WO2021144849A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2021144849A1
WO2021144849A1 PCT/JP2020/000898 JP2020000898W WO2021144849A1 WO 2021144849 A1 WO2021144849 A1 WO 2021144849A1 JP 2020000898 W JP2020000898 W JP 2020000898W WO 2021144849 A1 WO2021144849 A1 WO 2021144849A1
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WO
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rotor core
rotor
center line
electric machine
unbalanced
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PCT/JP2020/000898
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English (en)
French (fr)
Inventor
甲彰 山根
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to a rotary electric machine in which the rotor core has a key portion.
  • a rotary electric machine having a stator and a rotor provided radially inside the stator, and the rotor having a shaft and a rotor core fixed to the shaft is known.
  • a key groove is formed on the outer peripheral surface of the shaft.
  • the rotor core has a rotor core main body and a key portion that protrudes inward in the radial direction from the rotor core main body and is inserted into a key groove.
  • a stress relaxation groove recessed outward in the radial direction is formed on the inner peripheral surface of the rotor core body, which is adjacent to the key portion in the circumferential direction.
  • the stress relaxation groove When the rotor rotates at high speed, the stress relaxation groove must be enlarged in order to prevent stress from concentrating on the key part.
  • the stress relaxation groove by increasing the stress relaxation groove, when the rotor rotates at high speed, there is a problem that the rotor core undergoes an unbalanced deformation in which the shape of the rotor core changes from a circular shape to an elliptical shape.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to suppress stress concentration on the key portion when the rotor rotates at high speed, and to perform unbalanced deformation on the rotor core.
  • a rotary electric machine capable of suppressing the occurrence of.
  • the rotary electric machine includes a stator and a rotor provided radially inside the stator, the rotor has a rotor core, and the rotor core protrudes radially inward from the rotor core body and the rotor core body.
  • a stress relaxation groove recessed outward in the radial direction is formed on the inner peripheral surface of the rotor core main body, which is adjacent to the key portion in the circumferential direction, including a plurality of key portions.
  • a plurality of balance grooves recessed outward in the radial direction are formed side by side in the circumferential direction on a surface that is separated from the stress relaxation groove in the circumferential direction, and the center of the key portion starts from the radial center of the rotor core.
  • the unbalanced center line is the semi-straight line that divides the angle formed by the center line of the key portion passing through and the center line of the stress relaxation groove passing through the outermost peripheral portion of the stress relaxation groove starting from the radial center, and the radial center is the starting point.
  • the half straight line passing through the outermost circumference of the balance groove is defined as the balance groove center line, and the ratio of the angle formed by the key portion center line and the unbalanced center line to the angle formed by the stress relaxation groove center line and the unbalanced center line is ,
  • the ratio is twice the area of the stress relaxation groove and 1/2 times the area of the key part, and multiple balance groove center lines surround between two unbalanced center lines adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the corners are set from ⁇ 1 to ⁇ n in the order closer to the circumferential direction with respect to one of the two unbalanced center lines, and when n is an odd number, from the angle ⁇ 1 to the angle ⁇ n.
  • the rotary electric machine when the rotor rotates at high speed, it is possible to suppress the concentration of stress on the key portion and the occurrence of unbalanced deformation in the rotor core.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a top view which looked at the rotor of FIG. 1 from the axial direction. It is an enlarged view which shows the main part of the rotor of FIG. It is an enlarged view which shows the main part of the rotor of FIG. It is a figure which shows the area of the stress relaxation groove and the area of a key part of FIG. It is a top view which shows the main part of the rotor of the rotary electric machine of the 1st comparative example. It is a figure which shows the deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 6 rotates at 13000 rpm.
  • FIG. It is a top view which shows the main part of the rotor of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 13 rotates at 13000 rpm.
  • FIG. It is a top view which shows the main part of the rotor of the rotary electric machine of 4th comparative example.
  • the maximum stress acting on each of the outer peripheral bridge portion, the central bridge portion, and the interpole hole, and the maximum displacement amount of the rotor core in the radial direction It is a table showing. It is a top view which shows the modification of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1. FIG. It is a top view which shows the modification of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1. FIG. It is a top view which shows the modification of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1. FIG. It is a top view which shows the main part of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 3 It is a top view which shows the rotary electric machine which concerns on Embodiment 3 of this invention. It is a top view which shows the main part of the rotor of FIG. It is a figure which shows the deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 23 rotates at 13000 rpm. It is a top view which shows the modification of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 3. FIG. It is a top view which shows the modification of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 3. FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention.
  • the rotary electric machine according to the first embodiment includes a stator 1 and a rotor 2 provided radially inside the stator 1.
  • the radial direction is the radial direction for the rotary electric machine.
  • the stator 1 has a stator core 11 and a coil 12 provided on the stator core 11.
  • the stator core 11 is formed by laminating a plurality of steel plates in the axial direction.
  • the axial direction is the axial direction for the rotary electric machine.
  • the rotor 2 has a shaft 201, a rotor core 202 provided on the shaft 201, and a plurality of permanent magnets 203 embedded in the rotor core 202.
  • the permanent magnet 203 is divided into a plurality of parts in the axial direction.
  • the plurality of permanent magnets 203 are arranged in the circumferential direction.
  • the circumferential direction is the circumferential direction of the rotary electric machine.
  • FIG. 2 is a plan view of the rotor 2 of FIG. 1 as viewed from the axial direction.
  • a plurality of magnet insertion holes 204 are formed in the rotor core 202. In FIG. 2, the number of magnet insertion holes 204 is 24.
  • a permanent magnet 203 is inserted into each of the plurality of magnet insertion holes 204.
  • Each of the magnet insertion hole 204 and the permanent magnet 203 is a set of two.
  • One set of magnet insertion holes 204 is formed in a V shape so as to be separated from each other toward the outer side in the radial direction. Therefore, the pair of permanent magnets 203 inserted into one set of magnet insertion holes 204 are arranged in a V shape so as to be separated from each other toward the outer side in the radial direction.
  • a set of permanent magnets 203 arranged in a V shape constitutes one magnetic pole of the rotor 2.
  • the 12 sets of permanent magnets 203 are arranged in the circumferential direction. Therefore, the rotor 2 has 12 magnetic poles arranged in the circumferential direction.
  • An inter-magnet hole 205 is formed in a portion of the rotor core 202 between magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction. By forming the interpole hole 205 in the rotor core 202, the weight of the rotor core 202 can be reduced, and when the rotor 2 rotates, the stress acting on the portion of the rotor core 202 in which the magnet insertion hole 204 is formed is formed. Can be reduced.
  • a plurality of key grooves 206 recessed inward in the radial direction are formed on the outer peripheral surface of the shaft 201.
  • the number of keyways 206 is two.
  • the pair of keyways 206 are arranged so as to sandwich the radial center of the shaft 201. In other words, each of the pair of keyways 206 is arranged on a straight line extending in the radial direction.
  • the rotor core 202 has a rotor core main body 207 formed in a cylindrical shape, and a plurality of key portions 208 provided on the rotor core main body 207 and protruding inward in the radial direction from the rotor core main body 207.
  • the number of key portions 208 matches the number of key grooves 206.
  • the pair of key portions 208 are arranged so as to sandwich the radial center of the shaft 201. In other words, each of the pair of key portions 208 is arranged on a straight line extending in the radial direction.
  • the key portion 208 is inserted with the key groove 206. By inserting the key portion 208 into the key groove 206, the torque between the rotor core 202 and the shaft 201 is efficiently transmitted.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a main part of the rotor 2 of FIG. In FIG. 3, the shaft is omitted.
  • a stress relaxation groove 209 recessed outward in the radial direction is formed on the inner peripheral surface of the rotor core main body 207 and adjacent to the key portion 208 in the circumferential direction.
  • the stress relaxation grooves 209 are arranged on both sides in the circumferential direction with respect to the key portion 208.
  • the stress relaxation groove 209 has a first arc portion 210 and a second arc portion 211.
  • One end of the first arc portion 210 is connected to the side surface of the key portion 208.
  • the other end of the first arc portion 210 is connected to one end of the second arc portion 211.
  • the other end of the second arc portion 211 is connected to the third arc portion 212 in the rotor core main body 207.
  • the first arc portion 210 and the second arc portion 211 are smoothly connected to each other.
  • the shape of the third arc portion 212 is an arc surface centered on the radial center of the rotor core 202.
  • a plurality of balance grooves 213 are formed on the inner peripheral surface of the rotor core main body 207, which is separated from the key portion 208 and the stress relaxation groove 209 in the circumferential direction.
  • the balance groove 213 is recessed radially outward from the inner peripheral surface of the rotor core main body 207.
  • the balance groove 213 is formed on the inner peripheral surface of the rotor core body 207, so that when the rotor 2 rotates at high speed, the unbalanced stress that changes the shape of the rotor core body 207 from a cylindrical shape to another shape is generated in the rotor core. The action on the main body 207 is suppressed.
  • the shape of the balance groove 213 is one arc surface having a constant curvature.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of the rotor 2 of FIG. In FIG. 4, only half of the rotor 2 of FIG. 2 is shown. Further, in FIG. 4, the shaft is omitted. A half straight line that starts from the radial center of the rotor core 202, passes through the center of the key portion 208, and bisects the key portion 208 is defined as the key portion center line 208L. In FIG. 4, the key portion center line 208L is indicated by a alternate long and short dash line.
  • the stress relaxation groove center line 209L is indicated by a alternate long and short dash line.
  • the outermost peripheral portion of the stress relaxation groove 209 is the portion of the inner peripheral surface constituting the stress relaxation groove 209, which is the farthest from the radial center of the rotor core 202.
  • the half straight line that divides the angle formed by the key portion center line 208L and the stress relaxation groove center line 209L is defined as the unbalanced center line 30L.
  • the unbalanced center line 30L is shown by a broken line.
  • the ratio of the angle formed by the key portion center line 208L and the unbalanced center line 30L to the angle formed by the stress relaxation groove center line 209L and the unbalanced center line 30L is defined as P: Q. In this case, the following equation (1) is satisfied.
  • the ratio of the angle formed by the key portion center line 208L and the unbalanced center line 30L to the angle formed by the stress relaxation groove center line 209L and the unbalanced center line 30L is twice the area of the stress relaxation groove 209. Is 1/2 of the area of the key portion 208.
  • FIG. 4 another set of key portions 208 and an unbalanced center line 30L corresponding to the stress relaxation groove 209 are also shown.
  • One of the pair of unbalanced center lines 30L is designated as the first unbalanced center line 301L, and the other is designated as the second unbalanced center line 302L.
  • FIG. 5 is a diagram showing the area of the stress relaxation groove 209 and the area of the key portion 208 of FIG.
  • the area 209S of the stress relaxation groove 209 is separated by an extension line of the third arc portion 212 forming the inner peripheral surface of the rotor core main body 207 and the inner peripheral surface forming the stress relaxation groove 209 when viewed in the axial direction.
  • the area 208S of the key portion 208 is the area of the area separated by the extension line of the third arc portion 212 forming the inner peripheral surface of the rotor core main body 207 and the side surface forming the key portion 208 when viewed in the axial direction. Is.
  • the starting point is the radial center of the rotor core 202, and the half straight line passing through the outermost peripheral portion of the balance groove 213 is the balance groove center line 40L.
  • four balance groove center lines 40L are arranged between the first unbalanced center line 301L and the second unbalanced center line 302L.
  • the four balance groove center lines 40L are arranged in the order of proximity to the first unbalanced center line 301L, the first balance groove center line 401L, the second balance groove center line 402L, the third balance groove center line 403L, and the fourth balance groove center line 403L.
  • the balance groove center line is 404L.
  • the four balance groove center lines 40L are indicated by broken lines.
  • the outermost peripheral portion of the balance groove 213 is the portion of the inner peripheral surface constituting the balance groove 213 that is farthest from the radial center of the rotor core 202.
  • the angles formed by the half lines adjacent to each other in the circumferential direction are formed in the order from the first unbalanced center line 301L to the second unbalanced center line 302L. Let ⁇ 1 to ⁇ 5 .
  • the angle formed by the first unbalanced center line 301L and the first balance groove center line 401L is ⁇ 1
  • the angle formed by the first balance groove center line 401L and the second balance groove center line 402L is ⁇ 2.
  • ⁇ 3 be the angle formed by the second balance groove center line 402L and the third balance groove center line 403L.
  • the angle formed by the third balance groove center line 403L and the fourth balance groove center line 404L is ⁇ 4
  • the angle formed by the fourth balance groove center line 404L and the second unbalanced center line 302L is ⁇ 5 . ..
  • the angles ⁇ 1 to ⁇ 5 satisfy the following equations (2) and (3).
  • each of the stress relaxation groove 209 and the balance groove 213 has a plurality of outermost peripheral portions, the outermost peripheral portion is set as the center of gravity of the plurality of points.
  • the outermost peripheral portion of each of the stress relaxation groove 209 and the balance groove 213 has an arc shape, the outermost peripheral portion is set as the center of gravity of the arc.
  • FIG. 6 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine of the first comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram showing deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 6 rotates at 13000 rpm.
  • a quarter portion of the rotor 2 is shown, and in FIG. 7, the shape of the rotor core 202 before the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line, and the shape of the rotor core 202 after the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line.
  • the shape is shown as a deformation line.
  • FIG. 6 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine of the first comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram showing deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 6 rotates at 13000 rpm.
  • a quarter portion of the rotor 2 is shown
  • the amount of deformation of the rotor core 202 is enlarged 200 times.
  • the deformation line of the rotor core 202 is calculated by finite element analysis.
  • the axis extending from the radial center of the rotor core 202 toward the key portion 208 is defined as the X axis
  • the axis extending in the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the shape of the rotor core 202 is symmetrical with respect to the X-axis and the Y-axis.
  • the rotor core 202 has a key portion 208.
  • the stress relaxation groove and the balance groove are not formed in the rotor core main body 207.
  • the amount of deformation in the X-axis direction is larger than the amount of deformation in the Y-axis direction. That is, the rotor core 202 has an elliptical shape with a long axis extending in the X-axis direction.
  • the centrifugal force generated in the rotor core 202 and the permanent magnet 203 acts evenly in the X-axis direction and the Y-axis direction, but the centrifugal force generated in the key portion 208 acts on the X-axis.
  • the cause is that it acts only in the direction.
  • the stress acting on the rotor core 202 in the X-axis direction is composed of the centrifugal force generated in the rotor core 202, the permanent magnet 203, and the key portion 208. Further, the stress acting on the rotor core 202 in the Y-axis direction is composed of the centrifugal force generated in the rotor core 202 and the permanent magnet 203.
  • Deformation of the rotor core 202 from a circular shape to an elliptical shape causes a problem of a decrease in the durability of the rotor 2 and a problem of a decrease in the damaged rotation speed of the rotor 2.
  • the region of the rotor core 202 between the inner wall surface of the magnet insertion hole 204 and the outer peripheral surface of the rotor core 202 is defined as the outer peripheral bridge portion 214.
  • the outer peripheral bridge portion 214 is a thin-walled portion.
  • the region of the rotor core 202 between the inner wall surfaces of the pair of magnet insertion holes 204 arranged in a V shape is defined as the central bridge portion 215.
  • the central bridge portion 215 is a thin-walled portion.
  • the rotor 2 of the rotary electric machine is determined to have an allowable rotation speed in consideration of static strength and fatigue strength. It is desirable that the rotor 2 of the rotary electric machine does not rotate at a rotation speed faster than the determined allowable rotation speed. However, in a rotating electric machine used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, the rotor 2 may forcibly rotate at a rotation speed higher than the permissible rotation speed due to the transmission of rotation from the drive system. When the rotation speed of the rotor 2 exceeds the permissible rotation speed, the rotor core 202 is plastically deformed outward in the radial direction.
  • the rotation speed of the rotor 2 when the rotating electric machine is damaged is defined as the damaged rotation speed.
  • the rotor core 202 of Comparative Example 1 is deformed from a circular shape to an elliptical shape when the rotor 2 rotates at high speed.
  • the end of the elliptical rotor core 202 in the major axis direction tends to come into contact with the stator core 11. Therefore, the damaged rotation speed of the rotor 2 decreases.
  • FIG. 8 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine of the second comparative example.
  • FIG. 9 is a diagram showing deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 8 rotates at 13000 rpm.
  • a quarter portion of the rotor 2 is shown, and in FIG. 9, the shape of the rotor core 202 before the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line, and the shape of the rotor core 202 after the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line.
  • the shape is shown as a deformation line.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 is enlarged 200 times.
  • the deformation line of the rotor core 202 is calculated by finite element analysis.
  • the axis extending from the radial center of the rotor core 202 toward the key portion 208 is defined as the X axis
  • the axis extending in the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the shape of the rotor 2 is symmetrical with respect to the X-axis and the Y-axis.
  • the rotor core 202 has a key portion 208, and a balance groove 213 is formed in the rotor core main body 207.
  • the stress relaxation groove is not formed in the rotor core main body 207.
  • the plurality of balance grooves 213 are arranged in the circumferential direction starting from the key portion 208 at intervals of the same angle as the plurality of magnetic poles in the rotor 2.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the X-axis direction is larger than the amount of deformation in the Y-axis direction. That is, the rotor core 202 has an elliptical shape with a long axis extending in the X-axis direction.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the X-axis direction is larger, and the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction is smaller. ..
  • the amount of deformation of the rotor core 202 from the circular shape to the elliptical shape is larger than that of the rotary electric machine of the first comparative example.
  • the centrifugal force generated in the rotor core 202, the centrifugal force generated in the key portion 208, and the decrease in the circumferential rigidity of the rotor core 202 due to the formation of the balance groove 213 cause the rotor core 202. Deforms in the X-axis direction. Further, in the rotary electric machine of the second comparative example, the rotor core 202 is deformed in the Y-axis direction due to the centrifugal force generated in the rotor 2 and the decrease in the circumferential rigidity of the rotor core 202 due to the formation of the balance groove 213. .. Therefore, the amount of deformation of the rotor core 202 in the X-axis direction is larger than the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction.
  • FIG. 10 is a diagram showing the influence of the balance groove 213 on the rotor core 202 shown in FIG.
  • the effects of the balance groove 213 on the rotor core 202 include suppressing the radial deformation of the rotor core 202 and increasing the circumferential deformation of the rotor core 202.
  • the suppression of radial deformation of the rotor core 202 will be described.
  • the centrifugal force generated in the rotor core 202 is reduced.
  • the radial deformation of the rotor core 202 is suppressed.
  • Suppression of radial deformation of the rotor core 202 occurs in the portion of the rotor core 202 where the balance groove 213 is formed. Therefore, the amount of deformation of the rotor core 202 in the direction along the balance groove center line 40L is smaller than the amount of deformation of the rotor core 202 in the X-axis direction.
  • the unbalanced stress acting on the rotor core 202 due to the reduction of the centrifugal force generated in the rotor core 202 is shown as P1.
  • the increase in the deformation of the rotor core 202 in the circumferential direction will be described.
  • the cross-sectional area S of the rotor core 202 along the balance groove center line 40L is reduced.
  • the rigidity of the rotor core 202 along the balance groove center line 40L is reduced.
  • the amount of deformation in the circumferential direction at the portion of the rotor core 202 through which the balance groove center line 40L passes increases.
  • the rotor core 202 of the rotary electric machine of the second comparative example is more deformed in the X-axis direction than the rotor core 202 of the rotary electric machine of the first comparative example, and the shape of the rotor core 202 is more unbalanced. Getting worse.
  • FIG. 11 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine of the third comparative example.
  • FIG. 12 is a diagram showing deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 11 rotates at 13000 rpm.
  • a quarter portion of the rotor 2 is shown
  • the shape of the rotor core 202 before the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line
  • the shape of the rotor core 202 after the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line.
  • the shape is shown as a deformation line.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 is enlarged 200 times.
  • the deformation line of the rotor core 202 is calculated by finite element analysis.
  • the axis extending from the radial center of the rotor core 202 toward the key portion 208 is defined as the X axis
  • the axis extending in the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the shape of the rotor 2 is symmetrical with respect to the X-axis and the Y-axis.
  • the rotor core 202 has a key portion 208, and a stress relaxation groove 209 is formed in the rotor core main body 207.
  • the balance groove is not formed in the rotor core main body 207.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction is larger than the amount of deformation of the rotor 2 in the X-axis direction. That is, the rotor core 202 has an elliptical shape with a long axis extending in the Y-axis direction.
  • the effect of the stress relaxation groove 209 on the rotor core 202 includes the suppression of the radial deformation of the rotor core 202 and the increase of the circumferential deformation of the rotor core 202, similar to the effect of the balance groove 213 on the rotor core 202.
  • the suppression of radial deformation of the rotor core 202 will be described.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the X-axis direction becomes smaller than the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction.
  • the rotor core 202 has an elliptical shape with a long axis extending in the Y-axis direction.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the X-axis direction due to the key portion 208 being provided on the rotor core body 207 is the same as the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction due to the formation of the stress relaxation groove 209 on the rotor core body 207.
  • the rotor core 202 has a circular shape. That is, in this case, unbalanced deformation does not occur in the rotor core 202.
  • the size of the stress relaxation groove 209 is determined so that unbalanced deformation does not occur in the rotor core 202. Is difficult. Further, unbalanced deformation occurs in the rotor core 202 due to a decrease in centrifugal force and a decrease in rigidity in the circumferential direction in the portion of the rotor core 202 in which the stress relaxation groove 209 is formed. Therefore, in order to prevent unbalanced deformation in the rotor core 202, it is necessary to make the size of the stress relaxation groove 209 about 1/2 the size of the key portion 208. As a result, the design of the rotating electric machine becomes difficult.
  • FIG. 13 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 13 rotates at 13000 rpm.
  • FIG. 13 shows a quarter portion of the rotor 2
  • FIG. 14 shows the shape of the rotor core 202 before the rotor core 202 is deformed as a prototype line, and the shape of the rotor core 202 after the rotor core 202 is deformed. Is shown as a deformation line.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 is enlarged 200 times.
  • the deformation line of the rotor core 202 is calculated by finite element analysis.
  • the axis extending from the radial center of the rotor core 202 toward the key portion 208 is defined as the X axis
  • the axis extending in the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the shape of the rotor 2 is symmetrical with respect to the X-axis and the Y-axis.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction is larger than that of the rotary electric machines of the first comparative example, the second comparative example, and the third comparative example. It becomes close to the deformation amount of 202. Therefore, in the rotary electric machine according to the first embodiment, the shape of the rotor core 202 is closer to a circular shape as compared with the rotary electric machines of the first comparative example, the second comparative example, and the third comparative example.
  • FIG. 15 is a plan view showing a main part of the rotor of the rotary electric machine of the fourth comparative example.
  • FIG. 16 is a diagram showing deformation of the rotor core when the rotor of the rotary electric machine of FIG. 15 rotates at 13000 rpm.
  • a quarter portion of the rotor 2 is shown, and in FIG. 16, the shape of the rotor core 202 before the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line, and the shape of the rotor core 202 after the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line.
  • the shape is shown as a deformation line.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 is enlarged 200 times.
  • the deformation line of the rotor core 202 is calculated by finite element analysis.
  • the axis extending from the radial center of the rotor core 202 toward the key portion 208 is defined as the X axis
  • the axis extending in the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the shape of the rotor 2 is symmetrical with respect to the X-axis and the Y-axis.
  • the rotor core 202 has a key portion 208, and the stress relaxation groove 209 and the balance groove 213 are formed in the rotor core main body 207.
  • the plurality of balance grooves 213 are arranged at the same angle as the plurality of magnetic poles in the rotor 2 in the circumferential direction starting from the key portion 208. They are lined up in.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 in the Y-axis direction and the rotor core 202 in the X-axis direction are compared with the rotary electric machines of the first comparative example, the second comparative example, and the third comparative example.
  • the amount of deformation becomes close to each other, and the shape of the rotor core 202 becomes close to a circular shape.
  • FIG. 17 shows the maximum stress acting on the outer peripheral bridge portion 214, the central bridge portion 215, and the interpole hole 205 for each of the rotary electric machine according to the first embodiment and the rotary electric machine of the fourth comparative example, and the radial direction. It is a table which shows the maximum displacement amount of the rotor core 202 of.
  • the maximum stress acting on each of the outer peripheral bridge portion 214, the central bridge portion 215, and the interpole hole 205, and the maximum displacement amount of the rotor core 202 in the radial direction are the rotations according to the first embodiment.
  • the electric machine is smaller than the rotary electric machine of the fourth comparative example. Therefore, the rotor 2 of the rotary electric machine according to the first embodiment has higher durability than the rotor 2 of the rotary electric machine of the fourth comparative example. This is because the stress relaxation groove 209 and the balance groove 213 are arranged closer to each other in the rotary electric machine of the fourth comparative example as compared with the rotary electric machine of the first embodiment.
  • the balance groove 213 arranged near the stress relaxation groove 209 causes the rotor core 202 to be greatly deformed in the Y-axis direction. Therefore, it is necessary to consider both the key portion 208 and the stress relaxation groove 209 and arrange the balance groove 213 at an optimum position.
  • the key portion 208 is provided in the rotor core main body 207, and the cause of the unbalanced deformation generated in the rotor core 202 due to the formation of the stress relaxation groove 209 in the rotor core main body 207 is the following three. ..
  • the first is an increase in the centrifugal force of the rotor core 202 due to the provision of the key portion 208 on the rotor core main body 207.
  • the second is a decrease in the centrifugal force of the rotor core 202 due to the formation of the stress relaxation groove 209 in the rotor core main body 207.
  • the third is a decrease in the rigidity of the rotor core 202 in the circumferential direction due to the formation of the stress relaxation groove 209 in the rotor core main body 207.
  • the increase in centrifugal force of the rotor core 202 due to the provision of the key portion 208 on the rotor core main body 207 makes the shape of the rotor core 202 an elliptical shape having a long axis extending in the X-axis direction.
  • the reduction of the centrifugal force of the rotor core 202 due to the formation of the stress relaxation groove 209 in the rotor core main body 207 makes the shape of the rotor core 202 an elliptical shape having a long axis extending in the Y-axis direction.
  • the decrease in the circumferential rigidity of the rotor core 202 due to the formation of the stress relaxation groove 209 in the rotor core main body 207 makes the shape of the rotor core 202 an elliptical shape having a long axis extending in the Y-axis direction.
  • the position of the unbalanced center line 30L is the position shown in FIG.
  • the distance between the balance groove 213 and the stress relaxation groove 209 is smaller than the first distance, the rigidity of the rotor core 202 in the circumferential direction decreases. Therefore, in the rotary electric machine according to the first embodiment, the distance between the balance groove 213 and the stress relaxation groove 209 is larger than the first distance.
  • the rotor core 202 includes a rotor core main body 207 and a plurality of key portions 208.
  • a stress relaxation groove 209 and a plurality of balance grooves 213 are formed in the rotor core main body 207. ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1 and ⁇ 3 ⁇ ⁇ 4 ⁇ ⁇ 5 are satisfied.
  • the rotor 2 rotates at high speed, it is possible to suppress the concentration of stress on the key portion 208 and the occurrence of unbalanced deformation in the rotor core 202.
  • balance groove center lines 40L are arranged between the first unbalanced center line 301L and the second unbalanced center line 302L in the circumferential direction.
  • another number of balance groove center lines 40L may be arranged between the first unbalanced center line 301L and the second unbalanced center line 302L.
  • the number of the balance groove center lines 40L is an even number
  • the number of n corners from the angle ⁇ 1 to the angle ⁇ n is an odd number of 3 or more.
  • the relationship between the plurality of balance groove center lines 40L and each magnetic pole in the rotor 2 is not described, but the balance is balanced so that the plurality of balance groove center lines 40L pass through the magnetic pole center portion in the rotor 2.
  • Grooves 213 may be arranged. Further, the balance groove 213 may be arranged so that the plurality of balance groove center lines 40L pass between the magnetic poles of the rotor 2. As a result, it is possible to minimize the non-uniformity of the magnetic characteristics of the plurality of magnetic poles in the rotor 2.
  • the configuration in which the shapes of the plurality of balance grooves 213 are the same as each other has been described.
  • the amount of decrease in rigidity for each part of the rotor core body 207 and the centrifugal force generated for each part of the rotor core body 207 can be adjusted. You may.
  • the tensile stress in the circumferential direction is concentrated on the outermost peripheral portion of the balance groove 213. Therefore, in consideration of the durability of the balance groove 213 itself, it is desirable that all the balance grooves 213 have the same shape.
  • the size of the arc diameter of the outermost peripheral portion of the balance groove 213 is not described, but as the diameter of the arc diameter of the outermost peripheral portion of the balance groove 213 increases, the maximum of the balance groove 213 The stress acting on the outer circumference is further relaxed. Specifically, it is desirable that the arc on the outermost circumference of the balance groove 213 is an arc having a diameter of 1/10 to 1/2 times the inner diameter of the rotor core 202.
  • the shape of the balance groove 213 is a shape composed of one arc.
  • the shape of the balance groove 213 may be another shape.
  • both ends of the balance groove 213 in the circumferential direction may be composed of an arc or a straight line having a small diameter.
  • the configuration of the rotor core main body 207 in which a plurality of balance grooves 213 are formed has been described.
  • the rotor core main body 207 may have a structure in which one balance groove 213 is formed. It is conceivable that only one balance groove 213 is arranged on a straight line orthogonal to the key portion center line 208L, but in this case, the following two drawbacks are conceivable.
  • the first drawback is that one balance groove 213 suppresses the deformation of the rotor core 202 into an elliptical shape, but the rotor core 202 undergoes a rectangular deformation. Therefore, an unbalanced stress acts on the rotor core 202.
  • the second drawback is that the circumferential tensile stress is concentrated on the outermost peripheral portion of the balance groove 213. Therefore, in one balance groove 213, the amount of notch formed in the rotor core 202 becomes large. As a result, the stress acting on the rotor core 202 increases. Further, the radial inner portion of the rotor core 202 serves as a path for the reluctance magnetic flux. Therefore, as the amount of notch formed in the rotor core 202 increases, the maximum torque of the rotary electric machine decreases. Therefore, it is desirable that a plurality of balance grooves 213 are formed in the rotor core main body 207.
  • a straight line extending in the radial direction through the key portion 208 passes between magnetic poles adjacent to each other in the rotor 2
  • a straight line extending in the radial direction through the key portion 208 may pass through the centers of magnetic poles adjacent to each other in the rotor 2.
  • the key portion center line 208L may be configured to pass through the centers of magnetic poles adjacent to each other in the rotor 2.
  • the configuration of the rotor core 202 provided with the two key portions 208 has been described.
  • the rotor core 202 may be configured to include three or more key portions 208.
  • FIG. 19 shows a rotor core 202 with three key portions 208.
  • the three key portions 208 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • FIG. 20 shows a rotor core 202 in which two key portions 208 are arranged at unequal pitches.
  • a half straight line passing through one of the two key portions 208 and extending in the radial direction and a half straight line passing through the magnetic pole and extending in the radial direction are deviated in the circumferential direction by ⁇ degree.
  • one of the two key portions 208, the key portion 208 is arranged so as to be offset by ⁇ degrees with respect to the magnetic pole in the circumferential direction.
  • a rotary electric machine in which the permanent magnet 203 is embedded in the rotor core 202 has been described.
  • a rotary electric machine may be configured to include a rotor that does not have a permanent magnet and uses only reluctance torque, an induction type rotor that penetrates a conductor bar in the out-of-plane direction of the rotor core 202, and the like.
  • FIG. 21 is a plan view showing a main part of the rotary electric machine according to the second embodiment of the present invention.
  • the dimensions between the inner peripheral surface of the rotor core 202 and the magnet insertion hole 204 and the magnetic pole gap 205 are larger than those of the rotary electric machine according to the first embodiment.
  • the rotary electric machine according to the second embodiment is perpendicular to the circumferential direction in the portion radially inner of the magnet insertion hole 204 and the interpole hole 205 in the rotor core 202 as compared with the rotary electric machine according to the first embodiment.
  • Cross-sectional area is large. As a result, the rotor 2 can rotate at a higher rotation speed.
  • the diameter of the stress relaxation groove 209 and the area of the stress relaxation groove 209 are larger than those of the rotary electric machine according to the first embodiment.
  • three balance groove center lines 40L are arranged between the first unbalanced center line 301L and the second unbalanced center line 302L in the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface of the rotor core main body 207 is arranged closer to the radial center of the rotor core 202 as compared with the rotary electric machine according to the first embodiment. Therefore, in the rotary electric machine according to the second embodiment, the balance groove 213 cannot be arranged in the circumferential direction at the same angle as the plurality of magnetic poles in the rotor 2 starting from the key portion 208.
  • the angles formed by the half lines adjacent to each other in the circumferential direction are formed in the order from the first unbalanced center line 301L to the second unbalanced center line 302L. Let ⁇ 1 to ⁇ 4 .
  • the angle formed by the first unbalanced center line 301L and the first balance groove center line 401L is ⁇ 1
  • the angle formed by the first balance groove center line 401L and the second balance groove center line 402L is ⁇ 2 .
  • the angle formed by the second balance groove center line 402L and the third balance groove center line 403L is ⁇ 3
  • the angle formed by the third balance groove center line 403L and the second unbalanced center line 302L is ⁇ 4 . ..
  • the angles ⁇ 1 to ⁇ 4 satisfy the following equations (4) and (5).
  • the rotor core 202 includes a rotor core main body 207 and a plurality of key portions 208.
  • a stress relaxation groove 209 and a plurality of balance grooves 213 are formed in the rotor core main body 207. ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1 and ⁇ 3 ⁇ ⁇ 4 are satisfied.
  • three balance groove center lines 40L are arranged between the first unbalanced center line 301L and the second unbalanced center line 302L in the circumferential direction.
  • another number of balance groove center lines 40L may be arranged between the first unbalanced center line 301L and the second unbalanced center line 302L.
  • the number of the balance groove center lines 40L is an odd number, the number of n corners from the angle ⁇ 1 to the angle ⁇ n is an even number. If the number of n angles from angle ⁇ 1 to angle ⁇ n is even, the two most intermediate angles in the order from angle ⁇ 1 to angle ⁇ n are ⁇ s and ⁇ s + 1 .
  • ⁇ s ⁇ ⁇ s-1 ⁇ ... ⁇ ⁇ 1 and ⁇ s + 1 ⁇ ⁇ s + 2 ⁇ ... ⁇ ⁇ n may be satisfied.
  • FIG. 22 is a plan view showing a rotary electric machine according to the third embodiment of the present invention.
  • a plurality of slits 216 extending inward in the radial direction are formed on the outer peripheral surface of the rotor core main body 207.
  • the number of the plurality of slits 216 is twelve.
  • the slits 216 are arranged on a straight line extending in the radial direction through a pair of magnet insertion holes 204 arranged in a V shape.
  • FIG. 23 is a plan view showing a main part of the rotor 2 of FIG. 22.
  • FIG. 24 is a diagram showing deformation of the rotor core 202 when the rotor 2 of the rotary electric machine of FIG. 23 rotates at 13000 rpm.
  • a quarter portion of the rotor 2 is shown, and in FIG. 24, the shape of the rotor core 202 before the rotor core 202 is deformed is shown as a prototype line, and the shape of the rotor core 202 after the rotor core 202 is deformed is shown.
  • the shape is shown as a deformation line.
  • the amount of deformation of the rotor core 202 is enlarged 200 times.
  • the deformation line of the rotor core 202 is calculated by finite element analysis.
  • the axis extending from the radial center of the rotor core 202 toward the key portion 208 is defined as the X axis
  • the axis extending in the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the shape of the rotor 2 is symmetrical with respect to the X-axis and the Y-axis.
  • the slit 216 is formed on the outer peripheral surface of the rotor core 202.
  • the transmission of the circumferential tensile stress on the outer peripheral surface of the rotor core 202 is suppressed. Therefore, even when the rotor core 202 is subjected to centrifugal force, the increase in the circumferential dimension on the outer peripheral surface of the rotor core 202 is suppressed. As a result, it is possible to suppress the generation of circumferential tensile stress in the outer peripheral bridge portion 214.
  • By increasing the radial length of the slit 216 an increase in the circumferential dimension on the outer peripheral surface of the rotor core 202 is further suppressed. As a result, it is possible to further suppress the generation of circumferential tensile stress in the outer peripheral bridge portion 214.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment or the second embodiment.
  • the reason why unbalanced deformation is likely to occur is that the outer peripheral portion of the rotor core 202 is not uniformly connected by the slit 216, so that the deformation of the outer peripheral portion of the rotor core 202 is easily allowed.
  • the slit 216 is deformed so that the slit width widens as it approaches the outer peripheral side. Deform so that it is uniform.
  • the deformation of the two left and right outer peripheral core portions 217 divided in the circumferential direction by the slit 216 becomes non-uniform.
  • the first is local tension that attempts to split the tip of the wide open slit 216 at the inner peripheral end when the opening width of the slit 216 becomes non-uniform due to unbalanced deformation. This is because stress acts.
  • the outer peripheral bridge portion 214 can uniformly bear stress depending on the length of the bridges constituting the outer peripheral bridge portion 214, but the inner peripheral side end portion of the slit 216 bears stress by the arc forming the end portion. This is because stress concentration occurs more locally than the outer peripheral bridge portion 214.
  • the unbalanced deformation can be suppressed even in the rotor core 202 in which the slit 216 is formed on the outer peripheral portion and the unbalanced deformation is likely to occur. Further, the imbalance of stress generated at the inner peripheral side end portion of the slit 216 due to the unbalanced deformation can be suppressed. As a result, as in the first embodiment, when the rotor 2 rotates at high speed, it is possible to suppress the concentration of stress on the key portion 208 and the occurrence of unbalanced deformation in the rotor core 202. ..
  • a slit 216 extending radially inward on the outer peripheral surface of the rotor core 202 is provided on the outer peripheral surface of the rotor core 202 with respect to the rotary electric machines of the first and second embodiments. It is characterized by forming. As a result, the stress acting on the outer peripheral bridge portion 214 can be reduced, and the imbalance of the stress generated at the inner peripheral side end portion of the slit 216 can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a rotary electric machine having higher durability than the rotary electric machine of the first embodiment and the second embodiment.
  • FIG. 25 is a plan view showing a modified example of the rotary electric machine according to the third embodiment.
  • the slit 216 is provided in the extending portion 218 extending radially inward from the outer peripheral surface of the rotor core main body 207 and in the radial direction of the extending portion 218, and the width direction dimension is larger than the width direction dimension of the extending portion 218. It has a gap portion 219.
  • the slit 216 Since the slit 216 has the stretched portion 218 and the gap portion 219, the stress acting on the radial inner end portion of the slit 216 can be reduced. As a result, the slit 216 shown in FIG. 25 can have a larger radial length as compared with the slit 216 shown in FIG. 23. As a result, in the rotary electric machine shown in FIG. 25, the stress acting on the outer peripheral bridge portion 214 can be further reduced by comparing the stress acting on the outer peripheral bridge portion shown in FIG. 23.
  • FIG. 26 is a plan view showing a modified example of the rotary electric machine according to the third embodiment.
  • the intermagnet hole 205 is not formed in the rotor core main body 207.
  • the slit 216 is provided in the extending portion 218 extending radially inward from the outer peripheral surface of the rotor core main body 207 and inside the extending portion 218 in the radial direction, and the width direction dimension is larger than the width direction dimension of the extending portion 218. It has a gap portion 219.
  • the stress acting on the outer peripheral bridge portion 214 is compared with the stress acting on the outer peripheral bridge portion 214 shown in FIG. 23 in the same manner as the stress acting on the outer peripheral bridge portion 214 shown in FIG. , Can be further reduced.
  • the configuration in which the slits 216 are arranged on a straight line extending in the radial direction has been described, but even in the configuration in which the slits 216 are arranged on a straight line inclined with respect to the radial direction.
  • the effect of the third embodiment can be obtained.
  • stator 1 stator, 2 rotor, 11 stator core, 12 coil, 201 shaft, 202 rotor core, 203 permanent magnet, 204 magnet insertion hole, 205 magnetic pole hole, 206 key groove, 207 rotor core body, 208 key part, 209 stress relaxation groove, 210 1st arc part, 211 2nd arc part, 212 3rd arc part, 213 balance groove, 214 outer peripheral bridge part, 215 central bridge part, 216 slit, 217 outer peripheral core part, 218 extension part, 219 gap part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

ロータが高速回転する場合に、キー部に応力が集中することを抑制するとともに、ロータコアにアンバランス変形が発生することを抑制することができる回転電機を得る。この回転電機は、ロータを備え、ロータは、ロータコアを有し、ロータコアは、ロータコア本体と複数のキー部とを含み、ロータコア本体の内周面には、応力緩和溝およびバランス溝が形成され、キー部中心線とアンバランス中心線とが成す角と、応力緩和溝中心線とアンバランス中心線とが成す角との比は、応力緩和溝の面積の２倍とキー部の面積の１／２倍との比となっており、２つのアンバランス中心線および複数のバランス溝中心線のうちで周方向に互いに隣り合う一対の半直線が成す角を、２つのアンバランス中心線のうちの一方に対して周方向に近い順に、θ1からθ5までとし、θ3≦θ2≦θ1、および、θ3≦θ4≦θ5を満たす。

Description

回転電機
　この発明は、ロータコアがキー部を有している回転電機に関する。
　従来、ステータと、ステータに対して径方向内側に設けられたロータとを備え、ロータは、シャフトと、シャフトに固定されたロータコアとを有した回転電機が知られている。シャフトの外周面には、キー溝が形成されている。ロータコアは、ロータコア本体と、ロータコア本体から径方向内側に突出し、キー溝に挿入されたキー部とを有している。ロータコア本体の内周面であってキー部に対して周方向に隣り合う部分には、径方向外側に窪んだ応力緩和溝が形成されている。応力緩和溝がロータコア本体の内周面に形成されることによって、キー部に応力が集中することが抑制されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－１８７８０４号公報
　ロータが高速回転する場合には、キー部に応力が集中することを抑制するために、応力緩和溝を大きくしなければならない。しかしながら、応力緩和溝を大きくすることによって、ロータが高速回転する場合に、ロータコアには、ロータコアの形状が円形状から楕円形状に変化するアンバランス変形が発生するという課題があった。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロータが高速回転する場合に、キー部に応力が集中することを抑制するとともに、ロータコアにアンバランス変形が発生することを抑制することができる回転電機を提供するものである。
　この発明に係る回転電機は、ステータと、ステータに対して径方向内側に設けられたロータとを備え、ロータは、ロータコアを有し、ロータコアは、ロータコア本体と、ロータコア本体から径方向内側に突出する複数のキー部とを含み、ロータコア本体の内周面であってキー部に対して周方向に隣り合う部分には、径方向外側に窪んだ応力緩和溝が形成され、ロータコア本体の内周面であって応力緩和溝に対して周方向に離れた部分には、径方向外側に窪んだ複数のバランス溝が周方向に並んで形成され、ロータコアの径方向中心を始点としてキー部の中心を通るキー部中心線と、径方向中心を始点として応力緩和溝の最外周部を通る応力緩和溝中心線とが成す角を分断する半直線をアンバランス中心線とし、径方向中心を始点としてバランス溝の最外周部を通る半直線をバランス溝中心線とし、キー部中心線とアンバランス中心線とが成す角と、応力緩和溝中心線とアンバランス中心線とが成す角との比は、応力緩和溝の面積の２倍とキー部の面積の１／２倍との比となっており、周方向に互いに隣り合う２つのアンバランス中心線の間に複数のバランス溝中心線が周方向に並んで配置されており、２つのアンバランス中心線および２つのアンバランス中心線の間に配置された複数のバランス溝中心線のうちで周方向に互いに隣り合う一対の半直線が成すｎ個の角を、２つのアンバランス中心線のうちの一方に対して周方向に近い順に、θ1からθnまでとし、ｎが奇数である場合であって、角θ1から角θnまでの順のうちで最も中間にある角をθsとした場合に、θs≦θs-1≦・・・≦θ1、および、θs≦θs+1≦・・・≦θnを満たし、ｎが偶数である場合であって、角θ1から角θnまでの順のうちで最も中間にある２つの角をθs、θs+1とした場合に、θs≦θs-1≦・・・≦θ1、および、θs+1≦θs+2≦・・・≦θnを満たす。
　この発明に係る回転電機によれば、ロータが高速回転する場合に、キー部に応力が集中することを抑制するとともに、ロータコアにアンバランス変形が発生することを抑制することができる。
この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。 図１のロータを軸方向から視た平面図である。 図２のロータの要部を示す拡大図である。 図２のロータの要部を示す拡大図である。 図４の応力緩和溝の面積およびキー部の面積を示す図である。 第１比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。 図６の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。 第２比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。 図８の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。 図９に示すロータコアに対するバランス溝による影響を示す図である。 第３比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。 図１１の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。 実施の形態１に係る回転電機のロータの要部を示す平面図である。 図１３の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。 第４比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。 図１５の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。 実施の形態１に係る回転電機および第４比較例の回転電機のそれぞれについて、外周ブリッジ部、中央ブリッジ部および磁極間孔のそれぞれに作用する最大応力と、径方向についてのロータコアの最大変位量とを示す表である。 実施の形態１に係る回転電機の変形例を示す平面図である。 実施の形態１に係る回転電機の変形例を示す平面図である。 実施の形態１に係る回転電機の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の要部を示す平面図である。 この発明の実施の形態３に係る回転電機を示す平面図である。 図２２のロータの要部を示す平面図である。 図２３の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。 実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す平面図である。 実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す平面図である。
　実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。実施の形態１に係る回転電機は、ステータ１と、ステータ１に対して、径方向内側に設けられたロータ２とを備えている。この例では、径方向とは、回転電機についての径方向とする。
　ステータ１は、ステータコア１１と、ステータコア１１に設けられたコイル１２とを有している。ステータコア１１は、軸方向について、複数の鋼板が積層されることによって構成されている。この例では、軸方向とは、回転電機についての軸方向とする。
　ロータ２は、シャフト２０１と、シャフト２０１に設けられたロータコア２０２と、ロータコア２０２に埋め込まれた複数の永久磁石２０３とを有している。永久磁石２０３は、軸方向について、複数に分割されている。複数の永久磁石２０３は、周方向に並べられている。この例では、周方向とは、回転電機についての周方向とする。
　図２は、図１のロータ２を軸方向から視た平面図である。ロータコア２０２には、複数の磁石挿入孔２０４が形成されている。図２では、磁石挿入孔２０４の数は、２４個となっている。複数の磁石挿入孔２０４のそれぞれには、永久磁石２０３が挿入されている。磁石挿入孔２０４および永久磁石２０３のそれぞれは、２個で１セットとなっている。
　１セットの磁石挿入孔２０４は、径方向外側に向かうにつれて互いに離れるように、Ｖ字形状に形成されている。したがって、１セットの磁石挿入孔２０４に挿入された一対の永久磁石２０３は、径方向外側に向かうにつれて互いに離れるように、Ｖ字形状に配置されている。
　Ｖ字形状に配置された１セットの永久磁石２０３は、ロータ２の１つの磁極を構成している。１２セットの永久磁石２０３は、周方向に並べられている。したがって、ロータ２は、周方向に並べられた１２個の磁極を有している。ロータコア２０２における周方向に隣り合う磁極の間の部分には、磁極間孔２０５が形成されている。ロータコア２０２に磁極間孔２０５が形成されることによって、ロータコア２０２を軽量化することができ、また、ロータ２が回転する場合に、ロータコア２０２における磁石挿入孔２０４が形成された部分に作用する応力を低減させることができる。
　シャフト２０１の外周面には、径方向内側に窪んだ複数のキー溝２０６が形成されている。この例では、キー溝２０６の数は、２個となっている。一対のキー溝２０６は、シャフト２０１の径方向中心を挟むように配置されている。言い換えれば、一対のキー溝２０６のそれぞれは、径方向に延びた直線上に配置されている。
　ロータコア２０２は、円筒形状に形成されたロータコア本体２０７と、ロータコア本体２０７に設けられ、ロータコア本体２０７から径方向内側に突出した複数のキー部２０８とを有している。キー部２０８の数は、キー溝２０６の数と一致している。一対のキー部２０８は、シャフト２０１の径方向中心を挟むように配置されている。言い換えれば、一対のキー部２０８のそれぞれは、径方向に延びた直線上に配置されている。キー部２０８は、キー溝２０６の挿入されている。キー部２０８がキー溝２０６に挿入されることによって、ロータコア２０２とシャフト２０１との間のトルクが効率よく伝達される。
　図３は、図２のロータ２の要部を示す拡大図である。なお、図３では、シャフトが省略されている。ロータコア本体２０７の内周面であってキー部２０８に対して周方向に隣り合う部分には、径方向外側に窪んだ応力緩和溝２０９が形成されている。応力緩和溝２０９は、キー部２０８に対して周方向両側に配置されている。ロータコア本体２０７の内周面に応力緩和溝２０９が形成されることによって、ロータ２が回転する場合に、キー部２０８の根元部に周方向引張応力が集中して作用することが抑制される。
　応力緩和溝２０９は、第１円弧部２１０と第２円弧部２１１とを有している。第１円弧部２１０の一端部は、キー部２０８の側面に接続されている。第１円弧部２１０の他端部は、第２円弧部２１１の一端部に接続されている。第２円弧部２１１の他端部は、ロータコア本体２０７における第３円弧部２１２に接続されている。第１円弧部２１０および第２円弧部２１１は、互いに滑らかに接続されている。第３円弧部２１２の形状は、ロータコア２０２の径方向中心を中心とした円弧面となっている。
　ロータコア本体２０７の内周面であって、キー部２０８および応力緩和溝２０９に対して周方向に離れた部分には、複数のバランス溝２１３が形成されている。バランス溝２１３は、ロータコア本体２０７の内周面から径方向外側に窪んでいる。ロータコア本体２０７の内周面にバランス溝２１３が形成されることによって、ロータ２が高速回転する場合に、ロータコア本体２０７の形状が円筒形状から他の形状に変化するアンバランス変形がロータコア本体２０７に発生することが抑制される。言い換えれば、ロータコア本体２０７の内周面にバランス溝２１３が形成されることによって、ロータ２が高速回転する場合に、ロータコア本体２０７の形状を円筒形状から他の形状に変化させるアンバランス応力がロータコア本体２０７に作用することが抑制される。バランス溝２１３の形状は、一定の曲率を持つ１つの円弧面となっている。
　次に、ロータコア本体２０７に対するバランス溝２１３の位置について説明する。図４は、図２のロータ２の要部を示す拡大図である。図４では、図２のロータ２の半分のみが示されている。また、図４では、シャフトが省略されている。ロータコア２０２の径方向中心を始点とし、キー部２０８の中心を通り、キー部２０８を二等分する半直線をキー部中心線２０８Ｌとする。図４では、キー部中心線２０８Ｌは、一点鎖線で示されている。
　ロータコア２０２の径方向中心を始点とし、応力緩和溝２０９の最外周部を通る半直線を応力緩和溝中心線２０９Ｌとする。図４では、応力緩和溝中心線２０９Ｌは、一点鎖線で示されている。この例では、応力緩和溝２０９の最外周部とは、応力緩和溝２０９を構成する内周面のうち、ロータコア２０２の径方向中心から最も遠い部分である。
　キー部中心線２０８Ｌと応力緩和溝中心線２０９Ｌとが成す角を分断する半直線をアンバランス中心線３０Ｌとする。図４では、アンバランス中心線３０Ｌが破線で示されている。キー部中心線２０８Ｌとアンバランス中心線３０Ｌとが成す角と、応力緩和溝中心線２０９Ｌとアンバランス中心線３０Ｌとが成す角との比を、Ｐ：Ｑとする。この場合に、下記の式（１）が満たされる。
　　　Ｐ：Ｑ＝応力緩和溝の面積×２：キー部の面積×１／２倍　　　（１）
　言い換えれば、キー部中心線２０８Ｌとアンバランス中心線３０Ｌとが成す角と、応力緩和溝中心線２０９Ｌとアンバランス中心線３０Ｌとが成す角との比は、応力緩和溝２０９の面積の２倍とキー部２０８の面積の１／２倍との比となっている。
　図４では、もう一組のキー部２０８および応力緩和溝２０９に対応したアンバランス中心線３０Ｌも示されている。一対のアンバランス中心線３０Ｌのうちの一方を第１アンバランス中心線３０１Ｌとし、他方を第２アンバランス中心線３０２Ｌとする。
　図５は、図４の応力緩和溝２０９の面積およびキー部２０８の面積を示す図である。応力緩和溝２０９の面積２０９Ｓとは、軸方向に視た場合に、ロータコア本体２０７の内周面を構成する第３円弧部２１２の延長線と応力緩和溝２０９を構成する内周面とによって区切られる領域の面積である。
　キー部２０８の面積２０８Ｓとは、軸方向に視た場合に、ロータコア本体２０７の内周面を構成する第３円弧部２１２の延長線とキー部２０８を構成する側面とによって区切られる領域の面積である。
　図４に示すように、ロータコア２０２の径方向中心を始点とし、バランス溝２１３の最外周部を通る半直線をバランス溝中心線４０Ｌとする。周方向について、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとの間に、４本のバランス溝中心線４０Ｌが配置されている。周方向について第１アンバランス中心線３０１Ｌに近い順に、４本のバランス溝中心線４０Ｌを、第１バランス溝中心線４０１Ｌ、第２バランス溝中心線４０２Ｌ、第３バランス溝中心線４０３Ｌおよび第４バランス溝中心線４０４Ｌとする。図４では、４本のバランス溝中心線４０Ｌは、破線で示されている。
　この例では、バランス溝２１３の最外周部とは、バランス溝２１３を構成する内周面のうち、ロータコア２０２の径方向中心から最も遠い部分である。
　２つのアンバランス中心線３０Ｌおよび４つのバランス溝中心線４０Ｌのうちで周方向に互いに隣り合う半直線が成す角を、第１アンバランス中心線３０１Ｌから第２アンバランス中心線３０２Ｌに向かう順に、θ1～θ5とする。
　言い換えれば、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第１バランス溝中心線４０１Ｌとが成す角をθ1とし、第１バランス溝中心線４０１Ｌと第２バランス溝中心線４０２Ｌとが成す角をθ2とし、第２バランス溝中心線４０２Ｌと第３バランス溝中心線４０３Ｌとが成す角をθ3とする。また、第３バランス溝中心線４０３Ｌと第４バランス溝中心線４０４Ｌとが成す角をθ4とし、第４バランス溝中心線４０４Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとが成す角をθ5とする。この場合に、角θ1から角θ5までは、下記の式（２）および式（３）を満たしている。
　　　θ3≦θ2≦θ1　　　（２）
　　　θ3≦θ4≦θ5　　　（３）
　なお、応力緩和溝２０９およびバランス溝２１３について、それぞれに最外周部が複数点ある場合には、最外周部を複数点の重心位置とする。また、応力緩和溝２０９およびバランス溝２１３について、それぞれに最外周部が円弧形状である場合には、最外周部を円弧の重心位置とする。
　次に、実施の形態１に係る回転電機の動作について説明する。図６は、第１比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。図７は、図６の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。図６では、ロータ２の１／４の部分が示されており、図７では、ロータコア２０２が変形する前のロータコア２０２の形状が原形線として示され、ロータコア２０２が変形した後のロータコア２０２の形状が変形線として示されている。なお、図７では、ロータコア２０２の変形量が２００倍に拡大されている。ロータコア２０２の変形線は、有限要素解析によって算出されている。図６および図７において、ロータコア２０２の径方向中心からキー部２０８に向かう方向に延びた軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向に延びた軸をＹ軸とする。図６および図７では、ロータ２の１／４の部分のみが示されているが、ロータコア２０２の形状は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称の形状である。
　第１比較例の回転電機では、ロータコア２０２は、キー部２０８を有している。一方、第１比較例の回転電機では、ロータコア本体２０７には、応力緩和溝およびバランス溝が形成されていない。
　ロータコア２０２について、Ｘ軸方向の変形量はＹ軸方向の変形量よりも大きくなっている。すなわち、ロータコア２０２は、Ｘ軸方向に長軸が延びた楕円形状となっている。ロータコア２０２の円形状から楕円形状への変形は、ロータコア２０２および永久磁石２０３に発生する遠心力がＸ軸方向およびＹ軸方向に均等に作用するものの、キー部２０８に発生する遠心力がＸ軸方向のみに作用することが原因である。言い換えれば、ロータコア２０２に対してＸ軸方向に作用する応力は、ロータコア２０２、永久磁石２０３およびキー部２０８に発生する遠心力によって構成される。また、ロータコア２０２に対してＹ軸方向に作用する応力は、ロータコア２０２および永久磁石２０３に発生する遠心力によって構成される。
　ロータコア２０２の円形状から楕円形状への変形は、ロータ２の耐久性の低下の問題と、ロータ２の破損回転数の低下の問題とが発生する。
　ここで、ロータ２の耐久性の低下について説明する。図３に示すように、磁石挿入孔２０４の内壁面とロータコア２０２の外周面との間のロータコア２０２の領域を外周ブリッジ部２１４とする。外周ブリッジ部２１４は、薄肉部である。Ｖ字形状に配置された一対の磁石挿入孔２０４のそれぞれの内壁面の間のロータコア２０２の領域を中央ブリッジ部２１５とする。中央ブリッジ部２１５は、薄肉部である。
　ロータ２が高速回転する場合に、ロータコア２０２の変形によって、外周ブリッジ部２１４、中央ブリッジ部２１５および磁極間孔２０５には、他のロータコア２０２の部分よりも大きな応力が作用する。言い換えれば、外周ブリッジ部２１４、中央ブリッジ部２１５および磁極間孔２０５は、応力集中部となる。ロータコア２０２が全領域に渡って均一に変形する場合には、応力集中部に作用する応力も均一となる。しかしながら、比較例１の回転電機のロータ２では、応力集中部に作用する応力が不均一となる。したがって、ロータ２の耐久性が低下する。
　次に、ロータ２の回転数の低下について説明する。回転電機のロータ２は、静的強度および疲労強度を考慮して許容回転数が決定される。回転電機のロータ２は、決定された許容回転数よりも速い回転数で回転しないことが望ましい。しかしながら、電気自動車、ハイブリッド自動車などに用いられる回転電機では、駆動系からの回転の伝達によって、強制的に許容回転数よりも高い回転数でロータ２が回転する場合がある。ロータ２の回転数が許容回転数を超える場合には、ロータコア２０２が径方向外側へ塑性変形する。ロータコア２０２の変形量がロータコア２０２とステータコア１１との間のギャップ幅を超える場合には、ロータコア２０２とステータコア１１とが互いに接触する。これにより、回転電機には、損傷が発生する。回転電機に損傷が発生する場合のロータ２の回転数を破損回転数とする。
　比較例１のロータコア２０２は、ロータ２が高速回転する場合に、円形状から楕円形状に変形する。楕円形状のロータコア２０２の長軸方向の端部は、ステータコア１１に接触し易くなる。したがって、ロータ２の破損回転数が低下する。
　図８は、第２比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。図９は、図８の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。図８では、ロータ２の１／４の部分が示されており、図９では、ロータコア２０２が変形する前のロータコア２０２の形状が原形線として示され、ロータコア２０２が変形した後のロータコア２０２の形状が変形線として示されている。なお、図９では、ロータコア２０２の変形量が２００倍に拡大されている。ロータコア２０２の変形線は、有限要素解析によって算出されている。図８および図９において、ロータコア２０２の径方向中心からキー部２０８に向かう方向に延びた軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向に延びた軸をＹ軸とする。図８および図９では、ロータ２の１／４の部分のみが示されているが、ロータ２の形状は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称の形状である。
　第２比較例の回転電機では、ロータコア２０２は、キー部２０８を有しており、ロータコア本体２０７には、バランス溝２１３が形成されている。一方、第２比較例の回転電機では、ロータコア本体２０７には、応力緩和溝が形成されていない。複数のバランス溝２１３は、ロータ２における複数の磁極と同じ角度の間隔で、キー部２０８を始点として周方向に並べられている。
　第２比較例の回転電機では、ロータコア２０２について、Ｘ軸方向の変形量はＹ軸方向の変形量よりも大きい。すなわち、ロータコア２０２は、Ｘ軸方向に長軸が延びた楕円形状となっている。第１比較例の回転電機と比較して、第２比較例の回転電機では、ロータコア２０２のＸ軸方向の変形量がより大きくなり、ロータコア２０２のＹ軸方向の変形量がより小さくなっている。言い換えれば、第２比較例の回転電機では、第１比較例の回転電機と比較して、ロータコア２０２の円形状から楕円形状への変形量が大きくなっている。
　第２比較例の回転電機では、ロータコア２０２に発生する遠心力と、キー部２０８に発生する遠心力と、バランス溝２１３が形成されたことによるロータコア２０２の周方向剛性の低下とによって、ロータコア２０２は、Ｘ軸方向に変形する。また、第２比較例の回転電機では、ロータ２に発生する遠心力と、バランス溝２１３が形成されたことによるロータコア２０２の周方向剛性の低下とによって、ロータコア２０２は、Ｙ軸方向に変形する。したがって、ロータコア２０２のＸ軸方向の変形量は、ロータコア２０２のＹ軸方向の変形量よりも大きくなる。
　ここで、第２比較例の回転電機におけるバランス溝２１３によるロータコア２０２に対する影響について説明する。図１０は、図９に示すロータコア２０２に対するバランス溝２１３による影響を示す図である。バランス溝２１３によるロータコア２０２に対する影響は、ロータコア２０２の径方向の変形の抑制と、ロータコア２０２の周方向の変形の増加とが挙げられる。
　ロータコア２０２の径方向の変形の抑制について説明する。ロータコア２０２にバランス溝２１３が形成されることによって、ロータコア２０２に発生する遠心力が小さくなる。これにより、ロータコア２０２の径方向の変形が抑制される。ロータコア２０２の径方向の変形の抑制は、ロータコア２０２におけるバランス溝２１３が形成された部分において発生する。したがって、バランス溝中心線４０Ｌに沿った方向のロータコア２０２の変形量は、Ｘ軸方向のロータコア２０２の変形量よりも小さくなる。図１０では、ロータコア２０２に発生する遠心力が小さくなることによって、ロータコア２０２に作用するアンバランス応力がＰ１として示されている。
　ロータコア２０２の周方向の変形の増加について説明する。ロータコア２０２にバランス溝２１３が形成されることによって、バランス溝中心線４０Ｌに沿ったロータコア２０２の断面積Ｓが減少する。これにより、バランス溝中心線４０Ｌに沿ったロータコア２０２の部分における剛性が低下する。その結果、バランス溝中心線４０Ｌが通るロータコア２０２の部分における周方向の変形量が大きくなる。Ｙ軸方向に延びるバランス溝中心線４０Ｌが通るロータコア２０２の部分における周方向の変形量が大きくなることによって、Ｘ軸方向についてのロータコア２０２の変形量が大きくなる。図１０では、ロータコア２０２の剛性が低下することによって、ロータコア２０２に作用するアンバランス応力がＰ２として示されている。
　以上のことから、第２比較例の回転電機のロータコア２０２は、第１比較例の回転電機のロータコア２０２よりも、Ｘ軸方向のへの変形が大きくなり、ロータコア２０２の形状のアンバランスがより悪化する。
　図１１は、第３比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。図１２は、図１１の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。図１１では、ロータ２の１／４の部分が示されており、図１２では、ロータコア２０２が変形する前のロータコア２０２の形状が原形線として示され、ロータコア２０２が変形した後のロータコア２０２の形状が変形線として示されている。なお、図１２では、ロータコア２０２の変形量が２００倍に拡大されている。ロータコア２０２の変形線は、有限要素解析によって算出されている。図１１および図１２において、ロータコア２０２の径方向中心からキー部２０８に向かう方向に延びた軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向に延びた軸をＹ軸とする。図１１および図１２では、ロータ２の１／４の部分のみが示されているが、ロータ２の形状は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称の形状である。
　第３比較例の回転電機では、ロータコア２０２は、キー部２０８を有しており、ロータコア本体２０７には、応力緩和溝２０９が形成されている。一方、第３比較例の回転電機では、ロータコア本体２０７には、バランス溝が形成されていない。
　第３比較例の回転電機では、ロータコア２０２について、Ｙ軸方向の変形量がＸ軸方向のロータ２の変形量よりも大きい。すなわち、ロータコア２０２は、Ｙ軸方向に長軸が延びた楕円形状となっている。
　ここで、第３比較例の回転電機における応力緩和溝２０９によるロータコア２０２に対する影響について説明する。応力緩和溝２０９によるロータコア２０２に対する影響は、バランス溝２１３によるロータコア２０２に対する影響と同様に、ロータコア２０２の径方向の変形の抑制と、ロータコア２０２の周方向の変形の増加とが挙げられる。
　ロータコア２０２の径方向の変形の抑制について説明する。ロータコア２０２に応力緩和溝２０９が形成されることによって、Ｘ軸方向のロータコア２０２の変形量は、Ｙ軸方向のロータコア２０２の変形量よりも小さくなる。Ｙ軸方向のロータコア２０２の変形量がＸ軸方向のロータコア２０２の変形量よりも大きくなることによって、ロータコア２０２は、Ｙ軸方向に長軸が延びた楕円形状となる。
　キー部２０８がロータコア本体２０７に設けられることによるＸ軸方向のロータコア２０２の変形量と、応力緩和溝２０９がロータコア本体２０７に形成されることによるＹ軸方向のロータコア２０２の変形量とが同一となる場合に、ロータコア２０２が円形状となる。すなわち、この場合に、ロータコア２０２には、アンバランス変形が発生しない。
　しかしながら、応力緩和溝２０９は、キー部２０８に作用する応力を低減させるために形成されているので、ロータコア２０２にアンバランス変形が発生しないするように、応力緩和溝２０９の大きさを決定することは難しい。また、応力緩和溝２０９が形成されたロータコア２０２の部分における遠心力の低下と周方向の剛性の低下とによって、ロータコア２０２には、アンバランス変形が発生する。したがって、ロータコア２０２にアンバランス変形が発生しないためには、応力緩和溝２０９の大きさをキー部２０８の大きさの１／２倍程度にする必要がある。その結果、回転電機の設計が難しくなる。
　図１３は、実施の形態１に係る回転電機のロータの要部を示す平面図である。図１４は、図１３の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。図１３では、ロータ２の１／４の部分を示しており、図１４では、ロータコア２０２が変形する前のロータコア２０２の形状が原形線として示され、ロータコア２０２が変形した後のロータコア２０２の形状が変形線として示されている。なお、図１４では、ロータコア２０２の変形量が２００倍に拡大されている。ロータコア２０２の変形線は、有限要素解析によって算出されている。図１３および図１４において、ロータコア２０２の径方向中心からキー部２０８に向かう方向に延びた軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向に延びた軸をＹ軸とする。図１３および図１４では、ロータ２の１／４の部分のみが示されているが、ロータ２の形状は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称の形状である。
　実施の形態１に係る回転電機では、第１比較例、第２比較例および第３比較例のそれぞれの回転電機と比較して、Ｙ軸方向のロータコア２０２の変形量が、Ｘ軸方向のロータコア２０２の変形量に近くなる。したがって、実施の形態１に係る回転電機では、第１比較例、第２比較例および第３比較例のそれぞれの回転電機と比較して、ロータコア２０２の形状が円形状に近くなる。これは、応力緩和溝２０９がロータコア２０２に形成されることによるＹ軸方向へのロータコア２０２の変形が、バランス溝２１３がロータコア２０２に形成されることによって抑制されるからである。その結果、実施の形態１に係る回転電機では、ロータ２の高速回転時にロータコア２０２にアンバランス変形が発生することが抑制される。
　図１５は、第４比較例の回転電機のロータの要部を示す平面図である。図１６は、図１５の回転電機のロータが１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコアの変形を示す図である。図１５では、ロータ２の１／４の部分が示されており、図１６では、ロータコア２０２が変形する前のロータコア２０２の形状が原形線として示され、ロータコア２０２が変形した後のロータコア２０２の形状が変形線として示されている。なお、図１６では、ロータコア２０２の変形量が２００倍に拡大されている。ロータコア２０２の変形線は、有限要素解析によって算出されている。図１５および図１６において、ロータコア２０２の径方向中心からキー部２０８に向かう方向に延びた軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向に延びた軸をＹ軸とする。図１５および図１６では、ロータ２の１／４の部分のみが示されているが、ロータ２の形状は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称の形状である。
　第４比較例の回転電機では、ロータコア２０２は、キー部２０８を有しており、ロータコア本体２０７には、応力緩和溝２０９およびバランス溝２１３が形成されている。なお、第４比較例の回転電機では、実施の形態１に係る回転電機と異なり、複数のバランス溝２１３は、ロータ２における複数の磁極と同じ角度の間隔で、キー部２０８を始点として周方向に並べられている。
　第４比較例の回転電機では、第１比較例、第２比較例および第３比較例のそれぞれの回転電機と比較して、Ｙ軸方向のロータコア２０２の変形量およびＸ軸方向のロータコア２０２の変形量が互いに近くなり、ロータコア２０２の形状が円形状に近くなる。
　ここで、実施の形態１に係る回転電機および第４比較例の回転電機のそれぞれのロータコア２０２に作用する応力および発生する変形について説明する。図１７は、実施の形態１に係る回転電機および第４比較例の回転電機のそれぞれについて、外周ブリッジ部２１４、中央ブリッジ部２１５および磁極間孔２０５のそれぞれに作用する最大応力と、径方向についてのロータコア２０２の最大変位量とを示す表である。
　図１７に示すように、外周ブリッジ部２１４、中央ブリッジ部２１５および磁極間孔２０５のそれぞれに作用する最大応力、および、径方向についてのロータコア２０２の最大変位量は、実施の形態１に係る回転電機の方が、第４比較例の回転電機よりも小さくなる。したがって、実施の形態１に係る回転電機のロータ２は、第４比較例の回転電機のロータ２よりも耐久性が高くなる。これは、第４比較例の回転電機では、実施の形態１の回転電機と比較して、応力緩和溝２０９およびバランス溝２１３が互いに近くに配置されていることが原因である。第４比較例の回転電機において、応力緩和溝２０９の近くに配置されたバランス溝２１３によって、ロータコア２０２は、Ｙ軸方向についての変形が大きくなる。したがって、キー部２０８および応力緩和溝２０９の両方を考慮して、バランス溝２１３の最適な位置に配置する必要がある。
　図１３に示すように、キー部２０８がロータコア本体２０７に設けられ、ロータコア本体２０７に応力緩和溝２０９が形成されることによるロータコア２０２に発生するアンバランス変形の原因は、次の３つである。１つ目は、キー部２０８がロータコア本体２０７に設けられたことによるロータコア２０２の遠心力の増加である。２つ目は、応力緩和溝２０９がロータコア本体２０７に形成されたことによるロータコア２０２の遠心力の減少である。３つ目は、応力緩和溝２０９がロータコア本体２０７に形成されたことによるロータコア２０２の周方向の剛性の低下である。
　キー部２０８がロータコア本体２０７に設けられたことによるロータコア２０２の遠心力の増加は、ロータコア２０２の形状をＸ軸方向に長軸が延びた楕円形状にする。応力緩和溝２０９がロータコア本体２０７に形成されたことによるロータコア２０２の遠心力の減少は、ロータコア２０２の形状をＹ軸方向に長軸が延びた楕円形状にする。応力緩和溝２０９がロータコア本体２０７に形成されたことによるロータコア２０２の周方向の剛性の低下は、ロータコア２０２の形状をＹ軸方向に長軸が延びた楕円形状にする。
　すなわち、ロータコア２０２にアンバランス変形を発生させる３つの影響を考慮すると、アンバランス中心線３０Ｌの位置は、図４に示す位置となる。
　アンバランス中心線３０Ｌを始点として周方向に等間隔に複数のバランス溝中心線４０Ｌが配置された場合における応力緩和溝２０９に最も近くにあるバランス溝２１３と応力緩和溝２０９との間の距離を第１距離とする。第１距離よりもバランス溝２１３と応力緩和溝２０９との間の距離が小さい場合には、ロータコア２０２の周方向の剛性が低下する。したがって、実施の形態１に係る回転電機では、第１距離以上にバランス溝２１３と応力緩和溝２０９との間の距離が大きくなっている。
　互いに隣り合うバランス溝２１３の間隔は、応力緩和溝２０９から離れるにつれて小さくすること、または、等間隔とすることが考えられる。すなわち、上記の式（２）および式（３）が満たされることが考えられる。これにより、応力緩和溝２０９が形成されたロータコア本体２０７の部分における周方向の剛性の低下が抑制される。
　以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る回転電機では、ロータコア２０２は、ロータコア本体２０７と、複数のキー部２０８を含んでいる。ロータコア本体２０７には、応力緩和溝２０９および複数のバランス溝２１３が形成されている。θ3≦θ2≦θ1、および、θ3≦θ4≦θ5が満たされている。これにより、ロータ２が高速回転する場合に、キー部２０８に応力が集中することを抑制するとともに、ロータコア２０２にアンバランス変形が発生することを抑制することができる。
　なお、実施の形態１では、周方向について、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとの間に、４本のバランス溝中心線４０Ｌが配置されている構成について説明した。しかしながら、周方向について、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとの間に、その他の本数のバランス溝中心線４０Ｌが配置された構成であってもよい。バランス溝中心線４０Ｌの本数が偶数である場合には、角θ1から角θnまでのｎ個の角の数が３以上の奇数となる。角θ1から角θnまでのｎ個の角の数が３以上の奇数である場合には、角θ1から角θnまでの順で最も中間にある角をθsとした場合に、θs≦θs-1≦・・・≦θ1、および、θs≦θs+1≦・・・≦θnを満たせばよい。角θ1から角θnまでのｎ個の角の数が３以上の奇数である場合には、θsにおけるｓは、ｓ＝（ｎ＋１）／２が満たされる。
　また、実施の形態１では、複数のバランス溝中心線４０Ｌとロータ２における各磁極との関係について説明していないが、複数のバランス溝中心線４０Ｌがロータ２における磁極中心部を通るようにバランス溝２１３が配置されてもよい。また、複数のバランス溝中心線４０Ｌがロータ２における磁極間部を通るようにバランス溝２１３が配置されてもよい。これにより、ロータ２における複数の磁極の磁気特性が不均一となることを最小限に抑制することができる。
　また、実施の形態１では、複数のバランス溝２１３のそれぞれの形状が互いに同一である構成について説明した。しかしながら、複数のバランス溝２１３のそれぞれの形状を別々に変更することによって、ロータコア本体２０７のそれぞれの部分ごとの剛性低下量と、ロータコア本体２０７のそれぞれの部分ごとに発生する遠心力とを調整してもよい。なお、バランス溝２１３の最外周部には、周方向の引張応力が集中する。したがって、バランス溝２１３自体の耐久性を考慮して、全てのバランス溝２１３の形状を同じにすることが望ましい。
　また、実施の形態１では、バランス溝２１３の最外周部の円弧の径の大きさについて説明していないが、バランス溝２１３の最外周部の円弧の径が大きくなるにつれて、バランス溝２１３の最外周部に作用する応力がより緩和される。バランス溝２１３の最外周部の円弧は、具体的には、ロータコア２０２の内径の１／１０～１／２倍の径の円弧にすることが望ましい。
　また、実施の形態１では、バランス溝２１３の形状は、１個の円弧から構成された形状となっている。しかしながら、バランス溝２１３の形状は、その他の形状であってもよい。例えば、バランス溝２１３の周方向両端の部分が径の小さい円弧または直線から構成されてもよい。これにより、シャフト２０１とロータコア２０２との間の接触面積を大きくすることができる。シャフト２０１とロータコア２０２との間の接触面積が大きくなることによって、シャフト２０１に対するロータコア２０２の位置を安定させることができる。
　また、実施の形態１では、複数のバランス溝２１３が形成されたロータコア本体２０７の構成について説明した。しかしながら、１つのバランス溝２１３が形成されたロータコア本体２０７の構成であってもよい。なお、バランス溝２１３がキー部中心線２０８Ｌに対して直交する直線上に１つだけ配置された構成も考えられるが、この場合には、下記の２つの欠点が考えられる。１つ目の欠点は、１つのバランス溝２１３によって、ロータコア２０２の楕円形状への変形が抑制されるが、ロータコア２０２には矩形変形が発生する。したがって、ロータコア２０２にはアンバランス応力が作用する。２つ目の欠点は、バランス溝２１３の最外周部には、周方向引張応力が集中する。したがって、１つのバランス溝２１３では、ロータコア２０２に形成される切欠き量が大きくなる。これにより、ロータコア２０２に作用する応力が大きくなる。また、ロータコア２０２の径方向内側部分は、リラクタンス磁束の経路となる。したがって、ロータコア２０２に形成される切欠き量が大きくなることによって、回転電機の最大トルクが低下する。したがって、ロータコア本体２０７には、複数のバランス溝２１３が形成されることが望ましい。
　また、実施の形態１では、キー部２０８を通り径方向の延びる直線が、ロータ２における互いに隣り合う磁極の間を通る構成について説明した。しかしながら、図１８に示すように、キー部２０８を通り径方向に延びる直線が、ロータ２における互いに隣り合う磁極の中心を通る構成であってもよい。言い換えれば、キー部中心線２０８Ｌが、ロータ２における互いに隣り合う磁極の中心を通る構成であってもよい。
　また、実施の形態１では、２個のキー部２０８を備えたロータコア２０２の構成について説明した。しかしながら、３個以上のキー部２０８を備えたロータコア２０２の構成であってもよい。図１９には、３個のキー部２０８を備えたロータコア２０２が示されている。３個のキー部２０８をロータコア２０２が備える場合には、３個のキー部２０８は、周方向について等間隔に並べられる。
　また、実施の形態１では、複数のキー部２０８が周方向に等間隔に並べられたロータコア２０２の構成について説明した。しかしながら、複数のキー部２０８が不等ピッチで並べられたロータコア２０２の構成であってもよい。図２０には、２個のキー部２０８が不等ピッチで並べられたロータコア２０２が示されている。図２０では、２個のキー部２０８のうちの１つのキー部２０８を通り径方向に延びる半直線と、磁極を通り径方向の延びる半直線とが、α度だけ周方向にずれている。言い換えれば、２個のキー部２０８のうちの１つのキー部２０８は、周方向について、磁極に対してα度だけずれて配置されている。
　また、実施の形態１では、ロータコア２０２に永久磁石２０３が埋め込まれた回転電機の構成について説明した。しかしながら、永久磁石を備えず、リラクタンストルクのみを利用するロータ、ロータコア２０２の面外方向に導体のバーを貫通させた誘導型のロータなどを備えた回転電機の構成であってもよい。
　実施の形態２．
　図２１は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の要部を示す平面図である。実施の形態２に係る回転電機では、実施の形態１に係る回転電機と比較して、ロータコア２０２の内周面と磁石挿入孔２０４および磁極間孔２０５との間の寸法が大きくなっている。言い換えれば、実施の形態２に係る回転電機では、実施の形態１に係る回転電機と比較して、ロータコア２０２における磁石挿入孔２０４および磁極間孔２０５よりも径方向内側の部分における周方向に垂直な断面積が大きくなっている。これにより、ロータ２は、より高い回転数で回転可能となる。
　また、実施の形態２に係る回転電機では、応力緩和溝２０９の径および応力緩和溝２０９の面積が、実施の形態１に係る回転電機と比較して、より大きくなっている。これにより、ロータ２が高速回転する場合に、キー部２０８に作用する応力が低減する。
　また、実施の形態２に係る回転電機では、周方向について第１アンバランス中心線３０１Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとの間に３本のバランス溝中心線４０Ｌが配置されている。
　また、実施の形態２に係る回転電機では、実施の形態１に係る回転電機と比較して、ロータコア本体２０７の内周面がロータコア２０２の径方向中心の近くに配置されている。したがって、実施の形態２に係る回転電機では、キー部２０８を始点として、ロータ２における複数の磁極と同じ角度の間隔で、周方向についてバランス溝２１３を配置することができない。
　２つのアンバランス中心線３０Ｌおよび３つのバランス溝中心線４０Ｌのうちで周方向に互いに隣り合う半直線が成す角を、第１アンバランス中心線３０１Ｌから第２アンバランス中心線３０２Ｌに向かう順に、θ1～θ4とする。
　言い換えれば、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第１バランス溝中心線４０１Ｌとが成す角をθ1とし、第１バランス溝中心線４０１Ｌと第２バランス溝中心線４０２Ｌとが成す角をθ2とする。また、第２バランス溝中心線４０２Ｌと第３バランス溝中心線４０３Ｌとが成す角をθ3とし、第３バランス溝中心線４０３Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとが成す角をθ4とする。この場合に、角θ1から角θ4までは、下記の式（４）および式（５）を満たしている。
　　　θ2≦θ1　　　（４）
　　　θ3≦θ4　　　（５）
　その他の構成は、実施の形態１と同様である。
　以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る回転電機では、ロータコア２０２は、ロータコア本体２０７と、複数のキー部２０８を含んでいる。ロータコア本体２０７には、応力緩和溝２０９および複数のバランス溝２１３が形成されている。θ2≦θ1、および、θ3≦θ4が満たされている。これにより、実施の形態１と同様に、ロータ２が高速回転する場合に、キー部２０８に応力が集中することを抑制するとともに、ロータコア２０２にアンバランス変形が発生することを抑制することができる。
　なお、実施の形態２では、周方向について、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとの間に、３本のバランス溝中心線４０Ｌが配置されている構成について説明した。しかしながら、周方向について、第１アンバランス中心線３０１Ｌと第２アンバランス中心線３０２Ｌとの間に、その他の本数のバランス溝中心線４０Ｌが配置された構成であってもよい。バランス溝中心線４０Ｌの本数が奇数である場合には、角θ1から角θnまでのｎ個の角の数が偶数となる。角θ1から角θnまでのｎ個の角の数が偶数である場合には、角θ1から角θnまでの順で最も中間にある２つの角をθs、θs+1とした場合に、θs≦θs-1≦・・・≦θ1、および、θs+1≦θs+2≦・・・≦θnを満たせばよい。角θ1から角θnまでのｎ個の角の数が偶数である場合には、θsにおけるｓは、ｓ＝ｎ／２が満たされる。
　実施の形態３．
　図２２は、この発明の実施の形態３に係る回転電機を示す平面図である。実施の形態２に係る回転電機では、ロータコア本体２０７の外周面には、径方向内側に延びた複数のスリット２１６が形成されている。複数のスリット２１６の数は、１２個となっている。スリット２１６は、Ｖ字形状に配置された一対の磁石挿入孔２０４の間を通り径方向に延びる直線上に配置されている。
　図２３は、図２２のロータ２の要部を示す平面図である。図２４は、図２３の回転電機のロータ２が１３０００ｒｐｍで回転した場合のロータコア２０２の変形を示す図である。図２３では、ロータ２の１／４の部分が示されており、図２４では、ロータコア２０２が変形する前のロータコア２０２の形状が原形線として示され、ロータコア２０２が変形した後のロータコア２０２の形状が変形線として示されている。なお、図２４では、ロータコア２０２の変形量が２００倍に拡大されている。ロータコア２０２の変形線は、有限要素解析によって算出されている。図２３および図２４において、ロータコア２０２の径方向中心からキー部２０８に向かう方向に延びた軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向に延びた軸をＹ軸とする。図２３および図２４では、ロータ２の１／４の部分のみが示されているが、ロータ２の形状は、Ｘ軸およびＹ軸に対して対称の形状である。
　ロータ２に遠心力が発生する場合に、ロータコア２０２の外周ブリッジ部２１４には、次に示す２つのメカニズムによって、応力が作用する。１つ目のメカニズムとしては、ロータコア２０２に遠心力が発生して、ロータコア２０２全体が径方向に膨らみ、ロータコア２０２の外周面における周方向の寸法が増大する。これにより、外周ブリッジ部２１４には、周方向引張応力が作用する。２つ目のメカニズムとしては、Ｖ字形状に配置された一対の永久磁石２０３によって囲まれたロータコア２０２の部分である外周コア部２１７が遠心力によって径方向外側に迫り出す。これにより、外周ブリッジ部２１４には、曲げ応力が作用する。
　実施の形態３では、ロータコア２０２の外周面にスリット２１６が形成されている。これにより、ロータコア２０２の外周面における周方向引張応力の伝達が抑制される。したがって、ロータコア２０２が遠心力を受けた場合であっても、ロータコア２０２の外周面において周方向の寸法が増大することが抑制される。その結果、外周ブリッジ部２１４に周方向引張応力が発生することが抑制される。スリット２１６の径方向についての長さをより大きくすることによって、ロータコア２０２の外周面における周方向の寸法の増大がより抑制される。その結果、外周ブリッジ部２１４に周方向引張応力が発生することをより抑制することができる。その他の構成は、実施の形態１または実施の形態２と同様である。
　スリット２１６の径方向についての長さをより大きくすることによって、スリット２１６の内周側端部には、集中した応力が作用する。これは、図２４に示すように、スリット２１６における径方向外側部分の幅が広がるように、分割された２つの外周コア部２１７が径方向外側に迫り出して、スリット２１６の径方向内側端部と磁石挿入孔２０４とを隔てるロータコア本体２０７の部分が径方向に引っ張られることが原因である。スリット２１６が形成されたロータコア２０２では、アンバランス変形が生じやすく、また、スリット２１６の内周側端部に作用する応力のアンバランスも生じやすい。
　アンバランス変形が生じやすい理由は、スリット２１６によってロータコア２０２の外周部が一様につながっていないことによって、ロータコア２０２の外周部の変形を許容しやすいためである。スリット２１６が形成されたロータコア２０２では、スリット２１６において外周側に近づくほどスリット幅が広がるように変形するが、アンバランス変形が生じ楕円変形となる場合はスリット２１６の開く幅が各スリット２１６において不均一となるように変形する。これに加えて、１つの極の中で見ても、スリット２１６によって周方向に分断された左右２つの外周コア部２１７の変形が不均一となる。
　応力のアンバランスが生じやすくなる理由は、次の２つである。１つ目は、アンバランス変形の発生によりスリット２１６の開く幅が不均一となった場合に、大きく開いたスリット２１６の内周側端部には先端を割こうとするような局所的な引張応力が作用するためである。２つ目は、外周ブリッジ部２１４はそれを構成するブリッジの長さで一様に応力を受け持つことができるが、スリット２１６の内周側端部は端部を構成する円弧で応力を受け持つため外周ブリッジ部２１４よりも局所的に応力集中が生じるためである。
　実施の形態３では、外周部にスリット２１６が形成されアンバランス変形の生じやすいロータコア２０２においてもアンバランス変形を抑制することができる。さらに、アンバランス変形に起因したスリット２１６の内周側端部に発生する応力のアンバランスも抑制することができる。これにより、実施の形態１と同様に、ロータ２が高速回転する場合に、キー部２０８に応力が集中することを抑制するとともに、ロータコア２０２にアンバランス変形が発生することを抑制することができる。
　以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る回転電機では、実施の形態１および実施の形態２の回転電機に対して、ロータコア２０２の外周面に径方向内側に延びたスリット２１６を形成することを特徴とする。これにより、外周ブリッジ部２１４に作用する応力を低減させつつ、スリット２１６の内周側端部に発生する応力のアンバランスを抑制できる。したがって、実施の形態１および実施の形態２の回転電機よりも耐久性に優れた回転電機を提供できる。
　なお、実施の形態３では、スリット２１６の幅寸法が、径方向の位置に関わらず一定となっている構成について説明した。しかしながら、スリット２１６の幅方向寸法が、径方向の位置に応じて変化する構成であってもよい。図２５は、実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す平面図である。図２５では、スリット２１６は、ロータコア本体２０７の外周面から径方向内側に延びる延伸部２１８と、延伸部２１８の径方向内側に設けられ、延伸部２１８の幅方向寸法よりも幅方向寸法が大きい空隙部２１９とを有している。スリット２１６が延伸部２１８と空隙部２１９とを有することによって、スリット２１６の径方向内側端部に作用する応力を低減させることができる。その結果、図２５に示すスリット２１６は、図２３に示すスリット２１６と比較して、径方向の長さをより大きくすることができる。その結果、図２５に示す回転電機では、外周ブリッジ部２１４に作用する応力を、図２３に示す外周ブリッジ部に作用する応力を比較して、より低減させることができる。
　また、実施の形態３では、スリット２１６が、Ｖ字形状に配置された一対の磁石挿入孔２０４の間を通り径方向に延びる直線上に配置された構成について説明した。しかしながら、スリット２１６がロータ２における互いに隣り合う磁極の間を通り径方向に延びる直線上に配置された構成であってもよい。図２６は、実施の形態３に係る回転電機の変形例を示す平面図である。図２６では、ロータコア本体２０７には、磁極間孔２０５が形成されていない。図２６では、スリット２１６は、ロータコア本体２０７の外周面から径方向内側に延びる延伸部２１８と、延伸部２１８の径方向内側に設けられ、延伸部２１８の幅方向寸法よりも幅方向寸法が大きい空隙部２１９とを有している。図２６に示す回転電機では、外周ブリッジ部２１４に作用する応力を、図２５に示す外周ブリッジ部２１４に作用する応力と同様に、図２３に示す外周ブリッジ部２１４に作用する応力を比較して、より低減させることができる。
　また、実施の形態３では、スリット２１６が径方向に延びた直線上に配置された構成について説明したが、スリット２１６が径方向に対して傾いた直線上に配置された構成であっても、実施の形態３の効果を得ることができる。
　１　ステータ、２　ロータ、１１　ステータコア、１２　コイル、２０１　シャフト、２０２　ロータコア、２０３　永久磁石、２０４　磁石挿入孔、２０５　磁極間孔、２０６　キー溝、２０７　ロータコア本体、２０８　キー部、２０９　応力緩和溝、２１０　第１円弧部、２１１　第２円弧部、２１２　第３円弧部、２１３　バランス溝、２１４　外周ブリッジ部、２１５　中央ブリッジ部、２１６　スリット、２１７　外周コア部、２１８　延伸部、２１９　空隙部。

Claims (4)

  1. 　ステータと、
    　前記ステータに対して径方向内側に設けられたロータと
    　を備え、
    　前記ロータは、ロータコアを有し、
    　前記ロータコアは、
    　　ロータコア本体と、
    　　前記ロータコア本体から前記径方向内側に突出する複数のキー部と
    　を含み、
    　前記ロータコア本体の内周面であって前記キー部に対して周方向に隣り合う部分には、径方向外側に窪んだ応力緩和溝が形成され、
    　前記ロータコア本体の内周面であって前記応力緩和溝に対して前記周方向に離れた部分には、径方向外側に窪んだ複数のバランス溝が前記周方向に並んで形成され、
    　前記ロータコアの径方向中心を始点として前記キー部の中心を通るキー部中心線と、前記径方向中心を始点として前記応力緩和溝の最外周部を通る応力緩和溝中心線とが成す角を分断する半直線をアンバランス中心線とし、
    　前記径方向中心を始点として前記バランス溝の最外周部を通る半直線をバランス溝中心線とし、
    　前記キー部中心線と前記アンバランス中心線とが成す角と、前記応力緩和溝中心線と前記アンバランス中心線とが成す角との比は、前記応力緩和溝の面積の２倍と前記キー部の面積の１／２倍との比となっており、
    　前記周方向に互いに隣り合う２つの前記アンバランス中心線の間に複数の前記バランス溝中心線が前記周方向に並んで配置されており、
    　２つの前記アンバランス中心線および２つの前記アンバランス中心線の間に配置された複数の前記バランス溝中心線のうちで前記周方向に互いに隣り合う一対の半直線が成すｎ個の角を、２つの前記アンバランス中心線のうちの一方に対して前記周方向に近い順に、θ1からθnまでとし、
    　前記ｎが奇数である場合であって、角θ1から角θnまでの順のうちで最も中間にある角をθsとした場合に、
    　　　θs≦θs-1≦・・・≦θ1、および、θs≦θs+1≦・・・≦θn
    　を満たし、
    　前記ｎが偶数である場合であって、角θ1から角θnまでの順のうちで最も中間にある２つの角をθs、θs+1とした場合に、
    　　　θs≦θs-1≦・・・≦θ1、および、θs+1≦θs+2≦・・・≦θn
    　を満たす回転電機。
  2. 　前記バランス溝中心線は、前記ロータの磁極中心部または磁極間部を通る請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記ロータは、前記ロータコアに埋め込まれた複数の永久磁石を有している請求項１または請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記ロータコア本体の外周面には、前記径方向内側に延びたスリットが形成されている請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の回転電機。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014045630A (ja) * 2012-08-29 2014-03-13 Honda Motor Co Ltd 回転電機
US20170264153A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-14 Ford Global Technologies, Llc Electric Machine Rotor
JP2018042371A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 株式会社ミツバ ブラシレスモータ
JP2019057987A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ロータおよびロータの製造方法
WO2019123952A1 (ja) * 2017-12-18 2019-06-27 日本電産株式会社 ロータおよびモータ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017070148A (ja) 2015-10-01 2017-04-06 トヨタ自動車株式会社 回転電機ロータ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014045630A (ja) * 2012-08-29 2014-03-13 Honda Motor Co Ltd 回転電機
US20170264153A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-14 Ford Global Technologies, Llc Electric Machine Rotor
JP2018042371A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 株式会社ミツバ ブラシレスモータ
JP2019057987A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ロータおよびロータの製造方法
WO2019123952A1 (ja) * 2017-12-18 2019-06-27 日本電産株式会社 ロータおよびモータ

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