JP5879848B2 - Rotor for interior magnet type rotary electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、ロータコアに永久磁石を埋め込んだ埋込磁石形回転電機のロータに関する。   The present invention relates to a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine in which a permanent magnet is embedded in a rotor core.

従来の埋込磁石形回転電機の一例として埋込磁石形同期電動機が挙げられる。
埋込磁石形同期電動機は、ロータ内部に永久磁石を備えている。この永久磁石から発生する磁束を固定子に備える励磁コイルとの鎖交磁束量に応じて発生するマグネットトルクに加えて、ロータの磁気抵抗を利用したリラクタンストルクを利用した同期電動機である。 An example of a conventional embedded magnet type rotating electric machine is an embedded magnet type synchronous motor.
The embedded magnet type synchronous motor includes a permanent magnet inside the rotor. The synchronous motor uses reluctance torque using the magnetic resistance of the rotor in addition to the magnet torque generated according to the amount of magnetic flux linkage with the exciting coil provided in the stator.

図４に示すものは、埋込磁石形同期電動機のロータを示すものである（例えば特許文献１）。
図４で示すロータ１の符号２は、中央部に軸穴３を形成した積層電磁鋼板からなるロータコアであり、軸穴３に締まりばめにより回転軸４が嵌合している。
ロータコア２には、４つの磁極５Ａ〜５Ｄが設けられている。各磁極（例えば磁極５Ａ）は、互いに長手方向が一直線上に延在するようにロータコア２に形成した一対の矩形のロータスロット６Ａ，６Ｂと、これらロータスロット６Ａ，６Ｂに内嵌した界磁用永久磁石７Ａ，７Ｂと、を備えており、界磁用永久磁石７Ａ，７Ｂの上面が突極部８とされている。 FIG. 4 shows a rotor of an embedded magnet type synchronous motor (for example, Patent Document 1).
Reference numeral 2 of the rotor 1 shown in FIG. 4 is a rotor core made of a laminated electromagnetic steel plate having a shaft hole 3 formed in the center, and the rotating shaft 4 is fitted into the shaft hole 3 by an interference fit.
The rotor core 2 is provided with four magnetic poles 5A to 5D. Each of the magnetic poles (for example, the magnetic pole 5A) includes a pair of rectangular rotor slots 6A and 6B formed in the rotor core 2 so that their longitudinal directions extend in a straight line, and a field magnet fitted in the rotor slots 6A and 6B. Permanent magnets 7A and 7B, and the upper surfaces of the field permanent magnets 7A and 7B are salient pole portions 8.

一対のロータスロット６Ａ，６Ｂの間には、突極部８と一対のロータスロット６Ａ、６Ｂを繋ぐように形成され、界磁用永久磁石７Ａ，７Ｂの間を分割するブリッジ９が設けられている。
ロータコア２の両翼部には、隣接する磁極５Ａ，５Ｂ及び磁極５Ａ，５Ｄの間に、漏洩磁束を防止するための抜き穴１０が形成されている。
抜き穴１０の周縁には薄肉部１１が設けられており、前述したブリッジ９、薄肉部１１の幅は、機械的な強度を保ち、かつ、電磁気的に磁路が飽和するような値に設定されている。
そして、ロータコア２には、抜き穴１０と軸穴３との間に、略円弧状のスリット１２が形成されている。 A bridge 9 is provided between the pair of rotor slots 6A and 6B so as to connect the salient pole part 8 and the pair of rotor slots 6A and 6B, and divides the field permanent magnets 7A and 7B. Yes.
On both wings of the rotor core 2, a punch hole 10 is formed between the adjacent magnetic poles 5A and 5B and the magnetic poles 5A and 5D for preventing leakage magnetic flux.
A thin-walled portion 11 is provided at the periphery of the punched hole 10, and the widths of the bridge 9 and the thin-walled portion 11 described above are set to values that maintain mechanical strength and electromagnetically saturate the magnetic path. Has been.
In the rotor core 2, a substantially arc-shaped slit 12 is formed between the punched hole 10 and the shaft hole 3.

上記構成のロータ１によると、回転軸４に軸穴３が締まりばめで嵌合しているロータコア２の回転時には、抜き穴１０と軸穴３との間に設けたスリット１２が、抜き穴１０周縁の薄肉部１１への応力集中を軽減している。ここで、スリット１２の内周と軸穴３との径方向厚みを、ロータスロット６Ａ，６Ｂ内周と軸穴３との間の径方向厚みと等しくしている。   According to the rotor 1 having the above-described configuration, when the rotor core 2 in which the shaft hole 3 is fitted into the rotary shaft 4 with an interference fit, the slit 12 provided between the punch hole 10 and the shaft hole 3 is formed in the punch hole 10. The stress concentration on the peripheral thin wall portion 11 is reduced. Here, the radial thickness between the inner periphery of the slit 12 and the shaft hole 3 is made equal to the radial thickness between the inner periphery of the rotor slots 6 </ b> A and 6 </ b> B and the shaft hole 3.

特開２００２−３５４７２６号公報（図１）JP 2002-354726 A (FIG. 1)

しかし、特許文献１のロータコア２は、回転時において、ブリッジ９を形成した部位（一対のロータスロット６Ａ、６Ｂの長手方向の端部同士が対向している部位）と軸穴３とが近接している径方向厚みが小さい部位にも応力集中が発生し、強度的に弱い部分となる。このため、スリット１２を設けることで薄肉部１１の応力集中を軽減している特許文献１のロータコア２は、ブリッジ部のロータスロット６Ａ，６Ｂの互いに対向する端部での応力集中を軽減することはできない。   However, in the rotor core 2 of Patent Document 1, the portion where the bridge 9 is formed (the portion where the end portions in the longitudinal direction of the pair of rotor slots 6A and 6B face each other) and the shaft hole 3 are close to each other when rotating. Stress concentration also occurs at a portion where the radial thickness is small, and the portion becomes weak in strength. For this reason, the rotor core 2 of Patent Document 1 in which the stress concentration of the thin portion 11 is reduced by providing the slit 12 reduces the stress concentration at the opposite ends of the rotor slots 6A and 6B of the bridge portion. I can't.

また、各磁極の界磁用永久磁石を直線状に配置した特許文献１のロータコア２と異なり、各磁極の界磁用永久磁石を径方向外方に向かって開形状が拡大するように配置したロータコアも存在するが、この種のロータコアでも、回転軸に近い部分のロータスロットに最も応力が集中する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、回転軸が軸穴に締まりばめにより嵌合しているロータコアに対してロータスロットの回転軸に近い部位の応力集中を抑制することができる埋込磁石形回転電機のロータを提供することを目的としている。 Also, unlike the rotor core 2 of Patent Document 1 in which the field permanent magnets of each magnetic pole are arranged linearly, the field permanent magnets of each magnetic pole are arranged so that the open shape expands radially outward. Although there is a rotor core, even in this type of rotor core, the stress is concentrated most in the rotor slot near the rotation axis.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can suppress stress concentration at a portion close to the rotation axis of the rotor slot with respect to the rotor core in which the rotation shaft is fitted into the shaft hole by an interference fit. An object of the present invention is to provide a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine.

上記目的を達成するために、本発明に係る埋込磁石形回転電機のロータの第１の態様は、円板形状のロータコアと、このロータコアの中央部に設けた軸穴に締まりばめにより嵌合している回転軸と、前記ロータコアの周方向に設けた複数対のロータスロットと、周方向に隣り合う磁極が異極性となるように前記複数対のロータスロットに嵌合されている界磁用永久磁石と、これら界磁用永久磁石の上面に形成した突極部と、各対のロータスロットの間で前記突極部及び前記ロータコアを繋ぐように形成したブリッジと、を備えた埋込磁石形回転電機のロータにおいて、前記複数対のロータスロットの最内周部より前記回転軸に寄った位置の前記ロータコアの円周上に、当該ロータスロットの最内周側端部に作用する応力集中を緩和する応力緩和スリットを複数形成し、前記複数の応力緩和スリットは、前記複数対のロータスロットの最内周側端部に接する内接円である第１の仮想円と、該第１の仮想円から前記複数の応力緩和スリットのスリット幅に略対応する半径方向距離分狭めた円である第２の仮想円とに囲まれた円周方向の領域に形成されている。 In order to achieve the above object, a first aspect of a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine according to the present invention is a disc-shaped rotor core and is fitted into a shaft hole provided in the center portion of the rotor core by an interference fit. A plurality of pairs of rotor slots provided in the circumferential direction of the rotor core and field magnets fitted in the plurality of pairs of rotor slots so that magnetic poles adjacent in the circumferential direction have different polarities. Embedded permanent magnet, a salient pole portion formed on the upper surface of the field permanent magnet, and a bridge formed to connect the salient pole portion and the rotor core between each pair of rotor slots In a rotor of a magnet-type rotating electrical machine, stress acting on the innermost circumferential end of the rotor slot on the circumference of the rotor core at a position closer to the rotation axis than the innermost circumferential part of the plurality of pairs of rotor slots Stress relaxation to relieve concentration The slits form a plurality, the plurality of stress relieving slit, the plurality first virtual circle is inscribed circle in contact with the innermost end of the rotor slot of the plurality of pairs, from a virtual circle of the first Is formed in a circumferential region surrounded by a second virtual circle which is a circle narrowed by a radial distance substantially corresponding to the slit width of the stress relaxation slit .

この構成によると、回転軸が締まりばめで嵌合しているロータコアに形成したロータスロットの最内周側端部に作用する周方向の引張応力は、各磁極の一対のロータスロットより軸穴側に寄った領域で発生する。本発明のロータコアは、引張応力が発生する位置と同じ領域である複数対のロータスロットが周方向に設けられている領域より回転軸に寄った位置の円周上に複数の応力緩和スリットを設けているので、ロータスロットの最内周側端部の応力集中を抑制することができる。   According to this configuration, the tensile stress in the circumferential direction acting on the innermost circumferential end of the rotor slot formed on the rotor core in which the rotary shaft is fitted with an interference fit is greater than the pair of rotor slots of each magnetic pole. Occurs in areas close to The rotor core of the present invention is provided with a plurality of stress relaxation slits on the circumference at a position closer to the rotation axis than a region where a plurality of pairs of rotor slots, which are the same region as the position where tensile stress is generated, is provided in the circumferential direction. Therefore, the stress concentration at the innermost peripheral end of the rotor slot can be suppressed.

また、本発明に係る埋込磁石形回転電機のロータの第２の態様は、上記第１の態様の埋込磁石形回転電機のロータにおいて、前記応力緩和スリットは、前記回転軸の中心と前記各対のロータスロット間で前記突極部および当該ロータスロットより内側のロータコアとを繋ぐブリッジ部の円周方向中央位置とを結ぶ仮想線に対して円周方向にずれた位置に形成されている。   According to a second aspect of the rotor of the embedded magnet type rotating electric machine according to the present invention, in the rotor of the embedded magnet type rotating electric machine according to the first aspect, the stress relaxation slit includes a center of the rotating shaft and the rotor. Between each pair of rotor slots, it is formed at a position shifted in the circumferential direction with respect to an imaginary line connecting the salient pole portion and the circumferential center position of the bridge portion connecting the rotor core inside the rotor slot. .

この発明によると、応力緩和スリットが、各対のロータスロットの最も前記回転軸に近接する部位に対して周方向にずれた位置に形成されているので、各対のロータスロットの間に形成したブリッジ部と干渉せずに、応力緩和スリットの周方向両端部の丸みを大きく形成することができ、応力緩和スリットに発生する応力最大値を抑制することができる。   According to the present invention, since the stress relaxation slit is formed at a position shifted in the circumferential direction with respect to the portion closest to the rotation axis of each pair of rotor slots, it is formed between each pair of rotor slots. The roundness at both ends in the circumferential direction of the stress relaxation slit can be formed large without interfering with the bridge portion, and the maximum stress generated in the stress relaxation slit can be suppressed.

さらに、本発明に係る埋込磁石形回転電機のロータの第３の態様は、上記第２の態様において、前記応力緩和スリットは、前記回転軸の中心と前記ブリッジ部の円周方向中央部とを結ぶ仮想線の隣接する仮想線間の円周方向中央位置に形成されている。
この構成によると、ブリッジ部の円周方向中心と回転軸の中心とを結ぶ仮想線とこの仮想線に隣接する仮想線との間の円周方向中央位置に応力緩和スロットを形成するので、ロータスロットとの干渉をより確実に避けることができる。 Further, according to a third aspect of the rotor of the embedded magnet type rotating electric machine according to the present invention, in the second aspect, the stress relaxation slit includes a center of the rotation shaft and a circumferential central portion of the bridge portion. Are formed at the center position in the circumferential direction between adjacent virtual lines.
According to this configuration, the stress relaxation slot is formed at the circumferential center position between the virtual line connecting the circumferential center of the bridge portion and the center of the rotation axis and the virtual line adjacent to the virtual line. Interference with the lot can be avoided more reliably.

なおさらに、本発明に係る埋込磁石形回転電機のロータの第４の態様は、前記各対のロータスロットは、前記ロータコアの径方向外方に向かって開形状が拡大するように前記ロータコアに形成されている。
この構成によると、ロータコアの径方向外方に向かって開形状が拡大するように形成したロータコアは、ロータスロットの最内周側端部に応力が集中するが、各磁極の一対のロータスロットと軸穴との間に形成した応力緩和スリットが、ロータスロットの最内周側端部の内側に発生する円周応力を確実に緩和する。 Still further, according to a fourth aspect of the rotor of the interior permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention, each pair of rotor slots is formed in the rotor core such that an open shape is enlarged toward a radially outer side of the rotor core. Is formed.
According to this configuration, in the rotor core formed so that the opening shape expands outward in the radial direction of the rotor core, stress is concentrated on the innermost peripheral end portion of the rotor slot. The stress relaxation slit formed between the shaft hole reliably relieves the circumferential stress generated inside the innermost end portion of the rotor slot.

また、本発明に係る埋込磁石形回転電機のロータの第５の態様は、前記各対のロータスロットが、前記回転軸の中心軸に向かって凸となるＶ字形状に形成されている。
この構成によると、上記第４の態様と同様に、ロータスロットの最内周側端部に応力が集中するが、各磁極の一対のロータスロットと軸穴との間に形成した応力緩和スリットが、ロータスロットの最内周側端部の内側に発生する円周応力を確実に緩和する。 In a fifth aspect of the rotor of the embedded magnet type rotating electric machine according to the present invention, each pair of rotor slots is formed in a V shape that is convex toward the central axis of the rotating shaft.
According to this configuration, as in the fourth aspect, stress concentrates on the innermost circumferential end of the rotor slot, but the stress relaxation slit formed between the pair of rotor slots and the shaft hole of each magnetic pole The circumferential stress generated inside the innermost circumferential end of the rotor slot is surely relieved.

本発明に係る埋込磁石形回転電機のロータによると、回転軸が締まりばめで嵌合しているロータコアに、複数対のロータスロットの最内周側端部より前記回転軸に寄った位置の当該ロータコアの円周上に形成した複数の応力緩和スリットによって、各ロータスロットの最内周側端部に作用する応力集中を緩和することができる。   According to the rotor of the interior permanent magnet type rotating electrical machine according to the present invention, the rotor shaft, which is fitted with an interference fit, is positioned closer to the rotation shaft than the innermost peripheral ends of the plurality of pairs of rotor slots. A plurality of stress relaxation slits formed on the circumference of the rotor core can relieve stress concentration acting on the innermost peripheral end of each rotor slot.

本発明の一実施形態を示す埋込磁石形同期電動機のロータを構成するロータコアを示す図である。It is a figure which shows the rotor core which comprises the rotor of the interior magnet type synchronous motor which shows one Embodiment of this invention. 図１で示したロータコアの要部を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the principal part of the rotor core shown in FIG. 本発明に係るロータを埋込磁石形同期電動機に適用するに際して、ＦＥＭ解析によりロータコアへの応力緩和スリットの配置半径と、ロータコアに発生する引張り応力最大値の解析を行った結果を示すグラフである。When applying the rotor which concerns on this invention to an embedded magnet type synchronous motor, it is a graph which shows the result of having analyzed the arrangement | positioning radius of the stress relaxation slit to a rotor core, and the maximum value of the tensile stress which generate | occur | produces in a rotor core by FEM analysis . 従来の埋込磁石形同期電動機のロータを構成するロータコアを示す図である。It is a figure which shows the rotor core which comprises the rotor of the conventional interior magnet type synchronous motor.

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。なお、図４で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図１は、埋込磁石形回転電機の一実施形態である埋込磁石形同期電動機のロータ２０を示すものである。
本実施形態のロータ２０は、中央部に軸穴３を形成した円板形状の積層鋼板で構成されるロータコア２に、例えば６つの磁極２２Ａ〜２２Ｆが設けられている。
磁極２２Ａは、図２にも示すように、回転軸４の中心軸に向かって凸となるＶ字形状にロータコア２に形成した（径方向外方に向かって開形状が拡大するように形成した）一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂと、これらロータスロット２３Ａ，２３Ｂに内嵌された界磁用永久磁石２４Ａ，２４Ｂと、を備えている。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. Note that the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 1 shows a rotor 20 of an embedded magnet type synchronous motor which is an embodiment of an embedded magnet type rotating electrical machine.
In the rotor 20 of the present embodiment, for example, six magnetic poles 22A to 22F are provided on a rotor core 2 formed of a disk-shaped laminated steel plate in which a shaft hole 3 is formed at the center.
As shown in FIG. 2, the magnetic pole 22 </ b> A is formed in the rotor core 2 in a V shape that is convex toward the central axis of the rotating shaft 4 (the opening shape is formed to expand radially outward). ) A pair of rotor slots 23A and 23B and field permanent magnets 24A and 24B fitted in the rotor slots 23A and 23B are provided.

一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂは、台形形状（長四角形状）に開口したスロットであり、互いの長手方向の延長線がＶ字状に交差し、Ｖ字状の頂部が軸穴３に近接するようにロータコア２に形成されている。これら一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂに嵌合された界磁用永久磁石２４Ａ，２４ＢはＶ字状に配置されている。ここで、一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂは、界磁用永久磁石２４Ａ，２４Ｂを嵌合する磁石嵌合部２４ａと、この磁石嵌合部２４ａの図１で見て両端に形成された漏洩磁束を防止する開口部２４ｂとを備えている。   The pair of rotor slots 23 </ b> A and 23 </ b> B is a slot that opens in a trapezoidal shape (long square shape), and the extension lines in the longitudinal direction intersect with each other in a V shape, and the V-shaped top portion is close to the shaft hole 3. Thus, the rotor core 2 is formed. The field permanent magnets 24A and 24B fitted in the pair of rotor slots 23A and 23B are arranged in a V shape. Here, the pair of rotor slots 23A and 23B includes a magnet fitting portion 24a for fitting the field permanent magnets 24A and 24B, and a leakage magnetic flux formed at both ends of the magnet fitting portion 24a as viewed in FIG. And an opening 24b for preventing the above.

互いに対向している一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの一端２３ａ１，２３ｂ１の間には、ロータコア２の突極部８側と軸穴３を形成している部位とを繋ぐブリッジ部２５が設けられている。また、他の磁極２２Ｂ〜２２Ｆも、上述した磁極２２Ａと同一構成とされている。   A bridge portion 25 is provided between one end 23a1, 23b1 of the pair of rotor slots 23A, 23B facing each other to connect the salient pole portion 8 side of the rotor core 2 and the portion where the shaft hole 3 is formed. Yes. The other magnetic poles 22B to 22F have the same configuration as the magnetic pole 22A described above.

ここで、本実施形態のロータコア２には、図１及び図２に示すように、第１の仮想円Ｋ１及び第２の仮想円Ｋ２に囲まれた円周方向の領域に、複数の応力緩和スリット２６が所定間隔をあけて形成されている。すなわち、複数の応力緩和スリット２６は、各磁極２２Ａ〜２２Ｆのロータスロット２３Ａ，２３Ｂにラップしないロータスロット２３Ａ，２３Ｂより回転軸４に寄った位置の円周上に形成されている。ここで、第１の仮想円Ｋ１は、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部に接する内接円である。また、第２の仮想円Ｋ２は、第１の仮想円Ｋ１から応力緩和スリット２６のスリット幅に略対応する半径方向距離分狭めた円である。   Here, in the rotor core 2 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of stress relaxations are provided in a circumferential region surrounded by the first virtual circle K1 and the second virtual circle K2. The slits 26 are formed at a predetermined interval. That is, the plurality of stress relaxation slits 26 are formed on the circumference at positions closer to the rotating shaft 4 than the rotor slots 23A and 23B that do not wrap around the rotor slots 23A and 23B of the magnetic poles 22A to 22F. Here, the first virtual circle K1 is an inscribed circle that is in contact with the innermost peripheral end portions of the rotor slots 23A and 23B. The second virtual circle K2 is a circle that is narrowed from the first virtual circle K1 by a radial distance substantially corresponding to the slit width of the stress relaxation slit 26.

各々の応力緩和スリット２６は、周方向の両端部に応力集中を抑制可能な丸み２６ａを設けた円弧形状のスリットである。
図２に示すように、一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最も軸穴３側に近い位置（一端２３ａ１，２３ｂ１の軸穴３側の端部に接する位置）と、回転軸４の中心軸とを結ぶ線を仮想線Ｋ３とすると、各々の応力緩和スリット２６は、仮想線Ｋ３に直接交差しない位置に形成されている。すなわち、各々の応力緩和スリット２６は、一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最も軸穴３側に近い位置に対して周方向にずれた位置に形成されている。 Each stress relaxation slit 26 is an arc-shaped slit provided with roundness 26a capable of suppressing stress concentration at both ends in the circumferential direction.
As shown in FIG. 2, the position closest to the shaft hole 3 side of the pair of rotor slots 23A, 23B (the position in contact with the end of the one end 23a1, 23b1 on the shaft hole 3 side) and the central axis of the rotating shaft 4 If the connecting line is an imaginary line K3, each stress relaxation slit 26 is formed at a position that does not directly intersect the imaginary line K3. That is, each stress relaxation slit 26 is formed at a position shifted in the circumferential direction with respect to a position closest to the shaft hole 3 side of the pair of rotor slots 23A and 23B.

本実施形態のロータコア２の軸穴３には、焼きばめや圧入などの締まりばめにより回転軸４が嵌合している。
回転軸４が締まりばめで嵌合しているロータコア２には、回転軸４からの内圧のみを受けることになり、以下の式（１）で示す周方向の引張応力である円周応力σθが発生する。
σθ＝{（ｐ０×ｒ０2）／（ｒ１2−ｒ０2）}×（１＋ｒ１2／ｒ2）………（１）
なお、ｐ０：回転軸４と軸穴３との接触面に発生する面圧、ｒ０：回転軸４の半径、ｒ１：ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの半径方向最内側の内接円となる第１の仮想円Ｋ１の半径、ｒ：ロータコア２の回転軸４の中心からの距離すなわち半径である。 The rotary shaft 4 is fitted into the shaft hole 3 of the rotor core 2 of this embodiment by an interference fit such as shrink fitting or press fitting.
The rotor core 2 in which the rotary shaft 4 is fitted with an interference fit receives only the internal pressure from the rotary shaft 4, and a circumferential stress σθ, which is a tensile stress in the circumferential direction expressed by the following formula (1). Occur.
σθ = {(p0 × r0 2 ) / (r1 2 −r0 2 )} × (1 + r1 2 / r 2 ) (1)
P0: surface pressure generated on the contact surface between the rotating shaft 4 and the shaft hole 3, r0: radius of the rotating shaft 4, r1: first inscribed circle in the radially innermost direction of the rotor slots 23A and 23B. The radius of the virtual circle K1, r: the distance from the center of the rotation axis 4 of the rotor core 2, that is, the radius.

式（１）から明らかなように、ロータコア２に作用する円周応力σθは、各磁極２２Ａ〜２２Ｆいのロータスロット２３Ａ，２３Ｂより内側で軸穴３に近い部位すなわち半径ｒが半径ｒ０に一致したときに最大となる。また、半径ｒが半径ｒ０より大きくなる部位すなわち軸穴３より外周側に向かうに従って減少する。
そして、６組のロータスロット２３Ａ，２３Ｂが設けられているロータコア２の外周側では、軸穴３に回転軸４を締まりばめで嵌合することにより発生する円周応力は殆ど発生しない。 As apparent from the equation (1), the circumferential stress σθ acting on the rotor core 2 is a portion closer to the shaft hole 3 inside the rotor slots 23A and 23B of the magnetic poles 22A to 22F, that is, the radius r matches the radius r0. It becomes the maximum when. Further, the radius r decreases toward the outer peripheral side from the portion where the radius r is larger than the radius r0, that is, the shaft hole 3.
Then, on the outer peripheral side of the rotor core 2 provided with the six sets of rotor slots 23A and 23B, the circumferential stress generated by fitting the rotary shaft 4 into the shaft hole 3 with an interference fit hardly occurs.

ところが、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側の端部すなわちブリッジ部２５に対向する端部の最内周部には、比較的大きな応力集中が発生する。その理由は、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側の端部を通る仮想円Ｋ１より内側すなわち軸穴３側ではロータコアが円周方向に３６０°繋がっており、軸穴３の周縁部に比較して円周応力が小さいとはいえ、ロータコア２の外周側に比較して大きな円周応力が発生するためである。   However, a relatively large stress concentration occurs at the innermost circumferential end of the rotor slots 23A and 23B, that is, the innermost circumferential portion at the end facing the bridge portion 25. The reason is that the rotor core is connected 360 ° in the circumferential direction on the inner side of the virtual circle K1 passing through the innermost peripheral ends of the rotor slots 23A and 23B, that is, on the shaft hole 3 side. Even though the circumferential stress is small, a large circumferential stress is generated as compared with the outer peripheral side of the rotor core 2.

本発明者等は、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部の応力集中を抑制する応力緩和スリット２６の半径方向の設置位置とロータコア２のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部と接する部位すなわち前述した仮想円Ｋ１上に発生する円周応力との関係を有限要素法解析（以下、ＦＥＭ解析と称す）で解析した。
この解析結果を図３に示す。この図３では、横軸が応力緩和スリット２６の内周側縁と回転軸４の中心との半径ｒを表し、縦軸がロータコア２に発生する円周応力最大値σを表している。 The inventors of the present invention have installed the stress relaxation slit 26 in the radial direction to suppress the stress concentration at the innermost peripheral end portions of the rotor slots 23A and 23B and the innermost peripheral end portions of the rotor slots 23A and 23B of the rotor core 2. The relationship between the contact point and the circumferential stress generated on the virtual circle K1 described above was analyzed by finite element method analysis (hereinafter referred to as FEM analysis).
The analysis result is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the radius r between the inner peripheral edge of the stress relaxation slit 26 and the center of the rotating shaft 4, and the vertical axis represents the circumferential stress maximum value σ generated in the rotor core 2.

この図３において、応力緩和スリット２６の内側側縁の半径ｒが前述した仮想円Ｋ１の半径ｒ１と一致するときに、ロータコア２に発生する円周応力の最大値σが比較的大きい値となっている。そして、応力緩和スリット２６の内側側縁の半径ｒが仮想円Ｋ１の半径ｒ１よりも長くなるすなわち応力緩和スリット２６の内側側縁が仮想円Ｋ１の外側となるとロータコア２に発生する円周応力の最大値σが増加していることが分かる。   In FIG. 3, when the radius r of the inner side edge of the stress relaxation slit 26 matches the radius r1 of the imaginary circle K1, the maximum value σ of the circumferential stress generated in the rotor core 2 becomes a relatively large value. ing. Then, when the radius r of the inner side edge of the stress relaxation slit 26 is longer than the radius r1 of the virtual circle K1, that is, the circumferential stress generated in the rotor core 2 when the inner side edge of the stress relaxation slit 26 is outside the virtual circle K1. It can be seen that the maximum value σ increases.

これに対して、応力緩和スリット２６の内側側縁の半径ｒが仮想円Ｋ１の半径ｒ１より短くなるすなわち応力緩和スリット２６の内側側縁が仮想円Ｋ１の内側となるとロータコア２に発生する円周応力の最大値σが減少していることが分かる。
そして、応力緩和スリット２６の内側側縁の半径ｒが第２の仮想円Ｋ２の半径ｒ２まで減少すると、ロータコア２に発生する円周応力の最大値σが最小値σｍｉｎとなり、さらに応力緩和スリット２６の内側側縁の半径ｒが半径ｒ２より減少すると、軸穴３に近づき締まりばめによる円周応力自体が大きくなることから応力緩和スリット２６による応力緩和効果が薄れロータコア２に発生する円周応力σが増加に転じることがわかる。 In contrast, when the radius r of the inner side edge of the stress relaxation slit 26 is shorter than the radius r1 of the virtual circle K1, that is, the circumference generated in the rotor core 2 when the inner side edge of the stress relaxation slit 26 is inside the virtual circle K1. It can be seen that the maximum value σ of stress decreases.
When the radius r of the inner side edge of the stress relaxation slit 26 decreases to the radius r2 of the second virtual circle K2, the maximum value σ of the circumferential stress generated in the rotor core 2 becomes the minimum value σmin, and the stress relaxation slit 26 When the radius r of the inner side edge of the rotor decreases from the radius r2, the circumferential stress itself due to the interference fit increases as it approaches the shaft hole 3, and the stress relaxation effect by the stress relaxation slit 26 is reduced, and the circumferential stress generated in the rotor core 2 is reduced. It can be seen that σ starts to increase.

この図３から明らかなように、前述した従来例のように応力緩和スリット２６の内周側と軸穴３との間の径方向厚みを、ロータスロット２４Ａ，２４Ｂ内周と軸穴３との間の径方向厚みに等しくした場合には、ロータコア２間に発生する円周応力の応力最大値σが最大値σＭＡＸに近い値となり、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部に発生する応力集中を十分に抑制することはできない。 As is clear from FIG. 3, the radial thickness between the inner peripheral side of the stress relaxation slit 26 and the shaft hole 3 as in the above-described conventional example is determined between the inner periphery of the rotor slots 24A and 24B and the shaft hole 3. When the thickness is equal to the radial thickness between them, the stress maximum value σ of the circumferential stress generated between the rotor cores 2 is close to the maximum value σ MAX and is generated at the innermost peripheral end of the rotor slots 23A and 23B. Stress concentration cannot be sufficiently suppressed.

このため、応力緩和スリット２６の内側側縁の半径ｒを仮想円Ｋ１すなわちロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部に接する内接円より小さく設定し、この半径ｒ上に複数の応力緩和スリット２６を形成すると、ロータコア２のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部より内側に生じる円周応力の最大値σが減少する。このため、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部に対する応力緩和の効果を発揮することができる。
しかしながら、応力緩和スリット２６の内周側縁の半径ｒを仮想円Ｋ２の半径ｒ２より短くすると、軸穴３に近づき締まりばめによる円周応力自体が大きくなることから、今度はｒ０部の応力が増大してしまう。 For this reason, the radius r of the inner side edge of the stress relaxation slit 26 is set smaller than the virtual circle K1, that is, the inscribed circle in contact with the innermost peripheral ends of the rotor slots 23A and 23B, and a plurality of stress relaxations are formed on the radius r. When the slit 26 is formed, the maximum value σ of the circumferential stress generated on the inner side from the innermost peripheral ends of the rotor slots 23A and 23B of the rotor core 2 decreases. For this reason, the effect of the stress relaxation with respect to the innermost peripheral side edge part of rotor slot 23A, 23B can be exhibited.
However, if the radius r of the inner peripheral edge of the stress relaxation slit 26 is shorter than the radius r2 of the imaginary circle K2, the circumferential stress itself due to the interference fit increases due to approaching the shaft hole 3, and this time the stress of the r0 portion is increased. Will increase.

したがって、本実施形態のロータ２０によると、回転軸４が締まりばめで嵌合しているロータコア２に、周方向の引張応力すなわち円周応力が発生しても、ロータコア２には、各磁極２２Ａ〜２２Ｆのロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端より軸穴３寄り位置に形成した複数の応力緩和スリット２６によってロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端の円周応力を緩和することができる。このため、ロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最内周側端部の応力集中を抑制することができる。   Therefore, according to the rotor 20 of the present embodiment, even if a circumferential tensile stress, that is, a circumferential stress is generated in the rotor core 2 in which the rotary shaft 4 is fitted with an interference fit, each magnetic pole 22A is provided in the rotor core 2. The circumferential stress at the innermost circumferential end of the rotor slots 23A, 23B can be relaxed by the plurality of stress relaxation slits 26 formed closer to the shaft hole 3 than the innermost circumferential end of the rotor slots 23A, 23B of .about.22F. it can. For this reason, stress concentration at the innermost peripheral side end portions of the rotor slots 23A, 23B can be suppressed.

また、各々の応力緩和スリット２６は、一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの最も軸穴３側に近い位置に対して周方向にずれた位置に形成されているので、一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂの間に形成したブリッジ部２５と干渉せずに、各応力緩和スリット２６の周方向両端部の丸み２６ａを大きく形成することができ、各応力緩和スリット２６に発生する応力集中を抑制することができる。   Further, each stress relaxation slit 26 is formed at a position shifted in the circumferential direction with respect to a position closest to the shaft hole 3 side of the pair of rotor slots 23A, 23B. Without interfering with the bridge portion 25 formed therebetween, the roundness 26a at both ends in the circumferential direction of each stress relaxation slit 26 can be formed large, and the stress concentration generated in each stress relaxation slit 26 can be suppressed. .

なお、本実施形態は、一対のロータスロット２３Ａ，２３Ｂに界磁用永久磁石２４Ａ，２４ＢをＶ字状に埋設した構造を示したが、一対の界磁用永久磁石をロータコアの径方向外方に向かって開形状が拡大するように一対のロータスロットに埋設した他の形状、例えばＵ字状に埋設した形状であっても良い。また、前述した従来例を示す図４のように永久磁石２４Ａ，２４Ｂを接線方向に直線状に配置した場合でも、ロータスロットの最内周側の円周上に応力緩和スリットを形成することにより、ロータスロットの最内周側端部の応力集中を減少させることができる。   In the present embodiment, the field permanent magnets 24A and 24B are embedded in a pair of rotor slots 23A and 23B in a V-shape, but the pair of field permanent magnets is radially outward of the rotor core. Another shape embedded in the pair of rotor slots so that the open shape expands toward the bottom, for example, a shape embedded in a U shape may be used. Further, even when the permanent magnets 24A and 24B are linearly arranged in the tangential direction as shown in FIG. 4 showing the above-described conventional example, by forming a stress relaxation slit on the innermost circumference of the rotor slot, The stress concentration at the innermost circumferential end of the rotor slot can be reduced.

また、本実施形態では、ロータコア２に６極を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロータコア２に形成する極数は任意の偶数極数を設定することができる。
また、本実施形態では、締まりばめによる円周応力について説明したが、ロータ２０を高速回転させる場合には、遠心力による引張応力も加わることになるので、この遠心力による引張応力も考慮して応力緩和スリット２６の形成位置を決定することが好ましい。
また、本実施形態は、埋込磁石形回転電機として埋込磁石形同期電動機を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、埋込磁石形発電機にも本発明を適用することができる。 In the present embodiment, the case where six poles are formed on the rotor core 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of poles formed on the rotor core 2 can be set to any even number.
In this embodiment, the circumferential stress due to the interference fit has been described. However, when the rotor 20 is rotated at a high speed, tensile stress due to centrifugal force is also applied. It is preferable to determine the position where the stress relaxation slit 26 is formed.
In this embodiment, the case where the embedded magnet type synchronous motor is applied as the embedded magnet type rotating electric machine has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to the embedded magnet type generator. can do.

２…ロータコア、３…軸穴、４…回転軸、８…突極部、２０…ロータ、２２Ａ〜２２Ｆ…磁極、２３Ａ，２３Ｂ…ロータスロット、２３ａ１，２３ｂ１…ロータスロットの一端、２４Ａ，２４Ｂ…界磁用永久磁石、２５…ブリッジ部、２６…応力緩和スリット、Ｋ１…第１の仮想円、Ｋ２…第２の仮想円、Ｋ３…仮想線   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Rotor core, 3 ... Shaft hole, 4 ... Rotary shaft, 8 ... Salient pole part, 20 ... Rotor, 22A-22F ... Magnetic pole, 23A, 23B ... Rotor slot, 23a1, 23b1 ... One end of rotor slot, 24A, 24B ... Permanent magnet for field, 25 ... bridge portion, 26 ... stress relaxation slit, K1 ... first virtual circle, K2 ... second virtual circle, K3 ... virtual line

Claims (5)

円板形状のロータコアと、このロータコアの中央部に設けた軸穴に締まりばめにより嵌合している回転軸と、前記ロータコアの周方向に設けた複数対のロータスロットと、周方向に隣り合う磁極が異極性となるように前記複数対のロータスロットに嵌合されている界磁用永久磁石と、これら界磁用永久磁石の上面に形成した突極部と、各対のロータスロットの間で前記突極部及び前記ロータコアを繋ぐように形成したブリッジと、を備えた埋込磁石形回転電機のロータにおいて、
前記複数対のロータスロットの最内周部より前記回転軸に寄った位置の前記ロータコアの円周上に、当該ロータスロットの最内周側端部に作用する応力集中を緩和する応力緩和スリットを複数形成し、
前記複数の応力緩和スリットは、前記複数対のロータスロットの最内周側端部に接する内接円である第１の仮想円と、該第１の仮想円から前記複数の応力緩和スリットのスリット幅に略対応する半径方向距離分狭めた円である第２の仮想円とに囲まれた円周方向の領域に形成されていることを特徴とする埋込磁石形回転電機のロータ。 A disc-shaped rotor core, a rotating shaft fitted in a shaft hole provided in the central portion of the rotor core by an interference fit, and a plurality of pairs of rotor slots provided in the circumferential direction of the rotor core are adjacent in the circumferential direction. Field permanent magnets fitted in the plurality of pairs of rotor slots so that the magnetic poles that match each other have different polarities, salient poles formed on the upper surfaces of these field permanent magnets, and each pair of rotor slots In a rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine comprising a bridge formed so as to connect the salient pole part and the rotor core between,
On the circumference of the rotor core at a position closer to the rotation axis than the innermost peripheral portions of the plurality of pairs of rotor slots, stress relaxation slits for relaxing stress concentration acting on the innermost peripheral end portion of the rotor slot are provided. Forming multiple ,
The plurality of stress relaxation slits are a first imaginary circle that is an inscribed circle in contact with the innermost peripheral end portions of the plurality of pairs of rotor slots, and slits of the plurality of stress relaxation slits from the first imaginary circle. A rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine, wherein the rotor is formed in a circumferential region surrounded by a second virtual circle that is a circle narrowed by a radial distance substantially corresponding to a width . 前記応力緩和スリットは、前記回転軸の中心と前記各対のロータスロット間で前記突極部および当該ロータスロットより内側のロータコアとを繋ぐブリッジ部の円周方向中央位置とを結ぶ仮想線に対して円周方向にずれた位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の埋込磁石形回転電機のロータ。   The stress relaxation slit is connected to an imaginary line connecting the center of the rotation axis and the circumferential center position of the bridge portion connecting the salient pole portion and the rotor core inside the rotor slot between the pair of rotor slots. 2. The rotor of an embedded magnet type rotating electric machine according to claim 1, wherein the rotor is formed at a position shifted in a circumferential direction. 前記応力緩和スリットは、前記回転軸の中心と前記ブリッジ部の円周方向中央部とを結ぶ仮想線の隣接する仮想線間の円周方向中央位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の埋込磁石形回転電機のロータ。   The stress relaxation slit is formed at a circumferential center position between adjacent virtual lines connecting a virtual line connecting the center of the rotation axis and the circumferential central portion of the bridge portion. The rotor of the interior magnet type rotary electric machine of 2. 前記各対のロータスロットは、前記ロータコアの径方向外方に向かって開形状が拡大するように前記ロータコアに形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の埋込磁石形回転電機のロータ。   4. The rotor core according to claim 1, wherein each pair of rotor slots is formed in the rotor core such that an opening shape thereof expands radially outward of the rotor core. 5. A rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine. 前記各対のロータスロットは、前記回転軸の中心軸に向かって凸となるＶ字形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の埋込磁石形回転電機のロータ。   5. The rotor of an embedded magnet type rotating electrical machine according to claim 4, wherein each of the pair of rotor slots is formed in a V shape that is convex toward the central axis of the rotating shaft.
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