JP7173480B2 - Permanent magnet rotors and rotating electrical machines - Google Patents

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JP7173480B2 JP2018079149A JP2018079149A JP7173480B2 JP 7173480 B2 JP7173480 B2 JP 7173480B2 JP 2018079149 A JP2018079149 A JP 2018079149A JP 2018079149 A JP2018079149 A JP 2018079149A JP 7173480 B2 JP7173480 B2 JP 7173480B2
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Description

本発明は、永久磁石回転子および回転電気機械に関し、さらに詳しくは、ロータコアに永久磁石が埋め込まれた永久磁石回転子およびそのような永久磁石回転子を有する回転電気機械に関するものである。 The present invention relates to permanent magnet rotors and rotating electrical machines, and more particularly to permanent magnet rotors with permanent magnets embedded in the rotor core and rotating electrical machines having such permanent magnet rotors.

永久磁石埋め込み(IPM)モータ等の回転電気機械に用いられる永久磁石回転子において、出力トルクを向上させること、また、トルクリプルやコギングトルクを低減することが求められる。そのために、ロータコアに永久磁石を埋設するためのスロットの配置や形状について、改良が試みられている。 2. Description of the Related Art Permanent magnet rotors used in rotary electric machines such as embedded permanent magnet (IPM) motors are required to improve output torque and reduce torque ripple and cogging torque. Therefore, attempts have been made to improve the arrangement and shape of the slots for embedding the permanent magnets in the rotor core.

例えば、特許文献1においては、複数層のスリット部(スロット)の大きさや、各層のスリット部に埋設される永久磁石の残留磁束密度を、所定の関係を満たすように規定するとともに、スリット部の一部に、永久磁石を埋設しない空スリット部を形成している。それらの構成により、回転電機に組み込まれた状態で固定子との間の隙間に形成される磁束密度分布が、正弦波に近い階段状の分布形状になり、トルクリプルやコギングトルクの低減に効果を有するとされている。 For example, in Patent Document 1, the sizes of slit portions (slots) of multiple layers and the residual magnetic flux density of permanent magnets embedded in the slit portions of each layer are defined so as to satisfy a predetermined relationship, and the slit portions A part thereof is formed with an empty slit portion in which no permanent magnet is embedded. Due to these configurations, the magnetic flux density distribution formed in the gap between the stator and the stator when it is installed in the rotating electrical machine becomes a stepped distribution shape close to a sine wave, which is effective in reducing torque ripple and cogging torque. It is said to have

特開2002-78259号公報JP-A-2002-78259

永久磁石回転子において、永久磁石を埋設しない空スリットは、フラックスバリアとも称され、磁石の中心を通ってロータコアの内周側から外周側に向かうd軸に沿った磁束経路において、磁気抵抗を増加させることにより、永久磁石回転子のリラクタンストルクを向上させる働きをする。図7に示すように、特許文献1に開示されたものをはじめ、従来一般の永久磁石回転子100においては、フラックスバリア117は、永久磁石116が埋設されるスリット113,114,115と同様に、ロータコア111の径方向中央部に向かって凸の円弧状に形成されている。特許文献1では、フラックスバリア117の長さL(円弧の周方向に沿った寸法)については、固定子との間の隙間に形成される磁束密度の正弦波化の観点から、各層に設けられたフラックスバリアの間で、関係性が規定さているが、フラックスバリア117の形状および寸法については、永久磁石116が埋設されたスリット113,114,115と同様の円弧形状のもの以外に検討されていない。 In a permanent magnet rotor, empty slits in which permanent magnets are not embedded are also called flux barriers, and increase magnetic resistance in the magnetic flux path along the d-axis from the inner circumference side to the outer circumference side of the rotor core through the center of the magnet. This works to improve the reluctance torque of the permanent magnet rotor. As shown in FIG. 7, in conventional general permanent magnet rotors 100 including the one disclosed in Patent Document 1, the flux barrier 117 is similar to the slits 113, 114, 115 in which the permanent magnets 116 are embedded. , is formed in an arcuate shape that protrudes toward the radially central portion of the rotor core 111 . In Patent Document 1, the length L (dimension along the circumferential direction of the arc) of the flux barrier 117 is set in each layer from the viewpoint of converting the magnetic flux density formed in the gap between the stator into a sine wave. However, regarding the shape and dimensions of the flux barrier 117, other than arc-shaped slits 113, 114, 115 in which the permanent magnets 116 are embedded are considered. do not have.

しかし、フラックスバリア117の形状を工夫することで、永久磁石回転子100が組み込まれた回転電気機械において、リラクタンストルクの向上を、さらに図ることができる可能性がある。リラクタンストルクの向上により、回転電気機械の出力トルクを向上させることができる。 However, by devising the shape of the flux barrier 117, it may be possible to further improve the reluctance torque in the rotating electrical machine in which the permanent magnet rotor 100 is incorporated. Improving the reluctance torque can improve the output torque of the rotary electric machine.

本発明が解決しようとする課題は、フラックスバリアの形状の検討により、大きなリラクタンストルクを与えることができる永久磁石回転子およびそのような永久磁石回転子を有する回転電気機械を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a permanent magnet rotor capable of giving a large reluctance torque and a rotary electric machine having such a permanent magnet rotor by examining the shape of the flux barrier.

上記課題を解決するために、本発明にかかる永久磁石回転子は、ロータコアと、前記ロータコアに埋設され、磁極を構成する永久磁石とを有する永久磁石回転子において、前記ロータコアは、前記永久磁石が埋設される複数のスロットを前記ロータコアの周方向に有するとともに、前記複数のスロットの間の位置に、前記永久磁石が埋設されない空隙として、フラックスバリアを有し、前記フラックスバリアは、前記ロータコアの内周側の端縁と外周側の端縁との間の距離が、前記スロットの該距離よりも大きい部位を有するものである。 In order to solve the above-described problems, a permanent magnet rotor according to the present invention is a permanent magnet rotor having a rotor core and permanent magnets embedded in the rotor core and forming magnetic poles. A plurality of embedded slots are provided in the circumferential direction of the rotor core, and flux barriers are provided between the plurality of slots as gaps in which the permanent magnets are not embedded, and the flux barriers are provided inside the rotor core. The distance between the edge on the peripheral side and the edge on the outer peripheral side has a portion larger than the distance of the slot.

ここで、相互に隣接する前記スロットと前記フラックスバリアの間には、前記ロータコアの外周側の部位と内周側の部位とをつなぐブリッジが、前記ロータコアと一体に形成されており、前記ロータコアの回転軸に直交する断面において、前記ブリッジは、前記スロットと前記フラックスバリアの隣接方向に沿った幅方向の寸法が最も小さくなった狭窄部を有するとともに、前記狭窄部から、前記幅方向に交差する方向に沿って両側に、前記幅方向の寸法が漸次広がった形状を有し、前記狭窄部の幅方向両側において、前記スロットおよび前記フラックスバリアの端縁が、直線形状、または、前記ブリッジの幅方向内側に向かって凸な曲線形状をとっているとよい。 Here, between the slots and the flux barriers adjacent to each other, a bridge connecting an outer peripheral portion and an inner peripheral portion of the rotor core is formed integrally with the rotor core. In a cross section perpendicular to the axis of rotation, the bridge has a constricted portion with the smallest dimension in the width direction along the adjacent direction of the slot and the flux barrier, and crosses the constricted portion in the width direction. Along the direction, the widthwise dimension gradually widens, and the edges of the slot and the flux barrier on both sides of the narrowed portion in the widthwise direction are linear or extend the width of the bridge. It is preferable that it has a curved shape that is convex toward the inside of the direction.

この場合、前記ブリッジに面した前記スロットの外周側の隅部であるスロット外隅部が、R形状を有するとともに、前記スロット外隅部のR形状に外接する遠心力の方向に沿った接線が、前記ブリッジを通って、前記フラックスバリアの端縁と交差する位置であるバリア内隅部が、R形状を有するとよい。 In this case, the slot outer corner, which is the corner on the outer peripheral side of the slot facing the bridge, has an R shape, and the tangent along the direction of the centrifugal force circumscribing the R shape of the slot outer corner is , an inner corner of the barrier that passes through the bridge and intersects the edge of the flux barrier may have an R shape.

前記バリア内隅部の前記R形状の曲率半径は、前記スロット外隅部の前記R形状の曲率半径よりも大きいとよい。 The radius of curvature of the R shape of the inner corner of the barrier is preferably larger than the radius of curvature of the R shape of the outer corner of the slot.

また、前記ブリッジを挟んで相互に対向する前記スロットの内周側の隅部であるスロット内隅部および前記フラックスバリアの外周側の隅部であるバリア外隅部にも、R形状が形成されており、前記R形状の曲率半径が、前記バリア内隅部および前記スロット外隅部において、前記スロット内隅部および前記バリア外隅部よりも大きいとよい。 In addition, an R shape is also formed in the inner corner of the slot, which is the corner on the inner peripheral side of the slot, and the outer barrier corner, which is the corner on the outer peripheral side of the flux barrier, which are opposed to each other with the bridge interposed therebetween. Preferably, the radius of curvature of the R shape is larger at the inner barrier corner and the outer slot corner than at the inner slot corner and the outer barrier corner.

そして、前記フラックスバリアにおいて、前記ロータコアの周方向の中途部に、前記フラックスバリアの外周側の部位と内周側の部位をつなぐブリッジが、前記ロータコアと一体に形成されているとよい。 In the flux barrier, it is preferable that a bridge connecting an outer peripheral portion and an inner peripheral portion of the flux barrier is formed integrally with the rotor core at a circumferentially intermediate portion of the rotor core.

本発明にかかる回転電気機械は、上記のような永久磁石回転子を有するものである。 A rotary electric machine according to the present invention has a permanent magnet rotor as described above.

上記発明にかかる永久磁石回転子においては、フラックスバリアに、ロータコアの内周側の端縁と外周側の端縁との間の距離(径方向寸法)が、スロットの径方向寸法よりも大きい部位が設けられている。フラックスバリアの径方向寸法が長い位置においては、d軸磁束経路の磁気抵抗が大きくなる。その結果、特許文献1に開示されたもののように、フラックスバリアの径方向寸法が、スロットの径方向寸法と同じになった単純な円弧形状のフラックスバリアを用いる場合と比較して、大きなリラクタンストルクを与える永久磁石回転子となる。 In the permanent magnet rotor according to the above-described invention, the flux barrier has a portion in which the distance (radial dimension) between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the rotor core is larger than the radial dimension of the slots. is provided. At a position where the radial dimension of the flux barrier is long, the magnetic resistance of the d-axis magnetic flux path increases. As a result, a large reluctance torque is obtained compared to the case of using a simple arc-shaped flux barrier in which the radial dimension of the flux barrier is the same as the radial dimension of the slot, as disclosed in US Pat. It becomes a permanent magnet rotor that gives

ここで、相互に隣接するスロットとフラックスバリアの間に、ロータコアの外周側の部位と内周側の部位とをつなぐブリッジが、ロータコアと一体に形成されており、ロータコアの回転軸に直交する断面において、ブリッジが、スロットとフラックスバリアの隣接方向に沿った幅方向の寸法が最も小さくなった狭窄部を有するとともに、狭窄部から、幅方向に交差する方向に沿って両側に、幅方向の寸法が漸次広がった形状を有し、狭窄部の幅方向両側において、スロットおよびフラックスバリアの端縁が、直線形状、または、ブリッジの幅方向内側に向かって凸な曲線形状をとっている場合には、ブリッジに、幅が狭くなった狭窄部が存在することで、永久磁石の磁束やd軸磁束、q軸磁束など有効となる磁束の漏れを低減することができる。すると、モータに生じるマグネットトルクとリラクタンストルクが向上され、有効磁束の漏れによるトルク低下を抑制することで、高出力と安定な高速回転が両立可能な永久磁石回転子とすることができる。また、狭窄部の幅方向両側において、スロットおよびフラックスバリアの端縁が、直線形状、または、ブリッジの幅方向内側に向かって凸な曲線形状をとっていることにより、永久磁石回転子が回転した際に、狭窄部の幅方向両側の位置に、曲げ応力が集中するのを緩和できる。その結果、ブリッジに狭窄部を設けても、高速回転に耐えられる十分な機械的強度を、ブリッジにおいて確保することができる。 Here, between the slots and flux barriers adjacent to each other, a bridge connecting the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion of the rotor core is formed integrally with the rotor core. in which the bridge has a constriction with the smallest widthwise dimension along the adjacent direction of the slot and the flux barrier, and from the constriction on both sides along the direction intersecting the widthwise direction, the widthwise dimension has a shape that gradually expands, and on both sides of the constricted portion in the width direction, the edges of the slot and the flux barrier take a straight shape or a curved shape that is convex toward the inside in the width direction of the bridge. , the presence of narrowed portions in the bridge can reduce leakage of effective magnetic flux such as permanent magnet magnetic flux, d-axis magnetic flux, and q-axis magnetic flux. As a result, the magnet torque and reluctance torque generated in the motor are improved, and by suppressing torque reduction due to leakage of effective magnetic flux, a permanent magnet rotor capable of achieving both high output and stable high-speed rotation can be obtained. In addition, on both sides of the constricted portion in the width direction, the edges of the slots and the flux barriers are linear or convex inward in the width direction of the bridge, so that the permanent magnet rotor rotates. In this case, it is possible to alleviate the concentration of bending stress on both sides of the constricted portion in the width direction. As a result, even if the narrowed portion is provided in the bridge, sufficient mechanical strength to withstand high-speed rotation can be secured in the bridge.

この場合、ブリッジに面したスロットの外周側の隅部であるスロット外隅部が、R形状を有するとともに、スロット外隅部のR形状に外接する遠心力の方向に沿った接線が、ブリッジを通って、フラックスバリアの端縁と交差する位置であるバリア内隅部が、R形状を有する構成によれば、永久磁石回転子が回転した際に、ブリッジの対角に位置するスロット外隅部およびバリア内隅部に、曲げ応力が集中するのを、R形状の存在によって、緩和することができる。その結果、ブリッジの幅を狭くしても、高速回転に耐えられる十分な機械的強度を確保しやすくなる。 In this case, the slot outer corner, which is the corner on the outer peripheral side of the slot facing the bridge, has an R shape, and the tangent line along the direction of the centrifugal force circumscribing the R shape of the slot outer corner faces the bridge. According to the configuration in which the barrier inner corner, which passes through and intersects the edge of the flux barrier, has an R shape, when the permanent magnet rotor rotates, the slot outer corner located diagonally of the bridge And the concentration of bending stress on the inner corner of the barrier can be mitigated by the presence of the R shape. As a result, even if the width of the bridge is narrowed, it becomes easier to ensure sufficient mechanical strength to withstand high-speed rotation.

バリア内隅部のR形状の曲率半径が、スロット外隅部のR形状の曲率半径よりも大きい構成によれば、ブリッジにおいて、幅の狭い領域を形成しやすくなる。その結果、ブリッジでの有効な磁束の漏れを効果的に低減することができる。 According to the configuration in which the radius of curvature of the R shape of the inner corner of the barrier is larger than the radius of curvature of the R shape of the outer corner of the slot, it becomes easier to form a narrow region in the bridge. As a result, effective magnetic flux leakage in the bridge can be effectively reduced.

また、ブリッジを挟んで相互に対向するスロットの内周側の隅部であるスロット内隅部およびフラックスバリアの外周側の隅部であるバリア外隅部にも、R形状が形成されており、R形状の曲率半径が、バリア内隅部およびスロット外隅部において、スロット内隅部およびバリア外隅部よりも大きい場合には、ブリッジにおいて、幅の狭い領域を長く形成しやすい。その結果、ブリッジにおける磁束の漏れを効果的に低減することができる。 In addition, an R shape is also formed in the slot inner corner, which is the inner peripheral corner of the slot, and the barrier outer corner, which is the outer peripheral corner of the flux barrier, which face each other with the bridge interposed therebetween. When the radius of curvature of the R shape is larger at the inner barrier corner and the outer slot corner than at the inner slot corner and the outer barrier corner, it is easy to form a long narrow region in the bridge. As a result, magnetic flux leakage in the bridge can be effectively reduced.

そして、フラックスバリアにおいて、ロータコアの周方向の中途部に、フラックスバリアの外周側の部位と内周側の部位をつなぐブリッジが、ロータコアと一体に形成されている場合には、永久磁石回転子が回転した際に発生する遠心力が、スロットとフラックスバリアの間に設けたブリッジに集中せずに、フラックスバリアの中途部に設けたブリッジにも、引張応力として分散されるようになる。その結果、各ブリッジの幅を狭く形成しながら、永久磁石回転子の高速回転に一層対応しやすくなる。 In the flux barrier, when a bridge connecting the outer peripheral side portion and the inner peripheral side portion of the flux barrier is formed integrally with the rotor core in the middle of the rotor core in the circumferential direction, the permanent magnet rotor is formed. The centrifugal force generated during rotation is not concentrated on the bridge provided between the slot and the flux barrier, but is distributed as tensile stress to the bridge provided in the middle of the flux barrier. As a result, it becomes easier to cope with high-speed rotation of the permanent magnet rotor while narrowing the width of each bridge.

本発明にかかる回転電気機械は、上記の永久磁石回転子を有しており、永久磁石回転子に設けられたフラックスバリアに、径方向寸法が大きくなった部位が設けられていることの効果により、大きなリラクタンストルクを発生するものとなる。 A rotary electric machine according to the present invention has the above-described permanent magnet rotor, and the flux barrier provided in the permanent magnet rotor is provided with a portion having a larger radial dimension. , generates a large reluctance torque.

本発明の第一の実施形態にかかる永久磁石回転子および回転電気機械の構成を示す横断面図である。1 is a cross-sectional view showing the configuration of a permanent magnet rotor and a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図1の断面図の一部を抜き出した拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a part of the cross-sectional view of FIG. 1; 図2のフラックスバリア近傍をさらに拡大した図である。3 is a further enlarged view of the vicinity of the flux barrier in FIG. 2; FIG. 上記第一の実施形態の変形形態にかかる永久磁石回転子の構成を示す横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a permanent magnet rotor according to a modification of the first embodiment; 本発明の第二の実施形態にかかる永久磁石回転子について、フラックスバリア近傍を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the vicinity of a flux barrier in a permanent magnet rotor according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第三の実施形態にかかる永久磁石回転子について、フラックスバリア近傍を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the vicinity of a flux barrier in a permanent magnet rotor according to a third embodiment of the present invention; 従来一般の永久磁石回転子の構成を示す横断面図である。(a)は全体図、(b)はフラックスバリア近傍の拡大図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional general permanent magnet rotor; (a) is an overall view, and (b) is an enlarged view near the flux barrier. 従来一般の永久磁石回転子(従来形態A)に印加される主応力の分布を示す図である。(a)は全体像、(b)はフラックスバリア近傍の拡大像を示している。FIG. 5 is a diagram showing the distribution of principal stresses applied to a conventional general permanent magnet rotor (conventional form A); (a) shows an overall image, and (b) shows an enlarged image near the flux barrier. 従来一般の永久磁石回転子において、ブリッジの幅を広くした形態(従来形態B)について、印加される主応力の分布を示す図である。(a)は全体像、(b)はフラックスバリア近傍の拡大像を示している。FIG. 10 is a diagram showing the distribution of principal stresses applied to a general conventional permanent magnet rotor in which the width of bridges is widened (conventional form B). (a) shows an overall image, and (b) shows an enlarged image near the flux barrier. 本発明の第二の実施形態にかかる永久磁石回転子(実施形態A)に印加される主応力の分布を示す図である。(a)は全体像、(b),(c)はフラックスバリア近傍の拡大像を示している。FIG. 5 is a diagram showing distribution of principal stress applied to a permanent magnet rotor (Embodiment A) according to a second embodiment of the present invention; (a) shows the overall image, and (b) and (c) show enlarged images near the flux barrier. 本発明の第三の実施形態にかかる永久磁石回転子(実施形態B)に印加される主応力の分布を示す図である。(a)は全体像、(b)はフラックスバリア近傍の拡大像を示している。FIG. 10 is a diagram showing distribution of principal stress applied to a permanent magnet rotor (Embodiment B) according to a third embodiment of the present invention; (a) shows an overall image, and (b) shows an enlarged image near the flux barrier. 従来一般の永久磁石回転子を備えたモータの出力特性を示す図であり、(a)はブリッジの幅が狭い形態(従来形態A)、(b)はブリッジの幅を広くした形態(従来形態B)について示している。FIG. 2 is a diagram showing the output characteristics of a conventional motor having a general permanent magnet rotor. B). 本発明の第二の実施形態にかかる永久磁石回転子(実施形態A)を備えたモータの出力特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing output characteristics of a motor including a permanent magnet rotor (Embodiment A) according to a second embodiment of the present invention; 従来一般の永久磁石回転子(従来形態A,B)と、本発明の第二の実施形態にかかる永久磁石回転子(実施形態A)とで、(a)速度-トルク特性、および(b)速度-出力特性の比較を示す図である。(a) speed-torque characteristics and (b) FIG. 5 is a diagram showing a comparison of speed-output characteristics; 永久磁石磁束の巻線磁束鎖交数を比較する図である。It is a figure which compares the winding magnetic flux linkage number of permanent-magnet magnetic flux.

以下、本発明の実施形態にかかる永久磁石回転子および回転電気機械について、図面を参照しながら詳細に説明する。 A permanent magnet rotor and a rotary electric machine according to embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

[1]第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態にかかる永久磁石回転子および回転電気機械について、詳細に説明する。
[1] First Embodiment First, a permanent magnet rotor and a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention will be described in detail.

[回転電気機械の構成]
本発明の第一の実施形態にかかる回転電気機械の概略を、図1に示す。回転電気機械1は、本発明の第一の実施形態にかかる永久磁石回転子10を有している。本明細書においては、回転電気機械1がモータである場合を中心に説明するが、発電機である場合にも、同様の構成を適用することができる。
[Configuration of Rotating Electric Machine]
A schematic of a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The rotary electric machine 1 has a permanent magnet rotor 10 according to the first embodiment of the invention. In this specification, the case where the rotary electric machine 1 is a motor will be mainly described, but a similar configuration can be applied to a case where it is a generator.

回転電気機械1は、永久磁石埋め込み(IPM)モータとして構成されている。モータ1は、中空筒状のステータ(固定子)30と、ステータ30の中空部内に、同軸状に、軸回転可能に支持されたロータ(永久磁石回転子)10と、を有している。 The rotating electrical machine 1 is configured as an embedded permanent magnet (IPM) motor. The motor 1 has a hollow cylindrical stator (stator) 30 and a rotor (permanent magnet rotor) 10 coaxially supported in a hollow portion of the stator 30 so as to be axially rotatable.

ステータ30は、ステータコア31とコイル(図略)とを有している。ステータコア31は、複数層の電磁鋼板を積層してなるものであり、円環形状のバックヨーク部31aとバックヨーク部31aから円環形状の内側に向かって突出した複数のティース31bを一体に備えている。そして、各ティース31bの外周に、コイルが巻き回されている。 The stator 30 has a stator core 31 and coils (not shown). The stator core 31 is formed by laminating a plurality of layers of electromagnetic steel sheets, and is integrally provided with an annular back yoke portion 31a and a plurality of teeth 31b projecting inwardly from the annular back yoke portion 31a. ing. A coil is wound around the outer periphery of each tooth 31b.

ロータ10は、略円柱状の外形を有するロータコア11と、ロータコア11に埋設された複数の永久磁石16とを有している。ロータコア11の中心には、駆動軸40を挿通可能な中空部12が貫通されている。ロータ10をステータ30の中空部12に同軸状に収容した状態で、ステータコア31のティース31bとロータコア11の外周面の間には、空隙が確保される。ロータ10の構成の詳細について、次に説明する。 The rotor 10 has a rotor core 11 having a substantially cylindrical outer shape and a plurality of permanent magnets 16 embedded in the rotor core 11 . A hollow portion 12 through which the drive shaft 40 can be inserted penetrates through the center of the rotor core 11 . A gap is ensured between the teeth 31 b of the stator core 31 and the outer peripheral surface of the rotor core 11 in a state in which the rotor 10 is coaxially accommodated in the hollow portion 12 of the stator 30 . Details of the configuration of the rotor 10 are described below.

[永久磁石回転子の構成]
上記のように、ロータ(永久磁石回転子)10は、ロータコア11と、永久磁石16とを有している。ロータ10の構成を、図1~3に示す。図2は、ロータ10の磁極1つ分を示したものであり、永久磁石16の極性を交互に変えながら、複数(ここでは8個)の磁極を回転対称に連続的に配置したものが、図1のようなロータ10の全体構造となる。なお、以下では、「周方向」「内周」「外周」「径方向」等、回転体における方向を示す語は、特記しないかぎり、ロータコア11についての方向を指すものとする。
[Configuration of Permanent Magnet Rotor]
As described above, the rotor (permanent magnet rotor) 10 has the rotor core 11 and the permanent magnets 16 . The configuration of the rotor 10 is shown in FIGS. 1-3. FIG. 2 shows one magnetic pole of the rotor 10. A plurality of (here, eight) magnetic poles are continuously arranged rotationally symmetrically while the polarities of the permanent magnets 16 are alternately changed. The overall structure of the rotor 10 is as shown in FIG. It should be noted that hereinafter, terms indicating directions in the rotating body such as “circumferential direction”, “inner circumference”, “outer circumference”, and “radial direction” refer to directions with respect to the rotor core 11 unless otherwise specified.

ロータコア11は、複数層の電磁鋼板を積層して構成されており、略円柱形状の外形を有している。ロータコア11には、軸方向に貫通または陥没した空隙として、スロット13,14,15とフラックスバリア17とが形成される。スロット13,14,15には、永久磁石16を埋設することができる。フラックスバリア17は、永久磁石16を埋設されず、空隙のままで維持される。あるいは、フラックスバリア17の中に、非磁性体が充填されてもよい。 The rotor core 11 is configured by laminating a plurality of layers of electromagnetic steel sheets, and has a substantially cylindrical outer shape. Slots 13 , 14 , 15 and a flux barrier 17 are formed in the rotor core 11 as gaps extending through or recessed in the axial direction. Permanent magnets 16 can be embedded in the slots 13 , 14 , 15 . The flux barrier 17 does not have the permanent magnets 16 embedded therein and is maintained as an air gap. Alternatively, the flux barrier 17 may be filled with a non-magnetic material.

スロット13,14,15は、ロータコア11の回転中心側に向かって凸な形状を有している。スロット13,14,15の具体的な形状は特に限定されるものではないが、ここでは、それぞれが、略円弧形状を有している。つまり、ロータコア11の内周側に位置する内周側端縁(13b等)と、ロータコア11の外周側に位置する外周側端縁(13a等)が、それぞれ、ロータコア11の内側に向かって凸な円弧として形成されている。そして、それら内周側端縁(13b等)と外周側端縁(13a等)の間が、径方向端縁(13c等)によってつながれている。 Slots 13 , 14 , 15 have a convex shape toward the center of rotation of rotor core 11 . The specific shape of the slots 13, 14, 15 is not particularly limited, but here each has a substantially arc shape. In other words, the inner peripheral edge (13b, etc.) located on the inner peripheral side of the rotor core 11 and the outer peripheral edge (13a, etc.) located on the outer peripheral side of the rotor core 11 each protrude toward the inside of the rotor core 11. is formed as a circular arc. A radial edge (13c, etc.) connects the inner peripheral edge (13b, etc.) and the outer peripheral edge (13a, etc.).

スロット13,14,15の層数は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、リラクタンストルク向上等の観点から、永久磁石16を埋設できるスロット13,14,15を多層に設けている。つまり、ロータコア11の径方向に沿って、複数層(ここでは3層)のスロット13,14,15を、相互に離間させて配置している。各スロット13,14,15には、同極性の永久磁石16が埋設されている。永久磁石16としては、金属磁石を用いることが好ましい。なお、本実施形態においては、3層全てのスロット13,14,15に永久磁石16を埋設しているが、永久磁石回転子10の質量の低減等を目的として、一部のスロット、例えば最外層のスロット15に、永久磁石16を埋設しない形態としてもよい。 Although the number of layers of the slots 13, 14, 15 is not particularly limited, in the present embodiment, from the viewpoint of improving reluctance torque, etc., the slots 13, 14, 15 in which the permanent magnets 16 can be embedded are provided in multiple layers. there is That is, along the radial direction of the rotor core 11, a plurality of layers (here, three layers) of slots 13, 14, and 15 are spaced apart from each other. A permanent magnet 16 of the same polarity is embedded in each slot 13 , 14 , 15 . A metal magnet is preferably used as the permanent magnet 16 . In this embodiment, the permanent magnets 16 are embedded in all the slots 13, 14, and 15 of the three layers, but for the purpose of reducing the mass of the permanent magnet rotor 10, some of the slots, for example, the maximum A configuration in which the permanent magnets 16 are not embedded in the slots 15 of the outer layer may be employed.

最内層、中間層、最外層の各層を構成するスロット13,14,15は、ロータコア11の周方向に、それぞれ2つに分割されている。中間層および最外層においては、それぞれ2つに分割されたスロット14,15が、ブリッジ18を介して、ロータコア11の周方向に隣接している。一方、最内層においては、2つに分割されてロータコア11の周方向に隣り合ったスロット13の間の位置に、フラックスバリア17が形成されている。本実施形態においては、各層のスロット13,14,15およびフラックスバリア17をはじめ、ロータ10の各構成要素が、ロータコア11の径方向に沿った回転子d軸(図中d’にて表示)に対して、対称に形成されている。 The slots 13 , 14 , 15 forming the innermost layer, the intermediate layer, and the outermost layer are each divided into two in the circumferential direction of the rotor core 11 . In the intermediate layer and the outermost layer, slots 14 and 15 divided into two are adjacent to each other in the circumferential direction of rotor core 11 via bridge 18 . On the other hand, in the innermost layer, a flux barrier 17 is formed between the slots 13 divided into two adjacent in the circumferential direction of the rotor core 11 . In this embodiment, each component of the rotor 10 including the slots 13, 14, 15 of each layer and the flux barrier 17 is aligned with the rotor d-axis (indicated by d' in the drawing) along the radial direction of the rotor core 11. are formed symmetrically with respect to

ロータコア11においては、各スロット13,14,15および各フラックスバリア17の内周側の部位と外周側の部位との間をつなぐブリッジ18,19,20が、ロータコア11と一体に形成されている。各ブリッジ18,19,20は、ロータ10を軸回転させた際に、遠心力の作用によって、ロータコア11の外周側の部位が内周側の部位から分離すること、またスロット13,14,15に埋設した永久磁石16が飛散することを防止する役割を果たす。 In rotor core 11, bridges 18, 19, and 20 connecting inner and outer peripheral portions of slots 13, 14, and 15 and flux barriers 17 are integrally formed with rotor core 11. . Each of the bridges 18, 19, and 20 separates the outer peripheral portion of the rotor core 11 from the inner peripheral portion by the action of centrifugal force when the rotor 10 is axially rotated. It plays a role of preventing scattering of the permanent magnet 16 embedded in.

本実施形態においては、フラックスバリア17の形状および最内層のスロット13とフラックスバリア17の間に形成されるブリッジ20の形状の効果によって、ロータ10の高出力化と、高速での安定回転を達成する。以下に、それらの形状について、主に図3を参照しながら、詳細に説明する。 In this embodiment, due to the effect of the shape of the flux barrier 17 and the shape of the bridge 20 formed between the innermost slot 13 and the flux barrier 17, high output of the rotor 10 and stable rotation at high speed are achieved. do. These shapes will be described in detail below mainly with reference to FIG.

(1)フラックスバリアの径方向長さ
本実施形態においては、フラックスバリア17と、フラックスバリア17に隣接するスロット(ここでは最内層のスロット)13の間で、径方向長さが、所定の関係をなしている。ここで、フラックスバリア17およびスロット13の径方向長さとは、ロータコア11の周方向に交差する方向の長さ寸法、つまり、それぞれの内周側端縁17b/13bと外周側端縁17a/13aとの間の距離を指す。
(1) Radial Length of Flux Barrier In the present embodiment, the radial length between the flux barrier 17 and the slot 13 adjacent to the flux barrier 17 (here, the innermost slot) has a predetermined relationship. is making Here, the radial lengths of the flux barriers 17 and the slots 13 are the lengths in the direction intersecting the circumferential direction of the rotor core 11, that is, the inner peripheral side edges 17b/13b and the outer peripheral side edges 17a/13a. refers to the distance between

スロット13は、略円弧形状に形成されており、径方向長さlmが、円弧形状の長手方向に沿って略均一となっている。これに対し、フラックスバリア17の径方向長さLmは、スロット13に対向する径方向端縁17c近傍の位置(回転子d軸から離れた位置)では、スロット13の径方向長さlmと略等しくなっているものの、スロット13から離れた位置(回転子d軸に近づく位置)では、スロット13の径方向長さlmよりも大きくなっている。 The slot 13 is formed in a substantially arcuate shape, and the radial length lm is substantially uniform along the longitudinal direction of the arcuate shape. On the other hand, the radial length Lm of the flux barrier 17 is approximately equal to the radial length lm of the slot 13 at a position near the radial edge 17c facing the slot 13 (a position away from the rotor d-axis). Although they are equal, they are larger than the radial length lm of the slots 13 at positions distant from the slots 13 (positions approaching the rotor d-axis).

フラックスバリア17においては、外周側端縁17aは、ロータコア11の内周側に向かって凸な略円弧形状をとっており、隣接するスロット13の外周側端縁13aを外挿したものに相当する形状と位置を有している。しかし、フラックスバリア17の内周側端縁17bは、スロット13に対向する径方向端縁17cの位置から、周方向に沿って離れるに従って(回転子d軸側に向かうに従って)、外周側端縁17aから離れて、ロータコア11の内周側に向かって延びている。これにより、フラックスバリア17の径方向長さLmが、スロット13から離れた位置で(回転子d軸側に向かう位置で)、スロット13の径方向長さlmよりも大きくなっている。 In the flux barrier 17, the outer peripheral edge 17a has a substantially circular arc shape that protrudes toward the inner peripheral side of the rotor core 11, and corresponds to the extrapolation of the outer peripheral edge 13a of the adjacent slot 13. It has shape and position. However, the inner peripheral side edge 17b of the flux barrier 17 increases along the circumferential direction (toward the rotor d-axis side) from the position of the radial direction edge 17c facing the slot 13, and the outer peripheral side edge It extends toward the inner peripheral side of the rotor core 11 away from 17a. As a result, the radial length Lm of the flux barrier 17 is larger than the radial length lm of the slot 13 at a position distant from the slot 13 (at a position toward the d-axis side of the rotor).

ロータコア11にフラックスバリア17を設けておくことで、ロータ10において、d軸磁束経路の磁気抵抗が増大する。すると、q軸磁束経路との間で、磁気抵抗の差が大きくなり、モータ1のリラクタンストルクを向上させることができる。d軸磁束経路に沿ったフラックスバリア17の寸法が大きいほど、このような効果は大きくなる。よって、上記のように、フラックスバリア17に、径方向長さLmがスロット13の径方向長さlmよりも大きくなった部位を設けておくことで、図7に示す従来一般のロータ100のように、フラックスバリア117が、スロット113と同じ均一な径方向長さを有する場合よりも、ロータ10に生じるリラクタンストルクを大きくすることができる。 By providing the flux barrier 17 in the rotor core 11 , the magnetic resistance of the d-axis magnetic flux path increases in the rotor 10 . Then, the difference in magnetic resistance with the q-axis magnetic flux path increases, and the reluctance torque of the motor 1 can be improved. The greater the dimension of the flux barrier 17 along the d-axis flux path, the greater this effect. Therefore, as described above, by providing the flux barrier 17 with a portion where the radial length Lm is larger than the radial length lm of the slot 13, the conventional general rotor 100 shown in FIG. In addition, more reluctance torque can be induced in rotor 10 than if flux barriers 117 had the same uniform radial length as slots 113 .

リラクタンストルク向上の効果は、フラックスバリア17の径方向長さLmを大きくするほど高くなる。十分にリラクタンストルクを向上させる観点から、フラックスバリア17の径方向長さLmの最大値は、スロット13の径方向長さlmの1.5倍以上とすることが好ましい。一方、フラックスバリア17の径方向長さLmを大きくしすぎても、リラクタンストルク向上の効果が飽和するうえ、ロータコア11の機械的強度が低下する可能性があるので、最大値を、スロット13の径方向長さlmの5.0倍以下に抑えておくことが好ましい。 The effect of improving the reluctance torque increases as the radial length Lm of the flux barrier 17 increases. From the viewpoint of sufficiently improving the reluctance torque, the maximum value of the radial length Lm of the flux barrier 17 is preferably 1.5 times or more the radial length lm of the slot 13 . On the other hand, if the radial length Lm of the flux barrier 17 is too large, the effect of improving the reluctance torque will be saturated and the mechanical strength of the rotor core 11 may decrease. It is preferable to suppress the length to 5.0 times or less of the radial length lm.

上記のように、フラックスバリア17に、径方向長さLmの大きい部分を設けることで、ロータ10に生じるリラクタンストルクを向上させる効果が得られるが、スロット13と対向する径方向端縁17c近傍の位置においては、ブリッジ20における機械強度の低下を防ぐ観点から、径方向長さLmを、スロット13の径方向長さlmと同程度に留めておく方がよい。 As described above, by providing the flux barrier 17 with a portion having a large radial length Lm, the effect of improving the reluctance torque generated in the rotor 10 can be obtained. Regarding the position, from the viewpoint of preventing the mechanical strength of the bridge 20 from being lowered, it is better to keep the radial length Lm approximately equal to the radial length lm of the slot 13 .

フラックスバリア17を設ける層は特に限定されるものではないが、本実施形態のように、フラックスバリア17を最内層のスロット13に隣接させて設けることで、ロータ10に生じるリラクタンストルクを効果的に向上させることができ、またロータ10とステータ30の間の空隙における磁束密度波形の正弦波化の達成が容易となる。また、他層のスロット14,15等との間の干渉を避けながら、フラックスバリア17に径方向長さLmが大きい部分を形成しやすい。ただし、必要に応じて、最内層以外のスロット14,15の間の位置にも、径方向長さLmが大きくなった部位を有する上記のようなフラックスバリア17を設けるように構成してもよい。さらに、フラックスバリア17の具体的な形状も、特に限定されるものではないが、本実施形態のように、フラックスバリア17の外周側端縁17aではなく、内周側端縁17bを、他方の端縁から離れさせることで、径方向長さLmを広げるように構成すれば、最内層のスロット13よりも内周側のスロットが形成されていないロータコア11の面を利用して、径方向長さLmを大きく確保しやすい。 The layer on which the flux barrier 17 is provided is not particularly limited, but by providing the flux barrier 17 adjacent to the innermost slot 13 as in this embodiment, the reluctance torque generated in the rotor 10 can be effectively reduced. can be improved, and it is easier to achieve a sinusoidal magnetic flux density waveform in the air gap between the rotor 10 and the stator 30 . Further, it is easy to form a portion having a large radial length Lm in the flux barrier 17 while avoiding interference with the slots 14, 15, etc. of other layers. However, if necessary, the above-described flux barrier 17 having a portion with an increased radial length Lm may also be provided at a position between the slots 14 and 15 other than the innermost layer. . Furthermore, although the specific shape of the flux barrier 17 is not particularly limited, the inner peripheral side edge 17b of the flux barrier 17 is not the outer peripheral side edge 17a as in the present embodiment, but the other If the configuration is such that the radial length Lm is widened by moving away from the edge, the radial length can be increased by utilizing the surface of the rotor core 11 on the inner peripheral side of the innermost layer slot 13 where no slots are formed. It is easy to ensure a large length Lm.

(2)ブリッジの形状
上記のように、ロータコア11には、各スロット13,14,15およびフラックスバリア17の内周側の部位と外周側の部位との間をつなぐブリッジ18,19,20が形成されている。これらのうち、最内層のスロット13とフラックスバリア17との間の位置に設けられたブリッジ20に着目する。このブリッジ20の形状は、ブリッジ20を挟んで相互に対向するスロット13とフラックスバリア17の端縁の形状によって規定される。
(2) Bridge Shape As described above, the rotor core 11 has bridges 18, 19, and 20 that connect the slots 13, 14, and 15 and the flux barrier 17 between the inner and outer peripheral portions thereof. formed. Of these, the bridge 20 provided between the slot 13 in the innermost layer and the flux barrier 17 is focused. The shape of the bridge 20 is defined by the shapes of the edges of the slot 13 and the flux barrier 17 facing each other with the bridge 20 interposed therebetween.

スロット13においては、ブリッジ20に面する2つの隅部13d,13eのうち、ロータコア11の外周側に位置するスロット外隅部13eが、R形状を有している。つまり、ロータ10の横断面において、スロット外隅部13eが、スロット13の外周側端縁13aの外挿線および径方向端縁13cの外挿線よりもスロット13の内側を通る、スロット13の外に向かって凸な曲線として構成され、外周側端縁13aおよび径方向端縁13cと滑らかに接合されている。 In the slot 13, of the two corners 13d and 13e facing the bridge 20, the slot outer corner 13e located on the outer peripheral side of the rotor core 11 has an R shape. That is, in the cross section of the rotor 10, the slot outer corner 13e passes inside the slot 13 from the extrapolated line of the outer peripheral side edge 13a of the slot 13 and the extrapolated line of the radial edge 13c. It is configured as an outwardly convex curve and smoothly joined to the outer peripheral side edge 13a and the radial direction edge 13c.

一方、フラックスバリア17においては、ブリッジ20に面する二つの隅部17d,17eのうち、ロータコア11の内周側に位置するバリア内隅部17dが、R形状を有している。つまり、ロータ10の横断面において、バリア内隅部17dが、フラックスバリア17の内周側端縁17bの外挿線および径方向端縁17cの外挿線よりもフラックスバリア17の内側を通る、フラックスバリア17の外に向かって凸な曲線として構成され、内周側端縁17bおよび径方向端縁17cと滑らかに接合されている。なお、図示した形態では、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径が大きいうえ、フラックスバリア17の径方向長さLmも大きくなっているため、バリア内隅部17dと内周側端縁17bの間の区別が必ずしも明確ではないが、そのように、内周側端縁17bが滑らかなR形状で径方向端縁17cにつながる形態も含むものとする。スロット外隅部13eのR形状に外接する遠心力の方向に沿った接線として規定される対角線bが、ブリッジ20を通って、フラックスバリア17の端縁と交差する位置を含む曲線部を、バリア内隅部17dとし、そのバリア内隅部17dが、R形状を有していればよい。 On the other hand, in the flux barrier 17, of the two corners 17d and 17e facing the bridge 20, the inner barrier corner 17d located on the inner peripheral side of the rotor core 11 has an R shape. That is, in the cross section of the rotor 10, the barrier inner corner 17d passes inside the flux barrier 17 from the extrapolation line of the inner peripheral edge 17b and the extrapolation line of the radial edge 17c of the flux barrier 17. The flux barrier 17 is configured as an outwardly convex curved line, and is smoothly joined to the inner peripheral side edge 17b and the radial direction edge 17c. In the illustrated embodiment, the R-shaped curvature radius of the barrier inner corner 17d is large, and the radial length Lm of the flux barrier 17 is also large. Although the distinction between the two is not necessarily clear, such a form in which the inner peripheral side edge 17b is connected to the radial direction edge 17c in a smooth R shape is also included. A curved portion including a position where a diagonal line b defined as a tangent line along the direction of centrifugal force circumscribing the R shape of the slot outer corner 13e passes through the bridge 20 and intersects the edge of the flux barrier 17 is defined as the barrier. The inner corner portion 17d is used as long as the barrier inner corner portion 17d has an R shape.

本実施形態においては、スロット外隅部13eとバリア内隅部17dのR形状を比較すると、バリア内隅部17dの曲率半径が、スロット外隅部13eの曲率半径よりも大きくなっている。つまり、バリア内隅部17dの方が、スロット外隅部13eより緩やかに曲がったR形状を有している。 In this embodiment, comparing the rounded shapes of the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d, the curvature radius of the barrier inner corner 17d is larger than the curvature radius of the slot outer corner 13e. In other words, the barrier inner corner 17d has a rounded shape that is more gently curved than the slot outer corner 13e.

ブリッジ20に面するスロット外隅部13eとバリア内隅部17d以外の隅部、つまり、スロット13の内周側に位置するスロット内隅部13d、およびフラックスバリア17の外周側に位置するバリア外隅部17eは、R形状を有していても、R形状を有さず、角形状に形成されていてもよい。図示した形態では、スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eもR形状を有しているが、それらの曲率半径よりも、スロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dの曲率半径が大きくなっており、スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eの方が、角形状に近い形状をとっている。図示した形態では、曲率半径の関係は、次のようになっている。
(バリア内隅部17d)>(スロット外隅部13e)>(バリア外隅部17e)≒(スロット内隅部13d)
Corners other than the slot outer corner 13e facing the bridge 20 and the barrier inner corner 17d, that is, the slot inner corner 13d positioned on the inner peripheral side of the slot 13 and the barrier outer corner 13d positioned on the outer peripheral side of the flux barrier 17 The corner portion 17e may have an R shape or may not have an R shape and may be formed in an angular shape. In the illustrated form, the slot inner corner 13d and the barrier outer corner 17e also have an R shape, but the curvature radii of the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d are larger than their curvature radii. The slot inner corner 13d and the barrier outer corner 17e have a shape closer to a square. In the illustrated form, the relationship of the radii of curvature is as follows.
(barrier inner corner 17d)>(slot outer corner 13e)>(barrier outer corner 17e)≈(slot inner corner 13d)

本実施形態にかかるロータ10においては、ブリッジ20の形状を規定するスロット13およびフラックスバリア17の端縁において、上記のように、バリア内隅部17dおよびスロット外隅部13e、さらにはバリア外隅部17eおよびスロット内隅部13dに、R形状が形成されていることにより、ブリッジ20の幅w、つまりスロット13とフラックスバリア17の隣接方向に沿った方向のブリッジ20の寸法が、長手方向a(幅方向に交差し、ブリッジ20の内周側と外周側を結ぶ方向)に沿って、変化している。つまり、ブリッジ20の長手方向aに沿った中途部に、幅wの最も狭くなった狭窄部20aを有している。狭窄部20aは、長手方向aに沿って、ブリッジ20の一部の長さ領域を占めているが、その狭窄部20aから、長手方向aに沿って両側、つまり外周側および内周側の両側に向かって、ブリッジ20の幅wが、漸次広がっている。 In the rotor 10 according to this embodiment, at the edges of the slots 13 and the flux barriers 17 that define the shape of the bridges 20, the barrier inner corners 17d and the slot outer corners 13e, as well as the barrier outer corners, are formed as described above. Since the portion 17e and the slot inner corner portion 13d are rounded, the width w of the bridge 20, that is, the dimension of the bridge 20 in the direction along which the slot 13 and the flux barrier 17 are adjacent to each other, is equal to the longitudinal direction a. It changes along (a direction that intersects the width direction and connects the inner peripheral side and the outer peripheral side of the bridge 20). That is, the bridge 20 has a constricted portion 20a having the narrowest width w in the middle portion along the longitudinal direction a. The constriction 20a occupies a part of the length of the bridge 20 along the longitudinal direction a. , the width w of the bridge 20 gradually widens.

このように、ブリッジ20に、幅wが狭くなった狭窄部20aを設けておくことで、ブリッジ20において、有効となる磁束の漏れ、つまり永久磁石16の磁束およびd軸磁束、またq軸磁束に相当するコイルからの磁束のロータコア11内での短絡を、抑制することができる。ブリッジ20における有効な磁束の漏れを低減することで、ロータ10が組み込まれたモータ1のマグネットトルクおよびリラクタンストルクを高めることができる。その結果、モータ1において、安定した高速回転と高出力化を両立することができる。 Thus, by providing the bridge 20 with the narrowed portion 20a having a narrowed width w, effective magnetic flux leakage in the bridge 20, that is, the magnetic flux of the permanent magnet 16, the d-axis magnetic flux, and the q-axis magnetic flux It is possible to suppress the short circuit in the rotor core 11 of the magnetic flux from the coil corresponding to . By reducing the leakage of the effective magnetic flux in the bridge 20, the magnet torque and the reluctance torque of the motor 1 in which the rotor 10 is installed can be increased. As a result, the motor 1 can achieve both stable high-speed rotation and high output.

ブリッジ20において、長手方向aに沿って、幅wの狭い狭窄部20aが存在していれば、ブリッジ20を通る磁束量が、その狭窄部20aの幅wによって規定されるため、狭窄部20aよりも幅wの広い部位がブリッジ20に存在していても、ブリッジ20全体における磁束の漏れを抑制することができる。特に、長手方向aの両側の部位から、狭窄部20aに向かって、ブリッジwの幅が急激に小さくなっていることで、ブリッジ20全体が狭い幅を有する場合よりもさらに、磁束の漏れを、効果的に低減することができる。従って、ブリッジ20が、狭窄部20aから長手方向両側に幅wが広がった形状を有していることで、狭窄部20aの存在による漏れ磁束の低減と、幅wが広がった部分における機械的強度の確保とを、両立することができる。図7に示すような従来一般のロータ100においては、ブリッジ120は、長手方向aに沿って、略均一な幅wを有しており、ブリッジ120の機械的強度を確保する観点から、ブリッジ120の幅wを大きくすると(図9参照)、ブリッジ120における漏れ磁束が大きくなってしまう。 In the bridge 20, if there is a constricted portion 20a with a narrow width w along the longitudinal direction a, the amount of magnetic flux passing through the bridge 20 is defined by the width w of the constricted portion 20a. Even if the bridge 20 has a portion with the widest width w, magnetic flux leakage in the entire bridge 20 can be suppressed. In particular, the width of the bridge w is sharply reduced from both sides in the longitudinal direction a toward the constricted portion 20a. can be effectively reduced. Therefore, since the bridge 20 has a shape in which the width w is widened on both sides in the longitudinal direction from the constricted portion 20a, leakage magnetic flux is reduced due to the presence of the constricted portion 20a, and the mechanical strength of the portion where the width w is widened is reduced. can be compatible with ensuring In a conventional general rotor 100 as shown in FIG. 7, the bridges 120 have a substantially uniform width w along the longitudinal direction a. If the width w of (see FIG. 9) is increased, the leakage magnetic flux in the bridge 120 will increase.

ロータ10が高速で回転され、遠心力が発生すると、ブリッジ20の長手方向aがロータコア11の径方向に対して角度を有しているため、ブリッジ120に曲げ応力が印加される。ブリッジ20に、狭窄部20aが設けられていると、その幅wの狭さのため、ブリッジ20の具体的な形状によっては、狭窄部20aの幅方向両側の部位に、曲げ応力が集中しやすくなる場合がある。例えば、スロット13の径方向端縁13cおよびフラックスバリア17の径方向端縁17cが、狭窄部20aの幅方向両端の位置に、ブリッジ20の内側に向かって凸な角形状を有していると、その角形状の部分に、応力が集中しやすくなる。ブリッジ20の特定の箇所に曲げ応力が集中することで、その箇所における機械的強度が低下しやすくなる。すると、ロータ10を高速で回転させることが難しくなる。 When the rotor 10 is rotated at high speed and centrifugal force is generated, bending stress is applied to the bridges 120 because the longitudinal direction a of the bridges 20 forms an angle with respect to the radial direction of the rotor core 11 . When the bridge 20 is provided with the narrowed portion 20a, the width w of the narrowed portion 20a is narrow, and depending on the specific shape of the bridge 20, the bending stress tends to concentrate on both sides of the narrowed portion 20a in the width direction. may become. For example, it is assumed that the radial edge 13c of the slot 13 and the radial edge 17c of the flux barrier 17 have angular shapes convex toward the inside of the bridge 20 at both widthwise ends of the constricted portion 20a. , the stress tends to be concentrated on the angular portion. Concentration of bending stress on a specific portion of the bridge 20 tends to reduce the mechanical strength at that portion. Then, it becomes difficult to rotate the rotor 10 at high speed.

しかし、本実施形態では、図3に示すように、スロット13の径方向端縁13cおよびフラックスバリア17の径方向端縁17cが、狭窄部20aの幅方向両側の位置において、角のない直線形状を有している。そのため、ロータ10を高速回転させても、狭窄部20aの幅方向両側の位置に、応力が集中しにくい。よって、ブリッジ20に狭窄部20aを設けても、高速回転に耐えられる十分な機械的強度を確保しやすくなっている。 However, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the radial edge 13c of the slot 13 and the radial edge 17c of the flux barrier 17 are formed in straight lines without corners at positions on both sides in the width direction of the constricted portion 20a. have. Therefore, even if the rotor 10 is rotated at a high speed, the stress is less likely to concentrate on both sides of the narrowed portion 20a in the width direction. Therefore, even if the narrowed portion 20a is provided in the bridge 20, it is easy to ensure sufficient mechanical strength to withstand high-speed rotation.

さらに、本実施形態にかかるロータ10においては、ブリッジ20の形状の効果により、ブリッジ20の狭窄部20aのみならず、対角部においても、高速回転時の応力の集中を緩和することができる。図7に示すような従来一般のロータ100においては、ブリッジ120に面する4つの隅部113d,113e,117d,117eのいずれにおいても、ロータコア111にスロット113およびフラックスバリア117を設ける際に、製造上要求される程度の曲率半径の小さなR形状しか形成されていない。後の実施例にも示すように、ロータ100を高速回転させた際に、曲げ応力は、ブリッジ120において対角線bをなして相互に対向するスロット外隅部113eとバリア内隅部117dに、集中して印加される。スロット外隅部113eとバリア内隅部117dを結ぶ対角線bの方向が、遠心力が印加される方向であるロータコア111の径方向に近いからである。 Furthermore, in the rotor 10 according to the present embodiment, due to the effect of the shape of the bridges 20, not only the narrowed portions 20a of the bridges 20 but also the diagonal portions can relieve stress concentration during high-speed rotation. In a conventional general rotor 100 as shown in FIG. 7 , at any of the four corners 113d, 113e, 117d, and 117e facing the bridge 120, manufacturing Only an R shape with a radius of curvature as small as required above is formed. As will be described later in the examples, when the rotor 100 is rotated at high speed, the bending stress is concentrated on the slot outer corner 113e and the barrier inner corner 117d, which face each other with a diagonal line b in the bridge 120. applied as This is because the direction of the diagonal line b connecting the slot outer corner 113e and the barrier inner corner 117d is close to the radial direction of the rotor core 111, which is the direction in which the centrifugal force is applied.

しかし、本実施形態にかかるロータ10においては、ブリッジ20を挟んで、対角線bをなして相互に対向するスロット外隅部13eとバリア内隅部17dに、それぞれ、R形状が形成されている。そのため、ロータ10が高速で回転され、ロータコア11の径方向に遠心力が印加されても、遠心力によってロータコア11に発生する応力が、後の実施例に示すように、スロット外隅部13eとバリア内隅部17dの狭い領域に局所的に集中せずに、ブリッジ20内の広い領域に分散されるようになる。 However, in the rotor 10 according to the present embodiment, the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d facing each other with the bridge 20 interposed therebetween are rounded. Therefore, even if the rotor 10 is rotated at a high speed and a centrifugal force is applied to the rotor core 11 in the radial direction, the stress generated in the rotor core 11 by the centrifugal force is applied to the outer slot corners 13e, as will be described later. It is dispersed over a wide area within the bridge 20 without being locally concentrated in a narrow area of the inner barrier corner 17d.

このように、スロット外隅部13eとバリア内隅部17dにR形状を設け、ブリッジ20の特定の箇所に曲げ応力を集中させないようにすることで、ブリッジ20において、高速回転に耐えられる機械的強度を確保しやすくなる。機械的強度の確保のために、ブリッジ20の幅wを過度に大きくすることも必要でなくなる。ブリッジ20の幅wを狭くしておくこと、特に、局所的に幅wの狭くなった狭窄部20aを設けておくことで、ブリッジ20における有効となる磁束の漏れ、つまり永久磁石16の磁束およびコイルからの磁束の漏れを抑制し、磁束の漏れによるトルク低下を抑えて、ロータ10が組み込まれたモータ1のマグネットトルクおよびリラクタンストルクを高めることができる。その結果、モータ1において、安定した高速回転と高出力化を両立することができる。スロット外隅部13eとバリア内隅部17dにR形状を設けることは、ブリッジ20への狭窄部20aの形成と、対角部への曲げ応力の集中の緩和の両方に効果を有し、安定した高速回転と高出力化の両立に資するものである。 In this way, by providing the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d with the R shape so as not to concentrate the bending stress on a specific portion of the bridge 20, the bridge 20 has a mechanical strength that can withstand high-speed rotation. Makes it easier to maintain strength. It is no longer necessary to excessively increase the width w of the bridge 20 in order to ensure mechanical strength. By narrowing the width w of the bridge 20, particularly by providing a constricted portion 20a with a locally narrowed width w, leakage of effective magnetic flux in the bridge 20, that is, magnetic flux of the permanent magnet 16 and Magnetic flux leakage from the coil can be suppressed, torque reduction due to magnetic flux leakage can be suppressed, and magnet torque and reluctance torque of the motor 1 in which the rotor 10 is incorporated can be increased. As a result, the motor 1 can achieve both stable high-speed rotation and high output. Providing the slot outer corner portion 13e and the barrier inner corner portion 17d with the rounded shape is effective both in forming the narrowed portion 20a in the bridge 20 and in alleviating the concentration of bending stress on the diagonal portion, thereby stabilizing the structure. This contributes to achieving both high-speed rotation and high output.

それらの効果を十分に得る観点から、スロット外隅部13eとバリア内隅部17dのR形状の曲率半径は、スロット13の径方向長さlmの25%以上とすることが好ましい。一方、それら隅部13e,17dのR形状の曲率半径を大きくしすぎても、ブリッジ20の幅方向両側で応力集中が起きやすくなるため、スロット13の径方向長さlmの5倍以下とすることが好ましい。また、スロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dのR形状の接線の方向が、遠心力が作用するロータコア11の径方向に近い方が、応力を分散させる効果に優れ、例えば、それら接線の方向が、ロータコア11の径方向に対して、±180°/[極数]程度の範囲に収まるようにすることが好ましい。なお、本実施形態においては、極数は8である。 From the viewpoint of sufficiently obtaining these effects, it is preferable that the radius of curvature of the R-shape of the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d is 25% or more of the radial length lm of the slot 13. FIG. On the other hand, if the radius of curvature of the rounded corners 13e and 17d is too large, stress concentration tends to occur on both sides of the bridge 20 in the width direction. is preferred. Further, when the direction of the R-shaped tangents of the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d is closer to the radial direction of the rotor core 11 on which the centrifugal force acts, the effect of dispersing the stress is excellent. It is preferable that the direction is within a range of about ±180°/[number of poles] with respect to the radial direction of the rotor core 11 . Note that the number of poles is eight in this embodiment.

さらに、本実施形態においては、上記のように、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径が、スロット外隅部13eのR形状の曲率半径よりも大きくなっている。フラックスバリア17は、径方向長さLmがスロット13の径方向長さlmよりも大きくなった部位を有しており、このような状況で、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径を大きくすることにより、ブリッジ20において、幅wが狭い領域を長手方向aに沿って長く設けながら、曲げ応力の集中の緩和を効果的に達成することができる。 Furthermore, in the present embodiment, as described above, the radius of curvature of the R shape of the barrier inner corner 17d is larger than the radius of curvature of the R shape of the slot outer corner 13e. The flux barrier 17 has a portion where the radial length Lm is larger than the radial length lm of the slot 13. Under such circumstances, the radius of curvature of the R-shaped barrier inner corner 17d is increased. Thus, in the bridge 20, the concentration of the bending stress can be effectively alleviated while providing a long region with a narrow width w along the longitudinal direction a.

もし、フラックスバリア17の径方向長さLmが、スロット13の径方向長さlmと同程度であり、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径がスロット外隅部13eと同程度に小さいとすれば、図3中に点線sで示すように、径方向端縁17cに対して、バリア内隅部17dの外縁が大きく内側を通るようになる(矢印s1で表示)。これに対し、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径を実線で示すように大きくとることで、バリア内隅部17dの外縁が、径方向端縁17cに近接した位置を通る領域が長くなるので、ブリッジ20の幅wが狭い領域が、長手方向aに沿って長く続く。すると、ブリッジ20における、永久磁石16の磁束等、有効磁束の漏れを、低減することができる。このようなブリッジ20の幅wの狭さによる磁束漏れの低減と、R形状の曲率半径の大きさによるバリア内隅部17dへの曲げ応力の集中の効果的な緩和とが、両立される。 If the radial length Lm of the flux barrier 17 is about the same as the radial length lm of the slot 13, and the radius of curvature of the R-shaped barrier inner corner 17d is about as small as the slot outer corner 13e, Then, as indicated by the dotted line s in FIG. 3, the outer edge of the barrier inner corner portion 17d passes largely inside the radial direction edge 17c (indicated by arrow s1). On the other hand, by increasing the radius of curvature of the R-shaped barrier inner corner portion 17d as indicated by the solid line, the outer edge of the barrier inner corner portion 17d passes through a position close to the radial edge 17c. Therefore, the narrow region of the bridge 20 continues along the longitudinal direction a. Leakage of effective magnetic flux, such as the magnetic flux of the permanent magnets 16, in the bridge 20 can then be reduced. Both the reduction in magnetic flux leakage due to the narrow width w of the bridge 20 and the effective relaxation of the bending stress concentration on the inner barrier corner 17d due to the large radius of curvature of the R shape are achieved.

上記効果を十分に得る観点から、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径は、スロット外隅部13eのR形状の曲率半径の2倍以上であることが好ましい。一方、上記の効果が飽和することや、バリア内隅部17dの曲率半径が大きくなりすぎて、かえってブリッジ20への応力集中を招くことを避ける観点から、バリア内隅部17dのR形状の曲率半径は、スロット外隅部13eのR形状の曲率半径の25倍以下に抑えておくことが好ましい。 From the viewpoint of sufficiently obtaining the above effect, it is preferable that the radius of curvature of the R shape of the barrier inner corner 17d is at least twice the radius of curvature of the R shape of the slot outer corner 13e. On the other hand, from the viewpoint of avoiding the saturation of the above effects and the excessive increase in the radius of curvature of the barrier inner corner 17d, which instead causes stress concentration on the bridge 20, the R-shaped curvature of the barrier inner corner 17d is The radius is preferably suppressed to 25 times or less the radius of curvature of the R-shaped slot outer corner 13e.

本実施形態においては、上記のように、スロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dだけでなく、スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eにも、R形状が設けられているが、その曲率半径は、スロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dのR形状の曲率半径よりも小さくなっている。ロータコア11の径方向に近い方向に向いた対角線b上に位置するスロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dには、その配置に起因して、ロータ10の回転によって生じる曲げ応力が集中しやすいため、これらの隅部13e,17dにR形状を形成することが、応力集中の緩和に効果的であるが、スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eは、そもそも応力が集中しにくい配置にあるため、同様の目的でR形状を形成することは必要でない。むしろ、スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eについては、R形状を設ける場合でも、その曲率半径を小さくしておいた方が、それらの隅部13d,17eの外縁がスロット13およびフラックスバリア17の内側に向かって退避する量が小さくなるので、ブリッジ20の幅wを、長手方向aの全域にわたって、小さく抑えることができる。すると、ブリッジ20における磁束漏れを低減しやすくなる。スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eのR形状の曲率半径は、スロット外隅部13eのR形状の曲率半径の75%以下であることが好ましい。スロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eは、R形状を有さない角形状としてもよい。 In this embodiment, as described above, not only the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d but also the slot inner corner 13d and the barrier outer corner 17e are provided with the R shape. The radius of curvature is smaller than the curvature radius of the R shape of the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d. Bending stress caused by the rotation of the rotor 10 tends to concentrate on the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d located on the diagonal line b oriented in a direction close to the radial direction of the rotor core 11 due to their arrangement. Therefore, forming the corners 13e and 17d in a rounded shape is effective in alleviating stress concentration, but the slot inner corner 13d and the barrier outer corner 17e are arranged so that stress is difficult to concentrate in the first place. Therefore, it is not necessary to form an R shape for the same purpose. Rather, even when the slot inner corner 13d and the barrier outer corner 17e are provided with an R shape, it is better to keep the radius of curvature small so that the outer edges of the corners 13d and 17e are aligned with the slot 13 and the flux barrier. Since the amount of retraction toward the inside of the bridge 17 becomes smaller, the width w of the bridge 20 can be kept small over the entire length in the longitudinal direction a. This makes it easier to reduce magnetic flux leakage in the bridge 20 . The radius of curvature of the rounded shape of the slot inner corner 13d and the barrier outer corner 17e is preferably 75% or less of the curved radius of curvature of the slot outer corner 13e. The slot inner corner portion 13d and the barrier outer corner portion 17e may have an angular shape that does not have an R shape.

以上のように、ロータ10のスロット13とフラックスバリア17の間に設けられたブリッジ20において、幅wの狭くなった狭窄部20aを設けておくことで、永久磁石16の磁束等、有効となる磁束のブリッジ20における漏れを低減し、モータ1のマグネットトルクおよびリラクタンストルクを大きくすることができる。スロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dにR形状を形成することで、狭窄部20aを簡便に形成することができるとともに、それらスロット外隅部13eおよびバリア内隅部17dにおいて、配置に起因して起こりやすい高速回転時の応力集中を緩和し、モータ1の回転速度を高速側へ拡大することが可能となる。そして、R形状の曲率半径を、バリア内隅部17dで特に大きくすること、さらにはスロット内隅部13dおよびバリア外隅部17eで小さくすることにより、狭窄部20aの形成の効果と併せて、ブリッジ20における永久磁石16の磁束等、有効磁束の漏れを低減し、モータ1のマグネットトルクおよびリラクタンストルクの向上に寄与することができる。その結果、フラックスバリア17に、径方向長さLmがスロット13の径方向長さlmよりも大きい部位を設けることにより、リラクタンストルクを向上させることの効果と合わせて、モータ1の出力トルクを向上させることができる。このように、フラックスバリア17およびブリッジ20の形状の効果により、モータ1の高速回転の安定化と高出力化を同時に達成することができる。 As described above, in the bridge 20 provided between the slot 13 of the rotor 10 and the flux barrier 17, by providing the narrowed portion 20a having a narrow width w, the magnetic flux of the permanent magnet 16 becomes effective. The magnetic flux leakage in the bridge 20 can be reduced and the magnet torque and reluctance torque of the motor 1 can be increased. By forming the rounded shape at the slot outer corner 13e and the barrier inner corner 17d, it is possible to easily form the constricted portion 20a. stress concentration during high-speed rotation, which is likely to occur due to excessive rotation, can be alleviated, and the rotational speed of the motor 1 can be increased to the high-speed side. By increasing the radius of curvature of the R shape particularly at the inner barrier corner 17d and further decreasing it at the inner slot corner 13d and the outer barrier corner 17e, together with the effect of forming the narrowed portion 20a, Leakage of effective magnetic flux such as the magnetic flux of the permanent magnets 16 in the bridge 20 can be reduced, and the magnet torque and reluctance torque of the motor 1 can be improved. As a result, by providing the flux barrier 17 with a portion having a radial length Lm larger than the radial length lm of the slot 13, the output torque of the motor 1 is improved together with the effect of improving the reluctance torque. can be made In this way, the effect of the shape of the flux barrier 17 and the bridge 20 makes it possible to simultaneously achieve stabilization of high-speed rotation and high output of the motor 1 .

(3)フラックスバリア中途部へのブリッジの配置
さらに、本実施形態にかかるロータ10においては、周方向に沿って、フラックスバリア17の中途部に、ブリッジ21が形成されている。ブリッジ21は、フラックスバリア17の外周側の部位と内周側の部位をつないで、ロータコア11と一体に形成されている。フラックスバリア17は、このブリッジ21によって周方向に2分割されている。図示した形態では、ブリッジ21は、フラックスバリア17の周方向中央の位置に、回転子d軸に沿って設けられている。
(3) Arrangement of Bridge in Flux Barrier Midway Portion Further, in the rotor 10 according to the present embodiment, the bridge 21 is formed in the midway portion of the flux barrier 17 along the circumferential direction. The bridge 21 connects the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the flux barrier 17 and is formed integrally with the rotor core 11 . The flux barrier 17 is circumferentially divided into two by the bridge 21 . In the illustrated embodiment, the bridge 21 is provided along the d-axis of the rotor at the center of the flux barrier 17 in the circumferential direction.

フラックスバリア17の中途部にブリッジ21を設けることで、ロータコア11の機械的強度を高めることができる。特に、ロータ10を高速で回転させた際に、ロータコア11の各部に印加される曲げ応力を低減するのに効果を有する。 By providing the bridge 21 in the middle of the flux barrier 17, the mechanical strength of the rotor core 11 can be increased. In particular, it is effective in reducing the bending stress applied to each part of the rotor core 11 when the rotor 10 is rotated at high speed.

フラックスバリア17は、周方向に2分割された最内層のスロット13の間の位置に設けられており、フラックスバリア17の周方向中途部に内周側と外周側をつないで設けられたブリッジ21は、フラックスバリア17とスロット13の間に設けられたブリッジ20よりも、ロータコア11の径方向に近い方向に長手方向が延びることになる。すると、ロータ10の回転時に遠心力によって印加される応力として、フラックスバリア17とスロット13の間のブリッジ20においては、曲げ応力の成分、つまりロータコア11の周方向に沿った成分が大きいのに対して、フラックスバリア17の中途部に設けられたブリッジ21においては、引張応力の成分、つまりロータコア11の径方向に沿った成分が大きくなる。図示した形態のように、フラックスバリア17の周方向中央の位置にブリッジ21を設ける場合には、ブリッジ21の方向がロータコア11の径方向(回転子d軸)に一致するため、応力として、ほぼ引張応力のみが印加される状態となる。ロータコア11において、ブリッジ18~21のように幅の狭い部位に曲げ応力が印加されると、材料の機械的強度の低下や変形につながりやすいが、引張応力であれば、幅の狭い部位に印加されても、それらの事態が起こりにくい。 The flux barrier 17 is provided at a position between the innermost slots 13 divided into two in the circumferential direction. extends in a direction closer to the radial direction of the rotor core 11 than the bridge 20 provided between the flux barrier 17 and the slot 13 . Then, as the stress applied by the centrifugal force when the rotor 10 rotates, in the bridge 20 between the flux barrier 17 and the slot 13, the bending stress component, that is, the component along the circumferential direction of the rotor core 11 is large. Therefore, in the bridge 21 provided in the middle of the flux barrier 17, the tensile stress component, that is, the component along the radial direction of the rotor core 11 increases. As in the illustrated embodiment, when the bridge 21 is provided at the center of the flux barrier 17 in the circumferential direction, the direction of the bridge 21 coincides with the radial direction of the rotor core 11 (rotor d-axis). Only tensile stress is applied. In the rotor core 11, if a bending stress is applied to a narrow portion such as the bridges 18 to 21, the mechanical strength of the material is likely to be reduced or deformed. Even if it is, those situations are unlikely to occur.

よって、フラックスバリア17の中途部にブリッジ21を設けておき、ロータ10の回転時に遠心力によってロータコア11に印加される応力の一部を、そのブリッジ21に印加される引張応力として分布させることで、スロット13とフラックスバリア17の間のブリッジ20をはじめ、幅が狭く、機械的強度が低くなりやすい部位に印加される応力、特に曲げ応力を分散させることができる。その結果、ロータコア11全体として、高速での回転に耐えられる機械的強度を確保しやすくなる。フラックスバリア17の周方向中途部にブリッジ21を設けずに、スロット13とフラックスバリア17の間のブリッジ20を幅広に形成する場合と比較して、両ブリッジ20,21の合計の幅を狭くしても、同等の機械的強度を確保することができる。 Therefore, by providing a bridge 21 in the middle of the flux barrier 17 and distributing part of the stress applied to the rotor core 11 by the centrifugal force when the rotor 10 rotates as tensile stress applied to the bridge 21, , the bridge 20 between the slot 13 and the flux barrier 17, as well as the narrow width of the portion where the mechanical strength tends to be low, the stress, particularly the bending stress, can be dispersed. As a result, the rotor core 11 as a whole can easily ensure mechanical strength that can withstand high-speed rotation. The total width of both bridges 20 and 21 is narrowed compared to the case where the bridge 20 is formed wide between the slot 13 and the flux barrier 17 without providing the bridge 21 in the circumferential direction middle portion of the flux barrier 17. However, equivalent mechanical strength can be ensured.

図示した形態では、ブリッジ21は、フラックスバリア17の周方向中央部に1本のみ設けているが、特に、応力分散の効果を高めたい場合等には、1つのフラックスバリア17内に、複数のブリッジ21を設けるように構成してもよい。逆に、応力分散の必要性が低い場合等には、フラックスバリア17の周方向中途部にブリッジ21を設けない形態としてもよい。この場合には、図4に変形形態にかかるロータ10’として示すように、周方向に連続した1つのフラックスバリア17’が、回転子d軸を挟んで対称に設けられる。そして、径方向長さLmの長い部位が、回転子d軸を横切って周方向に連続することになる。 In the illustrated embodiment, only one bridge 21 is provided at the center of the flux barrier 17 in the circumferential direction. It may be configured to provide a bridge 21 . Conversely, when the need for stress distribution is low, the bridge 21 may not be provided in the middle of the flux barrier 17 in the circumferential direction. In this case, as shown as a modified rotor 10' in FIG. 4, one circumferentially continuous flux barrier 17' is provided symmetrically across the rotor d-axis. A portion having a long radial length Lm continues in the circumferential direction across the rotor d-axis.

図3に示した形態では、ブリッジ21に面する両側のフラックスバリア17の隅部17f,17gにも、R形状を設けている。これにより、ブリッジ21の幅の狭さと、これら隅部17f,17gへの応力集中によるブリッジ21の破断の回避を、両立しやすくなる。また、ロータ10の製造における鋼板の加工工程において、現状想定できる加工機で、容易にブリッジ21の加工を行えるようになる。 In the form shown in FIG. 3, the corners 17f and 17g of the flux barrier 17 on both sides facing the bridge 21 are also rounded. This makes it easier to achieve both the narrow width of the bridge 21 and the avoidance of breakage of the bridge 21 due to stress concentration on these corners 17f and 17g. In addition, in the process of working the steel plate in the manufacture of the rotor 10, the bridges 21 can be easily machined using currently conceivable working machines.

[2]第二の実施形態
スロットとフラックスバリアの間のブリッジとしては、スロットとフラックスバリアの隣接方向に沿った幅方向の寸法が最も小さくなった狭窄部を有するとともに、狭窄部から、幅方向に交差する方向に沿って両側に、幅方向の寸法が漸次広がった形状を有し、さらに、その狭窄部の幅方向両側において、スロットおよびフラックスバリアの端縁が、直線形状、または、ブリッジの幅方向内側に向かって凸な曲線形状していれば、上記第一の実施形態に示した具体形状を有するブリッジに限らず、ブリッジでの有効となる磁束の漏れを低減するとともに、ブリッジの狭窄部の幅方向両側での応力の集中を緩和することができる。以下、本発明の第二の実施形態および第三の実施形態にかかる永久磁石回転子10A,10Bとして、第一の実施形態にかかる永久磁石回転子10と異なる形状のブリッジを有する場合について、説明する。
[2] Second Embodiment As a bridge between the slot and the flux barrier, a constricted portion having the smallest dimension in the width direction along the adjacent direction of the slot and the flux barrier is provided. In addition, on both sides of the constricted portion in the width direction, the edges of the slots and flux barriers are linear or bridge-like. As long as the curved shape is convex toward the inside in the width direction, it is not limited to the bridge having the specific shape shown in the first embodiment, and the leakage of magnetic flux that is effective in the bridge can be reduced and the bridge can be constricted. stress concentration on both sides in the width direction of the portion can be alleviated. A case where the permanent magnet rotors 10A and 10B according to the second and third embodiments of the present invention have bridges having a shape different from that of the permanent magnet rotor 10 according to the first embodiment will be described below. do.

以下では、第一の実施形態と異なる部分を中心に説明し、共通する部分については、対応する符号を図中に付し、詳細な説明を省略する。また、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる永久磁石回転子10A,10Bも、第一の実施形態にかかる永久磁石回転子10と同様に、回転電気機械1を構成することができる。 In the following, the parts different from the first embodiment will be mainly described, and the common parts will be denoted by corresponding reference numerals in the drawings, and detailed description thereof will be omitted. Further, the permanent magnet rotors 10A and 10B according to the second embodiment and the third embodiment can also constitute the rotary electric machine 1, like the permanent magnet rotor 10 according to the first embodiment. .

図5に、本発明の第二の実施形態にかかる永久磁石回転子10Aの、フラックスバリア17A近傍の状態を示す。第一の実施形態にかかる永久磁石回転子10においては、図3に示すように、フラックスバリア17の径方向端縁17cが、略直線状の端縁として形成されており、その径方向端縁17cと内周側端縁17bの間に、R形状を有するバリア内隅部17dが形成されていた。これに対し、第二の実施形態にかかる永久磁石回転子10Aにおいては、フラックスバリア17Aにおいて、スロット13Aに対向する径方向端縁17cの全体が、ブリッジ20Aの内側に向かって凸な曲線形状、具体的には略円弧形状を有している。 FIG. 5 shows the state in the vicinity of the flux barrier 17A of the permanent magnet rotor 10A according to the second embodiment of the invention. In the permanent magnet rotor 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, the radial edge 17c of the flux barrier 17 is formed as a substantially linear edge. A barrier inner corner 17d having an R shape was formed between 17c and the inner peripheral side edge 17b. On the other hand, in the permanent magnet rotor 10A according to the second embodiment, in the flux barrier 17A, the entire radial edge 17c facing the slot 13A has a curvilinear shape convex toward the inside of the bridge 20A. Specifically, it has a substantially arc shape.

そして、その略円弧状の径方向端縁17cの中途部に相当する位置で、ブリッジ20Aの幅wが最も狭くなっており、狭窄部20aが形成されている。狭窄部20aの幅方向両側には、フラックスバリア17Aの径方向端縁17cと、スロット13Aのスロット外隅部13eのR形状の端縁が、面している。フラックスバリア17Aの径方向端縁17cの略円弧形状、そしてスロット13Aのスロット外隅部13eのR形状、また内周側ほどスロット13Aの内側に向かう径方向端縁13cの傾斜形状により、ブリッジ20Aは、狭窄部20aから長手方向aに沿って両側に、幅wが漸次広がった形状を有している。 The width w of the bridge 20A is the narrowest at a position corresponding to the middle portion of the substantially arc-shaped radial edge 17c, forming a narrowed portion 20a. On both sides of the narrowed portion 20a in the width direction, the radial edge 17c of the flux barrier 17A and the rounded edge of the slot outer corner 13e of the slot 13A face each other. The substantially arc shape of the radial edge 17c of the flux barrier 17A, the rounded shape of the slot outer corner 13e of the slot 13A, and the inclined shape of the radial edge 13c toward the inner side of the slot 13A toward the inner peripheral side make the bridge 20A has a shape in which the width w gradually widens on both sides along the longitudinal direction a from the constricted portion 20a.

このように、第二の実施形態にかかるロータ10Aにおいても、第一の実施形態にかかるロータ10と同様に、相互に隣接するスロット13Aとフラックスバリア17Aの間に設けられたブリッジ20Aが、幅wの狭くなった狭窄部20aを有するとともに、狭窄部20aから長手方向aに沿って両側に、幅wが漸次広がった形状をとっている。ブリッジ20Aがこのような形状を有することで、狭窄部20aの存在によるブリッジで20Aでの有効磁束の漏れの低減と、幅wが広がった部位による機械的強度の確保を、両立することができる。その結果、高速回転の安定化と高出力化を両立することが可能となる。 Thus, also in the rotor 10A according to the second embodiment, as in the rotor 10 according to the first embodiment, the bridges 20A provided between the mutually adjacent slots 13A and the flux barriers 17A have widths It has a constricted portion 20a with a narrowed width w, and has a shape in which the width w gradually widens on both sides along the longitudinal direction a from the constricted portion 20a. Since the bridge 20A has such a shape, it is possible to reduce the leakage of the effective magnetic flux at the bridge 20A due to the presence of the constricted portion 20a and to secure the mechanical strength due to the widened portion of the width w. . As a result, it is possible to achieve both stabilization of high-speed rotation and high output.

また、第二の実施形態にかかるロータ10Aにおいては、ブリッジ20Aの狭窄部20aの幅方向両側に、スロット13Aのスロット外隅部13eの端縁と、フラックスバリア17Aの径方向端縁17cとが面している。それらスロット外隅部13eおよび径方向端縁17cは、いずれも、狭窄部20aの位置において、ブリッジ20Aの内側に向かって凸な曲線形状をとっている。このように、狭窄部20aの幅方向両側に面する端縁が、ブリッジの幅方向内側に向かって凸な曲線形状をとっていることで、狭窄部20aの幅方向両側に面する端縁が直線形状をとっている第一の実施形態にかかるロータ10と同様に、狭窄部20aの幅方向両側の部位に、ロータ回転時に応力が集中するのを、緩和することができる。 Further, in the rotor 10A according to the second embodiment, the edge of the slot outer corner 13e of the slot 13A and the radial edge 17c of the flux barrier 17A are located on both sides in the width direction of the narrowed portion 20a of the bridge 20A. facing. Both the slot outer corner 13e and the radial edge 17c have a curved shape convex toward the inside of the bridge 20A at the position of the narrowed portion 20a. In this way, the edges facing both sides in the width direction of the constricted portion 20a have a curvilinear shape that protrudes toward the inner side in the width direction of the bridge. As with the rotor 10 according to the first embodiment, which has a linear shape, it is possible to alleviate the concentration of stress on both sides of the narrowed portion 20a in the width direction during rotation of the rotor.

上記のように、第二の実施形態にかかるロータ10Aのフラックスバリア17Aにおいては、径方向端縁17c全体が略円弧形状に形成されており、その径方向端縁17cと、内周側端縁17bの間が、内周側に向かうほどフラックスバリア17Aの内側に傾斜した傾斜端縁17hによって接合されている。このような場合にも、上記第一の実施形態と同様に、スロット外隅部13eのR形状に外接する遠心力の方向に沿った接線として規定される対角線bが、ブリッジ20Aを通って、フラックスバリア17Aの端縁と交差する位置をバリア内隅部17dとし、第一の実施形態において、スロット外隅部13eについて、曲率等に関して記載した好ましい形態を適用することができる。図5に示した形態においては、略円弧形状の径方向端縁17cのうち、内周側の一部の領域が、そのように規定されるバリア内隅部17dとなる。 As described above, in the flux barrier 17A of the rotor 10A according to the second embodiment, the entire radial edge 17c is formed in a substantially arc shape, and the radial edge 17c and the inner peripheral edge The gap 17b is joined by an inclined edge 17h that is inclined inwardly of the flux barrier 17A toward the inner peripheral side. Even in such a case, as in the first embodiment, the diagonal line b defined as a tangent along the direction of the centrifugal force circumscribing the R shape of the slot outer corner 13e passes through the bridge 20A, A position that intersects the edge of the flux barrier 17A is defined as an inner barrier corner 17d, and in the first embodiment, for the outer slot corner 13e, the preferred form described with respect to curvature and the like can be applied. In the embodiment shown in FIG. 5, a portion of the radial edge 17c having a substantially arc shape on the inner peripheral side serves as the barrier inner corner 17d defined in this manner.

以上のように、フラックスバリア17/17Aにおいて、第一の実施形態のように、径方向端縁17cを直線的に形成し、その内周側の端部に、R形状を有するバリア内隅部17dを設ける場合でも、第二の実施形態のように、径方向端縁17c全体を、バリア内隅部17dをその一部に含む略円弧形状に形成する場合でも、ブリッジ20/20Aに、幅方向両側の端縁が、直線形状またはブリッジ20/20Aの幅方向内側に向かって凸な曲線形状となった狭窄部20aを設けておくことで、狭窄部20aの幅方向両端部への応力の集中を避けながら、ブリッジ20/20Aにおける漏れ磁束を低減することができる。応力集中の緩和と漏れ磁束の低減の観点からは、いずれの形態をとってもよいが、第二の実施形態では、径方向端縁17b、傾斜端縁17h、内周側端縁17bが、一連の滑らかな形状に結合され、径方向長さLmが大きくなった部位を有するフラックスバリア17Aを、第一の実施形態におけるよりも、滑らかな端縁で構成しやすい。 As described above, in the flux barrier 17/17A, as in the first embodiment, the radial edge 17c is formed linearly, and the inner peripheral edge of the flux barrier 17c is rounded to form a barrier inner corner. 17d or, as in the second embodiment, the entire radial edge 17c is formed into a substantially arc shape including the barrier inner corner 17d as a part thereof. By providing the constricted portion 20a whose edges on both sides in the direction are linear or convex curved toward the width direction inner side of the bridge 20/20A, the stress applied to both ends of the constricted portion 20a in the width direction can be reduced. Leakage flux in bridge 20/20A can be reduced while avoiding concentrations. In the second embodiment, the radial edge 17b, the inclined edge 17h, and the inner peripheral side edge 17b are arranged in a series. The flux barrier 17A, which is joined in a smooth shape and has a portion with an increased radial length Lm, is easier to configure with a smoother edge than in the first embodiment.

[3]第三の実施形態
最後に、本発明の第三の実施形態にかかる永久磁石回転子10Bについて説明する。図6に第三の実施形態にかかる永久磁石回転子10Bのフラックスバリア17B近傍の状態を示す。
[3] Third Embodiment Finally, a permanent magnet rotor 10B according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows the state near the flux barrier 17B of the permanent magnet rotor 10B according to the third embodiment.

第三の実施形態においても、ブリッジ20Bは、幅wが最も狭くなった狭窄部20aを有している。そして、狭窄部20aから、長手方向aに沿って両側に、幅wが漸次広がっている。 Also in the third embodiment, the bridge 20B has a constriction 20a with the narrowest width w. The width w gradually widens from the constricted portion 20a to both sides along the longitudinal direction a.

ブリッジ20Bの幅方向の一方側に面するフラックスバリア17Bの径方向端縁は、2つの直線状部17c1,17c2を有している。第一の直線状部17c1は、狭窄部20aよりも外周側に位置し、外周側に向かうほど、フラックスバリア17Bの内側に向かう傾斜を有した直線よりなっている。第二の直線状部17c2は、狭窄部20aよりも内周側に位置し、内周側に向かうほど、フラックスバリア17Bの内側に向かう傾斜を有した直線よりなっている。つまり、2つの直線部17c1,17c2は、略V字状の相互配置をとっている。しかし、2つの直線状部17c1,17c2の接合部には、角形状の頂点が形成されるのではなく、2つの直線状部17c1,17c2が、ブリッジ20Bの内側に向かって凸なR形状を有する接合部17c3によって、滑らかに接合されている。 A radial edge of the flux barrier 17B facing one side in the width direction of the bridge 20B has two linear portions 17c1 and 17c2. The first linear portion 17c1 is located on the outer peripheral side of the constricted portion 20a, and is formed of a straight line that slopes toward the inner side of the flux barrier 17B toward the outer peripheral side. The second linear portion 17c2 is located on the inner peripheral side of the constricted portion 20a, and is formed of a straight line that slopes toward the inside of the flux barrier 17B toward the inner peripheral side. In other words, the two linear portions 17c1 and 17c2 are mutually arranged in a substantially V-shape. However, the two linear portions 17c1 and 17c2 do not form angular vertexes at the joints of the two linear portions 17c1 and 17c2, but instead form an R shape that protrudes toward the inside of the bridge 20B. It is smoothly joined by the joint portion 17c3.

ブリッジ20Bの幅方向wの他方側に面するスロット13Bの径方向端縁も、2つの直線状部13c1,13c2を有している。第一の直線状部13c1は、狭窄部20aよりも外周側に位置し、外周側に向かうほど、スロット13Bの内側に向かう傾斜を有した直線よりなっている。第二の直線状部13c2は、狭窄部20aよりも内周側に位置し、内周側に向かうほど、スロット13Bの内側に向かう傾斜を有した直線よりなっている。つまり、2つの直線部13c1,13c2は、略V字状の相互配置をとっている。しかし、2つの直線状部13c1,13c2の接合部には、角形状の頂点が形成されるのではなく、2つの直線状部13c1,13c2が、ブリッジ20Bの内側に向かって凸なR形状を有する接合部13c3によって、滑らかに接合されている。 A radial edge of the slot 13B facing the other side in the width direction w of the bridge 20B also has two linear portions 13c1 and 13c2. The first linear portion 13c1 is located on the outer peripheral side of the constricted portion 20a, and is formed of a straight line that slopes toward the inner side of the slot 13B toward the outer peripheral side. The second linear portion 13c2 is located on the inner peripheral side of the constricted portion 20a, and is formed of a straight line that slopes toward the inside of the slot 13B as it goes toward the inner peripheral side. In other words, the two linear portions 13c1 and 13c2 are mutually arranged in a substantially V shape. However, the two linear portions 13c1 and 13c2 do not form angular vertexes at the junctions of the two linear portions 13c1 and 13c2. It is smoothly joined by the joint portion 13c3.

このように、ブリッジ20Bにおいて、長手方向aに沿って幅方向両側に、直線状部17c1,17c2よりなるフラックスバリア17Bの幅方向端縁と、直線状部13c1,13c2よりなるスロット13Bの幅方向端縁が設けられていることで、狭窄部20aを中心として、長手方向aに沿って両側に、末広がり状にブリッジ20Bが広がった状態となっている。このように、直線状部17c1,17c2,13c1,13c2を利用することで、ブリッジ20Bにおいて、長手方向aに沿った幅wの変化を形成しやすく、狭窄部20aによる漏れ磁束の低減と、幅wが広くなった部位による機械的強度の確保を両立できるブリッジ20Bを設計しやすくなる。 In this way, in the bridge 20B, on both sides in the width direction along the longitudinal direction a, the width direction edge of the flux barrier 17B made up of the straight portions 17c1 and 17c2 and the width direction of the slot 13B made up of the straight portions 13c1 and 13c2 are arranged. Since the edge is provided, the bridge 20B spreads in a widening manner on both sides along the longitudinal direction a centering on the constricted portion 20a. By using the linear portions 17c1, 17c2, 13c1, and 13c2 in this way, it is easy to form a change in the width w along the longitudinal direction a in the bridge 20B. It becomes easier to design the bridge 20B that can ensure the mechanical strength of the portion where w is widened.

そして、2つの直線状部の間(直線状部17c1と17c2の間、直線状部13c1と13c2の間)が、R形状を有する接合部17c3,13c3によって滑らかに接合されていることで、上記第二の実施形態と同様に、狭窄部20aの幅方向両側において、スロット13Bおよびフラックスバリア17Bの端縁が、ブリッジ20Bの幅方向内側に向かって凸な曲線形状をとった状態となっている。これにより、ロータ10Bの回転時に、狭窄部20aの幅方向両側の位置に、応力が集中するのを緩和することができる。 The two linear portions (between the linear portions 17c1 and 17c2, and between the linear portions 13c1 and 13c2) are smoothly joined by the joint portions 17c3 and 13c3 having an R shape, so that the above-described As in the second embodiment, the edges of the slots 13B and the flux barriers 17B on both widthwise sides of the constricted portion 20a are in a curved shape that protrudes inward in the widthwise direction of the bridge 20B. . As a result, it is possible to alleviate the concentration of stress on both sides of the narrowed portion 20a in the width direction when the rotor 10B rotates.

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below using examples.

<応力分布の解析>
まず、ロータコアに設けるフラックスバリアやブリッジの形状を変えた場合に、ロータの回転によってロータコアの各部に印加される応力の分布がどのようになるかを解析した。解析は、構造解析プログラムを用いて行った。
<Analysis of stress distribution>
First, we analyzed the distribution of the stress applied to each part of the rotor core due to the rotation of the rotor when the shapes of the flux barriers and bridges provided in the rotor core were changed. Analysis was performed using a structural analysis program.

(解析方法)
ロータのモデルとして、以下の4種を準備した。
・従来形態A:図7に示す、フラックスバリアがスロットと同じ径方向長さを有する円弧形状に形成された、従来一般の構成を有するロータを採用した。フラックスバリア117とスロット113間のブリッジ120の幅wは、後述する実施形態A,Bにおける狭窄部の幅wと略同一とした。
・従来形態B:上記従来形態Aを基本とし、フラックスバリア117とスロット113の間のブリッジ120の幅wを、約2倍に広げた。
・実施形態A:図5に示す本発明の第二の実施形態にかかるロータを採用した。フラックスバリア17Aがスロット13Aよりも径方向長さが大きくなった部位を有している。そして、フラックスバリア17Aは、略円弧形状の径方向端縁17cを有している。フラックスバリア17Aの中途部には、ブリッジ21を形成している。
・実施形態B:図6に示す本発明の第三の実施形態にかかるロータを採用した。フラックスバリア17Bがスロット13Bよりも径方向長さが大きくなった部位を有している。そして、フラックスバリア17Bおよびスロット13Bがそれぞれ、径方向端縁に、R形状を有する接合部17c3,13c3で滑らかに接合された2つの直線状部(17c1および17c2,13c1および13c2)を有している。フラックスバリア17Bの中途部には、ブリッジ21を形成している。
上記のように、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの最も幅の狭い部位(狭窄部)の幅wは、従来形態Aおよび実施形態A,Bで、略等しくなっており、従来形態Bで、それらの約2倍となっている。
(analysis method)
The following four types of rotor models were prepared.
Conventional configuration A: As shown in FIG. 7, a rotor having a general configuration in which the flux barrier is formed in an arc shape having the same radial length as the slot was employed. The width w of the bridge 120 between the flux barrier 117 and the slot 113 is substantially the same as the width w of the narrowed portion in Embodiments A and B, which will be described later.
- Conventional configuration B: Based on the above-described conventional configuration A, the width w of the bridge 120 between the flux barrier 117 and the slot 113 is increased by about two times.
- Embodiment A: The rotor according to the second embodiment of the present invention shown in Fig. 5 was adopted. The flux barrier 17A has a portion with a larger radial length than the slot 13A. The flux barrier 17A has a substantially arcuate radial edge 17c. A bridge 21 is formed in the middle of the flux barrier 17A.
- Embodiment B: The rotor according to the third embodiment of the present invention shown in Fig. 6 was adopted. The flux barrier 17B has a portion with a larger radial length than the slot 13B. Each of the flux barrier 17B and the slot 13B has two linear portions (17c1 and 17c2, 13c1 and 13c2) smoothly joined by R-shaped joint portions 17c3 and 13c3 on the radial edges. there is A bridge 21 is formed in the middle of the flux barrier 17B.
As described above, the width w of the narrowest portion (constricted portion) of the bridge between the slot and the flux barrier is substantially the same in Conventional Form A and Embodiments A and B. In Conventional Form B, about twice as many.

上記従来形態A,Bおよび実施形態A,Bのそれぞれのロータについて、軸回転させた際に、遠心力によってロータの各部に印加される応力の分布を解析した。シミュレーションに用いたパラメータを、表1にまとめる。 The distribution of the stress applied to each part of the rotor due to the centrifugal force when the rotors of the above-described conventional forms A and B and the embodiments A and B were rotated was analyzed. Table 1 summarizes the parameters used in the simulation.

Figure 0007173480000001
Figure 0007173480000001

(結果)
図8~11に、各形態についての解析結果を示す。図8が従来形態A、図9が従来形態B、図10が実施形態A、図11が実施形態Bの結果を示している。各図は、印加される主応力の大きさ(単位:MPa)を、グレースケールで表示しており、応力が大きくなるほど、濃い色で表示している。
(result)
8 to 11 show the analysis results for each form. 8 shows the results of conventional form A, FIG. 9 shows the results of conventional form B, FIG. 10 shows the results of embodiment A, and FIG. In each figure, the magnitude of the applied principal stress (unit: MPa) is displayed in grayscale, and the greater the stress, the darker the color.

図8の従来形態Aの結果を見ると、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの特定の場所に、大きな応力が分布している。詳細には、スロット外隅部とバリア内隅部に相当する、ブリッジの右上部と左下部の狭い領域に、大きな応力が局在している。これらの部位における応力の最大値は、510MPaである。 Looking at the results for Conventional Configuration A in FIG. 8, large stresses are distributed at specific locations in the bridge between the slot and the flux barrier. Specifically, large stresses are localized in narrow regions at the upper right and lower left corners of the bridge, corresponding to the outer slot corners and the inner barrier corners. The maximum stress at these sites is 510 MPa.

図9の従来形態Bの結果を見ると、スロットとフラックスバリアの間のブリッジにおいて、特定の領域に応力が集中する傾向は緩和されている。応力の最大値は、フラックスバリアの径方向端縁の中央近傍において観測され、300MPaと、上記従来形態Aの場合よりも小さくなっている。従来形態Aの場合よりも、ブリッジの幅を広げることで、ブリッジにおいて、大きな面積に応力が分散されるようになった結果であると解釈できる。 Looking at the results of Conventional Form B in FIG. 9, the tendency of stress to concentrate in specific areas in the bridge between the slot and the flux barrier is reduced. The maximum value of the stress is observed near the center of the radial edge of the flux barrier, which is 300 MPa, which is smaller than that of the conventional form A described above. It can be interpreted that this is the result of widening the width of the bridge compared to the case of the conventional form A, so that the stress is distributed over a large area in the bridge.

さらに、図10の実施形態Aの結果を見ると、各ブリッジには、ブリッジ以外の領域と比べると、大きな応力が印加されているが、特定のブリッジに著しく大きな応力が分布しているような状態は見られない。比較的大きな応力が分布しているのは、フラックスバリアの中途部のブリッジであり、スロットとフラックスバリアの間のブリッジに分布している応力は、それよりも小さくなっている。 Furthermore, looking at the results of embodiment A in FIG. 10, each bridge is subjected to a higher stress than the regions other than the bridge. status is not visible. A relatively large stress is distributed in the bridge in the middle of the flux barrier, and a smaller stress is distributed in the bridge between the slot and the flux barrier.

図10(b)に拡大図を示すように、スロットとフラックスバリアの間のブリッジにおいて、スロット外隅部とバリア内隅部に相当する、ブリッジの右上部と左下部の領域に、他の領域と比較して、やや大きな応力が印加されているが、応力の集中の程度は、図8の従来形態Aの場合より、顕著に小さい。また、それらスロット外隅部とバリア内隅部における応力の最大値は、275MPaとなっており、従来形態Aにおける最大値と比較して、54%に抑えられている。ブリッジの幅を広げた従来形態Bと比較しても、応力の最大値が小さくなっている。ブリッジにおいて幅が最も狭くなっている狭窄部の幅方向両側の部分に、応力が集中するような挙動も、見られていない。 As shown in the enlarged view of FIG. 10(b), in the bridge between the slot and the flux barrier, other regions are added to the upper right and lower left regions of the bridge, which correspond to the outer corner of the slot and the inner corner of the barrier. However, the degree of stress concentration is remarkably smaller than in the case of the conventional form A in FIG. Moreover, the maximum value of the stress at the outer corner of the slot and the inner corner of the barrier is 275 MPa, which is suppressed to 54% of the maximum value in the conventional form A. The maximum value of the stress is smaller than that of the conventional form B in which the width of the bridge is widened. Behavior such as concentration of stress on both sides in the width direction of the constricted portion where the width is the narrowest in the bridge was not observed.

上記のように、フラックスバリアの中途部に設けたブリッジには、比較的大きな応力が分布しているが、図10(c)に拡大図を示すように、応力は、ブリッジの長手方向に沿って均一性高く分布し、特定の位置に大きな応力が分布しているような状態は見られない。このブリッジにおける応力の最大値は、290MPaとなっている。 As described above, a relatively large stress is distributed in the bridge provided in the middle of the flux barrier. The distribution of the stress is highly uniform across the entire surface, and no state in which a large stress is distributed at a specific position is observed. The maximum value of stress in this bridge is 290 MPa.

このように、図10の実施形態Aにおいては、図8の従来形態Aと比較して、ロータコア全体に応力が分散して印加されており、スロットとフラックスバリアの間のブリッジ、特に、狭窄部、およびスロット外隅部とバリア内隅部への応力の集中を緩和できている。これは主に、狭窄部の幅方向両側の端縁の曲線形状およびスロット外隅部とバリア内隅部のR形状によって、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの内部で応力が分散されていること、およびフラックスバリアの中途部に設けたブリッジへの引張応力の印加によって、それ以外の部位に印加される応力が低減されていることによるものであると解釈できる。 Thus, in the embodiment A of FIG. 10, compared with the conventional embodiment A of FIG. , and the concentration of stress on the slot outer corner and the barrier inner corner can be alleviated. This is mainly due to the fact that stress is dispersed inside the bridge between the slot and the flux barrier due to the curvilinear shape of the edges on both sides in the width direction of the constriction and the R shape of the outer corner of the slot and the inner corner of the barrier. , and the application of tensile stress to the bridge provided in the middle of the flux barrier reduces the stress applied to other portions.

図11に示した実施形態Bの結果を見ると、スロットとフラックスバリアの間のブリッジにおいて、幅が最も狭くなった狭窄部の幅方向両側の位置に、やや大きな応力が印加されている。しかし、その応力の集中の程度は、図8の従来形態Aの場合におけるスロット外隅部とバリア内隅部への応力の集中と比較して、顕著に小さい。狭窄部の幅方向両側における応力の最大値は、295MPaであり、従来形態Aの場合の58%に抑えられている。図10の実施形状Aの場合と比較して、ブリッジの幅方向両側の端縁の形状が、狭窄部近傍において急激に変化していることにより、狭窄部の幅方向両側の位置において、大きな応力が分布するようになっているものの、狭窄部の幅方向両側の端縁が、ブリッジの内側に向かって凸な角形状ではなく、曲線形状を有していることにより、応力集中の程度が小さく抑えられていると、解釈できる。 Looking at the result of embodiment B shown in FIG. 11, in the bridge between the slot and the flux barrier, a slightly larger stress is applied to the positions on both widthwise sides of the narrowest constriction. However, the degree of stress concentration is significantly smaller than the concentration of stress on the outside corners of the slot and the inside corners of the barrier in the case of the conventional form A in FIG. The maximum value of the stress on both widthwise sides of the constricted portion is 295 MPa, which is suppressed to 58% of that in the case of the conventional form A. Compared to the embodiment shape A in FIG. 10, the shape of the edges on both sides in the width direction of the bridge abruptly changes in the vicinity of the narrowed portion, so that a large stress is generated at the positions on both sides in the width direction of the narrowed portion. However, the edges on both sides of the constricted portion in the width direction are curved, instead of convex angular shapes toward the inside of the bridge, so that the degree of stress concentration is small. If it is suppressed, it can be interpreted.

<モータの出力特性>
上記の従来形態A,Bおよび実施形態Aのロータについて、シミュレーションを行い、トルク特性および出力特性を解析した。シミュレーションは、有限要素法(FEM)を用いた電磁界解析によって行った。
<Motor output characteristics>
A simulation was performed on the rotors of the above-described conventional forms A and B and the embodiment A to analyze the torque characteristics and the output characteristics. The simulation was performed by electromagnetic field analysis using the finite element method (FEM).

シミュレーションには、上記表1のパラメータを用いた。また、インバータ直流電圧を、650Vとした。 The parameters in Table 1 above were used for the simulation. Moreover, the inverter DC voltage was set to 650V.

(結果)
図12,13に、トルク特性の解析結果を示す。図12(a)が従来形態A、図12(b)が従来形態B、図13が実施形態Aの結果を示している。それぞれ、電流位相角の関数として、総合トルク(Total)を、マグネットトルク(magnet)およびリラクタンストルク(reluctance)とともに示している。いずれの図においても、図12(b)の従来形態Bにおける総合トルクの最大値を1として、トルクの値を規格化して示している。
(result)
12 and 13 show analysis results of torque characteristics. FIG. 12(a) shows the results of the conventional type A, FIG. 12(b) shows the results of the conventional type B, and FIG. Total torque is shown along with magnet torque and reluctance as a function of current phase angle, respectively. In both figures, the torque values are normalized with the maximum value of the total torque in the conventional configuration B of FIG. 12(b) set to 1.

図12(a)の従来形態Aと、図13の実施形態Aを比較すると、実施形態Aの方で、マグネットトルクとリラクタンストルクの両方が大きくなり、その結果として、総合トルクも大きくなっている。総合トルクは、最大値で、従来形態Aを基準として、約4%大きくなっている。実施形態Aにおけるリラクタンストルクの向上は、フラックスバリアが、スロットよりも径方向長さの大きい部位を有することの結果であると解釈される。さらに、実施形態Aにおいては、スロットとフラックスバリアの間のブリッジに、他の部分よりも急激に幅が狭くなった狭窄部が設けられていることで、ブリッジにおける永久磁石の磁束およびステータのコイルからの磁束の漏れが低減され、マグネットトルクおよびリラクタンストルクの向上に効果がもたらされていると解釈される。このように、実施形態Aにおいては、フラックスバリアに径方向長さの大きい部位を設けることと、スロットとフラックスバリアの間のブリッジに狭窄部を設けることにより、トルクの向上を、上記応力分布のシミュレーションによって示された機械的強度の確保と、両立することが可能となっている。 Comparing the conventional embodiment A shown in FIG. 12(a) and the embodiment A shown in FIG. 13, both the magnet torque and the reluctance torque are increased in the embodiment A, and as a result, the total torque is also increased. . The total torque, at its maximum value, is about 4% larger than that of conventional form A. It is interpreted that the improvement in reluctance torque in Embodiment A is a result of the flux barrier having a portion of greater radial length than the slot. Furthermore, in embodiment A, the bridge between the slot and the flux barrier is provided with a constriction that is abruptly narrower than the rest of the bridge, so that the flux of the permanent magnets in the bridge and the coils of the stator It is interpreted that the leakage of the magnetic flux from the magnet is reduced, and the magnet torque and the reluctance torque are improved. As described above, in Embodiment A, torque is improved by providing the flux barrier with a portion having a large radial length and by providing a constricted portion in the bridge between the slot and the flux barrier. It is possible to ensure both the mechanical strength shown by the simulation and compatibility.

一方、図12(b)の従来形態Bにおけるトルク特性を見ると、図12(a)の従来形態Aおよび図13の実施形態Aのいずれと比べても、マグネットトルク、リラクタンストルクともに、顕著に小さくなっている。その結果、総合トルクも小さくなっている。総合トルクは、最大値で、従来形態Aを基準として、約3%小さくなっている。これは、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの幅を大きくしていることで、このブリッジにおける永久磁石の磁束、およびステータのコイルからの磁束の漏れが大きくなったことによると解釈できる。つまり、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの幅が略一定となった従来一般のロータにおいては、ブリッジに印加される応力を低減するためにブリッジの幅を大きくすると、得られるトルクが低下することになり、機械的強度の確保とトルクの向上を両立させることは難しいと言える。 On the other hand, looking at the torque characteristics of the conventional form B in FIG. It's getting smaller. As a result, the total torque is also small. The total torque, at its maximum value, is about 3% smaller than that of conventional form A. This can be interpreted to be due to the increase in the width of the bridge between the slots and the flux barrier, which increases the leakage of the magnetic flux of the permanent magnets in this bridge and the magnetic flux from the stator coils. In other words, in a conventional general rotor in which the width of the bridge between the slot and the flux barrier is substantially constant, increasing the width of the bridge in order to reduce the stress applied to the bridge reduces the torque that can be obtained. Therefore, it can be said that it is difficult to achieve both securing of mechanical strength and improvement of torque.

図14(a)に、最大トルク発生時のトルク特性(次元:Nm)を、ロータの回転速度の関数として示し、従来形態A,Bと実施形態Aで比較する。ここでも、従来形態Bにおける最大値が1になるように、規格化して結果を示している。 FIG. 14(a) shows the torque characteristics (dimension: Nm) when the maximum torque is generated as a function of the rotational speed of the rotor, and compares the conventional forms A and B with the embodiment A. FIG. Again, the results are normalized so that the maximum value in the conventional form B is 1.

図14(a)によると、全ての速度領域で、実施形態Aにおいて、従来形態A,Bよりも、大きなトルクが得られている。最大値を比較すると、実施形態Aにおいて、従来形態Bを基準として、約7%大きな値となっており、従来形態Aを基準とした場合にも、約3%大きな値となっている。 According to FIG. 14(a), in the entire speed range, in the embodiment A, a larger torque than in the conventional embodiments A and B is obtained. Comparing the maximum values, in the embodiment A, the value is about 7% larger than the conventional type B, and even when the conventional type A is used as the standard, the value is about 3% larger.

さらに、図14(b)に、出力特性(次元:W)を、ロータの回転速度の関数として示し、従来形態A,Bと実施形態Aで比較する。ここでも、従来形態Bにおける最大値が1になるように、規格化して結果を示している。 Further, FIG. 14(b) shows the output characteristics (dimension: W) as a function of the rotational speed of the rotor, and compares the conventional forms A and B with the embodiment A. As shown in FIG. Again, the results are normalized so that the maximum value in the conventional form B is 1.

図14(b)によると、全ての速度領域で、実施形態Aにおいて、従来形態A,Bよりも、大きな出力が得られている。最大出力は、実施形態Aにおいて、従来形態Bを基準として、約8%大きな値となっており、従来形態Aを基準とした場合にも、約5%大きな値となっている。また、図示した最高速度での出力は、実施形態Aにおいて、従来形態Bを基準として約18%大きな値となっており、従来形態Aを基準とした場合にも、約10%大きな値となっている。そして、回転速度が大きくなるほど、従来形態A,Bの値に対する実施形態Aの値の差が大きくなっている。 According to FIG. 14(b), a larger output is obtained in the embodiment A than in the conventional embodiments A and B in all speed ranges. The maximum output of the embodiment A is about 8% higher than that of the conventional type B, and is about 5% higher than that of the conventional type A as well. In addition, the output at the maximum speed shown in the figure is about 18% larger than the conventional type B in the embodiment A, and about 10% larger than the conventional type A as well. ing. As the rotation speed increases, the difference in the value of the embodiment A from the values of the conventional embodiments A and B increases.

このように、図14(a),(b)の回転速度の関数としてのトルク特性および出力特性は、図12および図13に示した電流位相角の関数としてのトルク特性とよく整合したものとなっている。これらの結果より、実施形態Aのように、フラックスバリアに径方向長さの大きくなった部位を設けるとともに、スロットとフラックスバリアの間のブリッジに狭窄部を設けることで、従来形態A,Bのように、フラックスバリアの径方向長さをスロットと等しくするとともに、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの幅を略均一に構成する場合と比較して、トルク特性および出力特性を向上させられることが分かる。 Thus, the torque characteristics and output characteristics as a function of rotational speed in FIGS. 14(a) and 14(b) match well with the torque characteristics as a function of current phase angle shown in FIGS. 12 and 13. It's becoming From these results, as in Embodiment A, by providing the flux barrier with a portion having a large radial length and providing a constricted portion in the bridge between the slot and the flux barrier, the conventional Embodiments A and B can be obtained. , compared to the case where the radial length of the flux barrier is equal to the slot and the width of the bridge between the slot and the flux barrier is substantially uniform, the torque and output characteristics can be improved. I understand.

最後に、図15に、永久磁石磁束の巻線磁束鎖交数を、実施形態Aと、従来形態A,Bで比較したものを示す。ここでは、実施形態Aの値を1として規格化して、各形態の磁束鎖交数を示している。 Finally, FIG. 15 shows a comparison of the number of winding magnetic flux linkages of the permanent magnet magnetic flux between the embodiment A and the conventional forms A and B. As shown in FIG. Here, the value of embodiment A is normalized as 1, and the number of magnetic flux linkages of each form is shown.

磁束鎖交数が大きいほど、永久磁石がステータのコイルの位置に形成する磁束が大きいことを示しており、ロータコアのブリッジ等における漏れ磁束が小さいことになる。図15によると、磁束鎖交数が、実施形態Aにおいて最も大きく、従来形態Aにおいて小さくなり、従来形態Bにおいてさらに小さくなっている。実施形態Aの値を基準として、従来形態Bにおいては、磁束鎖交数が約8%小さくなっている。この結果は、スロットとフラックスバリアの間のブリッジの形状との間に相関を有しており、ブリッジの幅が広い従来形態Bにおいては、磁束の漏れが大きくなっていると言える。ブリッジの幅が小さくなった従来形態Aおよび実施形態Aにおいては、磁束の漏れが小さく抑えられており、特に、狭窄部でブリッジの幅が急激に小さくなっている実施形態Aにおいては、磁束の漏れが効果的に抑えられていると言える。 The larger the number of flux linkages, the larger the magnetic flux formed by the permanent magnets at the coils of the stator, and the smaller the leakage flux in the rotor core bridges and the like. According to FIG. 15, the number of magnetic flux linkages is the largest in the embodiment A, the smaller in the conventional form A, and the smaller in the conventional form B. FIG. Based on the value of the embodiment A, in the conventional form B, the number of magnetic flux linkages is reduced by about 8%. This result has a correlation with the shape of the bridge between the slot and the flux barrier, and it can be said that the leakage of the magnetic flux is increased in the conventional configuration B having the wide bridge. In the conventional embodiment A and the embodiment A, in which the width of the bridge is small, the leakage of the magnetic flux is suppressed. It can be said that leakage is effectively suppressed.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

なお、本発明の上記実施形態にかかる永久磁石回転子10(10A,10B)および回転電気機械1においては、大きなリラクタンストルクを与えることを課題とし、複数のスロット13(13A,13B)の間に位置するフラックスバリア17(17A,17B)が、ロータコア11の内周側の端縁と外周側の端縁との間の距離Lmが、スロット13(13A,13B)の該距離lmよりも大きい部位を有することを必須としていたが、スロット13(13A,13B)とフラックスバリア17(17A,17B)の間に設けられたブリッジ20(20A,20B)において、特定の部位に応力集中が起こるのを緩和することを課題とする場合に、任意の距離Lmを有するフラックスバリアを形成するとともに、上記で「(2)ブリッジの形状」、また「(3)フラックスバリア中途部へのブリッジの配置」として記載した各ブリッジ20(20A,20B),21の構成を採用することができる。 In the permanent magnet rotor 10 (10A, 10B) and the rotary electric machine 1 according to the above-described embodiment of the present invention, the object is to give a large reluctance torque, and the gap between the plurality of slots 13 (13A, 13B) is The positioned flux barrier 17 (17A, 17B) is located at a portion where the distance Lm between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the rotor core 11 is greater than the distance lm of the slots 13 (13A, 13B). However, in the bridge 20 (20A, 20B) provided between the slot 13 (13A, 13B) and the flux barrier 17 (17A, 17B), stress concentration at a specific site When the task is to relax, a flux barrier having an arbitrary distance Lm is formed, and "(2) the shape of the bridge" and "(3) arrangement of the bridge in the middle of the flux barrier" are described above. The configuration of each bridge 20 (20A, 20B), 21 described can be employed.

1 モータ(回転電気機械)
10,10A,10B ロータ(永久磁石回転子)
11 ロータコア
12 中空部
13,14,15 スロット
13A,13B スロット
13a (スロットの)外周側端縁
13b (スロットの)内周側端縁
13c (スロットの)径方向端縁
13d スロット内隅部
13e スロット外隅部
16 永久磁石
17,17A,17B フラックスバリア
17a (フラックスバリアの)外周側端縁
17b (フラックスバリアの)内周側端縁
17c (フラックスバリアの)径方向端縁
17d バリア内隅部
17e バリア外隅部
17h 傾斜端縁
18,19 ブリッジ
20,20A,20B ブリッジ
21 ブリッジ
30 ステータ(固定子)
a ブリッジの長手方向
b ブリッジの対角線
d’ 回転子d軸
lm スロットの径方向長さ
Lm フラックスバリアの径方向長さ
w ブリッジの幅
1 motor (rotary electrical machine)
10, 10A, 10B rotor (permanent magnet rotor)
11 rotor core 12 hollow portions 13, 14, 15 slots 13A, 13B slot 13a (slot) outer peripheral edge 13b (slot) inner peripheral edge 13c (slot) radial edge 13d slot inner corner 13e slot Outer corner 16 Permanent magnets 17, 17A, 17B Flux barrier 17a (flux barrier) outer peripheral edge 17b (flux barrier) inner peripheral edge 17c (flux barrier) radial edge 17d barrier inner corner 17e Barrier outer corner 17h Inclined edges 18, 19 Bridges 20, 20A, 20B Bridge 21 Bridge 30 Stator (stator)
a Bridge longitudinal direction b Bridge diagonal d′ Rotor d axis lm Slot radial length Lm Flux barrier radial length w Bridge width

Claims (4)

ロータコアと、前記ロータコアに埋設され、磁極を構成する永久磁石とを有する永久磁石回転子において、
前記ロータコアは、前記永久磁石が埋設される複数のスロットを前記ロータコアの周方向に有するとともに、
前記複数のスロットの間の位置に、前記永久磁石が埋設されない空隙として、フラックスバリアを有し、
前記フラックスバリアは、前記ロータコアの内周側の端縁と外周側の端縁との間の距離が、前記スロットの該距離よりも大きい部位を有し、
前記複数のスロットのうち隣り合う2つのスロットは、前記ロータコアの内周側の端縁および前記外周側の端縁がそれぞれ前記ロータコアの内側に向かって凸な円弧となった形状が、2つに分割されたものとして形成されており、それら隣り合う2つのスロットの間の位置に前記フラックスバリアが形成されており、
前記フラックスバリアにおいて、前記ロータコアの周方向の中途部に、前記フラックスバリアの外周側の部位と内周側の部位をつなぐ第一のブリッジが、前記ロータコアと一体に形成されており、前記第一のブリッジに面する両側の前記フラックスバリアの隅部に、R形状が設けられており、
相互に隣接する前記スロットと前記フラックスバリアの間には、前記ロータコアの外周側の部位と内周側の部位とをつなぐ第二のブリッジが、前記ロータコアと一体に形成されており、
前記ロータコアの回転軸に直交する断面において、前記第二のブリッジは、前記スロットと前記フラックスバリアの隣接方向に沿った幅方向の寸法が最も小さくなった狭窄部を有するとともに、前記狭窄部から、前記幅方向に交差する方向に沿って両側に、前記幅方向の寸法が漸次広がった形状を有し、
前記狭窄部の幅方向両側において、前記スロットおよび前記フラックスバリアの端縁が、直線形状、または、前記第二のブリッジの幅方向内側に向かって凸な曲線形状をとっており、
前記第二のブリッジに面した前記スロットの外周側の隅部であるスロット外隅部が、R形状を有するとともに、
前記スロット外隅部のR形状に外接する遠心力の方向に沿った接線が、前記第二のブリッジを通って、前記フラックスバリアの端縁と交差する位置であるバリア内隅部が、R形状を有し、かつ
前記第二のブリッジを挟んで相互に対向する前記スロットの内周側の隅部であるスロット内隅部、および前記フラックスバリアの外周側の隅部であるバリア外隅部にも、R形状が形成されており、
前記R形状の曲率半径が、前記バリア内隅部、および前記スロット外隅部において、前記スロット内隅部、および前記バリア外隅部よりも大きくなっており、
前記スロット内隅部、および前記バリア外隅部の前記R形状の曲率半径は、前記スロット外隅部の前記R形状の曲率半径の75%以下である永久磁石回転子。
A permanent magnet rotor having a rotor core and permanent magnets embedded in the rotor core and forming magnetic poles,
The rotor core has a plurality of slots in which the permanent magnets are embedded in a circumferential direction of the rotor core,
having a flux barrier as a gap in which the permanent magnet is not embedded at a position between the plurality of slots;
The flux barrier has a portion in which the distance between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the rotor core is greater than the distance of the slot,
Adjacent two slots among the plurality of slots have an inner peripheral edge of the rotor core and an outer peripheral edge of the rotor core each formed into a convex circular arc shape toward the inside of the rotor core. is formed as a segmented one, the flux barrier is formed at a position between two adjacent slots,
In the flux barrier, a first bridge that connects an outer peripheral portion and an inner peripheral portion of the flux barrier is formed integrally with the rotor core in a circumferentially intermediate portion of the rotor core, and the first bridge is formed integrally with the rotor core. The corners of the flux barrier on both sides facing the bridge of are provided with an R shape,
Between the slots and the flux barriers that are adjacent to each other, a second bridge that connects an outer peripheral side portion and an inner peripheral side portion of the rotor core is formed integrally with the rotor core,
In a cross section orthogonal to the rotation axis of the rotor core, the second bridge has a constricted portion having the smallest dimension in the width direction along the adjacent direction of the slot and the flux barrier, and from the constricted portion, having a shape in which the dimension in the width direction gradually widens on both sides along the direction intersecting the width direction;
On both sides of the narrowed portion in the width direction, the edges of the slot and the flux barrier have a straight shape or a curved shape that is convex toward the inside in the width direction of the second bridge,
A slot outer corner, which is a corner on the outer peripheral side of the slot facing the second bridge, has an R shape,
The barrier inner corner at a position where a tangent along the direction of centrifugal force circumscribing the R shape of the slot outer corner intersects the edge of the flux barrier through the second bridge has an R shape. and
The inner corner of the slot, which is the corner on the inner peripheral side of the slot, and the outer corner of the barrier, which is the corner on the outer peripheral side of the flux barrier, which are opposed to each other with the second bridge interposed therebetween also have rounded shapes. is formed and
a curvature radius of the R shape is larger at the barrier inner corner and the slot outer corner than at the slot inner corner and the barrier outer corner;
The permanent magnet rotor, wherein the curvature radius of the R shape of the slot inner corner and the barrier outer corner is 75% or less of the curvature radius of the R shape of the slot outer corner.
前記バリア内隅部の前記R形状の曲率半径は、前記スロット外隅部の前記R形状の曲率半径よりも大きくなっている請求項1に記載の永久磁石回転子。 2. The permanent magnet rotor according to claim 1, wherein the radius of curvature of the R shape of the inner barrier corner is larger than the radius of curvature of the R shape of the outer corner of the slot. 前記永久磁石回転子の極数を[極数]と表記した際に、
前記スロット外隅部および前記バリア内隅部の前記R形状の接線の方向が、前記ロータコアの径方向に対して、±180°/[極数]の範囲に収まっている、請求項1または2に記載の永久磁石回転子。
When the number of poles of the permanent magnet rotor is described as [number of poles],
3. A direction of a tangent line of the R-shape of the outer corner of the slot and the inner corner of the barrier is within a range of ±180°/[number of poles] with respect to the radial direction of the rotor core . A permanent magnet rotor as described in .
請求項1からのいずれか1項に記載の永久磁石回転子を有する回転電気機械。 A rotary electric machine comprising a permanent magnet rotor according to any one of claims 1 to 3 .
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