JP2019075930A - Rotor for rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

【課題】回転電機のロータにおいて、ロータコアとエンドプレートの線膨張係数の差に基づく応力がブリッジ部に生じた場合に、その応力を緩和することである。【解決手段】回転電機のロータ10は、磁極を形成する永久磁石40が挿入された磁石挿入孔30が周方向に沿って配置された磁性体のロータコア12と、ロータコア12の軸方向端部に固定して設けられた非磁性体のエンドプレート14,15とを備える。ロータコア12は、磁極のそれぞれにおいて、磁極中心線に対し線対称に配置され、磁極中心線に対し互いに近接してブリッジ部を形成する一対の磁石挿入孔を有する。エンドプレート14,15は、ロータコア12におけるブリッジ部の近傍で、かつ、磁石挿入孔と重複しない位置に設けられた応力緩和用穴であるスリット50を含む。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To relieve a stress based on a difference in linear expansion coefficient between a rotor core and an end plate in a bridge portion in a rotor of a rotary electric machine. SOLUTION: A rotor 10 of a rotary electric machine has a magnetic rotor core 12 in which a magnet insertion hole 30 into which a permanent magnet 40 forming a magnetic pole is inserted is arranged along the circumferential direction, and an axial end portion of the rotor core 12. It includes fixed non-magnetic end plates 14 and 15. The rotor core 12 has a pair of magnet insertion holes that are arranged line-symmetrically with respect to the magnetic pole center line at each of the magnetic poles and form a bridge portion in close proximity to the magnetic pole center line. The end plates 14 and 15 include a slit 50 which is a stress relaxation hole provided in the vicinity of the bridge portion in the rotor core 12 and at a position not overlapping with the magnet insertion hole. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本開示は、回転電機のロータに係り、特に、埋込磁石型の回転電機のロータに関する。   The present disclosure relates to a rotor of a rotating electrical machine, and more particularly to a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine.

埋込磁石型(Interior Permanent Magnet:IPM)回転電機のロータコアは、永久磁石を配置するための磁石挿入孔が設けられた磁性体薄板を複数枚積層した積層体を形成し、各磁石挿入孔に永久磁石が挿入されて埋め込まれる。矩形断面の永久磁石の場合、磁石挿入孔は、永久磁石より大きめの矩形孔とされるが、矩形孔の両端部を延ばして隣接する磁石挿入孔の間の磁路を狭くしてブリッジ部を形成し、隣接する永久磁石間での磁束の漏れを抑制することが行われる。   The rotor core of the interior permanent magnet (IPM) rotary electric machine forms a laminated body in which a plurality of magnetic thin plates provided with magnet insertion holes for arranging permanent magnets are laminated, and each magnet insertion hole Permanent magnets are inserted and embedded. In the case of a permanent magnet having a rectangular cross section, the magnet insertion hole is a rectangular hole larger than the permanent magnet, but both ends of the rectangular hole are extended to narrow the magnetic path between adjacent magnet insertion holes. Formation and suppression of magnetic flux leakage between adjacent permanent magnets are performed.

また、ロータが回転する場合に磁石挿入孔から永久磁石が飛び出さないように、ロータコアの軸方向両側に非磁性体のエンドプレートが設けられる。ロータコアが磁性体薄板の積層体の場合には、エンドプレートは積層薄板を軸方向に押さえる機能も有する。   Further, nonmagnetic end plates are provided on both sides in the axial direction of the rotor core so that the permanent magnet does not protrude from the magnet insertion hole when the rotor rotates. When the rotor core is a laminate of thin magnetic sheets, the end plate also has a function of pressing the thin laminate in the axial direction.

特許文献1には、IPM回転電機のロータとして、永久磁石とロータコアとを固定するエンドプレートがロータコアの端部に配置され、エンドプレートは、その外郭で屈曲する爪部を有し、その爪部がロータコアの側面の一部を押える構成が開示されている。   In Patent Document 1, as a rotor of an IPM electric rotating machine, an end plate for fixing a permanent magnet and a rotor core is disposed at an end of the rotor core, and the end plate has a claw portion bent at its outer shell, and the claw portion Discloses a configuration in which a portion of the side surface of the rotor core is pressed.

特開2011−004529号公報JP, 2011-004529, A

ロータコアは磁性体で、エンドプレートは非磁性体であるので、互いに材料が異なり、線膨張係数が異なる。ロータコアとエンドプレートとが複数の接合部において互いに固定されていると、温度環境が変化した場合、線膨張係数の差によって、ロータコアとエンドプレートの一方が相対的に伸長し、他方が相対的に縮小する。ロータコアが接合部の間で伸長または縮小すると、ロータコアの磁性体部分が最も細い箇所であるブリッジ部において他の箇所に比べて大きな応力が生じる。ブリッジ部に過大な応力が発生すると、回転電機のトルク特性に影響を与え、場合によってはロータの破損につながる恐れがある。そこで、線膨張係数の差に基づく応力がブリッジ部に生じた場合に、その応力を緩和できる回転電機のロータが要望される。   The rotor core is a magnetic body, and the end plates are nonmagnetic, so the materials are different from each other, and the linear expansion coefficients are different. When the rotor core and the end plate are fixed to each other at a plurality of junctions, when the temperature environment changes, the difference between the linear expansion coefficients causes one of the rotor core and the end plate to relatively extend, and the other relatively. to shrink. When the rotor core expands or contracts between the joints, a larger stress is generated in the bridge portion where the magnetic portion of the rotor core is the narrowest than other portions. If excessive stress is generated in the bridge portion, it may affect the torque characteristics of the rotating electrical machine and possibly lead to breakage of the rotor. Then, when the stress based on the difference of a linear expansion coefficient arises in a bridge part, the rotor of the rotation electrical machinery which can relieve the stress is demanded.

本開示に係る回転電機のロータは、磁極を形成する永久磁石が挿入された磁石挿入孔が周方向に沿って配置された磁性体のロータコアと、ロータコアの軸方向端部に固定して設けられた非磁性体のエンドプレートと、を備え、ロータコアは、磁極のそれぞれにおいて、磁極中心線に対し線対称に配置され、磁極中心線に対し互いに近接してブリッジ部を形成する一対の磁石挿入孔を有し、エンドプレートは、軸方向視において、ロータコアにおけるブリッジ部の近傍で、かつ、磁石挿入孔と重複しない位置に設けられた応力緩和用穴を含む。   A rotor of a rotating electrical machine according to the present disclosure is provided fixed to an axial end portion of a rotor core of a magnetic body in which magnet insertion holes into which permanent magnets forming magnetic poles are inserted are arranged along the circumferential direction. And a nonmagnetic end plate, wherein the rotor core is disposed in line symmetry with respect to the pole centerline at each of the magnetic poles, and a pair of magnet insertion holes forming bridge portions close to each other with respect to the pole centerline The end plate includes a stress relief hole provided in the vicinity of the bridge portion in the rotor core and in a position not overlapping the magnet insertion hole in the axial direction.

上記構成によれば、エンドプレートは、軸方向視において、ロータコアにおけるブリッジ部に対応する箇所の近傍に応力緩和用穴を含む。これによって、ロータの温度環境が変化した場合に線膨張係数の差によってエンドプレートに生じる伸長または縮小の変形について、軸方向視においてロータコアのブリッジ部の近傍の部分の変形を吸収できる。これに対応して、ロータコアのブリッジ部近傍の変形が抑制され、ブリッジ部に生じる応力を抑制できる。また、応力緩和用穴は、軸方向視において、ロータコアの磁石挿入孔と重複しない位置に設けられるので、永久磁石の飛び出し防止のエンドプレートの機能を損なうことがない。   According to the above configuration, the end plate includes the stress relieving hole in the vicinity of the portion corresponding to the bridge portion in the rotor core in the axial direction. As a result, with respect to the extension or reduction deformation that occurs in the end plate due to the difference in linear expansion coefficient when the temperature environment of the rotor changes, the deformation in the vicinity of the bridge portion of the rotor core can be absorbed in axial view. Corresponding to this, the deformation in the vicinity of the bridge portion of the rotor core is suppressed, and the stress generated in the bridge portion can be suppressed. Further, since the stress relieving holes are provided at positions not overlapping with the magnet insertion holes of the rotor core in the axial direction view, the function of the end plate for preventing the projection of the permanent magnet is not impaired.

上記構成の回転電機のロータによれば、線膨張係数の差に基づく応力がブリッジ部に生じた場合に、その応力を緩和できる。   According to the rotor of the rotating electrical machine having the above configuration, when a stress based on the difference in linear expansion coefficient is generated in the bridge portion, the stress can be relieved.

実施の形態に係る回転電機のロータについて、エンドプレートの一部を破断して示す斜視図である。It is a perspective view which fractures and shows a part of end plate about a rotor of rotation electrical machinery concerning an embodiment. 図1のロータコアの上面図である。It is a top view of the rotor core of FIG. ロータコアとエンドプレートについて、図2のA部に対応する部分を抜き出して示す図である。図3(a)は、ロータコアのA部を示す図で、(b)は、A部に対応するエンドプレートの部分を示す図である。It is a figure which extracts and shows the part corresponding to A section of Drawing 2 about a rotor core and an end plate. Fig.3 (a) is a figure which shows the A part of a rotor core, (b) is a figure which shows the part of the end plate corresponding to A part. 図3を軸方向視で重ねて示す図である。It is a figure which piles up FIG. 3 by an axial view, and shows it. 図4に対応する図を用いて、他のエンドプレートの例を示す図である。It is a figure which shows the example of another end plate using the figure corresponding to FIG.

以下に図面を用いて本実施の形態につき詳細に説明する。以下では、ロータコアとして磁性体薄板の積層体を述べるが、これは説明のための例示であって、永久磁石を埋め込み、ブリッジ部が形成できる磁性体であれば、一体型のロータコアであってもよい。また、以下では、エンドプレートとして非磁性のステンレススチール(SUS)を述べるが、これは説明のための例示であって、ロータコアと線膨張係数の異なる非磁性材料を用いるものであれば、本開示の発明が適用される。例えば、アルミニウム、銅等の非磁性金属材料のエンドプレート、あるいは、適当な強度を有する樹脂材料のエンドプレートであってもよい。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, although a laminated body of magnetic thin plates is described as a rotor core, this is an example for explanation, and it is an integral type rotor core as long as it is a magnetic body in which a permanent magnet is embedded and a bridge portion can be formed. Good. Moreover, although nonmagnetic stainless steel (SUS) is described as an end plate below, this is an illustration for description, Comprising: If it uses a nonmagnetic material from which a rotor core and a linear expansion coefficient differ, this indication will be this indication. The invention is applied. For example, it may be an end plate of a nonmagnetic metal material such as aluminum or copper, or an end plate of a resin material having an appropriate strength.

以下に述べる形状、材質、孔部の個数、磁極数等は、説明のための例示であって、回転電機のロータの仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The shape, the material, the number of holes, the number of magnetic poles, and the like described below are examples for the purpose of description, and can be appropriately changed according to the specification of the rotor of the rotating electrical machine and the like. Further, in the following, the same reference numeral is given to the same element in all the drawings, and the overlapping description is omitted.

図1は、車両に搭載される回転電機に用いられる回転電機のロータ10の斜視図である。以下では、特に断らない限り、回転電機のロータ10を、ロータ10と呼ぶ。ロータ10が用いられる回転電機は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型回転電機である。回転電機は、ロータ10と、図示しないが、ロータ10の外周側に所定の間隔を隔てて配置され、巻線コイルが巻回される円環状のステータとを含む。   FIG. 1 is a perspective view of a rotor 10 of a rotating electrical machine used for a rotating electrical machine mounted on a vehicle. Hereinafter, the rotor 10 of the rotating electrical machine is referred to as the rotor 10 unless otherwise specified. The rotating electrical machine in which the rotor 10 is used is a three-phase synchronous rotating electrical machine, which functions as an electric motor when the vehicle is in a power running mode and as a generator when the vehicle is in braking. The rotary electric machine includes a rotor 10 and an annular stator (not shown) arranged at a predetermined interval on the outer peripheral side of the rotor 10 and on which a winding coil is wound.

ロータ10は、円環状のロータコア12と円板状のエンドプレート14,15とを含む。エンドプレート14,15は、ロータコア12の軸方向の両端部にそれぞれ配置され、接合部16,17においてロータコア12と固定されて、一体化したロータ10を形成する。接合部16,17の形成には、溶接が用いられる。溶接に代えて、かしめ、爪部等による係止固定等の一体化接合手段を用いてもよい。一体化の際に、円環状のロータコア12の中心穴と円板状のエンドプレート14,15の中心穴とは位置合わせされ、一体化されたロータ10を貫通する中心穴18となる。ロータ10の中心穴18には、回転電機の出力軸であるロータ軸が固定される。   The rotor 10 includes an annular rotor core 12 and disc-shaped end plates 14 and 15. The end plates 14 and 15 are respectively disposed at both axial end portions of the rotor core 12 and are fixed to the rotor core 12 at joint portions 16 and 17 to form an integrated rotor 10. Welding is used to form the joints 16 and 17. Instead of welding, integrated joining means such as caulking, locking by means of claws or the like may be used. At the time of integration, the center hole of the annular rotor core 12 and the center hole of the disk-shaped end plates 14 and 15 are aligned and become a center hole 18 penetrating the integrated rotor 10. A rotor shaft, which is an output shaft of the rotary electric machine, is fixed to the central hole 18 of the rotor 10.

図1に、中心穴18の中心軸CLと軸方向と径方向とを示す。軸方向は、中心軸CLに沿った方向で、軸方向の両側を区別する場合は、エンドプレート14側を一方側、エンドプレート15側を他方側と呼ぶ。径方向はロータコア12の内周側と外周側を指す方向である。図1では、エンドプレート14の一部を破断して、ロータコア12の一方側の端面13を示す。ロータコア12には、複数の磁石挿入孔30と、各磁石挿入孔30にそれぞれ挿入される複数の永久磁石40が配置される。エンドプレート14には、応力緩和用穴の穴としてのスリット50が複数設けられる。   FIG. 1 shows the central axis CL of the central hole 18, the axial direction and the radial direction. The axial direction is a direction along the central axis CL. When the axial direction is to be distinguished, the end plate 14 side is called one side, and the end plate 15 side is called the other side. The radial direction is a direction pointing to the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotor core 12. In FIG. 1, a part of the end plate 14 is broken to show an end surface 13 on one side of the rotor core 12. In the rotor core 12, a plurality of magnet insertion holes 30 and a plurality of permanent magnets 40 respectively inserted into the respective magnet insertion holes 30 are disposed. The end plate 14 is provided with a plurality of slits 50 as holes for stress relaxation.

ロータコア12は、所定枚数の磁性体薄板20を軸方向に積層した積層体に、複数の永久磁石40を埋め込んで配置したものである。ロータコア12を磁性体薄板20の積層体で構成するのは、ロータコア12に生じ得る渦電流を抑制するためで、所定の形状に成形される前の磁性体薄板20の両面には、絶縁コート等の絶縁処理が施される。これによって、積層された各磁性体薄板20の間が電気的に絶縁されて、外部変動磁界により発生し得る渦電流が小さなループに分割され、渦電流損失が抑制される。磁性体薄板20は、ロータ軸を通す中心穴18と、複数の磁石挿入孔30とを含み、所定の形状に成形された円環状形状を有する。かかる磁性体薄板20としては、電磁鋼板が用いられる。磁性体薄板20の積層体に代えて、複数の磁石挿入孔30を有する一体型の磁性体でロータコア12を構成してもよい。   The rotor core 12 is formed by embedding a plurality of permanent magnets 40 in a laminate in which a predetermined number of thin magnetic plates 20 are stacked in the axial direction. The reason why the rotor core 12 is formed of a laminate of the magnetic thin plates 20 is to suppress an eddy current that may occur in the rotor core 12, and insulating coats and the like are formed on both sides of the magnetic thin plate 20 before being formed into a predetermined shape. Insulation treatment is applied. As a result, the laminated magnetic thin plates 20 are electrically insulated, and the eddy current that may be generated by the external variable magnetic field is divided into small loops, and the eddy current loss is suppressed. The magnetic thin plate 20 includes a central hole 18 through which the rotor shaft passes and a plurality of magnet insertion holes 30, and has an annular shape shaped into a predetermined shape. An electromagnetic steel sheet is used as the magnetic thin plate 20. The rotor core 12 may be made of an integrated magnetic body having a plurality of magnet insertion holes 30 instead of the laminate of the magnetic thin plates 20.

図2は、ロータコア12の上面図であり、これは、ロータコア12の軸方向の一方側の端面13における1枚の磁性体薄板20において、磁性体薄板20に設けられた磁石挿入孔30にそれぞれ永久磁石40を配置した状態の平面図でもある。ロータコア12は、磁極Pの数が8で、1つの磁極P当り2つの永久磁石40を含む。図2では、8つの磁極Pを区別して、P1〜P8と示す。したがって、ロータコア12は、16個の磁石挿入孔30と、16個の永久磁石40を含む。磁極Pの数、1つの磁極P当りの永久磁石40の数は例示であり、ロータ10及びロータコア12の仕様によって変更可能である。図2の磁極P5に、永久磁石40が配置される前の状態を示す。8つの磁極Pの全てがP5の状態の場合が、磁性体薄板20の平面図に相当する。   FIG. 2 is a top view of the rotor core 12 in each of the magnetic thin plates 20 in the end face 13 on one side of the rotor core 12 in the axial direction, in the magnet insertion holes 30 provided in the magnetic thin plate 20. It is also a plan view in a state in which the permanent magnet 40 is disposed. The rotor core 12 has eight magnetic poles P, and includes two permanent magnets 40 per magnetic pole P. In FIG. 2, eight magnetic poles P are distinguished and denoted as P1 to P8. Thus, the rotor core 12 includes sixteen magnet insertion holes 30 and sixteen permanent magnets 40. The number of magnetic poles P and the number of permanent magnets 40 per magnetic pole P are examples and can be changed according to the specifications of the rotor 10 and the rotor core 12. The state before the permanent magnet 40 is arrange | positioned is shown to the magnetic pole P5 of FIG. The case where all the eight magnetic poles P are in the state of P5 corresponds to the plan view of the magnetic thin plate 20.

各磁極Pは、同じ構成であるので、図2で一点鎖線の太枠で囲んだ磁極P1について説明する。磁極P1は、磁石挿入孔30として、一対の磁石挿入孔60,62を有し、永久磁石40として、一対の永久磁石70,72を有する。永久磁石70は磁石挿入孔60に挿入され、永久磁石72は磁石挿入孔62に挿入される。   Since each magnetic pole P has the same configuration, the magnetic pole P1 surrounded by a thick frame indicated by a dashed dotted line in FIG. 2 will be described. The magnetic pole P1 has a pair of magnet insertion holes 60 and 62 as the magnet insertion holes 30, and has a pair of permanent magnets 70 and 72 as the permanent magnet 40. The permanent magnet 70 is inserted into the magnet insertion hole 60, and the permanent magnet 72 is inserted into the magnet insertion hole 62.

一対の磁石挿入孔60,62は、それぞれ磁極P1の磁極中心線CPに対し線対称に配置され、ロータコア12の外周側に向かって互いの間隔距離が拡がり、ロータコア12の内周側で互いに近接したV字状に配置される。   The pair of magnet insertion holes 60 and 62 are arranged in line symmetry with respect to the magnetic pole center line CP of the magnetic pole P1, respectively, and the distance between them spreads toward the outer periphery of the rotor core 12, Are arranged in a V-shape.

一対の磁石挿入孔60,62は、平面図において、挿入される永久磁石70,72の短辺寸法よりやや大きめの孔幅と、永久磁石70,72の長辺よりもやや長めの長手寸法を有し、ロータコア12において軸方向に貫通する孔である。磁石挿入孔60,62の長手方向には永久磁石70,72の長辺の両端部からさらに延びた端部を有する。磁極P1の磁極中心線CPを挟んで向かい合った磁石挿入孔60の端部と、磁石挿入孔62の端部は、ロータコア12において磁束の流れを規制するためのブリッジ部80を形成する形状に設定される。磁極中心線CPは、磁石挿入孔60と磁石挿入孔62の間のブリッジ部80の位置を通る。   The pair of magnet insertion holes 60, 62 has a hole width slightly larger than the short side dimension of the permanent magnet 70, 72 to be inserted and a longitudinal dimension slightly longer than the long side of the permanent magnet 70, 72 in the plan view. It is a hole which penetrates in the axial direction in the rotor core 12. In the longitudinal direction of the magnet insertion holes 60 and 62, the end portions further extend from both ends of the long sides of the permanent magnets 70 and 72. The end of the magnet insertion hole 60 and the end of the magnet insertion hole 62 facing each other across the magnetic pole center line CP of the magnetic pole P1 are set to a shape that forms a bridge portion 80 for restricting the flow of magnetic flux in the rotor core 12 Be done. The pole center line CP passes through the position of the bridge portion 80 between the magnet insertion hole 60 and the magnet insertion hole 62.

永久磁石70,72は、ロータコア12の軸方向に貫通する磁石挿入孔60,62に挿入される長方形の棒磁石である。軸方向の長さはロータコア12の軸方向の長さよりやや短めで、軸方向に垂直な断面形状は、磁石挿入孔60,62に挿入される大きさの矩形である。永久磁石70,72の材質としては、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石、サマリウムとコバルトを主成分とするサマリウムコバルト磁石等の希土類磁石が用いられる。これ以外にフェライト磁石、アルニコ磁石等を用いてもよい。   The permanent magnets 70 and 72 are rectangular bar magnets inserted in magnet insertion holes 60 and 62 penetrating in the axial direction of the rotor core 12. The axial length is slightly shorter than the axial length of the rotor core 12, and the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction is a rectangle sized to be inserted into the magnet insertion holes 60 and 62. As materials for the permanent magnets 70 and 72, rare earth magnets such as neodymium magnets mainly composed of neodymium, iron and boron, samarium cobalt magnets mainly composed of samarium and cobalt are used. Other than this, a ferrite magnet, an alnico magnet or the like may be used.

永久磁石70,72を磁石挿入孔60,62の内部に固定するには樹脂が用いられる。固定用の樹脂の磁石挿入孔60,62への注入には、磁石挿入孔60,62の長手方向において永久磁石70,72の長辺の両端部からさらに延びた端部が用いられる。永久磁石70,72の固定のための樹脂としては、成形性と耐熱性に優れた熱硬化樹脂が用いられる。熱硬化樹脂としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等が用いられる。   A resin is used to fix the permanent magnets 70, 72 inside the magnet insertion holes 60, 62. For injection of the fixing resin into the magnet insertion holes 60 and 62, end portions further extending from both ends of the long sides of the permanent magnets 70 and 72 in the longitudinal direction of the magnet insertion holes 60 and 62 are used. As a resin for fixing the permanent magnets 70 and 72, a thermosetting resin excellent in moldability and heat resistance is used. An epoxy resin, a polyimide resin, etc. are used as a thermosetting resin.

図1に戻り、エンドプレート14,15は、ロータ10が回転する場合に磁石挿入孔30から永久磁石40が飛び出さないように、ロータコア12の軸方向両側に設けられた非磁性のステンレススチール製の中心穴18付きの環状円板である。エンドプレート14,15には、中心穴18の他に、応力緩和用の穴としてのスリット50が設けられる。応力緩和用の穴としてのスリット50は、ロータ10の環境温度が変化した場合に、ロータコア12の線膨張係数とエンドプレート14,15の線膨張係数との差によってブリッジ部80に応力が生じた場合に、その応力を吸収して緩和するために設けられる。スリット50は、エンドプレート14,15のそれぞれに設けられ、エンドプレート14,15の板厚方向に貫通し、ロータコア12の軸方向の端面に開口する。スリット50は、永久磁石70,72の飛び出し防止の機能を損なわない位置であって、ブリッジ部80に生じる応力の吸収と緩和に適した位置に配置される。   Returning to FIG. 1, the end plates 14 and 15 are made of nonmagnetic stainless steel provided on both axial sides of the rotor core 12 so that the permanent magnet 40 does not protrude from the magnet insertion hole 30 when the rotor 10 rotates. The annular disc with a central hole 18 of In addition to the central hole 18, the end plates 14, 15 are provided with slits 50 as holes for stress relaxation. In the slit 50 as a hole for stress relaxation, when the environmental temperature of the rotor 10 changes, stress is generated in the bridge portion 80 due to the difference between the linear expansion coefficient of the rotor core 12 and the linear expansion coefficient of the end plates 14 and 15 In some cases, it is provided to absorb and relieve the stress. The slits 50 are provided in each of the end plates 14, 15, penetrate in the thickness direction of the end plates 14, 15, and open at the axial end surface of the rotor core 12. The slits 50 are disposed at positions that do not impair the function of the permanent magnets 70 and 72 to prevent popping out and that are suitable for absorption and relaxation of stress generated in the bridge portion 80.

応力緩和用のスリット50の配置について、図3、図4を用いて説明する。なお、エンドプレート15は、エンドプレート14と同じ構造であるので、以下では、特に断らない限り、エンドプレート14について述べる。   The arrangement of the stress relaxation slits 50 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Since the end plate 15 has the same structure as the end plate 14, the end plate 14 will be described below unless otherwise specified.

図3は、ロータコア12とエンドプレート14について、図2のA部に対応する部分を抜き出して示す図である。図3(a)は、ロータコア12のA部を示す図で、(b)は、A部に対応するエンドプレート14の部分を示す図である。これらの図において、ロータコア12とエンドプレート14におけるそれぞれの接合部16を示す。接合部16は、磁極中心線CP上に設けられる。この配置によって、ロータ10に温度環境の変化がある場合に、ロータコア12及びエンドプレート14に生じる引張または圧縮の変形やそれに伴う応力の分布が偏らずに、磁極中心線CPに対し線対称となる。   FIG. 3 is a diagram showing a portion corresponding to the portion A of FIG. 2 with respect to the rotor core 12 and the end plate 14. FIG. 3A is a view showing a portion A of the rotor core 12, and FIG. 3B is a view showing a portion of the end plate 14 corresponding to the portion A. As shown in FIG. In these figures, the respective joints 16 at the rotor core 12 and the end plate 14 are shown. Junction 16 is provided on magnetic pole center line CP. Due to this arrangement, when there is a change in the temperature environment of the rotor 10, tensile or compressive deformation occurring in the rotor core 12 and the end plate 14 and stress distribution associated therewith become symmetrical with respect to the magnetic pole center line CP without deviation. .

エンドプレート14における応力緩和用のスリット50は、磁石挿入孔60と磁石挿入孔62の間のブリッジ部80を通る磁極中心線CP上で、ロータコア12のブリッジ部80に対応する箇所の近傍に配置される。エンドプレート14のスリット50を、ロータコア12のブリッジ部80に対応する箇所の近傍に配置するのは、以下の理由による。すなわち、ロータコア12とエンドプレート14とがロータ10における複数の接合部16において互いに固定されていると、温度環境が変化した場合、線膨張係数の差によって、ロータコア12とエンドプレート14の一方が相対的に伸長し、他方が相対的に縮小する。ロータコア12が接合部16の間で伸長または縮小すると、ロータコア12の磁性体部分が最も細い箇所であるブリッジ部80において他の箇所に比べて大きな応力が生じる。スリット50は、ロータ10の温度環境が変化した場合に線膨張係数の差によってエンドプレート14に生じる伸長または縮小の変形を吸収できる。エンドプレート14において、ロータコア12におけるブリッジ部80に対応する箇所の近傍にスリット50を配置することで、エンドプレート14において、ロータコア12のブリッジ部80に対応する箇所の近傍の変形を吸収できる。これに対応して、ロータコア12のブリッジ部80近傍の変形が抑制され、ブリッジ部80に生じる応力が抑制される。ブリッジ部80が変形、破断を生じる恐れのある応力の方向は、磁極中心線CPに対し垂直方向であるので、スリット50は、磁極中心線CPに垂直方向に延び、好ましくは、磁極中心線CPに対し線対称に延びることがよい。   The slits 50 for stress relaxation in the end plate 14 are disposed in the vicinity of a position corresponding to the bridge portion 80 of the rotor core 12 on the pole center line CP passing through the bridge portion 80 between the magnet insertion hole 60 and the magnet insertion hole 62. Be done. The slits 50 of the end plate 14 are disposed in the vicinity of the portion corresponding to the bridge portion 80 of the rotor core 12 for the following reason. That is, when the rotor core 12 and the end plate 14 are fixed to each other at a plurality of joint portions 16 in the rotor 10, when the temperature environment changes, one of the rotor core 12 and the end plate 14 is relative due to the difference in linear expansion coefficient. And the other shrinks relatively. When the rotor core 12 expands or contracts between the joint portions 16, a larger stress is generated in the bridge portion 80 where the magnetic portion of the rotor core 12 is the narrowest as compared with other portions. The slits 50 can absorb the expansion or contraction of the end plate 14 caused by the difference in linear expansion coefficient when the temperature environment of the rotor 10 changes. In the end plate 14, by arranging the slits 50 in the vicinity of the portion corresponding to the bridge portion 80 in the rotor core 12, the deformation in the vicinity of the portion corresponding to the bridge portion 80 of the rotor core 12 can be absorbed in the end plate 14. Corresponding to this, the deformation in the vicinity of the bridge portion 80 of the rotor core 12 is suppressed, and the stress generated in the bridge portion 80 is suppressed. Since the direction of stress that may cause the bridge portion 80 to deform or break is perpendicular to the pole center line CP, the slits 50 extend in the direction perpendicular to the pole center line CP, preferably, the pole center line CP It is preferable to extend in line symmetry with respect to.

エンドプレート14のスリット50を軸方向視でロータコア12のブリッジ部80の近傍に配置する場合に、その配置位置が磁石挿入孔60,62の真上の位置であると、エンドプレート14の永久磁石70,72の飛び出し防止機能が不十分となる。そこで、スリット50は、磁石挿入孔60,62の真上の位置を避けて配置される。   When the slits 50 of the end plate 14 are disposed in the vicinity of the bridge portion 80 of the rotor core 12 in the axial direction view, the permanent magnet of the end plate 14 is located at a position immediately above the magnet insertion holes 60 and 62. 70, 72 pop out prevention function becomes insufficient. Therefore, the slits 50 are disposed avoiding the positions directly above the magnet insertion holes 60 and 62.

図4は、ロータコア12のA部の上に、A部に対応するエンドプレート14の部分を重ねて、上方側から軸方向視した図である。これは、図1のロータ10において、エンドプレート14を破断せずに、軸方向の一方側から軸方向視した図に相当する。ロータコア12のA部はエンドプレート14に隠れて視認できないので、磁石挿入孔60,62を破線で示す。図4に示すように、ロータ10において軸方向視した場合に、スリット50は、磁極中心線CP上であって、ブリッジ部80の近傍で、かつ、磁石挿入孔60,62と重複しない位置に設けられる。この配置によって、エンドプレート14の永久磁石70,72の飛び出し防止の機能を損なわずに、ロータコア12とエンドプレート14の線膨張係数の差によってブリッジ部80に応力が生じた場合に、その応力を緩和できる。   FIG. 4 is a view of a portion of the end plate 14 corresponding to the portion A superimposed on the portion A of the rotor core 12 and viewed in the axial direction from the upper side. This corresponds to a view of the rotor 10 of FIG. 1 viewed from one side in the axial direction without breaking the end plate 14. Since the portion A of the rotor core 12 is hidden behind the end plate 14 and can not be visually recognized, the magnet insertion holes 60 and 62 are indicated by broken lines. As shown in FIG. 4, when viewed in the axial direction of the rotor 10, the slits 50 are on the magnetic pole center line CP and in positions near the bridge portion 80 and not overlapping the magnet insertion holes 60 and 62. Provided. By this arrangement, if stress is generated in the bridge portion 80 due to the difference between the linear expansion coefficients of the rotor core 12 and the end plate 14 without impairing the function of the permanent magnet 70, 72 of the end plate 14 from coming out It can be relaxed.

上記では、応力緩和用の穴としてスリット50を用いた。スリット50に代えて、適当な大きさの円形の貫通穴あるいは長円形の貫通穴であってもよい。また、スリット50は、磁極中心線CP上に配置するものとしたが、磁極中心線CPを挟んで対称形に配置された偶数個の穴またはスリットであってもよい。また、スリット50は、磁石挿入孔60,62に対し、径方向の外周側に配置したが、ブリッジ部80の近傍に対応する箇所であれば、径方向の内周側に配置してもよい。また、これらを組み合わせて配置してもよい。これらのいずれの場合でも、エンドプレート14とロータコア12を重ねて軸方向視した場合に、応力緩和用の穴は、磁石挿入孔60,62と重複しない位置に配置される。   In the above, the slits 50 are used as holes for stress relaxation. Instead of the slits 50, circular through holes or oval through holes of appropriate size may be used. In addition, although the slits 50 are disposed on the magnetic pole center line CP, the slits 50 may be an even number of holes or slits symmetrically disposed with the magnetic pole center line CP in between. In addition, although the slits 50 are arranged on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the magnet insertion holes 60 and 62, the slits 50 may be arranged on the inner peripheral side in the radial direction as long as they correspond to the vicinity of the bridge portion 80 . Moreover, you may arrange | position combining these. In any of these cases, when the end plate 14 and the rotor core 12 are overlapped and viewed in the axial direction, the stress relaxation holes are disposed at positions not overlapping the magnet insertion holes 60 and 62.

図5に、図3、図4で述べたスリット50以外の応力緩和用の穴の例を示す。図5の各図は、図4に対応し、エンドプレート14とロータコア12を重ねて軸方向視した場合を示す図である。図5(a)は、長円形の穴52を用いる例である。(b)は、磁石挿入孔60,62よりも内周側に長円形の穴54を配置する例である。(c)は、磁極中心線CPに対し線対称の配置関係で2つの円形穴56,57を配置する例である。これらによっても、図3、図4で述べたスリット50と同様の作用効果を発揮する。   FIG. 5 shows an example of a stress relief hole other than the slit 50 described in FIG. 3 and FIG. Each drawing of FIG. 5 corresponds to FIG. 4 and is a view showing the case where the end plate 14 and the rotor core 12 are overlapped and viewed in the axial direction. FIG. 5A shows an example using an oval hole 52. (B) is an example which arrange | positions the oblong hole 54 in the inner peripheral side rather than the magnet insertion holes 60 and 62. As shown in FIG. (C) is an example which arrange | positions two circular holes 56 and 57 by the arrangement relation of line symmetry with respect to the magnetic pole centerline CP. Also by these, the same effect as the slit 50 described in FIG. 3 and FIG. 4 is exhibited.

上記構成の回転電機のロータ10によれば、エンドプレート14,15は、軸方向視において、ロータコア12におけるブリッジ部80の近傍で、かつ、磁石挿入孔60,62と重複しない位置に設けられた応力緩和用穴を含む。この配置により、永久磁石40の飛び出し防止のエンドプレート14,15の機能を損なわずに、ロータコア12とエンドプレート14,15の線膨張係数の差によってロータコア12のブリッジ部80に応力が生じた場合に、その応力を緩和できる。ブリッジ部80の応力緩和の効果として、回転電機のトルク特性の安定化、ロータ10の破損防止が図られ、さらにブリッジ部80を細くすることが可能となり、回転電機のトルク特性の向上を図ることができる。   According to the rotor 10 of the rotating electric machine configured as described above, the end plates 14 and 15 are provided in the vicinity of the bridge portion 80 in the rotor core 12 and in a position not overlapping the magnet insertion holes 60 and 62 in the axial direction. Includes stress relief holes. When the stress is generated in the bridge portion 80 of the rotor core 12 due to the difference between the linear expansion coefficients of the rotor core 12 and the end plates 14 and 15 without impairing the function of the end plates 14 and 15 for preventing the permanent magnet 40 from jumping out by this arrangement. The stress can be relieved. As an effect of stress relaxation of the bridge portion 80, stabilization of torque characteristics of the rotating electrical machine and prevention of breakage of the rotor 10 can be achieved, and furthermore, it becomes possible to make the bridge portion 80 thinner, thereby improving torque characteristics of the rotating electrical machine. Can.

10 (回転電機の)ロータ、12 ロータコア、13 一方側の端面、14,15 エンドプレート、16,17 接合部、18 中心穴、20 磁性体薄板、30,60,62 磁石挿入孔、40,70,72 永久磁石、50 スリット(応力緩和用穴)、52,54 長円形の穴(応力緩和用穴)、56,57 円形穴(応力緩和用穴)、80 ブリッジ部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor (of a rotating electrical machine), 12 rotor core, 13 one end face, 14, 15 end plate, 16, 17 joint portion, 18 center hole, 20 magnetic thin plate, 30, 60, 62 magnet insertion hole, 40, 70 , 72 permanent magnets, 50 slits (stress relief holes), 52, 54 oblong holes (stress relief holes), 56, 57 circular holes (stress relief holes), 80 bridge part.

Claims (1)

磁極を形成する永久磁石が挿入された磁石挿入孔が周方向に沿って配置された磁性体のロータコアと、
前記ロータコアの軸方向端部に固定して設けられた非磁性体のエンドプレートと、
を備え、
前記ロータコアは、
前記磁極のそれぞれにおいて、磁極中心線に対し線対称に配置され、前記磁極中心線に対し互いに近接してブリッジ部を形成する一対の前記磁石挿入孔を有し、
前記エンドプレートは、
軸方向視において、前記ロータコアにおける前記ブリッジ部の近傍で、かつ、前記磁石挿入孔と重複しない位置に設けられた応力緩和用穴を含む、回転電機のロータ。
A rotor core of a magnetic body in which a magnet insertion hole in which a permanent magnet forming a magnetic pole is inserted is disposed along a circumferential direction;
A nonmagnetic end plate fixedly provided at an axial end of the rotor core;
Equipped with
The rotor core is
Each of the magnetic poles is disposed in line symmetry with respect to the magnetic pole center line, and has a pair of the magnet insertion holes forming bridge portions close to each other with respect to the magnetic pole center line,
The end plate is
A rotor of a rotating electrical machine, including a stress relief hole provided in the vicinity of the bridge portion in the rotor core in an axial direction view and not overlapping the magnet insertion hole.
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