JP2007503193A - リラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】リラクタンスモータを改良することを目的とする。
【解決手段】リラクタンスモータ(1)が回転子(3)および固定子(6)と、回転子セグメント(10)を具備する回転子(3)とを有し、回転子セグメントが自立領域において直方形状で設けられかつその端縁部が円弧形状である。端縁部(12)から互いに対向する対の平坦側面(13)への移行部分における輪郭が丸められている。回転子(3)のバランスをとるために回転子セグメント(10)の１または複数の平坦側面(13)から材料が除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転子と固定子とを有するリラクタンスモータに関し、回転子セグメントを具備する回転子が、自立領域において、実質的に直方形状でありその端縁部において円弧形状とされている、リラクタンスモータに関する。

課題とするこのタイプのリラクタンスモータは公知である。例えば、特許文献１を参照する。当該文献には、等角度で分布配置された４個の回転子セグメントを具備する回転子が設けられている。これらの回転子セグメントは、回転子の回転軸に対して径方向外側に突出しており、実質的に直方形状の輪郭を具備し、径方向外側に対向する端面は円弧状の輪郭となっている。
独国特許出願公開DE100 35 540 A1

本発明が課題とする上記の従来技術に関する技術的問題点は、このタイプのリラクタンスモータをさらに改良することであり、特に回転子の構造に関して改良することである。

上記の課題は、請求項１の構成である、端縁部から互いに対向する平坦側面への移行部分の輪郭が丸められていることにより解決される。従って、従来技術と比較して、回転子セグメントの端縁部と平坦側面との間に鋭いエッジの角部がない。そして、これらの角部領域が丸められていることにより、リラクタンスモータの製造の際に回転子を固定子に容易に挿入することができる。回転子を固定子に挿入する工程において、この部分が引っ掛からない。鋭いエッジの角部領域がある場合はこの部分が引っ掛かって損傷するおそれがある。

原理的に、角部領域に丸みを付けることは所与の材料損失となるため、角部領域をある程度広くすることが考えられ、こうして拡げられた角部領域に対して本発明による丸みを設ける。この結果、所望する丸みは、モータ特性にはなんら影響を及ぼさない。周方向における移行部分は、各々、平坦側面の延長部分である直線の外側に設けられる。従って、回転子セグメントの径方向に対して垂直に計測した回転子セグメントの移行部分の領域における幅が、同じ方向に計測した回転子セグメントの平坦側面の領域における幅の約１．１〜３．３倍、好適には１．２倍である。この点に関し、丸みの半径が０．３〜２mm、より好適には約０．５mmであることがさらに好ましい。

本発明はさらに、請求項１の構成によるリラクタンスモータに関し、回転子のバランスをさらに容易にとるができる。回転子のバランスをとるために回転子セグメントの１または複数の狭い側面において材料を選択的に除くことが提示される。適切であれば材料を異なる部分へ移動する。これにより、わずかな量の材料を移動させるのみで比較的大きな外側直径全体にわたってバランスをとる効果が得られる。状況によっては、複数の凹部（適宜異なる大きさでもよい）を回転子セグメントの平坦側面上に設けることも可能である。この点に関して、材料をミリング加工により除去することが特に有利である。

さらに、本発明は、請求項１の前提部分の構成によるリラクタンスモータに関する。このタイプのリラクタンスモータの構成を、特に回転子の形状に関して改良するために、回転子が、軸方向に互いに積層され配置された多数の薄い金属ラミネート片から形成されることが提示される。従って、型抜きラミネート片を用いることが可能であり、軸方向に互いに積層させることで回転子の高さを変更することができる。

回転子コアは、回転子ラミネート片の数をより多くまたはより少なく積層することにより軸方向において変更可能に形成される。このことは特に回転子の製造を容易とする。ラミネート片により形成される回転子コアを固定するために、ラミネート片は互いに接着により結合される。この点に関し、ラミネート片に焼成ワニスをコーティングすることにより接着結合が行われることが好適である。コンタイプの焼成ワニス付きラミネート片を使用して相当する熱処理を行うことにより、回転子の安定性をさらに向上させることができる。焼成ワニス付きラミネート片は、両面上の絶縁層に加えて焼成ワニスの層を設けることで意義あるラミネート片である。この焼成ワニス層は、温度上昇（焼成）させられたとき接着状態に変性する。この接着結合により、個々の回転子ラミネート片が完全な回転子コアを形成するように互いに結合する効果が得られる。このことは、バランスと安定性に関して有用であることが判明した。個々のラミネート片の互いの捻れもまた接着結合により抑制される。

最後に、本発明は、センサディスクが回転子に取り付けられた請求項１の前提部分の構成によるリラクタンスモータに関する。このようなセンサディスクは、回転子に対して回転可能な装着状態で接続され、回転子の位置決めの役割を果たしており、特に、回転子により影響される固定された光バリア等と連係している。このタイプのリラクタンスモータをさらに改良するために、特にセンサディスクの構成に関して、各回転子セグメントにセンサシェーピングが取り付けられ、このセンサシェーピングの少なくとも軸方向側面が、対応する回転子セグメントの平坦側面に対し７．５°周方向にずれている。本発明のこの構成の結果、回転子が時計回りに回転するときも反時計回りに回転するときも４相のリラクタンスモータの動作が確保される。

加えて、本発明においては、センサディスクが対称的に構成されることにより、センサシェーピングの幅が、２つのセンサシェーピング同士の間の間隙に相当する。この結果、対称的なセンサ信号が生成され、好適には２つの分岐状光バリアを通過するとき１回転あたり２４個のパルスが生成される。

８／６リラクタンスモータの場合、すなわち６個の回転子セグメントをもつ回転子と、８個の巻線をもつ固定子とを有するリラクタンスモータの場合、４つの固有の位置情報が得られることになる。

さらに、回転子セグメントは周上において角度３０°にわたって延在している。このことはまた、センサシェーピングが渦部分を形成する点で有用である。さらに好適には、センサシェーピングの輪郭が直線状に延在するように形成されることによりほぼ正割（セカント）の関係でセンサディスクのディスク形状の輪郭に接続されている。このことはまた、センサディスクの製造を容易とする。なぜなら、センサシェーピングの型抜きおよびその後の曲げ加工により形成することができるからである。直線状に囲むように延在するセンサシェーピングは、ファンの効果も奏することができ、分岐状光バリアを通過する際にこの分岐状光バリアをクリーニングする作用がある。これにより、特に高速回転において、分岐状光バリアの障害物や塵埃を防止することができる。空気の攪乱が生じるために、光バリアが自動的にクリーニングされる効果もある。

図１および図２は、リラクタンスモータ１の第１の実施形態を示す。リラクタンスモータ１は、実質的に、回転軸部材２上に回転可能な形態で装着可能な回転子３と、同様に回転軸部材２上に装着可能でありかつ回転可能な形態で回転子３に接続可能なセンサディスク４と、上記回転子に対して回転可能な形態で前記センサディスク４と反対側にて回転子３の側面上に設けられるファン５と、固定子コイル（図示せず）を受容するべく２分割固定子カバー部材７を具備する固定子６と、固定子６の両側に固定されかつ回転軸部材２の端部を支持する２つのブリッジ部材８、９とを有する。

図示のリラクタンスモータ１は、いわゆる８／６リラクタンスモータであり、従って６個のモータセグメント１０を具備する回転子３と、８個の固定子コイル（詳細には図示せず）を具備する固定子６とを有する。

回転子セグメント１０は、回転子基体の周囲に等角度で設けられかつ径方向の突出している。回転子３は、多数の同一形状の回転子ラミネート片１１を有し、それらは軸方向に互いに積層されている。各回転子ラミネート片１１は好適には型抜き部品であり、さらに焼成ワニスをその片側に被覆されている。この被覆を用いて、積層された回転ラミネート片１１は加熱されることにより互いに接着により接合され、それにより回転子３を形成する。

各モータセグメント１０は、実質的に直方形状の輪郭で設けられ、円弧形状の端縁部１２と、互いに平行に延在する２つの平坦側面１３とを具備する。各回転セグメント１０は、平坦側面１３から端縁部１２への移行部分において拡幅部分を設けている。この拡幅部分において端縁部１２への移行部分は丸みを設けられている。この丸みは符号１４で示す。回転子セグメント１０の端部において拡幅部分を設けた結果、周方向におけるこれらの移行部分が、各々、平坦側面１３の延長線上より外側に設けられることとなる。（特に、図９に拡大図を示す）。

図示の実施例においては、丸み１４の半径ｒは約０．５mmである。

回転子３のバランスをとるために、回転子セグメント１０の平坦側面１３の領域において、回転子の軸方向の長さにおいても深さにおいても異なるサイズでミリング加工による複数の凹部１５が設けられる。図３に示される通り、一方の平坦側面１３の領域にミリング加工凹部１５を多数設けてもよい。

回転軸部材２に固着されるセンサディスク４は、回転子３に対して回転可能に装着されるが、回転子３の保持プレートの機能を果たしている。回転子３は個々の回転子ラミネート片１１を具備することで、回転子３の軸方向強度を向上させる作用がある。このために、センサディスク４のハブ１６がディスク基体１７を超えて突出していることにより、これら回転軸部材２上で引かれたとき、回転子コアに対する弾性範囲内での予圧が得られる。

センサディスク４から反対側において回転子３の側面上にファン５が設けられる。これは回転子に対して回転可能に装着されており、センサディスク４と共に、積層された回転子コアを把持する。このために、ファン５は回転軸部材２のノッチ部分に嵌合されている。

センサディスク４は、型抜きと、それに続くセンサシェーピング１８の曲げ加工により形成される。この結果、センサシェーピング１８は、その輪郭が直線上に延びるように形成され、ほぼ正割（セカント）の関係でディスク基体１７の周縁部と連続している。

各センサシェーピング１８は、周上において角度３０°にわたって延在する。この結果、対称的なセンサディスク４が形成されるように、２つのセンサシェーピング１８間に残留する間隙の幅がセンサシェーピングの幅に等しくなるように、対称的なセンサディスク４が形成される。

センサディスク４のこの構成の結果、センサシェーピング１８が２つの分岐状光バリア１９を通過するとき、回転子３の１回転毎に２４個のパルスが生成される。８個の固定子巻線を具備する固定子６の４つの相を駆動するために４つの固有の位置情報が得られることになる。

センサシェーピング１８を直線状に取り囲むように配置したことで、それらが同時に渦部分２０としても機能する。これらがファンの効果をもつことにより、分岐状光バリア１９の自動クリーニングが行われる。

センサディスク４を回転子３に取り付ける方法は、センサシェーピング１８と回転子セグメント１０とが同数である場合、センサシェーピング１８の軸方向側面２１が、対応する回転子セグメント１０の平坦側面１３に対して７．５°周方向にずれているように各センサシェーピング１８が配置される（図５の角度α参照）。この角度のずれにより、４相リラクタンスモータ１が時計周りに回転するときおよび反時計回りに回転するときの双方とも問題なく稼働できるようになる。

以上、本発明に関する全ての特徴が開示された。優先権書類（先の特許出願の複写）に関連しまたは添付された開示内容もまた、本願の特許請求の範囲にこれらの書類の特徴を包括させる目的を含めて本願の開示に全て包含されるものとする。

組み立てられた本発明のリラクタンスモータの斜視図である。 リラクタンスモータの拡大斜視図である。 回転可能に装着されたセンサディスクを具備する回転子と、同様に回転可能に装着されたファンとを示す斜視図である。 図３のIV−IV線に沿った拡大断面図である。 センサディスクに向かって回転子を見た平面図である。 図５の側面図である。 図５のVII−VII線に沿った断面図である。 回転子ラミネート片を示す平面図である。 図８のIX領域の拡大図である。 回転子ラミネート片を示す斜視図である。 センサディスクの平面図である。 センサディスクの側面図である。 センサディスクの斜視図である。

Claims (12)

1. 回転子(3)および固定子(6)と、回転子セグメント(10)を具備する回転子(3)とを有し、前記回転子セグメントが自立領域において直方形状で設けられかつその端縁部が円弧形状である、リラクタンスモータ(1)において、
   前記端縁部(12)から互いに対向する対の平坦側面(13)への移行部分における輪郭が丸められていることを特徴とするリラクタンスモータ。
2. 周方向において前記移行部分の各々が、前記平坦側面(13)の延長部分である直線の外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリラクタンスモータ。
3. 前記丸められた部分の半径が０．３〜２mmであることを特徴とする請求項１または２に記載のリラクタンスモータ。
4. 前記回転子(3)のバランスをとるために前記回転子セグメント(10)の１または複数の平坦側面(13)から選択的に材料が除去されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリラクタンスモータ。
5. 前記材料の除去がミリング加工により行われることを特徴とする請求項４に記載のリラクタンスモータ。
6. 前記回転子(3)が複数の薄膜ラミネート片(11)から形成され、互いに軸方向に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のリラクタンスモータ。
7. 前記ラミネート片(11)は互いに接着により結合されることを特徴とする請求項６に記載のリラクタンスモータ。
8. 前記接着による結合が前記ラミネート片(11)の焼成ワニスコーティングにより行われることを特徴とする請求項７に記載のリラクタンスモータ。
9. 前記回転子(3)にセンサディスク(4)が取り付けられ、センサシェーピング(18)が各回転子セグメント(10)に対応しており、センサシェーピング(18)の少なくとも軸方向側面(21)が対応する回転子セグメント(10)の平坦側面(13)に対して周方向に７．５°ずれていることを特徴とする請求項１に記載のリラクタンスモータ。
10. センサシェーピング(18)が周上において角度３０°にわたって延在することを特徴とする請求項９に記載のリラクタンスモータ。
11. センサシェーピング(18)が渦部分(20)を形成することを特徴とする請求項９または１０に記載のリラクタンスモータ。
12. センサシェーピング(18)が輪郭において直線状に延在するよう形成されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のリラクタンスモータ。

Images