WO2025253702A1 - モータ回転子、及び、永久磁石モータ - Google Patents

モータ回転子、及び、永久磁石モータ

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WO
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wire
magnet
motor rotor
rotating shaft
retaining ring
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喬 横山
理 熊谷
幹人 佐々木
智之 石井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H02K1/2783—Surface mounted magnets; Inset magnets with magnets arranged in Halbach arrays

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor rotor and a permanent magnet motor.
  • Permanent magnet motors are known that have motor rotors that use permanent magnets.
  • multiple bulk magnets may be used to suppress eddy current loss.
  • motor rotors that use multiple bulk magnets require a lot of assembly work and pose challenges, such as difficulty in adjusting the rotational balance.
  • Wire magnets can be produced by compressing and molding magnetic powder into a jacket made of a non-magnetic material, then magnetizing it, or by sintering the magnetic powder.
  • Wire magnets have small eddy current paths, making them suitable for suppressing eddy current loss, and by reducing the number of parts, they are advantageous for reducing the assembly labor required for motor rotors.
  • Wire magnets can also easily be configured in a Halbach array, which can achieve high efficiency by concentrating the magnetic field on one side.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose assembly structures for magnets attached to the rotating shaft of a motor rotor, although they do not use wire-shaped magnets.
  • Patent Document 1 discloses an assembly structure in which a cylindrical magnet attached to the rotating shaft is fixed to the rotating shaft by tightly fitting a reinforcing member made of thin metal plate from the radial outside.
  • Patent Document 2 also discloses an assembly structure in which a wedge-shaped retaining ring is fitted from the radial outside to a ring-shaped magnet inserted into the rotating shaft.
  • Patent Documents 1 and 2 above disclose an assembly structure in which magnets are fixed to the rotating shaft using reinforcing members and retaining rings, but motor rotors with such assembly structures require that the dimensional variation of each component during manufacturing be kept sufficiently small.
  • the aforementioned wire magnets are prone to large dimensional variations due to their shape characteristics, and in order to reduce dimensional variation, manufacturing costs must be increased in order to improve processing precision.
  • At least one embodiment of the present disclosure has been developed in consideration of the above circumstances, and aims to provide a motor rotor and a permanent magnet motor that enable wire magnets to be accurately assembled to a rotating shaft while keeping manufacturing costs down.
  • a motor rotor comprises: A rotation axis; at least one wire magnet provided axially on an outer surface of the rotating shaft and extending at least partially circumferentially around the rotating shaft; a retaining ring for retaining the at least one wire magnet on the rotating shaft from the radially outer side; a first soft material provided in at least one radial gap between the rotating shaft and the at least one wire-shaped magnet or between the at least one wire-shaped magnet and the retaining ring; Equipped with.
  • At least one embodiment of the present disclosure provides a motor rotor and a permanent magnet motor that enable wire magnets to be accurately assembled to a rotating shaft while keeping manufacturing costs down.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the axial direction of a motor rotor according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the rotating shaft and the wire-shaped magnets of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of region B in FIG. 1 .
  • 4 is another example of the cross-sectional shape of the wire magnet of FIG. 3.
  • 4 is another example of the cross-sectional shape of the wire magnet of FIG. 3.
  • 4 is another example of the cross-sectional shape of the wire magnet of FIG. 3.
  • 4 is another example of the cross-sectional shape of the wire magnet of FIG. 3.
  • 4 is another example of the cross-sectional shape of the wire magnet of FIG. 3.
  • FIG. 5B is a generalized diagram in which the vertical axis of FIG. 5A is multiplied by the elastic modulus of the retaining ring.
  • 10 is a graph showing the allowable range of the plate thickness of the retaining ring.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 8A. 1.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 8A.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the axial direction of a motor rotor 1 according to one embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing the rotating shaft 2 and wire-shaped magnets 4 of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of area B of FIG. 1.
  • Motor rotor 1 is a rotor used in an inner rotor type permanent magnet motor, in which the motor rotor is placed inside the stator.
  • a permanent magnet is used in the motor rotor 1, which means that no secondary current flows through the motor rotor 1, eliminating rotational loss and achieving excellent efficiency with energy savings.
  • the motor rotor 1 comprises a rotating shaft 2, a wire magnet 4, a retaining ring 6, and a pair of end plates 8.
  • the rotating shaft 2 is a shaft that can rotate when the permanent magnet motor is driven, and has a shaft body 2a extending along the axial direction and an expanded diameter portion 2b fixed around the shaft body 2a.
  • the shaft body 2a has a substantially constant radius and is rotatably supported by a bearing (not shown).
  • the expanded diameter portion 2b is attached to the center of the shaft body 2a excluding both ends, and has a substantially constant diameter d that is larger than the shaft body 2a.
  • the wire magnet 4 is a type of longitudinal permanent magnet that is spirally (wound) on the radially outer side of the enlarged diameter portion 2b of the rotating shaft 2.
  • the wire magnet 4 has a sufficiently large length along its longitudinal direction and is wound around the enlarged diameter portion 2b multiple times.
  • the wire magnets 4 wound around the enlarged diameter portion 2b are tightly packed so that adjacent side surfaces along the axial direction are in contact with each other.
  • the longitudinal wire magnet 4 has a small eddy current path, making it suitable for suppressing eddy current loss, and it is easy to realize a Halbach array that concentrates the magnetic field on one side and achieves high efficiency.
  • each ring magnet is attached along the circumferential direction of the rotating shaft 2, and is arranged along the axial direction so that adjacent ring magnets are in contact with each other.
  • the wire magnet 4 of this embodiment is composed of a jacket 4a that defines the outer shell, and magnetic powder 4b contained within the jacket 4a.
  • the jacket 4a is made of a non-magnetic material.
  • the magnetic powder 4b is made by compressing and molding magnetic powder, which is a powdered magnetic material, and is contained within the jacket 4a.
  • the wire magnet 4 has a substantially square cross section perpendicular to the longitudinal direction, but this cross section may have other shapes.
  • the wire magnets 4 can be arranged without gaps, which can favorably improve the performance of a permanent magnet motor equipped with the motor rotor 1.
  • FIG. 4B when the cross section is elliptical, manufacturing is easier than when it is rectangular, and manufacturing costs can be favorably reduced.
  • FIG. 4C or 4D when the cross section is trapezoidal or parallelogrammatic, radial rigidity is lower than when it is rectangular.
  • the wire magnet 4 when the wire magnet 4 is wound around the rotating shaft 2, it is easier to equalize the variation in the pressing load caused by the retaining ring 6 arranged radially outward, as described below.
  • the structural strength may be lower than when the cross section is square, the variation in the pressing load can be reduced by increasing the thickness of the first soft material 10, as described below, or by using a first soft material 10 with a low elastic modulus.
  • the soft material 10 is made of a material with a lower modulus of elasticity than surrounding components such as the rotating shaft 2 and retaining ring 6, and can be made of, for example, adhesive or resin material.
  • the retaining ring 6 is configured to hold the wire magnets 4 mounted on the rotating shaft 2 from the radially outer side.
  • the retaining ring 6 is a roughly cylindrical member mounted on the rotating shaft 2.
  • a pair of end plates 8 is provided on the rotating shaft 2 to support the wire magnets 4 from both ends along the axial direction.
  • Each of the pair of end plates 8 has a roughly circular disk shape, with the inner diameter side fixed to the rotating shaft 2 and the aforementioned retaining ring 6 fixed to the radially outer end face by a press fit.
  • the retaining ring 6, which holds the wire magnets 4 so as to cover them engages with the rotating shaft 2 via the end plates 8, resulting in a motor rotor 1 with a structure that is highly stable even when rotating at high speeds.
  • a radial gap filled with a first soft material 10 is provided between at least one of the retaining ring 6 and the wire-shaped magnet 4 (outer diameter side) and the wire-shaped magnet 4 (inner diameter side) and the rotating shaft 2.
  • the radial gaps shown include both the first radial gap 12a between the retaining ring 6 and the wire-shaped magnet 4 (outer diameter side) and the second radial gap 12b between the wire-shaped magnet 4 (inner diameter side) and the rotating shaft 2.
  • the first soft material 10 is made of a soft material with a lower elastic modulus than surrounding components such as the rotating shaft 2, wire-shaped magnet 4, and retaining ring 6, and can be, for example, an adhesive or resin.
  • the radial gap 12 first radial gap 12a and second radial gap 12b
  • the compressive deformation of the first soft material 10 absorbs the dimensional variation, and the pressing load acting on the wire magnet 4 can be suitably kept within an acceptable range.
  • a configuration in which the first soft material 10 can absorb dimensional variations in the wire magnets 4 can be achieved by designing the thickness t of the retaining ring 6 to fall within an appropriate tolerance range.
  • the tolerance range for the thickness t of the retaining ring 6 is defined by the following equation using the maximum thickness tmax and the minimum thickness tmin. tmin ⁇ t ⁇ tmax (1) The calculation method of the maximum plate thickness tmax and the minimum plate thickness tmin will be specifically described below.
  • the maximum plate thickness tmax which is the upper limit of the allowable range.
  • the radial stress ⁇ r , circumferential stress ⁇ , and deformation amount u that occur when the retaining ring 6 is fitted with an interference between the retaining ring 6 and the first soft material 10 are expressed by the following governing equations.
  • the thickness t of the retaining ring 6 can be determined as shown in Figure 5A for each elastic modulus E of the retaining ring 6, under which the stress calculated using the above formulas (2-1) and (2-2) will be below the allowable value for the wire magnet 4.
  • Figure 5A exemplifies the graph in which the horizontal axis s/d ranges from 0.06 to 0.13, which is the range expected in an actual machine, but values outside this range are also included in the present invention.
  • the minimum thickness tmin which is the lower limit of the allowable range.
  • the wire magnet 4 is subjected to centrifugal force, which reduces the pressing load it receives from the radially inner side. Therefore, the minimum thickness tmin of the retaining ring 6 can be determined as a condition for generating an appropriate pressing load so that the pressing load does not become zero during rotation.
  • ⁇ is the density of the wire magnet 4
  • r o is the outer radius of the wire magnet 4
  • ⁇ pi F/( ⁇ ds) (4)
  • the centrifugal force F is proportional to the square of the rotation speed and the cube of the radiuses r i and r o .
  • the rotation speed N and the radiuses r i and r o are set so that the centrifugal force F is constant
  • the rotation speed N is set relative to the inner radius r i
  • the change in surface pressure ⁇ pi is calculated.
  • the centrifugal force F is constant, the larger the diameter d of the expanded diameter portion 2b, the smaller the change in surface pressure ⁇ pi.
  • the change in surface pressure ⁇ pi is approximately 5 MPa. Since the surface pressure is approximately proportional to the thickness t of the retaining ring 6, the surface pressure can be maintained if the thickness t of the retaining ring 6 is 1/6 of the condition indicated by the dashed line in FIG. 5B.
  • the change in surface pressure ⁇ pi is proportional to the cube of the rotation speed N and the cube of the diameter d.
  • the rotation speed N is set relative to the diameter d.
  • the surface pressure is approximately proportional to the thickness t of the retaining ring 6, and therefore the surface pressure can be maintained if the thickness t of the retaining ring 6 is 2/3 of the condition shown by the dashed line in Figure 5B.
  • the minimum thickness tmin of the retaining ring 6 that encompasses both is set to 1/6 of the dashed line shown in Figure 5B.
  • the maximum plate thickness tmax is set to 0.4d/(s/d)/E and the minimum plate thickness tmin is set to 0.033d/(s/d)/E.
  • the allowable range of the plate thickness t of the retaining ring 6 is expressed by the following equation. 0.033d/(s/d)/E ⁇ t ⁇ 0.4d/(s/d)/E (5) Therefore, by setting the plate thickness t of the retaining ring 6 so as to satisfy the above formula (5), the pressing load received by the wire-shaped magnet 4 can be kept within an appropriate range.
  • the material of the retaining ring 6 is non-magnetic and has an elastic modulus E of 20 to 200 GPa.
  • Specific examples of materials that can be used for such a retaining ring 6 include high-strength Ni-based alloys, Ti alloys, and CFRP.
  • Figure 7 shows a modified example of Figure 3.
  • the motor rotor 1 further includes a second soft material 16 provided in the axial gap 14 between the end plate 8 and the wire-shaped magnet 4.
  • the second soft material 16 is preferentially compressed and deformed, thereby preventing the creation of an unnecessary gap between the two and preventing the wire-shaped magnet 4 from receiving an excessive pressing load from the end plate 8.
  • the second soft material 16 to fill the axial gap 14 created by setting the length of the wire-shaped magnet 4 on the rotating shaft 2 shorter than the distance between the pair of end plates 8, the creation of the axial gap 14 and excessive pressing load from the end plate 8 can be prevented.
  • the second soft material 16 may be provided in at least a portion of the axial gap 14. In other words, the second soft material 16 may be provided in the entire axial gap 14, or may be provided in only a portion of it.
  • Figure 8A is a modified example of Figure 1
  • Figure 8B is a cross-sectional view taken along line C-C of Figure 8A.
  • the wire magnet 4 has a configuration in which magnetic powder 4b is housed within the jacket 4a, as described above, but a key groove 18 is provided on the side of the jacket 4a facing the rotating shaft 2.
  • the key groove 18 is formed to extend axially over the entire area of the rotating shaft 2 where the wire magnet 4 is provided.
  • a rod-shaped key 20 having a corresponding shape is inserted into this key groove 18, making it possible to transmit torque from the wire magnet 4 to the rotating shaft 2.
  • the side of the jacket 4a that constitutes the wire magnet 4 that faces the rotating shaft 2 i.e., the radially inner side
  • the side of the jacket 4a that constitutes the wire magnet 4 that faces the rotating shaft 2 is configured to be thicker than the other sides. This prevents a decrease in the rigidity of the jacket 4a, even when a key groove 18 is formed in the jacket 4a as described above, making it possible to achieve a motor rotor 1 with a stable structure.
  • Figure 9 shows another variation of Figure 1.
  • This variation differs from the variation shown in Figure 8A in that the key groove 18 is formed only in a portion of the wire magnet 4 adjacent to the end plate 8 (the axial end).
  • the jacket 4a of the wire magnet 4 is also configured so that the side facing the rotating shaft 2 (i.e., the radially inner side) is thicker than the other sides only in the portion adjacent to the end plate 8. Due to this range of key groove 18 formation, the key 20 inserted into the key groove 18 is also shorter than in the variation shown in Figure 8A.
  • the area in which the key groove 18 is provided is smaller, which minimizes the loss of strength and the processing burden associated with forming the key groove 18 in the jacket 4a of the wire magnet 4.
  • the wire magnet 4 may be configured as a sintered magnet.
  • Figure 10 shows another variation of Figure 1.
  • the wire magnet 4 is configured as a sintered magnet, eliminating the need for an outer shell such as the jacket 4a of the previously described embodiment. Because such wire magnets 4 without a jacket 4a have relatively low strength, it is necessary to reduce dimensional variation to prevent excessive pressing loads from acting on some magnets. Specifically, the outer shape must be finished by machining. If the pressing load variation due to dimensional variation is still large, it is effective to increase the thickness of the first soft material 10 compared to when the jacket 4a is included, or to use a soft material with a low elastic modulus as the first soft material 10. Furthermore, wire magnets 4 configured as sintered magnets have a stronger magnetic force than wire magnets 4 with a jacket 4a, which is advantageous for improving the performance of permanent magnet motors.
  • a motor rotor includes: A rotation axis; at least one wire magnet provided axially on an outer surface of the rotating shaft and extending at least partially circumferentially around the rotating shaft; a retaining ring for retaining the at least one wire magnet on the rotating shaft from the radially outer side; a first soft material provided in a radial gap between the rotating shaft and the at least one wire-shaped magnet or between the at least one wire-shaped magnet and the retaining ring; Equipped with.
  • a first soft material is provided in the radial gap between the rotating shaft and the wire magnet, or between the wire magnet and the retaining ring.
  • the first soft material is a material with a lower elastic modulus than the rotating shaft and the retaining ring of the motor rotor.
  • an end plate attached to the rotating shaft for axially supporting the at least one wire magnet;
  • the end plate has a radially outer end surface supported by the retaining ring.
  • the wire magnets attached to the rotating shaft have their axial ends supported by end plates.
  • the end plates are attached to the rotating shaft at their radially inner sides and supported at their radially outer sides by the retaining ring, resulting in a motor rotor with a stable configuration.
  • the first soft material is provided in the radial gap between the rotating shaft and the wire-shaped magnet. This allows the first soft material, which is located radially inward of the wire-shaped magnet, to optimally bear the pressing load from the wire-shaped magnet.
  • the radial gap is provided between the at least one wire magnet and the retaining ring.
  • the first soft material is provided in the radial gap between the wire-shaped magnet and the retaining ring. This allows the first soft material, which is located radially outward from the wire-shaped magnet, to optimally bear the pressing load from the wire-shaped magnet.
  • the thickness t of the retaining ring is configured to satisfy the following equation using the diameter d of the rotation shaft, the maximum radial dimension s of the at least one wire magnet in a cross section perpendicular to the rotation shaft, and the elastic modulus E of the retaining ring. 0.033d/(s/d)/E ⁇ t ⁇ 0.4d/(s/d)/E
  • the pressing load received by the wire magnet can be kept within an appropriate tolerance range.
  • the magnet further comprises a second soft material disposed in an axial gap between the end plate and the at least one wire magnet.
  • the second soft material between the end plate and the wire-shaped magnet, when the end plate is pressed against the wire-shaped magnet and fixed, the second soft material is preferentially compressed and deformed, thereby preventing unnecessary gaps from being created between the two and preventing the wire-shaped magnet from being subjected to excessive pressing loads from the end plate.
  • the at least one wire magnet is a jacket made of a non-magnetic material; a magnetic powder body that is contained in the jacket and includes compression-molded magnetic powder; Includes.
  • the wire magnet is constructed by housing a magnetic powder body in which magnetic powder is compressed and molded within a jacket.
  • Wire magnets with this configuration have lower strength than sintered magnets, and large dimensional variations can cause the wire magnet to receive a large pressing load, which could lead to crushing.
  • the motor rotor of this aspect by providing a first soft material in the radial gap as described above, even when a wire magnet with this configuration is used, the first soft material can absorb dimensional variations in the wire magnet, thereby effectively preventing the wire magnet from being crushed due to an excessive pressing load acting on it.
  • the jacket is provided on a side facing the rotary shaft with a key groove into which a key for transmitting torque to the rotary shaft can be inserted.
  • a key is inserted into a key groove provided in the jacket that constitutes the wire magnet, thereby enabling torque from the rotating shaft to be transmitted efficiently.
  • the jacket is configured so that the side facing the rotating shaft is thicker than the other sides.
  • the jacket constituting the wire magnet is configured so that the side facing the rotating shaft where the key groove is provided is thicker than the other sides. This prevents a decrease in the jacket's rigidity even when a key groove is formed, resulting in a motor rotor with a stable structure.
  • the key groove is provided at an axial end of the at least one wire magnet.
  • the at least one wire magnet is a sintered magnet.
  • the wire magnet is made of a sintered magnet formed by sintering magnetic powder.
  • a wire magnet without a jacket structure can improve motor performance by obtaining a strong magnetic force.
  • the at least one wire magnet has a cross section perpendicular to the axial direction that has a shape of a rectangle, an ellipse, a trapezoid, or a parallelogram.
  • the cross-sectional shape of the wire magnet can be a variety of shapes, such as a rectangle, ellipse, trapezoid, or parallelogram.
  • the cross-sectional shape is rectangular (including square)
  • the wire magnets can be arranged without gaps, improving the performance of the permanent magnet motor equipped with the motor rotor.
  • the cross-sectional shape is elliptical (including circular)
  • the cross-sectional shape is trapezoidal or parallelogram, the radial rigidity is lower than if it is rectangular, which has the effect of equalizing variations in pressing load due to dimensional variations in the wire magnets.
  • the at least one wire magnet is wound helically around the rotation axis.
  • a permanent magnet motor includes: The motor rotor according to any one of the above aspects (1) to (14) is included.

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Abstract

モータ回転子は、回転軸と、ワイヤ状磁石と、保持リングと、第１軟質材とを備える。ワイヤ状磁石は、回転軸の外表面上に軸方向に沿って設けられ、回転軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する。保持リングは、ワイヤ状磁石を回転軸に径方向外側から保持する。第１軟質材は、回転軸とワイヤ状磁石との間、又は、ワイヤ状磁石と保持リングとの間にある径方向隙間に設けられる。

Description

モータ回転子、及び、永久磁石モータ
　本開示は、モータ回転子、及び、永久磁石モータに関する。
　本願は、２０２４年６月４日に日本国特許庁に出願された特願２０２４－０９０５９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　永久磁石を用いたモータ回転子を備える永久磁石モータが知られている。この種の永久磁石モータが備えるモータ回転子では、渦電流損失を抑制するために、例えば多数のバルク磁石が用いられることがある。しかしながら、多数のバルク磁石を用いたモータ回転子は、組立工数が多くなり、また回転バランスの調整が難しいことが課題となる。
　このような課題を解消するための手段の一つとして、多数のバルク磁石に代えて、ワイヤ状磁石を用いることが有効である。ワイヤ状磁石は、非磁性材質からなるジャケット内に磁粉を圧縮成形した後に着磁させたり、或いは、磁粉を焼結することにより製作可能である。ワイヤ状磁石は渦電流路が小さいため渦電流損失の抑制に適しており、部品点数の削減によりモータ回転子の組立工数の抑制に有利である。またワイヤ状磁石は、磁界を片側に集中させることにより高効率化を実現可能なハルバッハ配列を容易に構成することもできる。
　例えば特許文献１及び２には、ワイヤ状磁石ではないがモータ回転子における回転軸に対する磁石の組立構造が開示されている。特許文献１では、回転軸に取り付けられた円筒状の磁石に対して、径方向外側から金属薄板で形成された補強部材を緊密に嵌着することで、回転軸に磁石が固定される組立構造が開示されている。また特許文献２には、回転軸に挿入されたリング状の磁石に対して、径方向外側からくさび形状の保持リングを嵌合した組立構造が開示されている。
特開２００４－６４８８７号公報 特開平１０－２１０６８９号公報
　上記特許文献１及び２では、補強部材や保持リングによって回転軸に対して磁石が固定された組立構造が開示されているが、このような組立構造を有するモータ回転子では、各部材の製造上の寸法ばらつきを十分に小さく抑えることが求められる。しかしながら、前述のワイヤ状磁石は、その形状特性から寸法のばらつきが大きくなりやすく、寸法ばらつきを抑えるためには、加工精度を高めるために製造コストを増大しなければならない。
　本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、製造コストを抑えながら、ワイヤ状磁石を回転軸に精度よく組付可能なモータ回転子、及び、永久磁石モータを提供することを目的とする。
　本開示の少なくとも一実施形態に係るモータ回転子は、上記課題を解決するために、
　回転軸と、
　前記回転軸の外表面上に軸方向に沿って設けられ、前記回転軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つのワイヤ状磁石と、
　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石を前記回転軸に径方向外側から保持するための保持リングと、
　前記回転軸と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間、又は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石と前記保持リングとの間にある少なくとも一方の径方向隙間に設けられた第１軟質材と、
を備える。
　本開示の少なくとも一実施形態に係る永久磁石モータは、上記課題を解決するために、
　本開示の少なくとも一実施形態に係るモータ回転子を有する。
　本開示の少なくとも一実施形態によれば、製造コストを抑えながら、ワイヤ状磁石を回転軸に精度よく組付可能なモータ回転子、及び、永久磁石モータを提供できる。
一実施形態に係るモータ回転子の軸方向に沿った断面図である。 図１の回転軸及びワイヤ状磁石を抽出して示す斜視図である。 図１のＢ領域における拡大断面図である。 図３のワイヤ状磁石の断面形状の他の例である。 図３のワイヤ状磁石の断面形状の他の例である。 図３のワイヤ状磁石の断面形状の他の例である。 図３のワイヤ状磁石の断面形状の他の例である。 図３に示すモータ回転子においてワイヤ状磁石の代表寸法、回転軸の径に対して、ワイヤ状磁石の強度（３０МＰａ）の観点から許容される保持リングの板厚を、保持リングの弾性率ごとに示す図である。 図５Ａの縦軸に保持リングの弾性率を乗算して一般化した図である。 保持リングの板厚の許容範囲を示すグラフである。 図３の変形例である。 図１の変形例である。 図８ＡのＣ－Ｃ線断面図である。 図１の他の変形例である。 図１の他の変形例である。
　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　図１は一実施形態に係るモータ回転子１の軸方向に沿った断面図であり、図２は図１の回転軸２及びワイヤ状磁石４を抽出して示す斜視図であり、図３は図１のＢ領域における拡大断面図である。
　モータ回転子１は、固定子の内側にモータ回転子が配置されるインナーロータ型永久磁石モータに用いられる回転子である。永久磁石モータでは、モータ回転子１に永久磁石（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）が使用されることにより、モータ回転子１に二次電流が流れない構造であるため、回転ロスが発生せず、省エネルギーで優れた効率が得られる。
　モータ回転子１は、回転軸２と、ワイヤ状磁石４と、保持リング６と、一対の端板８とを備える。
　回転軸２は、永久磁石モータの駆動時に回転可能な軸であり、軸方向に沿って延在する軸本体２ａと、軸本体２ａの周りに固定される拡径部２ｂとを有する。軸本体２ａは略一定の半径を有しており、不図示の軸受によって回転可能に支持される。拡径部２ｂは、軸本体２ａのうち両端側を除く中央部に取り付けられており、軸本体２ａより大きな略一定の直径ｄを有する。
　ワイヤ状磁石４は長手形状を有する永久磁石の一種であり、回転軸２のうち拡径部２ｂの径方向外側に螺旋状に（巻回されて）設けられる。本実施形態では、ワイヤ状磁石４は、その長手方向に沿った長さが十分に大きく、拡径部２ｂに対して複数周にわたって巻き付けられる。拡径部２ｂに巻き付けられたワイヤ状磁石４は、軸方向に沿って隣接する側面同士が互いに接触するように密に設けられる。このように長手形状を有するワイヤ状磁石４は渦電流路が小さいため渦電流損失の抑制に適しており、磁界を片側に集中させ高効率化を実現するハルバッハ配列を容易に実現可能である。
　尚、前述のように回転軸２に対して巻き付けられるワイヤ状磁石４に代えて、複数のリング状磁石やワイヤ状磁石４を用いてもよい。この場合、各リング状磁石は、回転軸２の周方向に沿って取り付けられ、且つ、隣接するリング状磁石同士が互いに接触するように軸方向に沿って配列される。
　また本実施形態のワイヤ状磁石４は、図１及び図３に示すように、外殻を規定するジャケット４ａと、ジャケット４ａ内に収容された磁粉体４ｂとを含んで構成される。ジャケット４ａは非磁性体で構成される。磁粉体４ｂは、粉末状の磁性体である磁粉が圧縮成形されてなり、ジャケット４ａ内に収容される。
　尚、図１及び図３に示す実施形態では、ワイヤ状磁石４は長手方向に対する垂直断面形状が略正方形を有する場合を例示しているが、この断面形状は他の形状であってもよい。例えば、図４Ａに示すように、断面形状が長方形である場合には、ワイヤ状磁石４を隙間なく配列することができ、モータ回転子１を搭載する永久磁石モータの性能を好適に向上できる。また図４Ｂに示すように、断面形状が楕円である場合には、長方形に比べて製造が容易であり、製造コストを好適に低減できる。また図４Ｃ又は図４Ｄに示すように、断面形状が台形や平行四辺形である場合には、長方形である場合と比べて径方向の剛性が低い。そのためワイヤ状磁石４が回転軸２に対して巻き付けられた際に、後述のように径方向外側に配置される保持リング６による押し付け荷重のばらつきを均一化しやすくなる。また断面形状が正方形である場合と比べて構造的に強度が低くなる場合もあるが、後述の第１軟質材１０の厚さを増したり、あるいは、弾性率が低い第１軟質材１０を用いることにより、押し付け荷重のばらつきを低減できる。軟質材１０は、回転軸２、保持リング６のような周辺部材に比べて弾性率が低い材料からなり、例えば接着剤、樹脂材料等を使用可能である。
　保持リング６は、回転軸２に設けられたワイヤ状磁石４を径方向外側から保持するための構成である。保持リング６は、回転軸２に設けられた略円筒用部材である。回転軸２には、ワイヤ状磁石４の軸方向に沿って両端側から支持する一対の端板８が設けられる。一対の端板８の各々は略円板形状を有しており、内径側が回転軸２に固定されるとともに、径方向外側の端面には前述の保持リング６が締め嵌めによって固定される。すなわち、ワイヤ状磁石４を覆うように保持する保持リング６は、端板８を介して回転軸２に係合されることで、高速で回転した際においても安定性に優れた構造を有するモータ回転子１を実現する。
　保持リング６とワイヤ状磁石４（外径側）との間、又は、ワイヤ状磁石４（内径側）と回転軸２との間の少なくとも一方には、第１軟質材１０が充填された径方向隙間が設けられる。本実施形態では、径方向隙間として、保持リング６とワイヤ状磁石４（外径側）との間にある第１径方向隙間１２ａ、及び、ワイヤ状磁石４（内径側）と回転軸２との間にある第２径方向隙間１２ｂの両方が示されている。第１軟質材１０は、回転軸２、ワイヤ状磁石４及び保持リング６のような周辺部材に比べて弾性率が低い軟質性材料からなり、例えば接着剤や樹脂などを使用可能である。
　前述のように、ワイヤ状磁石４を保持する保持リング６が回転軸２に設けられた一対の端板８に締め嵌めする際には、ワイヤ状磁石４は保持リング６によって径方向内外から押付荷重を受ける。この押付荷重は、ワイヤ状磁石４の寸法ばらつきに応じた分布を有するため、ワイヤ状磁石４の寸法ばらつきが大きいとワイヤ状磁石４に過大な押付荷重が作用するおそれがある。本実施形態では、径方向隙間１２（第１径方向隙間１２ａ、及び、第２径方向隙間１２ｂ）に第１軟質材１０を充填することで、仮にワイヤ状磁石４の寸法ばらつきが大きい場合においても、第１軟質材１０の圧縮変形によって寸法ばらつきを吸収し、ワイヤ状磁石４に作用する押付荷重を許容範囲に好適に抑えることができる。
　ここで上記のように、ワイヤ状磁石４の寸法ばらつきを第１軟質材１０によって吸収可能な構成は、保持リング６の板厚ｔを適切な許容範囲に設計することにより達成可能である。保持リング６の板厚ｔに関する許容範囲は、最大板厚ｔｍａｘと最小板厚ｔｍｉｎを用いて次式で規定される。
ｔｍｉｎ≦ｔ≦ｔｍａｘ　　　（１）
　以下に最大板厚ｔｍａｘ及び最小板厚ｔｍｉｎの算出手法について具体的に説明する。
　まず許容範囲の上限値である最大板厚ｔｍａｘの算出手法について説明する。ワイヤ状磁石４を保持する保持リング６は、その構成材料の弾性率Ｅが大きくなるほど、また板厚ｔが大きくなるほど、内側に保持するワイヤ状磁石４が受ける押付荷重が大きくなる。本実施形態における構造において、保持リング６と第１軟質材１０との間に締め代を設けて保持リング６を嵌合する場合に発生する径方向応力σｒ、周方向応力σθ及び変形量ｕは、以下の支配方程式によって表される。
　この支配方程式を、各部材の境界における力の釣り合い条件、及び、変位条件を適用して解くことにより、各部材に発生する応力を求め、ワイヤ状磁石４が受ける押付荷重を算出することができる。
　ここでワイヤ状磁石４の代表寸法ｓ（径方向長さ）に対して、ワイヤ状磁石４の強度が３０ＭＰａであり、第１軟質材１０の厚さｔｓが０．２ｍｍであると仮定すると、上式（２－１）及び（２－２）を用いて算出される応力がワイヤ状磁石４の許容値以下となる条件として、保持リング６の板厚ｔは、保持リング６の弾性率Ｅごとに図５Ａに示されるように定めることができる。尚、図５Ａでは、横軸ｓ／ｄの範囲として、実機で想定される０．０６≦ｓ／ｄ≦０．１３の範囲でグラフを例示的に記載しているが、当該範囲外の値も本発明に含まれる。
　図５Ａについて、縦軸の値に保持リング６の弾性率Ｅを乗算して一般化すると、図５Ｂの破線（ｔ／ｄ×Ｅ×ｓ／ｄ＝０．２）のように表される。ワイヤ状磁石４がより高強度の場合や、第１軟質材１０の厚さｔｓがより大きい場合には、許容される保持リング６の板厚ｔは大きくなるため、想定される範囲で最大板厚ｔｍａｘを実線（ｔ／ｄ×Ｅ×ｓ／ｄ＝０．４）のように決定した。
　続いて許容範囲の下限値である最小板厚ｔｍｉｎの算出手法について説明する。回転時にワイヤ状磁石４は遠心力を受け、径方向内側から受ける押付荷重が低下する。そのため、回転時に当該押付荷重がゼロにならないような適度な押付荷重を発生させる条件として、保持リング６の最小板厚tｍｉｎを定めることができる。モータ回転子１の回転数Ｎ、角速度ω（＝２πＮ／６０［ｒａｄ／ｓ］）で回転するワイヤ状磁石４に作用する遠心力Ｆは次式で表される。
Ｆ＝２πω２ρｓ×（ｒо ３－ｒｉ ３）／３　　　（３）
　ここで、ρはワイヤ状磁石４の密度であり、ｒоはワイヤ状磁石４の外半径、ｒｉはワイヤ状磁石４の内半径（＝ｄ／２）である。これにより、回転時のワイヤ状磁石４の面圧変化Δｐｉは次式で表される。
Δｐｉ＝Ｆ／（πｄｓ）　　　（４）
　上記（３）式によれば、遠心力Ｆは回転数の２乗、及び、径ｒｉ、ｒоの３乗に比例する。遠心力Ｆが一定となるように回転数Ｎ及び径ｒｉ、ｒоを設定する場合、内半径ｒｉに対して回転数Ｎが設定され、面圧変化Δｐｉが求められる。このように遠心力Ｆが一定になる条件下では、拡径部２ｂの直径ｄが大きいほど面圧変化は小さくなる。一例として、ｄ＝９２ｍｍ、ｓ／ｄ＝０．０８７、回転数１４０００ｒｐｍの条件では、約５ＭＰａの面圧変化Δｐｉとなる。面圧は保持リング６の板厚ｔに略比例することから、図５Ｂに示した破線で示される条件に対して１／６の保持リング６の板厚ｔがあれば、面圧が保持される。
　また拡径部２ｂの直径ｄと回転数Ｎの設定に関する別の考え方として、上式（３）及び（４）より、面圧変化Δｐｉは回転数Ｎの３乗、及び、直径ｄの３乗に比例する。面圧変化Δｐｉが一定となるように回転数Ｎと直径ｄを設定する場合、直径ｄに対して回転数Ｎが設定される。面圧変化Δｐｉ＝２０ＭＰaを想定した場合、面圧は保持リング６の板厚ｔに略比例することから、図５Ｂに示した破線で示される条件に対して２／３の保持リング６の板厚ｔがあれば、面圧が保持される。直径ｄと回転数Ｎの設定に関する上述した２つの条件に基づく検討から、両者を包含する保持リング６の最小板厚ｔｍｉｎとして、図５Ｂに示した破線の１／６を設定する。
　このような検討によって、最大板厚ｔｍａｘは０．４ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ、最小板厚ｔｍｉｎは０．０３３ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅと設定されるため、上記（１）式に代入することにより、保持リング６の板厚ｔの許容範囲は次式で表される。
０．０３３ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ≦ｔ≦０．４ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ　　　（５）
　従って保持リング６の板厚ｔを上記（５）式を満たすように設定することで、ワイヤ状磁石４が受ける押付荷重を適切な範囲に収めることができる。
　尚、保持リング６の材質は、非磁性体であり、且つ、弾性率Ｅが２０～２００ＧＰａであることが好ましい。このような保持リング６の材質の具体例としては、例えば、高強度のＮｉ基合金材、Ｔｉ合金材、及びＣＦＲＰ材等を使用可能である。
　ここで図７は図３の変形例である。この変形例では、モータ回転子１は、端板８とワイヤ状磁石４との間の軸方向隙間１４に設けられた第２軟質材１６を更に備える。このように第２軟質材１６を設けることで、端板８をワイヤ状磁石４に対して押し付けて固定した際に、第２軟質材１６が優先的に圧縮変形することにより、両者間に無駄な隙間が生じたり、ワイヤ状磁石４が端板８から過大な押付荷重を受けることを抑制できる。言い換えると、回転軸２上にワイヤ状磁石４が配置される長さを一対の端板８間より短く設定することで生じた軸方向隙間１４を埋めるように第２軟質材１６を施工することで、軸方向隙間１４の発生や端板８からの過剰な押付荷重を抑えることができる。
　尚、第２軟質材１６は軸方向隙間１４の少なくとも一部に設けられていてもよい。すなわち、第２軟質材１６は軸方向隙間１４の全体に設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。
　図８Ａは図１の変形例であり、図８Ｂは図８ＡのＣ－Ｃ線断面図である。この変形例では、ワイヤ状磁石４は、前述したように、ジャケット４ａ内に磁粉体４ｂが収容された構成を有しているが、ジャケット４ａのうち回転軸２に対向する側にはキー溝１８が設けられる。キー溝１８は、回転軸２のうちワイヤ状磁石４が設けられた全範囲にわたって軸方向に沿って延在するように形成される。このようなキー溝１８には、対応する形状を有する棒状のキー２０が挿入されることにより、ワイヤ状磁石４からのトルクを回転軸２に伝達可能となっている。
　尚、この変形例では、ワイヤ状磁石４を構成するジャケット４ａのうち回転軸２に対向する側（すなわち径方向内側）が、他の側に比べて厚く構成される。これにより、前述のようにジャケット４ａにキー溝１８を形成した場合においても、ジャケット４ａの剛性低下を抑制し、安定的な構造を有するモータ回転子１を実現できる。
　図９は図１の他の変形例である。この変形例は、図８Ａに示す変形例に比べて、キー溝１８が形成される範囲が、ワイヤ状磁石４のうち端板８に隣接する一部（軸方向端部）に部分的に設けられる点で異なる。これに伴い、ワイヤ状磁石４が備えるジャケット４ａもまた端板８に隣接する一部のみにおいて、回転軸２に対向する側（すなわち径方向内側）が、他の側に比べて厚く構成される。このようなキー溝１８の形成範囲に伴い、キー溝１８に挿入されるキー２０もまた図８Ａに示す変形例に比べて短くなっている。この変形例によれば、キー溝１８を設ける領域が少なく済むため、ワイヤ状磁石４のジャケット４ａにキー溝１８を形成加工することによる強度低下や加工負担を少なく抑えることができる。
　また他の実施形態では、ワイヤ状磁石４は焼結磁石として構成されていてもよい。図１０は図１の他の変形例である。この変形例では、ワイヤ状磁石４は焼結磁石として構成されており、前述のような実施形態のジャケット４ａのような外殻構成が不要である。このようなジャケット４ａを有さないワイヤ状磁石４は相対的に強度が低いため、一部の磁石に過大な押付荷重が作用しないよう、寸法ばらつきを低減する必要がある。具体的には、外形を機械加工により仕上げる必要がある。それでも寸法ばらつきに起因する押付荷重のばらつきが大きい場合には、ジャケット４ａを有する場合に比べて第１軟質材１０の厚さを増す、或いは、第１軟質材１０として弾性率の低い軟質材を使用することが有効である。また焼結磁石で構成されたワイヤ状磁石４は、ジャケット４ａを有するワイヤ状磁石４に比べて磁力を強いため、永久磁石モータの性能向上に有利である。
　その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
　上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）一態様に係るモータ回転子は、
　回転軸と、
　前記回転軸の外表面上に軸方向に沿って設けられ、前記回転軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つのワイヤ状磁石と、
　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石を前記回転軸に径方向外側から保持するための保持リングと、
　前記回転軸と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間、又は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石と前記保持リングとの間の少なくとも一方にある径方向隙間に設けられた第１軟質材と、
を備える。
　上記（１）の態様によれば、回転軸とワイヤ状磁石との間、又は、ワイヤ状磁石と保持リングとの間の少なくとも一方にある径方向隙間に、第１軟質材が設けられる。第１軟質材は、モータ回転子が備える回転軸や保持リングに比べて弾性率が低い材料である。回転軸に対して保持リングによってワイヤ状磁石が径方向外側から保持（締め嵌め）されると、第１軟質材が優先的に圧縮変形することにより、ワイヤ状磁石が受ける押付荷重を均することができる。これにより、ワイヤ状磁石の寸法ばらつきがある場合においても第１軟質材の圧縮変形によって当該寸法ばらつきを吸収することで、精度のよいモータ回転子の組付が可能である。
（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
　前記回転軸に取り付けられ、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石を軸方向から支持するための端板を更に備え、
　前記端板は、径方向外側の端面が前記保持リングによって支持される。
　上記（２）の態様によれば、回転軸に取り付けられたワイヤ状磁石は、その軸方向端部が端板によって支持される。端板は、径方向内側が回転軸に取り付けられるとともに、径方向外側が保持リングによって支持されることにより、安定的な構成を有するモータ回転子を実現できる。
（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
　前記径方向隙間は、前記回転軸と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間に設けられる。
　上記（３）の態様によれば、第１軟質材は、回転軸とワイヤ状磁石との間にある径方向隙間に設けられる。これにより、ワイヤ状磁石より径方向内側にある第１軟質材によってワイヤ状磁石から受ける押付荷重を好適に受けることができる。
（４）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
　前記径方向隙間は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石と前記保持リングとの間に設けられる。
　上記（４）の態様によれば、第１軟質材は、ワイヤ状磁石と保持リングとの間にある径方向隙間に設けられる。これにより、ワイヤ状磁石より径方向外側にある第１軟質材によってワイヤ状磁石から受ける押付荷重を好適に受けることができる。
（５）他の態様では、上記（１）から（４）のいずれか一態様において、
　前記保持リングの板厚ｔは、前記回転軸の径ｄ、前記回転軸に垂直な断面における前記少なくとも１つのワイヤ状磁石の径方向最大寸法ｓ、前記保持リングの弾性率Ｅを用いて、次式を満たすように構成される。
０．０３３ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ≦ｔ≦０．４ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ
　上記（５）の態様によれば、保持リングの板厚を上式を満たすように設定することで、ワイヤ状磁石が受ける押付荷重を適切な許容範囲に収めることができる。
（６）他の態様では、上記（２）の態様において、
　前記端板と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間の軸方向隙間に設けられた第２軟質材を更に備える。
　上記（６）の態様によれば、端板とワイヤ状磁石との間に第２軟質材を設けることで、端板をワイヤ状磁石に対して押し付けて固定した際に、第２軟質材が優先的に圧縮変形することにより、両者間に無駄な隙間が生じたり、ワイヤ状磁石が端板から過大な押付荷重を受けることを抑制できる。
（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は、
　非磁性体からなるジャケットと、
　前記ジャケット内に収容され、圧縮成形された磁粉を含む磁粉体と、
を含む。
　上記（７）の態様によれば、ワイヤ状磁石は、ジャケット内に磁粉が圧縮成形された磁粉体を収容して構成される。このような構成を有するワイヤ状磁石は焼結磁石に比べると強度は低いため、その寸法にばらつきが大きいとワイヤ状磁石が受ける押付荷重が大きくなり圧壊するおそれがある。本態様のモータ回転子では、前述のように径方向隙間に第１軟質材を設けることで、このような構成を有するワイヤ状磁石が用いられた場合においても、ワイヤ状磁石の寸法ばらつきを第１軟質材で吸収することで、ワイヤ状磁石に作用する押付荷重が過大になることで圧壊することを好適に防止できる。
（８）他の態様では、上記（７）の態様において、
　前記ジャケットのうち前記回転軸に対向する側には、前記回転軸にトルク伝達するためのキーが挿入可能なキー溝が設けられる。
　上記（８）の態様によれば、ワイヤ状磁石を構成するジャケットに設けられたキー溝に対してキーが挿入されることにより、回転軸からのトルクを好適に伝達可能である。
（９）他の態様では、上記（８）の態様において、
　前記ジャケットは、前記回転軸に対向する側が、他の側に比べて厚く構成される。
　上記（９）の態様によれば、ワイヤ状磁石を構成するジャケットは、前述のキー溝が設けられる回転軸に対向する側が、他の側に比べて厚く構成される。これにより、キー溝を形成した場合においてもジャケットの剛性低下を抑制し、安定的な構造を有するモータ回転子を実現できる。
（１０）他の態様では、上記（８）又は（９）の態様において、
　前記キー溝は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石の全体にわたって設けられる。
　上記（１０）の態様によれば、ワイヤ状磁石の全体にわたってキー溝が設けられることにより、回転軸に対して好適にトルクを伝達できる。
（１１）他の態様では、上記（８）又は（９）の態様において、
　前記キー溝は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石のうち軸方向端部に設けられる。
　上記（１１）の態様によれば、ワイヤ状磁石の軸方向端部のみにキー溝が設けられることで、ワイヤ状磁石のジャケットにキー溝を形成加工することによる強度低下や加工負担を少なく抑えることができる。
（１２）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は焼結磁石である。
　上記（１２）の態様によれば、ワイヤ状磁石は、磁粉が焼結されて成形される焼結磁石から構成される。このようなジャケット構造を有さないワイヤ状磁石は、強力な磁力を得ることでモータ性能を向上できる。
（１３）他の態様では、上記（１）から（１２）のいずれか一態様において、
　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は、軸方向に垂直な断面における形状が、長方形、楕円、台形又は平行四辺形のいずれかである。
　上記（１３）の態様によれば、ワイヤ状磁石の断面形状は、長方形、楕円、台形又は平行四辺形のような様々な形状を採用可能である。例えば断面形状が長方形（正方形を含む）である場合、ワイヤ状磁石を隙間なく配列することができ、モータ回転子を搭載する永久磁石モータの性能を向上させることができる。また断面形状が楕円（円を含む）である場合、長方形より製造が容易であり、製造コストを低減できる。また断面形状が台形や平行四辺形である場合、長方形である場合と比較して径方向の剛性が低いため、ワイヤ状磁石の寸法ばらつきによる押付荷重のばらつきを均一化する効果が得られる。
（１４）他の態様では、上記（１）から（１３）のいずれか一態様において、
　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は前記回転軸に対して螺旋状に巻き付けられる。
　上記（１４）の態様によれば、ワイヤ状磁石が回転軸に対して螺旋状に巻き付けられて構成されるワイヤ状磁石を用いるモータ回転子において、径方向隙間に第１軟質材を設けることで、ワイヤ状磁石が受ける押付荷重を好適に均すことができる。
（１５）一態様に係る永久磁石モータは、
　上記（１）から（１４）のいずれか一態様に係るモータ回転子を有する。
　上記（１５）の態様によれば、前述のモータ回転子を有することにより、製造コストを抑えながら精度のよい組付が可能な永久磁石モータを好適に実現できる。
１　モータ回転子
２　回転軸
２ａ　軸本体
２ｂ　拡径部
４　ワイヤ状磁石
４ａ　ジャケット
４ｂ　磁粉体
６　保持リング
８　端板
１０　第１軟質材
１２　径方向隙間
１２ａ　第１径方向隙間
１２ｂ　第２径方向隙間
１４　軸方向隙間
１６　第２軟質材
１８　キー溝
２０　キー

Claims (15)

  1. 　回転軸と、
    　前記回転軸の外表面上に軸方向に沿って設けられ、前記回転軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つのワイヤ状磁石と、
    　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石を前記回転軸に径方向外側から保持するための保持リングと、
    　前記回転軸と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間、又は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石と前記保持リングとの間の少なくとも一方にある径方向隙間に設けられた第１軟質材と、
    を備える、モータ回転子。
  2. 　前記回転軸に取り付けられ、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石を軸方向から支持するための端板を更に備え、
    　前記端板は、径方向外側の端面が前記保持リングによって支持される、請求項１に記載のモータ回転子。
  3. 　前記径方向隙間は、前記回転軸と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間に設けられる、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
  4. 　前記径方向隙間は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石と前記保持リングとの間に設けられる、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
  5. 　前記保持リングの板厚ｔは、前記回転軸の径ｄ、前記回転軸に垂直な断面における前記少なくとも１つのワイヤ状磁石の径方向最大寸法ｓ、前記保持リングの弾性率Ｅを用いて、次式を満たすように構成される、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
    ０．０３３ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ≦ｔ≦０．４ｄ／（ｓ／ｄ）／Ｅ
  6. 　前記端板と前記少なくとも１つのワイヤ状磁石との間の軸方向隙間に設けられた第２軟質材を更に備える、請求項２に記載のモータ回転子。
  7. 　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は、
    　非磁性体からなるジャケットと、
    　前記ジャケット内に収容され、圧縮成形された磁粉を含む磁粉体と、
    を含む、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
  8. 　前記ジャケットのうち前記回転軸に対向する側には、前記回転軸にトルク伝達するためのキーが挿入可能なキー溝が設けられる、請求項７に記載のモータ回転子。
  9. 　前記ジャケットは、前記回転軸に対向する側が、他の側に比べて厚く構成される、請求項８に記載のモータ回転子。
  10. 　前記キー溝は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石の全体にわたって設けられる、請求項８に記載のモータ回転子。
  11. 　前記キー溝は、前記少なくとも１つのワイヤ状磁石のうち軸方向端部に設けられる、請求項８に記載のモータ回転子。
  12. 　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は焼結磁石である、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
  13. 　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は、軸方向に垂直な断面における形状が、長方形、楕円、台形又は平行四辺形のいずれかである、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
  14. 　前記少なくとも１つのワイヤ状磁石は前記回転軸に対して螺旋状に巻き付けられる、請求項１又は２に記載のモータ回転子。
  15. 　請求項１又は２に記載のモータ回転子を有する永久磁石モータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56106077U (ja) * 1972-12-26 1981-08-18
JP2012050325A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Dyson Technology Ltd ロータコア組立体
JP2016208724A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 株式会社豊田自動織機 ロータおよびその製造方法、ならびに電動機および圧縮機
JP2022543664A (ja) * 2019-08-12 2022-10-13 ボマテック マネジメント アーゲー １つ以上の溝を有する、電気機械で使用するための永久磁石
WO2024252751A1 (ja) * 2023-06-05 2024-12-12 日機装株式会社 回転電機およびポンプ装置

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