特開 2024-121230 回転電機のロータ、及び回転電機のロータの製造方法

(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】P2024121230

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】回転電機のロータ、及び回転電機のロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/2733 20220101AFI20240830BHJP

   H02K 15/03 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H02K1/2733

H02K15/03 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028203

(22)【出願日】2023-02-27

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】高橋 昭一郎

(72)【発明者】

【氏名】小林 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】外木 一樹

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622CA01

5H622CA05

5H622CB04

5H622PP17

5H622PP18

5H622QA02

5H622QA06

5H622QA10

(57)【要約】

【課題】筒部材に発生する応力を低減できる回転電機のロータ、及び回転電機のロータの製造方法を提供すること。
【解決手段】永久磁石１８は、筒部材１６の内周面１６ｃに接触している圧入部２０と、筒部材１６の内周面１６ｃから離れている離間部２７と、を備える。永久磁石１８は、筒部材１６の周方向に隣り合う磁性体形成部材２１が互いに接触して形成されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状の筒部材と、
前記筒部材に圧入された磁性体と、
前記磁性体よりも前記筒部材の端寄りに圧入された軸形成部材と、を備える回転電機のロータであって、
前記磁性体は、前記筒部材の内周面に接触している圧入部と、前記筒部材の内周面から離れている離間部と、を備え、
前記磁性体は、前記筒部材の周方向に隣り合う複数の磁性体形成部材同士が互いに接触して形成されていることを特徴とする回転電機のロータ。

【請求項2】

前記磁性体形成部材は、前記磁性体の前記圧入部を構成して前記筒部材の前記内周面に接触している圧入部形成部と、
前記磁性体の前記離間部を構成して前記筒部材の前記内周面から離れている離間部形成部と、を備える請求項１に記載の回転電機のロータ。

【請求項3】

前記磁性体は、２つの前記磁性体形成部材によって形成され、
前記磁性体形成部材は、前記圧入部形成部を２つ備え、かつ前記離間部形成部を１つ備え、
前記圧入部及び前記離間部は、前記筒部材の軸心に対して点対称に設けられている請求項２に記載の回転電機のロータ。

【請求項4】

前記磁性体には貫通孔が形成され、前記軸形成部材は、前記磁性体を挟むように前記筒部材の軸方向の両側に圧入されており、前記磁性体の前記貫通孔、及び２つの前記軸形成部材にはボルトが挿通されているとともに、前記ボルトにはナットが螺合されている請求項３に記載の回転電機のロータ。

【請求項5】

前記貫通孔は楕円であり、当該楕円の長軸の延長線上には前記圧入部が位置しているとともに、前記楕円の短軸の延長線上には前記離間部が位置している請求項４に記載の回転電機のロータ。

【請求項6】

前記磁性体を挟む前記軸形成部材の各々は、前記圧入部に対応して切削部を備える請求項４又は請求項５に記載の回転電機のロータ。

【請求項7】

前記筒部材は、繊維強化プラスチック製である請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータ。

【請求項8】

円筒状の筒部材と、
前記筒部材に圧入された磁性体と、
前記磁性体よりも前記筒部材の端寄りに圧入された軸形成部材と、を備える回転電機のロータの製造方法であって、
前記磁性体は、前記筒部材の内周面に接触している圧入部と、前記筒部材の内周面から離れている離間部と、を備え、
前記磁性体は、前記筒部材の周方向に隣り合う複数の磁性体形成部材同士が互いに接触して形成されており、
前記筒部材に前記磁性体を圧入して前記圧入部を前記筒部材の内周面に接触させるとともに、前記筒部材の内周面から離間させた前記離間部を形成する工程と、
前記筒部材に圧入された前記磁性体よりも前記筒部材の端寄りに前記軸形成部材を圧入する工程と、を備える回転電機のロータの製造方法。

【請求項9】

前記磁性体は、磁性体前駆体を加工して形成され、
前記磁性体前駆体の外形は、当該磁性体前駆体の軸方向から見て真円状であり、
前記磁性体の製造工程は、
前記磁性体前駆体を当該磁性体前駆体の直径に沿って所定の幅で切削して２つの磁性体形成部材を形成する工程と、
２つの前記磁性体形成部材の切削面同士を接触させて前記磁性体とする工程と、を備える請求項８に記載の回転電機のロータの製造方法。

【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、及び回転電機のロータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、回転電機のロータの一例として、永久磁石式回転電機の回転子が開示されている。特許文献１の回転子は、回転子シャフトの外表面に配置された永久磁石と、永久磁石を外側から回転子シャフトに保持する保持リングと、を備える。保持リングは、永久磁石の外径に対して締め代を持つ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６１６８２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

保持リングは、永久磁石の外径に対して締め代を持つため、保持リングには、圧入によって荷重が過大に加わることにより、過大な応力が発生している。このため、保持リングに発生する応力の低減が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記問題点を解決するための回転電機のロータは、円筒状の筒部材と、前記筒部材に圧入された磁性体と、前記磁性体よりも前記筒部材の端寄りに圧入された軸形成部材と、を備える回転電機のロータであって、前記磁性体は、前記筒部材の内周面に接触している圧入部と、前記筒部材の内周面から離れている離間部と、を備え、前記磁性体は、前記筒部材の周方向に隣り合う複数の磁性体形成部材同士が互いに接触して形成されていることを要旨とする。

【0006】

これによれば、磁性体は、複数の磁性体形成部材に分割されている。筒部材に圧入されている磁性体が分割されていない場合と比べて、ロータの回転時に磁性体に発生する引張応力を低減できる。そして、複数の磁性体形成部材からなる磁性体において、磁性体の圧入部が筒部材の内周面に接触しているとともに、離間部は筒部材の内周面から離れている。このため、磁性体の外周面の全てが筒部材の内周面に接触している場合と比べると、筒部材への磁性体の圧入によって筒部材に加わる荷重を低減できる。その結果として、ロータにおける筒部材に発生する応力を低減できる。

【0007】

回転電機のロータについて、前記磁性体形成部材は、前記磁性体の前記圧入部を構成して前記筒部材の前記内周面に接触している圧入部形成部と、前記磁性体の前記離間部を構成して前記筒部材の前記内周面から離れている離間部形成部と、を備えていてもよい。

【0008】

これによれば、複数の磁性体形成部材同士を接触させると、複数の圧入部形成部から圧入部を形成できるとともに、離間部形成部から離間部を形成できる。
回転電機のロータについて、前記磁性体は、２つの前記磁性体形成部材によって形成され、２つの前記磁性体形成部材の各々は、前記圧入部形成部を２つ備え、かつ前記離間部形成部を１つ備え、前記圧入部及び前記離間部は、前記筒部材の軸心に対して点対称に設けられていてもよい。

【0009】

これによれば、磁性体を３つ以上の磁性体形成部材で形成する場合と比べると、磁性体形成部材を形成するための材料歩留まりを良くすることができる。また、２つの圧入部及び２つの離間部の各々は、軸心に対して点対称である。このため、２つの磁性体形成部材からなる磁性体を備えるロータであっても、回転のバランスを取りやすい。

【0010】

回転電機のロータについて、前記磁性体には貫通孔が形成され、前記軸形成部材は、前記磁性体を挟むように前記筒部材の軸方向の両側に圧入されており、前記磁性体の前記貫通孔、及び２つの前記軸形成部材にはボルトが挿通されているとともに、前記ボルトにはナットが螺合されていてもよい。

【0011】

これによれば、軸形成部材と磁性体とをボルトとナットとで締結している。この締結により、筒部材に圧入された軸形成部材が筒部材から外れることを防止できる。
回転電機のロータについて、前記貫通孔は楕円であり、当該楕円の長軸の延長線上には前記圧入部が位置しているとともに、前記楕円の短軸の延長線上には前記離間部が位置していてもよい。

【0012】

これによれば、圧入部に対応するように、磁性体の内周面を切削して貫通孔を楕円とすることにより、磁性体の重量を減らすことができる。それにより、ロータのバランスを取ることができる。また、貫通孔の長軸を直径とする真円を貫通孔とする場合と比べると、磁性体の材料歩留まりを良くすることができる。

【0013】

回転電機のロータについて、前記磁性体を挟む前記軸形成部材の各々は、前記圧入部に対応して切削部を備えていてもよい。
これによれば、圧入部に対応するように、軸形成部材に切削部を設けることにより、軸形成部材の重量を減らすことができる。それにより、ロータのバランスを取ることができる。

【0014】

回転電機のロータについて、前記筒部材は、繊維強化プラスチック製であってもよい。
これによれば、筒部材への磁性体の圧入によって筒部材に加わる荷重を低減できるため、筒部材に発生する応力を低減できる。このため、応力に対する強度を得るための繊維の使用量を低減したりできる。その結果、筒部材の製造コストを低減できる。よって、軽量化を目的として採用した繊維強化プラスチック製の筒部材において、さらなる軽量化を実現できる。

【0015】

上記問題点を解決するための回転電機のロータの製造方法は、円筒状の筒部材と、前記筒部材に圧入された磁性体と、前記磁性体よりも前記筒部材の端寄りに圧入された軸形成部材と、を備える回転電機のロータの製造方法であって、前記磁性体は、前記筒部材の内周面に接触している圧入部と、前記筒部材の内周面から離れている離間部と、を備え、前記磁性体は、前記筒部材の周方向に隣り合う複数の磁性体形成部材同士が互いに接触して形成されており、前記筒部材に前記磁性体を圧入して前記圧入部を前記筒部材の内周面に接触させるとともに、前記筒部材の内周面から離間させた前記離間部を形成する工程と、前記筒部材に圧入された前記磁性体よりも前記筒部材の端寄りに前記軸形成部材を圧入する工程と、を備えることを要旨とする。

【0016】

これによれば、圧入工程の際、磁性体の圧入部のみが筒部材の内周面に接触するとともに、離間部は筒部材の内周面から離れる。このため、磁性体の外周面の全てが筒部材の内周面に接触している場合と比べると、筒部材への磁性体の圧入によって筒部材に加わる荷重を低減できる。その結果として、ロータにおける筒部材に発生する応力を低減できる。

【0017】

回転電機のロータの製造方法について、前記磁性体は、磁性体前駆体を加工して形成され、前記磁性体前駆体の外形は、当該磁性体前駆体の軸方向から見て真円状であり、前記磁性体の製造工程は、前記磁性体前駆体を当該磁性体前駆体の直径に沿って所定の幅で切削して２つの磁性体形成部材を形成する工程と、２つの前記磁性体形成部材の切削面同士を接触させて前記磁性体とする工程と、を備えていてもよい。

【0018】

これによれば、例えば、真円筒状の磁性体前駆体を２分割した後、各分割体を切削して磁性体形成部材と同じ形状にする場合と比べると、材料歩留まりを良くできる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、筒部材に発生する応力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態の回転電機を示す断面図である。

【図2】ロータの筒部材を模式的に示す図である。

【図3】ロータを示す部分拡大断面図である。

【図4】ロータを示す図１の４－４線断面図である。

【図5】永久磁石の製造工程を説明する図である。

【図6】永久磁石の製造工程を説明する図である。

【図7】永久磁石の圧入工程を説明する図である。

【図8】シャフト圧入工程を説明する図である。

【図9】別例のロータを示す断面図である。

【図10】その他の別例のロータを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、回転電機のロータ、及び回転電機のロータの製造方法を具体化した一実施形態を図１～図８にしたがって説明する。
図１に示すように、回転電機１０は、筒状のハウジング１１内に収容されている。

【0022】

＜ハウジング＞
ハウジング１１は、第１ハウジング構成体１２と、第２ハウジング構成体１３と、を備える。第１ハウジング構成体１２及び第２ハウジング構成体１３は金属製である。第１ハウジング構成体１２及び第２ハウジング構成体１３の各々は、例えばアルミニウム製である。

【0023】

第１ハウジング構成体１２は、板状の端壁１２ａと、筒状の周壁１２ｂと、を備える。周壁１２ｂは、端壁１２ａの外周部から端壁１２ａの厚さ方向に延びる。第２ハウジング構成体１３は、第１ハウジング構成体１２に連結されている。第２ハウジング構成体１３は、周壁１２ｂにおける端壁１２ａとは反対側から、第１ハウジング構成体１２の内部空間を閉塞している。第１ハウジング構成体１２及び第２ハウジング構成体１３は、回転電機１０を収容する収容空間Ｓ１を画定している。

【0024】

端壁１２ａにおける収容空間Ｓ１に臨む面には、円筒状のボス部１２ｃが設けられている。ボス部１２ｃの内側には軸受２３が設けられている。ボス部１２ｃは、端壁１２ａから第２ハウジング構成体１３に向けて突出している。

【0025】

ボス部１２ｃの中心軸線は、周壁１２ｂの中心軸線と一致している。第２ハウジング構成体１３における収容空間Ｓ１に臨む面には、円筒状のボス部１３ａが設けられている。ボス部１３ａの内側には、軸受２３が設けられている。ボス部１３ａは、第２ハウジング構成体１３から端壁１２ａに向けて突出している。ボス部１３ａの中心軸線は、周壁１２ｂの中心軸線と一致している。よって、ボス部１２ｃの中心軸線と、ボス部１３ａの中心軸線とは一致している。

【0026】

＜回転電機＞
回転電機１０は、ステータ１４と、ロータ１５と、を備える。ステータ１４は、円筒状のステータコア１４ａと、コイル１４ｂと、を備える。ステータコア１４ａは、周壁１２ｂの内周面に固定されている。コイル１４ｂは、ステータコア１４ａに巻回されている。ロータ１５は、ステータコア１４ａの内側に回転可能な状態で配置されている。

【0027】

＜ロータ＞
ロータ１５は、円筒状の筒部材１６と、筒部材１６に圧入された磁性体である永久磁石１８と、一対の軸形成部材３０と、を備える。ロータ１５は、ボス部１２ｃに設けられた軸受２３と、ボス部１３ａに設けられた軸受２３とによって、回転可能にハウジング１１に支持されている。

【0028】

＜筒部材＞
筒部材１６は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製である。
図２及び図３に示すように、筒部材１６は、繊維層１７を例えば４層備える。４つの繊維層１７は、第１繊維層１７１、第２繊維層１７２、第３繊維層１７３、及び第４繊維層１７４である。第１～第４繊維層１７１～１７４は、筒部材１６の厚さ方向に積層されている。筒部材１６の厚さ方向は、筒部材１６の径方向と一致する。第１～第４繊維層１７１～１７４は、筒部材１６の軸心Ｌを中心とした同心円状に積層されている。筒部材１６の軸心Ｌの延びる方向を、筒部材１６の軸方向とする。

【0029】

第１～第４繊維層１７１～１７４の各々は、炭素繊維１７ａを複数配列して形成されている。第１繊維層１７１の炭素繊維１７１ａは、筒部材１６の周方向に対して僅かに傾くように延びる。第２繊維層１７２の炭素繊維１７２ａは、筒部材１６の周方向に対して僅かに傾くように延び、かつ第１繊維層１７１の炭素繊維１７１ａに対し斜めに交差するように延びる。第３繊維層１７３の炭素繊維１７３ａは、軸心Ｌに対してほぼ平行となるように延びる。第４繊維層１７４の炭素繊維１７４ａは、軸心Ｌに対してほぼ平行となるように延び、かつ第３繊維層１７３の炭素繊維１７３ａに対し斜めに交差するように延びる。なお、軸心Ｌに対する各炭素繊維１７１ａ～１７４ａの傾き度合いは、適宜変更してもよい。要は、筒部材１６における厚さ方向及び軸方向に所用の強度を確保できれば、軸心Ｌに対する各炭素繊維１７１ａ～１７４ａの傾き度合いは適宜変更可能である。後述する永久磁石１８の圧入部２０における筒部材１６への接触箇所においても所用の強度が確保できるように、第１～第４繊維層１７１～１７４の積層の仕方、及び各炭素繊維１７１ａ～１７４ａの傾き度合いが調整されている。

【0030】

筒部材１６は、筒部材１６の軸方向の両端に筒端面１６ａを備える。筒部材１６は、内周面１６ｃと、外周面１６ｄと、を備える。筒部材１６の軸方向から筒部材１６を見て、筒部材１６の内周面１６ｃは、楕円に近い形状である。筒部材１６の軸方向から筒部材１６を見て、筒部材１６の外周面１６ｄは真円又はほぼ真円である。ほぼ真円とは、筒部材１６の製造誤差等に起因して外周面１６ｄの形状が、若干真円から異なった場合の形状である。筒部材１６の厚さは、後述する永久磁石１８の圧入部２０における筒部材１６への接触箇所で、その他の箇所より薄くなっている。筒部材１６の厚さは、圧入部２０における筒部材１６への接触箇所以外では一定である。

【0031】

＜永久磁石＞
永久磁石１８は、筒部材１６に圧入されている。永久磁石１８は、筒部材１６と一体に回転するとともに、ロータ１５の一部でもあるため、筒部材１６の軸方向は、永久磁石１８の軸方向でもある。つまり、筒部材１６の軸方向と、永久磁石１８の軸方向は一致する。よって、永久磁石１８の軸心を、筒部材１６の軸心Ｌと同じ［軸心Ｌ］と記載する。また、永久磁石１８において、軸心Ｌを中心に永久磁石１８が延びる方向を、永久磁石１８の周方向とする。永久磁石１８の軸方向への長さは、筒部材１６の軸方向への長さよりも短い。永久磁石１８は、周方向に隣り合う２つの磁性体形成部材２１を備える。永久磁石１８は、筒部材１６の軸心Ｌを中心とする周方向に隣り合う２つの磁性体形成部材２１同士が互いに接触して形成されている。磁性体形成部材２１は、半円筒状に近い形状である。

【0032】

図１、図３及び図４に示すように、２つの磁性体形成部材２１の各々は、対向面２１ａと、対向面２１ａから凹む溝２１ｂと、周面２１ｃと、端面２１ｄと、２つの圧入部形成部２５と、１つの離間部形成部２６と、を備える。

【0033】

対向面２１ａは、２つの磁性体形成部材２１同士が接触する面である。対向面２１ａに直交する方向から対向面２１ａを見て、対向面２１ａの外形は長四角形である。溝２１ｂは、対向面２１ａにおける長四角の短辺方向の中央部に形成されるとともに、対向面２１ａにおける長四角の長辺方向の全体に延びる。磁性体形成部材２１の長辺方向から磁性体形成部材２１を見て、溝２１ｂは対向面２１ａから半円状に凹む。磁性体形成部材２１の長辺方向から磁性体形成部材２１を見て、周面２１ｃは、円弧状である。磁性体形成部材２１の長辺方向から磁性体形成部材２１を見て、端面２１ｄは、円弧面状である。

【0034】

２つの圧入部形成部２５のうちの一方は、周面２１ｃにおける周方向の一端側に位置しているとともに、他方は、周面２１ｃにおける周方向の他端側に位置している。圧入部形成部２５は、周面２１ｃの一部分によって形成された円弧面である。圧入部形成部２５は、圧入部形成部２５の軸方向の全体に亘っている。離間部形成部２６は、周面２１ｃにおける２つの圧入部形成部２５以外の部分である。離間部形成部２６は、周面２１ｃにおける２つの圧入部形成部２５に挟まれた部分によって形成された円弧面である。周面２１ｃには、一方の圧入部形成部２５、離間部形成部２６、及び他方の圧入部形成部２５がこの並び順で形成されている。

【0035】

永久磁石１８は、２つの磁性体形成部材２１の対向面２１ａ同士を接触させて形成されている。永久磁石１８の軸方向から永久磁石１８を見ることを、永久磁石１８の正面視とする。永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８の外周面１８ａは、２つの周面２１ｃが一繋がりになって形成されている。永久磁石１８の正面視で、外周面１８ａは楕円に近い形状である。永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８の内周面１８ｂは、２つの溝２１ｂが一繋がりになって形成されている。永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８の内周面１８ｂは真円又はほぼ真円である。ほぼ真円とは、永久磁石１８、ひいては磁性体形成部材２１の製造誤差等に起因して内周面１８ｂの形状が、若干真円から異なった場合の形状である。永久磁石１８には、永久磁石１８の内周面１８ｂによって画定された貫通孔１８ｆが形成されている。永久磁石１８の正面視で、貫通孔１８ｆは真円又はほぼ真円である。貫通孔１８ｆは、永久磁石１８を軸方向に貫通する。

【0036】

永久磁石１８は、軸方向の両端に端面１８ｃを備える。２つの端面１８ｃの各々は、永久磁石１８の軸心Ｌ、ひいては筒部材１６の軸心Ｌに直交する方向に延びる環状な平面である。永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８の端面１８ｃは、２つの磁性体形成部材２１の端面２１ｄが一繋がりになって形成されている。

【0037】

図４に示すように、永久磁石１８の正面視で、端面１８ｃに沿い、かつ筒部材１６の軸心Ｌに直交する仮想線を第１仮想線１９ａとする。永久磁石１８の正面視で、端面１８ｃに沿い、かつ筒部材１６の軸心Ｌ及び第１仮想線１９ａに直交する仮想線を第２仮想線１９ｂとする。なお、図４では、第１仮想線１９ａの一部は、対向面２１ａ上に位置するため、２点鎖線による図示ではなく、実線での図示となっている。

【0038】

第１仮想線１９ａの長さＹ１は、第２仮想線１９ｂの長さＹ２より長い。したがって、永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８は、第１仮想線１９ａが第２仮想線１９ｂより長い円筒状である。永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８は、第１仮想線１９ａの端に位置する第１頂端１９１を備えるとともに、第２仮想線１９ｂの端に位置する第２頂端１９２を備える。第１頂端１９１は、各磁性体形成部材２１の圧入部形成部２５上に位置する。第２頂端１９２は、各磁性体形成部材２１の周面２１ｃの中間点上に位置する。

【0039】

第１頂端１９１は、永久磁石１８の外周面１８ａに位置する。第１頂端１９１は、対向面２１ａと周面２１ｃとの境界線上に位置する。第１頂端１９１は、永久磁石１８に２つ存在する。２つの第１頂端１９１は、筒部材１６の径方向に対向する位置にある。第２頂端１９２は、永久磁石１８の外周面１８ａに位置する。第２頂端１９２は、永久磁石１８に２つ存在する。２つの第２頂端１９２は、筒部材１６の径方向に対向する位置にある。第１頂端１９１と第２頂端１９２とは、筒部材１６の周方向に９０度離れている。

【0040】

永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８は、第１仮想線１９ａの第１頂端１９１を含む圧入部２０を備える。永久磁石１８には、第１頂端１９１が２つあるため、永久磁石１８は、２つの圧入部２０を備える。２つの圧入部２０の各々は、２つの圧入部形成部２５によって構成されている。２つの圧入部２０の各々は、一方の磁性体形成部材２１の圧入部形成部２５と、他方の磁性体形成部材２１の圧入部形成部２５とから構成されている。

【0041】

永久磁石１８の正面視で、各圧入部２０は曲線に近い形状である。永久磁石１８の正面視で、軸心Ｌの位置を永久磁石１８の中心点Ｐとする。永久磁石１８において、中心点Ｐから外周面１８ａまでの寸法を［寸法Ｔ］と記載する。寸法Ｔは、第１仮想線１９ａの第１頂端１９１で最長となる。この最長の寸法Ｔを［最長寸法Ｔ１］と記載する。最長寸法Ｔ１は、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の内径より若干長い。

【0042】

また、寸法Ｔは、中心点Ｐを中心として、第１頂端１９１から周方向に沿って第２頂端１９２に向かうに従い徐々に短くなっている。そして、寸法Ｔが、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の内径より短くなると、永久磁石１８の外周面１８ａは、筒部材１６の内周面１６ｃから離れる。したがって、筒部材１６に圧入されることとなる圧入部２０は、永久磁石１８の部分のうち、寸法Ｔについて、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の半径以上の部分である。よって、圧入部形成部２５は、磁性体形成部材２１のうち、寸法Ｔについて、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の半径以上の部分である。そして、上記した圧入部２０を備える永久磁石１８は、圧入部２０において筒部材１６の内周面１６ｃに接触しつつ押し付けられている。

【0043】

筒部材１６の内径のうち、圧入部２０と対向する位置での内径は、その他の部分での内径より若干大きくなっている。よって、筒部材１６の厚さは、圧入部２０と対向する部分で、その他の部分より若干薄くなっている。

【0044】

永久磁石１８の正面視で、永久磁石１８は、第２仮想線１９ｂの第２頂端１９２を含む離間部２７を備える。永久磁石１８には、第２頂端１９２が２つあるため、永久磁石１８は、２つの離間部２７を備える。２つの離間部２７の各々は、各磁性体形成部材２１の離間部形成部２６によって構成されている。

【0045】

永久磁石１８の正面視で、各離間部２７は曲線状である。寸法Ｔは、第１頂端１９１から第２頂端１９２に向かうに従い徐々に短くなっている。そして、寸法Ｔは、第２頂端１９２で最短となる。この最短の寸法を［最短寸法Ｔ２］と記載する。最短寸法Ｔ２となる位置は、離間部２７上に位置している。よって、最短寸法Ｔ２となる位置は、各磁性体形成部材２１の離間部形成部２６上に位置している。

【0046】

寸法Ｔが、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の内径より短くなると、永久磁石１８の外周面１８ａは、筒部材１６の内周面１６ｃから離れる。したがって、離間部２７は、寸法Ｔが、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の内径より短くなった部分に形成されている。

【0047】

ロータ１５には、隙間Ｓが画定されている。隙間Ｓは、筒部材１６の内周面１６ｃと、離間部２７での永久磁石１８の外周面１８ａとの間に画定されている。離間部２７は、筒部材１６の内周面１６ｃから離れている部分である。ロータ１５の軸方向からロータ１５を見て、隙間Ｓは、一方の圧入部２０から第２頂端１９２に向けて徐々に広がるとともに、その第２頂端１９２から他方の圧入部２０に向けて徐々に狭まる。ロータ１５の軸方向からロータ１５を見て、隙間Ｓは、三日月状である。なお、図４では、隙間Ｓを誇張して図示しているが、永久磁石１８の離間部２７は、筒部材１６の内周面１６ｃにほぼ接触する程度に接近しているため、隙間Ｓは、極僅かに形成されているだけである。

【0048】

隙間Ｓは、最短寸法Ｔ２となる位置で最大となる。つまり、永久磁石１８は、第２仮想線１９ｂの両端となる第２頂端１９２において筒部材１６の内周面１６ｃから最も離れている。

【0049】

最長寸法Ｔ１と最短寸法Ｔ２との差は僅かである。例えば、最長寸法Ｔ１を一定として、寸法Ｔを、第１頂端１９１から第２頂端１９２に向けて急激に短くすればするほど、最長寸法Ｔ１と最短寸法Ｔ２の差が大きくなるため、永久磁石１８は細長になる。この場合、隙間Ｓは大きく広がるため、永久磁石１８の形状を原因としてロータ１５の重量バランスが取りにくくなる。よって、筒部材１６への永久磁石１８の圧入量は、ロータ１５の重量バランスを加味しつつ、ロータ１５の隙間Ｓが極僅かとなるよう調整されている。なお、筒部材１６への永久磁石１８の圧入量及び隙間Ｓの大きさの調整は、永久磁石１８の周方向への圧入部２０の寸法を調整することで調整する。つまり、第１仮想線１９ａの長さを調整して最長寸法Ｔ１を調整するとともに、第２仮想線１９ｂの長さを調整して最短寸法Ｔ２を調整することで行われる。

【0050】

永久磁石１８において、２つの圧入部２０は、軸心Ｌに対して点対称に設けられている。また、永久磁石１８において、２つの離間部２７は、軸心Ｌに対して点対称に設けられている。永久磁石１８は、第１仮想線１９ａを中心に線対称な形状であるとともに、第２仮想線１９ｂを中心に線対称な形状である。

【0051】

図１に示すように、永久磁石１８の各端面１８ｃは、筒部材１６の軸方向に沿って、筒部材１６の各筒端面１６ａよりも筒部材１６の内部寄りに位置している。筒部材１６の軸方向に沿った筒端面１６ａから端面１８ｃまでの寸法は、筒部材１６の両端側で同じである、又は僅かに異なる。筒部材１６は、軸方向の両側にシャフト保持端部２２を備える。つまり、筒部材１６は、永久磁石１８よりも筒部材１６の端寄りにシャフト保持端部２２を備える。各シャフト保持端部２２は、筒部材１６のうち、永久磁石１８の端面１８ｃよりも軸方向にはみ出した部分である。

【0052】

一対の軸形成部材３０の各々は、シャフト保持端部２２に圧入されている。したがって、ロータ１５は、永久磁石１８よりも筒部材１６の端寄りに圧入された軸形成部材３０を備える。そして、一対の軸形成部材３０は、永久磁石１８を挟むように、筒部材１６の軸方向の両側に圧入されている。軸形成部材３０は、圧入用軸部３１と、軸部３３と、を備える。圧入用軸部３１と軸部３３は連結されている。

【0053】

圧入用軸部３１は、円筒状である。ロータ１５の軸方向に圧入用軸部３１を見て、圧入用軸部３１の外周面及び内周面は真円状である。圧入用軸部３１の外径は、筒部材１６の内径と同じ又は僅かに小さい。圧入用軸部３１には、締結用凹部３２が凹設されている。締結用凹部３２は、圧入用軸部３１の軸方向の第１端面３１ａから円形状に凹む。締結用凹部３２は、圧入用軸部３１の軸方向の第１端面３１ａに開口する。圧入用軸部３１には、締結用凹部３２の底部に開口するシャフト貫通孔３２ａが形成されている。

【0054】

図３に示すように、圧入用軸部３１は、筒部材１６の各シャフト保持端部２２に圧入されている。圧入用軸部３１の外径は、筒部材１６の内径と同じ又は僅かに小さい。一方、永久磁石１８の圧入部２０の外径は、永久磁石１８が圧入される前の筒部材１６の内径より若干大きくなっている。このため、シャフト保持端部２２のうち、圧入部２０と並ぶ部分では、圧入用軸部３１の外周面に向けて縮径するように変形している。

【0055】

図１に示すように、軸部３３は、円盤状の基部３３ａと、基部３３ａの中心部から延出するシャフト部３３ｂと、を備える。シャフト部３３ｂは、軸受２３に挿通されている。
ロータ１５において、一対の圧入用軸部３１のシャフト貫通孔３２ａ及び永久磁石１８の貫通孔１８ｆには、ボルト４０が挿通されている。したがって、永久磁石１８には、ボルト４０が挿通される貫通孔１８ｆが形成されている。ボルト４０は、頭部４０ａと軸部４０ｂと、を備える。ボルト４０の頭部４０ａは、一方の圧入用軸部３１の内底面に接触しているとともに、軸部４０ｂの先端は、他方の圧入用軸部３１の内底面から突出している。他方の圧入用軸部３１の内底面から突出した軸部４０ｂの先端には、ナット４１が螺合されている。ボルト４０とナット４１の螺合によって、一対の圧入用軸部３１は、永久磁石１８の軸方向の両側に締結されている。

【0056】

ボルト４０の頭部４０ａは、一方の締結用凹部３２に収容されるとともに、ナット４１は、他方の締結用凹部３２に収容されている。各圧入用軸部３１の第１端面３１ａには、軸部３３が連結されている。これにより、軸形成部材３０が形成されている。そして、筒部材１６と、永久磁石１８と、一対の軸形成部材３０とがボルト４０及びナット４１を用いて一体化されてロータ１５が形成されている。

【0057】

＜実施形態の作用＞
回転電機１０のロータ１５において、永久磁石１８の２つの圧入部２０が筒部材１６の内周面１６ｃに接触している。一方、永久磁石１８の離間部２７は、筒部材１６の内周面１６ｃから離れている。このため、永久磁石１８の外周面１８ａの全てが筒部材１６の内周面１６ｃに接触している場合に比べて、筒部材１６に発生する応力が低減されている。

【0058】

＜ロータの製造方法＞
ロータ１５の製造方法は、永久磁石１８の製造工程と、永久磁石１８を筒部材１６に圧入する圧入工程と、永久磁石１８に軸形成部材３０を圧入するシャフト圧入工程と、を備える。

【0059】

図５に示すように、永久磁石１８の製造工程では、まず、旋盤加工により、円筒状の磁性体前駆体６０を製造する。磁性体前駆体６０は、永久磁石１８の前駆体である。磁性体前駆体６０の軸方向から磁性体前駆体６０を見て、磁性体前駆体６０の外形である外周面６０ａ及び内周面６０ｂは真円状である。磁性体前駆体６０には孔６０ｃが形成されている。また、磁性体前駆体６０の軸方向の両端には、環状面６０ｄが形成されている。磁性体前駆体６０の外径は、筒部材１６の内径より若干大きい。このため、磁性体前駆体６０は、筒部材１６の内側に圧入できない。

【0060】

図６に示すように、永久磁石１８の製造工程は、磁性体前駆体６０の直径Ｎに沿って磁性体前駆体６０を２つに分断して、２つの磁性体形成部材２１を形成する工程を備える。この工程において、磁性体前駆体６０の分断では、磁性体前駆体６０の直径Ｎに沿って所定の幅Ｗで磁性体前駆体６０を連続的に切削する。所定の幅Ｗとは、磁性体前駆体６０を所定の幅Ｗで切削することにより、製造された磁性体形成部材２１に最長寸法Ｔ１及び最短寸法Ｔ２が得られるよう切削するための寸法である。そして、一定の幅Ｗで磁性体前駆体６０を切削することにより、２つの分割体の切削面から磁性体形成部材２１の対向面２１ａが形成される。また、孔６０ｃが２分割されることにより、磁性体形成部材２１の溝２１ｂが形成される。また、磁性体前駆体６０の外周面６０ａから磁性体形成部材２１の周面２１ｃが形成されるとともに、磁性体前駆体６０の環状面６０ｄから磁性体形成部材２１の端面２１ｄが形成される。また、各周面２１ｃには、圧入部形成部２５及び離間部形成部２６が形成される。その結果、磁性体前駆体６０から最長寸法Ｔ１及び最短寸法Ｔ２を有する磁性体形成部材２１が製造される。

【0061】

永久磁石１８の製造工程は、２つの磁性体形成部材２１の対向面２１ａ同士を接触させるとともに、２つの磁性体形成部材２１を一体化して永久磁石１８とする工程を備える。
なお、２つの溝２１ｂを組み合わせて形成された孔は、楕円に近い形状である。このため、溝２１ｂを組み合わせて形成された孔を真円状に加工して、貫通孔１８ｆとする。すると、永久磁石１８の内周面１８ｂが形成される。また、２つの周面２１ｃが一繋がりとなって外周面１８ａが形成される。さらに、一方の磁性体形成部材２１の圧入部形成部２５と、他方の磁性体形成部材２１の圧入部形成部２５とから圧入部２０が形成されるとともに、各磁性体形成部材２１の離間部形成部２６から離間部２７が形成される。

【0062】

図７に示すように、圧入工程では、永久磁石１８を筒部材１６に圧入して、圧入部２０を筒部材１６の内周面１６ｃに接触させる。このとき、永久磁石１８の両方の圧入部２０は、筒部材１６に圧入される。その一方で、永久磁石１８の各離間部２７は、筒部材１６の内周面１６ｃには接触しない。そして、圧入工程において、２つの圧入部２０が筒部材１６の内周面１６ｃに接触することにより、筒部材１６の内側に永久磁石１８が保持される。圧入工程では、筒部材１６のうち、各端面１８ｃよりはみ出した部分にはシャフト保持端部２２が形成される。

【0063】

図８に示すように、シャフト圧入工程は、筒部材１６に圧入された永久磁石１８よりも筒部材１６の端寄りとなる各シャフト保持端部２２に軸形成部材３０の圧入用軸部３１を圧入する固定である。

【0064】

次に、一方の圧入用軸部３１の締結用凹部３２からシャフト貫通孔３２ａにボルト４０の軸部４０ｂを挿入する。さらに、ボルト４０の軸部４０ｂを、永久磁石１８の貫通孔１８ｆに挿入するとともに、他方の圧入用軸部３１のシャフト貫通孔３２ａに挿入する。そして、他方の圧入用軸部３１の締結用凹部３２内に突出した軸部４０ｂにナット４１を螺合する。軸部４０ｂとナット４１の螺合によって、一対の圧入用軸部３１が永久磁石１８に引き寄せられるとともに、圧入用軸部３１の外底面が永久磁石１８の端面１８ｃに接触する。

【0065】

その後、各圧入用軸部３１に軸部３３を連結して軸形成部材３０を形成する。その結果、ロータ１５が製造される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0066】

（１）永久磁石１８は、圧入部２０及び離間部２７を備える。このため、永久磁石１８の圧入部２０が筒部材１６の内周面１６ｃに接触しているとともに、離間部２７は筒部材１６の内周面１６ｃから離れている。よって、永久磁石１８の外周面１８ａの全てが筒部材１６の内周面１６ｃに接触している場合と比べると、筒部材１６に対する永久磁石１８の接触面積を減らすことができる。このため、筒部材１６への永久磁石１８の圧入によって筒部材１６に加わる荷重を低減できる。その結果、ロータ１５において、筒部材１６に発生する応力を低減できる。

【0067】

このようなロータ１５において、ロータ１５の回転時、永久磁石１８には、ロータ１５の回転中心から外周面１８ａに向けて遠心力が発生する。これにより、永久磁石１８には引張応力が発生するが、永久磁石１８は、２つの磁性体形成部材２１から形成されているため、引張応力を低減できる。ロータ１５の回転時、筒部材１６によって、２つの磁性体形成部材２１の飛散を防止できる。

【0068】

（２）磁性体形成部材２１は、圧入部形成部２５及び離間部形成部２６を備えている。このため、２つの磁性体形成部材２１の対向面２１ａ同士を接触させると、２つの圧入部形成部２５から圧入部２０を形成できるとともに、各離間部形成部２６から離間部２７を形成できる。

【0069】

（３）永久磁石１８は、２つの磁性体形成部材２１によって形成されている。永久磁石１８を３つ以上の磁性体形成部材２１で形成する場合と比べると、磁性体形成部材２１を形成するための材料歩留まりを良くできる。

【0070】

（４）筒部材１６への永久磁石１８の圧入の際に、筒部材１６に加わる荷重を低減できる結果、筒部材１６に発生する応力を低減できる。このため、応力に対する強度を得るための繊維層１７の積層数を低減したり、炭素繊維１７ａの使用量を低減したりできる。その結果、筒部材１６の製造コストを低減できる。よって、軽量化を目的として採用した炭素繊維強化プラスチック製の筒部材１６において、さらなる軽量化を実現できる。

【0071】

（５）筒部材１６は、炭素繊維強化プラスチック製である。このため、例えば筒部材１６を金属製とした場合のように、軸形成部材３０と筒部材１６とを溶接することはできない。このため、軸形成部材３０と永久磁石１８とをボルト４０とナット４１とで締結している。この締結により、シャフト保持端部２２に保持された軸形成部材３０が筒部材１６から外れることを防止できる。

【0072】

（６）ロータ１５の製造方法において、圧入工程では、円筒状の筒部材１６に、圧入部２０を備える永久磁石１８を圧入する。このため、永久磁石１８の圧入部２０が筒部材１６の内周面１６ｃに接触するとともに、離間部２７は筒部材１６の内周面１６ｃから離れる。よって、永久磁石１８の外周面１８ａの全てが筒部材１６の内周面１６ｃに押し付けられている場合と比べると、筒部材１６に対する永久磁石１８の接触面積を減らすことができる。このため、筒部材１６への永久磁石１８の圧入によって筒部材１６に加わる荷重を低減できる。その結果、ロータ１５において、筒部材１６に発生する応力を低減できる。

【0073】

（７）永久磁石１８の製造工程では、磁性体前駆体６０を切削する際、所定の幅Ｗで、磁性体前駆体６０の直径Ｎに沿って磁性体前駆体６０を切削する。これにより、最長寸法Ｔ１及び最短寸法Ｔ２を有する磁性体形成部材２１を製造できる。例えば、真円筒状の磁性体前駆体６０を２分割した後、各分割体を切削して磁性体形成部材２１と同じ形状にする場合と比べると、材料歩留まりを良くできる。

【0074】

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○図９に示すように、軸形成部材３０の各々は、永久磁石１８の圧入部２０と対応する箇所に切削部３４を備えていてもよい。切削部３４は、軸形成部材３０の軸部３３に設けられている。切削部３４は、軸部３３の基部３３ａを切削して形成されている。一対の切削部３４は、軸部３３の基部３３ａのうち、永久磁石１８の圧入部２０と軸方向に並ぶ箇所を切削して形成されている。

【0075】

永久磁石１８は、第１仮想線１９ａの長さＹ１を第２仮想線１９ｂの長さＹ２より長くした楕円に近い形状である。このため、永久磁石１８において、第１仮想線１９ａの両端側に位置する圧入部２０側は、第２仮想線１９ｂの両端側に位置する離間部２７側より重量が大きい。このため、圧入部２０に対応するように、切削部３４を設けることで、ロータ１５のバランスをより取ることができる。

【0076】

○図１０に示すように、永久磁石１８の貫通孔１８ｆは、筒部材１６の軸方向に永久磁石１８を見て楕円であってもよい。この場合、貫通孔１８ｆの楕円の長軸の延長線上に、永久磁石１８の圧入部２０が位置しているとともに、貫通孔１８ｆの楕円の短軸の延長線上に離間部２７が位置している。

【0077】

上記のように、永久磁石１８は、第１仮想線１９ａの長さＹ１を第２仮想線１９ｂの長さＹ２より長くした楕円に近い形状である。このため、永久磁石１８において、第１仮想線１９ａの両端側に位置する圧入部２０側は、第２仮想線１９ｂの両端側に位置する離間部２７より重量が大きい。このため、圧入部２０に対応するように、永久磁石１８の内周面１８ｂを切削して貫通孔１８ｆを楕円とし、永久磁石１８の重量を減らすことで、ロータ１５のバランスをより取ることができる。また、貫通孔１８ｆの長軸を直径とする真円を貫通孔１８ｆとする場合と比べると、永久磁石１８の材料歩留まりを良くすることができる。

【0078】

○ロータ１５において、軸形成部材３０と永久磁石１８とは、ボルト４０とナット４１で締結されていなくてもよい。この場合、軸形成部材３０は、筒部材１６のシャフト保持端部２２への圧入だけとなる。

【0079】

○ロータ１５において、軸形成部材３０と永久磁石１８とは、ボルト４０とナット４１で締結されていなくてもよい。この場合、軸形成部材３０の軸部３３に、締結用凹部３２と連通する軸孔を形成する。そして、軸部３３の軸孔と、圧入用軸部３１の締結用凹部３２及びシャフト貫通孔３２ａと、永久磁石１８の貫通孔１８ｆと、を連通させる。これにより、ロータ１５には、ロータ１５を軸方向に貫通する流路が形成される。そして、この流路に空気を導入して、ロータ１５を冷却するようにしてもよい。

【0080】

○永久磁石１８は、貫通孔１８ｆの形成されていない中実状であってもよいし、外周面１８ａ又は内周面１８ｂに切り欠きの形成された形状であってもよい。
○磁性体としては、永久磁石１８に限らず、例えば、積層コア、アモルファスコア、又は圧粉コアであってもよい。

【0081】

○永久磁石１８は、３つ以上の磁性体形成部材２１によって形成されていてもよい。
例えば、永久磁石１８は、４つの磁性体形成部材２１で形成されていてもよい。４つの磁性体形成部材２１は、永久磁石１８を第１仮想線１９ａ及び第２仮想線１９ｂに沿って分割された形状である。４つの磁性体形成部材２１の各々は、１つの圧入部形成部２５と、１つの離間部形成部２６とを備える。各磁性体形成部材２１は、軸方向に見て扇形状である。

【0082】

永久磁石１８において、２つの圧入部２０の各々は、第１仮想線１９ａを挟んで隣り合う２つの磁性体形成部材２１の圧入部形成部２５によって形成される。２つの離間部２７の各々は、第２仮想線１９ｂを挟んで隣り合う２つの磁性体形成部材２１の離間部形成部２６によって形成される。

【0083】

○筒部材１６は、金属製であってもよいし、繊維強化プラスチック以外の樹脂製であってもよい。また、筒部材１６は、炭素繊維以外の繊維強化プラスチックであってもよい。
○シャフト保持端部２２は、筒部材１６の軸方向の片側だけに設けられていてもよい。この場合、ロータ１５は、軸形成部材３０を、筒部材１６の軸方向の片側のみに備えるタイプとなる。

【0084】

○永久磁石１８の製造工程は適宜変更可能である。例えば、真円筒状の磁性体前駆体６０を２分割した後、各分割体を切削して磁性体形成部材２１を製造してもよい。

【符号の説明】

【0085】

１０…回転電機、１５…ロータ、１６…筒部材、１６ｃ…内周面、１８…磁性体としての永久磁石、１８ｆ…貫通孔、２０…圧入部、２１…磁性体形成部材、２５…圧入部形成部、２６…離間部形成部、２７…離間部、３０…軸形成部材、３４…切削部、４０…ボルト、４１…ナット、６０…磁性体前駆体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】