(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の回転子積層鉄心に見られた磁気特性の低下を改善し、もってリラクタンスモータにおける効率の増大を可能とする、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法を提供する。【解決手段】回転軸孔１０ａ側を凸とした複数の円弧状スリット１０ｓを同心状に形成し、かつ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１０を、所定枚数積層して鉄心片積層体１０Ａを形成したのち、該鉄心片積層体の円弧状スリットに樹脂を充填固化させ、積層された所定枚数の鉄心片を相互に固着したリラクタンスモータ用回転子積層鉄心１の製造方法において、鉄心片積層体の外周を非突極方向に沿って中心方向へ加圧し、鉄心片積層体に非突極方向に沿った圧縮応力を発生させた状態において、鉄心片積層体の円弧状スリットに樹脂を充填して固化させる。【選択図】図１
2009044791.tif 000002
【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し、かつ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、所定枚数積層して鉄心片積層体を形成したのち、該鉄心片積層体の前記円弧状スリットに樹脂を充填固化させ、積層された所定枚数の前記鉄心片を相互に固着して成り、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の製造方法であって、
前記鉄心片積層体の外周を前記非突極方向に沿って中心方向へ加圧し、前記鉄心片積層体に前記非突極方向に沿った圧縮応力を発生させた状態において、前記鉄心片積層体の前記円弧状スリットに樹脂を充填して固化させる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の製造方法に関し、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し、かつ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、所定枚数積層して鉄心片積層体を形成したのち、該鉄心片積層体の円弧状スリットに樹脂を充填固化させ、積層された所定枚数の鉄心片を相互に固着して成る、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法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(回転子鉄心片)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。
【０００６】
ここで、上述した回転子積層鉄心Ａにおいては、円弧状スリットＳ、Ｓ…を形成したことで遠心力に対する耐力が低下するため、円弧状スリットＳを分断するリブを形成して回転子積層鉄心の強度を向上させる構成が有効であるが、上記構成を採用した場合には、上記円弧状スリットＳを分断するリブによって磁束が漏洩するため、リラクタンスモータにおける効率の低下が問題となる。
【０００７】
そこで、円弧状スリットを分断するリブを形成することなく、円弧状スリットを形成したことによる回転子積層鉄心の強度低下を補うべく、個々の円弧状スリットに結合用樹脂を充填して成る回転子積層鉄心が提供されている(例えば、特許文献２参照)。
【０００８】
すなわち、図８に示す回転子積層鉄心Ａ′においては、積層された鉄心片Ｐ′、Ｐ′…における回転軸孔Ｏ′の周囲に形成された円弧状スリットＳ′、Ｓ′…に、それぞれ非磁性体である結合用樹脂Ｉ′、Ｉ′…を充填し、固化した結合用樹脂Ｉ′、Ｉ′…によって、回転子積層鉄心Ａ′を構成する鉄心片Ｐ′、Ｐ′…を相互に固着している。
【０００９】
上記構成の回転子積層鉄心Ａ′によれば、円弧状スリットＳ′、Ｓ′…を有しているものの、各々の円弧状スリットＳ′に結合用樹脂Ｉ′を充填固化させることで、回転子積層鉄心の強度を大幅に向上させることができ、併せて磁束の漏洩によるリラクタンスモータの効率低下を防止することが可能となる。
【特許文献１】特開２００１−２５８２２２号公報
【特許文献２】特開２０００−２９９９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した従来の回転子積層鉄心Ａ′では、電磁鋼板から鉄心片Ｐ′を形成する工程において、多数の円弧状スリットＳ′、Ｓ′…の打抜き加工に伴って生じる歪み等に起因し、回転子積層鉄心Ａ′を構成している各鉄心片Ｐ′、Ｐ′…の磁気特性が、母材である電磁鋼板の磁気特性よりも劣ってしまう場合がある。
【００１１】
すなわち、母材である電磁鋼板の良好な磁気特性が、回転子積層鉄心Ａ′を構成する各鉄心片Ｐ′、Ｐ′…に引き継がれず、上記回転子積層鉄心Ａ′を構成要素とするリラクタンスモータの効率低下を招いてしまう不都合があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した実状に鑑みて、従来の回転子積層鉄心に見られた磁気特性の低下を改善し、もってリラクタンスモータにおける効率の増大を可能とする、リラクタンスモータ用回転子積層鉄心の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するべく、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製造方法は、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し、かつ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、所定枚数積層して鉄心片積層体を形成したのち、該鉄心片積層体の円弧状スリットに樹脂を充填固化させ、積層された所定枚数の鉄心片を相互に固着して成り、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の製造方法であって、鉄心片積層体の外周を非突極方向に沿って中心方向へ加圧し、鉄心片積層体に非突極方向に沿った圧縮応力を発生させた状態において、鉄心片積層体の円弧状スリットに樹脂を充填して固化させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
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製造方法によれば、鉄心片積層体に非突極方向に沿った圧縮応力を発生させた状態において、鉄心片積層体の円弧状スリットに樹脂を充填して固化させることで、完成品としてのリラクタンスモータ用回転子積層鉄心においては、非突極方向に沿って圧縮応力の作用した状態が維持されることとなり、圧縮応力の方向、すなわち非突極方向へは磁束が流れ難くなるために、突極方向とのインダクタンスの差が増大することとなり、また、前記非突極方向に沿って圧縮応力が作用した状態では、円弧状スリット間の磁路形成部が回転軸孔側へ湾曲しようとすることで、突極方向に沿って引張応力が生じ、非突極方向と突極方向とのインダクタンスの差が更に増大することとなり、もってリラクタンスモータにおける効率(モータ特性)を増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は、本発明に関わる製造方法に則って製造されたリラクタンスモータ用回転子積層鉄心の一実施例を示している。
【００１６】
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)１は、所定枚数の鉄心片(回転子鉄心片)１０、１０…を積層して成る鉄心片積層体１０Ａを有し、該鉄心片積層体１０Ａを構成する各鉄心片１０、１０…を、後述する結合用樹脂１０ｉ、１０ｉ…を介して一体化することで構成されており、上記鉄心片積層体１０Ａの中央部には回転軸孔１Ｏ(１０ａ、１０ａ…)が開口している。
【００１７】
また、上記回転子積層鉄心１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べく、鉄心片積層体１０Ａを構成する各々の鉄心片１０、１０…に、回転軸孔１０ａ側を凸とした複数の円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…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１０ｓ、１０ｓ…のグループは、上記回転軸孔１０ａ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。
【００１８】
因みに、上記円弧状スリット１０ｓは、実施例に示した曲線による円弧状の形態のみならず、例えば複数の短い直線を連続させて成る円弧状であっても良いことは言うまでもない。
【００１９】
さらに、上記回転子積層鉄心１においては、鉄心片積層体１０Ａを構成する鉄心片１０、１０…の円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に、それぞれ結合用樹脂１０ｉ、１０ｉ…が充填されており、これら結合用樹脂１０ｉ、１０ｉ…によって鉄心片１０、１０…が相互に固着され、回転子積層鉄心１が一体化したものとなっている。
【００２０】
上記構成の回転子積層鉄心１によれば、円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…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１０ｓ、１０ｓ…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１においては、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。
【００２１】
以下では、上述した回転子積層鉄心１の製造方法を、工程の順を追って詳細に説明する。  
先ず、図２(ａ)に示す如く、母材(電磁鋼板)から打抜き形成した鉄心片１０、１０…を、所定の枚数だけ積層して鉄心片積層体１０Ａを構成し、次いで図２(ｂ)に示す如く、上記鉄心片積層体１０Ａを製造装置１００にセットする。
【００２２】
ここで、上記製造装置１００は、樹脂成形用の金型装置１１０を備え、該金型装置１１０は、鉄心片積層体１０Ａを収容する上型１１０Ｕと下型１１０Ｌとを有している。
【００２３】
また、上記製造装置１００は、鉄心片積層体１０Ａを加圧するための加圧装置１２０を備え、この加圧装置１２０は、鉄心片積層体１０Ａの外周に当接する加圧ブロック１２０Ｂと、該加圧ブロック１２０Ｂを駆動するアクチュエータ１２０Ａとを有している。
【００２４】
さらに、上記加圧装置１２０は、図３に示す如く、セットされた状態の鉄心片積層体１０Ａに対して、その周囲に４台設置されており、各々の加圧装置１２０は、加圧ブロック１２０Ｂの動作によって、鉄心片積層体１０Ａ(鉄心片１０)を非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿って加圧し得る態様で配設されている。
【００２５】
図２(ｂ)に示す如く、製造装置１００に鉄心片積層体１０Ａをセットしたのち、加圧装置１２０のアクチュエータ１２０Ａにより、加圧ブロック１２０Ｂを図４中の矢印Ｃで示す如く駆動し、鉄心片積層体１０Ａの外周を非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿って中心方向へ加圧して、上記鉄心片積層体１０Ａに非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿った圧縮応力を発生させる。
【００２６】
ここで、図５に示す如く、加圧装置１２０の加圧ブロック１２０Ｂを矢印Ｃの如く駆動し、鉄心片積層体１０Ａの外周を非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿って中心方向へ加圧することで、上記鉄心片積層体１０Ａ、詳しくは各々の鉄心片１０、１０…における、円弧状スリット１０ｓ間の弓状を呈する磁路形成部１０ｂ、１０ｂ…に、非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿った圧縮応力が発生することとなる。
【００２７】
また、鉄心片積層体１０Ａの外周を非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿って中心方向へ加圧すると、各々の鉄心片１０、１０…における、円弧状スリット１０ｓ間の弓状を呈する磁路形成部１０ｂ、１０ｂ…が、回転軸孔１Ｏ(１０ａ)へ向けて更に湾曲する如く変形することで、各々の磁路形成部１０ｂ、１０ｂ…には、突極方向(ｄ−ｄ軸)に沿った引張応力が発生することとなる。
【００２８】
なお、鉄心片積層体１０Ａに対して圧縮応力(および引張応力)を発生させる加圧力は、上記鉄心片積層体１０Ａ(鉄心片１０)を弾性変形域内において変形させ得る荷重負荷に制限されている。
【００２９】
図４に示す如く、鉄心片積層体１０Ａに非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿った圧縮応力を発生させた状態において、製造装置１００における金型装置１１０のキャビティーに、溶融した樹脂１０Ｉを矢印Ｉで示す如く供給し、鉄心片積層体１０Ａを構成する各鉄心片１０における円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に、溶融した樹脂１０Ｉ(結合用樹脂１０ｉ、１０ｉ…)を充填する。
【００３０】
上記鉄心片積層体１０Ａの円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に充填した樹脂１０Ｉが完全に固化したのち、図６(ａ)に示す如く製造装置１００から取り出して、図６(ａ)に示す如く鉄心片積層体１０Ａの上面および下面から、余分な樹脂１０Ｉを除去することにより、上記鉄心片積層体１０Ａの円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に、各々結合用樹脂１０ｉ、１０ｉ…が挿入された、図１に示す如き製品としての回転子積層鉄心１が完成することとなる。
【００３１】
上述した如き回転子積層鉄心１の製造方法によれば、鉄心片積層体１０Ａに非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿った圧縮応力を発生させた状態において、鉄心片積層体１０Ａの円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に溶融した樹脂１０Ｉを充填し、この樹脂１０Ｉを固化させて結合用樹脂１０ｉ、１０ｉ…が挿入された形態とすることで、完成品としての回転子積層鉄心１においては、非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿って圧縮応力の作用した状態が維持されることとなる。
【００３２】
かくして、圧縮応力が作用している非突極方向(ｑ−ｑ軸)へは磁束が流れ難いことから、突極方向(ｄ−ｄ軸)とのインダクタンスの差が増大するために、リラクタンスモータにおける効率(モータ特性)を増大させることが可能となる。
【００３３】
また、上述した回転子積層鉄心１の製造方法によれば、鉄心片積層体１０Ａに非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿った圧縮応力を発生させるべく、上記鉄心片積層体１０Ａを非突極方向(ｑ−ｑ軸)に沿って中心方向へ加圧した際、先に述べたように、各々の鉄心片１０、１０…における磁路形成部１０ｂ、１０ｂ…には、突極方向(ｄ−ｄ軸)に沿った引張応力が発生することとなり、完成品としての回転子積層鉄心１においては、突極方向(ｄ−ｄ軸)に沿って引張応力の作用した状態が維持されることとなる。
【００３４】
かくして、引張応力が作用している突極方向(ｄ−ｄ軸)へは磁束が流れ易いことから、圧縮応力が作用しているために磁束が流れ難い非突極方向(ｑ−ｑ軸)とのインダクタンスの差が更に増大することとなり、もってリラクタンスモータにおける効率(モータ特性)を更に増大させることが可能となる。
【００３５】
また、上述した回転子積層鉄心１の製造方法によれば、回転子積層鉄心１には円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…が形成されているものの、各々の円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に結合用樹脂１０ｉを充填して固化させていることで、回転子積層鉄心１の強度が大幅に向上したものとなり、もって上記回転子積層鉄心１は、モータ特性に優れるとともに機械的強度が高く、高速回転に十分適用し得るものとなる。
【００３６】
なお、上述した回転子積層鉄心１の製造時においては、加圧されて圧縮応力が生じている状態の鉄心片積層体１０Ａに対し、その円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に溶融した樹脂１０Ｉが充填されていれば良く、もって、先ず鉄心片積層体１０Ａに対する加圧を開始したのち、円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に溶融した樹脂１０Ｉを充填しても、あるいは、先ず円弧状スリット１０ｓ、１０ｓ…に溶融した樹脂１０Ｉを充填したのち、鉄心片積層体１０Ａに対する加圧を開始しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる方法によって製造された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要部断面側面図。
【図２】(ａ)および(ｂ)は、鉄心片積層体の概念的な断面側面図および鉄心片積層体を製造装置にセットした状態の概念的な断面側面図。
【図３】鉄心片積層体を製造装置にセットした状態を示す鉄心片積層体と加圧装置との概念的な平面図。
【図４】製造装置にセットした鉄心片積層体に樹脂材料を充填しつつ加圧する工程を示す概念的な断面側面図。
【図５】鉄心片積層体に樹脂材料を充填しつつ加圧する工程における鉄心片積層体の要部と加圧装置とを示す概念的な平面図。
【図６】(ａ)および(ｂ)は、製造装置から取り出した状態の鉄心片積層体を示す概念的な断面側面図、および製品としてのリラクタンスモータ用回転子積層鉄心を示す概念的な断面側面図。
【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】(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。
【符号の説明】
【００３８】
１…リラクタンスモータ用回転子積層鉄心、
１Ｏ…回転軸孔、
１０Ａ…鉄心片積層体、
１０…鉄心片、
１０ａ…回転軸孔、
１０ｓ…円弧状スリット、
１０ｉ…結合用樹脂、
１０Ｉ…樹脂、
１００…製造装置、
１１０…金型装置、
１２０…加圧装置。
【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】
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