JP2009044791A - Method of manufacturing laminated core of rotor for reluctance motor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a method for manufacturing a rotor laminated iron core for a reluctance motor, and more specifically, a plurality of arc-shaped slits that are convex on the rotating shaft hole side are formed concentrically, and the plurality of arc-shaped slits are formed on the rotating shaft hole. After a predetermined number of core pieces formed at intervals are stacked to form a core piece laminate, the arc-shaped slits of the core piece laminate are filled and solidified with resin, and a predetermined number of core pieces are stacked. The present invention relates to a method for manufacturing a rotor laminated core for a reluctance motor.
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)。 For example, as drive motors installed in various machine tools, automobiles, etc., replacement of conventional brushed motors with brushless motors is progressing due to demands for improved durability and higher output. As an aspect, in a stator laminated iron core that generates a traveling wave magnetic field by multiphase AC, a rotor laminated iron core having a salient pole type magnetic path rotates in synchronization with the traveling wave magnetic field, that is, a reluctance motor (particularly, Synchronous reluctance motors) have been provided (see, for example, Patent Document 1).
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。 As shown in FIG. 7, a rotor laminated core (rotor laminated core for a reluctance motor) A in a reluctance motor is formed by laminating a predetermined number of core pieces (rotor core pieces) P, P. Is formed by integrating the rotation shaft hole O in the center, and arcuate slits S, S as flux barriers (magnetic flux barriers) are provided around the rotation shaft hole O. Is formed.
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。 Here, in the rotor laminated iron core A, a magnetic path in the magnetic salient pole direction and a magnetic path in the non-salient pole direction are formed, so that each iron core piece P, P. A plurality of arc-shaped slits S, S... That are convex are formed concentrically, and the group of arc-shaped slits S, S... Formed concentrically is spaced around the rotation shaft hole O. A plurality of sets are formed.
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。 Thereby, along the extending direction of the arc-shaped slits S, S..., A magnetic path in the salient pole direction (dd axis) where the magnetic flux easily flows is formed, and the arc-shaped slits S, S. A magnetic path in the non-salient pole direction (qq axis) in which magnetic flux hardly flows is formed along the direction, and the rotor laminated core A is based on the difference in inductance between the salient pole direction and the non-salient pole direction. It will rotate by the reluctance torque which arises.
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。 Here, in the rotor laminated core A described above, since the arc-shaped slits S, S... Are reduced in resistance to centrifugal force, ribs that divide the arc-shaped slit S are formed to form the rotor laminated core. Although the structure which improves the intensity | strength of this is effective, when the said structure is employ | adopted, since the magnetic flux leaks by the rib which divides | segments the said circular arc-shaped slit S, the fall of the efficiency in a reluctance motor becomes a problem.
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)。 Therefore, a rotor formed by filling individual arc-shaped slits with a bonding resin so as to compensate for the strength reduction of the rotor laminated iron core due to the formation of the arc-shaped slits without forming ribs that divide the arc-shaped slits. A laminated iron core is provided (see, for example, Patent Document 2).
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。 That is, in the rotor laminated core A ′ shown in FIG. 8, arc-shaped slits S ′, S ′,... Formed around the rotation shaft hole O ′ in the laminated core pieces P ′, P ′,. The core pieces P ′, P ′... Constituting the rotor laminated core A ′ are mutually bonded by the solidified binding resins I ′, I ′... Filled with non-magnetic binding resins I ′, I ′. It is stuck to.
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。
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。 By the way, in the conventional rotor laminated core A ′ described above, in the process of forming the core piece P ′ from the magnetic steel sheet, it is caused by the distortion or the like caused by the punching processing of a large number of arc-shaped slits S ′, S ′. The magnetic properties of the core pieces P ′, P ′,... Constituting the rotor laminated iron core A ′ may be inferior to the magnetic properties of the electromagnetic steel sheet as the base material.
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。 That is, the reluctance having the magnetic laminated steel core A ′ as a constituent element is not inherited by the core pieces P ′, P ′... Constituting the rotor laminated iron core A ′. There was an inconvenience that caused a reduction in the efficiency of the motor.
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。 An object of the present invention is to provide a rotor laminated core for a reluctance motor that improves the reduction in magnetic properties seen in the conventional rotor laminated iron core and enables an increase in efficiency in the reluctance motor. It is in providing the manufacturing method of.
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。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a rotor laminated core for a reluctance motor according to the present invention is formed by concentrically forming a plurality of arc-shaped slits convex on the rotating shaft hole side, and forming a plurality of arc-shaped slits. After a predetermined number of core pieces formed at intervals around the rotation shaft hole are laminated to form an iron core piece laminate, the arc-shaped slit of the iron core piece laminate is filled and solidified with resin, and laminated A plurality of core pieces fixed to each other, and a salient pole direction in which the magnetic flux easily flows along the extending direction of the arc-shaped slit, and a non-salient pole direction in which the magnetic flux hardly flows along the parallel direction of the arc-shaped slit. A method for manufacturing a rotor laminated core for a reluctance motor that is rotated by a reluctance torque generated based on a difference in inductance between the core pieces, pressurizing the outer periphery of the core piece laminate along the non-salient direction toward the center, body In the state that caused the compressive stress along the non-salient direction, it is characterized in that solidified by filling a resin into the circular slit of the core piece laminate.
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。 According to the method for manufacturing a rotor laminated core for a reluctance motor according to the present invention, a resin is applied to the arc-shaped slit of the core piece laminate in a state where compressive stress is generated along the non-salient direction in the core piece laminate. By filling and solidifying the rotor core for a reluctance motor as a finished product, the state in which compressive stress is applied along the non-salient pole direction is maintained. Since the magnetic flux does not easily flow in the pole direction, the difference in inductance from the salient pole direction increases, and in the state where compressive stress is applied along the non-salient pole direction, the magnetic field between the arc-shaped slits is increased. As the path forming portion tries to bend toward the rotating shaft hole side, tensile stress is generated along the salient pole direction, which further increases the difference in inductance between the non-salient pole direction and the salient pole direction. It is possible to increase the efficiency (motor characteristic) in Kutansumota.
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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments.
FIG. 1 shows an embodiment of a rotor laminated core for a reluctance motor manufactured according to the manufacturing method according to the present invention.
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。
The rotor laminated iron core (rotor laminated iron core for reluctance motor) 1 has an iron core laminated
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。
Further, in the rotor laminated
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。
Incidentally, it goes without saying that the arc-
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。
Further, in the rotor laminated
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。
According to the rotor laminated
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。
Below, the manufacturing method of the rotor lamination | stacking
First, as shown in FIG. 2 (a), a predetermined number of
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。
Here, the
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。
The
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。
Further, as shown in FIG. 3, four pressurizing
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。
As shown in FIG. 2B, after the core piece laminate 10A is set in the
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。
Here, as shown in FIG. 5, the pressurizing
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。
Further, when the outer periphery of the core piece laminated
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。
In addition, the applied pressure which generates compressive stress (and tensile stress) with respect to the core piece laminated
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。
As shown in FIG. 4, in a state where compressive stress along the non-salient pole direction (qq axis) is generated in the
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。
After the resin 10I filled in the arc-shaped
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。
According to the manufacturing method of the rotor laminated
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。 Thus, since the magnetic flux hardly flows in the non-salient direction (qq axis) where the compressive stress is applied, the difference in inductance from the salient pole direction (dd axis) increases, so that the reluctance motor It is possible to increase the efficiency (motor characteristics).
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。
Moreover, according to the manufacturing method of the rotor lamination | stacking
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。 Thus, since the magnetic flux easily flows in the salient pole direction (dd axis) where the tensile stress is applied, the magnetic flux is difficult to flow because the compressive stress is applied (qq axis). The inductance difference between the reluctance motor and the efficiency (motor characteristics) of the reluctance motor can be further increased.
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。
Moreover, according to the manufacturing method of the rotor lamination | stacking
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。
In addition, at the time of manufacturing the rotor laminated
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。
1 ... Rotor laminated core for reluctance motor,
1O ... rotating shaft hole,
10A ... Iron core laminate,
10 ... Iron core piece,
10a ... rotating shaft hole,
10s ... arc-shaped slit,
10i: binding resin,
10I ... resin,
100 ... manufacturing equipment,
110 ... mold apparatus,
120: Pressurizing device.
Claims (1)
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。 A plurality of arc-shaped slits convex on the rotation shaft hole side are formed concentrically, and a predetermined number of core pieces each having the plurality of arc-shaped slits formed at intervals around the rotation shaft hole are laminated. After forming the core piece laminate, the arc-shaped slit of the core piece laminate is filled and solidified with resin, and a predetermined number of the laminated core pieces are fixed to each other, and the arc-shaped slit is extended. Rotation for a reluctance motor that rotates due to a reluctance torque generated based on a difference in inductance between a salient pole direction in which magnetic flux easily flows along the direction and a non-salient pole direction in which magnetic flux does not easily flow along the parallel direction of the arc-shaped slits A method of manufacturing a child laminated core,
In the state where the outer periphery of the core piece laminate is pressurized in the center direction along the non-salient pole direction, and the compressive stress along the non-salience pole direction is generated in the iron core piece laminate, the core piece laminate A rotor laminated core for a reluctance motor, wherein the arc-shaped slit is filled with resin and solidified.
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