(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁界を発生する固定子内に回転子を有するリラクタンスモータのアキシャルラミネート形回転子の製造方法において、磁性鋼板を渦巻状に巻いて所定内外径の円筒状の磁性鋼板部を作成し、該磁性鋼板部を複数個同一平面上に所定に並べるとともに、これら磁性鋼板部を覆うようしてボス部となる部分を非磁性体の軽金属で一体化し、該一体化した本体の所定箇所に前記回転子の中心孔を形成し、かつ該中心孔を基準として前記回転子の形状に外形を加工、切削するようにしたことを特徴とするリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【請求項２】
前記磁性鋼板部は磁性鋼板を用いて所定内径の円筒を作成し、磁性鋼板を前記円筒に巻いて円筒を重ねるとともに、これを繰り返して所定内外径の円筒形にしてなる請求項１記載のリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【請求項３】
前記リラクタンスモータは四極モータであり、前記磁性鋼板部を同一平面上に並べる際、前記磁性鋼板部の中心が正方形の頂点にくるように、かつ隣接する磁性鋼板部を密着させて配置するようにした請求項１または２記載のリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【請求項４】
前記磁性鋼板部の外径Ｄに対してその内径ｄは（１−１／（２の平方根））×Ｄより大きく、Ｄより小さい値である請求項３記載のリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【請求項５】
前記磁性鋼板部は方向性電磁鋼板、あるいは無方向性電磁鋼板、もしくはそれらの絶縁皮膜のないもの、ならびに冷間圧延鋼板を材料としている請求項１，２，３または４記載のリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【請求項６】
前記ボス部となる非磁性体の軽金属としてはアルミニウム、亜鉛、マグネシウムあるいはそれらの合金であり、前記磁性鋼板部とボス部をダイカスト、鋳造によって一体化するようにした請求項１または２記載のリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【請求項７】
前記一体化した本体を加工、切削して前記回転子を得る際、ワイヤ放電加工、あるいはレーザ加工を行った後、旋盤による切削、研削盤による研削の後加工を行うようにした請求項１または２記載のリラクタンスモータの回転子の製造方法。
【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製造に特徴を有するリラクタンスモータの回転子の製造方法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７および図８に示す構成のものがある。図７および図８において、回転磁界を発生する固定子１内には、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の磁性鋼板を複数枚重ねて磁性鋼板部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、つまりリラクタンスを不均一化とし、突極部を形成する。
【０００３】
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。
【０００４】
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６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。したがって、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。
【０００５】
なお、図７および図８においては、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。
【０００６】
【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重ね、この重ねた磁性鋼板部２を多角形柱のボス部３にネジ４で止めているが、ボス部３の加工に手間がかかるため、コスト高になるばかりでなく、特に、突極部を形成するための磁性鋼板部２の外径寸法にバラツキが大きくなることから、モータの性能にバラツキが生じるため、品質の低下を招くことになる。
【０００７】
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、回転子の製造を容易なものとして製造コストの低減を図ることができるとともに、モータの性能のバラツキを抑えて高効率のモータを得ることができるようにしたリラクタンスモータの回転子製造方法を提供することにある。
【０００８】
【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内に回転子を有するリラクタンスモータのアキシャルラミネート形回転子の製造方法において、磁性鋼板を渦巻状に巻いて所定内外径の円筒状の磁性鋼板部を作成し、該磁性鋼板部を複数個同一平面上に所定に並べるとともに、これら磁性鋼板部を覆うようしてボス部となる部分を非磁性体の軽金属で一体化し、該一体化した本体の所定箇所に前記回転子の中心孔を形成し、かつ該中心孔を基準として前記回転子の形状に外形を加工、切削するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
前記磁性鋼板部は磁性鋼板を用いて所定内径の円筒を作成し、磁性鋼板を前記円筒に巻いて円筒を重ねるとともに、これを繰り返して所定内外径の円筒形にしてもよい。
【００１０】
前記リラクタンスモータは四極モータであり、前記磁性鋼板部を同一平面上に並べる際、前記磁性鋼板部の中心が正方形の頂点にくるように、かつ隣接する磁性鋼板部を密着させて配置するとよい。
【００１１】
前記磁性鋼板部の外径Ｄに対してその内径ｄは（１−１／（２の平方根））×Ｄより大きく、Ｄより小さい値にするとよい。
【００１２】
前記磁性鋼板部は方向性電磁鋼板、あるいは無方向性電磁鋼板、もしくはそれらの絶縁皮膜のないもの、ならびに冷間圧延鋼板を材料にするとよい。
【００１３】
前記ボス部となる非磁性体の軽金属としてはアルミニウム、亜鉛、マグネシウムあるいはそれらの合金であり、前記磁性鋼板部とボス部をダイカスト、鋳造によって一体化するとよい。
【００１４】
前記一体化した本体を加工、切削して前記回転子を得る際、ワイヤ放電加工、あるいはレーザ加工を行った後、旋盤による切削、研削盤による研削の後加工を行うとよい。
【００１５】
【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６を参照して詳しく説明する。  なお、図中、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。
【００１６】
この発明のリラクタンスモータの回転子製造方法は、突極部を形成する磁路が円弧状に近いことから、例えば、鋼板を渦巻状に巻いて円筒状の磁性鋼板部を形成し、この磁性鋼板部を平面上に並べて全体を非磁性体の軽金属で所定形状に鋳造してボス部となる部分を加えた後、回転子の形状に加工、切削すれば、突極部を形成する磁性鋼板部の外径寸法にバラツキが生じることもなく、また、磁性鋼板部を固定するボス部の加工の必要もなくなることに着目したものである。
【００１７】
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製造方法にあっては、電磁鋼板または鋼板を円柱（径ｄ）に渦巻状に巻き付けて外径Ｄの円筒状の磁性鋼板部１０を当該極数分作成し、これを同一平面上に正方形状に並べ、これらを全て覆うようにボス部となる本体１１を非磁性体の軽金属でダイカスト法によりインサート鋳造する。
【００１８】
この場合、磁性鋼板部１０の内径ｄは外径をＤとすると、（１−１／（２平方根））×Ｄ＜ｄ＜Ｄを満足するように決定する。
すなわち、後述する回転子の径Ｄ０は、Ｄより小さくする必要があり、ｑ軸近傍にフラックスバリアを形成する必要があるからである。
【００１９】
また、図１および図３に示すように、各磁性鋼板部１０を正方形に並べ、かつ隣接する磁性鋼板部１０を密着させた状態として正四角柱形状の金型内でインサート鋳造する。
【００２０】
なお、図３に示すように、磁性鋼板部１０としては、鋼板を内径ｄの円筒形とし、同じ鋼板をその内径ｄの円筒に重ねるとともに、これを外径Ｄの円筒形になるまで繰り返して得てもよい。
【００２１】
続いて、本体１１を図１の実線に示すように切削して回転子１２を得る。この場合、４つの磁性鋼板部１０の中心に回転子１２のシャフト用の中心孔６を形成した後、この中心孔６を基準として回転子１２の外径Ｄ０（＜Ｄ）となるようにワイヤ放電加工機で加工、切削する。なお、他の加工方法としては、例えばレーザ加工方法を用いてもよい。
【００２２】
また、後処理として、回転子１２の外形を旋盤による切削、研削盤による研削の後加工を行う。
すると、図４および図５に示すように、回転子１２は、積層した円弧状磁性鋼板部１０ａが当該極数（４極）分だけ円周方向に等間隔に配置した形、つまりアキシャルラミネート形となる。しかも、ｑ軸近傍には非磁性体の軽金属が残り、ｄ軸近傍には円弧状磁性鋼板部１０ａの断面が現れ、また全体がボス部１３となる。
【００２３】
図６に示すように、この回転子１２を固定子１に適応すると、各円弧状磁性鋼板部１０ａの両端部（ｄ軸近傍）が突極部ａとなり、ｑ軸近傍はフラックスバリアｂとなる。したがって、突極比（Ｘｄ／Ｘｑ）が大きく、発生トルクが大きいリラクタンストルクを得ることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
このように、回転子１２の製造において、鋼板をコイル状に巻き、これをボス部となる非磁性金属で鋳造し、ワイヤ放電加工機等で回転子の形状に外形を加工、切削して仕上げるようにしたので、ボス部１３の加工コストを安価にすることができるとともに、磁極を形成する円弧状磁性鋼板部１０ａの外形寸法のバラツキを抑えることができ、しかも、円弧状磁性鋼板部１０ａの外形寸法の高精度化が図れることから、リラクタンスモータの品質向上を図ることができる。
【００２６】
前述した製造方法によると、四極モータの場合に最も効率よく、（２＋ｍ）×（２＋ｎ）個の磁性鋼板部１０から回転子１２を（１＋ｍ）×（１＋ｎ）個得ることができる。
なお、ｎ，ｍは正の整数であり、ｎ，ｍを大きくすれば、回転子１２の製造効率を上げることができる。
【００２７】
磁性鋼板部１０の鋼板としては、方向性電磁鋼板または無方向性電磁鋼板もしくはそれらの絶縁皮膜のないもの、ならびに冷間圧延鋼板を用いることができる。例えば、リラクタンスモータのトルク特性に重点を置くならば方向性電磁鋼板を用い、またリラクタンスモータのコストに重点を置くならば冷間圧延鋼板を用いる。したがって、リラクタンスモータの使用目的に合わせて回転子１２を製造することができる。
【００２８】
また、各円弧状磁性鋼板部１０ａを固定するボス部１３の材料（非磁性体）としては、アルミウム、亜鉛およびマグネシウム等の軽金属、またはそれらの合金を使用する。
【００２９】
さらに、前述により形成される回転子１２を組み込んでＤＣブラシレスモータとし、例えば空気調和機の圧縮機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。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、リラクタンスモータの回転子製造方法の請求項１記載の発明によると、回転磁界を発生する固定子内に回転子を有するリラクタンスモータのアキシャルラミネート形回転子の製造方法において、磁性鋼板を渦巻状に巻いて所定内外径の円筒状の磁性鋼板部を作成し、この磁性鋼板部を複数個同一平面上に所定に並べるとともに、これら磁性鋼板部を覆うようしてボス部となる部分を非磁性体の軽金属で一体化し、該一体化した本体の所定箇所に前記回転子の中心孔を形成し、かつ該中心孔を基準として前記回転子の形状に外形を加工、切削するようにしたので、分割磁路となる磁性鋼板の製造が容易になるとともに、製造コストの低減を図ることができる。また、突極部を形成する磁性鋼板部の外形寸法にバラツキがなくなることから、外形寸法の精度が高くなり、モータ性能のバラツキの小さい高効率のモータを得ることができるという効果がある。
【００３１】
請求項２記載に発明によると、請求項１における磁性鋼板部は磁性鋼板を用いて所定内径の円筒を作成し、磁性鋼板を前記円筒に巻いて円筒を重ねるとともに、これを繰り返して所定内外径の円筒形にしてなるので、請求項１の効果に加え、突極部を形成する分割磁路の精度を上げることができ、より高効率のモータを得ることができる。
【００３２】
請求項３記載の発明によると、請求項１または２におけるリラクタンスモータは四極モータであり、前記磁性鋼板部を同一平面上に並べる際、前記磁性鋼板部の中心が正方形の頂点にくるように、かつ隣接する磁性鋼板部を密着させて配置するようにしたので、請求項１または２記載の効果に加え、回転子の製造し易さが向上し、しかも正確に確実に高効率のモータを得ることができる。
【００３３】
請求項４記載の発明によると、請求項３において前記磁性鋼板部の外径Ｄに対して内径ｄは（１−１／（２の平方根））×Ｄより大きく、Ｄより小さい値であるので、請求項３の効果に加え、回転子の径Ｄ０をＤより小さくすると、ｑ軸近傍にフラックスバリアを形成することができ、つまり突極比が大きくなり、高効率のモータを得ることができるという効果がある。
【００３４】
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、方向性電磁鋼板、あるいは無方向性電磁鋼板、もしくはそれらの絶縁皮膜のないもの、ならびに冷間圧延鋼板を材料としているので、請求項１，２，３または４の効果に加え、例えば、方向性電磁鋼板を用いると、リラクタンスモータのトルク特性を上げることができ、また、冷間圧延鋼板を用いると、リラクタンスモータのコストを安価に済ませることができる。したがって、リラクタンスモータの使用目的に合わせて回転子１２を製造することができるという効果がある。
【００３５】
請求項６記載の発明によると、請求項１または２において前記ボス部となる非磁性体の軽金属としては、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムあるいはそれらの合金であり、前記磁性鋼板部とボス部をダイカスト、鋳造によって一体化するようにしたので、請求項１または２の効果に加え、入手の容易な非磁性体で実現が可能になるばかりか、従来のインサート鋳造および加工で容易に回転子を製造することができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００３６】
請求項７記載の発明によると、前記一体化した本体を加工、切削して前記回転子を得る際、ワイヤ放電加工、あるいはレーザ加工を行った後、旋盤による切削、研削盤による研削の後加工を行うようにしたので、請求項１または２の効果に加え、回転子の外形を高精度に仕上げることができ、ひいてはモータの高性能化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回転子製造方法を説明するための本体の概略的平面図。
【図２】図１に示す本体の概略的側面図。
【図３】この発明の変形実施の形態を説明するための概略的模式図。
【図４】この発明のリラクタンスモータの回転子製造方法による回転子を説明するための概略的平面図。
【図５】図３に示す回転子の概略的側面図。
【図６】図３および図４に示す回転子を有するリラクタンスモータを説明するための概略的平面図。
【図７】従来のリラクタンスモータを示す概略的平面図。
【図８】図６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面図。
【符号の説明】
１  固定子
６  中心孔（シャフト用）
１０  磁性鋼板部
１０ａ  円弧状磁性鋼板部
１１  本体
１２  回転子
１３  ボス部
ａ  突極部
ｂ  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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【図８】
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