JPH09289762A - リラクタンス同期モータ用ロータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な技術で成形することにより特に遠心力
に対して十分な強度を得ることのできるリラクタンス同
期モータ用ロータおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 予め積層部１３の磁性材１１を構成する
磁性材片３９および非磁性材９を構成する非磁性材片４
３を作製しておき、基材５を作製してその積層部１３に
磁性材片３９および非磁性材片４３を交互に積層する。
この基材５は、回転中心である芯部３の周囲に極数に対
応した数の積層部１３を設けるべくスペースを有すると
共に前記芯部３を中心とした所定半径の円柱に内包され
るように作製する。磁性材片３９および非磁性材片４３
を積層する際に、結束手段１５により基材５の半径方向
に結束して固着するので、製作が簡易化されると共に、
遠心力作用方向への抵抗力が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁束が部分的に
集中する磁気異方性を有し、屈曲した磁路が設けられて
いるリラクタンス同期モータ用ロータおよびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リラクタンス同期モータ（以
後「ＲＳＭ」という）のロータとしては、図７〜図９に
示されるようなものがある。

【０００３】すなわち、図７を参照するに、このロータ
１０１では磁性体円柱に切欠き１０３を設けることによ
り簡単な突起部１０５を設けたものである。また、図８
を参照するに、このロータ１０７ではリベット１０９に
より幾層もの鉄板１１１を連結すると共に他のコアセグ
メントとも連結して固定し、さらにボルト１１３で基部
１１５に固定したものである。さらに、図９を参照する
に、このロータ１１７では鉄板１１９と非磁性体の層１
２１を交互に重ねそれらをリベット１２３で連結すると
共にボルト１２５で基部１２７に固定したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図７に示されるように簡単な突起部１０５を設けたロ
ータ１０１では、突起部１０５が小さいと十分なトルク
が得られないため、所望のトルクを得るためにはロータ
１０１を大きくしたり、突起部１０５を大きくしたりす
る必要があり、ＲＳＭ全体として大型化するという問題
がある。

【０００５】また、図８及び図９に示されるようにボル
ト１１３、１２５やリベット１０９、１２３等の固定具
や接着剤を用いて構成したロータ１０７、１１７では、
ロータ１０７、１１７の回転時に作用する遠心力に対す
る強度はボルト１１３、１２５等の締結強度に依存する
ので、磁路を大きくとってトルクを大きくするとボルト
１１３、１２５が小さくなり遠心力に対する強度が低く
なる。あるいは、遠心力に対する強度を大きくするため
にボルト１１３、１２５を大きくすると磁路が小さくな
るのでトルクが小さくなるという問題がある。

【０００６】このような問題を解決するために、極に対
応する磁性材および非磁性材の積層ブロックを一体化す
る方法が考えられるが、このような方法では金属接合な
どの高度な技術の工程が必要となるという問題がある。

【０００７】さらに、前述の何れの場合にもロータはす
べて金属で構成されているため、インバータドライブ時
の高調波電流成分も含めた渦電流による熱損失が大き
く、誘導電動機ほどではないもののロータ発熱がありロ
ータを変形させてしまうという問題がある。

【０００８】また、このような問題を回避するために、
図１０に示されるように、非磁性材部分１２９にプラス
チック材料を使用したロータ１３１が考えられるが、こ
のようなロータ１３１においては遠心力に対する強度を
確保するために突起１３３を必要とし、この部分で磁気
歪みが発生するためトルクリップルが大きくなり、さら
にこの歪みのためトルクが小さくなるという問題があ
る。

【０００９】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、簡易な技術で成形す
ることにより特に遠心力に対して十分な強度を得ること
のできるリラクタンス同期モータ用ロータおよびその製
造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明のリラクタンス同期モータ用
ロータは、回転中心である芯部と、この芯部の外側に設
けられると共に極数に対応する数の積層部が設けられた
全体円形状の基材と、を有し、前記積層部が、交互に積
層される磁性材および非磁性材と、この磁性材および非
磁性材を前記基材の半径方向に結束して前記基材に固着
する結束手段と、を備えてなることを特徴とするもので
ある。

【００１１】従って、基材における芯部のまわりには極
数に対応した積層部が設けられていて全体円形状を成し
ており、この積層部には磁性材および非磁性材が交互に
積層されて磁路を形成している。この積層部では、磁性
材および非磁性材が結束手段により基材の半径方向に結
束されているので、遠心力の作用方向に強固であり抵抗
力が強い。

【００１２】請求項２による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の積層部において交互に
積層された磁性材および非磁性材が、前記基材の外周縁
近傍に中心を有する同心円状に配置されていることを特
徴とするものである。

【００１３】従って、基材に設けられている各磁路は、
各々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を構成
する形状となっている。

【００１４】請求項３による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の積層部において交互に
積層された磁性材および非非磁性が、前記基材の外周縁
近傍に中心を有する同心円を近似する直線状に配置され
ていることを特徴とするものである。

【００１５】従って、基材に設けられている各磁路は、
各々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を近似
した平行線から構成される形状となっている。

【００１６】請求項４による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の結束手段が、前記基材
の両端面において基材の半径方向に固着されるべく対を
成す結束帯と、前記対を成す結束帯を基材の軸方向に連
結する連結材と、を備えてなることを特徴とするもので
ある。

【００１７】従って、結束帯が連結材を介して交互に積
層された磁性材と非磁性材を押えると共に半径方向に結
束して基材に固着するので、遠心力に対する抵抗力が強
くなる。

【００１８】請求項５による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項４記載の結束帯が非磁性材料か
ら構成されると共に、前記連結材が前記積層部を構成す
る非磁性材の一部であることを特徴とするものである。

【００１９】従って、非磁性材の一部である連結材が交
互に積層された磁性材および他の非磁性材を押えると共
に、結束帯により基材に固着されるので、遠心力に対す
る抵抗力が強くなる。

【００２０】請求項６による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の基材の軸方向両端面を
覆うと共に前記非磁性材と同じ材質からなる端板を前記
非磁性材と一体的に設けてなることを特徴とするもので
ある。

【００２１】従って、基材の軸方向両端面を覆う端板が
非磁性材部分に充填する充填材により形成されて一体的
に設けられているので、ロータの強度が増す。

【００２２】請求項７による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータは、請求項１記載の基材の外周に補強材が
巻かれていることを特徴とするものである。

【００２３】従って、基材および積層部の外周に巻かれ
た補強材によりロータの遠心力作用方向の抵抗力が増
す。

【００２４】請求項８による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法は、回転中心である芯部の周囲
に磁性材および非磁性材を交互に積層してなる積層部を
極数に対応して設けるべくスペースを有すると共に前記
芯部を中心とした所定半径の円柱に内包される基材を作
製し、前記磁性材を構成すべく予め部分円管状またはこ
れを近似する形状に作製された磁性材片と前記非磁性材
を構成すべく予め前記磁性材片に対応すべく作製された
非磁性材片を前記基材の積層部用のスペースにおいて基
材の半径方向に積層した後、前記磁性材片および非磁性
材片を結束手段により半径方向に結束すると共に前記基
材に固着して全体円柱状に形成すること、を特徴とする
ものである。

【００２５】従って、予め積層部の磁性材を構成する磁
性材片および非磁性材を構成する非磁性材片を作製して
おき、基材を作製してその積層部に磁性材片および非磁
性材片を交互に積層する。この基材は、回転中心である
芯部の周囲に極数に対応した数の積層部を設けるべくス
ペースを有すると共に前記芯部を中心とした所定半径の
円柱に内包されるように作製する。磁性材片および非磁
性材片を積層する際に、結束手段により基材の半径方向
に結束して固着するので、製作が簡易化されると共に、
遠心力作用方向への抵抗力が大きい。

【００２６】請求項９による発明のリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法は、請求項８記載の結束手段を
基材に固定する工程の次に、前記積層部用スペースにお
けるすき間部分に充填材を充填することを特徴とするも
のである。

【００２７】従って、磁性材片と非磁性材片による積層
部のすき間に充填材を充填するので基材と一体化して、
遠心力作用方向の抵抗力が増す。

【００２８】請求項１０による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８記載の結束手段
を基材に固着する工程の後に、前記基部および積層部の
外周面に補強材を巻付けることを特徴とするものであ
る。

【００２９】従って、基材の外周面に補強材を巻付ける
ことによりロータの遠心力作用方向の強度が増す。

【００３０】請求項１１による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８記載の結束手段
を基材に固着する工程において、前記軸方向両端面に端
板を一体的に設けることを特徴とするものである。

【００３１】従って、軸方向に一体化されるのでロータ
の強度が増す。

【００３２】請求項１２による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８記載の積層工程
が、前記非磁性体片または磁性体片における前記基材の
両端面に対応する部分に一体的に設けられている一対の
結束帯の間に、磁性体片および非磁性体片を交互に積層
するものであること、を特徴とするものである。

【００３３】従って、磁性材片および非磁性材片を交互
に積層する際に、非磁性体または磁性体に一体的に設け
られている結束帯により基材の半径方向に結束して基材
に固着するので、製作工程が簡略化される。

【００３４】請求項１３による発明のリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法は、請求項８記載の結束の工
程が、前記連結材を前記基材にボルト等の締結部材によ
り固着することを特徴とするものである。

【００３５】従って、磁性材片および非磁性材の積層工
程が簡略化され、ロータの製作が容易になる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて説明する。

【００３７】図１には、この発明にかかるリラクタンス
同期モータ用ロータ１が示されている。このロータ１
は、回転中心部に芯部３を有し、その外側に円柱状の基
材５を有している。あるいは、この基材５を、所定の形
状に作製された板状の磁性板７（図１（Ｂ）中仮想線で
示す）を軸方向へ多数積層して構成するようにしても良
い。

【００３８】前記基材５は磁性体からなり、回転中心で
ある芯部３のまわりに、磁性材１１および非磁性材９に
より同心円状に磁路が形成された積層部１３が、極数に
対応する数だけ設けられていて（図１（Ａ）参照、ここ
では４個）、全体で円形断面を形成している。

【００３９】前記基材５の両端面における各積層部１３
には、前記非磁性材９および磁性材１１を形成する同心
円の半径方向に結束手段としての一対の結束帯１５が設
けられており、ボルト１７により基材５に取付けられて
いる。この結束帯１５は、前記各磁性材１１および非磁
性材９を連結するものである。

【００４０】ロータ１の軸方向両端（図１（Ｂ）中上下
両端）には、基材５の両端面の全面を覆う端板１９が、
非磁性材９と一体で設けられている。また、磁性板７の
外周面、すなわちロータ１の外周面には補強材としての
プラスチック系繊維シート２１が巻付けられている。

【００４１】なお、図２に示されるロータ２３のように
基材２５を非磁性体とすると共に前述の図１に示したロ
ータ１の場合における磁性材２９と非磁性材２７の位置
を入れ替えたものや、図３に示されるロータ３１のよう
に磁性材３５および非磁性材３３から成る積層部３７を
同心円ではなくこの同心円を近似するような直線で構成
してもよい。

【００４２】次に、前述のロータ１の製造方法について
説明する。

【００４３】図１を参照するに、先ず基材５を芯部３の
周囲に極数に応じた積層部１３を設けるためのスペース
を有する形状に作製する。例えば、塊状の材料を切削加
工したり、鋳造やダイカストにより作製したり、あるい
はプレス加工により前述のような所定形状に加工された
板状の磁性板７を軸方向へ積層して作製する方法が考え
られる。次いで、結束帯１５により積層部１３を基材５
に固着させるためのボルト１７用の穴を軸方向に設け
る。

【００４４】一方、図４を併せて参照するに、前記各積
層部１３を構成するために、予め磁性材１１を構成する
板状の磁性材片３９をプレス加工により所望の形状に曲
げ加工したり、あるいは塊状や管状の材料をフライス盤
等を用いて所望の形状に切削加工して作製する。また
は、曲げ加工および切削加工を組合わせて磁性材片３９
を作製しても良い。

【００４５】また、図４に示される積層部固定具４１も
予め作製しておく。この積層部固定具４１は、前述の積
層部１３における非磁性材９を構成する非磁性材片４３
と、積層部１３を前記同心円の半径方向に結束するため
の結束帯１５とから構成されており、シート状のプラス
チック系材料をカッター等により切断して作製したり、
あるいは射出成型により一括成型で作製される。

【００４６】次いで、前述のようにして作製された基材
５の積層部１３用のスペースに、磁性材片３９と非磁性
材片４３を交互に半径方向へ積層し、積層部固定具４１
により結束してボルト１７により基材５に固着する。

【００４７】このようにして基材５に積層部１３を固着
した後、最外周部にプラスチック系繊維シート２１を巻
付けて半径方向に結束し、最後に積層部１３における非
磁性材９用の残スペースにプラスチック系材料等の非磁
性材を充填して一体化させる。この際、回転による遠心
力に抗する強度をさらに高めるために基材５の両端面を
覆うように端板１９を一体的に設ける。

【００４８】以上の結果から、磁性材１１と非磁性材９
を積層した積層部１３を先ずボルト１７等を用いて基材
５に固定するため、製作工程を簡略化でき、製作時間を
短縮化することができる。

【００４９】また、積層部１３と軸方向両端部の端板１
９、１９をプラスチック等の非磁性材で一体成形するこ
とができるので、ロータ１の強度を上げることができ
る。

【００５０】さらに、一体成形のため、ブロックを金属
接合するような高度な技術を必要としないし、射出成型
機等による一括成形が可能になるため、ロータ１の製造
時間を短縮することができる。

【００５１】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態においては、積層部固定具４１として非磁性材
９の一部を成す非磁性材片４３と結束帯１５を一体に作
製した場合について説明したが、この他図５に示される
積層部固定具４５のように、一対の結束帯４７とこの一
対の結束帯４７を連結する同じ程度の幅の連結材４９を
一体に作製したものを用いても良い。この場合には、連
結材４９は前述の非磁性材９部分に埋め込まれることに
なる。

【００５２】あるいは、図６に示される積層部固定具５
１のように、結束帯５３と連結材５５とを別個に作製し
てボルト５７で固定したものを用いても良い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるリラクタンス同期モータ用ロータでは、基材におけ
る芯部のまわりには極数に対応した積層部が設けられて
いて全体円形状を成しており、この積層部には磁性材お
よび非磁性材が交互に積層されて磁路を形成している。
この積層部では、磁性材および非磁性材が結束手段によ
り基材の半径方向に結束されているので、遠心力の作用
方向に強固であり抵抗力を増大することができる。

【００５４】請求項２の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、基材に設けられている各磁路は、各
々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を構成す
る形状となっている。

【００５５】請求項３の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、基材に設けられている各磁路は、各
々基材の中心に向かって凹となる同心円の一部を近似し
た平行線から構成される形状となっている。

【００５６】請求項４の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、結束帯が連結材を介して交互に積層
された磁性材と非磁性材を押えると共に半径方向に結束
して基材に固着するので、遠心力に対する抵抗力を増大
させることができる。

【００５７】請求項５の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、非磁性材の一部である連結材が交互
に積層された磁性材および他の非磁性材を押えると共
に、結束帯により基材に固着されるので、遠心力に対す
る抵抗力を増大させることができる。

【００５８】請求項６の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、基材の軸方向両端面を覆う端板が非
磁性材部分に充填する充填材により形成されて一体的に
設けられているので、ロータの強度を増すことができ
る。

【００５９】請求項７の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータでは、基材および積層部の外周に巻かれた
補強材によりロータの遠心力作用方向の抵抗力を増すこ
とができる。

【００６０】請求項８の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法では、予め積層部の磁性材を構
成する磁性材片および非磁性材を構成する非磁性材片を
作製しておき、回転中心である芯部の周囲に極数に対応
した数の積層部を設けるべくスペースを有すると共に前
記芯部を中心とした所定半径の円柱に内包されるような
形状の基材を作製して、その積層部用のスペースに磁性
材片および非磁性材片を交互に積層する。この積層を行
う際に、結束手段により基材の半径方向に結束して固着
するので、製作工程を簡易化することができる。また、
基材の半径方向に結束するので遠心力作用方向への抵抗
力を増大させることができる。

【００６１】請求項９の発明によるリラクタンス同期モ
ータ用ロータの製造方法では、磁性材片と非磁性材片に
よる積層部のすき間に充填材を充填して基材と一体化す
るので、遠心力作用方向の抵抗力を増すことができる。

【００６２】請求項１０の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、基材の外周面に補強材
を巻付けることによりロータの遠心力作用方向の強度を
増すことができる。

【００６３】請求項１１の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、軸方向に一体化される
のでロータの強度を増すことができる。

【００６４】請求項１２の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、磁性材片および非磁性
材片を交互に積層する際に、非磁性体に一体的に設けら
れている結束帯により基材の半径方向に結束して基材に
固着するので、製作工程を簡略化することができる。

【００６５】請求項１３の発明によるリラクタンス同期
モータ用ロータの製造方法では、磁性材片および非磁性
材の積層工程を簡略化することができ、ロータを容易に
製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータを示す端面図および断面図である。

【図２】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータの別の実施の形態を示す断面図である。

【図３】この発明にかかるリラクタンス同期モータ用ロ
ータのさらに別の実施の形態を示す断面図である。

【図４】結束手段を示す分解斜視図である。

【図５】結束手段の別の例を示す斜視図である。

【図６】結束手段のさらに別の例を示す分解斜視図であ
る。

【図７】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【図８】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【図９】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロータ
の構造を示す断面図である。

【図１０】従来におけるリラクタンス同期モータ用ロー
タの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１、２３、３１ ロータ ３ 芯部 ５ 基材 ９ 磁性材 １１ 非磁性材 １３ 積層部 １５ 結束帯（結束手段） １７ ボルト １９ 端板 ２１、４５ プラスチック系繊維シート（補強材） ３９ 磁性材片（磁性材） ４３ 非磁性材片（磁性材） ５１ 連結材（結束手段）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心である芯部と、この芯部の外側
   に設けられると共に極数に対応する数の積層部が設けら
   れた全体円形状の基材と、を有し、前記積層部が、交互
   に積層される磁性材および非磁性材と、この磁性材およ
   び非磁性材を前記基材の半径方向に結束して前記基材に
   固着する結束手段と、を備えてなることを特徴とするリ
   ラクタンス同期モータ用ロータ。
2. 【請求項２】 前記積層部において交互に積層された磁
   性材および非磁性材が、前記基材の外周縁近傍に中心を
   有する同心円状に配置されていることを特徴とする請求
   項１記載のリラクタンス同期モータ用ロータ。
3. 【請求項３】 前記積層部において交互に積層された磁
   性材および非非磁性が、前記基材の外周縁近傍に中心を
   有する同心円を近似する直線状に配置されていることを
   特徴とする請求項１記載のリラクタンス同期モータ用ロ
   ータ。
4. 【請求項４】 前記結束手段が、前記基材の両端面にお
   いて基材の半径方向に固着されるべく対を成す結束帯
   と、前記対を成す結束帯を基材の軸方向に連結する連結
   材と、を備えてなることを特徴とする請求項１記載のリ
   ラクタンス同期モータ用ロータ。
5. 【請求項５】 前記結束帯が非磁性材料から構成される
   と共に、前記連結材が前記積層部を構成する非磁性材の
   一部であることを特徴とする請求項４記載のリラクタン
   ス同期モータ用ロータ。
6. 【請求項６】 前記基材の軸方向両端面を覆うと共に前
   記非磁性材と同じ材質からなる端板を前記非磁性材と一
   体的に設けてなることを特徴とする請求項１記載のリラ
   クタンス同期モータ用ロータ。
7. 【請求項７】 前記基材の外周に補強材が巻かれている
   ことを特徴とする請求項１記載のリラクタンス同期モー
   タ用ロータ。
8. 【請求項８】 回転中心である芯部の周囲に磁性材およ
   び非磁性材を交互に積層してなる積層部を極数に対応し
   て設けるべくスペースを有すると共に前記芯部を中心と
   した所定半径の円柱に内包される基材を作製し、前記磁
   性材を構成すべく予め部分円管状またはこれを近似する
   形状に作製された磁性材片と前記非磁性材を構成すべく
   予め前記磁性材片に対応すべく作製された非磁性材片を
   前記基材の積層部用のスペースにおいて基材の半径方向
   に積層した後、前記磁性材片および非磁性材片を結束手
   段により半径方向に結束すると共に前記基材に固着して
   全体円柱状に形成すること、を特徴とするリラクタンス
   同期モータ用ロータの製造方法。
9. 【請求項９】 前記結束手段を基材に固着する工程の次
   に、前記積層部用スペースにおけるすき間部分に充填材
   を充填すること、を特徴とする請求項８記載のリラクタ
   ンス同期モータ用ロータの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記結束手段を基材に固着する工程の
    後に、前記基部および積層部の外周面に補強材を巻付け
    ることを特徴とする請求項８記載のリラクタンス同期モ
    ータ用ロータの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記結束手段を基材に固着する工程の
    後に、前記軸方向両端面に端板を一体的に設けることを
    特徴とする請求項８記載のリラクタンス同期モータ用ロ
    ータの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記積層工程が、前記非磁性体片また
    は磁性体片における前記基材の両端面に対応する部分に
    一体的に設けられている一対の結束帯の間に、磁性体片
    および非磁性体片を交互に積層するものであること、を
    特徴とする請求項８記載のリラクタンス同期モータ用ロ
    ータの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記結束手段を基材に固着する工程
    が、前記連結材を前記基材に締結部材により固着するこ
    とを特徴とする請求項８記載のリラクタンス同期モータ
    用ロータの製造方法。