(57)【要約】【課題】  シンクロナスリラクタンスモータの高効率化【解決手段】  シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心において、鉄心全てを方向性電磁鋼板で構成することにより、d軸位置とq軸位置でのインダクタンスの差を大きくするとともに、フラックスバリア縁部での磁束の漏洩を小さくし、出力トルクを大きくするとともに、損失を減らし、モータ効率の良いシンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心を作成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸孔側を凸とした複数の円弧状スリットを同心状に形成するとともに、前記複数の円弧状スリットを前記回転軸孔の周囲に間隔をおいて形成した鉄心片を積層して成り、前記円弧状スリットの延設方向に沿って磁束が流れ易い磁路が形成され、半径方向に磁束が流れにくい磁路が形成され、前記磁路の磁気抵抗の差に基づいて生じるリラクタンストルクにより回転する回転子鉄心において、
前記回転子鉄心は、周方向に極数分に分割した方向性電磁鋼板を軸方向に積層し、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円弧状スリットの延設方向であることを特徴とする回転子鉄心。
【請求項２】
前記回転子鉄心は周方向に極数×２分割された方向性電磁鋼板を軸方向に積層し、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円弧状スリットと平行であることを特徴とする回転子鉄心。
【請求項３】
周方向に分割された前記方向性電磁鋼板は、前記方向性電磁鋼板の回転軸付近に設けられたキーと、回転軸に設けられたキーにより支持されていることを特徴とする請求項１〜２記載の回転子鉄心。
【請求項４】
前記円弧状スリットに非磁材料を挿入したことを特徴とする請求項１〜２記載の回転子鉄心。
【請求項５】
複数の分割鉄心を回転軸の周方向に組み合わせてなる円筒状の回転子鉄心であって、
前記分割鉄心は、磁化容易方向を有する複数の方向性電磁鋼板を、当該磁化容易方向をそれぞれ揃えた状態で、前記回転軸の軸方向に積層して形成され、
前記回転軸の軸方向から平面視して、当該回転軸側を凸とした凸状スリットが当該回転軸の周囲に間隔をおいて形成された
ことを特徴とする回転子鉄心。
【請求項６】
前記凸状スリットの延設方向に沿って磁束が流れ易い磁路が形成され、前記回転軸の径方向に磁束が流れにくい磁路が形成され、
前記磁化容易方向が前記凸状スリットの延設方向に沿っている
ことを特徴とする請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項７】
前記凸状スリットが、円弧状スリットであり、
前記円弧状スリットが、同心状に複数形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項８】
複数の前記磁路の磁気抵抗の差によって、リラクタンストルクを生じる
ことを特徴とする請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項９】
複数の前記分割鉄心の数は、極数の２倍である
ことを特徴とする請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１０】
前記分割鉄心は、前記回転軸に設けられた係合部に係合される被係合部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１１】
前記凸状スリットに非磁材料を挿入した
ことを特徴とする請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１２】
回転電機であって、
回転軸と当該回転軸に固定された円筒状の回転子鉄心とからなる回転子と、
巻線と当該巻線が巻装された固定子鉄心とからなる固定子と、
を備え、
前記回転子鉄心は、複数の分割鉄心を回転軸の周方向に組み合わせてなり、
前記分割鉄心は、磁化容易方向を有する複数の方向性電磁鋼板を、当該磁化容易方向をそれぞれ揃えた状態で、前記回転軸の軸方向に積層して形成され、
前記回転軸の方向から平面視して、当該回転軸側を凸とした凸状スリットが当該回転軸の周囲に間隔をおいて形成された
ことを特徴とする回転子電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子鉄心および回転電機に関し、特に、方向性電磁鋼板を用いてモータ効率を向上させるシンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、リラクタンストルクによって回転するシンクロナスリラクタンスモータが提案されている。このシンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心は、複数枚の鋼板を積層して形成されており、上記回転子鉄心にフラックスバリアとよばれる円弧状のスリットを持ち、円弧状スリットの延設方向に沿って、磁束の流れ易い磁路が形成されるとともに、半径方向に磁束が流れにくい磁路が形成され、回転子鉄心は、上記の磁路の磁気抵抗の差に基づいて生じるリラクタンストルクにより回転することとなる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６０７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の構造では、強度を保つためにロータコア外周部のブリッジが必要であり、その際にロータコア外周部のブリッジでは磁束が漏洩するため、出力トルク減少の原因となる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、損失が少なく、出力トルクが大きいシンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、回転子鉄心において、
前記回転子鉄心は、周方向に極数分に分割した方向性電磁鋼板を軸方向に積層し、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円弧状スリットの延設方向とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記回転子鉄心は、周方向に極数×２分割された方向性電磁鋼板を軸方向に積層し、前記方向性電磁鋼板の磁化容易方向が円弧状スリットと平行であることとする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１〜２記載の回転子鉄心において、周方向に分割された前記方向性電磁鋼板は、前記方向性電磁鋼板のシャフト付近に設けられたキーと、シャフトに設けられたキーにより支持するものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜２記載の回転子鉄心において、前記円弧状スリットに非磁材料を挿入するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、損失が少なく、出力トルクが大きい回転子鉄心および回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例の回転子鉄心の斜視図
【図２】第１実施例の方向性電磁鋼板
【図３】（a）回転子がq軸位置の際の軸方向断面図、（b）回転子がd軸位置の際の軸方向断面図
【図４】第２実施例の回転子鉄心の斜視図
【図５】（a）方向性電磁鋼板（磁化容易方向が半径方向と垂直）の軸方向断面図、（b）方向性電磁鋼板（磁化容易方向が半径方向と平行）の軸方向断面図
【図６】本発明の回転電機の軸方向断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第1実施例の回転子鉄心の斜視図である。本実施例では極数が４極の場合を示しており、円筒状の回転子鉄心Ｒは、周方向に極数分、すなわち４つに分割した複数の分割鉄心ＲＤを回転軸としてのシャフト２の周方向に組み合わせてなっている。回転子鉄心Ｒの中央には、シャフト２が挿通する回転軸孔Ｒａが形成されている。分割鉄心ＲＤは、磁化容易方向７を有する複数の方向性電磁鋼板１を、磁化容易方向７をそれぞれ揃えた状態で、シャフト２の軸方向に積層して形成されている。分割鉄心ＲＤは、シャフト２に設けられたキー３１と、方向性電磁鋼板１に設けられたキー３２などによって、シャフト２に支持されている。これにより、溶接が不要となるので、溶接する際等に生じる渦電流損の増加、空隙の影響を防ぐことができる。
【００１３】
回転子鉄心Ｒには、シャフト２の軸方向から平面視して、シャフト２側を凸とした凸状スリットとしての円弧状スリット４がシャフト２の周囲に間隔をおいて形成されている。また、円弧状スリット４は、同心状に複数形成されている。ここで、円弧状スリット４は、フラックスバリアとして機能する。また、円弧状スリット４内には、樹脂等の非磁性材料５が挿入されている。
【００１４】
図２は周方向に極数分分割した方向性電磁鋼板１の軸方向断面図である。分割したそれぞれの分割鉄心ＲＤを構成する方向性電磁鋼板１は、同心状に形成された７層の円弧状スリット４と、被係合部としてのキー溝６１、６２と、係合部としてのキー３２を有しており、矢印は磁化容易方向７を表している。
【００１５】
図３（a）に回転子８がq軸位置の際の軸方向断面図を示す。回転子８がq軸位置の際には、フラックスバリアとしての円弧状スリット４により、インダクタンスは小さくなる。また、固定子巻線から発生する磁束９の方向は方向性電磁鋼板１の磁化容易方向７とほぼ垂直であるため、更にインダクタンスが小さくなる。すなわち、シャフト２の径方向に磁束が流れにくい磁路が形成されている。
【００１６】
図３（b）に回転子８がd軸位置の際の軸方向断面図を示す。回転子８がd軸位置の際には、磁化容易方向７と円弧状スリット４が固定子巻線から発生する磁束９とほぼ平行となるため、インダクタンスを大きくすることができる。すなわち、円弧状スリット４の延設方向に沿って磁束が流れ易い磁路が形成され、磁化容易方向７が円弧状スリット４の延設方向に沿っている。
【００１７】
加えて、円弧状スリット４内には、樹脂等の非磁性材料５が挿入されているので、シャフト２と回転子鉄心Ｒからなる回転子８の耐遠心力性を高めることができる。
【００１８】
リラクタンストルクは、q軸位置とd軸位置でのインダクタンスの差、すなわち、複数の磁路の磁気抵抗の差によって生じるものであり、その差が大きいほど出力トルクは大きくなるため、本発明の回転子鉄心を用いることにより、出力トルクが大きくなる。
更に方向性電磁鋼板１の磁化容易方向７は無方向性電磁鋼板より損失が小さく、層間短絡による損失も小さいので、効率の良い回転電機としてのシンクロナスリラクタンスモータを提供することができる。
【実施例２】
【００１９】
図４は、本発明の第２実施例の斜視図である。図４において、本実施例が第１実施例と異なる点は、周方向に極数×２分割した、磁化容易方向７が半径方向とほぼ垂直な方向性電磁鋼板１０と磁化容易方向７がほぼ半径方向と平行な方向性電磁鋼板１１の２種類の方向性電磁鋼板１０、１１を用いていることである。すなわち、第２実施例において、分割鉄心ＲＤの数は、極数（４極）の２倍（８個）である。また、形状の異なる２種類の方向性電磁鋼板１０，１１は、回転軸孔Ｒａの周方向に交互に配置されている。
【００２０】
図５（ａ）、（ｂ）は分割した複数種類（２種類）の分割鉄心ＲＤを構成する方向性電磁鋼板１０と方向性電磁鋼板１１の軸方向断面図である。なお、方向性電磁鋼板１０から第１の分割鉄心ＲＤ１が形成され、方向性電磁鋼板１１から第２の分割鉄心ＲＤ２が形成されている。また、方向性電磁鋼板１０の形状は、略矩形であり、方向性電磁鋼板１０の形状は、略扇形である。
図５において、磁化容易方向７は異なるが、フラックスバリアは、方向性電磁鋼板１０、方向性電磁鋼板１１のどちらにおいても、磁化容易方向７とほぼ平行になっている。すなわち、図５（ａ）において、フラックスバリアとして機能する矩形状のスリット４ａの長手方向は、磁化容易方向７とほぼ平行になっており、また、図５（ｂ）において、フラックスバリアとして機能する矩形状のスリット４ｂの長手方向は、磁化容易方向７とほぼ平行になっている。そして、矩形状のスリット４ａと、矩形状のスリット４ａの両側にそれと異なる角度で配置された矩形状のスリット４ａとの組み合わせによって、シャフト２側を凸とした凸状スリットとしての円弧状スリット４が形成されている。したがって、磁化容易方向７は、円弧状スリット４の延設方向に沿っている。
【００２１】
また、方向性電磁鋼板１０に係合部としてのキー３２と被係合部としてのキー溝６１を、方向性電磁鋼板１１には被係合部としてのキー溝６２を設けており、シャフト２に設けられた係合部としてのキー３１により積層した方向性電磁鋼板１０を支持し、方向性電磁鋼板１０に設けられた係合部としてのキー３２により積層した方向性電磁鋼板１１を支持している。これにより、溶接が不要となるので、溶接する際等に生じる渦電流損の増加、空隙の影響を防ぐことができる。
【００２２】
第１実施例と同じようにd軸位置とq軸位置でのインダクタンスの差が大きくなり、出力トルクが増加する。また、２種類の方向性電磁鋼板１０と方向性電磁鋼板１１の磁化容易方向７は、どちらも円弧状スリット４とほぼ平行であることより、第１実施例と比較して、d軸位置ではよりインダクタンスを大きくすることができる。
【００２３】
加えて、円弧状スリット４縁部での磁化容易方向７も半径方向にほぼ平行であるので、磁束の漏洩をより小さくすることができる。
加えて、円弧状スリット４内に、樹脂等の非磁性材料５が挿入されているので、耐遠心力性を高めることができる。
【００２４】
本発明の回転子鉄心を用いることにより、出力トルクが大きく、損失が小さい、効率の良い回転電機としてのシンクロナスリラクタンスモータを提供することができる。
【００２５】
図６は、本発明の回転電機の軸方向断面図である。これは、きわめて簡略化した模式図である。回転電機Ｍは、シャフト２とシャフト２に固定された円筒状の回転子鉄心Ｒとからなる回転子８と、巻線（図示せず）とこの巻線が巻装された固定子鉄心（図示せず）とからなる固定子Ｓとを備えている。ここで、回転子鉄心Ｒには、上述のように第１実施例または第２実施例で既に説明したものが適用されている。したがって、出力トルクが大きく、損失が小さい、効率の良い回転電機としてのシンクロナスリラクタンスモータが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
出力トルクが大きく、損失が少ないシンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心を作成できるので、工作機用回転電機や自動車に搭載される駆動回転電機等に適用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１  方向性電磁鋼板
２  シャフト
３１  キー
３２  キー
４  円弧状スリット
４ａ  矩形状のスリット
４ｂ  矩形状のスリット
５  非磁性材料
６１  キー溝
６２  キー溝
７  磁化容易方向
８  回転子
９  磁束
１０  方向性電磁鋼板
１１  方向性電磁鋼板
Ｒ  回転子鉄心
Ｒa  回転軸孔
ＲＤ  分割鉄心
ＲＤ１  分割鉄心
ＲＤ２  分割鉄心
Ｓ  固定子
【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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