JP3957807B2

JP3957807B2 - ロータコア

Info

Publication number: JP3957807B2
Application number: JP05895697A
Authority: JP
Inventors: 慎一朗川野; 博之桐山; 幸夫本田; 裕之澤田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: JPH10257732A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リラクタンストルクを利用するリラクタンスモータのロータコア構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リラクタンスモータは、インダクタンスモータと比較して回転子の２次銅損が発生しないという特徴があるため、電気自動車や工作機械等の駆動用モータとして注目されている。しかし、この種のモータは一般に力率が悪く、産業用として利用するには、ロータコア構造あるいは駆動方法等の改善が必要であった。近年、ロータコアのコアシートに多層のフラックスバリアを設けることにより力率を向上させる技術が開発された（平成８年電気学会全国大会誌、１０２９、本田ら著「マルチフラックスバリアタイプシンクロナスリラクタンスモータの検討」参照）。
【０００３】
図２１にこの従来の改良されたリラクタンスモータのロータコア構造の一例を示す。図２１（ａ）において、電磁鋼板製の円板状のコアシート１６１には、多層のフラックスバリア１６２がコアシート１６１の軸芯１６３に対し逆円弧状に形成されている。フラックスバリア１６２は幅１mm程度のスリット（貫通溝）からなり、プレス加工されたものである。また、コアシート１６１の外周には回転時にかかる遠心力に対する強度を持たせるため、一定幅のスリット外周端部１６４を設けている。
【０００４】
コアシート１６１をロータ軸１６５の方向に数十枚積層することにより、図２１（ｂ）に示すようなロータコア１６６が完成する。そして、このロータコア１６６を、図２１（ｃ）に示すようなステータ１６７内にセットすれば、ステータ１６７の複数の界磁部１６８より、ロータコア１６６に回転磁界が与えられ、これにより、リラクタンストルクＴが発生する。このリラクタンストルクＴは次式で表される。
【０００５】
Ｔ＝Ｐｎ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ ………………………………………（１）
ただし、Ｐｎは極対数、Ｌｄ，Ｌｑはｄ，ｑ軸インダクタンス、ｉｄ，ｉｑはｄ，ｑ軸電流である。上記（１）式より、このモータの性能を左右するのはｄ，ｑ軸インダクタンスの差Ｌｄ−Ｌｑの大きさであることが分かる。そこで、この差Ｌｄ−Ｌｑを大きくするために、上記フラックスバリアを設けることにより、スリットを横切るｑ軸方向の磁路に抵抗を与える一方、スリット間に挟まれたｄ軸方向の磁路を確保していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、幅１mm程度のスリットをプレス加工により、切り欠いたものである。そして、スリット外端部は一定の幅でストリップを連結している。
【０００７】
しかしながら、このような構成では電動機の回転数が早くなると、遠心力によりロータの内側スリット付近、特に最も内側のスリット外端部に応力集中してしまい、ロータの形状が変形する可能性がある。
【０００８】
遠心力によりロータの内側のスリット外周端部にかかる応力が大きくなる理由は、以下の通りである。スリット外周端部が支えるストリップは、ロータ外側ではストリップ外周端部が支える重さは小さいが、ロータ外側になるほどスリット外周端部が支えるストリップの数が多くなる。つまり、スリット外周端部が支えるストリップの重さは大きくなる。よって、回転により発生する遠心力は内側のスリット外周端部ほど大きくなる。さらに、ロータが回転駆動することにより、ロータ中心側に突出している各ストリップはロータ外側へ引っ張られていく。その結果、ロータ内側に突出している各ストリップはロータ外側に突出しようとし、ストリップは外周端部を外側へ押し出そうとしてしまう。この時、ロータ内側のストリップほどストリップが長いので、ロータ内側のストリップほど外側へ押してしまう力が大きい。よって、ロータの内側の応力集中部ほど回転駆動すると変形しようとする力が飛躍的に大きくなってしまう。
【０００９】
よって、高速回転であってもロータが変形しないように、外端部の幅を厚くしようとすると、各ストリップを接続しているスリップ外周端部も厚くなってしまい、ストリップ外周端部は磁気飽和されないので、スリット外周端部を介してｑ軸方向へ磁束が漏れてしまうので、Ｌｑが大きくなり効率よく回転駆動することができない。
【００１０】
本発明は、従来構成の課題を解決すべく創案されたもので、十分なリラクタンストルクを得ることにより、モータの性能の向上を図りうるリラクタンストルクを利用して回転駆動するロータコアを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のロータコアは、中心側に凸となる複数のスリットを半径方向に列設して中心側に凸となる複数のストリップを半径方向に列設したコアシートをロータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、コアシートの半径方向内側に位置する複数のスリットのスリット外周端部の幅を、それより半径方向外側のスリットのスリット外周端部の幅より広くするとともに、前記半径方向内側の複数のスリットにおけるスリット外周端部の幅を、半径方向外側のスリットから内側のスリットに向けて順次広くした構造であり、半径方向内側に位置してより大きな遠心力がかかるスリット外端部程、より広い幅を備えているので、高速回転をしてもロータの形状が変形することはない。さらに、それ以外のスリット外端部は薄いので、スリット外端部を流れる磁束は飽和してしまい、Ｌｄ／Ｌｑの比を下げることなく、ロータの耐久性を保つことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のロータコアは、中心側に凸となる複数のスリットを半径方向に列設して中心側に凸となる複数のストリップを半径方向に列設したコアシートをロータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、コアシートの半径方向内側に位置する複数のスリットのスリット外周端部の幅を、それより半径方向外側のスリットのスリット外周端部の幅より広くするとともに、前記半径方向内側の複数のスリットにおけるスリット外周端部の幅を、半径方向外側のスリットから内側のスリットに向けて順次広くしたことを特徴としており、コアシートの半径方向内側に位置する複数のスリット（以下、応力集中部と称す）に遠心力による力が集中しても、この力に耐えられるだけのスリット外周端部の幅をそれぞれ備えているので、ロータコアが遠心力による応力で変形することはない。さらに、他の外周端部の幅は小さいので磁束が飽和して、この外周端部に磁束が流れない。よって、Ｌｄ／Ｌｑのインダクタンス比を高く保つことができる。なお、上記応力集中部とはロータの半径，材質，回転数などにより決まり、コアシートの最も中心側のスリットと、２番目に中心側のスリットであってもよく、またコアシートの最も中心側と、２番目と、３番目のスリットであってもよい。
【００１３】
さらに、応力集中部のスリット外周端部の幅は、他の全てのスリット外周端部の幅より広いので応力集中部以外のストリップ外周端部で磁束の漏れは少ない。
【００１４】
さらに、スリット外周端のみにより応力集中部のストリップを連結することで、各ストリップを連結している箇所はスリット外周端部のみとなるので、ｑ軸方向の磁束の漏れが小さくなる。
【００１５】
さらに、応力集中部のスリット端部は曲線状であるので、スリット端はＲを有し、さらに強度が増し、スリット外周端部の幅を小さくすることが可能である。
【００１６】
さらに、隣接するストリップ間にブリッジ部を設けることにより、遠心力による大きな力がスリット外周端部以外に、ブリッジ部にも分散されるため、スリット外周端部の幅を小さくすることができる。また、このブリッジ部はスリット中心に設けてもよい。
【００１７】
さらに、コアシートが励磁されたときに、このコアシートのスリップとブリッジ部とで蛇行状の磁路が形成することにより、ｑ軸方向の磁路抵抗が大きくなる。
【００１８】
さらに、コアシートの内周側ほど、ストリップとブリッジ部との連結点間の距離が長くなるように各ブリッジ部を形成してもよい。
【００１９】
さらに、隣り合うストリップ間で、ストリップとブリッジ部との連結点が交互となるように各ブリッジ部を形成することにより、ｑ軸方向の磁路抵抗が大きくなり、Ｌｄが小さくなる。
【００２０】
さらに、ロータ軸方向に積層されたときに、このコアシート内で蛇行状の磁路が形成されていることより、立体的にｑ軸方向の磁路抵抗が大きくなる。
【００２１】
さらに、ブリッジ部の幅がストリップの幅よりも小さくなるように、各ブリッジ部を形成することにより、ｑ軸方向の磁路抵抗が大きくなる。
【００２２】
さらに、ブリッジ部の幅がコアシートの内周側ほど太くなるように、各ブリッジ部を形成することにより、ロータを回転することにより発生する遠心力に、ロータが耐えることができる。
【００２３】
さらに、最も中心側のスリットの幅が他のスリットの幅よりも広くすることで高速回転により発生する応力であっても、ロータが耐えることができる。
【００２４】
さらに、応力集中部のみに外周端部を設け、その他のスリットのスリット端部は開放端としてもよい。
【００２５】
さらに、各ブリッジが直線状に並ぶように各スリットを連結することにより、各スリット間の結合を補強することができる。
【００２６】
さらに、スリットの中に樹脂をつめることにより、ロータの強度を上げることができる。
【００２７】
さらに、ロータコアは、ｑ軸方向と同一方向の外周部を備えたコアシートＡと、ｑ軸方向と同一方向の外周部を切り欠いたコアシートＢからなり、前記コアシートＡの間に、コアシートＢを挟み込んだことにより、このコアシートＢに発生するｑ軸方向の磁路はこの切り欠いた部分を横切るためｑ軸方向の磁路に対する抵抗が大きくなるが、ｄ軸方向の磁路はコアシートＢ内に確保されるため、ｄ軸に対する磁路はほとんど変わらない。したがって、ｄ軸，ｑ軸インダクタンスの比Ｌｄ／Ｌｑを大きくすることができるので、リラクタンストルクを大きくとることができる。また、コアシートＡと、コアシートＢとを交互に配置してもよい。また、複数枚のコアシートＡの間にコアシートＢを挟み込んでもよい。
【００２８】
さらに、複数枚のコアシートを積層する際に、各コアシートの取付位置をロータ軸方向でずらしてスキューをかけてもよい。また、スキューが階段状であってもよい。また、スキューが、ステータの歯ピッチ以下のスキュー量よりなるものであってもよい。
【００２９】
さらに、ロータコアの半径が３０mm以上の時、スリット外周端部の幅は０.２mm以上が好適である。
【００３０】
さらに、応力集中部のスリット外周端部の幅は、他のスリット外周端部の幅の１．５倍以上が好適である。
【００３１】
さらに、ロータコアの半径が２０mm以上の時、スリット外周端部の幅は０.１mm以上が好適である。
【００３２】
さらに、隣接するストリップの間ブリッジ部を設けることにより、遠心力の力を分散し、外周端部の幅を小さくすることができる。
【００３３】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化した１例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３４】
（実施例１）
図１において、１は電磁鋼板等の高透磁率材からなる円板状のコアシートであって、その周方向には等間隔置きの４箇所に、中心側に凸となるように湾曲する円弧状のストリップ２が半径方向にスリット３を挟んで列設されている。このようなコアシート１はプレス加工もしくはレーザ加工等により形成される。ストリップ２の形状としては、磁路の形状やコアシート１の加工等を考慮すれば、円弧状とするのが好適である。ただし、Ｖ字型やＵ字型の形状としてもよいのは勿論である。そして、コアシート１を軸方向に数十枚積み重ねて積層体５となした後、ロータ軸４が挿入されることによりロータコア６が完成される。このようなコアシート１同士は必要に応じて接着剤等で一体固着される。
【００３５】
このように完成されたロータコア６を図示しないステータ内にセットすれば、ステータの複数の歯からなる界磁部より、ロータコア６に回転磁界が与えられ、これにより、リラクタンストルクが発生する。このようなロータコア６を有するリラクタンスモータにおいては、ストリップ２を横切るｑ軸方向のインダクタンスＬｑと、ストリップ２に沿ったｄ軸方向のインダクタンスＬｄとを比較すると、次のようになる。すなわち、ｑ軸方向には電磁鋼板に比べて透磁率が約１／１０００である空気層よりなるスリット３で磁路に抵抗を与えているため、磁束がほとんど通らず、インダクタンスＬｑは小さくなる。一方、ｄ軸方向には、ストリップ２が磁路を形成しているため、磁束が通り易く、インダクタンスＬｄは大きくなる。
【００３６】
図２，図３により、コアシート１を説明する。スリット３はロータの中心側に向かって列設されており、この複数のスリット３中で、最も中心側に位置するスリットを第１スリット７とする。この第１スリット７は、他のスリット３よりもスリット幅Ｓが広い。
【００３７】
図３には、コアシート１の外周部が示されている。スリット３とロータコア６の外側部との間隔がスリット外周端部１０である。このスリット外周端部１０のみで、各ストリップ２を連結している。なお、ロータコア６が回転している時スリット外周端部１０には遠心力による応力が加わる。そして、その応力はストリップ２の外側ほど小さく、内側ほど大きい。なぜならば、ロータ外側のスリット外周端部が支えているストリップの総質量より、ロータ内側のスリット外周端部が支えているストリップの総質量の方が大きいし、さらに、ロータが回転することで、各ストリップはロータ外側方向へ引っ張られ、最もストリップが長い最も内側のスリットの外周端部はロータ外側へ強く押される。よって、ロータ内側のスリット外周端部ほど応力は急激に大きくなる。ここでは、最大の応力がかかる第１スリット７と対応するスリット外周端部１０を応力集中部とする。
【００３８】
よって、各ストリップ２を連結しているスリット外周端部１０の幅Ｌは、応力集中部１１以外の部分では同一幅であるが、応力集中部１１では、他のスリット幅よりも幅が広くなっている。このように、応力集中部１１の外周端部１０の幅Ｌ１を、他の端部の幅Ｌよりも幅広にすることでロータの高速回転を可能にする。つまり、ロータの回転により生ずる応力は、ロータの中心になるほど大きくなる。しかし、ロータ内側である応力集中部１１に力が集まっても、応力集中部１１のスリット外周端部１０の幅Ｌ１は広いので、高速回転による応力にも耐える。また、応力集中部１１以外のスリット外周端部１０では、ロータの回転により発生する遠心力は応力集中部よりも小さいので、スリット外周端部の幅Ｌを小さくすることができる。このように、応力集中部以外でのスリット外周端部の幅を小さくすれば、隣接するストリップ間で磁束が漏れることはない。なぜならば、応力集中部以外のスリット外周端部の幅は、最大応力に合わせ、広くしなくてもよい。よって、スリット外周端部の幅を磁気飽和するような大きさにすれば、磁気飽和によりスリット外周端部を介して、ｄ軸磁束がｑ軸方向に流れることはない。
【００３９】
さらに、スリット外周端部のみでストリップを連結することにより、ｄ軸方向に流れる磁束はスムーズに流れ、各ストリップを連結している箇所はスリット外周端部のみになるのでｄ軸方向の磁束の漏れが少なくなる。つまり、Ｌｄ／Ｌｑの値は大きくなる。
【００４０】
実験により、ロータコアにかかる最大応力と、スリット外周端部の幅の関係を、図４，図５を用いて示す。
【００４１】
スリット外周端部の幅が異なる４タイプのロータコアをロータ径φ７６．４mmのロータコアを回転数６００rpmで回転駆動し、最大応力を比較した。なお、最大応力とは、ロータコアが回転した時に発生する遠心力が集中する部分である。
【００４２】
図５に示すように、全てのスリット外周端のスリット幅が同一であると（タイプ１）、最も内側のスリット外周端部に応力が集中しています。タイプ２，タイプ３，タイプ４に見られるように、ロータコア内周部側のスリット幅ｌ２，ｌ３，ｌ４を広げることによって、応力集中は分散する。よって、同一径、同一回転の電動機においてスリット外周端部の幅を変えることにより、応力集中を分散し最大応力を小さくすることができる。ただし、あまりスリット外周端幅を広げていくと、ｑ軸方向の磁束がスリット外周端幅で飽和せず、ｑ軸方向の磁束がｄ軸方向へ流れてしまう。よって、回転数，材質，スリット外周端幅を考慮して応力集中部を最も中心側のスリット外周端部と２番目に中心側のスリット外周端部としてもよいし、応力集中部を最も中心側、２番目に中心側、３番目に中心側のスリット外周端部としてもよいし、応力集中部をさらに多くのスリット外周端部としてもよい。
【００４３】
そして、このようなロータコアを電動機に用いることにより高回転・高トルクにすることが可能であり、電気自動車，コンプレッサ，エアコン等に用いることにより高性能，高出力を可能にする。なお、スリット外周端部の幅はロータコアの半径が３０mm以上の時は０．２mm以上が好適である。また、スリット外周端部の幅はロータコアの半径が２０mm以上の時は０．１mm以上が好適である。なぜならば、スリット外周端部は磁気飽和の側面を考えれば、薄いほうがよいが、応力を考慮するとこのような値がよい。
【００４４】
また、応力集中部のスリット外周部は全ての応力集中部以外のスリットが、応力集中部のスリット外周端部より広い方が好ましいが、応力集中部のスリット外周端部より、応力集中部以外のスリット外周端部が１，２，３くらいの少数の本数だけ広くとも、Ｌｑの磁束が小さければよい。
【００４５】
さらに、コアシート１の各ストリップ２間のスリット３を樹脂を封止してもよい。具体的には、コアシート１のスリット３に樹脂を入れて固めてもよい。このようにすれば、コアシート１にブリッジ部を設けることなくその回転強度をより大きくすることができる。封止剤には、アルミニウム，硬質ゴム等の他の低透磁率材を用いてもよい。
【００４６】
なお、このようなロータコアを用いた電動機は回転子の２次銅損が発生せず高速回転も可能であるので、コンプレッサー，冷蔵庫，エアコン，電気自動車に用いるのが適している。特に、安全性を重視する電気自動車に用いることは適している。
【００４７】
（実施例２）
図６，図７は、コアシート２１の正面図を示す。スリット２３はロータの中心側に向かって列設されており、この複数のスリット２３中で、最も中心側に位置するスリット２３を第１スリット２７とする。この第１スリット２７は、最もロータの中心側に位置し、このスリット幅Ｓは、他のスリット幅よりも広い。
【００４８】
応力集中部となす、最も内周側のスリット外周端部２４ａと２番目の内周側のスリット外周端部２４ｂの幅Ｌ１，Ｌ２は、他のスリット外周端部の幅Ｌよりも短い。さらに、スリット外周端部２４ａの幅Ｌ１は、スリット外周端部２４ｂの幅Ｌ２よりも広い。このように、応力集中部のスリット外周端部の幅を広くすることにより、ロータを高速回転した場合により発生する遠心力による力は、スリット外周端部２４ａの幅Ｌ１、スリット外周端部２４ｂにかかるが、他のスリット外周端部よりも幅を広く取り、回転により耐えれられるようにしている。また、他のスリット外周端部の幅は小さいので、スリット外周端部では磁束が飽和してしまい、スリット外周端部に磁束が流れることはない。
【００４９】
なお、図７では、スリット外周端部２４ａの幅Ｌ１は、スリット外周端部の内側辺ｒ１とスリット外周端部の外側辺ｒ２は、ｒ１＝ｒ２の関係であり、スリット外周端部２４ｂのスリット外周端部の内側辺ｒ３とスリット外周端部の外側辺ｒ４は、ｒ３＝ｒ４である。同様に他のスリット外周端部の内側辺と外側辺の幅は各スリットごとで同じである。つまり、ｒ１＝ｒ２＞ｒ３＝ｒ４＞ｒ５＝ｒ６＝ｒ７…という関係である。しかし、スリット外周端の幅が、スリット外周端内側辺が外側辺より大きい図８に示すようにｒ１＞ｒ２＞ｒ３＞ｒ４＞ｒ５＝ｒ６＝ｒ７…であってもよい。
【００５０】
なお、スリット外周端の幅は隣接するスリット外周端部の幅より広いという関係は、応力集中部のみではなく、ロータ全体のスリットであってもよい。具体的には図９に示すように、Ｌ１≧Ｌ２≧Ｌ３≧Ｌ５≧ … … であってもよいし、ｒ１≧＞ｒ２≧ｒ３ｒ≧４ｒ≧５≧ｒ６≧ … … であってもよい。
また、スリット端部の形状にＲを持たせることによって、スリットの強度を大きくすることができる。
【００５１】
（実施例３）
図１０は、コアシート４１の正面図を示す。スリット４３はロータの中心側に向かって列設されており、この複数のスリット４３中で、最も中心側に位置するスリット４３を第１スリット４７とする。この第１スリット４７は、最もロータの中心側に位置し、このスリット幅は、他のスリット幅よりも広い。
【００５２】
応力集中部となす、最も内周側のスリット外周端部４４ａと２番目の内周側のスリット外周端部４４ｂは、他のスリット外周端部の幅よりも短い。そして、スリット外周端部の幅４４ａは、スリット外周端部４４ｂの幅よりも大きい。さらに、各ストリップ４２を連結するようにブリッジ部４５を各ストリップ間に設けた。このように応力集中部のスリット外周端部の幅を大きくし、ブリッジ部４５を設けることにより、ロータを高速回転した場合により発生する遠心力が生じても、ロータの強度が増しているので、ロータの高速回転に耐えることができる。
【００５３】
具体的には、コアシートが励磁されたときに、このコアシート４１のストリップ４２とブリッジ部４５とで蛇行状の磁路が形成されるように前記ストリップ４２とブリッジ部とを連結する。コアシートの内周側ほど、ストリップ４２とブリッジ部４５との連結点間の距離が長くなるように各ブリッジ部４５を形成する。隣り合うストリップ４２間で、ストリップ４２とブリッジ部４５との連結点が交互となるように各ブリッジ部４５を形成する。これらにより、コアシート４１の回転強度を確保でき、かつ、コアシート４１が励磁されたときに、このコアシート４１に発生するｑ軸方向の磁路を細長くして、ｑ軸方向の磁路に対する抵抗を大きくすることができる。
【００５４】
ここで、１枚のコアシート４１内で前記蛇行状の磁路が形成されるようにすれば平面的にｑ軸方向の磁路を長くしてｑ軸方向の磁路に対する抵抗を大きくすることができるが、場合によっては１枚のコアシート４１内では、磁束が飽和し前記蛇行状の磁路が形成されなくなることがある。図１０に示すようにコアシート４１をロータ軸方向に積層してコアシート４１間でロータ軸方向に前記蛇行状の磁路が形成されるようにすれば、磁束が飽和しにくくなり前記蛇行状の磁路を立体的に形成することができるため、ｑ軸方向の磁路を長くしてｑ軸方向の磁路に対する抵抗を大きくすることができる。
【００５５】
さらに、ブリッジ部４５の幅がストリップ４２の幅よりも小さくなるように、各ブリッジ部４５を形成すれば、ｑ軸方向の磁路を細くすることができる。この場合もｑ軸方向の磁路に対する抵抗が大きくなるため、上記と同様の作用効果を得ることができる。ブリッジ部４５の幅がコアシート４１の内周側ほど太くなるように、各ブリッジ部４５を形成すれば、コアシート４１の回転時の遠心力の分布状態に応じた強度を確保することができる。
【００５６】
ところで、図１１ではコアシート４１が励磁されたときに、このコアシート４１に発生するｄ軸方向の磁路が形成される様子を示したが、コアシート４１のロータ中心から最も内周側のストリップ４２までの間に位置する第１スリット４７にはほとんどｄ軸方向の磁路が形成されていない。一方、図１２のｑ軸方向の磁路はこの第１スリット４７に集まるように形成されている。そこで、第１スリット４７を他のスリット４３の幅よりも大きくなるようにコアシート４１を形成すれば、ほとんどｑ軸方向の磁路だけがこの大きなスリット４３を横切ることとなるため、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗にはほとんど影響せずに、ｑ軸方向の磁路に対する抵抗のみをより大きくすることができ、より大きな効果を得ることができる。
【００５７】
さらに、図１１よりこのコアシート４１に発生するｄ軸方向の磁路は、ｑ軸方向の外周部には中心側に比べてわずかしか形成されていない。そこで、図１３に示すように、ｑ軸方向の外周部４９を削除すれば、ほとんどｑ軸方向の磁路だけがこの削除された部分を横切るため、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗にはほとんど影響せずに、ｑ軸方向の磁路に対する抵抗のみをより大きくすることができ、より大きな効果を得ることができる。
【００５８】
ただし、図１４に示すように、このコアシートに発生する磁路のｑ軸方向の外周縁のみを連結する連結環５０を設ければ、上記のわずかながら形成されるｄ軸方向の磁路を確保できるため、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗を若干小さくすることができる。ここでの連結環５０は従来例のスリット外周端部と異なり、強度メンバーではないので、コアシートの半径方向の幅は加工上の極限まで薄いものとすることが望ましい。
【００５９】
さらに、コアシート４１の回転時の遠心力に対する強度確保の点からは、このコアシート４１に発生する磁路のｑ軸方向に列設された各ストリップ４２を直線的に連結するブリッジ部を設けるのが望ましい。
【００６０】
またブリッジ部４５を、コアシート４１の内側が太く、外周側が細くなるように形成すれば、先端部のマスが小さくなり、アンバランス強度上も有利である。ブリッジ部４５の幅は、コアシート４１の少なくとも中心側ではストリップ４２の幅よりも太くなるように形成すれば、実用上十分な強度を確保できる。ブリッジ部を複数本設けるときは、アンバランス強度上、左右対称に設けるのが望ましい。これらにより、コアシート４１の回転強度をより大きくすることができるため、より高速回転にも耐えられるモータを実現できる。
【００６１】
図１０に示したコアシート４１はこれらの工夫をすべて適用した例であるが、その一部を適用してもよいのは勿論である。そのような具体例を図１５（ａ）〜（ｆ）に示した。
【００６２】
（実施例４）
図１６は実施例４のロータの正面断面図を示す。このロータコアシート７１は中心側に凸となるように湾曲する略円弧状のストリップ７２を半径方向に列設し内側のスリット外周端部が、他のスリット外周端部より幅の広い高透磁率材製のコアシート７１をロータ軸方向に積層してなるリラクタンスモータのロータコア構造である。このコアシートの中心側の複数枚のストリップ７２は、ステータの歯の位置に応じた幅と位置とを有してなることを特徴とするものである。
【００６３】
上記構成によれば、コアシートの中心側の複数枚のストリップ７２が、ステータの歯の位置に応じた幅と位置とを有していることにより、コアシート７１が励磁されたときに、このコアシート７１に発生するｑ軸方向の磁路は中心側の複数枚のストリップ７２間に形成された大きな間隙を横切ることになるためｑ軸方向の磁路に対する抵抗が大きくなるが、ｄ軸方向の磁路はコアシート７１の中心側の複数枚のストリップ７２にて十分に確保できるためｄ軸方向の磁路に対する抵抗はほとんど変わらない。したがって、ｄ，ｑ軸インダクタンスの比Ｌｄ／Ｌｑを大きくとることができるので、十分なリラクタンストルクを得て、モータ性能の向上を図ることができる。
【００６４】
具体的には、コアシートが、応力集中部の歯を他のスリット外周端部の幅より広くすると共に、相互に隣接するストリップ間を連結するブリッジ部を設ければ、ｑ軸方向の磁路を長くすることができるため、ｑ軸方向の磁路に対する抵抗がより大きくなる。
【００６５】
この場合、コアシートの各ストリップ間の間隙を樹脂で封止すれば、コアシートの回転強度をより大きくすることができる。
【００６６】
（実施例５）
図１７，１８に実施例５のロータの正面図を示す。透磁率材製のコアシートをロータ軸方向に積層してなるリラクタンスモータのロータコア構造において、ｑ軸方向と同一方向の外周部を備えた応力集中部のスリット外周部の幅を他のスリット外周端部の幅より広くしたコアシートＡ８１と、ｑ軸方向と同一方向の外周部を切り欠いたコアシートＢ８２からなり、前記コアシートＡの間に、コアシートＢを挟み込むことを特徴とするものである。
【００６７】
上記構成によれば、コアシートが励磁されたときに、このコアシートＡ８１に発生する磁路のｑ軸方向と同一方向の外周部を切り欠いたコアシートＢ８２を、コアシート間に挟み込むことにより、このコアシートに発生するｑ軸方向の磁路はこの切り欠いた部分を横切るためｑ軸方向の磁路に対する抵抗が大きくなるが、ｄ軸方向の磁路はコアシートＢ８２内にも確保されるため、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗はほとんど変わらない。したがって、ｄ，ｑ軸インダクタンスの比ＬｄＬｑを大きくすることができるので、リラクタンストルクを大きくとることができる。このように十分なリラクタンストルクを得て、モータ性能の向上を図ることができる。
【００６８】
具体的には、コアシートＡ８１とコアシートＢ８２とを交互に配置しているが、あるいは、複数枚のコアシートＡごとにコアシートＢ８２を挟み込んでもよい。
【００６９】
図１９（ａ），（ｂ）に示すように、コアシート８２を、コアシート８１間に挟み込んでいることを特徴とするコアシートの形状は、図１４に示すように、コアシート８１が励磁されたときに、このコアシート８１に発生する磁路のｑ軸方向と同一方向の外周部８３を切り欠いたものを用いる。コアシート８２の配置は図１９（ａ）に示すように、コアシート８１とコアシート８２とを交互に配置したり、あるいは図１９（ｂ）に示すように、コアシートＡ８１のグループごとにコアシート８１を挟み込んだりすればよい。
【００７０】
このように、コアシートＢ８２をコアシートＡ８１間に挟み込むことにより、コアシートＡ８１が励磁されたときにこのコアシートＡ８１に発生するｑ軸方向の磁路は外周部の切り欠いた部分を横切るため、ｑ軸方向の磁路に対する抵抗が大きくなるが、ｄ軸方向の磁路はコアシートＢ８２内にも確保されるため、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗はほとんど変わらない。したがって、ｄ，ｑ軸インダクタンスの比Ｌｄ／Ｌｑを大きくすることができるので、リラクタンストルクを大きくとることができる。
【００７１】
（実施例６）
半径方向に列設したスリットを備え、最も内側のスリット外周端部の幅が、他のスリット外周端部の幅より広い複数枚のコアシートを積層する際に、各コアシートの取り付け位置をロータ軸方向でずらしてスキューをかければ、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗がロータ周方向において均一化されるため、ステータからロータに入ったり、ロータからステータに出るｄ軸方向の磁束が均一化され、磁束の不均一に起因するトルクリップルを低減して、モータ性能をさらに向上させることができる。
【００７２】
この場合、前記スキューを階段状としたり、あるいは、前記スキューが、ステータの歯のピッチ以下のスキュー量よりなるものとしてもよい。
【００７３】
複数枚のコアシートを積層する際に、図２０（ａ）に示すように、各コアシート９１の取り付け位置をロータ軸方向でずらしてスキュー９７をかければ、ｄ軸方向の磁路に対する抵抗がロータ周方向において均一化されるため、ステータからロータコア９６に入ったり、ロータコア９６からステータに出るｄ軸方向の磁束が均一化され、磁束の不均一に起因するトルクリップルを低減して、モータ性能をさらに向上させることができる。
【００７４】
この場合、図２０（ｂ）に示すように、前記スキュー９７を階段状としたり、あるいは、図２０（ｃ）に示すように、ロータ軸９４方向の途中で折れ曲がったようなＶ字状としてもよい。本発明者らの経験によれば、前記スキュー４７は、ステータの歯９２のピッチ以下のスキュー量よりなるものとするのが望ましい。
【００７５】
このようにロータコア４６側に適当なスキュー９７をかけてモータ性能をさらに向上させることができる。ステータ側にスキューをかけても、上記と同様にトルクリップルを低減して、モータ性能をさらに向上させることができることは周知の通りである。
【００７６】
【発明の効果】
本願請求項１，２，３，２８，２９，３０，３１，３２記載の発明は、Ｌｄ／Ｌｑのインダクタンス比を高く保ちながら、高速回転を駆動することができる。よって、高効率・高出力の電動機を提供することができる。
【００７８】
さらに、請求項４，５記載の発明はｄ軸方向の磁束の漏れがすくなくなり、Ｌｄ／Ｌｑの比を高く保つことができるので、さらに高効率の電動機を提供することができる。
【００８０】
さらに、請求項６，７記載の発明は、ブリッジ部を設けることによりさらに高速回転をすることができる。
【００８１】
さらに、請求項８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６記載の発明は、ｑ軸方向の磁路抵抗をさらに大きくすることが可能であり、さらに高速回転・高効率の電動機を提供することができる。
【００８２】
さらに、請求項１７記載の発明はロータの強度を増すことができる。さらに、請求項１８，１９，２０記載の発明は異なったコアシートを用いることによりさらに、高効率・高出力の電動機を提供することができる。
【００８３】
さらに、請求項２１，２２，２３記載の発明は、コギングトルクを低減することができる。
【００８４】
さらに、請求項２４，２５，２６記載の発明は、ロータ径とスリット外周端部の幅が好適なので、高効率で回転することができる。
【００８５】
さらに、請求項２７記載の発明はｑ軸方向の磁束をさらに小さくし、高効率の電動機を提供することができる。
【００８６】
さらに、請求項３３記載の発明は、安全性の高い高速走行が可能な電気自動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明は実施例１のリラクタンスモータの全体構成を示す斜視図
【図２】同コアシートの平面図
【図３】同コアシートの部分拡大図
【図４】同評価例を説明する図
【図５】同評価の結果を説明する図
【図６】同実施例２のコアシートの平面図
【図７】同コアシートの部分拡大図
【図８】同コアシートの平面図
【図９】同コアシートの平面図
【図１０】同実施例３のコアシートの平面図
【図１１】同コアシートのｄ軸方向の磁路を示す説明図
【図１２】同コアシートのｑ軸方向の磁路を示す説明図
【図１３】同要部拡大図
【図１４】同要部拡大図
【図１５】同要部拡大図
【図１６】同実施例４のコアシートの平面図
【図１７】同実施例５のコアシートＡの平面図
【図１８】同コアシートＢの平面図
【図１９】同ロータコアの断面図
【図２０】同実施例６のロータコアの断面図
【図２１】従来のロータコアを示す図
【符号の説明】
１コアシート
２ストリップ
３スリット
５積層体
６ロータコア
１０スリット外周端部
１１応力集中部

Claims

中心側に凸となる複数のスリットを半径方向に列設して中心側に凸となる複数のストリップを半径方向に列設したコアシートをロータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、コアシートの半径方向内側に位置する複数のスリットのスリット外周端部の幅を、それより半径方向外側のスリットのスリット外周端部の幅より広くするとともに、前記半径方向内側の複数のスリットにおけるスリット外周端部の幅を、半径方向外側のスリットから内側のスリットに向けて順次広くしたことを特徴とするロータコア。
コアシートの最も半径方向内側のスリットと２番目に内側のスリットのスリット外周端部の幅を、他のスリットのスリット外周端部の幅より広くした請求項１記載のロータコア。
コアシートの最も半径方向内側のスリットと２番目に内側のスリットと３番目に内側のスリットのスリット外周端部の幅を、他のスリットのスリット外周端部の幅より広くした請求項１記載のロータコア。
スリット外周端部のみにより各ストリップを連結した請求項１記載のロータコア。
スリット外周端部の幅を広くしたスリットにより形成されたストリップは、スリット外周端部のみにより接続した請求項１記載のロータコア。
隣接するストリップ間にブリッジ部を設けた請求項１記載のロータコア。
ブリッジ部をスリットの中心に設けた請求項６記載のロータコア。
コアシートが励磁されたときに、このコアシートのストリップとブリッジ部とで蛇行状の磁路が形成されるように前記ストリップとブリッジ部とを連結した請求項６記載のロータコア。
コアシートの半径方向内側ほど、ストリップとブリッジ部との連結点間の距離が長くなるように各ブリッジ部を形成した請求項６記載のロータコア。
隣り合うストリップ間で、ストリップとブリッジ部との連結点が交互となるように各ブリッジ部を形成した請求項６記載のロータコア。
ロータ軸方向に積層されたときに、このコアシート内で蛇行状の磁路が形成される請求項６記載のロータコア。
ブリッジ部の幅がストリップの幅よりも小さくなるように、各ブリッジ部を形成した請求項６記載のロータコア。
ブリッジ部の幅がコアシートの半径方向内側ほど太くなるように、各ブリッジ部を形成した請求項６記載のロータコア。
最も半径方向内側のスリットの幅が他のスリットの幅よりも広い請求項６記載のロータコア。
各ブリッジが直線状に並ぶように各スリットを連結した請求項６記載のロータコア。
コアシートの半径方向内側に位置する複数のスリットのみにスリット外周端部を設け、その他のスリットのスリット端部は開放端とした請求項１記載のロータコア。
スリットの中に樹脂をつめた請求項１記載のロータコア。
ロータコアは、ｑ軸方向と同一方向の外周部を備えたコアシートＡと、ｑ軸方向と同一方向の外周部を切り欠いたコアシートＢからなり、前記コアシートＡの間に、コアシートＢを挟み込んだことを特徴とする請求項１記載のロータコア。
コアシートＡと、コアシートＢとを交互に配置した請求項１８記載のロータコア。
複数枚のコアシートＡの間にコアシートＢを挟み込んだ請求項１８記載のロータコア。
複数枚のコアシートを積層する際に、各コアシートの取付位置をロータ軸方向でずらしてスキューをかけた請求項１記載のロータコア。
スキューが階段状である請求項２１記載のロータコア。
スキューが、ステータの歯ピッチ以下のスキュー量よりなるものである請求項２１記載のロータコア。
ロータコアの半径が３０mm以上の時、スリット外周端部の幅は０. ２mm以上である請求項１記載のロータコア。
コアシートの半径方向内側のスリットのスリット外周端部の幅は、他のスリット外周端部の幅の１．５倍以上である請求項１記載のロータコア。
ロータコアの半径が２０mm以上の時、スリット外周端部の幅は０．１mm以上である請求項１記載のロータコア。
最も半径方向内側のスリットのスリット幅が他のスリット幅よりも広い請求項１記載のロータコア。
中心側に凸となるストリップを半径方向に列設したコアシートをロータ軸方向に積層してなるロータコアにおいて、コアシートのスリット外周端部の幅は、隣り合うロータの外側のスリット外周端部より、隣り合うロータ内側の外周端部の幅の方が広いロータコア。
請求項１〜請求項２８の何れかに記載のロータコアを用いて構成した電動機。
請求項２９記載の電動機を用いたコンプレッサ。
請求項２９記載の電動機を用いたエアコン。
請求項２９記載の電動機を用いた冷蔵庫。
請求項２９記載の電動機を車輪の駆動部に用いた電気自動車。