JP2015513297A - 同期リラクタンス・モータのロータを製造する方法、同期リラクタンス・モータのロータ、及び同期リラクタンス・モータ - Google Patents

Abstract

本発明は、典型的には工業用途に使用される回転式の電気機械に関し、より詳細には、同期リラクタンス・モータのロータを製造する方法、同期リラクタンス・モータのロータ、及び同期リラクタンス・モータに関する。本発明による同期リラクタンス・モータのロータは、超常磁性材料から注型成形された円柱形ロータ本体部分１、７、１１、１６、１９、２３、２９と、注型成形された円柱形ロータ本体部分１、７、１１、１６、１９、２３、２９内に配置され、円柱形ロータ部分１、７、１１、１６、１９、２３、２９の外周の一方の側から円柱形ロータ部分１、７、１１、１６、１９、２３、２９の外周の他方の側まで、同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通する、強磁性フラックス・ガイド４〜６、８〜９、１２〜１５、１７〜１８、２０〜２１、２４〜２７、３３〜３４とを有する。

Description

本発明は、典型的には、輸送業、エネルギー業、加工業、及び製造業で用いられるモータ及び発電機などの工業用途に使用される回転式の電気機械の分野に関し、より詳細には、同期リラクタンス・モータのロータを製造する方法、同期リラクタンス・モータのロータ、及び同期リラクタンス・モータに関する。

輸送業、加工業及び製造業、並びにエネルギー業において、回転式電気機械が、当業界では、電気モータ及び発電機など、様々な用途で使用されている。電気機械は、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイス、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換するデバイス、又は交流をある電圧レベルから異なる電圧レベルまで変更するデバイスの総称である。当業界で採用される電気機械は、エネルギーの変換方法に従って３つのカテゴリーに分類される。発電機は、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する。モータは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する。変圧器は交流の電圧を変更する。モータ及び発電機は、一般に回転式の電気機械類に属する。

電気モータは電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する。ほとんどの電気モータは、磁場と通電する導体との相互作用によって動作して力を発生させる。電気モータは、産業上の用途と同様に様々な用途で見られ、高度に基準化された寸法及び特徴の小型及び中型サイズの産業用モータは、産業上の使用に関して好都合の動力を提供する。大型の電気モータは、水産業の船舶の推進装置の用途では船舶の推進に、パイプライン圧縮機に、及び定格が数百万ワットの送水ポンプに用いられる。

回転式の電気機械の２つの主な部分は、機械用語で説明することができる。ロータは電気機械の回転する部分であり、ステータは電気機械の静止した部分である。ロータは、トルクがロータの軸の周りで生じるようにモータのワイヤ及び磁場が構成されているので回転する。ロータ・シャフトはトルク及び回転を伝達する機械的な構成要素である。

リラクタンス・モータは、単純に軟鉄などの磁性材料から構成された強磁性体ロータ上の非永久磁石の磁極を誘導する電気モータの一タイプである。トルクは磁気抵抗の減少により生じる。

同期リラクタンス・モータは、等しい数のステータ磁極及びロータ磁極を有する。ロータ上の突起は、いわゆる直軸に沿って磁束を方向付ける内部フラックス・バリア、すなわち孔を導入するように構成されている。一般に、永久磁石フラックスの方向にある軸は直軸すなわちｄ軸と称され、直軸の９０度前進した軸は横軸すなわちｑ軸と称される。典型的な磁極の数は４及び６である。ロータ磁極間の空間又は切り欠きがステータ磁極の反対側にあるときは、モータの磁気回路の磁気抵抗は高いが、ロータ磁極がステータ磁極と位置合わせされているときは、磁気回路の磁気抵抗は低い。ステータ磁極の対が励磁されると、最も近くのロータ磁極の対は引っ張られて、励磁されたステータ磁極と位置合わせされて、機械を通るリラクタンス・パスを最小限に抑える。ブラシレスの永久磁石モータのように、ステータ磁極を励磁し、次いでロータが次の励磁された磁極に進むことによって回転運動が可能になる。

同期リラクタンス・モータは、商用周波数の交流で動作するように設計されており、かご形インダクション・モータで使用されているものと同様の分布巻きのステータ巻線を用いる。しかし、ロータは、ロータの角度位置に応じて変わる可変リラクタンスをモータの磁気回路に生み出すために突出極を必要とする。これらの突出極は、かご形ロータの長さに沿って軸方向のスロットをミリング加工することによって作ることができる。

同期リラクタンス・モータはかごがないと自己起動型ではない。準備運転中には、インダクション・モータとして挙動するが、同期速度に近づくと、リラクタンス・トルクが引き受け、モータが同期速度に固定される。同期速度で起動すると、同期リラクタンス・モータ・モータは、正弦波電圧で動作することができる。ロータが同期速度で動作しロータに導電部品がないときは、ロータの損失はインダクション・モータと比較すると最低限である。同期リラクタンス・モータの制動は、典型的には、電子式の周波数変換器を必要とする。

同期リラクタンス・モータのステータは、典型的には、多相ステータ巻線を有し、その巻線は、磁気を伝導するプレートから作製されたステータ・コアの溝に集積している。ステータ巻線は、供給網又は同期リラクタンス・モータに連結された周波数変換器によって決定される周波数で回転する回転磁場を生み出す。同期リラクタンス・モータのステータ巻線は、同期モータのステータ巻線又はインダクション・モータのステータ巻線と同様である。同期リラクタンス・モータのロータは、ステータからの空隙クリアランス内で回転するようにベアリング上に装着されている。

同期リラクタンス・モータの機能は、ロータがその直軸及び横軸に沿って異なるインダクタンスを有する異方性のロータの構造に基づいている。直軸に沿ったインダクタンスはＬ_ｄと称され、横軸に沿ったインダクタンスはＬ_ｑと称される。その最も単純な突出極の形態では、界磁巻線のない伝統的な同期機械と同様である。しかし、同期機械とは異なり、励磁は全てステータからなので、遅れ力率で動作することができる。リニア・スタート・リラクタンス・モータは、インダクション・モータとして起動し、したがって、ロータ上にかご形バーを備える。ステータは、インダクション・カウンターパートのステータと同様である。モータは、インダクション・モータのトルクの影響下で加速され、同期速度に近いと、同時に回転するステータ磁界と同期するようになる。

同期リラクタンス・モータのロータは、常に、その磁極を、最小限のリラクタンス（そのシステム内の最小の蓄積エネルギーに対応する）を提供する位置と位置合わせしようとしている。換言すると、リラクタンス・モータのトルクは、ロータの位置に関するリラクタンスの変化によって生じる。同期リラクタンス・モータのロータは、透磁性が直軸方向で大きく横軸方向で小さくなるように構成されている。

リラクタンス機械の動作の原理は、機械の空隙に可変のリラクタンスが存在し、横軸（ｑ軸）のリラクタンスが高く、直軸（ｄ軸）のリラクタンスが低いことに基づいている。したがって、同期リラクタンス・モータの動力又はトルクを最大にするためには、インダクタンス比Ｌ_ｄ／Ｌ_ｑはできるだけ大きくしなければならない。したがって、大きいインダクタンス比Ｌ_ｄ／Ｌ_ｑを実現するために、伝導ルートがｄ軸に沿った磁束のために設計されており、磁気抵抗バリアがｑ軸に沿った磁束のために設計された、いくつかの異なる構造が提案されている。

一部の構造では、磁束の伝導ルートは、強磁性体プレートがｄ軸に沿った方向に高い透磁率を有するように設計された強磁性体プレートで形成されている。磁気抵抗バリアは、空気又は何らかの非強磁性材料を用いて作られている。

特許文献、特開２００５−２４５０５２及び米国特許第６，２３９，５２６号では、磁束のためのリラクタンス・バリアがロータ・コア板の部品の切削加工又は彫刻によってロータに形成されている同期リラクタンス・モータのロータが提示されている。

特許文献、ＧＢ１，１０９，９７４では、薄い電気板がロータ軸上に構築され特定の好ましい磁気方位を有し透過性が最大である、ロータの構造が提示されている。

特許文献、ＫＲ７０９３０１及び米国特許第６，０６６，９０４号では、有向の薄い電気板から構成された２つの磁極の同期リラクタンス・モータのロータが提示されている。リラクタンスの必要な異方性を実現するためには、スロット、すなわち磁気抵抗バリアが積層体内に磁束ラインに沿って好ましい方向に設けられる。

特許文献、特開平１１−１４４９３０では、ロータ・コアの構造がストリップ形状の金属片を積み重ね磁性金属材料と非磁性金属材料とを金属的に接合することによって形成された同期リラクタンス・モータのロータが提示されている。

特許出願文献、ＷＯ９６／４２１３２では、ロータ・コアの構造が磁性材料及び非磁性材料から構成され、それらの材料が非磁性の導電性材料の層でカバーされた、同期リラクタンス・モータのロータが示されている。

磁性材料及び非磁性材料から構成され、それらの材料に非磁性の導電性材料が積層されている、ロータ・コアの構造を用いるときにいくつかの問題がある。これらの積層されたロータ・コアの構造は高い遠心力に耐えることができない。

今までのところ、高速モータのロータは、誘導技術（コーティングされたソリッド・ロータ）又は同期永久磁石技術利用している。極めて高い遠心力に対処するためには、導電性の銅のコーティングを固体鉄の表面に爆発溶接しなければならない。永久磁石ロータでは、磁石は、厚い炭素繊維のバンデージを用いて固定しなければならず、これは熱に関しては不都合である。これらの技術は両方とも製造が難しく高価である。永久磁石ロータには、磁石の渦電流損に対する脆弱性もある。

したがって、問題は、ロータ表面上の高調波損失を最小限に維持しながらも、リラクタンス作用を生み出し遠心力に耐えることができる構成及び材料を見つけることである。

市場では、リラクタンス作用を生み出し、遠心力に耐え、従来技術の解決策と比較してロータ表面上の高調波損失を最小限に維持する、同期リラクタンス・モータのロータを製造する方法の需要がある。同様に、市場では、リラクタンス作用を生み出し、遠心力に耐え、従来技術の解決策と比較してロータ表面上の高調波損失を最小限に維持する同期リラクタンス・モータのロータ需要があり、さらに、そのような特徴を有するロータを有する同期リラクタンス・モータの需要がある。

特開２００５−２４５０５２ 米国特許第６，２３９，５２６号 ＧＢ１，１０９，９７４ ＫＲ７０９３０１ 米国特許第６，０６６，９０４号 特開平１１−１４４９３０ ＷＯ９６／４２１３２

したがって、本発明の一目的は、上記の問題を克服し上記の欠点を改善する方法及びその方法を実装する装置を提供することである。

本発明の目的は、強磁性フラックス・ガイドを有する同期リラクタンス・モータのロータを製造する方法であって、超常磁性材料から注型成形することによって円柱形ロータ本体部分を製造するステップを少なくとも含む方法によって実現される。

好ましくは、その方法は、強磁性フラックス・ガイドを円柱形ロータ本体部分の注型成形モールドに連結された特別な支持構造で支持するステップと、強磁性フラックス・ガイドが、円柱形ロータ部分の外周の一方の側から円柱形ロータ部分の外周の他方の側まで、同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通するように、超常磁性材料から注型成形することによって円柱形ロータ本体部分を製造するステップとを含む。

好ましくは、注型成形の後に、ロータ本体部分の両端にロータ・シャフト部分を固定する。或いは、注型成形の前に、ロータ本体部分の注型成形モールド中に内側の円柱形ロータ・シャフト部分を配置する。

或いは、その方法は、超常磁性材料から注型成形することによって円柱形ロータ本体部分を製造するステップと、孔が円柱形ロータ部分の外周の一方の側から円柱形ロータ部分の外周の他方の側まで、同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通するように円柱形ロータ本体部分に孔を開けるステップと、強磁性フラックス・ガイドを前記孔に挿入し支持するステップとを含む。

好ましくは、注型成形の後に、ロータ本体部分の両端にロータ・シャフト部分を固定する。或いは、注型成形の前に、ロータ本体部分の注型成形モールドの中に内側の円柱形ロータ・シャフト部分を配置する。

或いは、その方法は、一様の強磁性部片を強磁性プレートから製造し、前記強磁性部片を積み重ねて形成することによってロータの磁気伝導部分を組み立てるステップであって、前記一様の強磁性部片が、本質的にリラクタンス・モータの直軸の方向に、細い外周部及び強磁性フラックス・ガイドを備える、ステップと、強磁性フラックス・ガイドが円柱形ロータ部分の外周の一方の側から円柱形ロータ部分の外周の他方の側まで貫通するように、超常磁性材料から注型成形することによって円柱形ロータ本体部分を製造するステップと、強磁性部片の細い外周部をロータの全長において取り除いて、強磁性フラックス・ガイドがロータの構造の円柱形部分の外周に到達することを可能にするステップとを含む。

好ましくは、注型成形の前に、内側の円柱形ロータ・シャフト部分が、ロータ本体部分の注型成形モールド中に配置され、前記ロータ・シャフト部分が、前記強磁性部片の細い内周部によって支持され、その細い内周部が、細いストリップで前記強磁性部片の細い外周部に連結されている。

さらに、本発明の目的は、超常磁性材料から注型成形された円柱形ロータ本体部分と、注型成形された円柱形ロータ本体部分内に配置され、円柱形ロータ部分の外周の一方の側から円柱形ロータ部分の外周の他方の側まで、同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通する、強磁性フラックス・ガイドとを備える、同期リラクタンス・モータのロータによって実現される。

好ましくは、強磁性フラックス・ガイドは直線的である。或いは、強磁性フラックス・ガイドは湾曲している。好ましくは、強磁性フラックス・ガイドは、ロータ・シャフトの方向及びロータ半径の方向において互いに強磁性フラックス・ガイドの直径の０．５〜１．５倍の距離以内に配置される。

好ましくは、強磁性フラックス・ガイドの断面は、丸形、六角形、三角形、平行四辺形、及び楕円形のうちの１つである。好ましくは、強磁性フラックス・ガイドは、鋼、鉄、電気板、鋼線、及び編組線のうちの１つの材料から製造される。

好ましくは、強磁性フラックス・ガイドは、円柱形ロータ部分の外周で終端する。或いは、強磁性フラックス・ガイドは円柱形ロータ部分の外周を越えて突出する。

好ましくは、ロータ・シャフト部分は、円柱形ロータ本体部分の両端に固定される。或いは、円柱形ロータ本体部分は、内側の円柱形ロータ・シャフト部分の周りに注型成形される。

さらに、本発明の目的は、超常磁性材料から注型成形された円柱形ロータ本体部分と、注型成形された円柱形ロータ本体部分内に配置され、円柱形ロータ部分の外周の一方の側から円柱形ロータ部分の外周の他方の側まで、同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通する、強磁性フラックス・ガイドとを備えるロータを有する同期リラクタンス・モータによって実現される。

本発明による同期リラクタンス・モータのロータの側面図を示す。 本発明による同期リラクタンス・モータのロータの横断面図を示す。 本発明による同期リラクタンス・モータのロータの斜視図を示す。 本発明による同期リラクタンス・モータのロータの別の実施例の横断面図を示す。 本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第３の実施例の横断面図を示す。 本発明の第３の実施例による同期リラクタンス・モータのロータの斜視図を示す。 本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第４の実施例の横断面図を示す。 本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第５の実施例の横断面図を示す。

図１に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの側面図を示す。本発明によるロータの構造は円柱形ロータ本体部分１を備え、その円柱形ロータ本体部分１は超常磁性材料から注型成形されている。超常磁性材料の一例は、容易に入手できる軸受け青銅（ＣｕＡｌ_１０Ｆｅ_５Ｎｉ_５）である。ロータ本体部分１の両端には、ロータ・シャフト２、３として機能する突出部２、３があり、それら突出部２、３は、本実施例では、ロータ本体部分１と一体であり、同じ超常磁性材料から注型成形されている。ロータ・シャフト部分２、３は、ロータ本体部分１の両端に固定されてもよい。ロータ・シャフト２、３は、ロータが同期リラクタンス・モータのステータの内側で且つステータからある空隙距離内に中心に支持されるように、同期リラクタンス・モータのフレームに装着される。本発明による同期リラクタンス・モータのロータの円柱形ロータ本体部分１は、強磁性フラックス・ガイド４、５、６を備え、その強磁性フラックス・ガイド４、５、６は、強磁性材料から作製され、注型成形型内のインサートとして製造されている。強磁性フラックス・ガイド４、５、６の断面は以下のうちの１つでよい：丸形、六角形、三角形、平行四辺形、及び楕円形。強磁性フラックス・ガイド４、５、６は以下の材料のうちの１つから作製されてよい：鋼、鉄、電気板、鋼線、及び編組線。

図２に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの横断面図を示す。断面Ａ−Ａが図１に印を付けられている。本発明によるロータの構造は、円柱形ロータ本体部分１及び強磁性フラックス・ガイド４、５、６を備える。本実施例では、強磁性フラックス・ガイド４、５、６は、円柱形ロータ部分１の外周の一方の側から円柱形ロータ部分１の外周の他方の側まで、リラクタンス・モータの直軸（ｄ軸）の方向に貫通し、したがって、リラクタンス・モータはｄ軸においてリラクタンスが低い。リラクタンスは、図２で理解できるようにリラクタンス・モータの横軸（ｑ軸）の方向では高い。

強磁性フラックス・ガイド４、５、６は、ロータ・シャフトの方向及びロータの半径方向において互いに０．５ｄ〜１．５ｄ以内離れた距離に配置することができる。ｄは強磁性フラックス・ガイド４、５、６の直径である。図１及び図２の実施例では、５列の強磁性フラックス・ガイド４、５が、ロータ・シャフトの方向にあり、別の５列の強磁性フラックス・ガイド６が、やはりロータ・シャフトの方向にある。強磁性フラックス・ガイド６の列は、ロータ・シャフトに垂直且つフラックス・ガイド４、５、６に垂直の方向に動かされている。これにより、各列に５つの強磁性フラックス・ガイド４、５、６があり、合計で５０の強磁性フラックス・ガイド４、５、６が全てリラクタンス・モータのｄ軸の方向にあるグリッド構造が形成される。強磁性フラックス・ガイド６は図２では破線で印が付けられている。強磁性フラックス・ガイド４、５、６の直径及びそれらの互いの距離は、本明細書では、構造の概要を示す参照例として示している。強磁性フラックス・ガイド４、５、６の実際の直径及び距離は、各同期リラクタンス・モータの実際の材料及びパラメータによって決まる。

図３に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの斜視図を示す。本発明によるロータの構造は、円柱形ロータ本体部分７及び強磁性フラックス・ガイド８、９を備える。図１〜図３では、強磁性フラックス・ガイド４〜６、８、９は直線的であり丸形である。製造においては、強磁性フラックス・ガイド４〜６、８、９を、ロータ本体部分１、７の注型成形モールドに連結された特別な支持構造によって支持することができる。ロータ本体部分１、７は超常磁性材料から注型成形される。ロータ本体部分１、７の注型成形の後には、特別な支持構造を取り外すことができる。その代わりに、まずロータ本体部分１、７を注型成形することができ、その後、強磁性フラックス・ガイド４〜６、８、９のためにロータ本体部分１、７に孔を開ける。強磁性フラックス・ガイド４〜６、８、９は、ロータ本体部分１、７に挿入及び接着することができる。或いは、ロータ本体部分１、７の孔はネジが切られており、ネジが切られた強磁性フラックス・ガイド４〜６、８、９がロータ本体部分１、７に螺合されている。

図４に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの別の実施例の横断面図を示す。本発明による同期リラクタンス・モータのロータの別の実施例では、ロータ・コアは異なる２つの材料から形成される。本実施例では、ロータは、内側の円柱形部分１０と、内側の円柱形部分１０の周りに形成された外側の円筒形部分１１とを備える。内側の円柱形ロータ部分１０はロータ・シャフトとして機能することができる。内側の円柱形ロータ部分１０は、ロータ本体部分１１の注型成形モールド中に配置することもできる。その後、ロータ本体部分１１を超常磁性材料から注型成形する。ロータが同期リラクタンス・モータのフレームに装着され、同期リラクタンス・モータのステータの内側で中心に支持されると、外側の円筒形ロータ部分１１はステータからある空隙距離内に位置合わせされる。

内側の円柱形ロータ部分１０は、磁性金属材料、例えば強磁性材料から作製することができ、又はその代わりに、非磁性金属材料、例えば超常磁性材料から作製することができる。図１及び図２の実施例の場合と同様に、本実施例も、円柱形ロータ本体部分１０及び円筒形ロータ部分１１を貫通する強磁性フラックス・ガイド１２〜１５を備える。図４に見られるように、両側では、強磁性フラックス・ガイド１２、１５しか内側の円柱形ロータ部分１０を貫通せず、中心では、強磁性フラックス・ガイド１３、１４が内側の円柱形ロータ部分１０と外側の円筒形ロータ部分１１の両方を貫通する。図４の実施例では、強磁性フラックス・ガイド１２〜１５は、外側の円筒形ロータ部分１１の外周で終端する。

図５に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第３の実施例の横断面図を示す。本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第３の実施例では、ロータは、超常磁性材料から注型成形された円柱形ロータ本体部分１６を備える。本発明の第３の実施例による円柱形ロータ本体部分１６は、本質的にリラクタンス・モータの直軸（ｄ軸）の方向に強磁性フラックス・ガイド１７、１８を備え、それらの強磁性フラックス・ガイド１７、１８は、強磁性材料から作製され、注型成形型内にインサートとして製造されている。図５の実施例では、強磁性フラックス・ガイド１７、１８は円柱形ロータ本体部分１６の外周を越えて突出している。本実施例では、同期リラクタンス・モータの空隙距離が強磁性フラックス・ガイド１７、１８の端部とステータとの間に形成される。

図６に、本発明の第３の実施例による同期リラクタンス・モータのロータの斜視図を示す。本発明によるロータの構造は、円柱形ロータ本体部分１９及び強磁性フラックス・ガイド２０、２１を備える。本発明の第３の実施例による円柱形ロータ本体部分１９は強磁性フラックス・ガイド２０、２１を備え、それらの強磁性フラックス・ガイド２０、２１は、強磁性材料から作製され、注型成形型内にインサートとして製造されている。図６の実施例では、強磁性フラックス・ガイド２０、２１は円柱形ロータ本体部分１９の外周を越えて突出している。

図７に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第４の実施例の横断面図を示す。本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第４の実施例では、ロータ・コアは異なる２つの材料から形成される。本実施例では、ロータは、内側の円柱形部分２２と、内側の円柱形部分２２の周りに形成された外側の円筒形部分２３とを備える。内側の円柱形ロータ部分２２はロータ・シャフトとして機能することができる。ロータが同期リラクタンス・モータのフレームに装着され、同期リラクタンス・モータのステータの内側で中心に支持されると、外側の円筒形ロータ部分２３はステータからある空隙距離内に位置合わせされる。内側の円柱形ロータ部分２２は、磁性金属材料、例えば強磁性材料から作製することができ、又はその代わりに、非磁性金属材料、例えば超常磁性材料から作製することができる。

本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第４の実施例では、ロータの構造は、本質的にリラクタンス・モータの直軸（ｄ軸）の方向に、円柱形ロータ本体部分２２、２３及び強磁性フラックス・ガイド２４〜２７を備える。本実施例では、強磁性フラックス・ガイド２４〜２７は、湾曲するように製造されており、そのため、内側の円柱形ロータ部分２２をよけて通りながら、湾曲した強磁性フラックス・ガイド２４〜２７が外側の円筒形ロータ部分２３の外周の一方の側から外側の円筒形ロータ部分２３の外周の他方の側まで貫通する。図７の実施例では、強磁性フラックス・ガイド２４〜２７は、外側の円筒形ロータ部分２３の外周で終端する。

図８に、本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第５の実施例の横断面図を示す。本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第５の実施例では、ロータ・コアは異なる２つの材料から形成される。本実施例では、ロータは、内側の円柱形部分２８と、内側の円柱形部分２８の周りに形成された外側の円筒形部分２９とを備える。内側の円柱形ロータ部分２８はロータ・シャフトとして機能することができる。内側の円柱形ロータ部分２８は、磁性金属材料、例えば強磁性材料から作製することができ、又はその代わりに、非磁性金属材料、例えば超常磁性材料から作製することができる。

本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第５の実施例では、まず一様の強磁性部片３０〜３４を製造することによって、例えば強磁性プレートから打ち抜き加工又は切削加工することによって、ロータを製造する。一様の強磁性部片３０〜３４を積み重ねて、ロータの磁気伝導部分を形成する。第５の実施例による一様の強磁性部片３０〜３４は、ロータの構造を一緒に保持する細い外周部３０と、本質的にリラクタンス・モータの直軸（ｄ軸）の方向の強磁性フラックス・ガイド３３、３４とを備える。第５の実施例による一様の強磁性部片３０〜３４は細い内周部３１を備えることもでき、その細い内周部３１は細いストリップ３２で細い外周部３０に連結されている。

本発明による同期リラクタンス・モータのロータの第５の実施例では、一様の強磁性部片３０〜３４を積み重ねてロータの磁気伝導部分を形成することによって、ロータを製造する。積み重ねられた強磁性部片３０〜３４を、ロータ本体部分２９の注型成形モールド中に配置する。内側の円柱形ロータ部分２８を、ロータ本体部分２９の注型成形モールド中に配置してもよい。その後、ロータ本体部分２９を超常磁性材料から注型成形する。ロータ本体部分２９の注型成形の後に、強磁性部片の細い外周部３０をロータの全長において取り除いて、強磁性フラックス・ガイド３３、３４がロータの構造の円柱形部分２９の外周に達することが可能になる。ロータが同期リラクタンス・モータのフレームに装着され、同期リラクタンス・モータのステータの内側で中心に支持されると、外側の円筒形ロータ部分２９はステータからある空隙距離内に位置合わせされる。

本発明によるロータの構造は、超常磁性材料から注型成形されており、強磁性材料から作製された強磁性フラックス・ガイドを備え、それらの強磁性フラックス・ガイドは注型成形型内にインサートとして製造されている。ロータの強磁性部分は、磁束を通し、超常磁性材料は、ロータの構造を一緒に維持する基材として働き、さらに強磁性要素を渦電流損から保護する。超常磁性ロータの構造は、同期リラクタンス・モータの力率を改善するのも助ける。本発明による解決策は、高調波磁束がロータ中に深く貫入することも防止する。超常磁性材料は、それ自体ヒステリシス損を生じないので非常に適切なロータの材料である。

本発明による解決策の助けにより、同期リラクタンス・モータの製造者は、製造プロセスを大幅に改善し現行の従来技術の解決策と比べて節約することが可能にあるであろう。本発明による解決策はどの種類の同期リラクタンス・モータでも利用することができる。

技術が進歩するにつれて、本発明の概念を様々な形で実装できることが当業者には明らかであろう。本発明及びその実施例は、上記で説明した例に限定されないが、特許請求の範囲内で変更することができる。

Claims (20)

1. 強磁性フラックス・ガイドを有する同期リラクタンス・モータのロータを製造する方法であって、
   超常磁性材料から注型成形することによって円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）を製造するステップ
   を少なくとも含むことを特徴とする方法。
2. 強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）、（２４〜２７）を、円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）の注型成形モールドに連結された特別な支持構造で支持するステップと、
   前記強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）、（２４〜２７）が、前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）の外周の一方の側から前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）の前記外周の他方の側まで、前記同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通するように、超常磁性材料から注型成形することによって前記円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）を製造するステップと
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 注型成形の後に、前記ロータ本体部分（１）、（７）、（１６）、（１９）の両端にロータ・シャフト部分（２）、（３）を固定することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 注型成形の前に、前記ロータ本体部分（１１）、（２３）の前記注型成形モールド中に内側の円柱形ロータ・シャフト部分（１０）、（２２）を配置することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 超常磁性材料から注型成形することによって円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）を製造するステップと、
   孔が前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）の外周の一方の側から前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）の前記外周の他方の側まで、前記同期リラクタンス・モータの直軸の方向に貫通するように前記円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）に孔を開けるステップと、
   強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）、（２４〜２７）を前記孔に挿入し支持するステップと
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 注型成形の後に、前記ロータ本体部分（１）、（７）、（１６）、（１９）の両端にロータ・シャフト部分（２）、（３）を固定することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 注型成形の前に、前記ロータ本体部分（１１）、（２３）の前記注型成形モールド中に内側の円柱形ロータ・シャフト部分（１０）、（２２）を配置することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
8. 一様の強磁性部片（３０〜３４）を強磁性プレートから製造し、前記強磁性部片（３０〜３４）を積み重ねて形成することによって、前記ロータの磁気伝導部分を組み立てるステップであって、前記一様の強磁性部片（３０〜３４）が、本質的に前記リラクタンス・モータの前記直軸の方向に、細い外周部（３０）及び強磁性フラックス・ガイド（３３〜３４）を備える、ステップと、
   前記強磁性フラックス・ガイド（３３〜３４）が前記円柱形ロータ部分（２９）の外周の一方の側から前記円柱形ロータ部分（２９）の前記外周の他方の側まで貫通するように、超常磁性材料から注型成形することによって前記円柱形ロータ本体部分（２９）を製造するステップと、
   前記強磁性部片の前記細い外周部（３０）を前記ロータの全長において取り除いて、前記強磁性フラックス・ガイド（３３〜３４）が前記ロータの構造の前記円柱形部分（２９）の前記外周に到達することを可能にするステップと
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 注型成形の前に、内側の円柱形ロータ・シャフト部分（２８）が、前記ロータ本体部分（２９）の前記注型成形モールド中に配置され、前記ロータ・シャフト部分（２８）が、前記強磁性部片（３０〜３４）の細い内周部（３１）によって支持され、前記細い内周部（３１）が、細いストリップ（３２）で前記強磁性部片（３０〜３４）の前記細い外周部（３０）に連結されている、ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 超常磁性材料から注型成形された円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）、（２９）と、
    前記注型成形された円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）、（２９）内に配置され、前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）、（２９）の前記外周の一方の側から前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（１６）、（１９）、（２３）、（２９）の前記外周の他方の側まで、前記同期リラクタンス・モータの前記直軸の方向に貫通する、強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）、（２４〜２７）、（３３〜３４）と
    を備えることを特徴とする同期リラクタンス・モータのロータ。
11. 前記強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）が直線的であることを特徴とする、請求項１０に記載のロータ。
12. 前記強磁性フラックス・ガイド（２４〜２７）、（３３〜３４）が湾曲していることを特徴とする、請求項１０に記載のロータ。
13. 前記強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）が、前記ロータ・シャフトの方向及び前記ロータの半径方向において互いに前記強磁性フラックス・ガイドの直径の０．５〜１．５倍の距離以内に配置されることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか一項に記載のロータ。
14. 前記強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）の断面が、丸形、六角形、三角形、平行四辺形、及び楕円形のうちの１つであることを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか一項に記載のロータ。
15. 前記強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（１７〜１８）、（２０〜２１）が、鋼、鉄、電気板、鋼線、及び編組線のうちの１つの材料から製造されることを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか一項に記載のロータ。
16. 前記強磁性フラックス・ガイド（４〜６）、（８〜９）、（１２〜１５）、（２４〜２７）、（３３〜３４）が、前記円柱形ロータ部分（１）、（７）、（１１）、（２３）、（２９）の前記外周で終端することを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか一項に記載のロータ。
17. 前記強磁性フラックス・ガイド（１７〜１８）、（２０〜２１）が、前記円柱形ロータ部分（１６）、（１９）の前記外周を越えて突出することを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか一項に記載のロータ。
18. ロータ・シャフト部分（２）、（３）が、前記円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１６）、（１９）の両端に固定されることを特徴とする、請求項１０から１７までのいずれか一項に記載のロータ。
19. 前記円柱形ロータ本体部分（１）、（７）、（１６）、（１９）が、内側の円柱形ロータ・シャフト部分（１０）、（２２）の周りに注型成形されることを特徴とする、請求項１０から１７までのいずれか一項に記載のロータ。
20. 請求項１０に記載のロータを有する同期リラクタンス・モータ。

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