JP2012170231A - End plate and rotor for synchronous reluctance motor using the same - Google Patents

End plate and rotor for synchronous reluctance motor using the same Download PDF

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英治 柳田
Yoshitada Yamagishi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an end plate for a rotor for a synchronous reluctance motor that prevents eddy current loss while reducing manufacturing costs.SOLUTION: An end plate 16 has: protrusions 44 that come into contact with an axial end surface 17 of a rotor core 14 having flux barriers FB1 to FB4 formed therein when the end plate 16 is mounted on the rotor core 14; and depressions 46 that do not come into contact with the axial end surface 17. The protrusions 44 are formed so as to extend across magnetic flux paths 22 to 28 that are formed along the flux barriers FB1 to FB4.

Description

本発明は、エンドプレートに係り、特に、シンクロナスリラクタンス型モータのロータに用いられるエンドプレートに関する。   The present invention relates to an end plate, and more particularly to an end plate used for a rotor of a synchronous reluctance motor.

従来、内周部にステータコイルを有する筒状のステータと、ステータ内に回転可能に配置されたロータとを備えるシンクロナスリラクタンス型モータ（以下、ＳＲ(Synchronous Reluctance)モータともいう）が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a synchronous reluctance motor (hereinafter also referred to as an SR (Synchronous Reluctance) motor) including a cylindrical stator having a stator coil on the inner peripheral portion and a rotor rotatably disposed in the stator is known. Yes.

このＳＲモータのロータには、通常、永久磁石が含まれていない。そのため、ステータコイルに電流を流してステータ内に回転磁界が形成されると、ロータはその外周部に作用するリラクタンストルクによって回転駆動されるようになっている。   The rotor of this SR motor usually does not contain a permanent magnet. For this reason, when a rotating magnetic field is formed in the stator by passing an electric current through the stator coil, the rotor is rotationally driven by reluctance torque acting on the outer peripheral portion thereof.

上記ロータは、多数の磁性鋼板を積層してなる円柱状のロータコアと、ロータコアの中心部に貫通して固定されるロータシャフトと、ロータシャフトの外周面上に配置されてロータコアを軸方向両側から挟んで設けられる２枚のエンドプレートとを備えることがある。エンドプレートは、鋼板積層体であるロータコアを軸方向両側から押さえつける機能を果たしている。この機能を十分に果たすためにエンドプレートは、ロータコアと同等の外形状、たとえば円板状に形成されるのが一般的である。   The rotor includes a cylindrical rotor core formed by laminating a large number of magnetic steel plates, a rotor shaft that penetrates and is fixed to the center of the rotor core, and the rotor core that is disposed on the outer peripheral surface of the rotor shaft from both axial sides. It may be provided with two end plates provided between. The end plate fulfills the function of pressing the rotor core, which is a steel sheet laminate, from both sides in the axial direction. In order to sufficiently perform this function, the end plate is generally formed in an outer shape equivalent to the rotor core, for example, a disc shape.

これまでエンドプレートは、アルミニウム、銅等の非磁性金属材料で形成されることが多かった。これは、エンドプレートには、ロータコアに対して大きな押さえ付け力を作用させるために高い剛性が求められるとともに、ステータからの電流磁束がロータコア内に入り込んで流れるときにエンドプレートへと漏れ出るのを抑制して渦電流損の発生を低減するためである。   Until now, the end plate was often formed of a nonmagnetic metal material such as aluminum or copper. This is because the end plate is required to have high rigidity in order to apply a large pressing force to the rotor core, and when the current magnetic flux from the stator enters and flows into the rotor core, it leaks out to the end plate. This is to suppress the generation of eddy current loss.

これに関連する先行技術文献として、たとえば特許第３５６６７０３号公報（特許文献１）には、フラックスバリアタイプの同期リラクタンスモータの回転子において、回転軸と、円板形状からなる複数のコア鋼板が積層されて上記回転軸の外周面に一体に結合されるコア鋼板積層体と、回転軸の軸線方向に沿ってコア鋼板積層体の両側に接触して配置される一対のエンドプレートと、この一対のエンドプレートおよびコア鋼板積層体を貫通してエンドプレートおよびコア鋼板積層体を一体に結合させる複数のリベットとを含むものが記載されている。   As related art documents related to this, for example, Japanese Patent No. 3565703 (Patent Document 1) includes a rotor of a flux barrier type synchronous reluctance motor in which a rotating shaft and a plurality of core steel plates having a disk shape are laminated. And a pair of end plates disposed in contact with both sides of the core steel plate laminate along the axial direction of the rotary shaft, and the pair of end plates that are integrally coupled to the outer peripheral surface of the rotary shaft. It includes a plurality of rivets that penetrate the end plate and the core steel plate laminate and integrally bond the end plate and the core steel plate laminate.

また、ＳＲモータに関するものではないが、たとえば特開２００５−２５３２７５号公報（特許文献２）には、回転軸と、磁性鋼板を軸方向に積層して形成される積層鉄心と、この積層鉄心の周方向に所定の間隔で配置されるとともに、軸方向に開口して形成される複数の開口部と、これらの開口部にそれぞれ嵌挿される磁石と、積層鉄心の軸方向の両端に配置されて積層鉄心と磁石の軸方向の動きを規制するエンドプレート対とを含む電動機の回転子であって、エンドプレート対それぞれの積層鉄心と接する側の面には、接触面積を低減するためのローレット加工またはスリット加工が施されたものが記載されている。   Although not related to the SR motor, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-253275 (Patent Document 2), a rotating shaft, a laminated iron core formed by laminating magnetic steel plates in the axial direction, and the laminated iron core are disclosed. Arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, a plurality of openings formed by opening in the axial direction, magnets respectively inserted into these openings, and arranged at both axial ends of the laminated core A rotor of an electric motor including a laminated iron core and an end plate pair for restricting the axial movement of the magnet, and a knurling process for reducing a contact area on a surface of the end plate pair in contact with the laminated iron core. Or what performed the slit process is described.

特許第３５６６７０３号公報Japanese Patent No. 3566703 特開２００５−２５３２７５号公報JP 2005-253275 A

上記特許文献１の回転子のように、一対のエンドプレートとコア鋼板積層体とを複数のリベットで一体に締結する構造では、部品数が増えることにより製造コストの増加を招くと共に組付けが煩雑になる。   In a structure in which a pair of end plates and a core steel plate laminated body are integrally fastened with a plurality of rivets like the rotor of Patent Document 1, an increase in the number of parts causes an increase in manufacturing cost and complicated assembly. become.

また、上記特許文献２に記載されるエンドプレートは、積層鉄心内に永久磁石が埋設された回転子に適用されるものであるため、ＳＲモータのロータに用いられるエンドプレートではステータからロータ内に入り込んで流れる電流磁束の漏れによる渦電流損について特段の考慮がなされるべきである。   Further, the end plate described in Patent Document 2 is applied to a rotor in which a permanent magnet is embedded in a laminated iron core. Therefore, in an end plate used for a rotor of an SR motor, the end plate is moved from the stator to the rotor. Special consideration should be given to eddy current losses due to leakage of current flux entering and flowing.

本発明の目的は、製造コストを安価にしつつ渦電流損の発生を抑制できる、エンドプレートおよびこれを用いたシンクロナスリラクタンス型モータのロータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an end plate and a rotor of a synchronous reluctance motor using the end plate, which can suppress the generation of eddy current loss while reducing the manufacturing cost.

本発明に係るエンドプレートは、外周面と逆方向に凸状に曲がった形状の少なくとも１つのフラックスバリアが周方向に複数配置されている磁性板積層体からなるロータコアに対して軸方向端面に圧接して設けられるシンクロナスリラクタンス型モータ用のエンドプレートであって、前記ロータコアに組み付けられたときに前記ロータコアの軸方向端面に接触することとなる凸部と前記軸方向端面に接触しないこととなる凹部とを備え、前記凸部は、前記フラックスバリアに沿って形成される磁束路を横切って延伸するように形成されているものである。   The end plate according to the present invention is in pressure contact with the end surface in the axial direction against a rotor core made of a magnetic plate laminate in which a plurality of at least one flux barriers curved in a direction opposite to the outer peripheral surface are arranged in the circumferential direction. The end plate for the synchronous reluctance motor is provided so as not to contact the axial end surface with the convex portion that comes into contact with the axial end surface of the rotor core when assembled to the rotor core. A concave portion, and the convex portion is formed to extend across a magnetic flux path formed along the flux barrier.

本発明に係るエンドプレートは、磁性材からなる鋼板または鉄板で構成され、前記凸部は前記凹部がなす平面部に対して曲げられて形成されていてもよい。   The end plate according to the present invention may be formed of a steel plate or an iron plate made of a magnetic material, and the convex portion may be formed by being bent with respect to a flat portion formed by the concave portion.

また、本発明に係るエンドプレートにおいて、前記凸部は、前記エンドプレートの中心に形成されたロータシャフト挿通穴の近傍から放射状に形成されていてもよい。   Moreover, the end plate which concerns on this invention WHEREIN: The said convex part may be radially formed from the vicinity of the rotor shaft insertion hole formed in the center of the said end plate.

また、本発明に係るエンドプレートにおいて、前記ロータコアを貫通して固定されるロータシャフトに対してかしめ固定されるかしめ部を一体に有してもよい。   Further, the end plate according to the present invention may integrally include a caulking portion that is caulked and fixed to a rotor shaft that is fixed through the rotor core.

さらに、本発明に係るシンクロナスリラクタンス型モータのロータは、上記いずれかの構成のエンドプレートと、エンドプレートによって軸方向両側から押さえられる磁性板積層体からなるロータコアと、エンドプレートおよびロータコアの中心を貫通して固定されるロータシャフトとを備えるものである。   Furthermore, a rotor of a synchronous reluctance motor according to the present invention includes an end plate having any one of the above-described configurations, a rotor core made of a magnetic plate laminate that is pressed from both sides in the axial direction by the end plate, and the center of the end plate and the rotor core. And a rotor shaft fixed through.

本発明に係るエンドプレート及びこれを用いたＳＲモータのロータによれば、マルチフラックスバリアタイプのロータコアに組み付けられたときにロータコアの軸方向端面に接触することとなる凸部と、ロータコアの軸方向端面に接触しないこととなる凹部とを備えており、上記凸部がフラックスバリア群の各フラックスバリア間に形成される磁束路を横切って延伸するように形成されていることから、ステータからロータコアに入り込んで上記磁束路を流れる磁束がエンドプレートの凸部を介して径方向（またはｄ軸方向）へ漏れ出るのを抑制できる。したがって、エンドプレートを安価な磁性材で形成しつつ、エンドプレートに生じる渦電流損を抑制することができる。その結果、ＳＲモータのコスト低減および高出力化を図れる。   According to the end plate and the rotor of the SR motor using the end plate according to the present invention, the convex portion that comes into contact with the axial end surface of the rotor core when assembled to the multi-flux barrier type rotor core, and the axial direction of the rotor core A concave portion that does not come into contact with the end face, and the convex portion is formed so as to extend across the magnetic flux path formed between the flux barriers of the flux barrier group. It is possible to suppress the magnetic flux that enters and flows through the magnetic flux path from leaking in the radial direction (or d-axis direction) through the convex portion of the end plate. Therefore, eddy current loss generated in the end plate can be suppressed while the end plate is formed of an inexpensive magnetic material. As a result, it is possible to reduce the cost and increase the output of the SR motor.

本実施形態のエンドプレートをロータコアに装着した状態を、ロータシャフトを省略して示す斜視図である。It is a perspective view which abbreviate | omits a rotor shaft and shows the state which mounted | wore the rotor core with the end plate of this embodiment. 図１中のＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. エンドプレートの凸部がロータコア端面上でフラックスバリア間の磁束路を横切って接触する状態を示す、図２中の矢印Ｂ方向から見たロータコアの部分側面図である。FIG. 3 is a partial side view of the rotor core as viewed from the direction of arrow B in FIG. 2, showing a state in which the convex portion of the end plate is in contact across the magnetic flux path between the flux barriers on the end surface of the rotor core. エンドプレートの凸部がロータコア端面上でフラックスバリア間に磁束路を横切って接触する別の状態を示す部分側面図である。It is a partial side view which shows another state in which the convex part of an end plate contacts across a magnetic flux path between flux barriers on a rotor core end surface. エンドプレートの凸部の表面に非磁性層を設けた例を示す、図３中のＣ−Ｃ線に沿った部分断面図である。It is a fragmentary sectional view in alignment with the CC line in FIG. 3 which shows the example which provided the nonmagnetic layer in the surface of the convex part of an end plate.

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like.

図１は、本実施形態のエンドプレート１６を備えたＳＲモータ用ロータ１０を、ロータシャフトを省略して示す斜視図である。図１では、軸方向一方側のエンドプレート１６のみを図示してある。また、図２は、ロータシャフト１２を含むロータ１０の軸方向断面図である。図３は、ロータコア１４に含まれる１つのフラックスバリア群２０を示す部分端面図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an SR motor rotor 10 provided with an end plate 16 of the present embodiment, with the rotor shaft omitted. In FIG. 1, only the end plate 16 on one axial side is shown. FIG. 2 is an axial sectional view of the rotor 10 including the rotor shaft 12. FIG. 3 is a partial end view showing one flux barrier group 20 included in the rotor core 14.

この説明において、ロータシャフト１２の回転中心軸に沿う方向を軸方向といい、軸方向に直交する方向を径方向といい、上記回転中心軸上に位置する点を中心に軸直交平面上に描かれる円の円周に沿う方向を周方向という。   In this description, the direction along the rotation center axis of the rotor shaft 12 is referred to as the axial direction, the direction orthogonal to the axial direction is referred to as the radial direction, and is drawn on the axis orthogonal plane with the point located on the rotation center axis as the center. The direction along the circumference of the circle is called the circumferential direction.

図１および２に示すように、ロータ１０は、ロータシャフト１２、ロータコア１４およびエンドプレート１６を備える。ロータシャフト１２は、たとえば中空丸棒状の鋼材から形成されている。ロータシャフト１２の両端部は、図示しないモータケースに固定した軸受部材によって回転可能に支持されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor 10 includes a rotor shaft 12, a rotor core 14, and an end plate 16. The rotor shaft 12 is made of, for example, a hollow round bar-shaped steel material. Both ends of the rotor shaft 12 are rotatably supported by bearing members fixed to a motor case (not shown).

ロータシャフト１２の一端側の外周には、径方向外側へ突出した当り部１８が形成されている。ロータシャフト１２の他端側の外周面には、かしめ溝１２ａが周方向に延伸して形成されている。   A contact portion 18 protruding outward in the radial direction is formed on the outer periphery on one end side of the rotor shaft 12. On the outer peripheral surface on the other end side of the rotor shaft 12, a caulking groove 12a is formed by extending in the circumferential direction.

ロータコア１４は、円筒状の外形を有し、たとえば板厚０．３ｍｍの珪素鋼板等の磁性鋼板を円環状に打ち抜き加工したものを軸方向に多数枚積層した磁性鋼板積層体である。積層された各磁性鋼板は、かしめ、溶接、接着またはこれらの組合せ等の方法によって一体に連結されている。   The rotor core 14 has a cylindrical outer shape, and is a magnetic steel plate laminate in which a large number of magnetic steel plates such as silicon steel plates having a thickness of 0.3 mm, which are punched into an annular shape, are laminated in the axial direction. The laminated magnetic steel plates are integrally connected by a method such as caulking, welding, adhesion, or a combination thereof.

ロータコア１４には、その中心部にシャフト穴１３が形成されており、シャフト穴１３内にロータシャフト１２が貫通して固定されている。ロータシャフト１２の外周面上においてロータコア１４は、軸方向の両側に配置される一対のエンドプレート１６によって挟持されて軸方向位置が固定されている。また、ロータコア１４は、ロータシャフト１２に焼嵌め、キー嵌合等の方法によって取り付けられてロータシャフト１２に対する周方向位置が固定されている。   A shaft hole 13 is formed at the center of the rotor core 14, and the rotor shaft 12 is fixed through the shaft hole 13. On the outer peripheral surface of the rotor shaft 12, the rotor core 14 is sandwiched by a pair of end plates 16 disposed on both sides in the axial direction, and the axial position is fixed. Further, the rotor core 14 is attached to the rotor shaft 12 by shrink fitting, key fitting, or the like, and the circumferential position with respect to the rotor shaft 12 is fixed.

図２および図３を参照すると、ロータコア１４は、複数のフラックスバリア群２０を周方向に均等配置で有している。本実施形態では、８つのフラックスバリア群２０が周方向に４５°間隔で配置されている例が示されているが、フラックスバリア群の数は設計に応じて任意に定められてもよい。   Referring to FIG. 2 and FIG. 3, the rotor core 14 has a plurality of flux barrier groups 20 arranged in an equal arrangement in the circumferential direction. In the present embodiment, an example is shown in which eight flux barrier groups 20 are arranged at 45 ° intervals in the circumferential direction, but the number of flux barrier groups may be arbitrarily determined according to the design.

各フラックスバリア群２０は、径方向に並んで形成されている例えば４つのフラックスバリアＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ４を含む。フラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４は、ロータコア１４を構成する磁性鋼板に貫通して形成されたスリットによってそれぞれ形成される。また、フラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４は、それぞれ、ロータコア１４の外周面１５と逆方向に凸状に湾曲した略円弧形状をなし、内周側のフラックスバリアほど曲率半径が大きくなるように形成されている。そして、各フラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４は、その周方向両端部がロータコア１４の外周面１５に近接して位置し、その周方向中央部が外周面１５から離れた径方向内方に位置している。   Each flux barrier group 20 includes, for example, four flux barriers FB1, FB2, FB3, and FB4 formed side by side in the radial direction. The flux barriers FB <b> 1-FB <b> 4 are each formed by a slit formed through the magnetic steel plate constituting the rotor core 14. Further, each of the flux barriers FB1 to FB4 has a substantially arc shape that is convexly curved in the opposite direction to the outer peripheral surface 15 of the rotor core 14, and is formed so that the radius of curvature becomes larger toward the inner peripheral flux barrier. . And each flux barrier FB1-FB4 has its circumferential direction both ends located near the outer peripheral surface 15 of the rotor core 14, and its circumferential central portion is located radially inward away from the outer peripheral surface 15. .

フラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４間には、それぞれ、略円弧状をなす磁束路２２，２４，２６が形成されている。また、最内周側に位置するフラックスバリアＦＢ４の径方向内方にも略円弧状をなす帯状領域からなる磁束路２８が形成されている。これらの磁束路２２−２８は、フラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４の内周縁部に沿ってそれぞれ形成されている。そして、図示しないステータからロータコア１４のフラックスバリア群２０の領域に入り込んだ磁束ｍ１−ｍ４が、磁束路２２−２８に沿って略円弧状に流れる様子が図３に示されている。   Magnetic flux paths 22, 24, and 26 each having a substantially arc shape are formed between the flux barriers FB1 to FB4. In addition, a magnetic flux path 28 formed of a strip-like region having a substantially arc shape is also formed inward in the radial direction of the flux barrier FB4 located on the innermost peripheral side. These magnetic flux paths 22-28 are respectively formed along the inner peripheral edge portions of the flux barriers FB1-FB4. FIG. 3 shows a state in which the magnetic flux m1-m4 entering the region of the flux barrier group 20 of the rotor core 14 from the stator (not shown) flows in a substantially arc shape along the magnetic flux path 22-28.

ここで、本実施形態では、各磁束路２２−２８に沿って流れる磁束方向をｑ軸方向といい、図３中に点線矢印３０で示すようにフラックスバリア群２０の周方向中央位置を通って径方向外方（または径方向内方）へ向かう方向をｄ軸方向ということとする。   Here, in the present embodiment, the direction of the magnetic flux flowing along each magnetic flux path 22-28 is referred to as the q-axis direction, and passes through the circumferential center position of the flux barrier group 20 as indicated by the dotted arrow 30 in FIG. A direction toward the radially outward (or radially inward) is referred to as a d-axis direction.

なお、上記においては１つのフラックスバリア群２０に４つのフラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４が含まれるものとして説明したが、フラックスバリアの数は設計に応じて１〜３つ、または、５つ以上としてもよい。   In the above description, four flux barriers FB1-FB4 are included in one flux barrier group 20, but the number of flux barriers may be 1 to 3, or 5 or more depending on the design. .

また、各フラックスバリアの形状は、略円弧状に限られるものではなく、例えば、略Ｕ字状、略Ｖ字状等の他の形状をなすスリットとして形成されてもよい。   The shape of each flux barrier is not limited to a substantially arc shape, and may be formed as a slit having another shape such as a substantially U shape or a substantially V shape.

さらに、各フラックスバリアを構成するスリットの幅は、周方向において一定でなくてもよく、たとえば、外周側で細く内周側で太くなっていてもよい。   Furthermore, the width of the slits constituting each flux barrier may not be constant in the circumferential direction, and for example, it may be narrow on the outer peripheral side and thick on the inner peripheral side.

さらにまた、ロータコア１４のフラックスバリア群２０の領域における耐遠心力強度を増すために、フラックスバリアにブリッジ部を設けてフラックスバリアを構成するスリットを周方向に複数に分割してもよいし、あるいは、フラックスバリアを磁性鋼板より低透磁率の材料（たとえば接着剤）で充填して構成してもよい。   Furthermore, in order to increase the centrifugal strength strength in the area of the flux barrier group 20 of the rotor core 14, a bridge portion may be provided in the flux barrier to divide the slit constituting the flux barrier into a plurality in the circumferential direction, or The flux barrier may be filled with a material (for example, an adhesive) having a lower magnetic permeability than the magnetic steel plate.

再び図１および図２を参照すると、エンドプレート１６は、ロータシャフト１２がシャフト穴１３に挿通された状態でロータコア１４を軸方向両側から挟持して固定するためのものである。本実施形態のエンドプレート１６は、磁性材で形成された板状部材であり、たとえば鋼板または鉄板等によって好適に構成される。エンドプレート１６には、ロータコア１４を構成する磁性鋼板と同じ鋼板を用いてもよいし、異なる材料の磁性材を用いてもよい。ロータコア１４の両側に設けられるエンドプレート１６は、取り付ける向きが異なるだけで同じ大きさおよび形状のものを用いることができる。   Referring to FIGS. 1 and 2 again, the end plate 16 is for sandwiching and fixing the rotor core 14 from both sides in the axial direction in a state where the rotor shaft 12 is inserted into the shaft hole 13. The end plate 16 of the present embodiment is a plate-like member formed of a magnetic material, and is preferably configured with, for example, a steel plate or an iron plate. For the end plate 16, the same steel plate as the magnetic steel plate constituting the rotor core 14 may be used, or a magnetic material of a different material may be used. The end plates 16 provided on both sides of the rotor core 14 can be of the same size and shape with only different attachment directions.

エンドプレート１６は、ロータシャフト１２の周囲を覆って設けられる筒部４０と、筒部４０に連続して径方向外側に延伸する円板部４２とを一体に有する。筒部４０および円板部４２は、１枚の円環状の鋼板をプレス成形することによって一体成形することが可能である。上記筒部４０内に形成されるロータシャフト挿通穴４１の最小内径は、ロータシャフト１２の外形寸法よりも若干大きく形成されている。   The end plate 16 integrally includes a cylindrical portion 40 provided so as to cover the periphery of the rotor shaft 12 and a disc portion 42 that extends continuously outward from the cylindrical portion 40 in the radial direction. The cylinder part 40 and the disk part 42 can be integrally formed by press-molding one annular steel plate. The minimum inner diameter of the rotor shaft insertion hole 41 formed in the cylindrical portion 40 is slightly larger than the outer dimension of the rotor shaft 12.

エンドプレート１６の筒部４０は、ロータ１０の組立時にロータシャフト１２のかしめ溝１２ａ内へ押し込まれた状態に塑性変形させられるかしめ部として機能するように構成されている。   The cylindrical portion 40 of the end plate 16 is configured to function as a caulking portion that is plastically deformed so as to be pushed into the caulking groove 12a of the rotor shaft 12 when the rotor 10 is assembled.

エンドプレート１６の円板部４２は、筒部４０によって形成されるロータシャフト挿通穴４１の近傍から径方向外方へ放射状に形成される凸部４４と、凸部４４間に形成される略扇状の凹部４６とを含む。本実施形態では、凸部４４および凹部４６が８つずつあって、周方向に交互に且つ均等配置で形成されている。つまり、凸部４４および凹部４６の数は、ロータ１０のフラックスバリア群２０の数とそれぞれ一致している。ここで、凸部とはロータコア１４の軸方向の端面１７に向かって突出しているという意味であり、凹部とはロータコア１４の端面１７に対して凹んでいるという意味である。これらの凸部４４および凹部４６もまた、上記プレス成形時に形成されることが可能である。   The disc portion 42 of the end plate 16 has a convex portion 44 that is radially formed radially outward from the vicinity of the rotor shaft insertion hole 41 formed by the cylindrical portion 40, and a substantially fan shape that is formed between the convex portions 44. And a recess 46. In the present embodiment, there are eight convex portions 44 and eight concave portions 46, which are alternately and equally arranged in the circumferential direction. That is, the numbers of the convex portions 44 and the concave portions 46 respectively match the number of the flux barrier groups 20 of the rotor 10. Here, the convex portion means that it protrudes toward the end surface 17 in the axial direction of the rotor core 14, and the concave portion means that it is recessed with respect to the end surface 17 of the rotor core 14. These convex portions 44 and concave portions 46 can also be formed during the press molding.

エンドプレート１６の凸部４４は、凹部４６をなす平面部に対してロータコア１４の端面に向かって略Ｕ字状に曲げられて形成されており、ロータコア１４に対して組み付けられたときにロータコア１４の端面１７上に圧接される部分となる。そして、凸部４４は、図３においてハッチング領域３２で示すように、フラックスバリアＦＢ１−ＦＢ４に沿って形成される磁束路２２−２８を横切って延伸するように形成されている。より詳細には、凸部４４は、フラックスバリア群２０の周方向中央位置において各磁束路２２−２８と直交するｄ軸方向に延伸して形成され、その径方向外方の端部はロータコア１４の外周面１５とほぼ一致する位置まで延びている。別の見方をすれば、エンドプレート１６の凸部４４は、各磁束路２２−２８に沿って延びないように形成されるのが好適であるともいえる。   The convex portion 44 of the end plate 16 is formed by being bent in a substantially U shape toward the end surface of the rotor core 14 with respect to the flat portion forming the concave portion 46, and when assembled to the rotor core 14, the rotor core 14. It becomes a part press-contacted on the end surface 17 of this. And the convex part 44 is formed so that it may extend across the magnetic flux path 22-28 formed along flux barrier FB1-FB4, as shown by the hatching area | region 32 in FIG. More specifically, the convex portion 44 is formed by extending in the d-axis direction orthogonal to each magnetic flux path 22-28 at the circumferential center position of the flux barrier group 20, and the radially outer end thereof is the rotor core 14. It extends to a position substantially coinciding with the outer peripheral surface 15 of the. From another point of view, it can be said that the convex portion 44 of the end plate 16 is preferably formed so as not to extend along the magnetic flux paths 22-28.

このように形成された凸部４４はエンドプレート１６におけるリブ構造として機能するため、エンドプレート１６を薄板化しつつ高剛性にすることが可能になる。   Since the convex portion 44 formed in this way functions as a rib structure in the end plate 16, it is possible to make the end plate 16 thin and to have high rigidity.

また、図３に示す例では、凸部４４の表面が外周面１５に向かって細幅となるように形成されており、これによりロータコア１４の端面１７との接触領域が台形状となっている。ただし、凸部４４の形状は、これに限定されるものではなく、たとえば図４に示すように、ロータコア１４の端面１７との接触領域３２ａが径方向に亘って一定幅の長方形状をなすように形成されてもよい。またこの場合、接触領域３２ａの幅は、ロータコア１４に対する押さえつけ強度が確保されることが条件に、できるだけ細く形成されるのが好適である。   Further, in the example shown in FIG. 3, the surface of the convex portion 44 is formed so as to become narrower toward the outer peripheral surface 15, so that the contact area with the end surface 17 of the rotor core 14 has a trapezoidal shape. . However, the shape of the convex portion 44 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, the contact region 32 a with the end surface 17 of the rotor core 14 has a rectangular shape with a constant width in the radial direction. May be formed. In this case, the width of the contact region 32a is preferably formed as thin as possible on condition that the pressing strength against the rotor core 14 is ensured.

他方、エンドプレート１６の凹部４６は、ロータコア１４に対して組み付けられたときにロータコア１４の端面１７とは接触しないように、すなわち端面１７から離れて位置するように形成されている。エンドプレート１６の円板部４２のうち凹部４６をなす部分には、軽量化のための略扇状の貫通穴５０が複数形成されてもよい。   On the other hand, the recess 46 of the end plate 16 is formed so as not to contact the end surface 17 of the rotor core 14 when assembled to the rotor core 14, that is, to be positioned away from the end surface 17. A plurality of substantially fan-shaped through holes 50 for weight reduction may be formed in a portion of the disc portion 42 of the end plate 16 forming the recess 46.

続いて、上記構成からなるロータ１０の組立について簡単に説明する。   Next, the assembly of the rotor 10 having the above configuration will be briefly described.

ロータ１０の組立に際しては、予め、フラックスバリアとなるスリットが形成された磁性鋼板を多数枚積層して一体に連結することによりロータコア１４を準備しておく。   When the rotor 10 is assembled, the rotor core 14 is prepared in advance by laminating a number of magnetic steel plates having slits serving as flux barriers and connecting them together.

そして、ロータシャフト１２に１枚目のエンドプレート１６（図２中の右側）を挿通し、当り部１８に筒部４０を当接させる。続いて、ロータコア１４をロータシャフト１２に挿通してロータコア１４の一方端面１７をエンドプレート１６に当接させる。   Then, the first end plate 16 (the right side in FIG. 2) is inserted into the rotor shaft 12, and the cylinder portion 40 is brought into contact with the contact portion 18. Subsequently, the rotor core 14 is inserted into the rotor shaft 12, and the one end surface 17 of the rotor core 14 is brought into contact with the end plate 16.

それから、２枚目のエンドプレート１６（図２中の左側）をロータシャフト１２に挿通して、ロータコア１４の他方端面１７に対して所定の押圧力で押し付ける。この状態で、エンドプレート１６の筒部４０の一部をかしめ溝１２ａ内に押し込んでかしめる。これにより、エンドプレート１６がロータシャフト１２に対して固定される。その結果、ロータコア１４が２枚のエンドプレート１６によって挟持された状態でロータシャフト１２に固定される。   Then, the second end plate 16 (left side in FIG. 2) is inserted through the rotor shaft 12 and pressed against the other end surface 17 of the rotor core 14 with a predetermined pressing force. In this state, a part of the cylindrical portion 40 of the end plate 16 is pushed into the caulking groove 12a and caulked. Thereby, the end plate 16 is fixed to the rotor shaft 12. As a result, the rotor core 14 is fixed to the rotor shaft 12 while being sandwiched between the two end plates 16.

このように組み立てられたロータ１０において、エンドプレート１６は、ロータコア１４の端面１７上において凸部４４が各磁束路２２−２８を横切って交差するようにｄ軸方向に延伸形成されている。このため、ステータからロータコア１４に入り込んで各磁束路２２−２８を流れる磁束ｍ１−ｍ４は、エンドプレート１６のうち凸部４４を構成する板材中をｑ軸方向に通ることはあっても、凸部４４の延伸方向であるｄ軸方向に沿って外周側へ流れて漏れ出ることはない。つまり、磁束路２２−２８を流れる磁束ｍ１−ｍ４がエンドプレート１６の凸部４４を介して径方向（またはｄ軸方向）へ漏れ出るのを抑制できる。これにより、エンドプレート１６を安価な磁性材で形成しつつ、エンドプレート１６に生じる渦電流損を抑制することができる。その結果、ＳＲモータのコスト低減および高出力化を図れる。   In the rotor 10 assembled in this way, the end plate 16 is formed to extend in the d-axis direction so that the convex portions 44 intersect each magnetic flux path 22-28 on the end surface 17 of the rotor core 14. For this reason, even if the magnetic flux m1-m4 that enters the rotor core 14 from the stator and flows through the magnetic flux paths 22-28 passes through the plate material constituting the convex portion 44 of the end plate 16 in the q-axis direction. It does not leak to the outer peripheral side along the d-axis direction that is the extending direction of the portion 44. That is, it is possible to suppress the magnetic flux m1-m4 flowing through the magnetic flux path 22-28 from leaking in the radial direction (or the d-axis direction) through the convex portion 44 of the end plate 16. Thereby, the eddy current loss which arises in the end plate 16 can be suppressed, forming the end plate 16 with an inexpensive magnetic material. As a result, it is possible to reduce the cost and increase the output of the SR motor.

また、エンドプレート１６を鋼板や鉄板等の磁性材で形成することで、従来のようにアルミニウムや銅等の非磁性金属材料で形成する場合に比べて製造コストを安価にすることができる。   Further, by forming the end plate 16 with a magnetic material such as a steel plate or an iron plate, the manufacturing cost can be reduced compared to the case where the end plate 16 is formed with a nonmagnetic metal material such as aluminum or copper as in the prior art.

さらに、エンドプレート１６の凸部４４をリブ構造として形成することで、エンドプレート１６を薄肉化しつつ十分な押し付け力を発揮できる高剛性なものにできる。これにより、エンドプレート１６の更なる低コスト化、および、板厚に比例することとなる渦電流損の更なる低減を図れる。   Furthermore, by forming the convex portion 44 of the end plate 16 as a rib structure, it is possible to make the end plate 16 highly rigid and capable of exerting a sufficient pressing force while reducing the thickness. As a result, the cost of the end plate 16 can be further reduced, and the eddy current loss that is proportional to the plate thickness can be further reduced.

さらにまた、本実施形態のエンドプレート１６によれば、ロータシャフト１２に対してかしめ固定されるかしめ部が筒部４０としてエンドプレート１６に一体形成されている。これにより、従来ではエンドプレートとは別部材として用いられていたかしめ部材が不要になり、その結果、部品点数の削減による更なる低コスト化が見込める。   Furthermore, according to the end plate 16 of the present embodiment, the caulking portion that is caulked and fixed to the rotor shaft 12 is integrally formed with the end plate 16 as the cylindrical portion 40. This eliminates the need for a caulking member conventionally used as a separate member from the end plate. As a result, further cost reduction can be expected due to a reduction in the number of components.

上記において本実施形態のエンドプレート１６およびこれを用いたロータ１０について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、種々の変更および改良が可能である。   Although the end plate 16 and the rotor 10 using the end plate 16 of the present embodiment have been described above, the present invention is not limited to the above-described configuration, and various changes and improvements can be made.

たとえば、上記においてはエンドプレート１６の凸部４４がロータコア１４の端面１７上に直に接触して圧接されるものとして説明したが、図５に示すように、エンドプレート１６の凸部４４の表面にたとえば樹脂からなる非磁性材料層３４を積層し、この非磁性材料層３４を介して凸部４４がロータコア１４の端面１７に圧接されるようにしてもよい。   For example, in the above description, the convex portion 44 of the end plate 16 has been described as being in direct contact with and pressed against the end surface 17 of the rotor core 14, but as shown in FIG. Alternatively, a nonmagnetic material layer 34 made of resin, for example, may be laminated, and the convex portion 44 may be pressed against the end face 17 of the rotor core 14 via the nonmagnetic material layer 34.

このようにすれば、エンドプレート１６によるロータコア１４に対する押し付け力を確保しながら、磁性材からなる凸部４４とロータコア１４との間に距離を置くことができ、ロータコア１４からエンドプレート１６の凸部４４への磁束の漏れをより効果的に抑制することができる。   In this way, it is possible to place a distance between the convex portion 44 made of a magnetic material and the rotor core 14 while ensuring the pressing force of the end plate 16 against the rotor core 14, and the convex portion of the end plate 16 from the rotor core 14. The leakage of magnetic flux to 44 can be more effectively suppressed.

また、上記においては、エンドプレート１６の凸部４４が内周側から径方向外方へ連続して延伸するものとして説明および図示するが、これに限定されるものではなく、凸部に切り込みを形成することによって径方向に複数に、たとえば磁束路に対応する数に分割されてもよい。   In the above description, the convex portion 44 of the end plate 16 is described and illustrated as continuously extending radially outward from the inner peripheral side. However, the present invention is not limited thereto, and the convex portion is cut. By forming, it may be divided into a plurality in the radial direction, for example, the number corresponding to the magnetic flux path.

さらに、上記実施形態のエンドプレートでは、磁性材からなる板材をプレス成形して凸部を曲げ形成するとして説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、円板状の磁性板部のロータコア対向面に中空または中実である断面矩形状の鋼材を放射状に溶接して上記エンドプレートの凸部として用いてもよい。   Furthermore, in the end plate of the said embodiment, although demonstrated as press-molding the board | plate material which consists of magnetic materials and bending-forming a convex part, it is not limited to this. For example, a steel material having a rectangular cross section that is hollow or solid may be radially welded to the rotor core facing surface of the disk-shaped magnetic plate portion and used as the convex portion of the end plate.

１０ ＳＲモータのロータ、１２ ロータシャフト、１２ａ かしめ溝、１３ シャフト穴、１４ ロータコア、１５ 外周面、１６ エンドプレート、１７ 端面または軸方向端面、１８ 当り部、２０ フラックスバリア群、２２，２４，２６，２８ 磁束路、３０ ｄ軸方向、３２，３２ａ 接触領域、３４ 非磁性材料層、４０ 筒部、４１ ロータシャフト挿通穴、４２ 円板部、４４ 凸部、４６ 凹部、５０ 貫通穴、ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ４ フラックスバリア、ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４ 磁束。   10 SR motor rotor, 12 rotor shaft, 12a caulking groove, 13 shaft hole, 14 rotor core, 15 outer peripheral surface, 16 end plate, 17 end surface or axial end surface, 18 contact portion, 20 flux barrier group, 22, 24, 26 , 28 Magnetic flux path, 30 d-axis direction, 32, 32a Contact area, 34 Non-magnetic material layer, 40 Tube part, 41 Rotor shaft insertion hole, 42 Disc part, 44 Convex part, 46 Concave part, 50 Through hole, FB1, FB2, FB3, FB4 flux barrier, m1, m2, m3, m4 magnetic flux.

Claims (5)

外周面と逆方向に凸状に曲がった形状の少なくとも１つのフラックスバリアが周方向に複数配置されている磁性板積層体からなるロータコアに対して軸方向端面に圧接して設けられるシンクロナスリラクタンス型モータ用のエンドプレートであって、
前記ロータコアに組み付けられたときに前記ロータコアの軸方向端面に接触することとなる凸部と前記軸方向端面に接触しないこととなる凹部とを備え、前記凸部は、前記フラックスバリアに沿って形成される磁束路を横切って延伸するように形成されている、
エンドプレート。 Synchronous reluctance type in which at least one flux barrier having a convex shape bent in the direction opposite to the outer peripheral surface is provided in pressure contact with the end surface in the axial direction against a rotor core made of a magnetic plate laminate in which a plurality of circumferentially arranged flux barriers are arranged. An end plate for a motor,
And a convex portion that comes into contact with the axial end surface of the rotor core and a concave portion that does not come into contact with the axial end surface when assembled to the rotor core, and the convex portion is formed along the flux barrier. Formed to extend across the magnetic flux path to be
end plate. 請求項１に記載のエンドプレートにおいて、
磁性材からなる鋼板または鉄板で構成され、前記凸部は前記凹部がなす平面部に対して曲げられて形成されていることを特徴とするエンドプレート。 The end plate according to claim 1,
An end plate comprising a steel plate or an iron plate made of a magnetic material, wherein the convex portion is bent with respect to a flat portion formed by the concave portion. 請求項１または２に記載のエンドプレートにおいて、
前記凸部は、前記エンドプレートの中心に形成されたロータシャフト挿通穴の近傍から放射状に形成されていることを特徴とするエンドプレート。 The end plate according to claim 1 or 2,
The end plate is characterized in that the convex portions are formed radially from the vicinity of a rotor shaft insertion hole formed at the center of the end plate. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンドプレートにおいて、
前記ロータコアを貫通して固定されるロータシャフトに対してかしめ固定されるかしめ部を一体に有することを特徴とするエンドプレート。 In the end plate according to any one of claims 1 to 3,
An end plate integrally having a caulking portion that is caulked and fixed to a rotor shaft that is fixed through the rotor core. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンドプレートと、
前記エンドプレートによって軸方向両側から押さえられる磁性板積層体からなるロータコアと、
前記エンドプレートおよびロータコアの中心を貫通して固定されるロータシャフトとを備える、
シンクロナスリラクタンス型モータのロータ。 The end plate according to any one of claims 1 to 4,
A rotor core made of a magnetic plate laminate pressed from both sides in the axial direction by the end plate;
A rotor shaft fixed through the end plate and the center of the rotor core.
Synchronous reluctance motor rotor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190098503A (en) * 2018-02-14 2019-08-22 한양대학교 산학협력단 Rotor by application of end-plate with saliency

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