JP2002136008A - 永久磁石形同期電動機のロータ - Google Patents
永久磁石形同期電動機のロータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高速回転時、ロータスロットの角部における遠
心力による応力集中を緩和しロータコアの強度を維持で
きる永久磁石形同期電動機のロータを提供する。 【解決手段】電機子１の内側に配置した積層電磁鋼板よ
りなるロータコア５１が、両翼部に設けた抜き穴５８、
５９と、抜き穴５８、５９間に、ロータコア５１の中央
部を切り残して２分割してなる矩形のロータスロット５
２、５３と、ロータスロット５２、５３内に嵌合した界
磁永久磁石６Ａ、６Ｂと、界磁永久磁石６Ａ、６Ｂの上
面に形成した突極部５４と、ロータスロット５２、５３
間に突極部５４とロータコア５１を繋ぐブリッジ５５よ
り構成された永久磁石形同期電動機のロータにおいて、
各々のロータスロット５２、５３はブリッジ５５側にお
ける端部の中央近傍とスロットの底に位置する角部５２
Ｂ、５３Ｂとの間にブリッジ５５側に向かって突出した
段差５２Ｅ、５３Ｅを設けたものである。
心力による応力集中を緩和しロータコアの強度を維持で
きる永久磁石形同期電動機のロータを提供する。 【解決手段】電機子１の内側に配置した積層電磁鋼板よ
りなるロータコア５１が、両翼部に設けた抜き穴５８、
５９と、抜き穴５８、５９間に、ロータコア５１の中央
部を切り残して２分割してなる矩形のロータスロット５
２、５３と、ロータスロット５２、５３内に嵌合した界
磁永久磁石６Ａ、６Ｂと、界磁永久磁石６Ａ、６Ｂの上
面に形成した突極部５４と、ロータスロット５２、５３
間に突極部５４とロータコア５１を繋ぐブリッジ５５よ
り構成された永久磁石形同期電動機のロータにおいて、
各々のロータスロット５２、５３はブリッジ５５側にお
ける端部の中央近傍とスロットの底に位置する角部５２
Ｂ、５３Ｂとの間にブリッジ５５側に向かって突出した
段差５２Ｅ、５３Ｅを設けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石形同期電
動機のロータに関し、特に、高速回転に耐え得るように
設計されたロータコアの内部に永久磁石を備えたロータ
構造に関する。
動機のロータに関し、特に、高速回転に耐え得るように
設計されたロータコアの内部に永久磁石を備えたロータ
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロータコアの内部に永久磁石を備
えた永久磁石形同期電動機のロータは図３に示すように
なっている。図３は、第１の従来技術を示す永久磁石形
同期電動機の断面図であって、便宜上、実際のロータ、
ステ-―タを４分の１にカットしたもので説明する。図
において、１は電機子、２はステータスロット、３は巻
線、４は回転軸、５はロータ、５１はロータコア、５１
Ａは軸穴、５２、５３はロータスロット、５２Ａ、５２
Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ
は角部、５４は突極部、５５はブリッジ、５６、５７は
薄肉部、５８、５９は抜き穴、６Ａ、６Ｂは永久磁石で
ある。積層電磁鋼板よりなるコアに形成したステータス
ロット２内に多相・多極の巻線３を巻装して成る電機子
１の内径に、空隙を介して積層電磁鋼板よりなるロータ
コア５１を設けてある。このロータコア５１の両翼部に
漏洩磁束を防止するための抜き穴５８、５９を設けてあ
る。また、抜き穴５８、５９の間にロータコア５１の中
央部を切り残すように左右に２分割されると共に、極ピ
ッチより僅かに狭い幅の矩形のロータスロット５２、５
３を設けて、ロータスロット５２、５３内に一対の矩形
の界磁永久磁石６Ａ、６Ｂを嵌合し、界磁永久磁石６
Ａ、６Ｂの上面を突極部５４として構成してある。な
お、界磁永久磁石６Ａ、６Ｂは、ロータスロット５２、
５３の厚さと幅が等しい、おのおのが同極となるように
径方向に着磁したものとなっている。さらに、ロータス
ロット５２、５３間には、突極部５４とロータスロット
５２、５３を繋ぐように形成し、永久磁石６Ａ、６Ｂの
間の極を分割するブリッジ５５を設けると共に、永久磁
石６Ａと抜き穴５８の間並びに永久磁石６Ｂと抜き穴５
９の間にそれぞれ薄肉部５６、５７を設け、フリッジ５
５、薄肉部５６、５７の幅は、機械的な強度を保ち、か
つ、電磁気的に磁路が飽和するような値にしてある。
えた永久磁石形同期電動機のロータは図３に示すように
なっている。図３は、第１の従来技術を示す永久磁石形
同期電動機の断面図であって、便宜上、実際のロータ、
ステ-―タを４分の１にカットしたもので説明する。図
において、１は電機子、２はステータスロット、３は巻
線、４は回転軸、５はロータ、５１はロータコア、５１
Ａは軸穴、５２、５３はロータスロット、５２Ａ、５２
Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ
は角部、５４は突極部、５５はブリッジ、５６、５７は
薄肉部、５８、５９は抜き穴、６Ａ、６Ｂは永久磁石で
ある。積層電磁鋼板よりなるコアに形成したステータス
ロット２内に多相・多極の巻線３を巻装して成る電機子
１の内径に、空隙を介して積層電磁鋼板よりなるロータ
コア５１を設けてある。このロータコア５１の両翼部に
漏洩磁束を防止するための抜き穴５８、５９を設けてあ
る。また、抜き穴５８、５９の間にロータコア５１の中
央部を切り残すように左右に２分割されると共に、極ピ
ッチより僅かに狭い幅の矩形のロータスロット５２、５
３を設けて、ロータスロット５２、５３内に一対の矩形
の界磁永久磁石６Ａ、６Ｂを嵌合し、界磁永久磁石６
Ａ、６Ｂの上面を突極部５４として構成してある。な
お、界磁永久磁石６Ａ、６Ｂは、ロータスロット５２、
５３の厚さと幅が等しい、おのおのが同極となるように
径方向に着磁したものとなっている。さらに、ロータス
ロット５２、５３間には、突極部５４とロータスロット
５２、５３を繋ぐように形成し、永久磁石６Ａ、６Ｂの
間の極を分割するブリッジ５５を設けると共に、永久磁
石６Ａと抜き穴５８の間並びに永久磁石６Ｂと抜き穴５
９の間にそれぞれ薄肉部５６、５７を設け、フリッジ５
５、薄肉部５６、５７の幅は、機械的な強度を保ち、か
つ、電磁気的に磁路が飽和するような値にしてある。
【０００３】従来技術では、ロータコア５１のロータス
ロット５２、５３間にブリッジ５５が存在し、あるいは
薄肉部５６、５７が存在することにより、ロータスロッ
ト５２、５３のブリッジ５５側に角部５２Ａ、５２Ｂ、
５３Ａ、５３Ｂ、薄肉部５６側に５２Ｃ、５２Ｄ、薄肉
部５７側に５３Ｃ、５３Ｄも存在する。特に、軸穴５１
Ａと回転軸４の嵌合部分の影響によりにこれらの角部で
応力集中が現れるが、この点を考慮してロータ５を高速
回転させるために、軸穴５１Ａと回転軸４の嵌合部分に
おける締まりばめの締め代は、回転による軸穴５１Ａの
径方向の膨張から回転による回転軸４の径方向の膨張を
差し引いた分の長さ寸法以上が最低限必要であり、ロー
タの高速回転を達成しようとする場合、軸穴５１Ａと回
転軸４の締まりばめの締め代を大きく取る必要がある。
ロット５２、５３間にブリッジ５５が存在し、あるいは
薄肉部５６、５７が存在することにより、ロータスロッ
ト５２、５３のブリッジ５５側に角部５２Ａ、５２Ｂ、
５３Ａ、５３Ｂ、薄肉部５６側に５２Ｃ、５２Ｄ、薄肉
部５７側に５３Ｃ、５３Ｄも存在する。特に、軸穴５１
Ａと回転軸４の嵌合部分の影響によりにこれらの角部で
応力集中が現れるが、この点を考慮してロータ５を高速
回転させるために、軸穴５１Ａと回転軸４の嵌合部分に
おける締まりばめの締め代は、回転による軸穴５１Ａの
径方向の膨張から回転による回転軸４の径方向の膨張を
差し引いた分の長さ寸法以上が最低限必要であり、ロー
タの高速回転を達成しようとする場合、軸穴５１Ａと回
転軸４の締まりばめの締め代を大きく取る必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、第１の従来
技術では、角部５２Ｂ、５３Ｂにおいて、軸穴５１Ａと
回転軸４の締まりばめの嵌合の影響により、特に角部５
２Ｂ、５３Ｂの応力集中が大きく現れることから、角部
５２Ｂ、５３Ｂの形状が軸穴５と回転軸６の締まりばめ
の締め代を決定する際の制限となり、ひいてはロータ５
の回転速度への制限となるという問題があった。また、
角部５２Ｃ、５３Ｃについても前記角部５２Ｂ、５３Ｂ
と同じ問題があった。
技術では、角部５２Ｂ、５３Ｂにおいて、軸穴５１Ａと
回転軸４の締まりばめの嵌合の影響により、特に角部５
２Ｂ、５３Ｂの応力集中が大きく現れることから、角部
５２Ｂ、５３Ｂの形状が軸穴５と回転軸６の締まりばめ
の締め代を決定する際の制限となり、ひいてはロータ５
の回転速度への制限となるという問題があった。また、
角部５２Ｃ、５３Ｃについても前記角部５２Ｂ、５３Ｂ
と同じ問題があった。
【０００５】上記の第１の従来技術の問題を解消するた
め、他の永久磁石形同期電動機のロータが提案されてい
る。図４は、第２の従来技術を示す永久磁石形同期電動
機であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のロ
ータスロットの逃げ部の位置を説明した拡大図である。
図３と同様にロータ、ステ-―タを４分の１にカットし
たものである。図において、第２の従来技術は、第１の
従来技術で問題となった軸穴５１Ａと回転軸４の締まり
ばめの嵌合の影響により現れる角部の応力集中を軽減す
るため、ロータスロット５２および５３の角部５２Ｂ、
５２Ｄ、５３Ｂ、５３Ｄに、軸穴５１Ａ側に向かって一
定の半径で半円形にえぐるような形状をした逃げ部５２
Ｌ、５２Ｎ、５３Ｌ、５３Ｎを形成すると共に、他方の
角部５２Ａ、５２Ｃ、５３Ａ、５３Ｃに、突極部５４側
に向かって同じく半円形にえぐるような形状をした逃げ
部５２Ｋ、５２Ｍ、５３Ｋ、５３Ｍを形成したものであ
る。しかしながら、このような構成でも軸穴５１Ａに近
い角部５２Ｂ、５３Ｂは軸穴５１Ａと回転軸４の締まり
ばめの嵌合の影響による応力集中が特に大きく現れるこ
とから、前記逃げ部５２Ｌ、５２Ｎ、５３Ｌ、５３Ｎの
半径をそれぞれ軸穴側に大きくするにも寸法的に制約が
あった。本発明は、上記課題を解決するためになされた
ものであり、高速回転時、ロータスロットの角部におけ
る遠心力による応力集中を緩和しロータコアの強度を維
持できる永久磁石形同期電動機のロータを提供すること
を目的とする。
め、他の永久磁石形同期電動機のロータが提案されてい
る。図４は、第２の従来技術を示す永久磁石形同期電動
機であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のロ
ータスロットの逃げ部の位置を説明した拡大図である。
図３と同様にロータ、ステ-―タを４分の１にカットし
たものである。図において、第２の従来技術は、第１の
従来技術で問題となった軸穴５１Ａと回転軸４の締まり
ばめの嵌合の影響により現れる角部の応力集中を軽減す
るため、ロータスロット５２および５３の角部５２Ｂ、
５２Ｄ、５３Ｂ、５３Ｄに、軸穴５１Ａ側に向かって一
定の半径で半円形にえぐるような形状をした逃げ部５２
Ｌ、５２Ｎ、５３Ｌ、５３Ｎを形成すると共に、他方の
角部５２Ａ、５２Ｃ、５３Ａ、５３Ｃに、突極部５４側
に向かって同じく半円形にえぐるような形状をした逃げ
部５２Ｋ、５２Ｍ、５３Ｋ、５３Ｍを形成したものであ
る。しかしながら、このような構成でも軸穴５１Ａに近
い角部５２Ｂ、５３Ｂは軸穴５１Ａと回転軸４の締まり
ばめの嵌合の影響による応力集中が特に大きく現れるこ
とから、前記逃げ部５２Ｌ、５２Ｎ、５３Ｌ、５３Ｎの
半径をそれぞれ軸穴側に大きくするにも寸法的に制約が
あった。本発明は、上記課題を解決するためになされた
ものであり、高速回転時、ロータスロットの角部におけ
る遠心力による応力集中を緩和しロータコアの強度を維
持できる永久磁石形同期電動機のロータを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の本発明は、積層電磁鋼板よりなるロ
ータコアと、前記ロータコアの軸穴に嵌合した回転軸
と、前記ロータコアの両翼部に設けた漏洩磁束を防止す
るための抜き穴と、前記抜き穴間に前記ロータコアの中
央部を切り残すように設けられ、かつ、左右に２分割し
てなる矩形のロータスロットと、前記ロータスロット内
に嵌合した矩形の界磁永久磁石と、前記界磁永久磁石の
上面に形成した突極部と、前記ロータスロット間に前記
突極部と前記ロータコアを繋ぐように形成したブリッジ
より構成された永久磁石形同期電動機のロータにおい
て、前記各々のロータスロットは、前記ブリッジ側の端
部の中央近傍とスロットの底に位置する角部との間にブ
リッジ側に向かって略円弧状の軌跡を描くような突出し
た段差を設けたものである。上記手段により、ロータス
ロットのブリッジ側における端部の中央近傍とスロット
の底部との間、あるいはロータスロットの薄肉部側にお
ける端部の中央近傍とスロットの先端部との間に、略円
弧状の段差を設ける構成にすると、界磁永久磁石との対
向側にあるロータスロットの角部は、界磁永久磁石から
離れた位置に配置されるため、界磁永久磁石とロータス
ロットの角部が干渉することはなく、応力集中が緩和さ
れる。請求項２の本発明は、請求項１記載の永久磁石形
同期電動機のロータにおいて、前記各々のロータスロッ
トと前記抜き穴間に薄肉部を設け、前記各々のロータス
ロットの薄肉部側の端部に位置する中央近傍とスロット
の先端に位置する角部との間に薄肉部側に向かって略円
弧状の突出した段差を設けたものである。上記手段によ
り、ロータスロットの薄肉部側における角部は、界磁永
久磁石から離れた位置に配置されるため、界磁永久磁石
とロータスロットの角部が干渉することはなく、応力集
中が緩和される。請求項３の本発明は、積層電磁鋼板よ
りなるロータコアと、前記ロータコアの軸穴に嵌合した
回転軸と、前記ロータコアの両翼部に設けた漏洩磁束を
防止するための抜き穴と、前記抜き穴間に前記ロータコ
アの中央部を切り残すように設けられ、かつ、左右に２
分割してなる矩形のロータスロットと、前記ロータスロ
ット内に嵌合した矩形の界磁永久磁石と、前記界磁永久
磁石の上面に形成した突極部と、前記ロータスロット間
に前記突極部と前記ロータコアを繋ぐように形成したブ
リッジより構成され、前記ロータスロットは、一方の角
部に軸穴側に向かって形成した逃げ部と、他方の角部に
突極部側に向かって形成した逃げ部とを設けた永久磁石
形同期電動機のロータにおいて、前記ブリッジ側および
軸穴側に形成した逃げ部の形状を、他の逃げ部の形状よ
りロータスロット（５２、５３）の底部の長手方向に沿
って大きくしたものである。上記手段により、ロータス
ロットのブリッジ側および軸穴側に形成した逃げ部を、
他の逃げ部と比較してロータスロットの底部の長手方向
に沿って大きく形成すると、界磁永久磁石とロータスロ
ットの角部における応力集中は逃げ部の軸穴側で分散さ
れる、
に、請求項１記載の本発明は、積層電磁鋼板よりなるロ
ータコアと、前記ロータコアの軸穴に嵌合した回転軸
と、前記ロータコアの両翼部に設けた漏洩磁束を防止す
るための抜き穴と、前記抜き穴間に前記ロータコアの中
央部を切り残すように設けられ、かつ、左右に２分割し
てなる矩形のロータスロットと、前記ロータスロット内
に嵌合した矩形の界磁永久磁石と、前記界磁永久磁石の
上面に形成した突極部と、前記ロータスロット間に前記
突極部と前記ロータコアを繋ぐように形成したブリッジ
より構成された永久磁石形同期電動機のロータにおい
て、前記各々のロータスロットは、前記ブリッジ側の端
部の中央近傍とスロットの底に位置する角部との間にブ
リッジ側に向かって略円弧状の軌跡を描くような突出し
た段差を設けたものである。上記手段により、ロータス
ロットのブリッジ側における端部の中央近傍とスロット
の底部との間、あるいはロータスロットの薄肉部側にお
ける端部の中央近傍とスロットの先端部との間に、略円
弧状の段差を設ける構成にすると、界磁永久磁石との対
向側にあるロータスロットの角部は、界磁永久磁石から
離れた位置に配置されるため、界磁永久磁石とロータス
ロットの角部が干渉することはなく、応力集中が緩和さ
れる。請求項２の本発明は、請求項１記載の永久磁石形
同期電動機のロータにおいて、前記各々のロータスロッ
トと前記抜き穴間に薄肉部を設け、前記各々のロータス
ロットの薄肉部側の端部に位置する中央近傍とスロット
の先端に位置する角部との間に薄肉部側に向かって略円
弧状の突出した段差を設けたものである。上記手段によ
り、ロータスロットの薄肉部側における角部は、界磁永
久磁石から離れた位置に配置されるため、界磁永久磁石
とロータスロットの角部が干渉することはなく、応力集
中が緩和される。請求項３の本発明は、積層電磁鋼板よ
りなるロータコアと、前記ロータコアの軸穴に嵌合した
回転軸と、前記ロータコアの両翼部に設けた漏洩磁束を
防止するための抜き穴と、前記抜き穴間に前記ロータコ
アの中央部を切り残すように設けられ、かつ、左右に２
分割してなる矩形のロータスロットと、前記ロータスロ
ット内に嵌合した矩形の界磁永久磁石と、前記界磁永久
磁石の上面に形成した突極部と、前記ロータスロット間
に前記突極部と前記ロータコアを繋ぐように形成したブ
リッジより構成され、前記ロータスロットは、一方の角
部に軸穴側に向かって形成した逃げ部と、他方の角部に
突極部側に向かって形成した逃げ部とを設けた永久磁石
形同期電動機のロータにおいて、前記ブリッジ側および
軸穴側に形成した逃げ部の形状を、他の逃げ部の形状よ
りロータスロット（５２、５３）の底部の長手方向に沿
って大きくしたものである。上記手段により、ロータス
ロットのブリッジ側および軸穴側に形成した逃げ部を、
他の逃げ部と比較してロータスロットの底部の長手方向
に沿って大きく形成すると、界磁永久磁石とロータスロ
ットの角部における応力集中は逃げ部の軸穴側で分散さ
れる、
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す永久
磁石形同期電動機の断面図である。なお、本発明が従来
技術と同じ構成要素については、同一符号を付して説明
を省略し、異なる点のみを説明する。図において、５２
Ｅ、５３Ｅ、５２Ｆ、５３Ｆは段差である。本発明が第
１の従来技術と異なる点は、以下のとおりである。すな
わち、各々のロータスロット５２、５３はブリッジ５５
側の端部の中央近傍とスロットの底に位置する角部５２
Ｂ、５３Ｂとの間にブリッジ５５側に向かって略円弧状
の軌跡を描くような突出した段差５２Ｅ、５３Ｅを設け
た点である。また、各々のロータスロット５２、５３の
薄肉部５６、５７側に、ロータスロット５２、５３の端
部の中央近傍とスロットの先端に位置する角部（５２
Ｃ、５３Ｃ）との間に薄肉部５６、５７側に向かって略
円弧状の軌跡を描くような突出した段差５２Ｆ、５３Ｆ
を設けた点である。
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す永久
磁石形同期電動機の断面図である。なお、本発明が従来
技術と同じ構成要素については、同一符号を付して説明
を省略し、異なる点のみを説明する。図において、５２
Ｅ、５３Ｅ、５２Ｆ、５３Ｆは段差である。本発明が第
１の従来技術と異なる点は、以下のとおりである。すな
わち、各々のロータスロット５２、５３はブリッジ５５
側の端部の中央近傍とスロットの底に位置する角部５２
Ｂ、５３Ｂとの間にブリッジ５５側に向かって略円弧状
の軌跡を描くような突出した段差５２Ｅ、５３Ｅを設け
た点である。また、各々のロータスロット５２、５３の
薄肉部５６、５７側に、ロータスロット５２、５３の端
部の中央近傍とスロットの先端に位置する角部（５２
Ｃ、５３Ｃ）との間に薄肉部５６、５７側に向かって略
円弧状の軌跡を描くような突出した段差５２Ｆ、５３Ｆ
を設けた点である。
【０００８】次に、本発明による永久磁石形同期電動機
のロータを適用するに際して、ＦＥＭ解析により応力変
化率の解析を行った。これによると、従来、ロータスロ
ット５２、５３の角部５２Ｂ、５３Ｂの円弧半径が０．
３ｍｍであったものに対して、本発明の１．５５ｍｍを
適用することにより、角部５２Ｂ、５３Ｂ近傍の応力変
化率は従来比０．７８に減少するという結果が得られ、
応力緩和の効果を確認することができた。また、ロータ
スロット５２、５３の角部５２Ｃ、５３Ｄについても、
角部５２Ｂ、５３Ｂの円弧半径と同様の改良を加えるこ
とにより、応力変化率の減少による応力緩和の効果を確
認することができた。
のロータを適用するに際して、ＦＥＭ解析により応力変
化率の解析を行った。これによると、従来、ロータスロ
ット５２、５３の角部５２Ｂ、５３Ｂの円弧半径が０．
３ｍｍであったものに対して、本発明の１．５５ｍｍを
適用することにより、角部５２Ｂ、５３Ｂ近傍の応力変
化率は従来比０．７８に減少するという結果が得られ、
応力緩和の効果を確認することができた。また、ロータ
スロット５２、５３の角部５２Ｃ、５３Ｄについても、
角部５２Ｂ、５３Ｂの円弧半径と同様の改良を加えるこ
とにより、応力変化率の減少による応力緩和の効果を確
認することができた。
【０００９】したがって、各々のロータスロット５２、
５３のブリッジ５５側における端部の中央近傍とスロッ
トの底に位置する角部５２Ｂ、５３Ｂとの間に、ブリッ
ジ５５側に向かって突出する段差５２Ｅ、５３Ｅを設け
たため、高速回転時、ロータスロット５２、５３の角部
５２Ｂ、５３Ｂにおける遠心力による応力集中を分散す
ることができ、その結果、軸穴５１Ａと回転軸４の締ま
りばめの嵌合の影響による応力集中が軽減されると共
に、ロータコアの強度を維持することができる。また、
各々のロータスロット５２、５３の薄肉部５６、５７側
における端部の中央近傍とスロットの先端に位置する角
部５２Ｃ、５３Ｃとの間に、薄肉部５６、５７側に向か
って突出する段差５２Ｆ、５３Ｆを設けたため、高速回
転時、ロータスロット５２、５３の角部５２Ｃ、５３Ｃ
における遠心力による応力集中を分散することができ、
その結果、軸穴５１Ａと回転軸４の締まりばめの嵌合の
影響による応力集中が軽減されると共に、ロータコアの
強度を維持することができる。
５３のブリッジ５５側における端部の中央近傍とスロッ
トの底に位置する角部５２Ｂ、５３Ｂとの間に、ブリッ
ジ５５側に向かって突出する段差５２Ｅ、５３Ｅを設け
たため、高速回転時、ロータスロット５２、５３の角部
５２Ｂ、５３Ｂにおける遠心力による応力集中を分散す
ることができ、その結果、軸穴５１Ａと回転軸４の締ま
りばめの嵌合の影響による応力集中が軽減されると共
に、ロータコアの強度を維持することができる。また、
各々のロータスロット５２、５３の薄肉部５６、５７側
における端部の中央近傍とスロットの先端に位置する角
部５２Ｃ、５３Ｃとの間に、薄肉部５６、５７側に向か
って突出する段差５２Ｆ、５３Ｆを設けたため、高速回
転時、ロータスロット５２、５３の角部５２Ｃ、５３Ｃ
における遠心力による応力集中を分散することができ、
その結果、軸穴５１Ａと回転軸４の締まりばめの嵌合の
影響による応力集中が軽減されると共に、ロータコアの
強度を維持することができる。
【００１０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図２は、本発明の第２の実施例を示す永久磁石形
同期電動機であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は
（ａ）のロータスロットの逃げ部の位置を説明した拡大
図である。第１の実施例同様、本発明が従来技術と同じ
構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、
異なる点のみを説明する。本発明の第２の実施例が、第
２の従来技術と異なる点は以下のとおりである。すなわ
ち、ブリッジ５５側および軸穴５１Ａ側に形成した逃げ
部５２Ｌ、５３Ｌの形状を、他の逃げ部５２Ｋ、５２
Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｍ、５３Ｎの形状と比較して
ロータスロット５２、５３の底部の長手方向に沿って大
きくした点である。
する。図２は、本発明の第２の実施例を示す永久磁石形
同期電動機であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は
（ａ）のロータスロットの逃げ部の位置を説明した拡大
図である。第１の実施例同様、本発明が従来技術と同じ
構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、
異なる点のみを説明する。本発明の第２の実施例が、第
２の従来技術と異なる点は以下のとおりである。すなわ
ち、ブリッジ５５側および軸穴５１Ａ側に形成した逃げ
部５２Ｌ、５３Ｌの形状を、他の逃げ部５２Ｋ、５２
Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｍ、５３Ｎの形状と比較して
ロータスロット５２、５３の底部の長手方向に沿って大
きくした点である。
【００１１】次に、本発明による永久磁石形同期電動機
のロータを適用するに際して、ＦＥＭ解析により応力変
化率の解析を行った。これによると、本発明のブリッジ
５５側および軸穴５１Ａ側に形成した逃げ部５２Ｌ、５
３Ｌを適用することにより、角部５２Ｂ、５３Ｂ近傍の
応力変化率は従来比０．８に減少するという結果が得ら
れ、応力緩和の効果を確認することができた。
のロータを適用するに際して、ＦＥＭ解析により応力変
化率の解析を行った。これによると、本発明のブリッジ
５５側および軸穴５１Ａ側に形成した逃げ部５２Ｌ、５
３Ｌを適用することにより、角部５２Ｂ、５３Ｂ近傍の
応力変化率は従来比０．８に減少するという結果が得ら
れ、応力緩和の効果を確認することができた。
【００１２】したがって、ブリッジ５５側および軸穴５
１Ａ側に形成した逃げ部５２Ｌ、５３Ｌの形状を、他の
逃げ部５２Ｋ、５２Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｍ、５３
Ｎの形状と比較してロータスロット５２、５３の底部の
長手方向に沿って大きくしたため、高速回転時、ロータ
スロット５２、５３の角部５２Ｂ、５３Ｂにおける遠心
力による応力集中を分散することができ、その結果、軸
穴５１Ａと回転軸４の締まりばめの嵌合の影響による応
力集中が軽減されると共に、ロータコアの強度を維持す
ることができる。
１Ａ側に形成した逃げ部５２Ｌ、５３Ｌの形状を、他の
逃げ部５２Ｋ、５２Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｍ、５３
Ｎの形状と比較してロータスロット５２、５３の底部の
長手方向に沿って大きくしたため、高速回転時、ロータ
スロット５２、５３の角部５２Ｂ、５３Ｂにおける遠心
力による応力集中を分散することができ、その結果、軸
穴５１Ａと回転軸４の締まりばめの嵌合の影響による応
力集中が軽減されると共に、ロータコアの強度を維持す
ることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の第１の実施
例によれば、各々のロータスロットのブリッジ側に、ロ
ータスロットの中央近傍と底に位置する角部との間にお
いて、ブリッジ側に向かって突出する段差を設けたの
で、高速回転時、ロータスロットの角部における遠心力
による応力集中を分散することができ、その結果、軸穴
と回転軸の締まりばめの嵌合の影響による応力集中が軽
減されると共に、ロータコアの強度を維持することがで
きる。また、各々のロータスロットの抜き穴側に、ロー
タスロットの中央近傍と先端に位置する角部との間にお
いて、薄肉部側に向かって突出する段差を設けたので、
高速回転時、ロータスロットの角部における遠心力によ
る応力集中を分散することができ、その結果、軸穴と回
転軸の締まりばめの嵌合の影響による応力集中が軽減さ
れると共に、ロータコアの強度を維持することができ
る。このように、高速回転に耐える永久磁石形同期電動
機のロータを実現することができる。さらに、本発明の
第２の実施例によれば、ブリッジ側および軸穴側に形成
した逃げ部の形状を、他の逃げ部の形状と比較してロー
タスロットの底部の長手方向に沿って大きくしたため、
高速回転時、ロータスロットの角部における遠心力によ
る応力集中を分散することができ、その結果、軸穴と回
転軸の締まりばめの嵌合の影響による応力集中が軽減さ
れると共に、ロータコアの強度を維持することができ
る。
例によれば、各々のロータスロットのブリッジ側に、ロ
ータスロットの中央近傍と底に位置する角部との間にお
いて、ブリッジ側に向かって突出する段差を設けたの
で、高速回転時、ロータスロットの角部における遠心力
による応力集中を分散することができ、その結果、軸穴
と回転軸の締まりばめの嵌合の影響による応力集中が軽
減されると共に、ロータコアの強度を維持することがで
きる。また、各々のロータスロットの抜き穴側に、ロー
タスロットの中央近傍と先端に位置する角部との間にお
いて、薄肉部側に向かって突出する段差を設けたので、
高速回転時、ロータスロットの角部における遠心力によ
る応力集中を分散することができ、その結果、軸穴と回
転軸の締まりばめの嵌合の影響による応力集中が軽減さ
れると共に、ロータコアの強度を維持することができ
る。このように、高速回転に耐える永久磁石形同期電動
機のロータを実現することができる。さらに、本発明の
第２の実施例によれば、ブリッジ側および軸穴側に形成
した逃げ部の形状を、他の逃げ部の形状と比較してロー
タスロットの底部の長手方向に沿って大きくしたため、
高速回転時、ロータスロットの角部における遠心力によ
る応力集中を分散することができ、その結果、軸穴と回
転軸の締まりばめの嵌合の影響による応力集中が軽減さ
れると共に、ロータコアの強度を維持することができ
る。
【図１】 本発明の第１の実施例を示す永久磁石形同期
電動機の断面図である。
電動機の断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施例を示す永久磁石形同期
電動機であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）
のロータスロットの逃げ部の位置を説明した拡大図であ
る。
電動機であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）
のロータスロットの逃げ部の位置を説明した拡大図であ
る。
【図３】 第１の従来技術を示す永久磁石形同期電動機
の断面図である。
の断面図である。
【図４】 第２の従来技術を示す永久磁石形同期電動機
であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のロー
タスロットの逃げ部の位置を説明した拡大図である。
であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のロー
タスロットの逃げ部の位置を説明した拡大図である。
１ 電機子 ２ ステータスロット ３ 巻線 ４ 回転軸 ５ ロータ ５１ ロータコア ５１Ａ 軸穴 ５２ ５３ ロータスロット ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５３Ａ、５３Ｂ、５
３Ｃ、５３Ｄ 角部 ５２Ｅ、５３Ｅ 段差 ５２Ｆ、５３Ｆ 段差 ５２Ｋ、５２Ｌ、５２Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｌ、５
３Ｍ、５３Ｎ：逃げ部 ５４ 突極部 ５５ ブリッジ ５６、５７ 薄肉部 ５８、５９ 抜き穴 ６Ａ、６Ｂ 界磁永久磁石
３Ｃ、５３Ｄ 角部 ５２Ｅ、５３Ｅ 段差 ５２Ｆ、５３Ｆ 段差 ５２Ｋ、５２Ｌ、５２Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｌ、５
３Ｍ、５３Ｎ：逃げ部 ５４ 突極部 ５５ ブリッジ ５６、５７ 薄肉部 ５８、５９ 抜き穴 ６Ａ、６Ｂ 界磁永久磁石
Claims (3)
- 【請求項１】 積層電磁鋼板よりなるロータコア（５
１）と、前記ロータコア（５１）の軸穴（５１Ａ）に嵌
合した回転軸（４）と、前記ロータコア（５１）の両翼
部に設けた漏洩磁束を防止するための抜き穴（５８、５
９）と、前記抜き穴（５８、５９）間に前記ロータコア
（５１）の中央部を切り残すように設けられ、かつ、左
右に２分割してなる矩形のロータスロット（５２、５
３）と、前記ロータスロット（５２、５３）内に嵌合し
た矩形の界磁永久磁石（６Ａ、６Ｂ）と、前記界磁永久
磁石（６Ａ、６Ｂ）の上面に形成した突極部（５４）
と、前記ロータスロット（５２、５３）間に前記突極部
（５４）と前記ロータコア（５１）を繋ぐように形成し
たブリッジ（５５）より構成された永久磁石形同期電動
機のロータにおいて、 前記各々のロータスロット（５２、５３）は、前記ブリ
ッジ（５５）側の端部の中央近傍とスロットの底に位置
する角部（５２Ｂ、５３Ｂ）との間にブリッジ（５５）
側に向かって略円弧状の軌跡を描くような突出した段差
（５２Ｅ、５３Ｅ）を設けたことを特徴とする永久磁石
形同期電動機のロータ。 - 【請求項２】前記各々のロータスロット（５２、５３）
と前記抜き穴（５８、５９）間に薄肉部（５６、５７）
を設け、前記各々のロータスロット（５２、５３）の薄
肉部（５６、５７）側の端部に位置する中央近傍とスロ
ットの先端に位置する角部（５２Ｃ、５３Ｃ）との間に
薄肉部（５６、５７）側に向かって略円弧状の突出した
段差（５２Ｆ、５３Ｆ）を設けたことを特徴とする請求
項１記載の永久磁石形同期電動機のロータ。 - 【請求項３】積層電磁鋼板よりなるロータコア（５１）
と、前記ロータコア（５１）の軸穴（５１Ａ）に嵌合し
た回転軸（４）と、前記ロータコア（５１）の両翼部に
設けた漏洩磁束を防止するための抜き穴（５８、５９）
と、前記抜き穴（５８、５９）間に前記ロータコア（５
１）の中央部を切り残すように設けられ、かつ、左右に
２分割してなる矩形のロータスロット（５２、５３）
と、前記ロータスロット（５２、５３）内に嵌合した矩
形の界磁永久磁石（６Ａ、６Ｂ）と、前記界磁永久磁石
（６Ａ、６Ｂ）の上面に形成した突極部（５４）と、前
記ロータスロット（５２、５３）間に前記突極部（５
４）と前記ロータコア（５１）を繋ぐように形成したブ
リッジ（５５）より構成され、 前記ロータスロット（５２、５３）は、一方の角部（５
２Ｂ、５２Ｄ、５３Ｂ、５３Ｄ）に軸穴（５１Ａ）側に
向かって形成した逃げ部（５２Ｌ、５２Ｎ、５３Ｌ、５
３Ｎ）と、他方の角部（５２Ａ、５２Ｃ、５３Ａ、５３
Ｃ）に突極部（５４）側に向かって形成した逃げ部（５
２Ｋ、５２Ｍ、５３Ｋ、５３Ｍ）とを設けた永久磁石形
同期電動機のロータにおいて、 前記ブリッジ（５５）側および軸穴（５１Ａ）側に形成
した逃げ部（５２Ｌ、５３Ｌ）の形状を、他の逃げ部
（５２Ｋ、５２Ｍ、５２Ｎ、５３Ｋ、５３Ｍ、５３Ｎ）
の形状よりロータスロット（５２、５３）の底部の長手
方向に沿って大きくしたことを特徴とする永久磁石形同
期電動機のロータ。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000248386 | 2000-08-18 | ||
| JP2000-248386 | 2000-08-18 | ||
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|---|---|
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| JP2007159281A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ |
| WO2007100119A1 (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | ロータおよび電動車両 |
| JP2009247131A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石電動機の回転子 |
| US7863793B2 (en) | 2006-05-24 | 2011-01-04 | Daikin Industries, Ltd. | Field element core |
| WO2011122328A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 電磁鋼板形成体、回転子コア、回転子、回転電機および車両 |
| CN102386701A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-03-21 | 南车株洲电机有限公司 | 一种永磁同步电机及其u形转子结构 |
| CN102386702A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-03-21 | 南车株洲电机有限公司 | 一种永磁同步电机及其w形转子结构 |
| CN102420481A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-04-18 | 南车株洲电机有限公司 | 一种永磁同步电机及其弧形转子结构 |
| CN102420482A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-04-18 | 南车株洲电机有限公司 | 一种永磁同步电机及其v形转子结构 |
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| CN104410185A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-11 | 安维杰 | 一体成型表贴式永磁同步电机转子结构 |
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2001
- 2001-06-06 JP JP2001171086A patent/JP4244111B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2007159281A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ |
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