JP2001037119A - 永久磁石型同期電動機 - Google Patents
永久磁石型同期電動機Info
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Abstract
わずに回転子鉄心のみで永久磁石の位置決めを可能とす
る永久磁石型同期電動機を提供することを目的とする。 【解決手段】 永久磁石埋め込み用穴3を有する回転子
鉄心2aの軸方向端面の一方に、永久磁石埋め込み用穴
3と連通するように配置した磁束短絡防止用穴7を有す
る回転子鉄板Bを1枚または複数枚積層し、さらに回転
子鉄心2b1の軸方向端面に回転子鉄板Aを1枚または
複数枚積層し、回転子鉄心2b1の回転子鉄心2aとの
当接面における磁束短絡防止用穴の外縁部8が、前記永
久磁石の軸方向端面9に当接することにより、ホルダを
使用せずに回転子鉄心2のみで前記永久磁石4の軸方向
の位置決めを可能とする安価な永久磁石型同期電動機を
提供することができる。
Description
圧縮機やその他の一般産業用に使用される永久磁石型同
期電動機に関するものである。
他の一般産業用に使用される永久磁石型同期電動機は、
回転子鉄心の外周部に永久磁石が配置されている表面配
置型と回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれている
埋め込み型に大別されるが、本発明は埋め込み型の永久
磁石型同期電動機に関するものである。
て、電動機特性その他の条件により、回転子鉄心の軸方
向長さに対して、永久磁石の軸方向長さを短くする必要
が生じることがある。その際に、一般的には回転子鉄心
の軸方向長さの中心と永久磁石の軸方向長さの中心とを
合致させて、固定子と回転子との磁気吸引による回転子
の軸方向の振れを抑える必要がある。
石の軸方向長さを短くする場合の永久磁石の保持方法と
して、特開平9−182332号公報に示されているも
のがある。
磁石の保持方法を説明する。
向断面図である。図10において、回転子1の回転子鉄
心2に設けられた永久磁石埋め込み用穴3に永久磁石4
が埋め込まれている。永久磁石4はホルダ5により保持
され、永久磁石埋め込み用穴3を2枚の端板6で塞ぐこ
とにより、回転子鉄心2の中で永久磁石4の位置決めが
なされている。
来の構成は、永久磁石の位置決めをするためのホルダを
必要とし、組立および部品のコストが高くなるという欠
点があった。
ホルダを使用せずに回転子鉄心のみで永久磁石の位置決
めを可能とする安価な永久磁石型同期電動機を提供する
ことを目的とする。
に本発明は、複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回
転子鉄板Aを前記永久磁石を埋め込むために前記永久磁
石の軸方向の長さ以上に積層し、且つ前記永久磁石埋め
込み用穴と連通するように配置した磁束短絡防止用穴を
有する回転子鉄板Bを、積層された前記回転子鉄板Aの
軸方向端面の一方に1枚または複数枚積層し、さらに前
記回転子鉄板Bの軸方向端面に前記回転子鉄板Aを1枚
または複数枚積層して回転子鉄心を形成し、前記永久磁
石が埋め込まれている前記回転子鉄板Aと前記回転子鉄
板Bとの当接面における磁束短絡防止用穴の外縁部が、
前記永久磁石の軸方向端面に当接することにより、ホル
ダを使用せずに回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向
の位置決めをすることができるので、組立および部品の
コストを低減することができる。
用穴を有する回転子鉄板Aを積層し、且つ前記永久磁石
埋め込み用穴を有せず前記永久磁石埋め込み用穴を塞ぐ
形状をした回転子鉄板Cを、積層された前記回転子鉄板
Aの軸方向端面の一方に1枚または複数枚積層し、前記
回転子鉄板Cの前記回転子鉄板Aとの当接面が、前記永
久磁石の軸方向端面に当接することにより、ホルダを使
用せずに回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位置
決めをすることができるとともに、1枚の端板を磁石埋
め込み用穴の他方の軸方向端面に配置するだけで、磁石
埋め込み用穴の両端を塞ぐ構造とすることができるの
で、さらにコストを低減することができる。
は、固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、前記固定子
鉄心の内径円筒面に対向して回転自在に回転し、複数個
の永久磁石が埋め込まれている回転子を有する電動機で
あって、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を
有する回転子鉄板Aを前記永久磁石を埋め込むために前
記永久磁石の軸方向の長さ以上に積層し、且つ前記永久
磁石埋め込み用穴と連通するように配置した磁束短絡防
止用穴を有する回転子鉄板Bを、積層された前記回転子
鉄板Aの軸方向端面の一方に1枚または複数枚積層し、
さらに前記回転子鉄板Bの軸方向端面に前記回転子鉄板
Aを1枚または複数枚積層して形成されるとともに、前
記永久磁石が埋め込まれている前記回転子鉄板Aと前記
回転子鉄板Bの当接面における前記磁束短絡防止用穴の
外縁部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接することに
より、前記回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位
置決めをすることができ、組立および部品のコストを低
減することができるという作用を有する。
子鉄心に巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内
径円筒面に対向して回転自在に回転し、複数個の永久磁
石が埋め込まれている回転子を有する電動機であって、
回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回
転子鉄板Aを積層し、且つ前記永久磁石埋め込み用穴を
有せず前記永久磁石埋め込み用穴を塞ぐ形状をした回転
子鉄板Cを、積層された前記回転子鉄板Aの軸方向端面
の一方に1枚または複数枚積層して形成されるととも
に、前記回転子鉄板Cの前記回転子鉄板Aとの当接面が
前記永久磁石の軸方向端面に当接することにより、前記
回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位置決めをす
ることができるという作用を有する。さらに、前記永久
磁石埋め込み用穴の一方が回転子鉄板Cにより塞がれる
ため、前記永久磁石埋め込み用穴の他方の軸方向端面に
端板を配設して永久磁石埋め込み用穴を塞ぐことによ
り、1枚の端板を使用するだけで前記永久磁石埋め込み
用穴の両端を塞ぐことができるので、組立および部品の
コストをさらに低減できるという作用を有する。
項2に記載の発明に、さらに、永久磁石埋め込み用穴を
有せず永久磁石埋め込み用穴を塞ぐ形状をした回転子鉄
板Cの永久磁石が当接しない側の軸方向端面に、永久磁
石埋め込み用穴を有する回転子鉄板Aを積層することに
より、永久磁石の軸方向端部におけるNS両面の間の磁
気回路の磁気抵抗が大きくなり、漏れ磁束が少なくなっ
て電動機の特性を向上させることができるという作用を
有する。
項1から請求項3のいずれかに記載の発明に、さらに、
回転子鉄心に始動用かご形導体を配設することにより、
自己始動形の永久磁石型同期電動機を構成するととも
に、この場合でも前記回転子鉄心のみで前記永久磁石の
軸方向の位置決めをすることができるので、組立および
部品のコストを低減することができるという作用を有す
る。
項1から請求項4のいずれかに記載の発明に、さらに、
永久磁石が希土類磁石で形成されていることにより、強
い磁力を得ることができるため、回転子や電動機全体の
体積を小さくすることができるという作用を有する。
施例について、図面を参照しながら説明する。なお従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。また固定子は一般的な永久磁石型同期電動機
と同様の構成であるため、固定子についての説明も省略
する。
る。図1は本発明の実施例1による永久磁石型同期電動
機の回転子の軸方向断面図である。図1において1は回
転子、2は回転子鉄心である。2aは回転子鉄板Aを積
層した回転子鉄心であり、図2に回転子鉄板Aの平面図
を示す。図2において3は永久磁石埋め込み用穴であ
り、回転子鉄板Aを積層することにより、図1に示すよ
うに永久磁石埋め込み用穴3は軸方向に連なり、永久磁
石4が埋め込まれる。また図1の2b1は回転子鉄心2
aの軸方向端面に回転子鉄板Bを積層した回転子鉄心で
あり、図3に回転子鉄板Bの平面図を示す。図3におい
て7は磁束短絡防止用穴であり、図2の回転子鉄板Aの
永久磁石埋め込み用穴3と同じ位置に配置されており、
且つ穴の幅Qは永久磁石埋め込み用穴3の幅Pよりも狭
く設定されている。回転子鉄板Bを回転子鉄心2aの軸
方向端面に積層することにより、図1に示すように磁束
短絡防止用穴7は永久磁石埋め込み用穴3と連通した形
で軸方向に連なる。図1において、2c1は回転子鉄心
2b1の軸方向端面にさらに回転子鉄板Aを1枚または
複数枚積層した回転子鉄心である。また図1において、
6は非磁性体からなる端板であり、永久磁石4を永久磁
石埋め込み用穴3に埋め込む際に発生する永久磁石4の
破片が回転子1の外部へ流出したり、外部の異物が磁石
埋め込み用穴3に侵入したりするのを防ぐために、永久
磁石埋め込み用穴3や磁束短絡防止用穴7を塞ぐ形状に
設定されている。
面9が回転子鉄心2b1の回転子鉄心2aとの当接面に
おける磁束短絡防止用穴7の外縁部8に当接することに
より、永久磁石4の軸方向端部のNS両面の間の漏れ磁
束10a1は、回転子鉄心2aから回転子鉄心2b1を
通り、さらに磁束短絡防止用穴7を横切って、再び回転
子鉄心2b1と回転子鉄心2aを通って永久磁石4に戻
る。漏れ磁束10b1は、回転子鉄心2aから回転子鉄
心2b1を通りさらに回転子鉄心2c1を通り、永久磁
石埋め込み用穴3を横切って、再び回転子鉄心2c1、
回転子鉄心2b1、回転子鉄心2aを通り永久磁石4に
戻る。ここで、回転子鉄心2b1を1枚または永久磁石
の位置決めが可能な限り少ない枚数の回転子鉄板Bで構
成することにより漏れ磁束10a1が通る磁気回路の磁
気抵抗が大きくなり漏れ磁束10a1を少なくすること
ができ、また回転子鉄板Bの磁束短絡防止用穴7の幅Q
より回転子鉄心2c1を構成している回転子鉄板Aの永
久磁石埋め込み用穴3の幅Pの方が広いため、回転子鉄
心2c1を回転子鉄板Bで構成した場合に比べて漏れ磁
束10b1の磁気回路の磁気抵抗は大きくなり漏れ磁束
10b1を少なくすることができるため、電動機の特性
を向上させることができる。また、永久磁石4は回転子
鉄心2b1の磁束短絡防止用穴7の外縁部8に吸着する
ので、ホルダを使用せずに回転子鉄心2のみで永久磁石
4の軸方向の位置決めをすることができ、組立および部
品のコストを低減することができる。
転子鉄心2の軸方向長さの中心と永久磁石4の軸方向長
さの中心が合致するように設定されており、以下の各実
施例についても同様に設定されている。
る。図4は、本発明の実施例2による永久磁石型同期電
動機の回転子の軸方向断面図である。図4において、2
d1は回転子鉄心2aの軸方向端面に回転子鉄板Cを積
層した回転子鉄心である。図5に回転子鉄板Cの平面図
を示す。回転子鉄板Cは永久磁石埋め込み用穴を有して
いないので、回転子鉄心2aの軸方向端面に積層するこ
とにより永久磁石埋め込み用穴3の一方を塞ぐことにな
る。
2d1の回転子鉄心2aとの当接面12に当接すること
により、永久磁石4の軸方向端部の漏れ磁束10c1
は、回転子鉄心2aから回転子鉄心2d1を通り、再び
回転子鉄心2aを通り、永久磁石4に戻る。また、永久
磁石4は回転子鉄心2d1の軸方向端面12に吸着する
ので、ホルダを使用せずに回転子鉄心2のみで永久磁石
4の軸方向の位置決めをすることができ、組立および部
品のコストを低減することができる。
穴3は、一方を回転子鉄心2d1で塞がれているため、
他方に1枚の端板6を配置するだけで永久磁石埋め込み
用穴3の両端を塞ぐことができる。実施例1では端板6
が2枚必要であるのに対し、実施例2では端板6が1枚
だけでよいので、組立および部品のコストをさらに低減
することができる。
抜き工程において永久磁石埋め込み用穴3を打抜く歯金
型を出し入れする制御を行うことにより容易に製造する
ことが可能であり、実施例1のような回転子鉄板Bの磁
束短絡防止用穴7を打抜くための歯金型が不要であるの
で金型全体の構成を簡略化することができる。
よる永久磁石型同期電動機の回転子の軸方向断面図であ
る。回転子鉄心2d2の永久磁石4の軸方向端面11が
当接しない側の軸方向端面に、さらに回転子鉄板Aを積
層した回転子鉄心2c2が配置されている。
2d2の軸方向端面12に当接することにより、永久磁
石4の軸方向端部の漏れ磁束10c2は、回転子鉄心2
aから回転子鉄心2d2を通り、再び回転子鉄心2aを
通り、永久磁石4に戻る。また、漏れ磁束10b2は、
回転子鉄心2aから回転子鉄心2d2を通りさらに回転
子鉄心2c2を通り永久磁石埋め込み用穴3を横切っ
て、再び回転子鉄心2c2、回転子鉄心2d2、回転子
鉄心2aを通って永久磁石4に戻る。漏れ磁束10b2
は永久磁石埋め込み用穴3を横切るため、実施例2の漏
れ磁束10c1が通る磁気回路の磁気抵抗に比べて、実
施例3の漏れ磁束10b2が通る磁気回路の磁気抵抗の
方が大きく、実施例2の漏れ磁束10c1に対して、実
施例3の漏れ磁束10c2と漏れ磁束10b2との和の
方が少なくなる。したがって、実施例2よりも漏れ磁束
を少なくすることができるため、電動機の特性を向上さ
せることができる。
る。図7は、本発明の実施例4による自己始動形の永久
磁石型同期電動機の回転子の軸方向断面図である。図7
において、13は回転子、14は回転子鉄心である。1
4aは回転子鉄板Dを積層した回転子鉄心であり、図8
に回転子鉄板Dの平面図を示す。図8において15は、
図7の始動用かご形導体の導体バー16aを配設するた
めのスロットであり、3は永久磁石埋め込み用穴であ
る。また図7において、14bは回転子鉄板Eを積層し
た回転子鉄心であり、図9に回転子鉄板Eの平面図を示
す。図9において17は、図7の始動用かご形導体の導
体バー16aを配設するためのスロットであり、図8の
回転子鉄板Dのスロット15と同じ形状で且つ同じ位置
にある。また7は磁束短絡防止用穴であり、図8の回転
子鉄板Dの永久磁石埋め込み用穴3と同位置にあり、且
つ磁束短絡防止用穴7の幅Qは永久磁石埋め込み用穴3
の幅Pよりも狭く設定してある。図7において、14c
は回転子鉄心14bの軸方向端面にさらに回転子鉄板A
を1枚または複数枚積層した回転子鉄心である。そし
て、アルミダイカストにより導体バー16aと短絡環1
6bとが一体成形されて始動用かご形導体を形成する。
回転子13に始動用かご形導体を配設することにより、
始動時には誘導電動機として作動し、同期速度付近に達
すると同期速度に引き込まれて同期電動機として作動す
る自己始動形の永久磁石型同期電動機が構成されること
となる。この場合も実施例1と同様に磁束短絡防止用穴
7を有する回転子鉄心14bを配設し、さらに回転子鉄
板Aを積層しているので永久磁石4の軸方向端部のNS
両面の間の漏れ磁束が少なくなり、電動機の特性を向上
させることができる。
した自己始動形の永久磁石型同期電動機においても、前
記した実施例1から実施例3のように、ホルダを使用せ
ずに回転子鉄心14のみで永久磁石4の軸方向の位置決
めをすることができるので、組立および部品のコストを
低減することができる。
の希土類磁石で形成されていることにより、Nd−Fe
−B系の希土類磁石は残留磁束密度が高いので、回転子
や電動機全体の体積を小さくすることができる。
極の例を用いたが、これに限られるものではなく、例え
ば2極等の他の磁極数を形成するような回転子について
も同様である。
磁石が平板状のものを用いたが、これに限られるもので
はなく、例えば円弧状等他の形状の永久磁石を用いた回
転子についても同様である。
れば、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を有
する回転子鉄板Aを積層し、且つ前記永久磁石埋め込み
用穴と連通した磁束短絡防止用穴を有する回転子鉄板B
を、積層された前記回転子鉄板Aの軸方向端面の一方に
1枚または複数枚積層し、さらに前記回転子鉄板Bの軸
方向端面に前記回転子鉄板Aを1枚または複数枚積層し
て形成されるとともに、前記回転子鉄板Bの前記回転子
鉄板Aとの当接面における永久磁石埋め込み用穴の外縁
部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接することによ
り、ホルダを使用せずに前記回転子鉄心のみで前記永久
磁石の軸方向の位置決めをすることができるので、組立
および部品のコストを低減することができる。
子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回転子
鉄板Aを積層し、且つ前記永久磁石埋め込み用穴を有せ
ず前記永久磁石埋め込み用穴を塞ぐ形状をした回転子鉄
板Cを、積層された前記回転子鉄板Aの軸方向端面の一
方に1枚または複数枚積層して形成されるとともに、前
記回転子鉄板Cの前記回転子鉄板Aとの当接面が、前記
永久磁石の軸方向端面に当接することにより、ホルダを
使用せずに前記回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向
の位置決めをすることができるので、組立および部品の
コストを低減することができる。
が回転子鉄板Cにより塞がれるため、前記永久磁石埋め
込み用穴の他方の軸方向端面に端板を配設して、永久磁
石埋め込み用穴を塞ぐことにより、1枚の端板を使用す
るだけで前記永久磁石埋め込み用穴の両端を塞ぐことが
できるので、組立および部品のコストをさらに低減する
ことができる。
鉄板Aと永久磁石埋め込み用穴を塞ぐ回転子鉄板Cは、
打抜き工程において永久磁石埋め込み用穴を打抜く歯金
型を出し入れする制御をすることにより容易に製造する
ことが可能であり、磁束短絡防止用穴を打抜くための歯
金型が不要であるので金型全体の構成を簡略化すること
ができる。
項2に記載の発明に、さらに、永久磁石埋め込み用穴を
有せず永久磁石埋め込み用穴を塞ぐ形状をした回転子鉄
板Cの、永久磁石が当接しない側の軸方向端面に、永久
磁石埋め込み用穴を有する回転子鉄板Aを積層すること
により、永久磁石の軸方向端部におけるNS両面の間の
磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、漏れ磁束を少なくす
ることができるため、電動機の特性を向上させることが
できる。
項1から請求項3のいずれかに記載の発明に、さらに、
回転子鉄心に始動用かご形導体を配設することにより、
自己始動形の永久磁石型同期電動機を構成するととも
に、この場合でもホルダを使用せずに回転子鉄心のみで
前記永久磁石の軸方向の位置決めをすることができるの
で、組立および部品のコストを低減することができる。
項1から請求項4のいずれかに記載の発明に、さらに、
永久磁石が希土類磁石で形成されていることにより、強
い磁力を得ることができるため、回転子や電動機全体の
体積を小さくすることができる。
面図
面図
面図
面図
Claims (5)
- 【請求項1】 固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、
前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して回転自在に回転
し、複数個の永久磁石が埋め込まれている回転子を有す
る電動機であって、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め
込み用穴を有する回転子鉄板Aを前記永久磁石を埋め込
むために前記永久磁石の軸方向の長さ以上に積層し、且
つ前記永久磁石埋め込み用穴と連通するように配置した
磁束短絡防止用穴を有する回転子鉄板Bを、積層された
前記回転子鉄板Aの軸方向端面の一方に1枚または複数
枚積層し、さらに前記回転子鉄板Bの軸方向端面に前記
回転子鉄板Aを1枚または複数枚積層して形成されると
ともに、前記永久磁石が埋め込まれている前記回転子鉄
板Aと前記回転子鉄板Bの当接面における前記磁束短絡
防止用穴の外縁部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接
することにより、前記永久磁石の軸方向の位置決めをす
ることを特徴とした永久磁石型同期電動機。 - 【請求項2】 固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、
前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して回転自在に回転
し、複数個の永久磁石が埋め込まれている回転子を有す
る電動機であって、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め
込み用穴を有する回転子鉄板Aを積層し、且つ前記永久
磁石埋め込み用穴を有せず前記永久磁石埋め込み用穴を
塞ぐ形状をした回転子鉄板Cを、積層された前記回転子
鉄板Aの軸方向端面の一方に1枚または複数枚積層して
形成されるとともに、前記回転子鉄板Cの前記回転子鉄
板Aとの当接面が前記永久磁石の軸方向端面に当接する
ことにより、前記永久磁石の軸方向の位置決めをするこ
とを特徴とした永久磁石型同期電動機。 - 【請求項3】 永久磁石埋め込み用穴を有せず永久磁石
埋め込み用穴を塞ぐ形状をした回転子鉄板Cの永久磁石
が当接しない側の軸方向端面に、さらに永久磁石埋め込
み用穴を有する回転子鉄板Aを積層することを特徴とし
た請求項2記載の永久磁石型同期電動機。 - 【請求項4】 回転子鉄心に始動用かご形導体を配設す
ることを特徴とした請求項1から請求項3のいずれかに
記載の永久磁石型同期電動機。 - 【請求項5】 永久磁石が希土類磁石で形成されている
ことを特徴とした請求項1から請求項4のいずれかに記
載の永久磁石型同期電動機。
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