態１で説明したものと同様である。実施の形態３において、実施の形態１と異なるのは環状部６１および連結部６３の軸方向高さである。
図１１に示すように、環状部６１と連結部６３の軸方向高さＨ６は同一であり、扇状部６２の高さＨ７の１／２より小さい値である。

この積層体６４を２つ組み合わせて回転子鉄心６０を形成した状態の断面模式図を図１２に示す。
実施の形態３では、積層体６４においては扇状部６２の高さＨ７の１／２よりも環状部６１の高さＨ６の方が低く、回転子鉄心６０として組み立てた後に２つの積層体６４の環状部６１が軸方向に接することはなく、その間にスペーサ７０が配置されている。スペーサ７０は非磁性体であり、例えばステンレスまたはアルミニウムなどの金属、または樹脂であり、環状部６１と同様に環状である。また、スペーサ７０を配置せず、その厚みに相当する空隙を設けてもよい。

回転子鉄心６０が２つの積層体６４で形成されている場合、回転子鉄心６０に備えられている扇状部６２のうち１か所おきの半数が片方の積層体６４、残り半数がもう一方の積層体６４により形成されている。ここで、ひとつの積層体６４に着目すると、備わっている扇状部６２は全て同じ極性の磁極となっている。したがって、扇状部６２同士は連結部６３と環状部６１を介して磁気的に繋がっているが、同極であるため上記経路すなわち積層体６４内部を経由する漏洩磁束は生じない。

このとき、環状部６１はそれに連結されている扇状部６２と同じ極性となっている。軸方向に隣接する２つの積層体６４は、それぞれの扇状部６２が異なる極性の場合、環状部６１の接触部で異なる極性が接していることになる。このとき、両者の間で漏洩磁束が発生する。実施の形態３においては、これらの環状部６１の間に非磁性体のスペーサ７０、あるいは空隙を設けることにより磁気的に遮断して漏洩磁束を低減させている。したがって、実施の形態３の回転子鉄心６０を用いることにより、回転電機１００の出力向上もしくは同等出力での製品小型化が可能となる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ 回転電機、２ モータフレーム、３ 固定子、３１ 固定子鉄心、３２ 固定子巻線、５ 軸受、６ 回転子、８ 永久磁石、６０ 回転子鉄心、６１ 環状部、６２ 扇状部、６２ａ 第１の扇状部、６２ｂ 第２の扇状部、６３ 連結部、６４ 積層体、６４ａ 第１の積層体、６４ｂ 第２の積層体、６４ｃ 第３の積層体、６４ｄ 第４の積層体、６４ｅ 第５の積層体、６５ 回転軸、６６ 薄板、６７ 磁石保持爪、６８ 回転方向保持部材、６９ 積層体セット、７０ スペーサ

Claims (7)

1. 複数の薄板を積層して形成され、回転軸に取り付けられた環状部と、前記環状部に支持され、周方向に間隔を隔てて配置された第１の扇状部と、前記第１の扇状部に重ねて積層され、前記複数の薄板間の連結により繋がれた第２の扇状部と、をそれぞれに有する第１の鉄心および第２の鉄心、
   前記第１の鉄心の前記第１の扇状部および前記第２の扇状部の周方向の片側側面に取り付けられた磁石、を備え、
   前記第２の鉄心が前記第１の鉄心に対向して前記回転軸に取り付けられたことにより、前記第１の鉄心の前記第２の扇状部と前記第２の鉄心の前記第１の扇状部は、周方向に交互に配置され、同一平面内において、前記磁石が配置された周方向の片側側面と反対側の周方向の側面に設けられた連結部によって、一箇所おきに前記第２の鉄心の前記環状部に支持され、
   前記磁石は、前記第１の鉄心の前記第１の扇状部、および前記第２の鉄心の前記第１の扇状部において、前記連結部が設けられた周方向の側面には取り付けられていないことを特徴とする回転電機。
2. 前記第１の鉄心および前記第２の鉄心の前記環状部は、軸方向に互いに重ねて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記磁石は、複数備えられており、
   前記複数の磁石において、同じ極性を有する磁極は全て周方向の一方を向いていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記第１の鉄心と周方向に隣接する前記第２の鉄心との間には、非磁性体の部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記第１の鉄心の前記環状部と、軸方向に隣接する前記第２の鉄心の前記環状部との間には、空隙または非磁性体の部材が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記第１の鉄心および前記第２の鉄心の前記連結部は、軸方向から見たとき重なっていないことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 複数の薄板を積層して形成され、回転軸に取り付けられる環状部と、前記環状部に支持され、周方向に間隔を隔てて配置された第１の扇状部と、前記第１の扇状部に重ねて積層され、前記複数の薄板間の連結により繋がれた第２の扇状部と、をそれぞれに有する第１の鉄心および第２の鉄心を準備する工程と、
   前記第１の鉄心の前記第１の扇状部および前記第２の扇状部の周方向の片側側面に磁石を取り付ける工程と、
   前記第２の鉄心を前記第１の鉄心に対向させて軸方向から挿入し、前記第１の鉄心の前記第２の扇状部と前記第２の鉄心の前記第１の扇状部が、周方向に交互に配置されるように組み合わせる工程と、
   軸を中心に前記第２の鉄心を回転させて、前記第１の鉄心と前記第２の鉄心に前記磁石を固定する工程と、を備え、
   前記第１の鉄心の前記第２の扇状部と前記第２の鉄心の前記第１の扇状部は、同一平面内において、前記磁石が配置された周方向の片側側面と反対側の周方向の側面に設けられた連結部によって、一箇所おきに前記第２の鉄心の前記環状部に支持され、
   前記磁石は、前記第１の鉄心の前記第１の扇状部、および前記第２の鉄心の前記第１の扇状部において、前記連結部が設けられた周方向の側面には取り付けられていないことを特徴とする回転電機の製造方法。

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