JP2001069698A - 永久磁石電動機 - Google Patents

永久磁石電動機

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JP2001069698A
JP2001069698A JP24481799A JP24481799A JP2001069698A JP 2001069698 A JP2001069698 A JP 2001069698A JP 24481799 A JP24481799 A JP 24481799A JP 24481799 A JP24481799 A JP 24481799A JP 2001069698 A JP2001069698 A JP 2001069698A
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permanent magnet
rotor
core
arc
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JP24481799A
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Kenji Narita
憲治 成田
Takushi Fujioka
琢志 藤岡
Masanori Murakami
正憲 村上
Shinichi Yamada
伸一 山田
Yoshifumi Fukuda
好史 福田
Satoshi Tsukamoto
聡 塚本
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石電動機において、コギングトルク、
トルクリップルの低減を図る。 【解決手段】 固定子1の内側に回転子10を備えた永
久磁石電動機において、回転子10は永久磁石11を埋
め込む孔10aを形成したコアシートを多数枚積層して
なる。永久磁石11を円弧状として一極毎に1つを当該
円周方向に等間隔に埋設するために、回転子10を構成
するコアシートにその永久磁石11を埋め込む孔10a
を同永久磁石11の円周方向の弧より長く形成するとと
もに、この孔10aの間にq軸に沿った支柱10bを形
成してなる。このコアシートを多数枚積層する際にスキ
ューを施し、しかる後その孔10aの円周方向の弧より
短く、かつ当該シャフト7の軸方向の長さをその鉄心の
長さと同等以下とした永久磁石11を同鉄心の孔10a
に埋め込んで回転子10とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機のコン
プレッサ等に用いるインナーロータ型永久磁石電動機の
構造に係り、特に詳しくは、コギングトルク、トルクリ
ップルによる振動、騒音を低くする永久磁石電動機に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】永久磁石電動機は、内側で永久磁石を用
いて界磁を形成する回転子(例えば極数4)と、その回
転子の外側に位置して回転磁界を発生する固定子とを備
え、例えば、6スロットの固定子の場合には図5に示す
構造となる。図5において、固定子1の鉄心は、外周を
円形として断面ドーナツ状のヨーク部を有しており、歯
2はヨーク部から中心方向に延び、かつ円周方向に等間
隔に6個形成してなる。また、歯2の端部は、円周方向
で左右方向に延びた形状であり、隣接する歯2の間には
同一形状のスロット3が形成され、つまりスロット3は
円周方向に等間隔で形成されている。
【0003】回転子4は、板状(断面長方形)の永久磁
石5を当該極数分(例えば四極分)だけ円周方向に等間
隔に埋め込み、隣接する永久磁石5を異極としてなる。
各永久磁石5は、その長辺をd軸と直角とし、その短辺
をq軸に向けて埋設してなる。また、永久磁石5の磁束
の短絡、漏洩を防止するために、その短辺側にはq軸に
沿って外周に延びたフラックスバリア6a,6bを形成
してなる。なお、7はシャフトである。
【0004】上記永久磁石電動機の固定子1の鉄心は、
図5に示す形状に電磁鋼板を打ち抜いたコアシートを多
数枚積層し、隣接するスロット3を介して各歯2に巻線
機で直に集中巻を施して巻線8を形成する。このよう
に、スロット数が少ないことから、例えば24スロット
等のモータと比較して低コストのモータを得ることがで
きる。なお、上記回転子4の鉄心は、固定子1と同様に
永久磁石5の孔およびフラックスバリ6a,6bを含め
た形状に電磁鋼板を打ち抜いたコアシートを多数枚積層
し、永久磁石5を埋設してなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記永久磁石
電動機においては、スロット数(巻線8の数)が少ない
ために、固定子1における磁束分布の発生形態が悪く、
例えば、三相四極モータとした場合には、固定子1の6
個の巻線のうち4個の巻線8に通電するが、この巻線8
による4個の発生磁束(磁極となる磁束)が離れた形態
となってしまう(飛び飛びとなり)。そのため、固定子
1と回転子4との間の吸引力によるコギントルク、トル
クリップルが大きくなり、その結果、振動、騒音が大き
くなるという欠点がある。
【0006】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、コギングトルク、トルクリップルを
小さくし、振動、騒音を低減することができるようにし
た永久磁石電動機を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、永久磁石を用いて界磁を形成する回転子
および同回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固
定子を備え、前記回転子は、少なくとも前記永久磁石を
埋め込む孔を形成したコアシートを多数枚積層してなる
永久磁石電動機において、前記永久磁石を円弧状として
一極毎に1つを当該円周方向に等間隔に埋設するため
に、前記回転子を構成するコアシートにその永久磁石の
埋設孔を同永久磁石の円周方向の弧より長く形成すると
ともに、該埋設孔の間にq軸に沿った支柱を形成する一
方、該コアシートを多数枚積層する際にスキューを施し
て回転子の鉄心を得、前記埋設孔の円周方向の弧より短
く、かつ、当該シャフトの軸方向の長さを前記鉄心の長
さと同等以下とした永久磁石を埋め込んでなり、前記ス
キューの量は前記固定子のスロットの溝開口部の長さに
相当する角度の量、ないしはq軸近傍にフラックスバリ
アがある場合同フラックスバリアの円周方向の長さに相
当する角度の量、もしくはその近傍の値としてなること
を特徴としている。
【0008】本発明は、永久磁石を用いて界磁を形成す
る回転子および同回転子の外側に位置して回転磁界を発
生する固定子を備え、前記回転子は、少なくとも前記永
久磁石を埋め込む孔を形成したコアシートを多数枚積層
し、前記固定子は、6スロットで各歯に集中巻を施して
なる永久磁石電動機において、前記永久磁石を円弧状と
し、該円弧の外側弧を前記回転子の外周近くとして一極
毎に1つを当該円周方向に等間隔に4個埋設するため
に、前記回転子を構成するコアシートにその永久磁石の
埋設孔を同永久磁石の円周方向の弧より長く形成すると
ともに、該埋設孔の間にq軸に沿った支柱を形成する一
方、該コアシートを多数枚積層する際にスキューを施し
て回転子の鉄心を得、前記埋設孔の円周方向の弧より短
く、かつ、当該シャフトの軸方向の長さを前記鉄心の長
さと同等以下とした永久磁石を埋め込んでなり、前記ス
キューの量は、少なくとも前記固定子のスロットの溝開
口部の長さに相当する角度の量、あるいはその近傍の値
としてなることを特徴としている。
【0009】本発明は、永久磁石を用いて界磁を形成す
る回転子および同回転子の外側に位置して回転磁界を発
生する固定子を備え、前記回転子は、少なくとも前記永
久磁石を埋め込む孔を形成したコアシートを多数枚積層
し、前記固定子は、6スロットで各歯に集中巻を施して
なる永久磁石電動機において、前記永久磁石を円弧状と
し、該円弧の外側弧を前記回転子の外周から遠くして一
極毎に1つを当該円周方向に等間隔に4個埋設するため
に、前記回転子を構成するコアシートにその永久磁石の
埋設孔を同永久磁石の円周方向の弧より長く形成すると
ともに、該埋設孔の両端部側から前記回転子の外周側に
延びるフラックスバリアをq軸に平行に形成し、該隣接
するフラックスバリアの間にq軸に沿った支柱を形成す
る一方、該コアシートを多数枚積層する際にスキューを
施して回転子の鉄心を得、前記埋設孔の円周方向の弧よ
り短く、かつ、当該シャフトの軸方向の長さを前記鉄心
の長さと同等以下とした永久磁石を埋め込んでなり、前
記スキューの量は前記固定子のスロットの溝開口部の長
さ、ないしはq軸近傍のフラックスバリアの当該円周方
向の長さに相当する角度の量、もしくはその近傍の値と
してなることを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
ないし図4を参照して詳しく説明する。図中、図5と同
一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【0011】図1および図2において、このインナーロ
ータ型の永久磁石電動機の回転子10は、当該半径方向
に長めの円弧状とし、この円弧の外側弧を回転子10の
外周近くとした永久磁石11を一極毎に1つ(当該極数
分(例えば四極分))とし、当該外周に沿って埋設して
なるが、これら永久磁石11を埋め込む孔(埋設孔)1
0aは同永久磁石11の円周方向の長さよりも所定値
(後述するスキュー量に相当する値)だけ長くなってい
る。また、隣接する永久磁石11は異極としてなる。な
お、固定子1については図5と同じであることから、そ
の説明を省略する。
【0012】より具体的に説明すると、回転子10は、
図2に示す形状に電磁鋼板を打ち抜いたコアシートを多
数枚積層してなるが、このとき孔10aを形成するとと
もに、この孔10aの間にq軸に沿った支柱10bを設
け、このコアシートを円周方向に順次スライドしてスキ
ューを施しながら積層して得る。
【0013】このコアシートを積層した後、永久磁石1
1を孔10aに埋め込んで回転子10を得るが、永久磁
石11が回転子10の外周に沿った円弧状であり、その
円周方向の長さが孔10aよりも短いことから、上記コ
アシートをスキューして積層しても、永久磁石11を確
実に埋め込むことができる。なお、永久磁石11の当該
シャフト7の軸方向の長さは回転子10の長さと同等以
下とする。つまり、永久磁石11が回転子10の両端部
からはみ出さないようにする。
【0014】上記構造とした回転子10によると、d軸
とq軸のインダクタンスに差があることからリラクタン
ストルクが発生するが、回転子10がスキューされてい
るため、リラクタンストルクは回転方向に対してゆるや
かに変化するので、コギングトルク、トルクリップルを
低減することができる。
【0015】上記スキューの量としては、固定子1のス
ロット3の溝の開口部の寸法aないしはq軸のフラック
スバリアの円周方向の長さに相当する角度の量、もしく
はその近傍の値とする。
【0016】q軸のフラックスバリアとしては、例えば
図3および図4に示す回転子20の構造とした場合で、
q軸近傍の永久磁石の間に形成するものがある。図3お
よび図4に示す本発明の変形例において、この永久磁石
電動機の回転子20は、当該半径方向に短めの円弧状と
し、この円弧の外側弧を回転子10の外周から遠くした
永久磁石21を一極毎に1つ(当該極数分(例えば四極
分))とし、また上記実施例同様にこれら永久磁石21
を埋め込む孔(埋設孔)20aは、同永久磁石21の円
周方向の長さよりも所定値(後述するスキュー量に相当
する値)だけ長くなっている。また、隣接する永久磁石
21は異極としてなる。なお、固定子1については図5
と同じであることから、その説明を省略する。
【0017】永久磁石21の両端部(短辺側)には、従
来例と同様に磁束の短絡、漏洩を防止するために、q軸
に沿って外周に延びたフラックスバリア22a,22b
が形成され、隣接するフラックスバリア22b,22a
の間には幅の狭い支柱20bがq軸上に形成される。そ
して、このq軸近傍で隣接しているフラックスバリア2
2b,22aの円周方向の幅(支柱20bの幅分も含
む)bがスキュー量を制限することになる。
【0018】上記構造とした回転子20は、電磁鋼板を
図4に示す形状に打ち抜いたコアシートを積層する際、
前実施例と同様に、コアシートを円周方向に順次スライ
ドしてスキューを施しながら積層する。しかる後、永久
磁石21を孔20aに埋め込んで回転子20を得るが、
永久磁石21が回転子20の外周に沿った円弧状であ
り、その円周方向の長さが孔20aよりも短いことか
ら、上記コアシートをスライドして積層しても、永久磁
石21を確実に埋め込むことができる。なお、永久磁石
21の当該シャフト7の軸方向の長さは、回転子20の
長さと同等以下とし、つまり永久磁石21が回転子20
の両端部からはみ出さないようにする。
【0019】このように、前実施例と同様に、回転子2
0にスキューを施していることから、固定子1と回転子
10との間の吸引力によるコギングトルク、トルクリッ
プルを低減することができる。
【0020】また、永久磁石21が図1および図2に示
した実施例の永久磁石11より小さく、例えば図5に示
した従来例と同程度のマグネットトルクを発生する場
合、図1および図2の実施例よりもマグネットトルクは
小さくなるが、永久磁石の使用量が少ない分低コスト化
が図れる。
【0021】なお、上記実施例では固定子10を6スロ
ットとした場合について説明したが、異なるスロット数
の固定子にも適用することができ、特にスロット数が少
ない固定子に適用すると、その効果は大である。
【0022】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、以下に述
べる効果を奏する。本発明は、固定子の内側に回転子を
備え、回転子は少なくとも永久磁石を埋め込む孔を形成
したコアシートを多数枚積層してなる永久磁石電動機に
おいて、永久磁石を円弧状として一極毎に1つを当該円
周方向に等間隔に埋設するために、回転子を構成するコ
アシートにその永久磁石の埋設孔を同永久磁石の円周方
向の弧より長く形成するとともに、この埋設孔の間にq
軸に沿った幅の狭い支柱を形成する一方、このコアシー
トを多数枚積層する際にスキューを施して回転子の鉄心
を得て上記永久磁石を埋め込んでなることから、リラク
タンストルクは回転方向に対してなめらかに変化して、
コギングトルク、トルクリップルを低減することがで
き、モータの振動、騒音を抑えることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示し、永久磁石電動機
を説明するための概略的平面図。
【図2】図1に示す永久磁石電動機の回転子を説明する
ための概略的平面図。
【図3】本発明の変形例を説明するための永久磁石電動
機の概略的平面図。
【図4】図3に示す永久磁石電動機の回転子を説明する
ための概略的平面図。
【図5】従来の永久磁石電動機を説明するための概略的
平面図。
【符号の説明】
1 固定子 2 歯 3 スロット 7 シャフト 8 巻線 10,20 回転子 10a,20a 孔(埋設孔) 10b,20b 支柱 11,21 永久磁石 22a,22b フラックスバリア a 溝開口幅(スキュー量に相当する) b q軸近傍フラックスバリア幅(スキュー量に相当す
る)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 正憲 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内 (72)発明者 山田 伸一 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内 (72)発明者 福田 好史 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内 (72)発明者 塚本 聡 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内 Fターム(参考) 5H002 AA04 AA07 AB05 AB07 AC04 AE08 5H615 AA01 BB01 BB14 PP02 PP07 PP09 SS05 SS18 TT05 5H622 AA02 CA02 CA07 CA13 CB04 CB05 CB06 PP03 PP19 QB03 QB05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石を用いて界磁を形成する回転子
    および同回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固
    定子を備え、前記回転子は、少なくとも前記永久磁石を
    埋め込む孔を形成したコアシートを多数枚積層してなる
    永久磁石電動機において、前記永久磁石を円弧状として
    一極毎に1つを当該円周方向に等間隔に埋設するため
    に、前記回転子を構成するコアシートにその永久磁石の
    埋設孔を同永久磁石の円周方向の弧より長く形成すると
    ともに、該埋設孔の間にq軸に沿った支柱を形成する一
    方、該コアシートを多数枚積層する際にスキューを施し
    て回転子の鉄心を得、前記埋設孔の円周方向の弧より短
    く、かつ、当該シャフトの軸方向の長さを前記鉄心の長
    さと同等以下とした永久磁石を埋め込んでなり、前記ス
    キューの量は、前記固定子のスロットの溝開口部の長さ
    に相当する角度の量、ないしはq軸近傍にフラックスバ
    リアがある場合同フラックスバリアの円周方向の長さに
    相当する角度の量、もしくはその近傍の値としてなるこ
    とを特徴とする永久磁石電動機。
  2. 【請求項2】 永久磁石を用いて界磁を形成する回転子
    および同回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固
    定子を備え、前記回転子は、少なくとも前記永久磁石を
    埋め込む孔を形成したコアシートを多数枚積層し、前記
    固定子は、6スロットで各歯に集中巻を施してなる永久
    磁石電動機において、前記永久磁石を円弧状とし、該円
    弧の外側弧を前記回転子の外周近くとして一極毎に1つ
    を当該円周方向に等間隔に4個埋設するために、前記回
    転子を構成するコアシートにその永久磁石の埋設孔を同
    永久磁石の円周方向の弧より長く形成するとともに、該
    埋設孔の間にq軸に沿った支柱を形成する一方、該コア
    シートを多数枚積層する際にスキューを施して回転子の
    鉄心を得、前記埋設孔の円周方向の弧より短く、かつ、
    当該シャフトの軸方向の長さを前記鉄心の長さと同等以
    下とした永久磁石を埋め込んでなり、前記スキューの量
    は、少なくとも前記固定子のスロットの溝開口部の長さ
    に相当する角度の量、あるいはその近傍の値としてなる
    ことを特徴とする永久磁石電動機。
  3. 【請求項3】 永久磁石を用いて界磁を形成する回転子
    および同回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固
    定子を備え、前記回転子は、少なくとも前記永久磁石を
    埋め込む孔を形成したコアシートを多数枚積層し、前記
    固定子は、6スロットで各歯に集中巻を施してなる永久
    磁石電動機において、前記永久磁石を円弧状とし、該円
    弧の外側弧を前記回転子の外周から遠くして一極毎に1
    つを当該円周方向に等間隔に4個埋設するために、前記
    回転子を構成するコアシートにその永久磁石の埋設孔を
    同永久磁石の円周方向の弧より長く形成するとともに、
    該埋設孔の両端部側から前記回転子の外周側に延びるフ
    ラックスバリアをq軸に平行に形成し、該隣接するフラ
    ックスバリアの間にq軸に沿った支柱を形成する一方、
    該コアシートを多数枚積層する際にスキューを施して回
    転子の鉄心を得、前記埋設孔の円周方向の弧より短く、
    かつ、当該シャフトの軸方向の長さを前記鉄心の長さと
    同等以下とした永久磁石を埋め込んでなり、前記スキュ
    ーの量は、前記固定子のスロットの溝開口部の長さ、な
    いしはq軸近傍のフラックスバリアの当該円周方向の長
    さに相当する角度の量、もしくはその近傍の値としてな
    ることを特徴とする永久磁石電動機。
JP24481799A 1999-08-31 1999-08-31 永久磁石電動機 Pending JP2001069698A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110401316A (zh) * 2019-08-20 2019-11-01 瑞昌市森奥达科技有限公司 永磁转子的组装设备和组装方法

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