JP6813032B2 - 回転電機用ロータ - Google Patents
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Description
補足説明すると、オフセットブリッジ部は、ロータの回転時に、当該オフセットブリッジが設けられた磁極におけるロータコアの径方向外側部分(以下、本段落において「支持対象部分」という。)を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータの回転時には、支持対象部分の重心側への引張荷重がオフセットブリッジ部に対して作用する。ロータコアにおける1つの磁極を構成する部分の軸方向に直交する断面形状は、磁極中心線を対称軸として対称或いは対称に近い形状とされるため、支持対象部分の重心は、一般に、オフセットブリッジ部に対して径方向の外側であって周方向の磁極中心側に位置する。この点に関し、上記第一の特徴構成によれば、軸方向に直交する断面でのオフセットブリッジ部の延在方向が、径方向の外側に向かうに従って磁極中心線に近づく方向とされるため、当該延在方向が磁極中心線に平行な方向とされる場合に比べて、オフセットブリッジ部の延在方向を上記引張荷重が作用する方向に近づけて、ロータの回転時にオフセットブリッジ部に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、オフセットブリッジ部に発生する曲げ応力が低減される分、ロータの回転時におけるオフセットブリッジ部での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコアの強度を確保しつつ、オフセットブリッジ部の幅を小さく抑えることが可能となる。
以上のように、上記第一の特徴構成によれば、遠心力に対するロータコアの強度を適切に確保しつつオフセットブリッジ部の幅の低減を図ることが可能な回転電機用ロータを実現することが可能となる。
なお、上記第一の特徴構成によれば、第一孔部や第二孔部に配置される永久磁石として平面状の磁極面を有する永久磁石を用いることができるため、曲面状の磁極面を有する永久磁石を用いる場合に比べて、コストを低く抑えつつ必要な残留磁束密度を確保しやすいという利点もある。また、第一孔部及び第二孔部が、径方向の外側に向かうに従って互いの周方向の離間距離が長くなるように配置されるため、リラクタンストルクを利用することができるという利点もある。
補足説明すると、オフセットブリッジ部は、ロータの回転時に、囲み孔部群によって囲まれる対象部分を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータの回転時には、対象部分の重心側への引張荷重がオフセットブリッジ部に対して作用する。この点に関し、上記第二の特徴構成によれば、軸方向に直交する断面でのオフセットブリッジ部の延在方向が、対象部分の重心に向かう方向に沿うため、オフセットブリッジ部の延在方向を上記引張荷重が作用する方向に合わせて、ロータの回転時にオフセットブリッジ部に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、オフセットブリッジ部に発生する曲げ応力が低減される分、ロータの回転時におけるオフセットブリッジ部での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコアの強度を確保しつつ、オフセットブリッジ部の幅を小さく抑えることが可能となる。
以上のように、上記第二の特徴構成によれば、遠心力に対するロータコアの強度を適切に確保しつつオフセットブリッジ部の幅の低減を図ることが可能な回転電機用ロータを実現することが可能となる。
また、上記第二の特徴構成によれば、複数の孔部が磁極中心点を囲む囲み孔部群を形成するように配置されるため、リラクタンストルクを利用することができるという利点もある。
補足説明すると、オフセットブリッジ部は、ロータの回転時に、当該オフセットブリッジが設けられた磁極におけるロータコアの径方向外側部分を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータの回転時には、磁極中心線上の各磁極に対応する重心側への引張荷重がオフセットブリッジ部に対して作用する。この点に関し、上記第三の特徴構成によれば、軸方向に直交する断面で、オフセットブリッジ部が、磁極中心線上の各磁極に対応する重心に向かうように形成されるため、オフセットブリッジ部の向きを上記引張荷重が作用する方向に合わせて、ロータの回転時にオフセットブリッジ部に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、オフセットブリッジ部に発生する曲げ応力が低減される分、ロータの回転時におけるオフセットブリッジ部での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコアの強度を確保しつつ、オフセットブリッジ部の幅を小さく抑えることが可能となる。
以上のように、上記第三の特徴構成によれば、遠心力に対するロータコアの強度を適切に確保しつつオフセットブリッジ部の幅の低減を図ることが可能な回転電機用ロータを実現することが可能となる。
なお、上記第三の特徴構成によれば、第一孔部や第二孔部に配置される永久磁石として平面状の磁極面を有する永久磁石を用いることができるため、曲面状の磁極面を有する永久磁石を用いる場合に比べて、コストを低く抑えつつ必要な残留磁束密度を確保しやすいという利点もある。また、第一孔部及び第二孔部が、径方向の外側に向かうに従って互いの周方向の離間距離が長くなるように配置されるため、リラクタンストルクを利用することができるという利点もある。
次に、回転電機用ロータのその他の実施形態について説明する。
以下、上記において説明した回転電機用ロータの概要について説明する。
補足説明すると、オフセットブリッジ部(51)は、ロータ(2)の回転時に、当該オフセットブリッジ(51)が設けられた磁極(P)におけるロータコア(15)の径方向外側部分(以下、本段落において「支持対象部分」という。)を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータ(2)の回転時には、支持対象部分の重心側への引張荷重がオフセットブリッジ部(51)に対して作用する。ロータコア(15)における1つの磁極を構成する部分の軸方向(L)に直交する断面形状は、磁極中心線(90)を対称軸として対称或いは対称に近い形状とされるため、支持対象部分の重心は、一般に、オフセットブリッジ部(51)に対して径方向(R)の外側であって周方向(C)の磁極中心側に位置する。この点に関し、上記の構成によれば、軸方向(L)に直交する断面でのオフセットブリッジ部(51)の延在方向(D1)が、径方向(R)の外側に向かうに従って磁極中心線(90)に近づく方向とされるため、当該延在方向(D1)が磁極中心線(90)に平行な方向とされる場合に比べて、オフセットブリッジ部(51)の延在方向(D1)を上記引張荷重が作用する方向に近づけて、ロータ(2)の回転時にオフセットブリッジ部(51)に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、オフセットブリッジ部(51)に発生する曲げ応力が低減される分、ロータ(2)の回転時におけるオフセットブリッジ部(51)での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコア(15)の強度を確保しつつ、オフセットブリッジ部(51)の幅を小さく抑えることが可能となる。
以上のように、上記の構成によれば、遠心力に対するロータコア(15)の強度を適切に確保しつつオフセットブリッジ部(51)の幅の低減を図ることが可能な回転電機用ロータ(2)を実現することが可能となる。
なお、上記の構成によれば、第一孔部(21)や第二孔部(22)に配置される永久磁石(60)として平面状の磁極面(F)を有する永久磁石(60)を用いることができるため、曲面状の磁極面を有する永久磁石を用いる場合に比べて、コストを低く抑えつつ必要な残留磁束密度を確保しやすいという利点もある。また、第一孔部(21)及び第二孔部(22)が、径方向(R)の外側に向かうに従って互いの周方向(C)の離間距離が長くなるように配置されるため、リラクタンストルクを利用することができるという利点もある。
補足説明すると、オフセットブリッジ部(51)は、ロータ(2)の回転時に、囲み孔部群(31)によって囲まれる対象部分(81)を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータ(2)の回転時には、対象部分(81)の重心(G1)側への引張荷重がオフセットブリッジ部(51)に対して作用する。この点に関し、上記の構成によれば、軸方向(L)に直交する断面でのオフセットブリッジ部(51)の延在方向(D1)が、対象部分(81)の重心(G1)に向かう方向に沿うため、オフセットブリッジ部(51)の延在方向(D1)を上記引張荷重が作用する方向に合わせて、ロータ(2)の回転時にオフセットブリッジ部(51)に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、オフセットブリッジ部(51)に発生する曲げ応力が低減される分、ロータ(2)の回転時におけるオフセットブリッジ部(51)での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコア(15)の強度を確保しつつ、オフセットブリッジ部(51)の幅を小さく抑えることが可能となる。
以上のように、上記の構成によれば、遠心力に対するロータコア(15)の強度を適切に確保しつつオフセットブリッジ部(51)の幅の低減を図ることが可能な回転電機用ロータ(2)を実現することが可能となる。
また、上記の構成によれば、複数の孔部(20)が磁極中心点(91)を囲む囲み孔部群(31)を形成するように配置されるため、リラクタンストルクを利用することができるという利点もある。
補足説明すると、第二オフセットブリッジ部(52)は、ロータ(2)の回転時に、第二囲み孔部群(32)によって囲まれる第二対象部分(82)を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータ(2)の回転時には、第二対象部分(82)の重心(G2)側への引張荷重が第二オフセットブリッジ部(52)に対して作用する。この点に関し、上記の構成によれば、軸方向(L)に直交する断面での第二オフセットブリッジ部(52)の延在方向(D2)が、第二対象部分(82)の重心(G2)に向かう方向に沿うため、第二オフセットブリッジ部(52)の延在方向(D2)を上記引張荷重が作用する方向に合わせて、ロータ(2)の回転時に第二オフセットブリッジ部(52)に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、第二オフセットブリッジ部(52)に発生する曲げ応力が低減される分、ロータ(2)の回転時における第二オフセットブリッジ部(52)での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコア(15)の強度を確保しつつ、第二オフセットブリッジ部(52)の幅を小さく抑えることが可能となる。
補足説明すると、オフセットブリッジ部(51)は、ロータ(2)の回転時に、当該オフセットブリッジ(51)が設けられた磁極(P)におけるロータコア(15)の径方向外側部分を、遠心力に抗して支持する。そして、単純化したモデルで考えると、遠心力は物体の重心に作用するため、ロータ(2)の回転時には、磁極中心線(90)上の各磁極(P)に対応する重心(G1)側への引張荷重がオフセットブリッジ部(51)に対して作用する。この点に関し、上記の構成によれば、軸方向(L)に直交する断面で、オフセットブリッジ部(51)が、磁極中心線(90)上の各磁極(P)に対応する重心(G1)に向かうように形成されるため、オフセットブリッジ部(51)の向きを上記引張荷重が作用する方向に合わせて、ロータ(2)の回転時にオフセットブリッジ部(51)に発生する曲げ応力を低減することが可能となる。そして、オフセットブリッジ部(51)に発生する曲げ応力が低減される分、ロータ(2)の回転時におけるオフセットブリッジ部(51)での応力の集中を緩和することができ、この結果、遠心力に対するロータコア(15)の強度を確保しつつ、オフセットブリッジ部(51)の幅を小さく抑えることが可能となる。
以上のように、上記の構成によれば、遠心力に対するロータコア(15)の強度を適切に確保しつつオフセットブリッジ部(51)の幅の低減を図ることが可能な回転電機用ロータ(2)を実現することが可能となる。
なお、上記の構成によれば、第一孔部(21)や第二孔部(22)に配置される永久磁石(60)として平面状の磁極面(F)を有する永久磁石(60)を用いることができるため、曲面状の磁極面を有する永久磁石を用いる場合に比べて、コストを低く抑えつつ必要な残留磁束密度を確保しやすいという利点もある。また、第一孔部(21)及び第二孔部(22)が、径方向(R)の外側に向かうに従って互いの周方向(C)の離間距離が長くなるように配置されるため、リラクタンストルクを利用することができるという利点もある。
15:ロータコア
15a:外周面
20:孔部
20b:ブリッジ形成縁部
21:第一孔部(磁石挿入孔)
22:第二孔部(磁石挿入孔)
23:第三孔部(磁石挿入孔)
31:第一囲み孔部群(囲み孔部群)
32:第二囲み孔部群
41:第一ブリッジ部(ブリッジ部)
42:第二ブリッジ部
51:第一オフセットブリッジ部(オフセットブリッジ部)
52:第二オフセットブリッジ部
60:永久磁石
70:特定部位
81:第一対象部分(対象部分)
82:第二対象部分
90:磁極中心線
91:磁極中心点
C:周方向
D1:第一延在方向(延在方向)
D2:第二延在方向(延在方向)
F:磁極面
G1:第一重心(対象部分の重心、磁極に対応する重心)
G2:第二重心(第二対象部分の重心)
L:軸方向
P:磁極
R:径方向
T1:第一直線
T2:第二直線
T3:第三直線
T4:第四直線
Claims (8)
- ロータコアと、前記ロータコアに配置された永久磁石と、を備えた回転電機用ロータであって、
前記ロータコアは、平面状の磁極面を有する前記永久磁石がそれぞれ配置される第一孔部及び第二孔部を含む複数の孔部を、複数の磁極のそれぞれに備え、
前記第一孔部と前記第二孔部は、径方向の外側に向かうに従って互いの周方向の離間距離が長くなるように、前記磁極の前記周方向の中心を通って前記径方向に延びる磁極中心線に対して前記周方向の両側に分かれて配置され、
前記ロータコアは、前記周方向に隣接する2つの前記孔部の間に形成されるブリッジ部を複数備え、
複数の前記ブリッジ部の中に、前記磁極中心線に対して前記周方向にずれた位置にあるオフセットブリッジ部が含まれ、
軸方向に直交する断面での前記オフセットブリッジ部の延在方向が、前記径方向の外側に向かうに従って前記磁極中心線に近づくように、前記磁極中心線に対して傾斜しており、
複数の前記磁極のそれぞれにおける複数の前記孔部が、前記磁極中心線と前記ロータコアの外周面との交点である磁極中心点を囲む囲み孔部群を形成するように配置され、
前記軸方向に直交する断面での前記オフセットブリッジ部の延在方向が、前記囲み孔部群によって囲まれる対象部分の重心に向かう方向に沿っている回転電機用ロータ。 - ロータコアと、前記ロータコアに配置された永久磁石と、を備えた回転電機用ロータであって、
前記ロータコアは、前記永久磁石が配置される磁石挿入孔を含む複数の孔部を、複数の磁極のそれぞれに備え、
複数の前記磁極のそれぞれにおける複数の前記孔部が、前記磁極の周方向の中心を通って径方向に延びる磁極中心線と前記ロータコアの外周面との交点である磁極中心点を囲む囲み孔部群を形成するように配置され、
前記ロータコアは、前記周方向に隣接する2つの前記孔部の間に形成されるブリッジ部を複数備え、
複数の前記ブリッジ部の中に、前記磁極中心線に対して前記周方向にずれた位置にあるオフセットブリッジ部が含まれ、
軸方向に直交する断面での前記オフセットブリッジ部の延在方向が、前記囲み孔部群によって囲まれる対象部分の重心に向かう方向に沿っている回転電機用ロータ。 - 前記ロータコアは、前記囲み孔部群よりも前記磁極中心点に近い側において前記磁極中心点を囲む第二囲み孔部群を形成する複数の前記孔部を、複数の前記磁極のそれぞれに備えると共に、前記第二囲み孔部群を形成する複数の前記孔部の間に形成される第二ブリッジ部を複数備え、
複数の前記第二ブリッジ部の中に、前記磁極中心線に対して前記周方向にずれた位置にある第二オフセットブリッジ部が含まれ、
前記軸方向に直交する断面での前記第二オフセットブリッジ部の延在方向が、前記第二囲み孔部群によって囲まれる第二対象部分の重心に向かう方向に沿っている請求項1又は2に記載の回転電機用ロータ。 - 前記2つの孔部のそれぞれの外縁における、前記オフセットブリッジ部を形成する部分をブリッジ形成縁部として、
前記軸方向に直交する断面での、前記2つの孔部の一方の前記ブリッジ形成縁部と他方の前記ブリッジ形成縁部との2本の共通内接線をそれぞれ第一直線及び第二直線として、
前記軸方向に直交する断面での前記オフセットブリッジ部の延在方向は、前記第一直線と前記第二直線とがなす角を二等分する線分であって前記2つの孔部に交差しない線分に沿う方向である請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機用ロータ。 - ロータコアと、前記ロータコアに配置された永久磁石と、を備えた回転電機用ロータであって、
前記ロータコアは、平面状の磁極面を有する前記永久磁石がそれぞれ配置される第一孔部及び第二孔部を含む複数の孔部を、複数の磁極のそれぞれに備え、
前記第一孔部と前記第二孔部は、径方向の外側に向かうに従って互いの周方向の離間距離が長くなるように、前記磁極の前記周方向の中心を通って前記径方向に延びる磁極中心線に対して前記周方向の両側に分かれて配置され、
前記ロータコアは、前記周方向に隣接する2つの前記孔部の間に形成されるブリッジ部を複数備え、
複数の前記ブリッジ部の中に、前記磁極中心線に対して前記周方向にずれた位置にあるオフセットブリッジ部が含まれ、
軸方向に直交する断面での前記オフセットブリッジ部の延在方向が、前記径方向の外側に向かうに従って前記磁極中心線に近づくように、前記磁極中心線に対して傾斜しており、
前記2つの孔部のそれぞれの外縁における、前記オフセットブリッジ部を形成する部分をブリッジ形成縁部として、
前記軸方向に直交する断面での、前記2つの孔部の一方の前記ブリッジ形成縁部と他方の前記ブリッジ形成縁部との2本の共通内接線をそれぞれ第一直線及び第二直線として、
前記軸方向に直交する断面での前記オフセットブリッジ部の延在方向は、前記第一直線と前記第二直線とがなす角を二等分する線分であって前記2つの孔部に交差しない線分に沿う方向である回転電機用ロータ。 - ロータコアと、前記ロータコアに配置された永久磁石と、を備えた回転電機用ロータであって、
前記ロータコアは、平面状の磁極面を有する前記永久磁石がそれぞれ配置される第一孔部及び第二孔部を含む複数の孔部を、複数の磁極のそれぞれに備え、
前記第一孔部と前記第二孔部は、径方向の外側に向かうに従って互いの周方向の離間距離が長くなるように、前記磁極の前記周方向の中心を通って前記径方向に延びる磁極中心線に対して前記周方向の両側に分かれて配置され、
前記ロータコアは、前記周方向に隣接する2つの前記孔部の間に形成されるブリッジ部を複数備え、
複数の前記ブリッジ部の中に、前記磁極中心線に対して前記周方向にずれた位置にあるオフセットブリッジ部が含まれ、
軸方向に直交する断面で、前記オフセットブリッジ部が、前記磁極中心線上の、当該オフセットブリッジ部が形成された前記磁極に対応する重心に向かうように形成されている回転電機用ロータ。 - 前記軸方向に直交する断面で、前記2つの孔部の間隔が最も狭い特定部位に、前記オフセットブリッジ部が形成されている請求項6に記載の回転電機用ロータ。
- 前記軸方向に直交する断面で、前記特定部位の前記周方向の一方側の端部と前記重心とを通る直線を第三直線とし、前記特定部位の前記周方向の他方側の端部と前記重心とを通る直線を第四直線として、
前記軸方向に直交する断面で、前記第三直線と前記第四直線とに挟まれた領域に前記オフセットブリッジ部が形成されると共に、前記オフセットブリッジ部を前記周方向の両側から挟む前記2つの孔部の全体が、前記第三直線と前記第四直線とに挟まれた領域の外側に配置されている請求項7に記載の回転電機用ロータ。
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