特開 2022-38525 回転電機のロータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022038525

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】回転電機のロータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20220101AFI20220303BHJP

【ＦＩ】

H02K1/27 501H

H02K1/27 501E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020143090

(22)【出願日】2020-08-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(72)【発明者】

【氏名】門脇 渉

(72)【発明者】

【氏名】上辻 清

(72)【発明者】

【氏名】牧志 渉

(72)【発明者】

【氏名】浅井 満季

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 智則

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 康

(72)【発明者】

【氏名】片桐 慶大

(72)【発明者】

【氏名】水野 峻史

(72)【発明者】

【氏名】清水 謙太

(72)【発明者】

【氏名】宮重 敬太

(72)【発明者】

【氏名】菊池 駿介

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622CA01

5H622CA07

5H622CB04

5H622PP11

5H622PP16

5H622PP18

(57)【要約】

【課題】強度を維持しながら、コストが高い部材の使用割合を減らして、低コスト化できる回転電機のロータの提供にある。
【解決手段】回転電機のロータ１５は、第１筒部材１６と、第１筒部材１６の径方向に重ねられる第２筒部材１７と、第１筒部材１６の内側に設けられる磁性体と、第１筒部材１６により保持される軸部材と、を備えている。第１筒部材１６は、第２筒部材１７が径方向に重ねられる筒本体部２２と、軸部材を保持するとともに筒本体部２２よりも径方向に肉厚とする肉厚部２３と、を有し、第２筒部材１７の軸方向の端部１７Ａの端面は、筒本体部２２の外周面２２Ａと肉厚部２３の外周面２３Ｄとを接続する段差面２３Ａに当接する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状の第１筒部材と、
前記第１筒部材の径方向に重ねられる第２筒部材と、
前記第１筒部材の内側に設けられる磁性体と、
前記第１筒部材により保持される軸部材と、を備えた回転電機のロータであって、
前記第１筒部材は、
前記第２筒部材が前記第１筒部材の径方向に重ねられる筒本体部と、
前記筒本体部から前記第１筒部材の軸方向に延在し、前記軸部材を保持するとともに前記筒本体部よりも前記第１筒部材の径方向に肉厚とする肉厚部と、を有し、
前記肉厚部は、前記筒本体部の外周面と前記肉厚部の外周面とを接続する段差面と、を有し、
前記第２筒部材の軸方向の端面は前記段差面に当接することを特徴とする回転電機のロータ。

【請求項2】

前記第２筒部材は、前記磁性体の径方向の外側で保持されることを特徴とする請求項１記載の回転電機のロータ。

【請求項3】

前記第１筒部材における前記肉厚部と反対側の端部と径方向に重ねられ保持される第３筒部材が備えられ、
前記第２筒部材における軸方向の一方の端部は前記段差面に当接し、
前記第２筒部材における軸方向の他方の端部は前記第３筒部材と当接することを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機のロータ。

【請求項4】

前記軸部材は、
前記第１筒部材から前記軸部材の軸方向に突出する第１軸部と、
前記肉厚部に挿入され、前記第１軸部よりも外周径が小さい第２軸部と、を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載の回転電機のロータ。

【請求項5】

前記第１筒部材は、前記第２筒部材よりも径方向の外側に位置し、
前記第１筒部材は、前記第２筒部材よりも被削性に優れている材料により形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の回転電機のロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機のロータに関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機のロータに関する従来技術としては、例えば、特許文献１に開示されているロータ構造を挙げることができる。特許文献１に開示されているロータは、円筒状の永久磁石と、永久磁石の外周に設けられる永久磁石飛散防止用の第１保護環と、第１保護環よりも熱伝導率及び導電率の高い第２保護環と、を備える。第２保護環は、永久磁石に渦電流損失が発生することを抑制することができる。第１保護環は、第２保護環に比べて強度が高いため、ロータが回転しているときに永久磁石が飛散するのを防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２８３９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１では、第２筒部材（第１保護環）が第１筒部材（第２保護環）に比べて強度が高いため、第２筒部材の切削性が第１筒部材に比べて劣り、製造時のコストが割高となる。一方、製造コスト削減のために第２筒部材の材料を削減することも考えられるが、単に第２筒部材の材料を削減すると製造コストの削減はできるものの、ロータの強度を担保することができない。

【0005】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、第１筒部材よりも加工が困難な第２筒部材の材料削減と、ロータの強度の維持を両立可能とする回転電機のロータの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、円筒状の第１筒部材と、前記第１筒部材の径方向に重ねられる第２筒部材と、前記第１筒部材の内側に設けられる磁性体と、前記第１筒部材により保持される軸部材と、を備えた回転電機のロータであって、前記第１筒部材は、前記第２筒部材が前記第１筒部材の径方向に重ねられる筒本体部と、前記筒本体部から前記第１筒部材の軸方向に延在し、前記軸部材を保持するとともに前記筒本体部よりも前記第１筒部材の径方向に肉厚とする肉厚部と、を有し、前記肉厚部は、前記筒本体部の外周面と前記肉厚部の外周面とを接続する段差面と、を有し、前記第２筒部材の軸方向の端面は前記段差面に当接することを特徴とする回転電機のロータ。

【0007】

第１筒部材に肉厚部が設けられ、肉厚部の段差面に第２筒部材の軸方向の端部が当接する。このため、第２筒部材の軸方向の長さの短縮化を図ることでき、肉厚部によってロータの強度が担保される。したがって、ロータの強度を担保することができるとともに、第２筒部材の材料を削減できる。その結果、ロータの製造コストを低減することできる。

【0008】

また、上記の回転電機のロータにおいて、前記第２筒部材は、前記磁性体の径方向の外側で保持される構成としてもよい。この場合、回転中の磁性体が遠心力を受けて径方向の外側へ飛散しようとしても、磁性体の径方向の外側で保持される第２筒部材によって磁性体の飛散を防止できる。

【0009】

また、上記回転電機のロータにおいて、前記第１筒部材における前記肉厚部と反対側の端部と径方向に重ねられ保持される第３筒部材が備えられ、前記第２筒部材における軸方向の一方の端部は前記段差面に当接し、前記第２筒部材における軸方向の他方の端部は前記第３筒部材と当接する構成としてもよい。この場合、第１筒部材における肉厚部と反対側の端部には、第３筒部材が径方向に重ねられ保持される。
このため、第２筒部材が第１筒部材の肉厚部と第３筒部材の間に保持され、第２筒部材を所定の位置で固定することができる。また、第３筒部材が径方向に重ねられ保持されることで、第１筒部材の筒本体部の強度を補うことができる。

【0010】

また、上記回転電機のロータにおいて、前記軸部材は、前記第１筒部材から前記軸部材の軸方向に突出する第１軸部と、前記肉厚部に挿入され、前記第１軸部よりも外周径が小さい第２軸部と、を備える構成としてもよい。
この場合、肉厚部に挿入されている第２軸部の外周径を第１軸部の外周径よりも小さくするにつれて、肉厚部の径方向の厚みを変えることなく、肉厚部の外周径を小さくすることができる。その結果、肉厚部の強度を維持しつつ、肉厚部の外周径を小さくすることができる。

【0011】

前記第１筒部材は、前記第２筒部材よりも径方向の外側に位置し、前記第１筒部材は、前記第２筒部材よりも被削性に優れている材料により形成されている構成としてもよい。
この場合、第２筒部材は第１筒部材の内側に位置されている。切削加工が困難な第２筒部材が外側になく第１筒部材が切削加工対象となるため、全部材を組付けた後に、外周の切削加工が容易になる。その結果、製造コストを低減することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、第１筒部材よりも被削性が劣る第２筒部材の材料削減と、ロータの強度の維持を両立可能とする回転電機のロータの提供にある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る回転電機を示す縦断面図である。

【図2】第１の実施形態に係る回転電機が有するロータの縦断面図である。

【図3】第２の実施形態に係る回転電機が有するロータの縦断面図である。

【図4】第３の実施形態に係る回転電機が有するロータの縦断面図である。

【図5】第４の実施形態に係る回転電機が有するロータの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る回転電機について図面を参照して説明する。図１に示すように、回転電機は、筒状のハウジング１１内に収容されている。ハウジング１１は、有底筒状の第１ハウジング部材１２と、第１ハウジング部材１２に連結される板状の第２ハウジング部材１３と、を備えている。第１ハウジング部材１２および第２ハウジング部材１３は金属製であり、例えば、アルミニウム製である。

【0015】

第１ハウジング部材１２は、板状の底壁１２Ａと、底壁１２Ａの外周部から筒状に延びる周壁１２Ｂと、を有している。第２ハウジング部材１３は、周壁１２Ｂにおける底壁１２Ａとは反対側の開口を閉塞した状態で第１ハウジング部材１２に連結されている。

【0016】

第１ハウジング部材１２の底壁１２Ａの内面には、円筒状のボス部１２Ｃが突出した状態で設けられている。また、第２ハウジング部材１３の内面には、円筒状のボス部１３Ｂが突出した状態で設けられている。両ボス部１２Ｃ、１３Ｂの軸線Ｐは一致している。ボス部１２Ｃに設けた凹部には第２軸受２５Ｂが備えられ、ボス部１３Ｂに設けた凹部には第１軸受２５Ａが備えられており、第１軸受２５Ａ及び第２軸受２５Ｂは、次に説明する回転電機のロータ１５を回転可能に支持する。軸線Ｐはロータ１５の回転中心を示す。

【0017】

回転電機は、ステータ１４と、ロータ１５と、を備えている。ステータ１４は、第１ハウジング部材１２の周壁１２Ｂの内周面に固定される円筒状のステータコア１４Ａと、ステータコア１４Ａに巻回されるコイル１４Ｂと、を有する。

【0018】

図２に示すように、ロータ１５は、円筒状の第１筒部材１６と、円筒状の第２筒部材１７と、円筒状の第３筒部材１８と、磁性体である円柱状の永久磁石１９と、軸部材としての円柱状の第１軸部材２０および第２軸部材２１と、を備えている。ロータ１５は、ハウジング１１において、ステータ１４の径方向内側に回転可能な状態で配置されている。

【0019】

第１筒部材１６は、第２筒部材１７の材料よりも被削性に優れているステンレス鋼により形成されており、筒状の筒本体部２２と、第１筒部材１６の中心を軸方向に貫通し、第１筒部材１６の内周面１６Ｂを形成する貫通孔２４と、筒本体部２２の一方の端部に連結された筒状の肉厚部２３と、を有している。

【0020】

筒本体部２２の外周面２２Ａは、軸方向において一定の外周径である。肉厚部２３の外周面２３Ｄは、軸方向において一定の外周径である。肉厚部２３の外周径は、筒本体部２２の外周径に比べて大きく、内周径は同じ大きさである。貫通孔２４により形成される内周面１６Ｂは軸方向において一定の内周径である。また、筒本体部２２は、肉厚部２３と同軸である。貫通孔２４は、筒本体部２２と肉厚部２３の外周径と同軸である。貫通孔２４には、円柱の永久磁石１９が同軸となるように挿入されている。貫通孔２４には、挿入された永久磁石１９の一方の端部と突き合うように第１軸部材２０が挿入されている。挿入された永久磁石１９の他方の端部と突き合うように第２軸部材２１が挿入されている。

【0021】

筒本体部２２は、永久磁石１９の径方向の外側で、ステータ１４の内側に位置する。筒本体部２２の軸方向の長さは、少なくともステータコア１４Ａの軸方向長さよりも大きい。肉厚部２３は、第１軸部材２０の径方向の外側にある。肉厚部２３には、筒本体部２２の外周面２２Ａと肉厚部２３の外周面２３Ｄとを接続する段差面２３Ａが形成される。段差面２３Ａは、軸線Ｐ方向と直交する面であって、肉厚部２３の外周面２３Ｄと筒本体部２２の外周面２２Ａとを接続する周方向にわたって形成される環状の面である。肉厚部２３は、段差面２３Ａとは反対側に端部２３Ｂを有し、径方向内側に内周面２３Ｃを有する。筒本体部２２は、肉厚部２３とは反対側の端部２２Ｃを有する。

【0022】

第２筒部材１７は、チタン合金の筒状部材で、内周面１７Ｃと、外周面１７Ｄと、を有する。内周面１７Ｃは、軸方向において一定の内周径である。外周面１７Ｄは、軸方向において一定の外周径である。外周面１７Ｄの外周径は、肉厚部２３の外周面２３Ｄの外周径よりも小さい。第２筒部材１７の軸方向の長さは、少なくともステータコア１４Ａの軸方向長さと等しい。第２筒部材１７の厚みは、筒本体部２２の厚みよりも薄くなっている。第２筒部材１７は、筒本体部２２と同軸となるように筒本体部２２の径方向の外側に圧入される。また、第２筒部材１７の内周面１７Ｃは、筒本体部２２の外周面２２Ａに当接して固定されている。第２筒部材１７は、軸方向において肉厚部２３側の端部１７Ａと、軸方向における端部１７Ａと反対側の端部１７Ｂと、を有する。端部１７Ａの端面は、段差面２３Ａに当接する。第２筒部材１７の材料は、第１筒部材１６の材料に比べて強度が高く、切削加工や研削加工などが困難である。

【0023】

第３筒部材１８は、ステンレス鋼の筒状部材で、内周面１８Ｃと、外周面１８Ｄと、を有している。内周面１８Ｃは、軸方向において一定の内周径である。外周面１８Ｄは、軸方向において一定の外周径である。外周面１８Ｄの外周径は、肉厚部２３の径方向の強度と一致させるように肉厚部２３の外周面２３Ｄの外周径と同じである。第３筒部材１８の厚みは、第２筒部材１７の厚みよりも厚くなっている。第３筒部材１８は、筒本体部２２と同軸となるように筒本体部２２の径方向の外側に圧入される。また、第３筒部材１８は、第２軸部材２１の径方向の外側にあり、かつ内周面１８Ｃが筒本体部２２の外周面２２Ａに当接して固定されている。第３筒部材１８の軸方向の端部は、第２筒部材１７側の端部１８Ａと、反対側の端部１８Ｂと、を有する。端部１８Ａは、第２筒部材の端部１７Ｂに当接する。端部１８Ｂは、筒本体部２２の端部２２Ｃの径方向外側に位置している。

【0024】

第２筒部材１７は、ステータコア１４Ａの内側に位置している。第２筒部材１７と筒本体部２２を合わせた径方向の厚みは、肉厚部２３の径方向の厚みよりも薄い。第３筒部材１８と筒本体部２２を合わせた径方向の厚みは、第２筒部材１７と筒本体部２２を合わせた径方向の厚みよりも厚い。

【0025】

永久磁石１９は、円柱である。永久磁石１９は、第１筒部材１６の内側で同軸に配置され、第１筒部材１６の内周面１６Ｂに圧入されている。永久磁石１９における軸線Ｐ方向の長さは、第１筒部材１６における軸線Ｐ方向の長さよりも短い。永久磁石１９は、貫通孔２４に挿入されている状態では、軸方向において肉厚部２３側の端部１９Ａと、第３筒部材１８側の端部１９Ｂと、を有する。

【0026】

第１軸部材２０は、鉄系材料で、円柱である。第１軸部材２０の一部は、肉厚部２３の内側で同軸に配置され、貫通孔２４に圧入されている。第１軸部材２０は、両端部にそれぞれ端部２０Ａと、端部２０Ｂと、を有する。端部２０Ａは、肉厚部２３側から第１筒部材１６の貫通孔２４に挿入され、永久磁石１９の端部１９Ａに当接する。端部２０Ａの軸方向における位置は、肉厚部２３の外周面２３Ｄと筒本体部２２の外周面２２Ａとを接続する段差面２３Ａの軸方向における位置と同じである。第１軸部材２０と永久磁石１９は、外周径が等しく、同軸である。

【0027】

第１軸部材２０は、ボス部１３Ｂの内側を通過するとともに第２ハウジング部材１３を貫通してハウジング１１の外へ突出している。第１軸部材２０は、第１軸受２５Ａを介してボス部１３Ｂに支持されることにより、ハウジング１１に回転可能な状態で支持されている。第１軸部材２０は、端部２０Ａの反対側の端部２０Ｂに、タービン２６が取り付けられている（図１を参照）。タービン２６は、第１軸部材２０と一体回転可能である。よって、タービン２６は、第１軸部材２０の回転が駆動力として伝達されることにより駆動する。したがって、タービン２６が取り付けられた第１軸部材２０は、駆動力を出力する出力軸である。

【0028】

第２軸部材２１は、鉄系材料で、円柱である。第２軸部材２１の一部は、筒本体部２２および第３筒部材１８の内側で同軸に配置され、筒本体部２２の貫通孔２４に圧入されている。第２軸部材２１は、両端部にそれぞれ端部２１Ａと、端部２１Ｂと、を有する。端部２１Ａは、第３筒部材１８側から第１筒部材１６の貫通孔２４に挿入され、永久磁石１９の端部１９Ｂに当接する。端部２１Ａの軸方向における位置は、第３筒部材１８の端部１８Ａの軸方向における位置と同じである。第２軸部材２１と永久磁石１９は、外周径が等しく、同軸である。

【0029】

第２軸部材２１の端部２１Ｂは、ボス部１２Ｃの内側に挿入されている。ボス部１２Ｃの内周面と第２軸部材２１の外周面との間には、第２軸受２５Ｂが設けられている。そして、第２軸部材２１は、第２軸受２５Ｂを介してボス部１２Ｃに支持されることにより、ハウジング１１に回転可能な状態で支持されている。

【0030】

次に、本実施形態の作用について説明する。上記構成のロータ１５において、図示しない駆動回路によって制御された電力がコイル１４Ｂに供給されると、永久磁石１９が回転しようとして、永久磁石１９を介して第１筒部材１６、第２筒部材１７および第３筒部材１８が永久磁石１９と一体的に回転する。そして、第１筒部材１６と、第１軸部材２０との固定部分においてトルクが第１筒部材１６から第１軸部材２０に伝達されるとともに、第１筒部材１６と第２軸部材２１との固定部分においてトルクが第１筒部材１６から第２軸部材２１に伝達され、第１軸部材２０及び第２軸部材２１が一体的に回転する。このようにして、第１筒部材１６、第２筒部材１７、第３筒部材１８、第１軸部材２０、第２軸部材２１、および永久磁石１９が一体となって回転する。

【0031】

第１軸部材２０は、肉厚部２３によって固定され十分な強度を保っているため、ロータ１５の回転中に第１筒部材１６から脱落することがない。第２軸部材２１は、筒本体部２２と第３筒部材１８によって固定され十分な強度を保っているため、ロータ１５の回転中に第１筒部材１６から脱落することがない。

【0032】

第２筒部材１７は、筒本体部２２の軸方向において肉厚部２３と第３筒部材１８の間に位置しているため、第２筒部材が第１筒部材の軸方向全長にわたって設けられる場合に比べて、軸方向に短縮化される。

【0033】

本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
（１）第１筒部材１６に肉厚部２３が設けられ、肉厚部２３の外周面２３Ｄと筒本体部２２の外周面２２Ａとを接続する段差面２３Ａに第２筒部材１７の軸方向の端部１７Ａが当接する。このため、第２筒部材１７の軸方向の長さの短縮化を図ることでき、肉厚部２３によってロータ１５の強度が担保される。したがって、ロータ１５の強度を担保することができるとともに、第２筒部材１７の材料を削減できる。その結果、ロータ１５の強度を担保しつつロータ１５の製造コストを低減することができる。

【0034】

（２）第２筒部材１７は、永久磁石１９の径方向の外側で保持される。この場合、ロータ１５の回転中に、永久磁石１９が遠心力を受けて径方向の外側へ飛散しようとしても、永久磁石１９の径方向の外側で保持される第２筒部材１７によって永久磁石１９の飛散を防止できる。

【0035】

（３）第１筒部材１６における肉厚部２３と反対側の端部には、第３筒部材１８が第１筒部材１６の径方向外側に重ねられ保持される。このため、第２筒部材１７が第１筒部材１６の肉厚部２３と第３筒部材１８の間に保持され、第２筒部材１７を所定の位置で固定することができる。また、第３筒部材１８が第１筒部材１６の径方向外側に重ねられ保持されることで、筒本体部２２の強度を補うことができる。また、第２筒部材１７は軸方向において第１筒部材１６の肉厚部２３および第３筒部材１８によって保持されるので、軸方向に位置ずれすることがない。

【0036】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る回転電機について説明する。本実施形態は、ロータの第１筒部材および第１軸部材の構成が第１の実施形態とは異なる。第１の実施形態と共通する要素については第１の実施形態の説明を援用し、同じ符号を用いる。

【0037】

図３に示すように、ロータ３０は、第１筒部材３１と、第２筒部材１７と、第３筒部材１８と、磁性体である永久磁石１９と、軸部材としての第１軸部材３２および第２軸部材２１と、を備えている。

【0038】

第１筒部材３１は、筒状の筒本体部３３と、筒本体部３３の一方の端部に連結された筒状の肉厚部３４と、第１筒部材３１を同軸に貫通する貫通孔３５と、を有する。筒本体部３３は、第１の実施形態の筒本体部２２と同様に、軸方向において一定の外周径の外周面３３Ａと、軸方向において一定の内周径の内周面３３Ｂと、を有している。また、筒本体部３３は、肉厚部３４と同軸である。第１筒部材３１を貫通する貫通孔３５は、大径孔３５Ａと、大径孔３５Ａよりも孔径が小さい小径孔３５Ｂと、を有している。貫通孔３５の大径孔３５Ａは、筒本体部３３の内周面３３Ｂを形成する。筒本体部３３は、肉厚部３４側の端部と反対側に端部３３Ｃを有している。

【0039】

肉厚部３４の外周面３４Ａは、軸方向において一定の外周径であり、小径孔３５Ｂにより形成される内周面３４Ｂは軸方向において一定の内周径である。貫通孔３５の小径孔３５Ｂは、肉厚部３４の内周面３４Ｂを形成する。肉厚部３４の外周径は、筒本体部３３の外周径に比べて大きい。肉厚部３４の内周径は、筒本体部３３の内周径に比べて小さい。また、肉厚部３４は、筒本体部３３と同軸である。

【0040】

肉厚部３４には、肉厚部３４の外周面３４Ａと筒本体部３３の外周面３３Ａとを接続する段差面３４Ｃおよび肉厚部３４の内周面３４Ｂと筒本体部３３の内周面３３Ｂとを接続する段差面３４Ｅが形成される。段差面３４Ｃは、軸線Ｐ方向と直交する面であって、肉厚部３４の外周面３４Ａと筒本体部３３の外周面３３Ａとを接続する周方向にわたって形成される環状の面である。段差面３４Ｅは、軸線Ｐ方向と直交する面であって、肉厚部３４の内周面３４Ｂと筒本体部３３の内周面３３Ｂとを接続する周方向にわたって形成される環状の面である。肉厚部３４は、段差面３４Ｃとは反対側に端部３４Ｄを有する。

【0041】

第１軸部材３２は、円柱状の第１軸部３６と、第１軸部３６よりも外周径が小さい円柱状の第２軸部３７と、から構成される。第１軸部３６は、第２軸部３７と同軸で連結されている。第１軸部３６には、第１軸部３６の外周面と第２軸部３７の外周面とを接続する段差面３６Ａが形成される。第２軸部３７は、第１軸部３６とは反対側の端部に端部３７Ａを有している。第１軸部材３２は、端部３７Ａとは反対側の端部（図示せず）にタービン２６（図示せず）が取り付けられている。

【0042】

段差面３６Ａは、肉厚部３４の端部３４Ｄの端面に当接している。第２軸部３７は、永久磁石１９と同軸となるように肉厚部３４の内周面３４Ｂに固定されている。第１軸部３６は、第１軸受２５Ａを介してハウジング１１に回転可能な状態で支持されている。永久磁石１９の端部１９Ａの端面は、段差面３４Ｅおよび第２軸部３７の端部３７Ａに当接している。段差面３４Ｃには、第２筒部材１７の端部１７Ａの端面が当接している。

【0043】

段差面３４Ｃの径方向の長さは、第１の実施形態における段差面２３Ａの径方向の長さよりも短い。つまり、肉厚部３４の外周径は、第１の実施形態の肉厚部２３の外周径よりも小さくなる。これにより、ステータ１４の内側にロータ３０を挿入する際に、肉厚部３４がステータ１４に接触することを抑制できるので、ステータ１４と第２筒部材１７とのエアギャップが小さくなる。その結果、エアギャップの磁界が強くなり、回転電機の出力を高めることができる。

【0044】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る回転電機について説明する。本実施形態は、ロータの第３筒部材の構成が、第１の実施形態とは異なる。第１の実施形態と共通する要素については第１の実施形態の説明を援用し、同じ符号を用いる。

【0045】

図４に示すように、本実施形態のロータ４０は、第１筒部材１６と、第２筒部材１７と、第３筒部材４１と、永久磁石１９と、第１軸部材２０および第２軸部材２１と、を備えている。第３筒部材４１は、環状の本体部４２と、本体部４２に連結された筒状の薄肉筒部４３と、を有している。

【0046】

本体部４２は、軸方向における端部４２Ａと、軸方向における端部４２Ｂと、を有しているほか、外周面４２Ｃを有している。また、本体部４２は、第１筒部材１６の筒本体部２２を挿通可能とする通孔により形成される内周面４２Ｄを有している。端部４２Ａは、薄肉筒部４３の軸方向の端部４３Ａと連結されている。薄肉筒部４３は、端部４３Ａの反対側の端部４３Ｂを有するほか、外周面４３Ｃと、内周面４３Ｄと、を有している。薄肉筒部４３の外周径は、本体部４２の外周径よりも小さい。薄肉筒部４３の内周径は、本体部４２の内周径よりも大きく、第２筒部材１７の外周径の大きさと等しい薄肉筒部４３は、第２筒部材１７と同軸となるように第２筒部材１７の外周面１７Ｄで固定される。端部４３Ｂの端面は、肉厚部２３の段差面２３Ａに当接する。

【0047】

本実施形態では、第２筒部材１７の外周面１７Ｄを第３筒部材４１の薄肉筒部４３が覆うように第２筒部材１７に保持される。このため、第１の実施形態および第２の実施形態よりも筒本体部２２の外側における強度を高めることができる。したがって、ロータ４０の回転中に必要な強度を十分に担保することができることから、第１の実施形態および第２の実施形態よりも第２筒部材１７の肉厚を薄くできる。これにより、コストが高い第２筒部材１７の使用量を抑えることでロータ４０の低コスト化を図ることができる。

【0048】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る回転電機について説明する。本実施形態は、ロータの第１筒部材、第３筒部材および第１軸部材の構成が、第１の実施形態とは異なる。第１の実施形態と共通する要素については第１の実施形態の説明を援用し、同じ符号を用いる。

【0049】

図５に示すように、本実施形態のロータ５０は、第１筒部材５１と、第２筒部材１７と、第３筒部材５２と、永久磁石１９と、第１軸部材３２および第２軸部材２１と、を備えている。なお、第１軸部材３２は第２の実施形態と同じ構成であるため符号を共通としている。

【0050】

本実施形態の第１筒部材５１は、筒状の筒本体部５３と、筒本体部５３の一方の端部に連結された筒状の肉厚部５４と、第１筒部材３１を同軸に貫通する貫通孔５５と、を有している。筒本体部５３は、軸方向において一定の外周径の外周面５３Ａと、軸方向において一定の内周径の内周面５３Ｂと、を有している。また、筒本体部５３は、肉厚部５４と同軸である。第１筒部材５１を貫通する貫通孔５５は、大径孔５５Ａと、大径孔５５Ａよりも孔径が小さい小径孔５５Ｂと、を有している。貫通孔５５の大径孔５５Ａは、筒本体部３３の内周面５３Ｂを形成する。筒本体部５３は、肉厚部５４側の端部と反対側に端部５３Ｃを有している。

【0051】

筒本体部５３の外周面５３Ａは、軸方向において一定の外周径であり、内周面５３Ｂは軸方向において一定の内周径である。貫通孔５５の小径孔５５Ｂは、肉厚部３４の内周面３４Ｂを形成する。肉厚部５４の外周面５４Ａは、軸方向において一定の外周径であり、肉厚部５４の内周面５４Ｂは軸方向において一定の内周径である。肉厚部５４の外周径は、筒本体部５３の外周径に比べて大きく、肉厚部５４の内周径は筒本体部５３の内周径に比べて小さい。また、肉厚部５４は、筒本体部５３と同軸である。

【0052】

肉厚部５４には、肉厚部５４の外周面５４Ａと筒本体部５３の外周面５３Ａとを接続する段差面５４Ｃおよび肉厚部５４の内周面５４Ｂと筒本体部５３の内周面５３Ｂとを接続する段差面５４Ｅが形成される。段差面５４Ｃは、軸線Ｐ方向と直交する面であって、肉厚部５４の外周面５４Ａと筒本体部５３の外周面５３Ａとを接続する周方向にわたって形成される環状の面である。段差面５４Ｅは、軸線Ｐ方向と直交する面であって、肉厚部５４の内周面５４Ｂと筒本体部５３の内周面５３Ｂとを接続する周方向にわたって形成される環状の面である。肉厚部５４は、段差面５４Ｃとは反対側に端部５４Ｄを有する。第２筒部材１７は、筒本体部５３の内周面５３Ｂと永久磁石１９との間に固定されている。

【0053】

第３筒部材５２は、筒本体部５３の外周面５３Ａに固定される外環部５６と、筒本体部５３の内周面５３Ｂと第２軸部材２１との間に固定される内環部５７と、から構成される。外環部５６は、肉厚部５４側の端部５６Ａと、端部５６Ａの反対側の端部５６Ｂと、内周面５６Ｃと、外周面５６Ｄと、を有する。内環部５７は、肉厚部５４側の端部５７Ａと、端部５７Ａの反対側の端部５７Ｂと、径方向内側の内周面５７Ｃ、外周面５７Ｄと、を有する。

【0054】

第２筒部材１７の端部１７Ａの端面は、段差面５４Ｅに当接している。第２筒部材１７の端部１７Ｂは、内環部５７の端部５７Ａに当接している。第２筒部材１７の内周面１７Ｃは、内環部５７の内周面５７Ｃと同径である。第３筒部材５２における外環部５６は、内環部５７の外側における筒本体部５３で固定されている。したがって、本実施形態のロータ１５の外周面は、切削加工や研削加工が困難な第２筒部材１７が外側に露出されず、第１筒部材５１が加工対象となる。このため、第１～第３の実施形態に比べて全部材を圧入した後に、第１筒部材５１、第１軸部材３２および第２軸部材２１が同軸となるように加工する同軸加工が優れている。これにより、製造コストを低減することができる。

【0055】

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

【0056】

〇 上記の実施形態では、磁性体の両端部に軸部材の軸端部が当接するようにしたが、この限りではない。例えば、磁性体を円筒体とし、軸部材が磁性体と同軸上に挿入され、磁性体の両端から突出するように軸部材の両端部が延在するようにしてもよい。
〇 上記の実施形態では、第１筒部材における筒本体部の外周径は軸方向にわたって同一となるようにしたが、複数の溝部を形成してもよい。この場合、第１筒部材に発生する渦電流を抑制することができる。
〇 上記の実施形態では、第１筒部材、第２筒部材、第３筒部材および永久磁石等が同軸となるように配置されているが、この限りではない。例えば、同軸でなくても設計上の公差範囲にあるほぼ同軸であればよい。
〇 上記の実施形態では、第２筒部材の材料はチタン合金としたが、この限りではない。例えば、ニッケル合金や炭素繊維強化材としてもよい。
〇 上記の実施形態では、第１筒部材の材料はステンレス鋼としたが、この限りではない。例えば、銅やアルミニウム、ニッケル合金としてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１５、３０、４０、５０ ロータ
１６、３１、５１ 第１筒部材
１７ 第２筒部材
１８、４１、５２ 第３筒部材
１９ 永久磁石
２０、３２ 第１軸部材
２１ 第２軸部材
２２、３３ 筒本体部
２３、３４、５４ 肉厚部
２３Ａ、３４Ｃ、５４Ｃ 段差面
３６ 第１軸部
３７ 第２軸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】