JP2021093820A - シンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータ - Google Patents
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Abstract
Description
前記第1鉄心片は、径方向内側に向かって弧状に突出するように周方向に等間隔に形成され、かつ、径方向に間隔を開けて配置された複数の第1フラックスバリアスリットを有し、
前記第2鉄心片は、径方向内側に向かって弧状に突出するように周方向に等間隔に形成され、かつ、径方向に間隔を開けて配置された複数の第2フラックスバリアスリットを有し、
前記第1鉄心片は、前記第1フラックスバリアスリット内に向かって径方向内側に突出する第1結合部を有し、
前記第2鉄心片は、前記第2フラックスバリアスリット内に向かって径方向外側に突出する第2結合部を有し、
前記第1フラックスバリアスリットと前記第2フラックスバリアスリットは、軸方向に積層されてフラックスバリア部を形成し、
前記回転子鉄心の軸方向に隣接する前記第1鉄心片と前記第2鉄心片とは、前記第1結合部と前記第2結合部とを結合した連結部によって、前記回転子鉄心の径方向及び前記回転子鉄心の軸方向に固定されているものである。
また、本願に開示されるシンクロナスリラクタンスモータは、固定子鉄心と、前記固定子鉄心のティースに巻回されたコイルとを有する固定子と、
外周面を、前記固定子の内周面に対向するように配設された前記シンクロナスリラクタンスモータの回転子とを備えるものである。
以下、実施の形態1によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて説明する。
なお、各図面において、同一または同等の部分には、同一の符号を付している。また、本明細書中で、特に断り無く「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内側」、「外側」、「外周」というときは、シンクロナスリラクタンスモータの回転子の「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内側」、「外側」、「外周」をいうものとする。
シンクロナスリラクタンスモータ100は、有底円筒状のフレーム12およびフレーム12の開口部を閉塞するブラケット13からなるハウジング11と、フレーム12の円筒部の内側に嵌合された固定子20と、フレーム12の底部中央およびブラケット13の中央にベアリング14を介して回転軸の軸心33周りに回転可能に支持され、外周面を、固定子20の内周面に対向するように配設された回転子30とを備える。
シンクロナスリラクタンスモータ100Bは、シンクロナスリラクタンスモータ100の変形例である。ハウジング11Bは、軸方向の両端が開放された円筒状のフレーム12Bと、それぞれの開口部を閉塞する2枚のブラケット13によって構成されている。その他の構成についてはシンクロナスリラクタンスモータ100と同じである。
図5A〜図5Eは、回転子鉄心31の製造工程を示す図である。
回転子30は、回転時の遠心力に耐える機械的強度を有する必要がある。
そこで、回転子鉄心31には、それぞれのフラックスバリア部32の周方向の中央部(d軸42と重なる位置)に1カ所、径方向の強度を補強する連結部35を設けている。
図5Aは、回転子鉄心31の軸方向の一端から奇数枚目の積層を構成する鉄心片31a(第1鉄心片)の要部拡大平面図であり、図4丸印A1となる部分の拡大図である。
図5Bは、回転子鉄心31の軸方向の一端から偶数枚目の積層を構成する鉄心片31b(第2鉄心片)の要部拡大平面図であり、図4丸印A1となる部分の拡大図である。
図5Aに示すように、鉄心片31aは、フラックスバリアスリット32a内に向かって径方向内側に突出する結合部35a(第1結合部)を有する。また、図5Bに示すように、鉄心片31bは、フラックスバリアスリット32b内に向かって径方向外側に突出する結合部35b(第2結合部)を有する。
図5Dは、鉄心片31a、31bを結合した状態を示す平面図である。
図5Eは、図5DのG−G線における断面図である。
以下、実施の形態2によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図6は、実施の形態2による回転子鉄心231の平面図である。
図7A〜図7Dは、回転子鉄心231の製造工程を示す図である。
実施の形態1と同様に、回転子鉄心31の遠心力に対する強度を増すために、回転子鉄心231には、それぞれのフラックスバリア部232の周方向の中央部(d軸42と重なる位置)に1カ所、径方向の強度を補強する連結部235を設けている。
図7Aは、回転子鉄心231の軸方向の一端から奇数枚目の積層を構成する鉄心片231aの要部拡大平面図であり、図6丸印A2となる部分の拡大図である。
図7Bは、回転子鉄心231の軸方向の一端から偶数枚目の積層を構成する鉄心片231bの要部拡大平面図であり、図6丸印A2となる部分の拡大図である。
図7Dは、図7CのG−G線における断面図である。
図7A〜7Dに示すように、結合部235a、235bの先端部分には、カシメ部Kを設けている。カシメ部Kは、当該部分の磁気特性を悪化させるため、磁束の流れない部分に設置することが望ましい。
以下、実施の形態3によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図8は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心331Aの平面図である。
図9は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心331Bの平面図である。
回転子鉄心331A、331Bは、実施の形態1で説明した回転子鉄心31の変形例である。
実施の形態1では、d軸42上に1列だけ連結部35を配置したが、本実施の形態では、1つのフラックスバリア部332A、フラックスバリア部332Bに複数の連結部35を配置し、締結力の向上、耐遠心力性を向上させている。
また、図9に示す回転子鉄心331Bでは、連結部35を、径方向に並ぶフラックスバリア部332Bの1本につき、内側から4ケ所、3カ所、4カ所、1カ所設け、周方向に互い違いに配置している。機械強度上の最適化により、連結部35の数、配置場所は、変更してよい。
以下、実施の形態4によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。
図10は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心431Aの平面図である。
図11は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心431Bの平面図である。
回転子鉄心431A、431Bは、実施の形態2で説明した回転子鉄心231の変形例である。
実施の形態2では、d軸42上に1列に連結部235を配置したが、本実施の形態では、1つのフラックスバリア部432A、フラックスバリア部432Bに、複数の連結部235を配置し、締結力の向上、耐遠心力性を向上させている。
以下、実施の形態5によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態1、4と異なる部分を中心に説明する。
図12は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心531Aの平面図である。
図13は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心531Bの平面図である。
回転子鉄心531A、531Bは、実施の形態1、4で説明した回転子鉄心31、431Aの変形例である。
図12の例では、最も外周側のフラックスバリア部532Aには、連結部35を設けていない。その他の構成は、実施の形態1の回転子鉄心31と同じである。
また、図13の例では、最も外周側のフラックスバリア部532Bには、連結部35を設けていない。また、外周側から2本目のフラックスバリア部532Bには1個の連結部35を設け、内側から2本のフラックスバリア部532Bには、それぞれ3個の連結部35を設けている。その他の構成は、実施の形態4の回転子鉄心431Aと同じである。このようにフラックスバリア部532A、532Bの周方向の長さによって、連結部35の数を0個から複数個に変えて、回転子鉄心531A,531Bの機械強度を最適化している。連結部35の数、配置場所は、変更してよい。
以下、実施の形態6によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態2、4と異なる部分を中心に説明する。
図14は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心631Aの平面図である。
図15は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心631Bの平面図である。
回転子鉄心631A、631Bは、実施の形態1、4で説明した回転子鉄心31、431Bの変形例である。
図14の例では、最も外周側のフラックスバリア部632Aには、連結部235を設けていない。その他の構成は、実施の形態4の回転子鉄心431Bと同じである。
また、図15の例では、最も外周側のフラックスバリア部632Bには、連結部235を設けていない。また、外周側から2本目のフラックスバリア部632Bには1個の連結部235を設け、内側から2本のフラックスバリア部632Bには、それぞれ2個の連結部235を設けている。その他の構成は、実施の形態4の回転子鉄心431Bと同じである。このようにフラックスバリア部632A、632Bの周方向の長さによって、連結部235の数を0個から複数個に変えて、回転子鉄心631A,631Bの機械強度を最適化している。連結部235の数、配置場所は、変更してよい。
以下、実施の形態7によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態3と異なる部分を中心に説明する。
図16は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心731Aの平面図である。
図17は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心731Bの平面図である。
回転子鉄心731Aは、実施の形態3で説明した回転子鉄心331Aの変形例である。
回転子鉄心731Bは、実施の形態3で説明した回転子鉄心331Bの変形例である。
以下、実施の形態8によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図18は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心831Aの平面図である。
図19は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心831Bの平面図である。
回転子鉄心831Aは、実施の形態4で説明した回転子鉄心431Aの変形例である。
回転子鉄心831Bは、実施の形態4で説明した回転子鉄心431Bの変形例である。
以下、実施の形態9によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図20は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心931Aの平面図である。
図21は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心931Bの平面図である。
図22は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心931Cの平面図である。
回転子鉄心931Aは、実施の形態1で説明した回転子鉄心31の変形例である。
回転子鉄心931Bは、実施の形態3で説明した回転子鉄心331Aの変形例である。
回転子鉄心931Cは、実施の形態5で説明した回転子鉄心531Bの変形例である。
回転子鉄心931A〜931Cは、最も外側に配置されたフラックスバリア部932A、932B、932Cの外周側であって、回転子鉄心931A〜931Cの外周面のd軸42が通る部分に、径方向内側に向かって扇形状に凹んだ切り欠きCtが設けられている。この部分を切り欠いて、回転子の回転に無効な磁束を通りにくくすることで、シンクロナスリラクタンスモータのトルクの向上が可能になる。
以下、実施の形態10によるシンクロナスリラクタンスモータの回転子およびシンクロナスリラクタンスモータを、図を用いて、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図23は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心1031Aの平面図である。
図24は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心1031Bの平面図である。
図25は、シンクロナスリラクタンスモータの回転子鉄心1031Cの平面図である。
回転子鉄心1031Aは、実施の形態2で説明した回転子鉄心231の変形例である。
回転子鉄心1031Bは、実施の形態4で説明した回転子鉄心431Aの変形例である。
回転子鉄心1031Cは、実施の形態5で説明した回転子鉄心631Bの変形例である。
回転子鉄心1031A〜1031Cは、最も外側に配置されたフラックスバリア部1032A、1032B、1032Cの外周側であって、回転子鉄心1031A〜1031Cの外周面のd軸42が通る部分に、径方向内側に向かって扇形状に凹んだ切り欠きCtが設けられている。この部分を切り欠いて、回転子の回転に無効な磁束を通りにくくすることで、シンクロナスリラクタンスモータのトルクの向上が可能になる。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
11,11B ハウジング、12,12B ハウジング、13 ブラケット、
14 ベアリング、20,20A 固定子、21A 固定子鉄心、30 回転子、
21A 固定子鉄心、21a ティース、21b バックヨーク、22 固定子コイル、30A 回転子、
31,31A,231,331A,331B,431A,431B,531A,531B,631A,631B,731A,731B,831A,831B,931A,931B,931C,1031A,1031B,1031C 回転子鉄心、
31a,31b,231a,231b 鉄心片、
32a,32b,232a,232b フラックスバリアスリット、
32A,32,232,332A,332B,432A,432B,532A,532B,632A,632B,732A,732B,832A,832B フラックスバリア部、
33 軸心、34A アーチ形状部、35,235 連結部、
35a,35b,235a,235b 結合部、35at テーパ形状部、40 磁束、41 磁束、42 d軸、43 q軸、44 磁路、Br ブリッジ部、K カシメ部、Ct 切り欠き。
Claims (10)
- シンクロナスリラクタンスモータの回転子であって、前記回転子の回転子鉄心は、電磁鋼板からなる第1鉄心片および電磁鋼板からなる第2鉄心片を有し、
前記第1鉄心片は、径方向内側に向かって弧状に突出するように周方向に等間隔に形成され、かつ、径方向に間隔を開けて配置された複数の第1フラックスバリアスリットを有し、
前記第2鉄心片は、径方向内側に向かって弧状に突出するように周方向に等間隔に形成され、かつ、径方向に間隔を開けて配置された複数の第2フラックスバリアスリットを有し、
前記第1鉄心片は、前記第1フラックスバリアスリット内に向かって径方向内側に突出する第1結合部を有し、
前記第2鉄心片は、前記第2フラックスバリアスリット内に向かって径方向外側に突出する第2結合部を有し、
前記第1フラックスバリアスリットと前記第2フラックスバリアスリットは、軸方向に積層されてフラックスバリア部を形成し、
前記回転子鉄心の軸方向に隣接する前記第1鉄心片と前記第2鉄心片とは、前記第1結合部と前記第2結合部とを結合した連結部によって、前記回転子鉄心の径方向及び前記回転子鉄心の軸方向に固定されているシンクロナスリラクタンスモータの回転子。 - 前記第1結合部および前記第2結合部は、カシメによって結合されている請求項1に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 前記第1結合部は、径方向に向かって先端が広がる第1テーパ形状部を備え、
前記第2結合部は、径方向に向かって先端が広がる第2テーパ形状部を備え、
前記第1テーパ形状部および前記第2テーパ形状部の周方向の両端部は、それぞれ軸方向に、同じ方向に折り曲げられている請求項1または請求項2に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。 - 前記第1テーパ形状部および前記第2テーパ形状部が軸方向へ折り曲げられる部分の軸方向の長さは、前記電磁鋼板の板厚の2倍以下である請求項3に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 1本の前記フラックスバリア部に対して、複数の前記連結部を備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 径方向に並ぶ複数の前記フラックスバリア部内において、前記連結部は、周方向に互い違いに配置されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 前記フラックスバリア部の周方向の両端は開口している請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 前記回転子鉄心は、最も外側に配置された前記フラックスバリア部の外周側に、径方向内側に向かって扇形状に凹んだ切り欠きを有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 前記電磁鋼板は、磁気的絶縁のための絶縁コーティングが施されている請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子。
- 固定子鉄心と、前記固定子鉄心のティースに巻回されたコイルとを有する固定子と、
外周面を、前記固定子の内周面に対向するように配設された請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のシンクロナスリラクタンスモータの回転子とを備えるシンクロナスリラクタンスモータ。
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