JP5920319B2 - ロータ固定構造および回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータ固定構造と、当該ロータ固定構造を有する回転電機に関する。

従来では、フェライトのような減磁に弱い磁石でも使用でき、且つ、従来モータと比較して製造を容易にすることを目的とするダブルステータ型モータに関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。このダブルステータ型モータは、回転軸に連結されて回転軸と一体に回転する環状のロータと、このロータの径方向内側に配置される内ステータと、ロータの径方向外側に配置される外ステータとを備える。

特開２０１３−０９０５３１号公報

特許文献１に記載のダブルステータ型モータを適用する場合において、限られたスペースの中でモータの出力を最大限発揮しようとすると、磁気回路的に結合しあうステータコア軸長端とロータコア軸長端を合わせるか、あるいはロータコア軸長端をＵ字状渡り部に若干伸ばしたほうが良くなる。しかしながら、ロータを構成するためにロータコアはリベット等の結合部材で固定するため、結合部材の頭部だけが出っ張った状態となる。内外ステータコアを保持しているプレートや内外渡りのＵ字コイル部は、その一部あるいは全体にわたり結合部材の頭部を逃がすように軸方向側へ出っ張るかたちになる。これらのことから、結果的にモータ軸長が長くなってしまう。

また、ロータを回転軸であるシャフトへ結合させるためのディスクは、線膨張による取付けのガタを無くすため、シャフトと同じ鉄鋼材料を用いるのが一般的である。しかしながら、ロータコアもこのディスクに固定されるためディスクを介して磁気漏れが発生するため、特性低下を招いてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的は軸方向長さを従来よりも短くできるロータ固定構造および回転電機を提供することである。第２の目的は、ディスクを介して発生する磁気漏れを抑制して、特性低下を防止できるロータ固定構造および回転電機を提供することである。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、固定用部材を用いてロータ（１５）を直接的または間接的にシャフト（８，１８）に固定するロータ固定構造において、前記ロータは、端部の第２穴径（Ｒ２）が前記端部以外の部位の第１穴径（Ｒ１）よりも大きく成形され、前記第１穴径に対応するとともに、前記第１穴径よりも大きな径で成形されて第２固定用部材（４，４４，４５，４６）を押さえ付けるフランジ部（３ａ）を含む第１固定用部材（３，３０，３１，３２）と、前記第２穴径に対応するとともに、前記第２穴径よりも大きな径で成形されて前記ロータの前記端部を押さえ付ける座面部（４ａ）と、段差状に成形されて前記ロータの前記端部以外の部位を押さえ付ける段差部（４ｂ）とを含む前記第２固定用部材とを有し、前記第１固定用部材の前記フランジ部は、前記第２固定用部材の前記段差部に面接触する状態で介在させて、前記ロータを直接的または間接的に前記シャフトに固定することを特徴とする。

この構成によれば、第１固定用部材は第２固定用部材を介在させてロータをシャフトに固定するので、第１固定用部材の端部（例えば頭部やフランジ部等）の一部または全部を第１穴径の部位（凹部）に収めることができる。ロータから突出する固定用部材の突出量を従来よりも抑制するので、軸方向長さを従来よりも短くできる。また、第２固定用部材を介して第１固定用部材で押さえるため、座面部の変形もなく安定した固定力を得ることができる。

第２の発明は、前記ロータと前記シャフトとの間に介在させ、前記第１固定用部材および前記第２固定用部材を用いて前記ロータを固定するディスク（５，１６，５１，５２，５３）を有し、固定に伴って前記ディスクの端部が前記ロータに備えられる磁石にオーバーラップする径方向の第２ラップ幅（ｘ，ｙ）は、前記磁石の径方向幅に対して１／２以下（すなわちｘ≦ｆ／２，ｙ≦ｈ／２）であることを特徴とする。

この構成によれば、ディスクの端部がロータの磁石とオーバーラップする部位（幅や面積等）を従来よりも抑制する。そのため、ディスクを介して発生する磁気漏れを抑制して、特性低下を防止できる。

第３の発明は、回転電機（ＭＧ）において、請求項１から１１のいずれか一項に記載のロータ固定構造を有することを特徴とする。

この構成によれば、軸方向長さを従来よりも短くできる回転電機や、ディスクを介して発生する磁気漏れを抑制して特性低下を防止できる回転電機を提供することができる。

なお「第１固定用部材」と「第２固定用部材」は、いずれもロータを固定する部材であれば、材料（材質を含む）や形状などを問わない。第１固定用部材と第２固定用部材は、別体に構成してもよく、一体に構成してもよい。「回転電機」は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。「ディスク」は、ロータとシャフトの間に介在させる部材であれば、材料（材質を含む）や形状などを問わない。

回転電機の第１構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの第１構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの第１構成例を模式的に示す平面図である。 ロータ固定構造の第１構成例を模式的に示す断面図である。 第２固定用部材と磁石のオーバーラップを説明する平面図である。 ディスクの第１構成例を模式的に示す断面図である。 ロータ固定構造の第２構成例を模式的に示す平面図である。 第２固定用部材の第２構成例を示す側面図である。 第２固定用部材と磁石のオーバーラップを説明する平面図である。 ロータ固定構造の第２構成例を模式的に示す断面図である。 ロータ固定構造の第３構成例を模式的に示す断面図である。 ロータ固定構造の第４構成例を模式的に示す断面図である。 ロータ固定構造の第５構成例を模式的に示す断面図である。 ロータ固定構造の第６構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの第２構成例を模式的に示す断面図である。 ディスクの第２構成例を模式的に示す断面図である。 ディスクの第３構成例を模式的に示す断面図である。 回転電機の第２構成例を模式的に示す断面図である。 回転電機の第３構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの第３構成例を模式的に示す断面図である。 ロータの第４構成例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。断面図では、見やすさを優先するため、説明に必要な要素についてハッチングする。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。許容誤差範囲には、製造許容誤差、設計許容誤差、実用上支障がない誤差などのような所定の許容範囲を含む。

本形態は図１〜図１７を参照しながら説明する。図１に示す回転電機ＭＧは、ダブルステータ型の回転電機である。当該回転電機ＭＧは、アウター側ステータ１３（固定子），インナー側ステータ１４（固定子），ロータ１５（回転子），シャフト１８（回転軸）などをケース１２（ハウジング）内に有する。

ケース１２は、コップ状のケース部材１２ａと、平板状のケース部材１２ｂで構成する。ケース部材１２ａ，１２ｂとシャフト１８の間には軸受１７（ベアリング）が介在され、シャフト１８は回転自在に支持される。

アウター側ステータ１３とインナー側ステータ１４は、それぞれケース部材１２ａの内壁面に固定される。固定方法は問わない。アウター側ステータ１３とインナー側ステータ１４に巻き回される巻線１１は、断面図で示すＵ字状に構成される。巻線１１のＵ字状底部（図１の左側）はロータ１５の先端部と対向する。ロータ１５は回転するので、巻線１１とロータ１５の間は少なからず隙間を必要とする。よって後述するように、ロータ１５の端面からの突出量を抑えることで、回転電機ＭＧの軸方向の長さが抑えられる。

ロータ１５は、ディスク１６を介してシャフト１８に固定される。ロータ１５はディスク１６に固定される。ロータ１５の構成例や固定方法については後述する（図２〜図１７を参照）。ディスク１６は、図示するように径方向と軸方向に沿ったＬ字状に成形され、シャフト１８に固定される。シャフト１８に対する固定方法は問わない。

図２と図３に示すロータ１５は、第１ロータコア１，第２ロータコア２，第１固定用部材３、第２固定用部材４などを有する。第１ロータコア１と第２ロータコア２は、図示するように一体成形してもよく、別体に成形して図示するような構成としてもよい。なお、第１ロータコア１と第２ロータコア２の構造体を以下では単に「ロータコア」と呼ぶ。

図２に示すように、第１ロータコア１は第１穴径Ｒ１の貫通穴１５ａを有する（図４を参照）。第２ロータコア２は第１穴径Ｒ１よりも大きく成形される第２穴径Ｒ２の貫通穴１５ｂを有する（すなわちＲ２＞Ｒ１；図４を参照）。貫通穴１５ａ，１５ｂ（固定用穴）は、座ぐり穴と貫通穴が一体になったような穴である。

ロータコアを構成する第１ロータコア１と第２ロータコア２は、いずれも単体や積層体等の形態を問わない。本形態では、一例として、図３に示すように磁性体によって円筒状に成形し、磁性体の一つである電磁鋼板（鉄鋼材料）を積層する積層体で成形する。円筒状に成形することによって、第１固定用部材３を通す貫通穴１５ａ，１５ｂは円周上に複数成形される。貫通穴１５ａ，１５ｂの数は任意に設定してよい。

ロータコアの外周部には、アウター側磁石６を収容するための収容部（貫通穴）が成形される（図５を参照）。ロータコアの内周部には、インナー側磁石７を収容するための収容部（凹部と爪部１ａ，２ａ）が成形される。すなわちインナー側磁石７を凹部に収容し、爪部１ａ，２ａを変形させて固定する（図５を参照）。

アウター側磁石６とインナー側磁石７の数（以下では単に「磁石数」と呼ぶ。）は、基本的に極対数でよいが、分割などを行って磁石数を増してもよい。図３に示す構成例では、第１固定用部材３を通す貫通穴１５ａ，１５ｂはアウター側磁石６とインナー側磁石７の間に設けるため、磁石数は貫通穴１５ａ，１５ｂの数と一致させている。図示しないが、磁石数は貫通穴１５ａ，１５ｂの数よりも多く設定してもよく、この場合には第１固定用部材３の固定工程を短縮できる。また、磁石数は貫通穴１５ａ，１５ｂの数よりも少なく設定してもよく、この場合には各磁石の収容工程を短縮できる。

第１固定用部材３は、少なくともフランジ部３ａを有する棒状部材である。第１固定用部材３は任意の材料で成形してよいが、磁束を流し易くするために磁性体で成形するとよい。図２に示すように、第１固定用部材３は第２固定用部材４を介在させて貫通穴１５ａ，１５ｂに通され、さらに貫通穴１５ａ，１５ｂと同軸で成形されるディスク５の貫通穴５ｈに通される。ディスク５は、図１に示すディスク１６の一構成例である。第１固定用部材３は、ロータ１５の先端部（図２の上端部）側にフランジ部３ａが成形され、ディスク５側は貫通穴５ｈに通した後にかしめられてカシメ部３ｂが成形される。こうしてロータ１５はディスク５を介して間接的にシャフト１８に固定される（図１を参照）。

第２固定用部材４は、磁性体で成形され、座面部４ａや段差部４ｂなどを有する。第２固定用部材４は任意の材料で成形してよいが、磁束を流し易くするために磁性体で成形するとよい。座面部４ａは「ツバ部」に相当し、第２ロータコア２やアウター側磁石６を押さえ付けて固定する部位である。座面部４ａと段差状に成形される段差部４ｂは、第１ロータコア１を押さえ付けて固定する部位である。段差部４ｂには貫通穴１５ｂの一部を構成する穴を有する。

図４と図５には、ロータ１５における各要素の配置例（寸法例）を示す。図４において、第２固定用部材４は、フランジ部３ａと第１ロータコア１の間に挟まれる部位の厚さを第１座面厚ａとし、第２ロータコア２を押さえる部位の厚さを第２座面厚ｂとする。第１固定用部材３は、フランジ部３ａの厚さを頭厚ｃとする。第１ロータコア１は、積層体の鋼板の厚さを第１板厚ｄとする。第２ロータコア２は、積層体の鋼板の厚さを第２板厚ｅとする。

図５において、アウター側磁石６は、径方向厚みをアウター側磁石径方向幅ｆとする。インナー側磁石７は、径方向厚みをインナー側磁石径方向幅ｈとする。第２固定用部材４の座面部４ａとアウター側磁石６とがオーバーラップする径方向幅をアウター側ラップ幅ｇとする。同じく座面部４ａとインナー側磁石７とがオーバーラップする径方向幅をインナー側ラップ幅ｉとする。アウター側ラップ幅ｇとインナー側ラップ幅ｉはそれぞれ「第１ラップ幅」に相当する。これらの定義を用いて、ロータ１５は下記に示す条件のうちで一以上の条件が成り立つように構成するとよい。

第１条件：ａ＞ｂ，ｄ
第１条件は、第１座面厚ａが第２座面厚ｂや第１板厚ｄよりも厚くする条件である。第２座面厚ｂを薄くすることで、軸方向のデッドスペースを小さくすることができる。また、第１座面厚ａを厚くすることで、座クツの発生を抑制することができる。

第２条件：ｃ＞ｂ
第２条件は、頭厚ｃが第２座面厚ｂよりも厚くする条件である。第１固定用部材３のフランジ部３ａは、第１ロータコア１および第２ロータコア２を押えて固定する。一方、第２固定用部材４の座面部４ａは第２ロータコア２のみを固定する。頭厚ｃを第２座面厚ｂよりも厚くすることで、フランジ部３ａの損傷を防止することができる。

第３条件：ｄ≒ｅ（ｄ＝ｅが望ましい）
第３条件は、鋼板の第１板厚ｄと第２板厚ｅをほぼ同じ厚さ（すなわち許容誤差範囲を含む厚さ）にする条件である。ロータコアの貫通穴１５ａ，１５ｂは、第１ロータコア１の部分が第１穴径Ｒ１であり、第２ロータコア２の部分が第２穴径Ｒ２であり、穴径が異なるのみである。ほぼ同じ厚さで成形することで、同一の成形型を共用することができ、一工程のプレス追加でロータコアを容易に成形することができる。

第４条件：α≒β（α＝βが望ましい；δ＝｜α−β｜）
第４条件は、第１固定用部材３（具体的にはフランジ部３ａ）の端面である第１軸方向端面位置αと、第２固定用部材４（具体的には座面部４ａ）の端面である第２軸方向端面位置βをほぼ同じ位置（すなわち許容誤差範囲を含む位置）にする条件である。具体的には、第１軸方向端面位置αと第２軸方向端面位置βは、所定の許容範囲δ内の段差に収める。所定の許容範囲δは任意に設定してよい。同一位置すなわち段差がない同一面（δ＝０）とするのが望ましい。第１固定用部材３と第２固定用部材４の端面をできるだけ揃えることで突出量を少なくし、軸方向のデッドスペースを小さくすることができる。

第５条件：ｇ≦ｆ／２
第５条件は、ロータ１５の軸中心から放射状に見たアウター側ラップ幅ｇがアウター側磁石径方向幅ｆの１／２以下にする条件である。アウター側磁石６から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第６条件：ｉ≦ｈ／２
第６条件は、ロータ１５の軸中心から放射状に見たインナー側ラップ幅ｉがインナー側磁石径方向幅ｈの１／２以下にする条件である。インナー側磁石７から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

図６に示すディスク５は、被固定部位５ａ，ディスク本体部５ｃ，貫通穴５ｄなどを有する。ディスク本体部５ｃはドーナツ状（円環状）に成形される平板状部位である。被固定部位５ａは、ディスク本体部５ｃの外周部に備えられ、ロータ１５を固定する平板状部位である。当該被固定部位５ａには、図２にも示す貫通穴５ｈを備える。貫通穴５ｄは、ディスク本体部５ｃの内周部に備えられ、二点鎖線で示すシャフト８に沿って成形される。ディスク５は任意の材料で成形してよいが、上述した第５条件や第６条件で示す磁気漏洩を防止するために非磁性体で成形するのが望ましい。

以上ではロータ１５の基本的な構成を説明したが、ロータ１５の構成要素に関する変形例について図６〜図１７を参照しながら説明する。

（第１変形例）
第１変形例は、図２〜図５に示す第２固定用部材４に代えて、図７〜図９に示す第２固定用部材４４を用いる。形状が異なる点を除けば、第２固定用部材４と同様である。当該第２固定用部材４４は、ロータ１５の２極以上の複数極にわたって長板状に成形する。図７に示す構成例の第２固定用部材４４は、複数極にわたってドーナツ状（円環状）に成形される平板状部材である。

図８に示す第２固定用部材４４は、本体部４４ａ，凹部４４ｂ，貫通穴４４ｃなどを有する。本体部４４ａは長板状部位である。凹部４４ｂは、第１固定用部材３（貫通穴１５ａ，１５ｂ）に応じた本体部４４ａの部位に成形され、第２ロータコア２の第２穴径Ｒ２部位に嵌る（図４に示す第２固定用部材４を第２固定用部材４４に読み替える）。貫通穴４４ｃは第１固定用部材３を通す穴であり、図２に示す貫通穴１５ｂの一部を構成する。

図９には、ロータ１５における第２固定用部材４４の配置例（寸法例）を示す。図９において、アウター側磁石６は、第２固定用部材４４とオーバーラップする径方向幅をアウター側ラップ幅ｋとする。アウター側ラップ幅ｋは「第２ラップ幅」に相当する。径方向におけるアウター側磁石６の断面積をアウター側磁石断面積ｔとし、第２固定用部材４４とオーバーラップする断面積をアウター側ラップ断面積ｕとする。アウター側磁石６に対して、第２固定用部材４４が外周側に存在しない幅（範囲）をアウター側非ラップ周方向幅ｐとし、第２固定用部材４４と内周側にオーバーラップする幅（範囲）をインナー側ラップ周方向幅ｑとする。

インナー側磁石７は、第２固定用部材４４とオーバーラップする径方向幅をインナー側ラップ幅ｎとする。インナー側ラップ幅ｎは「第２ラップ幅」に相当する。径方向におけるインナー側磁石７の断面積をインナー側磁石断面積ｖとし、第２固定用部材４４とオーバーラップする断面積をインナー側ラップ断面積ｗとする。インナー側磁石７に対して、第２固定用部材４４が内周側に存在しない幅（範囲）をインナー側非ラップ周方向幅ｒとし、第２固定用部材４４と外周側にオーバーラップする幅（範囲）をインナー側ラップ周方向幅ｓとする。これらの定義を用いて、ロータ１５は下記に示す条件のうちで一以上の条件が成り立つように構成するとよい。

第７条件：ｋ≦ｆ／２
第７条件は、ロータ１５の軸中心から放射状に見たアウター側ラップ幅ｋがアウター側磁石径方向幅ｆの１／２以下にする条件である。アウター側磁石６から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第８条件：ｎ≦ｈ／２
第８条件は、ロータ１５の軸中心から放射状に見たインナー側ラップ幅ｎがインナー側磁石径方向幅ｈの１／２以下にする条件である。インナー側磁石７から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第９条件：ｐ≒ｑ（ｐ＝ｑが望ましい）
第９条件は、アウター側磁石６についてアウター側非ラップ周方向幅ｐとインナー側ラップ周方向幅ｑをほぼ同じ幅（すなわち許容誤差範囲を含む幅）にする条件である。ただし、ロータ１５の軸中心からの半径に基づいて変化する幅は考慮しない。アウター側磁石６から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第１０条件：ｓ≒ｒ（ｓ＝ｒが望ましい）
第１０条件は、インナー側磁石７についてインナー側ラップ周方向幅ｓとインナー側非ラップ周方向幅ｒをほぼ同じ幅（すなわち許容誤差範囲を含む幅）にする条件である。ただし、ロータ１５の軸中心からの半径に基づいて変化する幅は考慮しない。インナー側磁石７から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第１１条件：ｕ≦ｔ／２
第１１条件は、アウター側磁石６についてアウター側ラップ断面積ｕをアウター側磁石断面積ｔの１／２以下にする条件である。アウター側磁石６から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第１２条件：ｗ≦ｖ／２
第１２条件は、インナー側磁石７についてインナー側ラップ断面積ｗをインナー側磁石断面積ｖの１／２以下にする条件である。アウター側磁石６から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

（第２変形例）
第２変形例は、図２〜図５に示す第１固定用部材３および第２固定用部材４に代えて、図１０に示す固定用部材３０を用いる。固定用部材３０は、第１固定用部材３と第２固定用部材４を一体化した部材である。固定用部材３０を用いることで部品点数を減らし、ロータ１５の固定工程を短縮することができる。

（第３変形例）
第３変形例は、図２〜図５に示す第２固定用部材４に代えて、図１１に示す第２固定用部材４５を用いる。第２固定用部材４５は、座面部４ａに相当するテーパ部４５ａや、段差部４ｂに相当する段差部４５ｂなどを有する。テーパ部４５ａは、ロータ１５（具体的には第２ロータコア２）の端面を基準として角度θだけ傾斜させる部位である。テーパ部４５ａの一部（図１１では左右の端部）は第２ロータコア２に接して押さえ付ける。段差部４５ｂは段差部４ｂと同様に第１ロータコア１を押さえ付ける。

段差部４５ｂが矢印Ｄ３方向に第１ロータコア１を押さえ付けると、段差部４５ｂで押さえ付けられない部位の第１ロータコア１が矢印Ｄ２方向に浮き上がろうとする力が働くものの、テーパ部４５ａが第２ロータコア２を介して矢印Ｄ１方向に押さえ付ける。また、テーパ部４５ａは角度θだけ傾斜させているので、スプリングバック力が作用して強い固定が可能となる。

（第４変形例）
第４変形例は、図１１に示す第１固定用部材３および第２固定用部材４５に代えて、図１２に示す固定用部材３１を用いる。固定用部材３１は、第１固定用部材３と第２固定用部材４５を一体化した部材である。当該固定用部材３１は、テーパ部４５ａに相当するテーパ部３１ａや、段差部４５ｂに相当する段差部３１ｂなどを有する。固定用部材３１を用いることで部品点数を減らし、ロータ１５の固定工程を短縮することができる。さらに上述した第３変形例と同様の作用効果を得ることができる。

（第５変形例）
第５変形例は、図２〜図５に示す第２固定用部材４に代えて、図１３に示す第２固定用部材４６を用いる。第２固定用部材４６は、座面部４ａに相当する座面部４６ａや、段差部４ｂに相当する段差部４６ｃなどを有する。座面部４６ａは、ロータ１５（具体的には第２ロータコア２）の端面に接する部位と、当該端面に接しないように凹ませて成形される凹状部位４６ｂとを有する。座面部４６ａの一部（図１１では左右の端部）は第２ロータコア２に接して押さえ付ける。段差部４６ｃは段差部４ｂと同様に第１ロータコア１を押さえ付ける。座面部４６ａは、凹状部位４６ｂによって図１１に示すテーパ部４５ａと同様のスプリングバック力が作用するので、強い固定が可能となる。

（第６変形例）
第６変形例は、図１３に示す第１固定用部材３および第２固定用部材４６に代えて、図１４に示す固定用部材３２を用いる。固定用部材３２は、第１固定用部材３と第２固定用部材４６を一体化した部材である。当該固定用部材３２は、座面部４６ａに相当する座面部３２ａや、段差部４６ｃに相当する段差部３２ｃなどを有する。座面部３２ａには、凹状部位４６ｂに相当する凹状部位３２ｂを有する。固定用部材３２を用いることで部品点数を減らし、ロータ１５の固定工程を短縮することができる。さらに上述した第５変形例と同様の作用効果を得ることができる。

（第７変形例）
第７変形例は、図２，図６に示すディスク５に代えて、図１５に示すディスク５１を用いる。図１に示すディスク１６に相当するディスク５１は、被固定部位５ａ，凹部５ｂ，ディスク本体部５ｃなどを有する。凹部５ｂは、被固定部位５ａについて第１固定用部材３側に向かって凹ませた部位である。

アウター側磁石６と被固定部位５ａとがオーバーラップする径方向幅をアウター側ラップ幅ｘとする。インナー側磁石７と被固定部位５ａとがオーバーラップする径方向幅をインナー側ラップ幅ｙとする。これらの定義を用いて、ロータ１５およびディスク５１は下記に示す条件のうちで一以上の条件が成り立つように構成するとよい。

第１３条件：ｘ≦ｆ／２
第１３条件は、ロータ１５の軸中心から放射状に見たアウター側ラップ幅ｘがアウター側磁石径方向幅ｆの１／２以下にする条件である。アウター側磁石６から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

第１４条件：ｙ≦ｈ／２
第１４条件は、ロータ１５の軸中心から放射状に見たインナー側ラップ幅ｙがインナー側磁石径方向幅ｈの１／２以下にする条件である。インナー側磁石７から座面部４ａを経て漏洩する磁気漏洩が抑えられるので、性能低下を抑制することができる。

（第８変形例）
第８変形例は、図２，図６に示すディスク５に代えて、図１６に示すディスク５２を用いる。図１に示すディスク１６に相当するディスク５２は、被固定部位５ａ，ディスク本体部５ｃ，被インロー部５ｅなどを有する。被インロー部５ｅは、ディスク本体部５ｃのシャフト８側に設けられ、シャフト８のインロー部８ａを嵌め合わせる。被インロー部５ｅをシャフト８と同じ材料で成形することによって、インロー部８ａの取り付けた後に線膨張が生じてもガタつきがなくなる。

（第９変形例）
第９変形例は、図２，図６に示すディスク５に代えて、図１７に示すディスク５３を用いる。図１に示すディスク１６に相当するディスク５３は、被固定部位５ａやディスク本体部５ｃなどを有する。ディスク５と相違するのは、被固定部位５ａとディスク本体部５ｃが直線状になるように成形する点である。アウター側磁石６やインナー側磁石７について軸方向（図面上下方向）に長くすることができるので、磁力を高めることができる。

（他の変形例）
第１変形例の第２固定用部材４４，第２変形例の固定用部材３０，第３変形例の第２固定用部材４５，第４変形例の固定用部材３１，第５変形例の第２固定用部材４６，第６変形例の固定用部材３２，第７変形例のディスク５１，第８変形例のディスク５２，第９変形例のディスク５３は、二以上を任意に組み合わせて適用してもよい。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、アウター側ステータ１３とインナー側ステータ１４に巻き回されるＵ字状の巻線１１を適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１８に示すようにステータごとに巻線をする構成としてもよい。図１８の構成例では、アウター側ステータ１３には巻線１３ａを巻き回し、インナー側ステータ１４には巻線１４ａを巻き回す。巻線の構成が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、ディスク１６とシャフト１８を別体に成形し、ディスク１６をシャフト１８に固定する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、図１９に示すように、ディスク部位１８ａを有するシャフト１８を適用してもよい。ディスク部位１８ａはディスク１６に相当する。言い換えると、図１９に示すシャフト１８は、図１に示すディスク１６とシャフト１８を一体成形したものであり、ロータ１５を直接的に固定する形態となる。別体に成形して固定するか、一体成形するかの相違に過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、ロータ１５をディスク５（１６）に固定する際、第１固定用部材３を貫通穴１５ａ，５ｈに通した後にかしめてカシメ部３ｂを成形する構成とした（図２，図６を参照）。この形態に代えて、第１固定用部材３を貫通穴１５ａ，５ｈに通した後、図２０に示すように接合部３ｃを成形する構成としてもよく、図２１に示すように締結部３ｄ，３ｅを成形する構成としてもよい。固定方法が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

図２０に示す接合部３ｃは、ディスク５と第１固定用部材３とを接合した部位である。接合は、例えばレーザー光線のエネルギーを利用して行うレーザー溶接、アークを発生させて溶接するアーク溶接などが該当する。

図２１に示す締結部３ｄ，３ｅは、第１固定用部材３をネジ付きボルトで成形し、ディスク５に備えるネジ穴３ｄにねじ込んで締結する形態や、ナット３ｅと締結する形態、ネジ穴３ｄにねじ込むとともにナット３ｅと締結する形態などが該当する。

図示しないが、ロータ１５をディスク５（１６）に固定する際、カシメ部３ｂ，接合部３ｃおよび締結部３ｄ，３ｅのうちで、二以上の固定方法を任意に組み合わせて固定してもよい。固定方法は、ディスク５側に適用してもよく、フランジ部３ａ側に適用してもよく、ディスク５側とフランジ部３ａ側の双方に適用してもよい。二以上の固定方法を適用することにより、軸方向長さを従来よりも短くでき、ディスク５（１６）に対するロータ１５の固定をより強固に行える。

上述した実施の形態では、インナー側磁石７をロータコア（第１ロータコア１および第２ロータコア２）に成形される凹部に収容し、爪部１ａ，２ａを変形させて固定する構成とした（図５を参照）。この形態に代えて、インナー側磁石７と爪部１ａ，２ａとの間に板状部材を介在させて上記ロータコアの凹部に収容する構成としてもよい。この場合には、爪部１ａ，２ａを変形させてもよく、変形させなくてもよい。

上述した実施の形態では、ケース１２は、コップ状のケース部材１２ａと、平板状のケース部材１２ｂで構成した（図１を参照）。この形態に代えて、ケース部材１２ａをコップ状以外の形状で成形してもよく、ケース部材１２ｂを平板状以外の形状で成形してもよい。すなわち、ケース部材１２ａとケース部材１２ｂは、アウター側ステータ１３，インナー側ステータ１４，ロータ１５，シャフト１８などを収容できれば、どのような形状で構成してもよい。ケース１２の構造が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態の効果〕
上述した実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）ロータ固定構造において、ロータ１５は、一方または双方の端部の第２穴径Ｒ２が端部以外の部位の第１穴径Ｒ１よりも大きく成形され、第１穴径Ｒ１に対応する第１固定用部材３と、第２穴径Ｒ２に対応する第２固定用部材４とを有し、第１固定用部材３は第２固定用部材４（４４）を介在させて、ロータ１５を直接的または間接的にシャフト１８に固定する構成とした（図１〜図１７を参照）。この構成によれば、第１固定用部材３（３０，３１，３２）は第２固定用部材４（４４，４５，４６）を介在させて、ロータ１５をシャフト１８（８）に固定するので、第１固定用部材３（３０，３１，３２）の端部（フランジ部３ａや頭部等）の一部または全部を第１穴径Ｒ１の部位（凹部）に収めることができる。ロータ１５から突出する固定用部材の突出量を従来よりも抑制することができるので、軸方向長さを従来よりも短くできる。Ｕ字状の巻線１１がある場合にはＵ字状底部（図１の左側）の逃がしを少なくすることができ、軸方向長さを従来よりも短くできる。

（２）ロータ１５は、第１穴径Ｒ１に対応する第１ロータコア１と、第２穴径Ｒ２に対応する第２ロータコア２とを有する構成とした（図４を参照）。この構成によれば、２種類の穴径を有するロータコアを組み合わせるだけでよいので、製造が容易に行える。

（３）第１固定用部材３は、第１穴径Ｒ１よりも大きな径で成形されて第２固定用部材４を押さえ付けるフランジ部３ａを有し、第２固定用部材４は、第２穴径Ｒ２よりも大きな径で成形されてロータ１５を押さえ付ける座面部４ａを有し、フランジ部３ａの厚み（頭厚ｃ）は、座面部４ａの厚み（第２座面厚ｂ）よりも大きくする構成とした（第２条件；図４を参照）。この構成によれば、薄い電磁鋼板などで成形されるロータコアよりも厚い座面部４ａを有する第２固定用部材４を介して第１固定用部材３で押さえるため、座面部４ａの変形もなく安定した固定力を得ることができる。

（４）第２固定用部材４４は、ロータ１５の２極以上にわたって長板状に成形される構成とした（図７，図８を参照）。図示しないが、第２固定用部材４４をロータ１５の全極にわたってドーナツ状に成形してもよい。これらの構成によれば、第２固定用部材４４自体がロータコアの磁気回路として働くので、出力アップに寄与する。

（５）第１固定用部材３の先端面（第１軸方向端面位置α）と第２固定用部材４の先端面（第２軸方向端面位置β）は、同一面、または、所定の許容範囲δ内の段差がある構成とした（図４を参照）。この構成によれば、第１固定用部材３と第２固定用部材４の端面をできるだけ揃えることで突出量を少なくし、軸方向のデッドスペースを小さくすることができる。

（６）第１固定用部材３および第２固定用部材４は、磁性材で構成される構成とした。この構成によれば、第１固定用部材３や第２固定用部材４が磁路を構成する部品として作用するので、性能アップに寄与する。

（７）第２固定用部材４の座面部４ａは、ロータ１５の端面に対して所定の角度を持たせたテーパ部３１ａ，４５ａ（テーパ）、および、ロータ１５の端面と接触する凹状部位３２ｂ，４６ｂのうちで、一方または双方を有する構成とした（図１１〜図１４を参照）。この構成によれば、テーパ部３１ａ，４５ａや凹状部位３２ｂ，４６ｂによってスプリング効果を持たせるので、第２固定用部材４で第２ロータコア２を安定して押さえることたできる。機械強度が弱い磁石（６，７）も押し潰される恐れがない。

（８）押さえ付けに伴って座面部４ａがロータ１５に備えられる磁石にオーバーラップする径方向の第１ラップ幅（ｇ，ｉ）は、磁石の径方向幅（ｆ，ｈ）に対して１／２以下（すなわちｇ≦ｆ／２，ｉ≦ｈ／２）である構成とした（第５条件，第６条件；図５を参照）。この構成によれば、座面部４ａがロータ１５の磁石（６，７）とオーバーラップする部位（幅や面積等）を従来よりも抑制する。そのため、座面部４ａを介して発生する磁気漏れを抑制して、特性低下を防止できる。

（９）ロータ１５とシャフト１８との間に介在させ、第１固定用部材３および第２固定用部材４を用いてロータ１５を固定するディスク１６（５，５１，５２，５３）を有し、固定に伴ってディスク１６（５，５１，５２，５３）の端部がロータ１５に備えられる磁石（６，７）にオーバーラップする径方向の第２ラップ幅（ｋ，ｎ）は、磁石の径方向幅（ｆ，ｈ）に対して１／２以下（すなわちｋ≦ｆ／２，ｎ≦ｈ／２）である構成とした（第７条件，第８条件；図９を参照）。この構成によれば、ディスク１６（５，５１，５２，５３）の端部がロータ１５の磁石（６，７）とオーバーラップする部位（幅や面積等）を従来よりも抑制する。そのため、ディスク１６（５，５１，５２，５３）を介して発生する磁気漏れを抑制して、特性低下を防止できる。

（１０）第１固定用部材３は、シャフト１８またはディスク１６（５，５１，５２，５３）に対して、カシメ部３ｂ（カシメ）、接合部３ｃ（接合）、締結部３ｄ（締結）のうち一以上を用いて固定される構成とした（図２，図６，図１５〜図１７，図２０，図２１を参照）。この構成によれば、シャフト１８またはディスク１６に対するロータ１５の固定を強固に行うことができる。

（１１）第１固定用部材３と第２固定用部材４とは、固定用部材３０，３１，３２のように一体成形される構成とした（図１０，図１２，図１４を参照）。この構成によれば、部品点数を減らすとともに、第１固定用部材３や第２固定用部材４による効果を得ることができる。

（１２）回転電機ＭＧは、図２〜図１７，図２０，図２１に記載のロータ固定構造を有する構成とした。この構成によれば、軸方向長さを従来よりも短くできる回転電機ＭＧや、ディスク１６（５，５１，５２，５３）を介して発生する磁気漏れを抑制して特性低下を防止できる回転電機ＭＧを提供することができる。

１ 第１ロータコア
２ 第２ロータコア
３ 第１固定用部材
４（４４，４５，４６） 第２固定用部材
５（５１，５２，５３） ディスク
６ アウター側磁石（磁石）
７ インナー側磁石（磁石）
８（１６） シャフト（軸部材）
３０，３１，３２ 固定用部材
ＭＧ 回転電機

Claims (12)

1. 固定用部材を用いてロータ（１５）を直接的または間接的にシャフト（８，１８）に固定するロータ固定構造において、
   前記ロータは、端部の第２穴径（Ｒ２）が前記端部以外の部位の第１穴径（Ｒ１）よりも大きく成形され、
   前記第１穴径に対応するとともに、前記第１穴径よりも大きな径で成形されて第２固定用部材（４，４４，４５，４６）を押さえ付けるフランジ部（３ａ）を含む第１固定用部材（３，３０，３１，３２）と、
   前記第２穴径に対応するとともに、前記第２穴径よりも大きな径で成形されて前記ロータの前記端部を押さえ付ける座面部（４ａ）と、段差状に成形されて前記ロータの前記端部以外の部位を押さえ付ける段差部（４ｂ）とを含む前記第２固定用部材とを有し、
   前記第１固定用部材の前記フランジ部は、前記第２固定用部材の前記段差部に面接触する状態で介在させて、前記ロータを直接的または間接的に前記シャフトに固定することを特徴とするロータ固定構造。
2. 前記ロータは、前記第１穴径に対応する第１ロータコア（１）と、前記第２穴径に対応する第２ロータコア（２）とを有することを特徴とする請求項１に記載のロータ固定構造。
3. 前記フランジ部の厚み（ｃ）は、前記座面部の厚み（ｂ）よりも大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ固定構造。
4. 前記第２固定用部材（４４）は、前記ロータの２極以上にわたって長板状に成形されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
5. 前記第１固定用部材の先端面（α）と前記第２固定用部材の先端面（β）は、同一面、または、製造許容誤差、設計許容誤差、実用上支障がない誤差のいずれかを含む所定の許容範囲内の段差があることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
6. 前記第１固定用部材および前記第２固定用部材は、磁性材で構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
7. 前記第２固定用部材（４５，４６）の前記座面部は、前記ロータの端面に対して所定の角度（θ）を持たせたテーパ（４５ａ）、および、前記ロータの端面と接触する凹状部位（３２ｂ，４６ｂ）のうちで、一方または双方を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
8. 押さえ付けに伴って前記座面部が前記ロータに備えられる磁石にオーバーラップする径方向の第１ラップ幅（ｇ，ｉ）は、前記磁石の径方向幅（ｆ，ｈ）に対して１／２以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
9. 前記ロータと前記シャフトとの間に介在させ、前記第１固定用部材および前記第２固定用部材を用いて前記ロータを固定するディスク（５，１６，５１，５２，５３）を有し、
   固定に伴って前記ディスクの端部が前記ロータに備えられる磁石にオーバーラップする径方向の第２ラップ幅（ｘ，ｙ）は、前記磁石の径方向幅に対して１／２以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
10. 前記第１固定用部材は、前記シャフトまたは前記ディスクに対して、カシメ（３ｂ）、接合（３ｃ）、締結（３ｄ，３ｅ）のうち一以上を用いて固定されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
11. 前記第２ロータコアは電磁鋼板を積層した積層体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のロータ固定構造。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のロータ固定構造を有することを特徴とする回転電機（ＭＧ）。

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