JP2020025380A - 同期リラクタンスモータの回転子及び同期リラクタンスモータ回転子の二次導体バー形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同期リラクタンスモータ回転子の導体バーをより簡単に形成する。【解決手段】実施形態の同期リラクタンスモータ回転子は、同期リラクタンスモータの回転子鉄心を構成する電磁鋼板であって、複数のフラックスバリアスロットと、導体バーを形成するために設けられる導体用スロットとを有する第１電磁鋼板と、前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板であって、前記導体用スロットのみを有する第２電磁鋼板とを備え、前記第２電磁鋼板が、最下層及び最上層に配置され、前記最下層と前記最上層との間に、前記第１電磁鋼板が複数積層され、前記導体用スロット内に導体バーが形成され、前記導体バーの上端側と下端側とにそれぞれ短絡環が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、同期リラクタンスモータの回転子，及び前記回転子に二次導体バーを形成する方法に関する。

同期リラクタンスモータは回転子に永久磁石等を用いず、回転子内部の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクにより回転する同期モータである。その回転子鉄心は、フラックスバリアスリットを有するケイ素鋼板を積層して構成されている。また、同期リラクタンスモータのうち自己始動型のものは、回転子に二次導体を設けることで誘導トルクを発生させる。二次導体は、棒状の導体をフラックスバリアスリットに沿って軸方向に挿入し、両端を各端面側に配置される短絡環に接続して構成する。以下、回転子鉄心の内部に形成される導体を導体バーと称する。

特表２０１７−５２３７５９号公報

前記導体バーを形成する際には、溶融したアルミなどの金属材料がフラックスバリアスリットに流れ込まないようにする必要がある。従来は、例えば仮軸に、棒状の導体を形成する部位のみに空隙を設けた鋼板のみを積層して回転子鉄心を形成し、アルミ溶湯を充填して先に導体バーを形成する。次に、前記空隙に加えてフラックスバリアスリットを設けた鋼板を積層し、それに導体バーを挿入して両端を短絡環に溶着する、といった工程が採用されていた。このような工程は手間が掛かり、作業時間が長引いて生産効率が低下する問題があった。
そこで、導体バーをより簡単に形成できる同期リラクタンスモータの回転子，及び同期リラクタンスモータ回転子の二次導体バー形成方法を提供する。

実施形態の同期リラクタンスモータの回転子は、同期リラクタンスモータの回転子鉄心を構成する電磁鋼板であって、複数のフラックスバリアスロットと、導体バーを形成するために設けられる導体用スロットとを有する第１電磁鋼板と、
前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板であって、前記導体用スロットのみを有する第２電磁鋼板とを備え、
前記第２電磁鋼板が、最下層及び最上層に配置され、
前記最下層と前記最上層との間に、前記第１電磁鋼板が複数積層され、
前記導体用スロット内に導体バーが形成され、
前記導体バーの上端側と下端側とにそれぞれ短絡環が形成されている。

第１実施形態であり、同期リラクタンスモータの回転子鉄心を構成する第１電磁鋼板を示す平面図 同第２電磁鋼板を示す平面図 第１及び第２電磁鋼板を積層した状態を示す図 回転子鉄心をを金型にセットしてアルミニュウム溶湯を圧入する状態を示す図 短絡環を削除した回転子の斜視図 回転子の斜視図 第２実施形態であり、同期リラクタンスモータの回転子鉄心を構成する第２電磁鋼板を示す平面図 同第１電磁鋼板を示す平面図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図６を参照して説明する。図１，図２は、それぞれ同期リラクタンスモータの回転子鉄心を構成する第１電磁鋼板１，第２電磁鋼板２を示す平面図である。第１電磁鋼板１には、４つのスリット群３が形成されている。これら４つのスリット群３は、回転軸を挿通させるための挿通孔４を囲むように、円周方向に９０°の等ピッチで径方向に配列されている。

各スリット群３は、３つのフラックスバリアスロット５ａ〜５ｃと、７つの導体バースロット６ａ，６ａ，６ｂ，６ｂ，６ｃ，６ｃ及び６ｄとを備えている。各フラックスバリアスロット５ａ〜５ｃは、内側に凸の略円弧状であり、スロット５ａからスロット５ｃにかけて、曲率が次第に小さく、且つ弧長が短くなる形状である。

導体バースロット６は、回転子鉄心内に二次導体バーを形成するために設けられている。スロット６ａ，６ａはバリアスロット５ａの両端側に、スロット６ｂ，６ｂはバリアスロット５ａの両端側に、スロット６ｃ，６ｃはバリアスロット５ｃの両端側にそれぞれ所定の間隔を置いて形成されている。また、スロット６ｄは、フラックスバリアスロット５等同様に内側に凸の円弧状であり、スロット５ｃよりも更に曲率が小さく、且つ弧長が短くなる形状である。すなわち、導体バースロット６は、何れも回転子鉄心の外周側に臨むように配置されている。
一方、図２に示す第２電磁鋼板２は、第１電磁鋼板１よりフラックスバリアスロット５を除いたもので、導体バースロット６のみが形成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。回転子鉄心を製造する際には、図３に示すように最下層に第２電磁鋼板２を１枚のみ配置する。その上層に、第１電磁鋼板１を導体バースロット６の形成位置を一致させて、回転子として必要な軸方向寸法が得られるように複数枚積層する。そして、最上層にも第２電磁鋼板２を１枚のみ配置する。これで、導体バースロット６だけが、最上層から最下層まで軸方向に繋がるようになる。このように積層した鋼板１及び２を例えば溶接して回転子鉄心１１を形成する。

それから、図４に示すように、回転子鉄心１１を金型２１の内部に配置して湯口２２よりアルミ溶湯を圧入することで、導体バースロット６だけにアルミ溶湯を注入する。これにより、回転子鉄心１１内に導体バー１２が形成される。また、回転子鉄心１１の上端と下端とにはそれぞれ短絡環１３，１４が形成されて、導体バー１２の上端，下端がそれぞれ連結される。

図６は、完成した回転子１５を示しており、図５は、図６より短絡環１３，１４を削除したものである。また、回転軸の図示は省略している。このように、各導体バースロット６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄに対応して、導体バー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄが形成される。

以上のように本実施形態によれば、同期リラクタンスモータの回転子１５は、複数のフラックスバリアスロット５と、導体バー１２を形成するために設けられる導体バースロット６とを有する第１電磁鋼板１と、導体バースロット６のみを有する第２電磁鋼板２とからなる回転子鉄心１１を備える。回転子鉄心１１は、第２電磁鋼板２を最下層及び最上層に配置し、それらの間に第１電磁鋼板１を複数積層した構造であり、導体バースロット６に導体バー１２が形成され、導体バー１２の上端側と下端側とに、それぞれ短絡環１３，１４が形成されている。このように構成すれば、フラックスバリアスロット５を有する回転子鉄心１１の内部に、従来に比較して極めて簡単な工程で導体バー１２を形成することができる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図８及び図９は、回転子鉄心に導体バーを形成する箇所が異なる場合に用いる第１電磁鋼板３１，第２電磁鋼板３２を示している。図７に示す第１電磁鋼板３１には、第１実施形態のフラックスバリアスロット５の中間部位に、導体バースロット３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。また、第２実施形態のフラックスバリアスロットは、符号５’で示している。これらにより、４つのスリット群３４が形成されている。

それに加えて、第１電磁鋼板３１には鋼板の中心から四方の位置，図中の上下左右方向に、すなわち４つのスリット群３４の間において挿通孔４を囲むように、更に４つの導体バースロット３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄが形成されている。そして、図８に示す第２電磁鋼板３２には、第１実施形態と同様に、導体バースロット６，３３及び３５のみが形成されている。第１電磁鋼板３１及び第２電磁鋼板３２を用いて回転子を製造する工程は、第１実施形態と同様である。

尚、導体バースロット３５の位置に導体バーを形成するのは、フラックスバリアスロット５’の中間部位にある導体バースロット３３により導体バーを形成することで、磁束に与える影響が大きくなるため、その影響を低減する目的である。以上のように構成される第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（その他の実施形態）
フラックスバリアスロットや導体バースロットを設ける位置は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は第１電磁鋼板、２は第２電磁鋼板、５はフラックスバリアスロット、６は導体バースロット、１１は回転子鉄心、１２は導体バー、１３及び１４は短絡環、１５は回転子、３１は第１電磁鋼板、３２は第２電磁鋼板、３３及び３５は導体バースロットを示す。

Claims (2)

1. 同期リラクタンスモータの回転子鉄心を構成する電磁鋼板であって、複数のフラックスバリアスロットと、導体バーを形成するために設けられる導体用スロットとを有する第１電磁鋼板と、
   前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板であって、前記導体用スロットのみを有する第２電磁鋼板とを備え、
   前記第２電磁鋼板が、最下層及び最上層に配置され、
   前記最下層と前記最上層との間に、前記第１電磁鋼板が複数積層され、
   前記導体用スロット内に導体バーが形成され、
   前記導体バーの上端側と下端側とにそれぞれ短絡環が形成されている同期リラクタンスモータの回転子。
2. 複数のフラックスバリアスロットと、導体バーを形成するために設けられる導体用スロットとを有する第１電磁鋼板と、前記導体用スロットのみを有する第２電磁鋼板とを用い、
   最下層に前記第２電磁鋼板を配置するステップと、
   前記第２電磁鋼板の上層に、前記第１電磁鋼板を複数積層するステップと、
   前記積層された第１電磁鋼板の最上層に、前記第２電磁鋼板を配置するステップと、
   前記導体用スロットに金属材料の溶湯を圧入することで、前記導体用スロット内に導体バーを形成すると共に、前記導体バーの上端側と下端側とにそれぞれ短絡環を形成するステップとからなる同期リラクタンスモータの回転子製造方法。

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