JP6588353B2 - 同期リラクタンスモータ - Google Patents

Description

実施例は同期リラクタンスモータに関する。

同期リラクタンスモータは複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を備えたものであり、回転子鉄心には円周方向に並ぶ複数のスリットが設けられている。これら複数のスリットのそれぞれは軸方向から見た場合に長手方向の中央部から両端部のそれぞれに向けて回転子鉄心の外周面に接近する湾曲形状をなすものであり、複数のスリット内のそれぞれには金属製の導体が設けられている。これら複数の導体は同期リラクタンスモータを自己始動させるためのものであり、回転子鉄心の軸方向の両端面の短絡環に接続されている。

特開平０９−２６１９３０号公報 特開２００２−９５２２７号公報 特開２００３−９４８４号公報

上記従来の同期リラクタンスモータの場合には複数のスリット内のそれぞれに液化金属を加圧注入することに応じて複数のスリット内の全域を金属製の導体で埋めていたので、回転子鉄心が重くなることに応じて慣性モーメントが大きくなる傾向にあった。従って、回転子鉄心の外周部のうちスリットの端部に隣接するブリッジ部に大きな外力が作用するので、回転子鉄心がブリッジ部から破損する虞があった。

実施例の同期リラクタンスモータは、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心に設けられたものであって軸方向から見た場合に長手方向の中央部から両端部のそれぞれに向けて前記回転子鉄心の外周面に接近する湾曲形状をなすと共に円周方向に並ぶ複数のスリットと、前記複数のスリット内のそれぞれの両端部に設けられたものであって前記スリット内の端部を埋める絶縁性の樹脂部と、前記回転子鉄心の軸方向の両端面のそれぞれに設けられた短絡環と、前記複数のスリット内のそれぞれに前記両樹脂部間に位置して設けられたものであって前記両短絡環に接続された導体棒を備えたものであり、前記複数の導体棒のそれぞれは絶縁性および接着性を有する樹脂を介して前記スリットの内面に固定されている。

実施例の同期リラクタンスモータは、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心に円周方向に並べて設けられたものであって「軸方向から見た場合に長手方向の中央部から両端部のそれぞれに向けて前記回転子鉄心の外周面に接近する湾曲形状をなすスリット」として径方向に並ぶ２以上を有すると共に当該２以上のスリットの長手方向の寸法が内側のスリットから外側のスリットに向けて順に短く設定された複数のスリット群と、前記回転子鉄心の軸方向の両端面のそれぞれに設けられた短絡環と、前記各スリット群の２以上のスリットうち最も外側の１つである外スリット内に設けられたものであって前記両短絡環に接続された外導体棒と、前記各スリット群の外スリット内に設けられたものであって前記外スリット内のうち前記外導体棒を除く残余部を埋める絶縁性および接着性の外樹脂部と、前記各スリット群の２以上のスリットうち前記外スリット以外のスリットである内スリット内の両端部のそれぞれに設けられたものであって当該内スリット内の端部を埋める絶縁性の内樹脂部と、前記各スリット群の１以上の内スリット内に前記両内樹脂部間に位置して設けられたものであって前記両短絡環に接続された内導体棒を備えたものであり、前記各外導体棒は前記外スリットの内面に前記外樹脂部を介して固定され、前記各内導体棒は絶縁性および接着性を有する樹脂を介して前記内スリットの内面に固定されている。

実施例１を示す図（モータフレームの内部構成を示す図） 固定子鉄心および回転子鉄心を軸方向から示す図 回転子鉄心の外観を示す図 回転子鉄心を軸方向から示す図 補助ブリッジ部の成形方法を説明するための図 内導体棒の固定方法を説明するための図 外導体棒の固定方法を説明するための図 実施例２を示す図（回転子鉄心を軸方向から示す図） 実施例３を示す図（回転子鉄心を軸方向から示す図）

図１のモータフレーム１は両端面が開口する円筒状をなすものであり、モータフレーム１の両端面のそれぞれにはブラケット２が固定されている。これら両ブラケット２のそれぞれはモータフレーム１の端面を塞ぐものであり、両ブラケット２のそれぞれには軸受３が装着されている。

モータフレーム１内には、図１に示すように、固定子鉄心４が収納されている。この固定子鉄心４は複数の電磁鋼板を軸方向に積層することから構成されたものであり、円筒状をなしている。この固定子鉄心４は、図２に示すように、４８のスロット５を有するものであり、固定子鉄心４には三相４極の固定子巻線６が装着されている。

モータフレーム１内には、図１に示すように、回転子鉄心７が収納されている。この回転子鉄心７は固定子鉄心４内に配置されたものであり、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することから構成されている。これら複数の電磁鋼板は順送プレス加工装置が帯状の電磁鋼板から打抜いたものであり、溶接されることに応じて積層状態に保持されている。

回転子鉄心７には、図３に示すように、回転軸８が固定されている。この回転軸８の一端部は一方の軸受３に回転可能に支持され、回転軸８の他端部は他方の軸受３に回転可能に支持されており、回転子鉄心７は固定子鉄心４内に回転可能に収納されている。

回転子鉄心７には、図４に示すように、４つのスリット群１０が形成されている。これら４つのスリット群１０は円周方向に９０°の等ピッチで配列されたものであり、３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つのスリットから構成されている。これら各スリット群１０の３つの内スリット１１および１つの外スリット１２は径方向に配列されたものであり、外スリット１２はスリット群１０の４つのスリットのうち最も外側の１つを称し、各スリット群１０の３つの内スリット１１はスリット群１０の４つのスリットのうち外スリット１２以外のスリットを称する。

各スリット群１０の３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つのそれぞれは回転子鉄心７を軸方向に貫通するものであり、図４に示すように、軸方向から見た場合に長手方向の中央から両端のそれぞれに向けて回転子鉄心７の外周面に接近する湾曲形状をなしている。これら各スリット群１０の３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つのそれぞれは長手方向の中央が回転子鉄心７の軸心ＣＰに最も接近するものであり、長手方向の両端のそれぞれが回転子鉄心７の外周面に最も接近している。

各スリット群１０の３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つは、図４に示すように、径方向に等ピッチで配列されたものであり、回転子鉄心７の軸心ＣＰから外周面に向かう順序で長さ寸法が短く設定されている。これら各スリット群１０の３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つのそれぞれは幅寸法Ｗが一定に設定されたものであり、幅寸法Ｗは３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つ間で同一に設定されている。

各スリット群１０の３つの内スリット１１および１つの外スリット１２の４つは、図４に示すように、回転子鉄心７に複数の磁路（矢印参照）を形成するものであり、電気的なＱ軸方向の磁束を容易に透過させ、電気的なＤ軸方向の磁束を透過困難とする。この回転子鉄心７には複数のブリッジ部１３が形成されている。これら複数のブリッジ部１３のそれぞれは回転子鉄心７の外周部の機械的な強度を確保するものであり、回転子鉄心７の外周部のうち内スリット１１の両端部のそれぞれに隣接する部分および外スリット１２の両端部のそれぞれに隣接する部分を称する。

各スリット群１０の３つの内スリット１１内のそれぞれには、図４に示すように、両端部に位置して補助ブリッジ部１４が形成されている。これら計２４の補助ブリッジ部１４のそれぞれは合成樹脂を材料とするものであり、外周側に隣接するブリッジ部１３の機械的な強度を高めている。下記［１］〜［３］は補助ブリッジ部１４の成形方法である。
［１］内スリット１１内の両端部のそれぞれにセパレータ１５を挿入し（図５参照）、内スリット１１内の両端部のそれぞれに空間状の樹脂充填部１６を区画形成する。
［２］各樹脂充填部１６内に絶縁性および難燃性の合成樹脂を充填する。この合成樹脂は金属に対して接着性を有するものであり、各樹脂充填部１６内の合成樹脂が硬化することに応じて補助ブリッジ部１４となる。この補助ブリッジ部１４は樹脂部および内樹脂部に相当する。
［３］内スリット１１内の両端部のそれぞれからセパレータ１５を取外す。

各スリット群１０の３つの内スリット１１内のそれぞれには、図３に示すように、長手方向の中央部に位置して直状の内導体棒１７が挿入されている。これら複数の内導体棒１７のそれぞれの軸方向の長さ寸法は回転子鉄心７に比べて長く設定されており、複数の内導体棒１７のそれぞれの厚さ寸法Ｔ（図４参照）は内スリット１１の幅寸法Ｗに比べて薄く設定されている。これら複数の内導体棒１７のそれぞれの一端部は回転子鉄心７の一端面から突出しており、複数の内導体棒１７のそれぞれの他端部は回転子鉄心７の他端面から突出している。これら複数の内導体棒１７のそれぞれは金属を材料とするものであり、導体棒に相当する。

各スリット群１０の３つの内スリット１１内のそれぞれには、図４に示すように、合成樹脂製の接合部１８が形成されている。これら複数の接合部１８のそれぞれは樹脂に相当するものであり、内導体棒１７の表面を軸方向の両端部を除いて覆っている（図３参照）。これら複数の接合部１８のそれぞれは内導体棒１７を内スリット１１内に固定するものであり、複数の内導体棒１７のそれぞれの内周側の一面および外周側の一面は接合部１８を介して内スリット１１の内面に接合されている。下記［１１］〜［１４］は接合部１８の成形方法である。
［１１］内スリット１１内に内導体棒１７を挿入する。この内導体棒１７は内導体棒１７の内周側の一面および内スリット１１の内面間に楔１９を介在し（図６参照）、内導体棒１７の外周側の一面および内スリット１１の内面間に楔１９を介在することに応じて内スリット１１内に固定されるものである。
［１２］内スリット１１内に２つのセパレータ２０を挿入する（図６参照）。これら両セパレータ２０は内導体棒１７を挟んで相互に対向するものであり、内スリット１１内に空間状の樹脂充填部２１を区画形成する（図６参照）。
［１３］樹脂充填部２１内に絶縁性および難燃性の合成樹脂を充填する。この合成樹脂は金属に対して接着性を有するものであり、樹脂充填部２１内の合成樹脂が硬化することに応じて接合部１８となる。
［１４］内スリット１１内から両楔１９および両セパレータ２０を取外す。

各スリット群１０の外スリット１２内には、図３に示すように、長手方向の中央部に位置して直状の外導体棒２２が挿入されている。これら複数の外導体棒２２の軸方向の長さ寸法は回転子鉄心７に比べて長く設定されており、複数の外導体棒２２のそれぞれの一端部は回転子鉄心７の一端面から突出し、複数の外導体棒２２のそれぞれの他端部は回転子鉄心７の他端面から突出している。これら複数の外導体棒２２のそれぞれは金属を材料とするものであり、図４に示すように、複数の外導体棒２２のそれぞれの径方向の厚さ寸法Ｔは外スリット１２の幅寸法Ｗに比べて薄く設定されている。

各スリット群１０の外スリット１２内には、図４に示すように、合成樹脂製の充填部２３が形成されている。これら複数の充填部２３のそれぞれは外スリット１２内のうち外導体棒２２を除いた残余部分の全域を埋めるものであり、複数の外導体棒２２のそれぞれの内周側の一面および外周側の一面は充填部２３を介して外スリット１２の内面に固定されている。これら複数の充填部２３のそれぞれは外樹脂部に相当するものであり、外スリット１２の外周側に隣接する両ブリッジ部１３の機械的な強度を高めている。下記［２１］〜［２４］は充填部２３の成形方法である。
［２１］外スリット１２内に外導体棒２２を挿入し、外導体棒２２を２つの楔２４によって外スリット１２内に固定する（図７参照）。
［２２］外スリット１２内に絶縁性および難燃性の合成樹脂を充填する。この合成樹脂は金属に対して接着性を有するものであり、外スリット１２内の合成樹脂が硬化することに応じて充填部２３となる。
［２３］外スリット１２内から両楔２４を取外す。

回転子鉄心７には、図１に示すように、軸方向の両端面のそれぞれに位置してエンドリング２５が固定されている。これら両エンドリング２５のそれぞれは回転子鉄心７の軸方向の端面を覆う円環状をなすものであり、複数の内導体棒１７の一端部および複数の外導体棒２２の一端部のそれぞれは一方のエンドリング２５内に挿入されており、一方のエンドリング２５を介して相互に接続されている。これら複数の内導体棒１７の他端部および複数の外導体棒２２の他端部のそれぞれは他方のエンドリング２５内に挿入されており、他方のエンドリング２５を介して相互に接続されている。これら両エンドリング２５のそれぞれは短絡環に相当する。

上記実施例１によれば次の効果を奏する。
複数の内スリット１１内のそれぞれに内導体棒１７を挿入、複数の内導体棒１７のそれぞれの一端部を一方のエンドリング２５に接続すると共に複数の内導体棒１７のそれぞれの他端部を他方のエンドリング２５に接続したので、複数のスリット内の全域を金属製の導体で埋めていた従来に比べて軽量な構成で回転子鉄心７の自己始動が可能となる。従って、回転子鉄心７の回転時にブリッジ部１３に作用する外力が小さくなるので、回転子鉄心７がブリッジ部１３から破損することが防止される。

複数の内スリット１１内のそれぞれの両端部に補助ブリッジ部１４を設けた。このため、複数の内スリット１１内の全域を樹脂で埋める場合に比べて軽い重量で回転子鉄心７のブリッジ部１３が補強されるので、回転子鉄心７がブリッジ部１３から破損することを幅狭なブリッジ部１３で防止できる。従って、ブリッジ部１３を経由して漏れるＱ軸方向の磁束が減るので、高いトルクを得ることができる。

複数の内導体棒１７のそれぞれを内スリット１１の内面に絶縁性の接合部１８を介して固定したので、複数の内導体棒１７のそれぞれが内スリット１１の内面から電気的に遮断される。従って、Ｑ軸方向の磁束が内導体棒１７を経由して漏れることがなくなるので、内スリット１１内に内導体棒１７を挿入した影響でトルクが低下することが防止される。

複数の外スリット１２内のそれぞれのうち外導体棒２２を除く残余部分を絶縁性の充填部２３によって埋めた。従って、補助ブリッジ部１４を成形する細かな作業を短尺な外スリット１２に対して行うことなく外スリット１２の両端部のブリッジ部１３が補強されるので、製造作業性が悪化することが防止される。

各スリット群１０の３つの内スリット１１内のそれぞれには、図８に示すように、２つの内導体棒１７が挿入されている。これら各内スリット１１内の両内導体棒１７のそれぞれは接合部１８を介して内スリット１１の内面に接合されたものであり、接合部１８を介して隣接する内導体棒１７に接合されている。これら各内スリット１１内の両内導体棒１７のそれぞれは一端部が一方のエンドリング２５内に挿入されることで接続されたものであり、他端部が他方のエンドリング２５内に挿入されることで接続されている。

各スリット群１０の外スリット１２内には、図８に示すように、２つの外導体棒２２が挿入されている。これら各外スリット１２内の両外導体棒２２のそれぞれは充填部２３を介して外スリット１２の内面に接合されたものであり、充填部２３を介して隣接する外導体棒２２に接合されている。これら各外スリット１２内の両外導体棒２２のそれぞれは一端部が一方のエンドリング２５内に挿入されることで接続されたものであり、他端部が他方のエンドリング２５内に挿入されることで接続されている。

各スリット群１０の３つの内スリット１１のうち内周側から１番目の１つには、図９に示すように、内導体棒１７が挿入されておらず、内周側から２番目の１つには３つの内導体棒１７が挿入され、内周側から３番目の１つには２つの内導体棒１７が挿入されている。これら各内導体棒１７は接合部１８を介して内スリット１１の内面に接合されたものであり、接合部１８を介して隣接する内導体棒１７に接合されている。これら各内導体棒１７の一端部は一方のエンドリング２５内に挿入されることで接続されており、他端部は他方のエンドリング２５内に挿入されることで接続されている。

上記実施例１〜３においては、各スリット群１０の３つの内スリット１１のうち内周側から１番目および２番目の２つに内導体棒１７を挿入せず、各スリット群１０の外スリット１２内に外導体棒２２を挿入すると共に３つの内スリット１１のうち内周側から３番目の１つに内導体棒１７を挿入しても良い。即ち、スリット群１０が径方向にＮ（Ｎは偶数）層のスリットからなる場合には外周側から１層目〜（Ｎ／２）層目までのスリット内のみに導体棒を挿入することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、各スリット群１０を径方向に並ぶＭ（Ｍは奇数）層のスリットから構成しても良い。この場合には外周側から１層目〜（Ｍ−１）／２層目までのスリット内のみに導体棒を挿入することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、各スリット群１０を２つの内スリット１１および１つの外スリット１２から構成しても良く、要は計３つ以上のスリットから構成することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、各スリット群１０の外スリット１２内の両端部のそれぞれに補助ブリッジ部１４を形成しても良い。この場合には外導体棒２２を外スリット１２の内面に接合部１８を介して接合することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、帯状の電磁鋼板から打抜かれた複数の電磁鋼板をピンまたは通しボルトによって積層状態に固定することから回転子鉄心７を構成しても良い。
上記実施例１〜３においては、内スリット１１の樹脂充填部１６内に合成樹脂を充填することに応じて補助ブリッジ部１４を成形した後にセパレータ１５をそのまま残しても良い。この場合にはセパレータ１５として絶縁性のものを使用することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、内スリット１１の樹脂充填部２１内に合成樹脂を充填することに応じて接合部１８を成形した後に両楔１９および両セパレータ２０をそのまま残しても良い。この場合には両楔１９および両セパレータ２０として絶縁性のものを使用することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、外スリット１２内に合成樹脂を充填することに応じて充填部２３を成形した後に両楔２４をそのまま残しても良い。この場合には両楔２４として絶縁性のものを使用することが好ましい。

上記実施例１〜３においては、各スリット群１０の外スリット１２内に充填部２３に換えて２つの補助ブリッジ部１４を形成しても良い。即ち、各スリット群１０の外スリット１２内の両端部のそれぞれを絶縁性の樹脂部によって部分的に埋めても良い。

以上、本発明の実施例を説明したが、この実施例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。これら新規な実施例は、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。これら実施例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。

７は回転子鉄心、１０はスリット群、１１は内スリット（スリット）、１２は外スリット（スリット）、１４は補助ブリッジ部（樹脂部，内樹脂部）、１７は内導体棒（導体棒）、１８は接合部（樹脂）、２２は外導体棒、２３は充填部（外樹脂部）、２５はエンドリング（短絡環）である。

Claims (5)

1. 複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心に設けられたものであって、軸方向から見た場合に長手方向の中央部から両端部のそれぞれに向けて前記回転子鉄心の外周面に接近する湾曲形状をなすと共に円周方向に並ぶ複数のスリットと、
   前記複数のスリット内のそれぞれの両端部に設けられたものであって、前記スリット内の端部を埋める絶縁性の樹脂部と、
   前記回転子鉄心の軸方向の両端面のそれぞれに設けられた短絡環と、
   前記複数のスリット内のそれぞれに前記両樹脂部間に位置して設けられたものであって、前記両短絡環に接続された導体棒を備え、
   前記複数の導体棒のそれぞれは、絶縁性および接着性を有する樹脂を介して前記スリットの内面に固定されていることを特徴とする同期リラクタンスモータ。
2. 前記スリットとして、複数の前記導体棒が設けられたものを備えていることを特徴とする請求項１に記載の同期リラクタンスモータ。
3. 複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心に円周方向に並べて設けられたものであって、次の［１］スリットとして径方向に並ぶ２以上を有すると共に当該２以上のスリットの長手方向の寸法が内側のスリットから外側のスリットに向けて順に短く設定された複数のスリット群と、
   ［１］軸方向から見た場合に長手方向の中央部から両端部のそれぞれに向けて前記回転子鉄心の外周面に接近する湾曲形状をなすスリット
   前記回転子鉄心の軸方向の両端面のそれぞれに設けられた短絡環と、
   前記各スリット群の２以上のスリットうち最も外側の１つである外スリット内に設けられたものであって、前記両短絡環に接続された外導体棒と、
   前記各スリット群の外スリット内に設けられたものであって、前記外スリット内のうち前記外導体棒を除く残余部を埋める絶縁性および接着性の外樹脂部と、
   前記各スリット群の２以上のスリットうち前記外スリット以外のスリットである内スリット内の両端部のそれぞれに設けられたものであって、当該内スリット内の端部を埋める絶縁性の内樹脂部と、
   前記各スリット群の１以上の内スリット内に前記両内樹脂部間に位置して設けられたものであって、前記両短絡環に接続された内導体棒を備え、
   前記各外導体棒は、前記外スリットの内面に前記外樹脂部を介して固定され、
   前記各内導体棒は、絶縁性および接着性を有する樹脂を介して前記内スリットの内面に固定されていることを特徴とする同期リラクタンスモータ。
4. 前記外スリットとして、複数の前記外導体棒が設けられたものを備えていることを特徴とする請求項３に記載の同期リラクタンスモータ。
5. 前記内スリットとして、複数の前記内導体棒が設けられたものを備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の同期リラクタンスモータ。

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