JP7419501B2 - Magnetization method, electric motor manufacturing method, electric motor, compressor, and air conditioner - Google Patents
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- H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
Description
本開示は、回転子の磁性体を着磁する着磁方法、及び電動機に関する。 The present disclosure relates to a magnetization method for magnetizing a magnetic body of a rotor, and an electric motor.
一般に、固定子鉄心に取り付けられたコイル(巻線とも称する)を利用して、回転子の永久磁石(具体的には、着磁されていない磁性体)を着磁する着磁方法が知られている(例えば、特許文献1)。 In general, a magnetization method is known in which permanent magnets (specifically, unmagnetized magnetic bodies) of the rotor are magnetized using coils (also called windings) attached to the stator core. (For example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の技術では、着磁用の電源からコイルに電流を流すと、コイルに大きな力が発生し、電動機の軸方向におけるコイルの端部、すなわち、コイルエンドが変形するという問題がある。 However, in the conventional technology, there is a problem in that when a current is passed through the coil from a magnetizing power source, a large force is generated in the coil, and the end of the coil in the axial direction of the motor, that is, the coil end, is deformed.
本開示の目的は、回転子を固定子の内側に配置した状態で着磁を行うときに、固定子の3相コイルの著しい変形を防ぐことである。 An object of the present disclosure is to prevent significant deformation of the three-phase coil of the stator when magnetizing the rotor with the rotor disposed inside the stator.
本開示の一態様に係る着磁方法は、
18×n個(nは1以上の整数)のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、6×n個の磁極を形成する3相コイルとを有する固定子の内側で、回転子の磁性体を着磁する着磁方法であって、
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記回転子の磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記回転子の第1の回転方向に第1の角度回転させた状態で、前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと、
前記回転子の前記磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記第1の回転方向とは反対方向である第2の回転方向に第2の角度回転させた状態で、前記3相コイルのうちの前記2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記第2の角度は、前記第1の角度と等しく、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である。
本開示の他の態様に係る着磁方法は、
18×n個(nは1以上の整数)のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、6×n個の磁極を形成する3相コイルとを有する固定子の内側で、回転子の磁性体を着磁する着磁方法であって、
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である。
本開示の他の態様に係る電動機の製造方法は、
18×n個(nは1以上の整数)のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、6×n個の磁極を形成する3相コイルとを有する固定子と、
磁性体を有する回転子と
を有する電動機の製造方法であって、
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記固定子の内側に前記回転子を配置することと、
前記回転子の磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記回転子の第1の回転方向に第1の角度回転させた状態で、前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと、
前記回転子の前記磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記第1の回転方向とは反対方向である第2の回転方向に第2の角度回転させた状態で、前記3相コイルのうちの前記2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記第2の角度は、前記第1の角度と等しく、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である。
本開示の他の態様に係る電動機の製造方法は、
18×n個(nは1以上の整数)のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、6×n個の磁極を形成する3相コイルとを有する固定子と、
磁性体を有する回転子と
を有する電動機の製造方法であって、
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記固定子の内側に前記回転子を配置することと、
前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である。
本開示の他の態様に係る電動機は、
18×n個(nは1以上の整数)のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、6×n個の磁極を形成する3相コイルとを有する固定子と、
永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と
を備え、
前記3相コイルは、前記3相コイルのコイルエンドにおいて6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有し、
前記3相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置されており、
前記永久磁石は、前記固定子の内側に前記回転子が配置された状態で、前記回転子の磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記回転子の第1の回転方向に第1の角度回転させた状態で前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことと、前記回転子の前記磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記第1の回転方向とは反対方向である第2の回転方向に第2の角度回転させた状態で前記3相コイルのうちの前記2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することとにより着磁されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である。
本開示の他の態様に係る電動機は、
18×n個(nは1以上の整数)のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、6×n個の磁極を形成する3相コイルとを有する固定子と、
永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と
を備え、
前記3相コイルは、前記3相コイルのコイルエンドにおいて6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有し、
前記3相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置されており、
前記永久磁石は、前記固定子の内側に前記回転子が配置された状態で前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより着磁されており、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である。
本開示の他の態様に係る圧縮機は、
密閉容器と、
前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
前記圧縮装置を駆動する前記電動機と
を備える。
本開示の他の態様に係る空気調和機は、
前記圧縮機と、
熱交換器と
を備える。
A magnetization method according to one aspect of the present disclosure includes:
A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. A magnetization method of magnetizing the magnetic material of the rotor inside the rotor,
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
With the center of the magnetic pole of the rotor rotated by a first angle in the first rotation direction of the rotor with respect to the center of the magnetic pole of the three-phase coil, two of the three-phase coils magnetizing the magnetic body by passing current through the phase coil ;
The center of the magnetic pole of the rotor is rotated by a second angle in a second rotation direction that is opposite to the first rotation direction with respect to the center of the magnetic pole of the three-phase coil, magnetizing the magnetic body by passing current through the two phase coils of the three phase coils;
Equipped with
the second angle is equal to the first angle,
The number of slots per pole and per phase of the stator is one.
A magnetization method according to another aspect of the present disclosure includes:
A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. A magnetization method of magnetizing the magnetic material of the rotor inside the rotor,
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
magnetizing the magnetic body by passing current through two phase coils of the three-phase coils;
Equipped with
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. and an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. disposed in the outer layer,
The number of slots per pole and per phase of the stator is one.
A method for manufacturing an electric motor according to another aspect of the present disclosure includes:
A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. With a child
A method of manufacturing an electric motor having a rotor having a magnetic material,
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
arranging the rotor inside the stator;
With the center of the magnetic pole of the rotor rotated by a first angle in the first rotation direction of the rotor with respect to the center of the magnetic pole of the three-phase coil, two of the three-phase coils magnetizing the magnetic body by passing current through the phase coil ;
The center of the magnetic pole of the rotor is rotated by a second angle in a second rotation direction that is opposite to the first rotation direction with respect to the center of the magnetic pole of the three-phase coil, magnetizing the magnetic body by passing current through the two phase coils of the three phase coils;
Equipped with
the second angle is equal to the first angle,
The number of slots per pole and per phase of the stator is one.
A method for manufacturing an electric motor according to another aspect of the present disclosure includes:
A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. With a child
A rotor with magnetic material
A method for manufacturing an electric motor, comprising:
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
arranging the rotor inside the stator;
magnetizing the magnetic body by passing current through two phase coils of the three-phase coils;
Equipped with
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. disposed in the outer layer,
The number of slots per pole and per phase of the stator is one.
An electric motor according to another aspect of the present disclosure includes:
A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. With a child
a rotor having a permanent magnet and disposed inside the stator;
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil,
Each coil of the three-phase coil is arranged in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core,
With the rotor disposed inside the stator, the permanent magnet is arranged such that the center of the magnetic poles of the rotor is aligned with the center of the magnetic poles of the three-phase coil during a first rotation of the rotor. passing current through two phase coils of the three-phase coils while rotated by a first angle in a direction ; and aligning the center of the magnetic poles of the rotor with the center of the magnetic poles of the three-phase coil. On the other hand, by passing current through the two phase coils of the three-phase coils while the coils are rotated at a second angle in a second rotation direction that is opposite to the first rotation direction, the magnetic It is magnetized by magnetizing the body ,
The number of slots per pole and per phase of the stator is one.
An electric motor according to another aspect of the present disclosure includes:
A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. With a child
a rotor having permanent magnets and disposed inside the stator;
Equipped with
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil,
Each coil of the three-phase coil is arranged in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core,
The permanent magnet is magnetized by passing current through two phase coils of the three-phase coils with the rotor disposed inside the stator,
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. disposed in the outer layer,
The number of slots per pole and per phase of the stator is one.
A compressor according to another aspect of the present disclosure includes:
an airtight container;
a compression device disposed within the closed container;
and the electric motor that drives the compression device.
An air conditioner according to another aspect of the present disclosure includes:
the compressor;
Equipped with a heat exchanger.
本開示によれば、回転子を固定子の内側に配置した状態で着磁を行うときに、固定子の3相コイルの著しい変形を防ぐことができる。 According to the present disclosure, when magnetizing is performed with the rotor disposed inside the stator, significant deformation of the three-phase coil of the stator can be prevented.
実施の形態1.
各図に示されるxyz直交座標系において、z軸方向(z軸)は、電動機1の軸線Axと平行な方向を示し、x軸方向(x軸)は、z軸方向(z軸)に直交する方向を示し、y軸方向(y軸)は、z軸方向及びx軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Axは、固定子3の中心であり、回転子2の回転中心でもある。軸線Axと平行な方向は、「回転子2の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、回転子2又は固定子3の半径方向であり、軸線Axと直交する方向である。xy平面は、軸方向と直交する平面である。矢印D1は、軸線Axを中心とする周方向を示す。回転子2又は固定子3の周方向を、単に「周方向」ともいう。
In the xyz orthogonal coordinate system shown in each figure, the z-axis direction (z-axis) indicates a direction parallel to the axis Ax of the
〈電動機1〉
図1は、実施の形態1に係る電動機1の構造を概略的に示す上面図である。<
FIG. 1 is a top view schematically showing the structure of an
電動機1は、複数の磁極を持つ回転子2と、固定子3と、回転子2に固定されたシャフト4とを有する。電動機1は、例えば、永久磁石同期電動機である。
The
回転子2は、固定子3の内側に回転可能に配置されている。回転子2と固定子3との間には、エアギャップが存在する。回転子2は、軸線Axを中心として回転する。
The
図2は、回転子2の構造を概略的に示す断面図である。
回転子2は、回転子鉄心21と、磁性体である少なくとも1つの永久磁石22とを有する。永久磁石22は、後述する着磁方法で着磁された磁性体である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
The
回転子鉄心21は、複数の磁石挿入孔211と、シャフト4が配置されるシャフト孔212とを有する。回転子鉄心21は、各磁石挿入孔211に連通する空間である少なくとも1つのフラックスバリア部をさらに有してもよい。
The
本実施の形態では、回転子2は、複数の永久磁石22を有する。各永久磁石22は、各磁石挿入孔211内に配置されている。
In this embodiment, the
1つの永久磁石22が、回転子2の1磁極、すなわち、N極又はS極を形成する。ただし、2以上の永久磁石22が回転子2の1磁極を形成してもよい。
One
本実施の形態では、xy平面において、回転子2の1磁極を形成する1つの永久磁石22は、真っ直ぐに配置されている。ただし、xy平面において、回転子2の1磁極を形成する1組の永久磁石22が、V字形状を持つように配置されていてもよい。
In this embodiment, one
回転子2の各磁極の中心は、回転子2の各磁極(すなわち、回転子2のN極又はS極)の中心に位置する。回転子2の各磁極(単に「各磁極」又は「磁極」とも称する)とは、回転子2のN極又はS極の役目をする領域を意味する。
The center of each magnetic pole of the
〈固定子3〉
図3は、固定子3の構造を概略的に示す上面図である。
図4は、スロット311内の3相コイル32の配置を示す図である。
図5は、コイルエンド32aにおける3相コイル32の配置及びスロット311内の3相コイル32の配置を模式的に示す図である。図5において、破線は、コイルエンド32aにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット311内の内層と外層との間の境界を示す。
図3に示されるように、固定子3は、固定子鉄心31と、固定子鉄心31に分布巻きで取り付けられた3相コイル32とを有する。<
FIG. 3 is a top view schematically showing the structure of the
FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of the three-
FIG. 5 is a diagram schematically showing the arrangement of the three-
As shown in FIG. 3, the
固定子鉄心31は、環状のヨークと、ヨークから径方向に延在する複数のティースと、3相コイル32が配置される18×n個(nは1以上の整数)のスロット311とを有する。各スロット311を、例えば、第1のスロット、第2のスロット、・・・、第nのスロットとも称する。図4及び図5に示されるように、18×n個のスロット311の各々は、3相コイル32のうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における内層の外側に設けられており3相コイル32のうちの1つのコイルが配置される外層とを含む。すなわち、図4及び図5に示される例では、各スロット311内の空間は、内層及び外層に分けられている。本実施の形態では、n=1である。したがって、図3から図5に示される例では、固定子鉄心31は、18個のスロット311を有する。
The
3相コイル32(すなわち、各相のコイル)は、スロット311内に配置されたコイルサイドと、スロット311内に配置されていないコイルエンド32aとを持つ。各コイルエンド32aは、軸方向における3相コイル32の端部である。
The three-phase coil 32 (that is, the coil of each phase) has a coil side arranged in the
3相コイル32は、各コイルエンド32aにおいて、6×n個のU相コイル32U、6×n個のV相コイル32V、及び6×n個のW相コイル32Wを有する。言い換えると、3相コイル32は、固定子鉄心31上において、6×n個のU相コイル32U、6×n個のV相コイル32V、及び6×n個のW相コイル32Wを有する。すなわち、3相コイル32は、第1相、第2相、及び第3相の3相を持つ。例えば、第1相はU相であり、第2相はV相であり、第3相はW相である。本実施の形態では、3相の各々を、U相、V相、及びW相と称する。図1及び図3に示される各U相コイル32U、各V相コイル32V、及び各W相コイル32Wを、単にコイルとも称する。
The three-
本実施の形態では、n=1である。したがって、図1及び図3に示される例では、コイルエンド32aにおいて、3相コイル32は、6個のU相コイル32U、6個のV相コイル32V、及び6個のW相コイル32Wを持っている。ただし、各相のコイルの数は、6個に限定されない。本実施の形態では、固定子3は、2つのコイルエンド32aにおいて、図3に示される構造を持っている。ただし、固定子3は、2つのコイルエンド32aの一方において、図3に示される構造を持っていればよい。
In this embodiment, n=1. Therefore, in the example shown in FIGS. 1 and 3, the three-
3相コイル32に電流が流れたとき、3相コイル32は、6×n個の磁極を形成する。本実施の形態では、n=1である。したがって、本実施の形態では、3相コイル32に電流が流れたとき、3相コイル32は、6磁極を形成する。
When current flows through the three-
図1及び図3に示されるように、3相コイル32の各コイルは、固定子鉄心31の一端側において、2スロットピッチでスロット311内に配置されている。2スロットピッチとは、「2スロット毎」を意味する。すなわち、2スロットピッチとは、1つのコイルが2スロット毎にスロット311に配置されることを意味する。言い換えると、2スロットピッチとは、1つのコイルが1スロットおきにスロット311に配置されることを意味する。したがって、図1及び図3に示されるように、3相コイル32の各コイルは、固定子鉄心31の一端側において、1スロットおきに2つのスロット311に配置されている。言い換えると、3相コイル32の各コイルは、固定子鉄心31の一端側において、1つのスロット311をはさんで2つのスロット311に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, each coil of the three-
図4及び図5に示されるように、各スロット311には、2つのコイルが配置されている。各コイルは、他の相のコイルと共に各スロット311に配置されている。すなわち、各スロット311には、異なる相の2つのコイルが配置されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, each
〈スロット311内のU相コイル32Uの配置〉
スロット311内のU相コイル32Uの配置を以下に具体的に説明する。
6×n個のU相コイル32Uのうちの3×n個のU相コイル32Uは、スロット311の外層に配置されている。6×n個のU相コイル32Uのうちの他の3×n個のU相コイル32Uは、スロット311の内層に配置されている。図1に示される例では、3個のU相コイル32Uがスロット311の外層に配置されており、他の3個のU相コイル32Uがスロット311の内層に配置されている。<Arrangement of
The arrangement of the
Of the 6×n U-phase coils 32U, 3×n U-phase coils 32U are arranged in the outer layer of the
〈スロット311内のV相コイル32Vの配置〉
スロット311内のV相コイル32Vの配置を以下に具体的に説明する。
V相コイル32Vの一部は、U相コイル32Uが配置されたスロット311の内層に配置されている。V相コイル32Vの他の一部は、W相コイル32Wが配置されたスロット311の外層に配置されている。すなわち、各V相コイル32Vの一部が他の相のコイルが配置されたスロット311の外層に配置されている場合、各V相コイル32Vの他の一部は、他の相のコイルが配置されたスロット311の内層に配置されている。各V相コイル32Vの一部が他の相のコイルが配置されたスロット311の内層に配置されている場合、各V相コイル32Vの他の一部は、他の相のコイルが配置されたスロット311の外層に配置されている。<Arrangement of V-
The arrangement of the V-
A part of the V-
〈スロット311内のW相コイル32Wの配置〉
スロット311内のW相コイル32Wの配置を以下に具体的に説明する。
6×n個のW相コイル32Wのうちの3×n個のW相コイル32Wは、スロット311の外層に配置されている。6×n個のW相コイル32Wのうちの他の3×n個のW相コイル32Wは、スロット311の内層に配置されている。図1に示される例では、3個のW相コイル32Wがスロット311の外層に配置されており、他の3個のW相コイル32Wがスロット311の内層に配置されている。<Arrangement of W-
The arrangement of the W-
Of the 6×n W-
〈コイルエンド32aにおける3相コイル32の配置〉
スロット311の外層に配置された3×n個のU相コイル32Uは、周方向に等間隔に配置されている。スロット311の内層に配置された3×n個のU相コイル32Uは、周方向に等間隔に配置されている。6×n個のV相コイル32Vは、周方向に等間隔に配置されている。スロット311の外層に配置された3×n個のW相コイル32Wは、周方向に等間隔に配置されている。スロット311の内層に配置された3×n個のW相コイル32Wは、周方向に等間隔に配置されている。<Arrangement of three-
The 3×n U-phase coils 32U arranged on the outer layer of the
〈巻線係数〉
本実施の形態に係る電動機1では、回転子2の1磁極に対して3つのスロット311が対応しており、各コイルは、2スロットピッチでスロット311に配置されている。したがって、各コイルの短節巻係数kpは、以下の式で求められる。
kp=sin{P/(Q/S)}×(π/6)
分布巻きの3相コイル32の短節巻係数は、1つのコイルが鎖交できる磁束量の比率を示す係数である。Pを3相コイル32の磁極の数、Qをスロット311の数、Sをスロットピッチ数とすると、本実施の形態では、P=6、Q=18、S=2である。よって、kp=sin{(6/9)×(π/6)}=0.866である。1磁極を形成する3相コイル32の周方向における長さは、1磁極を形成する回転子2の周方向における長さよりも小さいので、短節巻係数kpは1にならない。<Winding coefficient>
In the
kp=sin {P/(Q/S)}×(π/6)
The short pitch winding coefficient of the distributed winding three-
分布巻きの3相コイル32の分布巻係数kdは、3相コイル32に鎖交する磁束の位相差を補正する係数である。毎極毎相スロット数をqとすると、分布巻係数kdは、次の式で求められる。
kd={sin(π/6)}/[q×sin{(π/6)/q}]
本実施の形態では、q=1である。よって、kd=1である。The distributed winding coefficient kd of the three-
kd={sin(π/6)}/[q×sin{(π/6)/q}]
In this embodiment, q=1. Therefore, kd=1.
したがって、本実施の形態では、電動機1の巻線係数kwは、次の式で求められる。
kw=kp×kd=0.866×1=0.866Therefore, in this embodiment, the winding coefficient kw of the
kw=kp×kd=0.866×1=0.866
〈絶縁部材〉
固定子3は、3相コイル32の各相のコイルを絶縁する絶縁部材を有してもよい。絶縁部材は、例えば、絶縁紙である。<Insulating material>
The
〈コイルの接続〉
通常、各スロットに2つのコイルを配置する場合、各スロット内の2つのコイル間にインダクタンスの差が生じる。この場合、電動機の駆動中に3相コイルに流れる電流のばらつきが相間に生じ、インダクタンスの大きい相に電流が流れにくく、インダクタンスの小さい相に電流が流れやすい。その結果として、トルクリップルが生じる。<Coil connection>
Typically, when two coils are placed in each slot, there is a difference in inductance between the two coils in each slot. In this case, while the motor is being driven, variations in the current flowing through the three-phase coils occur between the phases, and current is difficult to flow in the phase with large inductance, and current is easy to flow in the phase with small inductance. As a result, torque ripple occurs.
コイル群の間にインダクタンスの差が生じている場合、電流がコイル群に均等に流れず、電流の不平衡が生じる。この場合、インダクタンスの小さいコイル群に流れる電流の振幅は大きくなり、電流の位相が進む。インダクタンスの大きいコイル群に流れる電流の振幅は小さくなり、電流の位相が遅れる。その結果、位相がずれた状態で電動機のトルクが出力されるので、各コイル群に流れる電流の振幅のピーク値の和が、相電流の振幅のピーク値の和よりも大きくなるため、コイルの抵抗によって発生する銅損などの損失が増加する。 If there is a difference in inductance between the coil groups, current will not flow evenly through the coil groups, resulting in current imbalance. In this case, the amplitude of the current flowing through the coil group with small inductance increases, and the phase of the current advances. The amplitude of the current flowing through the coil group with large inductance becomes small, and the phase of the current is delayed. As a result, the motor torque is output with a phase shift, and the sum of the peak amplitude values of the currents flowing through each coil group becomes larger than the sum of the peak amplitude values of the phase currents. Losses such as copper loss caused by resistance increase.
本実施の形態では、スロット311の外層に配置された、U相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wがスター結線で接続されている。スロット311の内層に配置された、U相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wがスター結線で接続されている。外層に配置されたこれらのコイル及び内層に配置されたこれらのコイルは、並列に接続されている。スター結線の中性点は互いに接続されていない。この構成により、インダクタンスのアンバランスが改善され、3相コイル32に流れる電流の不平衡が改善される。
In this embodiment, a
〈電動機1の製造方法〉
電動機1の製造方法の一例について説明する。
図6は、電動機1の製造工程の一例を示すフローチャートである。電動機1の製造方法は、回転子2の磁性体22を着磁する着磁方法を含む。<Method of manufacturing
An example of a method for manufacturing the
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the
ステップS1では、磁性体22を、回転子鉄心21の各磁石挿入孔211内に配置する。具体的には、着磁されていない磁性体22を、回転子鉄心21の各磁石挿入孔211内に配置する。ステップS1において、シャフト4を、シャフト孔212に固定してもよい。
In step S1, the
磁性体22は、例えば、鉄、ネオジウム、ボロン、及びディスプロシウムを含有する希土類磁石である。この場合、ディスプロシウムは、拡散処理されている。
The
磁性体22は、鉄、ネオジウム、ボロン、及びテルビウムを含有する希土類磁石でもよい。この場合、テルビウムは、拡散処理されている。
The
図7は、3相コイル32を固定子鉄心31内に挿入するための挿入器具9の例を示す図である。
図8及び図9は、3相コイルを固定子鉄心31内に挿入する工程を示す図である。
ステップS2では、3相コイル32を予め作製された固定子鉄心31に挿入器具9で取り付ける。本実施の形態では、3相コイル32を、分布巻きで固定子鉄心31に取り付ける。図7に示される挿入器具9で3相コイル32を固定子鉄心31に挿入する場合、挿入器具9のブレード91間に3相コイル32を配置し、3相コイル32と共にブレード91を固定子鉄心31の内側に挿入する。次に、3相コイル32を軸方向にスライドさせ、スロット311内に配置する。FIG. 7 is a diagram showing an example of an
8 and 9 are diagrams showing the process of inserting the three-phase coil into the
In step S2, the three-
本実施の形態では、3相コイル32のコイルエンド32aにおいて3相コイル32が6×n個のU相コイル32U、6×n個のV相コイル32V、及び6×n個のW相コイル32Wを有するように、3相コイル32の各コイルを、固定子鉄心31の一端側において1スロットおきに18×n個のスロット311のうちの2つのスロット311に配置する。
In this embodiment, at the
同様に、ステップS2において、3相コイル32を固定子鉄心31の他端側に分布巻きで取り付ける。すなわち、3相コイル32のコイルエンド32aにおいて、3相コイル32が6×n個のU相コイル32U、6×n個のV相コイル32V、及び6×n個のW相コイル32Wを有するように、3相コイル32の各コイルを、固定子鉄心31の他端側において1スロットおきに18×n個のスロット311のうちの2つのスロット311に配置する。
Similarly, in step S2, the three-
ステップS3では、U相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wを接続する。例えば、スロット311の外層に配置された、U相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wがスター結線で接続される。スロット311の内層に配置された、U相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wがスター結線で接続される。外層に配置されたこれらのコイル及び内層に配置されたこれらのコイルは、並列に接続される。
In step S3, the
ただし、3相コイル32を、分布巻きで固定子鉄心31に取り付ける前に、U相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wを接続してもよい。この場合、ステップS2において、互いに接続されたU相コイル32U、V相コイル32V、及びW相コイル32Wを、分布巻きで固定子鉄心31に取り付けてもよい。
However, before the three-
ステップS4では、着磁されていない磁性体22を持つ回転子2を、固定子3(具体的には、固定子鉄心31)の内側に配置する。
In step S4, the
〈着磁工程〉
固定子3の内側で、回転子2の磁性体22を着磁する着磁方法を説明する。
図10は、着磁工程における基準位置を示す図である。
ステップS4において、例えば、図10に示されるように、回転子2を基準位置に配置する。基準位置は、xy平面において、回転子2の着磁対象磁極の中心M1が、3相のコイル32の磁極の中心と一致する位置である。3相のコイル32の磁極の中心は、3相コイルに電流が流れたときに形成される磁極の中心である。図10において、3相のコイル32の磁極の中心は、破線で示されている磁極中心線C1上に位置しており、回転子2の着磁対象磁極の中心は、鎖線で示されている磁極中心線M1上に位置している。<Magnetization process>
A method of magnetizing the
FIG. 10 is a diagram showing reference positions in the magnetization process.
In step S4, for example, as shown in FIG. 10, the
図11は、3相コイル32と着磁用の電源との接続を示す図である。
ステップS5では、3相コイル32を着磁用の電源に接続する。FIG. 11 is a diagram showing the connection between the three-
In step S5, the three-
例えば、図11に示される例では、V相コイル32Vを電源のプラス側に接続し、U相コイル32Uを電源のマイナス側に接続する。この場合、W相コイル32Wの一端は、電源に接続されていない。
For example, in the example shown in FIG. 11, the V-
ステップS1からステップS5の工程の順序は、図6に示される例に限定されず、適宜入れ替えてもよい。 The order of the steps from step S1 to step S5 is not limited to the example shown in FIG. 6, and may be changed as appropriate.
図12は、1回目の着磁工程の一例を示す図である。図12における回転子2上の矢印は、3相コイル32からの磁束の流れを示す。
ステップS6では、着磁されていない磁性体22を持つ回転子2の磁極の中心を、3相コイル32の磁極の中心に対して回転子2の第1の回転方向に第1の角度θ1回転させた状態で、3相コイル32のうちの2つの相のコイルに電流を通す。すなわち、回転子2の磁極の中心を、基準位置から回転子2の第1の回転方向に第1の角度θ1回転させた状態で、3相コイル32のうちの2つの相のコイルに電流を通す。ステップS6において、U相コイル32U又はW相コイル32Wと、V相コイル32Vとに電流を通す。図11に示される接続では、ステップS6において、U相コイル32U及びV相コイル32Vに電流を通し、W相コイル32Wには電流を通さない。本実施の形態では、第1の回転方向は、軸線Axについて反時計回りである。第1の角度θ1は、0度より大きく11.2度よりも小さい。第1の角度θ1は、0度より大きく10度よりも小さいことが望ましい。第1の角度θ1は、1.7度より大きく11.2度よりも小さいことがより望ましい。FIG. 12 is a diagram showing an example of the first magnetization process. The arrows on the
In step S6, the center of the magnetic pole of the
電源から3相コイル32に電流が流れると、3相コイル32から磁束が発生し、着磁対象としての磁性体22が、磁化容易方向に着磁される。回転子2は、3相コイル32の磁極の中心に対して第1の角度θ1回転させた状態であるので、磁性体22を、磁性体22の磁化容易方向に容易に着磁させることができる。特に、磁性体22の長手方向における一端側を磁化容易方向に容易に着磁させることができる。本実施の形態では、磁性体22の磁化容易方向は、xy平面における磁性体22の短手方向である。
When current flows from the power supply to the three-
図13は、2回目の着磁工程の一例を示す図である。図13における回転子2上の矢印は、3相コイル32からの磁束の流れを示す。
ステップS7では、回転子2の磁極の中心を、3相コイル32の磁極の中心に対して回転子2の第2の回転方向に第2の角度θ2回転させた状態で、3相コイル32のうちの2つの相のコイルに電流を通す。すなわち、回転子2の磁極の中心を、基準位置から回転子2の第2の回転方向に第2の角度θ2回転させた状態で、3相コイル32のうちの2つの相のコイルに電流を通す。第2の回転方向は、第1の回転方向とは反対方向である。ステップS7において、U相コイル32U又はW相コイル32Wと、V相コイル32Vとに電流を通す。図11に示される接続では、ステップS7において、U相コイル32U及びV相コイル32Vに電流を通し、W相コイル32Wには電流を通さない。本実施の形態では、第2の回転方向は、軸線Axについて時計回りである。第2の角度θ2は、0度より大きく11.2度よりも小さい。第2の角度θ2は、0度より大きく10度よりも小さいことが望ましい。第2の角度θ2は、1.7度より大きく11.2度よりも小さいことがより望ましい。FIG. 13 is a diagram showing an example of the second magnetization process. The arrows on the
In step S7, the center of the magnetic pole of the
本実施の形態では、第2の角度θ2は、第1の角度θ1と等しい。 In this embodiment, the second angle θ2 is equal to the first angle θ1.
第2の回転方向は、軸線Axについて反時計回りでもよい。この場合、第1の回転方向は、時計回りである。 The second rotation direction may be counterclockwise about the axis Ax. In this case, the first rotation direction is clockwise.
2回目の着磁工程において、電源から3相コイル32に電流が流れると、3相コイル32から磁束が発生し、着磁対象としての磁性体22が、磁化容易方向に着磁される。回転子2は、3相コイル32の磁極の中心に対して第2の角度θ2回転させた状態であるので、磁性体22を、磁性体22の磁化容易方向に容易に着磁させることができる。特に、磁性体22の長手方向における他端側を磁化容易方向に容易に着磁させることができる。
In the second magnetization process, when current flows from the power supply to the three-
1回目の着磁工程及び2回目の着磁工程の結果、磁性体22の長手方向における両側を磁化容易方向に容易に着磁させることができる。
As a result of the first magnetization process and the second magnetization process, both sides of the
ステップS8では、電源から3相コイル32を外す。これにより、電動機1が得られる。
In step S8, the three-
〈比較例〉
図14は、比較例に係る電動機1aを示す上面図である。
図15は、図14に示される固定子3aのスロット内の3相コイル32の配置を示す図である。
図16は、比較例に係る電動機1aのコイルエンド32aにおける3相コイル32の配置及びスロット311内の3相コイル32の配置を模式的に示す図である。図16において、破線は、コイルエンド32aにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット311内の内層と外層との間の境界を示す。
比較例では、3相コイル32が重ね巻きで固定子鉄心31に取り付けられている。この場合、各コイルエンド32aにおいて、各コイルの片側がスロット311の外層に配置され、そのコイルの他方側が他のスロット311の内層に配置されている。<Comparative example>
FIG. 14 is a top view showing an
FIG. 15 is a diagram showing the arrangement of the three-
FIG. 16 is a diagram schematically showing the arrangement of the three-
In the comparative example, a three-
したがって、3相コイル32を重ね巻きで固定子鉄心31に取り付ける場合、挿入器具(例えば、図7に示される挿入器具9)を用いて、3相コイル32を固定子鉄心31に取り付けることが難しい。そのため、通常、比較例のような重ね巻きで3相コイル32を固定子鉄心31に取り付ける場合、手で3相コイル32を固定子鉄心に取り付ける。この場合、固定子3の生産性が下がる。
Therefore, when attaching the three-
〈本実施の形態の利点〉
本実施の形態の利点を説明する。
図17は、比較例としての着磁工程を示す図である。
図17に示される例では、着磁工程において、基準位置に対する角度がゼロである。この場合、3相コイル32からの磁束の向きは、着磁対象としての磁性体22の磁化容易方向に対して直角に近い。したがって、図17に示される例では、xy平面における磁性体22の両側を磁化容易方向に着磁させることが困難である。<Advantages of this embodiment>
The advantages of this embodiment will be explained.
FIG. 17 is a diagram showing a magnetization process as a comparative example.
In the example shown in FIG. 17, the angle with respect to the reference position is zero in the magnetization process. In this case, the direction of the magnetic flux from the three-
これに対して、本実施の形態では、回転子2の各磁極について2回の着磁を行う。具体的には、回転子2の各磁極について、回転子2の磁極の中心を、3相コイル32の磁極の中心に対して第1の角度θ1回転させた状態で1回目の着磁を行う。この方法により、3相コイル32からの磁束の向きが着磁対象としての磁性体22の一端側の磁化容易方向とできるだけ平行である状態で、磁性体22を着磁させることができる。特に、xy平面における磁性体22の一端側が、磁化容易方向に容易に着磁される。
In contrast, in this embodiment, each magnetic pole of the
さらに、回転子2の各磁極について、回転子2の磁極の中心を、3相コイル32の磁極の中心に対して第2の角度θ2回転させた状態で2回目の着磁を行う。この方法により、3相コイル32からの磁束の向きが着磁対象としての磁性体22のもう一端側の磁化容易方向とできるだけ平行である状態で、磁性体22を着磁させることができる。その結果、大きな電流を用いずに磁性体22を磁化容易方向に容易に着磁させることができる。特に、xy平面における磁性体22のもう一端側が、磁化容易方向に容易に着磁される。したがって、図17に示される例に比べて、磁性体22の長手方向における両側を磁化容易方向に容易に着磁させることができる。
Further, each magnetic pole of the
さらに、磁性体22を磁化容易方向に容易に着磁させることができるので、回転子2の磁力を高めることができる。その結果、効率の高い電動機1を提供することができる。
Furthermore, since the
図18は、基準位置に対する角度[度](機械角)と着磁用の電源からの電流値[kAT]との関係を示すグラフである。図18において、基準位置に対する角度は、上述の第1の角度θ1及び第2の角度θ2に対応する。
図19は、図18に示される3相着磁における3相コイル32と着磁用の電源との接続を示す図である。
図18において、「3相着磁」は、3相コイルの全て相のコイルに電流を通す方法で得られるデータを示す。「2相着磁」は、本実施の形態における方法、すなわち、3相コイルのうちの2相のコイルのみに電流を通す方法で得られるデータを示す。FIG. 18 is a graph showing the relationship between the angle [degrees] (mechanical angle) with respect to the reference position and the current value [kAT] from the magnetizing power source. In FIG. 18, the angles with respect to the reference position correspond to the above-described first angle θ1 and second angle θ2.
FIG. 19 is a diagram showing the connection between the three-
In FIG. 18, "three-phase magnetization" indicates data obtained by a method of passing current through all phases of three-phase coils. "Two-phase magnetization" indicates data obtained by the method of this embodiment, that is, the method of passing current through only two-phase coils among the three-phase coils.
3相着磁では、2相着磁比べて、3相コイル32からの磁束を磁性体22の磁化容易方向と一致させることが難しい。そのため、特に、磁性体22の長手方向における両側を磁化容易方向に着磁させるためには、大きな電流を必要とする。これに対して、図18に示されるように、3相着磁に比べて、本実施の形態における方法は、着磁用の電流を低減することができる。
In three-phase magnetization, it is more difficult to match the magnetic flux from the three-
3相着磁では、第1の角度θ1及び第2の角度θ2が7.5度の場合、電流値が最小である。 In three-phase magnetization, the current value is minimum when the first angle θ1 and the second angle θ2 are 7.5 degrees.
第1の角度θ1及び第2の角度θ2が、1.7度<θ1<11.2度、1.7度<θ2<11.2度の場合、3相着磁に比べて、着磁用の電源からの電流を低減することができる。本実施の形態では、第1の角度θ1及び第2の角度θ2が5.0度の場合、電流値が最小である。 When the first angle θ1 and the second angle θ2 are 1.7 degrees < θ1 < 11.2 degrees, 1.7 degrees < θ2 < 11.2 degrees, the magnetization The current from the power supply can be reduced. In this embodiment, when the first angle θ1 and the second angle θ2 are 5.0 degrees, the current value is the minimum.
磁性体22は、例えば、鉄、ネオジウム、ボロン、及びディスプロシウムを含有する希土類磁石である。そのため、磁性体22の厚みを低減することでき、その結果、着磁工程における着磁用の電源からの電流を低減することができる。
The
ディスプロシウムは、拡散処理されていることが望ましい。ディスプロシウムが拡散処理されている場合、磁性体22においてディスプロシウムを削減することができる。その結果、磁性体22のコストを削減することができる。
It is desirable that the dysprosium be subjected to a diffusion treatment. When dysprosium is diffused, dysprosium can be reduced in the
しかしながら、通常、ディスプロシウムが削減されると、磁性体の着磁特性が悪化するため、着磁工程における着磁用の電源からの電流が増加する。これに対して、本実施の形態における着磁方法によれば、拡散処理されたディスプロシウムを含有する磁性体22を着磁する場合でも、着磁用の電源からの電流を低減することができる。
However, normally, when dysprosium is reduced, the magnetization characteristics of the magnetic material deteriorate, so that the current from the magnetization power source in the magnetization process increases. In contrast, according to the magnetization method of the present embodiment, even when magnetizing the
磁性体22は、鉄、ネオジウム、ボロン、及びテルビウムを含有する希土類磁石でもよい。そのため、磁性体22の厚みを低減することでき、その結果、着磁工程における着磁用の電源からの電流を低減することができる。
The
テルビウムは、拡散処理されていることが望ましい。テルビウムが拡散処理されている場合、磁性体22においてテルビウムを削減することができる。その結果、磁性体22のコストを削減することができる。
It is desirable that terbium be diffusion treated. When terbium is subjected to diffusion treatment, terbium can be reduced in the
しかしながら、通常、テルビウムが削減されると、磁性体の着磁特性が悪化するため、着磁工程における着磁用の電源からの電流が増加する。これに対して、本実施の形態における着磁方法によれば、拡散処理されたテルビウムを含有する磁性体22を着磁する場合でも、着磁用の電源からの電流を低減することができる。
However, when terbium is reduced, the magnetization characteristics of the magnetic material deteriorate, so that the current from the magnetization power source in the magnetization process increases. In contrast, according to the magnetization method of this embodiment, even when magnetizing the
本実施の形態では、回転子2の着磁対象磁極について2回の着磁を行うので、3相コイル32に大きな力が発生し、3相コイル32のコイルエンド32aが変形しやすい。
In this embodiment, since the magnetic poles of the
図20は、着磁工程において、3相コイル32に通電したときに発生する、3相コイル32における結線パターンごとの径方向における電磁力[N]の違いを示すグラフである。
図21は、着磁工程において、3相コイル32に通電したときに発生する、3相コイル32における結線パターンごとの軸方向における電磁力[N]の違いを示すグラフである。FIG. 20 is a graph showing the difference in electromagnetic force [N] in the radial direction for each connection pattern in the three-
FIG. 21 is a graph showing the difference in electromagnetic force [N] in the axial direction for each connection pattern in the three-
図20において、結線パターンP1,P2,P3は、3相着磁のデータを示す。結線パターンP1では、着磁工程において、U相コイル32Uに最も大きな電流が流れる。結線パターンP2では、着磁工程において、V相コイル32Vに最も大きな電流が流れる。結線パターンP3では、着磁工程において、W相コイル32Wに最も大きな電流が流れる。
In FIG. 20, connection patterns P1, P2, and P3 indicate three-phase magnetization data. In the wiring pattern P1, the largest current flows through the
図20において、結線パターンP4,P5,P6は、2相着磁のデータを示す。すなわち、結線パターンP4では、着磁工程において、U相コイル32U及びV相コイル32Vに電流が流れる。結線パターンP5では、着磁工程において、V相コイル32V及びW相コイル32Wに電流が流れる。結線パターンP6では、着磁工程において、U相コイル32U及びW相コイル32Wに電流が流れる。
In FIG. 20, connection patterns P4, P5, and P6 indicate two-phase magnetization data. That is, in the wiring pattern P4, current flows through the
図20及び図21に示されるように、3相着磁では、3相コイル32のうちの1つの相のコイルに電磁力が集中する。この場合、コイルエンド32aが変形しやすい。これに対して、本実施の形態のような2相着磁では、電磁力が抑えられており、コイルエンド32aの著しい変形を防ぐことができる。
As shown in FIGS. 20 and 21, in three-phase magnetization, electromagnetic force is concentrated on one phase of the three-
さらに、本実施の形態では、3相コイル32が上述のようにスロット311に配置されている。そのため、相間のインダクタンスのアンバランスが改善され、3相コイル32に流れる電流の不平衡が改善される。その結果、特定の相のコイルエンド32aに発生する電磁力が低減され、コイルエンド32aの著しい変形を防ぐことができる。
Furthermore, in this embodiment, the three-
本実施の形態によれば、上述の利点を持つ電動機1を製造することができる。さらに、本実施の形態によれば、挿入器具9を用いて3相コイル32を固定子鉄心31に取り付けることができる。そのため、例えば、比較例として説明した固定子3aに比べて、固定子3を効率的に製造することができる。
According to this embodiment, the
変形例.
電動機1の他の例を説明する。
図22は、電動機の他の例を示す上面図である。
図23は、図22に示される固定子3のスロット311内の3相コイル32の配置を示す図である。
図24は、図22に示されるコイルエンド32aにおける3相コイル32の配置及びスロット311内の3相コイル32の配置を模式的に示す図である。図24において、破線は、コイルエンド32aにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット311内の内層と外層との間の境界を示す。
変形例では、3相コイル32の配置が、実施の形態1で説明した配置と異なる。変形例では、実施の形態1と異なる構成について説明する。変形例において説明されない構成は、実施の形態1と同じ構成とすることができる。Variation example.
Another example of the
FIG. 22 is a top view showing another example of the electric motor.
FIG. 23 is a diagram showing the arrangement of the three-
FIG. 24 is a diagram schematically showing the arrangement of the three-
In the modified example, the arrangement of the three-
〈スロット311内のU相コイル32Uの配置〉
スロット311内のU相コイル32Uの配置を以下に具体的に説明する。
各U相コイル32Uは、スロット311の外層に配置されている。すなわち、6×n個のU相コイル32Uは、スロット311の外層に配置されている。<Arrangement of
The arrangement of the
Each
〈スロット311内のV相コイル32Vの配置〉
スロット311内のV相コイル32Vの配置を以下に具体的に説明する。
各V相コイル32Vは、スロット311の外層及び他のスロット311の内層に配置されている。具体的には、V相コイル32Vの一部は、U相コイル32Uが配置されたスロット311の内層に配置されており、V相コイル32Vの他の一部は、W相コイル32Wが配置されたスロット311の外層に配置されている。すなわち、各V相コイル32Vの一部が他の相のコイルが配置されたスロット311の外層に配置されている場合、各V相コイル32Vの他の一部は、他の相のコイルが配置されたスロット311の内層に配置されている。各V相コイル32Vの一部が他の相のコイルが配置されたスロット311の内層に配置されている場合、各V相コイル32Vの他の一部は、他の相のコイルが配置されたスロット311の外層に配置されている。<Arrangement of V-
The arrangement of the V-
Each V-
〈スロット311内のW相コイル32Wの配置〉
スロット311内のW相コイル32Wの配置を以下に具体的に説明する。
各W相コイル32Wは、スロット311の内層に配置されている。すなわち、6×n個のW相コイル32Wは、スロット311の内層に配置されている。<Arrangement of W-
The arrangement of the W-
Each W-
変形例では、3相コイル32は、2つのスター結線を構成する。変形例では、2つのスター結線が並列に接続されていても、相間のインダクタンスのアンバランスが改善され、3相コイル32に流れる電流の不平衡が改善される。その結果、特定の相のコイルエンド32aに発生する電磁力が低減され、コイルエンド32aの著しい変形を防ぐことができる。
In a modified example, the three-
変形例では、この構成により、相間のインダクタンスのアンバランスが改善され、3相コイル32に流れる電流の不平衡が改善される。その結果、特定の相のコイルエンド32aに発生する電磁力が低減され、コイルエンド32aの著しい変形を防ぐことができる。
In the modified example, this configuration improves the unbalance of inductance between phases, and the unbalance of current flowing through the three-
変形例では、着磁工程において、3相コイル32のうちのW相コイル32W及びV相コイル32Vに電流を通し、U相コイル32Uには電流を通さない。すなわち、ステップS6及びステップS7において、W相コイル32W及びV相コイル32Vに電流を通し、U相コイル32Uには電流を通さない。この場合、図20及び図21に示されるように、3相着磁に比べて、電磁力が抑えられており、コイルエンド32aの著しい変形を防ぐことができる。
In the modified example, in the magnetization step, current is passed through the W-
実施の形態2.
実施の形態2に係る圧縮機300について説明する。
図25は、圧縮機300の構造を概略的に示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
圧縮機300は、電動要素としての電動機1と、ハウジングとしての密閉容器307と、圧縮要素(圧縮装置とも称する)としての圧縮機構305とを有する。本実施の形態では、圧縮機300は、スクロール圧縮機である。ただし、圧縮機300は、スクロール圧縮機に限定されない。圧縮機300は、スクロール圧縮機以外の圧縮機、例えば、ロータリー圧縮機でもよい。
The
圧縮機300内の電動機1は、実施の形態1で説明した電動機1である。電動機1は、圧縮機構305を駆動する。
The
圧縮機300は、さらに、シャフト4の下端部(すなわち、圧縮機構305側と反対側の端部)を支持するサブフレーム308を備えている。
The
圧縮機構305は、密閉容器307内に配置されている。圧縮機構305は、渦巻部分を有する固定スクロール301と、固定スクロール301の渦巻部分との間に圧縮室を形成する渦巻部分を有する揺動スクロール302と、シャフト4の上端部を保持するコンプライアンスフレーム303と、密閉容器307に固定されてコンプライアンスフレーム303を保持するガイドフレーム304とを備える。
固定スクロール301には、密閉容器307を貫通する吸入管310が圧入されている。また、密閉容器307には、固定スクロール301から吐出される高圧の冷媒ガスを外部に吐出する吐出管306が設けられている。この吐出管306は、密閉容器307の圧縮機構305と電動機1との間に設けられた開口部に連通している。
A
電動機1は、固定子3を密閉容器307に嵌め込むことにより密閉容器307に固定されている。電動機1の構成は、上述した通りである。密閉容器307には、電動機1に電力を供給するガラス端子309が溶接により固定されている。
The
電動機1が回転すると、その回転が揺動スクロール302に伝達され、揺動スクロール302が揺動する。揺動スクロール302が揺動すると、揺動スクロール302の渦巻部分と固定スクロール301の渦巻部分とで形成される圧縮室の容積が変化する。そして、吸入管310から冷媒ガスが吸入され、圧縮されて、吐出管306から吐出される。
When the
圧縮機300は、実施の形態1で説明した電動機1を有するので、圧縮機300は、実施の形態1で説明した利点を持つ。
さらに、圧縮機300は実施の形態1で説明した電動機1を有するので、圧縮機300の性能を改善することができる。
Furthermore, since
実施の形態3.
実施の形態2に係る圧縮機300を有する、空気調和機としての冷凍空調装置7について説明する。
図26は、実施の形態3に係る冷凍空調装置7の構成を概略的に示す図である。
A refrigeration and
FIG. 26 is a diagram schematically showing the configuration of a refrigerating and
冷凍空調装置7は、例えば、冷暖房運転が可能である。図26に示される冷媒回路図は、冷房運転が可能な空気調和機の冷媒回路図の一例である。
The
実施の形態3に係る冷凍空調装置7は、室外機71と、室内機72と、室外機71及び室内機72を接続する冷媒配管73とを有する。
The
室外機71は、圧縮機300と、熱交換器としての凝縮器74と、絞り装置75と、室外送風機76(第1の送風機)とを有する。凝縮器74は、圧縮機300によって圧縮された冷媒を凝縮する。絞り装置75は、凝縮器74によって凝縮された冷媒を減圧し、冷媒の流量を調節する。絞り装置75は、減圧装置とも言う。
The
室内機72は、熱交換器としての蒸発器77と、室内送風機78(第2の送風機)とを有する。蒸発器77は、絞り装置75によって減圧された冷媒を蒸発させ、室内空気を冷却する。
The
冷凍空調装置7における冷房運転の基本的な動作について以下に説明する。冷房運転では、冷媒は、圧縮機300によって圧縮され、凝縮器74に流入する。凝縮器74によって冷媒が凝縮され、凝縮された冷媒が絞り装置75に流入する。絞り装置75によって冷媒が減圧され、減圧された冷媒が蒸発器77に流入する。蒸発器77において冷媒は蒸発し、冷媒(具体的には、冷媒ガス)が再び室外機71の圧縮機300へ流入する。室外送風機76によって空気が凝縮器74に送られると冷媒と空気との間で熱が移動し、同様に、室内送風機78によって空気が蒸発器77に送られると冷媒と空気との間で熱が移動する。
The basic operation of cooling operation in the refrigerating
以上に説明した冷凍空調装置7の構成及び動作は、一例であり、上述した例に限定されない。
The configuration and operation of the refrigerating
実施の形態3に係る冷凍空調装置7によれば、実施の形態1で説明した電動機1を有するので、冷凍空調装置7は、実施の形態1で説明した利点を持つ。
According to the refrigeration and
さらに、実施の形態3に係る冷凍空調装置7は、実施の形態2に係る圧縮機300を有するので、冷凍空調装置7の性能を改善することができる。
Furthermore, since the refrigeration and
以上に説明した各実施の形態における特徴及び各変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。 The features of each embodiment and the features of each modification described above can be combined with each other as appropriate.
1 電動機、 2 回転子、 3 固定子、 4 シャフト、 7 冷凍空調装置、 31 固定子鉄心、 32 3相コイル、 32a コイルエンド、 32U U相コイル、 32V V相コイル、 32W W相コイル、 71 室外機、 72 室内機、 74 凝縮器、 77 蒸発器、 300 圧縮機、 305 圧縮機構、 307 密閉容器、 311 スロット。 1 Electric motor, 2 Rotor, 3 Stator, 4 Shaft, 7 Refrigeration and air conditioner, 31 Stator core, 32 3-phase coil, 32a Coil end, 32U U-phase coil, 32V V-phase coil, 32W W-phase coil, 71 Outdoor machine, 72 indoor unit, 74 condenser, 77 evaporator, 300 compressor, 305 compression mechanism, 307 airtight container, 311 slot.
Claims (11)
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記回転子の磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記回転子の第1の回転方向に第1の角度回転させた状態で、前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと、
前記回転子の前記磁極の中心を、前記3相コイルの前記磁極の中心に対して前記第1の回転方向とは反対方向である第2の回転方向に第2の角度回転させた状態で、前記3相コイルのうちの前記2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記第2の角度は、前記第1の角度と等しく、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1であり、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されている
着磁方法。 A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. A magnetization method of magnetizing the magnetic material of the rotor inside the rotor,
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
With the center of the magnetic pole of the rotor rotated by a first angle in the first rotation direction of the rotor with respect to the center of the magnetic pole of the three-phase coil, two of the three-phase coils magnetizing the magnetic body by passing current through the phase coil;
The center of the magnetic pole of the rotor is rotated by a second angle in a second rotation direction that is opposite to the first rotation direction with respect to the center of the magnetic pole of the three-phase coil, magnetizing the magnetic body by passing current through the two phase coils of the three phase coils;
Equipped with
the second angle is equal to the first angle,
The number of slots per pole and per phase of the stator is 1,
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. and an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. located in the outer layer
Magnetization method.
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である
着磁方法。 A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. A magnetization method of magnetizing the magnetic material of the rotor inside the rotor,
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
magnetizing the magnetic body by passing current through two phase coils of the three-phase coils,
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. and an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. disposed in the outer layer,
The number of slots per pole and per phase of the stator is 1. Magnetization method.
磁性体を有する回転子と
を有する電動機の製造方法であって、
前記3相コイルのコイルエンドにおいて前記3相コイルが6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有するように、前記3相コイルの各コイルを、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置することと、
前記固定子の内側に前記回転子を配置することと、
前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより前記磁性体を着磁することと
を備え、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である
電動機の製造方法。 A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. With a child
A method of manufacturing an electric motor having a rotor having a magnetic material,
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil. arranging each coil in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core;
arranging the rotor inside the stator;
magnetizing the magnetic body by passing current through two phase coils of the three-phase coils,
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. and an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. disposed in the outer layer,
The number of slots per pole and per phase of the stator is 1. A method for manufacturing an electric motor.
永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と
を備え、
前記3相コイルは、前記3相コイルのコイルエンドにおいて6×n個のU相コイル、6×n個のV相コイル、及び6×n個のW相コイルを有し、
前記3相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において1スロットおきに前記18×n個のスロットのうちの2つのスロットに配置されており、
前記永久磁石は、前記固定子の内側に前記回転子が配置された状態で前記3相コイルのうちの2つの相のコイルに電流を通すことにより着磁されており、
前記18×n個のスロットの各々は、前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記3相コイルのうちの1つのコイルが配置される外層とを含み、
前記6×n個のU相コイルのうちの3×n個の前記U相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のU相コイルのうちの他の3×n個の前記U相コイルは、前記内層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの3×n個の前記W相コイルは、前記外層に配置されており、
前記6×n個のW相コイルのうちの他の3×n個の前記W相コイルは、前記内層に配置されており、
前記V相コイルの一部は、前記U相コイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、前記V相コイルの他の一部は、前記W相コイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
前記固定子の毎極毎相スロット数は1である
電動機。 A fixed device having a stator core having 18×n slots (n is an integer of 1 or more) and a 3-phase coil attached to the stator core with distributed winding and forming 6×n magnetic poles. With a child
a rotor having a permanent magnet and disposed inside the stator;
The three-phase coil has 6×n U-phase coils, 6×n V-phase coils, and 6×n W-phase coils at the coil end of the three-phase coil,
Each coil of the three-phase coil is arranged in two slots of the 18×n slots every other slot on one end side of the stator core,
The permanent magnet is magnetized by passing current through two phase coils of the three-phase coils with the rotor disposed inside the stator,
Each of the 18×n slots is provided in an inner layer in which one of the three-phase coils is disposed, and on the outside of the inner layer in the radial direction, and in which one of the three-phase coils is disposed. an outer layer in which the
Of the 6×n U-phase coils, 3×n U-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n U-phase coils among the 6×n U-phase coils are arranged in the inner layer,
Of the 6×n W-phase coils, 3×n W-phase coils are arranged in the outer layer,
The other 3×n W-phase coils among the 6×n W-phase coils are arranged in the inner layer,
A part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the U-phase coil is arranged, and another part of the V-phase coil is arranged in the inner layer of the slot in which the W-phase coil is arranged. disposed in the outer layer,
The number of slots per pole and per phase of the stator is 1. An electric motor.
前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
前記圧縮装置を駆動する請求項9に記載の電動機と
を備えた圧縮機。 an airtight container;
a compression device disposed within the closed container;
A compressor comprising: the electric motor according to claim 9 , which drives the compression device.
熱交換器と
を備えた空気調和機。 A compressor according to claim 10 ,
Air conditioner equipped with heat exchanger and.
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