JP2009296685A - Rotor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor which reduces stress working on the outer circumferential bridges 4, 5 of a rotor core 1 without increasing leakage magnetic flux. <P>SOLUTION: First and second flux barriers 2, 3 are formed on the rotor core 1. The first flux barrier 2 is divided with a radial bridge 6 into one end side and the other end side at the center in the longitudinal direction. The second flux barrier 3 is divided with a radial bridge 7 into one end side and the other end side at the center in the longitudinal direction, furthermore the one end side and the other end side are respectively divided with bridges 8 in the circumferential direction. Two bridges 8 in the circumferential direction are formed on the same circumference with the bridge 6 in the radial direction dividing the first flux barrier 2. Namely, the bridge 6 in the radial direction and the two bridges 8 in the circumferential direction are formed at a position substantially equal in distance in the radial direction from the center of the rotor core 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロータコアにフラックスバリアが形成されたロータの構造に関する。   The present invention relates to a rotor structure in which a flux barrier is formed on a rotor core.

従来技術として、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されたロータがある。
特許文献１に記載されたロータは、図１０に示すように、ロータコア１００に第１のフラックスバリア１０１と、第２のフラックスバリア１０２とが形成されている。
第１のフラックスバリア１０１は、長手方向の中央部がロータコア１００の中心側に凸となる円弧状を有し、且つ、長手方向の両端部がロータコア１００の外周に近接して形成されている。第２のフラックスバリア１０２は、第１のフラックスバリア１０１の凸側に略ハの字状に形成されている。
ロータコア１００の外周部には、ロータコア１００の外周に近接する第１のフラックスバリア１０１および第２のフラックスバリア１０２の端部と、ロータコア１００の外周円との間に、それぞれ外周ブリッジ１０３が形成されている。 As a prior art, for example, there are rotors disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
As shown in FIG. 10, the rotor described in Patent Document 1 includes a rotor core 100 in which a first flux barrier 101 and a second flux barrier 102 are formed.
The first flux barrier 101 has a circular arc shape with a central portion in the longitudinal direction protruding toward the center of the rotor core 100, and both end portions in the longitudinal direction are formed close to the outer periphery of the rotor core 100. The second flux barrier 102 is formed in a substantially square shape on the convex side of the first flux barrier 101.
On the outer peripheral portion of the rotor core 100, outer peripheral bridges 103 are formed between the end portions of the first flux barrier 101 and the second flux barrier 102 close to the outer periphery of the rotor core 100 and the outer peripheral circle of the rotor core 100, respectively. ing.

特許文献２に記載されたロータは、図１１にその形状の一極分だけを示すように、ロータコア２００に第１、第２のフラックスバリア２０１、２０２が形成され、その第１、第２のフラックスバリア２０１、２０２にそれぞれ永久磁石２０３、２０４が嵌め込まれている。
第１、第２のフラックスバリア２０１、２０２は、それぞれ長手方向の中央部がロータコア２００の中心側に凸となる円弧状を有し、長手方向の両端部がロータコア２００の外周に近接して形成され、且つ、第１のフラックスバリア２０１の凸側に第２のフラックスバリア２０２が形成されている。
ロータコア２００の外周部には、ロータコア２００の外周に近接する第１のフラックスバリア２０１および第２のフラックスバリア２０２の端部と、ロータコア２００の外周円との間に、それぞれ外周ブリッジ２０５が形成されている。
特開平１１−８９１４５号公報 特開２００２−１０５４７号公報 The rotor described in Patent Document 2 has first and second flux barriers 201 and 202 formed on the rotor core 200 as shown in FIG. Permanent magnets 203 and 204 are fitted in the flux barriers 201 and 202, respectively.
Each of the first and second flux barriers 201 and 202 has an arc shape in which the center portion in the longitudinal direction is convex toward the center side of the rotor core 200, and both end portions in the longitudinal direction are formed close to the outer periphery of the rotor core 200. In addition, a second flux barrier 202 is formed on the convex side of the first flux barrier 201.
On the outer peripheral portion of the rotor core 200, outer peripheral bridges 205 are formed between the end portions of the first flux barrier 201 and the second flux barrier 202 close to the outer periphery of the rotor core 200 and the outer peripheral circle of the rotor core 200, respectively. ing.
JP-A-11-89145 JP 2002-10547 A

上記の構成を有するロータを回転させると、回転に伴う遠心力が径方向に発生し、その力は、ロータコア１００、２００の外周ブリッジ１０３、２０５で周方向に変換される。このため、外周ブリッジ１０３、２０５には、それぞれロータの回転に伴う応力が作用する。
なお、遠心力は、以下の式（１）で表される。
遠心力＝質量×半径×（回転角速度）2 …………………（１）
ロータの回転により発生する応力分布をシミュレーション測定すると、図１２および図１３に示す様に、それぞれ外周ブリッジ１０３、２０５に高い応力が集中していることが分かる。シミュレーションの条件は、ロータ回転数：１７０００ｒｐｍであり、同回転数における疲労許容応力：２０７ＭＰａである。 When the rotor having the above configuration is rotated, a centrifugal force accompanying the rotation is generated in the radial direction, and the force is converted in the circumferential direction by the outer peripheral bridges 103 and 205 of the rotor cores 100 and 200. For this reason, the stress accompanying rotation of the rotor acts on the outer bridges 103 and 205, respectively.
The centrifugal force is expressed by the following formula (1).
Centrifugal force = Mass x Radius x (Rotational angular velocity) 2 ... (1)
When the stress distribution generated by the rotation of the rotor is measured by simulation, it can be seen that high stresses are concentrated on the outer peripheral bridges 103 and 205, respectively, as shown in FIGS. The simulation conditions are rotor rotation speed: 17000 rpm and fatigue allowable stress at the same rotation speed: 207 MPa.

上記のように、従来のロータでは、高速回転により遠心力が増加するにつれて外周ブリッジ１０３、２０５に作用する応力が増加するため、その応力を材料の疲労限界以下に抑えるためには、外周ブリッジ１０３、２０５の幅を広くする必要がある。しかし、外周ブリッジ１０３、２０５の幅を広くすると、その分、漏れ磁束が増大してトルクの低下をもたらすという問題が生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、漏れ磁束が増大することなく、ロータコアの外周ブリッジに作用する応力を低減できるロータを提供することにある。 As described above, in the conventional rotor, the stress acting on the outer bridges 103 and 205 increases as the centrifugal force increases due to high-speed rotation. Therefore, in order to keep the stress below the fatigue limit of the material, the outer bridge 103 , 205 needs to be widened. However, when the width of the outer peripheral bridges 103 and 205 is increased, there arises a problem that the leakage magnetic flux increases correspondingly and the torque decreases.
The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a rotor capable of reducing stress acting on the outer peripheral bridge of the rotor core without increasing leakage magnetic flux.

（請求項１の発明）
本発明は、ロータコアに第１のフラックスバリアと第２のフラックスバリアとが形成され、第１、第２のフラックスバリアは、それぞれ長手方向の両端部がロータコアの外周に近接して形成されると共に、長手方向の中央部がロータコアの中心側に向かって凸となり、且つ、第１のフラックスバリアの凸側に第２のフラックスバリアを有する回転電機のロータであって、第１のフラックスバリアの長手方向の中央部に設けられ、第１のフラックスバリアをロータコアの半径方向に沿って分割する第１の径方向ブリッジと、第２のフラックスバリアの長手方向の中央部に設けられ、第２のフラックスバリアをロータコアの半径方向に沿って分割する第２の径方向ブリッジと、この第２の径方向ブリッジより第２のフラックスバリアの一端側および他端側にそれぞれ設けられ、第２のフラックスバリアをロータコアの周方向に沿って分割する２個の周方向ブリッジとを有し、第１の径方向ブリッジと２個の周方向ブリッジは、ロータコアの中心から半径方向の距離が略等しい位置に設けられていることを特徴とする。 (Invention of Claim 1)
In the present invention, a first flux barrier and a second flux barrier are formed on the rotor core, and the first and second flux barriers are formed so that both end portions in the longitudinal direction are close to the outer periphery of the rotor core. A rotor of a rotating electrical machine having a central portion in the longitudinal direction convex toward the center side of the rotor core and having a second flux barrier on the convex side of the first flux barrier, the length of the first flux barrier being A first radial bridge that divides the first flux barrier along the radial direction of the rotor core, and a second flux barrier that is provided at the longitudinal center of the second flux barrier. A second radial bridge that divides the barrier along the radial direction of the rotor core, and one end side of the second flux barrier from the second radial bridge; Two circumferential bridges that are provided on the other end side and divide the second flux barrier along the circumferential direction of the rotor core, the first radial bridge and the two circumferential bridges being the rotor core It is characterized in that the distance in the radial direction from the center of each is substantially equal.

ロータを回転させると、回転に伴う遠心力が径方向に発生し、その力は、ロータコアの外周部に存在するブリッジ、つまり、第１のフラックスバリアの両端部が近接するロータコアの外周部および第２のフラックスバリアの両端部が近接するロータコアの外周部（以下、外周ブリッジと呼ぶ）で周方向に変換される。
これにより、ロータコアの外周ブリッジには、回転に伴う応力が作用する。この外周ブリッジに作用する応力は、以下の式（２）で表される。
応力＝周方向の力（遠心力）／ブリッジの断面積………（２）
本発明では、第１の径方向ブリッジと２個の周方向ブリッジとをロータコアの中心から半径方向に略同じ距離に配置しているので、各ブリッジが配置された位置で新たな円弧を周方向に描くことになる。つまり、応力が作用する断面積が増えることを意味する。従って、上式（２）で示したブリッジの断面積が増えることにより、外周ブリッジに作用する応力を低減できる。 When the rotor is rotated, a centrifugal force accompanying the rotation is generated in the radial direction, and the force is generated by the bridge existing on the outer peripheral portion of the rotor core, that is, the outer peripheral portion of the rotor core and the first and second ends of the first flux barrier. 2 is converted in the circumferential direction at the outer peripheral portion of the rotor core (hereinafter referred to as the outer peripheral bridge) where both ends of the flux barrier are close.
Thereby, the stress accompanying rotation acts on the outer peripheral bridge of the rotor core. The stress acting on the outer peripheral bridge is expressed by the following formula (2).
Stress = circumferential force (centrifugal force) / cross-sectional area of the bridge ... (2)
In the present invention, since the first radial bridge and the two circumferential bridges are arranged at substantially the same distance in the radial direction from the center of the rotor core, a new arc is arranged in the circumferential direction at the position where each bridge is arranged. To draw. That is, it means that the cross-sectional area on which the stress acts increases. Therefore, the stress acting on the outer bridge can be reduced by increasing the cross-sectional area of the bridge represented by the above formula (2).

なお、ロータコアの中心から周方向ブリッジまでの半径方向の距離が、ロータコアの中心から第１の径方向ブリッジまでの半径方向の距離より大きくなる、つまり、周方向ブリッジの方が第１の径方向ブリッジより半径方向の外側に位置していると、第２のフラックスバリア側の外周ブリッジ（第２外周ブリッジと呼ぶ）に作用する応力の方が、第１のフラックスバリア側の外周ブリッジ（第１外周ブリッジと呼ぶ）に作用する応力よりも小さくなる。これは、周方向ブリッジが第２外周ブリッジの近傍に位置するため、周方向ブリッジと第２外周ブリッジとに応力が分散されるためである。   Note that the radial distance from the center of the rotor core to the circumferential bridge is greater than the radial distance from the center of the rotor core to the first radial bridge, that is, the circumferential bridge is the first radial direction. If the bridge is located on the outer side in the radial direction from the bridge, the stress acting on the outer peripheral bridge on the second flux barrier side (referred to as the second outer peripheral bridge) is the outer peripheral bridge on the first flux barrier side (first Smaller than the stress acting on the outer bridge). This is because the circumferential bridge is located in the vicinity of the second outer bridge, so that stress is distributed between the circumferential bridge and the second outer bridge.

一方、ロータコアの中心から周方向ブリッジまでの半径方向の距離が、ロータコアの中心から第１の径方向ブリッジまでの半径方向の距離より小さくなる、つまり、周方向ブリッジの方が第１の径方向ブリッジより半径方向の内側に位置していると、第１外周ブリッジに作用する応力の方が、第２外周ブリッジに作用する応力よりも小さくなる。これは、第２のフラックスバリアの周方向ブリッジより外側の領域（外側バリアと呼ぶ）が長くなることで、第２外周ブリッジに作用する曲げ応力が大きくなるためである。曲げ応力は、距離が長いほど大きくなるので、ロータコアの中心から周方向ブリッジまでの半径が小さくなるほど、第２外周ブリッジに作用する応力が増えることになる。   On the other hand, the radial distance from the center of the rotor core to the circumferential bridge is smaller than the radial distance from the center of the rotor core to the first radial bridge, that is, the circumferential bridge is the first radial direction. If it is located on the inner side in the radial direction from the bridge, the stress acting on the first outer circumferential bridge is smaller than the stress acting on the second outer circumferential bridge. This is because the bending stress acting on the second outer peripheral bridge increases as the region outside the peripheral bridge (referred to as the outer barrier) of the second flux barrier becomes longer. Since the bending stress increases as the distance increases, the stress acting on the second outer peripheral bridge increases as the radius from the center of the rotor core to the circumferential bridge decreases.

これに対し、本発明では、第１の径方向ブリッジと２個の周方向ブリッジとをロータコアの中心から半径方向に略同じ距離に配置することで、第１外周ブリッジに作用する応力と第２外周ブリッジに作用する応力とを均一にでき、且つ、周方向ブリッジが第１の径方向ブリッジより半径方向の外側に配置される場合に、第１外周ブリッジに作用する応力より小さくなり、同様に、周方向ブリッジが第１の径方向ブリッジより半径方向の内側に配置される場合に第２外周ブリッジに作用する応力より小さくなる。その結果、第１外周ブリッジおよび第２外周ブリッジの断面積を小さくできるので、漏れ磁束を低減でき、トルクの向上を図ることができる。   On the other hand, in the present invention, the first radial bridge and the two circumferential bridges are arranged at substantially the same distance in the radial direction from the center of the rotor core, whereby the stress acting on the first outer bridge and the second The stress acting on the outer peripheral bridge can be made uniform, and when the circumferential bridge is arranged radially outward from the first radial bridge, the stress acting on the first outer bridge becomes smaller, and similarly The stress acting on the second outer bridge is smaller when the circumferential bridge is arranged radially inward than the first radial bridge. As a result, since the cross-sectional areas of the first outer peripheral bridge and the second outer peripheral bridge can be reduced, the leakage magnetic flux can be reduced and the torque can be improved.

（請求項２の発明）
請求項１に記載したロータにおいて、第１のフラックスバリアと第２のフラックスバリアの両方、または片方、もしくは、第１のフラックスバリアあるいは第２のフラックスバリアの一部に永久磁石が配置されている。
本発明は、フラックスバリアに永久磁石を嵌め込んで構成される埋め込み磁石型ロータにも適用できる。 (Invention of Claim 2)
The rotor according to claim 1, wherein a permanent magnet is disposed on both the first flux barrier and the second flux barrier, or one of them, or a part of the first flux barrier or the second flux barrier. .
The present invention can also be applied to an embedded magnet type rotor configured by fitting a permanent magnet into a flux barrier.

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.

図１は実施例１に係るロータコア１の全体形状を示す平面図、図２はロータコア１の１磁極分を示す平面図である。
本実施例のロータは、図１に示す様に、円板状に打ち抜かれたコアシート（例えば、電磁鋼板）を複数枚重ね合わせて円柱形状としたロータコア１を有し、このロータコア１に第１のフラックスバリア２と第２のフラックスバリア３が形成されている。
第１、第２のフラックスバリア２、３は、ロータの電気角１８０度の間に配置され、それぞれ長手方向の両端部がロータコア１の外周に近接して形成されると共に、長手方向の中央部がロータコア１の中心側に向かって凸となる略円弧状に形成され、第１のフラックスバリア２の凸側に第２のフラックスバリア３が形成されている。 FIG. 1 is a plan view showing the overall shape of the rotor core 1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing one magnetic pole portion of the rotor core 1.
As shown in FIG. 1, the rotor of the present embodiment has a rotor core 1 that is formed into a cylindrical shape by superposing a plurality of core sheets (for example, electromagnetic steel plates) punched into a disk shape. One flux barrier 2 and a second flux barrier 3 are formed.
The first and second flux barriers 2 and 3 are disposed between the electrical angles of the rotor of 180 degrees, and both end portions in the longitudinal direction are formed close to the outer periphery of the rotor core 1, and the central portion in the longitudinal direction. Is formed in a substantially arc shape that is convex toward the center side of the rotor core 1, and the second flux barrier 3 is formed on the convex side of the first flux barrier 2.

ロータコア１の外周部には、図２に示す様に、ロータコア１の外周円に近接する第１、第２のフラックスバリア２、３の端部とロータコア１の外周円との間に、それぞれ第１の外周ブリッジ４と第２の外周ブリッジ５が形成されている。この第１、第２の外周ブリッジ４、５は、ロータコア１の半径方向に同一の寸法、例えば１ｍｍに形成されている。
第１のフラックスバリア２は、長手方向の中央部で径方向ブリッジ６により二分割されている。径方向ブリッジ６は、第１のフラックスバリア２の凹側と凸側とをロータコア１の半径方向に連結して形成される。 As shown in FIG. 2, the outer periphery of the rotor core 1 is provided between the ends of the first and second flux barriers 2 and 3 adjacent to the outer periphery of the rotor core 1 and the outer periphery of the rotor core 1. One outer peripheral bridge 4 and a second outer peripheral bridge 5 are formed. The first and second outer peripheral bridges 4 and 5 are formed to have the same dimension, for example, 1 mm, in the radial direction of the rotor core 1.
The first flux barrier 2 is divided into two by a radial bridge 6 at the central portion in the longitudinal direction. The radial bridge 6 is formed by connecting the concave side and the convex side of the first flux barrier 2 in the radial direction of the rotor core 1.

第２のフラックスバリア３は、長手方向の中央部で径方向ブリッジ７により二分割され、さらに、分割された各領域が、それぞれ周方向ブリッジ８により分割されている。径方向ブリッジ７は、径方向ブリッジ６と同様に、第２のフラックスバリア３の凹側と凸側とをロータコア１の半径方向に連結して形成される。つまり、径方向ブリッジ６と径方向ブリッジ７は、ロータコア１の同一半径方向に沿って形成されている。
周方向ブリッジ８は、第２のフラックスバリア３の凹側と凸側とをロータコア１の略周方向に連結して形成される。 The second flux barrier 3 is divided into two by a radial bridge 7 at the central portion in the longitudinal direction, and each divided region is divided by a circumferential bridge 8. Similarly to the radial bridge 6, the radial bridge 7 is formed by connecting the concave side and the convex side of the second flux barrier 3 in the radial direction of the rotor core 1. That is, the radial bridge 6 and the radial bridge 7 are formed along the same radial direction of the rotor core 1.
The circumferential bridge 8 is formed by connecting the concave side and the convex side of the second flux barrier 3 in the substantially circumferential direction of the rotor core 1.

また、２つの周方向ブリッジ８は、第２のフラックスバリア３を分割する方向の幅、つまり、ブリッジ幅が、上記の第１、第２の外周ブリッジ４、５と略同じ寸法（例えば１ｍｍ）に設定され、且つ、径方向ブリッジ６と同一円周上に形成されている。つまり、径方向ブリッジ６と２つの周方向ブリッジ８は、ロータコア１の中心から半径方向の距離が略等しい位置に形成されている。
なお、本実施例に係るロータコア１は、一例として、図２に示す様に、半径ｒが８０ｍｍ、ロータコア１の中心から径方向ブリッジ６の中心までの距離ｒ１が６６ｍｍに設定され、且つ、距離ｒ１を半径とする円周上に２つの周方向ブリッジ８が形成されている。また、２つの周方向ブリッジ８は、ブリッジ幅の中心が距離ｒ１を半径とする円周上に設定されている。 Further, the two circumferential bridges 8 have a width in the direction in which the second flux barrier 3 is divided, that is, the bridge width is approximately the same as the first and second outer bridges 4 and 5 (for example, 1 mm). And is formed on the same circumference as the radial bridge 6. That is, the radial bridge 6 and the two circumferential bridges 8 are formed at positions where the radial distance from the center of the rotor core 1 is substantially equal.
As an example, the rotor core 1 according to this embodiment has a radius r set to 80 mm, a distance r1 from the center of the rotor core 1 to the center of the radial bridge 6 set to 66 mm, as shown in FIG. Two circumferential bridges 8 are formed on a circumference having a radius r1. Further, the two circumferential bridges 8 are set on the circumference with the center of the bridge width having the radius of the distance r1.

（実施例１の作用および効果）
ロータを回転させると、回転に伴う遠心力が径方向に発生し、その力は、ロータコア１の外周部に設けられる第１、第２の外周ブリッジ４、５で周方向に変換される。
これにより、第１、第２の外周ブリッジ４、５には、回転に伴う応力が作用する。この第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力は、以下の式（２）で表される。
応力＝周方向の力（遠心力）／ブリッジの断面積………（２）
本実施例のロータコア１は、第２のフラックスバリア３に２個の周方向ブリッジ８を設けて、その２個の周方向ブリッジ８を、ロータコア１の中心から半径方向に径方向ブリッジ６と略同じ距離に配置している。この場合、径方向ブリッジ６と２個の周方向ブリッジ８とが配置された位置で新たな円弧を周方向に描くことを意味し、応力が作用する断面積が増えることを意味する。 (Operation and Effect of Example 1)
When the rotor is rotated, a centrifugal force accompanying the rotation is generated in the radial direction, and the force is converted in the circumferential direction by the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 provided on the outer peripheral portion of the rotor core 1.
Thereby, stress accompanying rotation acts on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5. The stress acting on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 is expressed by the following formula (2).
Stress = circumferential force (centrifugal force) / cross-sectional area of the bridge ... (2)
In the rotor core 1 of the present embodiment, two circumferential bridges 8 are provided in the second flux barrier 3, and the two circumferential bridges 8 are substantially the same as the radial bridge 6 in the radial direction from the center of the rotor core 1. They are placed at the same distance. In this case, this means that a new arc is drawn in the circumferential direction at the position where the radial bridge 6 and the two circumferential bridges 8 are arranged, which means that the cross-sectional area on which the stress acts increases.

上記の構成によれば、式（２）で示したブリッジの断面積が増えることになり、その分、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力を低減できる。
第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力をシミュレーション測定した結果を図３に示す。図３（ａ）は本実施例のロータコア１、図３（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ以下に説明する比較例１、２のロータコア１０、２０、図３（ｄ）は径方向ブリッジ６および周方向ブリッジ８を有していない従来技術（例えば特許文献１）のロータコア３０であり、応力分布を白黒の濃淡で表している。シミュレーションの条件は、ロータ回転数：１７０００ｒｐｍであり、同回転数における疲労許容応力：２０７ＭＰａである。 According to said structure, the cross-sectional area of the bridge shown by Formula (2) will increase, and the stress which acts on the 1st, 2nd outer periphery bridges 4 and 5 can be reduced by that much.
FIG. 3 shows the result of simulation measurement of the stress acting on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5. 3A shows the rotor core 1 of this embodiment, FIGS. 3B and 3C show the rotor cores 10 and 20 of Comparative Examples 1 and 2 described below, respectively, and FIG. 3D shows the radial bridge 6. The rotor core 30 of the prior art (for example, Patent Document 1) that does not have the circumferential bridge 8, and the stress distribution is represented by black and white shading. The simulation conditions are rotor rotation speed: 17000 rpm and fatigue allowable stress at the same rotation speed: 207 MPa.

比較例１のロータコア１０は、２個の周方向ブリッジ８が、径方向ブリッジ６より半径方向の外側に配置されている、つまり、ロータコア１０の中心から周方向ブリッジ８までの半径方向の距離が、ロータコア１０の中心から径方向ブリッジ６までの半径方向の距離より大きい場合の一例である。
比較例２のロータコア２０は、２個の周方向ブリッジ８が、径方向ブリッジ６より半径方向の内側に配置されている、つまり、ロータコア２０の中心から周方向ブリッジ８までの半径方向の距離が、ロータコア２０の中心から径方向ブリッジ６までの半径方向の距離より小さい場合の一例である。 In the rotor core 10 of the comparative example 1, the two circumferential bridges 8 are arranged radially outside the radial bridge 6, that is, the radial distance from the center of the rotor core 10 to the circumferential bridge 8 is This is an example when the distance from the center of the rotor core 10 to the radial bridge 6 is larger than the radial distance.
In the rotor core 20 of Comparative Example 2, the two circumferential bridges 8 are arranged radially inward of the radial bridge 6, that is, the radial distance from the center of the rotor core 20 to the circumferential bridge 8 is This is an example in which the distance from the center of the rotor core 20 to the radial bridge 6 is smaller than the radial distance.

シミュレーションの結果によれば、本実施例、比較例１、比較例２、従来技術のいずれの場合も、第１、第２の外周ブリッジ４、５に応力が集中していることが分かる。但し、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力を数値化した棒グラフで表すと、図４に示す様に、本実施例、比較例１、比較例２、従来技術において、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力の大きさに大きな違いが生じていることが分かる。つまり、比較例１の場合は、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力の大きさが異なり、第２の外周ブリッジ５に作用する応力の方が、第１の外周ブリッジ４に作用する応力よりも小さくなっている。これは、周方向ブリッジ８が第２の外周ブリッジ５の近傍に位置するため、周方向ブリッジ８と第２の外周ブリッジ５とに応力が分散されるためである。但し、第１の外周ブリッジ４に作用する応力は、疲労許容応力よりも大きくなっている。   According to the result of the simulation, it can be seen that stress is concentrated on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 in any of the present example, the comparative example 1, the comparative example 2, and the conventional technique. However, when the stress acting on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 is expressed in a bar graph, the first embodiment, the first comparative example, the second comparative example, and the prior art, as shown in FIG. It can be seen that there is a large difference in the magnitude of the stress acting on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5. That is, in the case of the comparative example 1, the magnitude of the stress acting on the first and second outer bridges 4 and 5 is different, and the stress acting on the second outer bridge 5 is the first outer bridge 4. It is smaller than the stress acting on. This is because the circumferential bridge 8 is located in the vicinity of the second outer bridge 5, so that stress is distributed to the circumferential bridge 8 and the second outer bridge 5. However, the stress acting on the first outer peripheral bridge 4 is larger than the fatigue allowable stress.

比較例２の場合は、比較例１の場合と同様に、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力の大きさが異なるが、第２の外周ブリッジ５に作用する応力の方が、第１の外周ブリッジ４に作用する応力よりも大きく、且つ、疲労許容応力よりも大きくなっている。これは、第２のフラックスバリア３の周方向ブリッジ８より外側の領域が長くなることで、第２の外周ブリッジ５に作用する曲げ応力が大きくなるためである。曲げ応力は、距離が長いほど大きくなるので、ロータコア１０の中心から周方向ブリッジ８までの半径が小さくなるほど、第２の外周ブリッジ５に作用する応力が増えることになる。
また、従来技術の場合は、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力の大きさが異なるだけでなく、どちらも疲労許容応力よりも大きくなっている。 In the case of the comparative example 2, as in the case of the comparative example 1, the magnitude of the stress acting on the first and second outer circumferential bridges 4 and 5 is different, but the direction of the stress acting on the second outer circumferential bridge 5 is different. However, it is larger than the stress acting on the first outer peripheral bridge 4 and larger than the fatigue allowable stress. This is because the bending stress acting on the second outer bridge 5 becomes larger as the region outside the circumferential bridge 8 of the second flux barrier 3 becomes longer. Since the bending stress increases as the distance increases, the stress acting on the second outer peripheral bridge 5 increases as the radius from the center of the rotor core 10 to the circumferential bridge 8 decreases.
In the case of the prior art, not only the magnitude of the stress acting on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 is different, but both are greater than the allowable fatigue stress.

これに対し、本実施例の場合は、第１の外周ブリッジ４に作用する応力と第２の外周ブリッジ５に作用する応力とが略等しく、且つ、疲労許容応力よりも小さくなっている。これは、２個の周方向ブリッジ８をロータコア１の中心から半径方向に径方向ブリッジ６と同じ距離に配置したことによる効果である。その結果、第１、第２の外周ブリッジ４、５の断面積を小さく設計できるので、第１、第２の外周ブリッジ４、５を通る漏れ磁束を低減でき、トルクの向上を図ることが可能である。   On the other hand, in the case of the present embodiment, the stress acting on the first outer bridge 4 and the stress acting on the second outer bridge 5 are substantially equal and smaller than the fatigue allowable stress. This is an effect obtained by arranging the two circumferential bridges 8 in the radial direction from the center of the rotor core 1 at the same distance as the radial bridge 6. As a result, since the cross-sectional area of the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 can be designed to be small, the leakage magnetic flux passing through the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 can be reduced, and the torque can be improved. It is.

図５は実施例２に係るロータコア１の１磁極分を示す平面図である。
この実施例２では、実施例１に記載した周方向ブリッジ８の角度と応力との関係について説明する。
周方向ブリッジ８の角度を以下のように定義する。
周方向ブリッジ８は、幅方向の両辺が平行に形成されており、その両辺と平行で、且つ、周方向ブリッジ８の幅方向の中心を通る直線Ａと、径方向ブリッジ６および径方向ブリッジ７の幅方向の中心を通る直線Ｂとが成す角度を周方向ブリッジ８の角度αと呼ぶ。
なお、２つの周方向ブリッジ８は、直線Ｂに対して線対称の形状であり、２つの周方向ブリッジ８の角度αは同じである。 FIG. 5 is a plan view illustrating one magnetic pole portion of the rotor core 1 according to the second embodiment.
In the second embodiment, the relationship between the angle of the circumferential bridge 8 described in the first embodiment and the stress will be described.
The angle of the circumferential bridge 8 is defined as follows.
The circumferential bridge 8 is formed so that both sides in the width direction are parallel to each other, a straight line A that is parallel to both sides and passes through the center in the width direction of the circumferential bridge 8, the radial bridge 6, and the radial bridge 7. The angle formed by the straight line B passing through the center in the width direction is called the angle α of the circumferential bridge 8.
The two circumferential bridges 8 are symmetrical with respect to the straight line B, and the angles α of the two circumferential bridges 8 are the same.

上記のαを指標として、周方向ブリッジ８に作用する応力をシミュレーション測定した結果を図６に示す。なお、図６（ａ）はα＝３２．８度、図６（ｂ）はα＝５２．８度、図６（ｃ）はα＝７３度である。このシミュレーション測定によると、周方向ブリッジ８に作用する最大応力は、α＝３２．８度の場合に２８３ＭＰａ、α＝５２．８度の場合に１８０ＭＰａ、α＝７３度の場合に２９６ＭＰａとなっている。
また、シミュレーション測定の結果をグラフで表すと、図７に示す様に、α＝３２．８度からα＝５２．８度まで周方向ブリッジ８の角度が大きくなるに連れて、周方向ブリッジ８に作用する最大応力は次第に小さくなる。更に、周方向ブリッジ８の角度がα＝５２．８度からα＝７３度まで大きくなると、αの増加に連れて周方向ブリッジ８に作用する最大応力が次第に大きくなっている。つまり、周方向ブリッジ８に作用する最大応力が最も小さくなるαの最適値が存在することが分かり、その値は、α＝５２．８度である。
上記のように、周方向ブリッジ８の角度αを適宜に調整することにより、周方向ブリッジ８に作用する曲げモーメントを低減でき、且つ、周方向ブリッジ８に作用する応力も小さくできる。 FIG. 6 shows the result of simulation measurement of the stress acting on the circumferential bridge 8 using the above α as an index. 6A is α = 32.8 degrees, FIG. 6B is α = 52.8 degrees, and FIG. 6C is α = 73 degrees. According to this simulation measurement, the maximum stress acting on the circumferential bridge 8 is 283 MPa when α = 32.8 degrees, 180 MPa when α = 52.8 degrees, and 296 MPa when α = 73 degrees. Yes.
In addition, when the simulation measurement result is represented by a graph, as shown in FIG. 7, as the angle of the circumferential bridge 8 increases from α = 32.8 degrees to α = 52.8 degrees, the circumferential bridge 8 The maximum stress acting on is gradually reduced. Furthermore, when the angle of the circumferential bridge 8 increases from α = 52.8 degrees to α = 73 degrees, the maximum stress acting on the circumferential bridge 8 gradually increases as α increases. That is, it can be seen that there is an optimum value of α at which the maximum stress acting on the circumferential bridge 8 is the smallest, and the value is α = 52.8 degrees.
As described above, by appropriately adjusting the angle α of the circumferential bridge 8, the bending moment acting on the circumferential bridge 8 can be reduced, and the stress acting on the circumferential bridge 8 can be reduced.

（変形例）
本発明は、実施例１または実施例２に記載したフラックスバリアに永久磁石９を配置した構成にも適用できる。
永久磁石９は、例えば、図８に示す様に、第１のフラックスバリア２に配置する、あるいは、図９に示す様に、第１のフラックスバリア２と、第２のフラックスバリア３の周方向ブリッジ８より外側の領域に配置することができる。この場合、全てのフラックスバリア２、３に永久磁石９を配置した場合と比較すると、磁石質量を少なくできるので、ロータの回転によって発生する遠心力が小さくなり、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力を小さくできる。但し、第１、第２の外周ブリッジ４、５に作用する応力を疲労許容応力より低くできるのであれば、全てのフラックスバリア２、３に永久磁石９を配置しても良い。 (Modification)
The present invention can also be applied to a configuration in which the permanent magnet 9 is disposed on the flux barrier described in the first or second embodiment.
For example, the permanent magnet 9 is arranged in the first flux barrier 2 as shown in FIG. 8, or the circumferential direction of the first flux barrier 2 and the second flux barrier 3 as shown in FIG. It can be arranged in a region outside the bridge 8. In this case, compared with the case where the permanent magnets 9 are arranged in all the flux barriers 2 and 3, the mass of the magnet can be reduced, so that the centrifugal force generated by the rotation of the rotor is reduced, and the first and second outer peripheral bridges 4. 5 can be reduced. However, as long as the stress acting on the first and second outer peripheral bridges 4 and 5 can be lower than the fatigue allowable stress, the permanent magnets 9 may be disposed on all the flux barriers 2 and 3.

ロータコアの平面図である。It is a top view of a rotor core. 実施例１に係るロータコアの１磁極分を示す平面図である。3 is a plan view showing one magnetic pole part of the rotor core according to Embodiment 1. FIG. 外周ブリッジに作用する応力の分布図である。It is a distribution map of the stress which acts on an outer periphery bridge. 外周ブリッジに作用する応力を比較した図面である。It is drawing which compared the stress which acts on an outer periphery bridge | bridging. 実施例２に係るロータコアの１磁極分を示す平面図である。6 is a plan view showing one magnetic pole part of a rotor core according to Embodiment 2. FIG. 周方向ブリッジに作用する応力の分布図である。It is a distribution map of the stress which acts on a circumferential bridge. 周方向ブリッジの角度と最大応力との相関を示すShows the correlation between circumferential bridge angle and maximum stress ロータコアの１磁極分を示す平面図である（変形例）。It is a top view which shows one magnetic pole part of a rotor core (modification example). ロータコアの１磁極分を示す平面図である（変形例）。It is a top view which shows one magnetic pole part of a rotor core (modification example). 従来技術に係るロータコアの平面図である。It is a top view of the rotor core which concerns on a prior art. 従来技術に係るロータコアの１磁極分を示す平面図である。It is a top view which shows one magnetic pole part of the rotor core which concerns on a prior art. 図１０のロータコアに作用する応力の分布図である。FIG. 11 is a distribution diagram of stress acting on the rotor core of FIG. 10. 図１１のロータコアに作用する応力の分布図である。FIG. 12 is a distribution diagram of stress acting on the rotor core of FIG. 11.

符号の説明Explanation of symbols

１ ロータコア
２ 第１のフラックスバリア
３ 第２のフラックスバリア
６ 径方向ブリッジ（第１の径方向ブリッジ）
７ 径方向ブリッジ（第２の径方向ブリッジ）
８ 周方向ブリッジ
９ 永久磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor core 2 1st flux barrier 3 2nd flux barrier 6 Radial direction bridge (1st radial direction bridge)
7 radial bridge (second radial bridge)
8 Circumferential bridge 9 Permanent magnet

Claims (2)

ロータコアに第１のフラックスバリアと第２のフラックスバリアとが形成され、
前記第１、第２のフラックスバリアは、それぞれ長手方向の両端部が前記ロータコアの外周に近接して形成されると共に、長手方向の中央部が前記ロータコアの中心側に向かって凸となり、且つ、前記第１のフラックスバリアの凸側に前記第２のフラックスバリアを有する回転電機のロータであって、
前記第１のフラックスバリアの長手方向の中央部に設けられ、前記第１のフラックスバリアを前記ロータコアの半径方向に沿って分割する第１の径方向ブリッジと、
前記第２のフラックスバリアの長手方向の中央部に設けられ、前記第２のフラックスバリアを前記ロータコアの半径方向に沿って分割する第２の径方向ブリッジと、
この第２の径方向ブリッジより前記第２のフラックスバリアの一端側および他端側にそれぞれ設けられ、前記第２のフラックスバリアを前記ロータコアの略周方向に沿って分割する２個の周方向ブリッジとを有し、
前記第１の径方向ブリッジと前記２個の周方向ブリッジは、前記ロータコアの中心から半径方向の距離が略等しい位置に設けられていることを特徴とするロータ。 A first flux barrier and a second flux barrier are formed on the rotor core;
Each of the first and second flux barriers is formed such that both end portions in the longitudinal direction are close to the outer periphery of the rotor core, and the center portion in the longitudinal direction is convex toward the center side of the rotor core, and A rotor of a rotating electrical machine having the second flux barrier on the convex side of the first flux barrier,
A first radial bridge provided at a central portion in a longitudinal direction of the first flux barrier and dividing the first flux barrier along a radial direction of the rotor core;
A second radial bridge provided at a central portion in a longitudinal direction of the second flux barrier and dividing the second flux barrier along a radial direction of the rotor core;
Two circumferential bridges that are provided on one end side and the other end side of the second flux barrier from the second radial bridge, respectively, and divide the second flux barrier along a substantially circumferential direction of the rotor core. And
The rotor according to claim 1, wherein the first radial bridge and the two circumferential bridges are provided at substantially equal radial distances from the center of the rotor core. 請求項１に記載したロータにおいて、
前記第１のフラックスバリアと前記第２のフラックスバリアの両方、または片方、もしくは、前記第１のフラックスバリアあるいは前記第２のフラックスバリアの一部に永久磁石が配置されていることを特徴とするロータ。 The rotor according to claim 1,
A permanent magnet is disposed on both the first flux barrier and the second flux barrier, or one of them, or a part of the first flux barrier or the second flux barrier. Rotor.
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