JPH09285087A - リラクタンス同期モータ用ロータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な技術で成形することにより十分な強度
を得ることのできるリラクタンス同期モータ用ロータお
よびその製造方法を提供する。 【解決手段】 全周の縁部３９と複数条の溝３７を切欠
いた円形状の基材７を複数枚作製し、各基材７の溝の位
置を所定の位置に合せて基材７を次々に軸方向へ積層し
て軸部４１を形成した後に溝３７に充填材１１を充填
し、その後縁部３９を除去して軸部４１を形成する。あ
るいは、円板状の基材７を積層して軸部４１を形成し、
基材７の外周部に全周の縁部３９と複数条の溝３７を軸
方向に貫通するように形成し、その後充填材１１を溝３
７に充填する。この後に縁部３９を除去してロータ１を
製造する。なお、縁部３９および溝３７は基材７をプレ
ス成形したり、先に積層した基材７にワイヤーソーで形
成する。また、外周面に補強材１７を巻付けたり、軸方
向両端面に端板１５を設けたりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁束が部分的に
集中する磁気異方性を有し、屈曲した磁路が設けられて
いるリラクタンス同期モータ用ロータおよびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リラクタンス同期モータ（以
後「ＲＳＭ」という）のロータとしては、図５から図７
に示されるようなものがある。

【０００３】すなわち、図５を参照するに、このロータ
１０１では磁性体円柱に切欠き１０３を設けることによ
り簡単な突起部１０５を設けたものである。また、図６
を参照するに、このロータ１０７ではリベット１０９に
より幾層もの鉄板１１１を連結すると共に他のコアセグ
メントとも連結して固定し、さらにボルト１１３で基部
１１５に固定したものである。さらに、図７を参照する
に、このロータ１１７では鉄板１１９と非磁性体の層１
２１を交互に重ねそれらをリベット１２３で連結すると
共にボルト１２５で基部１２７に固定したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図５に示されるように簡単な突起部１０５を設けたロ
ータ１０１では、突起部１０５が小さいと十分なトルク
が得られないため、所望のトルクを得るためにはロータ
１０１を大きくしたり、突起部１０５を大きくしたりす
る必要があり、ＲＳＭ全体として大型化するという問題
がある。

【０００５】また、図６及び図７に示されるようにボル
ト１１３、１２５やリベット１０９、１２３等の固定具
や接着剤を用いて構成したロータ１０７、１１７では、
ロータ１０７、１１７の回転時に作用する遠心力に対す
る強度はボルト１１３、１２５等の締結強度に依存する
ので、磁路を大きくとってトルクを大きくするとボルト
１１３、１２５が小さくなり遠心力に対する強度が低く
なる。あるいは、遠心力に対する強度を大きくするため
にボルト１１３、１２５を大きくすると磁路が小さくな
るのでトルクが小さくなるという問題がある。

【０００６】このような問題を解決するために、極に対
応する磁性材および非磁性材の積層ブロックを一体化す
る方法が考えられるが、このような方法では金属接合な
どの高度な技術の工程が必要となるという問題がある。

【０００７】さらに、前述の何れの場合にもロータはす
べて金属で構成されているため、インバータドライブ時
の高調波電流成分も含めた渦電流による熱損失が大き
く、誘導電動機ほどではないもののロータ発熱がありロ
ータを変形させてしまうという問題がある。

【０００８】また、このような問題を回避するために、
図８に示されるように、非磁性材部分１２９にプラスチ
ック材料を使用したロータ１３１が考えられるが、この
ようなロータ１３１においては遠心力に対する強度を確
保するために突起１３３を必要とし、この部分で磁気歪
みが発生するためトルクリップルが大きくなり、さらに
この歪みのためトルクが小さくなるという問題がある。

【０００９】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、簡易な技術で成形す
ることにより特に遠心力に対して十分な強度を得ること
のできるリラクタンス同期モータ用ロータおよびその製
造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明のリラクタンス同期モータ用
ロータは、回転中心である芯部と、磁性材および非磁性
材が交互に積層すべく充填材充填用の複数条の溝が切欠
かれた積層部を前記芯部のまわりに極数に対応する数だ
け有する全体円形板状の基材と、この基材が前記溝の位
置を対応させて前記芯部の軸方向へ複数枚積層された軸
部と、この軸部の軸方向両端部にあって前記最下段また
は最上段の基材を覆う一対の端板と、を有し、前記一対
の端板が前記溝に充填される充填材により一体的に取付
けられていることを特徴とするものである。従って、円
形をした基材における芯部のまわりには複数条の溝が切
欠かれて磁性材および非磁性材が交互に積層され、この
基材が軸方向に積層されて軸部を形成することによりロ
ータの軸部に極数に対応する数の磁路を形成しているの
で、遠心力の作用方向に一体的であり、抵抗力が強い。
また、軸部の軸方向両端面を覆う端板が溝に充填される
充填材により一体的に取付けられているので、ロータの
強度が増す。

【００１１】請求項２による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の溝が、前記基材の外周
縁近傍に中心を有する同心円をなしていることを特徴と
するものである。従って、基材に設けられている各磁路
は、各々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を
構成する形状となっている。

【００１２】請求項３による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の溝が、前記基材の外周
縁近傍に中心を有する同心円を近似する直線から成るこ
とを特徴とするものである。従って、基材に設けられて
いる各磁路は、各々基材の中心に向かって凹となる同心
円の一部を近似した平行線から構成される形状となって
いる。

【００１３】請求項４による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１、２、３記載の基材が磁性材
であり、且つ前記溝に充填する充填材が非磁性材である
ことを特徴とするものである。従って、磁性材である基
材に設けられた同心円状またはこれを近似する平行直線
状の多層の溝に非磁性材を充填することにより磁路を形
成している。

【００１４】請求項５による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１、２、３記載の基材が非磁性
材であり、且つ前記溝に充填する充填材が磁性材である
ことを特徴とするものである。従って、非磁性材である
基材に設けられた同心円状またはこれを近似する平行直
線状の多層の溝に磁性材を充填することにより磁路を形
成している。

【００１５】請求項６による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の端板が、前記充填材と
同じ材質で形成されていることを特徴とするものであ
る。従って、軸部の軸方向両端面を覆う端板が溝に充填
される充填材により形成されると共に一体的に設けられ
ているので、ロータの強度が増す。

【００１６】請求項７による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の軸部の外周に補強材が
巻かれていることを特徴とするものである。従って、軸
部の外周に巻かれた補強材により軸部の強度が増す。

【００１７】請求項８による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法は、円板状の基材の中心軸であ
る芯部のまわりに磁性材または非磁性材を充填して交互
に積層すべく複数条の溝を切欠いて極数に対応する数の
積層部を形成すると共に最外周部に全周にわたる縁部を
設け、複数枚の前記基材を前記溝の位置を対応させて積
層して軸部を形成した後、前記溝に充填材を充填し、そ
の後前記縁部を切除することを特徴とするものである。
従って、まず全周にわたる縁部と複数条の溝を切欠いた
円形状の基材を複数枚作製しておき、各基材の溝の位置
を所定の位置に合せながら基材を次々に軸方向へ積層し
て軸部を形成した後に前記溝に充填材を充填し、その後
前記縁部を除去して軸部を形成するので、製作が容易に
なると共に、各基材は遠心力作用方向へ一体なので抵抗
力が大きい。

【００１８】請求項９による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法は、円板状の基材を軸方向に複
数枚積層して軸部を形成し、前記基材の最外周部におい
て全周にわたる縁部を設けた状態で前記軸部の中心軸で
ある芯部のまわりに磁性材および非磁性材を交互に積層
すべく充填材充填用の複数条の溝を軸方向に切欠いて極
数に対応する数の積層部を形成し、前記溝に充填材を充
填した後、前記縁部を切除することを特徴とするもので
ある。従って、まず円板状の基材を積層して軸部を形成
してから、この基材の外周部に全周にわたる縁部と複数
条の溝を軸部を軸方向に貫通するように形成し、その後
充填材を溝に充填するので、溝が各基材との関係におい
てずれることがない。充填材を充填した後に前記縁部を
除去してロータを製造するので、製造が容易である。ま
た、軸部は軸方向および軸直交方向に一体なのでロータ
の強度が増す。

【００１９】請求項１０による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８記載の基材およ
び基材の溝をプレス成形により形成することを特徴とす
るものである。従って、プレス成形により基材に縁部お
よび溝を設けるので、ロータの製作が容易になる。

【００２０】請求項１１による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８、９記載の縁部
を設けた状態で前記溝をワイヤーソーで形成することを
特徴とするものである。従って、各基材または基材を積
層して製造された軸部に、ワイヤーソーで縁部および溝
を形成する。

【００２１】請求項１２による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８、９記載の縁部
を除去した後、前記軸部の外周面に補強材を巻付けるこ
とを特徴とするものである。従って、軸部の外周面に補
強材を巻付けることによりロータの遠心力作用方向の強
度が増す。

【００２２】請求項１３による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８、９、１２記載
の充填材を充填する工程において、前記軸方向両端面に
端板を一体的に設けることを特徴とするものである。従
って、軸方向に一体化されるのでロータの強度が増す。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて説明する。

【００２４】図１には、この発明にかかるリラクタンス
同期モータ用ロータ１が示されている。このロータ１
は、軸直交方向面に対して円形板状の磁性板３を軸方向
へ多数積層したものである（図１（Ｂ）参照）。

【００２５】前記磁性板３では、回転中心である芯部５
のまわりの磁性体である基材７上に、磁性材９および充
填材としての非磁性材１１から同心円状に磁路が形成さ
れた積層部１３を、極数に対応する数だけ有していて
（図１（Ａ）参照、ここでは４個）、全体で円形断面を
形成している。

【００２６】ロータ１の軸方向両端（図１（Ｂ）中上下
両端）には、両端にある磁性板３の全面を覆う端板１５
が、非磁性材１１と一体で設けられている。また、磁性
板３の外周面、すなわちロータ１の外周面には補強材と
してのプラスチック系繊維シート１７が巻付けられてい
る。

【００２７】なお、図２に示されるロータ１９では、基
材２１を非磁性体とすると共に磁性材２３と非磁性材２
５の位置を入れ替えたものや、図３に示されるロータ２
７のように磁性材２９および非磁性材３１から成る積層
部３３を同心円ではなく直線で構成してもよい。

【００２８】次に、前述のロータ１の製造方法について
説明する。

【００２９】図４を参照するに、ロータ１の組立て前の
磁性板３５を、例えばプラスチック等の非磁性材を充填
する溝３７と、製作上必要な縁部３９から構成してあ
る。この磁性板３５の作製は、例えば板状の原材料から
一枚づつプレス成形により非磁性材の溝３７や縁部３９
および外形形状等を一括あるいは分割で成形することに
より行なわれる。

【００３０】図１（Ｂ）を参照するに、前述のようにし
て作製された磁性板３５（図４参照）を半径方向の向き
を取り揃えて軸方向へ積層して軸部４１を作製し、前工
程で予め設けられている溝３７にプラスチック等の非磁
性材を図１（Ｂ）中矢印方向に充填する。その後、製作
上設けられている縁部３９を切削除去し、プラスチック
系繊維シート１７を外側に巻付けて半径方向に結束す
る。

【００３１】あるいは、図１（Ｂ）を参照するに、回転
による遠心力に抗する強度をさらに高めるために、ロー
タ１の軸方向両端の非磁性の端板１５、１５と前記積層
部１３の溝３７に充填された非磁性材１１とを一体成形
した後に、プラスチック系繊維シート１７を巻きつけて
半径方向に結束する。

【００３２】以上の結果から、積層部１３と軸方向両端
部の非磁性端板１５、１５をプラスチック等の非磁性材
で一体成形することができるので、ロータ１の強度を上
げることができる。

【００３３】また、一体成形のため、ブロックを金属接
合するような高度な技術を必要としないし、射出成型機
等による一括成形が可能になるため、ロータ１の製造時
間を短縮することができる。

【００３４】さらに、前記磁性板３で隣り合うもの同士
をわずかづつ位相を持たせて積層することにより、ロー
タスキューを容易に実現することができ、モータの特性
を改善することができる。

【００３５】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態においては、プレス成形で先に溝３７や縁部３
９等を形成した磁性板３５を積載したが、これに代わっ
て、プレス成形で得た円盤状の磁性板３５をまず軸方向
へ多数枚積み重ねて固着して棒状に構成した後に、非磁
性材充填用の溝３７をワイヤーソー等で軸方向へ一括し
て設けるようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるリラクタンス同期モータ用ロータでは、円形をした
基材における芯部のまわりには複数条の溝が切欠かれて
磁性材および非磁性材が交互に積層され、この基材が軸
方向に積層されて軸部を形成することによりロータの軸
部に極数に対応する数の磁路を形成しているので、遠心
力の作用方向に一体的に形成することができるので、遠
心力に対する抵抗力を増大させることができる。また、
軸部の軸方向両端面を覆う端板が溝に充填される充填材
により一体的に取付けられているので軸方向にも一体化
でき、ロータの強度を増すことができる。

【００３７】請求項２の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、基材に設けられている各磁路は、各
々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を構成す
る形状となる。

【００３８】請求項３の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、基材に設けられている各磁路は、各
々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を近似し
た平行線から構成される形状となる。

【００３９】請求項４の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、磁性材である基材に設けられた同心
円状またはこれを近似する平行直線状の多層の溝に非磁
性材を充填することにより磁路を形成する。

【００４０】請求項５の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、非磁性材である基材に設けられた同
心円状またはこれを近似する平行直線状の多層の溝に磁
性材を充填することにより磁路を形成する。

【００４１】請求項６の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、軸部の軸方向両端面を覆う端板が溝
に充填される充填材と同じ材質で形成されると共に一体
的に設けられているので、ロータの強度を増すことがで
きる。

【００４２】請求項７の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、軸部の外周に巻かれた補強材によ
り、遠心力作用方向に対する強度を増すことができる。

【００４３】請求項８の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法では、まず全周にわたる縁部と
複数条の溝を切欠いた円形状の基材を複数枚作製してお
き、各基材の溝の位置を所定の位置に合せながら基材を
次々に軸方向へ積層して軸部を形成した後に前記溝に充
填材を充填し、その後前記縁部を除去して軸部を形成す
るので、製造を簡略化することができる。また、各基材
は遠心力作用方向へ一体なので遠心力に対する抵抗力を
大きくすることができる。

【００４４】請求項９の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法では、まず円板状の基材を積層
して軸部を形成してから、この基材の外周部に全周にわ
たる縁部と複数条の溝を軸部を軸方向に貫通するように
形成し、その後充填材を溝に充填するので、溝が各基材
との関係においてずれることがない。充填材を充填した
後に前記縁部を除去してロータを製造するので、製造を
簡略化することができる。また、軸部は軸方向および軸
直交方向に一体なので、ロータの強度を増大させること
ができる。

【００４５】請求項１０の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、プレス成形により基材
に縁部および溝を設けるので、ロータの製作が非常に容
易になる。

【００４６】請求項１１の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、各基材または基材を積
層して製造された軸部に、ワイヤーソーで縁部および溝
を形成するので、製作が非常に容易になるし、短時間で
製作することができる。

【００４７】請求項１２の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、軸部の外周面に補強材
を巻付けることにより、ロータの遠心力作用方向の強度
を増加することができる。

【００４８】請求項１３の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、軸方向に一体化される
のでロータの強度を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータを示す断面図である。

【図２】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータの別の実施の形態を示す断面図である。

【図３】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータのさらに別の実施の形態を示す断面図である。

【図４】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータの製造方法における一過程を示す断面図である。

【図５】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【図６】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【図７】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【図８】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１９、２７ ロータ ５ 芯部 ７ 基材 １１ 非磁性材（充填材） １３ 積層部 １５ 端板 １７ プラスチック系繊維シート（補強材） ３７ 溝 ３９ 縁部 ４１ 軸部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心である芯部と、磁性材および非
   磁性材が交互に積層すべく充填材充填用の複数条の溝が
   切欠かれた積層部を前記芯部のまわりに極数に対応する
   数だけ有する全体円形板状の基材と、この基材が前記溝
   の位置を対応させて前記芯部の軸方向へ複数枚積層され
   た軸部と、この軸部の軸方向両端部にあって前記最下段
   または最上段の基材を覆う一対の端板と、を有し、前記
   一対の端板が前記溝に充填される充填材により一体的に
   取付けられていることを特徴とするリラクタンス同期モ
   ータ用ロータ。
2. 【請求項２】 前記溝が、前記基材の外周縁近傍に中心
   を有する同心円をなしていることを特徴とする請求項１
   記載のリラクタンス同期モータ用ロータ。
3. 【請求項３】 前記溝が、前記基材の外周縁近傍に中心
   を有する同心円を近似する直線から成ることを特徴とす
   る請求項１記載のリラクタンス同期モータ用ロータ。
4. 【請求項４】 前記基材が磁性材であり、且つ前記溝に
   充填する充填材が非磁性材であることを特徴とする請求
   項１、２、３記載のリラクタンス同期モータ用ロータ。
5. 【請求項５】 前記基材が非磁性材であり、且つ前記溝
   に充填する充填材が磁性材であることを特徴とする請求
   項１、２、３記載のリラクタンス同期モータ用ロータ。
6. 【請求項６】 前記端板が、前記充填材と同じ材質で形
   成されていることを特徴とする請求項１記載のリラクタ
   ンス同期モータ用ロータ。
7. 【請求項７】 前記軸部の外周に補強材が巻かれている
   ことを特徴とする請求項１記載のリラクタンス同期モー
   タ用ロータ。
8. 【請求項８】 円板状の基材の中心軸である芯部のまわ
   りに磁性材または非磁性材を充填して交互に積層すべく
   複数条の溝を切欠いて極数に対応する数の積層部を形成
   すると共に最外周部に全周にわたる縁部を設け、複数枚
   の前記基材を前記溝の位置を対応させて積層して軸部を
   形成した後、前記溝に充填材を充填し、その後前記縁部
   を切除することを特徴とするリラクタンス同期モータ用
   ロータの製造方法。
9. 【請求項９】 円板状の基材を軸方向に複数枚積層して
   軸部を形成し、前記基材の最外周部において全周にわた
   る縁部を設けた状態で前記軸部の中心軸である芯部のま
   わりに磁性材および非磁性材を交互に積層すべく充填材
   充填用の複数条の溝を軸方向に切欠いて極数に対応する
   数の積層部を形成し、前記溝に充填材を充填した後、前
   記縁部を切除することを特徴とするリラクタンス同期モ
   ータ用ロータの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記基材および基材の溝をプレス成形
    により形成することを特徴とする請求項８記載のリラク
    タンス同期モータ用ロータの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記縁部を設けた状態で前記溝をワイ
    ヤーソーで形成することを特徴とする請求項８、９記載
    のリラクタンス同期モータ用ロータの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記縁部を除去した後、前記軸部の外
    周面に補強材を巻付けることを特徴とする請求項８、９
    記載のリラクタンス同期モータ用ロータの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記充填材を充填する工程において、
    前記軸方向両端面に端板を一体的に設けることを特徴と
    する請求項８、９、１２記載のリラクタンス同期モータ
    用ロータの製造方法。