JP7527221B2 - アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法 - Google Patents
アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本願は、アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータに関するものである。
リラクタンストルクのみにより回転力を得るリラクタンスモータには、集中巻の巻線を施した固定子を有するスイッチトリラクタンスモータ、或いは、分布巻の巻線を施した固定子を有するシンクロナスリラクタンスモータがある。これらのモータは、回転子の磁極部（主磁束軸方向：ｄ軸）と極間部（直交軸方向：ｑ軸）にリラクタンス（磁気抵抗）の比（突極比）を設けることによってリラクタンストルクを発生させて回転するため、突極比が高いほど高性能なモータを作ることができる。
シンクロナスリラクタンスモータの回転子は、磁路に沿って薄板の電磁鋼板を配置するアキシャルラミネート型と、プレスによりフラックスバリアスリットの溝を設けた電磁鋼板の薄板を軸方向に積層して製造するマルチフラックスバリア型に大別できる。
磁路に沿って電磁鋼板を配置するアキシャルラミネート型の方が高性能化が容易だが、既存のモータと製造方法が大きく異なる。マルチフラックスバリア型は従来の誘導モータ、ＩＰＭモータ等と同様に、プレスで打ち抜いた電磁鋼板を軸方向に積み重ねる方法で製造できるため、アキシャルラミネート型はマルチフラックスバリア型に比べて製造が難しい。
円筒状に巻いた電磁鋼板を並べてインサート鋳造し、必要な個所を切り取り加工して製造する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
リラクタンスモータのアキシャルラミネート形回転子の製造方法において、特許文献１では、電磁鋼板を巻いて円筒状にした電磁鋼板を複数並べてから鋳造し、必要な部分を切り出して回転子を製造する。材料の無駄が多く鋳造型費が高いという課題があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、材料の無駄を省き鋳造型費を抑制できるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータを得ることを目的とする。
本願に開示されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法は、
磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記鋳造工程において、
前記巻鉄心切断工程で切断された前記巻鉄心の切断面を含む前記巻鉄心の端部が、鋳造後に前記非磁性体の表面から外側に突出するように鋳造するものである。
また、本願に開示されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法は、
磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記巻鉄心製造工程において、
前記巻鉄心は、前記巻型枠の周方向に分割された複数の脱着可能な内側面形成治具の周囲に巻き取られ、
前記巻鉄心製造工程の後に、
前記巻鉄心片は、個々の前記内側面形成治具と対を成す、外側面把持治具とによって保持され、
前記巻鉄心切断工程において、前記巻鉄心は、隣り合う前記外側面把持治具の間で切断されるものである。
また、本願に開示されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法は、
磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記鋳造型は、前記鋳造型の内周面に前記鋳造型の径方向外側に向かって凹み、軸方向に延びる第二溝を備え、
周方向に隣り合う前記巻鉄心片の周方向端部同士が、前記第二溝の中に挿入され、
前記第二溝は、周方向に深さが異なる段部を備えるものである。
磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記鋳造工程において、
前記巻鉄心切断工程で切断された前記巻鉄心の切断面を含む前記巻鉄心の端部が、鋳造後に前記非磁性体の表面から外側に突出するように鋳造するものである。
また、本願に開示されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法は、
磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記巻鉄心製造工程において、
前記巻鉄心は、前記巻型枠の周方向に分割された複数の脱着可能な内側面形成治具の周囲に巻き取られ、
前記巻鉄心製造工程の後に、
前記巻鉄心片は、個々の前記内側面形成治具と対を成す、外側面把持治具とによって保持され、
前記巻鉄心切断工程において、前記巻鉄心は、隣り合う前記外側面把持治具の間で切断されるものである。
また、本願に開示されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法は、
磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記鋳造型は、前記鋳造型の内周面に前記鋳造型の径方向外側に向かって凹み、軸方向に延びる第二溝を備え、
周方向に隣り合う前記巻鉄心片の周方向端部同士が、前記第二溝の中に挿入され、
前記第二溝は、周方向に深さが異なる段部を備えるものである。
本願に開示されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータによれば、材料の無駄を省き鋳造型費を抑制できる。
実施の形態１．
以下、実施の形態１によるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータを、図を用いて説明する。
また、本明細書中で、特に断り無く「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内」、「外」に言及するときは、シンクロナスリラクタンスモータの固定子、回転子の「周方向」、「径方向」、「軸方向」及び、固定子、回転子の「内側」、「外側」、「外周」、「内周」等をいうものとする。また、各図面において、同一または同等の部分に同一の符号を付している。
以下、実施の形態１によるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータを、図を用いて説明する。
また、本明細書中で、特に断り無く「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内」、「外」に言及するときは、シンクロナスリラクタンスモータの固定子、回転子の「周方向」、「径方向」、「軸方向」及び、固定子、回転子の「内側」、「外側」、「外周」、「内周」等をいうものとする。また、各図面において、同一または同等の部分に同一の符号を付している。
図１は、アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータ１００（以下、単にモータ１００という）の片側断面正面模式図である。
図２は、アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータ１００ａの片側断面正面模式図である。
モータ１００は、円筒状のフレーム１２およびフレーム１２の両端の開口部を塞口する２枚のブラケット１３からなるハウジング１１と、フレーム１２の円筒部に内嵌状態に固着された固定子３０と、フレーム１２の底部およびブラケット１３にベアリング１４を介して回転軸２３周りに回転可能に支持され、固定子３０の内周側に配設された回転子２０とを備えている。
図２は、アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータ１００ａの片側断面正面模式図である。
モータ１００は、円筒状のフレーム１２およびフレーム１２の両端の開口部を塞口する２枚のブラケット１３からなるハウジング１１と、フレーム１２の円筒部に内嵌状態に固着された固定子３０と、フレーム１２の底部およびブラケット１３にベアリング１４を介して回転軸２３周りに回転可能に支持され、固定子３０の内周側に配設された回転子２０とを備えている。
なお、図２に示すように、モータ１００ａのハウジング１１ａは、円筒状でなく有底円筒状のフレーム１２ａと、開口部を塞口するブラケット１３による構造でも良い。
図３は、回転子２０の斜視図である。
回転子２０の回転子鉄心２１の外周面には周方向に等間隔に、後述する巻鉄心片２１ＲＳが露出している。そして、その他の部分は、非磁性体２２で覆われている。
回転子２０の回転子鉄心２１の外周面には周方向に等間隔に、後述する巻鉄心片２１ＲＳが露出している。そして、その他の部分は、非磁性体２２で覆われている。
図４は、モータ１００の固定子３０と、この固定子３０の内周側に位置する回転子２０の概略構成を示す断面図である。
固定子３０は、円環状に並んだティース３２とティース３２を外周部で連結するバックヨーク３３を備えた固定子鉄心３１と、各ティース３２に巻回された固定子コイル５によって構成されている。固定子鉄心３１は、磁性体の薄板（主としてケイ素鋼板）からなり、図４に示す固定子鉄心３１と同形状の円環状の鋼板を複数枚積層して円筒形状に構成され、図示していない外周面を溶接、カシメ等の方法で積層方向（軸方向）に一体に結合されている。
固定子３０は、円環状に並んだティース３２とティース３２を外周部で連結するバックヨーク３３を備えた固定子鉄心３１と、各ティース３２に巻回された固定子コイル５によって構成されている。固定子鉄心３１は、磁性体の薄板（主としてケイ素鋼板）からなり、図４に示す固定子鉄心３１と同形状の円環状の鋼板を複数枚積層して円筒形状に構成され、図示していない外周面を溶接、カシメ等の方法で積層方向（軸方向）に一体に結合されている。
固定子コイル５は、図示しない交流電源装置（例えばインバータ装置）から交流電流が供給され、周波数に応じた回転磁界を発生する。図４の固定子３０には３６個のティースチップ付き丸底スロットが描かれているが、スロットの形状（例えば角底スロット、平行スロット、ティースチップの有無など）或いはスロット数（例えば、２４スロット、４８スロットなど）が異なっていても良い。
回転子２０は、回転に無効な磁束ＮＦを妨げ、回転に有効な磁束ＥＦを通すために、回転子２０の径方向内側に向けて凸型をなすように積層された磁性体の薄板（例えば電磁鋼板）を等間隔に極数分並べて回転子鉄心２１とし、回転子鉄心２１の部分以外の部分を非磁性体２２（例えばアルミニウム合金等の金属もしくは樹脂）で一体化して円筒形とし、中心部を軸方向に貫通する回転軸２３を備える。
回転子鉄心２１が回転子２０の外周面に露出している箇所は、磁気抵抗が小さいため磁極部Ｐとなり、隣り合う磁極部Ｐの間は、非磁性体２２が回転子２０の外周面に露出しているため磁気抵抗が大きく、磁間部ＢＰとなる。磁極部Ｐと磁間部ＢＰにより、インダクタンスが大きく磁束の流れやすい方向であるｄ軸９０と、磁極と磁極との間にｄ軸９０よりもインダクタンスが小さく磁束の流れにくい方向であるｑ軸９５とが形成される。
前述したように、図示しない交流電源装置から固定子コイル５に交流電流が供給されると、固定子３０の内側に交流電流の周波数に応じた回転磁界が発生する。固定子コイル５によって発生した磁界の極性によって、回転子２０の回転子鉄心２１によって形成される磁路Ｇを通る磁束が発生する。磁路Ｇを通る磁束は、回転子２０の隣り合う磁極部Ｐ同士を接続する回転子鉄心２１と、固定子鉄心３１のティース３２、バックヨーク３３を循環する。電源装置から供給された交流電流により、固定子コイル５が作る磁界の極性は回転軸２３を中心に回転するように変化し、回転子２０はその磁界の極に磁性体である回転子２０の磁極部Ｐが吸引されることによって発生するリラクタンストルクによって回転軸２３周りに回転する。
このとき、突極比（ｄ軸インダクタンスＸｄとｑ軸インダクタンスＸｑの比、Ｘｄ／Ｘｑ）が大きいほど発生するリラクタンストルクが大きくなり、高性能のモータ１００を実現することができる。突極比を大きく取るため、磁極部Ｐ（ｄ軸９０）の磁気抵抗を小さく、磁間部ＢＰ（ｑ軸９５）の磁気抵抗を大きく設計する必要がある。回転子全体が電磁鋼板などの磁性体で構成されており、フラックスバリアスリット（空隙による磁気障壁）によってｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの比を作るマルチフラックスバリア型シンクロナスリラクタンスモータに比べ、磁極部Ｐが磁性体、磁間部ＢＰが非磁性体２２で構成されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの方が突極比を大きく設計することが容易なため、高性能なシンクロナスリラクタンスモータを設計することができる。
次に、回転子２０の製造方法を順に説明する。
（１）巻鉄心製造工程
まず、巻鉄心を製造する工程を説明する。
図５は、巻型枠５０の斜視図である。
図６Ａは、巻型枠５０のベース部５０Ｂの斜視図である。
図６Ｂは、巻型枠５０の内側面形成治具５０ＩＮの斜視図である。
図７は、巻型枠５０を用いて巻鉄心２１Ｒを製造している状態を示す斜視図である。
図８は、巻型枠５０を用いて巻鉄心２１Ｒを製造している状態を示す斜視図である。
巻鉄心２１Ｒの製造方法の説明において「内」「外」に言及するときは、製造中の巻鉄心２１Ｒの「内」「外」を指すものとする。
まず、積厚（回転子２０と固定子鉄心３１が対向する部分の軸方向長さ＝回転子鉄心２１の軸方向の長さ）と同一幅の薄板の磁性材料（例えば電磁鋼板）をローラで押し付けながら巻型枠５０に巻き取り、所定の内外形状の巻鉄心２１Ｒを作る。
（１）巻鉄心製造工程
まず、巻鉄心を製造する工程を説明する。
図５は、巻型枠５０の斜視図である。
図６Ａは、巻型枠５０のベース部５０Ｂの斜視図である。
図６Ｂは、巻型枠５０の内側面形成治具５０ＩＮの斜視図である。
図７は、巻型枠５０を用いて巻鉄心２１Ｒを製造している状態を示す斜視図である。
図８は、巻型枠５０を用いて巻鉄心２１Ｒを製造している状態を示す斜視図である。
巻鉄心２１Ｒの製造方法の説明において「内」「外」に言及するときは、製造中の巻鉄心２１Ｒの「内」「外」を指すものとする。
まず、積厚（回転子２０と固定子鉄心３１が対向する部分の軸方向長さ＝回転子鉄心２１の軸方向の長さ）と同一幅の薄板の磁性材料（例えば電磁鋼板）をローラで押し付けながら巻型枠５０に巻き取り、所定の内外形状の巻鉄心２１Ｒを作る。
図５、図６Ａ、図６Ｂに示すように、巻型枠５０は、胴部５０Ｂ１と胴部５０Ｂ１の軸方向の一端に設けられ、巻鉄心２１Ｒの巻き取り時に巻鉄心２１Ｒの軸方向の一端をガイドする第一フランジ部５０Ｂ２を有するベース部５０Ｂと、ベース部５０Ｂに脱着可能な４個の内側面形成治具５０ＩＮとを備える。
胴部５０Ｂ１の外周面には、巻型枠５０の軸方向に延びる溝５０ＢＭ（第一溝）と、溝５０ＢＭに連通し、第一フランジ部５０Ｂ２を周方向に４分割する隙間であるスリット５０Ｂ２Ｓとを備え、胴部５０Ｂ１の中には回転軸５０ＢＳを備える。
内側面形成治具５０ＩＮは、ベース部５０Ｂに脱着可能であり、製造する巻鉄心２１Ｒの内側面を形成し保持する内面側保持部５０ＩＮＡと、巻鉄心２１Ｒの巻き取り時に巻鉄心２１Ｒの軸方向の他端をガイドする分割フランジ部５０ＩＮＦとを備える。
ベース部５０Ｂと、内側面形成治具５０ＩＮとを組み合わせた巻型枠５０を回転させながら、薄板の磁性材料２１Ｓを巻き取ることによって巻鉄心２１Ｒを製造する。内側面形成治具５０ＩＮは、巻鉄心２１Ｒの内側面を形成すると同時に巻鉄心２１Ｒを内側から保持する。
内側面形成治具５０ＩＮが、ベース部５０Ｂに装着された状態において、ベース部５０Ｂの周方向に隣り合う分割フランジ部５０ＩＮＦを含む内側面形成治具５０ＩＮの間に、ベース部５０Ｂの溝５０ＢＭと第一フランジ部５０Ｂ２のスリット５０Ｂ２Ｓに連通する隙間５０ＩＮＳが形成される。
詳細を後述する巻鉄心切断工程においては、溝５０ＢＭ、スリット５０Ｂ２Ｓ、隙間５０ＩＮＳを利用して巻型枠５０に巻き取った巻鉄心２１Ｒを、隙間５０ＩＮＳと軸方向に重なる部分で切断する。
図７では、４極の回転子２０用を例に、巻型枠５０に加圧ローラ７０を用いて薄板の磁性材料２１Ｓを巻き付けている状態を示している。上述した幅の薄板の磁性材料２１Ｓを複数（１枚でも良い）、加圧ローラ７０を使って巻型枠５０の外側から内側に向かって加圧しながら、回転軸５０ＢＳによって回転する巻型枠５０に巻きつけていき、所定の回数だけ巻き付けることにより、所定の内外形状の巻鉄心２１Ｒを作る。
このとき、加圧ローラ７０は、巻型枠５０と巻鉄心２１Ｒの外側形状に応じて巻鉄心２１Ｒの径方向（加圧ローラのシャフト７０Ｓの軸方向）に動くことにより、適切な加圧力で巻鉄心２１Ｒの外周面を加圧する。
また、このとき、図８に示すように薄板の磁性材料２１Ｓと非磁性シート２１Ｓ２とを重ねて同時に巻き取ることにより、薄板の磁性材料２１Ｓと非磁性シート２１Ｓ２とが交互に重ねられた巻鉄心２１Ｒを製造でき、ｑ軸９５の磁気抵抗を増やしてｑ軸リラクタンスを小さくすることができ、より高性能のモータを製造することができる。
薄板の磁性材料２１Ｓのみを巻き付ける場合においても、薄板の磁性材料２１Ｓと非磁性シート２１Ｓ２を重ねて同時に巻き付ける場合においても、加圧ローラ７０は外側から加圧できればどのような構造でも良い。
また、薄板の磁性材料２１Ｓを巻きつけながら図示しない接着剤、両面テープなどの手段を用いて重なった薄板の磁性材料２１Ｓ同士を固定しても良い。これにより、加圧ローラ７０による加圧力を弱めて巻鉄心２１Ｒを製造したり、加圧ローラ７０を使わなくても巻きほどけることなく巻鉄心２１Ｒを製造できる。
巻き付ける薄板の磁性材料２１Ｓには、無方向性電磁鋼板、冷間圧延鋼板、方向性電磁鋼板、アモルファス鉄心材料等を用いると良い。このとき、安価なモータとする場合は、冷間圧延鋼板、無方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板、アモルファス鉄心材料の順に好ましく、高性能なモータを製造したい場合は、逆の順番となる。
特に、方向性電磁鋼板を用いる場合は、板の圧延方向の磁気抵抗が小さく、圧延方向に垂直な幅方向および板厚方向の磁気抵抗が大きい特徴があるため、ｄ軸９０方向を圧延方向、ｑ軸９５方向を板厚方向とするとｄ軸インダクタンスを大きく、ｑ軸インダクタンスを小さくすることができ、より好ましいモータ１００の特性が得られる。
薄板の磁性材料２１Ｓの厚さは加圧力、巻型枠５０の屈曲度、材料の入手性、加工性を鑑みて任意に選ぶことができる。非磁性シート２１Ｓ２の素材、厚さも任意に選ぶことができる。このとき、薄板の磁性材料２１Ｓの厚さと非磁性シート２１Ｓ２の比がモータ１００の特性に影響を与え、非磁性シート２１Ｓ２の厚さに比べ薄板の磁性材料２１Ｓの厚さが厚いとｄ軸、ｑ軸ともインダクタンスが大きくなる傾向にあり、非磁性シート２１Ｓ２の厚さに比べ薄板の磁性材料２１Ｓの厚さが薄いとｄ軸、ｑ軸ともインダクタンスが小さくなる傾向にある。
アモルファス鉄心材料は、無方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板、冷間圧延鋼板と比べ板厚が非常に薄く軟らかいため、巻型枠５０に巻き付けやすく製造しやすい。また鉄損が少ないため、より高効率の特性を得ることができる。
図９は、巻型枠５０に所定の回数巻き取った巻鉄心２１Ｒを固定した状態を示す斜視模式図である。説明のためベース部５０Ｂは省略している。
加圧ローラ７０を取り外したら、巻鉄心２１Ｒの形状が崩れないように巻型枠５０に巻き取った巻鉄心２１Ｒを外側から４つの外側面把持治具５０ＯＵＴによって加圧して把持する。このとき、内側面形成治具５０ＩＮは、巻型枠５０を兼ねた構造になっているため、内側面形成治具５０ＩＮに巻き終わった巻鉄心２１Ｒの外周側から、外側面把持治具５０ＯＵＴを押し当てて固定する。
加圧ローラ７０を取り外したら、巻鉄心２１Ｒの形状が崩れないように巻型枠５０に巻き取った巻鉄心２１Ｒを外側から４つの外側面把持治具５０ＯＵＴによって加圧して把持する。このとき、内側面形成治具５０ＩＮは、巻型枠５０を兼ねた構造になっているため、内側面形成治具５０ＩＮに巻き終わった巻鉄心２１Ｒの外周側から、外側面把持治具５０ＯＵＴを押し当てて固定する。
図９に示すように、この状態では、巻鉄心２１Ｒは、４隅が円弧状に成形された中空の四角柱となっている。また、４つの外側面把持治具５０ＯＵＴの間には、軸方向に伸びる切断用溝ＣＭが形成されている。そして、巻鉄心２１Ｒの、この切断用溝ＣＭの内側に存在する部分は、巻鉄心２１Ｒの周方向に真っ直ぐに形成されている、この部分を直線部２１ＲＴとする。
（２）巻鉄心切断工程
次に、巻鉄心２１Ｒを４つに分割する巻鉄心切断工程について説明する。
切断用溝ＣＭの中心に沿って巻鉄心２１Ｒの直線部２１ＲＴを巻鉄心２１Ｒの軸方向に４カ所にて切断し、巻鉄心２１Ｒを周方向に４分割する。切断方法は、帯鋸盤、丸鋸盤、高速切断機、切断砥石盤、レーザーカット、ワイヤーカットなどの方法があり、正確に切断をするには、レーザーカット、ワイヤーカット、切断砥石盤等を使用する。また、高速に切断するには、帯鋸盤、丸鋸盤、高速切断機等を使用すると良い。巻型枠５０のベース部５０Ｂには、軸方向に溝５０ＢＭが形成されているので、巻鉄心２１Ｒを巻型枠５０に巻着付けた状態で切断できる。
次に、巻鉄心２１Ｒを４つに分割する巻鉄心切断工程について説明する。
切断用溝ＣＭの中心に沿って巻鉄心２１Ｒの直線部２１ＲＴを巻鉄心２１Ｒの軸方向に４カ所にて切断し、巻鉄心２１Ｒを周方向に４分割する。切断方法は、帯鋸盤、丸鋸盤、高速切断機、切断砥石盤、レーザーカット、ワイヤーカットなどの方法があり、正確に切断をするには、レーザーカット、ワイヤーカット、切断砥石盤等を使用する。また、高速に切断するには、帯鋸盤、丸鋸盤、高速切断機等を使用すると良い。巻型枠５０のベース部５０Ｂには、軸方向に溝５０ＢＭが形成されているので、巻鉄心２１Ｒを巻型枠５０に巻着付けた状態で切断できる。
なお、ワイヤーカットでは非金属の物質を切断することができないため、上述したような非金属の非磁性シート２１Ｓ２を同時に巻き込んだ巻鉄心２１Ｒを切断する場合は、ワイヤーカット以外の切断方法を使う必要がある。
図１０Ａは、切断して内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴによって把持、固定された状態の巻鉄心片２１ＲＳの斜視図である。
図１０Ｂは、図１０Ａの巻鉄心片２１ＲＳを非表示とした状態の内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴの斜視図である。
４分割した巻鉄心２１Ｒの１つずつを巻鉄心片２１ＲＳという。
図１１は、鋳造型８０の上面図である。
図１２は、鋳造型８０の断面図であり、鋳造型の中心軸を含む平面で切断した図である。
図１３は、鋳造型８０の断面斜視図である。
巻鉄心２１Ｒを切断した後、ベース部５０Ｂを取り外す。
鋳造型８０は、巻鉄心片２１ＲＳと回転軸２３とを非磁性物質を用いて回転子として鋳造するための型である。鋳造型８０は内部が略円筒状に刳り抜かれている。鋳造型８０の内壁面８０ＩＮには、径方向外側に向かって凹み、軸方向Ｙに延びる溝８０Ｍ（第二溝）が、極数分（ここでは４つ）、周方向Ｚに等間隔に設けられている。この溝８０Ｍは、周方向Ｚに隣り合う２つの巻鉄心片２１ＲＳの一方の周方向Ｚの一端部と、他方の周方向Ｚの他端部を挿入するために使用する。
図１０Ｂは、図１０Ａの巻鉄心片２１ＲＳを非表示とした状態の内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴの斜視図である。
４分割した巻鉄心２１Ｒの１つずつを巻鉄心片２１ＲＳという。
図１１は、鋳造型８０の上面図である。
図１２は、鋳造型８０の断面図であり、鋳造型の中心軸を含む平面で切断した図である。
図１３は、鋳造型８０の断面斜視図である。
巻鉄心２１Ｒを切断した後、ベース部５０Ｂを取り外す。
鋳造型８０は、巻鉄心片２１ＲＳと回転軸２３とを非磁性物質を用いて回転子として鋳造するための型である。鋳造型８０は内部が略円筒状に刳り抜かれている。鋳造型８０の内壁面８０ＩＮには、径方向外側に向かって凹み、軸方向Ｙに延びる溝８０Ｍ（第二溝）が、極数分（ここでは４つ）、周方向Ｚに等間隔に設けられている。この溝８０Ｍは、周方向Ｚに隣り合う２つの巻鉄心片２１ＲＳの一方の周方向Ｚの一端部と、他方の周方向Ｚの他端部を挿入するために使用する。
また、鋳造型８０の底面には、隣り合う溝８０Ｍの中間部分に、径方向Ｘに延び、軸方向Ｙの上方に向かって突出する凸部８０Ｔが設けられている。この凸部８０Ｔは、鋳造型８０の中で、巻鉄心片２１ＲＳが傾かないように下方から支えるために設けられている。鋳造型８０の形状、或いは、後述するスプリングバックの強さに応じて、凸部８０Ｔが無い鋳造型でも良い。鋳造型の底面中央には、回転軸２３の一端部を挿入する穴８０Ｈが設けられている。
図１４は、鋳造型８０に巻鉄心片２１ＲＳを嵌め込んだ状態を示す上面模式図である。
図１５は、鋳造型８０に巻鉄心片２１ＲＳを嵌め込んだ状態を上側から見た斜視図である。
図１４、図１５に示すように、鋳造型８０の中には、巻鉄心２１Ｒを４分割したものを、巻鉄心２１Ｒを製造した状態とは内外を反転させた状態で組み込む。
図１５は、鋳造型８０に巻鉄心片２１ＲＳを嵌め込んだ状態を上側から見た斜視図である。
図１４、図１５に示すように、鋳造型８０の中には、巻鉄心２１Ｒを４分割したものを、巻鉄心２１Ｒを製造した状態とは内外を反転させた状態で組み込む。
以下の説明では、図１５に示す鋳造型８０の軸方向を軸方向Ｙとし、径方向を径方向Ｘとし、周方向を周方向Ｚとする。なお、軸方向Ｙ、径方向Ｘ、周方向Ｚは、鋳造型８０を用いて製造する回転子２０の軸方向、径方向、周方向と一致する。
（３）巻鉄心片挿入工程
次に、鋳造型８０を用いて回転子２０を鋳造する鋳造工程について説明する。
巻鉄心片２１ＲＳを内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとで把持したまま、鋳造型８０の所定の位置にはめ込み、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴを外す。
次に、鋳造型８０を用いて回転子２０を鋳造する鋳造工程について説明する。
巻鉄心片２１ＲＳを内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとで把持したまま、鋳造型８０の所定の位置にはめ込み、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴを外す。
図１６、図１７、図１８は、最初に２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入する状態を示す斜視図である。
図１９は、最初に鋳造型８０に挿入した巻鉄心片２１ＲＳから内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとを取り外した状態を示す斜視図である。
図２０は、２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入した状態を示す上面図である。
図２１は、２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入した状態を示す斜視図である。
全ての巻鉄心片２１ＲＳは、切断面を鋳造型８０の外側に、巻鉄心片２１ＲＳの中央の突出部２１ＲＳＰが鋳造型８０中央軸側を向き、切断前の状態における巻鉄心２１Ｒの中心軸と鋳造型８０の中心軸が同方向となるように挿入する。
図１９は、最初に鋳造型８０に挿入した巻鉄心片２１ＲＳから内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとを取り外した状態を示す斜視図である。
図２０は、２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入した状態を示す上面図である。
図２１は、２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入した状態を示す斜視図である。
全ての巻鉄心片２１ＲＳは、切断面を鋳造型８０の外側に、巻鉄心片２１ＲＳの中央の突出部２１ＲＳＰが鋳造型８０中央軸側を向き、切断前の状態における巻鉄心２１Ｒの中心軸と鋳造型８０の中心軸が同方向となるように挿入する。
詳細には、まず、図１４において右上と左下に示す２つの巻鉄心片２１ＲＳを先に鋳造型８０に挿入し、その後、図１４において右下と左上に示す２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入する。最初の２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入するには、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴを装着したまま、これらと共に、鋳造型８０の上にあてがい、３つの部品（内側面形成治具５０ＩＮ、巻鉄心片２１ＲＳ、外側面把持治具５０ＯＵＴ）を一緒に、図１０Ａの上下を反転させた向きで、かつ、鋳造型８０の突出部２１ＲＳＰが鋳造型８０の内側に突出する向きで、図１６、図１７に示すように、軸方向Ｙの下方向へスライドさせる。このとき、それぞれの巻鉄心片２１ＲＳの両端部が隣り合う溝８０Ｍの中に挿入される。内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴを装着した状態でそれぞれの巻鉄心片２１ＲＳを途中までスライドさせると、外側面把持治具５０ＯＵＴが、図１２、図１３に示す、鋳造型８０の底面から軸方向に突出するように設けられたピン８０ＰＩＮの上面に突き当たり、下方向へスライドしなくなる。ここで、巻鉄心片２１ＲＳ１だけをそのまま図１８に示す所定の位置まで押し込む。
すると、外側面把持治具５０ＯＵＴの軸方向Ｙの上面が、内側面成形治具の分割フランジ部５０ＩＮＦを下方から上方に突き上げることによって、内側面形成治具５０ＩＮ、外側面把持治具５０ＯＵＴの双方が軸方向Ｙの上方に浮き上がってくる。
このとき、巻鉄心片２１ＲＳの外周面２１ＲＳＯＵＴは、ピン８０ＰＩＮの径方向Ｘの外側に当たって、スプリングバック（曲がった薄板が元の平板に戻ろうとするばね力）が妨げられ、所定の位置に固定されたままとなるので、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとをそのまま取り外すことができる。
図２２、図２３、図２４は、次に２つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入する状態を示す斜視図である。
図２５は、次に鋳造型８０に挿入した巻鉄心片２１ＲＳから内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとを取り外した状態を示す斜視図である。
図２６は、４つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入した状態を示す上面図である。
次に、図１４に示す鋳造型８０の右下と左上に、後から挿入する２つの巻鉄心片２１ＲＳ１を、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴを装着したまま、これらと共に、鋳造型８０の上にあてがい、３つの部品（内側面形成治具５０ＩＮ、巻鉄心片２１ＲＳ、外側面把持治具５０ＯＵＴ）を一緒に、図１０Ａの上下を反転させた向きで軸方向Ｙの下方向へスライドさせる。
図２５は、次に鋳造型８０に挿入した巻鉄心片２１ＲＳから内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとを取り外した状態を示す斜視図である。
図２６は、４つの巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入した状態を示す上面図である。
次に、図１４に示す鋳造型８０の右下と左上に、後から挿入する２つの巻鉄心片２１ＲＳ１を、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴを装着したまま、これらと共に、鋳造型８０の上にあてがい、３つの部品（内側面形成治具５０ＩＮ、巻鉄心片２１ＲＳ、外側面把持治具５０ＯＵＴ）を一緒に、図１０Ａの上下を反転させた向きで軸方向Ｙの下方向へスライドさせる。
このとき、図２３に示すように、外側面把持治具５０ＯＵＴの底面が、先に挿入されている巻鉄心片２１ＲＳ１の上面に当たり、さらに外側面把持治具５０ＯＵＴの軸方向Ｙの上面が、内側面成形治具の分割フランジ部５０ＩＮＦを下方から上方に突き上げることによって、内側面形成治具５０ＩＮ、外側面把持治具５０ＯＵＴの双方が軸方向Ｙの上方に浮き上がってくる。したがって、２つの巻鉄心片２１ＲＳだけが押し下げられる。
なお、図２２～図２４に示すように、後から挿入される２つの巻鉄心片２１ＲＳの外周面の両端が、先に挿入した巻鉄心片２１ＲＳの外周面の両端に当たるため、スプリングバックが妨げられ、後から挿入される２つの巻鉄心片２１ＲＳが正しい位置に位置決めされる。
４つの巻鉄心片２１ＲＳを所定の位置まで挿入後、内側面形成治具５０ＩＮ、外側面把持治具５０ＯＵＴを取り外し、図２５に示すように全ての巻鉄心片２１ＲＳの挿入を完了する。この状態で、周方向に隣り合う巻鉄心片２１ＲＳの端部同士が面接触している。
図２７は、鋳造型８０Ａの斜視図である。
図２８は、鋳造型８０にピン８０ＰＩＮを取り付けた状態を示す斜視図である。
ピン８０ＰＩＮは、鋳造型８０に設けた突起であっても良いし、図２７に示すように鋳造型８０に穴８０Ｈ２を設けておき、この穴８０Ｈ２にピン８０ＰＩＮを挿入しても良い。
図２８は、鋳造型８０にピン８０ＰＩＮを取り付けた状態を示す斜視図である。
ピン８０ＰＩＮは、鋳造型８０に設けた突起であっても良いし、図２７に示すように鋳造型８０に穴８０Ｈ２を設けておき、この穴８０Ｈ２にピン８０ＰＩＮを挿入しても良い。
ピン８０ＰＩＮを鋳造型とは別体とする場合は、穴８０Ｈ２は、丸穴で、ピン８０ＰＩＮは、鋳造に用いる非磁性体２２と同様の素材で、穴８０Ｈ２の直径と同じの直径を有する丸棒を使うことが好ましいが、他の素材、他の形状でも良い。ピン８０ＰＩＮの形状、長さ、太さは、巻鉄心片２１ＲＳ１のスプリングバックの強さによって、任意の形状、長さ、太さにすることができる。
巻いて曲がった巻鉄心片２１ＲＳは、スプリングバックの力が働く。したがって、隣り合う巻鉄心片２１ＲＳの両端同士が、外周部の磁極部Ｐの中央で張り合っているので、内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴとを外した状態でも鋳造型８０内で位置が固定され、安定した寸法精度で回転子２０を製造することができる。
図２９は、鋳造型８０Ａの斜視図であり、鋳造型８０のバリエーションを示す一例である。
図３０Ａは、これまで説明した巻鉄心片２１ＲＳの構成を示す概念図である。
図３０Ｂは、鋳造型８０Ａに使用する巻鉄心片２１ＲＳ１、巻鉄心片２１ＲＳ２の構成を示す概念図である。
図３１Ａは、これまで説明した巻鉄心片２１ＲＳの鋳造型８０内での配置を示す概念図である。
図３１Ｂは、鋳造型８０Ａに使用する巻鉄心片２１ＲＳ１、巻鉄心片２１ＲＳ２の鋳造型８０Ａ内での配置を示す概念図である。
これまで説明した巻鉄心片２１ＲＳは、図３０Ａに示すように周方向に４等分されていたが、次に説明する２種類の巻鉄心片２１ＲＳ１、２１ＲＳ２は、図３０に示すように周方向の長さが異なるように分割されている。
図３０Ａは、これまで説明した巻鉄心片２１ＲＳの構成を示す概念図である。
図３０Ｂは、鋳造型８０Ａに使用する巻鉄心片２１ＲＳ１、巻鉄心片２１ＲＳ２の構成を示す概念図である。
図３１Ａは、これまで説明した巻鉄心片２１ＲＳの鋳造型８０内での配置を示す概念図である。
図３１Ｂは、鋳造型８０Ａに使用する巻鉄心片２１ＲＳ１、巻鉄心片２１ＲＳ２の鋳造型８０Ａ内での配置を示す概念図である。
これまで説明した巻鉄心片２１ＲＳは、図３０Ａに示すように周方向に４等分されていたが、次に説明する２種類の巻鉄心片２１ＲＳ１、２１ＲＳ２は、図３０に示すように周方向の長さが異なるように分割されている。
図２９に示すように、鋳造型８０Ａでは、各溝８０Ｍの周方向Ｚの中央に、径方向Ｘに更に凹み。周方向に溝８０Ｍの深さを異ならせる段付き部８０Ｍ２を設けている。このように溝８０Ｍを構成すると、上述のように内外治具で把持した巻鉄心片２１ＲＳ１を、先に溝８０Ｍの中に形成される深い溝８０ＭＬに互い違いに嵌め込むと、個々の巻鉄心片２１ＲＳの両端部が、周方向Ｚの両側で深い溝８０ＭＬ内に固定できるため、鋳造型底部に設けたピン８０ＰＩＮが不要になる。これによって、鋳造型８０Ａに巻鉄心片２１ＲＳをはめ込む作業が容易になるため回転子２０の製造性が向上する。
なお、深い側の溝８０ＭＬに嵌め込む巻鉄心片２１ＲＳは、溝８０Ｍの浅い側に嵌め込む巻鉄心片２１ＲＳ２よりも直線部が長い必要があるため、図３０Ｂに示すように、巻型枠５０の切断用溝ＣＭの位置を周方向Ｚにずらし、先に挿入する巻鉄心片２１ＲＳ１の直線部が、後から挿入する巻鉄心片２１ＲＳ２の直線部よりも長くなるようにそれぞれの巻鉄心片２１ＲＳ１，ＲＳ２を製造する必要がある。
ところで、鋳造型８０、８０Ａのいずれを用いても、図３に示すように、巻鉄心片２１ＲＳの軸方向Ｙの両端面上には、巻鉄心片２１ＲＳの外側に形成される非磁性体部と、巻鉄心片２１ＲＳの内側の非磁性体部とを接続する非磁性体部が形成されることになる。したがって、軸方向Ｙの両端部は、誘導モータのエンドリングのように、非磁性体部が、巻鉄心片２１ＲＳより軸方向Ｙの両側に張り出した形状となる。
（４）鋳造工程
図３２は、鋳造型８０内に所定の数の巻鉄心片２１ＲＳと回転軸２３を挿入した状態の模式図である。
図３３は、回転軸２３の斜視図である。
所定個数の巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入したら回転軸２３を底部の穴８０Ｈに挿入する。このとき、回転軸２３は、全ての巻鉄心片２１ＲＳの内側に挿入される。次に、鋳造型８０の上部に図示しない上型を載せて型締めして、図示しない非磁性体２２を鋳造型８０内に流し込んで鋳造し、回転子２０を製造する。
図３２は、鋳造型８０内に所定の数の巻鉄心片２１ＲＳと回転軸２３を挿入した状態の模式図である。
図３３は、回転軸２３の斜視図である。
所定個数の巻鉄心片２１ＲＳを鋳造型８０に挿入したら回転軸２３を底部の穴８０Ｈに挿入する。このとき、回転軸２３は、全ての巻鉄心片２１ＲＳの内側に挿入される。次に、鋳造型８０の上部に図示しない上型を載せて型締めして、図示しない非磁性体２２を鋳造型８０内に流し込んで鋳造し、回転子２０を製造する。
図３３に示すように、回転軸２３の外周面の非磁性体２２と接する面２３Ｓには、例えば、Ｄカット２３Ｄ、２面カット、キー溝２３Ｋ、窪み、穴などのフライス加工、ローレット加工を、少なくとも１つ施しておく。これにより、非磁性体２２を鋳造したときに、カット面、凹み部、ローレット溝に非磁性体２２が流れ込んで回転軸２３と回転子２０の非磁性体２２が強固に結合されるため、加工が無い場合に比べ、より強いトルクを伝達することができる。
図３３では、加工部を１か所だけ設けたが、複数個所にカット面があっても良いし、カット面の幅も、軸方向長さも自由に決めることができる。回転軸２３の周方向対角に２か所Ｄカットを施し、カット面が平行な場合、２面カットの状態となる。
キー溝２３Ｋを加工した場合、溝の深さ、溝の長さ、溝の幅とも自由に決めることができるが、キー溝２３Ｋが非磁性体２２で完全に隠れるような形状でなければならない。
キー溝２３Ｋを加工した場合、溝の深さ、溝の長さ、溝の幅とも自由に決めることができるが、キー溝２３Ｋが非磁性体２２で完全に隠れるような形状でなければならない。
図３４は、鋳造型から取り出したあとの回転子２０の斜視図である。そして図３が、外周部を仕上げた回転子２０の斜視図である。
鋳造後、回転子２０を鋳造型８０から取り外し、回転子外周部にはみ出した鉄心部および鋳造体の外周部を円筒状の非磁性体２２の外周面に沿って切断、切削、研削等で落として所定寸法の外径に整形し、回転子２０として仕上げる。このとき、一緒に鋳込んだ回転軸２３を基準として外周から径方向Ｘの外側に突出した巻鉄心片２１ＲＳの一部を含む外周部を切削すると、固定子３０との空隙寸法が安定するため、回転軸２３を基準にして加工することが好ましい。
鋳造後、回転子２０を鋳造型８０から取り外し、回転子外周部にはみ出した鉄心部および鋳造体の外周部を円筒状の非磁性体２２の外周面に沿って切断、切削、研削等で落として所定寸法の外径に整形し、回転子２０として仕上げる。このとき、一緒に鋳込んだ回転軸２３を基準として外周から径方向Ｘの外側に突出した巻鉄心片２１ＲＳの一部を含む外周部を切削すると、固定子３０との空隙寸法が安定するため、回転軸２３を基準にして加工することが好ましい。
実施の形態１によるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータによれば、材料の無駄を省き鋳造型費を抑制できる。
実施の形態２．
以下、実施の形態２によるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータを、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
図３５は、回転子２０の斜視図である。
実施の形態１では、４極のモータの回転子２０について説明したが、本実施の形態では、６極のモータについて説明する。なお、形状は異なるが、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を付している。
以下、実施の形態２によるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータを、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
図３５は、回転子２０の斜視図である。
実施の形態１では、４極のモータの回転子２０について説明したが、本実施の形態では、６極のモータについて説明する。なお、形状は異なるが、実施の形態１と同じ構成要素については同じ符号を付している。
図３６は、巻型枠５０の斜視図である。
図３７Ａは、巻型枠５０のベース部５０Ｂの斜視図である。
図３７Ｂは、巻型枠５０の内側面形成治具５０ＩＮの斜視図である。
図３６、図３７Ａ、図３７Ｂに示すように、巻型枠５０は、３個の内側面形成治具５０ＩＮと、３つの巻鉄心切断用の溝５０ＢＭと回転軸５０ＢＳを有するベース部５０Ｂによって構成されている。ベース部５０Ｂと、内側面形成治具５０ＩＮとを組み合わせた巻型枠５０を回転させながら、薄板の磁性材料２１Ｓを巻き取ることによって巻鉄心２１Ｒを製造する。
図３７Ａは、巻型枠５０のベース部５０Ｂの斜視図である。
図３７Ｂは、巻型枠５０の内側面形成治具５０ＩＮの斜視図である。
図３６、図３７Ａ、図３７Ｂに示すように、巻型枠５０は、３個の内側面形成治具５０ＩＮと、３つの巻鉄心切断用の溝５０ＢＭと回転軸５０ＢＳを有するベース部５０Ｂによって構成されている。ベース部５０Ｂと、内側面形成治具５０ＩＮとを組み合わせた巻型枠５０を回転させながら、薄板の磁性材料２１Ｓを巻き取ることによって巻鉄心２１Ｒを製造する。
図３８は、巻型枠５０を用いて巻鉄心２１Ｒを製造している状態を示す斜視図である。
図３９は、巻型枠５０に所定の回数巻き取った巻鉄心２１Ｒを固定した状態を示す斜視模式図である。説明のためベース部５０Ｂは省略している。
図４０Ａは、切断して内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴによって把持、固定された状態の巻鉄心片２１ＲＳの斜視図である。
図４０Ｂは、図４０Ａの巻鉄心片２１ＲＳを非表示とした状態の内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴの斜視図である。
図３９は、巻型枠５０に所定の回数巻き取った巻鉄心２１Ｒを固定した状態を示す斜視模式図である。説明のためベース部５０Ｂは省略している。
図４０Ａは、切断して内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴによって把持、固定された状態の巻鉄心片２１ＲＳの斜視図である。
図４０Ｂは、図４０Ａの巻鉄心片２１ＲＳを非表示とした状態の内側面形成治具５０ＩＮと外側面把持治具５０ＯＵＴの斜視図である。
３分割した巻鉄心２１Ｒの１つずつを巻鉄心片２１ＲＳという。
実施の形態１では、一度に４極分の巻鉄心片２１ＲＳを製造したが、本実施の形態では、図３６に示す巻型枠を用いて、一度に３極分の巻鉄心片２１ＲＳを製造する。すなわち、３極分の巻鉄心片２１ＲＳを２回に分けて製造することになる。
図４１は、鋳造型８０の上面図である。
図４２は、鋳造型８０の断面図であり、鋳造型の中心軸を含む平面で切断した図である。
図４３は、鋳造型８０の断面斜視図である。
図４４は、鋳造型８０に巻鉄心片２１ＲＳを嵌め込んだ状態を示す上面図である。
図４５は、鋳造型８０Ａの斜視図であり、鋳造型８０のバリエーションを示す一例である。
図４６は、鋳造型８０内に所定の数の巻鉄心片２１ＲＳと回転軸２３を挿入した状態の模式図である。
図４７は、鋳造型から取り出したあとの回転子２０の斜視図である。
その他の製造工程については実施の形態１と同様である。
実施の形態１では、一度に４極分の巻鉄心片２１ＲＳを製造したが、本実施の形態では、図３６に示す巻型枠を用いて、一度に３極分の巻鉄心片２１ＲＳを製造する。すなわち、３極分の巻鉄心片２１ＲＳを２回に分けて製造することになる。
図４１は、鋳造型８０の上面図である。
図４２は、鋳造型８０の断面図であり、鋳造型の中心軸を含む平面で切断した図である。
図４３は、鋳造型８０の断面斜視図である。
図４４は、鋳造型８０に巻鉄心片２１ＲＳを嵌め込んだ状態を示す上面図である。
図４５は、鋳造型８０Ａの斜視図であり、鋳造型８０のバリエーションを示す一例である。
図４６は、鋳造型８０内に所定の数の巻鉄心片２１ＲＳと回転軸２３を挿入した状態の模式図である。
図４７は、鋳造型から取り出したあとの回転子２０の斜視図である。
その他の製造工程については実施の形態１と同様である。
実施の形態１では、角が丸まった断面四角形の巻型枠５０を用いて山型に突出する巻鉄心片２１ＲＳを４個製造し、４個の巻鉄心片２１ＲＳを使用して鋳造することによって４極のシンクロナスリラクタンスモータの回転子を製造することを説明したが、本実施の形態では角が丸まった断面三角形の巻型枠５０を用いて山型に突出する巻鉄心片２１ＲＳを２回に分けて６個を製造し、６つの巻鉄心片２１ＲＳを使用して鋳造することによって６極のシンクロナスリラクタンスモータの回転子２０を同様に製造できることを説明した。
図４８は、４極かご型導体に流れる二次電流の周回経路を示す図である。
図４９は、６極かご型導体に流れる二次電流の周回経路を示す図である。
図４８、４９に示すように、回転子２０の鋳造に用いる非磁性体２２をアルミニウムまたはその合金で構成する場合、磁間部ＢＰのアルミニウムが誘導機における導体バー、軸方向両端のアルミニウムが誘導機におけるエンドリングの役割を果たすため、誘導機としての特性も兼ね備えることができ、自己始動性をもつことができる。
図４９は、６極かご型導体に流れる二次電流の周回経路を示す図である。
図４８、４９に示すように、回転子２０の鋳造に用いる非磁性体２２をアルミニウムまたはその合金で構成する場合、磁間部ＢＰのアルミニウムが誘導機における導体バー、軸方向両端のアルミニウムが誘導機におけるエンドリングの役割を果たすため、誘導機としての特性も兼ね備えることができ、自己始動性をもつことができる。
実施の形態２によるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法、回転子、およびモータによれば、極数の多いモータであっても、実施の形態１と同様に材料の無駄を省き鋳造型費を抑制できる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
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。
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。
１００，１００ａ アキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータ、
１１，１１ａ ハウジング、１２，１２ａ フレーム、１３ ブラケット、
１４ ベアリング、２０ 回転子、２１ 回転子鉄心、２１Ｒ 巻鉄心、
２１ＲＳ，２１ＲＳ１，２１ＲＳ２ 巻鉄心片、２１ＲＳＯＵＴ 外周面、
２１ＲＴ 直線部、２１Ｓ 磁性材料、２１Ｓ２ 非磁性シート、２２ 非磁性体、
２３ 回転軸、２３Ｄ Ｄカット、２３Ｋ キー溝、２３Ｓ 面、３０ 固定子、
３１ 固定子鉄心、３２ ティース、３３ バックヨーク、５ 固定子コイル、
５０ 巻型枠、５０Ｂ ベース部、５０ＢＭ 溝、５０ＢＳ 回転軸、
５０ＩＮ 内側面形成治具、５０ＩＮＦ 分割フランジ部、
５０ＯＵＴ 外側面把持治具、７０ 加圧ローラ、７０Ｓ シャフト、８０ 鋳造型、
８０Ａ 鋳造型、８０Ｈ，８０Ｈ２ 穴、８０Ｍ，８０ＭＬ 溝、８０Ｍ２ 段付き部、８０ＰＩＮ ピン、８０Ｔ 凸部、９０ ｄ軸、９５ ｑ軸、ＥＦ，ＮＦ 磁束、
Ｇ 磁路、Ｐ 磁極部、ＢＰ 磁間部、ＣＭ 切断用溝、
ＲＳ，ＲＳ１，ＲＳ２ 巻鉄心片、Ｘｄ ｄ軸インダクタンス、
Ｘｑ ｑ軸インダクタンス、Ｙ 軸方向、Ｚ 周方向、Ｘ 径方向。
１１，１１ａ ハウジング、１２，１２ａ フレーム、１３ ブラケット、
１４ ベアリング、２０ 回転子、２１ 回転子鉄心、２１Ｒ 巻鉄心、
２１ＲＳ，２１ＲＳ１，２１ＲＳ２ 巻鉄心片、２１ＲＳＯＵＴ 外周面、
２１ＲＴ 直線部、２１Ｓ 磁性材料、２１Ｓ２ 非磁性シート、２２ 非磁性体、
２３ 回転軸、２３Ｄ Ｄカット、２３Ｋ キー溝、２３Ｓ 面、３０ 固定子、
３１ 固定子鉄心、３２ ティース、３３ バックヨーク、５ 固定子コイル、
５０ 巻型枠、５０Ｂ ベース部、５０ＢＭ 溝、５０ＢＳ 回転軸、
５０ＩＮ 内側面形成治具、５０ＩＮＦ 分割フランジ部、
５０ＯＵＴ 外側面把持治具、７０ 加圧ローラ、７０Ｓ シャフト、８０ 鋳造型、
８０Ａ 鋳造型、８０Ｈ，８０Ｈ２ 穴、８０Ｍ，８０ＭＬ 溝、８０Ｍ２ 段付き部、８０ＰＩＮ ピン、８０Ｔ 凸部、９０ ｄ軸、９５ ｑ軸、ＥＦ，ＮＦ 磁束、
Ｇ 磁路、Ｐ 磁極部、ＢＰ 磁間部、ＣＭ 切断用溝、
ＲＳ，ＲＳ１，ＲＳ２ 巻鉄心片、Ｘｄ ｄ軸インダクタンス、
Ｘｑ ｑ軸インダクタンス、Ｙ 軸方向、Ｚ 周方向、Ｘ 径方向。
Claims (14)
- 磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記鋳造工程において、
前記巻鉄心切断工程で切断された前記巻鉄心の切断面を含む前記巻鉄心の端部が、鋳造後に前記非磁性体の表面から外側に突出するように鋳造するアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。 - 磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記巻鉄心製造工程において、
前記巻鉄心は、前記巻型枠の周方向に分割された複数の脱着可能な内側面形成治具の周囲に巻き取られ、
前記巻鉄心製造工程の後に、
前記巻鉄心片は、個々の前記内側面形成治具と対を成す、外側面把持治具とによって保持され、
前記巻鉄心切断工程において、前記巻鉄心は、隣り合う前記外側面把持治具の間で切断されるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。 - 磁性材料を巻型枠に巻き取って巻鉄心を製造する巻鉄心製造工程と、
前記巻鉄心を、前記巻鉄心の周方向に分割して複数の巻鉄心片を製造する巻鉄心切断工程と、
複数の前記巻鉄心片の突出部を鋳造型の内側に向けて前記鋳造型に挿入する巻鉄心片挿入工程と、
複数の前記巻鉄心片の内側に回転軸を挿入して非磁性体で前記巻鉄心片と前記回転軸を一体に鋳造する鋳造工程と、
前記鋳造型から取り出した回転子の前記巻鉄心片の端部を円筒状の前記非磁性体の表面に揃えて整形する外周面成形工程とを備え、
前記鋳造型は、前記鋳造型の内周面に前記鋳造型の径方向外側に向かって凹み、軸方向に延びる第二溝を備え、
周方向に隣り合う前記巻鉄心片の周方向端部同士が、前記第二溝の中に挿入され、
前記第二溝は、周方向に深さが異なる段部を備えるアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。 - 前記巻鉄心製造工程において、
前記巻鉄心は、前記巻型枠の周方向に分割された複数の脱着可能な内側面形成治具の周囲に巻き取られ、
前記巻鉄心製造工程の後に、
前記巻鉄心片は、個々の前記内側面形成治具と対を成す、外側面把持治具とによって保持され、
前記巻鉄心切断工程において、前記巻鉄心は、隣り合う前記外側面把持治具の間で切断される請求項１又は請求項３に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。 - 前記巻型枠は、ベース部と前記ベース部に脱着可能な複数の前記内側面形成治具を備え、
前記ベース部は、胴部と、前記胴部の軸方向端部に接続され前記巻鉄心の巻き取り時に前記巻鉄心の軸方向の一端をガイドする第一フランジ部とを有し、前記胴部の外周面に設けられた前記巻型枠の軸方向に延びる第一溝および前記第一溝に連通し、前記第一フランジ部を周方向に等分するスリットとを備え、
前記内側面形成治具は、製造する前記巻鉄心の内側面を形成し保持する内面側保持部と前記巻鉄心の巻き取り時に前記巻鉄心の軸方向の他端をガイドする分割フランジ部とを備え、
前記内側面形成治具が、前記ベース部に装着された状態において前記ベース部の周方向に隣り合う前記内側面形成治具の間、および、隣り合う前記分割フランジ部の間に前記第一溝に連通する隙間が形成され、
前記巻鉄心切断工程において、前記隙間の間を切断する請求項２又は請求項４に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。 - 前記鋳造型は、前記鋳造型の内周面に前記鋳造型の径方向外側に向かって凹み、軸方向に延びる第二溝を備え、
周方向に隣り合う前記巻鉄心片の周方向端部同士が、前記第二溝の中に挿入される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。 - 前記第二溝は、周方向に深さが異なる段部を備える請求項６に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 前記鋳造型は、周方向に隣り合う前記第二溝の径方向内側に、底面から軸方向に突出し、前記巻鉄心片挿入工程において、周方向に隣り合う２つの前記巻鉄心片に接触するピンを備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 前記ピンは脱着可能である請求項８に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 前記巻鉄心製造工程において、薄板の前記磁性材料と、非磁性シートとを重ねて同時に巻き取る請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 前記磁性材料は、方向性電磁鋼板である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 前記磁性材料は、アモルファス材料である請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 鋳造材料として非磁性体の金属又は樹脂を使用する請求項１から１２のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法。
- 前記回転軸は、鋳造部にＤカット、キー溝、穴、２面カットの少なくとも１つを有する請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のアキシャルラミネート型シンクロナスリラクタンスモータの回転子の製造方法
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-
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