WO2022097297A1 - ロータ、回転電機およびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

ロータは、互いに重ね合わせられた複数の板材を有するロータコア（６）を備える。ロータコア（６）は、ロータコア（６）の回転中心からロータコア（６）の周縁へ向かう径方向に層状に並べられた複数のフラックスバリア（９）を有する。複数のフラックスバリア（９）は、導体（１０）が充填されている第１のフラックスバリアと、導体（１０）が充填されていない第２のフラックスバリアとを含む。径方向において第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されている。

Description

ロータ、回転電機およびロータの製造方法

　本開示は、フラックスバリアを有するロータ、回転電機およびロータの製造方法に関する。

　誘導電動機と同期電動機は、産業機械における主たる動力源である回転電機として知られている。従来は、堅牢かつ安価である誘導電動機が広く普及していたが、技術の進歩によって、誘導電動機よりも高い効率を達成することができる同期電動機も普及してきている。同期電動機にはさまざまな種類が存在しているが、その中でも、永久磁石を使用しないリラクタンスモータが注目されている。

　リラクタンスモータは、ステータコイルに電流が流れることにより生じる磁束によってロータにリラクタンストルクを発生させて、ロータを回転させる回転力を得る。リラクタンスモータのロータコアは、リラクタンストルクを増大させて電気的性能を向上させるために、突極性を持たせた複雑な形状となる。ロータコアが複雑な形状となるほど、ロータコアの製造が難しくなる。

　ロータコアは、複数の電磁鋼板を積層することによって構成される。ロータコアの製造が難しくなる理由の１つとして、複数の電磁鋼板を固定することの複雑さが挙げられる。電磁鋼板の固定方法としては、電磁鋼板の外縁同士を溶接する方法、電磁鋼板の外縁に軸方向へ延ばされた溝を形成して金具等によってかしめる方法、軸方向におけるロータコアの両端に板を設けてボルト等によって板をねじ止めする方法、ロータコアに導体を充填する方法などが知られている。また、近年は、産業機械の小型化または産業機械の効率向上を目的として、電動機のフレームを廃し、ステータおよびロータを産業機械に直接組み込む、いわゆるビルトインタイプの電動機の需要が高まっている。ビルトインタイプの電動機では、ロータの自己保持が必要となることから、電磁鋼板の固定方法が課題となる。

　特許文献１には、ロータにおける磁束を阻止するフラックスバリアがロータコアに形成され、フラックスバリアに導体が充填されていることによって複数の電磁鋼板が固定されているロータの構造が開示されている。また、特許文献１にかかるロータでは、電動機の自己始動性を確保するために、フラックスバリアが複数の部分に分割されており、フラックスバリアのうちロータコアの周縁部に位置する部分にのみ導体が充填されている。

特表２０１７－５２３７５９号公報

　導体が充填されているロータコアを有する電動機では、導体間に電流が流れることによる損失、すなわち横流損の発生による駆動特性の低下が問題となる。横流損が発生すると、電動機全体の損失が大きくなることで、電動機の効率などの駆動特性が低下することになる。特許文献１に開示されているロータコアには、ロータコアの径方向に配列されている各フラックスバリアに導体が充填されているため、径方向において互いに隣り合うフラックスバリアの導体間に電流が流れることによる横流損が発生し易い。また、特許文献１に開示されているロータコアでは、フラックスバリアのうちロータコアの周縁部に位置する部分にのみ導体を充填するために、各フラックスバリアにブリッジが設けられている。特許文献１に開示されているロータコアでは、各フラックスバリアのブリッジが径方向に並べられていることによって、突極比が小さくなることから、発生トルクが低下し易い。そのため、特許文献１の技術によると、電動機の駆動特性が低下するという問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、回転電機の駆動特性を向上可能とするロータを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるロータは、互いに重ね合わせられた複数の板材を有するロータコアを備える。ロータコアは、ロータコアの回転中心からロータコアの周縁へ向かう径方向に層状に並べられた複数のフラックスバリアを有する。複数のフラックスバリアは、導体が充填されている第１のフラックスバリアと、導体が充填されていない第２のフラックスバリアとを含む。径方向において第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されている。

　本開示にかかるロータは、回転電機の駆動特性を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるロータを有する回転電機の断面図 実施の形態１にかかるロータを構成するロータコアの断面図 実施の形態１にかかるロータを構成するロータコアの一部を示す斜視図 実施の形態２にかかるロータを構成するロータコアの断面図 実施の形態２にかかるロータを構成するロータコアの一部を示す斜視図 実施の形態３にかかるロータを構成するロータコアの断面図 実施の形態３にかかるロータを構成するロータコアの一部を示す斜視図 実施の形態４にかかるロータを構成するロータコアの断面図 実施の形態４にかかるロータを構成するロータコアの一部を示す斜視図 実施の形態４にかかるロータを構成するロータコアの断面のうち、図８に示す部分Ｘの拡大図 実施の形態５にかかるロータを構成するロータコアの断面図 実施の形態５にかかるロータを構成するロータコアの一部を示す斜視図 実施の形態６にかかるロータを構成するロータコアの断面図 実施の形態６にかかるロータを構成するロータコアの一部を示す斜視図 実施の形態６にかかるロータを構成するロータコアの断面のうち、図１３に示す部分ＸＶの拡大図

　以下に、実施の形態にかかるロータ、回転電機およびロータの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかるロータ３を有する回転電機の断面図である。回転電機である電動機１００は、フレーム１と、フレーム１内に嵌め込まれて固定されている円筒状のステータ２と、ステータ２に囲われており回転可能に保持されているロータ３とを有する。電動機１００は、リラクタンストルクを利用してロータ３を回転させるリラクタンスモータである。なお、図１に示す断面は、ロータ３の回転中心である回転軸を含む断面である。以下の説明では、回転軸の方向を軸方向、回転軸を中心とする円の半径の方向を径方向、当該円の円周に沿う方向を周方向と称することがある。

　ステータ２は、ステータコア４と、回転磁界を発生するコイル５とを有する。ステータコア４は、軸方向において互いに重ね合わせられた複数の板材を有する。各板材は、電磁鋼板である。

　ロータ３は、円筒状のロータコア６と、ロータ３の回転力を電動機１００の外部へ伝えるシャフト７とを有する。ロータコア６は、軸方向において互いに重ね合わせられた複数の板材を有する。各板材は、電磁鋼板である。ロータコア６の外周面は、ステータコア４の内周面に対向している。シャフト７は、ロータコア６を貫通しており、ロータコア６と同軸上に設けられている。

　電動機１００は、シャフト７を回転自在に保持する軸受を有する。フレーム１は、軸受が嵌め込まれたブラケットを有する。軸受とブラケットとの図示は省略する。フレーム１は、ステータ２、ロータ３および軸受を収容するとともに、軸受を介してロータ３を保持する。電動機１００は、コイル５に電流が流れることにより生じる磁束によってロータコア６にリラクタンストルクを発生させて、ロータ３を回転させる回転力を得る。

　ロータコア６は、複数のフラックスバリア９を有する。複数のフラックスバリア９は、ロータコア６の回転中心からロータコア６の周縁へ向かう径方向に層状に並べられている。各フラックスバリア９は、ロータコア６において磁束が通ることを阻害する。各フラックスバリア９は、軸方向においてロータコア６を貫いた孔である。ロータコア６のうちフラックスバリア９以外の部分は、磁路８を構成する。

　ロータコア６を構成する各板材は、材料である電磁鋼板の打ち抜きによって形成される。電磁鋼板の打ち抜きによって、板材の外形と、シャフト７が通される孔と、フラックスバリア９を構成する孔とが形成される。

　図２は、実施の形態１にかかるロータ３を構成するロータコア６の断面図である。図３は、実施の形態１にかかるロータ３を構成するロータコア６の一部を示す斜視図である。図３には、ロータコア６を周方向において４等分したうちの１つである断片を示している。図２には、ロータコア６のうち図３に示す断片における、回転軸に垂直な断面を示している。ロータコア６を４等分したうち図２および図３に示す断片以外の各断片は、図２および図３に示す断片と同様の構成を有する。

　ｄ軸は、ロータコア６における透磁率が高い方向を表す軸である。ｑ軸は、ロータコア６における透磁率が低い方向を表す軸である。図２に示す断面において、ｑ軸は、当該断面のうち周方向における中心を示す直線である。ｄ軸は、当該断面のうち周方向における端を示す直線である。

　ロータコア６のうち図２および図３に示す部分には、径方向に層状に並べられた５つのフラックスバリア９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅが形成されている。なお、フラックスバリア９とは、フラックスバリア９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅの各々を区別せずに称したものとする。図１に示す断面では、ロータコア６に形成されている複数のフラックスバリア９のうちの一部については図示を省略している。

　図２に示す断面において、各フラックスバリア９は、回転軸の方が凸とされた円弧状である。各フラックスバリア９のうち円弧の一端と他端とは、それぞれロータコア６の周縁部にある。各フラックスバリア９において、フラックスバリア９の円弧に沿った方向におけるフラックスバリア９の中心は、ｑ軸上の位置である。フラックスバリア９ａは、ｑ軸上において、５つのフラックスバリア９のうちロータコア６の周縁に最も近い１つである。フラックスバリア９ｅは、ｑ軸上において、５つのフラックスバリア９のうち回転軸に最も近い１つである。

　磁路８ａは、ロータコア６のうち、ロータコア６の周縁とフラックスバリア９ａとの間の部分である。磁路８ｂは、ロータコア６のうち、フラックスバリア９ａとフラックスバリア９ｂとの間の部分である。磁路８ｃは、ロータコア６のうち、フラックスバリア９ｂとフラックスバリア９ｃとの間の部分である。磁路８ｄは、ロータコア６のうち、フラックスバリア９ｃとフラックスバリア９ｄとの間の部分である。磁路８ｅは、ロータコア６のうち、フラックスバリア９ｄとフラックスバリア９ｅとの間の部分である。磁路８ｆは、ロータコア６のうち、フラックスバリア９ｅとｄ軸とシャフト７との間の部分である。なお、磁路８とは、磁路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆの各々を区別せずに称したものとする。図１に示す断面では、ロータコア６に形成されている複数の磁路８のうちの一部については図示を省略している。

　ロータコア６では、ｑ軸方向において磁路８とフラックスバリア９とが交互に配列されている。これにより、ロータコア６では、ｑ軸方向へ通る磁束が妨げられている。なお、ロータコア６において、径方向において層状に並べられたフラックスバリア９の数は５つに限られない。径方向において層状に並べられたフラックスバリア９の数は複数であれば良く、任意であるものとする。

　実施の形態１では、径方向において層状に並べられた複数のフラックスバリア９のうちロータコア６の周縁に最も近い１つから数えて奇数番目の各フラックスバリア９に、導体１０が充填されている。複数のフラックスバリア９のうち偶数番目の各フラックスバリア９の内部は空隙である。以下の説明にて、導体１０が充填されているフラックスバリア９を第１のフラックスバリア、導体が充填されていないフラックスバリア９を第２のフラックスバリア、とする。導体１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金といった非磁性の金属である。

　図２および図３に示す例では、ロータコア６の周縁に最も近い方から１番目のフラックスバリア９ａと、３番目のフラックスバリア９ｃと、５番目のフラックスバリア９ｅとの各々は、第１のフラックスバリアである。また、２番目のフラックスバリア９ｂと４番目のフラックスバリア９ｄとの各々は、第２のフラックスバリアである。

　実施の形態１では、第１のフラックスバリアと第２のフラックスバリアとが、径方向において交互に並べられている。この場合、径方向において第１のフラックスバリア同士が第２のフラックスバリアを介さずに隣り合う場合と比べて、各第１のフラックスバリアの導体１０同士の間に電流が流れにくくなる。電動機１００は、ロータコア６において導体１０同士の間に流れる電流を低減できることによって、横流損の低減が可能となる。

　なお、ロータコア６において、径方向において層状に並べられた複数のフラックスバリア９のうちロータコア６の周縁に最も近い１つから数えて偶数番目の各フラックスバリア９が、第１のフラックスバリアであっても良い。この場合、複数のフラックスバリア９のうち奇数番目の各フラックスバリア９が、第２のフラックスバリアである。この場合も、電動機１００は、第１のフラックスバリアと第２のフラックスバリアとが径方向において交互に並べられることで、横流損を低減できる。

　図２および図３に示す例では、径方向において第１のフラックスバリア同士の間に１つの第２のフラックスバリアが配置されている。第１のフラックスバリア同士の間に配置される第２のフラックスバリアは１つに限られず、複数であっても良い。すなわち、ロータコア６では、径方向において第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されていれば良い。第１のフラックスバリア同士の間に１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されることによって、横流損の低減が可能となる。

　実施の形態１によると、ロータ３は、ロータコア６において径方向に層状に並べられた複数のフラックスバリア９を有し、第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されていることによって、横流損の低減が可能となる。また、ロータ３は、フラックスバリア９のうちロータコア６の周縁部に位置する部分にのみ導体１０を充填するためのブリッジが設けられる場合と比べて、突極比を大きくすることができる。以上により、ロータ３は、回転電機の駆動特性を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態２．
　図４は、実施の形態２にかかるロータ３を構成するロータコア６Ａの断面図である。図５は、実施の形態２にかかるロータ３を構成するロータコア６Ａの一部を示す斜視図である。ロータコア６Ａでは、第１のフラックスバリアの中心にブリッジ１１が形成されている。実施の形態２にかかるロータ３のうちロータコア６Ａ以外の構成は、実施の形態１にかかるロータ３のうちロータコア６以外の構成と同じである。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。

　図４において、３つのフラックスバリア９ａ，９ｃ，９ｅの各々は、導体１０が充填されている第１のフラックスバリアである。各フラックスバリア９ａ，９ｃ，９ｅのうちｑ軸上の位置に、ブリッジ１１が形成されている。すなわち、ブリッジ１１は、第１のフラックスバリアの円弧に沿った方向における第１のフラックスバリアの中心に形成されている。

　ブリッジ１１は、第１のフラックスバリアを挟んで隣り合う磁路８同士を短絡させる。すなわち、フラックスバリア９ａに形成されているブリッジ１１は、径方向においてフラックスバリア９ａを挟んで隣り合う磁路８ａと磁路８ｂとを短絡させる。フラックスバリア９ｃに形成されているブリッジ１１は、径方向においてフラックスバリア９ｃを挟んで隣り合う磁路８ｃと磁路８ｄとを短絡させる。フラックスバリア９ｅに形成されているブリッジ１１は、径方向においてフラックスバリア９ｅを挟んで隣り合う磁路８ｅと磁路８ｆとを短絡させる。

　ロータコア６Ａは、電動機１００の運転時には、ロータ３の回転による遠心力を受ける。また、ロータコア６Ａの製造時において、ロータコア６Ａは、フラックスバリア９に導体１０が充填される際の圧力を受ける。ロータコア６Ａの各第１のフラックスバリアにブリッジ１１が形成されていることによって、ロータコア６Ａの機械的強度が確保される。このため、ロータ３は、ロータ３の回転による遠心力または導体１０が充填される際の圧力といった外力によるロータコア６Ａの変形を低減できる。

　径方向において第１のフラックスバリア同士の間には、ブリッジ１１が形成されていない第２のフラックスバリアが配置されている。ロータ３は、ロータコア６Ａにおいて径方向に並べられている複数のフラックスバリア９の全てにブリッジ１１が形成される場合と比べて、突極比を大きくすることができる。

　さらに、ロータ３は、実施の形態１の場合と同様に、第１のフラックスバリア同士の間に第２のフラックスバリアが配置されることによって、横流損の低減が可能となる。以上により、ロータ３は、ロータコア６Ａの変形を低減でき、かつ、回転電機の駆動特性を向上させることができる。ロータコア６Ａの変形を低減できることによって、回転軸を中心とするロータコア６Ａの真円度を高くすることができる。

　ロータコア６Ａでは、実施の形態１のロータコア６の場合と同様に、径方向において第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されていれば良い。この場合も、ロータ３は、各第１のフラックスバリアにブリッジ１１が形成されることによって、ロータコア６Ａの変形を低減でき、かつ、回転電機の駆動特性を向上させることができる。

実施の形態３．
　図６は、実施の形態３にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｂの断面図である。図７は、実施の形態３にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｂの一部を示す斜視図である。ロータコア６Ｂでは、第２のフラックスバリアの中心にブリッジ１２が形成されている。実施の形態３にかかるロータ３のうちロータコア６Ｂ以外の構成は、実施の形態１にかかるロータ３のうちロータコア６以外の構成と同じである。実施の形態３では、上記の実施の形態１または２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１または２とは異なる構成について主に説明する。

　図６において、２つのフラックスバリア９ｂ，９ｄの各々は、導体１０が充填されていない第２のフラックスバリアである。各フラックスバリア９ｂ，９ｄのうちｑ軸上の位置に、ブリッジ１２が形成されている。すなわち、ブリッジ１２は、第２のフラックスバリアの円弧の沿った方向における第２のフラックスバリアの中心に形成されている。

　ブリッジ１２は、第２のフラックスバリアを挟んで隣り合う磁路８同士を短絡させる。すなわち、フラックスバリア９ｂに形成されているブリッジ１２は、径方向においてフラックスバリア９ｂを挟んで隣り合う磁路８ｂと磁路８ｃとを短絡させる。フラックスバリア９ｄに形成されているブリッジ１２は、径方向においてフラックスバリア９ｄを挟んで隣り合う磁路８ｄと磁路８ｅとを短絡させる。

　ロータコア６Ｂの各第２のフラックスバリアにブリッジ１２が形成されていることによって、ロータコア６Ｂの機械的強度が確保される。このため、ロータ３は、ロータ３の回転による遠心力または導体１０が充填される際の圧力といった外力によるロータコア６Ｂの変形を低減できる。ロータコア６Ｂの変形を低減できることによって、回転軸を中心とするロータコア６Ｂの真円度を高くすることができる。

　径方向において第２のフラックスバリア同士の間には、ブリッジ１２が形成されていない第１のフラックスバリアが配置されている。ロータ３は、ロータコア６Ｂにおいて径方向に並べられている複数のフラックスバリア９の全てにブリッジ１２が形成される場合と比べて、突極比を大きくすることができる。

　さらに、ロータ３は、実施の形態１の場合と同様に、第１のフラックスバリア同士の間に第２のフラックスバリアが配置されることによって、横流損の低減が可能となる。以上により、ロータ３は、ロータコア６Ｂの変形を低減でき、かつ、回転電機の駆動特性を向上させることができる。

　ロータコア６Ｂでは、実施の形態１のロータコア６の場合と同様に、径方向において第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されていれば良い。この場合も、ロータ３は、各第２のフラックスバリアにブリッジ１２が形成されることによって、ロータコア６Ｂの変形を低減でき、かつ、回転電機の駆動特性を向上させることができる。

実施の形態４．
　図８は、実施の形態４にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｃの断面図である。図９は、実施の形態４にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｃの一部を示す斜視図である。図１０は、実施の形態４にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｃの断面のうち、図８に示す部分Ｘの拡大図である。実施の形態４では、第１のフラックスバリアにおける円弧の端とロータコア６Ｃの周縁との間隔が、第２のフラックスバリアにおける円弧の端とロータコア６Ｃの周縁との間隔とは異なる。実施の形態４にかかるロータ３のうちロータコア６Ｃ以外の構成は、実施の形態１にかかるロータ３のうちロータコア６以外の構成と同じである。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。

　ロータコア６Ｃのうち、フラックスバリア９の円弧に沿った方向におけるフラックスバリア９の一端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該一端に対向する部分との間の領域は、ブリッジとして機能する。また、ロータコア６Ｃのうち、フラックスバリア９の円弧に沿った方向におけるフラックスバリア９の他端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該他端に対向する部分との間の領域は、ブリッジとして機能する。実施の形態４において、ブリッジは、ロータコア６Ｃの周縁部に形成されている。

　フラックスバリア９の一端側のブリッジとフラックスバリア９の他端側のブリッジとの各々は、フラックスバリア９を挟んで隣り合う磁路８同士を短絡させる。以下の説明において、フラックスバリア９の端とは、フラックスバリア９の円弧に沿った方向におけるフラックスバリア９の一端と他端との各々を称したものとする。

　図８から図１０において、ブリッジ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅは、ロータコア６Ｃの周縁部に形成されているブリッジである。ブリッジ１３ａは、フラックスバリア９ａの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端に対向する部分との間の領域である。間隔Ｌａは、フラックスバリア９ａの円弧に沿った方向におけるブリッジ１３ａの幅である。すなわち、間隔Ｌａは、フラックスバリア９ａの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端に対向する部分との間隔である。ブリッジ１３ａは、径方向においてフラックスバリア９ａを挟んで隣り合う磁路８ａと磁路８ｂとを短絡させる。

　ブリッジ１３ｂは、フラックスバリア９ｂの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間の領域である。間隔Ｌｂは、フラックスバリア９ｂの円弧に沿った方向におけるブリッジ１３ｂの幅である。すなわち、間隔Ｌｂは、フラックスバリア９ｂの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間隔である。ブリッジ１３ｂは、径方向においてフラックスバリア９ｂを挟んで隣り合う磁路８ｂと磁路８ｃとを短絡させる。

　ブリッジ１３ｃは、フラックスバリア９ｃの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間の領域である。間隔Ｌｃは、フラックスバリア９ｃの円弧に沿った方向におけるブリッジ１３ｃの幅である。すなわち、間隔Ｌｃは、フラックスバリア９ｃの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間隔である。ブリッジ１３ｃは、径方向においてフラックスバリア９ｃを挟んで隣り合う磁路８ｃと磁路８ｄとを短絡させる。

　ブリッジ１３ｄは、フラックスバリア９ｄの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間の領域である。間隔Ｌｄは、フラックスバリア９ｄの円弧に沿った方向におけるブリッジ１３ｄの幅である。すなわち、間隔Ｌｄは、フラックスバリア９ｄの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間隔である。ブリッジ１３ｄは、径方向においてフラックスバリア９ｄを挟んで隣り合う磁路８ｄと磁路８ｅとを短絡させる。

　ブリッジ１３ｅは、フラックスバリア９ｅの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間の領域である。間隔Ｌｅは、フラックスバリア９ｅの円弧に沿った方向におけるブリッジ１３ｅの幅である。すなわち、間隔Ｌｅは、フラックスバリア９ｅの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端と対向する部分との間隔である。ブリッジ１３ｅは、径方向においてフラックスバリア９ｅを挟んで隣り合う磁路８ｅと磁路８ｆとを短絡させる。

　第１のフラックスバリアの円弧に沿った方向における第１のフラックスバリアの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端に対向する部分との間隔は、第２のフラックスバリアの円弧に沿った方向における第２のフラックスバリアの端と、ロータコア６Ｃの周縁のうち当該端に対向する部分との間隔よりも長い。すなわち、間隔Ｌａ、間隔Ｌｃおよび間隔Ｌｅの各々は、間隔Ｌｂおよび間隔Ｌｄの各々よりも大きい。

　このように、ロータコア６Ｃには、各フラックスバリア９の端とロータコア６Ｃの周縁との間に、ブリッジとして機能させる領域が確保されている。また、第１のフラックスバリアの端に隣接するブリッジの幅は、第２のフラックスバリアの端に隣接するブリッジの幅よりも大きいことによって、第１のフラックスバリアとロータコア６Ｃとの間における機械的強度が確保されている。これにより、ロータ３は、導体１０が充填された第１のフラックスバリアからロータコア６Ｃの周縁の方へ圧力が加わることによる、ロータコア６Ｃの外形の歪みを低減できる。ロータコア６Ｃの外形の歪みを低減できることによって、回転軸を中心とするロータコア６Ｃの真円度を高くすることができる。また、ロータ３は、第１のフラックスバリアとロータコア６Ｃとの間における機械的強度が確保されていることによって、ロータコア６Ｃの内部応力を低減できる。

　さらに、第１のフラックスバリアとロータコア６Ｃとの間における機械的強度が確保されていることによって、ロータ３にかかる遠心力に対する耐性を確保することもできる。以上により、ロータコア６Ｃは、導体１０が充填される際の圧力または遠心力に耐え得る機械的強度を確保することができる。

　ロータ３は、実施の形態１の場合と同様に、第１のフラックスバリア同士の間に第２のフラックスバリアが配置されることによって、横流損の低減が可能となる。以上により、ロータ３は、ロータコア６Ｃの機械的強度を確保することができ、かつ、回転電機の駆動特性を向上させることができる。ロータ３は、ロータコア６Ｃの機械的強度を確保可能であることによって、ロータコア６Ｃの変形を低減できる。

実施の形態５．
　図１１は、実施の形態５にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｄの断面図である。図１２は、実施の形態５にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｄの一部を示す斜視図である。ロータコア６Ｄでは、ロータコア６Ｄの周縁である円との同心円上の位置にブリッジが形成されている。実施の形態５にかかるロータ３のうちロータコア６Ｄ以外の構成は、実施の形態１にかかるロータ３のうちロータコア６以外の構成と同じである。実施の形態５では、上記の実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる構成について主に説明する。

　図１１および図１２において、ブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは、ロータコア６Ｄの周縁である円との同心円上の位置に形成されたブリッジである。ロータコア６Ｄでは、複数のフラックスバリア９の各々において、ブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅよりも回転軸側の部分に導体１０が充填されている。

　ブリッジ１４ｂは、フラックスバリア９ｂのうち上記同心円上の位置である２か所に形成されている。ブリッジ１４ｂは、フラックスバリア９ｂを挟んで隣り合う磁路８ｂと磁路８ｃとを短絡させる。導体１０は、フラックスバリア９ｂのうち２つのブリッジ１４ｂの間の部分に充填されている。ブリッジ１４ｂは、フラックスバリア９ｂのうち導体１０が充填される部分の両隣に形成されている。

　ブリッジ１４ｃは、フラックスバリア９ｃのうち上記同心円上の位置である２か所に形成されている。ブリッジ１４ｃは、フラックスバリア９ｃを挟んで隣り合う磁路８ｃと磁路８ｄとを短絡させる。導体１０は、フラックスバリア９ｃのうち２つのブリッジ１４ｃの間の部分に充填されている。ブリッジ１４ｃは、フラックスバリア９ｃのうち導体１０が充填される部分の両隣に形成されている。

　ブリッジ１４ｄは、フラックスバリア９ｄのうち上記同心円上の位置である２か所に形成されている。ブリッジ１４ｄは、フラックスバリア９ｄを挟んで隣り合う磁路８ｄと磁路８ｅとを短絡させる。導体１０は、フラックスバリア９ｄのうち２つのブリッジ１４ｄの間の部分に充填されている。ブリッジ１４ｄは、フラックスバリア９ｄのうち導体１０が充填される部分の両隣に形成されている。

　ブリッジ１４ｅは、フラックスバリア９ｅのうち上記同心円上の位置である２か所に形成されている。ブリッジ１４ｅは、フラックスバリア９ｅを挟んで隣り合う磁路８ｅと磁路８ｆとを短絡させる。導体１０は、フラックスバリア９ｅのうち２つのブリッジ１４ｅの間の部分に充填されている。ブリッジ１４ｅは、フラックスバリア９ｅのうち導体１０が充填される部分の両隣に形成されている。

　５つのフラックスバリア９のうちロータコア６Ｄの周縁に最も近いフラックスバリア９ａは、上記同心円よりも外側にある。このため、フラックスバリア９ａにはブリッジは設けられていない。また、フラックスバリア９ａには、導体１０は充填されていない。

　ロータコア６Ｄでは、各フラックスバリア９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅにおいて、ブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されている位置よりも回転軸側の部分に導体１０が充填されている。これにより、ロータ３は、ロータコア６Ｄに導体１０が充填される際の圧力によるロータコア６Ｄの外形の歪みを低減できる。ロータコア６Ｄの外形の歪みを低減できることによって、回転軸を中心とするロータコア６Ｄの真円度を高くすることができる。

　また、ブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されている位置よりも回転軸側の部分に導体１０が充填されることによって、ブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されている位置よりもロータコア６Ｄの周縁側の部分に導体１０が充填される場合と比べて、ロータ３の回転による遠心力は小さくなる。ロータ３は、遠心力によるロータコア６Ｄの変形を低減できる。

　ロータコア６Ｄを構成する板材を周方向にずらしながら積層することで、導体１０が充填される部分が回転軸に対して斜めに延びるように連なるスキューがロータコア６Ｄに形成されても良い。ロータコア６Ｄには上記同心円上の位置にブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されることで、ロータコア６Ｄにスキューを形成することができる。電動機１００は、ロータコア６Ｄにスキューが形成されることによって、振動および騒音の低減が可能となる。

　なお、上記説明では、径方向において層状に並べられた５つのフラックスバリア９のうちの４つにブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されることとしたが、ブリッジが形成されるフラックスバリア９の数は適宜変更しても良い。上記説明では、上記同心円の外側のフラックスバリア９ａを除いた４つにブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されることとしたが、４つのフラックスバリア９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅのうちの少なくとも１つにはブリッジを形成しないこととしても良い。例えば、ブリッジが形成されているフラックスバリア９と、ブリッジが形成されていないフラックスバリア９とが、径方向において交互に並べられても良い。

　上記説明では、上記同心円の外側のフラックスバリア９ａを除いた全てのフラックスバリア９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅにおいて、ブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅよりも回転軸側の部分に導体１０を充填することとした。実施の形態５においても、実施の形態１から４と同様に、導体１０が充填されるフラックスバリア９同士の間に、導体１０が充填されない１つ以上のフラックスバリア９が配置されても良い。この場合、電動機１００は、ロータコア６Ｄにおいて導体１０同士の間に流れる電流を低減できることによって、横流損を低減できる。

　実施の形態５によると、ロータ３は、ロータコア６Ｄにブリッジ１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが形成されることによって、ロータコア６Ｄの機械的強度を確保することができる。ロータ３は、ロータコア６Ｄの機械的強度を確保可能であることによって、ロータコア６Ｄの変形を低減できる。

実施の形態６．
　図１３は、実施の形態６にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｅの断面図である。図１４は、実施の形態６にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｅの一部を示す斜視図である。図１５は、実施の形態６にかかるロータ３を構成するロータコア６Ｅの断面のうち、図１３に示す部分ＸＶの拡大図である。実施の形態６では、ロータ３の製造時において、第１のフラックスバリアへ導体１０が充填される前におけるロータコア６Ｅに凹部１６が形成されている。実施の形態６では、かかるロータコア６Ｅを有するロータ３の製造方法について説明する。実施の形態６では、上記の実施の形態１から５と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から５とは異なる構成について主に説明する。

　ロータ３の製造方法において、第１の工程では、複数の板材を重ね合わせることによって、複数のフラックスバリア９を有するロータコア６Ｅを形成する。ロータコア６Ｅの周縁１８のうち、第１のフラックスバリアの端に対向する位置と、第１のフラックスバリアの周縁１８側にある第２のフラックスバリアの端に対向する位置とには、回転軸の側へ凹んだ凹部１６が形成されている。ロータコア６Ｅを構成する各板材の周縁１８には、凹部１６を構成する切り欠きが形成される。切り欠きを有する各板材を積層することによって、凹部１６を有するロータコア６Ｅが形成される。

　ここで、図１３から図１５を参照して、凹部１６について説明する。フラックスバリア９ｅは、導体１０が充填される第１のフラックスバリアである。フラックスバリア９ｄは、ｑ軸方向においてフラックスバリア９ｅよりもロータコア６Ｅの周縁１８側に位置する第２のフラックスバリアであって、磁路８ｅを介してフラックスバリア９ｅと隣り合う第２のフラックスバリアである。

　ロータコア６Ｅの周縁部に形成されているブリッジ１５ｄは、フラックスバリア９ｄの端と、ロータコア６Ｅの周縁１８のうち当該端に対向する部分１６ｄとの間の領域である。ロータコア６Ｅの周縁部に形成されているブリッジ１５ｅは、フラックスバリア９ｅの端と、ロータコア６Ｅの周縁１８のうち当該端に対向する部分１６ｅとの間の領域である。部分１７ｅは、ロータコア６Ｅの周縁１８のうち、部分１６ｄおよび部分１６ｅの間の部分である。すなわち、部分１７ｅは、ロータコア６Ｅの周縁１８のうち磁路８ｅを構成する部分である。凹部１６は、部分１６ｄと、部分１７ｅと、部分１６ｅとにわたって形成されている。

　ロータ３の製造方法において、第２の工程では、第１のフラックスバリアに導体１０を充填する。第１のフラックスバリアに導体１０が充填されることによって、ロータコア６Ｅのうち凹部１６が形成されている周縁部には、第１のフラックスバリアから凹部１６の方への圧力が加わる。圧力が加わることによって、ロータコア６Ｅの周縁部のうち凹部１６が形成されている部分は、径方向において回転軸から離れる向きへ変形する。このように、第２の工程では、凹部１６を有するロータコア６Ｅの第１のフラックスバリアに導体１０を充填することによって、凹部１６を変形させる。

　回転軸から離れる向きへ凹部１６が変形することよって、ロータコア６Ｅのうち凹部１６が形成されていた部分の形状は、回転軸を中心とする円に沿った形状へ変化する。このようにして、実施の形態６では、導体１０が充填される際の圧力を利用することによって、回転軸を中心とするロータコア６Ｅの形状を、真円に近い形状にすることができる。図１３および図１５に示す破線は、回転軸を中心とする円を示している。

　なお、図１３から図１５では、説明の都合上、フラックスバリア９に導体１０が充填された様子と凹部１６とを示している。フラックスバリア９に導体１０が充填されることによって凹部１６は無くなり、回転軸に垂直な断面において、ロータコア６Ｅの周縁１８の全体が一様な円になる。このように、凹部１６が形成されているロータコア６Ｅへ導体１０が充填されることによって、回転軸を中心とするロータコア６Ｅの真円度を高くすることができ、外形の歪みが少ないロータコア６Ｅを得ることができる。電動機１００は、ロータコア６Ｅの外形の歪みを少なくできることによって、安定した駆動特性を得ることができる。

　なお、凹部１６は、ロータコア６Ｅの周縁１８のうち、第１のフラックスバリアの端に対向する位置と、第１のフラックスバリアの周縁１８側にある第２のフラックスバリアの端に対向する位置との少なくとも一方に形成されていれば良い。これにより、ロータコア６Ｅの外形の歪みを少なくすることができる。

　ロータコア６Ｅには、実施の形態１の場合と同様に、第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の第２のフラックスバリアが配置されるように、径方向に複数のフラックスバリア９が並べられても良い。この場合、ロータコア６Ｅには、各第１のフラックスバリアについて凹部１６が形成される。これにより、外形の歪みが少ないロータコア６Ｅを有し、かつ横流損の低減が可能なロータ３を製造することができる。実施の形態１から５にかかるロータ３を製造する場合に、ロータコア６Ｅと同様の凹部１６を、ロータコア６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに形成しても良い。これにより、ロータコア６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの外形の歪みを少なくすることができる。

　以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。

　１　フレーム、２　ステータ、３　ロータ、４　ステータコア、５　コイル、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ　ロータコア、７　シャフト、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ　磁路、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ　フラックスバリア、１０　導体、１１，１２，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１５ｄ，１５ｅ　ブリッジ、１６　凹部、１６ｄ，１６ｅ，１７ｅ　部分、１８　周縁、１００　電動機。

Claims (7)

1. 　互いに重ね合わせられた複数の板材を有するロータコアを備え、
   　前記ロータコアは、前記ロータコアの回転中心から前記ロータコアの周縁へ向かう径方向に層状に並べられた複数のフラックスバリアを有し、
   　複数の前記フラックスバリアは、導体が充填されている第１のフラックスバリアと、前記導体が充填されていない第２のフラックスバリアとを含み、
   　前記径方向において前記第１のフラックスバリア同士の間には１つ以上の前記第２のフラックスバリアが配置されていることを特徴とするロータ。
2. 　前記回転中心である回転軸に垂直な断面において、複数の前記フラックスバリアの各々は、前記回転軸の方が凸とされた円弧状であって、
   　前記ロータコアのうち前記フラックスバリア以外の部分は磁路を構成し、
   　前記第１のフラックスバリアの円弧に沿った方向における前記第１のフラックスバリアの中心に、前記第１のフラックスバリアを挟んで隣り合う磁路同士を短絡させるブリッジが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 　前記回転中心である回転軸に垂直な断面において、複数の前記フラックスバリアの各々は、前記回転軸の方が凸とされた円弧状であって、
   　前記ロータコアのうち前記フラックスバリア以外の部分は磁路を構成し、
   　前記第２のフラックスバリアの円弧に沿った方向における前記第２のフラックスバリアの中心に、前記第２のフラックスバリアを挟んで隣り合う磁路同士を短絡させるブリッジが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
4. 　前記回転中心である回転軸に垂直な断面において、複数の前記フラックスバリアの各々は、前記回転軸の方が凸とされた円弧状であって、
   　前記第１のフラックスバリアの円弧に沿った方向における前記第１のフラックスバリアの端と、前記ロータコアの周縁のうち当該端に対向する部分との間隔は、前記第２のフラックスバリアの円弧に沿った方向における前記第２のフラックスバリアの端と、前記ロータコアの周縁のうち当該端に対向する部分との間隔よりも長いことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
5. 　前記ロータコアのうち前記フラックスバリア以外の部分は磁路を構成し、
   　前記ロータコアの周縁である円との同心円上の位置に、前記フラックスバリアを挟んで隣り合う磁路同士を短絡させるブリッジが形成されており、
   　複数の前記フラックスバリアの各々において、前記ブリッジよりも前記回転中心側の部分に前記導体が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
6. 　請求項１から５のいずれか１つに記載のロータを備えることを特徴とする回転電機。
7. 　請求項１から５のいずれか１つに記載のロータの製造方法であって、
   　複数の板材を重ね合わせることによって、複数のフラックスバリアを有するロータコアを形成する第１の工程と、
   　複数の前記フラックスバリアのうち第１のフラックスバリアに導体を充填する第２の工程と、を含み、
   　前記第１の工程により形成された前記ロータコアの周縁のうち、前記第１のフラックスバリアの端に対向する部分と、前記第１のフラックスバリアの前記周縁側にある第２のフラックスバリアの端に対向する部分とのうちの少なくとも一方には、前記ロータコアの回転中心の側へ凹んだ凹部が形成されており、
   　前記第２の工程では、前記凹部を有する前記ロータコアの前記第１のフラックスバリアに前記導体を充填することによって、前記凹部を変形させることを特徴とするロータの製造方法。

Images