(57)【要約】    【課題】  本発明は、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、複数の円弧状スリットを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、円弧状スリットの延設方向に沿って磁束が流れ易い突極方向と、円弧状スリットの並設方向に沿って磁束が流れ難い非突極方向とのインダクタンス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リラクタンスモータ用回転子積層鉄心を対象とし、スリット幅およびスリット間隔の狭い多層スリット構造を採用することなく、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えることの可能な、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の提供を目的としている。    【解決手段】  本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心は、複数の円弧状スリットの端部を鉄心片の全周に亘って等間隔に形成したことを特徴としている。    【選択図】  図２
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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突極方向と、前記円弧状スリットの並設方向に沿って磁束が流れ難い非突極方向とのインダクタンス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リラクタンスモータ用回転子積層鉄心において、
前記複数の円弧状スリットの端部を前記鉄心片の全周に亘って等間隔に形成したことを特徴とするリラクタンスモータ用回転子積層鉄心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心に関し、詳しくは、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、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る、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の細部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、各種工作機械や自動車等に搭載される駆動電動機としては、耐久性の向上や大出力化の要求から、従来のブラシ付きモータからブラシレスモータへの置き換えが進んでおり、上記ブラシレスモータの一態様として、多相交流によって進行波磁界を生じる固定子積層鉄心内において、突極型磁路を有する回転子積層鉄心が上記進行波磁界に同期して回転する原理のモータ、すなわちリラクタンスモータ(特にシンクロナスリラクタンスモータ)の提供が為されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
図７に示す如く、リラクタンスモータにおける回転子積層鉄心(リラクタンスモータ用回転子積層鉄心)Ａは、所定枚数の鉄心片Ｐ、Ｐ…を積層し、これら鉄心片Ｐ、Ｐ…を一体化することによって構成されており、中央には回転軸孔Ｏが開口しているとともに、上記回転軸孔Ｏの周囲にはフラックスバリア(磁束障壁)としての円弧状スリットＳ、Ｓ…が形成されている。
【０００４】
ここで、上記回転子積層鉄心Ａにおいては、磁気的な突極方向の磁路と非突極方向の磁路とを形成するため、各々の鉄心片Ｐ、Ｐ…に、回転軸孔Ｏ側を凸とした複数の円弧状スリットＳ、Ｓ…が同心状に形成されており、これら同心状に形成された円弧状スリットＳ、Ｓ…のグループは、上記回転軸孔Ｏの周囲に間隔をおいて複数組形成されている。
【０００５】
これにより、円弧状スリットＳ、Ｓ…の延設方向に沿って、磁束の流れ易い突極方向(ｄ−ｄ軸)の磁路が形成されるとともに、円弧状スリットＳ、Ｓ…の並設方向に沿って、磁束が流れ難い非突極方向(ｑ−ｑ軸)の磁路が形成され、上記回転子積層鉄心Ａは、突極方向と非突極方向とのインダクタンス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。
【特許文献１】特開２００１−２５８２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えるには、回転子におけるロータリスリットの個数が多い程、回転子と固定子との相対位置が変わっても、磁気吸引／反発力が大きく変化することがなく、効果的であることに鑑みて、スリット幅およびスリット間隔の狭い多数の円弧状スリットを設けて成る多層スリットの採用が効果的である。
【０００７】
しかし、上述した多層スリットの回転子は、剛性の低さ故に耐遠心力性が低いものとなるばかりでなく、上記回転子を製造する場合、スリット幅およびスリット間隔の狭い多数の円弧状スリットを、高透磁率材料(無方向性電磁鋼板や冷延鋼板)を金型で打ち抜いて鉄心片を形成するため、パンチやダイ等の金型刃物の摩耗が激しく、また寸法精度の低下を招いてしまう不都合があった。
【０００８】
さらに、上記回転子の製造に際して、多数の円弧状スリットを形成することで、打抜き形成時の加工歪みが各所に発生することとなり、この加工歪みの増加に伴う電磁鋼板の特性劣化を抑えるには、打抜き後に焼鈍等の熱処理を必要とするために、製造工程の煩雑化や不用意なコストアップを招く不都合があった。
【０００９】
一方、上記不都合を軽減するべく、円弧状スリットの個数を減らした場合、図８に示す如く、曲率の等しい円弧状スリットＳ、Ｓ…を形成している回転子積層鉄心Ａでは、個々の端部Ｓｅ毎に隣合う端部Ｓｅとの中心角が相違することとなり、端部Ｓｅ、Ｓｅ…におけるピッチ(間隔)ｐａ、ｐｂ、ｐｃ、ｐｄ、ｐｅ、およびピッチ(間隔)ｐｆ、ｐｇ、ｐｈ、ｐｉ、ｐｊは、互いに等しいピッチ(間隔)とはならない。
【００１０】
このように、各円弧状スリットＳ、Ｓ…における端部Ｓｅ、Ｓｅ…が、等間隔に配置されていないことにより、上記回転子積層鉄心Ａではモータ稼働時におけるトルク変動を招くこととなり、しかもトルク変動の程度を推測することが難しく、有効な対応を採ることが困難となる不都合があった。
【００１１】
本発明は、上述した実状に鑑みて、スリット幅およびスリット間隔の狭い多層スリット構造を採用することなく、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えることの可能な、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心は、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、複数の円弧状スリットを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、円弧状スリットの延設方向に沿って磁束が流れ易い突極方向と、円弧状スリットの並設方向に沿って磁束が流れ難い非突極方向とのインダクタンス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リラクタンスモータ用回転子積層鉄心において、複数の円弧状スリットの端部を鉄心片の全周に亘って等間隔に形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心では、複数の円弧状スリットの端部を鉄心片の全周に亘って等間隔に形成したことにより、スリット幅およびスリット間隔の狭い多層スリット構造を採用することなく、言い換えれば、多層スリット構造を採用することに起因する、耐遠心力性の低下、打抜き形成時における金型刃物の摩耗や寸法精度の低下、電磁鋼板の特性劣化を抑える為の焼鈍に伴う製造工程の煩雑化やコストアップ等の不都合を招くことなく、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。  
図１〜図４は、本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の第１実施例を示しており、この回転子積層鉄心(リラクタンスモータ用回転子積層鉄心)１０は、所定枚数の鉄心片１１、１１…を積層し、これら鉄心片１１、１１…を一体化することによって構成され、その中央部には回転軸孔１０Ｏが開口している。
【００１５】
また、上記回転子積層鉄心１０では、磁気的な突極方向の磁路と非突極方向の磁路とを形成するべく、各々の鉄心片１１、１１…に、回転軸孔１１ｏ側を凸とした複数の円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…が同心状に形成されており、これら同心状に形成された円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…は、鉄心片１１の半径方向における間隔を変化させない態様で形成され、さらに円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…のグループは、上記回転軸孔１１ｏの周囲に間隔をおいて複数組、実施例においては４組のグループが形成されている。
【００１６】
上記構成により、円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…の延設方向に沿って、磁束の流れ易い突極方向(ｄ−ｄ軸)の磁路が形成され、また円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…の並設方向に沿って、磁束が流れ難い非突極方向(ｑ−ｑ軸)の磁路が形成され、かくして上記回転子積層鉄心１０は、突極方向と非突極方向とのインダクタンス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。
【００１７】
なお、図１〜図４に示した実施例の回転子積層鉄心１０は、上述した４組のグループ毎に５本の円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…を形成しているに留まり、スリット幅およびスリット間隔の狭い多数の円弧状スリットを設けた、いわゆる多層スリットを採用して成る回転子積層鉄心には相当するものではない。
【００１８】
ここで、上述した回転子積層鉄心１０では、図２に示す如く、各円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…の端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…において、互いに隣合う端部１１Ｓｅ同士の中心角は、全周に亘って等しく設定されており、具体的には後述する理由に基づき、中心角を９°(deg)に設定された態様で、各端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…が配置形成されている。
【００１９】
かくして、図３に示す如く各円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…の端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…は、回転子積層鉄心１０(鉄心片１１)の全周に亘って、互いに同一のピッチｐ、ｐ…で等間隔に配置形成されている。
【００２０】
因みに、回転子積層鉄心１０における各円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…の端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…は、図４に想像線(二点鎖線)で示す如く、インダクションモータのロータリスロットＲＳ、ＲＳ…と等価的に考えることができる。
【００２１】
したがって、本発明に関わるリラクタンスモータの回転子積層鉄心Ａにおいて、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えるには、インダクションモータの設計時に使用される、下記１の式〜５の式、およびリラクタンスモータの設計時に使用される、下記６の式による回転子／固定子のスロット数の組合せ式を満足するよう、端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…の形成個数を決定すると同時に、各端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…を等間隔に配置形成している。
【００２２】
ここで、上記スロット数の不適当な組合せ式は、下記のとおりである。  
１の式は、Ｚｒ≠Ｚｓ
２の式は、Ｚｒ≠Ｚｓ±極数
３の式は、Ｚｒ≠Ｚｓ±１
４の式は、Ｚｒ≠Ｚｓ＋極数±１
５の式は、Ｚｒ≠Ｚｓ−極数±１
６の式は、Ｚｒ／極数＝自然数(１，２，３，…)
（Ｚｒ：ロータのスリット端部の個数、Ｚｓ：ステータのスロット数）。
【００２３】
実施例における４極４８スロットの場合を例に挙げると、円弧状スリット１１Ｓにおける端部１１Ｓｅの個数Ｚｒを決定する場合、「回転子の端部１１Ｓｅの個数Ｚｒ」と「固定子のスロット数Ｚｓ」との間で不適当な組合せによる値は以下の通りなので、４０〜５０の中でＺｒの採り得る値は、「４０」、「４１」、「４６」、「５０」となる。  
Ｚｒ≠Ｚｓ＝４８
Ｚｒ≠Ｚｓ±極数＝４８±４＝４４，５２
Ｚｒ≠Ｚｓ±１＝４８±１＝４７，４９
Ｚｒ≠Ｚｓ＋極数±１＝４８＋４±１＝５１，５３
Ｚｒ≠Ｚｓ−極数±１＝４８−４±１＝４３，４５
ここで、Ｚｒは極数４で割り切れる必要があるため、この中で採用可能な値は「４０」であり、この結果、隣接する端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅの間隔は、３６０°／４０＝９°(deg)となる。
【００２４】
上述した構成の回転子積層鉄心１０によれば、複数の円弧状スリット１１Ｓ、１１Ｓ…の端部１１Ｓｅ、１１Ｓｅ…を、鉄心片１１の全周に亘って等間隔に形成したことによって、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えることが可能となり、さらにモータの設計段階において、トルク変動の程度を予め推測することが可能となる効果も得られる。
【００２５】
また、上述した構成の回転子積層鉄心１０では、スリット幅およびスリット間隔の狭い多層スリット構造を採用することなく、言い換えれば、多層スリット構造を採用することに起因する、剛性の低さ故の耐遠心力性の低下や、打抜き形成時における金型刃物の摩耗、および寸法精度の低下をも未然に防止することができる。
【００２６】
さらに、上述した構成の回転子積層鉄心１０によれば、多層スリット構造を採用した場合における、加工歪みの増加に伴う電磁鋼板の特性劣化を抑える為の焼鈍に伴う製造工程の煩雑化や、コストアップ等の不都合をも未然に防止することが可能となる。
【００２７】
図５は、本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の第２実施例を示しており、この回転子積層鉄心(リラクタンスモータ用回転子積層鉄心)２０は、所定枚数の鉄心片２１、２１…を積層し、これら鉄心片２１、２１…を一体化することによって構成され、その中央部には回転軸孔２０Ｏが開口している。
【００２８】
また、上記回転子積層鉄心２０では、各々の鉄心片２１、２１…に、回転軸孔２１ｏ側を凸とした複数の円弧状スリット２１Ｓ、２１Ｓ…が形成されており、これら円弧状スリット２１Ｓ、２１Ｓ…は、個々に曲率が相違しているとともに、鉄心片２１の半径方向における間隔を変化させる態様で形成されている。
【００２９】
さらに、各円弧状スリット２１Ｓ、２１Ｓ…の端部２１Ｓｅ、２１Ｓｅ…は、互いに隣合う端部２１Ｓｅ同士の中心角が全周に亘って等しく設定されており、もって各々の端部２１Ｓｅ、２１Ｓｅ…は、回転子積層鉄心２０(鉄心片２１)の全周に亘って、互いに同一のピッチｐ、ｐ…で等間隔に配置形成されている。
【００３０】
上述した回転子積層鉄心２０の構成は、各円弧状スリット２１Ｓ、２１Ｓ…の平面形状およびレイアウト以外、第１実施例(図１〜図４)に示した回転子積層鉄心１０と変わる所はない。
【００３１】
もって、上述した構成の回転子積層鉄心２０によれば、第１実施例の回転子積層鉄心１０と同様に、複数の円弧状スリット２１Ｓの端部２１Ｓｅ、２１Ｓｅ…を、鉄心片２１の全周に亘って等間隔に形成したことにより、スリット幅およびスリット間隔の狭い多層スリット構造を採用することなく、言い換えれば、多層スリット構造を採用することに起因する、耐遠心力性の低下、打抜き形成時における金型刃物の摩耗や寸法精度の低下、電磁鋼板の特性劣化を抑える為の焼鈍に伴う製造工程の煩雑化やコストアップ等の不都合を招くことなく、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えることが可能となる。
【００３２】
図６は、本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の第３実施例を示しており、この回転子積層鉄心(リラクタンスモータ用回転子積層鉄心)３０は、所定枚数の鉄心片３１、３１…を積層し、これら鉄心片３１、３１…を一体化することによって構成され、その中央部には回転軸孔３０Ｏが開口している。
【００３３】
また、上記回転子積層鉄心３０においては、各々の鉄心片３１、３１…に、回転軸孔３１ｏ側を凸とした複数の円弧状スリット３１Ｓ、３１Ｓ…が形成されており、これら円弧状スリット３１Ｓ、３１Ｓ…は、両方の端部３１Ｓｅ、３１Ｓｅを尖らせた、略三日月形の平面形状を呈する態様で形成されている。
【００３４】
さらに、各円弧状スリット３１Ｓ、３１Ｓ…の端部３１Ｓｅ、３１Ｓｅ…は、互いに隣合う端部３１Ｓｅ同士の中心角が全周に亘って等しく設定されており、もって各々の端部３１Ｓｅ、３１Ｓｅ…は、回転子積層鉄心３０(鉄心片３１)の全周に亘って、互いに同一のピッチｐ、ｐ…で等間隔に配置形成されている。
【００３５】
言い換えれば、上記回転子積層鉄心３０は、各円弧状スリット３１Ｓ、３１Ｓ…の平面形状以外、第１実施例(図１〜図４)の回転子積層鉄心１０と変わる所はない。
【００３６】
もって、上述した構成の回転子積層鉄心２０によれば、第１実施例の回転子積層鉄心１０と同様に、複数の円弧状スリット３１Ｓの端部３１Ｓｅ、３１Ｓｅ…を、鉄心片３１の全周に亘って等間隔に形成したことにより、スリット幅およびスリット間隔の狭い多層スリット構造を採用することなく、言い換えれば、多層スリット構造を採用することに起因する、耐遠心力性の低下、打抜き形成時における金型刃物の摩耗や寸法精度の低下、電磁鋼板の特性劣化を抑える為の焼鈍に伴う製造工程の煩雑化やコストアップ等の不都合を招くことなく、モータ稼働時における回転子のトルク変動を小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の第１実施例を示す外観平面図および外観側面図。
【図２】図１のリラクタンスモータ用回転子積層鉄心を示す全体平面図。
【図３】図１のリラクタンスモータ用回転子積層鉄心を示す要部平面図。
【図４】図１のリラクタンスモータ用回転子積層鉄心を示す要部平面図。
【図５】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の第２実施例を示す要部平面図。
【図６】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わるリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の第３実施例を示す要部平面図。
【図７】(ａ)および(ｂ)は、従来のリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の外観平面図および外観側面図。
【図８】従来のリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の要部平面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…リラクタンスモータ用回転子積層鉄心、
１１…鉄心片、
１１Ｓ…円弧状スリット、
１１Ｓｅ…端部、
２０…リラクタンスモータ用回転子積層鉄心、
２１…鉄心片、
２１Ｓ…円弧状スリット、
２１Ｓｅ…端部、
３０…リラクタンスモータ用回転子積層鉄心、
３１…鉄心片、
３１Ｓ…円弧状スリット、
３１Ｓｅ…端部。
【図１】
2009077458.tif 000003
【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】
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