(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁界を発生する固定子の内側に回転子を有するリラクタンスモータにおいて、前記回転子は、前記固定子からの磁路となる部分と同部分を当該極数分埋め込む機構部とを有し、該機構部は、鋼板を複数枚積層し、前記磁路となる部分は、所定断面形状とした磁性鋼板を複数枚重ねた磁性鋼板部とし、かつ、該磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向に複数に分割してなり、該複数の磁性鋼板部を所定間隔に前記機構部に埋め込んでなることを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項２】
前記回転子の機構部は、鋼板を自動プレスによって打ち抜く際、前記固定子からの磁路となる部分に対応する孔を打ち抜くともとに、前記機構部の外周を凹凸状に打ち抜いて金型内で自動積層して形成し、磁性鋼板を所定断面形状に自動プレスした後、複数枚重ねた複数の磁性鋼板部を所定間隔で前記孔に埋め込んでなる請求項１記載のリラクタンスモータ。
【請求項３】
回転磁界を発生する固定子の内側に回転子を有するリラクタンスモータにおいて、前記回転子は、前記固定子からの磁路となる部分と同部分を当該極数分埋め込む機構部とを有し、該機構部は、鋼板を複数枚積層し、前記磁路となる部分は所定断面形状とした磁性鋼板を複数枚重ねた磁性鋼板部とし、かつ、該磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向に複数に分割してなり、該複数の磁性鋼板部と同磁性鋼板部の断面形状に合わせた形状の絶縁体板とを前記機構部に交互に埋め込んでなることを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記回転子の機構部は、鋼板を自動プレスによって打ち抜く際、前記固定子からの磁路となる部分に対応する孔を打ち抜くともとに、前記機構部の外周を凹凸状に打ち抜いて金型内で自動積層して形成し、磁性鋼板を所定断面形状に自動プレスした後、複数枚重ねた複数の磁性鋼板部と前記絶縁体とを前記孔に交互に埋め込んでなる請求項３記載のリラクタンスモータ。
【請求項５】
前記磁性鋼板部は、断面円弧状の磁性鋼板を複数枚重ねて断面扇状として同断面円弧状の頂点を当該中心孔に向け、かつ、当該極数分だけ円周方向に等間隔の位置とし、前記回転子の外周は、前記断面扇状の内側に対応する部分を凹部にし、前記断面扇状の端部側に対応する部分を凸部にしてなる請求項１，２，３または４記載のリラクタンスモータ。
【請求項６】
前記磁性鋼板部と当該中心孔との間の領域で、ｄ軸部にはインナーフラックスバリアを形成し、前記回転子の外周の凹部（ｑ軸近傍）をアウターフラックスバリアとしてなる請求項５記載のリラクタンスモータ。
【請求項７】
前記磁性鋼板部を、構成する鋼板あるいは磁性鋼板は方向性電磁鋼板あるいは無方向性電磁鋼板もしくは冷間圧延鋼板であり、前記機構部は無方向性電磁鋼板あるいは冷間圧延鋼板である請求項１，２，３，４，５または６記載のリラクタンスモータ。
【請求項８】
前記磁性鋼板部を前記機構部に埋め込んでなる回転子を組み込んだ請求項１，２，３，４，５，６または７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】
この発明は、空気調和機や自動車等に用いる電動機のリラクタンスモータに係り、特に詳しくは、回転子の機構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】
このリラクタンスモータは、例えば図９および図１０に示す構成のものがある。
【０００３】
図９および図１０において、回転磁界を発生する固定子１の内側には、リラクタンストルクを発生するために、断面バスタブ曲線状に折り曲げた磁性鋼板を複数枚積層した磁性鋼板部２を当該極数分だけ多角形柱のボス部３にネジ４で固定してなる回転子５が配置される。この磁性鋼板２は、バスタブ断面形状の底部を中心孔（シャフト用）６に向けて形成されており、固定子１の回転磁界による磁気を回転子５内で変えることにより、リラクタンスを不均一化として突極部を形成する。
【０００４】
具体的には、ｄ軸とｑ軸リラクタンスＸｄ，Ｘｑの比（Ｘｄ／Ｘｑ；突極比）に応じてリラクタンストルクが発生し、いわゆる回転子５に回転力が発生する。
この場合、固定子１によって発生する回転磁界による一方（ｑ軸）の磁気の通路に磁性鋼板部２がほぼ直角に介在し、他方（ｄ軸）の磁気の通路に磁性鋼板部２が沿って介在する。このｄ軸の磁気が磁性鋼板部２を通って突極部を形成し、リラクタンスの比（Ｘｄ／Ｘｑ）が大きくなる。
【０００５】
ところで、リラクタンスモータとしてはリラクタンスの比（突極比）が大きく、つまり発生トルクが大きい方がよい。そのために、種々構成の回転子が提案されているが、図９および図１０に示すアキシャルラミネート形が突極比を大きくとれるということが知られており、現状においては、アキシャルラミネート形の回転子が極めて現実的であるということができる。
【０００６】
なお、図９および図１０において、回転子５に４層構造の磁性鋼板部２を形成した場合について説明しているが、２層以上の多層構造の場合であっても同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記リラクタンスモータにおいては、磁性鋼板を折り曲げて積層し、この積層した磁性鋼板部２を多角形柱のボス部３にネジ４で止めるが、そのボス部３の加工には手間がかかるため、加工コストが高価になってしまうという欠点がある。
【０００８】
また、磁性鋼板を重ねた磁性鋼板部２の外径寸法にバラツキが生じ、特に突極部となる磁性鋼板部２の両端部が不揃いとなることにより、モータ性能にバラツクが生じてしまい、モータ製造の歩留まりが悪くし、結果、製造コストが高くなってしまうという欠点がある。
【０００９】
さらに、磁性鋼板部２を構成する各磁性鋼板は１枚板であることから、固定子１からの磁束に対して発生する渦電流損が大きく、これにより突極比が低下するという問題点もある。
【００１０】
この発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、回転子の加工コストの低減を図るとともに、モータの性能向上を図り、しかも、渦電流損を抑えて突極比の低下を抑えることにより、リラクタンストルクの向上を図ることができるようにしたリラクタンスモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、回転磁界を発生する固定子の内側に回転子を有するリラクタンスモータにおいて、前記回転子は、前記固定子からの磁路となる部分と同部分を当該極数分埋め込む機構部とを有し、該機構部は、鋼板を複数枚積層し、前記磁路となる部分は、所定断面形状とした磁性鋼板を複数枚重ねた磁性鋼板部とし、かつ、該磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向に複数に分割してなり、該複数の磁性鋼板部を所定間隔に前記機構部に埋め込んでなることを特徴としている。
【００１２】
前記回転子の機構部は、鋼板を自動プレスによって打ち抜く際、前記固定子からの磁路となる部分に対応する孔を打ち抜くともとに、前記機構部の外周を凹凸状に打ち抜いて金型内で自動積層して形成し、磁性鋼板を所定断面形状に自動プレスした後、複数枚重ねた複数の磁性鋼板部を所定間隔で前記孔に埋め込むと好ましい。
【００１３】
この発明は回転磁界を発生する固定子の内側に回転子を有するリラクタンスモータにおいて、前記回転子は、前記固定子からの磁路となる部分と同部分を当該極数分埋め込む機構部とを有し、該機構部は、鋼板を複数枚積層し、前記磁路となる部分は所定断面形状とした磁性鋼板を複数枚重ねた磁性鋼板部とし、かつ、該磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向に複数に分割してなり、該複数の磁性鋼板部と同磁性鋼板部の断面形状に合わせた形状の絶縁体板とを前記機構部に交互に埋め込んでなることを特徴としている。
【００１４】
前記回転子の機構部は、鋼板を自動プレスによって打ち抜く際、前記固定子からの磁路となる部分に対応する孔を打ち抜くともとに、前記機構部の外周を凹凸状に打ち抜いて金型内で自動積層して形成し、磁性鋼板を所定断面形状に自動プレスした後、複数枚重ねた複数の磁性鋼板部と前記絶縁体とを前記孔に交互に埋め込むと好ましい。
【００１５】
この場合、前記磁性鋼板部は、断面円弧状の磁性鋼板を複数枚重ねて断面扇状として同断面円弧状の頂点を当該中心孔に向け、かつ当該極数分だけ円周方向に等間隔の位置とし、前記回転子の外周は前記断面扇状の内側に対応する部分を凹部にし、前記断面扇状の端部側に対応する部分を凸部にするとよい。
【００１６】
前記磁性鋼板部と当該中心孔との間の領域でｄ軸部にはインナーフラックスバリアを形成し、前記回転子の外周の凹部（ｑ軸近傍）をアウターフラックスバリアにするとよい。
【００１７】
前記磁性鋼板部を構成する鋼板あるいは磁性鋼板は、方向性電磁鋼板あるいは無方向性電磁鋼板もしくは冷間圧延鋼板であり、前記機構部は無方向性電磁鋼板あるいは冷間圧延鋼板であるとよい。
【００１８】
前記磁性鋼板部を、前記機構部に埋め込んでなる回転子を組み込んでリラクタンスモータにするとよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１ないし図８を参照して詳しく説明する。  なお、図中、図９と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２０】
この発明のリラクタンスモータは、外周に凹凸状にした鋼板を自動プレスで打ち抜き、同時に、磁性鋼板を重ねた磁性鋼板部の形の孔を極数分打ち抜いて自動積層し、これら孔にその磁性鋼板部を埋め込みむとともに、この埋め込む磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向（シャフトの軸方向）に複数に分割し、かつ、この複数の磁性鋼板部を所定間隔に配置すれば、磁性鋼板部を固定するボス部の加工コストが安価に済む一方、磁性鋼板部の寸法のバラツキが解消され、モータの性能にバラツキが生じることがないだけでなく、渦電流損を抑えて突極比の低下が抑えられることに着目したものである。
【００２１】
そのため、図１および図２に示すように、このリラクタンスモータの回転子１０は、断面円孤状の磁性鋼板１１ａを複数枚重ねてなる断面扇状の磁性鋼板部１１を当該極数分だけ円周方向に、かつ扇の頂点を中心孔６に向けて固定子１からの磁路となる部分に等間隔に埋め込んでなる。
【００２２】
この回転子１０の外周は、断面扇状の磁性鋼板部１１の内側に沿った形状（つまり円弧の内側面凹部およびその両端面凸部の形状）とし、磁性鋼板部１１の両端部に突極部を形成してなる。
なお、断面円弧状の磁性鋼板部１１の両端部は回転子１０の外周に沿って円弧状である。
【００２３】
また、各磁性鋼板部１１は、中心孔６の軸方向（シャフトの軸方向）に複数に分割し、つまり同じ形状のものをその軸方向に所定間隔に配置し、かつ、磁性鋼板部１１の間に空気層ａが介在するようになっている。
【００２４】
さらに、中心孔６と各扇状の磁性鋼板部１１との間の領域で、極間のｄ軸部には磁束の短絡、漏洩を防止するためのインナーフラックスバリア１２を形成し、このインナーフラックスバリア１２の端部側（回転子１０の外周側端部）で、かつｄ軸上には後述する自動積層時に形成するかしめ部１３を設けている。
【００２５】
なお、このリラクタンスモータは、２４スロットの固定子１に三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線を有し、例えば外径側の巻線をＵ相、内径側の巻線をＷ相、その中間の巻線をＶ相としているが、スロット数や電機子巻線数が異なっていてもよい。
【００２６】
図３ないし図５を参照して具体的に説明すると、回転子１０の製造においては、金型を用いて自動プレスで鋼板を打ち抜き、金型内でかしめてロータのスケルトンを一体的に形成する自動積層方式を採用する。
【００２７】
このプレス加工工程において、図３に示すように、中心孔６、扇状の磁性鋼板部１１の孔１０ｂおよびインナーフラックスバリア１２を打ち抜くとともに、回転子１０の外周を凹凸状に打ち抜き（自動的にプレスし）、積層して断面扇状の磁性鋼板部１１を埋設するための機構部（スケルトン；従来のボス部に相当）１０ａを形成する。
なお、その凹部分はｑ軸近傍のアウターフラックスバリア１４となり、凸部分は突極部に対応することになる。
また、その積層時にはかしめ部１３を形成し、打ち抜いた各鋼板をかしめる。
【００２８】
一方、断面扇状の磁性鋼板部１１は、図４および図５に示すように、断面円弧状の磁性鋼板１１ａを所定寸法に加工して積み重ねて形成する。
この磁性鋼板部１１を機構部であるスケルトンの所定孔１０ｂに複数個埋め込み、かつ、この埋め込み時には各磁性鋼板１１を所定間隔（空気層ａ）として当該回転子１０を完成する。
【００２９】
このように、磁性鋼板部１１を固定するボス部を従来の自動積層方式で製造することができ、つまりプレスワークのため、ボス部の加工コストが安価に済む。
【００３０】
また、磁性鋼板部１１を機構部１０ａの所定孔１０ｂに埋め込むことから、その磁性鋼鉄板部１１の外形寸法が孔１０ｂの範囲内に納まることによって外形寸法のバラツキが解消され、特に両端部の面が揃うことから（つまり突極部となる端部の精度が向上し）、モータの性能にバラツキが生じることがない。
【００３１】
さらに、ｄ軸部のインナーフラックスバリア１２およびｑ軸近傍のアウターフラックスバリア１４により、ｄ軸とｑ軸のリラクタンス比（突極比）を大きくすることができる。
【００３２】
ところで、磁性鋼板部１１に磁束が通ると、渦電流が生じ、いわゆる渦電流損が発生するが、図２および図５から明かなように、埋設する磁性鋼板部１１が磁束の流れを妨げない方向に分割され（シャフトの軸方向に分割され）、つまり複数個で構成されており、しかもその間には空気層ａが介在している。したがって、固定子１から磁束に対し、磁性鋼板部１１に発生する渦電流損を低減することができる。
【００３３】
また、図６ないし図８に示すように、各磁性鋼板部１１の間に絶縁体２０を介在させるようにしてもよい。
なお、図中、図２および図５と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３４】
この場合、絶縁体２０は、磁性鋼板部１１の断面形状（扇形状）に合わせた板状のものとする（図７参照）。そして、図３に示す機構部１０ａの所定孔１０ｂには、磁性鋼板１１と絶縁体２０とを交互に埋め込めばよい。したがって、磁性鋼板部１１を容易に、しかも正確に機構部１０ａの所定孔１０ｂに埋め込むことができる。
【００３５】
なお、磁性鋼板部１１は５層（５枚）になっているが、これに限らず２層（２枚）以上であればよく、好ましくは５層以上にするとよい。
【００３６】
また、前述した磁性鋼板部１１の磁性鋼板１１ａとしては、方向性磁性鋼板あるいは無方向性電磁鋼板もしくは冷間圧延鋼板等を用いるとよく、この磁性鋼板部１１を埋め込むためのロータのスケルトンの機構部１０ａとしては無方向性電磁鋼板あるいは冷間圧延鋼板等を用いるとよい。
これにより、リラクタンストルクの大きさやコストを踏まえ、それぞれの用途に適した材料を選択することができ、つまり適応的なモータを実現することができる。
【００３７】
さらに、前述した回転子１０を電動機に組み込み、例えば、空気調和機のモータ等として利用すれば、コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、このリラクタンスモータの請求項１記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子の内側に回転子を有するリラクタンスモータにおいて、前記回転子は、前記固定子からの磁路となる部分と同部分を当該極数分埋め込む機構部とを有し、この機構部は、鋼板を複数枚積層し、前記磁路となる部分は、所定断面形状とした磁性鋼板を複数枚重ねた磁性鋼板部とし、かつ、この磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向に複数に分割してなり、この複数の磁性鋼板部を所定間隔に前記機構部に埋め込んでなるので、突極部を形成する磁性鋼板部を構造部に埋め込むことから、磁性鋼板部の外形寸法にバラツキが生じることがなく、つまり、モータの性能にバラツキが生じることもない。したがって、モータの性能向上を図ることができるとともに、磁性鋼板部をシャフトの軸方向に分割し、かつ、その間に空気層が存在することから、突極比が大きくなってリラクタンストルクがより大きなものとなり、モータの効率向上を図ることができるという効果がある。
【００３９】
請求項２記載の発明によると、請求項１における回転子の機構部は、鋼板を自動プレスによって打ち抜く際、前記固定子からの磁路となる部分に対応する孔を打ち抜くともとに、前記機構部の外周を凹凸状に打ち抜いて金型内で自動積層して形成し、磁性鋼板を所定断面形状に自動プレスした後、複数枚重ねた複数の磁性鋼板部を所定間隔で前記孔に埋め込んでなるので、請求項１の効果に加え、自動プレスは従来の方式で済むことにより、回転子の低加工コスト化が実現され、モータのコストアップにならずに済むという効果がある。
【００４０】
請求項３記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子の内側に回転子を有するリラクタンスモータにおいて、前記回転子は、前記固定子からの磁路となる部分と同部分を当該極数分埋め込む機構部とを有し、この機構部は、鋼板を複数枚積層し、前記磁路となる部分は所定断面形状とした磁性鋼板を複数枚重ねた磁性鋼板部とし、かつ、この磁性鋼板部を当該中心孔の軸方向に複数に分割してなり、この複数の磁性鋼板部と同磁性鋼板部の断面形状に合わせた形状の絶縁体板とを前記機構部に交互に埋め込んでなるので、突極部を形成する磁性鋼板部を構造部に埋め込むことから、磁性鋼板部の外形寸法にバラツキが生じることがなく、つまり、モータの性能にバラツキが生じることもない。したがって、モータ性能の向上を図ることができるとともに、磁性鋼板部をシャフトの軸方向に分割し、かつ、その間に絶縁体を介在させていることから、突極比が大きくなってりリラクタンストルクをより大きなものとし、モータの効率向上を図ることができる。
【００４１】
請求項４記載の発明によると、請求項３における回転子の機構部は、鋼板を自動プレスによって打ち抜く際、前記固定子からの磁路となる部分に対応する孔を打ち抜くともとに、前記機構部の外周を凹凸状に打ち抜いて金型内で自動積層して形成し、磁性鋼板を所定断面形状に自動プレスした後、複数枚重ねた複数の磁性鋼板部と前記絶縁体とを前記孔に交互に埋め込んでなるので、請求項３の効果に加え、自動プレスが従来の方式で済むことにより、回転子の低加工コスト化を実現し、モータのコストアップにならずに済むという効果がある。
【００４２】
請求項５記載の発明によると、請求項１，２，３または４における磁性鋼板部は断面円弧状の磁性鋼板を、複数枚重ねて断面扇状として同断面円弧状の頂点を当該中心孔に向け、かつ、当該極数分だけ円周方向に等間隔の位置とし、前記回転子の外周は前記断面扇状の内側に対応する部分を凹部にし、前記断面扇状の端部側に対応する部分を凸部にしてなるので、請求項１，２，３または４の効果に加え、磁性鋼板部は固定子からの磁路に沿った形状となり、また、その凹部はアウターフラックスバリアとなることから、ｄ軸とｑ軸のリラクタンスＸｄ，Ｘｑの比が大きく、つまり突極比を大きくすることができるという効果がある。
【００４３】
請求項６記載の発明によると、請求項５において、前記磁性鋼板部と当該中心孔との間の領域でｄ軸部にはインナーフラックスバリアを形成し、前記回転子の外周の凹部（ｑ軸近傍）をアウターフラックスバリアとしてなるので、請求項５の効果に加え、ｄ軸とｑ軸のリラクタンスＸｄ，Ｘｑの比がより大きく、つまり突極比をより大きくすることができるという効果がある。
【００４４】
請求項７記載の発明によると、請求項１，２，３，４，５または６おける磁性鋼板部を構成する鋼板あるいは磁性鋼板は、方向性電磁鋼板あるいは無方向性電磁鋼板もしくは冷間圧延鋼板であり、前記機構部は無方向性電磁鋼板あるいは冷間圧延鋼板であるので、請求項１，２，３，４，５または６の効果に加え、回転子を構成する機構部と磁性鋼板部の材質を選択し、例えば、磁性鋼板部に方向性電磁鋼板を選択すればモータ性能のよいものを得ることができ、また、機構部に冷間圧延鋼板を選択すればモータのコストダウンが図れ、つまり用途やコストを勘案して適応的に選択することができるという効果がある。
【００４５】
請求項８記載の発明によると、請求項１，２，３，４，５，６または７前記磁性鋼板部を、前記機構部に埋め込んでなる回転子を組み込んだので、請求項１，２，３，４，５，６または７の効果に加え、例えば、空気調和機のモータ等として利用すれば、コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示すリラクタンスモータの概略的平面図。
【図２】図１に示すリラクタンスモータの回転子を説明するための概略的側断面図。
【図３】図１に示すリラクタンスモータの回転子のスケルトン（機構部）を説明するための概略的平面図。
【図４】図１に示すリラクタンスモータの回転子に埋め込む磁性鋼板部を説明するための概略的平面図。
【図５】図１に示すリラクタンスモータの回転子に埋め込む磁性鋼板部を説明するための概略的斜視図。
【図６】この発明の他の実施の形態を示すリラクタンスモータの回転子を説明するための概略的側断面図。
【図７】図６に示す回転子に用いる絶縁体を説明するための概略的平面図。
【図８】図６に示す回転子に埋め込む磁性鋼板部および絶縁体を説明するための概略的斜視図。
【図９】従来のリラクタンスモータの概略的平面図。
【図１０】図９に示すリラクタンスモータの回転子を説明する概略的側面図。
【符号の説明】
１  固定子
６  中心孔（シャフト用）
１０  回転子
１０ａ  機構部（スケルトン）
１０ｂ  孔（磁性鋼板部１１の埋め込み用）
１１  磁性鋼板部（断面扇状）
１１ａ  磁性鋼板
１２  インナーフラックスバリア
１３  かしめ部
１４  アウターフラックスバリア
２０  絶縁体
ａ  空気層
【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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【図８】
0003931938.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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