特開 2024-101719 回転子、および、回転電気機械

(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】P2024101719

(43)【公開日】2024-07-30

(54)【発明の名称】回転子、および、回転電気機械

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/22 20060101AFI20240723BHJP

【ＦＩ】

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005799

(22)【出願日】2023-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】梅田 彰彦

(72)【発明者】

【氏名】池見 健

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA08

5H601DD01

5H601DD11

5H601GA15

5H601GA40

5H601JJ05

(57)【要約】

【課題】複数の鉄心ブロックの間における位相差を組立工程において容易に生じさせることができると共に、動作中に鉄心ユニットが回転軸に対して周方向にずれるのを抑制できる回転子、および、回転電気機械を提供する。
【解決手段】回転子は、回転軸と回転軸によって支持される複数の鉄心ブロックとを備える。回転軸は、周方向に並ぶ複数の歯部を含む。複数の鉄心ブロックの各々は、複数の歯部とそれぞれ噛み合う複数の凹部を含む。複数の鉄心ブロックは、隣接する一方の鉄心ブロックの複数のＳ極磁石の各々が隣接する他方の鉄心ブロックのいずれかのＮ極磁石と周方向に重なるように互いに位相がずらされた状態で、回転軸にスプライン結合されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸によって支持される鉄心ユニットであって、前記回転軸の軸方向に積層される複数の鉄心ブロックを含む鉄心ユニットと、
を備え、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、
鉄心と、
周方向に交互に並ぶようにして前記鉄心に配置される複数のＳ極磁石および複数のＮ極磁石と、
を含み、
前記回転軸は、前記周方向に並ぶ複数の歯部を含み、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、前記複数の歯部とそれぞれ噛み合う複数の凹部を含み、
前記複数の鉄心ブロックは、隣接する一方の前記鉄心ブロックの前記複数のＳ極磁石の各々が隣接する他方の前記鉄心ブロックのいずれかの前記Ｎ極磁石と前記周方向に重なるように互いに位相がずらされた状態で、前記回転軸にスプライン結合されている
回転子。

【請求項2】

各々の前記鉄心ブロックにおける前記複数の凹部の個数は、各々の前記鉄心ブロックにおける前記複数のＳ極磁石および前記複数のＮ極磁石の合計の個数とは異なる
請求項１に記載の回転子。

【請求項3】

前記鉄心ユニットは、隣接する前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石の間に形成される磁石境界の周方向位置が、隣接する２つの前記鉄心ブロックの間で異なるスキュー構造を有する
請求項１または２に記載の回転子。

【請求項4】

前記複数の鉄心ブロックの各々は、前記鉄心と前記回転軸とに連結される連結部材をさらに含み、
前記複数の凹部は、各々の前記連結部材に形成される
請求項１または２に記載の回転子。

【請求項5】

前記複数の歯部の各々は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが長くなるように構成され、
前記鉄心ユニットを構成する前記軸方向に並ぶ複数の前記凹部である凹部群は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが長くなるように構成される
請求項１または２に記載の回転子。

【請求項6】

前記複数の歯部の各々は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さが短くなるように構成され、
前記鉄心ユニットを構成する前記軸方向に並ぶ複数の前記凹部である凹部群は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さが短くなるように構成される
請求項１または２に記載の回転子。

【請求項7】

前記複数の鉄心ブロックは互いに同じ形状を呈する
請求項１または２に記載の回転子。

【請求項8】

請求項１または２に記載の回転子と、
前記回転子よりも径方向の外側に設けられる固定子と
を備える回転電気機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転子、および、回転電気機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転電気機械に組込まれる回転子が知られている。例えば、特許文献１では、車両用モータとして使用される回転電気機械に搭載された回転子が開示される。回転子は、回転軸が篏合される回転子コアと、回転子コアに設けられる複数の磁石とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６８５２６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者の知見によれば、回転子コアが軸方向に並ぶ複数のコアブロックによって形成され、かつ、隣接するコアブロックの間で磁石の配置を変えれば、回転子全体の周囲における磁束の分布は、磁石の配置を変えない場合に比べて、周方向においてより均等になる。その結果、複数のコアブロックにより形成される回転子コアにおけるトルクは、周方向においてより均等になり、トルクリップルが抑制される。こういった回転子の組立は容易に行われることが好ましい。また、回転子の動作時に回転子コアが回転軸に対して周方向にずれるのを抑制することが好ましい。

【0005】

本開示の目的は、複数の鉄心ブロックの間における位相差を組立工程において容易に生じさせることができると共に、動作中に鉄心ユニットが回転軸に対して周方向にずれるのを抑制できる回転子、および、回転電気機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の少なくとも一実施形態に係る回転子は、
回転軸と、
前記回転軸によって支持される鉄心ユニットであって、前記回転軸の軸方向に積層される複数の鉄心ブロックを含む鉄心ユニットと、
を備え、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、
鉄心と、
周方向に交互に並ぶようにして前記鉄心に配置される複数のＳ極磁石および複数のＮ極磁石と、
を含み、
前記回転軸は、前記周方向に並ぶ複数の歯部を含み、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、前記複数の歯部とそれぞれ噛み合う複数の凹部を含み、
前記複数の鉄心ブロックは、隣接する一方の前記鉄心ブロックの前記複数のＳ極磁石の各々が隣接する他方の前記鉄心ブロックのいずれかの前記Ｎ極磁石と前記周方向に重なるように互いに位相がずらされた状態で、前記回転軸にスプライン結合されている。

【0007】

本開示の少なくとも一実施形態に係る回転電気機械は、
上記回転子と、
前記回転子よりも径方向の外側に設けられる固定子と
を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、複数の鉄心ブロックの間における位相差を組立工程において容易に生じさせることができると共に、動作中に鉄心ユニットが回転軸に対して周方向にずれるのを抑制できる回転子、および、回転電気機械を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る回転電気機械の概略図である。

【図2】一実施形態に係る回転子の概略図である。

【図3】一実施形態に係る鉄心ユニットの複数の磁石の概略図である。

【図4】一実施形態に係る回転軸の概略図である。

【図5】一実施形態に係る鉄心ユニットの概略図である。

【図6】一実施形態に係る回転子の組立工程を示す概略図である。

【図7】図６に続く、回転子の組立工程を示す概略図である。

【図8】他の実施形態に係る鉄心ユニットを示す概略図である。

【図9】他の実施形態に係る回転子を示す概略図である。

【図10】他の実施形態に係る別の回転子の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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部品の寸法、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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0011】

＜１．回転電気機械１の概要＞
図１は、本開示の一実施形態に係る回転子３０を備えた回転電気機械１の概略図である。回転子３０は回転軸５を備えており、回転軸５は外部機器７に連結される。外部機器７は回転軸５と継手を介して連結されてもよいし、歯車を介して連結されてもよい。本実施形態では、外部機器７は車両であり、回転電気機械１は車両用モータである。そして、回転軸５が外部機器７のドライブシャフトに継手を介して連結されている。

【0012】

以下の説明では、回転軸５の軸方向を単に「軸方向」という場合がある。また、軸方向を基準とした周方向および径方向を、それぞれ単に「周方向」および「径方向」という場合がある。

【0013】

回転電気機械１は、ハウジング９と、ハウジング９によって回転可能に支持される回転子３０とを備える。回転子３０は、一対のベアリングＢ１を介してハウジング９に連結される回転軸５と、回転軸５によって支持される鉄心ユニット４０とを備える。本実施形態の鉄心ユニット４０は、軸方向に積層される複数の鉄心ブロック４５を含み、各鉄心ブロック４５に、周方向に並ぶ複数の磁石３７が配置されている。各鉄心ブロック４５は回転軸５にスプライン結合されている（詳細は後述する）。従って、鉄心ユニット４０は回転軸５と共に回転するようになっている。

【0014】

回転電気機械１は、ハウジング９に固定される固定子２０をさらに備える。回転子３０よりも径方向の外側に配置される固定子２０は、ステータコア２５と、ステータコア２５に設けられる複数のステータ磁石２９と、ステータコア２５に巻かれたステータコイル２７とを含む。ステータコイル２７は、電力系統６に電気的に接続されている。

【0015】

モータとしての回転電気機械１は、電力系統６からの電力の供給によって、外部機器７を駆動する。より具体的には、ステータコイル２７において電流が流れることで発生する回転磁界によって、回転子３０が回転軸５と共に回転する。これにより、回転軸５から外部機器７にトルクが伝達されて、外部機器７は駆動される。

【0016】

＜２．回転子３０の構成の詳細＞
図２は、本開示の一実施形態に係る回転子３０の概略図である。図３は、本開示の一実施形態に係る鉄心ユニット４０の概略図である。

【0017】

回転子３０の構成要素である上述の鉄心ユニット４０は、軸方向に積層された複数の鉄心ブロック４５を含み、各鉄心ブロック４５は回転軸５によって支持される。各鉄心ブロック４５は、鉄心３２と、周方向に並ぶようにして鉄心３２に配置される複数の磁石３７とを含む。各々の鉄心３２は、軸方向に積層された電磁鋼板によって構成されてもよいし、軸方向に延在する圧粉磁心によって構成されてもよいし、または、これらの組み合わせによって構成されてもよい。複数の磁石３７は、周方向に交互に並ぶようにして配置される複数のＳ極磁石３７ＳおよびＮ極磁石３７Ｎである。なお、鉄心ユニット４０を構成する複数の磁石３７はいずれも、互いに同じ周方向長さを有する。

【0018】

鉄心ユニット４０を構成する磁石３７の総数は、１つ当たりの鉄心ブロック４５に配置されるＳ極磁石３７ＳおよびＮ極磁石３７Ｎの合計数に、鉄心ブロック４５の個数を乗じた値である。図２で一例として図示される実施形態では、鉄心ブロック４５の個数は３個であり、各鉄心ブロック４５における磁石３７の個数は４個である。従って、磁石３７の総数は１２個である。

【0019】

本実施形態では、複数の鉄心ブロック４５のうちで少なくとも軸方向に隣接する２つの鉄心ブロック４５の間では、磁石３７の配置が異なる。より詳細には、隣接する一方の鉄心ブロック４５を構成する複数のＳ極磁石３７Ｓは各々、隣接する他方の鉄心ブロック４５を構成する複数のＮ極磁石３７Ｎとのいずれかと周方向に重なる。ここで、特定のＳ極磁石３７Ｓと特定のＮ極磁石３７Ｎが周方向に重なるとは、Ｓ極磁石３７Ｓが配置される周方向範囲の少なくとも一部が、Ｎ極磁石３７Ｎが配置される周方向範囲と重なることである。以下、隣接する２つの鉄心ブロック４５が有する上述のような磁石配置の関係を、「磁石の配置ずれの関係」と表記する場合がある。

【0020】

中央の鉄心ブロック４５は、両側にある各々の鉄心ブロック４５と、磁石の配置ずれの関係を有する。また、３個の鉄心ブロック４５のうち隣接する任意の２つの鉄心ブロック４５において、Ｓ極磁石３７ＳとＮ極磁石３７Ｎとの周方向における重なり量（図３の寸法Ｐ）はいずれも等しい。本例の寸法Ｐは、各磁石３７の周方向長さの半分である。

【0021】

本実施形態では、両側にある２つの鉄心ブロック４５も、互いに磁石の配置ずれの関係にある。より詳細には、一方の鉄心ブロック４５が有する各々のＳ極磁石３７Ｓが配置される周方向範囲は、他方の鉄心ブロック４５が有する各々のＮ極磁石３７Ｎが配置される周方向範囲と一致する。

【0022】

図２で例示されるように、回転軸５は、複数の鉄心ブロック４５の各々の中央部に形成された差込孔５０に差し込まれている。図２では一例として、差込孔５０が各々の鉄心３２の中央部に形成されている。本実施形態では、回転軸５と複数の鉄心ブロック４５はスプライン結合する。スプライン結合を実現するための構成は、図１～図３では省略されており、図４、図５などを用いて後述する。

【0023】

なお、図２で示される回転子３０は、鉄心３２の外周面に複数の磁石３７が設けられる表面磁石型（ＳＰＭ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の構成を有するが、本開示はこれに限定されない。他の例に係る回転子３０は、複数の磁石３７が鉄心３２に埋め込まれる埋込磁石型（ＩＰＭ；Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の構成を有してもよい。本稿では詳細な図示を省略する。

【0024】

＜３．回転軸５と鉄心ブロック４５のスプライン結合＞
図４は、本開示の一実施形態に係る回転軸５の概略図である。図５は、本開示の一実施形態に係る鉄心ユニット４０の概略図である。回転軸５と各鉄心ブロック４５とのスプライン結合は、回転軸５に設けられる複数の歯部７０（図４参照）と、各鉄心ブロック４５に設けられる複数の凹部８０（図５参照）とが噛み合うことで実現される。詳細は以下の通りである。

【0025】

図４で例示されるように、回転軸５は、外周面１５と、外周面１５において周方向に等間隔に並ぶ複数の歯部７０を含む。各歯部７０は、回転軸５の軸方向長さの全長に亘って形成される（図７参照）。図５で例示されるように、複数の凹部８０は、各々の鉄心ブロック４５に設けられる。より具体的な一例として、差込孔５０を規定する内周面５１が各鉄心３２に形成されており、この内周面５１に複数の凹部８０が形成されている。凹部８０の個数は歯部７０の個数と同じであり、凹部８０のピッチと歯部７０のピッチも同じである。複数の歯部７０は、各鉄心ブロック４５における複数の凹部８０とそれぞれ噛み合っている。これにより、回転軸５と各鉄心ブロック４５とのスプライン結合は実現される。

【0026】

鉄心ユニット４０には上述した磁石の配置ずれの関係がある。従って、複数の鉄心ブロック４５は、少なくとも軸方向に隣接する２つの鉄心ブロック４５が磁石の配置ずれの関係を有するように互いに位相がずらされた状態で、回転軸５にスプライン結合されている。

【0027】

本実施形態では、複数の鉄心ブロック４５は互いに同じ形状を呈する。即ち、複数の凹部８０と複数の磁石３７との周方向における位置関係は、どの鉄心ブロック４５においても同じである。従って、鉄心ユニット４０の組立前に磁石３７の配置が周方向に揃うようにして鉄心ブロック４５を軸方向に並べた場合（図６の上段参照）、複数の凹部８０が配置される周方向範囲は、どの鉄心ブロック４５においても同じである。

【0028】

＜４．回転子３０の組立方法＞
図６は、本開示の一実施形態に係る回転子３０の組立工程を示す概略図である。図７は、図６に続く、回転子３０の組立工程を示す概略図である。本開示の一実施形態に係る回転子３０の組立方法は、以下の通りである。

【0029】

はじめに、図６の上段で示すように、複数の鉄心ブロック４５を軸方向に並べる。このとき、複数の鉄心ブロック４５の位相は互いに揃えられていてもよい。つまり、磁石３７の配置が周方向に揃うよう複数の鉄心ブロック４５は軸方向に並べられてもよい。

【0030】

その後、いずれかの鉄心ブロック４５の位相を複数の凹部８０の１ピッチ分ずらすことで、軸方向に隣接する２つの鉄心ブロック４５の間で磁石の配置ずれの関係を作る（図６の下段参照）。凹部８０の１ピッチ分のずらし量は、図５、および、図６下段の寸法Ｐに該当する。磁石の配置ずれの関係が作られたときも、複数の凹部８０が配置される周方向範囲は、どの鉄心ブロック４５においても同じである。

【0031】

さらにその後、回転軸５が各鉄心ブロック４５の差込孔５０に差し込まれる（図７参照）。これにより、回転軸５は各鉄心ブロック４５とスプライン結合され、回転子３０が組み上がる。上記組立は、作業者によって行われてもよいし、作業者が操作するロボットアームによって行われてもよいし、または、これらの組み合わせによって行われてもよい。また、複数の鉄心ブロック４５の間でつける位相差は、凹部８０の２ピッチ分または３ピッチ分などであってもよい。

【0032】

以上説明した回転子３０の構成によれば、回転軸５と鉄心ユニット４０とがスプライン結合するので、回転子３０の動作中に鉄心ユニット４０が回転軸５に対して周方向にずれるのを抑制できる。また、回転子３０の組立工程では、隣接する２つの鉄心ブロックの間で位相差が生じる状態で回転軸５を複数の鉄心ブロック４５に差し込みさえすれば、回転子３０と鉄心ユニット４０とをスプライン結合させることができる。以上より、複数の鉄心ブロック４５の間における位相差を組立工程において容易に生じさせることができると共に、動作中に鉄心ユニット４０が回転軸５に対して周方向にずれるのを抑制できる回転子３０（回転電気機械１）が実現される。

【0033】

＜５．回転子３０の追加的な構成＞
図５で示す通り、各鉄心ブロック４５における複数の凹部８０の個数は、各々の鉄心ブロック４５における複数の磁石３７の個数とは異なってもよい。上記構成によれば、回転子３０の組立工程において、複数の凹部８０と複数の歯部７０とを噛み合わせることで、互いに隣接する２つの鉄心ブロック４５の間で位相差をつけることができる。
同図の例では、各鉄心ブロック４５における複数の凹部８０の個数は、各々の鉄心ブロック４５における複数の磁石３７の個数よりも多い。一例として凹部８０の個数は８個であり、各鉄心ブロック４５における複数のＳ極磁石３７Ｓおよび複数のＮ極磁石３７Ｎの合計の個数は４個である。回転子３０の組立工程において、互いに隣接する２つの鉄心ブロック４５の間でつけることができる位相差は、複数の凹部８０のピッチに自然数を乗じた値である。上記構成によれば、凹部８０の個数が増えるので、凹部８０のピッチを小さくできる。従って、回転子３０の組立工程において、隣接する鉄心ブロック４５の間における位相差（図６の下段で示す寸法Ｐ）をより微細に調整できる。

【0034】

図３で示す通り、鉄心ユニット４０は、隣接するＳ極磁石３７ＳとＮ極磁石３７Ｎの間に形成される磁石境界３７Ｂの周方向位置が、軸方向に隣接する２つの鉄心ブロック４５の間で異なるスキュー構造を有してもよい。上記構成によれば、回転子３０全体の周囲における磁束の分布を周方向においてより均等化することができる。従って、モータとしての回転電気機械１は出力トルクの脈動を抑制できる。

【0035】

また、複数の鉄心ブロック４５は互いに同じ形状を呈してもよい。上記構成によれば、鉄心ブロック４５の量産性を向上させることができる。なお、このような実施形態では、複数の凹部８０と複数の磁石３７との周方向における位置関係は、どの鉄心ブロック４５においても同じである。

【0036】

＜６．本開示の他の実施形態＞
図８は、本開示の他の実施形態に係る鉄心ユニット４０Ａの概略図である。鉄心ユニット４０Ａの各鉄心ブロック４５Ａは、鉄心３２と回転軸５とに連結される連結部材６０を備える。連結部材６０は軸方向に延在する円筒状であり、鉄心３２に形成される篏合孔３３に圧入されている。連結部材６０は一例として磁性を有する金属材料によって形成され、より具体的には鉄を成分として含む金属材料によって形成される。図８の例では、差込孔５０は連結部材６０に形成されている。即ち、連結部材６０に設けられた内周面５１に、上述の複数の凹部８０が形成されている。上記構成によれば、凹部８０を形成するための加工を鉄心３２に施す必要がないので、鉄心３２の損傷を回避できる。これにより、鉄心３２の損傷に起因した鉄心３２の廃棄を抑制でき、回転子３０のコスト増大を抑制できる。

【0037】

図９は、本開示の他の実施形態に係る回転子３０Ａを示す概略図である。回転子３０Ａは、回転軸５Ａと、複数の鉄心ブロック４５Ｂとを備える。回転軸５Ａを構成する複数の歯部７０Ａの各々は、軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが徐々に長くなるテーパ形状を呈する。

【0038】

また、各々の鉄心ブロック４５Ｂを構成する複数の凹部８０Ａは、軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが徐々に長くなるテーパ形状を呈する。さらに、凹部８０Ａの形状は複数の鉄心ブロック４５Ｂの間で異なる。より具体的には、鉄心ユニット４０Ａを構成する軸方向に並んだ凹部８０Ａである凹部群８８は、軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが徐々に長くなるテーパ形状を呈する。

【0039】

図９の例では、回転子３０Ａの組立工程において、回転軸５Ａを軸方向の他方側から一方側へ移動させながら差込孔５０に差し込むことで、複数の歯部７０Ａを、各鉄心ブロック４５Ｂの複数の凹部８０Ａに嵌める。このとき、軸方向の他方側において凹部８０Ａの周方向長さは比較的長いので、歯部７０Ａを凹部８０Ａに差し込む作業が容易である。従って、複数の歯部７０Ａと複数の凹部８０Ａとの接触を回避でき、回転子３０Ａの組立性は向上する。

【0040】

図１０は、本開示の他の実施形態に係る回転子３０Ｂを示す概略図である。回転子３０Ｂは、回転軸５Ｂと、複数の鉄心ブロック４５Ｃを含む鉄心ユニット４０Ｃとを備える。回転軸５Ｂを構成する複数の歯部７０Ｂの各々は、軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さ（高さ）が徐々に短くなるテーパ形状を呈する。

【0041】

また、各々の鉄心ブロック４５Ｃを構成する複数の凹部８０Ｂは、軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さ（深さ）が徐々に短くなるテーパ形状を呈する。さらに、凹部８０Ｂの形状は複数の鉄心ブロック４５Ｃの間で異なる。より具体的には、鉄心ユニット４０を構成する軸方向に並んだ凹部８０Ｂである凹部群１８８は、軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さが徐々に短くなるテーパ形状を呈する。

【0042】

図１０の例では、回転子３０Ｂの組立工程において、回転軸５Ｂを軸方向の他方側から一方側へ移動させながら差込孔５０に差し込むことで、複数の歯部７０Ｂを、各鉄心ブロック４５Ｃの複数の凹部８０Ｂに嵌める。このとき、軸方向の他方側において凹部８０Ｂの径方向長さは比較的短いので、歯部７０Ｂを凹部８０Ｂに差し込む作業が容易である。従って、複数の歯部７０Ｂと複数の凹部８０Ｂとの接触を回避でき、回転子３０Ｂの組立性は向上する。

【0043】

＜７．その他＞
回転電気機械１は、磁気ギア電気機械であってもよい。この場合、回転電気機械１は、回転子３０に対して相対的に回転するように構成される磁極片回転子をさらに備える。磁極片回転子は、複数の磁石３７と複数のステータ磁石２９との間において周方向に並ぶ複数の磁極片と、各磁極片の軸方向における両端を支持する一対のエンドプレートと、一対のエンドプレートが固定される磁極片回転軸とを含む。一対のエンドプレートは回転子３０の軸方向の両側に配置される。また、磁極片回転軸は、回転軸５と同軸になるように配置され、かつ、回転軸５に代えて外部機器７に連結される。上記構成を有する磁気ギア電気機械は、電力系統６からの電力の供給によって外部機器７を駆動する磁気ギアモータであってもよいし、外部機器７から入力されるトルクによってステータコイル２７から電力系統６へ電力を供給する磁気ギア発電機であってもよい。

【0044】

＜８．まとめ＞
上述した幾つかの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。

【0045】

１）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転子（３０，３０Ａ，３０Ｂ）は、
回転軸（５，５Ａ，５Ｂ）と、
前記回転軸によって支持される鉄心ユニットであって、前記回転軸の軸方向に積層される複数の鉄心ブロック（４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ）を含む鉄心ユニット（４０，４０Ａ，４０Ｃ）と、
を備え、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、
鉄心（３２）と、
周方向に交互に並ぶようにして前記鉄心に配置される複数のＳ極磁石（３７Ｓ）および複数のＮ極磁石（３７Ｎ）と、
を含み、
前記回転軸は、前記周方向に並ぶ複数の歯部（７０，７０Ａ，７０Ｂ）を含み、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、前記複数の歯部とそれぞれ噛み合う複数の凹部（８０，８０Ａ，８０Ｂ）を含み、
前記複数の鉄心ブロックは、隣接する一方の前記鉄心ブロックの前記複数のＳ極磁石の各々が隣接する他方の前記鉄心ブロックのいずれかの前記Ｎ極磁石と前記周方向に重なるように互いに位相がずらされた状態で、前記回転軸にスプライン結合されている。

【0046】

上記１）の構成によれば、回転軸と鉄心ユニットとがスプライン結合するので、回転子の動作中に鉄心ユニットが回転軸に対して周方向にずれるのを抑制できる。また、回転子の組立工程では、隣接する２つの鉄心ブロックの間で位相差が生じる状態で回転軸を複数の鉄心ブロックに差し込みさえすれば、回転子と鉄心ユニットとをスプライン結合させることができる。以上より、複数の鉄心ブロックの間における位相差を組立工程において容易に生じさせることができると共に、動作中に鉄心ユニットが回転軸に対して周方向にずれるのを抑制できる回転子が実現される。

【0047】

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の回転子であって、
各々の前記鉄心ブロックにおける前記複数の凹部の個数は、各々の前記鉄心ブロックにおける前記複数のＳ極磁石および前記複数のＮ極磁石の合計の個数とは異なる。

【0048】

上記２）の構成によれば、複数の凹部と複数の歯部とを噛み合わせることで、互いに隣接する２つの鉄心ブロックの間で位相差をつけることができる。

【0049】

３）幾つかの実施形態では、上記１）または２）に記載の回転子であって、
前記鉄心ユニットは、隣接する前記Ｓ極磁石と前記Ｎ極磁石の間に形成される磁石境界の周方向位置が、隣接する２つの前記鉄心ブロックの間で異なるスキュー構造を有する。

【0050】

上記３）の構成によれば、回転子の周囲における磁束の分布をより均等化することができる。従って、回転子が例えばモータに組込まれる実施形態では、出力トルクの脈動を抑制できる。

【0051】

４）幾つかの実施形態では、上記１）から３）のいずれかに記載の回転子であって、
前記複数の鉄心ブロックの各々は、前記鉄心と前記回転軸とに連結される連結部材（６０）をさらに含み、
前記複数の凹部は、各々の前記連結部材に形成される。

【0052】

上記４）の構成によれば、凹部を形成するための加工を鉄心に施す必要がないので、鉄心の損傷を回避できる。これにより、鉄心の損傷に起因した鉄心の廃棄を抑制でき、回転子のコスト増大を抑制できる。

【0053】

５）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載の回転子であって、
前記複数の歯部の各々は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが長くなるように構成され、
前記鉄心ユニットを構成する前記軸方向に並ぶ複数の前記凹部である凹部群（８８）は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて周方向長さが長くなるように構成される。

【0054】

上記５）の構成によれば、軸方向の一方側から他方側に向けて回転軸を移動させながら鉄心ユニットに差し込むことで、複数の歯部と複数の凹部との接触を回避できる。回転軸の差し込みが容易になるので、回転子の組立性は向上する。

【0055】

６）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載の回転子であって、
前記複数の歯部の各々は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さが短くなるように構成され、
前記鉄心ユニットを構成する前記軸方向に並ぶ複数の前記凹部である凹部群（１８８）は、前記軸方向の一方側から他方側に向かうにつれて径方向長さが短くなるように構成される。

【0056】

上記６）の構成によれば、軸方向の他方側から一方側に向けて回転軸を移動させながら鉄心ユニットに差し込むことで、複数の歯部と複数の凹部との接触を回避できる。回転軸の差し込みが容易になるので、回転子の組立性は向上する。

【0057】

７）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載の回転子であって、
前記複数の鉄心ブロックは互いに同じ形状を呈する。

【0058】

上記６）の構成によれば、鉄心ブロックの量産性を向上させることができる。

【0059】

８）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転電気機械（１）は、
上記１）乃至７）の何れかに記載の回転子（３０，３０Ａ）と、
前記回転子よりも径方向の外側に設けられる固定子（２０）と
を備える。

【0060】

上記８）の構成によれば、上記１）と同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0061】

１ ：回転電気機械
５，５Ａ ：回転軸
２０ ：固定子
３０，３０Ａ，３０Ｂ ：回転子
３２ ：鉄心
３７ ：磁石
３７Ｂ ：磁石境界
３７Ｎ ：Ｎ極磁石
３７Ｓ ：Ｓ極磁石
４０，４０Ａ ：鉄心ユニット
４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ ：鉄心ブロック
６０ ：連結部材
７０，７０Ａ，７０Ｂ ：歯部
８０，８０Ａ，８０Ｂ ：凹部
８８，１８８ ：凹部群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】