JP2001359260A - 永久磁石回転機の着磁方法およびこれを用いた密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子が固定子に組み込まれた状態で着磁を
行う、永久磁石回転機の着磁方法で、確実に正確な着磁
位置決めを行う。 【解決手段】 固定子相巻線のインピーダンスを、イン
パルス電圧を印加する等の方法で検知し、中が見えない
状態でも回転子位置を検出できるようにし、回転子を外
部からまわしながら最適着磁位置に設定して着磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転子に永久磁石
を有する永久磁石回転機の着磁方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境を保護し、エネルギー資
源を節約するために空調機器をはじめとする家電機器に
おいても高効率化が強く求められており、それに使用さ
れる電動機も高効率なものが求められている。一方、家
電機器の高機能化に伴い制御範囲の広い電動機が、さら
に機器の小型化に伴い小型高出力の電動機が求められる
ようになってきている。これらの要求に応えうる電動機
として最近は高性能の永久磁石を搭載した永久磁石回転
機が用いられるようになってきている。

【０００３】これらの永久磁石回転機は、組み立て前に
永久磁石を着磁すると磁性屑などを吸着して品質トラブ
ルの原因になったり、回転子どうしが吸着しあって取り
扱いに不都合をきたしたり、さらには組み立て時に強い
力で固定子に引き込まれるので軸受に傷をつけてしまっ
たりといった様々な不具合が発生する。そのため通常は
永久磁石を着磁しない状態で固定子に組み込み、しかる
後、固定子巻線に電流を流すことにより着磁を行う方法
がとられている。

【０００４】この組み立て方法は、上記の問題点を克服
するには有効な方法であるが、一方で回転子が固定子に
組み込まれてしまっているため、回転子を正確に着磁位
置に合わせるのが難しいという問題点を有していた。

【０００５】このため、固定子に組み込んだ状態で回転
子位置決めを行う方法として、回転子と固定子にそれぞ
れ位置決め用のマーキングをつけておき目視で位置を合
わせてから着磁を行う方法や、固定子巻線に位置決め用
の電流を流して回転子に発生するリラクタンストルクを
利用して最適着磁位置に回転子を移動させ、しかる後着
磁電流を通電して着磁を行う方法などが種々提案されて
いる。

【０００６】以下に、従来の着磁方法の一例として特開
平０６−２５３５０８に示された着磁方法について図を
用いて説明する。

【０００７】図５は永久磁石回転機の固定子および回転
子の構成と着磁に際して生じる起磁力を示す図、図６は
回転子の構成図、図７は固定子のスロットと相巻線との
対応を示す図、図８は相巻線と着磁電源の接続を示す
図、図９は従来の着磁方法での相巻線と位置決め電源の
接続を示す図、図１０は従来の着磁方法での固定子及び
回転子の構成と位置決めに際して生じる起磁力を示す図
である。

【０００８】図５において、1は固定子であり内周側に
設けられたスロットに複数の相巻線２が設けられてい
る。３は回転子で固定子１の内側に回転自在に支持され
て収納されている。固定子3は図６に断面を示すよう
に、回転軸４が圧入等により固定された強磁性材料から
なるヨーク部５の周囲に、複数の円弧状永久磁石６を配
置し、その周囲を外周リング７で覆って永久磁石６の飛
散を防止している。また、隣り合う永久磁石６間には強
磁性材料からなる連結部8が設けられている。 このと
き、永久磁石6はまだ着磁されておらず、後述する着磁
処置によって初めて磁極が形成されるものである。ま
た、図中Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線はそれぞれ対向する永
久磁石6の周方向中心を通る軸を示している。

【０００９】相巻線２は図７および図８に示すように、
中性点２Ｐを中心に星形結線された相巻線２ｕ，２ｖ，
２ｗからなる。図７において、１ａはスロットをあらわ
し、線上に並記された数字はスロット番号である。ま
た、各図面においてＴｕ，Ｔｖ，Ｔｗは巻線端子であ
る。

【００１０】次に位置決め及び着磁の工程について説明
する。図９に示すように、端子Ｔｕと端子Ｔｖ，Ｔｗと
の間に位置決め電源１０を接続し２０〜３０Ｖの直流電
圧を印加することで位置決め電流Ｉａが相巻線２ｕから
相巻線２ｖ，２ｗに分岐して流れる。位置決め電流Ｉａ
が流れると、図１０に太線矢印で示す起磁力が固定子１
に発生する。図中Ａ‘−Ａ’、Ｂ‘−Ｂ’はこの起磁力
の対向する極の中心どうしを結んだものである。固定子
位置に上記のような機磁力が発生すると連結部８との間
でリラクタンストルクが働き、Ａ‘−Ａ’線、Ｂ‘−
Ｂ’線と連結部８とが重なる位置で回転子３は安定して
静止する。これにより回転子３は最適着磁位置に位置決
めされる。

【００１１】しかる後、図８に示すように端子Ｔｖと端
子Ｔｗとの間に着磁電源２０を接続して８００Ｖ〜９０
０Ｖの直流電圧を瞬間的に印加する。これにより、相巻
線２ｖから相巻線２ｗにかけて瞬間的に大電流が流れ
る。この結果固定子１には図５に太線矢印で示す起磁力
が発生するが、この起磁力はＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に対応
しており、永久磁石６に対して適正な着磁を行うことが
できることになる。

【００１２】

【課題が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の着磁方法では固定子巻線に通電することによる起磁
力と回転子との間のリラクタンストルクを利用して回転
子を基準位置に移動させているので、軸受などのメカト
ルクが大きかった場合回転子が基準位置まで移動しきれ
ない可能性も考えられ、その場合回転子が基準位置から
ずれた状態になっていることを検出することも出来ない
ので間違った位置で着磁してしまう心配があった。ま
た、温度上昇により固定子巻線の抵抗値が大きくなった
場合にも位置決め電流が充分に流れず、基準位置からず
れた状態で着磁されてしまう心配があった。

【００１３】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、確実で正確な着磁位置決めが可能な着磁方
法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、永久磁石回転機の固定子相巻線のインピー
ダンスを検知しながら回転子を外部から回転させ、予め
設定したインピーダンス（回転子が最適着磁位置になっ
たときのインピーダンスが設定されている）になったと
ころで回転子を停止させ、その位置で固定子相巻線に着
磁電流を流すことで永久磁石を着磁するようにしたもの
である。

【００１５】これにより、回転子位置を確実に最適着磁
位置にあわせられる着磁方法を提供することが出来る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、強磁性体からなる略円筒形状の回転子鉄心と、前記
回転子鉄心の軸方向に延設固定された複数の永久磁石
と、前記回転子鉄心と中心軸が重なるように貫通して固
定された出力軸とを備えた回転子と、前記出力軸を回転
自在に支持する軸受と、複数のスロットを有し前記回転
子鉄心と対向するように配置された強磁性体からなる固
定子鉄心と、前記スロットに電気絶縁体を介して巻装さ
れた相巻線とを備えた固定子とからなる永久磁石回転機
の着磁方法であって、前記相巻線のインピーダンスを検
知すると同時に前記回転子を外部からの動力で回転さ
せ、前記相巻線のインピーダンスが予め設定された値に
なったときに前記回転子を停止させ、しかる後前記相巻
線に着磁電流を通電するものであり、内部が見えない状
態でも回転子が最適着磁位置にあるかどうかを検知する
ことが出来るという作用を有する。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の永
久磁石回転機の着磁方法であって、相巻線のインピーダ
ンスを検知するためにインパルス電圧を印加したときの
電圧減衰波形を観測するものであり、内部が見えない状
態で回転子位置を検出しながら、同時に固定子相巻線の
レアショートなどの欠陥を検出することも可能であると
いう作用を有する。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の永久磁石回転機の着磁方法であって、相巻線のイ
ンピーダンスまたは電圧減衰波形が予め設定した値にな
ったときに停止させる代わりに、着磁を行おうとする永
久磁石回転機の相巻線インピーダンスまたは電圧減衰波
形が、回転子を着磁最適位置に固定した基準永久磁石回
転機のインピーダンスまたは電圧減衰波形と等しくなっ
たときに、着磁を行うものであり、多数の機種を生産す
る場合にインピーダンス値または電圧減衰波形パターン
を設定しなおす代わりに、当該機種の１台を使用して比
較的簡単に機種切り替えが出来るという作用を有する。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の永久磁石回転機の着磁方法であって、複数のイン
ピーダンス値または電圧減衰波形パターンが記憶された
メモリー装置を備え、着磁を行おうとする永久磁石回転
機の仕様に応じて前記メモリー装置からインピーダンス
値または電圧減衰波形パターンを呼び出して使用するも
のであり、更に簡単に機種切り替えが出来るという作用
を有する。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４記
載の永久磁石回転機の着磁方法であって、着磁を行おう
とする永久磁石回転機の出力軸を外部から電動機で回転
させ、インピーダンス値または電圧減衰波形パターンの
目標値との差を演算して、前記目標値との差が零になる
ように電動機を制御するものであり、人手を介さずに自
動で着磁位置決めが可能であるという作用を有する。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１乃至５記
載の着磁方法により着磁された密閉型電動圧縮機であ
り、特に内部が見にくい密閉型電動圧縮機で容易且つ確
実に最適着磁位置で回転子永久磁石を着磁できるという
作用を有する。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について図１を
用いて説明する。

【００２３】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態を示す図、図２は電圧減衰波形を示す図である。図
１において１００は基準永久磁石回転機であり、回転子
が固定子に対して最適着磁位置となるようにしっかりと
固定されている。２００は基準永久磁石回転機と同じ仕
様で製作された被着磁永久磁石回転機であり、回転軸に
ゆっくり回転する電動機３００の出力軸がカップリング
されて回転子の位置が変えられるようになっている。４
００は電圧減衰波形比較手段で、幅の小さなインパルス
電圧を周期的に発生させて基準永久磁石回転機と被着磁
永久磁石回転機の固定子巻線にそれぞれ印加して、両者
の電圧減衰波形を比較する機能をもっている。更に電圧
減衰波形比較手段４００は両者の電圧減衰波形の差に応
じて電動機制御手段５００を制御する制御信号を出力す
る機能も有しており、最適着磁位置に対応する時間Ｔｏ
に対する遅れ時間ΔＴ２、または進み時間ΔＴ１を計測
し、その大きさに応じて回転子位置が最適着磁位置にな
るように電動機制御手段５0０により電動機を制御す
る。

【００２４】以下に上記構成による着磁方法を説明す
る。永久磁石回転機２００の回転子３は永久磁石６を外
周面に配置した強磁性体からなるヨーク部５を備えてい
る。このためヨーク部５は永久磁石６を外周面に取付け
るための凹凸を有しており、その結果回転子３と固定子
１の相対的な位置により相巻線２のインピーダンスは周
期的に変化する。そして、インパルス電圧を印加したと
きの電圧減衰波形の周期はこのインピーダンスによって
決まる共振周波数となるので、電圧減衰波形の周期を観
測することで回転子３の位置を検知することが出来る。
そして本実施の形態ではインパルス電圧を印加したとき
の電圧減衰波形の周期が基準永久磁石回転機１００のそ
れと一致するように回転子３を外部から電動機３００に
より回転させている。このようにして回転子３が最適着
磁位置に移動したことを確認した後、スィッチＳ１を切
り替えて着磁電源２０から被着磁永久磁石回転機２００
の相巻線２ｖ、２ｗに着磁電流Ｉｂを通電する。なお、
本実施の形態では回転子３を永久磁石がヨーク部の外周
面に配置されたもので説明したが、永久磁石をヨーク部
の中に設けた埋設孔に収納した回転子など、周方向に磁
気突極性を有する永久磁石回転子であればどのようなも
のでも適用することが出来るのは言うまでもない。

【００２５】（実施の形態２）図３は本発明のもう一つ
の実施の形態を示す図である。図３において２００は着
磁しようとする永久磁石回転機で固定子相巻線はインピ
ーダンス検知手段４１０に接続されている。インピーダ
ンス検知手段４１０は予め複数の機種での最適着磁位置
に対応したインピーダンス値を記憶しており、その中か
ら目的の機種のインピーダンス値を選択して目標インピ
ーダンス値として設定してある。この状態で回転軸４を
ゆっくりと回転させていくと、回転子の磁気突極性によ
り固定子相巻線のインピーダンス値は回転子位置に応じ
て変化していく。そして、このインピーダンス値が予め
設定された目標インピーダンス値と一致したときに、回
転子の回転を停止させる。しかる後スイッチ手段Ｓ１に
より結線を切り替えてＶ、Ｗ相に着磁電源２０を接続し
て着磁をおこなう。

【００２６】なお、本発明の実施の形態では回転子位置
を検出するのにインピーダンス値を用いたが、インピー
ダンス値を電圧減衰波形に置き換えても同様である。

【００２７】（実施の形態３）図４は、本発明の着磁方
法を用いて電動密閉型圧縮機を着磁する場合を示す図で
ある。密閉型圧縮機の場合は図からもわかるように内部
が非常に見えにくいので目視による回転子位置合わせで
は生産性が極めて悪いうえに着磁不良も出やすい。本願
発明では実施の形態１で説明した着磁方法を電動密閉型
圧縮機２１０に適用することで、容易且つ確実に正確な
着磁位置決めを実現している。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、インピーダンスを検知することにより、内部が見え
ない場合でも確実且つ容易に回転子を最適着磁位置にす
ることが出来るという優れた効果を有する。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、インパルス
電圧を印加したときの電圧減衰波形を観測することで内
部が見えない場合でも回転子を容易に最適着磁位置にす
ることが出来、さらに、インパルス電圧を適当な値に設
定することでレヤショートの様な相巻線の欠陥も同時に
検出することが出来るという優れた効果を有する。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、着磁を行う
機種の１台を回転子を最適着磁位置に固定して基準にす
ることで、機種切り替えの際の手間を少なくすることが
出来るという効果を有する。

【００３１】請求項４記載の発明によれば、目標インピ
ーダンスまたは電圧減衰パターンを予め記憶装置に登録
しておくことで、機種切り替えがきわめて容易に行える
という優れた効果を有する。

【００３２】請求項５記載の発明によれば、回転子位置
検出結果に基づいて制御される電動機で着時使用とする
永久磁石回転機の出力軸を外部から回転させて最適着磁
位置に合わせることで、全自動により着磁を行うことが
可能になるという優れた効果を有する。

【００３３】請求項６記載の発明によれば、確実に正確
な着磁を行うことが出来るので、生産性がよく安価な電
動圧縮機を提供することが出来るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施の形態を示す図

【図２】電圧減衰波形を示す図

【図３】本発明のもう一つの実施の形態を示す図

【図４】本発明の着磁方法を用いて電動密閉型圧縮機を
着磁する場合を示す図

【図５】固定子及び回転子の構成と着磁に際して生じる
起磁力を示す図

【図６】回転子の構成図

【図７】固定子のスロットと相巻線との対応を示す図

【図８】相巻線と着磁電源の接続を示す図

【図９】従来の着磁方法での相巻線と位置決め電源の接
続を示す図

【図１０】従来の着磁方法での固定子及び回転子の構成
と位置決め時の起磁力を示す図

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 相巻線 ３ 回転子 ４ 回転軸 ５ ヨーク部 ６ 永久磁石 ７ 外周リング ８ 連結部 １０ 位置決め電源 ２０ 着磁電源 １００ 基準永久磁石回転機 １１０ 基準電動密閉型圧縮機 ２００ 被着磁永久磁石回転機 ２１０ 被着時電動密閉型圧縮機 ３００ 電動機 ４００ 電圧減衰波形比較手段 ４１０ インピーダンス検知手段 ５００ 電動機制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 袴田 さとし 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） 3H003 AA05 AB04 AC03 CE03 CF05 CF06 3H029 AA02 AA13 AB03 BB32 BB33 CC07 CC27 5H622 AA03 CA02 CA05 CA13 QB01 QB09 QB10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性体からなる略円筒形状の回転子鉄心
   と、前記回転子鉄心の軸方向に延設固定された複数の永
   久磁石と、前記回転子鉄心と中心軸が重なるように貫通
   して固定された出力軸とを備えた回転子と、前記出力軸
   を回転自在に支持する軸受と、複数のスロットを有し前
   記回転子鉄心と対向するように配置された強磁性体から
   なる固定子鉄心と、前記スロットに電気絶縁体を介して
   巻装された相巻線とを備えた固定子とからなる永久磁石
   回転機の着磁方法であって、 前記相巻線のインピーダンスを検知すると同時に前記回
   転子を外部からの動力で回転させ、前記相巻線のインピ
   ーダンスが予め設定された値になったときに前記回転子
   を停止させ、しかる後前記相巻線に着磁電流を通電する
   ことを特徴とした永久磁石回転機の着磁方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の永久磁石回転機の着磁方法
   であって、相巻線のインピーダンスを検知するためにイ
   ンパルス電圧を印加したときの電圧減衰波形を観測する
   ことを特徴とした永久磁石回転機の着磁方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の永久磁石回転機の
   着磁方法であって、相巻線のインピーダンスまたは電圧
   減衰波形が予め設定した値になったときに停止させる代
   わりに、着磁を行おうとする永久磁石回転機の相巻線イ
   ンピーダンスまたは電圧減衰波形が、回転子を着磁最適
   位置に固定した基準永久磁石回転機のインピーダンスま
   たは電圧減衰波形と等しくなったときに、着磁を行おう
   とする永久磁石回転機の回転子を停止させることを特徴
   とした永久磁石回転機の着磁方法。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の永久磁石回転機の
   着磁方法であって、複数のインピーダンス値または電圧
   減衰波形パターンが記憶されたメモリー装置を備え、着
   磁を行おうとする永久磁石回転機の仕様に応じて前記メ
   モリー装置からインピーダンス値または電圧減衰波形パ
   ターンを呼び出して使用することを特徴とした永久磁石
   回転機の着磁方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至４記載の永久磁石回転機の着
   磁方法であって、着磁を行おうとする永久磁石回転機の
   出力軸を外部から電動機で回転させ、インピーダンス値
   または電圧減衰波形パターンの目標値との差を演算し
   て、前記目標値との差が零になるように電動機を制御す
   ることを特徴とした永久磁石回転機の着磁方法。
6. 【請求項６】請求項１乃至５記載の着磁方法により着磁
   された密閉型電動圧縮機。