JP2000197325A - Reluctance motor - Google Patents

Reluctance motor

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Publication number
JP2000197325A
JP2000197325A JP10369182A JP36918298A JP2000197325A JP 2000197325 A JP2000197325 A JP 2000197325A JP 10369182 A JP10369182 A JP 10369182A JP 36918298 A JP36918298 A JP 36918298A JP 2000197325 A JP2000197325 A JP 2000197325A
Authority
JP
Japan
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rotor
rod
short
shaped
conductor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10369182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Kiriyama
博之 桐山
Shinichirou Kawano
慎一朗 川野
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Ind Co Ltd, 松下電器産業株式会社 filed Critical Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority to JP10369182A priority Critical patent/JP2000197325A/en
Publication of JP2000197325A publication Critical patent/JP2000197325A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reluctance motor which can be started with low vibration and low noise and put into a synchronous state quickly, while no large scale start controller or vibration/noise preventive device is required, and can be assembled into a firm construction easily. SOLUTION: A rotor 31 consists of a rotor shaft 44 and a rotor core 35, which is composed of a number of core sheets 34 layered in the direction of the rotor shaft 44 and is fixed to the rotor shaft 44. The rotor 31 has a plurality of rod-shaped conductors 42a, which are made to penetrate the rotor core 35 in a layer direction and a pair of short-circuit rings 43a, which are provided on both the end parts in the layer direction of the rotor core 35 and to which the respective rod-shaped conductors 42a are connected to compose a cage-type secondary conductor 37 of the respective rod-shaped conductors 42a and the short-circuit rings 43a. The resistances of the rod-shaped conductors 42a near electrical angles of (-45 deg.+180 deg.)×xn (n=1, 2, 3, etc.), are lower than the resistances of the other rod-shaped conductors 42a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導トルクを利用
することによって自起動可能なリラクタンスモータに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reluctance motor capable of self-starting by utilizing an induction torque.
【0002】[0002]
【従来の技術】リラクタンスモータは、インダクション
モータと比較して回転子の2次銅損が発生しないという
特徴があるため、電気自動車や工作機械等の駆動用モー
タとして注目されている。
2. Description of the Related Art Reluctance motors have attracted attention as driving motors for electric vehicles, machine tools, and the like because they have a feature that secondary copper loss of a rotor does not occur as compared with induction motors.
【0003】このリラクタンスモータは、図13に示す
ようなコアシート2を積層してなるロータコア5では、
円弧状のスリット7の配設方向であるq軸方向のインダ
クタンスLqが空気層であるスリット7によって磁束が
殆ど通らないことから小さいのに対し、q軸と電気角が
直交するd軸方向のインダクタンスLdが前記磁束通路
部9を介して磁束が通り易いことによって大きい。すな
わち、このロータ1は、上述のように両インダクタンス
Ld,Lqの差を大きくできることから、磁気的突極性
を有する。
In this reluctance motor, a rotor core 5 formed by laminating core sheets 2 as shown in FIG.
While the inductance Lq in the q-axis direction, which is the direction in which the arc-shaped slits 7 are disposed, is small because magnetic flux hardly passes through the slits 7 as the air layer, the inductance in the d-axis direction, in which the electrical angle is orthogonal to the q-axis, is small. Ld is large because the magnetic flux easily passes through the magnetic flux passage 9. That is, since the difference between the two inductances Ld and Lq can be increased as described above, the rotor 1 has magnetic saliency.
【0004】ところが、この種のモータが本質的に自起
動ができない同期モータであることから、d軸の磁束が
各磁束通路部9に対し通り易い状態となるようにステー
タの電機子への駆動タイミングを調整して同期速度に到
達させるために、コントローラなどの複雑で高価な構成
を有する制御装置を必要とする欠点があり、ロータ構造
あるいは駆動方法の改善が必要であった。
However, since this type of motor is essentially a synchronous motor that cannot start itself, the stator is driven to the armature so that the d-axis magnetic flux can easily pass through each magnetic flux passage 9. There is a drawback that a controller having a complicated and expensive configuration such as a controller is required to adjust the timing to reach the synchronous speed, and the rotor structure or the driving method has been required to be improved.
【0005】この改良されたリラクタンスモータとして
は、特開平9−308302号公報に記載のものが知ら
れている。このリラクタンスモータは、図14に示す多
数枚のコアシート14をロータ軸24の方向に積層した
ロータコア15を前記ロータ軸24に固定してなるロー
タ11を備えたものにおいて、前記ロータコア15に対
し積層方向に挿通された複数本の棒状導体22と、前記
ロータコア15の積層方向の両端面にそれぞれ配設さ
れ、かつ前記各棒状導体22の前記ロータコア15から
導出した両端部にそれぞれ電気的接続状態に連結された
一対の短絡環23とを有し、前記各棒状導体22と前記
一対の短絡環23とにより、かご型二次導体37が形成
されていることを特徴とする。
As this improved reluctance motor, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-308302 is known. This reluctance motor includes a rotor 11 having a plurality of core sheets 14 shown in FIG. 14 laminated in the direction of the rotor shaft 24 and having the rotor 11 fixed to the rotor shaft 24. And a plurality of rod-shaped conductors 22 inserted in the respective directions, disposed on both end surfaces of the rotor core 15 in the laminating direction, respectively, and electrically connected to both end portions of each of the rod-shaped conductors 22 derived from the rotor core 15. It has a pair of short-circuit rings 23 connected to each other, and the cage-shaped secondary conductor 37 is formed by the rod-shaped conductors 22 and the pair of short-circuit rings 23.
【0006】したがって、固定子側の固定子巻線を3相
交流電源に接続すると、かご形二次導体17に電磁誘導
による誘起起電力が生じ、その起電力により棒状導体2
2と短絡環23とを循環して流れる渦電流と回転磁界と
の電磁力によりロータが回転し始める。ロータ11の回
転数が上昇して固定子とロータコア15とからなるリラ
クタンスモータ本体の同期速度に達すると、このロータ
11をステータ内にセットしてなるリラクタンスモータ
は、ステータの複数の界磁部によりロータ11に回転磁
界が与えられると、ロータ11が上記の磁気的突極性を
有していることにより、ロータコア15に流れ始めて十
分なリラクタンストルクを得ることができる状態とな
り、以後は、主としてリラクタンストルクによって同期
速度で回転する定常状態を継続する。
Therefore, when the stator winding on the stator side is connected to a three-phase AC power source, an induced electromotive force is generated in the cage secondary conductor 17 by electromagnetic induction, and the electromotive force causes the rod-shaped conductor 2 to move.
The rotor begins to rotate due to the electromagnetic force of the eddy current and the rotating magnetic field that circulate through the second and short-circuit rings 23. When the rotation speed of the rotor 11 increases and reaches the synchronous speed of the reluctance motor main body including the stator and the rotor core 15, the reluctance motor having the rotor 11 set in the stator is driven by a plurality of field portions of the stator. When a rotating magnetic field is applied to the rotor 11, the rotor 11 has the above-described magnetic saliency, so that the rotor 11 starts to flow to the rotor core 15 and a sufficient reluctance torque can be obtained. Thus, the steady state of rotating at the synchronous speed is continued.
【0007】したがって、このリラクタンスモータは、
回転始動をロータコアと一体化してロータに組み込んだ
かご形二次導体を利用したインダクション作用により行
うことにより、既存の大掛かりな起動用制御装置を不要
にできる。
Therefore, this reluctance motor is
By performing the rotation start by an induction action using a cage secondary conductor integrated into the rotor integrated with the rotor core, an existing large-scale start-up control device can be eliminated.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記リ
ラクタンスモータでは、非同期時において、上記磁気的
突極性があるロータ位置において負のリラクタンストル
クを発生するので、騒音、振動の主な原因となるトルク
脈動が発生するため、何らかの対策を必要とする欠点が
ある。
However, in the above-described reluctance motor, a negative reluctance torque is generated at a rotor position having the magnetic saliency when the motor is asynchronous, so that torque pulsation which is a main cause of noise and vibration is generated. However, there is a disadvantage that some countermeasure is required.
【0009】そこで、本発明は、大掛かりな起動制御装
置および振動・騒音防止装置を必要とせずに低振動・低
騒音かつ迅速に同期状態に立ち上がるよう起動できると
ともに、容易な組立により堅牢な構造を得られるリラク
タンスモータを提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention provides a low-vibration, low-noise, and quick start-up in a synchronized state without the need for a large-scale start-up control device and a vibration / noise prevention device. It is an object of the present invention to provide an obtained reluctance motor.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本願発明は、複数のスリ
ットがロータコアの半径方向に並ぶ配置で形成されて、
前記各スリットの周囲に形成される磁束通路が前記ロー
タコアの中心側に向け凸となる複数のコアシートをロー
タ軸方向に積層したロータコアと、このロータコアに対
し前記コアシートの積層方向に挿通された複数本の棒状
導体と、前記ロータコアの積層方向の両端面にそれぞれ
配設され、かつ前記各棒状導体の前記ロータコアから導
出した両端部にそれぞれ電気的接続状態に連結された一
対の短絡環とを有し、前記各棒状導体と前記一対の短絡
環とにより、かご型二次導体が形成されており、電気角
(−45°+180°×n(n=1、2、3…))付近
の棒状導体の抵抗を他の棒状導体の抵抗より低くしたこ
とを特徴とするリラクタンスモータであり、棒状導体の
抵抗値を部分的に変えることで、磁束の分布を改善し、
同期速度に達するまでに発生する、上記磁気的突極性が
起因する負のリラクタンストルクを抑制することができ
る。
According to the present invention, a plurality of slits are formed so as to be arranged in a radial direction of a rotor core,
A rotor core in which a plurality of core sheets in which a magnetic flux path formed around each of the slits is convex toward the center of the rotor core is laminated in the rotor axial direction, and is inserted through the rotor core in the laminating direction of the core sheets. A plurality of rod-shaped conductors, and a pair of short-circuit rings respectively disposed on both end surfaces of the rotor core in the stacking direction and electrically connected to both ends of the rod-shaped conductors derived from the rotor core. A cage-type secondary conductor is formed by the rod-shaped conductors and the pair of short-circuit rings, and has a vicinity of an electrical angle (−45 ° + 180 ° × n (n = 1, 2, 3,...)). This is a reluctance motor characterized by lowering the resistance of the rod-shaped conductor than the resistance of other rod-shaped conductors.By partially changing the resistance of the rod-shaped conductor, the distribution of magnetic flux is improved,
It is possible to suppress the negative reluctance torque generated until the synchronous speed is reached and caused by the magnetic saliency.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】上記目的を達成するために、本発
明のリラクタンスモータは、多数枚のコアシートをロー
タ軸方向に積層したロータコアと、このロータコアに対
し積層方向に挿通された複数本の棒状導体と、前記ロー
タコアの積層方向の両端面にそれぞれ配設され、かつ前
記各棒状導体の前記ロータコアから導出した両端部にそ
れぞれ電気的接続状態に連結された一対の短絡環とを有
し、前記各棒状導体と前記一対の短絡環とにより、かご
型二次導体が形成されており、電気角(−45°+18
0°×n(n=1、2、3…))付近の棒状導体の抵抗
を他の棒状導体の抵抗より低くしたことを特徴とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to achieve the above object, a reluctance motor according to the present invention comprises a rotor core in which a number of core sheets are laminated in a rotor axial direction, and a plurality of core sheets inserted in the rotor core in the laminating direction. A bar-shaped conductor, and a pair of short-circuit rings respectively disposed on both end surfaces of the rotor core in the laminating direction and electrically connected to both ends of the rod-shaped conductor derived from the rotor core, A cage-shaped secondary conductor is formed by the rod-shaped conductors and the pair of short-circuit rings, and has an electrical angle (−45 ° + 18).
The resistance of the bar-shaped conductor near 0 ° × n (n = 1, 2, 3,...) Is lower than the resistance of the other bar-shaped conductors.
【0012】このリラクタンスモータは、固定子側の固
定子巻線を3相交流電源に接続すると、上記かご形二次
導体に電磁誘導による誘起起電力が生じ、その起電力に
より棒状導体と短絡環とを循環して流れる渦電流と回転
磁界との電磁力によりロータが回転し始める。
In this reluctance motor, when the stator winding on the stator side is connected to a three-phase AC power source, an induced electromotive force is generated in the cage secondary conductor by electromagnetic induction. The rotor begins to rotate due to the electromagnetic force between the eddy current and the rotating magnetic field flowing through the rotor.
【0013】上記かご型二次導体は、上記磁気的突極性
によるトルク脈動を改善し、低騒音・低振動のまま回転
し、ロータの回転数が上昇して固定子とロータコアとか
らなるリラクタンスモータ本体の同期速度に達すると、
回転磁界からの磁束が同期状態でロータコアに流れ始め
て十分なリラクタンストルクを得ることができる状態と
なり、以後は、主としてリラクタンストルクによって同
期速度で回転する定常状態を継続する。
The cage secondary conductor improves torque pulsation due to the magnetic saliency, rotates with low noise and low vibration, increases the rotation speed of the rotor, and includes a reluctance motor including a stator and a rotor core. When the sync speed of the main unit is reached,
The magnetic flux from the rotating magnetic field starts flowing to the rotor core in a synchronized state, and a sufficient reluctance torque can be obtained. Thereafter, the steady state in which the revolving torque rotates at the synchronized speed mainly is continued.
【0014】したがって、このリラクタンスモータは、
回転始動をロータコアと一体化してロータに組み込んだ
上記かご形二次導体を利用したインダクション作用によ
りトルク脈動を抑制して、低振動・低騒音のまま同期速
度に到達し、同期速度で回転する定常状態を継続するた
め、既存の大掛かりな起動用制御装置および振動・騒音
防止装置を不要にできる。
Therefore, this reluctance motor is
Rotational start is integrated with the rotor core and incorporated into the rotor. The induction action using the cage-shaped secondary conductor suppresses torque pulsation, reaches the synchronous speed with low vibration and noise, and rotates at the synchronous speed. Since the state is continued, the existing large-scale startup control device and vibration / noise prevention device can be eliminated.
【0015】上記発明において、かご型二次導体は、電
気角(−45°+180°×n(n=1、2、3…))
付近の棒状導体の抵抗を他の棒状導体の抵抗より低くし
たことにより、磁束の分布を改善し、同期速度に達する
までに発生する、上記磁気的突極性が起因する負のリラ
クタンストルクを抑制することができる。これにより、
トルク脈動を抑制して、低振動・低騒音のまま同期速度
に到達することができる。
In the above invention, the cage-shaped secondary conductor has an electrical angle (-45 ° + 180 ° × n (n = 1, 2, 3,...))
By lowering the resistance of the nearby bar-shaped conductors than the resistance of other bar-shaped conductors, the distribution of magnetic flux is improved, and the negative reluctance torque caused by the magnetic saliency, which occurs until the synchronous speed is reached, is suppressed. be able to. This allows
By suppressing torque pulsation, the synchronous speed can be reached with low vibration and low noise.
【0016】上記発明において、各コアシートは、外周
円に対して逆方向に湾曲する弧状の複数のスリットがロ
ータコアの半径方向に並ぶ配置で形成されて、前記各ス
リットの間に形成される磁束通路部が前記ロータコアの
中心側に向け凸となるように前記半径方向に列設されて
いるように構成すると好適である。これにより、ロータ
コアは有効にリラクタンストルクを発生し、高速回転や
高トルクを発生することができる上に、各コアシートの
磁束通路部は、かご形二次導体によって高速回転時の遠
心力に抗して安定に保持される。
In the above invention, each core sheet is formed by arranging a plurality of arc-shaped slits curved in a direction opposite to the outer circumferential circle in a radial direction of the rotor core, and a magnetic flux formed between the slits. It is preferable that the passages are arranged in the radial direction so as to project toward the center of the rotor core. As a result, the rotor core can effectively generate reluctance torque, and can generate high-speed rotation and high torque. In addition, the magnetic flux path of each core sheet resists centrifugal force during high-speed rotation by the cage secondary conductor. And is kept stable.
【0017】また、上記発明において、電気角(−45
°+180°×n)付近の棒状導体の材質を、他の棒状
導体の材質より低い抵抗の材質にする。これにより上記
構成および作用と同様の効果が得られる。これにより、
各種材質の棒状導体を選択することにより、最適な棒状
導体の抵抗値を容易に得ることができる。
Further, in the above invention, the electric angle (-45
The material of the bar-shaped conductor near (° + 180 ° × n) is made of a material having a lower resistance than the material of the other bar-shaped conductors. Thereby, the same effect as the above-described configuration and operation can be obtained. This allows
By selecting rod-shaped conductors of various materials, an optimum resistance value of the rod-shaped conductor can be easily obtained.
【0018】また、上記発明において、電気角(−45
°+180°×n)付近の棒状導体の太さを、他の棒状
導体の太さより大きくする。これにより上記作用と同様
の効果が得られる。
In the above invention, the electric angle (−45)
The thickness of the bar-shaped conductor near (° + 180 ° × n) is made larger than the thickness of the other bar-shaped conductors. Thereby, the same effect as the above operation can be obtained.
【0019】これにより、コアシートにおけるスリット
が未形成の外周端部に沿ったロード挿通孔の大きさをプ
レス加工などにより容易に変化できる。したがって、棒
状導体の抵抗の大きさを変化できる利点がある。
Thus, the size of the load insertion hole along the outer peripheral end of the core sheet where no slit is formed can be easily changed by press working or the like. Therefore, there is an advantage that the magnitude of the resistance of the rod-shaped conductor can be changed.
【0020】また、上記発明において、電気角(−45
°+180°×n)付近の短絡環の抵抗を、他の短絡環
の抵抗より低くする。これにより上記作用と同様の効果
が得られる。
In the above invention, the electric angle (−45)
The resistance of the short-circuit ring around (° + 180 ° × n) is made lower than the resistance of the other short-circuit rings. Thereby, the same effect as the above operation can be obtained.
【0021】また、上記発明において、電気角(−45
°+180°×n)付近の短絡環の材質を、他の短絡環
の材質より低い抵抗の材質にする。これにより上記作用
と同様の効果が得られる。これにより、各種材質の短絡
環を選択することにより、最適な短絡環の抵抗値を容易
に得ることができる。
In the above invention, the electric angle (-45
The material of the short-circuit ring near (° + 180 ° × n) is made of a material having a lower resistance than the material of the other short-circuit rings. Thereby, the same effect as the above operation can be obtained. Thereby, by selecting short-circuit rings of various materials, an optimum resistance value of the short-circuit rings can be easily obtained.
【0022】また、上記発明において、電気角(−45
°+180°×n)付近の短絡環の太さを、他の短絡環
の太さより大きくする。これにより上記作用と同様の効
果が得られる。これにより、ダイカスト法などにより容
易に短絡環の大きさを変化できる。これにより、製造の
高能率化を図ることができる。
In the above invention, the electric angle (-45
The thickness of the short-circuit ring around (° + 180 ° × n) is made larger than the thickness of the other short-circuit rings. Thereby, the same effect as the above operation can be obtained. Thus, the size of the short-circuit ring can be easily changed by a die casting method or the like. As a result, the efficiency of production can be improved.
【0023】さらに、上記発明において、ダイカスト法
により棒状導体をロータコアに一体に成形した構成とす
ることができる。これにより、製造の高能率化を図るこ
とができるとともに、ロータコアとかご型二次導体の一
体化が強化され、堅牢性に優れたロータを得ることがで
きる。
Further, in the above invention, the rod-shaped conductor may be formed integrally with the rotor core by die casting. As a result, the efficiency of production can be improved, and the integration of the rotor core and the cage secondary conductor is strengthened, so that a rotor having excellent robustness can be obtained.
【0024】さらに、上記発明において、固相焼結法に
より粉末状の導体をロータコアに一体に成形した構成と
することができる。これにより、容易に材質の異なる導
体によるかご型二次導体を製造できるとともに、ロータ
コアとかご型二次導体の一体化が強化され、堅牢性に優
れたロータを得ることができる。
Further, in the above invention, a configuration may be employed in which a powdery conductor is integrally formed with the rotor core by a solid phase sintering method. This makes it possible to easily manufacture a cage-type secondary conductor using conductors of different materials, enhance the integration of the rotor core and the cage-type secondary conductor, and obtain a rotor having excellent robustness.
【0025】また、上記発明において、かご形二次導体
の内方側に永久磁石が配設されている構成とすることが
できる。これにより、永久磁石によって鎖交磁束を増大
でき、ロータを同期速度まで迅速に立ち上がらせること
ができる利点があるのに加えて、同期速度に達したのち
も永久磁石により発生するマグネットトルクにより回転
力を付与できる。
Further, in the above invention, a configuration may be adopted in which a permanent magnet is provided inside the cage secondary conductor. As a result, the linkage flux can be increased by the permanent magnet, and the rotor can be quickly started up to the synchronous speed. In addition, the rotational torque is generated by the permanent magnet after the synchronous speed is reached. Can be given.
【0026】また、上記発明において、かご形二次導体
の外方側に永久磁石が配設されている構成とすることも
できる。これにより、棒状導体の内方側に永久磁石を配
置したかご形二次導体に比較して永久磁石により発生す
るマグネットトルクが大きくなるので、同期速度に達し
たのちの磁石モータとしての機能が向上する。
Further, in the above invention, a configuration may be adopted in which a permanent magnet is provided on the outer side of the cage secondary conductor. As a result, the magnet torque generated by the permanent magnet is larger than that of a cage secondary conductor in which a permanent magnet is arranged inside the rod-shaped conductor, improving the function as a magnet motor after reaching the synchronous speed. I do.
【0027】また、上記発明において、希土類磁石が配
設されている構成とすることができる。これにより、希
土類磁石によって鎖交磁束をさらに増大でき、ロータを
同期速度まで迅速に立ち上がらせることができる利点が
あるのに加えて、同期速度に達したのちも希土類磁石に
より発生するマグネットトルクがより大きくなるので、
同期速度に達したのちの磁石モータとしての機能がさら
に向上する。さらにまた、減磁耐力が大きいために細い
幅のスリットに配設することができる。
Further, in the above invention, a configuration may be adopted in which a rare earth magnet is provided. As a result, the linkage magnetic flux can be further increased by the rare-earth magnet, and there is an advantage that the rotor can quickly start up to the synchronization speed.In addition, the magnet torque generated by the rare-earth magnet after the synchronization speed is reached is further increased. Because it gets bigger
The function as a magnet motor after reaching the synchronous speed is further improved. Furthermore, since it has a large demagnetization proof strength, it can be disposed in a slit having a small width.
【0028】さらにまた、上記発明において、ロータコ
アを、複数のコアシートがロータ軸の方向に向けて該ロ
ータ軸回りに位置を徐々にずらして積層する構成とする
ことが望ましい。これにより、d軸方向の磁路に対する
抵抗がロータコアの周方向において均一化されるため、
ステータからロータコアに入ったり、ロータコアからス
テータに出るd軸方向の磁束が均一化され、磁束の不均
一に起因するトルクリップルをさらに低減して脈動音を
抑制でき、モータ性能を向上させることができる。
Further, in the above invention, it is preferable that the rotor core is configured such that a plurality of core sheets are stacked with their positions gradually shifted around the rotor axis in the direction of the rotor axis. Thereby, the resistance to the magnetic path in the d-axis direction is made uniform in the circumferential direction of the rotor core,
The magnetic flux in the d-axis direction that enters the rotor core from the stator or exits from the rotor core to the stator is made uniform, torque ripple caused by the non-uniform magnetic flux can be further reduced, pulsation noise can be suppressed, and motor performance can be improved. .
【0029】[0029]
【実施例】(実施例1)以下、本発明の好ましい実施例
について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1(a)
は本実施例1に係るリラクタンスモータを示す断面図、
図1(b)は同モータにおけるロータ11の一部破断し
た斜視図である。
(Embodiment 1) Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 (a)
Is a sectional view showing a reluctance motor according to the first embodiment,
FIG. 1B is a perspective view of the motor in which a rotor 11 is partially broken.
【0030】図1において、このリラクタンスモータの
固定子側は、ステータ鉄心32に等間隔で配設されたス
ロット33に固定子巻線(図示せず)が巻回された周知
の構成になっており、固定子巻線を3相交流電源に接続
することによって回転磁界が発生する。ロータ31は、
多数枚のコアシート34を積層したロータコア35をか
ご形二次導体37により固定されている。
In FIG. 1, the stator side of this reluctance motor has a well-known configuration in which a stator winding (not shown) is wound around slots 33 arranged at equal intervals in a stator core 32. In addition, a rotating magnetic field is generated by connecting the stator winding to a three-phase AC power supply. The rotor 31
A rotor core 35 formed by laminating a large number of core sheets 34 is fixed by a cage secondary conductor 37.
【0031】図2はコアシート34の正面図を示す。こ
のコアシート34には、その周方向に90°の角度内で
分割した4箇所にそれぞれ、外周円に対して逆方向に湾
曲する円弧状であって、複数のスリット38が半径方向
に多層に形成されており、これにより、隣接する各二つ
のスリット38により磁気的に絶縁されて中心の軸芯孔
40に向け凸状となる複数の帯状の磁束通路部39a〜
39eが、半径方向に列設されている。ロータコア35
はこのコアシート34をロータ軸44の軸方向に数十枚
積層することにより構成される。
FIG. 2 is a front view of the core sheet 34. The core sheet 34 has an arc shape curved in the opposite direction to the outer peripheral circle at four locations divided within an angle of 90 ° in the circumferential direction, and a plurality of slits 38 are multilayered in the radial direction. Thus, a plurality of band-shaped magnetic flux passage portions 39a to 39a which are magnetically insulated by each of the two adjacent slits 38 and project toward the central shaft hole 40 are formed.
39e are arranged in the radial direction. Rotor core 35
Is formed by laminating several tens of the core sheets 34 in the axial direction of the rotor shaft 44.
【0032】各スリット38の各々の両端部にはロッド
挿通孔21が連設されている。これらロッド挿通孔41
はプレス加工またはレーザ加工等によるスリット38の
形成時に同時に形成される。なお、磁束通路部39a〜
39eの形状としては、磁路の形状やコアシート34の
加工を考慮すれば、図示の逆円弧状が好適であるが、V
字型やU字型などの形状としても支障は生じない。ま
た、ここで言うスリットは、空隙であるが、磁束を通さ
なければ樹脂や磁石であってもよい。
The rod insertion holes 21 are continuously provided at both ends of each slit 38. These rod insertion holes 41
Are formed at the same time as the slit 38 is formed by press working or laser processing. The magnetic flux passages 39a to 39a
In consideration of the shape of the magnetic path and the processing of the core sheet 34, the shape of 39e is preferably the inverted arc shape shown in the figure.
No problem occurs even if the shape is a letter shape or a U shape. The slit referred to here is a gap, but may be a resin or a magnet as long as it does not transmit magnetic flux.
【0033】また、固定子巻線により回転磁界が与えら
れたときにロータ31に発生するリラクタンストルクT
は次式で与えられる。
The reluctance torque T generated on the rotor 31 when a rotating magnetic field is applied by the stator windings
Is given by the following equation.
【0034】 T=Pn(Ld−Lq)Ia2sin2θ…………(1) ただし、Pnは極対数、Ld,Lqはd軸インダクタン
スおよびq軸インダクタンス、Iaは電機子電流の振
幅、θは位相である。上記(1)式から明らかなよう
に、リラクタンスモータの性能を左右するのは、d,q
軸インダクタンスの差Ld−Lqである。
T = Pn (Ld−Lq) Ia 2 sin2θ (1) where Pn is the number of pole pairs, Ld and Lq are d-axis inductance and q-axis inductance, Ia is the armature current amplitude, and θ is Phase. As is apparent from the above equation (1), d, q determine the performance of the reluctance motor.
The difference between the shaft inductances is Ld-Lq.
【0035】そこで、上記ロータ31は、q軸方向の磁
路に空気層であるスリット38により抵抗を与えて磁束
が殆ど通らないようにすることにより、q軸インダクタ
ンスLqを小さく設定し、d軸方向にはスリット18に
挟まれた磁束通路部39a〜39eにより磁束が通り易
い磁路を確保することにより、d軸インダクタンスLd
が大きくなるよう設定してある。このように、このロー
タ31は、両インダクタンスLd,Lqの差を大きくで
きることから、磁気的突極性を有し、有効にリラクタン
ストルクTを発生することができる。
Therefore, the rotor 31 sets a small q-axis inductance Lq by applying a resistance to a magnetic path in the q-axis direction by a slit 38 as an air layer so that almost no magnetic flux passes therethrough. In the direction, the magnetic flux passage portions 39a to 39e sandwiched between the slits 18 secure a magnetic path through which the magnetic flux can easily pass, so that the d-axis inductance Ld
Is set to be large. As described above, since the rotor 31 can increase the difference between the two inductances Ld and Lq, it has a magnetic saliency and can effectively generate the reluctance torque T.
【0036】図3はロータ31に組み込まれているかご
形二次導体37を抽出して示した斜視図である。このか
ご形二次導体37は、既存のインダクションモータの回
転子とほぼ同様の形態であって、以下のようにして組み
立てられる。
FIG. 3 is a perspective view showing the cage secondary conductor 37 incorporated in the rotor 31 in an extracted manner. This cage-shaped secondary conductor 37 has substantially the same form as the rotor of the existing induction motor, and is assembled as follows.
【0037】すなわち、上記のコアシート34を各々の
対応するロッド挿通孔41が合致するよう位置決めして
数十枚積層してロータコア35を形成したのちに、図1
に示すように、例えばアルミニウムからなる棒状導体4
2aを、各コアシート34の合致したロッド挿通孔41
に挿通させて、それら棒状導体42aの両端部を外部に
導出させる。
That is, after the above-mentioned core sheets 34 are positioned so that the corresponding rod insertion holes 41 coincide with each other, and several tens of them are laminated to form a rotor core 35, FIG.
As shown in FIG.
2a is inserted into the matching rod insertion hole 41 of each core sheet 34.
And the both ends of the rod-shaped conductor 42a are led out to the outside.
【0038】つぎに、2枚の円環板状の短絡環43a
を、これの連結孔45にそれぞれ棒状導体42aの導出
端部を挿入されて各ロータコア35の両端面に押し付け
る。この状態を保持しながら各棒状導体42aの端部と
短絡環43aとを溶接により固定すると、図3に示すよ
うな一対の短絡環43aと多数の棒状導体42aとによ
るかご形二次導体37がロータ31内に組み込まれる。
Next, two ring-shaped short-circuit rings 43a are formed.
The lead-out ends of the rod-shaped conductors 42 a are inserted into the connection holes 45, respectively, and are pressed against both end surfaces of each rotor core 35. When the end of each bar-shaped conductor 42a and the short-circuit ring 43a are fixed by welding while maintaining this state, the cage-shaped secondary conductor 37 composed of a pair of short-circuit rings 43a and a large number of bar-shaped conductors 42a as shown in FIG. It is incorporated in the rotor 31.
【0039】さらに、本発明の特徴として、図1に示す
ように、棒状導体42aは電気角(−45°+180°
×n(n=1、2、3…))付近の棒状導体42aの抵
抗を他の棒状導体42aの抵抗より低くなるように構成
する。この機能については後述する。
Further, as a feature of the present invention, as shown in FIG. 1, the rod-shaped conductor 42a has an electrical angle (−45 ° + 180 °).
The resistance of the bar-shaped conductor 42a near × n (n = 1, 2, 3,...) Is configured to be lower than the resistance of the other bar-shaped conductors 42a. This function will be described later.
【0040】つぎに、上記リラクタンスモータの動作に
ついて説明する。固定子側のスロット33に巻回された
固定子巻線を3相交流電源に単に接続すると、それによ
り回転磁界が発生してかご形二次導体37に電磁誘導に
より誘起起電力が生じ、その起電力による渦電流が棒状
導体42aと短絡環43aとを循環して流れる。この電
流と回転磁界との電磁力によりロータ31が回転し始め
る。
Next, the operation of the reluctance motor will be described. When the stator winding wound around the stator-side slot 33 is simply connected to a three-phase AC power source, a rotating magnetic field is generated thereby, and an induced electromotive force is generated in the cage secondary conductor 37 by electromagnetic induction. An eddy current due to the electromotive force circulates through the rod-shaped conductor 42a and the short-circuit ring 43a. The rotor 31 starts rotating due to the electromagnetic force between the current and the rotating magnetic field.
【0041】すなわち、回転始動時には、固定子とかご
形二次導体37とによってあたかもインダクションモー
タとして機能する。ここでリラクタンストルクTは、上
記(1)式から明らかなように、電機子電流の位相θに
よりトルクの符号が決定される。すなわち、−90°<
θ<0°においては、負のリラクタンストルクが発生す
る。したがって、同期速度に達するまでは、電機子電流
の位相θはめまぐるしく変化するために、正および負の
リラクタンストルクが混在し、トルク脈動が発生する。
That is, at the start of rotation, the stator and the cage-shaped secondary conductor 37 function as an induction motor. Here, the sign of the reluctance torque T is determined by the phase θ of the armature current, as is apparent from the above equation (1). That is, −90 ° <
When θ <0 °, a negative reluctance torque is generated. Therefore, until the synchronous speed is reached, the phase θ of the armature current changes rapidly, so that positive and negative reluctance torque coexist and torque pulsation occurs.
【0042】そこで、図1のかご形二次導体37の構成
をとることにより、電気角(−45°+180°×n
(n=1、2、3…))付近の棒状導体42aのまわり
に磁束を多く発生させる。これにより、磁束の分布が改
善されて、負のリラクタンストルクを発生する電流位相
で流れる電機子電流による磁束を低減することができ
る。したがって、負のリラクタンストルクが低減される
ため、トルク脈動が改善される。
The electric angle (−45 ° + 180 ° × n) is obtained by adopting the structure of the cage-shaped secondary conductor 37 shown in FIG.
(N = 1, 2, 3,...)) Generates a large amount of magnetic flux around the bar-shaped conductor 42a. Thereby, the distribution of the magnetic flux is improved, and the magnetic flux due to the armature current flowing in the current phase that generates the negative reluctance torque can be reduced. Therefore, the negative reluctance torque is reduced, so that the torque pulsation is improved.
【0043】同図の角度αは、電気角(−45°+18
0°×n(n=1、2、3…))の付近の棒状導体42
aの位置を与える角度である。角度αは図1(a)に示
すように電気角−45°を中心線として対称に広がる電
気角度であり、この電気角が75°以上で好適である
が、それ以下でも支障は生じない。
The angle α in the figure is the electrical angle (−45 ° + 18)
The rod-shaped conductor 42 near 0 ° × n (n = 1, 2, 3,...)
It is an angle that gives the position of a. The angle α is an electric angle that spreads symmetrically with respect to the electric angle −45 ° as a center line as shown in FIG. 1A. The electric angle is preferably 75 ° or more, but no problem occurs even if it is less than 75 °.
【0044】図4は、同期速度に到達するまでのある速
度におけるトルク波形である。本発明の効果により、従
来例のトルク波形に比べて大幅にトルク脈動が改善され
ている。すなわち、同期速度に到達するまで低振動・低
騒音のまま回転することを示す。
FIG. 4 shows a torque waveform at a certain speed until the synchronous speed is reached. According to the effect of the present invention, torque pulsation is greatly improved as compared with the conventional torque waveform. That is, it indicates that the motor rotates with low vibration and low noise until the synchronous speed is reached.
【0045】ロータ31の回転数が上昇して固定子によ
る回転磁界の回転数に達すると、つまりロータ31の回
転数がリラクタンスモータ自体の同期速度に達すると、
回転磁界の磁束が各磁束通路部39a〜39eに効果的
に流れ、十分な同期(リラクタンス)トルク(T)が発
生する。以後は、主として同期(リラクタンス)トルク
によって同期速度で回転する定常状態を継続する。
When the rotation speed of the rotor 31 increases and reaches the rotation speed of the rotating magnetic field by the stator, that is, when the rotation speed of the rotor 31 reaches the synchronous speed of the reluctance motor itself,
The magnetic flux of the rotating magnetic field effectively flows through each of the magnetic flux passage portions 39a to 39e, and a sufficient synchronization (reluctance) torque (T) is generated. Thereafter, a steady state of rotating at a synchronous speed mainly by a synchronous (reluctance) torque is continued.
【0046】したがって、このリラクタンスモータで
は、ロータ31に一体的に組み込んだ上記かご形二次導
体37を利用したインダクション作用により、トルク脈
動を改善した回転始動を行うことができ、低騒音・低振
動のまま同期速度まで運転できるため、既存の大掛かり
な起動用制御装置および振動・騒音防止装置を不要にで
きる。
Therefore, in this reluctance motor, the rotation start with improved torque pulsation can be performed by the induction action using the cage-shaped secondary conductor 37 integrated into the rotor 31, and low noise and low vibration can be performed. Since the operation can be performed up to the synchronous speed without changing, the existing large-scale startup control device and vibration / noise prevention device can be eliminated.
【0047】それに加えて、リラクタンスモータにおけ
るロータ31の本体である多数のコアシート34を積層
してなるロータコア35は、かご形二次導体37を構成
する一対の短絡環43aと多数本の棒状導体42aとを
利用することにより、積層方向の両端面から挟み込んで
ロータ軸44に強固に固定されるため、簡単な構成によ
って容易に組立でき、しかも、各コアシート34は、各
スリット38の両端部を挿通した多数の棒状導体42a
により高速回転時の遠心力に抗して効果的に保持される
から、高速回転に対し極めて強い構造となる。
In addition, a rotor core 35 formed by laminating a large number of core sheets 34, which is the main body of the rotor 31 in the reluctance motor, has a pair of short-circuit rings 43a constituting a cage-shaped secondary conductor 37 and a large number of rod-shaped conductors. The use of the base sheet 42a allows the core sheet 34 to be firmly fixed to the rotor shaft 44 while being sandwiched from both end faces in the laminating direction, so that it can be easily assembled with a simple configuration. Rod-like conductors 42a through which
Thus, the structure is effectively held against the centrifugal force at the time of high-speed rotation, so that the structure becomes extremely strong against high-speed rotation.
【0048】図5はいずれも同上モータに用いる他のリ
ラクタンスモータを示す断面図である。棒状導体の形状
は、図5(a)の棒状導体42aあるいは図5(b)の
棒状導体42bのようにしてもよい。
FIG. 5 is a sectional view showing another reluctance motor used for the same motor. The rod-shaped conductor may be shaped like the rod-shaped conductor 42a in FIG. 5A or the rod-shaped conductor 42b in FIG. 5B.
【0049】(実施例2)図1(a)は本実施例2に係
るリラクタンスモータを示す断面図、図1(b)はその
ロータの一部破断した斜視図である。棒状導体42aに
抵抗値の異なる材質から構成されている。第1の実施例
と同様の動作および効果が得られるとともに、これによ
り、各種材質の棒状導体42aを選択することにより、
最適な棒状導体の抵抗値を容易に得ることができる。
(Embodiment 2) FIG. 1A is a sectional view showing a reluctance motor according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 1B is a partially broken perspective view of the rotor. The rod-shaped conductor 42a is made of materials having different resistance values. The same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained, and by selecting the rod-shaped conductors 42a of various materials,
An optimum rod-shaped conductor resistance value can be easily obtained.
【0050】(実施例3)図6はいずれも本実施例3に
係るリラクタンスモータを示す断面図である。図6
(a)および図6(b)の棒状導体42aは、棒状導体
42bに比べて太くなるように構成する。第1および第
2の実施例と同様の効果が得られるとともに、これによ
り、ロード挿通孔の大きさをプレス加工などによりに変
化させることで、棒状導体42aおよび42bの抵抗の
大きさを同一材料で容易に変化できる利点がある。ま
た、図6(c)のように棒状導体42cは電気角(−4
5°+180°×n(n=1、2、3…))の付近にの
み設けた構成にしてもよい。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a sectional view showing a reluctance motor according to Embodiment 3 of the present invention. FIG.
The rod-shaped conductor 42a in (a) and FIG. 6 (b) is configured to be thicker than the rod-shaped conductor 42b. The same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and by changing the size of the load insertion hole by pressing or the like, the resistance of the rod-shaped conductors 42a and 42b can be made the same. There is an advantage that can be easily changed. Further, as shown in FIG. 6C, the rod-shaped conductor 42c has an electrical angle (−4).
A configuration provided only in the vicinity of 5 ° + 180 ° × n (n = 1, 2, 3,...) May be adopted.
【0051】図7はいずれも同上モータに用いる他のコ
アシートの正面図である。図7(a)および図7(b)
の棒状導体42aから42fのように、大きさを段階的
に変化させてもよい。
FIG. 7 is a front view of another core sheet used for the same motor. FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b)
The size may be changed stepwise like the rod-shaped conductors 42a to 42f.
【0052】(実施例4)図8(a)は本実施例4に係
るリラクタンスモータを示す断面図、図8(b)はその
ロータの一部破断した斜視図である。電気角(−45°
+180°×n)付近の短絡環43aの抵抗を、他の短
絡環43aの抵抗より低くしたことで、第1の実施例と
同様の動作および効果が得られる。
(Embodiment 4) FIG. 8A is a cross-sectional view showing a reluctance motor according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8B is a partially cutaway perspective view of the rotor. Electric angle (-45 °
By setting the resistance of the short-circuit ring 43a near (+ 180 ° × n) lower than the resistance of the other short-circuit rings 43a, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
【0053】同図の角度αは、電気角(−45°+18
0°×n(n=1、2、3…))の付近の短絡環43a
の位置を与える角度である。角度αは、電気角75°以
上が好適であるが、それ以下でも支障は生じない。ま
た、実施例1と組み合わせることによりさらに大きな効
果が得られる。
The angle α in the figure is the electrical angle (−45 ° + 18)
Short-circuit ring 43a near 0 ° × n (n = 1, 2, 3,...)
Is the angle giving the position of The angle α is preferably equal to or more than 75 °, but no problem occurs even if the angle is less than 75 °. Further, a greater effect can be obtained by combining with the first embodiment.
【0054】(実施例5)図8(a)は実施例5に係る
リラクタンスモータを示す断面図、図8(b)はそのロ
ータの一部破断した斜視図である。短絡環43aに抵抗
値の異なる材質から構成されている。第4の実施例と同
様の動作および効果が得られるとともに、これにより、
各種材質の短絡環43aを選択することにより、最適な
短絡環の抵抗値を容易に得ることができる。
(Embodiment 5) FIG. 8A is a sectional view showing a reluctance motor according to Embodiment 5, and FIG. The short-circuit ring 43a is made of materials having different resistance values. The same operation and effect as those of the fourth embodiment can be obtained.
By selecting the short-circuit ring 43a of various materials, an optimum short-circuit ring resistance value can be easily obtained.
【0055】(実施例6)図9は、本実施例6に係るリ
ラクタンスモータのロータの一部破断した斜視図であ
る。短絡環43aは、短絡環43bに比べて太くなるよ
うに構成する。実施例4、実施例5と同様の効果が得ら
れるとともに、これにより、従来のダイカスト金型の形
状を変えるだけで容易に短絡環の大きさを変化できる。
したがって、製造の高能率化を図ることができる。
(Embodiment 6) FIG. 9 is a partially cutaway perspective view of a rotor of a reluctance motor according to Embodiment 6 of the present invention. The short-circuit ring 43a is configured to be thicker than the short-circuit ring 43b. The same effects as those of the fourth and fifth embodiments can be obtained, and the size of the short-circuit ring can be easily changed only by changing the shape of the conventional die-casting die.
Therefore, the efficiency of production can be improved.
【0056】また、ダイカスト法により棒状導体をロー
タコアに一体に成形した構成とすることができる。これ
により、製造の高能率化を図ることができるとともに、
ロータコアとかご型二次導体の一体化が強化され、堅牢
性に優れたロータを得ることができる。
The rod-shaped conductor may be formed integrally with the rotor core by a die casting method. As a result, production efficiency can be improved,
The integration of the rotor core and the cage secondary conductor is strengthened, and a rotor having excellent robustness can be obtained.
【0057】さらにまた、固相焼結法により粉末状の導
体をロータコアに一体に成形した構成とすることができ
る。これにより、容易に材質の異なる導体によるかご型
二次導体を製造できるとともに、ロータコアとかご型二
次導体の一体化が強化され、堅牢性に優れたロータを得
ることができる。
Further, it is possible to adopt a configuration in which a powdery conductor is formed integrally with the rotor core by a solid phase sintering method. This makes it possible to easily manufacture a cage-type secondary conductor using conductors of different materials, enhance the integration of the rotor core and the cage-type secondary conductor, and obtain a rotor having excellent robustness.
【0058】(実施例7)図10(a)〜(c)は、本
発明の実施例7のリラクタンスモータを示すロータの断
面図である。図10(a)のロータ31は、かご形二次
導体における各棒状導体42の内部に、2種4個の断面
弧状の永久磁石57,58を円形に配列して設けた構成
になっている。このロータ31は、回転始動させるとき
に、磁石57,58によって自体に鎖交する磁束が増大
し、同期速度まで迅速に立ち上がらせる利点がある。さ
らに、同期速度に達したのちも、永久磁石57,58に
より発生するマグネットトルクにより回転力を付与でき
る。
Seventh Embodiment FIGS. 10A to 10C are sectional views of a rotor showing a reluctance motor according to a seventh embodiment of the present invention. The rotor 31 shown in FIG. 10A has a configuration in which four kinds of four permanent magnets 57 and 58 each having an arc-shaped cross section are arranged in a circle inside each rod-shaped conductor 42 of the cage-shaped secondary conductor. . When the rotor 31 is started to rotate, the magnetic flux linked to itself by the magnets 57 and 58 increases, and there is an advantage that the rotor 31 quickly starts up to the synchronous speed. Further, even after the synchronous speed is reached, the torque can be applied by the magnet torque generated by the permanent magnets 57 and 58.
【0059】図10(b)のロータ31は、かご形二次
導体における各棒状導体42の内部に、2種8個の断面
弧状の永久磁石57,58を逆円弧状に配列して設けた
構成になっている。この構成により、図10(a)のロ
ータ31に比較して発生するリラクタンストルクが大き
くなるので、同期速度に達したのちのモータとしての機
能は向上する。
In the rotor 31 of FIG. 10B, two kinds of eight permanent magnets 57 and 58 having an arc-shaped cross section are arranged in a reverse arc shape inside each rod-shaped conductor 42 of the cage-shaped secondary conductor. It has a configuration. With this configuration, the generated reluctance torque is larger than that of the rotor 31 shown in FIG. 10A, so that the function of the motor after reaching the synchronous speed is improved.
【0060】図10(c)のロータ31は、かご形二次
導体における各棒状導体42の内部に、2種4個の平板
状の永久磁石57,58を設けた構成になっている。こ
のロータ31は、平板状の永久磁石57,58を用いる
ことにより安価に製造できる利点がある。
The rotor 31 shown in FIG. 10C has a configuration in which four kinds of four plate-shaped permanent magnets 57 and 58 are provided inside each rod-shaped conductor 42 of the cage secondary conductor. The rotor 31 has an advantage that it can be manufactured at low cost by using the flat permanent magnets 57 and 58.
【0061】(実施例8)図11は、本発明の実施例8
のリラクタンスモータを示すロータの断面図である。ロ
ータ31は、かご形二次導体における各棒状導体42の
外部に、2種4個の断面弧状の永久磁石57,58を円
形に配列して設けた構成になっている。このロータ31
は、自体に鎖交する磁束が減少してインダクション作用
の性能が低下するが、第7の実施例に比較して永久磁石
57,58により発生するマグネットトルクが大きくな
るので、同期速度に達したのちのモータとしての機能は
向上する。
(Embodiment 8) FIG. 11 shows Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a rotor showing the reluctance motor of FIG. The rotor 31 has a configuration in which two kinds of four permanent magnets 57 and 58 each having an arc-shaped cross section are arranged in a circle outside the rod-shaped conductor 42 of the cage secondary conductor. This rotor 31
Although the magnetic flux linked to itself decreases, the performance of the induction action decreases, but the magnet torque generated by the permanent magnets 57, 58 increases as compared with the seventh embodiment, so that the synchronous speed is reached. The function as a later motor improves.
【0062】また、実施例7,8のリラクタンスモータ
において、永久磁石57,58には希土類磁石を用いる
とさらによい。これにより、希土類磁石によって鎖交磁
束をさらに増大でき、ロータを同期速度まで迅速に立ち
上がらせることができる利点があるのに加えて、同期速
度に達したのちも希土類磁石により発生するマグネット
トルクがより大きくなるので、同期速度に達したのちの
磁石モータとしての機能がさらに向上する。
In the reluctance motors of the seventh and eighth embodiments, it is more preferable to use rare earth magnets for the permanent magnets 57 and 58. As a result, the linkage magnetic flux can be further increased by the rare-earth magnet, and there is an advantage that the rotor can quickly start up to the synchronization speed.In addition, the magnet torque generated by the rare-earth magnet after the synchronization speed is reached is further increased. Since it becomes larger, the function as a magnet motor after reaching the synchronous speed is further improved.
【0063】さらに減磁耐力が極めて高いために図10
(c)の形態のように薄形にでき、コストダウンを図る
ことができる。
Further, since the demagnetization proof strength is extremely high, FIG.
As in the case of (c), the thickness can be reduced, and the cost can be reduced.
【0064】(実施例9)図12(a)〜(c)は実施
例9のリラクタンスモータを示す概略側面図である。こ
の実施例では、上述の各実施例の各コアシート34,4
7,48,50のうちの何れかを積層する際に、その各
コアシートの取り付け位置をロータ軸44の方向に向け
てロータ軸回りの位置を少しずつずらしてスキューをか
けるものである。図12(a)は、例えばコアシート3
4の取り付け位置をロータ軸44の方向に向けて一直線
状にずらしてスキュー53をかけた場合を示し、d軸方
向の磁路に対する抵抗がロータコア35の周方向におい
て均一化されるため、ステータからロータコア35に入
ったり、ロータコア35からステータに出るd軸方向の
磁束が均一化され、磁束の不均一に起因するトルク脈動
が低減して脈動音を抑制でき、モータ性能をさらに向上
させることができる。この場合、棒状導体42はロータ
軸44の方向に対して傾斜した状態で両短絡環43a間
に架け渡される状態となる。
Ninth Embodiment FIGS. 12A to 12C are schematic side views showing a reluctance motor according to a ninth embodiment. In this embodiment, each of the core sheets 34, 4 of the above-described embodiments is used.
When any one of 7, 48, and 50 is stacked, the skew is applied by shifting the position of each core sheet toward the direction of the rotor shaft 44 by slightly shifting the position around the rotor shaft. FIG. 12A shows, for example, the core sheet 3
4 shows a case where the skew 53 is applied by shifting the mounting position of 4 in a straight line toward the direction of the rotor shaft 44. Since the resistance to the magnetic path in the d-axis direction is made uniform in the circumferential direction of the rotor core 35, The magnetic flux in the d-axis direction entering or exiting the rotor core 35 from the rotor core 35 to the stator is made uniform, torque pulsation caused by the non-uniform magnetic flux is reduced, pulsation noise can be suppressed, and motor performance can be further improved. . In this case, the rod-shaped conductor 42 is bridged between the two short-circuit rings 43a while being inclined with respect to the direction of the rotor shaft 44.
【0065】また、前記スキュー53を、同図(b)に
示すように、階段状としたり、あるいは、同図(c)に
示すように、ロータ軸44の方向の途中で折れ曲がった
ようなV字形状としてもよい。なお、前記スキュー53
は、ステータ鉄心32のスロット33のピッチ以下のス
キュー量とすることが望ましい。
The skew 53 may be stepped as shown in FIG. 5B, or may be bent in the direction of the rotor shaft 44 as shown in FIG. It may be shaped like a letter. The skew 53
Is desirably a skew amount equal to or less than the pitch of the slots 33 of the stator core 32.
【0066】[0066]
【発明の効果】本願請求項1記載の発明によれば、かご
形二次導体の電気角(−45°+180°×n(n=
1、2、3…))付近の棒状導体の抵抗を他の棒状導体
の抵抗より低くし、ロータコアと一体化してロータに組
み込んだ構成としたので、上記かご形二次導体を利用し
たインダクション作用により、トルク脈動を改善した回
転始動を行うことができ、低騒音・低振動のまま同期速
度まで運転することができるため、既存の大掛かりな起
動用制御装置および振動・騒音防止装置を不要にでき
る。
According to the first aspect of the present invention, the electrical angle of the cage secondary conductor (−45 ° + 180 ° × n (n =
1, 2, 3 ...)) The resistance of the rod-shaped conductor in the vicinity is made lower than the resistance of the other rod-shaped conductors, and the rod-shaped conductor is integrated with the rotor core and incorporated in the rotor. As a result, it is possible to perform a rotation start with improved torque pulsation, and it is possible to operate up to a synchronous speed with low noise and low vibration, thereby eliminating the need for an existing large-scale start-up control device and vibration / noise prevention device. .
【0067】また、請求項2記載の発明においても、上
記と同様の効果が得られるとともに、これにより、各種
材質の棒状導体を選択することにより、最適な棒状導体
の抵抗値を容易に得ることができる。
Also, in the second aspect of the present invention, the same effect as described above can be obtained, and thereby, by selecting rod-shaped conductors of various materials, the optimum resistance value of the rod-shaped conductor can be easily obtained. Can be.
【0068】また、請求項3記載の発明においても、上
記と同様の効果が得られるとともに、これにより、コア
シートにおけるスリットが未形成の外周端部に沿ったロ
ード挿通孔の大きさをプレス加工などにより容易に変化
できる。したがって、棒状導体の抵抗の大きさを変化で
きる利点がある。
Also, in the invention according to the third aspect, the same effect as described above can be obtained, and by this, the size of the load insertion hole along the outer peripheral end portion where the slit in the core sheet is not formed can be pressed. It can be easily changed by such means. Therefore, there is an advantage that the magnitude of the resistance of the rod-shaped conductor can be changed.
【0069】また、請求項4、5記載の発明によれば、
電気角(−45°+180°×n)付近の短絡環の抵抗
を、他の短絡環の抵抗より低くしたことで、これにより
上記作用と同様の効果が得られる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention,
By making the resistance of the short-circuit ring near the electric angle (−45 ° + 180 ° × n) lower than the resistance of the other short-circuit rings, the same effect as the above operation can be obtained.
【0070】また、請求項6記載の発明においても、上
記と同様の効果が得られるとともに、これにより、各種
材質の短絡環を選択することにより、最適な短絡環の抵
抗値を容易に得ることができる。
Also in the invention according to claim 6, the same effect as described above can be obtained, and by selecting short-circuit rings of various materials, an optimum short-circuit ring resistance value can be easily obtained. Can be.
【0071】また、請求項7記載の発明においても、上
記と同様の効果が得られるとともに、これにより、ダイ
カスト法などにより容易に短絡環の大きさを変化でき
る。したがって、製造の高能率化を図ることができる。
Also, in the invention according to claim 7, the same effect as described above can be obtained, and thereby, the size of the short-circuit ring can be easily changed by a die casting method or the like. Therefore, the efficiency of production can be improved.
【0072】また、請求項8記載の発明によれば、ダイ
カスト法により棒状導体をロータコアに一体に成形した
構成とすることができる。これにより、製造の高能率化
を図ることができるとともに、ロータコアとかご型二次
導体の一体化が強化され、堅牢性に優れたロータを得る
ことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the rod-shaped conductor can be formed integrally with the rotor core by die casting. As a result, the efficiency of production can be improved, and the integration of the rotor core and the cage secondary conductor is strengthened, so that a rotor having excellent robustness can be obtained.
【0073】また、請求項9記載の発明によれば、固相
焼結法により粉末状の導体をロータコアに一体に成形し
た構成とすることができる。これにより、容易に材質の
異なる導体によるかご型二次導体を製造できるととも
に、ロータコアとかご型二次導体の一体化が強化され、
堅牢性に優れたロータを得ることができる。
Further, according to the ninth aspect of the present invention, it is possible to adopt a configuration in which a powdery conductor is formed integrally with the rotor core by a solid phase sintering method. This makes it possible to easily manufacture a cage-type secondary conductor using conductors of different materials, as well as strengthening the integration of the rotor core and the cage-type secondary conductor,
A rotor with excellent robustness can be obtained.
【0074】また、請求項10記載の発明によれば、か
ご形二次導体の内方側に永久磁石が配設されている構成
とすることができる。これにより、永久磁石によって鎖
交磁束を増大でき、ロータを同期速度まで迅速に立ち上
がらせることができる利点があるのに加えて、同期速度
に達したのちも永久磁石により発生するマグネットトル
クにより回転力を付与できる。
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to adopt a configuration in which a permanent magnet is provided inside the cage secondary conductor. As a result, the linkage flux can be increased by the permanent magnet, and the rotor can be quickly started up to the synchronous speed. In addition, the rotational torque is generated by the permanent magnet after the synchronous speed is reached. Can be given.
【0075】また、請求項11記載の発明によれば、か
ご形二次導体の外方側に永久磁石が配設されている構成
とすることもできる。これにより、棒状導体の内方側に
永久磁石を配置したかご形二次導体に比較して永久磁石
により発生するマグネットトルクが大きくなるので、同
期速度に達したのちの磁石モータとしての機能が向上す
る。
According to the eleventh aspect of the present invention, a configuration may be adopted in which a permanent magnet is disposed outside the cage secondary conductor. As a result, the magnet torque generated by the permanent magnet is larger than that of a cage secondary conductor in which a permanent magnet is arranged inside the rod-shaped conductor, improving the function as a magnet motor after reaching the synchronous speed. I do.
【0076】また、請求項12記載の発明によれば、希
土類磁石が配設されている構成とすることができる。こ
れにより、希土類磁石によって鎖交磁束をさらに増大で
き、ロータを同期速度まで迅速に立ち上がらせることが
できる利点があるのに加えて、同期速度に達したのちも
希土類磁石により発生するマグネットトルクがより大き
くなるので、同期速度に達したのちの磁石モータとして
の機能がさらに向上する。
According to the twelfth aspect of the present invention, a structure in which a rare earth magnet is provided can be provided. As a result, the linkage magnetic flux can be further increased by the rare-earth magnet, and there is an advantage that the rotor can quickly start up to the synchronization speed.In addition, the magnet torque generated by the rare-earth magnet after the synchronization speed is reached is further increased. Since it becomes larger, the function as a magnet motor after reaching the synchronous speed is further improved.
【0077】また、請求項13記載の発明によれば、ロ
ータコアを、複数のコアシートがロータ軸の方向に向け
て該ロータ軸回りに位置を徐々にずらして積層する構成
とすることが望ましい。これにより、d軸方向の磁路に
対する抵抗がロータコアの周方向において均一化される
ため、ステータからロータコアに入ったり、ロータコア
からステータに出るd軸方向の磁束が均一化され、磁束
の不均一に起因するトルク脈動をさらに低減して脈動音
を抑制でき、モータ性能を向上させることができる
According to the thirteenth aspect of the present invention, it is preferable that the rotor core is configured such that a plurality of core sheets are stacked with their positions gradually shifted around the rotor axis in the direction of the rotor axis. As a result, the resistance to the magnetic path in the d-axis direction is made uniform in the circumferential direction of the rotor core, so that the magnetic flux in the d-axis direction that enters the rotor core from the stator or exits from the rotor core to the stator is made uniform, and the magnetic flux becomes uneven. The pulsation noise can be suppressed by further reducing the resulting torque pulsation, and the motor performance can be improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】(a)本発明の実施例1、2に係るリラクタン
スモータを示す断面図 (b)同ロータの一部破断した斜視図
FIG. 1A is a sectional view showing a reluctance motor according to Embodiments 1 and 2 of the present invention. FIG.
【図2】(a)同モータにおけるコアシートの正面図 (b)同モータにおける他のコアシートの正面図FIG. 2A is a front view of a core sheet in the motor. FIG. 2B is a front view of another core sheet in the motor.
【図3】同モータにおけるかご形二次導体を示す斜視図FIG. 3 is a perspective view showing a cage secondary conductor in the motor.
【図4】同モータおよび従来例モータの同期速度に到達
するまでのある速度におけるトルク波形図
FIG. 4 is a torque waveform chart at a certain speed until the synchronous speed of the motor and the conventional example motor is reached.
【図5】(a)同モータに用いる他のコアシートの断面
図 (b)同モータに用いる他のコアシートの断面図
FIG. 5A is a sectional view of another core sheet used in the motor. FIG. 5B is a sectional view of another core sheet used in the motor.
【図6】(a)本発明の実施例3に係るリラクタンスモ
ータに用いるコアシートの断面図 (b)同モータに用いるコアシートの断面図 (c)同モータに用いるコアシートの断面図
6A is a cross-sectional view of a core sheet used in a reluctance motor according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6B is a cross-sectional view of a core sheet used in the motor.
【図7】(a)同モータに用いる他のコアシートの正面
図 (b)同モータに用いる他のコアシートの正面図
FIG. 7A is a front view of another core sheet used in the motor. FIG. 7B is a front view of another core sheet used in the motor.
【図8】(a)本発明の実施例4、5に係るリラクタン
スモータを示す断面図 (b)同ロータの一部破断した斜視図
FIG. 8A is a cross-sectional view showing reluctance motors according to Examples 4 and 5 of the present invention. FIG.
【図9】本発明の実施例6に係るリラクタンスモータの
ロータの一部破断した斜視図
FIG. 9 is a partially broken perspective view of a rotor of a reluctance motor according to Embodiment 6 of the present invention.
【図10】(a)本発明の実施例7に係るリラクタンス
モータにおける3種のロータの断面図 (b)同モータにおける3種のロータの断面図 (c)同モータにおける3種のロータの断面図
10A is a sectional view of three kinds of rotors in a reluctance motor according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 10B is a sectional view of three kinds of rotors in the same motor. Figure
【図11】本発明の実施例8に係るリラクタンスモータ
におけるロータの断面図
FIG. 11 is a sectional view of a rotor in a reluctance motor according to an eighth embodiment of the present invention.
【図12】(a)本発明の実施例9に係るリラクタンス
モータにおける3種のロータを示す概略側面図 (b)同モータにおける3種のロータを示す概略側面図 (c)同モータにおける3種のロータを示す概略側面図
12A is a schematic side view illustrating three types of rotors in a reluctance motor according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 12B is a schematic side view illustrating three types of rotors in the motor. Schematic side view showing the rotor
【図13】(a)従来のリラクタンスモータに用いるコ
アシートの正面図 (b)同モータのロータの概略側面図
13A is a front view of a core sheet used in a conventional reluctance motor, and FIG. 13B is a schematic side view of a rotor of the motor.
【図14】従来の改良されたリラクタンスモータのロー
タの一部破断した斜視図
FIG. 14 is a partially broken perspective view of a rotor of a conventional improved reluctance motor.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
31 ロータ 34 コアシート 35 ロータコア 37 かご形二次導体 38 スリット 41 ロッド挿通孔 42a〜42f 棒状導体 43a〜43b 短絡環 44 ロータ軸 31 rotor 34 core sheet 35 rotor core 37 cage secondary conductor 38 slit 41 rod insertion hole 42a to 42f rod-shaped conductor 43a to 43b short-circuit ring 44 rotor shaft

Claims (13)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 複数のスリットがロータコアの半径方向
    に並ぶ配置で形成されて、前記各スリットの周囲に形成
    される磁束通路が前記ロータコアの中心側に向け凸とな
    る複数のコアシートをロータ軸方向に積層したロータコ
    アと、このロータコアに対し前記コアシートの積層方向
    に挿通された複数本の棒状導体と、前記ロータコアの積
    層方向の両端面にそれぞれ配設され、かつ前記各棒状導
    体の前記ロータコアから導出した両端部にそれぞれ電気
    的接続状態に連結された一対の短絡環とを有し、前記各
    棒状導体と前記一対の短絡環とにより、かご型二次導体
    が形成されており、電気角(−45°+180°×n
    (n=1、2、3…))付近の棒状導体の抵抗を他の棒
    状導体の抵抗より低くしたことを特徴とするリラクタン
    スモータ。
    A plurality of slits are formed in an arrangement arranged in a radial direction of a rotor core, and a plurality of core sheets in which a magnetic flux passage formed around each of the slits is convex toward a center side of the rotor core are formed on a rotor shaft. A plurality of rod-shaped conductors inserted in the lamination direction of the core sheet with respect to the rotor core, and the rotor cores of the rod-shaped conductors disposed on both end surfaces of the rotor core in the lamination direction, respectively. Has a pair of short-circuit rings connected to each other in an electrically connected state at both ends derived from the above. Each of the rod-shaped conductors and the pair of short-circuit rings forms a cage-shaped secondary conductor, and has an electrical angle. (-45 ° + 180 ° × n
    (N = 1, 2, 3,...)) A reluctance motor characterized in that the resistance of the bar-shaped conductor in the vicinity is lower than the resistance of other bar-shaped conductors.
  2. 【請求項2】 電気角(−45°+180°×n)付近
    の棒状導体の材質を、他の棒状導体の材質より低い抵抗
    の材質にした請求項1記載のリラクタンスモータ。
    2. The reluctance motor according to claim 1, wherein the material of the rod-shaped conductor near the electric angle (−45 ° + 180 ° × n) is made of a material having a lower resistance than the material of the other rod-shaped conductors.
  3. 【請求項3】 電気角(−45°+180°×n)付近
    の棒状導体の太さを、他の棒状導体の太さより大きくし
    た請求項1記載のリラクタンスモータ。
    3. The reluctance motor according to claim 1, wherein the thickness of the rod-shaped conductor near the electric angle (−45 ° + 180 ° × n) is larger than the thickness of the other rod-shaped conductors.
  4. 【請求項4】 電気角(−45°+180°×n)付近
    の短絡環の抵抗を、他の短絡環の抵抗より低くした請求
    項1記載のリラクタンスモータ。
    4. The reluctance motor according to claim 1, wherein the resistance of the short-circuit ring near the electric angle (−45 ° + 180 ° × n) is lower than the resistance of the other short-circuit rings.
  5. 【請求項5】 複数のスリットがロータコアの半径方向
    に並ぶ配置で形成されて、前記各スリットの周囲に形成
    される磁束通路が前記ロータコアの中心側に向け凸とな
    る複数のコアシートをロータ軸方向に積層したロータコ
    アと、このロータコアに対し前記コアシートの積層方向
    に挿通された複数本の棒状導体と、前記ロータコアの積
    層方向の両端面にそれぞれ配設され、かつ前記各棒状導
    体の前記ロータコアから導出した両端部にそれぞれ電気
    的接続状態に連結された一対の短絡環とを有し、前記各
    棒状導体と前記一対の短絡環とにより、かご型二次導体
    が形成されており、電気角(−45°+180°×n
    (n=1、2、3…))付近の短絡環の抵抗を他の短絡
    環の抵抗より低くしたことを特徴とするリラクタンスモ
    ータ。
    5. A plurality of slits are formed so as to be arranged in a radial direction of a rotor core, and a plurality of core sheets in which a magnetic flux passage formed around each of the slits is convex toward a center side of the rotor core. A plurality of rod-shaped conductors inserted in the lamination direction of the core sheet with respect to the rotor core, and the rotor cores of the rod-shaped conductors disposed on both end surfaces of the rotor core in the lamination direction, respectively. Has a pair of short-circuit rings connected to each other in an electrically connected state at both ends derived from the above. Each of the rod-shaped conductors and the pair of short-circuit rings forms a cage-shaped secondary conductor, and has an electrical angle. (-45 ° + 180 ° × n
    (N = 1, 2, 3,...)) A reluctance motor characterized in that the resistance of the short-circuit ring in the vicinity is lower than the resistance of the other short-circuit rings.
  6. 【請求項6】 電気角(−45°+180°×n)付近
    の短絡環の材質を、他の短絡環の材質より低い抵抗の材
    質にした請求項5記載のリラクタンスモータ。
    6. The reluctance motor according to claim 5, wherein the material of the short-circuit ring near the electric angle (−45 ° + 180 ° × n) is made of a material having a lower resistance than the material of the other short-circuit rings.
  7. 【請求項7】 電気角(−45°+180°×n)付近
    の短絡環の太さを、他の短絡環の太さより大きくした請
    求項5記載のリラクタンスモータ。
    7. The reluctance motor according to claim 5, wherein the thickness of the short-circuit ring near the electric angle (−45 ° + 180 ° × n) is larger than the thickness of the other short-circuit rings.
  8. 【請求項8】 ダイカスト法により棒状導体をロータコ
    アに一体に成形した請求項1から7のいずれか1項に記
    載のリラクタンスモータ。
    8. The reluctance motor according to claim 1, wherein the rod-shaped conductor is formed integrally with the rotor core by a die casting method.
  9. 【請求項9】 固相焼結法により棒状導体をロータコア
    に一体に成形した請求項1から8のいずれか1項に記載
    のリラクタンスモータ。
    9. The reluctance motor according to claim 1, wherein the rod-shaped conductor is formed integrally with the rotor core by a solid phase sintering method.
  10. 【請求項10】 スリットに永久磁石が埋設された請求
    項1から9のいずれか1項に記載のリラクタンスモー
    タ。
    10. The reluctance motor according to claim 1, wherein a permanent magnet is embedded in the slit.
  11. 【請求項11】 かご形二次導体の外方側に永久磁石が
    配設されている請求項1から9のいずれかに記載のリラ
    クタンスモータ。
    11. The reluctance motor according to claim 1, wherein a permanent magnet is disposed outside the cage secondary conductor.
  12. 【請求項12】 永久磁石が希土類磁石である請求項1
    0または11記載のリラクタンスモータ。
    12. The permanent magnet according to claim 1, wherein the permanent magnet is a rare earth magnet.
    A reluctance motor according to 0 or 11.
  13. 【請求項13】 ロータコアは、複数のコアシートがロ
    ータ軸の方向に向けて、該ロータ軸回りの位置を徐々に
    ずらして積層されて構成されている請求項1から12の
    いずれかに記載のリラクタンスモータ。
    13. The rotor core according to claim 1, wherein the rotor core is formed by laminating a plurality of core sheets in the direction of the rotor axis while gradually shifting the position around the rotor axis. Reluctance motor.
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