JPH02123936A

JPH02123936A - リラクタンスモータのロータ

Info

Publication number: JPH02123936A
Application number: JP27580388A
Authority: JP
Inventors: Masami Shimada; 島田　正實; Toshio Hayashi; 林　敏男; Masayuki Yamashita; 正行山下; Tsutomu Kato; 勤加藤; Kenichi Kihira; 紀平　憲一
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、鉄心形成板を積層することにより構成される
リラクタンスモータのロータに関するものである。

［従来の技術及びその課題］従来より、可変リラクタンスモータは、内周部にコイル
を巻回した複数の磁極突起を有するステータと、このス
テータ内のスペースに回転自在に支承され、かつ外周部
に複数の突起を有するロータとを備えており、第７図に
示すようにロータＲは、同形の鉄心形成板Ｐを出力軸０
に沿って整列させて積層することにより構成されている
。このモータの動作原理について第８図を用いて説明す
る。いま、回転駆動時にステータＳに対してロータＲが
実線で示ず進角側の位相角θ白に位置するときに、コイ
ルＣを励磁すると、磁力線はステータＳの磁極突起から
ロータＲの磁極突起へ曲がって流れる。磁力線はマック
スウェルの応力で知られているように強い張力でもって
、できるだけ短く、かつまっすぐになろうとする。この
ときに発生する力が回転トルクを生じさせるのである。

このような磁力線の曲がる状態は、ロータＲの回転角に
よって検出されるので、所定のコイルＣに通電すること
によりロータＲには正の回転トルクが発生する。なお、
この磁力線の変化は、コイルの自己インダクタンスの変
化となって現れるから、インダクタンス変化の増加領域
においてコイルＣに通電すると、ロータＲに正の回転ト
ルクが発生することを意味する。また、ステータＳに対
してロー夕Ｒが＠線で示す遅角側の位相角θａに位置す
るときに（自己インダクタンスが減少領域）、コイルＣ
に通電すると、ロータＲに負の回転トルク（制動トルク
）が発生する。このように可変リラクタンスモータは、
所定のロータ位置において所定のコイルＣへ通電するこ
とにより正または負の回転トルクを生じるものであり、
したがって、永久磁石を備えた同期形モータやステッピ
ングモータと同様にロータＲ自体にはコイルを有しない
。よって、ロータＲには銅損は発生しないが、ロータＲ
内には磁束変化により鉄損が発生する。この鉄損による
熱は、ロータＲの表面から放熱されるが、高回転で発熱
量が大きい場合には、第７図のロータＲでは、放熱が十
分でなく各部に過熱を招くことがある。

本発明は上記従来の技術の問題を解消することを課題と
し、放熱効果に優れ、過熱を生じ難いリラクタンスモー
タのロータを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するためになされた本発明によるリラク
タンスモータのロータは、外周部に磁極突起を有する鉄
心形成板を積層することによりロータ鉄心を構成するリ
ラクタンスモータのロータにおいて、鉄心形成板を、所
定枚数毎に周方向に所定角度だけ交互にずらして積層し
たことを特徴とする。

［作用コ本発明のリラクタンスモータのロータは、鉄心形成板が
積層され、所定枚数毎に周方向に所定角度だけ交互にず
らして積層されている。したがって、ロータの側面は、
凹凸形状となり、従来のように揃えて積層したものと比
べて表面積が増大することになる。よって、上記ロータ
の凹凸形状は、鉄損に伴ってロータ内に発生する熱の放
熱作用を増大させる。

［実施例コ以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は可変リラクタンスモータのロータの斜視図、第
２図は同モータの側面図である。

同図において、１は積層鉄心からなる筒状のステータで
あり、このステータ１の内周部には、コイル２を巻回し
た８極の？ｌ！ｌ突極３が設けられている。一方、ステ
ータ１内のスペースには、出力軸６と該出力軸６に支持
されたロータ鉄心７からなるロータ８が回転自在に支承
されている。ロータ鉄心７は、外周部に６極の磁極突起
９を有する鉄心形成板１０を積層することにより構成さ
れている。ロータ鉄心７における磁極突起９には、第３
図に示す貫通孔１３が形成されている。この貫通孔１３
を形成するには、まず、鉄心形成板１０のプレス打ち抜
き成形の際に、磁極突起９の中心軸Ｃ１、ｃ２に対して
周方向へ２／α°だけずれた軸線Ｑｌ上に抜孔１４を同
時に打ち抜くことにより行い、この打ち抜きされた鉄心
形成板１０を１枚おきに裏返し、抜孔１４の位置を合わ
せて積層することにより貫通孔１３にする。この貫通孔
１３には、第４図に示すビン１５が貫挿され、ピン１５
の両端が折曲されて抜止がなされる。これにより、鉄心
形成板１０が１枚毎に周方向にα°だけ交互にずれた各
板１０ａ、１０ｂとなって積層固定されることになり、
よってその外面が増加する凹凸形状となる。

また、出力軸６には、図示しないが、外周部にスリット
を有する回転円板が固着され、この回転円板に対向して
上記スリットを検出するホトインタラプタが設けられて
いる。上記回転円板とホトインタラプタは、回転位置検
出器を構成しており、この検出器からの検出信号に基づ
いてロータ８に対する各磁極の回動位置が求められるよ
うになっている。

次に上記モータの動作について説明する。

本モータは、従来の技術で説明した原理に基づいて制御
される。例えは、駆動時に第２図に示すロータ８の磁極
突起９ａがステータ１の磁極突起３ａに近づくと（イン
ダクタンスの増加領域）、この状態が回転位置検出器に
て検出され、この検出信号に基づいて電子制御ｌ装置（
図示省略）からコイル２ａへ通電が行われ、これにより
ロータ８に正の回転トルクが発生する。そして、ロータ
８の磁極突起９ａがステータ１の磁極突起３ａから離れ
ていくときには、コイル２ａへの通電を停止して負の回
転トルクを発生させず、正方向の回転トルクを維持する
。また、制動時には、ロータ８の磁極突起９ａがステー
タ１の磁極突起３ａから離れていくときに（インダクタ
ンス変化の減少領域）、コイル２ａに通電することによ
り制動力を発生させる。

上述したモータの動作において、ロータ鉄心７内には、
磁束の変化に伴う鉄損が発生し、この鉄損は熱に変換さ
れる。ところが、ロータ鉄心７の各鉄心形成板１０は、
１枚毎に周方向に所定角度αだけ交互にずらして積層さ
れているのでロータ鉄心７の表面が凹凸形状になってい
る。従って、従来のロータ鉄心（第７図）のように鉄心
形成板を揃えて積層したものと比べて表面積が増大する
ことになる。よって、ロータ鉄心７の放熱作用が増大す
ることから、ロータ鉄心７内に発生する熱は外部へ速や
かに放出されることになり、各部の過熱による故障を招
かない。

また、ロータ鉄心７の凹凸形状による放熱作用の増大に
加えて、トルク特性の改善という副次的効果もある。こ
の効果を調べるために、本モータの靜トルクの測定、す
なわち、所定コイル２に一定の電流を流した状態におい
て、ロータ８を徐々に回転させたときのトルクの測定を
行った結果、第５図が得られた。なお、図中において、
＠線ａ及び離線すは木モータにおける鉄心形成板１ｏの
一列に並んだ各板１０ａ、１０ｂだけの靜トルク特性を
それぞれ示し、実線Ｃはそれらの合計のトルクを示し、
更に１点鎖線ｄは従来のロータを用いた靜トルクを示す
。

図から明かなように、従来のロータを用いたものでは、
靜トルク特性ｄは、正弦波ではなく回転方向の角度に対
して歪んだ周期波となっており、このためトルクリプル
の発生の原因になっている。

これに対し、本実施例のロータ８の靜トルク特性Ｃは正
弦波に近づいている。このような特性を示すのは、本実
施例のロータ鉄心７のうち１枚句に交互に設けられた一
方の板１０ａの磁極突起９がまずステータ１の磁極突起
３に近づいた後に、位相角αだけ遅れて他方の板１０ｂ
が磁極突起３に近つく。したがって、ステータ１の磁極
突起３に対するロータ８の磁極突起９の重なり具合いは
、２つの周期波の合成波に近く、トルクも急峻な変化の
部分がならされて、正弦波に近づくと考えられる。

各相の靜トルク特性が正弦波となるモータで、コイルへ
２の電流も正弦波になるような理想的な場合には、各相
の総トルクは一定となる。例えは、４相モータの場合、
一定単位電流での各相のトルク波形が正弦波となるモー
タにおいて、コイルの各相φ１〜４に流す電流を正弦波
とすると、φ１による発生トルクＴφ１は、位相角をθ
、トルク最大値をｔｌ、！、電流最大値■、とすると、
次式（１）にて表される。

Ｔφ＋＝ｔｎｓｉｎθＸＩｎ５ｉｎθ ”　ｔ　ｎ　Ｉ　ｎ５ｉｎ２θ　　　　　　　−（１）
［０≦θ≦π］同様にφ２〜φ４も次式（２）〜（５）にて表される。

Ｔφ２＝　　ｔ　ｎｓ＋ｎ　　（θ　＋π）２）Ｘ　Ｉ
　ｎ５ｉｎ　（θ＋π／２）＝　　ｔｎ　　Ｉｎ５ｉｎ２　（θ　＋π／２）＝を門
Ｔ　ｒ＋ｃＯ８２θ　　　　　　　　　・・・（２）［
π／２≦θ≦３／２７Ｔ］Ｔφ３：　ｔ　ｒｌＩ　ｎ５ｉｎ２（θ＋π）＝　ｔ　
ｒｌＩ　ｎ５ｉｎ２θ　　　　　　由（３）［７Ｆ≦θ
≦２π］Ｔφ４：　ｔ　Ｍ　Ｌｓｉｎ２（θ＋３／２７Ｔ）＝　
を門Ｉ門ｃｏｓ２θ　　　　　　　　　　　　・・・（
４）［３π　／２≦　θ　≦５π　）２コよって、（１）式と（３）式とからＴφ１＋１゛φ３＝　ｔｒ＋　Ｌｓｉｎ”’θ　　　−
（５）また、（？−）式と（４）式とからＴφ２＋Ｔφ４　”　ｔ　ｎ　Ｉ　ｎｃＯ８”θ　　　
　−（６）モータの総トルクＴφは、（５）〜（６）に
よりＴφ＝Ｔφ１＋′Ｆφ３＋Ｔφ２＋Ｔφ４＝　ｔｎ
　Ｉ　ｎ　（ｓｉｎ２θ＋ＣＯＳ”’θ）＝ｔｎＩｒ＋
　　　　　　　　　　　　−（７）したがって、（７）
式から総トルクは、一定となり、駆動時におけるトルク
リップルがなくなり、モータ自体の振動も低減される。

なお、上記実施例では、同一形状かつ同一位置に抜孔１
４を有する鉄心形成板１０を用い、これを積層する際に
１枚ずつ裏返すことによりロータ鉄心７を構成したが、
これに限らず、鉄心形成板１０の打ち抜きに際し、１枚
おきに中心軸から一方の板は左にα／２の角度の位置に
、他の板は右にα／２の角度の位置に抜孔を穿設し、打
ち抜き鉄板の抜孔を合わせて貫通孔を形成してもよい。

また、上記実施例では、鉄心形成板１０の位置決めを貫
通孔１３とピン１５で行ったが、これに限らず、第６図
に示すように鉄心形成板１０ａ、１０ｂに凹凸ＨＢ２０
ａを形成し、これを嵌合する手段であってもよく、ある
いは各板を溶接等により連結してもよい。

なお、鉄心形成板の交互にずらす枚数及び角度は、１枚
に限らず所定枚数毎に行ってよいこと、及び靜トルク特
性を所定の波形に設定するように所定枚数及び所定角度
毎に適宜選択してもよいことは勿論である。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明によれば、鉄心形成板が所
定角度毎に交互に周方向へずらされて積層されることに
よりロータ鉄心が構成されているので、ロータ鉄心の表
面積が大きくなり、よって、冷却効果の増大によりモー
タの過熱を防止することができる。また、ロータ鉄心の
表面の凹凸形状により靜トルク特性が改善されるために
モータ自体のトルクリプルが低減され、よって駆動も滑
らかになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるロータを示す斜視図、
第２図は同実施例のリラクタンスモータを示す側面図、
第３図はロータの要部を示す説明図、第４図は第３図の
要部の断面図、第５図はロータの靜トルク特性を示すグ
ラフ、第６図は他の実施例の要部を示す断面図、第７図
は従来のロータを示す斜視図、第８図はリラクタンスモ
ータの原理を示す説明図である。１・・・ステータ６・・・出力軸９・・・磁極突起１３・・・貫通孔２・・−コイル　　３・・・ｒｉ１極突起７・・・ロー
タ鉄心　　８・・・ロータ１０・・・鉄心形成板１４・・・抜孔　　１５・・・ビン

Claims

【特許請求の範囲】外周部に磁極突起を有する鉄心形成板を積層することに
よりロータ鉄心を構成するリラクタンスモータのロータ
において、上記鉄心形成板を、所定枚数毎に周方向に所定角度だけ
交互にずらして積層したことを特徴とするリラクタンス
モータのロータ。