特許 7410703 ロータシート、ロータ、電気機器、およびロータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】ロータシート、ロータ、電気機器、およびロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20231227BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20231227BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20231227BHJP

   H02K 15/16 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

H02K1/22 A

H02K15/02 K

H02K15/16 A

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019223471

(22)【出願日】2019-12-11

(65)【公開番号】P2020099188

(43)【公開日】2020-06-25

【審査請求日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】10 2018 132 502.9

(32)【優先日】2018-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】518334554

【氏名又は名称】ヴァレオ ジーメンス エーアオトモーティヴェ ゲルマニー ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｖａｌｅｏ Ｓｉｅｍｅｎｓ ｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100098589

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 善章

(74)【代理人】

【識別番号】100147599

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 匡孝

(72)【発明者】

【氏名】カエ シュアン タン

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１８４９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１００４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７４７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１０５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１３３４７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ １／２２

Ｈ０２Ｋ １５／０２

Ｈ０２Ｋ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフト（５３）のための中央の切り欠き（３）を有し、複数の扇部（４）に分割された、永久励磁電気機器（４９）のためのロータシート（１）であって、
前記各扇部（４）は、第１半扇部（５）および前記第１半扇部（５）から中心線（７）により画定された第２半扇部（６）と、延長線（１７）に沿って延びる２つのエッジ線（１５、１６）を有する磁石ポケット開口（９）を含むとともに第１半扇部（５）内に形成されている第１開口構造（８）と、前記中心線（７）に対して前記第１開口構造（８）と鏡像対称であるとともに前記第２半扇部（６）内に形成されている別の開口構造（１４）を備えており、
前記第１開口構造（８）は、完全に第１半扇部（５）内に配置された緩和開口（１０）を有し、前記磁石ポケット開口（９）の径方向最内側点（２４）よりもさらに内側に位置する径方向最内側点（２３）を有し、
前記緩和開口（１０）は、前記中心線（７）と平行であって第１底辺（２６）が第２底辺（２７）よりも前記中心線（７）の近くに位置する２つの底辺（２６、２７）と、前記中心線（７）から第１角度間隔（３２）をなす第１直線（２９）上に延びる第１脚（２８）と、前記中心線（７）から第２角度間隔（３３）をなす第２直線（３１）上に延びる第２脚（３０）とを備える、内接円のない台形（２５）の内部に内接しており、
前記第１直線（２９）および前記第２直線（３１）は前記第１底辺（２６）側において鋭角で交差し、
前記第１角度間隔（３２）および前記第２角度間隔（３３）のぞれぞれは、前記延長線（１７）が前記中心線（７）からなす磁石ポケット角度間隔（１９）よりも大きいことを特徴とする、ロータシート（１）。

【請求項2】

前記緩和開口（１０）は、少なくとも前記第１直線（２９）の一部に沿って延びる第１エッジ線（３４）および／または少なくとも前記第２直線（３１）の一部に沿って延びる第２エッジ線（３５）を有する、請求項１に記載のロータシート。

【請求項3】

前記第１エッジ線（３４）に垂直で前記第２エッジ線（３５）までの断面のうち、最大断面（ａ_１）と最小断面（ａ_２）との比（ａ_１／ａ_２）は、１．００以上、好ましくは１．１５以上、特に好ましくは１．３０以上であり、および／または、２．６０以下、好ましくは２．１０以下、特に好ましくは１．８５以下である、請求項２に記載のロータシート。

【請求項4】

前記第１角度間隔（３２）と前記磁石ポケット角度間隔（１９）との間の差（３６）は、２３．５°以上、好ましくは２５°以上、特に好ましくは２６．５°以上であり、および／または、４５°以下、好ましくは３８°以下、特に好ましくは３１°以下であり、および／または
前記第２角度間隔（３３）と前記磁石ポケット角度間隔（１９）との間の差（３７）は、１２°以上、好ましくは１５°以上、特に好ましくは２１°以上であり、および／または、３０°以下、好ましくは２５°以下、特に好ましくは２４°以下である、
請求項１から３のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項5】

前記第１底辺（２６）と前記中心線（７）との間の距離（ｂ_２）と前記第１磁石ポケット開口（９）の前記径方向最内側点（２４）と前記中心線（７）との間の距離（ｂ_１）との比（ｂ_２／ｂ_１）は、０．６０以上、好ましくは１．２以上、特に好ましくは１．９以上であり、および／または、２．５以下、好ましくは２．３以下、特に好ましくは２．２以下である、請求項１から４のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項6】

前記緩和開口（１０）の径方向最外側点（３８）からの外側の径方向距離（ｃ_１）とロータシート（１）の外側半径（ｒ_ａ）との比（ｃ_１／ｒ_ａ）は、０．２１以上、好ましくは０．２５以上、特に好ましくは０．２７以上であり、および／または、０．３２以下、好ましくは０．３０以下、特に好ましくは０．２９以下である、請求項１から５のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項7】

前記緩和開口（１０）の前記径方向最内側点（２３）からの内側の径方向距離（ｄ_１）とロータシート（１）の外側半径（ｒ_ａ）との比（ｄ_１／ｒ_ａ）は、０．５５以上、好ましくは０．６０以上、特に好ましくは０．６２以上であり、および／または、０．７０以下、好ましくは０．６８以下、特に好ましくは０．６５以下である、請求項１から６のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項8】

前記緩和開口（１０）は、前記第２脚（３０）および前記第２底辺（２７）と交差する第３直線（４０）の一部の上に位置する第３エッジ線（３９）をさらに有する、請求項１から７のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項9】

前記第１開口構造（８）は、第２延長方向（４４）に沿って延びる２つの平行なエッジ線（４２、４３）を有する別の第２磁石ポケット開口（１１）を有し、前記第２磁石ポケット開口（１１）の前記各エッジ線（４２、４３）が位置する直線は、前記第１磁石ポケット開口（９）の前記各エッジ線（１５、１６）が位置する直線よりも径方向外側で前記中心線（７）と交差する、請求項１から８のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項10】

特に前記第１開口構造（８）の一部をなすとともに、前記緩和開口（１０）の前記径方向最内側点（２３）よりも内側に径方向最内側点を有する、少なくとも１つのバランス開口（１２、１３）をさらに備える、請求項１から９のいずれか１つに記載のロータシート。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１つに記載のロータシート（１）を複数積層して形成されるロータ積層コア（５２）と、
積み重ねられた磁石ポケット開口（９、１１）により形成される各磁石ポケット内に配置された永久磁石磁気要素（５４、５５）とを備える、
永久励磁電気機器（４９）のためのロータ（５１）。

【請求項12】

ステータ（５０）と、
前記ステータ（５０）に対して回転可能に搭載された、請求項１１に記載のロータ（５１）とを備える、
車両（４８）のための電気機器（４９）。

【請求項13】

請求項１から１０のいずれか１つに記載の複数のロータシート（１）を、それぞれの開口構造（８、１４）を一致させてロータ積層コア（５２）を形成するように配置する、
永久励磁電気機器（４９）のためのロータ（５１）の製造方法。

【請求項14】

請求項１０に記載のロータシートを使用し、
前記各ロータシート（１）の少なくとも１つの開口構造（８，１４）のバランス開口（１２、１３）にバランスウエイト（５６）を配置して前記ロータ積層コア（５２）をバランスさせる、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記積層されたロータシート（１）に少なくとも１つの開口を形成して前記ロータ積層コア（５２）をバランスさせる、請求項１３または１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャフトのための中央の切り欠きを有し、複数の扇部に分割された、永久励磁電気機器のためのロータシートであって、各扇部は、第１半扇部および第１半扇部から中心線により画定された第２半扇部と、延長線に沿って延びる２つの平行なエッジ線を有する磁石ポケット開口を含むとともに第１半扇部内に形成されている第１開口構造と、中心線に対して第１開口構造と鏡像対称であるとともに第２半扇部内に形成されている別の開口構造を備えている、ロータシートに関する。

【0002】

さらに、本発明は、永久励磁電気機器のためのロータ、車両のための電気機器、およびロータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ＥＰ３３５２３３１Ａ１（特許文献１）の開示によれば、永久励磁電気機器のためのロータシートは、永久磁石を収容するためにロータシートに周構造として形成された複数の細長い切り欠きを備え、各切り欠きは径方向に対して斜めに延びるように配置されている。ここで、互いに周方向に隣接してＶ字型に配置される２つの切り欠きは、それらの間に径方向に延びる鏡像軸に対して鏡像対称となっている切り欠きがロータポールを形成するために設けられている。

【0004】

高い出力密度を達成するためには、このようなロータシートで形成されるロータ積層コアを有する電気機器は、高回転速度で作動する必要がある。回転速度が高くなるほど、ロータシートやロータ積層コアが耐えるべき機械応力は大きくなる。この機械応力は、一方では永久磁石磁気要素の重量により発生する遠心力や積層ロータスタック固有の重量によって生じ、他方ではロータ積層コアのシャフトに対する締まりばめの結果としてアイドル状態においても存在する荷重により生じる。結果的に、機械応力がロータシートの機械強度の最大値を超えないように、電気機器の速度は制限される。これにより、電気機器の利用や性能も制限されたり、または、ロータ積層コアをより強くてより複雑に設計することが必要になったりする。

【0005】

ＵＳ９２４６３６３Ｂ２（特許文献２）は、凸状ポールを有するロータシートにより形成されるロータを備えた回転電気機器を開示している。ロータ回転時に個々のシートに生じるピーク応力を低減するために、ポールには１つ以上の穴が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】ＥＰ３３５２３３１Ａ１

【文献】ＵＳ９２４６３６３Ｂ２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、機械的安定性がより高い永久励磁電気機器を駆動する選択肢を提供することである。

【0008】

この目的を達成するために、本発明によれば、冒頭に述べたタイプのロータシートにおいて、第１開口構造は、完全に第１半扇部内に配置された緩和開口を有し、磁石ポケット開口の径方向最内側点よりもさらに内側に位置する径方向最内側点を有し、緩和開口は、中心線と平行であって第１底辺が第２底辺よりも中心線の近くに位置する２つの底辺と、中心線から第１角度間隔をなす第１直線上に延びる第１脚と、中心線から第２角度間隔をなす第２直線上に延びる第２脚とを備える、内接円のない台形の内部に内接しており、第１直線および第２直線は第１底辺側において鋭角で交差し、第１角度間隔および第２角度間隔のぞれぞれは、延長線が中心線からなす磁石ポケット角度間隔よりも大きくなっている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、２つの半扇部の磁石ポケット開口が互いに隣接している扇部の領域は構造的に特に弱く、遠心力により生じる機械応力は特にこの領域に集中するという認識に基づいている。非円形の場合に内接円のない台形の内部に内接するように緩和開口を設けることで、上記領域における機械応力を大きく低減することができる。ここで、第１直線および第２直線の各角度間隔が磁石ポケット角度間隔よりも大きくなるように、上記台形は内接する緩和開口とともに磁石ポケット開口に対して傾斜している。このように、機械応力を扇部の他の構造的に強い領域にずらすことで、構造的に弱い領域における機械応力を低減している。

【0010】

このように、本発明のロータシートは機械的安定性が高いという点で優位である。したがって、電気機器は、他の構造は同一のまま、構造的に弱い領域において機械応力の最大値に到達するまでのより高い速度で作動することができる。または、逆に、所定の最大速度用として設計されている場合には機械的強度を低く構成することで、製造的な複雑さを低減することができる。また、代案または追加として、遠心力による機械応力の低減により締まりばめを形成するための公差範囲をより大きくすることができる。これは、遠心力に耐えられるように強度が高くなるほど、アイドル状態ですでに存在している締まりばめに許容される機械応力も高くなり得るためである。

【0011】

本発明の解釈において、「内接している」という表現は、緩和開口が台形の辺、すなわち脚と底辺で画定され、各辺の少なくとも１つの点で接触していることを意味する。本発明の解釈において、「内接円のない」という表現は、台形の内部に内接可能な円が存在しないことを意味する。言い換えれば、台形が接線四角形でないことを意味する。本発明の解釈において、「角度間隔」という表現は、ロータシート面において緩和開口を通って延びる方向の角度の大きさを意味する。この面におけるすべての角度間隔の向きは同一である。

【0012】

全体として、ロータシートは典型的には円形であり、したがって、典型的には円形のエッジ輪郭を有している。ロータシートは典型的には軟磁性材で形成されている。磁石ポケット開口の平行なエッジ線の間の距離は典型的にはエッジ線の長さよりも小さく、特に半分以下となっている。さらに、エッジ線で画定されたフリースペースは中心線側で矩形受入空間と隣接し、搭載状態においてもフリースペースには磁気要素は配置されていない。エッジ線とフリースペースの間には凸部が形成されていてもよい。フリースペースは、実質的には三角形でもよく、特に径方向最内側の角は丸みをつけてもよい。フリースペースは典型的には磁石ポケット開口の径方向最内側点をなす。第１フリースペースについて言及した内容はこのフリースペースにも同様に適用できる。さらに、別のフリースペースが受入空間の反対側に形成されていてもよい。延長線の角度間隔は中心線から、典型的には４０°以上、好ましくは４５°以上、特に好ましくは５０°以上であり、および／または、８９°以下、好ましくは７５°以下、特に好ましくは６０°以下である。

【0013】

本発明のロータシートにおいて、緩和開口は、少なくとも第１直線の一部に沿って延びる第１エッジ線を有することが好ましい。代案または追加として、緩和開口は、少なくとも第２直線の一部に沿って延びる第２エッジ線を有していてもよい。

【0014】

以下の構成によれば、特に高い緩和が得られる。すなわち、第１エッジ線に垂直で第２エッジ線までの最大断面の、第１エッジ線に垂直で第２エッジ線までの最小断面に対する比を１．００以上、好ましくは１．１５以上、特に好ましくは１．３０以上とする。代案または追加として、第１エッジ線に垂直で第２エッジ線までの最大断面の、第１エッジ線に垂直で第２エッジ線までの最小断面に対する比を２．６０以下、好ましくは２．１０以下、特に好ましくは１．８５以下とする。このような比にすることで、緩和開口は周方向に実質的に細長の有利な形状となる。

【0015】

第１エッジ線と第２エッジ線は、特に好ましくは弓状エッジ部で接続されている。弓状エッジ部は、典型的には第１底辺と１つの点でのみ接触している。しかし、弓状エッジ部は、部分的に第１底辺の沿って延び、そこから弓状に第１エッジ線および／または第２エッジ線に延びていてもよい。

【0016】

実験によって、第１角度間隔と磁石ポケット角度間隔との間の差は、２３．５°以上、好ましくは２５°以上、特に好ましくは２６．５°以上であり、および／または、４５°以下、好ましくは３８°以下、特に好ましくは３１°以下であることが確認された。代案または追加として、第２角度間隔と磁石ポケット角度間隔との間の差は、１２°以上、好ましくは１５°以上、特に好ましくは２１°以上であり、および／または、３０°以下、好ましくは２５°以下、特に好ましくは２４°以下であってもよい。

【0017】

典型的には、第１角度間隔は、１２０°以下、好ましくは１００°以下、特に好ましくは９０°以下である。

【0018】

便宜上、第１底辺と中心線との間の距離の、第１磁石ポケット開口の径方向最内側点と中心線との間の距離に対する比は、０．６０以上、好ましくは１．２以上、特に好ましくは１．９以上であり、および／または、２．５以下、好ましくは２．３以下、特に好ましくは２．２以下である。

【0019】

本発明のロータシートにおいて、以下の構成によればさらに有利となる。すなわち、緩和開口の径方向最外側点からの外側の径方向距離の、ロータシートの外側半径に対する比を、０．２１以上、好ましくは０．２５以上、特に好ましくは０．２７以上とし、および／または、０．３２以下、好ましくは０．３０以下、特に好ましくは０．２９以下とする。

【0020】

本発明のロータシートにおいて、緩和開口の径方向最内側点からの内側の径方向距離の、ロータシートの外側半径に対する比を、０．５５以上、好ましくは０．６０以上、特に好ましくは０．６２以上とし、および／または、０．７０以下、好ましくは０．６８以下、特に好ましくは０．６５以下としてもよい。

【0021】

本発明のロータシートの特に好ましい実施形態によれば、緩和開口は、第２脚および第２底辺と交差する第３直線の一部の上に位置する別のエッジ線をさらに有する。この別のエッジ線は、典型的には弓状部により第１エッジ線に接続され、および／または、弓状部により第２エッジ線に接続されている。第３直線の、磁石ポケット開口のエッジ線の延長線からの角度間隔は、好ましくは６０°以上１５０°以下である。なお、好ましい実施形態ではこの角度間隔は６０°から７５°の範囲とされている。

【0022】

磁気要素の特に有利なダブルＶ字型配置を実現するために、本発明のロータシートにおいて、第１開口構造は、第２延長方向に沿って延びる２つの平行なエッジ線を有する別の磁石ポケット開口を有し、この別の磁石ポケット開口の各エッジ線が位置する直線は、第１磁石ポケット開口の各エッジ線が位置する直線よりも径方向外側で中心線と交差している。特に、この別の磁石ポケット開口も上記フリースペースを有していてもよい。この別の磁石ポケット開口のエッジ線の間の距離は、典型的には第１磁石ポケット開口のエッジ線の間の距離よりも小さい。

【0023】

電気機器をできるだけスムーズに作動させるために、本発明のロータシートは、特に第１開口構造の一部をなすとともに、緩和開口の径方向最内側点よりも内側に径方向最内側点を有する、少なくとも１つのバランス開口をさらに備えてもよい。各バランス開口は典型的には円形である。２つのバランス開口を異なる面領域に形成してもよい。

【0024】

本発明の目的は、本発明のロータシートを複数積層して形成されるロータ積層コアを備える、永久励磁電気機器のためのロータによっても達成できる。ここで、永久磁石磁気要素が積み重ねられた磁石ポケット開口により形成される各磁石ポケット内に配置されている。典型的には、積み重ねられた磁石ポケット開口は空洞である。ロータは、ロータシートの切り欠きを貫通し、ロータ積層コアに締まりばめで取り付けられたシャフトをさらに有していてもよい。

【0025】

本発明の目的は、ステータと、そのステータに対して回転可能に搭載された本発明のロータとを備える、車両のための電気機器によっても達成できる。

【0026】

さらに、本発明の目的は、本発明の複数のロータシートを、それぞれの開口構造を一致させてロータ積層コアを形成するように配置する、永久励磁電気機器のためのロータの製造方法によっても達成できる。

【0027】

本発明の方法において、特定のロータシートの少なくとも１つの開口構造のバランス開口内に少なくとも１つのバランスウエイトを配置することでロータ積層コアをバランスさせてもよい。これにより、ロータ積層コアまたはロータのいわゆるプラスバランシングが達成できる。

【0028】

代案または追加として、積層されたロータシートに少なくとも１つの開口を形成することでロータ積層コアをバランスさせてもよい。これにより、ロータ積層コアまたはロータのマイナスバランシングが達成できる。

【0029】

本発明のロータシートに関する上記記載は、本発明のロータ、本発明の電気機器、および本発明の方法にも同様に適用でき、これらによっても上記効果を達成することができる。

【0030】

また、本発明の効果や詳細については、以下に記載される例示的実施形態や図面により明らかとなる。なお、図面は概要を示している。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明のロータシートの第１の例示的実施形態における上面図である。

【図2】図１に示すロータシートの扇部における第１半扇部の具体的な図である。

【図3】本発明のロータシートの別の例示的実施形態の扇部における第１半扇部を示す。

【図4】本発明のロータシートの別の例示的実施形態の扇部における第１半扇部を示す。

【図5】本発明のロータシートの別の例示的実施形態の扇部における第１半扇部を示す。

【図6】本発明のロータシートの別の例示的実施形態の扇部における第１半扇部を示す。

【図7】本発明のロータシートの別の例示的実施形態の扇部における第１半扇部を示す。

【図8】本発明のロータシートの別の例示的実施形態の扇部における第１半扇部を示す。

【図9】本発明の例示的実施形態のロータを有する、本発明の例示的実施形態の電気機器を備えた車両の概要図である。

【図10】磁気要素を有する、図９に示すロータのロータシートの扇部における第１半扇部を示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１は、本発明のロータシート１の第１の例示的実施形態の上面図である。

【0033】

ロータシート１は円形の輪郭２と中央の切り欠き３とを有する。ロータシート１は、互いに当接する８つの扇部４に分けられる。よって、各扇部４はロータシート１全体における４５°を占める。各扇部４は、径方向の中心線７に沿って第１半扇部５と第２半扇部６とに分けられる。第１磁石ポケット開口９、緩和開口１０、第２磁石ポケット開口１１、第１バランス開口１２、および第２バランス開口１３を有する第１開口構造８が第１半扇部５に設けられる。

【0034】

中心線７に対して第１半扇部５の第１開口構造８と鏡像対称である別の開口構造１４が第２半扇部６に設けられる。図１の例示的実施形態においては半扇部５、６の全体が互いに鏡像対称であるが、開口構造８、１４が互いに鏡像対称であるという説明はこの意味に限定されない。具体的には、切り欠き３は備えられるシャフトに対応して円形でなくてもよく、たとえば２つの対面する側にまっすぐな平面の領域を有してもよい。したがって、本例示的実施形態においてはそうであるものの、すべての扇部４が同一でなくてもよい。このように、上記鏡像対称は開口構造８、１４の一部を形成する第１半扇部５と第２半扇部６の位置における開口のみを対象とする。

【0035】

図２は、図１の１つの扇部４の第１半扇部５の詳細を示す。開口構造８、１４が鏡像対称であるため、第１半扇部５に関しての説明は適宜第２半扇部６にも適用できる。同様に、扇部４に関しての説明は他の扇部にも適用できる。

【0036】

第１磁石ポケット開口９は、延長方向１７に沿って延びてほぼ矩形の受入空間１８を画定する２つの平行なエッジ線１５、１６を有する。延長方向１７は中心線７から磁石ポケット角度間隔１９をなす。第１フリースぺース２０は受入空間１８と中心線側で隣接し、第２フリースぺース２１は反対側で隣接する。第１フリースぺース２０と第２フリースぺース２１はエッジ線１５、１６と隣接するエッジ輪郭によって画定され、少なくとも断面形状において弓状の凸部を有する。

【0037】

ロータシート１によって形成される積層コアからなる電気機器の動作中、受入空間１８に配置される磁気要素による遠心力およびロータシート１の固有の重みのために、過度の局所的な機械応力が領域２２に生じる。第１半扇部５における磁石ポケット開口９と第２半扇部６における鏡像対称な磁石ポケット開口との間のロータシート１の材料の薄さにより領域２２は構造的に弱いため、遠心力および付加的な負荷による荷重に対してロータシート１が耐えることができる最大速度が存在する。この最大速度は切り欠き３の締まりばめの結果としてアイドル状態においても存在する。緩和開口１０が設けられていない従来のロータシートと比べて、緩和開口１０によって領域２２における機械応力が低減され得る。

【0038】

緩和開口１０は全体が第１半扇部５内に位置する。径方向における緩和開口部１０の最も内側の点２３は、径方向における磁石ポケット開口９の最も内側の点２４よりもより内側に位置する。緩和開口部１０は、内接円のない台形２５の内部に内接する。台形２５は中心線７と平行な２つの底辺２６、２７を有し、第１底辺２６は第２底辺２７よりも中心線７の近くに位置する。台形２５の第１脚２８は第１直線２９の上に延び、台形２５の第２脚３０は第２直線３１の上に延びる。直線２９、３１は中心線７側において鋭角で交差し、第１直線２９と中心線７との間の第１角度間隔３２は、第２直線３１と中心線７との間の第２角度間隔３３よりも大きく、かつ磁石ポケット角度間隔１９よりも大きい。第２角度間隔３３も磁石ポケット角度間隔１９よりも大きい。

【0039】

緩和開口１０は、第１直線２９の一部に沿って延びる第１エッジ線３４と、第２直線３１の一部に沿って延びる第２エッジ線３５とを有する。第１エッジ線３４に垂直で第２エッジ線３５までの断面のうち、最大断面ａ_１と最小断面ａ_２との比ａ_１／ａ_２は、本例示的実施形態においては１．３８である。さらに、第１角度間隔３２と磁石ポケット角度間隔１９との間の差３６は２７°であり、第２角度間隔３３と磁石ポケット角度間隔１９との間の差３７は２２°である。

【0040】

さらに、図２には、第１磁石ポケット開口９の径方向の最も内側の点２４と中心線７との間の距離ｂ_１と第１底辺２６と中心線７との間の距離ｂ_２が示されている。ここで、比ｂ₂／ｂ₁は本例示的実施形態においては２．１である。

【0041】

さらに、図２には、緩和開口１０の径方向の最も外側の点３８からの外側の径方向距離ｃ_１が示されている。ここで、外側の径方向距離ｃ_１とロータシート１の外側半径ｒ_ａとの比ｃ_１／ｒ_ａは本例示的実施形態においては０．２８である。

【0042】

さらに、図２には、緩和開口１０の径方向の最も内側の点２３からの内側の径方向距離ｄ_１が示されている。ここで、内側の径方向距離ｄ_１とロータシート１の外側半径径ｒ_ａとの比ｄ_１／ｒ_ａは０．６５である。

【0043】

緩和開口１０は、第２脚３０および第２底辺２７と交差する第３直線４０の一部の上に位置する第３エッジ線３９をさらに有する。磁石ポケット開口９の延長方向１７に対する第３直線４０の第３角度間隔４１は本例示的実施形態においては６７°である。

【0044】

同様に、第２磁石ポケット開口１１は、第２延長方向４４に沿って延びる２つの平行なエッジ線４２、４３を有する。中心線７は、第２磁石ポケット開口１１の各エッジ線４２、４３が位置する直線（不図示）が交差する位置よりも内側で、第１磁石ポケット開口９の各エッジ線１５、１６が位置する直線（不図示）と交差する。このように、第２磁石ポケット開口１１は第１磁石ポケット開口よりも外側に配置される。ここで、第２磁石ポケット開口１１の受入空間４５は、第１磁石ポケット開口９のそれよりも小さくなっている。第２磁石ポケット開口１１もまた、受入空間４５と隣接するフリースペース４６、４７をさらに有する。

【0045】

各バランス開口１２、１３は、緩和開口１０よりも内側に配置され円形状となっている。ここで、第１バランス開口１２の中心は、第２バランス開口１３の中心よりも外側に位置している。

【0046】

図１および図２に示されたロータシート１を使用すると、図９に示すような電気機器の例示的な構成において、たとえば回転数１６８００ｒｐｍのときに最大機械応力４１９．６４ＭＰａが領域２２に発生する。

【0047】

図３から図８は、それぞれロータシートの他の例示的実施形態における扇部の第１半扇部５を示している。ここで、同一または同様な機能の要素には同じ参照番号を付している。磁石ポケット開口９、１１は、第１の例示的実施形態のそれらに相当する。

【0048】

図３から図８の例示的実施形態においては、緩和開口１０がそれぞれ異なる形状を有している。各形状は、図２に示すパラメータに関して下の表に基づいて規定されている。上記例示的構成における領域２２に生じる最大機械応力σｍａｘも示されている。

【0049】

【表1】

【0050】

ここで、図４は、他の例示的実施形態にも適用可能なバランス開口１２、１３の配置の他の実施形態を示している。図６の例示的実施形態によれば、バランス開口１２は半円状で、隣接する扇部４の第２半扇部６のバランス開口を補完する。これも同様に、他の例示的実施形態に適用可能である。図５、図７および図８の例示的実施形態にはバランス開口は形成されていないが、他の例示的実施形態によるバランス開口が代わりに形成されていてもよい。

【0051】

図９は、永久励磁電気機器の一例示的実施形態を備えた車両４８の概略図である。

【0052】

電気機器４９は車両４８を駆動するように構成され、ステータ５０を備えている。ロータ積層コア５２とシャフト５３を備えたロータ５１はステータ５０内に回転可能に搭載されている。ロータ積層コア５２は、上記例示的実施形態のいずれかによる複数の同じロータシート１により形成されている。ロータシート１は、それぞれの開口構造８、１４が一致するように順次積み重ねられる。また、ロータシート１は、互いに電気的に絶縁されるように積層される。

【0053】

さらに、図９は、第１磁石ポケット開口９内に延びる第１磁気要素５４と第２磁石ポケット開口１１内に延びる第２磁気要素５５を示している。緩和開口１０は空いた状態のままになっている。

【0054】

ロータ５１の製造において、バランスウエイト５６が１つ以上の扇部４のバランス開口１２内に配置され、それによりロータ５１はプラス側にバランスされる。ロータ５１の製造における代案または追加として、ロータ積層コア５２を形成するように積層されたロータシート１に開口を形成してもよく、それによりロータ５１はマイナス側にバランスされる。

【0055】

図１０は、図２による第１半扇部５がロータ５１に搭載されている状態を示し、磁気要素５４、５５およびシャフト５３の位置が視認できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】