特許 7554727 ロータ、回転電機、ロータの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-11

(45)【発行日】2024-09-20

(54)【発明の名称】ロータ、回転電機、ロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/278 20220101AFI20240912BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H02K1/278

H02K15/02 K

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021157428

(22)【出願日】2021-09-28

(65)【公開番号】P2023048245

(43)【公開日】2023-04-07

【審査請求日】2023-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】小野 裕治

(72)【発明者】

【氏名】富岡 薫

(72)【発明者】

【氏名】多田 啓志

(72)【発明者】

【氏名】上田 孝治

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１４４５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０７９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２６５９９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２７８

Ｈ０２Ｋ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線回りに回転可能なロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周に配置される永久磁石と、前記永久磁石の外周に配置され、前記ロータシャフトに向かって前記永久磁石を押圧するスリーブと、を備えるロータであって、
前記スリーブは、該スリーブの軸方向視で同心状に配置された第１層と、第２層と、第３層とを有し、
前記第１層と、前記第２層と、前記第３層とは、前記スリーブの径方向の中心から外側に向かう方向にこの順に並んで一体化され、
前記第１層は、前記ロータシャフトの前記軸線及び前記スリーブの円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する第１炭素繊維を含む第１繊維強化樹脂を有し、
前記第２層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第２炭素繊維を含む第２繊維強化樹脂を有し、
前記第３層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第３炭素繊維を含む第３繊維強化樹脂を有し、
前記第３層の弾性率は、前記第２層の弾性率よりも大きく、
前記第３層の伸び率は、前記第２層の伸び率よりも小さい、ロータ。

【請求項2】

請求項１記載のロータにおいて、
前記第１層の厚みを１としたとき、前記第２層の厚みと前記第３層の厚みとを合計した合計厚みは７．９～２８．７である、ロータ。

【請求項3】

請求項１又は２記載のロータにおいて、
前記第１炭素繊維の延在方向が、前記ロータシャフトの前記軸線に対して傾斜する角度は、３０°～４０°である、ロータ。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載のロータにおいて、
前記スリーブは、前記ロータシャフトの前記軸線の延在方向に重ねられた複数のリング部材を有する円筒状部材である、ロータ。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載のロータと、前記ロータの外周と間隔を置いて向かい合うステータと、を備える、回転電機。

【請求項6】

軸線回りに回転可能なロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周に配置される永久磁石と、前記永久磁石の外周に配置され、前記ロータシャフトに向かって前記永久磁石を押圧するスリーブと、を備えるロータの製造方法であって、
前記永久磁石が外周に配置された前記ロータシャフトと、前記ロータシャフトに装着する前の前記スリーブと、を提供する提供工程と、
前記ロータシャフトの前記永久磁石の外周に前記スリーブを装着する装着工程と、を有し、
前記提供工程で用意する前記スリーブは、同心状に配置された第１層と、第２層と、第３層とを有し、
前記第１層と、前記第２層と、前記第３層とは、前記スリーブの径方向の中心から外側に向かう方向にこの順に並んで一体化され、
前記第１層は、前記スリーブの軸方向及び前記スリーブの円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する第１炭素繊維を含む第１繊維強化樹脂を有し、
前記第２層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第２炭素繊維を含む第２繊維強化樹脂を有し、
前記第３層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第３炭素繊維を含む第３繊維強化樹脂を有し、
前記第３層の弾性率は、前記第２層の弾性率よりも大きく、
前記第３層の伸び率は、前記第２層の伸び率よりも小さく、
前記ロータシャフトに装着する前の前記スリーブの内径は、前記ロータシャフトの前記永久磁石を含む部分の外径よりも小さく、
前記装着工程では、前記スリーブ内に前記ロータシャフトを挿入し、前記スリーブの内径を拡径する方向に前記スリーブを弾性変形させ、前記スリーブの軸方向を前記ロータシャフトの軸線の延在方向に沿わせて、前記第１層と前記永久磁石の外周面とを摺動させながら、前記ロータシャフトに前記スリーブを装着する、ロータの製造方法。

【請求項7】

請求項６記載のロータの製造方法において、
前記提供工程で用意する前記スリーブは、複数のリング部材であり、
前記装着工程では、複数の前記リング部材を前記ロータシャフトの軸線の延在方向に重ねることで、円筒状の前記スリーブを形成する、ロータの製造方法。

【請求項8】

請求項６又は７記載のロータの製造方法において、
前記装着工程の前に、前記ロータシャフトの延在方向の一端部に装着治具を取り付ける治具取り付け工程を有し、
前記装着工程では、前記ロータシャフトに取り付けられた前記装着治具を介して前記スリーブ内に前記ロータシャフトを挿入し、
前記装着治具は、前記ロータシャフトに装着する前の前記スリーブの内径以下の径の小径部と、前記ロータシャフトの前記永久磁石を含む部分の外径と同じ径の大径部と、前記小径部から前記大径部に向かってテーパ状に拡径するテーパ状部とを有する、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、ロータ、回転電機、ロータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

表面磁石型の回転電機のロータでは、ロータシャフトの外周に永久磁石が配置されている。この種の回転電機では、ロータの回転時に生じる遠心力により、永久磁石にロータから脱離する方向の力が加えられる。そこで、永久磁石の外周にスリーブが配置される。該スリーブにより永久磁石が保持されるため、ロータシャフトから永久磁石が離脱することが抑制される。

【0003】

例えば、特許文献１には、強化繊維の配向方向が異なる２層の繊維強化樹脂から構成されたスリーブが提案されている。具体的には、スリーブの内周部に、強化繊維がフープ巻きされた繊維強化樹脂からなるフープ巻き層を設けている。また、フープ巻き層の外周部に、強化繊維がヘリカル巻きされた繊維強化樹脂からなるヘリカル巻き層を設けている。このスリーブでは、該スリーブの強度を確保するべくフープ巻き層を設け、フープ巻き層の強化繊維の剥離を防止するべくヘリカル巻き層を設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１６３７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のスリーブは、該スリーブの内径を拡径する方向に弾性変形させた状態で、永久磁石の外周に配置されることが好ましい。これにより、スリーブの弾性復元力により永久磁石がロータシャフトに向かって押圧される。このため、ロータシャフトの外周に永久磁石を良好に保持することができる。この場合、永久磁石に対するスリーブの保持力を大きくするべく、スリーブの弾性率を大きくすることが好ましい。

【0006】

一方、スリーブの弾性率を大きくすると、ロータシャフトへの装着時にスリーブに破断が生じ易くなる懸念がある。特に、スリーブの内周部では、外周部よりも変形量が大きくなる。このため、スリーブの内周部に、スリーブの拡径方向に弾性変形し難いフープ巻き層を設けると、スリーブの破断が一層生じ易くなる懸念がある。

【0007】

つまり、スリーブの破断を抑制しつつロータシャフトにスリーブを装着することと、スリーブの弾性復元力により永久磁石をロータシャフトに向かって良好に押圧することとの両方を行うことは困難であった。ひいては、ロータシャフトの外周に永久磁石を良好に保持することは困難であった。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、軸線回りに回転可能なロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周に配置される永久磁石と、前記永久磁石の外周に配置され、前記ロータシャフトに向かって前記永久磁石を押圧するスリーブと、を備えるロータであって、前記スリーブは、該スリーブの軸方向視で同心状に配置された第１層と、第２層と、第３層とを有し、前記第１層と、前記第２層と、前記第３層とは、前記スリーブの径方向の中心から外側に向かう方向にこの順に並んで一体化され、前記第１層は、前記ロータシャフトの前記軸線及び前記スリーブの円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する第１炭素繊維を含む第１繊維強化樹脂を有し、前記第２層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第２炭素繊維を含む第２繊維強化樹脂を有し、前記第３層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第３炭素繊維を含む第３繊維強化樹脂を有し、前記第３層の弾性率は、前記第２層の弾性率よりも大きい。

【0010】

本発明の別の一態様は、前記ロータと、前記ロータの外周と間隔を置いて向かい合うステータと、を備える、回転電機である。

【0011】

本発明のまた別の一態様は、軸線回りに回転可能なロータシャフトと、前記ロータシャフトの外周に配置される永久磁石と、前記永久磁石の外周に配置され、前記ロータシャフトに向かって前記永久磁石を押圧するスリーブと、を備えるロータの製造方法であって、前記永久磁石が外周に配置された前記ロータシャフトと、前記ロータシャフトに装着する前の前記スリーブと、を提供する提供工程と、前記ロータシャフトの前記永久磁石の外周に前記スリーブを装着する装着工程と、を有し、前記提供工程で用意する前記スリーブは、同心状に配置された第１層と、第２層と、第３層とを有し、前記第１層と、前記第２層と、前記第３層とは、前記スリーブの径方向の中心から外側に向かう方向にこの順に並んで一体化され、前記第１層は、前記スリーブの軸方向及び前記スリーブの円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する第１炭素繊維を含む第１繊維強化樹脂を有し、前記第２層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第２炭素繊維を含む第２繊維強化樹脂を有し、前記第３層は、前記スリーブの円周方向に沿って延在する第３炭素繊維を含む第３繊維強化樹脂を有し、前記第３層の弾性率は、前記第２層の弾性率よりも大きく、前記ロータシャフトに装着する前の前記スリーブの内径は、前記ロータシャフトの前記永久磁石を含む部分の外径よりも小さく、前記装着工程では、前記スリーブ内に前記ロータシャフトを挿入し、前記スリーブの内径を拡径する方向に前記スリーブを弾性変形させ、前記スリーブの軸方向を前記ロータシャフトの前記軸線の延在方向に沿わせて、前記第１層と前記永久磁石の外周面とを摺動させながら、前記ロータシャフトに前記スリーブを装着する。

【発明の効果】

【0012】

スリーブの第１層と、第２層と、第３層と、は、該スリーブの径方向の中心から外側に向かう方向にこの順に並んで一体化されている。スリーブにロータシャフトを挿入するときに、スリーブの内径が拡径される方向（以下、拡径方向ともいう）のスリーブの変形量は、スリーブの径方向の中心に近いほど大きくなる。つまり、スリーブの拡径方向の変形量は、第１層で最も大きくなり、第３層で最も小さくなる。

【0013】

第１層の第１繊維強化樹脂は、ロータシャフトの軸線及びスリーブの円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する第１炭素繊維を含む。このため、第１層では、例えば、炭素繊維がスリーブの周方向に沿って延在する繊維強化樹脂層（フープ巻き層）よりも、拡径方向に弾性変形し易い。このため、上記の通り、スリーブにロータシャフトを挿入するとき、第１層の拡径方向の変形量が大きくなっても、第１層が破断することを効果的に抑制できる。

【0014】

第２層の第２繊維強化樹脂は、スリーブの円周方向に沿って延在する第２炭素繊維を含む。このため、第２層は、第１層よりも拡径方向の弾性率（剛性）が大きい。また、第３層の第３繊維強化樹脂は、スリーブの円周方向に沿って延在する第３炭素繊維を含む。また、第３層の弾性率は、第２層の弾性率よりも大きい。すなわち、スリーブでは、該スリーブにロータシャフトを挿入するときの拡径方向の変形量が小さくなる層ほど弾性率が大きくなっている。このため、第２層及び第３層についても、スリーブにロータシャフトを挿入するときに破断することが抑制される。また、ロータシャフトに装着した後のスリーブでは、第１層よりも弾性率が大きい第２層と、該第２層よりも弾性率が大きい第３層とによって、ロータシャフトの外周に永久磁石を良好に保持することが可能になる。

【0015】

従って、本発明によれば、スリーブの破断を抑制しつつロータシャフトにスリーブを装着することと、スリーブの弾性復元力により永久磁石をロータシャフトに向かって良好に押圧することとの両方を行うことができる。ひいては、ロータシャフトの外周に永久磁石を良好に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るロータを備える回転電機の概略断面図である。

【図2】図２は、ロータの概略側面図である。

【図3】図３は、図２のロータを軸方向視したときの端面図である。

【図4】図４は、永久磁石が外周に配置されたロータシャフトと、該ロータシャフトに取り付けられる前の装着治具との概略側面図である。

【図5】図５は、ロータシャフトに装着治具を取り付ける治具取り付け工程を説明する説明図である。

【図6】図６は、装着治具を介してリング部材をロータシャフトに装着する装着工程を説明する説明図である。

【図7】図７は、装着工程におけるリング部材と永久磁石との要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0018】

図１に示すように、本実施形態に係るロータ１０は、回転電機１２の一部を構成する。回転電機１２は、ロータ１０の他に、モータケース１４と、ベアリング１６と、ステータ１８と、を備える。モータケース１４は、一組のベアリング１６を介してロータ１０のロータシャフト２２を回転可能に支持する。これにより、ロータシャフト２２は軸線回りに回転可能である。一組のベアリング１６は、ロータシャフト２２の軸方向に互いに間隔を置いて配置されている。以下、ロータシャフト２２の軸線に沿う方向をロータシャフト２２の軸方向ともいう。

【0019】

ロータシャフト２２は、本体部２６と、一対の細径部２４とを有する。一対の細径部２４は、該ロータシャフト２２の軸線に沿う方向（以下、ロータシャフト２２の軸方向ともいう）の両端部に設けられている。本体部２６は、細径部２４よりも大きい外径を有しており、ロータシャフト２２の細径部２４同士の間（ロータシャフト２２の軸方向の中央部）に設けられている。ロータシャフト２２の一組の細径部２４の各々がベアリング１６に支持される。また、ロータシャフト２２において一組のベアリング１６に支持される箇所の間の部分は、モータケース１４の内部に収容される。

【0020】

ステータ１８は、モータケース１４の内部に収容されている。ステータ１８は、電磁コイル２８と、不図示のステータコアとを有する。モータケース１４の内部において、電磁コイル２８及びステータコアは、ロータ１０の外周と間隔を置いて向かい合う。

【0021】

図１～図３に示すように、ロータ１０は、ロータシャフト２２と、永久磁石３０と、スリーブ３２とを有する。ロータシャフト２２は、ステータ１８と向かい合う部分（本体部２６）の外周を有する。ロータシャフト２２の当該外周に永久磁石３０が取り付けられている。スリーブ３２は、永久磁石３０の外周に配置されている。スリーブ３２は、ロータシャフト２２に向かって永久磁石３０を押圧する。これにより、スリーブ３２は、ロータシャフト２２の外周に永久磁石３０を保持する。

【0022】

本実施形態では、スリーブ３２の内径は、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の径よりも小さい。このため、スリーブ３２は、該スリーブ３２の内径を拡径する方向に弾性変形させた状態で、永久磁石３０の外周に配置されている。つまり、永久磁石３０は、スリーブ３２の弾性復元力により、ロータシャフト２２に向かって押圧されている。

【0023】

図２及び図３に示すように、スリーブ３２は、円環状の複数のリング部材３４を有している。複数のリング部材３４は、ロータシャフト２２の軸方向に互いに重ね合わされる。これにより、スリーブ３２は、全体として円筒状になっている。円筒状のスリーブ３２は、ロータシャフト２２と同軸に配置される。図３に示すように、スリーブ３２を構成する各リング部材３４は、スリーブ３２の軸方向視で同心状に配置された第１層３６と、第２層３８と、第３層４０とを有する。第１層３６と、第２層３８と、第３層４０とは、スリーブ３２の径方向の中心から外側に向かう方向にこの順に並んで一体化されている。従って、第２層３８は、第１層３６の外側に配置されている。第３層４０は、第２層３８の外側に配置されている。

【0024】

第１層３６は、第１繊維強化樹脂を有する。第１繊維強化樹脂は、第１マトリックス樹脂と、第１炭素繊維とを含む。第１マトリックス樹脂の好適な例としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、あるいはこれらの樹脂から選択される少なくとも２つ以上を混ぜ合わせた混合樹脂が挙げられるが、特にこれらには限定されない。第１炭素繊維は、ロータシャフト２２の軸線（スリーブ３２の軸方向）及びスリーブ３２の円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する。つまり、第１炭素繊維は、いわゆる、ヘリカル巻きされている。第１炭素繊維の延在方向が、ロータシャフト２２の軸線に対して傾斜する角度（以下、傾斜角度ともいう）は、３０°～４０°であることが好ましい（理由は後述する）。

【0025】

第２層３８は、第２繊維強化樹脂を有する。第２繊維強化樹脂は、第２マトリックス樹脂と、第２炭素繊維とを含む。第２マトリックス樹脂の好適な例としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、あるいはこれらの樹脂から選択される少なくとも２つ以上を混ぜ合わせた混合樹脂が挙げられるが、特にこれらには限定されない。第２炭素繊維は、スリーブ３２の円周方向に沿って延在する。つまり、第２炭素繊維は、いわゆる、フープ巻きされている。

【0026】

第３層４０は、第３繊維強化樹脂を有する。第３繊維強化樹脂は、第３マトリックス樹脂と、第３炭素繊維とを含む。第３マトリックス樹脂の好適な例としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、あるいはこれらの樹脂から選択される少なくとも２つ以上を混ぜ合わせた混合樹脂が挙げられるが、特にこれらには限定されない。第３炭素繊維は、スリーブ３２の円周方向に沿って延在する。つまり、第３炭素繊維は、いわゆる、フープ巻きされている。ここで、繊維強化樹脂では、強化繊維の延在方向の強度が効果的に高められている。このため、第２炭素繊維がフープ巻きされた第２層３８と、第３炭素繊維がフープ巻きされた第３層４０との各々は、リング部材３４の周方向に特に高い強度を示す。つまり、第２層３８及び第３層４０は、ロータ１０の回転時に永久磁石３０に加えられる遠心力の方向に対して高い強度を示す。

【0027】

第３層４０の弾性率は、第２層３８の弾性率よりも大きい。第２層３８の弾性率は、第２層３８の周方向の引張弾性率である。第３層４０の弾性率は、第３層４０の周方向の引張弾性率である。また、第３層４０の周方向の伸び率は、第２層３８の周方向の伸び率よりも小さいことが好ましい。なお、第３層４０の弾性率及び伸び率は、例えば、第３炭素繊維の種類を選定することで調整可能である。また、第２層３８の弾性率及び伸び率は、例えば、第２炭素繊維の種類を選定することで調整可能である。

【0028】

各リング部材３４では、第１層３６の厚みを１としたとき、第２層３８の厚みと第３層４０との厚みとを合計した合計厚みが７．９～２８．７であることが好ましい（理由は後述する）。この場合、例えば、第１層３６の厚みは、０．２～０．３ｍｍであることが好ましい。また、第２層３８及び第３層４０の合計厚みは、２．３７～５．７３ｍｍであることが好ましい。各リング部材３４の軸方向の長さは、３．３～１２．０ｍｍであることが好ましい。一層好適な各リング部材３４の軸方向の長さは、６．０～８．０ｍｍである。

【0029】

ロータ１０は、基本的には上記のように構成される。以下、図４～図７を併せて参照しつつ、本実施形態に係るロータ１０の製造方法について説明する。ロータ１０の製造方法では、先ず、提供工程を行う。提供工程では、永久磁石３０が外周に配置されたロータシャフト２２（図４）と、ロータシャフト２２に装着する前のスリーブ３２（図５のリング部材３４）と、を提供する。本実施形態では、提供工程で提供するスリーブ３２は、ロータシャフト２２に装着する前の複数のリング部材３４である。

【0030】

次に、治具取り付け工程を行う。図４及び図５に示すように、治具取り付け工程では、ロータシャフト２２の延在方向の一端部に装着治具４２を取り付ける。本実施形態では、装着治具４２には、該装着治具４２の軸方向に沿って挿通孔４４が設けられている。この挿通孔４４に、ロータシャフト２２の一方の細径部２４が挿入されることで、ロータシャフト２２に装着治具４２が取り付けられる。

【0031】

装着治具４２は、小径部４６と、大径部４８と、テーパ状部５０とを有している。小径部４６の外径は、ロータシャフト２２に装着する前のスリーブ３２（各リング部材３４）の内径以下である。大径部４８の外径は、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の外径と同じ径である。なお、ここでの「同じ径」は、大径部４８の外径と、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の外径とが略同じである場合も含む。

【0032】

テーパ状部５０は、大径部４８から小径部４６に向かってテーパ状に縮径する。ロータシャフト２２に装着治具４２が取り付けられたとき、装着治具４２の大径部４８が、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分に連続的に隣接するように配置される。すなわち、装着治具４２の小径部４６は、大径部４８よりも、ロータシャフト２２の一端部の近くに配置される。

【0033】

次に、装着工程を行う。装着工程では、図６及び図７に示すように、ロータシャフト２２の永久磁石３０の外周にスリーブ３２を装着する。本実施形態では、ロータシャフト２２に取り付けられた装着治具４２を介して複数のリング部材３４の内側にロータシャフト２２を挿入する。

【0034】

具体的には、リング部材３４内に、装着治具４２をその小径部４６から挿入する。そして、リング部材３４の第１層３６の内周面と、テーパ状部５０の外周面とを摺動させながら、リング部材３４を大径部４８に向かって相対移動させる。これにより、テーパ状部５０の外径に合わせてリング部材３４の内径が拡径されていく。リング部材３４が大径部４８に到達したとき、リング部材３４の内径は、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の外径に達するまで拡径される。このため、リング部材３４の内径を拡径する方向（以下、拡径方向ともいう）に弾性変形させたリング部材３４の内側に、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分を容易に挿入することができる。

【0035】

装着工程では、上記の通り装着治具４２を介することで、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の軸方向の一端部にリング部材３４が配置される。このリング部材３４を、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の軸方向の他端部に向かって相対移動させる。このとき、リング部材３４の軸方向をロータシャフト２２の軸方向に沿わせて、第１層３６と永久磁石３０の外周面とを摺動させる。なお、装着治具４２及びロータシャフト２２に対してリング部材３４を相対移動させる場合、例えば、不図示のプレス機構を用いてもよい。プレス機構は、リング部材３４の軸方向の端面に当接して、リング部材３４をその軸方向に沿って押圧可能である。

【0036】

上記のようにして、複数のリング部材３４をロータシャフト２２の軸方向に重ねていくことで、ロータシャフト２２の永久磁石３０の外周に円筒状のスリーブ３２を形成することができる。その結果、スリーブ３２の弾性復元力により、ロータシャフト２２に向かって永久磁石３０が押圧された状態で、ロータシャフト２２の外周に永久磁石３０が保持されたロータ１０（図２）が得られる。

【0037】

以上から、本実施形態に係るロータ１０の製造方法では、リング部材３４（スリーブ３２）にロータシャフト２２を挿入してロータ１０が得られる。このとき、拡径方向にリング部材３４が変形する変形量は、スリーブ３２の径方向の中心に近いほど大きくなる。つまり、リング部材３４の拡径方向の変形量は、第１層３６で最も大きくなり、第３層４０で最も小さくなる。

【0038】

第１層３６の第１繊維強化樹脂は、ロータシャフト２２の軸線及びリング部材３４の円周方向の両方に対して傾斜する方向に延在する第１炭素繊維を含む。このため、第１層３６では、例えば、炭素繊維がリング部材３４の周方向に沿って延在する繊維強化樹脂層（フープ巻き層）よりも、拡径方向に弾性変形し易い。このため、上記の通り、リング部材３４にロータシャフト２２を挿入するとき、第１層３６の拡径方向の変形量が大きくなっても、第１層３６が破断することを効果的に抑制できる。

【0039】

第２層３８の第２繊維強化樹脂は、リング部材３４の円周方向に沿って延在する第２炭素繊維を含む。このため、第２層３８は、第１層３６よりも拡径方向の弾性率（剛性）が大きい。また、第３層４０の第３繊維強化樹脂は、リング部材３４の円周方向に沿って延在する第３炭素繊維を含む。また、第３層４０の弾性率は、第２層３８の弾性率よりも大きい。すなわち、リング部材３４では、該リング部材３４にロータシャフト２２を挿入するときの拡径方向の変形量が小さくなる層ほど弾性率が大きくなっている。このため、第２層３８及び第３層４０についても、リング部材３４にロータシャフト２２を挿入するときに破断することが抑制される。また、ロータシャフト２２に装着した後のリング部材３４では、第１層３６よりも弾性率が大きい第２層３８と、該第２層３８よりも弾性率が大きい第３層４０とによって、ロータシャフト２２の外周に永久磁石３０を良好に保持することが可能になる。

【0040】

従って、本実施形態に係るロータ１０、回転電機１２、及びロータ１０の製造方法によれば、リング部材３４の破断を抑制しつつロータシャフト２２にリング部材３４を装着することができ、リング部材３４の弾性復元力により永久磁石３０をロータシャフト２２に向かって良好に押圧することができる。ひいては、ロータシャフト２２の外周に永久磁石３０を良好に保持することができる。

【0041】

上記の実施形態に係るロータ１０では、第３層４０の伸び率は、第２層３８の伸び率よりも小さい。この場合、ロータ１０が高速回転し、永久磁石３０に加えられる遠心力が大きくなっても、第３層４０の伸びを抑制することができる。このため、スリーブ３２によりロータシャフト２２の外周に永久磁石３０を良好に保持することができる。また、リング部材３４をロータシャフト２２に装着するときの拡径方向の変形量が第３層４０よりも大きい第２層３８では、第３層４０よりも伸び率が大きくなっている。このため、リング部材３４にロータシャフト２２を挿入するときに、リング部材３４が破断することを抑制できる。

【0042】

上記の実施形態に係るロータ１０では、第１層３６の厚みを１としたとき、第２層３８の厚みと第３層４０の厚みとを合計した合計厚みは７．９～２８．７である。

【0043】

第１層３６の厚みを１としたときの合計厚みを７．９以上とすることで、ロータ１０の回転時に永久磁石３０に加えられる遠心力に対して高い強度を示すフープ巻き層である第２層３８及び第３層４０の厚みを十分に確保できる。これにより、スリーブ３２による永久磁石３０の保持力を高めることができる。

【0044】

一方、第１層３６の厚みを１としたときの合計厚みを２８．７以下とすることで、スリーブ３２の拡径方向の変形に対して破断が生じ難いヘリカル巻き層である第１層３６の厚みを十分に確保できる。これにより、ロータシャフト２２にスリーブ３２を装着するときに、スリーブ３２が破断することを効果的に抑制できる。

【0045】

上記の実施形態に係るロータ１０では、第１炭素繊維の延在方向が、ロータシャフト２２の軸線に対して傾斜する角度は、３０°～４０°である。

【0046】

傾斜角度を３０°以上とすることで、第１炭素繊維の延在方向を、第２炭素繊維の延在方向に近づけて、第１層３６と第２層３８との接合強度を高めることができる。装着工程において、第１層３６の内周面と永久磁石３０の外周面とを摺動させるとき、互いの間にスリーブ３２の軸方向に沿って摩擦力が生じる。この場合であっても、傾斜角度を３０°以上とすることで、第１層３６と第２層３８との層間が剥離することを効果的に抑制できる。ひいては、リング部材３４の破断を効果的に抑制できる。

【0047】

装着工程では、リング部材３４の軸方向において、拡径前の部分と拡径している部分とが生じると、これらの拡径前の部分と拡径している部分との間に、応力差（応力分布）が生じる。リング部材３４の拡径方向の変形量が大きい第１層３６では、上記の応力差も大きくなる。傾斜角度を４０°以下とすることで、上記の応力差が生じても、第１炭素繊維の配向方向に沿ってせん断応力が生じることを抑制できる。このため、第１層３６の破断を効果的に抑制できる。ひいては、リング部材３４の破断を効果的に抑制できる。

【0048】

上記の実施形態に係るロータ１０では、スリーブ３２は、ロータシャフト２２の軸線の延在方向に重ねられた複数のリング部材３４を有する円筒状部材である。この場合、装着工程において、リング部材３４をロータシャフト２２に装着するべく、リング部材３４を軸方向に押圧するときに、リング部材３４が破断することを効果的に抑制できる。

【0049】

すなわち、装着工程では、リング部材３４の軸方向の端面を押圧して、第１層３６の内周面と永久磁石３０の外周面とを摺動させる。このとき、第１層３６の内周面と永久磁石３０の外周面との間には摩擦力が生じる。リング部材３４の破断を効果的に抑制するためには、上記の摩擦力を小さくすることが好ましい。

【0050】

上記の摩擦力は、第１層３６の内周面と永久磁石３０の外周面との接触面積が大きくなると大きくなる。このため、リング部材３４をロータシャフト２２に装着してスリーブ３２を構成することで、例えば、リング部材３４よりも軸方向に長い一体の円筒状であるスリーブ３２をロータシャフト２２に装着する場合よりも、上記の接触面積を小さくして、上記の摩擦力を小さくできる。その結果、スリーブ３２の破断を効果的に抑制することができる。ひいては、ロータシャフト２２の外周に永久磁石３０を一層良好に保持することが可能になる。

【0051】

なお、上記の通り、各リング部材３４の軸方向の長さは、３．３～１２．０ｍｍであることが好ましく、６．０～８．０ｍｍであることが一層好ましい。この場合、上記の摩擦力により、リング部材３４に軸方向に沿ったせん断応力が生じても、リング部材３４が軸方向に変形することを効果的に抑制できる。このため、リング部材３４の破断を一層効果的に抑制できる。

【0052】

本実施形態に係る回転電機１２は、ロータ１０と、ロータ１０の外周と間隔を置いて向かい合うステータ１８と、を備える。

【0053】

上記の実施形態に係るロータ１０の製造方法において、提供工程で用意するスリーブ３２は、複数のリング部材３４であり、装着工程では、複数のリング部材３４をロータシャフト２２の軸線の延在方向に重ねることで、円筒状のスリーブ３２を形成する。

【0054】

上記の実施形態に係るロータ１０の製造方法において、装着工程の前に、ロータシャフト２２の延在方向の一端部に装着治具４２を取り付ける治具取り付け工程を有し、装着工程では、ロータシャフト２２に取り付けられた装着治具４２を介してスリーブ３２内にロータシャフト２２を挿入し、装着治具４２は、ロータシャフト２２に装着する前のスリーブ３２の内径以下の径の小径部４６と、ロータシャフト２２の永久磁石３０を含む部分の外径と同じ径の大径部４８と、小径部４６から大径部４８に向かってテーパ状に拡径するテーパ状部５０とを有する。この場合、ロータシャフト２２に装着治具４２を取り付ける簡単な構成により、拡径方向に弾性変形させたリング部材３４を、ロータシャフト２２に容易に装着することが可能になる。

【0055】

本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

【0056】

例えば、上記の実施形態では、複数のリング部材３４を、ロータシャフト２２の軸方向に重ねて円筒状のスリーブ３２を構成することとしたが、特にこれには制限されない。スリーブ３２は、予め一体の円筒状に形成されていてもよい。この場合であっても、スリーブ３２は、リング部材３４と同様に、第１層３６と第２層３８と第３層４０とを有する。また、一体の円筒状であるスリーブ３２も、リング部材３４と同様に、ロータシャフト２２の永久磁石３０の外周に配置することが可能である。

【0057】

上記の実施形態に係るロータ１０の製造方法は、治具取り付け工程を有することとしたが、治具取り付け工程を有していなくてもよい。この場合、装着治具４２を介さずに、ロータシャフト２２にスリーブ３２を装着してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１０…ロータ １２…回転電機
１８…ステータ ２２…ロータシャフト
３０…永久磁石 ３２…スリーブ
３４…リング部材 ３６…第１層
３８…第２層 ４０…第３層
４２…装着治具 ４６…小径部
４８…大径部 ５０…テーパ状部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】