JP2000069717A - 電動機 - Google Patents

電動機

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JP2000069717A
JP2000069717A JP10235284A JP23528498A JP2000069717A JP 2000069717 A JP2000069717 A JP 2000069717A JP 10235284 A JP10235284 A JP 10235284A JP 23528498 A JP23528498 A JP 23528498A JP 2000069717 A JP2000069717 A JP 2000069717A
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stator
electric motor
teeth
motor according
yoke
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JP10235284A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Tamamura
俊幸 玉村
Yoshinari Asano
能成 浅野
Takao Sawahata
隆夫 澤畑
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の8極12スロットの表面磁石型モータ
では、高速で回転しようとすると電源基本周波数が大き
いため、ステータにロスが生じ、鉄損が大きくなってし
まう。ここで、電源基本周波数を小さくして鉄損を抑え
ることを考えれば、4極6スロットにすることが考えら
れる。しかし、4極6スロットにすると磁束量が増える
ため減磁大きな課題となる。 【解決手段】 本願発明は、ティース部11を有し、テ
ィース部11に巻線を集中巻きしたステータと、永久磁
石5を埋め込み、永久磁石5を埋め込むスリット部6の
端部がロータコア表面に近接するよう設けたロータとを
備えた4極6スロットの電動機であり、高速回転しても
電源基本周波数は低いので鉄損を少なくすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、永久磁石を埋め
込んだロータを有したいわゆるIPMモータに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、永久磁石を表面に張りつけたロー
タと、ティース部の巻線を集中巻にした分割組立てした
ステータとからなる8極12スロットの表面磁石型モー
タがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の8極1
2スロットの表面磁石型モータでは、高速で回転しよう
とすると電源基本周波数が大きいため、鉄損が大きくな
ってしまう。ここで、電源基本周波数を小さくして鉄損
を抑えることを考えれば、4極6スロットにすることが
考えられる。なお、4極6スロットのモータで、8極1
2スロットの表面磁石型モータと同等のトルクを得よう
とすると、ティースから発生する磁束量は8極12スロ
ットのものより倍必要となる。
【0004】ここで集中巻をしてステータは、隣合うテ
ィースの磁極が反対磁極となってしまうため、隣合うテ
ィース間で磁束が流れ、この磁束により埋め込んだ永久
磁石が減磁してしまう。4極6スロットのモータは隣合
うティース間に流れる漏れ磁束は大きく、この漏れ磁束
の影響で回転子の表面に張りつけた永久磁石が減磁して
しまう。
【0005】本願はこのような課題に鑑み、鉄損の発生
を抑え、且つ減磁影響を抑えることを目的としたモータ
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願発明は、ティース部
を有し、このティース部に巻線を集中巻きしたステータ
と、永久磁石を埋め込み、この永久磁石を埋め込むスリ
ット部の端部がロータコア表面に近接するよう設けたロ
ータとを備えた4極6スロットの電動機であり、高速回
転しても電源基本周波数は低いので鉄損を少なくするこ
とができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本願発明は、ティース部を有し、
このティース部に巻線を集中巻きしたステータと、永久
磁石を埋め込み、この永久磁石を埋め込むスリット部の
端部がロータコア表面に近接するよう設けたロータとを
備えた4極6スロットの電動機であり、スロット数が少
ないので高速回転をしても電源基本周波数は小さいので
鉄損を小さくすることができる。さらに、永久磁石をロ
ータコア内に埋め込んだものであり、集中巻により減磁
が発生する箇所はロータ表面付近であるが、永久磁石を
埋め込んでいるので、埋め込んだ永久磁石はロータ表面
から離れており、集中巻により隣合うティース間に流れ
る磁束で減磁が発生することを抑えることができる。
【0008】また、ティース部とヨーク部とを備える固
定子片は各ティース毎に分割しており、前記固定子片の
ヨーク部を連結し環状に組立てることで、ティース部へ
巻線を集中巻にする場合、各ティース間を開いた状態
で、巻線を巻回することができる。また、各固定子片に
は、隣合う固定子片を連結する連結部を有しており、こ
の連結部を中心に折り曲げ、隣合う固定子片のヨーク部
端部同士を連結して環状のステータを有する電動機であ
るとよい。
【0009】また、隣合う固定子片の連結面の幅より、
ヨーク部の半径方向の幅が長い時、固定子片のティース
部反対側面は平面を有するので、一枚の電磁鋼板から多
くの固定子片を得ることができる。固定子片のヨーク部
のティース部反対側面は円弧状として、ヨーク部を流れ
る磁束通路を広く取ることがよいと考えられるが、本実
施例では、各固定子片を連結する時、固定子片の連結面
はティース部側面の幅より短く、固定片のヨーク部のテ
ィース部反対側面を円弧状としても、磁束通路は連結面
の幅に限定されるので、固定子片のヨーク部のティース
部反対側部分は磁束通路部としては無駄になる。なお、
固定子の回転子軸方向の長さは一定の長さと考え、ロー
タ直径をDr,ステータ積厚をLとした時、πDr/6
L≧0.5とすることにより、本発明の効果が顕著とな
る。さらに、前記固定子片のヨーク部のティース部反対
側面の平面付近にボルト締めまたは冷媒通路用の穴、あ
るいは切り欠きを設けても、磁路を妨げることはない。
【0010】また、ステータ部の巻線側底面は平面とす
ることで、巻線を巻回する時、1ティースに多くの巻線
を巻回することができる。特に、4極6スロットの場
合、ステータ部巻線側底面を円弧状としようとすればか
なり大きな曲率を有し、巻線ができる範囲が少なくな
り、同じ大きさのステータでも巻線の巻回数は少なくな
る。したがって、ステータの巻線側底面は平面であり、
固定子片のヨーク部のティース部反対側部分を前記平面
と略平行とすることにより、スロット及びヨーク部を形
成する鉄を有効に利用できる構成である。ティース部の
側面とヨーク部の巻線側底面は直交するとよい。
【0011】
【実施例】本実施例の4極6スロットの同期電動機1
は、図1に示すように固定子2の中に永久磁石を埋め込
んだ回転子3を組み込んだ構成である。
【0012】回転子3は、電磁鋼板を積層した略円筒形
の回転子本体と、この回転子本体の中心に設けた回転軸
4と、この回転軸4の周に埋め込んだ平板状の4つの永
久磁石5と、この永久磁石5の端部から回転子本体外周
まで延び、さらに回転子本体外周に沿って延びたスリッ
ト部6と、回転軸4とスリット部6との間に設けた貫通
穴7とからなる。ロータの両端面には端板(図示せず)
を配し、リベットピンを貫通穴7により止めている。回
転子3は、永久磁石5とスリット部6により逆突極性を
備え、永久磁石5の端部は回転子外周から離れるので、
集中巻による減磁の影響を抑えることができる。なお、
本実施例のスリット部6は空隙であるが、非磁性体であ
れば樹脂材料を詰めた構成であってもよい。
【0013】固定子2は、図2に示すティース部11と
ヨーク部12からなる固定子片10を6つ連結したもの
に、巻線(図示せず)を集中巻して環状に組立てたもの
である。各固定子片10はヨーク部12の端部に凹凸部
13を備え、凹凸部13を嵌しめることで、各固定子片
は可動可能な状態で連結することができる。そして、こ
の状態でティース部に巻線を集中巻し、この連結した各
固定子片10を環状にすることで、容易に固定子2を組
立てることができる。固定子片10のヨーク部のティー
ス側であるヨーク部底面14はティース部11に直交し
た平面であり、ヨーク部底面14に密着するように巻線
を巻回できる。よって、ヨーク部底面が円弧状のものに
比べて、占積率を向上でき、巻回数を増やすことができ
る。
【0014】通常、ヨーク部のスロット側底面が円弧状
でステータコアを分割しない場合は、線径や巻数などに
もよるが、占積率は凡そ55%程度であり、ヨーク部の
スロット側底面を平面とし、分割コアとすることによ
り、占積率は70%程度にまで向上する。
【0015】固定子2の外周は凹凸部13の付近で凹ん
だ構成となっている。これは、各固定子片10を凹凸部
13で連結し、可動可能にしようとすると凹凸部13付
近のヨーク部12の外周は凹んでしまう。また、ヨーク
部の外周であるヨーク部外面14は平面とした。その理
由としては、固定子片10を得るために電磁鋼板を固定
子片10の形に打抜く場合、ヨーク部外面14を平面に
することで、ヨーク部外面が曲面とするのに比べ、一枚
の鋼板から得られる固定子片10の数が増える。
【0016】また、ヨーク部外面14の平面部付近にボ
ルト締め穴20を設けた。ヨーク部の磁路は、連結部の
ヨーク幅で決定するため、それ以上の幅を有する部分に
穴などの加工を施すと最適である。また、図3のよう
に、ヨーク部外面14の平面部付近に、コアシートを固
着するためのカラマセ21を設けてもよい。カラマセの
ほか、コアシート同士の溶接をする場合は、前記平面上
に行なうとよい。
【0017】このような構成の電動機は、永久磁石5に
同期して働くマグネットトルクと、永久磁石5を埋め込
んだスリット部により得られた突極比により得られるリ
ラクタンストルクとにより回転駆動する。この電動機の
総合トルクはマグネットトルクと、リラクタンストルク
を足したものであり、リラクタンストルクはマグネット
トルクの補助として用いたもので、一般に、マグネット
トルク>リラクタンストルクという関係が成り立つ。
【0018】電動機を回転駆動すると、隣合うティース
部11の磁極が異なるために、隣合うティース部11間
で磁束が漏れる。この時、永久磁石をロータ表面に張り
つけた回転子であれば、多量の漏れ磁束が永久磁石の表
面に影響を与え、永久磁石全体に減磁を起こしてしまう
が、永久磁石を回転子3に埋め込んでいるため、減磁の
影響は永久磁石端部のみですむ。さらに、本願発明は永
久磁石の端部にスリット部6を設けて減磁の影響はほと
んど受けることはない。
【0019】本実施例において、ロータ直径をDr、ス
テータ積厚をLとすると、πDr/6L≒1であり、モ
ータの外径に比較し積厚が小さい偏平な形状である。図
4は、同一出力のモータにおいて、πDr/6Lの値と
効率の関係を表した図である。なおDrは一定としたπ
Dr/6L≧0.5で、本実施例における分割コアの集
中巻品は、同一積厚の分布巻モータと比較し効率が向上
する。これは、積厚が小さいほどコイル全体に占めるコ
イルエンドの割合が大きくなるため、集中巻の銅損低減
が大きく寄与するためである。さらに、銅量は分布巻の
70%程度ですむためコストをも低減できる。
【0020】本実施例は電源基本周波数を低くするた
め、4極6スロットにしている。例えば、3000r/
minで回転させるためには、4極における電源基本周
波数は100Hzであるが、8極においては、その2倍の
200Hzとなる。また、8極12スロットと同じトルク
を出そうとすると、各ティースから発生する磁束量は8
極12スロットのものと比較して2倍の磁束量を出力す
る必要がある。つまり、集中巻により生じる減磁という
課題に鑑みれば永久磁石を回転子の表面に張りつけたも
のよりも、本願のように永久磁石を回転子に埋め込んだ
もの方が、減磁による影響は少ない。特に、4極6スロ
ットの電動機は、ある一定のトルク量を出力しようとし
た場合、8極12スロット等のものよりティースから発
生する磁束量は大きいので、永久磁石を埋め込むものが
特に適している。電源基本周波数を減らすことのみを考
えれば、2極3スロットのモータも考えられるが、回転
駆動しようとするとアンバランスであり、実施するのは
困難である。
【0021】つまり、本願実施例の4極6スロットの永
久磁石を埋め込んだモータは、鉄損が少なく、減磁の少
ないモータである。
【0022】
【発明の効果】本願請求項1、2、3記載の発明は、銅
損が小さく、高速回転であるに係わらず、鉄損が少なく
且つ減磁の影響がすくない電動機である。
【0023】さらに、請求項4記載の発明は、一枚の電
磁鋼板から効率よく固定子片を得ることができる。
【0024】さらに、請求項5、6記載の発明は、モー
タ固定やコンプレッサにおける冷媒通路、また、ロータ
コアシート固着手段を、効率を低下させずに設置でき
る。
【0025】さらに、請求項7,8,9記載の発明は、
小型であるに係わらず、巻線数を多し、高トルクのモー
タを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のモータの断面図
【図2】同固定子片を連結した状態を示す図
【図3】本発明の別の例のモータの断面図
【図4】ロータ直径とステータの積厚との比率と、効率
を示す図
【符号の説明】
5 永久磁石 6 スリット部 11 ティース部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤畑 隆夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H615 AA01 BB01 BB07 BB14 PP01 PP02 PP07 PP10 PP11 PP13 PP21 PP24 QQ02 QQ19 SS03 SS05 SS11 SS16 SS19 SS20 TT04 TT05 TT26 5H621 GA01 GA09 GA14 HH01 HH08 JK05 JK11 5H622 AA04 AA06 CA02 CA13 CB03 CB05 PP07 PP10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ティース部を有し、このティース部に巻
    線を集中巻きしたステータと、永久磁石を埋め込み、こ
    の永久磁石を埋め込むスリット部の端部がロータコア表
    面に近接するよう設けたロータとを備えた4極6スロッ
    トの電動機。
  2. 【請求項2】 ティース部とヨーク部とを備える固定子
    片は各ティース毎に分割しており、前記固定子片のヨー
    ク部を連結し環状に組立てた請求項1記載の電動機。
  3. 【請求項3】 各固定子片には、隣合う固定子片を連結
    する連結部を有しており、この連結部を中心に折り曲
    げ、隣合う固定子片のヨーク部端部同士を連結して環状
    のステータを構成する請求項2記載の電動機。
  4. 【請求項4】 隣合う固定子片の連結面の幅よりヨーク
    部の半径方向の幅が長く、固定子片のヨーク部のティー
    ス部反対側面は平面を有する請求項3記載の電動機。
  5. 【請求項5】 平面付近に、ボルト締めまたは冷媒通路
    用の穴、あるいは、切り欠きを有する請求項4記載の電
    動機。
  6. 【請求項6】 平面付近に、コアシート固着手段を有す
    る請求項4記載の電動機。
  7. 【請求項7】 ロータ直径をDr、ステータ積厚をLと
    した時、πDr/6L≧0.5である請求項2記載の電
    動機。
  8. 【請求項8】 ステータ部の巻線側底面は平面である請
    求項1記載の電動機。
  9. 【請求項9】 ティース部の側面とヨーク部の巻線側底
    面は直交した請求項2記載の電動機。
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