WO2023166550A1 - 同期リラクタンスモータの回転子 - Google Patents

同期リラクタンスモータの回転子 Download PDF

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WO2023166550A1
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rotor core
magnetic
rotor
ring
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孝教 小松
悠貴 中嶋
慎理 松川
俊成 近藤
仁明 大熊
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三菱電機株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to rotors of synchronous reluctance motors.
  • a synchronous reluctance motor obtains rotational force by generating reluctance torque in the rotor using magnetic flux generated by applying current to the stator coil.
  • a rotor core that constitutes a rotor of a synchronous reluctance motor is formed in a cylindrical shape by laminating magnetic steel sheets.
  • the rotor core of a synchronous reluctance motor has a characteristic saliency shape to increase reluctance torque and improve electrical performance.
  • the rotor core has a plurality of flux barriers aligned in the radial direction so as to block magnetic flux in the q-axis direction.
  • balance rings are provided on both axially outer sides of a rotor core having a plurality of slits that are flux barriers.
  • the balance ring is composed of a first ring made of a magnetic material and a second ring made of a non-magnetic material. .
  • the first ring has a cross shape formed so as to avoid the magnetic path between the slits, and is in contact with the rotor core at a portion other than the magnetic path.
  • the first ring which is a magnetic material, is in contact with the rotor core. For this reason, in order to suppress leakage flux and eddy current loss of the rotor core, the first ring has a complicated shape such as a cross shape, which causes a problem of increased cost.
  • An object of the present invention is to obtain a rotor of a synchronous reluctance motor.
  • the rotor of the synchronous reluctance motor of the present disclosure is a cylindrical rotor in which a plurality of magnetic steel plates are laminated and magnetic poles are formed by a plurality of flux barriers arranged in a radial direction.
  • the end plate abuts on the rotor core so that one surface overlaps all the magnetic paths having flux barriers on the inner peripheral side of the rotor core, and the other surface abuts on the balance ring.
  • the rotor of the synchronous reluctance motor of the present disclosure it is possible to suppress torque reduction and eddy current loss due to leakage flux while suppressing axial deformation in each magnetic path of the rotor iron core at a minimum cost. It has the effect of being able to
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1, taken along the line II-II in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1, and is an enlarged view of section III in FIG. 1;
  • FIG. 1 Axial sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1, taken along the line II-II in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1, and is an enlarged view of section III in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the balance ring, first end plate, and second end plate of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 2, taken along line VII-VII in FIG. 6;
  • FIG. 1 is an axial sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1, taken along the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1, and is an enlarged view of section III in FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the balance ring, first end plate, and second end plate of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the rotor core of the synchronous reluctance motor of Embodiment 1.
  • the rotor of the synchronous reluctance motor includes a rotor core 1, a balance ring 2, a first end plate 3, a second end plate 4, and a shaft 7 as a rotor axis. have.
  • a stator (not shown) is provided outside the rotor.
  • the stator has a stator core (not shown) and coils (not shown) that generate a rotating magnetic field.
  • a synchronous reluctance motor obtains rotational force by causing a rotor to generate reluctance torque by a rotating magnetic field generated by applying current to a stator coil.
  • the rotor core 1 has a cylindrical shape, and as shown in FIG. 3, a large number of magnetic steel plates 1a are coaxially laminated. Note that the magnetic steel plates 1a may be stacked while being shifted in the direction of rotation by minute angles.
  • the rotor core 1 is shrink-fitted to the shaft 7 .
  • the rotor core 1 has a plurality of flux barriers 6, as shown in FIGS.
  • the plurality of flux barriers 6 are arranged at intervals in the radial direction from the center of rotation of the rotor core 1 toward the periphery of the rotor core 1 .
  • Each flux barrier 6 blocks passage of magnetic flux in the rotor core 1 .
  • Each flux barrier 6 is a hole penetrating the rotor core 1 in the axial direction.
  • a portion of the rotor core 1 other than the flux barrier 6 constitutes a magnetic path 5 including magnetic paths 5a, 5b, 5c, 5d and 5e.
  • the rotor core 1 has magnetic poles formed by a plurality of flux barriers 6 arranged in the radial direction.
  • disk-shaped magnetic balance rings 2 are arranged.
  • Balance adjustment holes 2a extending in the radial direction are provided in the outer peripheral surface of the balance ring 2 for adjusting the rotational balance.
  • the axial thickness of the balance ring 2 is ensured so that the balance adjustment hole 2a can be formed.
  • the end surface of the balance ring 2 facing the rotor core 1 is provided with ring-shaped and concentric grooves 2b for fixing the first end plate 3 and the second end plate 4.
  • 2c is provided.
  • a C-shaped ring-shaped first end plate 3 is fitted in the groove 2b, and a C-shaped ring-shaped second end plate 4 is fitted in the groove 2c on the inner peripheral side.
  • the first end plate 3 and the second end plate 4 are non-magnetic.
  • the first end plate 3 and the second end plate 4 are C-shaped and have an abutment 3a and an abutment 4a which are gaps between the start point and the end point of the ring.
  • the outer diameter of the first end plate 3 is made larger than the outer diameter of the groove 2b, and the first end plate 3 is inserted into the groove 2b with the width of the joint 3a compressed so that the diameter of the first end plate 3 is reduced. Therefore, when the compressive force is released, a force is generated to widen the groove portion 2 b and the first end plate 3 is fixed to the balance ring 2 . The same applies to the second end plate 4 on the inner peripheral side.
  • the outer diameter of the second end plate 4 is made larger than the outer diameter of the groove 2c. Fixed.
  • the first end plate 3 and the second end plate 4 can be easily assembled with the balance ring 2, and the material yield of the first end plate 3 and the second end plate 4 can be increased by forming or the like.
  • a high production method can be adopted.
  • the first end plate 3 and the second end plate 4 may be formed in a continuous ring shape, in that case, the material yield is deteriorated, and the first end plate 3 in the grooves 2b and 2c is formed in the grooves 2b and 2c. and positioning of the second end plate 4 requires relatively high processing accuracy.
  • the joint 3a of the first end plate 3 and the joint 4a of the second end plate 4 are arranged diagonally by 180 degrees. interval is set.
  • the first end plate 3 and the second end plate 4 are sandwiched between the balance ring 2 and the rotor core 1 in the axial direction so that the balance ring 2 does not contact the rotor core 1.
  • the rotor core 1 generates reluctance torque by limiting the magnetic flux distribution of each magnetic pole by the arrangement of the magnetic path 5 and the flux barrier 6.
  • the first end plate 3 is in contact with all the magnetic paths 5a, 5b, 5c, 5d, 5e including the outermost magnetic path 5a in the rotor core 1.
  • the innermost magnetic path 5d is the longest, and the magnetic paths 5a, 5b, Out of 5c and 5d, it is most easily deformed in the axial direction.
  • the innermost magnetic path 5d abuts on the second end plate 4 at two points so as to be roughly divided into three, and the inner magnetic path 5c also abuts on the second end plate 4 at the central portion. are in contact.
  • the balancing ring 2 and the first end plate 3 and the second end plate 4 are in contact with each other over the entire surface of the first end plate 3 and the second end plate 4 when viewed from the axial direction, the rotor core 1 deformation in the axial direction can be effectively suppressed.
  • the balance ring 2 is shrink-fitted to the shaft 7 in the same manner as the rotor core 1 while being in contact with the first end plate 3 and the second end plate 4 . In order to more effectively suppress the axial deformation of the rotor core 1, it is desirable that the balance ring 2 applies a residual pressure to the rotor core 1 in the axial direction.
  • balance adjustment is performed.
  • a rotational imbalance is measured, and a phase and depth balance adjustment hole 2a for offsetting the rotational imbalance is formed in the outer peripheral surface of the balance ring 2 in the radial direction.
  • the balance adjustment hole 2a may not be formed if there is no need to adjust the balance, such as when the machining accuracy is high and there is almost no rotation imbalance, or when the rotation speed is low.
  • an appropriate fastening force between the balance ring 2 and the shaft 7 is required.
  • the balance ring 2 and the shaft 7 require an appropriate interference and fitting surface area.
  • the balance ring 2 made of magnetic material is not in contact with the rotor core 1 by the first end plate 3 and the second end plate 4, and the first end plate 3 made of non-magnetic material is not in contact with the rotor core 1.
  • the plurality of magnetic paths 5a, 5b, 5c, and 5d having the flux barrier 6 on the inner peripheral side of the rotor core 1 are partially overlapped with all the magnetic paths 5a, 5b, 5c, and 5d. 1, the axial deformation in each magnetic path 5 of the rotor core 1 can be suppressed at a minimum cost, and torque reduction and eddy current loss due to leakage flux can be suppressed. play.
  • the magnetic balance ring 2 since the magnetic balance ring 2 does not come into contact with the rotor core 1 through the non-magnetic first end plate 3 and the second end plate 4, in order to suppress leakage magnetic flux and eddy current loss, No complicated shape is required. Therefore, the balance ring 2 may have a simple ring shape, so that the processing cost can be kept low.
  • the non-magnetic first end plate 3 contacts the rotor core 1 so as to partially overlap all the magnetic paths 5a, 5b, 5c, 5d having the flux barrier 6 on the inner peripheral side of the rotor core 1.
  • Embodiment 2. 6 is an axial sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the synchronous reluctance motor of Embodiment 2, taken along line VII-VII in FIG.
  • the rotor of the synchronous reluctance motor has a rotor core 1, a magnetic balancing ring 12, a non-magnetic end plate 13, and a shaft 7.
  • a stator (not shown) is provided outside the rotor.
  • the end plate 13 has a disk shape having only a hole to be inserted into the shaft 7, and the balance ring 12 has an outer diameter smaller than that of the disk-shaped end plate 13.
  • Rotor core 1 and shaft 7 have configurations similar to those of the first embodiment. That is, the rotor core 1 is formed by coaxially laminating a large number of magnetic steel plates 1 a and is shrink-fitted to the shaft 7 .
  • the rotor core 1 has a plurality of flux barriers 6 as shown in FIG. A portion of the rotor core 1 other than the flux barrier 6 constitutes a magnetic path 5 including magnetic paths 5a, 5b, 5c, 5d and 5e.
  • disc-shaped end plates 13 are arranged so as to contact the rotor core 1 .
  • a balance ring 12 is arranged on the outer side of the end plate 13 in the axial direction so as to abut on the end plate 13 . That is, the balance ring 12 and the end plate 13 overlap in the axial direction.
  • Both the balance ring 12 and the end plate 13 have a simple disk shape (doughnut shape) and do not even partially coexist at the same axial position.
  • Both the balance ring 12 and the end plate 13 are easy to process because they have a simple disc shape.
  • the balance ring 12 is manufactured, for example, by lathe processing using magnetic round steel or cast iron.
  • the end plate 13 is manufactured, for example, by laser cutting using a non-magnetic stainless steel plate.
  • the end plate 13 may be formed using an aluminum alloy plate or the like instead of the stainless steel plate, as long as the strength and rigidity can be secured. Note that the balance ring 12 or the end plate 13 may be provided with holes or key grooves for functions other than balance adjustment.
  • the inner diameters of the rotor core 1, the end plate 13, and the balance ring 12 have values set with an appropriate interference with respect to the outer diameter of the shaft 7, and are shrink-fitted to the shaft 7. .
  • Torque is not applied to the end plate 13, and the end plate 13 is sandwiched between the rotor core 1 and the balance ring 12 in the axial direction, so the shrink fitting margin may be relatively small. Therefore, the inner diameter of the end plate 13 may be relatively inaccurate.
  • the rotor core 1 is provided with residual pressure in the axial direction by the end plate 13 and the balance ring 12. It is desirable to be in the state of hanging.
  • the outer diameter of the end plate 13 is desirably the same as the outer diameter of the rotor core 1. If the outer diameter of the end plate 13 is larger than that of the rotor core 1, it becomes difficult to insert the rotor into the stator when assembling the motor. This is because there is an increased risk that the magnetic steel plates 1a of the rotor core 1 will come into contact with other objects and deform during transportation or handling.
  • the balance ring 12 has a smaller outer diameter than the end plate 13.
  • the balance ring 12 overlaps the third and fourth magnetic paths 5c and 5d from the outer circumference when viewed from the axial direction, but is arranged so as not to overlap the first and second magnetic paths 5a and 5b from the outer circumference. , abuts on the end plate 13 .
  • the reason why the outer diameter of the balance ring 12 is smaller than that of the end plate 13 is to effectively suppress torque reduction and eddy current loss due to leakage magnetic flux. should be as small as possible.
  • the end plate 13 has an outer diameter that overlaps the outermost magnetic path 5a in the rotor core 1, and the balance ring 12 has an outer diameter that is smaller than that of the end plate 13. It is desirable to have non-overlapping outer diameters.
  • the relationship between the thickness of the magnetic steel plate 1a of the rotor core 1, the thickness of the end plate 13, and the thickness of the balance ring 12 is the thickness of the magnetic steel plate 1a of the rotor core 1 ⁇ 3 ⁇ the thickness of the end plate 13 ⁇ the balance ring. It is desirable to satisfy the thickness of 12/3. That is, it is desirable that the thickness of the end plate 13 is three times or more the thickness of the magnetic steel plate 1a of the rotor core 1 and one-third or less of the thickness of the balance ring 12 .
  • the magnetic steel plate 1a of the rotor core 1 has a thickness of 0.5 mm
  • the end plate 13 has a thickness of 3.2 mm
  • the balance ring 12 has a thickness of 10 mm.
  • the axial deformation of the magnetic paths 5 of the rotor core 1 can be suppressed at a minimum cost. , torque reduction and eddy current loss due to leakage flux can be suppressed.
  • the magnetic balance ring 12 is not in contact with the rotor core 1 due to the non-magnetic end plate 13 , and the end plate 13 is located on the inner peripheral side of the rotor core 1 . Since it is in contact with the rotor core 1 so as to overlap all the magnetic paths 5a, 5b, 5c, 5d having the flux barriers 6 in the This has the effect of suppressing torque reduction and eddy current loss due to leakage flux while suppressing axial deformation in each magnetic path 5 . Since the balance ring 12 and the end plate 13 have a simple disk shape, the processing cost can be kept extremely low.
  • the configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present disclosure, and can be combined with another known technology. It is also possible to omit or change the part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

回転子は、径方向に並んだ複数のフラックスバリアによって磁極が形成される複数の磁性鋼板が積層された円筒状の回転子鉄心（１）と、回転子鉄心（１）の軸方向の両端部に配設された、磁性体からなる円板形状のバランスリング（２）と、軸方向において、バランスリング（２）が回転子鉄心（１）と当接しないように、バランスリング（２）と回転子鉄心（１）との間に挟まれる非磁性体の第１端板（３）および第２端板（４）と、を備える。第１端板（３）および第２端板（４）は、一方の面が回転子鉄心（１）における内周側にフラックスバリアを持つ全ての磁路に重なるように回転子鉄心（１）に当接し、他方の面がバランスリング（２）と当接する。

Description

同期リラクタンスモータの回転子
　本開示は、同期リラクタンスモータの回転子に関する。
　同期リラクタンスモータは、固定子のコイルに電流を流すことにより生じる磁束によって、回転子にリラクタンストルクを発生させて回転力を得る。同期リラクタンスモータの回転子を構成する回転子鉄心は、電磁鋼板を積層して筒状に構成される。同期リラクタンスモータの回転子鉄心は、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、突極性を持たせた特徴的な形状をとる。具体的には、回転子鉄心は、ｑ軸方向の磁束を妨げるように、径方向に並んだ複数のフラックスバリアを有している。
　同期リラクタンスモータにおいては、回転子鉄心の軸方向の変形を抑制するために、回転子鉄心の軸方向の両端部に当接するようにバランスリングまたは端板を配設する構造が用いられる。特許文献１では、フラックスバリアである複数のスリットを有する回転子鉄心の軸方向の両外側に、バランスリングが設けられている。バランスリングは、磁性材料である第１リングと、非磁性材料である第２リングで構成され、第１リングの外周と第２リングの内周が焼きばめ、または接着等により結合されている。第１リングは、スリット間の磁路を避けるように形成された十文字形状であり、磁路以外の部分で回転子鉄心に当接している。
特開２０１５－１０４２２４号公報
　しかしながら、特許文献１では、磁性材料である第１リングが回転子鉄心に当接している。このため、回転子鉄心の漏れ磁束と渦電流損を抑制するために、第１リングが十文字形状といった複雑な形状とされており、コスト増となる問題がある。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、最小限のコストで、回転子鉄心の各磁路における軸方向の変形を抑制しながら、漏れ磁束によるトルク低下と渦電流損を抑制することができる同期リラクタンスモータの回転子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、本開示の同期リラクタンスモータの回転子は、径方向に並んだ複数のフラックスバリアによって磁極が形成される複数の磁性鋼板が積層された円筒状の回転子鉄心と、回転子鉄心の軸方向の両端部に配設された、磁性体からなる円板形状のバランスリングと、軸方向において、バランスリングが回転子鉄心と当接しないように、バランスリングと回転子鉄心との間に挟まれる非磁性体の端板と、を備える。端板は、一方の面が回転子鉄心における内周側にフラックスバリアを持つ全ての磁路に重なるように回転子鉄心に当接し、他方の面がバランスリングと当接する。
　本開示の同期リラクタンスモータの回転子によれば、最小限のコストで、回転子鉄心の各磁路における軸方向の変形を抑制しながら、漏れ磁束によるトルク低下と渦電流損を抑制することができるという効果を奏する。
実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す軸方向断面図 実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ断面図 実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す断面図であり、図１のＩＩＩ部拡大図 実施の形態１の同期リラクタンスモータのバランスリング、第１端板、および第２端板の構成を示す斜視図 実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子鉄心の構成を示す平面図 実施の形態２の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す軸方向断面図 実施の形態２の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す断面図であり、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図
　以下、実施の形態にかかる同期リラクタンスモータの回転子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の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す軸方向断面図である。図２は、実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図３は、実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す断面図であり、図１のＩＩＩ部拡大図である。図４は、実施の形態１の同期リラクタンスモータのバランスリング、第１端板、および第２端板の構成を示す斜視図である。図５は、実施の形態１の同期リラクタンスモータの回転子鉄心の構成を示す平面図である。
　図１に示すように、同期リラクタンスモータの回転子は、回転子鉄心１と、バランスリング２と、第１端板３と、第２端板４と、回転子軸としてのシャフト７と、を有する。回転子の外側に、不図示の固定子が設けられている。固定子は、不図示の固定子コアと、回転磁界を発生する不図示のコイルとを有する。同期リラクタンスモータは、固定子のコイルに電流を流すことにより生じる回転磁界によって、回転子にリラクタンストルクを発生させて回転力を得る。
　回転子鉄心１は、円筒状であり、図３に示すように、磁性鋼板１ａを同軸上に多数積層したものである。なお、磁性鋼板１ａを微小角度ずつ回転方向にずらしながら積層してもよい。回転子鉄心１は、シャフト７に焼き嵌めされている。回転子鉄心１は、図２、図５に示すように、複数のフラックスバリア６を有する。複数のフラックスバリア６は、回転子鉄心１の回転中心から回転子鉄心１の周縁へ向かう径方向に間隔を置いて並べられている。各フラックスバリア６は、回転子鉄心１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６は、回転子鉄心１を軸方向に貫いた孔である。回転子鉄心１のうちフラックスバリア６以外の部分は、磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを含む磁路５を構成する。回転子鉄心１は、径方向に並んだ複数のフラックスバリア６によって磁極が形成される。
　回転子鉄心１の軸方向の両端には、円板形状で磁性体のバランスリング２が配設される。回転バランス調整のために、バランスリング２の外周面に、径方向に延びるバランス調整穴２ａが設けられる。バランス調整穴２ａを形成できるように、バランスリング２の軸方向の厚みが確保されている。
　図１から図４に示すように、バランスリング２の回転子鉄心１と対向する端面には、第１端板３、第２端板４を固定するためのリング状で同心円状の溝部２ｂ，２ｃが設けられている。溝部２ｂに、Ｃ形状のリング状の第１端板３が嵌め込まれ、内周側の溝部２ｃに、Ｃ形状のリング状の第２端板４が嵌め込まれている。第１端板３および第２端板４は、非磁性体である。第１端板３および第２端板４は、Ｃ形状を呈しており、リングの始点部と終点部との間の隙間である合口３ａおよび合口４ａを有している。
　第１端板３の外径は、溝部２ｂの外径より大きく製作されており、第１端板３の径が小さくなるように合口３ａの幅を圧縮した状態で溝部２ｂに挿入される。したがって、圧縮力を開放すると溝部２ｂを拡開する力が発生して第１端板３はバランスリング２に固定される。内周側の第２端板４も同様であり、第２端板４の外径は、溝部２ｃの外径より大きく製作されており、第１端板３と同様にして、バランスリング２に固定される。合口３ａ，４ａを設けることで、第１端板３および第２端板４とバランスリング２との組立が容易になり、また第１端板３および第２端板４もフォーミングなどにより材料歩留まりの高い製造方法をとることができる。なお、第１端板３および第２端板４として、繋がったリング形状を採用しても良いが、その場合は、材料歩留まりが悪化すると共に、溝部２ｂ，２ｃ内での第１端板３および第２端板４の位置決めのために比較的高い加工精度が要求される。
　第１端板３の合口３ａと、第２端板４の合口４ａは、１８０度対角に配置され、２つの合口３ａ，４ａによる回転アンバランスがほぼゼロとなるように、合口３ａ，４ａの間隔が設定される。
　第１端板３および第２端板４は、軸方向の厚みの半分以上がバランスリング２から突出しており、磁性体であるバランスリング２と回転子鉄心１との距離を確保して回転子鉄心１に当接している。このように、第１端板３および第２端板４は、軸方向において、バランスリング２が回転子鉄心１と当接しないように、バランスリング２と回転子鉄心１との間に挟まれている。回転子鉄心１は磁路５とフラックスバリア６との配置によって各磁極の磁束分布を制限することでリラクタンストルクを発生するので、磁性体であるバランスリング２が回転子鉄心１に近づきすぎると、バランスリング２へ漏れ磁束が流れてトルクが低下したり、漏れ磁束によりバランスリング２内に渦電流損が発生する。このため、第１端板３および第２端板４によって、バランスリング２と回転子鉄心１とが当接しないように、距離を確保している。
　図２に示すように、第１端板３は、回転子鉄心１における最外周の磁路５ａを含む全ての磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅと当接している。そうした場合、内周側にフラックスバリア６を持つ磁路である磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうちで、最内周の磁路５ｄが、長さが最も長く、磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの中で最も軸方向に変形しやすい。しかし、最内周の磁路５ｄは、おおよそ３等分されるように２箇所で第２端板４と当接され、かつその内側の磁路５ｃも中央部で第２端板４と当接されている。第１端板３および第２端板４と回転子鉄心１とをこのような位置関係とすることで、回転子鉄心１における磁路５の軸方向の変形、ひいては疲労破壊を抑制することが可能となる。
　一方、バランスリング２と第１端板３および第２端板４とは、軸方向から見て、第１端板３および第２端板４の全面で当接しているので、回転子鉄心１の軸方向の変形を効果的に抑制することができる。
　バランスリング２は、第１端板３および第２端板４に当接した状態で、回転子鉄心１と同様、シャフト７に焼き嵌めされている。回転子鉄心１の軸方向の変形をより効果的に抑制するために、回転子鉄心１にはバランスリング２によって軸方向に残留加圧力が係っている状態が望ましい。
　回転子鉄心１およびバランスリング２がシャフト７に焼き嵌めされた後に、バランス調整が行われる。回転アンバランスを測定し、バランスリング２の外周面に、回転アンバランスを相殺する位相と深さのバランス調整穴２ａを径方向に形成する。工作精度が高く回転アンバランスがほとんど無い場合、あるいは回転速度が低い場合など、バランス調整を行う必要が無ければ、バランス調整穴２ａを形成しなくてもよい。しかし、回転子鉄心１の軸方向の変形を抑制するためには、バランスリング２とシャフト７との適切な締結力が必要である。つまり、バランスリング２およびシャフト７には、適切な締め代とはめあい面の面積が必要である。
　このように実施の形態１によれば、磁性体のバランスリング２が第１端板３および第２端板４によって回転子鉄心１と当接しておらず、非磁性体の第１端板３が回転子鉄心１における内周側にフラックスバリア６を持つ複数の磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうちの全ての磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに一部で重なるように回転子鉄心１に当接しているので、最小限のコストで、回転子鉄心１の各磁路５における軸方向の変形を抑制しながら、漏れ磁束によるトルク低下と渦電流損を抑制することができるという効果を奏する。
　すなわち、磁性体のバランスリング２は、非磁性体の第１端板３および第２端板４を介することで回転子鉄心１に当接しないので、漏れ磁束と渦電流損を抑制するために複雑な形状とする必要が無い。このため、バランスリング２は、単純なリング形状で良いため加工費が低く抑えられる。また、非磁性体の第１端板３が回転子鉄心１における内周側にフラックスバリア６を持つ全ての磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに一部で重なるように回転子鉄心１に当接している。このように、小体積であるリング状の第１端板３で磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを押さえているので、回転子鉄心１の軸方向の変形を適切に抑制することができる。また、長さが長い変形しやすい内周側の磁路５ｃ，５ｄを、第２端板４によっても押さえているので、回転子鉄心１の軸方向の変形を効果的に抑制することができる。
実施の形態２．
　図６は、実施の形態２の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す軸方向断面図である。図７は、実施の形態２の同期リラクタンスモータの回転子の構成を示す断面図であり、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。
　図６に示すように、同期リラクタンスモータの回転子は、回転子鉄心１と、磁性体のバランスリング１２と、非磁性体の端板１３と、シャフト７と、を有する。回転子の外側に、不図示の固定子が設けられている。実施の形態２では、端板１３は、シャフト７に挿入される孔のみを有する円板形状とし、かつバランスリング１２は、円板形状の端板１３よりも小さな外径を有するものとしている。回転子鉄心１およびシャフト７は、実施の形態１と同様の構成を有する。すなわち、回転子鉄心１は、磁性鋼板１ａを同軸上に多数積層したものであり、シャフト７に焼き嵌めされている。回転子鉄心１は、図７に示すように、複数のフラックスバリア６を有する。回転子鉄心１のうちフラックスバリア６以外の部分は、磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを含む磁路５を構成する。
　回転子鉄心１の軸方向の両端には、円板形状の端板１３が回転子鉄心１に当接するように配設されている。端板１３の軸方向の外側にバランスリング１２が端板１３に当接するように配設される。すなわち、バランスリング１２と端板１３とは軸方向に重なっている。バランスリング１２および端板１３は、共に、単純な円板形状（ドーナツ形状）であり、かつ同じ軸方向位置で部分的にも共存していない。
　バランスリング１２および端板１３は、単純な円板形状であるので、両方とも加工が容易である。バランスリング１２は、例えば、磁性体の丸鋼または鋳鉄を用いた旋盤加工で製造される。端板１３は、例えば、非磁性体であるステンレス鋼板を用いたレーザーカットで製造される。強度、剛性が確保できれば、ステンレス鋼板の代わりにアルミ合金板等を用いて端板１３を形成してもよい。なお、バランスリング１２または端板１３に、バランス調整以外の機能としての穴またはキー溝が設けられていてもよい。
　回転子鉄心１、端板１３、およびバランスリング１２の各内径は、シャフト７の外径に対して適度の締め代を設定された値になっており、それぞれがシャフト７に焼き嵌めされている。端板１３にはトルクが係らず、軸方向には回転子鉄心１とバランスリング１２とに挟まれているので、焼き嵌め代は比較的小さくても良い。従って、端板１３の内径は比較的精度が低くても良い。なお、実施の形態１と同様に、回転子鉄心１の軸方向の変形をより効果的に抑制するために、回転子鉄心１には端板１３、バランスリング１２によって軸方向に残留加圧力がかかっている状態が望ましい。
　端板１３の外径は、望ましくは、回転子鉄心１の外径と同じにするとよい。端板１３を回転子鉄心１よりも大きな外径にすると、モータ組立の際に回転子が固定子に挿入し難くなり、端板１３を回転子鉄心１よりも小さな外径にすると、回転子の搬送時または取り扱い時に回転子鉄心１の磁性鋼板１ａが他の物と接触して変形するリスクが高まるためである。
　端板１３の外径を回転子鉄心１の外径と同じとした場合、図７に示すように、端板１３は、最外周の磁路５ａを含めた全ての磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅと当接している。端板１３が最外周の磁路５ａと当接していなければ、最外周の磁路５ａの軸方向の変形を抑制することができないためである。逆に、端板１３が最外周の磁路５ａに当接していれば、端板１３は円板形状なので全ての磁路５と当接することになる。
　バランスリング１２は端板１３よりも小さな外径となっている。バランスリング１２は、軸方向から見て外周から３層目、４層目の磁路５ｃ，５ｄには重なるが、外周から１層目、２層目の磁路５ａ，５ｂには重ならないように、端板１３に当接している。バランスリング１２の外径を端板１３より小さくしているのは、漏れ磁束によるトルク低下と渦電流損を効果的に抑制するためであり、その観点からは、重なる磁路の数と重なる面積は極力少ない方が良い。回転子鉄心１と不図示の固定子鉄心とのギャップ付近、つまり回転子鉄心１の外周付近に他の磁性体が接近すると、磁路５とフラックスバリア６の配置によって各磁極の磁束分布を制限することで発生していたリラクタンストルクが低下することになるので、機能を損なわない範囲でバランスリング１２を回転子鉄心１の外周付近から遠ざけている。なお、バランスリング１２を軸方向にフラックスバリア６に重ならないようになるまで外径を小さくすると、バランス調整穴１２ａの深さを確保できなくなるので、バランスリング１２の外径には下限がある。
　したがって、端板１３は、回転子鉄心１における最外周の磁路５ａに重なる外径を有し、バランスリング１２は、端板１３より小さな外径を有し、少なくとも最外周のフラックスバリア６に重ならない外径を有するようにしたほうが望ましい。
　回転子鉄心１の磁性鋼板１ａの厚みと、端板１３の厚みと、バランスリング１２の厚みとの関係は、回転子鉄心１の磁性鋼板１ａの厚み×３≦端板１３の厚み≦バランスリング１２の厚み／３を満足したほうが望ましい。すなわち、端板１３の厚みは、回転子鉄心１の磁性鋼板１ａの厚みの３倍以上であり、かつバランスリング１２の厚みの３分の１以下としたほうが望ましい。例えば、回転子鉄心１の磁性鋼板１ａは厚み０．５ｍｍであり、端板１３は厚み３．２ｍｍであり、バランスリング１２は厚み１０ｍｍである。同じ荷重を加えた場合、同じ長さの板は厚みの３乗に比例したたわみが発生する。ヤング率を同じとした場合、そのたわみの比は、磁性鋼板１ａ：端板１３：バランスリング１２＝１：２６２：８０００である。従って、バランスリング１２は十分な剛性があることが分かる。端板１３はバランスリング１２よりも剛性が下がるものの、バランスリング１２と当接している部分はバランスリング１２により実質変形しないので、バランスリング１２の外径から回転子鉄心１の外径までの範囲で、回転子鉄心１の軸方向の変形を抑制できれば良い。そのような理由からバランスリング１２の外径を考慮して端板１３の厚みを設定している。
　上記のように回転子鉄心１、バランスリング１２、および端板１３の寸法関係を設定することで、最小限のコストで、回転子鉄心１の各磁路５における軸方向の変形を抑制しながら、漏れ磁束によるトルク低下と渦電流損を抑制することができる。
　このように、実施の形態２によれば、磁性体のバランスリング１２が非磁性体の端板１３によって回転子鉄心１と当接しておらず、端板１３が回転子鉄心１における内周側にフラックスバリア６を持つ全ての磁路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに重なるように回転子鉄心１に当接しているので、実施の形態１と同様、最小限のコストで、回転子鉄心１の各磁路５における軸方向の変形を抑制しながら、漏れ磁束によるトルク低下と渦電流損を抑制することができるという効果を奏する。バランスリング１２および端板１３は、単純な円板形状であるので、加工費が極めて低く抑えられる。
　以上の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り、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　回転子鉄心、１ａ　磁性鋼板、２，１２　バランスリング、２ａ，１２ａ　バランス調整穴、２ｂ，２ｃ　溝部、３　第１端板、３ａ，４ａ　合口、４　第２端板、５，５ａ～５ｅ　磁路、６　フラックスバリア、７　シャフト、１３　端板。

Claims (6)

  1. 　径方向に並んだ複数のフラックスバリアによって磁極が形成される複数の磁性鋼板が積層された円筒状の回転子鉄心と、
    　前記回転子鉄心の軸方向の両端部に配設された、磁性体からなる円板形状のバランスリングと、
    　軸方向において、前記バランスリングが前記回転子鉄心と当接しないように、前記バランスリングと前記回転子鉄心との間に挟まれる非磁性体の端板と、
    　を備え、
    　前記端板は、
    　一方の面が前記回転子鉄心における内周側にフラックスバリアを持つ全ての磁路に重なるように前記回転子鉄心に当接し、他方の面が前記バランスリングと当接する
    　ことを特徴とする同期リラクタンスモータの回転子。
  2. 　前記端板は、リング状の第１端板と、前記第１端板より内周側に設けられるリング状の第２端板と、を有し、
    　前記第１端板は、内周側にフラックスバリアを持つ全ての磁路に一部で重なるように当接し、
    　前記第２端板は、内周側にフラックスバリアを持つ全ての磁路のうちで最も内周側の磁路と、最も内周側の磁路に内周側に隣接する磁路とに一部で重なるように当接する
    　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の回転子。
  3. 　前記第１端板および前記第２端板は、
    　合口を有するＣ形状のリング状であり、
    　前記バランスリングの溝部に、前記バランスリングから突出するように、嵌め込まれる
    　ことを特徴とする請求項２に記載の同期リラクタンスモータの回転子。
  4. 　前記端板は円板形状であって、前記バランスリングと軸方向に重なっており、同じ軸方向位置で前記バランスリングと共存しない
    　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の回転子。
  5. 　前記端板は、前記回転子鉄心における最外周の磁路に重なる外径を有し、
    　前記バランスリングは、前記端板より小さな外径を有し、最外周のフラックスバリアに重ならない外径を有する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の同期リラクタンスモータの回転子。
  6. 　前記端板の厚みは、前記回転子鉄心の前記磁性鋼板の厚みの３倍以上であり、かつ前記バランスリングの厚みの３分の１以下である
    　ことを特徴とする請求項４または５に記載の同期リラクタンスモータの回転子。
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