JP6947585B2 - 回転子及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転子及びこれを備えた回転電機に関する。

回転子に永久磁石を用いた電動機の一種として、回転部材（スリーブ、回転軸等）の外周側に、永久磁石を配置したＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型の電動機が知られている。このＳＰＭ型の電動機では、高速回転時に遠心力により永久磁石が回転子から脱落することを抑制するため、回転子の外周側に円筒状の被覆筒（保護筒）が装着されている。被覆筒の材料としては、強度が高く、軽量である等の理由から、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、特に炭素繊維強化プラスチック（以下、「ＣＦＲＰ」ともいう）が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−８９１４２号公報

上述した回転子においては、磁界の作用により生じる渦電流損を低減するため、永久磁石を回転部材の回転軸方向に沿って分割して配置することが行われている。また、騒音、振動の要因となるコギングトルク、トルクリップルを低減するため、分割した永久磁石を回転部材の回転軸方向に対して斜め方向に配列し、且つ、配列方向に隣接する永久磁石を周方向にずらして配置（以下、「スキュー配置」ともいう）することも行われている。

分割した複数の永久磁石をスキュー配置すると、配列方向に沿って、永久磁石の角部が階段状に突出する。この状態で被覆筒を永久磁石の外周面に装着すると、永久磁石の突出した角部により被覆筒の内周面が削られ、被覆筒の強度が低下するおそれがある。そのため、分割した複数の永久磁石をスキュー配置した構成において、被覆筒の強度が低下することを抑制することが求められている。
本発明は、分割した複数の永久磁石をスキュー配置した構成において、被覆筒の強度が低下することを抑制できる回転子及び回転電機を提供することを目的とする。

（１） 本発明は、回転部材（例えば、後述するスリーブ３１）と、前記回転部材の周方向に沿って複数列が配置されると共に、前記回転部材の回転軸方向（例えば、後述する回転軸方向Ｘ）において複数に分割される永久磁石（例えば、後述する永久磁石３２）と、前記回転部材の回転軸方向において複数に分割され、前記永久磁石の外周面側を被覆する、繊維強化プラスチックにより形成される被覆筒（例えば、後述する被覆筒３３）と、を備え、各列における複数の前記永久磁石は、前記回転部材の回転軸方向に対して斜め方向に配列され、且つ、配列方向に隣接する前記永久磁石は、周方向にずれて配置され、分割される少なくとも１つの前記被覆筒は、前記回転部材の周方向において、分割される１つの前記永久磁石の外周面を被覆する回転子（例えば、後述する回転子３０）に関する。

（２） （１）の回転子において、分割される前記被覆筒は、前記永久磁石の外周側に装着される際に進行方向となる側の内周面の端部に、テーパー部（例えば、後述するテーパー部Ｔ１）を有していてもよい。

（３） （１）の回転子において、分割される前記被覆筒は、前記永久磁石の外周側に装着される際に進行方向となる側の内周面の端部から反対側の端部までの間に、テーパー部（例えば、後述するテーパー部Ｔ２）を有していてもよい。

（４） （１）から（３）までのいずれかの回転子において、前記被覆筒の前記回転軸方向における少なくとも一方の端部は、前記永久磁石の前記回転軸方向における一方の端部よりも外側に突出するようにしてもよい。

（５） （１）から（４）までのいずれかの回転子において、前記永久磁石は、前記被覆筒を前記永久磁石の外周側に装着する際に進行方向となる側に、テーパー部（例えば、後述するテーパー部Ｔ４、Ｔ５）を備えていてもよい。

（６） （１）から（５）までのいずれかの回転子と、前記回転子の外周側に設けられる固定子（例えば、後述する固定子２０）と、を備える回転電機（例えば、後述する電動機１）に関する。

本発明によれば、分割した複数の永久磁石をスキュー配置した構成において、被覆筒の強度が低下することを抑制できる回転子及び回転電機を提供することができる。

第１本実施形態における電動機１の構成を示す断面図である。 回転子３０の分解斜視図である。 永久磁石３２が配置された回転子３０を示す側面図である。 被覆筒３３が装着された回転子３０を示す側面図である。 第２実施形態における被覆筒部３３ａの第１の構成を示す断面図である。 第２実施形態における被覆筒部３３ａの第２の構成を示す断面図である。 第２実施形態における被覆筒部３３ａの第３の構成を示す断面図である。 第３実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ａを示す側面図である。 被覆筒３３が装着された回転子３０Ａを示す側面図である。 第４実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｂを示す側面図である。 被覆筒３３が装着された回転子３０Ｂを示す側面図である。 第５実施形態における被覆筒３３Ｃの構成を示す断面図である。 第６実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｄの第１の構成を示す側面図である。 第６実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｄの第２の構成を示す側面図である。 変形形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｅの構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付した図面は、いずれも模式図であり、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。また、図面においては、部材の断面を示すハッチングを適宜に省略する。
本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば「平行」、「方向」等の用語については、その用語の厳密な意味に加えて、ほぼ平行とみなせる程度の範囲、概ねその方向とみなせる範囲を含む。

本明細書等においては、後述する回転軸３５の回転中心となる線を「回転軸線Ｓ」と呼称し、この回転軸線Ｓに沿う方向を「回転軸方向」ともいう。なお、「回転軸線Ｓ」、「回転軸方向」は、回転子を構成する各部、例えば、後述するスリーブ、永久磁石、被覆筒等にも適用される。本明細書等においては、上述した回転軸線Ｓと平行な方向をＸ方向とし、回転軸方向を適宜に「回転軸方向Ｘ」ともいう。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態の回転子３０を備えた、回転電機としての電動機１について説明する。本実施形態で説明する電動機１の構成は、後述する他の実施形態に共通する。
図１は、第１本実施形態における電動機１の構成を示す断面図である。なお、図１に示す電動機１の構成は一例であり、第１実施形態の回転子３０を適用可能であれば、どのような構成であってもよい。

図１に示すように、電動機１は、主な構成要件として、フレーム１０と、固定子２０と、回転子３０と、回転軸３５と、を備える。
フレーム１０は、電動機１の外装部材であり、フレーム本体１１と、軸穴１２と、を備える。

フレーム本体１１は、固定子２０を包囲すると共に保持する筐体である。フレーム本体１１は、軸受１３を介して回転子３０を保持する。フレーム本体１１は、供給口１４、排出口１５及び孔部１６を備える。供給口１４は、固定子枠２２の流路２３に冷媒を供給するための開口であり、冷媒の供給配管（不図示）に接続されている。排出口１５は、流路２３を流通した冷媒を排出させるための開口であり、冷媒の排出配管（不図示）に接続されている。孔部１６は、固定子２０から引き出された動力線２７（後述）を貫通させるための開口である。
軸穴１２は、回転軸３５（後述）が貫通する穴である。

固定子２０は、回転子３０を回転させるための回転磁界を形成する複合部材である。固定子２０は、全体として円筒形に形成され、フレーム１０の内部に固定されている。固定子２０は、鉄心２１と、固定子枠２２と、を備える。

鉄心２１は、内側に巻線２６を配置可能な部材である。鉄心２１は、円筒形に形成され、固定子枠２２の内側に配置されている。鉄心２１は、内側面に複数の溝（不図示）が形成され、この溝に巻線２６が配置される。なお、巻線２６の一部は、鉄心２１の軸方向において、鉄心２１の両端部から突出している。鉄心２１は、例えば、電磁鋼板等の薄板を複数枚重ねて積層体とし、この積層体を接着、かしめ等で一体化することにより作製される。

固定子枠２２は、その内側に、鉄心２１を保持する部材である。固定子枠２２は、円筒形に形成され、固定子２０の外側に配置されている。鉄心２１は、回転子３０のトルクにより生じる反力を受け止めるために、固定子枠２２と強固に接合されている。図１に示すように、本実施形態の固定子枠２２は、外側面に、鉄心２１から伝わる熱を冷却するための流路２３を備える。流路２３は、固定子枠２２の外側面に形成された一条又は多条の螺旋溝である。フレーム本体１１（フレーム１０）の供給口１４から供給された冷媒（不図示）は、固定子枠２２の外側面を螺旋状に沿うように流路２３内を流通した後、フレーム本体１１の排出口１５から外部に排出される。

固定子２０の鉄心２１からは、巻線２６と電気的に接続された動力線２７が引き出されている。この動力線２７は、電動機１の外部に設置された電源装置に接続される（不図示）。電動機１の動作時に、例えば、鉄心２１に三相交流電流が供給されることにより、回転子３０を回転させるための回転磁界が形成される。

回転子３０は、固定子２０により形成される回転磁界との磁気的な相互作用により回転する部品である。回転子３０は、固定子２０の内周側に設けられる。回転子３０の構成については、後述する。

回転軸３５は、回転子３０を支持する部材である。回転軸３５は、回転子３０の軸中心を貫通するように挿入され、回転子３０に固定される。回転軸３５には、一対の軸受１３が取り付けられている。軸受１３は、回転軸３５を回転自在に支持する部材であり、フレーム１０に設けられる。回転軸３５は、フレーム１１及び軸受１３により、回転軸線Ｓを中心として回転自在に支持されている。回転軸３５は、軸穴１２を貫通し、例えば、切削工具、外部に設置された動力伝達機構、減速機構等（いずれも不図示）に接続される。

図１に示す電動機１において、固定子２０（鉄心２１）に三相交流電流を供給すると、回転磁界が形成された固定子２０と回転子３０との間の磁気的な相互作用により回転子３０に回転力が発生し、その回転力が回転軸３５を介して外部に出力される。

次に、回転子３０の構成について説明する。
図２は、回転子３０の分解斜視図である。図３は、永久磁石３２が配置された回転子３０を示す側面図である。図４は、被覆筒３３が装着された回転子３０を示す側面図である。図３及び図４は、いずれも回転子３０が回転軸３５（図１参照）に嵌合される前の状態を示している。

図２に示すように、回転子３０は、スリーブ（回転部材）３１と、永久磁石３２と、被覆筒３３と、を備える。
スリーブ３１は、複数の永久磁石３２が取り付けられる略円筒形状の部材であり、回転軸３５の外周側に設けられている。スリーブ３１は、例えば、炭素鋼等の磁性材料により形成される。内周側にスリーブ３１を有する回転子３０は、回転軸３５の外周に、締まり嵌めにより嵌合される。

永久磁石３２は、磁界を発生する部材であり、図２に示すように、スリーブ３１の外周側において、周方向に沿って６列設けられている（図２では、手前側の４列を図示）。回転子３０は、スリーブ３１の周方向において、Ｎ極用の永久磁石３２からなる列とＳ極用の永久磁石３２からなる列とが交互に配置されている。永久磁石３２は、スリーブ３１の外周面に、接着層（不図示）を介して貼り付けられている。

各列の永久磁石３２は、図３に示すように、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。３割された永久磁石３２の回転軸方向Ｘの長さＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３は、それぞれ均等（ＬＭ１＝ＬＭ２＝ＬＭ３）であるが、それぞれ異なっていてもよい。以下の説明において、１つの永久磁石３２の回転軸方向Ｘの長さを「ＬＭ」ともいう。

また、各列の永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対して斜め方向（以下、「配列方向Ｓ１」ともいう）に配列されている。各列において、配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２は、周方向にずれて配置されている。すなわち、各永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対しては配列方向Ｓ１に沿って配列され、周方向においては、回転軸方向Ｘと直交する方向に沿って平行にずれて配置されている。このように、永久磁石３２をスキュー配置した場合、各列には、図３に示すように、配列方向Ｓ１に沿って角部３２１が階段状に突出する。

被覆筒３３は、複数の永久磁石３２を被覆するための円筒形状の部材である。被覆筒３３は、図４に示すように、スリーブ３１に配置された永久磁石３２の外周面に装着される。本実施形態の被覆筒３３は、回転子３０の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。永久磁石３２の外周面に被覆筒３３を装着すると、回転子３０の回転によって生じる遠心力により、永久磁石３２が回転子３０から脱落することを抑制できる。本実施形態では、永久磁石３２の外周面に直接、被覆筒３３を装着しているが、被覆筒３３は、永久磁石３２の外周面に、例えば、接着層等を介して装着してもよい。

被覆筒３３は、例えば、ＣＦＲＰ用の繊維シートを、樹脂と共に筒状の治具（不図示）に巻き付けることにより成形することができる。なお、被覆筒３３を形成する素材としては、ＣＦＲＰのほかに、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、チタン合金繊維等の比強度の高い材料を含む繊維強化プラスチックを用いることができる。上述のように成形された被覆筒３３を、回転軸方向Ｘにおいて所定の長さで切断することにより、後述する複数の被覆筒部を得ることができる。

被覆筒３３は、専用の治具（不図示）により圧力をかけた状態で回転子３０に挿入され、締め代に応じた収縮力により回転子３０に装着される。それにより、被覆筒３３には、回転子３０が回転する際に生じる遠心力に抗して、永久磁石３２を保持するのに十分な反力（以下、「収縮力」ともいう）が半径方向の内側に向かって作用する。このように、被覆筒３３において、半径方向の内側に向かって収縮力が作用することにより、遠心力により永久磁石３２が回転子３０から脱落することが抑制される。半径方向の内側とは、回転子３０の外側から回転軸線Ｓに接近する方向である。

なお、締め代とは、図２に示すように、装着される前の被覆筒３３の内径Ｄ１に対して、スリーブ３１に配置された永久磁石３２の外径Ｄ２がオーバーする分（Ｄ２−Ｄ１）の寸法である。この締め代が大きいほど、被覆筒３３を永久磁石３２の外周面に装着することが難しくなる一方、装着した被覆筒３３から、より大きな収縮力を半径方向の内側に向かって作用させることができる。

第１実施形態の被覆筒３３は、図４に示すように、回転子３０の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。ここでは、３分割された被覆筒３３の各々を、被覆筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃとして説明する。また、以下の説明においては、被覆筒部３３ａ〜３３ｃの符号を省略して、単に「被覆筒部」ともいう。

図４に示すように、本実施形態において、各被覆筒部の回転軸方向Ｘの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ均等（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）に形成されている。また、各被覆筒部の長さＬ１〜Ｌ３は、分割された永久磁石３２の回転軸方向Ｘの長さＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３（図３参照）と同じ長さに設定されている。そのため、本実施形態において、１つの被覆筒部は、回転軸方向Ｘにおいて同じ位置にあり、且つ、周方向に沿って配置された複数の永久磁石３２を被覆する。

各被覆筒部を、例えば、被覆筒部３３ｂ，３３ａ，３３ｃの順に回転子３０に装着することにより、被覆筒部が永久磁石３２の外周面上を移動する距離を、被覆筒３３全体として短くできる。例えば、被覆筒部３３ｂを回転軸方向Ｘの右側から挿入した場合、被覆筒部３３ｂの内周面は、回転子３０の中央の位置に達するまでの間、２つの永久磁石３２の角部３２１により長さＬＭ×２の分だけ削られる。また、被覆筒部３３ａを回転軸方向Ｘの左側から挿入した場合、被覆筒部３３ａの内周面は、回転子３０の左端の位置に達するまでの間、１つ永久磁石３２の角部３２１により長さＬＭの分だけ削られる。更に、被覆筒部３３ｃを回転軸方向Ｘの右側から挿入した場合、被覆筒部３３ｃの内周面は、回転子３０の右端の位置に達するまでの間、１つ永久磁石３２の角部３２１により長さＬＭの分だけ削られる。そのため、被覆筒３３の内周面において、永久磁石３２の角部３２１により削られる長さは、合計でＬＭ×４となる。

一方、ＬＭ１＋ＬＭ２＋ＬＭ３の長さを有する長寸の被覆筒を、回転軸方向Ｘの右側から挿入した場合、被覆筒の被覆筒部３３ａに相当する範囲の内周面は、回転子３０の左端の位置に達するまでの間、３つの永久磁石３２の角部３２１により長さＬＭ×３の分だけ削られる。また、被覆筒の被覆筒部３３ｂに相当する範囲の内周面は、回転子３０の中央の位置に達するまでの間、２つの永久磁石３２の角部３２１により長さＬＭ×２の分だけ削られる。更に、被覆筒の被覆筒部３３ｃに相当する範囲の内周面は、回転子３０の右端の位置に達するまでの間、１つの永久磁石３２の角部３２１により長さＬＭの分だけ削られる。そのため、長寸の被覆筒の内周面において、永久磁石３２の角部３２１により削られる長さは、合計でＬＭ×６となる。

したがって、本実施形態の分割された被覆筒３３（被覆筒部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）においては、挿入時に永久磁石３２の角部３２１により内周面が削られる長さを、ＬＭ１＋ＬＭ２＋ＬＭ３の長さを有する長寸の被覆筒に比べて２／３に低減できる。

以上説明したように、第１実施形態の回転子３０によれば、被覆筒３３が複数の被覆筒部に分割されているため、スキュー配置された複数の永久磁石３２の外周面に被覆筒部を装着した際に、被覆筒３３全体として、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部の内周面が削られる長さを低減できる。そのため、第１実施形態の回転子３０においては、被覆筒３３の強度が低下することを抑制できる。また、分割された被覆筒部において、回転子３０の外周面と内周面との間に生じる摩擦力は、長寸の被覆筒を回転子３０に挿入する場合に比べて小さくなるため、被覆筒部をより少ない力で回転子３０に挿入できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における被覆筒３３の構成について説明する。
図５Ａは、第２実施形態における被覆筒部３３ａの第１の構成を示す断面図である。図５Ａ及び後述する図５Ｂ、図５Ｃは、被覆筒部３３ａの回転軸線Ｓに沿った断面を示している。なお、第２実施形態では、被覆筒部の構成として、被覆筒部３３ａを例として説明するが、本実施形態の構成は、被覆筒部３３ｂ，３３ｃにも適用できる。

図５Ａに示すように、第１の構成の被覆筒部３３ａは、Ｘ方向の一方の側における内周面の端部にテーパー部Ｔ１を有する。テーパー部Ｔ１は、Ｘ方向の一方の側における内周面の端部において、被覆筒部３３ａの周方向に沿って設けられている。第１の構成の被覆筒部３３ａにおいて、テーパー部Ｔ１が設けられた側は、被覆筒部３３ａを回転子３０（図４参照）に装着する際の進行（挿入）方向となる。

上述した第１の構成の被覆筒部３３ａによれば、被覆筒部３３ａを回転子３０に挿入した際に、テーパー部Ｔ１が永久磁石３２の角部３２１に対して斜めに接触するため、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部３３ａの内周面が削られることを抑制できる。また、被覆筒部３３ａを回転子３０に挿入した際に、被覆筒部３３ａのＸ方向の一方の側の端部は、テーパー部Ｔ１により徐々に拡径されるため、被覆筒部３３ａを回転子３０に挿入する際の抵抗を小さくできる。

図５Ｂは、第２実施形態における被覆筒部３３ａの第２の構成を示す断面図である。
図５Ｂに示すように、第２の構成の被覆筒部３３ａは、Ｘ方向の一方の側における内周面の端部から、他方の側における内周面の端部までの間にテーパー部Ｔ２を有する。テーパー部Ｔ２は、Ｘ方向の一方の側における内周面の端部から、他方の側における内周面の端部までの間において、周方向に沿って設けられている。第２の構成の被覆筒部３３ａにおいて、テーパー部Ｔ２の内径が最大となる側は、被覆筒部３３ａを回転子３０（図４参照）に装着する際の進行（挿入）方向となる。

上述した第２の構成の被覆筒部３３ａによれば、被覆筒部３３ａを回転子３０に挿入した際に、テーパー部Ｔ２が永久磁石３２の角部３２１に対して斜めに接触するため、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部３３ａの内周面が削られることを抑制できる。また、第２の構成の被覆筒部３３ａにおいて、テーパー部Ｔ２の勾配比は、第１の構成のテーパー部Ｔ１よりも緩やかなため、被覆筒部３３ａを回転子３０に挿入する際の抵抗をより小さくできる。

図５Ｃは、第２実施形態における被覆筒部３３ａの第３の構成を示す断面図である。
図５Ｃに示すように、第３の構成の被覆筒部３３ａは、Ｘ方向の一方の端部から他方の端部に向けて徐々に内径が大きくなると共に外径も大きくなるように、構成されている。第３の構成の被覆筒部３３ａにおいて、Ｘ方向の一方の端部から他方の端部までの間には、テーパー部Ｔ３が形成されている。テーパー部Ｔ３は、Ｘ方向の一方の側における内周面の端部から、他方の側における内周面の端部までの間において、周方向に沿って設けられている。被覆筒部３３ａにおいて、テーパー部Ｔ３は、Ｘ方向の一方の端部から他方の端部にかけて厚さが均等となるように形成されている。なお、第３の構成の被覆筒部３３ａにおいて、テーパー部Ｔ３の内径が最大となる側は、被覆筒部３３ａを回転子３０（図２参照）に装着する際の進行（挿入）方向となる。

上述した第３の構成の被覆筒部３３ａにおいても、第２の構成の被覆筒部３３ａと同じ効果が得られる。また、第３の構成の被覆筒部３３ａにおいては、テーパー部Ｔ３となる被覆筒部３３ａの厚さが、Ｘ方向の一方の端部から他方の端部まで同じであるため、回転子３０の回転軸方向Ｘに沿って、永久磁石３２をより均一な収縮力で保持させることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の回転子３０Ａの構成について説明する。
図６は、第３実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ａを示す側面図である。図７は、被覆筒３３が装着された回転子３０Ａを示す側面図である。図６及び図７は、いずれも回転子３０Ａが回転軸３５（図１参照）に嵌合される前の状態を示している。なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。

第３実施形態の回転子３０Ａにおいて、各列の永久磁石３２は、図６に示すように、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。また、各列の永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対して配列方向Ｓ１に沿って配列されている。各列において、配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２は、回転軸方向Ｘと略直交する方向Ｓ２に沿って平行にずれて配置されている。すなわち、各永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対しては配列方向Ｓ１に沿って配列され、周方向においては、回転軸方向Ｘと略直交する方向Ｓ２に沿って平行にずれて配置されている。このように、本実施形態の構成においても、スキュー配置された各列の永久磁石３２には、図６に示すように、配列方向Ｓ１に沿って角部３２１が階段状に突出する。

第３実施形態の回転子３０Ａにおいて、被覆筒３３は、図７に示すように、第１実施形態と同じく回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。被覆筒３３となる被覆筒部３３ａ〜３３ｃの構成は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。

第３実施形態の回転子３０Ａにおいて、スキュー配置された各列の永久磁石３２には、配列方向Ｓ１に沿って角部３２１が階段状に突出している。しかし、本実施形態においても、被覆筒３３は、複数に分割されているので、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部の内周面が削られる長さを低減できる。そのため、第３実施形態の回転子３０Ａにおいては、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒３３の強度が低下することを抑制できる。また、分割された被覆筒部において、回転子３０Ａの外周面と内周面との間に生じる摩擦力は、長寸の被覆筒を回転子３０Ａに挿入する場合に比べて小さくなるため、被覆筒部をより少ない力で挿入できる。

なお、第３実施形態の回転子３０Ａには、被覆筒部３３ａ〜３３ｃの構成として、第２実施形態の構成（図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）を適用できる。また、第３実施形態の回転子３０Ａにおいて、配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２の短辺は、回転軸方向Ｘと略直交する方向と平行となるように構成されているが、これに制限されない。配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２の短辺を、配列方向Ｓ１と略直交する方向と平行となるように構成してもよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の回転子３０Ｂの構成について説明する。
図８は、第４実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｂを示す側面図である。図９は、被覆筒３３が装着された回転子３０Ｂを示す側面図である。図８及び図９は、いずれも回転子３０Ｂが回転軸３５（図１参照）に嵌合される前の状態を示している。なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。

第４実施形態の回転子３０Ｂにおいて、各列の永久磁石３２は、図８に示すように、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。また、各列の永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対して配列方向Ｓ１に沿って配列されている。各列において、配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２は、回転軸方向Ｘと略直交する方向Ｓ２に沿って平行にずれて配置されている。本実施形態において、配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２は、長辺同士が連続するように配置されている。
すなわち、各永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対しては配列方向Ｓ１に沿って配列され、周方向においては、回転軸方向Ｘと略直交する方向Ｓ２に沿って平行に且つ長辺同士が連続するように配置されている。

第４実施形態の回転子３０Ｂにおいて、被覆筒３３は、図９に示すように、第１実施形態と同じく回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。被覆筒３３となる被覆筒部３３ａ〜３３ｃの構成は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。

第４実施形態の回転子３０Ｂにおいて、各列の永久磁石３２を図８に示すようにスキュー配置した際に、１又は複数の永久磁石３２の位置が周方向にずれてしまう場合がある。その場合、回転子３０Ｂには、配列方向Ｓ１に沿って角部３２１（図６参照）が１つ又は複数突出するため、被覆筒部を挿入すると、被覆筒部の内周面は、突出した角部３２１により削られることになる。しかし、図９に示すように、被覆筒３３を３分割することにより、永久磁石３２に生じた角部３２１により被覆筒部の内周面が削られる長さを低減できるため、被覆筒３３の強度が低下することを抑制できる。

（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態における被覆筒３３Ｃの構成を示す断面図である。図１０は、回転子３０Ｃの回転軸線Ｓに沿った断面を示している。
第５実施形態の説明及び図面において、第１実施形態と同等の部材等には、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を適宜に省略する。

図１０に示すように、第５実施形態の回転子３０Ｃにおいて、永久磁石３２は、回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。また、被覆筒３３Ｃは、回転子３０の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。第５実施形態の回転子３０Ｃにおいて、永久磁石３２と被覆筒３３の分割数は、第１実施形態と同じである。

第５実施形態の回転子３０Ｃにおいて、回転軸方向Ｘの両端に配置された被覆筒部３３ａ，３３ｃの端部は、永久磁石３２よりも外側に突出している。回転軸方向Ｘにおいて、被覆筒部３３ａ，３３ｃの端部が永久磁石３２よりも外側に突出する長さＬ１０は、回転子３０Ｃの大きさにもよるが、例えば、１〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。ちなみに、長さＬ１０を大きくし過ぎると、風圧により被覆筒部３３ａ，３３ｃの端部がバタつきやすくなるため、被覆筒部を構成するＣＦＲＰの剥離が進行する場合がある。

第５実施形態の回転子３０Ｃによれば、被覆筒部３３ａ，３３ｃの端部が永久磁石３２よりも外側に突出しているため、回転軸方向Ｘの両端に配置された永久磁石３２の外側の端部に反りが生じていても、永久磁石３２をより確実にスリーブ３１に密着させることができる。これによれば、永久磁石３２とスリーブ３１との接触面積を確保できるので、両者間の摩擦力を増やすことができる。したがって、第５実施形態の構成によれば、回転子３０Ｃの回転中において、慣性力により永久磁石３２が周方向にずれることをより効果的に抑制できる。
また、第５実施形態の構成によれば、永久磁石３２が回転子３０Ｃの外側に露出しないため、回転子３０Ｃの回転により生じる遠心力により、永久磁石３１２が半径方向の外側へ脱落することを抑制できる。

なお、第５実施形態の回転子３０Ｃには、被覆筒部３３ａ〜３３ｃの構成として、第２実施形態の構成（図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）を適用できる。また、第５実施形態の回転子３０Ｃには、永久磁石３２の構成として、例えば、第３実施形態の構成（図６参照）を適用できる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態における被覆筒３３の構成について説明する。
図１１Ａは、第６実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｄの第１の構成を示す側面図である。図１１Ｂは、第６実施形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｄの第２の構成を示す側面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、いずれも回転子３０Ｄが回転軸３５（図１参照）に嵌合される前の状態を示している。以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。また、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、本実施形態の説明に不要な回転軸線Ｓ、配列方向Ｓ１等の図示を省略する。
第６実施形態では、永久磁石３２の配置として、第１実施形態（図３参照）を例として説明するが、永久磁石３２の配置は、例えば、第３実施形態（図６参照）と同じであってもよい。

図１１Ａに示すように、第６実施形態の第１の構成の回転子３０Ｄにおいて、永久磁石３２は、被覆筒部（例えば、図１に示す被覆筒部３３ａ〜３３ｃ）を永久磁石３２の外周側に装着する際に進行方向となる側の一つの角に、テーパー部Ｔ４を備えている。図１１Ａでは、回転子３０Ｄにおいて、回転軸方向Ｘの左側から右側へ向かう方向が被覆筒部の進行方向となる例を示している。テーパー部Ｔ４は、その部分に設けられた角部３２１が直線的に面取された形状を有する。なお、回転子３０Ｄにおいて、回転軸方向Ｘの右側から左側へ向かう方向が被覆筒部の進行方向となる場合、各永久磁石３２において、図１１Ａに示す位置とは反対側（対角線上の反対側）の角にテーパー部Ｔ４が設けられる。

第６実施形態の第１の構成によれば、被覆筒部（被覆筒３３）を回転子３０Ｄに挿入した際、永久磁石３２のテーパー部Ｔ４が被覆筒部の内周面に対して斜めに接触するため、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部の内周面が削られることを抑制できる。なお、図１１Ａに示す回転子３０Ｄにおいて、各永久磁石３２の４隅にテーパー部Ｔ４を備えた構成としてもよい。

図１１Ｂに示すように、第６実施形態の第２の構成の回転子３０Ｄにおいて、永久磁石３２は、被覆筒部（例えば、図１に示す被覆筒部３３ａ〜３３ｃ）を永久磁石３２の外周側に装着する際に進行方向となる側の辺及びこれと反対側の辺に、それぞれテーパー部Ｔ５を備えている。

第６実施形態の第２の構成によれば、被覆筒部（被覆筒３３）を回転子３０Ｄに挿入した際、永久磁石３２のテーパー部Ｔ５が被覆筒部の内周面に対して斜めに接触するため、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部の内周面が削られることを抑制できる。

また、第６実施形態の第２の構成によれば、回転子３０Ｄに対して、被覆筒部を回転軸方向Ｘのどちらの方向からも挿入することができるため、スリーブ３１に対して永久磁石３２を配置する方向を考慮する必要がない。したがって、第６実施形態の第２の構成によれば、回転子３０Ｄの生産性を向上させることができる。なお、図１１Ｂに示す回転子３０Ｄにおいて、永久磁石３２の四辺にテーパー部Ｔ５を備えた構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
図１２は、変形形態の永久磁石３２が配置された回転子３０Ｅの構成を示す側面図である。図１２は、回転子３０Ｅが回転軸３５（図１参照）に嵌合される前の状態を示している。以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。

本変形形態の回転子３０Ｅにおいて、各列の永久磁石３２は、図１２に示すように、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに沿って３分割されている。また、各列の永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対して配列方向Ｓ１に沿って配列されている。各列において、配列方向Ｓ１に隣接する永久磁石３２は、回転軸方向Ｘと略直交する方向Ｓ２に沿って交互に平行にずれて配置されている。このように、本変形形態において、各永久磁石３２は、スリーブ３１の回転軸方向Ｘに対しては配列方向Ｓ１に沿って配列され、周方向においては、回転軸方向Ｘと略直交する方向Ｓ２に沿って交互に平行にずれて配置されている。そのため、本変形形態において、各永久磁石３２は、部分的にスキュー配置された構成となる。したがって、各列の永久磁石３２には、図１２に示すように、配列方向Ｓ１に沿って角部３２１が階段状に突出する。

本変形形態においても、部分的にスキュー配置された各列の永久磁石３２には、配列方向Ｓ１に沿って角部３２１が階段状に突出する。しかし、被覆筒３３は、例えば、図４等に示すように、複数に分割されているので、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒部の内周面が削られる長さを低減できる。そのため、本変形形態の回転子３０Ｅにおいても、永久磁石３２の角部３２１により被覆筒３３の強度が低下することを抑制できる。また、分割された被覆筒部において、回転子３０Ｅの外周面と内周面との間に生じる摩擦力は、長寸の被覆筒を回転子３０Ｅに挿入する場合に比べて小さくなるため、被覆筒部をより少ない力で挿入できる。
なお、本変形形態の回転子３０Ｅには、被覆筒部３３ａ〜３３ｃの構成として、第２実施形態の構成（図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）を適用できる。

実施形態では、回転軸方向Ｘにおいて同じ位置にあり、且つ、周方向に沿って配置された複数の永久磁石３２を、１つの被覆筒部で被覆する例について示したが、これに限定されない。回転軸方向Ｘにおいて同じ位置にあり、且つ、周方向に沿って配置された複数の永久磁石３２を、２つ又は３つ以上の被覆筒部で被覆する構成としてもよい。
実施形態では、各列の永久磁石３２を、回転軸方向Ｘに沿って３分割する例を示したが、これに限定されない。永久磁石３２は、回転子３０の回転軸方向Ｘに沿って２分割されていてもよいし、４分割又は５分割以上の分割数で分割されていてもよい。

実施形態では、回転子３０を構成する回転部材として、スリーブ３１を例として説明したが、これに限定されない。回転軸３５の外周側にスリーブ３１を介さずに永久磁石３２を配置する構成において、回転部材は、回転軸３５であってもよい。
実施形態では、被覆筒３３を炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成した例について説明したが、これに限定されない。被覆筒３３は、先に例示した繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）により形成してもよいし、繊維強化プラスチックを主材とする複合部材により形成してもよい。

１：電動機、２０：固定子、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ：回転子、３１：スリーブ、３２：永久磁石、３３，３３Ｃ：被覆筒、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ：被覆筒部、３５：回転軸、Ｔ１〜Ｔ５：テーパー部

Claims (5)

1. １つの回転部材と、
   前記回転部材の周方向に沿って互いに間隔を空けて複数列が配置されると共に、前記回転部材の回転軸方向において複数に分割される永久磁石と、
   前記回転部材の回転軸方向において複数に分割され、前記永久磁石の外周面側を被覆する、繊維強化プラスチックにより形成される被覆筒と、を備え、
   各列における複数の前記永久磁石は、前記回転部材の回転軸方向に対して斜め方向に配列され、且つ、配列方向に隣接する前記永久磁石は、周方向にずれて配置され、前記回転部材の回転軸方向における一方の側の辺、これと反対側となる他方の側の辺及びこれら二辺と直交する二辺の四辺にそれぞれ前記被覆筒の内周面に対して斜めに接触するテーパー部を有する、
   回転子。
2. 分割される前記被覆筒は、内周面において、前記回転部材の回転軸方向の一方の端部に、テーパー部を有する、
   請求項１に記載の回転子。
3. 分割される前記被覆筒は、内周面において、前記回転部材の回転軸方向の一方の端部から反対側の他方の端部までの間に、テーパー部を有する、
   請求項１に記載の回転子。
4. 前記被覆筒の前記回転軸方向における少なくとも一方の端部は、前記永久磁石の前記回転軸方向における一方の端部よりも外側に突出する、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の回転子。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の回転子と、
   前記回転子の外周側に設けられる固定子と、
   を備える回転電機。

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