(57)【要約】【課題】内周側ロータを構成する電磁鋼板に設けられたブリッジ部の機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を向上することにより、高速回転化・小形化を可能としたコスト低廉な回転電機を提供する。【解決手段】多数枚の電磁鋼板５を積層するとともに電磁鋼板５に形成された孔部３６に磁石３７Ａを埋め込み、各電磁鋼板５に孔部３６よりも半径方向外側の外周磁極部４１と孔部３６間の磁石間磁極部４２とを橋絡するブリッジ部６を設けた内周側ロータと、コイルを有する外周側ステータと、を備える回転電機であって、曲げモーメントが作用しないブリッジ部６の中央部分に半径方向の幅を狭くした狭幅部分６１を設け、曲げモーメントが作用するブリッジ部６の両端部分に中央部分より半径方向の幅が広い広幅部分（外周広幅部分６２、磁石間広幅部分６３）を設け、広幅部分の少なくとも一方に電磁鋼板５の板厚Ｔよりも薄い薄板部（へこみ薄板部６４、６５）を設けた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に多数枚の電磁鋼板を積層するとともに各該電磁鋼板に形成された複数の孔部をそれぞれ軸線方向に貫通して複数の磁石を埋め込み、各前記電磁鋼板に前記孔部よりも半径方向外側の外周磁極部と前記孔部間の磁石間磁極部とを橋絡するブリッジ部を設けた内周側ロータと、コイルを有する外周側ステータと、を備える回転電機であって、
前記内周側ロータの回転の遠心力に起因する曲げモーメントが作用する前記ブリッジ部に、前記遠心力に起因して発生する内部応力が許容応力を超えない範囲で前記電磁鋼板の板厚よりも薄い薄板部を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記曲げモーメントが作用しない前記ブリッジ部の中央部分に、半径方向の幅を前記遠心力に起因して発生する内部応力が許容応力を超えない範囲で狭くした狭幅部分を設け、
前記曲げモーメントが作用する前記ブリッジ部の両端部分に、前記中央部分より半径方向の幅が広い広幅部分を設け、
前記両端部分の前記広幅部分の少なくとも一方に、前記薄板部を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２において、前記広幅部分の半径方向の任意の一部の範囲、または半径方向の全範囲に前記薄板部を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２または３において、前記遠心力に起因して前記ブリッジ部に作用する曲げモーメントによって前記広幅部分に生じる曲げ応力の中立面付近に前記薄板部を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、前記電磁鋼板の片面または両面をへこませて前記薄板部を形成したことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、前記内周側ロータの前記ブリッジ部を除いた最外周径から出ないように前記ブリッジ部を形成したことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、前記ブリッジ部は、周方向にわたりその断面形状が滑らかに徐変していることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
軸線方向に多数枚の電磁鋼板を積層するとともに各該電磁鋼板に形成された複数の孔部をそれぞれ軸線方向に貫通して複数の磁石を埋め込み、各前記電磁鋼板に前記孔部よりも半径方向外側の外周磁極部と前記孔部間の磁石間磁極部とを橋絡するブリッジ部を設けた内周側ロータと、コイルを有する外周側ステータと、を備える回転電機であって、
前記内周側ロータの回転の遠心力に起因する曲げモーメントが作用しない前記ブリッジ部の中央部分に、半径方向の幅を前記遠心力に起因して発生する内部応力が許容応力を超えない範囲で狭くした狭幅部分を設けたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関し、より詳細には、磁石を埋め込んだ内周側ロータを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車に搭載される発電電動機には、コイルを有するステータを外周側に配置し、磁石を有するロータを内周側に配置したインナーロータ回転磁石形のものが多用されている。この種の発電電動機では、多数枚の電磁鋼板を積層するとともに、各電磁鋼板に形成された複数の孔部を貫通するように磁石を埋め込んで内周側ロータを構成する場合が多い。電磁鋼板に孔部を形成したことにより、孔部よりも半径方向外側の外周磁極部と孔部間の磁石間磁極部とを橋絡するブリッジ部が形成される。ここで、内周側ロータが回転すると、磁石および外周磁極部に作用する遠心力により外周磁極部が半径方向外向きに押圧され、ブリッジ部には曲げモーメントが加わる。この曲げモーメントにより発生する内部応力が許容応力を超えないように、ブリッジ部には機械的強度が必要とされる。
【０００３】
一方、発電電動機の動作特性上では、ブリッジ部は磁石から出た磁束の通過を抑制することが好ましく、換言すれば磁気抵抗が大きく磁気遮断特性に優れていることが好ましい。このように、機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を高めるという相反条件を考慮して、ブリッジ部の断面形状や断面積が決められている。
【０００４】
この種のブリッジ部の断面形状に関する技術の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１のリラクタンスモータ用ロータコアは、電磁鋼板を積層して形成される本体部とリラクタンス磁路部とを連ねるブリッジを有し、ブリッジの主面を塑性変形により本体部およびリラクタンス磁路部の主面よりも１０〜５０％陥没させたことを特徴としている。つまり、ブリッジの積層方向の厚さを元の電磁鋼板の厚さから低減する陥没加工を行い、残留応力などによる磁気特性の低下分だけブリッジを通過する漏れ磁束を低減している。これにより、トルク発生に寄与しない漏れ磁束を大幅に低減することができ、優れたモータ特性を有する、とされている。
【０００５】
また、磁石を有するロータのコア材質を変更することにより性能を向上した永久磁石回転電機の技術の例が特許文献２に開示されている。特許文献２の回転電機では、運転状態における回転子鉄心の透磁率を固定子鉄心の透磁率よりも低くすることを特徴としており、具体的な両鉄心材料の組み合わせが例示されている。これにより、回転子鉄心のブリッジ部位において固定子鉄心よりも低い飽和磁束密度に達し、ブリッジ部位における漏れ磁束を減少させて、より高いトルクが得られる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２５２９７号公報
【特許文献２】特開平１１−８９１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１では、ブリッジの磁気特性を低下させるために電磁鋼板に陥没加工を行うが、加工に伴う断面積の減少は磁気抵抗の増加と機械的強度の低下の両方に作用する。したがって、電磁鋼板の磁気特性低下分の正味の効果が相対的に少なく、効果的な
方策となっていない。また、特許文献２のように回転子鉄心の透磁率を低く抑える方法は、別の課題を引き起こすことになる。例えば、より強いまたはより大きな磁石が必要となり、あるいは回転子鉄心が太くなるような課題が生じ、必ずしも優れているとは言えない。
【０００８】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、内周側ロータを構成する電磁鋼板に設けられたブリッジ部の機械的強度を確保しつつ磁気遮断特性を向上することにより、高速回転化・小形化を可能としたコスト低廉な回転電機を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に係る回転電機の発明は、軸線方向に多数枚の電磁鋼板を積層するとともに各該電磁鋼板に形成された複数の孔部をそれぞれ軸線方向に貫通して複数の磁石を埋め込み、各前記電磁鋼板に前記孔部よりも半径方向外側の外周磁極部と前記孔部間の磁石間磁極部とを橋絡するブリッジ部を設けた内周側ロータと、コイルを有する外周側ステータと、を備える回転電機であって、前記内周側ロータの回転の遠心力に起因する曲げモーメントが作用する前記ブリッジ部に、前記遠心力に起因して発生する内部応力が許容応力を超えない範囲で前記電磁鋼板の板厚よりも薄い薄板部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記曲げモーメントが作用しない前記ブリッジ部の中央部分に、半径方向の幅を前記遠心力に起因して発生する内部応力が許容応力を超えない範囲で狭くした狭幅部分を設け、前記曲げモーメントが作用する前記ブリッジ部の両端部分に、前記中央部分より半径方向の幅が広い広幅部分を設け、前記両端部分の前記広幅部分の少なくとも一方に、前記薄板部を設けたことを特徴とする
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記広幅部分の半径方向の任意の一部の範囲、または半径方向の全範囲に前記薄板部を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２または３において、前記遠心力に起因して前記ブリッジ部に作用する曲げモーメントによって前記広幅部分に生じる曲げ応力の生じない中立面付近に前記薄板部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記電磁鋼板の片面または両面をへこませて前記薄板部を形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記内周側ロータの前記ブリッジ部を除いた最外周径から出ないように前記ブリッジ部を形成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記ブリッジ部は、周方向にわたりその断面形状が滑らかに徐変していることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する請求項８に係る回転電機の発明は、軸線方向に多数枚の電磁鋼板を積層するとともに各該電磁鋼板に形成された複数の孔部をそれぞれ軸線方向に貫通して複数の磁石を埋め込み、各前記電磁鋼板に前記孔部よりも半径方向外側の外周磁極部と前記孔部間の磁石間磁極部とを橋絡するブリッジ部を設けた内周側ロータと、コイルを有する外周側ステータと、を備える回転電機であって、前記内周側ロータの回転の遠心力に起因する曲げモーメントが作用しない前記ブリッジ部の中央部分に、半径方向の幅を前記遠心力に起因して発生する内部応力が許容応力を超えない範囲で狭くした狭幅部分を設けたこ
とを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る回転電機の発明では、電磁鋼板を積層し磁石を埋め込んで構成した内周側ロータの各電磁鋼板のブリッジ部のうち、内周側ロータの回転の遠心力に起因する曲げモーメントが作用するブリッジ部に薄板部を設けている。ここで、内周側ロータが回転すると、磁石および外周磁極部に作用する遠心力により外周磁極部が半径方向外向きに押圧され、ブリッジ部には曲げモーメントが加わり、内周側および外周側の一方で引っ張り応力、他方で圧縮応力となる曲げ応力が発生する。
【００１８】
したがって、ブリッジ部のうち、曲げモーメントが作用するブリッジ部に薄板部を設けたことにより、機械的強度を確保しつつ、ブリッジ部の磁気抵抗を大きくして磁気遮断特性を向上できる。これにより、回転電機の動作特性を向上でき、従来よりも高速回転化が可能となる。また、従来と同出力でよい場合には回転電機を小形化でき、加えて、磁石の小形化などによるコストダウンができる。
【００１９】
請求項２に係る発明では、電磁鋼板を積層し磁石を埋め込んで構成した内周側ロータの各電磁鋼板のブリッジ部の中央部分に狭幅部分を設け、ブリッジ部の両端部分に広幅部分を設け、この広幅部分の少なくとも一方に薄板部を設けている。ここで、内周側ロータが回転すると、磁石および外周磁極部に作用する遠心力により外周磁極部が半径方向外向きに押圧され、ブリッジ部の両端部には曲げモーメントが加わり、内周側および外周側の一方で引っ張り応力、他方で圧縮応力となる曲げ応力が発生する。また、ブリッジ部の中央部分には曲げモーメントが作用せず、主に引っ張り荷重が作用して引っ張り応力が発生する。
【００２０】
したがって、ブリッジ部の中央部分の狭幅部分では引っ張り応力が許容応力以下となる断面積として機械的強度を確保できる。また、ブリッジ部の両端部分の広幅部分の半径方向の幅の広くすることにより断面係数を大きくして曲げモーメントに対する強度を確保し、曲げ応力を許容応力以下として機械的強度を確保できる。一方、狭幅部分の断面積を小さくし、さらに広幅部分に薄板部を設けたことにより、ブリッジ部の磁気抵抗を大きくして磁気遮断特性を向上できる。これにより、回転電機の動作特性を向上でき、従来よりも高速回転化が可能となる。また、従来と同出力でよい場合には回転電機を小形化でき、加えて、磁石の小形化などによるコストダウンができる。
【００２１】
請求項３に係る発明では、広幅部分の半径方向の任意の一部の範囲、または半径方向の全範囲に前記曲げモーメントに対する強度を確保できる程度に薄板部を設けている。広幅部分に設ける薄板部の範囲に特別な制約はなく、発生する内部応力の分布や、加工方法の難易度、加工費用などを考慮して適宜定めることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明では、遠心力に起因してブリッジ部に作用する曲げモーメントによって広幅部分に生じる曲げ応力の作用しない中立面付近に薄板部を設けている。つまり、中立面付近に薄板部を設けることが好ましく、さらに中立面を含んで薄板部を設けることが一層好ましい。なぜなら、中立面付近には曲げモーメントによる内部応力が殆ど分布しないので、この部分を薄くしても曲げモーメントに対する機械的強度はあまり低下せず、一方、断面積を低減した分だけ確実に磁気遮断特性を向上できるからである。
【００２３】
請求項５に係る発明では、電磁鋼板の片面または両面をへこませて薄板部を形成している。プレス成型などにより電磁鋼板をへこませて薄板部を形成すれば、残留応力による磁気特性低下が見込めるので、断面積低減との相乗的な効果により格段に磁気遮断特性を向上できる。また、プレス成型によれば、薄板部の形成工程と、磁石を埋め込む孔部の打ち
抜き工程とを一緒に行えるので、製造コストは低廉である。
【００２４】
請求項６に係る発明では、内周側ロータのブリッジ部を除いた最外周径から出ないようにブリッジ部を形成している。これにより、ブリッジ部によって内周側ロータの外径が大きくなることがなく、ブリッジ部を除いた他の部位では設計変更の必要がなく、従来と同一の部材を使用できるので、製造コストは低廉である。
【００２５】
請求項７に係る発明では、ブリッジ部は、周方向にわたりその断面形状が滑らかに徐変している。断面形状が滑らかに徐変していることで、特定の位置への応力集中による機械的強度の低下を抑制できる。したがって、ブリッジ部の薄板部、狭幅部分、および広幅部分の寸法を許容応力の限界程度付近まで低減して、総合的に優れた動作特性を有する回転電機を実現できる。
【００２６】
請求項８に係る回転電機の発明では、電磁鋼板を積層し磁石を埋め込んで構成した内周側ロータの各電磁鋼板のブリッジ部の中央部分に狭幅部分を設けている。ここで、内周側ロータが回転すると、磁石および外周磁極部に作用する遠心力により外周磁極部が半径方向外向きに押圧され、ブリッジ部の両端部には曲げモーメントが加わり、ブリッジ部の中央部分には曲げモーメントが作用せず主に引っ張り荷重が作用し、引っ張り応力が発生する。このため、ブリッジ部の中央部分の狭幅部分では引っ張り応力が許容応力以下となる断面積として機械的強度を確保できる。従来は、引っ張り荷重や曲げモーメントが作用する領域を区別することなくブリッジ部の形状を定めており、局所的に断面積を低減することは考えられていなかったが、本発明ではブリッジ部の中央部分に設けた狭幅部分を従来よりも狭くして磁気遮断特性を向上できる。これにより、回転電機の動作特性を向上して、従来よりも高速回転化が可能となる。また、従来と同出力でよい場合には回転電機を小形化でき、加えて、磁石の小形化などによるコストダウンができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の回転電機であるインナーロータ回転磁石形の発電電動機の全体構成を説明する断面図である。
【図２】図１中のロータの部分拡大図であり、一対の１磁極分の永久磁石を含む範囲を示している。
【図３】ブリッジ部の構造を詳細に説明する図であり、図２のＸ部を構成する１枚の電磁鋼板の拡大斜視図である。
【図４】（１）はへこみ薄板部の断面形状を説明する図３中のＺ−Ｚ矢視断面図であり、（２）はへこみ薄板部のない従来の磁石間広幅部分の断面図である。
【図５】ブリッジ部に発生する応力分布をシミュレーションした結果を説明する斜視図である。
【図６】へこみ薄板部に代えて適用できる第１〜第６薄板部のそれぞれの断面形状を示す図である。
【図７】第２実施形態の回転電機のブリッジ部の構造を詳細に説明する電磁鋼板の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の第１実施形態について、図１〜図５を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態の回転電機であるインナーロータ回転磁石形の発電電動機１の全体構成を説明する断面図である。発電電動機１は、軸線ＡＸを中心とする概ね軸対称構造であり、図１には軸線ＡＸと直交する断面の一部分が示されている。図示されるように、発電電動機１は、略円筒状のケース２の内部に、同軸内外にロータ３およびステータ７を備えている。
【００２９】
ステータ７は、略円筒状のステータコア７１と、コイル７５とを有している。ステータコア７１は、ケース２の内側に薄板状の多数枚の電磁鋼板が軸線ＡＸ方向に積み重ねられて構成されている。ステータコア７１は、その内周から内向きに周方向に並んで突出する複数極のステータコア磁極７２を有している。コイル７５は、各ステータコア磁極７２の間のスロット部を波状に巻回する導体により構成されている。
【００３０】
一方、ロータ３は、軸線ＡＸ上のシャフト３１と、シャフト３１の周りに固定されたロータコア３５とを有している。シャフト３１は、ケース２に設けられた図略の軸受により回転自在に軸支されている。ロータコア３５は、板厚Ｔの薄板状の多数枚の電磁鋼板が軸線ＡＸ方向に積み重ねられて構成されている。板厚Ｔは、０．３５ｍｍ程度が一般的であるが、特に限定されるものではない。ロータコア３５の各電磁鋼板には、複数磁極分の孔部３６が周方向に並んで形成されている、各孔部３６を軸線ＡＸ方向に貫通して、それぞれ一対の永久磁石３７Ａ、３７Ｂが埋め込まれている。
【００３１】
図２は、図１中のロータ３の部分拡大図であり、１磁極分の一対の永久磁石３７Ａ、３７Ｂを含む範囲を示している。図示されるように、１つの孔部３６には、周方向に並んで一対の永久磁石３７Ａ、３７Ｂが、同じ極性の磁極を半径方向外向きにして埋め込まれている。各電磁鋼板の孔部３６よりも半径方向外側の部位が外周磁極部４１であり、各電磁鋼板の孔部３６間の部位が磁石間磁極部４２である。また、外周磁極部４１と磁石間磁極部４２とを橋絡する部位がブリッジ部６である。また、孔部３６のうち一対の永久磁石３７Ａ、３７Ｂを埋め込んだあとの空隙により、永久磁石３７Ａ、３７Ｂ間の磁石間バリヤ４４、および永久磁石３７Ａ、３７Ｂと磁石間磁極部４２との間の外側バリヤ４５が形成されている。磁石間バリヤ４４および外側バリヤ４５は、永久磁石３７Ａ、３７Ｂから出た磁束を漏洩させずにステータ７に向かわせて動作特性を向上する機能を有している。
【００３２】
図３は、ブリッジ部６の構造を詳細に説明する図であり、図２のＸ部を構成する１枚の電磁鋼板５の拡大斜視図である。なお、図中のＹ平面は、隣接するブリッジ部６の中間の対称面である。図示されるように、ブリッジ部６は周方向に延在して、外周磁極部４１と磁石間磁極部４２とを橋絡している。ブリッジ部６の外周磁極部４１に近い部分が外周端部分、磁石間磁極部４２に近い部分が磁石間端部分であり、外周端部分と磁石間端部分の中間が中央部分である。ブリッジ部６の中央部分は、半径方向の幅が最も狭い狭幅部分６１とされている。また、ブリッジ部６の外周端部分および磁石間端部分はそれぞれ、狭幅部分６１よりも半径方向の幅が広い外周広幅部分６２および磁石間広幅部分６３とされている。
【００３３】
さらに、外周広幅部分６２および磁石間広幅部分６３には、電磁鋼板５の両面をへこませて形成した薄板部、すなわちへこみ薄板部６４、６５がそれぞれ設けられている。２つのへこみ薄板部６４、６５は類似の構造をしており、半径方向の外縁および内縁で元の板厚Ｔが残され、半径方向の中間にへこみが形成されている。各へこみは、周方向に延在しており、狭幅部分６１に近い始点Ｓから始まり、周方向にわたり途中まで徐々に広くかつ深くなり、途中から徐々に狭くかつ浅くなって、外周磁極部４１または磁石間磁極部４２に近い終点Ｅで終わっている。また、電磁鋼板５の図示されない裏面側にも、概ね同形状のへこみが形成されている。ブリッジ部６は、周方向にわたりその断面形状が滑らかに徐変している。なお、へこみ薄板部６４、６５は、後述する曲げ応力の中立面６６、６７を含んで設けられている。
【００３４】
図４において、（１）はへこみ薄板部６５の断面形状を説明する図３中のＺ−Ｚ矢視断面図であり、（２）はへこみ薄板部のない従来の磁石間広幅部分９の断面図である。図４（１）に示されるように、へこみ薄板部６５は、板厚Ｔの電磁鋼板５の両面を半径方向の内縁および外縁を除いて滑らかな凹面にへこませて形成されている。これに対し、従来の
磁石間広幅部分９は、図４（２）に示されるように、電磁鋼板５の元の板厚Ｔが半径方向の全幅で残っている。
【００３５】
へこみ薄板部６４、６５を含むブリッジ部６は、電磁鋼板５をプレス成型して形成することができる。プレス成型では、へこみ薄板部６５の形成工程と、永久磁石３７Ａ、３７Ｂを埋め込む孔部３６の打ち抜き工程とを一緒に行えるので、製造の手間は簡略である。さらに、プレス成型の最後に外形打ち抜き加工を行ってロータコア３５の円筒形状を作るので、ブリッジ部６はロータ３の最外周径から突出しない。したがって、ブリッジ部６によってロータ３の外径が大きくなることがなく、ブリッジ部６を除いたロータ３の他の部位やステータ７では設計変更の必要がなく、従来と同一の部材を使用できる。
【００３６】
次に、上述のように構成された第１実施形態の回転電機１の作用について、図５を参考にして説明する。図５は、ブリッジ部６に発生する応力分布をシミュレーションした結果を説明する斜視図である。シミュレーションは、図３でへこみ薄板部６４、６５を設けない構造を設定し、ロータ３の回転により永久磁石３７Ａおよび外周磁極部４１に遠心力Ｆが作用したときを想定して行った。遠心力Ｆが作用すると、永久磁石３７Ａおよび外周磁極部４１は外周磁極部４１を半径方向外向きに押圧し、ブリッジ部６には曲げモーメントが加わる。このときの応力分布は、図５に示されるとおりであり、引っ張り応力および圧縮応力の発生領域が判明し、また、最大応力の発生領域が明らかになっている。
【００３７】
詳述すると、ブリッジ部６の中央部分の狭幅部分６１では、半径方向の全幅で引っ張り応力Ｄ１が発生しており、曲げモーメントが作用していないことがわかる。また、外周端部分の外周広幅部分６２では、外周側で引っ張り応力Ｄ２が発生し、内周側で圧縮応力Ｐ２が発生する。この引っ張り応力Ｄ２および圧縮応力Ｐ２の組み合わせは曲げ応力を意味し、曲げモーメントが作用していることを示す。引っ張り応力Ｄ２および圧縮応力Ｐ２の領域の中間には、概ね周方向に沿って内部応力の生じない中立面６６が発生する。磁石間端部分の磁石間広幅部分６３では、外周側で圧縮応力Ｐ３が発生し、内周側で引っ張り応力Ｄ３が発生する。この圧縮応力Ｐ３および引っ張り応力Ｄ３の組み合わせも曲げ応力を意味し、曲げモーメントが作用していることを示す。圧縮応力Ｐ３および引っ張り応力Ｄ３の領域の中間には、概ね周方向に沿って中立面６７が発生する。さらに、最大応力の発生領域は、外周広幅部分６２の外周領域６８および磁石間広幅部分６３の内周領域６９であることが明らかになった。
【００３８】
したがって、狭幅部分６１では、引っ張り応力Ｄ１が許容応力を超えない範囲で電磁鋼板５の半径方向の幅を狭くできる。また、外周広幅部分６２および磁石間広幅部分６３では、曲げ応力が許容応力を超えない範囲で電磁鋼板５の板厚Ｔを薄くできる。これらの広幅部分６２，６３では半径方向の幅が広いので、大きな断面係数を得るのに好適であり、曲げモーメントに対する強度を確保し、かつ殆ど内部応力の生じない中立面６６、６７付近を薄くすることができる。
【００３９】
第１実施形態の回転電機１によれば、ブリッジ部６の中央部分の狭幅部分６１では引っ張り応力Ｄ１が許容応力以下となる必要最小限の断面積を確保し、広幅部分６２、６３では必要最小限の断面係数を確保している。また、広幅部分６２、６３にへこみ薄板部６４、６５を設けるに際して、周方向にわたりその断面形状を滑らかに徐変させており、特定の位置への応力集中による機械的強度の低下を抑制できる。したがって、ブリッジ部６のへこみ薄板部６４、６５、狭幅部分６１、および広幅部分６２、６３の寸法を許容応力の限界程度付近まで低減しつつ機械的強度を確保できる。
【００４０】
一方、狭幅部分６１の断面積を必要最小限とし、さらに広幅部分６２、６３にへこみ薄板部６４、６５を設けたことにより、磁束が通過する断面積を限界程度付近まで低減でき
る。また、へこみ薄板部６４、６５をプレス成型により形成するので、残留応力による磁気特性低下が見込める。したがって、断面積低減と磁気特性低下との相乗的な効果により格段に磁気遮断特性を向上できる。これにより、回転電機の動作特性を向上して、従来よりも高速回転化が可能となる。また、従来と同出力でよい場合には回転電機を小形化でき、加えて、永久磁石３７Ａ、３７Ｂの小形化などによるコストダウンができる。
【００４１】
また、へこみ薄板部６４、６５を含むブリッジ部６をプレス成型により形成し、かつブリッジ部６がロータコア３５の最外周径から突出しないように電磁鋼板５をプレス成型するので、製造コストを低廉にできる。
【００４２】
次に、図４（１）とは異なる断面形状の薄板部ついて、図６を参考にして説明する。図６は、へこみ薄板部６４、６５に代えて適用できる第１〜第６薄板部８１〜８６のそれぞれの断面形状を示す図である。これらはいずれも、図５に示される内部応力が許容応力を超えない範囲で、電磁鋼板を部分的に薄く加工したものである。
【００４３】
個別に説明すると、第１薄板部８１は、板厚Ｔの電磁鋼板の片面を半径方向の内縁および外縁を除いて滑らかな凹面にへこませて形成されている。第２薄板部８２は、板厚Ｔの電磁鋼板の両面を半径方向の外縁のみを除いて滑らかな凹面にへこませて形成されている。第３薄板部８３は、板厚Ｔの電磁鋼板の両面を半径方向の内縁のみを除いて滑らかな凹面にへこませて形成されている。第４薄板部８４は、板厚Ｔの電磁鋼板を半径方向の全範囲で薄くして形成されている。第５薄板部８５は、板厚Ｔの電磁鋼板を半径方向の全範囲で薄く、かつ内周側がより薄くなるようにテーパ状に形成されている。第６薄板部８６は、板厚Ｔの電磁鋼板を半径方向の全範囲で薄くするとともに従来の磁石間広幅部分９よりも内周側まで延ばして形成されている。
【００４４】
第１〜第６薄板部８１〜８６の各断面形状は、狭幅部分６１と外周磁極部４１の間、および狭幅部分６１と磁石間磁極部４２との間で周方向（図６の紙面表裏方向）にわたり徐変している。つまり、狭幅部分６１、外周磁極部４１、および磁石間磁極部４２に近づくにつれて、電磁鋼板の元の板厚Ｔまで徐々に厚さが増加している。
【００４５】
第１薄板部８１は、第１実施形態のへこみ薄板部６５と類似の特性を有している。第２薄板部８２および第５薄板部８５は内周側よりも外周側の機械的強度が大きく、図５に示される外周広幅部分６２に適用して外周領域６８の最大応力に耐えるのに好適である。また、第３薄板部８３は外周側よりも内周側の機械的強度が大きく、図５に示される磁石間広幅部分６３に適用して内周領域６９の最大応力に耐えるのに好適である。さらに、第６薄板部８６の断面は半径方向に長く、大きな断面係数を得やすいという効果がある。
【００４６】
なお、第１実施形態において、外周広幅部分６２および磁石間広幅部分６３の両方にそれぞれへこみ薄板部６４、６５を設けたが、いずれか一方のみに設けてもよい。
【００４７】
一般に、ブリッジ部６の応力分布は、ロータ３の形状により変わり、曲げモーメントが作用する領域での曲げ応力中立面６６、６７の半径方向の位置も変わる。したがって、中立面６６、６７を含んで板厚方向に薄い薄板部を設けるために、図４（１）に示したへこみ薄板部６５や、図６に示した第１〜第３および第５薄板部８１〜８３、８５のように、薄板部の半径方向の位置や薄みの程度を変えるとよい。
【００４８】
次に、第２実施形態の回転電機について、図７を参考にして第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態の回転電機は、図１および図２と同様の構成で、ブリッジ部６Ａの構造が異なる。図７は、第２実施形態の回転電機のブリッジ部６Ａの構造を詳細に説明する電磁鋼板５の拡大斜視図である。第２実施形態の回転電機のブリッジ部６Ａは、
狭幅部分６１Ａ、外周広幅部分６２、および磁石間広幅部分６３を有するが、へこみ薄板部は設けられていない。そして、図５に示されたシミュレーション結果に基づき、曲げモーメントが作用しない中央部分の狭幅部分６１Ａの半径方向の幅ＷＡを、許容応力の許す範囲内で従来よりも狭くしている。
【００４９】
第２実施形態において、曲げモーメントが作用する外周広幅部分６２および磁石間広幅部分６３では、半径方向の幅を従来より狭くすると断面係数が大きく減少して機械的強度が低下するため半径方向の幅を低減することはできない。一方、狭幅部分６１Ａでは断面係数を考慮する必要がなく、引っ張り荷重に対する必要最小限の断面積を確保すればよい。これに対し従来は、引っ張り荷重や曲げモーメントの発生領域を区別することなくブリッジ部の形状を定めており、第２実施形態のように位置を特定して部分的な狭幅部分６１Ａを形成することは行われていなかった。したがって、第２実施形態の回転電機によれば、狭幅部分６１Ａを従来よりも狭くして磁気遮断特性を向上できる。これにより、回転電機の動作特性を向上して、従来よりも高速回転化が可能となる。また、従来と同出力でよい場合には回転電機を小形化でき、加えて、磁石の小形化などによるコストダウンができる。
【００５０】
なお、第１および第２実施形態では回転電機は発電電動機１としたが、単機能の発電機または電動機にも本発明を適用できるのは当然である。
【符号の説明】
【００５１】
１：発電電動機（回転電機）
２：ケース
３：ロータ
３１：シャフト    ３５：ロータコア    ３６：孔部
３７Ａ、３７Ｂ：永久磁石
４１：外周磁極部    ４２：磁石間磁極部
４４：磁石間バリヤ    ４５：外側バリヤ
５：電磁鋼板
６、６Ａ：ブリッジ部
６１、６１Ａ：狭幅部分    ６２：外周広幅部分    ６３：磁石間広幅部分
６４、６５：へこみ薄板部    ６６、６７：中立面
６８：外周領域    ６９：内周領域
７：ステータ
７１：ステータコア    ７２：ステータコア磁極    ７５：コイル
８１〜８６：第１〜第６薄板部
９：従来の磁石間広幅部分（外周広幅部分）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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