JP2005057958A - ロータコア鋼板、ロータ、モータ、およびこのモータを用いた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉄損の低い電磁鋼板を用いて、高速回転化を可能にするロータコア鋼板を提供する。
【解決手段】 １極当たり２個の磁石を挿入するために２つの磁石穴２、３が設けられている。磁石穴２および３が相対する帯状のセンターブリッジ部１６に、その幅がセンターブリッジ部１６の幅Ｗ０より狭くなったネック部５および６を設けた。これによりセンターブリッジ部１６の強度が高くなり高回転数化が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータコア鋼板、ロータ、モータ、およびこのモータを用いた車両に関する。

内部磁石埋込型同期モータ（ＩＰＭモータ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｅｒ）は、電気自動車やハイブリッド電気自動車、また、燃料電池自動車などの駆動用モータとして用いられている。

図１０および１１は、このようなＩＰＭモータの従来のロータコア形状の例を示す平面図である。

図示するロータコア１００は、いずれも８極ロータである。また、このロータコア１００は、磁石１極に対する磁石穴１０１が１個である。

なお、図１０および１１において、磁石穴１０１からロータコア１００の外周部までの間の部分をアウターブリッジ部１５と称する。

モータは高出力、小型化を狙いに高速回転化が図られているが、モータの最高回転数はロータコアに使われている電磁鋼板の強度に制限される。具体的には、ブリッジ部の強度に依存する。特に、ロータが回転することにより内蔵される磁石に遠心力が働くため、前記のアウターブリッジ部１５に大きな応力が働くことになる。

高速回転化を達成するためのごく単純な発想としては、ロータコアに使用する電磁鋼板の強度を上げることが考えられる。しかし機械的強度の高い電磁鋼板は鉄損が大きいので高回転時における発熱のため、モータの冷却、特にロータやロータ軸の冷却が必要になるなどの課題がある。

そこで、高回転時に発熱量の少ない鉄損の低い電磁鋼板、すなわち機械的強度はそれほど高くない汎用の電磁鋼板を用い高速回転化を達成できるロータとして、従来、最も応力が集中しやすいアウターブリッジ部での応力集中を拡散させるため、磁石穴の最も応力が集中すると考えられる部分を、図１２および１３に示すような円弧形状１０５に変更した技術がある（特許文献１参照）。なお、図１２および１３は、１極部分の半分の拡大図である。

また、高回転化を可能にするための他の従来技術として、図１４に示すように、１極当たりの磁石を２個に分割し、磁石穴１０２および１０３に分割して、磁石間にセンターブリッジ部１６を設けた技術がある（特許文献２参照）。この技術では、２つの磁石間にセンターブリッジ部１６が設けてあるので遠心耐力がさらに増して高速高回転化が可能になる。なお、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は１極部分の拡大図である。
特開２００１−１６８０９号公報 特開２００２−１１２４８１号公報

従来のように、磁石穴の形状を変えたり、センターブリッジ部を設けたりしたものは、それぞれある程度の高速回転化が可能とはなるものの、用いている電磁鋼板そのものの強度によって回転数の向上代には限界が生じる。

このため高速回転時の発熱量が少なくなるように鉄損の低い電磁鋼板を用いたままで、一層の高速回転化を可能とするための技術が求められている。

そこで、本発明の目的は、鉄損の低い電磁鋼板を用いて、高速回転化を可能にするロータコア鋼板を提供することである。

また、本発明の他の目的は、鉄損の低い電磁鋼板を用いて、高速回転化を可能にするロータコア鋼板を用いたロータ、このロータを用いたモータ、およびこのモータを用いた車両を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、磁石を内蔵するロータを形成するための１枚のロータコア鋼板であって、１極あたり少なくとも２個の磁石が挿入されるための２個の磁石穴を有しており、この磁石穴同士の間を区切るロータコアの径方向に延びた帯状のセンターブリッジ部に、帯状の幅が部分的に狭くなったネック部を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明は、ロータコア鋼板を複数枚積層して形成したロータコアと、前記ロータコア内の磁石穴に挿入された永久磁石と、を有することを特徴とするロータである。

また、上記目的を達成するための本発明は、上記ロータと、このロータの外周側に配置されたステータと、を有することを特徴とするモータ。

さらに、上記目的を達成するための本発明は、上記モータを駆動用モータとして用いたことを特徴とする車両である。

本発明によれば、低鉄損の電磁鋼板を用いて、高回転数化を可能にすることができる。したがって、鉄損を増加させずに高速回転化が可能となるので、モータ性能（トルク、効率）の改善を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態のロータコア鋼板を示す図面であり、図２は、センターブリッジ部の拡大図である。

このロータコア鋼板１は、ロータコアを積層して形成するための１枚のロータコア鋼板である。

このロータコア鋼板１は、ロータとして形成した際に、１極当たり２個の磁石を挿入するために２つの磁石穴２、３が設けられている。このため２つの磁石穴２および３のそれぞれの外周側部分には、アウターブリッジ部１５があり、１極の中の磁石穴２および３同士の相対する部分には、径方向Ｃに延びる帯状のセンターブリッジ部１６がある。

そして、センターブリッジ部１６には、図２に示すように、帯状のセンターブリッジ部１６の幅Ｗ０に対して、部分的に狭くなっている部分を２カ所設けている。この幅が狭くなっている部分をネック部５および６と称する。このネック部の幅をＷ１とする。

ネック部５および６は、センターブリッジ部１６の根元に設けられており、ネック部５はロータコアとしての中心部側、ネック部６は外周側である。なお、ネック部５および６は、共に同じ形状である。

ネック部５および６は、ロータコアの径方向Ｃによる線対称の位置に設けられた切り欠き５１および６１によって形成されている。この切り欠き５１および６１は全体が円弧形状をなし、この円弧形状の曲率半径をＲ、切り欠き深さをｔとすると、曲率半径Ｒは０．５〜２．０ｍｍの範囲が好ましい。これは、０．５ｍｍよりも小さいＲ形状は、型打ち抜きによる加工が難しいため好ましくなく、一方、２．０ｍｍより大きい曲率半径となると、ネック部５および６としての効果（詳細後述）が薄れてしまうため好ましくないものである。

切り欠き深さｔの大きさはＲに対して０．２５から１．０倍の範囲が好ましい。その理由については後述する実施例の引張試験結果から、０．２５倍より少ないと、円弧形状に対してあまりにも小さくなり過ぎネック部としての効果が期待できないため好ましくないものであり、また、打ち抜きによる製造も難しくなり好ましくない。一方、１．０倍を超えるとＷ１に対して、Ｗ０が大きくなりすぎるので、磁石の大きさを減らさざるをえなくなるため、モータ性能上好ましくない（モータトルクの減少）。

次に、本実施の形態における作用について説明する。

上記のように、センターブリッジ部１６のように、鋼板に設けられている穴同士の間で部材を接続しているような部分に、ネック部５および６のような切り欠き５１および６１を設けた場合、通常は、センターブリッジ部１６全体を見ると切り欠き部分があるために弱くなると思われる。しかし、後述する実施例のごとく、慎重に丹念に実験を繰り返した結果、このような切り欠きを設けることで、センターブリッジ部の強度が増す結果となった。

これは、切り欠き強化という現象であり、１９５０年以前から知られていた実験事実である。この切り欠き強化に関する文献としては、たとえば、Ｒ． Ｈｉｌｌ， Ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ （ Ｏｘｆｏｒｄ Ｐｒｅｓｓ １９５０）の第２４８頁がある。

この文献によれば、切り欠き強化は、切り欠きの底部分での塑性が拘束されるために生じるものとされている（塑性拘束）。しかし、この文献においては、本実施の形態のようなロータコアに対して用いた例も、またロータコアのブリッジ部に適用する際の具体的な形状についても何ら教示しているものではない。

本第１の実施の形態においては、センターブリッジ部１６に２カ所（切り欠きとしては４カ所になる）のネック部５および６を設けたことでセンターブリッジ部１６が強化されることになる。したがって、このロータコア鋼板を複数枚積層してロータを形成すれば、電磁鋼板としては低鉄損のものを用いたまま、ＩＭＰモータの高回転数化（高速回転化）を可能にすることができる。

また、このロータコア鋼板を積層してロータを形成する際には、磁石穴２、３に磁石を挿入して、この磁石とロータコアを接着剤にて固定するのであるが、このとき、本実施の形態におけるロータコア鋼板においては、センターブリッジ部１６にネック部５および６が設けてあるから、このネック部５および６の円弧状の切り欠き部分が接着剤の溜まり場所となり、磁石とロータコアとの接着性がよくなるといった効果もある。このため、磁石と磁石穴との間に接着剤を充填するための隙間を従来より狭くして、同じ大きさの磁石穴であればその分、磁石を大きくすることが可能となり、よりモータ出力（トルク）を向上させることができる。さらに、このように接着剤を充填する隙間を狭くすることで、磁石穴における磁石の位置ばらつきを少なくすることができる。

そして、このロータコア鋼板を用いて製作されたＩＰＭモータを車両、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などの駆動用モータとして用いれば、従来と同じサイズのモータによって、より高回転数化が可能となることから、高速化が図れることになる（減速機のギア比（これは固定）は同じで、最高速を上げることができる）。

また、回転数を上げられるので、トルクは下げられる、すなわちモータ出力は同じで、小型化を図れることになる。したがって、軽量化できることになり、燃費として儲かるので高効率化につながる。また、モータの材料費が小型化した分、節約できるから、低コスト化につながり、経済的でもある。

（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態におけるセンターブリッジ部の拡大図である。

本第２の実施の形態では、磁石穴２および３の開口端が相対しているセンターブリッジ部１６に、センターブリッジ部１６の幅Ｗ０に対して、幅が狭くなっているネック部７を１カ所（切り欠き７１としては２カ所）設けたものである。その他の構成は、前述した第１の実施の形態と同様である。

このように、センターブリッジ部１６のほぼ中央に１カ所のネック部７を設けた場合でも、前述した第１の実施の形態同様に、センターブリッジ部１６が強化されるため、低鉄損の電磁鋼板のまま、ロータコア鋼板を強化することができる。したがって、このロータコア鋼板を複数枚積層してロータを形成し、モータに用いることで、ＩＭＰモータの高回転数化を可能にすることができる。また、そのモータを車両に用いることで高速化が可能となる。また、車両としての高効率化を図ることができる。

（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態におけるセンターブリッジ部に設けたネック部を形成している切り欠き部分の拡大図である。

本第３の実施の形態は、ネック部５、６、または７を形成している切り欠き５１、６１、または７１の形状を、円弧形状の底部８１と所定の開き角度を持つ直線部８２からなる形状としたものである。その他の構成は、前述した第１または第２の実施の形態と同様である。

ここで底部８１における円弧形状の曲率半径Ｒは０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。一方、直線部の開き角度θは９０〜１４０度であることが好ましい。

底部８１の円弧形状については、前述した第１の実施の形態において説明したものと同様であり、０．５ｍｍよりも小さい曲率半径の円弧は、型打ち抜きによる加工が難しいため好ましくないものであり、２．０ｍｍより大きい曲率半径となると、ネック部としての効果が薄れてしまうため好ましくないものである。

直線部８２の開き角度θは、９０度未満であると切り欠きが開口端で狭くなる変形した形状となるため好ましくなく、また、このような変形形状はプレスで打ち抜くこと自体が難しくなる。一方、１４０度を超えるとネック形状としての効果が無くなるために好ましくない。

また、このような切り欠き形状の場合における切り欠き深さｔも、前述した第１の実施の形態と同様に、底部８１における円弧形状の曲率半径Ｒに対して０．２５〜１．０倍であることが好ましい。

このように、ネック部５、６、または７の切り欠き５１、６１、または７１の形状を円弧形状の底部８１と直線部８２を組み合わせた形状とした場合も、前述した第１または第２の実施の形態同様に、センターブリッジ部１６が強化されるため、強化したロータコア鋼板とすることができる。したがって、このロータコア鋼板を複数枚積層してロータを形成し、モータに用いることで、ＩＭＰモータの高回転数化を可能にすることができる。また、そのモータを車両に用いることで高速化が可能となる。また、車両としての高効率化を図ることができる。

（第４の実施の形態）
図５は、第４の実施の形態における１極分の磁石穴部分の拡大図であり、図６は、図５中のＡ１−Ａ２に沿う断面図である。

本第４の実施の形態は、前述した第１の実施の形態と同様に、センターブリッジ部１６にネック部５および６を設け、さらにアウターブリッジ部１５に段差部９を設けたものである。その他の構成は、前述した第１の実施の形態と同様である。

この段差部９は、図６に示したように磁石穴２および３側が、外周側よりも厚さが薄くなるようにプレスによって形成したものである。このプレスによって段差を設けることで、プレスした部分が塑性変形によって加工硬化して、強度が向上するものである。

段差部９を設ける際のくぼみ部分（図５にハッチングで示した部分）は、くぼみ部分での板厚ｄｔ１が基材である元の電磁鋼板の板厚ｄｔ０に対して８０〜９８％とすることが好ましく、また、くぼみ部分の幅ｄｗは、基材の板厚ｄｔ０の０．５〜１．５倍の範囲とすることが好ましい。

段差部９のくぼみ部分の板厚を基材の板厚の８０〜９８％程度とするのは、プレスによる圧延率が２％未満であると、降伏応力の増加効果が少なくなる。一方、圧延率が２０％を超えると電磁鋼板の伸びがなくなる。したがって、加工硬化による降伏応力の増加の効果を積極的に利用する見地からは、圧延率が２％以上であることが望ましいが、伸びがなくなることを防止して信頼性を向上させる見地からは、圧延率が２０％以下であることが望ましいものである。

また、段差部９におけるくぼみ部分の幅ｄｗを基材の板厚に対して０．５〜１．５倍の範囲となるようにするのは、くぼみ部分の幅ｄｗが板厚の０．５倍未満であると、プレス加工によって加工硬化される領域が狭すぎて、十分な強度の向上が望めなくなるため好ましくなく、一方、１．５倍を超えると、アウターブリッジ部１５の断面積の減少量が多くなり、強度の向上上好ましくないためである。

これにより本第４の実施の形態においては、前述した第１の実施の形態と同様に、センターブリッジ部１６はネック部５および６を設けたことで強化されており、さらに、アウターブリッジ部１５はプレスによって設けられた段差部９によって加工硬化されているため、このロータコア鋼板を複数枚積層してロータを形成し、モータに用いることで、ＩＭＰモータの一層の高回転数化が可能になる。また、そのモータを車両に用いることで高速化が可能となる。また、車両としての高効率化を図ることができる。

さらに、本第４の実施の形態においては、アウターブリッジ部１５に設けた段差部９がロータコア鋼板を複数枚積層してロータを形成した状態で、各ロータコア鋼板同士の間で、磁石穴方向に開口した隙間となり、この隙間がネック部５および６を形成する切り欠き部分とともに接着剤の溜まり場になるので、接着の確実度合いがさらに増すことになる。

なお、本第４の実施の形態は、前述した第２または第３の実施の形態に対しても、まったく同じように応用することができる。その場合もさらなる高回転数化が可能となる。

以下、本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。

まず、本発明の効果を確認するために以下の解析を行った。

図１４に示した従来のロータをＦＥＭ弾性解析にて、回転状態における磁石に働く遠心力に基づく応力分布を求めた。その解析の結果、アウターブリッジ部の磁石側、および、センターブリッジ部の付け根部に応力集中部があることがわかった。

また、ロータコア鋼板よりなるダミーロータを試作し、単板によるロータスピンテストを行って、どのようにロータにおいて塑性変形が開始し進行するのかを検討した。

ここでダミーロータとは、ロータコア鋼板１枚からなり、磁石の挿入口には電磁鋼板１枚分に相当するダミー磁石を入れた。またワイヤカットにてロータ形状を得た。

このロータスピンテストにおいては、予め、どの回転数で塑性変形が始まり、進行するかを、上記応力解析より予測し、テストを止める回転数をきめ、何水準かの回転数におけるロータサンプルを得た。塑性変形の度合いはエッチピット法により、エッチピットの発生している領域の面積の大きさにより見積もった。その結果、塑性変形はフォンミーゼスストレスの分布における、アウターブリッジ部、センターブリッジ部の応力集中部より開始することがわかった。しかも、塑性変形が開始するのは、最大応力（フォンミーゼスストレス）が、その材料（電磁鋼板）の引張試験より求めた降伏応力の値に達するとき（回転数）であることがわかった。

もちろん、回転数が塑性変形開始回転数より増すにつれて、塑性変形は進行する。なお、外径において寸法変化が明らかに認められる状態は、塑性変形が進行し、ブリッジ部を貫通してからである（エッチピット発生領域の観察等より確認することができた）。

なお、ロータスピンテストは、大気との摩擦熱の影響を排除するため、排気減圧されたチャンバー内において室温にて実施した。

また、磁石ブリッジ部の静的な強度を測定した。図７は、この静的な強度を測定するための測定方法およびそのための冶具を説明するための説明図である。

静的な強度の測定は、１枚のロータコア鋼板を、磁石１極分（この場合は６０度分）の部分が移動しないように、図示符号２５で示す部分を拘束する。そして、磁石穴には磁石形状をした治具２１、２２を入れる。治具２１、２２のセンター（重心位置）にはピン穴がありピン２３、２４が入れてある。治具２１、２２は、ピン２３、２４に対して回転自在である。また、治具２１、２２は、磁石穴２、３のロータ径方向外側の辺の直線部のみで図示のように接触している。

そして、このピン２３，２４を上方（図中矢印Ｆ方向）に引っ張ったときのＡ点の変位と力（荷重）の関係を実測した（これを静的な引張強度試験と称する）。

測定実験に用いたロータコア鋼板は、１極当たり２個の磁石を使用する６極のもので、外径１００ｍｍであり、厚さ０．３５ｍｍの電磁鋼板（新日鉄製３５Ｈ３００）を打ち抜いて試作したネック部を設けていないサンプルである（図１４参照。なお、図１４には８極のものを示しているが、試験には上記のとおり６極の形状のものを試作して用いている）。

そして、このネック部を設けていないロータコア鋼板のサンプルについて静的な引張強度を測定した。

図８は、このネック部を設けていないサンプルの静的な引張強度試験の結果を示すグラフである。

図８から、その変位と荷重の関係は、応力−歪曲線と似た関係になっていることがわかる。

すなわち、変位−荷重曲線は直線的に立ち上がるが、やがて直線から外れてくる。これは応力集中部において降伏が起こり始める（塑性変形が始まる）からである。さらに変位が増すと加工硬化しながら塑性変形する。ここで図８において、直線から１０μｍずれたところでの力は２１０Ｎとなっている。以下においては１０μｍ変位での力を降伏力（あるいは強度）と定義して用いる。このロータコア鋼板のブリッジ部強度は２１０Ｎとなる。

また、ロータコア鋼板におけるロータスピンテストにおける強度と上記静的強度の関係も把握できている。ロータスピンテストにおいては、回転数を増すにつれて、径は指数関数的に増加する（永久変形が残る）。径が規定した量だけ（たとえば２０μｍ）増加する回転数を使用限界回転数と定義することにすると、上記打ち抜きロータの場合２０．８ｋｒｐｍになる。

さらには、ロータコア鋼板について上記した静的引張のＦＥＭ弾性解析も実施した。その応力分布は回転状態における応力分布と類似の応力分布となっている。特に、応力集中部の位置は同じになっている。

（参考例）
次に切り欠き強化について詳細に調べるため、図３に示したロータコア鋼板のセンターブリッジ部と同様の形状となるように、平行部のまん中に一つのネック部（円弧形状の切り欠きが相対する位置に２つ）を設けた引張試験片を試作して、通常の引張試験を行った。試験片は、０．３５ｍｍ厚の電磁鋼板（３５Ｈ３００）を用い、ワイヤカットにて切り欠きを形成した。その際、試験片の幅Ｗ１は４．０ｍｍとし、切り欠きの曲率半径Ｒおよびその深さｔを様々に変えたものを試作した。

図９は、この引張試験片における引張試験の結果の一部を整理して示したグラフである。図９において、横軸は応力集中係数であり、１＋２√（ｔ／Ｒ）である。一方、縦軸は、切り欠きのないものの降伏強度（σ０）に対する切り欠きを設けたものの降伏強度（σｎ）の比（σｎ／σ０）である。なお、図において横軸１＋２√（ｔ／Ｒ）の値が１．０のものとは切り欠きを形成していない試験片（すなわち、ｔ＝０）の場合を示す。

図９から、応力集中係数を２以上とすることで、降伏強度の比が１．１を超えるようになることがわかる。ところで、応力集中係数が３を超えて大きいときには、小さい円弧形状を打ち抜くことが必要となるから、実際のネック部を作ることが難しくなる。

したがって、応力集中係数としては２以上であることが好ましく、より好ましくは２〜３である。このため、切り欠きの深さｔの範囲としては曲率半径Ｒに対して０．２５〜１．０倍の範囲が好適であることが、これにより裏付けられる。

（実施例１）
第１の実施の形態に沿って（図１および図２参照）、センターブリッジ部１６の根元部分にネック部５および６を設けたロータコア鋼板１を試作した。なお、試作したロータコア鋼板は６極のものである。

このロータコア鋼板は、厚さ０．３５ｍｍの電磁鋼板（新日鉄製３５Ｈ３００）を用いて打ち抜きによって試作した。試作したロータコア鋼板は、外径１００ｍｍであり、センターブリッジ部１６の幅Ｗ１は２．０ｍｍとした。またＲは１．０ｍｍ、ｔは０．５ｍｍとした。

このロータコア鋼板を用いて、静的な引張強度試験を行った（図７参照）。その結果、ネック部を設けたロータコア鋼板は、１０％強、強くなっていることがわかった。

このことは、センターブリッジ部の幅を従来（ネック部位を設けない場合）より、さらに細くしても十分実用に耐え得るようにすることもできることを意味している。したがって、センターブリッジ部の幅を従来より狭くしても、従来と同程度またはそれ以上に強度を高くすることができるため、磁石穴の大きさを大きくすることが可能となり、ロータサイズを変えることなく、従来よりも大きな磁石を使用することが可能となる。その結果、単にモータの高回転数化に耐えるようにすることができるばかりではなく、モータのトルクを向上させることもできる。

（実施例２）
第２の実施の形態に沿って（図３参照）、センターブリッジ部１６の中央部にネック部７を一つ設けたサンプルを打ち抜きにて試作して、ロータコア鋼板の静的な引張強度試験を行った（図７参照）。なお、試作したロータコア鋼板は、前述した実施例１と同様に、６極のものであり、厚さ０．３５ｍｍの電磁鋼板（新日鉄製３５Ｈ３００）を用いて、外径１００ｍｍであり、センターブリッジ部１６の幅Ｗ１は２．０ｍｍ、切り欠きのＲは１．０ｍｍ、ｔは０．５ｍｍであった。

引張強度試験の結果、強度的な効果は実施例１と同様に、従来よりも１０％強、強くなった。

（実施例３）
センターブリッジ部１６の中央部に、第３の実施の形態に沿って（図４参照）、円弧形状の底部８１が直線部８２とからなる切り欠きのネック部を、第２の実施の形態にしたがって一つ設けたロータコア鋼板を打ち抜きにて試作して、引張強度試験を行った。試作したロータコア鋼板は、前述した実施例１と同様に、６極のものであり、厚さ０．３５ｍｍの電磁鋼板（新日鉄製３５Ｈ３００）を用いて、外径１００ｍｍとし、切り欠きの開き角は１２０度、底部の曲率半径Ｒは１．０ｍｍ、切り欠きの深さｔは０．５ｍｍであった。

試験の結果、強度は実施例１と同じで、従来よりも１０％強、強くなった。

また、円弧形状切り欠きの場合に行ったのと同様な試験片による引張試験を、図４に示した開き角形状の切り欠きの場合にも実施した。すなわち、開き角形状の切り欠き部を平行部に一つもつ引張形状試験片を作製し引張試験により、切り欠き効果を調べた。開き角を１２０度に固定し、切り欠き底径Ｒと、深さｔをふって調べた結果（図９に示す場合とほとんど同じであるため図示省略する）、切り欠き底径Ｒの大きさとしては０．５〜２．０ｍｍ、ｔはＲに対して０．２５〜１．０倍の範囲が好ましいことがわかった。

次に開き角について試験片を作製し、引張試験により調べた。開き角θを様々に変えて試験した結果、切り欠きの開き角度θとしては９０〜１４０度の範囲が好ましいと結論された。すなわち、９０度より小さいと作製しにくく、一方、１４０度より大きいときには切り欠き性能が劣ってしまう。具体的には、開き角度θが１４０度より大きい場合には、降伏強度の比（図９におけるσｎ／σ０）が低く、ほとんど効果が得られない。これは、開き角度θがあまり大きく開いていると、実質的に切り欠きとしての効果が出てこないためであると考えられる。

（実施例４）
第４の実施の形態による形状と同様になるように、前述した実施例１のロータコア鋼板に、さらにプレスによって、アウターブリッジ部１５の磁石穴側に段差部９を設けたサンプルを試作した（図５および図６参照）。

段差部９のくぼみ部分の領域の板厚ｄｔ１は、元の電磁鋼板の板厚ｄｔ０の９０％、くぼみ部分の領域の幅ｄｗは元の電磁鋼板の板厚ｄｔ０と同じとした。

静的な引張試験（図７参照）の結果、強度が１４％程度強くなることがわかった。このことから、センターブリッジ部１６にネック部を設け、さらにアウターブリッジ部１５に段差を設けることで、ロータコア鋼板の強度をさらに高められることが実証できた。

（実施例５）
実施例１で試作したロータコア鋼板を複数枚積層してロータを試作し、このロータの外周側にステータを配置して、出力６０ｋＷ狙いのＩＭＰモータを仕立て評価した。比較のため、ネック部を持たないロータコア鋼板を用いたロータも試作した。モータ評価では、これらロータのみを組み替えて試験を行った。

回転数１８０００ｒｐｍ、６０ｋＷでの効率を比較したところ、効率はほぼ同等か実施例１のロータを用いた場合の方が上回っていた。したがって、センターブリッジ部にネック形状を持たせたことによるロータコア鉄損の増加はほとんどないか、僅少であり問題ないことがわかった。

以上本発明の実施の形態および実施例を説明したが、本発明は、これら実施の形態および実施例に限定されるものではない。たとえば、上述した実施例では、電磁鋼板として板厚０．３５ｍｍの場合について試験した例であるが、他の板厚たとえば０．２０ｍｍのものや、さらにその他の板厚のものについても実施可能であり、同様の効果が期待できる。

また、本発明の実施の形態として図１においては８極の例を、また実施例には６極のものを示したが、本発明は、当然に、さらに極数の多いものや少ないものであっても同じように適用することができる。

さらに、上述した各実施の形態および実施例は、あくまでも本発明の例示に過ぎず、当業者により本発明の技術思想の範囲内においてさまざまな変形形態が可能であり、このような変形形態も本発明に含まれるものである。

本発明を適用した第１の実施の形態のロータコア鋼板を示す図面である。 上記ロータコア鋼板のセンターブリッジ部の拡大図である。 本発明を適用した第２の実施の形態におけるセンターブリッジ部の拡大図である。 本発明を適用した第３の実施の形態におけるセンターブリッジ部に設けたネック部を形成している切り欠き部分の拡大図である。 本発明を適用した第４の実施の形態における１極分の磁石穴部分の拡大図である。 図５中のＡ１−Ａ２に沿う断面図である。 ロータコア鋼板の静的な強度を測定するための測定方法およびそのための冶具を説明するための説明図である。 ネック部を設けていないロータコア鋼板の静的な引張強度試験の結果を示すグラフである。 参考例における円弧形状の切り欠きを設けた試験片ついての引張試験結果を示すグラフである。 従来のロータコア形状の例を示す平面図である。 従来のロータコア形状の他の例を示す平面図である。 磁石穴形状を変更させた従来の例を示す部分拡大平面図である。 磁石穴形状を変更させた従来の他の例を示す部分拡大平面図である。 １極当たり磁石が２個設けられる２個の磁石穴が設けられている従来の技術を説明するための部分拡大平面図である。

符号の説明

１…ロータコア鋼板、
２、３…磁石穴、
５、６、７…ネック部、
９…段差部、
１５…アウターブリッジ部、
１６…センターブリッジ部、
５１、６１、７１…切り欠き。

Claims (13)

1. 磁石を内蔵するロータを形成するための１枚のロータコア鋼板であって、
   １極あたり少なくとも２個の磁石が挿入されるための２個の磁石穴と、
   前記磁石穴同士が相対する部分でロータコアの径方向に延びる帯状のセンターブリッジ部と、
   前記センターブリッジ部に設けられ、前記帯状の幅が部分的に狭くなったネック部と、
   を有することを特徴とするロータコア鋼板。
2. 前記ネック部は、前記ロータコアの径方向に対して線対称に設けられた切り欠きよりなることを特徴とする請求項１記載のロータコア鋼板。
3. 前記ネック部の前記切り欠きは、少なくとも切り欠きの底部が円弧形状であることを特徴とする請求項２記載のロータコア鋼板。
4. 前記円弧形状は、曲率半径が０．５〜２．０ｍｍであり、前記切り欠きの深さは、前記円弧形状の曲率半径に対して０．２５〜１．０倍であることを特徴とする請求項３記載のロータコア鋼板。
5. 前記切り欠きは、切り欠き全体が円弧形状であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の記載のロータコア鋼板。
6. 前記切り欠きは、円弧形状の底部と所定の開き角度を持つ直線部からなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の記載のロータコア鋼板。
7. 前記所定の開き角度は、９０〜１４０度であることを特徴とする請求項６記載のロータコア鋼板。
8. 前記ネック部は、前記センターブリッジ部の根元にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の記載のロータコア鋼板。
9. 前記ネック部は、前記センターブリッジ部の略中間にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の記載のロータコア鋼板。
10. 前記磁石穴の外周側部分に加工硬化した部分をさらに有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の記載のロータコア鋼板。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載のロータコア鋼板を複数枚積層して形成したロータコアと、
    前記ロータコア内の磁石穴に挿入された永久磁石と、
    を有することを特徴とするロータ。
12. 請求項１１に記載のロータと、
    前記ロータの外周側に配置されたステータと、
    を有することを特徴とするモータ。
13. 請求項１２に記載のモータを駆動用モータとして用いたことを特徴とする車両。

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