JP2000287423A - 電動機 - Google Patents

電動機

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JP2000287423A
JP2000287423A JP11085834A JP8583499A JP2000287423A JP 2000287423 A JP2000287423 A JP 2000287423A JP 11085834 A JP11085834 A JP 11085834A JP 8583499 A JP8583499 A JP 8583499A JP 2000287423 A JP2000287423 A JP 2000287423A
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JP
Japan
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rotor
stator
permanent magnet
magnetic flux
length
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JP11085834A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Tamamura
俊幸 玉村
Yukio Honda
幸夫 本田
Hiroshi Murakami
浩 村上
Shinichiro Kawano
慎一郎 川野
Hiroyuki Kiriyama
博之 桐山
Shigeaki Fujiki
茂明 藤木
Masayuki Shindo
正行 神藤
Naoaki Morino
修明 森野
Hisakazu Kataoka
久和 片岡
Yoshinari Asano
能成 浅野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 近年、省エネ問題から、高効率電動機の需要
が大きくなっている。本願発明は、回転子の天面とコイ
ルエンドとのスペースに着目し、高効率であり小型化を
可能とした電動機を提供することを目的とする。 【解決手段】 本願発明は、永久磁石を埋め込んだ回転
子1と、この回転子1に対向する固定子2と、この固定
子2に巻回する巻線を備え、固定子2から回転子1が突
出した部分を回転子突出部とし、この回転子突出部の長
さltと前記固定子の長さlsとするとlt/lsは
0.15以上である電動機であり、回転子突出部の永久
磁石は、永久磁石3の外側にある磁束通路4を介して固
定子2へ流れる。よって、固定子から突出する部分の永
久磁石の磁束を回転駆動に利用することができる。ま
た、従来のコイルエンドによって生じるデットスペース
に回転子を突出するので、高効率に係わらず、電動機の
大きさは同じである。

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、永久磁石を回転
子内側に埋め込んだ電動機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、永久磁石を外周に貼り付けた回転
子を備える電動機(SPMモータ)の中に、固定子より
回転子が突出した電動機がある。このような電動機は、
固定子から突出した回転子の部分を回転子突出部とする
と、回転子突出部の長さltと固定子長lsとの関係
が、lt/ls≒0.05となっている。このように回
転子の長さlrが回転子長lsより大きくすることで、
回転子突出部を設け、回転子突出部の永久磁石の磁束を
拾い、少しでも磁束量を大きくしようとしていた。しか
し、SPMモータの場合、回転子突出部の永久磁石より
発生する磁束の磁束通路は、永久磁石とステータの間が
空隙となり、ステータから離れた位置にある永久磁石の
磁束は充分に拾うことができない。よって、永久磁石が
ステータから突出する部分が大きくても、回転磁束に寄
与することがないので、回転子突出部長ltと固定子長
lsとの関係は、lt/ls≒0.05になっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、省エネ問題か
ら、高効率電動機の需要が大きくなっており、高効率電
動機として永久磁石を回転子の内側に埋め込み、マグネ
ットトルク及びリラクタンストルクにより回転駆動する
IPMモータが広まってきた。また、エアコン、冷蔵庫
等のパーソナル化により、小型化という需要も大きくな
っている。
【0004】本願発明は、回転子の天面とコイルエンド
とのスペースに着目し、高効率であり小型化を可能とし
た電動機を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願発明は、永久磁石を
埋め込んだ回転子と、この回転子に対向する固定子と、
この固定子に巻回する巻線を備え、前記固定子から前記
回転子が突出した部分を回転子突出部とし、この回転子
突出部の長さltと前記固定子の長さlsとするとlt
/lsは0.15以上である電動機であり、回転子突出
部の永久磁石は、永久磁石の外側にある磁束通路を介し
て固定子へ流れる。よって、固定子から突出する部分の
永久磁石の磁束を回転駆動に利用することができる。ま
た、従来のコイルエンドによって生じるデットスペース
に回転子を突出するので、高効率に係わらず、電動機の
大きさは同じである。
【0006】
【発明の実施の形態】本願発明の電動機は、永久磁石を
埋め込んだ回転子と、この回転子に対向する固定子と、
この固定子に巻回する巻線を備え、前記固定子から前記
回転子が突出した部分を回転子突出部とし、この回転子
突出部の長さltと前記固定子の長さlsとするとlt
/lsは0.15以上であり、回転子から突出した部分
に永久磁石を埋め込むことで、この永久磁石の磁束を利
用して回転駆動することができる。
【0007】更に、回転子をステータの端部に存在する
コイルエンドの中に収めることで、回転子をコイルエン
ドから突出しないようにし、従来のコイルエンドによる
デットスペースを利用するので、電動機としての大きさ
を変えることがない。
【0008】更に、回転子突出部の磁束透磁率は、固定
子の内部に位置する回転子中心部の透磁率より高くする
ことで、回転子突出部の永久磁石の磁束が通りやすくな
る。回転子突出部は、絶縁皮膜を備えない鉄板を積層す
ると、磁束透磁率の高い回転子突出部を容易に作ること
ができる。
【0009】更に、回転子突出部の回転子中心部側を絶
縁皮膜で施した鉄板で構成することにより、渦電流の発
生を抑えることができる。
【0010】更に、回転子中心部の磁束飽和密度は、回
転子突出側部側より回転子中心側を低くすることで、回
転子の全体に磁束が流れ易くなる。
【0011】更に、回転子突出部を電動機の両端に設け
ることで、回転子突出部の両側の永久磁石の磁束を拾う
ことができる。
【0012】
【実施例】本実施例の電動機は、永久磁石を埋め込んだ
回転子1と、この回転子1に対向する固定子2と、この
固定子2に巻回する巻線を備えております。そして、固
定子2の両端から突出する回転子の部分を回転子突出
部、固定子内に収まっている回転子の部分を回転子中心
部とします。回転子の長さをlr、固定子の長さをl
s、固定子2より突出した回転子突出部の長さをltと
します。本実施例の回転子1は、永久磁石3を回転子内
側に埋め込むことで、永久磁石3と回転子外周との間に
磁束通路4を備えます。よって、固定子2から突出した
永久磁石3の磁束を、磁束通路4を介して固定子2へ流
すことができます。
【0013】詳細に説明すると、回転子本体は、電磁鋼
板を複数枚積層した円柱体であり、永久磁石埋め込み穴
を1極に二つ設ける。この回転子本体に永久磁石3を埋
め込み、永久磁石埋め込み回転子1を得る。回転子本体
と永久磁石3の長さは同じであり、回転子1の端面まで
永久磁石3が伸びている。永久磁石3は、回転子半径方
向で内側に凸となる形状で埋め込まれており、磁束方向
は回転子半径方向へ着磁されている。
【0014】固定子2は、回転子の外周を囲む複数のテ
ィースを備えている。このティースに巻線を巻回するこ
とでコイル部を得る。本実施例のように巻線を分布巻き
で施すと、コイルエンド5が大きくなってしまう。
【0015】本実施例の特徴は、回転子がステータから
突出しており、回転子lrと固定子lsがlr/lsは
1.3以上、つまり、回転子突出部ltと固定子lsの
関係がlt/lsは0.15以上であることである。こ
の時、回転子に埋め込んだ永久磁石3も固定子から突出
している。
【0016】このように構成した電動機は、回転子1に
埋め込んだ永久磁石3により発生するマグネットトルク
と、この永久磁石による突極比を利用して発生するリラ
クタンストルクとにより回転駆動する。
【0017】本願発明は磁束通路部を備えることで、固
定子から突出した回転子突出部に、永久磁石を埋め込ん
でも、この永久磁石の磁束を回転駆動に利用することが
できる。つまり、回転子突出部の長さltを大きくする
ことで、効率の高い電動機を提供することができる。
【0018】このように回転子突出部に埋め込んだ永久
磁石を回転駆動に利用することができる理由は、図3に
示すように固定子から突出した永久磁石3と固定子2と
の間に、磁束通路4を設けたためである。つまり、固定
子2から突出した部分の永久磁石3は、磁束通路4を介
して固定子2に磁気的に連結される。永久磁石1と固定
子2間は、空隙のような磁気抵抗の高い物体ではなく、
磁束を通しやすい鉄板の積層体である。図4に示すよう
な、従来のSPMモータでは突出した永久磁石部と固定
子間は磁束通路がなく空隙になっていたので、磁気的に
連結しずらかった。しかし、本実施例の構成を取ること
で、ステータから突出した永久磁石は磁気的に連結され
る。よって、突出した永久磁石の磁束を回転駆動に利用
することができる。
【0019】また、回転子の端面はエンドコイルより低
く配置すると、小型でありながら出力トルクの大きい電
動機を提供するができる。従来、回転子の端面とエンド
コイルの間がデットスペースとなっていたが、永久磁石
を埋め込んだ回転子の場合、回転子は固定子より長い方
が、高出力の電動機となる。よって、従来のエンドスペ
ースを有効に利用することができる。
【0020】本実施例で、回転子に埋め込んだ永久磁石
は、永久磁石の半径方向に2層になっているが、永久磁
石は1層であっても、2層以上であってもよい。
【0021】従来のSPMモータも、回転子が固定子か
ら突出しており、固定子の回転磁束と同期しマグネット
トルクを発生していた。しかし、SPMモータは、永久
磁石と固定子の間は空気であり、磁束抵抗は非常に大き
い。よって、固定子の端部に近い、固定子から突出した
永久磁石は固定子の回転磁束と同期するが、永久磁石と
固定子とが離れすぎると永久磁石の磁束は空隙により遮
断され、マグネットトルクに寄与しない。回転子が固定
子から突出した回転子突出部の長さltと固定子の長さ
lsの関係はlt/ls≒0.05になっている。な
お、SPMモータには永久磁石を固定するために、永久
磁石をサス管によって回転子本体に固定しているが、サ
ス管は非磁性体であり、磁束通路部とならない。
【0022】また、本実施例の回転子本体は1種類の材
料で構成するのではなく、複数の材料を用いて構成する
とよい。つまり、回転子の突出部は透磁率の高い材料で
構成し、回転子中心部を透磁率の低い材料で構成する
と、回転子突出部の永久磁石の磁束が、磁束通路部を流
れ易くなる。ただし、回転子突出部の回転子中心部付近
は透磁率の低い材料で構成しておく必要がある。この部
分は回転子突出部であるが、固定子に近いため、固定子
の回転磁束を拾うので、渦電流を発生してしまう必要が
ある。なお、回転子中心部は絶縁皮膜を施した鉄板の積
層体からなる。
【0023】また、回転子中心部の磁束飽和密度は、回
転子突出部側より回転子中心側が低いことが望ましい。
回転子中心部の回転子突出側は、回転子突出部の磁束が
流れこむため、磁束飽和度が高いとよい。そのため、積
層鉄板のシリコンの充填度を回転子中心部の回転子突出
側を低くするとよい。
【0024】このように回転子本部の材質を変えること
により、効率の高い電動機を提供することができる。
【0025】
【発明の効果】本願発明の電動機は、永久磁石を埋め込
んだ回転子と、この回転子に対向する固定子と、この固
定子に巻回する巻線を備え、前記固定子から前記回転子
が突出した部分を回転子突出部とし、この回転子突出部
の長さltと前記固定子の長さlsとするとlt/ls
は0.15以上であり、高効率で回転駆動することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の電動機の断面図
【図2】同電動機の上面図
【図3】同電動機の磁束を示す図
【図4】従来の電動機の磁束を示す図
【符号の説明】
1 回転子 2 固定子 3 永久磁石 4 磁束通路 5 コイルエンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川野 慎一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 桐山 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤木 茂明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 神藤 正行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森野 修明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 片岡 久和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浅野 能成 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) 5H621 AA03 GA01 GB10 HH01 JK13 5H622 AA03 CA02 CA13 CB04 PP01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石を埋め込んだ回転子と、この回
    転子に対向する固定子と、この固定子に巻回する巻線を
    備え、前記固定子から前記回転子が突出した部分を回転
    子突出部とし、この回転子突出部の長さlt、前記固定
    子の長さlsとすると、lt/lsは0.15以上であ
    る電動機。
  2. 【請求項2】 回転子突出部に永久磁石を埋め込んだ請
    求項1記載の電動機。
  3. 【請求項3】 回転子は、ステータの端部に存在するコ
    イルエンドの中に収まる請求項1記載の電動機。
  4. 【請求項4】 回転子突出部の磁束透磁率は、固定子の
    内部に位置する回転子中心部の透磁率より高い請求項1
    記載の電動機。
  5. 【請求項5】 回転子突出部の少なくとも一部は絶縁皮
    膜を備えない鉄板を積層して構成する請求項1記載の電
    動機。
  6. 【請求項6】 回転子突出部の回転子中心部付近を絶縁
    皮膜で施した鉄板により構成する請求項5記載の電動
    機。
  7. 【請求項7】 回転子中心部の磁束飽和密度は、回転子
    突出側より回転子中心側が低い請求項1記載の電動機。
  8. 【請求項8】 両端の回転子突出部は、回転子突出部の
    長さltと固定子の長さlsとするとlt/lsは0.
    15以上を満たす請求項1記載の電動機。
  9. 【請求項9】 永久磁石を埋め込んだ回転子と、この回
    転子に対向する固定子と、この固定子に巻回する巻線を
    備え、前記固定子から前記回転子が突出した部分を回転
    子突出部とし、この回転子突出部の長さltと前記固定
    子の長さlsとすると、lt/lsは0.15以上であ
    る圧縮機。
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