JP2017521991A - リラクタンス機用ロータの製造方法およびリラクタンス機用ロータ - Google Patents

Abstract

本発明は、リラクタンス機、特に、同期リラクタンス機用のロータを製造するための方法であって、該ロータの積層鉄心が打抜−積層によって作製されるようになっており、該鉄心の２つ以上の互いに隣接する積層片が、打抜−積層中に作製された少なくとも１つの接続点によって、一緒に保持されるようになっており、該少なくとも１つの接続点は、同時にロータの磁束バリアを構成するようになっている、方法に関する。さらに、本発明は、リラクタンス機用のロータであって、該ロータは、少なくとも２つの積層断片から積層された積層鉄心を備えており、少なくとも２つの互いに隣接する積層断片は、少なくとも１つの接続点によって互いに接続されており、該少なくとも１つの接続点は、ロータの少なくとも１つの磁束バリアを構成するようになっている、ロータに関する。

Description

本発明は、リラクタンス機、特に、同期リラクタンス機用のロータを製造するための方法であって、該ロータのシート積層体が打抜−積層によって製造されるようになっている、方法に関する。さらに、本発明は、ロータおよびこのような形式のロータを有するリラクタンス機に関する。

同期リラクタンス機用ロータは、慣習的に、ロータ軸と同軸に配置された円筒状の軟磁性要素を備えている。一般的に、この目的のためにシート積層体が用いられている。少なくとも１つの極対または空隙対を形成するために、ロータは、磁束導通部分および磁束バリア部分を半径方向に備えている。磁束導通部分および磁束バリア部分は、磁気透磁率の明瞭な差によって、互いに異なっている。高導磁率を有する部分は、ロータのｄ軸として定義されており、比較的低い導磁率を有する部分は、ロータのq軸として定義されている。

このような理由から、シート積層体は、磁束導通部分および磁束バリア部分を備える所望のシート断片形状を有する互いに積層された多数の電磁鋼板からなっている。

従来、ロータのシート積層体用の個々のシート断片は、打抜および積層によって得られている。次いで、これらのシート断片の固定が、締付けによって行われるようになっている。必要なプロセスは、要約すると、以下のステップ、すなわち、
１．ロータシートを打抜き、
２．エンドプレートをネジ付きマンドレルの周りに挿入し、
３．個々のシートをネジ付きマンドレルの周りに積層し、スキューを付け、
４．上側カバープレートを配置し、積層体を圧縮し、
５．積層体の長さを測定し、
６．積層体をモータシャフトの周りに圧入し、
７．積層体を軸方向係止リングによって固定し、
８．公称寸法に対するロータの形直しを行い、
９．正負平衡法によってロータのバランスを取る
ことを含んでいる。

代替的な製造方法が、リラクタンスの原理に従って作動しない電動モータ用ロータの製造に用いられている。これらの電動モータの例として、特に、極めて多数のユニットまたは極めて精緻な構造のユニットによって作動するモータが挙げられる。打抜−積層に用いられるこの方法では、必要なシートが、１つのステップにおいて、金属帯片から打ち抜かれ、同時に積層されるようになっている。加えて、打抜工具による打抜作業中に、個々のシート間の接続部が、一段階で導入されるようになっている。「連結部（interlocks）」と呼ばれるこれらの接続部は、積層ラグの形態で実現されるようになっているとよい、積層ラグは、隣接する積層シートの対応する嵌合点、特に、凹部に係合し、これによって、個々のシート間に締付け接続部を形成することになる。しかし、これらの接続点に関するさらに大きな機能については、これまでに利用されていない。

本発明の目的は、特に磁束バリア部分および磁束導通部分を備える前述の構造を有するリラクタンス機のロータの製造方法を最適化させることにある。

この目的は、請求項１の特徴を含む製造方法によって達成されることになる。本発明による方法の有利な構成は、従属請求項の主題である。

本発明の本質的な中心概念は、すでに知られている打抜−積層方法をリラクタンス機用ロータの製造に関連付けることにある。これら２つの技術の組合せから、いくつかの利点が得られることになる。

本発明によれば、打抜−積層中に、ロータのシート積層体の２つ以上の互いに隣接するロータシートを一緒に保持する少なくとも１つの接続点が生じるようになっている。この場合、少なくとも１つの接続点は、前記接続点によって、純粋な接続機能に加えて、ロータに対して磁束バリアとして作用する機能が同時に得られるように、形成され、かつ配置されるようになっている。従って、ロータの少なくとも１つの磁束バリアは、同時に、ロータのシート積層体の少なくとも２つの互いに隣接するシート間の接続点として機能することになる。

勿論、種々の接続点がいくつかの磁束バリアを構成するようになっていてもよい。同様に、磁束バリアの全てが積層シート間の接続点を構成することも考えられる。しかし、適切には、限られた数の磁束バリアのみが１つまたは複数の接続点を構成するようになっているとよい。

好ましくは、ロータは、同期リラクタンス機、特に、リラクタンスモータ、特に好ましくは、同期リラクタンスモータに適するようになっているとよい。個々の磁束導通領域および磁束バリア領域の配置は、Ｖａｇａｔｉに付与された米国特許第５，８１８，１４０号によってモデル化されている。

理想的には、ロータの磁束バリアを同時に構成する少なくとも１つの接続点は、シート断片外形の磁束バリア部分の領域に位置するようになっている。好ましくは、少なくとも１つの接続点は、ロータのｑ軸上に、理想的にはq軸に対して対称的になるように、位置している。また、ｑ軸のごく近傍における少なくとも１つの接続点の配置も考えられる。

ロータ自体は、インナーロータとして実現されてもよいし、アウターロータとして実現されてもよい。

１つまたは複数の接続点は、隣接するシートの１つまたは複数の嵌合点、特に、凹部に係合する１つまたは複数の打ち抜かれた積層ラグから構成されているとよい。これによって、好ましくは、互いに隣接する積層シート間の締付け接続部が生じることになる。ロータの中間層におけるシートは、好ましくは、各々が凹部と積層ラグとを備えている。この場合、少なくとも１つの積層ラグは、少なくとも１つの磁束バリアを形成することになる。

理想的には、半径方向外側に位置する磁束バリア、理想的には、ｑ軸に沿って半径方向外側に位置する磁束バリアが、接続点によって形成されている。前述のVagati設計によって作製されている場合、ロータ設計は、合計４つの四分の一円弧状磁束バリアから構成されている。この場合、もしロータの半径方向外縁に位置する磁束バリアが打抜−積層法による適切な接続点によって構成されていたなら、好都合である。

個々の磁束バリアが単一の大きな接続点から形成されることが考えられる。しかし、単一の磁束バリアが、いくつかの別々の互いに隣接して配置された接続点であって、これらの接続点自体が、好ましくは、単一の大きい接続点よりも小さくなっている、接続点によって構成される可能性もある。

前書きにおいて述べた製造方法では、ロータのバランスを取るために必要なエンドプレートが用いられるようになっている。具体的には、釣合い質量がエンドプレートの環状溝内に装着されるようになっている。打抜−積層法を用いることによって、ロータのこのような手の込んだ釣合いは、もはや、必要ではない。本発明によるロータの必要なエンドプレートは、小さくなるように設計することができ、必要に応じて、最適な釣合いが取れるようになっている。

本発明による方法は、特に、１５０ｍｍ以下の直径を有するロータのシート積層体を製造するのに役立つものである。加えて、得られたロータは、２００ｍｍ以下の軸長さによって区別化されるようになっていてもよい。

さらに、本発明は、リラクタンス機、特に、同期リラクタンス機用のロータであって、前記ロータは、少なくとも２つのシート断片から積層されたシート積層体を備えており、少なくとも２つの互いに隣接するシート断片は、少なくとも１つの接続点を介して互いに接続されている、ロータに関する。本発明によれば、少なくとも１つの接続点は、同時にロータの少なくとも１つの磁束バリアとして機能するように、寸法決めされ、かつ配置されている。

１つまたは複数の接続点は、１つまたは複数の積層ラグ、特に、隣接するシートの１つまたは複数の嵌合点、特に、凹部に係合する打ち抜かれた積層ラグから構成されているとよい。これによって、好ましくは、互いに隣接する積層シート間に締付け接続部が生じることになる。

少なくとも１つの磁束バリアは、１つの大きな接続点から構成されていてもよいし、またはいくつかの互いに隣接する接続点から構成されていてもよい。

本発明によるロータは、好ましくは、本発明による方法または本方法の有利な構成によって製造されるようになっている。本発明による方法の利点および特性は、制限されることなく、本発明によるロータに適用可能であり、この理由から、この点に関して重複して説明しないことにする。

ロータに加えて、本方法は、本発明によるロータを有するリラクタンス機、特に、同期リラクタンス機、特に好ましくは、同期リラクタンスモータにも関連する。このリラクタンス機に関しても、本発明による方法に関してすでに述べたのと同じ利点および特性が得られることになる。

本発明のさらなる利点および特性は、図面に記載されている例示的実施形態に基づく以下の説明によって明らかになるだろう。

本発明によるリラクタンスモータ用ロータの個々のシート断片１を示す図である。

単一図は、本発明によるリラクタンスモータ用ロータの個々のシート断片１を示している。表示を簡素化するために、ステータは、図示されていない。

図示されているロータシート１は、４つの同じように構成された扇状部に分割されており、各扇状部は、磁束バリアの機能を果たすいくつかのスリット２を備えている。磁束バリア２の配置によって、４極ロータが形成されており、該極の磁束は、磁束バリア２を有する領域において阻止されている。高導磁率を有する部分は、ｄ軸として特徴付けられており、低導磁率を有する領域は、q軸として特徴付けられている。

ロータの製造のために、いくつかのロータシート１が、市販の金属帯片から打ち抜かれ、同一ステップにおいて、ロータ軸に沿って軸方向に積層され、これによって、ロータのシート積層体が得られることになる。シート積層体の個々のシート断片１間の接続部は、所謂、打ち抜かれたラグによって得られるようになっており、該ラグは、下側のシート断片１の対応する嵌合点と係合し、シート断片１間に締付け接続部を生じさせるようになっている。これらの接続点は、シート断片１間により大きい軸方向固定および捻れ剛性接続をもたらすことになる。

図において、シート断片１は、合計８つの積層ラグ１０を有しており、そのうち、合計４つのラグ１０’が、シート断片１の中心孔５の周りに対称導磁率的に配置されている。

外側の積層ラグ１０’’は、シート断片１の半径方向外縁に、シート断片１の中点に関して対称的に分配されるように、位置している。これらの積層ラグ１０’’は、同時にシート積層体の合計４つの磁束バリア部分の外側磁束バリアを構成している。

本発明による解決策では、２つの商業的に利用可能な技術が有利に組み合され、これによって、相乗効果が得られている。一方では、打抜−積層がリラクタンス機用のロータの製造に用いられ、これに関連して、これまでのどの技術においても設けられる積層ラグが、同時に磁束バリアとして利用されるようになっている。この場合、最外磁束バリア１０’’が積層プロセス中にシート内に導入されるようになっている。

本発明は、リラクタンス機用ロータのシート積層体を製造するための信頼性の高いプロセスを提供するものである。シート積層体の個々のシート断片１の安定した支持が得られ、これによって、製造上の良好な取扱いが達成されることになる。リラクタンス機用ロータを製造するための先行技術による方法と比較して、シート積層体の不都合な過回転がもはや生じることがない。加えて、これまで必要とされていたエンドプレートをなくすことができるかまたは極めて小さく寸法決めすることができる。何故なら、ロータの手の込んだ釣合いがもはや必要ではないからである。エンドプレートを著しく小さくすることができ、これによって、最適な釣合いが取れる新しい設計が可能である。また、積層体の弾性的伸張を完全になくすことができる。

Claims (10)

1. リラクタンス機、特に、同期リラクタンス機用のロータを製造するための方法であって、前記ロータのシート積層体が打抜−積層によって作製されるようになっている、方法において、
   前記積層体の２つ以上の互いに隣接するシートが、打抜−積層中に作製された少なくとも１つの接続点によって、一緒に保持されるようになっており、前記少なくとも１つの接続点は、同時に前記ロータの磁束バリアを構成するようになっていることを特徴とする、方法。
2. 前記少なくとも１つの接続点は、打抜された積層ラグであり、前記積層ラグは、隣接するシートの対応する嵌合点、特に、凹部内に挿入されるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ロータの磁束バリアを同時に構成する前記少なくとも１つの接続点は、前記ロータの外形の磁束バリア部分に配置されており、好ましくは、前記ロータのｑ軸上またはそのごく近傍に、理想的には前記ｑ軸に対して非対称的になるように、位置していることを特徴とする、先行する請求項１または２に記載の方法。
4. 半径方向外側に位置する少なくとも１つの磁束バリアは、少なくとも１つの接続点によって構成されていることを特徴とする、先行する請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 磁束バリアは、単一の接続点によって構成されているか、またはいくつかの別々の互いに隣接して配置された接続点によって構成されていることを特徴とする、先行する請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記ロータは、インナーロータまたはアウターロータであることを特徴とする、先行する請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 前記ロータのシート積層体は、１５０ｍｍ以下の直径および／または２００ｍｍ以下の軸長さを有していることを特徴とする、先行する請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. リラクタンス機、特に、同期リラクタンス機用のロータであって、前記ロータは、少なくとも２つのシート断片から積層されたシート積層体を備えており、少なくとも２つの互いに隣接するシート断片は、少なくとも１つの接続点を介して互いに接続されている、ロータにおいて、前記少なくとも１つの接続点は、前記ロータの少なくとも１つの磁束バリアを構成していることを特徴とする、ロータ。
9. 請求項１−７のいずれか１つに記載の方法によって製造されるようになっている、請求項８に記載のロータ。
10. 前記請求項８または９のいずれか１つに記載のロータを有する、リラクタンス機、特に、同期リラクタンス機。
    

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