特許 6557180 回転子部材、回転子、及び電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6557180

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】回転子部材、回転子、及び電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20060101AFI20190729BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/27 501C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-121088(P2016-121088)

(22)【出願日】2016年6月17日

(65)【公開番号】特開2017-225316(P2017-225316A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2017年7月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】有松 洋平

【審査官】 尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２４５０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／００８９６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１１７７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００７９７７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機の回転軸部に圧入によって固定される回転子部材であって、
軸方向第１の側の第１端部と、軸方向第２の側の第２端部とを有する、筒状のスリーブ部と、
前記スリーブ部の径方向外側において周方向に並ぶように配置された複数の磁石セグメントと、
前記複数の磁石セグメントを径方向外側から覆い、前記スリーブ部との間で前記複数の磁石セグメントを挟持する筒状部材と、を備え、
前記スリーブ部の内周面は、前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて連続的に径方向外側に向かって拡がるテーパ面を有し、
前記周方向において隣接する前記複数の磁石セグメントの間には、前記スリーブ部に対して前記筒状部材を前記径方向外側へ突っ張る部材が存在し、
前記筒状部材の内周面は、前記突っ張る部材によって、前記磁石セグメントの端部の角部から離間した状態となっている、回転子部材。

【請求項2】

前記突っ張る部材は、前記周方向において隣接する両側の前記磁石セグメント、前記スリーブ部、及び、前記筒状部材に接触している部材である、請求項１に記載の回転子部材。

【請求項3】

前記突っ張る部材は、前記周方向において隣接する両側の前記磁石セグメントにおける前記径方向外側の一部と、前記筒状部材と、の間に挟まる部分を有する部材である、請求項１または２に記載の回転子部材。

【請求項4】

前記請求項１乃至３の何れか１つに記載の回転子部材を備える、回転子。

【請求項5】

請求項４に記載の回転子を備える電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転子部材、回転子、及び電動機に関し、特に、磁石表面貼付型の電動機を構成する回転子部材、回転子、及びそれらを備える電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

同期電動機の回転子部材は、筒状のスリーブ部と、スリーブ部の径方向外側において周方向に並ぶように配置されて、全体で筒状の磁石セグメント群を構成する複数の磁石セグメントと、磁石セグメントを磁石セグメント群の径方向外側から覆い、スリーブ部との間で磁石セグメントを挟持する筒状部材とを備える。筒状部材は、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により構成されている。スリーブ部の内周面は、テーパ面を有する。このような回転子部材のスリーブ部の内周面により取囲まれる空間に、円筒形状を有する回転軸部が圧入により挿入されて、電動機の回転子は構成されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２１２６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の同期電動機の最高回転数を上げるには、遠心力による磁石セグメントの飛散を防止するために、回転子外周の磁石保持部材としての筒状部材の保持強度（保持力）を上げる必要がある。上記特許文献１では、筒状部材の伸びを増加させることで張力を増やし、磁石セグメントの保持強度を上げている。

【0005】

しかし、この方法では、筒状部材に張力を付与する。このとき、筒状部材は、筒状部材の周方向に、偏りなく均一に伸びる必要がある。しかし、実際には、スリーブ部への回転軸部の圧入の進行とともに張力が増大していく過程で、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメントの端部の角部形状の部分に筒状部材が当接することに起因する摩擦力が集中し、複数の磁石セグメント間の筒状部材の部分に、伸びによる応力が集中することが考えられる。また、磁石セグメントの角部形状の部分は、凸部を形成し、この部分が筒状部材に当接することにより、筒状部材の曲率が局所的に大きくなるため、筒状部材に影響を与えることが考えられる。

【0006】

本発明は、筒状部材の一部に応力や伸びが集中することが抑えられ、最高回転数を上げることが可能であり、また、より大きなトルクを得ることが可能な、回転子部材、回転子、及び、これらを備える電動機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る回転子部材（例えば、後述の回転子部材３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ）は、回転電機（例えば、後述の電動機１００）の回転軸部（例えば、後述の回転軸部２００）に圧入によって固定される回転子部材であって、軸方向第１の側の第１端部（例えば、後述の第１端部３０２）と、軸方向第２の側の第２端部（例えば、後述の第２端部３０３）とを有する、筒状のスリーブ部（例えば、後述のスリーブ部３０１）と、前記スリーブ部の径方向外側において周方向に並ぶように配置された複数の磁石セグメント（例えば、後述の磁石セグメント３１１）と、前記複数の磁石セグメントを径方向外側から覆い、前記スリーブ部との間で前記複数の磁石セグメントを挟持する筒状部材（例えば、後述の筒状部材３２１、３２１Ｃ）と、を備え、前記スリーブ部の内周面は、前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて連続的に径方向外側に向かって拡がるテーパ面（例えば、後述のテーパ状内周面３０６）を有し、前記周方向において隣接する前記複数の磁石セグメントの間には、前記スリーブ部に対して前記筒状部材を前記径方向外側へ突っ張る部材（例えば、後述の突っ張る部材３３０、３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ）が存在する。

【0008】

前記突っ張る部材は、前記周方向において隣接する両側の前記磁石セグメント、前記スリーブ部、及び、前記筒状部材に接触している部材であってもよい。

【0009】

また、前記突っ張る部材は、前記周方向において隣接する両側の前記磁石セグメントにおける前記径方向外側の一部と、前記筒状部材と、の間に挟まる部分を有する部材であってもよい。

【0010】

また、本発明に係る回転子は、上記回転子部材を備える。また、本発明に係る電動機は、上記回転子を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、筒状部材の一部に応力や伸びが集中することが抑えられ、最高回転数を上げることが可能であり、また、より大きなトルクを得ることが可能な、回転子部材、回転子、及び、これらを備える電動機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る電動機１００を示す断面図である。

【図2】第１実施形態に係る回転子部材３００を示す、スリーブ部３０１の軸方向視の断面図である。

【図3】第１実施形態に係る回転子部材３００を示す、スリーブ部３０１の軸心に沿って切った断面図である。

【図4】第１実施形態に係る回転子部材３００の突っ張る部材３３０を示す拡大断面図である。

【図5】第２実施形態に係る回転子部材３００Ａの突っ張る部材３３０Ａを示す拡大断面図である。

【図6】第３実施形態に係る回転子部材３００Ｂの突っ張る部材３３０Ｂを示す拡大断面図である。

【図7】第４実施形態に係る回転子部材３００Ｃの突っ張る部材３３０Ｃを示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係る電動機１００を示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る回転子部材３００を示す、スリーブ部３０１の軸方向視の断面図である。図３は、第１実施形態に係る回転子部材３００を示す、スリーブ部３０１の軸心に沿って切った断面図である。図４は、第１実施形態に係る回転子部材３００の突っ張る部材３３０を示す拡大断面図である。
以下の説明においては、説明の便宜上、電動機１００の回転軸部２００の軸心に沿う方向を軸方向とし、図１における左方を軸方向前方、右方を軸方向後方と定義する。

【0014】

回転電機としての電動機１００は、同期電動機により構成されており、内部空間１０１を画定するハウジング１０２と、ハウジング１０２の内部空間１０１に静止して配置される固定子１１０と、固定子１１０の径方向内側に回転可能に設置された回転子４００と、を備える。固定子１１０は、固定子鉄心１０３と、固定子鉄心１０３に巻回されたコイル１０４と、を有する。固定子鉄心１０３は、例えば電磁鋼板の薄板が積層されて作製される。

【0015】

固定子１１０からは、コイル１０４に電気的に接続された動力線（図示せず）が引き出されている。動力線は、ハウジング１０２に設けられた貫通孔を介して、電動機１００の外部に設置された動力源（図示せず）に接続される。

【0016】

回転子４００は、内部空間１０１において軸方向に延びる回転軸部２００と、回転軸部２００の径方向外側に固定される回転子部材３００と、を有する。

【0017】

回転軸部２００は、図３に示すように、軸心（中心軸線）Ｏ_１と、軸心Ｏ_１と同心の中心孔２０１と、を有する、筒状の部材である。本実施形態では、工作機械の主軸に用いられるビルトインモータを想定しているため、回転軸部２００に中心孔２０１が形成されているが、これに限定されない。回転軸部２００は、中心孔２０１が形成されていない中実材で作られてもよい。

【0018】

回転軸部２００の軸心Ｏ_１は、電動機１００の回転軸心である。回転軸部２００の軸方向前方側の部分は、ハウジング１０２の前方側の壁部に取り付けられた軸受（図示せず）を介して、ハウジング１０２に回転可能に支持される。同様に、回転軸部２００の軸方向後方側の部分は、ハウジング１０２の後方側の壁部に取り付けられた軸受（図示せず）を介して、ハウジング１０２に回転可能に支持される。

【0019】

回転軸部２００は、回転軸部２００の軸方向後方側から軸方向前方側に向かうにつれて、徐々に径方向外側に向かって拡がるテーパ状の外周面２０２を有する。回転軸部２００の軸方向前方側の部分２０３および段差部２０４は、製造時の利便性のために設けられている。テーパ状外周面２０２は、軸方向後端２０５から、軸方向前端２０６まで連続して延びている。テーパ状外周面２０２の軸方向後端２０５の軸方向後方には、軸方向に沿って直線状に延びる円筒状の外周面２０７が形成されている。

【0020】

突き当て用の部分２０３および段差部２０４は、製造時に組付け作業をし易くするために形成されている。突き当て用の部分２０３は、軸方向に沿って延びる円筒状の外周面を有しており、テーパ状外周面２０２の軸方向前端２０６との間で段差部２０４を形成するように、テーパ状外周面２０２から回転軸部２００の径方向外側に突出する。

【0021】

回転子部材３００は、図２に示すように、筒状のスリーブ部３０１と、スリーブ部３０１の径方向外側において、周方向に並ぶように配置されて、全体で筒状の磁石セグメント群を構成する複数の磁石セグメント３１１（図３等参照）と、磁石セグメント３１１を径方向外側から覆う、筒状部材３２１と、を有する。磁石セグメント３１１は、製造の都合や磁石の成形の都合に応じて軸方向に複数に分割されてもよく、本実施形態では、図３に示すように、軸方向に３分割されている。

【0022】

図１、図３等に示すように、スリーブ部３０１は、中心軸線Ｏ_２を有する筒状の部材である。スリーブ部３０１は、軸方向第１の側としての軸方向後方側の第１端部３０２と、軸方向第２の側としての軸方向前方側の第２端部３０３と、軸方向に沿って延びる円筒状の外周面３０４と、を有する。スリーブ部３０１の軸方向後端の、外周面３０４から径方向外側に突出する凸部３０５は、製造時に磁石の軸方向の位置を揃え易くするために形成されている。

【0023】

スリーブ部３０１は、例えばＳＳ４００またはＳ４５Ｃといった、磁性体の金属材料から作製される。また、スリーブ部３０１の径方向におけるスリーブ部３０１の厚さは、スリーブ部３０１を回転軸部２００に圧入する作業を容易とするために、より薄くすることが好ましい。例えば、スリーブ部３０１は、最も厚みが薄い部分において、１ｍｍ〜２ｍｍの厚みを有する。

【0024】

本実施形態においては、スリーブ部３０１は、第１端部３０２から第２端部３０３に向かうにつれて連続的に径方向外側に向かって拡がるテーパ面としてのテーパ状内周面３０６を有する。テーパ状内周面３０６は、第１端部３０２から第２端部３０３まで連続して延びており、且つ、軸方向前方向としての、第１端部３０２から第２端部３０３に向かう方向において、その半径が小さくなる部分を含まない。換言すれば、テーパ状内周面３０６は、第１端部３０２から第２端部３０３までの全域に亘って、軸方向前方に向かうにつれてその半径が徐々に大きくなっており、第１端部３０２から第２端部３０３に至るまでの途中の部分に、局部的にテーパ状内周面３０６の半径が小さくなる部分は存在しない。

【0025】

電動機１００においては、回転軸部２００の中心軸線Ｏ１と、スリーブ部３０１の中心軸線Ｏ２とが一致するように、スリーブ部３０１は、回転軸部２００のテーパ状外周面２０２上に、締り嵌めによって固定される。そして、図１に示すように、スリーブ部３０１の第２端部３０３と、突き当て用の部分２０３の段差部２０４とが当接する。第２端部３０３におけるテーパ状内周面３０６の半径Ｒ４と、軸方向前端２０６におけるテーパ状外周面２０２の半径とは、略同じである。スリーブ部３０１のテーパ状内周面３０６と、回転軸部２００のテーパ状外周面２０２とは、互いに大きな面圧で密着している。スリーブ部３０１は、回転軸部２００によって、図３において矢印で示すように、径方向外側に向かって押圧されている。

【0026】

磁石セグメント３１１は、所定の曲率半径の内径を有する略円弧状の磁石片により構成されている。具体的には、磁石セグメント３１１は、図２、図３等に示すように、軸方向前方側の端面３１２、および軸方向後方側の端面３１３と、磁石セグメント群の周方向一方側の端面３１４、および磁石セグメント群の周方向他方側の端面３１５と、径方向内側の内周面３１６、および径方向外側の外周面３１７とを有する。

【0027】

内周面３１６は、所定の曲率半径を有する円弧面であって、端面３１２を形成する一辺であって磁石セグメント群の径方向内側の一辺と、端面３１３を形成する一辺であって磁石セグメント群の径方向内側の一辺と、を接続するように、軸方向に沿って延びている。外周面３１７は、磁石セグメント群の周方向に沿って延びる滑らかな曲線で構成されている。磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部の部分は、図４等に示すように、端縁に近づくにつれて、内周面３１６に外周面３１７が近づくように、厚さが薄く構成されている。

【0028】

図１、図２に示すように、筒状部材３２１は、軸方向に延びる形状を有する筒状の部材である。具体的には、筒状部材３２１は、軸方向前方側の端面３２２、および軸方向後方側の端面３２３と、筒状の内周面３２４および外周面３２５とを有している。筒状部材３２１は、完全な円筒形状を有しておらず、磁石セグメント群の周方向において隣接する複数の磁石セグメント３１１の間の空間に対向する部分及びその近傍においては、図２等に示すように、他の筒状部材３２１の部分と比較して半径が小さくなる非円筒形状を有している。

【0029】

筒状部材３２１は、筒状部材３２１の周方向へ僅かに伸びることは可能であるが、径方向外側に向かって膨張するような変形に対して、強い強度を有しており、筒状部材３２１の半径（直径）は変化し難い。また、筒状部材３２１は、磁束による発熱や、磁束の漏れによる性能低下を防止する観点から、非磁性材料から作製されることが好ましい。さらに、筒状部材３２１は、回転によって生じる遠心力を小さくするために、小さい密度を有することが好ましい。

【0030】

例えば、筒状部材３２１の材料としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、チタン合金繊維、超高分子量ポリエチレン、またはポリブチレンテレフタレート繊維といった、比強度（単位密度当りの引張強度）に優れた材料が好適である。また、筒状部材３２１の材料として、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、チタン合金繊維、超高分子量ポリエチレン、またはポリブチレンテレフタレート繊維を使用したＦＲＰ（繊維強化樹脂）、もしくは、これらの幾つかを組み合わせた複合材も好適である。また、筒状部材３２１の材料として、オーステナイト系のステンレスやチタン、またはチタン合金等の非磁性金属を用いてもよい。本実施形態では、筒状部材３２１の材料としては、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）が用いられる。

【0031】

図２及び図３から分かるように、回転子部材３００においては、計１２個の磁石セグメント３１１が配置されている。具体的には、図２のＡに示す周方向位置において、３つの磁石セグメント３１１が軸方向に隣り合うように配置されている。同様に、図２のＢ、Ｃ、およびＤに示す周方向位置において、それぞれ、３つの磁石セグメント３１１が軸方向に隣り合うように配置されている。

【0032】

このように、本実施形態に係る回転子部材３００においては、６対の磁石セグメント３１１が、スリーブ部３０１の外周面３０４上において、スリーブ部３０１の周方向に略等間隔で配列するように配置されている。軸方向後方側に位置する磁石セグメント３１１の各々は、図１等に示すように、例えばスリーブ部３０１に凸部３０５等の構造が設けられることによって、軸方向の位置を揃えて配置される。

【0033】

スリーブ部３０１の周方向に６対、計１２個の磁石セグメント３１１の径方向外側には、全ての磁石セグメント３１１をスリーブ部３０１の径方向外側から、覆うと共に締め付けるように、筒状部材３２１が設けられている。ここで、上述したように、図１に示すように電動機１００においては、スリーブ部３０１は、回転軸部２００によって、図３に矢印で示すように径方向外側に向かって押圧されている。この押圧により、スリーブ部３０１は、径方向外側に変形しようとし、磁石セグメント３１１の各々を、径方向外側に向かって押圧する。

【0034】

これに対して、筒状部材３２１は、上述したように、径方向外側に向かって膨張するような変形に対して強い強度を有している。したがって、筒状部材３２１の周方向に生ずる筒状部材３２１の張力によって、磁石セグメント３１１から加えられる圧力を受け止め、その反力として、磁石セグメント３１１を径方向内側に向けて押し返す。このため、磁石セグメント３１１は、スリーブ部３０１と筒状部材３２１との間で、強固に挟持される。これにより、電動機１００の駆動時において、回転子部材３００が高速で回転した場合においても、磁石セグメント３１１が、スリーブ部３０１および筒状部材３２１に対して相対移動することが抑えられる。

【0035】

磁石セグメント群の周方向において隣接する複数の磁石セグメント３１１の間の空間には、スリーブ部３０１に対して筒状部材３２１をスリーブ部３０１の半径方向外側へ突っ張ることにより支持する突っ張る部材３３０が存在する。突っ張る部材３３０は、弾性を有し、軽量である非磁性材、例えば、樹脂、ゴム、チタン、アルミニウム等により構成されており、本実施形態では、樹脂により構成されている。

【0036】

図４に示すように、突っ張る部材３３０は、スリーブ部３０１の軸方向に直交する断面では、中実の楕円形状を有しており、スリーブ部３０１の軸方向に第１端部３０２から第２端部３０３に至るまで延びている。突っ張る部材３３０においては、突っ張る部材３３０の外部から外力が作用していない状態では、磁石セグメント群の周方向において、隣り合う磁石セグメント３１１間の距離よりも突っ張る部材３３０の長さが長く、また、スリーブ部３０１及び筒状部材３２１の径方向において、筒状部材３２１の内周面３２４とスリーブ部３０１の外周面３０４との間の距離よりも突っ張る部材３３０の長さ（厚さ）が長い。このため、突っ張る部材３３０は、図２に示すように、磁石セグメント群の周方向、及び、スリーブ部３０１及び筒状部材３２１の径方向において、圧縮されて弾性変形した状態で、磁石セグメント群の周方向において隣接する両側の磁石セグメント３１１の端面３１４、３１５と、スリーブ部３０１の外周面３０４と、筒状部材３２１の内周面３２４と、にそれぞれ接触している。

【0037】

このため、突っ張る部材３３０は、スリーブ部３０１に対して筒状部材３２１を、筒状部材３２１の半径方向外側へ押圧するようにして突っ張っている。突っ張る部材３３０によって支持されている筒状部材３２１の部分は、筒状部材３２１の径方向外側へ突出しており、筒状部材３２１は、円筒形状ではなく非円筒形状とされている。更に、前述のように、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部の部分は、図４等に示すように、端縁（端面３１４、又は、端面３１５）に近づくにつれて、内周面３１６に外周面３１７が近づくように、厚さが薄くなるように構成されているため、筒状部材３２１の内周面は、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部の部分（端部の角部の部分を含む）に対して、筒状部材３２１の径方向外側へ僅かに浮き上がって離間している。

【0038】

次に、図１、図２等を参照して、電動機１００の動作について説明する。電動機１００の外部に設置された動力源から、動力線を介してコイル１０４に電流が流されると、固定子１１０によって、軸心Ｏ_１の周りに回転磁界が生成される。回転子部材３００の磁石セグメント３１１は、固定子１１０によって生成される回転磁界によって磁石セグメント群の周方向に電磁力を受ける。その結果、回転子部材３００は、回転軸部２００とともに一体的に回転する。

【0039】

以上のように、本実施形態によれば、回転電機としての電動機１００の回転軸部２００に、圧入によって固定される回転子部材３００は、軸方向第１の側の第１端部３０２と、軸方向第２の側の第２端部３０３とを有する、筒状のスリーブ部３０１と、スリーブ部３０１の径方向外側において周方向に並ぶように配置されて、全体で筒状の磁石セグメント群を構成する複数の磁石セグメント３１１と、複数の磁石セグメント３１１を径方向外側から覆い、スリーブ部３０１との間で複数の磁石セグメント３１１を挟持する筒状部材３２１と、を備えている。
スリーブ部３０１の内周面は、第１端部３０２から第２端部３０３に向かうにつれて連続的に径方向外側に向かって拡がるテーパ面としてのテーパ状内周面３０６を有し、磁石セグメント群の周方向において隣接する複数の磁石セグメント３１１の間には、スリーブ部３０１に対して筒状部材３２１を筒状部材３２１の半径方向外側へ突っ張る部材３３０が存在する。

【0040】

これにより、筒状部材３２１の内周面が、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部の角部から離間した状態とすることが可能となる。これにより、本実施形態のように、筒状部材３２１が非円筒形状を有している場合には、筒状部材３２１の内周面と磁石セグメント３１１の当該端部の角部とが当接することを抑え、当該当接により応力集中が筒状部材３２１に発生することを緩和することができる。この結果、複数の磁石セグメント３１１間において、筒状部材３２１が筒状部材３２１の周方向へ局所的に伸びることを抑えることができる。このため筒状部材３２１の全体でのより均一に近い、筒状部材３２１の周方向への伸びによって、より高い張力を得ることが可能となり、電動機１００の最高回転数を上げることができる。
また、より厚く強力な磁石セグメント３１１は、重くなるため遠心力が大きくなり、同一回転数でもより高い張力が必要となるが、これにも対応できるため、電動機１００の最高回転数を下げずに、トルク向上、出力向上を図ることができる。そして、上述のような電動機１００の性能向上を図ることが可能となると共に、筒状部材３２１の外周面の剥離の発生も抑えられ、信頼性、耐久性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態における筒状部材３２１を構成する炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）は、引張には強いが、曲げには弱い。このため、上述のように磁石セグメント３１１の端部に当接する筒状部材３２１に曲げが集中する構造を回避することは、筒状部材３２１の材料にＣＦＲＰを使用する場合に、特に有利である。

【0041】

また、突っ張る部材３３０は、磁石セグメント群の周方向において隣接する両側の磁石セグメント３１１、スリーブ部３０１、及び、筒状部材３２１に接触している部材である。
これにより、磁石セグメント群の周方向において隣接する両側の磁石セグメント３１１、筒状部材３２１、スリーブ部３０１に接触する突っ張る部材３３０を挟むことで、筒状部材３２１が、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部に接触することを確実に回避することができる。これにより、磁石セグメント３１１の端部で筒状部材３２１に応力が集中する問題を確実に回避することができる。また、突っ張る部材３３０が磁石セグメント群の周方向において隣接する磁石セグメント３１１にそれぞれ接触していることにより、突っ張る部材３３０を、磁石セグメント３１１間の中央に位置決めすることができる。

【0042】

また、例えば、特開平１１−１０７９２０号公報には、磁石の間隔を一定に保つ構造について開示されている。しかし、同公報には、磁石縁部に因る保持部材側の応力集中の回避に関しては一切記述がない。また、保持部材を突っ張る、持ち上げる、という概念も書かれていない。よって、同公報に基づき当業者が上記実施形態を想到することは不可能である。

【0043】

また、特開昭５９−０５６８５７号公報には、磁性体と非磁性体とを組み合わせて機械効率の良い電動機を得るための発明が記述されている。同公報には、上記実施形態のような、磁石端部による保持部材側の応力集中回避や、保持部材の張力の均一化を意図した構成に関しては、関連する記述は一切ない。よって、同公報に基づき当業者が上記実施形態を想到することは不可能である。

【0044】

また、特開２０１０−２３３３２５号公報においては、磁束を調整可能な磁性体、コギングトルクの調整、を目的とする。しかし、上記実施形態は、磁束の調整も、コギングトルクの調整も全く関係がない。このように対象とする作用効果が全く異なるため、同公報に基づき当業者が上記実施形態を想到することは不可能である。

【0045】

また、特開２００５−０１２８７０号公報に記載された発明は、円筒磁石は高価であり、分割磁石は位置決めに手間がかかり、これらを解消するために、位置決め目的で部材を密着させる、という作用効果を狙った発明である。位置決めの目的の構造がもたらす作用効果から、上記実施形態のような、筒状部材３２１への応力集中を抑える構成を、当業者は想到し得ない。

【0046】

また、特開２０００−０６９６９６号公報には、ロータからの発塵を防止する為にロータをケーシングで覆い、磁石間に樹脂を充填する、という構成が記載されている。即ち、単純にロータをケースで覆い、単純に磁石間に樹脂を充填しているだけである。同公報に基づき当業者が、筒状部材３２１を、筒状部材３２１に作用する応力を抑える目的で、スリーブ部３０１に対して突っ張る状態で支持するというような発想にまで至ることは、不可能である。

【0047】

次に、本発明の第２実施形態による回転子部材について図５を参照しながら説明する図５は、第２実施形態に係る回転子部材３００Ａの突っ張る部材３３０Ａを示す拡大断面図である。

【0048】

第２実施形態による回転子部材３００Ａにおいては、突っ張る部材３３０Ａが、第１実施形態による突っ張る部材３３０とは異なる。これ以外の構成については、第１実施形態による回転子部材３００の構成と同様であるため、第１実施形態における各構成と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

【0049】

図５に示すように、突っ張る部材３３０Ａは、スリーブ部３０１の軸方向に直交する断面では、中実の略長方形状を有しており、スリーブ部３０１の軸方向に第１端部３０２から第２端部３０３に至るまで延びている。突っ張る部材３３０Ａにおいては、突っ張る部材３３０Ａの外部から外力が作用していない状態では、磁石セグメント群の周方向において、隣り合う磁石セグメント３１１間の距離よりも突っ張る部材３３０Ａの長さが長く、また、スリーブ部３０１及び筒状部材３２１の径方向において、筒状部材３２１の内周面とスリーブ部３０１の外周面との間の距離よりも突っ張る部材３３０Ａの長さ（厚さ）が長い。このため、突っ張る部材３３０Ａは、図５に示すように、磁石セグメント群の周方向、及び、スリーブ部３０１及び筒状部材の径方向において、圧縮されて弾性変形した状態で、磁石セグメント群の周方向において隣接する両側の磁石セグメント３１１の端面と、スリーブ部３０１の外周面３０４と、筒状部材３２１の内周面３２４と、にそれぞれ接触している。

【0050】

このため、突っ張る部材３３０Ａは、スリーブ部３０１に対して筒状部材３２１を、筒状部材３２１の半径方向外側へ押圧するようにして突っ張っている。突っ張る部材３３０Ａによって支持されている筒状部材３２１の部分は、筒状部材３２１の外側へ突出しており、筒状部材３２１は、円筒形状ではなく非円筒形状とされている。更に、前述のように、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部の部分は、図５等に示すように、端縁（端面３１４、又は、端面３１５）に近づくにつれて、内周面３１６に外周面３１７が近づくように、厚さが薄く構成されているため、筒状部材３２１の内周面は、磁石セグメント群の周方向における磁石セグメント３１１の端部の部分（端部の角部の部分を含む）に対して、筒状部材３２１の径方向外側へ浮き上がって離間している。

【0051】

次に、本発明の第３実施形態による回転子部材について図６を参照しながら説明する。図６は、第３実施形態に係る回転子部材３００Ｂの突っ張る部材３３０Ｂを示す拡大断面図である。

【0052】

第３実施形態による回転子部材３００Ｂにおいては、突っ張る部材３３０Ｂが、第１実施形態による突っ張る部材３３０とは異なる。これ以外の構成については、第１実施形態による回転子部材３００の構成と同様であるため、第１実施形態における各構成と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

【0053】

図６に示すように、突っ張る部材３３０Ｂは、スリーブ部３０１の軸方向に直交する断面では、中空の楕円形状を有しており、スリーブ部３０１の軸方向に第１端部３０２から第２端部３０３に至るまで延びている。

【0054】

次に、本発明の第４実施形態による回転子部材について図７を参照しながら説明する。図７は、第４実施形態に係る回転子部材３００Ｃの突っ張る部材３３０Ｃを示す拡大断面図である。

【0055】

第４施形態による回転子部材３００Ｃにおいては、突っ張る部材３３０Ｃが、第２実施形態による突っ張る部材３３０Ａとは異なる。また、筒状部材３２１Ｃが、第１実施形態〜第３実施形態による筒状部材３２１とは異なる。これ以外の構成については、第２実施形態による回転子部材３００Ａの構成と同様であるため、第２実施形態における各構成と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

【0056】

筒状部材３２１Ｃは、筒状部材３２１Ｃの軸方向前方の端面から軸方向後方の端面まで（筒状部材３２１の軸方向前方の端面３２２から軸方向後方の端面３２３までに相当）の軸方向区間において、内径、外径がそれぞれ一定の完全な円筒形状を有している。筒状部材３２１Ｃの内径は、磁石セグメント群の径方向における磁石セグメント３１１の最も厚い部分を通る回転子４００の直径から、当該直径の一端側の筒状部材３２１Ｃの厚さと、当該直径における他端側の筒状部材３２１Ｃの厚さと、を引いた値に等しい。

【0057】

突っ張る部材３３０Ｃは、磁石セグメント群の周方向において隣接する両側の磁石セグメント３１１における磁石セグメント群の径方向外側の一部と、筒状部材３２１Ｃと、の間に挟まる部分を有する部材である。
具体的には、図７に示すように、突っ張る部材３３０Ｃは、スリーブ部３０１の軸方向に直交する断面では、中実の長方形状の矩形部３３１Ｃと、磁石セグメント３１１の外周面３１７と筒状部材３２１Ｃの内周面３２４Ｃとの間に入り込んでいる間隙挿入部３３２Ｃとを有しており、これらは、一体成形されて構成されている。突っ張る部材３３０Ｃは、スリーブ部３０１の軸方向に第１端部３０２から第２端部３０３に至るまで延びている。

【0058】

矩形部３３１Ｃは、第２実施形態における突っ張る部材３３０Ａと同一の構成を有している。間隙挿入部３３２Ｃは、矩形部３３１Ｃから磁石セグメント群の周方向に、磁石セグメント３１１の外周面３１７と筒状部材３２１Ｃの内周面３２４Ｃとの間に入り込み、同方向の所定の位置に至っている。これにより、間隙挿入部３３２Ｃは、磁石セグメント３１１に対して筒状部材３２１Ｃを筒状部材３２１Ｃの径方向外側へ向けて支持している。

【0059】

以上のように、本実施形態によれば、突っ張る部材３３０Ｃは、磁石セグメント群の周方向において隣接する両側の磁石セグメント３１１における磁石セグメント群の径方向外側の一部である外周面３１７と、筒状部材３２１Ｃと、の間に挟まる部分を有する部材である。これにより、筒状部材３２１の半径方向外側へ向けて、磁石セグメント３１１の外周面に対して筒状部材３２１Ｃの内周面３２４Ｃを突っ張ることにより支持することができる。この結果、筒状部材３２１Ｃを、内径、外径がそれぞれ一定の完全な円筒形状を有する構成とすることが可能となる。このため、筒状部材３２１Ｃの周方向において、筒状部材３２１Ｃが均等に伸びる構成とすることが可能となる。また、筒状部材３２１Ｃの製造が容易となる。

【0060】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

【0061】

例えば、回転子部材、回転子、及び、これらを有する電動機の構成は、本実施形態における回転子部材３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、回転子４００、及び、これらを有する電動機１００の構成に限定されない。
例えば、磁石セグメント３１１は１２個設けられていたが、この数に限定されない。また、突っ張る部材の構成は、本実施形態における突っ張る部材３３０、３３０Ｃの構成に限定されない。

【符号の説明】

【0062】

１００ 電動機（回転電機）
２００ 回転軸部
３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ 回転子部材
３０１ スリーブ部
３０２ 第１端部
３０３ 第２端部
３０６ テーパ状内周面
３１１ 磁石セグメント
３２１、３２１Ｃ 筒状部材
３３０、３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ 突っ張る部材
４００ 回転子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】