(57)【要約】【課題】ｄ軸側の磁束の流れを減らすことなく、ｑ軸側への磁束の流れをより効果的に阻止して、リラクタンスモータの出力トルク特性の向上を図る。【解決手段】回転磁界を発生するステータの内側に配置されるロータ１０に、ロータ半径方向に沿って多層に配置され、その各々が円弧の頂点をロータ回転軸３側に向けて逆円弧形状に形成された複数のスリット４ａを含むスリット部４を、ロータ円周方向に沿って等間隔に所定の極数分だけ設けるとともに、その隣接するスリット部４，４とロータ回転軸３との間の領域内でｄ軸上に、ロータ回転軸３側からロータ外周側に向けて幅が漸次狭くなる形状のフラックスバリア１１を形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁界を発生するステータと、その内側に配置されるロータとを備え、上記ロータには、ロータ半径方向に沿って多層に配置され、その各々が円弧の頂点をロータ回転軸側に向けて逆円弧形状に形成された複数のスリットを含むスリット部が、ロータ円周方向に沿って等間隔に所定の極数分だけ設けられているリラクタンスモータにおいて、
上記ロータには、隣接する上記スリット部と上記ロータ回転軸との間の領域内でｄ軸上に、ロータ回転軸側からロータ外周側に向けて幅が漸次狭くなる形状のフラックスバリアが形成されていることを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項２】
上記フラックスバリアが三角形である請求項１に記載のリラクタンスモータ。
【請求項３】
上記フラックスバリアが台形である請求項１に記載のリラクタンスモータ。
【請求項４】
上記フラックスバリアのロータ外周側端部に所定曲率の丸みが付けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリラクタンスモータ。
【請求項５】
上記フラックスバリアの上記スリット部と対向する辺には、上記スリット部に沿った曲線が付けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のリラクタンスモータ。
【請求項６】
上記フラックスバリアは、ｄ軸を挟んで一対として設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のリラクタンスモータ。
【請求項７】
上記対をなす各フラックスバリアは、二等辺三角形をｄ軸に沿って２等分した直角三角形である請求項６に記載のリラクタンスモータ。
【請求項８】
上記ロータは電磁鋼板の積層体からなり、上記電磁鋼板を積層する際に、その積層ごとに一方向に所定量ずらしてスキューが施されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載のリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や電気自動車などに用いられるリラクタンスモータに関し、さらに詳しく言えば、ロータコアの構造に特徴を有するリラクタンスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず、図６および図７を参照して、リラクタンスモータの基本的な構成を説明する。リラクタンスモータも、他のモータと同じく、回転磁界を発生するステータ１と、その内側に配置される電磁鋼板の積層体からなるロータ２とを備えているが、ロータ２には、ロータ半径方向に沿って多層に配置され、その各々が円弧の頂点をロータ回転軸３側に向けて逆円弧形状に形成された複数のスリット４ａを含むスリット部４がロータ円周方向に沿って等間隔に所定の極数分だけ設けられている。
【０００３】
この例において、ステータ１には分布巻線５が三相に施されており、これら分布巻線５によってステータ１は回転磁界を発生する。スリット部４の多層構造により、ステータ１からの磁束のうち、一方のｑ軸から他方のｑ軸に向かう磁束の流れが阻止され、これに対して、スリット４ａの間の鋼板リブにより、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁束が通り易くなっている。
【０００４】
リラクタンスモータによれば、ステータ１の分布巻線の巻線インダクタンスが最大となるように、換言すれば磁気回路のリラクタンス（磁気抵抗）が最小となるように、ロータ２がその位置を変化させて回転が得られる。
【０００５】
リラクタンスモータのトルクＴは、
Ｔ＝ｐ・（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉｄ・Ｉｑ
で表される。ｐは極対数，Ｌｄはｄ軸インダクタンス，Ｌｑはｑ軸インダクタンス，Ｉｄはｄ軸電流，Ｉｑはｑ軸電流である。
【０００６】
したがって、ｄ軸インダクタンス，ｑ軸インダクタンスの差（Ｌｄ−Ｌｑ）を大きくすれば、トルクＴが大きくなる。なお、この例では、ロータ２に３層構造のスリット部４を形成しているが、２層以上の多層構造の場合であっても同様である。
【０００７】
リラクタンスモータにおいて、ｄ軸インダクタンスおよびｑ軸インダクタンスは、ロータ２のスリット形状の影響を受け、モータのトルク特性を良くするために、スリット形状を図６および図７に示す逆円弧形状としているが、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差をより大きくすれば、出力トルク特性をより改善することができる。
【０００８】
その一例として、下記の特許文献１に見られるように、ロータに形成する多層スリットのうち、ロータ回転軸側の１つのスリットの幅を広くして、一方のｑ軸から他方のｑ軸に向かう磁束の流れをより多く阻止することにより、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差を大きくすることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２５７７３２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スリットの幅を広くすることは、相対的にスリット間の鋼板リブの幅が狭くなることを意味し、その分、ｄ軸方向の磁束が減ることになり、出力トルク特性の向上の観点からは好ましくない。
【００１１】
したがって、本発明の課題は、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁束の流れを減らすことなく、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の流れをより効果的に阻止して、リラクタンスモータの出力トルク特性の向上を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、回転磁界を発生するステータと、その内側に配置されるロータとを備え、上記ロータには、ロータ半径方向に沿って多層に配置され、その各々が円弧の頂点をロータ回転軸側に向けて逆円弧形状に形成された複数のスリットを含むスリット部が、ロータ円周方向に沿って等間隔に所定の極数分だけ設けられているリラクタンスモータにおいて、上記ロータには、隣接する上記スリット部と上記ロータ回転軸との間の領域内でｄ軸上に、ロータ回転軸側からロータ外周側に向けて幅が漸次狭くなる形状のフラックスバリアが形成されていることを特徴としている。
【００１３】
上記フラックスバリアの形状としては、三角形もしくは台形が好ましく採用されるが、上記スリット部と対向する辺に、そのスリット部に沿った曲線が付けられてもよい。
【００１４】
また、上記ロータは電磁鋼板の積層体よりなるが、電磁鋼板を自動プレス方式によって積層する際におけるバリなどの発生を抑えるうえで、上記フラックスバリアのロータ外周側端部に所定曲率の丸みを付けることが好ましい。
【００１５】
本発明において、上記フラックスバリアは、ｄ軸を挟んで一対として設けられてもよい。その好ましい形状は、二等辺三角形をｄ軸に沿って２等分した直角三角形であり、この場合においても、その斜辺に上記スリット部に沿った曲線が付けられてもよい。
【００１６】
また、上記ロータを電磁鋼板を積層して得る際に、その積層ごとに一方向に所定量ずらしてスキューを施すことにより、トルクリップルが低減され、コギングトルクに対しても良好な結果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図１ないし図５を参照して詳しく説明する。なお、先に説明した図６および図７と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、ステータの構成については、先に説明した図６のものと同じであってよいため、ここでは特に図示しない。
【００１８】
図１に、本発明のリラクタンスモータが備える第１実施形態としてのロータ１０を示す。ロータ１０には、先に説明したのと同じく、スリット部４がロータ円周方向に沿って等間隔に所定の極数分だけ設けられているが、本発明では、隣接するスリット部４，４と、ロータ回転軸３との間の領域内でｄ軸上に補助スリットとしてのフラックスバリア１１が形成されている。
【００１９】
なお、各スリット部４には、ロータ半径方向に沿って多層に配置され、その各々が円弧の頂点をロータ回転軸３側に向けて逆円弧形状に形成された複数のスリット４ａが含まれている。
【００２０】
各フラックスバリア１１は、ロータ回転軸３側からロータ外周側に向けて幅が漸次狭くなる形状であるが、この第１実施形態において、各フラックスバリア１１は二等辺三角形であり、その頂点をｄ軸上でロータ１０の外周側とし、その底辺をロータ回転軸３側としている。
【００２１】
フラックスバリア１１は、基本的に二等辺三角形であることが好ましいが、その頂点を丸めたりあるいは平らにして、縦に長くて先細のほぼ台形状としてもよく、このようにすることにより、後述するロータ製造時にバリなどの発生を抑えることができる。
【００２２】
スリット部４とは別に、補助的なフラックスバリア１１を追加的に設けることにより、一方のｑ軸から他方のｑ軸に向かう磁束の流れがより多く阻止される一方で、スリット部４とフラックスバリア１１との間に、鋼板リブよりなる明確な磁路が形成されるため、一方のｄ軸から他方のｄ軸に向けて磁束がより通りやすくなる。したがって、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差をより大きくすることができ、出力トルク特性の向上が図れる。
【００２３】
本発明において、ロータ１０は、図２に示すように、電磁鋼板より打ち抜かれたコアーシート１０ａを図示しない自動プレス方式による金型内で積層することにより製造される。その自動プレスにおいては、ロータ回転軸３を挿通する挿通孔３ａ，スリット４ａおよびフラックスバリア１１を打ち抜いて積層するが、その積層時に１枚ごとに一方向に所定量ずらして、各孔にスキューを施す（図２の破線参照）。これにより、トルクリップルが低減され、また、コギングトルクに対しても良好となる。
【００２４】
図３に、上記第１実施形態の変形例としてのロータ２０を示す。このロータ２０においては、上記フラックスバリア１１のスリット部４と対向する側辺をスリット４ａの円弧に沿った形状としたフラックスバリア２１を備えている。これより、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁束がより通り易くなり、出力トルク特性がより向上することになる。
【００２５】
図４に、本発明の第２実施形態に係るロータ３０を示す。このロータ３０においては、上記第１実施形態のフラックスバリア１１をｄ軸に沿って分割して対としたフラックスバリア３１ａ，３１ｂを含むフラックスバリア３１を備えている。
【００２６】
各フラックスバリア３１ａ，３１ｂは直角三角形であり、その斜辺をスリット部４と対向させ、直角を挟む一辺をｄ軸対称に背中合わせに配置されている。なお、フラックスバリア３１ａ，３１ｂの間隔は、ロータ３０を自動プレス方式で製造する際に、強度やバリ発生などを考慮して適宜決められる。また、このフラックスバリア３１ａ，３１ｂについても、ロータ外周側の頂点を丸めたりあるいは平らにして、先細の台形状としてもよい。
【００２７】
図５に、上記第２実施形態の実施例としてのロータ４０を示す。このロータ４０においては、上記対のフラックスバリア３１ａ，３１ｂのスリット部４と対向する斜辺をスリット４ａの円弧に沿った形状とした対のフラックスバリア４１ａ，４１ｂを含むフラックスバリア４１を備えている。これより、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁束がより通り易くなり、出力トルク特性がより向上することになる。
【００２８】
上記ロータ２０，３０，４０の製造は、ロータ１０と同じでよいことから、その説明を省略する。また、ロータ２０，３０，４０の製造に際して、各コアシートの積層ごとに円周方向に所定量ずらして、フラックスバリア２１，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂにスキューを施すことが好ましい。
【００２９】
本発明によれば、モータの出力トルク特性がより増大するだけなく、コストアップを招くことなく、安価で高効率、高出力のモータを実現することができる。また、ロータにスキューを施すことにより、モータのトルクリップルを低減して高効率、低振動、低騒音のモータを実現することができる。
【００３０】
なお、上記の各実施形態では、スリット部４に含まれているスリット４ａを３層としているが、その層数やスリット４ａの幅などは任意に選択することができる。また、上記リラクタンスモータは三相四極モータであるが、本発明はこれに限定されない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転磁界を発生するステータの内側に配置されるロータに、ロータ半径方向に沿って多層に配置され、その各々が円弧の頂点をロータ回転軸側に向けて逆円弧形状に形成された複数のスリットを含むスリット部を、ロータ円周方向に沿って等間隔に所定の極数分だけ設けるとともに、その隣接するスリット部とロータ回転軸との間の領域内でｄ軸上に、ロータ回転軸側からロータ外周側に向けて幅が漸次狭くなる形状のフラックスバリアを形成したことにより、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の流れがより多く阻止されるため、ｑ軸インダクタンスが小さくなるとともに、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁束が通し易くなるため、ｄ軸インダクタンスが大きくなり、出力トルク特性をより増大させることができ、安価で高効率、高出力のモータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロータを示す概略的平面図。
【図２】上記第１実施形態に係るロータを示す概略的斜視図。
【図３】上記第１実施形態の変形例を示す概略的平面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るロータを示す概略的平面図。
【図５】上記第２実施形態の変形例を示す概略的平面図。
【図６】従来のリラクタンスモータを説明する概略的平面図。
【図７】図６に示すリラクタンスモータのロータを説明する概略的平面。
【符号の説明】
１  ステータ
２，１０，２０，３０，４０  ロータ
３  ロータ回転軸
３ａ  ロータ回転軸の挿通孔
４  スリット部
４ａ  スリット
５  分布巻線
１０ａ  コアシート
１１，２１，３１，４１  フラックスバリア
【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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