JP6275338B2

JP6275338B2 - 回転電機

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Publication number: JP6275338B2
Application number: JP2017522578A
Authority: JP
Inventors: 大河小松; 彩香石橋; 秀哲有田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2036-12-26
Also published as: WO2017126297A1; JPWO2017126297A1

Description

この発明は、回転子の回転子鉄心に磁石が設けられている回転電機に関するものである。

車両用回転電機では、複数の爪状磁極部をそれぞれ有する２つの界磁鉄心を組み合わせたクローポール型回転子が用いられることがある。クローポール型回転子では、一方の界磁鉄心の爪状磁極部と、他方の界磁鉄心の爪状磁極部とが、周方向について交互に配置されているとともに、各爪状磁極部の径方向内側に界磁コイルが配置されている。また、クローポール型回転子では、各爪状磁極部間の磁束漏れを抑制するために、互いに隣り合う２つの爪状磁極部の間に永久磁石が配置されている。クローポール型回転子では、回転時の遠心力によって、爪状磁極部が径方向外側へ開き、永久磁石が径方向外側へ飛散するおそれがある。

従来、爪状磁極部の変形及び永久磁石の飛散を防止するために、界磁鉄心を囲む筒状の保護カバーを爪状磁極部の先端部に当接させた状態で、保護カバーを爪状磁極部の先端部に溶接等によって固定した車両用発電機の回転子が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、従来、爪状磁極部の変形及び永久磁石の飛散を防止するために、永久磁石の外周面に保護カバーを重ねた状態で保護カバーを爪状磁極部に溶接によって固定した自動車用オルタネータの回転子も提案されている（例えば特許文献２参照）。

さらに、従来、界磁鉄心に対する永久磁石の移動を防止するために、永久磁石と係合する磁石支持リングを永久磁石の内周側に設けた回転子を備えた回転電機も提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開平９−９８５５６号公報特開平７−３１２８５４号公報特許４６９７２９２号公報

特許文献１に示されている従来の回転電機では、Ｎ極の爪状磁極とＳ極の爪状磁極との両方に保護カバーが接しているため、回転電機の界磁コイルへの通電により回転電機がトルクを発生する時に、Ｓ極の爪状磁極の先端部から保護カバーへ短絡する磁路と、Ｎ極の爪状磁極の先端部から保護カバーへ短絡する磁路とが発生する。このため、回転電機がトルクを発生するための磁束が減少してしまい、回転電機のトルクおよび出力を高めることができないという問題があった。

特許文献２に示されている従来の回転電機では、略立方体の永久磁石が、爪形磁極の爪部の先端に接し、この爪部と極性が等しくなるように配置され、かつ保護カバーにも接しているため、保護カバーが磁性材料で構成されている場合には、保護カバーの全周の一部を通り、周方向について互いに接する爪形磁極と略立方体の永久磁石とを結ぶ短絡磁路が発生する。この短絡磁路は、爪形磁極の外周面と略立方体の永久磁石の外周面とのそれぞれに垂直な磁路となる。この短絡磁路の磁束は、爪形磁極の側面と略立方体の永久磁石の側面とが互いに接し短絡磁路の長さが短くなる場所、即ち爪形磁極と略立方体の永久磁石との周方向の境界付近に集中しやすい。このため、保護カバーの全周を磁気飽和させることができず、界磁コイルへの通電により回転電機がトルクを発生する時に、回転電機がトルクを発生するための磁束が減少してしまい、回転電機のトルクおよび出力を高めることができないという問題があった。

特許文献３に示されている従来の回転電機では、界磁コイルへの通電を行っていない無負荷無励磁の状態において回転子が回転すると、永久磁石からの磁束が固定子の固定子コイルに鎖交することにより、誘起電圧が固定子コイルに発生する。従って、回転子の永久磁石の量を増加させると、固定子コイルに発生する誘起電圧も増加し、回転子の高速回転時に固定子コイルの電圧が母線電圧を超えて、回転電機の状態が意図せずに発電状態になってしまうおそれがある。これにより、例えば回転電機に接続されたバッテリなどが過充電状態になってしまうという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、界磁コイルへの通電時にトルクを向上させ、無負荷無励磁状態で固定子コイルに発生する誘起電圧を抑制することができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、固定子と、固定子の内側に回転可能に配置されている回転子とを備え、固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に設けられている固定子コイルとを有し、回転子は、第１の界磁鉄心部及び第２の界磁鉄心部を有する回転子鉄心と、回転子鉄心に設けられている界磁コイルと、回転子鉄心の周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の磁石と、第１の界磁鉄心部に設けられている第１の外周部材と、第２の界磁鉄心部に設けられている第２の外周部材とを有し、第１の界磁鉄心部は、周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の第１の爪部を有し、第２の界磁鉄心部は、周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の第２の爪部を有し、第１の界磁鉄心部及び第２の界磁鉄心部は、第１の爪部と第２の爪部とが周方向について交互に配置された状態で互いに組み合わされており、各磁石は、第１の爪部と第２の爪部との間に存在している磁石収容空間に配置され、かつ第２の爪部から第１の爪部に向かう方向に着磁され、第１の外周部材は、磁性材料で構成されている第１の環状体を有し、第１の環状体の径方向内側の面は、第１の爪部及び磁石の少なくともいずれかに接し、第２の外周部材は、磁性材料で構成されている第２の環状体を有し、第２の環状体の径方向内側の面は、第２の爪部及び磁石の少なくともいずれかに接し、第１の外周部材と第２の爪部との間には、軸線方向について隙間が存在し、第２の外周部材と第１の爪部との間には、軸線方向について隙間が存在している。

この発明による回転電機の回転子によれば、界磁コイルへの通電時にトルクを向上させることができる。また、界磁コイルへの通電が行われていない状態、即ち無負荷無励磁状態において、第１の爪部及び第２の爪部から固定子側へ鎖交する磁石からの磁束量を減少させることができる。これにより、無負荷無励磁状態で固定子コイルに発生する誘起電圧を抑制することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１による回転電機を示す分解斜視図である。図１の回転子を示す斜視図である。図３の回転子を示す分解斜視図である。図４の第１の爪部及び第２の爪部を含む回転子鉄心の要部を示す拡大斜視図である。図４の界磁コイルへの通電により各第１の爪部及び各第２の爪部に磁極が形成されている回転子を示す側面図である。図５の磁石収容空間に磁石が配置されている状態を示す拡大斜視図である。図７の回転子鉄心に第１の外周部材及び第２の外周部材が設けられている状態を示す要部拡大斜視図である。図８の回転子鉄心に第１の外周部材及び第２の外周部材が設けられている状態を示す要部側面図である。図８の第１の外周部材の突起部が配置されている空間領域を示す要部拡大斜視図である。この発明の実施の形態１による回転電機の回転子の他の例を示す要部側面図である。この発明の実施の形態１による回転電機の回転子における第１の外周部材の他の例を示す斜視図である。この発明の実施の形態１による回転電機の回転子における第１の外周部材の他の例を示す斜視図である。この発明の実施の形態２による回転電機の回転子の要部を示す斜視図である。図１４の第１の外周部材を示す斜視図である。この発明の実施の形態２による回転電機の回転子における第１の外周部材の他の例を示す斜視図である。この発明の実施の形態３による回転電機の回転子の要部を示す斜視図である。図１７の第１の外周部材を示す斜視図である。この発明の実施の形態３による回転電機の回転子における第１の外周部材の他の例を示す斜視図である。この発明の実施の形態３による回転電機の回転子における第１の外周部材の他の例を示す斜視図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１による回転電機を示す分解斜視図である。なお、図１では、固定子コイルの図示を省略している。図において、回転電機は、回転軸１００と、回転軸１００に固定されている回転子２００と、径方向について隙間を介して回転子２００を囲む筒状の固定子３００と、回転軸１００、回転子２００及び固定子３００を支持するフレーム４００とを有している。回転軸１００、回転子２００及び固定子３００は、回転電機の軸線と同軸に配置されている。

フレーム４００は、回転軸１００の軸線方向について互いに対向して配置されているフロントフレーム４０１及びリアフレーム４０２を有している。フロントフレーム４０１及びリアフレーム４０２は、複数のボルト４０３によって互いに締結されている。この例では、フロントフレーム４０１とリアフレーム４０２とが４本のボルト４０３によって互いに締結されている。また、フレーム４００は、フロントフレーム４０１及びリアフレーム４０２によって回転子２００及び固定子３００を覆っている。

回転軸１００の一端部はフロントフレーム４０１を貫通し、回転軸１００の他端部はリアフレーム４０２を貫通している。回転軸１００は、フロントフレーム４０１及びリアフレーム４０２のそれぞれに設けられている図示しない２つの軸受によって回転自在に支持されている。

固定子３００は、筒状の固定子鉄心３０１と、固定子鉄心３０１に設けられている固定子コイル３０２とを有している。固定子３００は、固定子鉄心３０１がフロントフレーム４０１及びリアフレーム４０２に嵌った状態で、フレーム４００に保持されている。これにより、固定子３００は、フレーム４００に対して固定されている。

回転子２００は、固定子３００の内側に固定子３００の内周面と隙間を介して配置されている。また、回転子２００は、固定子３００に対して、回転軸１００の軸線を中心として回転軸１００と一体に回転可能になっている。

図３は、図１の回転子２００を示す斜視図である。また、図４は、図３の回転子２００を示す分解斜視図である。回転子２００は、図４に示すように、第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２を含む回転子鉄心３と、回転子鉄心３に設けられている界磁コイル４と、回転子鉄心３の周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の磁石５と、第１の界磁鉄心部１に設けられている第１の外周部材６と、第２の界磁鉄心部２に設けられている第２の外周部材７とを有している。なお、図示しないが、回転子鉄心３の軸線方向両端部には、板金で構成されたファンが固定されている。

第１の界磁鉄心部１は、第１のボス部１１と、第１のボス部１１の外周部に設けられている第１の継鉄部１２と、第１の継鉄部１２の外周部に設けられている複数の第１の爪部１３とを有している。

第１のボス部１１の形状は、第１の界磁鉄心部１の軸線を中心線とする円柱状である。第１のボス部１１の中心には、第１の界磁鉄心部１の軸線に沿った貫通穴が設けられている。第１の界磁鉄心部１は、第１のボス部１１の貫通穴に回転軸１００が通されている状態で、回転軸１００に固定されている。また、第１のボス部１１の一部は、第１の継鉄部１２から軸線方向へ突出している。

各第１の爪部１３は、第１の界磁鉄心部１の周方向について互いに間隔を置いて配置されている。この例では、各第１の爪部１３が周方向について等間隔に配置されている。また、各第１の爪部１３のそれぞれの一部は、第１のボス部１１と同じ方向へ第１の継鉄部１２から突出している。

第１の継鉄部１２の外周部には、複数の溝１４が第１の界磁鉄心部１の軸線方向に沿って設けられている。溝１４は、第１の界磁鉄心部１の周方向についての各第１の爪部１３の間の位置にそれぞれ設けられている。

第２の界磁鉄心部２は、第２のボス部２１と、第２のボス部２１の外周部に設けられている第２の継鉄部２２と、第２の継鉄部２２の外周部に設けられている複数の第２の爪部２３とを有している。

第２のボス部２１の形状は、第２の界磁鉄心部２の軸線を中心線とする円柱状である。第２のボス部２１の中心には、第２の界磁鉄心部２の軸線に沿った貫通穴が設けられている。第２の界磁鉄心部２は、第２のボス部２１の貫通穴に回転軸１００が通されている状態で、回転軸１００に固定されている。また、第２のボス部２１の一部は、第２の継鉄部２２から軸線方向へ突出している。

各第２の爪部２３は、第２の界磁鉄心部２の周方向について互いに間隔を置いて配置されている。この例では、各第２の爪部２３が周方向について等間隔に配置されている。また、各第２の爪部２３のそれぞれの一部は、第２のボス部２１と同じ方向へ第２の継鉄部２２から突出している。

第２の継鉄部２２の外周部には、複数の溝２４が第２の界磁鉄心部２の軸線方向に沿って設けられている。溝２４は、第２の界磁鉄心部２の周方向についての各第２の爪部２３の間の位置にそれぞれ設けられている。

第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２は、第１の継鉄部１２からの第１のボス部１１の突出部分と、第２の継鉄部２２からの第２のボス部２１の突出部分とを回転軸１００の軸線方向について突き合わせた状態で配置されている。また、第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２は、第１の爪部１３と第２の爪部２３とが周方向について交互に配置された状態で互いに組み合わされている。第１の爪部１３と第２の爪部２３とは、回転子鉄心３の周方向について互いに間隔を置いて配置されている。この例では、第１の爪部１３と第２の爪部２３とが周方向について交互に等間隔で配置されている。

ここで、図５は、図４の第１の爪部１３及び第２の爪部２３を含む回転子鉄心３の要部を示す拡大斜視図である。第１の爪部１３及び第２の爪部２３は、第１の爪部１３の側面と第２の爪部２３の側面とを回転子鉄心３の周方向について互いに対向させた状態で配置されている。第１の爪部１３の周方向幅及び径方向厚さは、第１の継鉄部１２から第２の継鉄部２２に近づくにつれて連続的に小さくなっている。第２の爪部２３の周方向幅及び径方向厚さは、第２の継鉄部２２から第１の継鉄部１２に近づくにつれて連続的に小さくなっている。これにより、第１の爪部１３及び第２の爪部２３のそれぞれの側面は、回転子鉄心３の軸線に対して回転子鉄心３の周方向へ傾斜している。

周方向について互いに隣り合う第１の爪部１３及び第２の爪部２３間には、磁石収容空間３１が存在している。磁石収容空間３１は、第１の爪部１３の側面と第２の爪部２３の側面とで挟まれた空間である。磁石収容空間３１を挟む２つの側面は、互いに平行になっている。磁石収容空間３１は、磁石収容空間３１を挟む２つの側面に沿って形成されている。これにより、磁石収容空間３１の長手方向は、回転子鉄心３の軸線に対して回転子鉄心３の周方向へ傾斜している。

第１の爪部１３の第１の継鉄部１２側の端部を第１の爪部１３の根元部とし、第１の爪部１３の第２の継鉄部２２側の端部を第１の爪部１３の先端部とすると、第１の爪部１３の根元部の径方向外周部には、回転子鉄心３の周方向に沿った第１の外周溝１３１が設けられている。また、第１の爪部１３の根元部以外の径方向外周部には、回転子鉄心３の周方向について第１の爪部１３から両側へ突出する一対の第１の外れ止め部１３２が設けられている。一対の第１の外れ止め部１３２の径方向厚さは、第１の外周溝１３１の深さよりも薄くなっている。従って、各第１の外れ止め部１３２の径方向内側の面の位置は、第１の外周溝１３１の深さ方向底面の位置よりも径方向外側に存在している。

第２の爪部２３の第２の継鉄部２２側の端部を第２の爪部２３の根元部とし、第２の爪部２３の第１の継鉄部１２側の端部を第２の爪部２３の先端部とすると、第２の爪部２３の根元部の径方向外周部には、回転子鉄心３の周方向に沿った第２の外周溝２３１が設けられている。また、第２の爪部２３の根元部以外の径方向外周部には、回転子鉄心３の周方向について第２の爪部２３から両側へ突出する一対の第２の外れ止め部２３２が設けられている。一対の第２の外れ止め部２３２の径方向厚さは、第２の外周溝２３１の深さよりも薄くなっている。従って、各第２の外れ止め部２３２の径方向内側の面の位置は、第２の外周溝２３１の深さ方向底面の位置よりも径方向外側に存在している。

界磁コイル４は、図４に示すように、第１及び第２のボス部１１，２１、第１及び第２の継鉄部１２，２２、及び第１及び第２の爪部１３，２３で囲まれた空間に配置されている。また、界磁コイル４は、互いに突き合わされた第１及び第２のボス部１１，２１の周囲を囲んだ状態で回転子鉄心３に設けられている。各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３には、界磁コイル４への通電により磁極が形成される。

各磁石５は、各磁石収容空間３１に収容されている。また、磁石５は、磁石収容空間３１の長手方向に沿って配置された棒状で板状の永久磁石である。磁石５は、磁石５の厚さ方向を回転子鉄心３の径方向に一致させて配置されている。各磁石収容空間３１の長手方向両端部には、磁石５を磁石収容空間３１内に挿入可能な端部開放部が形成されている。磁石５は、磁石収容空間３１のいずれかの端部開放部から、磁石収容空間３１の長手方向に沿って磁石収容空間３１内に挿入されている。

図６は、図４の界磁コイル４への通電により各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３に磁極が形成されている回転子２００を示す側面図である。なお、図６では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７を省略している。回転子２００では、界磁コイル４への通電により、各第１の爪部１３の磁極がＳ極になるとともに、各第２の爪部２３の磁極がＮ極になる。

各磁石収容空間３１内に収容されている磁石５は、第１の爪部１３の磁極及び第２の爪部２３の磁極のそれぞれからの磁束の漏れを抑制する方向へ着磁されている。従って、磁石５は、第１の爪部１３のＳ極から第２の爪部２３のＮ極に向かう方向へ着磁されている。この例では、図６の矢印で示すように、磁石５の着磁の方向が、磁石５の径方向外側の面と平行で、かつ磁石５の長手方向の辺と直交する方向になっている。

図７は、図５の磁石収容空間３１に磁石５が配置されている状態を示す拡大斜視図である。磁石５の長手方向の長さは、第１の爪部１３及び第２の爪部２３のそれぞれの長さよりも長くなっている。磁石５の長手方向両端部の側面には、平面である傾斜面５１がそれぞれ設けられている。傾斜面５１は、磁石５の長手方向に対して傾斜している。従って、磁石５が磁石収容空間３１に配置されている状態では、傾斜面５１が磁石収容空間３１の長手方向に対して傾斜している。共通の第１の爪部１３の両側に配置されている２つの磁石５は、第１の爪部１３の先端部よりも軸線方向外側（即ち、第２の継鉄部２２側）の空間でそれぞれの傾斜面５１を互いに対向させた状態で回転子鉄心３に設けられている。また、共通の第２の爪部２３の両側に配置されている２つの磁石５は、第２の爪部２３の先端部よりも軸線方向外側（即ち、第１の継鉄部１２側）の空間でそれぞれの傾斜面５１を互いに対向させた状態で回転子鉄心３に設けられている。

磁石５の長手方向に直交する平面での磁石５の断面形状は、長方形になっている。また、磁石５の厚さ方向に沿って見たときの磁石５の形状は、平行四辺形の長手方向両端部の鋭角となる角部を傾斜面５１でそれぞれ切り落とした形状になっている。各傾斜面５１は、磁石５を厚さ方向に沿って見たとき、磁石５の平行四辺形の短辺と直交している。磁石５を厚さ方向に沿って見たときの各傾斜面５１に対する磁石５の平行四辺形の長辺の傾斜角度は、回転子鉄心３の軸線に対する磁石収容空間３１の長手方向の傾斜角度と等しくなっている。

磁石５の長手方向及び厚さ方向のいずれにも直交する方向である磁石５の幅方向の寸法は、磁石収容空間３１を挟む２つの側面間の距離よりも僅かに小さく、かつ、磁石収容空間３１の径方向外側で互いに対向する第１の外れ止め部１３２及び第２の外れ止め部２３２間の距離よりも大きくなっている。磁石５が磁石収容空間３１に収容されている状態では、第１の外れ止め部１３２及び第２の外れ止め部２３２に磁石５が係合することにより、磁石５が磁石収容空間３１内から径方向外側へ外れることが防止される。

図８は、図７の回転子鉄心３に第１の外周部材６及び第２の外周部材７が設けられている状態を示す要部拡大斜視図である。また、図９は、図８の回転子鉄心３に第１の外周部材６及び第２の外周部材７が設けられている状態を示す要部側面図である。なお、図９では、磁石５の表示を省略している。第１の外周部材６は、第１の環状体である環状体６１と、環状体６１から径方向内側へ突出している複数の突起部６２とを有している。第１の外周部材６は、磁性材料で構成されている。第１の外周部材６を構成する磁性材料としては、例えば鉄等が用いられている。

環状体６１は、各第１の爪部１３の根元部の位置で第１の界磁鉄心部１及び各磁石５の一端部をまとめて囲んでいる。この例では、環状体６１の形状が円環状になっている。環状体６１は、環状体６１の幅方向を第１の界磁鉄心部１の軸線方向に一致させ、環状体６１の厚さ方向を第１の界磁鉄心部１の径方向に一致させて配置されている。また、環状体６１は、第１の外周溝１３１に挿入されている。環状体６１の幅は、第１の外周溝１３１の幅よりも小さくなっている。これにより、環状体６１は、第１の外周溝１３１の側面との間に隙間がある状態で第１の外周溝１３１に配置されている。さらに、環状体６１は、第１の界磁鉄心部１の外周部に圧入により嵌められている。これにより、環状体６１には、引張応力が環状体６１の周方向へ生じている。さらに、第２の爪部２３の先端部の端面と環状体６１との間には、図９に示すように、隙間Ｌが存在している。また、環状体６１の径方向内側の面は、第１の界磁鉄心部１及び磁石５に接している。

各突起部６２は、環状体６１の幅方向両端部のうち、第２の爪部２３の先端部から遠い側の部分から径方向内側へ突出している。これにより、各突起部６２は、磁石５よりも軸線方向外側に位置している。また、各突起部６２は、各第１の爪部１３のそれぞれの根元部の間の空間に配置されている。さらに、共通の第２の爪部２３を挟む２つの磁石５のそれぞれの一端部には、共通の突起部６２が回転子鉄心３の軸線方向について対向している。

図１０は、図８の第１の外周部材６の突起部６２が配置されている空間領域を示す要部拡大斜視図である。環状体６１の幅方向一端面を含み回転子鉄心３の軸線に直交する仮想平面を第１の仮想平面２０１とし、環状体６１の幅方向他端面を含み回転子鉄心３の軸線に直交する仮想平面を第２の仮想平面２０２とし、磁石５の断面を磁石収容空間３１の長手方向に沿って延長した仮想空間を磁石挿入仮想空間２０３とすると、突起部６２の少なくとも一部は、磁石挿入仮想空間２０３のうち、第１の仮想平面２０１と第２の仮想平面２０２との間に制限された空間領域２０４に配置されている。これにより、突起部６２の少なくとも一部は、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３を見たとき、磁石５の領域に重なっている。この例では、突起部６２が軸線方向について磁石５から離れて配置されており、磁石５が突起部６２に向かって磁石収容空間３１の長手方向へ変位すると、磁石５が突起部６２に干渉するようになっている。

第２の外周部材７は、図８に示すように、第２の環状体である環状体７１と、環状体７１から径方向内側へ突出している複数の突起部７２とを有している。第２の外周部材７は、磁性材料で構成されている。第２の外周部材７を構成する磁性材料としては、例えば鉄等が用いられている。

環状体７１は、各第２の爪部２３の根元部の位置で第２の界磁鉄心部２及び各磁石５の他端部をまとめて囲んでいる。この例では、環状体７１の形状が円環状になっている。環状体７１は、環状体７１の幅方向を第２の界磁鉄心部２の軸線方向に一致させ、環状体７１の厚さ方向を第２の界磁鉄心部２の径方向に一致させて配置されている。また、環状体７１は、第２の外周溝２３１に挿入されている。環状体７１の幅は、第２の外周溝２３１の幅よりも小さくなっている。これにより、環状体７１は、第２の外周溝２３１の側面との間に隙間がある状態で第２の外周溝２３１に配置されている。さらに、環状体７１は、第２の界磁鉄心部２の外周部に圧入により嵌められている。これにより、環状体７１には、引張応力が環状体７１の周方向へ生じている。さらに、第１の爪部１３の先端部の端面と環状体７１との間には、図９に示すように、隙間Ｌが存在している。また、環状体７１の径方向内側の面は、第２の界磁鉄心部２及び磁石５に接している。

各突起部７２は、環状体７１の幅方向両端部のうち、第１の爪部１３の先端部から遠い側の部分から径方向内側へ突出している。これにより、各突起部７２は、磁石５よりも軸線方向外側に位置している。また、各突起部７２は、各第２の爪部２３のそれぞれの根元部の間の空間に配置されている。さらに、共通の第１の爪部１３を挟む２つの磁石５のそれぞれの他端部には、共通の突起部７２が回転子鉄心３の軸線に沿った方向について対向している。

また、環状体７１の幅方向一端面を含み回転子鉄心３の軸線に直交する仮想平面を第３の仮想平面とし、環状体７１の幅方向他端面を含み回転子鉄心３の軸線に直交する仮想平面を第４の仮想平面とし、磁石５の断面を磁石収容空間３１の長手方向に沿って延長した仮想空間を磁石挿入仮想空間とすると、突起部７２の少なくとも一部は、磁石挿入仮想空間のうち、第３の仮想平面と第４の仮想平面との間に制限された空間領域に配置されている。これにより、突起部７２の少なくとも一部は、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３を見たとき、磁石５の領域に重なっている。この例では、突起部７２が軸線方向について磁石５から離れて配置されており、磁石５が突起部７２に向かって磁石収容空間３１の長手方向へ変位すると、磁石５が突起部７２に干渉するようになっている。磁石５が磁石収容空間３１に収容されている状態では、突起部６２，７２に磁石５が干渉することにより、磁石収容空間３１内から磁石５が軸線方向外側へ外れることが防止される。

次に、回転子２００の製造方法について説明する。まず、第１のボス部１１及び第２のボス部２１のそれぞれの外周部に界磁コイル４を嵌めながら、第１の爪部１３と第２の爪部２３とが周方向について交互に配置されるように第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２を組み合わせて回転子鉄心３を構成する。このとき、第１のボス部１１及び第２のボス部２１に回転軸１００を貫通させて第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２を回転軸１００に固定する。これにより、各第１の爪部１３と各第２の爪部２３との間に磁石収容空間３１がそれぞれ形成される。

この後、各磁石収容空間３１内に磁石５をそれぞれ挿入する。このとき、磁石５の長手方向を磁石収容空間３１の長手方向に一致させ、磁石収容空間３１の長手方向端部に位置する端部開放部から、磁石収容空間３１を挟む２つの側面に磁石５を案内させながら、磁石収容空間３１の長手方向に沿って磁石５を磁石収容空間３１内に挿入する。磁石５の長手方向に対して傾斜する傾斜面５１が各磁石５の長手方向両端部に設けられていることから、互いに隣り合う２つの磁石収容空間３１のそれぞれに磁石５を挿入するときにも、磁石５同士が干渉することが回避される。

この後、回転子鉄心３の軸線方向外側から第１の界磁鉄心部１に第１の外周部材６の環状体６１を圧入するとともに、回転子鉄心３の軸線方向外側から第２の界磁鉄心部２に第２の外周部材７の環状体７１を圧入する。

第１の外周部材６を第１の界磁鉄心部１に取り付けるときには、各第１の爪部１３のそれぞれの根元部の間の空間に突起部６２をそれぞれ配置しながら環状体６１を第１の外周溝１３１に嵌める。これにより、共通の第２の爪部２３の両側に位置する２つの磁石５に共通の突起部６２が軸線方向について対向する。また、第２の外周部材７を第２の界磁鉄心部２に取り付けるときには、各第２の爪部２３のそれぞれの根元部の間の空間に突起部７２をそれぞれ配置しながら環状体７１を第２の外周溝２３１に嵌める。これにより、共通の第１の爪部１３の両側に位置する２つの磁石５に共通の突起部７２が軸線方向について対向する。

この後、回転子鉄心３の軸線方向両端部にファンを固定することにより、回転子２００が完成する。

次に、回転電機の動作について説明する。界磁コイル４への通電が行われると、第１の爪部１３及び第２の爪部２３に互いに異なる磁極が発生する。この状態で、固定子３００の固定子コイル３０２に交流電流を供給すると、固定子３００に回転磁界が発生し、回転子２００が回転軸１００と一体に回転する。

回転子２００が高速で回転するときには、第１の爪部１３及び第２の爪部２３が径方向外側への遠心力を受けるので、各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３が径方向外側へ開きやすくなる。各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３が径方向外側へ開く方向へ変形すると、各磁石５も径方向外側へ変位されてしまう。しかし、本実施の形態での回転子２００では、第１の外周部材６の環状体６１が第１の界磁鉄心部１及び各磁石５を囲み、第２の外周部材７の環状体７１が第２の界磁鉄心部２及び各磁石５を囲んでいるので、各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３の径方向外側への変形と、各磁石５の径方向外側への変位とを環状体６１，７１によって抑制することができる。

また、回転子２００が高速で回転するときに、例えば各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３等が遠心力によって変形した場合、第１の爪部１３と第２の爪部２３との間で磁石５を保持する力が弱まって、磁石５が磁石収容空間３１の長手方向へ移動しやすくなってしまう。しかし、本実施の形態では、第１の爪部１３と第２の爪部２３との間に存在する磁石収容空間３１に磁石５が配置され、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３を見たとき、第１の外周部材６の突起部６２の少なくとも一部、及び第２の外周部材７の突起部７２の少なくとも一部が磁石５の領域に重なっているので、磁石５が磁石収容空間３１の長手方向へ移動したとしても、突起部６２又は突起部７２を磁石５に干渉させることができる。これにより、磁石５を回転子鉄心３から外れにくくすることができる。

また、界磁コイル４への通電が行われると、回転子２００と固定子３００との間の磁束の鎖交により発生する電磁加振力が変動し、各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３が振動しやすくなる。また、各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３が振動すると、回転子２００から騒音が発生する。しかし、本実施の形態では、第１の外周部材６において突起部６２が環状体６１から径方向内側へ突出し、第２の外周部材７において突起部７２が環状体７１から径方向内側へ突出しているので、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの断面二次モーメントを高くすることができ、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの径方向への変形を抑制することができる。これにより、各第１の爪部１３及び各第２の爪部２３のそれぞれの振動を抑制することができ、回転子２００の騒音を抑制することができる。

また、突起部６２及び突起部７２は、磁石５よりも軸線方向外側に位置しているので、磁石５に対して突起部６２及び突起部７２を軸線方向について容易に対向させることができ、磁石５が磁石収容空間３１の長手方向へ磁石収容空間３１から抜け出ることをより確実にかつ容易に抑制することができる。

また、第１の爪部１３及び第２の爪部２３が回転子２００の回転による遠心力により径方向外側へ変形すると、第１の爪部１３及び第２の爪部２３のそれぞれの先端部が第１の外周部材６及び第２の外周部材７と干渉し、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が破損するおそれがある。しかし、本実施の形態では、第１の外周部材６と第２の爪部２３との間に軸線方向について隙間Ｌが存在し、第２の外周部材７と第１の爪部１３との間に軸線方向について隙間Ｌが存在しているので、第１の爪部１３及び第２の爪部２３のそれぞれの先端部が第１の外周部材６及び第２の外周部材７と干渉することなく、第１の爪部１３及び第２の爪部２３のそれぞれを径方向外側へ変形させることができる。これにより、第１の外周部材６及び第２の外周部材７の破損を防止することができる。

第１の外周部材６が第２の爪部２３の先端部の端面に接し、かつ第２の外周部材７が第１の爪部１３の先端部の端面に接した状態で、さらに第１の外周部材６が第２の爪部２３に溶接等によって固定され、かつ第２の外周部材７が第１の爪部１３に溶接等によって固定されている場合、隙間Ｌが存在しないので、第１及び第２の爪部１３，２３のそれぞれの変形は第１及び第２の外周部材６，７によって抑制され、第１及び第２の外周部材６，７は第１及び第２の爪部１３，２３の変形に伴って変形する。このとき、磁石５は、第１及び第２の外周部材６，７に支持される一方で、第１及び第２の外周部材６，７のいずれかと磁石５との接触面積が減少し、磁石５に発生する応力が増加することで、磁石５の割れ又は欠けが発生するという問題がある。これに対して、本実施の形態では、隙間Ｌが存在しているので、回転子２００の回転による遠心力によって、第１及び第２の外周部材６，７による反力が発生することなく第１及び第２の爪部１３，２３が径方向外側へ変形する。このとき、磁石５にも同様に遠心力が作用するが、磁石５は第１及び第２の外周部材６，７によって径方向外側へ移動しないように支持される。従って、本実施の形態では、磁石５に発生する応力の増加を抑制することができ、磁石５の割れ及び欠けの発生を防止することができる。

また、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの環状体６１，７１には、引張応力が周方向へ生じているので、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が回転子鉄心３に対して軸線方向へ変位しにくくすることができる。これにより、第１の爪部１３及び第２の爪部２３のそれぞれの変形の抑制効果を長期間維持することができる。

また、界磁コイル４への通電が行われていない状態、即ち回転子２００が無負荷無励磁の状態では、磁石５からの磁束が固定子鉄心３０１及び固定子コイル３０２に鎖交することにより、回転子２００が回転されると固定子コイル３０２に誘起電圧が発生する。回転子２００の高速回転時には、固定子コイル３０２に発生する誘起電圧が高くなるおそれがある。しかし、本実施の形態では、互いに隣り合う第１の爪部１３を連結するように第１の外周部材６が配置されているとともに、互いに隣り合う第２の爪部２３を連結するように第２の外周部材７が配置されており、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が磁性材料で構成されているので、磁石５からの磁束の磁路を、各第１の爪部１３と磁石５の周方向側面である傾斜面５１との間を第１の外周部材６で繋ぐ閉じた磁路、及び各第２の爪部２３と磁石５の周方向側面である傾斜面５１との間を第２の外周部材７で繋ぐ閉じた磁路にすることができ、第１の爪部１３及び第２の爪部２３から固定子３００側へ鎖交する磁石５からの磁束量を減少させることができる。これにより、固定子コイル３０２に発生する誘起電圧を抑制することができ、回転子２００が高速で回転しているときに、固定子コイル３０２での誘起電圧が母線電圧を超えないようにすることができる。

一方、回転電機がモータとして機能してトルクを発生しているときには、磁石５から磁束が発生していることに加え、界磁コイル４への通電により回転子鉄心３が励磁されている。これにより、磁石５からの磁束と、界磁コイル４への通電により発生する磁束とが、第１の外周部材６及び第２の外周部材７に鎖交し、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が磁気飽和状態になる。第１の外周部材６及び第２の外周部材７が磁気飽和状態になると、磁束が第１の外周部材６及び第２の外周部材７から固定子３００側へ鎖交するようになる。

このようなことから、回転子２００の無負荷無励磁時に固定子コイル３０２での誘起電圧を抑制しながら、回転電機のトルク発生時には回転子２００からの磁束を固定子３００側へ鎖交させて回転電機の出力を高めることができる。また、各第１の爪部１３と磁石５の周方向側面である傾斜面５１との間を第１の外周部材６で繋ぐ閉じた磁路、及び各第２の爪部２３と磁石５の周方向側面である傾斜面５１との間を第２の外周部材７で繋ぐ閉じた磁路は、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のほぼ全周を占める。このため、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のほぼ全周を磁気飽和させることができ、回転電機の出力を高めることができる。

また、上述のように、第２の爪部２３の先端部の端面と環状体６１との間、及び第１の爪部１３の先端部の端面と環状体７１との間には、隙間Ｌがそれぞれ存在している。回転電機がトルクを発生する時には、第２の爪部２３の先端部から環状体６１へ短絡する磁路と、第１の爪部１３の先端部から環状体７１へ短絡する磁路とが発生する。このとき、隙間Ｌが存在し、隙間Ｌの比透磁率を１とみなすことができるので、隙間Ｌが存在しない場合に比べて短絡磁路における磁気抵抗を増加させることができる。従って、回転電機がトルクを発生する時に、回転電機の出力をさらに高めることができる。

なお、上記の例では、環状の第１の外周部材６が第１の界磁鉄心部１に圧入により取り付けられ、環状の第２の外周部材７が第２の界磁鉄心部２に圧入により取り付けられているが、これに限定されない。例えば、第１の界磁鉄心部１に巻きつけた帯状板の両端部を溶接で接続することにより環状の第１の外周部材６を形成してもよいし、第２の界磁鉄心部２に巻きつけた帯状板の両端部を溶接で接続することにより環状の第２の外周部材７を形成してもよい。また、第１の界磁鉄心部１に嵌めた環状の第１の外周部材６を第１の界磁鉄心部１に例えばねじ又は接着剤等で固定してもよいし、第２の界磁鉄心部２に嵌めた環状の第２の外周部材７を第２の界磁鉄心部２に例えばねじ又は接着剤等で固定してもよい。

帯状板を第１の界磁鉄心部１に巻きつけて環状の第１の外周部材６を形成する場合には、帯状板を引っ張りながら第１の界磁鉄心部１に巻きつけ、帯状板に引張応力が生じている状態で帯状板の両端部を溶接で接続すると、第１の外周部材６に引張応力を周方向へ生じさせることができる。また、帯状板を第２の界磁鉄心部２に巻きつけて環状の第２の外周部材７を形成する場合には、帯状板を引っ張りながら第２の界磁鉄心部２に巻きつけ、帯状板に引張応力が生じている状態で帯状板の両端部を溶接で接続すると、第２の外周部材７に引張応力を周方向へ生じさせることができる。これにより、第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２に対して第１の外周部材６及び第２の外周部材７を軸線方向へずれにくくすることができるとともに、第１の外周部材６による第１の爪部１３及び磁石５の保持効果、及び第２の外周部材７による第２の爪部２３及び磁石５の保持効果を高めることができる。

また、第１の外周部材６及び第２の外周部材７に引張応力が生じている状態で第１の外周部材６及び第２の外周部材７を第１の界磁鉄心部１及び第２の界磁鉄心部２に例えばねじ又は接着剤等で固定してもよい。このようにすれば、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が回転子鉄心３に対してさらに変位しにくくすることができる。

また、第１の外周部材６の突起部６２及び第２の外周部材７の突起部７２のそれぞれの形状は、１種類である必要はなく、互いに異なる形状の突起部６２，７２を組み合わせてもよい。また、突起部６２，７２の形状、数量、位置も、上記の例に限定されない。

また、上記の例では、第１の外周部材６の環状体６１と第２の爪部２３との間に軸線方向について隙間Ｌが存在し、第２の外周部材７の環状体７１と第１の爪部１３との間に軸線方向について隙間Ｌが存在しているが、図１１に示すように、第１の外周部材６の環状体６１が第２の爪部２３の先端部の端面に接触し、第２の外周部材７の環状体７１が第１の爪部１３の先端部の端面に接触していてもよい。このようにしても、磁石５を回転子鉄心３から外れにくくすることができるとともに、回転子２００の振動及び騒音を抑制することができる。

また、上記の例では、第２の爪部２３の両側に配置されている２つの磁石５に共通の突起部６２が軸線方向について対向し、第１の爪部１３の両側に配置されている２つの磁石５に共通の突起部７２が軸線方向について対向しているが、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３を見たとき、突起部６２の少なくとも一部、及び突起部７２の少なくとも一部が磁石５の領域に重なっている状態であれば、突起部６２及び突起部７２の数及び位置は、これに限定されない。例えば、図１２に示すように、第１の外周部材６の突起部６２の数を各磁石５の数と同数とし、各磁石５に突起部６２を軸線方向について個別に対向させてもよい。また、例えば、図１３に示すように、第１の外周部材６の突起部６２を環状体６１の幅方向中央部に設けてもよい。図示しないが、第２の外周部材７の突起部７２についても、第１の外周部材６の突起部６２と同様に構成してもよい。

実施の形態２．
図１４は、この発明の実施の形態２による回転電機中の回転子の要部を示す斜視図である。また、図１５は、図１４の第１の外周部材６を示す斜視図である。第１の外周部材６は、環状体６１と、環状体６１から径方向内側へ突出する複数の突起部６３とを有している。第２の外周部材７は、環状体７１と、環状体７１から径方向内側へ突出する複数の突起部７３とを有している。

第１の外周部材６の環状体６１は、第１の界磁鉄心部１に設けられた第１の外周溝１３１に圧入により取り付けられている。第２の外周部材７の環状体７１は、第２の界磁鉄心部２に設けられた第２の外周溝２３１に圧入により取り付けられている。これにより、環状体６１，７１には、引張応力が周方向へ生じている。

各突起部６３は、周方向について各第２の爪部２３の位置に合わせて互いに間隔を置いて配置されている。また、各突起部６３は、第２の爪部２３の先端部よりも軸線方向外側にそれぞれ配置されている。この例では、突起部６３と第２の爪部２３との間に軸線方向について隙間が存在している。さらに、突起部６３の少なくとも一部は、図９に示す空間領域２０４に配置されている。これにより、突起部６３の少なくとも一部は、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３を見たとき、磁石５の領域に重なっている。

突起部６３は、共通の第２の爪部２３の両側に配置されている２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１間に配置されている。また、突起部６３は、２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１を受けている状態で配置されている。即ち、第１の外周部材６は、共通の第２の爪部２３の両側に配置されている２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１を共通の突起部６３で受けている。

突起部６３の周方向幅（即ち、第１の外周部材６の周方向についての突起部６３の寸法）は、環状体６１から径方向厚さに向かって連続的に小さくなっている。また、突起部６３の軸線方向寸法（即ち、第１の外周部材６の軸線方向についての突起部６３の寸法）は、径方向のどの位置でも一定になっている。これにより、突起部６３の突出方向と直交する平面での突起部６３の断面積は、環状体６１から径方向内側に近づくに従って小さくなっている。

各突起部７３は、周方向について各第１の爪部１３の位置に合わせて互いに間隔を置いて配置されている。また、各突起部７３は、第１の爪部１３の先端部よりも軸線方向外側にそれぞれ配置されている。この例では、突起部７３と第１の爪部１３との間に軸線方向について隙間が存在している。さらに、突起部７３の少なくとも一部は、磁石５の断面を磁石収容空間３１の長手方向に沿って延長した磁石挿入仮想空間のうち、実施の形態１でそれぞれ定義された第３の仮想平面と第４の仮想平面との間に制限された空間領域に配置されている。これにより、突起部７３の少なくとも一部は、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３２を見たとき、磁石５の領域に重なっている。

突起部７３は、共通の第１の爪部１３の両側に配置されている２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１間に配置されている。また、突起部７３は、２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１を受けている状態で配置されている。即ち、第２の外周部材７は、共通の第１の爪部１３の両側に配置されている２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１を共通の突起部７３で受けている。

各突起部７３の形状は、第１の外周部材６の突起部６３の形状と同様である。即ち、第２の外周部材７では、突起部７３の周方向幅（即ち、第２の外周部材７の周方向についての突起部の寸法）が、環状体７１から径方向内側に向かって連続的に小さくなっている。また、第２の外周部材７では、突起部７３の軸線方向寸法（即ち、第２の外周部材７の軸線方向についての突起部の寸法）が、径方向のどの位置でも一定になっている。これにより、第２の外周部材７では、突起部７３の突出方向と直交する平面での突起部の断面積が、環状体７１から径方向内側に近づくに従って小さくなっている。

共通の突起部６３の両側に位置する２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１は、突起部６３に隙間なく接触している。従って、共通の突起部６３の両側に位置する２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１間の距離は、突起部６３の周方向幅に合わせて径方向内側に向かって連続的に小さくなっている。

共通の突起部７３の両側に位置する２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１は、突起部７３に隙間なく接触している。従って、共通の突起部７３の両側に位置する２つの磁石５のそれぞれの傾斜面５１間の距離は、突起部７３の周方向幅に合わせて径方向内側に向かって連続的に小さくなっている。他の構成及び製造方法は実施の形態１と同様である。

このような回転子２００でも、磁石収容空間３１の長手方向に沿って回転子鉄心３を見たとき、第１の外周部材６の突起部６３の少なくとも一部、及び第２の外周部材７の突起部７３の少なくとも一部が磁石５の領域に重なっているので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、磁石５は、回転子鉄心３からの磁束の漏れを抑制し、回転子２００が回転されるときに回転子２００からの磁束を固定子３００側へ鎖交させる機能を有している。従って、回転子鉄心３に対する磁石５の位置が本来の位置から移動すると、回転子鉄心３からの磁束の漏れ量が多くなり、回転電機の出力が低下するおそれがある。本実施の形態では、磁石収容空間３１の長手方向に対して傾斜する傾斜面５１が磁石５の端部に設けられており、第１の外周部材６の突起部６３及び第２の外周部材７の突起部７３が傾斜面５１を受けている状態で配置されているので、第１の外周部材６の突起部６３及び第２の外周部材７の突起部７３によって、磁石収容空間３１の長手方向への磁石５の移動をより確実に抑制することができ、回転電機の出力の低下を抑制することができる。さらに、磁石５の傾斜面５１が磁石収容空間３１の長手方向に対して傾斜しているので、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３によって磁石５の長手方向の長さが制限されることを回避することができ、磁石５の長手方向の長さを自由に調整することができる。これにより、磁石５の磁束量を調整することができ、回転電機の必要な出力に応じた磁石５の長手方向の長さを選択することができる。

また、本実施の形態では、磁石５の傾斜面５１が第１の外周部材６の突起部６３及び第２の外周部材７の突起部７３に隙間なく接触しているので、磁石５の傾斜面５１と各突起部との間の接触面積を大きくすることができ、磁石５の傾斜面５１が各突起部６３，７３に対してすべらないようにする摩擦力を確保することができる。これにより、磁石収容空間３１の長手方向への磁石５の移動をさらに確実に抑制することができる。

また、本実施の形態では、第１の外周部材６の突起部６３の周方向幅、及び第２の外周部材７の突起部７３の周方向幅が、径方向内側に向かって連続的に小さくなっているので、磁石５の傾斜面５１と各突起部との間の接触面積をさらに大きくすることができる。これにより、磁石５の傾斜面５１と突起部６３，７３との間の摩擦力をさらに大きくすることができ、磁石収容空間３１の長手方向への磁石５の移動をさらに確実に抑制することができる。

なお、上記の例では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３の周方向幅が径方向内側に向かって連続的に小さくなっているが、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３の周方向幅が径方向のどの位置でも一定になるようにしてもよい。

また、第１の外周部材６の環状体６１の内周面に溶接で形成したビードを突起部６３としてもよいし、第２の外周部材７の環状体７１の内周面に溶接で形成したビードを突起部７３としてもよい。

また、第１の外周部材６において、図１６に示すように、実施の形態１による各突起部６２と、磁石５の傾斜面５１を受ける本実施の形態による各突起部６３とを組み合わせて環状体６１に設けてもよい。この場合、実施の形態１による各突起部６２は、周方向について本実施の形態による各突起部６３の位置に合わせて配置される。また、実施の形態１による各突起部６２は、本実施の形態による各突起部６３よりも軸線方向外側に配置される。このようにすれば、磁石５が回転子鉄心３からさらに確実に外れにくくすることができる。

また、第２の外周部材７においても、実施の形態１による各突起部７２と、磁石５の傾斜面５１を受ける本実施の形態による各突起部７３とを組み合わせて環状体７１に設けてもよい。この場合、実施の形態１による各突起部７２は、周方向について本実施の形態による各突起部７３の位置に合わせて配置される。また、実施の形態１による各突起部７２は、本実施の形態による各突起部７３よりも軸線方向外側に配置される。このようにすれば、磁石５が回転子鉄心３からさらに確実に外れにくくすることができる。

実施の形態３．
図１７は、この発明の実施の形態３による回転電機の回転子の要部を示す斜視図である。また、図１８は、図１７の第１の外周部材６を示す斜視図である。第１の外周部材６の各突起部６３には、磁石５よりも径方向内側で突起部６３から周方向両側へ突出する一対の鍔部６４が設けられている。これにより、突起部６３及び一対の鍔部６４をまとめた全体形状は、Ｔ字状になっている。一対の鍔部６４は、共通の突起部６３を介して互いに隣り合う２つの磁石５の端部の径方向内側の面に隙間なく接触している。

第２の外周部材７の各突起部７３には、図示していないが、第１の外周部材６と同様に、磁石５よりも径方向内側で突起部７３から周方向両側へ突出する一対の鍔部が設けられている。これにより、第２の外周部材７でも、突起部７３及び一対の鍔部をまとめた全体形状がＴ字状になっている。第２の外周部材７の一対の鍔部は、共通の突起部７３を介して互いに隣り合う２つの磁石５の端部の径方向内側の面に隙間なく接触している。他の構成及び回転子２００の製造方法は実施の形態２と同様である。

また、本実施の形態では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が実施の形態２と同様の突起部６３，７３を有しているので、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

また、回転子２００が回転するときには、磁石５が径方向内側への力を受けることもあるが、本実施の形態では、磁石５の径方向内側で第１の外周部材６の突起部６３から一対の鍔部６４が周方向両側へ突出し、磁石５の径方向内側で第２の外周部材７の突起部７３から一対の鍔部が周方向両側へ突出しているので、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの鍔部によって磁石５の径方向内側への移動を制限することができる。これにより、磁石５の破損を防止することができる。

なお、上記の例では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３の周方向幅が径方向内側に向かって連続的に小さくなっているが、図１９に示すように、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３の周方向幅が径方向のどの位置でも一定になるようにしてもよい。

また、第１の外周部材６において、図２０に示すように、実施の形態１による各突起部６２と、一対の鍔部６４が設けられた本実施の形態による各突起部６３とを組み合わせて環状体６１に設けてもよい。この場合、実施の形態１による各突起部６２は、周方向について本実施の形態による各突起部６３の位置に合わせて配置される。また、実施の形態１による各突起部６２は、本実施の形態による各突起部６３よりも軸線方向外側に配置される。このようにすれば、磁石５が回転子鉄心３からさらに確実に外れにくくすることができる。

また、第２の外周部材７においても、実施の形態１による各突起部７２と、一対の鍔部が設けられた本実施の形態による各突起部７３とを組み合わせて環状体７１に設けてもよい。この場合、実施の形態１による各突起部７２は、周方向について本実施の形態による各突起部７３の位置に合わせて配置される。また、実施の形態１による各突起部７２は、本実施の形態による各突起部７３よりも軸線方向外側に配置される。このようにすれば、磁石５が回転子鉄心３からさらに確実に外れにくくすることができる。

また、上記の例では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの鍔部が磁石５の端部の径方向内側の面に隙間なく接触しているが、鍔部の一部が磁石５の径方向内側の面に接触した状態で鍔部と磁石５との間に隙間が生じていてもよい。また、磁石５の径方向内側の面と鍔部との間に緩衝材を介在させてもよい。この場合、緩衝材の弾性率は、鍔部及び磁石５のそれぞれの弾性率よりも低くされる。また、この場合、鍔部の一部が磁石５の径方向内側の面に接触していてもよいし、鍔部の全体が緩衝材によって磁石５から離れていてもよい。緩衝材を構成する材料としては、例えば樹脂等が挙げられる。

また、上記の例では、環状体６１が第１の界磁鉄心部１及び磁石５に接しているが、環状体６１が第１の界磁鉄心部１及び磁石５の両方に接する必要はなく、環状体６１が第１の界磁鉄心部１及び磁石５のいずれかに接していればよい。同様に、環状体７１が第２の界磁鉄心部２及び磁石５に接しているが、環状体７１が第２の界磁鉄心部２及び磁石５の両方に接する必要はなく、環状体７１が第２の界磁鉄心部２及び磁石５のいずれかに接していればよい。

また、上記実施の形態２及び３では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３に磁石５の傾斜面５１が隙間なく接触しているが、磁石５の傾斜面５１が突起部６３，７３の一部に接触した状態で傾斜面５１と突起部６３，７３との間に隙間が生じていてもよい。また、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３と磁石５の傾斜面５１との間に緩衝材を介在させてもよい。この場合、緩衝材の弾性率は、突起部６３，７３及び磁石５のそれぞれの弾性率よりも低くされる。また、この場合、磁石５の傾斜面５１が突起部６３，７３の一部に接触していてもよいし、磁石５の傾斜面５１が突起部６３，７３から離れた状態で突起部６３，７３が緩衝材を介して磁石５の傾斜面５１を受けるようにしてもよい。緩衝材を構成する材料としては、例えば樹脂等が挙げられる。このようにすれば、例えば回転子２００が回転するときの振動等によって磁石５及び突起部６３，７３が互いに衝突することによる破損の発生を防止することができる。

また、上記実施の形態２及び３では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３の軸線方向寸法が径方向のどの位置でも一定になっているが、第１の外周部材６及び第２の外周部材７のそれぞれの突起部６３，７３の軸線方向寸法が径方向内側に向かって連続的に小さくなるようにしてもよい。

また、上記実施の形態２及び３において、第１の外周部材６の突起部６３及び第２の外周部材７の突起部７３のそれぞれの形状は、１種類である必要はなく、互いに異なる形状の突起部を組み合わせてもよい。また、突起部６３，７３の形状、数量、位置も、上記の例に限定されない。

また、上記実施の形態２及び３では、第１の外周部材６の環状体６１と第２の爪部２３との間に軸線方向について隙間Ｌが存在し、第２の外周部材７の環状体７１と第１の爪部１３との間に軸線方向について隙間Ｌが存在しているが、第１の外周部材６の環状体６１が第２の爪部２３の先端部の端面に接触し、第２の外周部材７の環状体７１が第１の爪部１３の先端部の端面に接触していてもよい。このようにしても、磁石５を回転子鉄心３から外れにくくすることができるとともに、回転子２００の振動及び騒音を抑制することができる。

また、各上記実施の形態では、第１の外周部材６及び第２の外周部材７が磁性材料で構成されているが、これに限定されず、例えばガラス繊維又は炭素繊維を強化剤として用い繊維方向を周方向とするＦＲＰ（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）材料によって、第１の外周部材６及び第２の外周部材７の少なくともいずれかを環状に継ぎ目なく構成してもよい。

また、各上記実施の形態では、磁石５の径方向外側の面が平面になっているが、磁石５の径方向外側の面を、径方向外側へ盛り上がった曲面としてもよい。例えば、磁石５の径方向外側の面を、第１の外周部材６及び第２の外周部材７の内径と同じ径の円筒面としてもよい。

また、各上記実施の形態では、磁石５の着磁の方向が磁石５の長手方向の辺と直交する方向になっているが、第１の爪部１３のＳ極から第２の爪部２３のＮ極に向かう方向へ磁石５が着磁されていれば、磁石５の着磁の方向は磁石５の長手方向の辺と直交していなくてもよい。

また、各上記実施の形態では、第１の外周部材６の環状体６１及び第２の外周部材７の環状体７１のそれぞれの形状が円環状になっているが、これに限定されず、例えば、多角形に沿った環状であってもよいし、回転子鉄心３の外周面に沿った環状であってもよい。

１第１の界磁鉄心部、２第２の界磁鉄心部、３回転子鉄心、４界磁コイル、５磁石、６第１の外周部材、７第２の外周部材、１３第１の爪部、２３第２の爪部、３１磁石収容空間、５１傾斜面、６１，７１環状体、６２，６３，７２，７３突起部、６４鍔部、２００回転子、３００固定子、３０１固定子鉄心、３０２固定子コイル。

Claims

固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に配置されている回転子と
を備え、
前記固定子は、
固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に設けられている固定子コイルと
を有し、
前記回転子は、
第１の界磁鉄心部及び第２の界磁鉄心部を有する回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に設けられている界磁コイルと、
前記回転子鉄心の周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の磁石と、
前記第１の界磁鉄心部に設けられている第１の外周部材と、
前記第２の界磁鉄心部に設けられている第２の外周部材と
を有し、
前記第１の界磁鉄心部は、周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の第１の爪部を有し、
前記第２の界磁鉄心部は、周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の第２の爪部を有し、
前記第１の界磁鉄心部及び前記第２の界磁鉄心部は、前記第１の爪部と前記第２の爪部とが周方向について交互に配置された状態で互いに組み合わされており、
各前記磁石は、前記第１の爪部と前記第２の爪部との間に存在している磁石収容空間に配置され、かつ前記第２の爪部から前記第１の爪部に向かう方向に着磁され、
前記第１の外周部材は、磁性材料で構成されている第１の環状体を有し、
前記第１の環状体の径方向内側の面は、前記第１の爪部及び前記磁石の少なくともいずれかに接し、
前記第２の外周部材は、磁性材料で構成されている第２の環状体を有し、
前記第２の環状体の径方向内側の面は、前記第２の爪部及び前記磁石の少なくともいずれかに接し、
前記第１の外周部材と前記第２の爪部との間には、軸線方向について隙間が存在し、
前記第２の外周部材と前記第１の爪部との間には、軸線方向について隙間が存在し、
前記第１の外周部材及び前記第２の外周部材は、径方向内側へ突出する突起部をそれぞれ有し、
前記第１の外周部材の前記突起部の少なくとも一部、及び前記第２の外周部材の前記突起部の少なくとも一部は、前記磁石収容空間の長手方向に沿って前記回転子鉄心を見たとき、前記磁石の領域に重なっており、
前記磁石の端部には、前記磁石収容空間の長手方向に対して傾斜する傾斜面が設けられており、
前記傾斜面は、周方向に隣り合う前記磁石の前記傾斜面と対向し、
前記突起部は、前記傾斜面を受けている状態で配置され、
前記突起部の周方向幅は、径方向内側に向かって連続的に小さくなり、
対向する前記傾斜面同士の間の距離は、前記突起部の周方向幅に合わせて径方向内側に向かって連続的に小さくなる回転電機。
固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に配置されている回転子と
を備え、
前記固定子は、
固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に設けられている固定子コイルと
を有し、
前記回転子は、
第１の界磁鉄心部及び第２の界磁鉄心部を有する回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に設けられている界磁コイルと、
前記回転子鉄心の周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の磁石と、
前記第１の界磁鉄心部に設けられている第１の外周部材と、
前記第２の界磁鉄心部に設けられている第２の外周部材と
を有し、
前記第１の界磁鉄心部は、周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の第１の爪部を有し、
前記第２の界磁鉄心部は、周方向について互いに間隔を置いて配置されている複数の第２の爪部を有し、
前記第１の界磁鉄心部及び前記第２の界磁鉄心部は、前記第１の爪部と前記第２の爪部とが周方向について交互に配置された状態で互いに組み合わされており、
各前記磁石は、前記第１の爪部と前記第２の爪部との間に存在している磁石収容空間に配置され、かつ前記第２の爪部から前記第１の爪部に向かう方向に着磁され、
前記第１の外周部材は、磁性材料で構成されている第１の環状体を有し、
前記第１の環状体の径方向内側の面は、前記第１の爪部及び前記磁石の少なくともいずれかに接し、
前記第２の外周部材は、磁性材料で構成されている第２の環状体を有し、
前記第２の環状体の径方向内側の面は、前記第２の爪部及び前記磁石の少なくともいずれかに接し、
前記第１の外周部材と前記第２の爪部との間には、軸線方向について隙間が存在し、
前記第２の外周部材と前記第１の爪部との間には、軸線方向について隙間が存在し、
前記第１の外周部材及び前記第２の外周部材は、径方向内側へ突出する突起部をそれぞれ有し、
前記第１の外周部材の前記突起部の少なくとも一部、及び前記第２の外周部材の前記突起部の少なくとも一部は、前記磁石収容空間の長手方向に沿って前記回転子鉄心を見たとき、前記磁石の領域に重なっており、
前記磁石の端部には、前記磁石収容空間の長手方向に対して傾斜する傾斜面が設けられており、
前記突起部は、前記傾斜面を受けている状態で配置され、
前記突起部には、前記磁石よりも径方向内側で前記突起部から周方向両側へ突出する一対の鍔部が設けられている回転電機。
前記第１の外周部材及び前記第２の外周部材には、引張応力が周方向へ生じている請求項１または請求項２に記載の回転電機。