JP6435838B2 - Rotating electric machine rotor and rotating electric machine including the same - Google Patents

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Description

本発明は、埋め込み磁石形モータ(いわゆるIPMモータ)などの回転電気機械のロータ及びそれを備える回転電気機械に関する。   The present invention relates to a rotor of a rotating electric machine such as an embedded magnet type motor (so-called IPM motor) and a rotating electric machine including the same.

従来より、回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周部に周方向に一定の間隔を空けて設けられた複数の磁石挿入孔部と、これらの磁石挿入孔部にそれぞれ挿入固定された磁極形成用の永久磁石と、回転子鉄心の外周部に設けられ、磁極の中心に対する所定の角度位置から中心より離れる方向側の所定の角度位置までの範囲にわたる外周孔部とを具備した回転電気の回転子が知られている(例えば特許文献1参照)。この外周孔部は、磁極の中心に対する所定の角度位置から中心より離れる方向側に向かうに従って開口面積が順次大きくなるように形成されている。これにより、トルクリプル、鉄損及び高調波の低減が図られている。   Conventionally, a rotor core, a plurality of magnet insertion holes provided at a certain interval in the circumferential direction on the outer periphery of the rotor core, and magnetic pole formation inserted and fixed in these magnet insertion holes, respectively Rotation of rotary electricity provided with a permanent magnet for use, and an outer peripheral hole portion provided on the outer peripheral portion of the rotor core and extending from a predetermined angular position with respect to the center of the magnetic pole to a predetermined angular position on the direction side away from the center A child is known (see, for example, Patent Document 1). The outer peripheral hole portion is formed such that the opening area sequentially increases from the predetermined angular position with respect to the center of the magnetic pole toward the direction away from the center. Thereby, reduction of torque ripple, iron loss, and harmonics is achieved.

特開2009−77525号公報JP 2009-77525 A

しかしながら、特許文献1のような従来の回転電気機械のロータでは、回転子の回転速度を高速にすると、遠心力により、外周孔部を区画するチップ部(隔壁部)に大きな曲げ応力が発生するという問題がある。   However, in a rotor of a conventional rotary electric machine such as Patent Document 1, when the rotational speed of the rotor is increased, a large bending stress is generated in the tip portion (partition wall portion) that partitions the outer peripheral hole portion due to centrifugal force. There is a problem.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁極間の隔壁部に発生する応力を低減して高速回転にも耐えられるようにすることにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to reduce stress generated in the partition between the magnetic poles so that it can withstand high-speed rotation.

上記の目的を達成するために、この発明では、隔壁部の形状を応力集中を避けることができる円弧状のものにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, the shape of the partition wall is an arc shape that can avoid stress concentration.

具体的には、第1の発明では、周方向に複数の磁石挿入用孔部(12)が形成されたロータコア(11)と、
上記複数の磁石挿入用孔部(12)にそれぞれ埋め込まれて磁極を形成する永久磁石(13)と、
互いに異なる磁極に対応して隣接する上記磁石挿入用孔部(12)の間と上記ロータコア(11)の外縁との間に空隙(16)を形成する隔壁部(15)とを備え、
上記隔壁部(15)は、上記ロータコア(11)の軸心方向から見たときに
上記隣接する上記磁石挿入用孔部(12)の間を区画すると共に上記ロータコア(11)の径方向に延びる径方向隔壁(15a)と、
上記径方向隔壁(15a)から上記空隙(16)を形成するように分岐して上記ロータコア(11)の外縁に向かって上記磁石挿入用孔部(12)側へ膨らむようにそれぞれ延びる円弧状隔壁(15b)とを備えるものとする。
Specifically, in the first invention, a rotor core (11) having a plurality of magnet insertion holes (12) formed in the circumferential direction;
A permanent magnet (13) embedded in each of the plurality of magnet insertion holes (12) to form a magnetic pole;
A partition wall portion (15) that forms a gap (16) between the adjacent magnet insertion hole portions (12) corresponding to different magnetic poles and the outer edge of the rotor core (11),
The partition wall (15) defines the space between the adjacent magnet insertion holes (12) when viewed from the axial direction of the rotor core (11) and extends in the radial direction of the rotor core (11). A radial partition (15a),
Arc-shaped partition walls that branch from the radial partition wall (15a) so as to form the air gap (16) and extend toward the outer edge of the rotor core (11) so as to swell toward the magnet insertion hole (12). (15b).

すなわち、高速回転時には、遠心力により、径方向隔壁(15a)を引っ張る方向に力が加わる。径方向隔壁(15a)は、引っ張り力に耐えればよいので、それに耐えうる強度があればよいが、径方向隔壁(15a)に発生する引っ張り力がロータコア(11)の外縁側に伝達される際には、曲げ応力などによる応力集中を避ける必要がある。上記の構成によると、径方向隔壁(15a)は、荷重が滑らかに伝達されやすい円弧状隔壁(15b)に繋がっているので、径方向隔壁(15a)に発生した引っ張り力は、円弧状隔壁(15b)に滑らかに伝達され、応力集中が発生しにくい。   That is, during high-speed rotation, force is applied in the direction of pulling the radial partition wall (15a) by centrifugal force. The radial partition wall (15a) only needs to withstand the tensile force, and it should have sufficient strength to withstand it. However, when the tensile force generated in the radial partition wall (15a) is transmitted to the outer edge side of the rotor core (11). Therefore, it is necessary to avoid stress concentration due to bending stress. According to the above configuration, since the radial partition wall (15a) is connected to the arc-shaped partition wall (15b) where the load is easily transmitted, the tensile force generated in the radial partition wall (15a) is 15b) is transmitted smoothly and stress concentration is unlikely to occur.

第2の発明では、第1の発明において、
上記円弧状隔壁(15b)の上記永久磁石(13)側表面を形成する第1円弧と、上記永久磁石(13)と反対側表面を形成する第2円弧とは、同心であるとした。
In the second invention, in the first invention,
The first arc that forms the surface on the permanent magnet (13) side of the arc-shaped partition wall (15b) and the second arc that forms the surface on the opposite side of the permanent magnet (13) are concentric.

上記の構成によると、径方向隔壁(15a)に発生した引っ張り力(F)が肉厚の変化がほとんどない円弧状隔壁(15b)に滑らかに伝達される。   According to said structure, the tensile force (F) which generate | occur | produced in the radial direction partition (15a) is smoothly transmitted to the circular-arc-shaped partition (15b) with almost no change in thickness.

第3の発明では、第2の発明において、
上記第1円弧と上記第2円弧との中心は、上記ロータコア(11)の外縁よりも外側に配置されている。
In the third invention, in the second invention,
The centers of the first arc and the second arc are arranged outside the outer edge of the rotor core (11).

上記の構成によると、円弧状隔壁(15b)の第1円弧と第2円弧とが大きくなるので、径方向隔壁(15a)に発生した引っ張り力(F)がより滑らかに円弧状隔壁(15b)に伝達される。   According to the above configuration, the first arc and the second arc of the arc-shaped partition wall (15b) are increased, so that the tensile force (F) generated in the radial partition wall (15a) is smoother than the arc-shaped partition wall (15b). Is transmitted to.

第4の発明では、第1の発明において、
上記円弧状隔壁(15b)は、上記径方向隔壁(15a)側の肉厚(t1)よりも上記ロータコア(11)の外縁側の肉厚(t2)が厚い構成とする。
In the fourth invention, in the first invention,
The arc-shaped partition wall (15b) is configured such that the thickness (t2) on the outer edge side of the rotor core (11) is thicker than the thickness (t1) on the radial partition wall (15a) side.

上記の構成によると、円弧状隔壁(15b)において外縁側の肉厚(t2)を厚くすることで、径方向隔壁(15a)から伝わってくる荷重が外縁側へさらに滑らかに伝達されて応力が緩和される。また、径方向隔壁(15a)側の肉厚(t1)を必要以上に厚くしないことで、ステータ(20)に有効にわたる磁束の減少が避けられる。   According to the above configuration, by increasing the thickness (t2) on the outer edge side of the arc-shaped partition wall (15b), the load transmitted from the radial partition wall (15a) is more smoothly transmitted to the outer edge side, and the stress is increased. Alleviated. Further, by not making the thickness (t1) on the radial partition wall (15a) side unnecessarily thick, it is possible to avoid a decrease in magnetic flux that is effective in the stator (20).

第5の発明の回転電気機械(1)は、第1から第4のいずれか1つの発明のロータ(10)と、上記ロータ(10)が挿通されるステータ(20)とを備えている。   A rotating electrical machine (1) according to a fifth aspect of the invention includes the rotor (10) according to any one of the first to fourth aspects, and a stator (20) through which the rotor (10) is inserted.

上記の構成によると、回転電気機械(1)は、高速回転を行っても遠心力によって応力集中が発生しない。   According to the above configuration, the electric rotating machine (1) does not generate stress concentration due to centrifugal force even when it rotates at high speed.

以上説明したように、本発明によれば、高速回転時の遠心力により発生した荷重が隔壁部(15)内で滑らかに伝達されて応力集中が発生しにくくなるので、高速回転にも耐えうる回転電気機械(1)のロータ(10)が得られる。   As described above, according to the present invention, the load generated by the centrifugal force at the time of high-speed rotation is smoothly transmitted in the partition wall portion (15) and stress concentration is less likely to occur, so it can withstand high-speed rotation. The rotor (10) of the rotating electrical machine (1) is obtained.

また上記第2の発明によれば、円弧状隔壁(15b)の肉厚が一定となって滑らかに荷重が伝達されるので、応力集中を適切に避けることができる。   According to the second aspect of the invention, the thickness of the arc-shaped partition wall (15b) is constant and the load is transmitted smoothly, so that stress concentration can be avoided appropriately.

また上記第3の発明によれば、円弧状隔壁(15b)の半径を大きくすることで、さらに荷重を滑らかに伝達して応力集中を避けることができる。   According to the third aspect of the invention, by increasing the radius of the arc-shaped partition wall (15b), the load can be transmitted more smoothly and stress concentration can be avoided.

また上記第4の発明によれば、径方向隔壁(15a)からの荷重を外縁側へ滑らかに伝達されて応力を緩和できるだけでなく、ステータ(20)への有効な磁束の減少を効果的に避けることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, not only can the load from the radial partition wall (15a) be smoothly transmitted to the outer edge side to relieve the stress, but also effective magnetic flux reduction to the stator (20) can be effectively reduced. Can be avoided.

また上記第5の発明によれば、高速回転を行っても応力集中が発生しないので、壊れにくく耐久性の高い高速運転可能な回転電気機械(1)を得ることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, since stress concentration does not occur even when high-speed rotation is performed, a rotating electric machine (1) that is hard to break and has high durability and high-speed operation can be obtained.

本発明の実施形態に係るIPMモータを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing an IPM motor according to an embodiment of the present invention. ロータを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a rotor. 隔壁部及びその周辺を拡大して示す横断面図である。It is a cross-sectional view which expands and shows a partition part and its periphery. 図4(A)が本発明の実施形態に係る隔壁部に発生する高応力部分をハッチングで示す図であり、図4(B)が比較例に係るロータの隔壁部に発生する高応力部分をハッチングで示す図である。FIG. 4 (A) is a diagram showing the high stress portion generated in the partition wall portion according to the embodiment of the present invention by hatching, and FIG. 4 (B) shows the high stress portion generated in the partition wall portion of the rotor according to the comparative example. It is a figure shown by hatching. 図5(A)は、第1円弧及び第2円弧の同心円の中心位置がロータコアの外縁にあるときの横断面図であり、図5(B)は、第1円弧及び第2円弧の同心円の中心位置がロータコアの外縁よりも外側にあるときの横断面図を示す。FIG. 5A is a cross-sectional view when the center position of the concentric circles of the first arc and the second arc is at the outer edge of the rotor core, and FIG. 5B is a diagram of the concentric circles of the first arc and the second arc. The cross-sectional view when the center position is outside the outer edge of the rotor core is shown. 同心円の中心位置とミーゼス応力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the center position of a concentric circle, and Mises stress. 本発明の実施形態の変形例に係るロータを示す図3相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 3 showing a rotor according to a modification of the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

本発明の回転電気機械の一例としてモータ(1)を説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るモータ(1)の横断面図である。このモータ(1)は、例えば空気調和機(図示は省略)の電動圧縮機に用いる。   A motor (1) will be described as an example of the rotating electrical machine of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor (1) according to Embodiment 1 of the present invention. This motor (1) is used, for example, in an electric compressor of an air conditioner (not shown).

〈全体構成〉
モータ(1)は、ロータ(10)の内部に永久磁石(13)が埋め込まれたモータ(いわゆるIPMモータである。この例では、モータ(1)は、図1に示すように、ロータ(10)、ステータ(20)及び駆動軸(40)を備え、電動圧縮機のケーシング(50)に収容されている。なお、以下において、軸心方向とは、モータ(1)の回転軸心方向であって、駆動軸(40)の軸心(O)の方向をいい、径方向とは、この軸心(O)と直交する方向をいう。また、外周側とは、軸心(O)からより遠い側をいい、内周側とは、軸心(O)により近い側をいう。
<overall structure>
The motor (1) is a motor (a so-called IPM motor) in which a permanent magnet (13) is embedded in a rotor (10). In this example, the motor (1) is a rotor (10 ), A stator (20), and a drive shaft (40), which are accommodated in a casing (50) of the electric compressor, and in the following, the axial direction means the rotational axis direction of the motor (1). In this case, the direction of the axis (O) of the drive shaft (40) means the radial direction means the direction perpendicular to the axis (O), and the outer peripheral side means from the axis (O). The farther side is referred to, and the inner peripheral side is closer to the axis (O).

〈ステータの構成〉
ステータ(20)は、図1に示すように、円筒状のステータコア(21)と、コイル(26)とを備えている。ステータコア(21)は、例えば電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて図1の平面形状の積層板を作成し、多数枚の積層板を軸方向に積層した積層コアである。ステータコア(21)は、圧粉磁心で形成してもよい。ステータコア(21)は、1つのバックヨーク部(22)と、複数(この例では6つ)のティース部(23)と、ツバ部(24)とを備えている。
<Structure of stator>
As shown in FIG. 1, the stator (20) includes a cylindrical stator core (21) and a coil (26). The stator core (21) is a laminated core in which, for example, an electromagnetic steel plate is punched out by pressing to produce the planar laminated plate of FIG. 1, and a large number of laminated plates are laminated in the axial direction. The stator core (21) may be formed of a dust core. The stator core (21) includes one back yoke portion (22), a plurality (six in this example) of teeth portions (23), and a flange portion (24).

バックヨーク部(22)は、ステータコア(21)の外周部に形成された円環状の部分である。バックヨーク部(22)の外周がケーシング(50)の内面に固定されている。ティース部(23)は、バックヨーク部(22)の内周面から径方向に伸びる直方体状に形成された部分である。それぞれのティース部(23)の間には、コイル(26)が収容されるコイル用スロット(25)が形成されている。それぞれのティース部(23)には、いわゆる集中巻方式で、コイル(26)が巻回されている。巻回されたコイル(26)はコイル用スロット(25)内に収容されている。これにより各ティース部(23)において電磁石が形成される。ツバ部(24)は、それぞれのティース部(23)の内周側に連続形成されている。ツバ部(24)は、ティース部(23)よりも幅(周方向の長さ)が大きく構成され、内周側の面が円筒面に形成されている。ツバ部(24)の円筒面は、ロータ(10)の外周面(円筒面)と所定の距離、すなわちエアギャップ(G)をもって対向している。   The back yoke portion (22) is an annular portion formed on the outer peripheral portion of the stator core (21). The outer periphery of the back yoke portion (22) is fixed to the inner surface of the casing (50). The teeth part (23) is a part formed in a rectangular parallelepiped shape extending in the radial direction from the inner peripheral surface of the back yoke part (22). Between each teeth part (23), the slot (25) for coils in which a coil (26) is accommodated is formed. A coil (26) is wound around each tooth portion (23) by a so-called concentrated winding method. The wound coil (26) is accommodated in the coil slot (25). Thereby, an electromagnet is formed in each teeth part (23). The brim portion (24) is continuously formed on the inner peripheral side of each tooth portion (23). The brim portion (24) has a larger width (length in the circumferential direction) than the tooth portion (23), and the inner circumferential surface is formed into a cylindrical surface. The cylindrical surface of the collar portion (24) faces the outer peripheral surface (cylindrical surface) of the rotor (10) with a predetermined distance, that is, an air gap (G).

〈ロータの構造〉
ロータ(10)は、図2に示すように、中心に駆動軸(40)が挿入されて固定される軸挿通孔(14)が形成されると共に、周方向に複数の磁石挿入用孔部(12)が形成された円筒形のロータコア(11)を有する。ロータコア(11)は、例えば電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて図2の平面形状の積層板を作成し、多数の積層板を軸方向に積層した積層コアである。ロータコア(11)は、圧粉磁心で形成してもよい。また、各磁石挿入用孔部(12)には、例えば4つの磁極を形成する永久磁石(13)がそれぞれ埋め込まれている。永久磁石(13)によってマグネットトルクを発生させるとともに、ロータコア(11)によってリラクタンストルクも発生させるように構成されている。
<Rotor structure>
As shown in FIG. 2, the rotor (10) has a shaft insertion hole (14) in which the drive shaft (40) is inserted and fixed at the center, and a plurality of magnet insertion holes ( 12) has a cylindrical rotor core (11) formed. The rotor core (11) is a laminated core in which, for example, an electromagnetic steel plate is punched out by pressing to create the planar laminated plate of FIG. 2, and a large number of laminated plates are laminated in the axial direction. The rotor core (11) may be formed of a dust core. Further, for example, permanent magnets (13) forming four magnetic poles are embedded in each magnet insertion hole (12). Magnet torque is generated by the permanent magnet (13), and reluctance torque is also generated by the rotor core (11).

ロータコア(11)には、互いに異なる磁極に対応して隣接する磁石挿入用孔部(12)の間とロータコア(11)の外縁との間に空隙(16)を形成する隔壁部(15)が設けられている。具体的には、本実施形態のロータ(10)は、4極であるので4つの隔壁部(15)を有する。他の4ヶ所の磁石挿入用孔部(12)は、直線状の隔壁のみが設けられ、空隙(16)は形成されていない。適度な大きさの空隙(16)を形成することで、磁束の短絡の防止が図られている。   The rotor core (11) has a partition wall portion (15) that forms a gap (16) between the adjacent magnet insertion hole portions (12) corresponding to different magnetic poles and the outer edge of the rotor core (11). Is provided. Specifically, since the rotor (10) of this embodiment has four poles, it has four partition walls (15). The other four magnet insertion holes (12) are provided with only linear partitions, and no gap (16) is formed. By forming a moderately sized gap (16), magnetic flux short circuit is prevented.

各隔壁部(15)は、図3に拡大して示すように、ロータコア(11)の軸心方向から見たときに、隣接する磁石挿入用孔部(12)の間を区画すると共にロータコア(11)の径方向に延びる径方向隔壁(15a)を備えている。空隙(16)は、上下に貫通された扇形の空間よりなる。空隙(16)の外縁が薄肉部(16a)で覆われているのは、回転時の空気抵抗などを防ぐためである。隔壁部(15)は、径方向隔壁(15a)から空隙(16)を形成するように分岐してロータコア(11)の外縁に向かって上記磁石挿入用孔部(12)側へ膨らむようにそれぞれ延びる円弧状隔壁(15b)を備える。本実施形態では、径方向隔壁(15a)は、直線状に伸びているが、例えば、径方向外側に向かって徐々に太くなっていてもよい。   As shown in an enlarged view in FIG. 3, each partition wall portion (15) defines a space between adjacent magnet insertion holes (12) when viewed from the axial direction of the rotor core (11) and the rotor core ( 11) A radial partition wall (15a) extending in the radial direction is provided. A space | gap (16) consists of a fan-shaped space penetrated up and down. The reason why the outer edge of the gap (16) is covered with the thin portion (16a) is to prevent air resistance during rotation. The partition wall (15) branches from the radial partition wall (15a) so as to form a gap (16) and swells toward the outer edge of the rotor core (11) toward the magnet insertion hole (12). An arc-shaped partition wall (15b) is provided. In the present embodiment, the radial partition wall (15a) extends linearly, but may gradually become thicker toward the radially outer side, for example.

図3に示すように軸心方向から見たときに、円弧状隔壁(15b)の永久磁石(13)側表面を形成する第1円弧と、永久磁石(13)と反対側表面を形成する第2円弧とは、同心であるとした。第1円弧の半径(R1)は、第2円弧の半径(R2)よりも大きく(R1>R2)、同心であるため、その半径の差の分だけほぼ肉厚の等しい円弧状隔壁(15b)が形成されている。   As shown in FIG. 3, when viewed from the axial direction, the first circular arc that forms the surface on the permanent magnet (13) side of the arc-shaped partition wall (15b), and the first arc that forms the surface opposite to the permanent magnet (13). The two arcs are assumed to be concentric. The radius (R1) of the first arc is larger than the radius (R2) of the second arc (R1> R2) and is concentric. Therefore, the arc-shaped partition wall (15b) having substantially the same thickness by the difference in radius. Is formed.

次に、本実施形態に係る回転電気機械のロータ(10)の作動について説明する。高速回転時には、図4(A)に示すように、遠心力により、径方向隔壁(15a)を引っ張る方向に荷重が加わる。このとき径方向隔壁(15a)は、引っ張り力(F)に耐えればよいので、それに耐えうる強度があればよい。径方向隔壁(15a)に発生する引っ張り力(F)は、ロータコア(11)の外縁側に伝達されるので、円弧状隔壁(15b)は、その荷重に耐える必要がある。   Next, the operation of the rotor (10) of the rotary electric machine according to the present embodiment will be described. During high-speed rotation, as shown in FIG. 4A, a load is applied in the direction of pulling the radial partition wall (15a) by centrifugal force. At this time, the radial partition wall (15a) only needs to withstand the pulling force (F), so long as it has enough strength. Since the pulling force (F) generated in the radial partition wall (15a) is transmitted to the outer edge side of the rotor core (11), the arc-shaped partition wall (15b) needs to withstand the load.

図4(B)に空隙(16)のない比較例に係るロータコア(111)における解析による応力分布を一例を示す。この比較例では、高速運転時に発生した遠心力(F)は、径方向隔壁(115a)を径方向に引っ張り、その荷重がロータコア(111)の外縁部(115b)に伝わる。外縁部(115b)は、径方向隔壁(115a)にほぼ垂直に交わっているので、外縁部(115b)を曲げる方向に応力が発生する。このため、高応力領域(S)が広範囲に発生する。   FIG. 4B shows an example of the stress distribution by analysis in the rotor core (111) according to the comparative example having no gap (16). In this comparative example, the centrifugal force (F) generated during high-speed operation pulls the radial partition wall (115a) in the radial direction, and the load is transmitted to the outer edge portion (115b) of the rotor core (111). Since the outer edge portion (115b) intersects the radial partition wall (115a) substantially perpendicularly, stress is generated in a direction in which the outer edge portion (115b) is bent. For this reason, a high stress region (S) occurs in a wide range.

一方、図4(A)に示すように、本発明の実施形態に係るロータコア(11)では、径方向隔壁(15a)は、荷重を滑らかに伝達する円弧状隔壁(15b)に繋がっているので、径方向隔壁(15a)に発生した引っ張り力(F)は、円弧状隔壁(15b)に滑らかに伝達され、応力集中が発生しにくい。つまり、できるだけ曲げ応力の発生が防止されている。円弧状隔壁(15b)の両端の隅にわずかに高応力領域(S)が発生しているが、この部分は、この隅の半径Rをさらに大きくするなどにより容易に応力緩和を図ることもできる。   On the other hand, as shown in FIG. 4A, in the rotor core (11) according to the embodiment of the present invention, the radial partition wall (15a) is connected to the arc-shaped partition wall (15b) that smoothly transmits the load. The tensile force (F) generated in the radial partition wall (15a) is smoothly transmitted to the arc-shaped partition wall (15b), and stress concentration hardly occurs. That is, the generation of bending stress is prevented as much as possible. High-stress regions (S) are slightly generated at the corners at both ends of the arc-shaped partition wall (15b), but this portion can be easily relieved by increasing the radius R of the corners. .

また、図5(A)に示すように、本実施形態では、第1円弧と第2円弧とを同心としたので、円弧状隔壁(15b)の肉厚が一定となって適切に応力集中を避けることができる。一方、図5(B)に示すように、第1円弧と第2円弧との中心Cをロータコア(11)の外縁よりも外側に配置してもよい(R1’>R1、R2’>R2)。そうすれば、円弧状隔壁(15b)の第1円弧と第2円弧とが大きくなる。   Further, as shown in FIG. 5A, in the present embodiment, the first arc and the second arc are concentric, so that the thickness of the arc-shaped partition wall (15b) is constant, and stress concentration is appropriately performed. Can be avoided. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the center C of the first arc and the second arc may be arranged outside the outer edge of the rotor core (11) (R1 ′> R1, R2 ′> R2). . If it does so, the 1st circular arc and 2nd circular arc of an arc-shaped partition (15b) will become large.

次いで、同心円の中心位置x(図5(B)参照)を移動させたときに隔壁部(15)に発生するミーゼス応力の解析結果の概略を図6に示す。これを見ればわかるように、xの値を大きくするほど、応力が緩和されていることがわかる。このようにxの値をできるだけ大きくすることで、径方向隔壁(15a)に発生した引っ張り力が滑らかに円弧状隔壁(15b)に伝達される。   Next, FIG. 6 shows an outline of the analysis result of Mises stress generated in the partition wall portion (15) when the center position x (see FIG. 5B) of the concentric circle is moved. As can be seen from this, it is understood that the stress is relaxed as the value of x is increased. Thus, by making the value of x as large as possible, the tensile force generated in the radial partition wall (15a) is smoothly transmitted to the arc-shaped partition wall (15b).

したがって、本実施形態に係る回転電気機械のロータ(10)によると、高速回転時の遠心力により発生した荷重が隔壁部(15)内で滑らかに伝達されて応力集中が発生しにくくなるので、高速回転にも耐えうる回転電気機械のロータ(10)が得られる。   Therefore, according to the rotor (10) of the rotating electrical machine according to the present embodiment, the load generated by the centrifugal force at the time of high-speed rotation is smoothly transmitted in the partition wall (15), and stress concentration is less likely to occur. A rotor (10) of a rotating electrical machine that can withstand high-speed rotation is obtained.

−変形例−
図7は本発明の実施形態の変形例を示し、円弧状隔壁(15b)の形状が異なる点で上記実施形態と異なる。なお、以下の各変形例では、図1〜図6と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
-Modification-
FIG. 7 shows a modification of the embodiment of the present invention, which differs from the above embodiment in that the shape of the arc-shaped partition wall (15b) is different. In the following modifications, the same portions as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本変形例では、円弧状隔壁(15b)の肉厚を変化させている。具体的には、径方向隔壁(15a)側の肉厚(t1)よりも薄肉部(16a)側を膨らませて肉厚(t2)を厚くしている(t2>t1)。本変形例では空隙(16)側を厚くしているが、磁石挿入用孔部(12)側を膨らませて厚くしてもよい。   In this modification, the thickness of the arc-shaped partition wall (15b) is changed. Specifically, the thickness (t2) is increased by increasing the thickness of the thin wall portion (16a) rather than the thickness (t1) on the radial partition wall (15a) side (t2> t1). In this modification, the gap (16) side is thickened, but the magnet insertion hole (12) side may be thickened.

このように薄肉部(16a)側の肉厚(t2)を厚くすることで、図4(A)で現れた高応力領域(S)もさらに応力緩和される。また、径方向隔壁(15a)側の肉厚(t1)を必要以上に厚くしないことで、応力緩和を図りながらも、ステータ(20)に有効にわたる磁束の減少を避けることができる。   In this way, by increasing the thickness (t2) on the thin-walled portion (16a) side, the high stress region (S) appearing in FIG. Further, by not increasing the thickness (t1) on the radial partition wall (15a) side more than necessary, it is possible to avoid a decrease in magnetic flux that is effective in the stator (20) while reducing stress.

(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
(Other embodiments)
The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.

すなわち、上記実施形態では、磁極が4極の場合について説明したが、6極、8極など特に限定されない。その場合には、磁極の数に合わせて空隙(16)、隔壁部(15)を形成すればよい。   That is, in the above-described embodiment, the case where the magnetic pole has four poles has been described, but there is no particular limitation such as six poles or eight poles. In that case, the gap (16) and the partition wall (15) may be formed according to the number of magnetic poles.

また、上記実施形態では、回転電気機械は、空気調和機の電動圧縮機に用いるモータ(1)としたが、その用途は特に限定されず、また発電機であってもよい。   In the above embodiment, the rotary electric machine is the motor (1) used for the electric compressor of the air conditioner. However, the use thereof is not particularly limited, and may be a generator.

以上説明したように、本発明は、高速回転可能なモータ、発電機などの回転電気機械のロータについて有用である。   As described above, the present invention is useful for rotors of rotating electrical machines such as motors and generators that can rotate at high speed.

1 モータ(回転電気機械)
10 ロータ
11 ロータコア
12 磁石挿入用孔部
13 永久磁石
15 隔壁部
15a 径方向隔壁
15b 円弧状隔壁
16 空隙
20 ステータ
1 Motor (rotary electric machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor 11 Rotor core 12 Magnet insertion hole 13 Permanent magnet 15 Partition 15a Radial partition 15b Arc-shaped partition 16 Gap 20 Stator

Claims (4)

周方向に複数の磁石挿入用孔部(12)が形成されたロータコア(11)と、
上記複数の磁石挿入用孔部(12)にそれぞれ埋め込まれて磁極を形成する永久磁石(13)と、
互いに異なる磁極に対応して隣接する上記磁石挿入用孔部(12)の間と上記ロータコア(11)の外縁との間に空隙(16)を形成する隔壁部(15)とを備え、
上記隔壁部(15)は、上記ロータコア(11)の軸心方向から見たときに
上記隣接する上記磁石挿入用孔部(12)の間を区画すると共に上記ロータコア(11)の径方向に延びる径方向隔壁(15a)と、
上記径方向隔壁(15a)から上記空隙(16)を形成するように分岐して上記ロータコア(11)の外縁に向かって上記磁石挿入用孔部(12)側へ膨らむようにそれぞれ延びる円弧状隔壁(15b)とを備えており、
上記円弧状隔壁(15b)の上記永久磁石(13)側表面を形成する第1円弧と、上記永久磁石(13)と反対側表面を形成する第2円弧とは、同心である
ことを特徴とする回転電気機械のロータ(10)。
A rotor core (11) having a plurality of magnet insertion holes (12) formed in the circumferential direction;
A permanent magnet (13) embedded in each of the plurality of magnet insertion holes (12) to form a magnetic pole;
A partition wall portion (15) that forms a gap (16) between the adjacent magnet insertion hole portions (12) corresponding to different magnetic poles and the outer edge of the rotor core (11),
The partition wall (15) is viewed from the axial direction of the rotor core (11).
A radial partition (15a) that partitions between the adjacent magnet insertion holes (12) and extends in the radial direction of the rotor core (11),
Arc-shaped partition walls that branch from the radial partition wall (15a) so as to form the air gap (16) and extend toward the outer edge of the rotor core (11) so as to swell toward the magnet insertion hole (12). (15b) and
The first arc that forms the surface of the arc-shaped partition wall (15b) on the permanent magnet (13) side and the second arc that forms the surface opposite to the permanent magnet (13) are concentric. Rotor of rotating electrical machine (10).
請求項に記載の回転電気機械のロータ(10)において、
上記第1円弧と上記第2円弧との中心は、上記ロータコア(11)の外縁よりも外側に配置されている
ことを特徴とする回転電気機械のロータ(10)。
The rotor (10) of a rotating electrical machine according to claim 1 ,
The rotor (10) of the rotating electrical machine, wherein the center of the first arc and the second arc is arranged outside the outer edge of the rotor core (11).
周方向に複数の磁石挿入用孔部(12)が形成されたロータコア(11)と、
上記複数の磁石挿入用孔部(12)にそれぞれ埋め込まれて磁極を形成する永久磁石(13)と、
互いに異なる磁極に対応して隣接する上記磁石挿入用孔部(12)の間と上記ロータコア(11)の外縁との間に空隙(16)を形成する隔壁部(15)とを備え、
上記隔壁部(15)は、上記ロータコア(11)の軸心方向から見たときに
上記隣接する上記磁石挿入用孔部(12)の間を区画すると共に上記ロータコア(11)の径方向に延びる径方向隔壁(15a)と、
上記径方向隔壁(15a)から上記空隙(16)を形成するように分岐して上記ロータコア(11)の外縁に向かって上記磁石挿入用孔部(12)側へ膨らむようにそれぞれ延びる円弧状隔壁(15b)とを備えており、
上記円弧状隔壁(15b)は、上記径方向隔壁(15a)側の肉厚(t1)よりも上記ロータコア(11)の外縁側の肉厚(t2)が厚い
ことを特徴とする回転電気機械のロータ(10)。
A rotor core (11) having a plurality of magnet insertion holes (12) formed in the circumferential direction;
A permanent magnet (13) embedded in each of the plurality of magnet insertion holes (12) to form a magnetic pole;
A partition wall portion (15) that forms a gap (16) between the adjacent magnet insertion hole portions (12) corresponding to different magnetic poles and the outer edge of the rotor core (11),
The partition wall (15) is viewed from the axial direction of the rotor core (11).
A radial partition (15a) that partitions between the adjacent magnet insertion holes (12) and extends in the radial direction of the rotor core (11),
Arc-shaped partition walls that branch from the radial partition wall (15a) so as to form the air gap (16) and extend toward the outer edge of the rotor core (11) so as to swell toward the magnet insertion hole (12). (15b) and
The arc-shaped partition wall (15b) has a thickness (t2) on the outer edge side of the rotor core (11) larger than a thickness (t1) on the radial partition wall (15a) side. Rotor (10).
請求項1からのいずれか1つに記載の回転電気機械のロータ(10)と、
上記ロータ(10)が挿通されるステータ(20)とを備えている
ことを特徴とする回転電気機械。
A rotor (10) of a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3 ;
A rotating electric machine comprising: a stator (20) through which the rotor (10) is inserted.
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