JP2002199670A

JP2002199670A - 直流モータの着磁方法及びコンプレッサ用直流モータの着磁方法

Info

Publication number: JP2002199670A
Application number: JP2001340284A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Takeda; 勝幸武田; Kazuhiko Arai; 和彦新井; Kazuma Sakai; 数馬阪井; Yoshihiko Nagase; 好彦長瀬
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】希土類磁石の着磁条件を適正に選定すること
によりステータ巻線のコイルの変形を小さくできるコン
プレッサ用直流モータの着磁方法を提供する。【解決手段】Ａ相とＢ相の通電時の合成磁束によるロ
ータ磁石の着磁を行う場合、着磁条件としては、着磁
時間、着磁機のコンデンサ容量、印加電圧、磁石
の材質、モータの仕様を考慮し、モータ巻線の巻数が
多くインピーダンスが高い直流モータであって、磁石の
材質が希土類磁石を有するロータの着磁では、着磁時間
は１０ｍｓ以内で、着磁機のコンデンサ容量を４００〜
５００μＦ以下の条件にすればステータ巻線の変形を最
小にできる最適な着磁を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフェライト磁石やネ
オジウム磁石等の希土類磁石を有する密閉型圧縮機（コ
ンプレッサ）等に用いる直流モータの着磁方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉型圧縮機（コンプレッサ）等に使用
される直流モータは、可能な限り小型のサイズで所要の
出力が得られることが求められている。そのために、回
転子（ロータ）の磁石として、通常はフェライト磁石が
用いられているが、最近はネオジウム、フェライト、
鉄、ボロンからなる希土類磁石であるネオジウム磁石も
用いられている。ネオジウム磁石は通常のフェライト磁
石に比して単位重量当たりの価格は高価であるが、その
ＢＨ積は格段に大きい利点がある。

【０００３】しかし、フェライト磁石やネオジウム磁石
は積層コア内に内挿された後、固定子（ステータ）巻線
に電流を流して着磁するが、そのとき巻線に１５０〜５
００Ａの電流が一瞬に通電されるために、巻線相互間に
働く作用力によりステータ巻線が大きく歪んだり変形し
たりして圧縮機部（ポンプ）にコイルが接触することが
あるので、それを防ぐためにステータ巻線の変形量を予
め想定して直流モータの位置とポンプの位置を定めなけ
ればならない。そのためコンプレッサのケースも大きく
なりがちだった。

【０００４】通常、空気調和機に用いられるコンプレッ
サ用直流モータでは、インピーダンスが２Ω（６０Ｈｚ
時）と低く、着磁機のコンデンサ容量は２５００μＦ程
度のものを使用し、着磁電圧も比較的低い電圧で着磁時
間を長めにしてコンデンサの充放電を行なって着磁して
おり、この着磁方法はステータ巻線の変形量を少なくで
きるので、それなりの効果があった。

【０００５】しかし、モータ巻線の巻数が多い冷蔵庫等
に用いられるコンプレッサ用直流モータでは、インピー
ダンスが約１０Ω（６０Ｈｚ時）と高いため、着磁時に
高電圧を印加しなければ必要な電流が得られない。その
ため高電圧にして着磁時間を長くすると、コイルへのス
トレスが大きくなりステータ巻線の変形量が大きくなっ
てポンプにコイルが接触することがあった。そして、ス
テータ巻線の変形量もケースバイケースにより異なるた
めに変形量の予めの想定も一定せず、コンプレッサの組
立作業も煩雑であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
問題点に鑑みなされたもので、希土類磁石の着磁時の着
磁条件を適正に選定することによりステータ巻線のコイ
ルの変形を小さくしてコンプレッサの組立作業を容易に
し、また、コイルの着磁時に生じる変形に相当する変形
を予め与えておき、その変形したコイルを組み込むこと
によりコンプレッサの組立作業を容易にする直流モータ
の着磁方法を提供する。

【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、積層コアにステータ巻線を巻回したステータと、被
着磁部材を内挿したロータとを備え、前記ステータに前
記ロータを組み込んで直流モータを形成するとともに、
前記ステータ巻線に通電して前記ロータの被着磁部材を
着磁する直流モータの着磁方法であって、前記被着磁部
材を希土類磁石とし、この着磁部材を着磁するための着
磁機のコンデンサ容量を４００〜５００μＦ以下で前記
ステータ巻線に接続して通電させ且つ通電時間を１０ｍ
ｓ以内としたものである。

【０００８】また、前記ステータ巻線を３相とし且つそ
の内の２相のステータ巻線に通電するものである。

【０００９】また、前記ステータに前記ロータを組み込
む前に、前記ロータの希土類磁石を着磁するために必要
な電荷を充電したコンデンサを前記ステータ巻線に接続
して通電させ、前記ロータを組み込んだ後、再度通電さ
せるものである。

【００１０】更に、直流モータと、この直流モータによ
って駆動される圧縮機部とを容器内に配置し、前記圧縮
機部に取付けられるカップを備えたコンプレッサにおい
て、前記着磁方法を用いて直流モータの被着磁部材を着
磁したものである。

【００１１】また、前記カップを、前記直流モータのス
テータ巻線側の前記圧縮機部に位置させてコンプレッサ
用直流モータを構成したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。通常の着磁されるコンプレッサ用直流モータは図
１に示す例のものがある。図１（Ａ）には、ケースに収
納された、ロータの表示を省略した直流モータを、コン
プレッサに固定されたカップを介して結合したコンプレ
ッサ用直流モータの断面図が示している。図１（Ｂ）は
同図（Ａ）のコンプレッサ用直流モータの底面断面図で
あり、カップの位置からの断面を示す。

【００１３】図１において、１は直流モータのステータ
コア、２はステータ巻線、３はステータ巻線のコイルエ
ンド、４はロータ軸、５はコンプレッサに固定されたカ
ップ、６はコンプレッサ（図示しない）が固定される隔
壁、７はコンプレッサ用直流モータが収納されるケース
である。ステータ巻線のコイルエンド３とカップ５との
間にはクリアランス（間隙）が存在する。また同図
（Ｂ）に示すように、ステータ巻線２はＡ相、Ｂ相、Ｃ
相の３相巻線からなっている。

【００１４】図２（Ａ）はステータの断面図であり、ス
テータコア１と巻線が巻回設置されるスロット１ａから
構成されている。この例のステータのスロット数は全部
で２４あり、それにＡ相、Ｂ相、Ｃ相のコイルが巻回さ
れている。図２（Ｂ）はステータ巻線２の巻回結線図で
ある。各相のコイルはＬコイルとＭコイルとで構成さ
れ、実線はＬコイルを示し、破線はＭコイルを示す。Ｌ
コイルは更にＬ１コイルとＬ２コイルを直列に接続した
ものであり、ＭコイルはＭ１コイルとＭ２コイルを直列
に接続したものである。またＬコイルとＭコイルは並列
に接続されている。

【００１５】例えば、Ａ相では、スロット２２とスロッ
ト１５にｎ回巻回されたＬ１コイルと、スロット２１と
スロット１６にｎ回巻回されたＬ２コイルを直列に接続
してＬコイルとし、スロット１０とスロット３にｎ回巻
回されたＭ１コイルとスロット９とスロット４にｎ回巻
回されたＭ２コイルを直列接続してＭコイルを形成して
いる。

【００１６】コイルの巻数ｎは負荷によって異なるが、
例えば冷蔵庫等に用いられる小型のコンプレッサ用のモ
ータでは、１２０〜１５０回が適当である。Ｌコイルと
Ｍコイルを直列に接続する場合は巻数はその半分で良
く、６０〜７５回が適当である。

【００１７】まず図１において、ステータ巻線２の任意
の２相巻線、例えばＡ相とＢ相を着磁コイルに選択した
とすれば、２相巻線の通電時の合成磁束によるロータ磁
石の着磁位置は図示の位置になり、着磁時におけるカッ
プ５の金属の影響を強く受けてステータ巻線のコイルエ
ンドは大きく変形する。

【００１８】特に、モータ巻線の巻数が多い冷蔵庫等に
用いられるコンプレッサ用直流モータでは、インピーダ
ンスが高いため、着磁時に高電圧を印加しなければ必要
な電流が得られない。このため高い電圧で着磁時間を長
くすると、コイルへのストレスが大きくなりステータ巻
線の変形量が大きくなって圧縮機にコイルが接触する等
の不都合があった。そこで、その不都合な点を解決する
ために実験を重ねた結果、次の最適な条件を見出した。

【００１９】即ち、着磁の時に考慮すべき条件として
は、着磁時間、着磁機のコンデンサ容量、印加電
圧、磁石の材質、モータの仕様がある。モータ巻線
の巻数が多くインピーダンスが高い直流モータであっ
て、磁石の材質が希土類磁石であるロータの着磁では、
着磁時間は１０ｍｓ以内で、着磁機のコンデンサ容量は
４００〜５００μＦ以下の条件にすればステータ巻線の
変形を最小にできる最適な着磁が達成できることが判明
した。

【００２０】図３はロータの図面である。図３（Ａ）に
示すように、ロ−タ８には４個のスロット１０が設けら
れ、４枚の希土類の磁石が内挿されている。磁石材は市
販のＮＥＯＭＡＸ−２８ＵＨ（住友特殊金属（株）製）
を使用している。この磁石材の組成成分の概略値を表１
に、磁気特性（母材）を表２に夫々示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】この希土類磁石の長さは２０〜３２．５ｍｍ程度が適当
であり、フェライトに比べて非常に短くすることが可能
である。図４はロータ８の組立図を示しており、ロータ
の上下（図では左右に表示）には夫々バランサーを兼用
している端面部材１３，１４が設けられている。この端
面部材１３，１４で端面に平板ペレートを介在させて挟
むようにして、ロータコアをかしめ部材１１により一体
的にかしめて組み立てている。

【００２３】図５は着磁機１６と着磁時の配線図を示
し、着磁機１６の接続線は直流モータのステータ巻線２
のモータリード１７に接続する。着磁機１６は２００Ｖ
の交流電源で駆動され、コンデンサを内蔵している。コ
ンデンサの容量は１００〜３０００μＦの範囲で設定可
能で、コンデンサの充電電圧も２００〜３０００Ｖの範
囲で設定可能である。これにより、モータのインピーダ
ンスに合わせて着磁時間、着磁ピーク時間を調整してロ
ータ８の磁石を適正に着磁することができる。

【００２４】インピーダンスが比較的高い小型の冷蔵庫
用コンプレッサモータでは、インピーダンスは約１ＯΩ
（６０Ｈｚ時）である。その時、４００Ｊの電荷により
着磁させる場合、その時間の関係を表３に示す。着磁時
間を１０ｍｓ以内にするためには着磁コンデンサの容量
を５００μＦ以下にすればよい。例えば５００μＦ以下
の場合の着磁時間と電流の関係を図７に示す。

【００２５】

【表３】着磁機のコンデンサ容量を４００〜５００μＦ以下にす
ることにより、着磁時の電荷をＱ、コンデンサ容量を
Ｃ、電圧をＶとしたとき、着磁に必要な電荷Ｑはほぼ一
定であるので、Ｑ＝１／２・ＣＶ² の関係よりコンデ
ンサ容量Ｃを小さくすることにより、電圧Ｖを高く保つ
ことができるので、インピーダンスが高く、着磁時に高
電圧の印加を必要とするようなモータ巻線の巻数が多い
冷蔵庫のコンプレッサ等に用いられる直流モータの着磁
が適正になされる。

【００２６】こうして、冷蔵庫等に用いられる、モータ
巻線の巻数が多くてインピーダンスが高いコンプレッサ
用直流モータにおいて、ロータの希土類磁石の着磁条件
を適正に選定することによりステータ巻線の変形を小さ
くできて、コンプレッサの組立作業を容易にする。

【００２７】また、直流モータをコンプレッサに組込ん
だ後での、着磁時のステータ巻線の変形の影響を小さく
するために、他の着磁方法として、ステータ巻線を直流
モータに組込む前にダミーの着磁専用のロータを準備
し、そのロータとステータ巻線とを組み立てておき、ス
テータ巻線に予め着磁電圧を一度印加してステータ巻線
の変形を生じさせ、コンプレッサに組込んだ後の状態を
想定して変形の修正を行う。次に、このステータ巻線を
未着磁のロータと共に搭載した直流モータをコンプレッ
サに組込んだ後に再度着磁電圧を印加し着磁する。

【００２８】このことにより、１回目の着磁電圧の印加
によりステータ巻線は大きく変形し、２回目の着磁電圧
の印加によるステータ巻線の変形は小さくなるので、ス
テータ巻線の変形を事前に修正できて、未着磁のロータ
と共に搭載した直流モータをコンプレッサに組込んだ後
の着磁では修正の必要がなくコンプレッサの組立作業を
容易にすることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の直流モータの着
磁方法は、冷蔵庫等に用いられる、モータ巻線の巻数が
多くてインピーダンスが高いコンプレッサ等に用いられ
る直流モータにおいて、ロータの希土類磁石の着磁条件
を適正に選定しているのでステータ巻線の変形を小さく
できる。

【００３０】また、請求項３に記載の発明のように、ロ
ータの希土類磁石の着磁時にステータ巻線に生じる大き
な変形を直流モータに組み込む前に予め与えておき、そ
の変形を修正したステータ巻線を未着磁のロータと共に
直流モータに組み込み、その後に実質の着磁を行うこと
により、実質の着磁時のステータ巻線の変形を小さくす
ることができる。

【００３１】また、請求項４に記載の発明のように、請
求項１乃至３の何れかに記載の着磁方法を用いることに
より、よりステータ巻線の変形を小さくできるので、コ
ンプレッサの組立作業を容易にすることができる。

【００３２】特に、請求項５に記載の発明のように、直
流モータのステータ巻線側の圧縮機部にカップを位置さ
せているものでは、そのカップとステータ巻線とのクリ
アランスが小さく、ステータ巻線が通電により変形する
とカップに触れやすいものの、この着磁方法を用いるこ
とによりステータ巻線の変形を小さくでき、ステータ巻
線をカップに触れにくくすることができるので、コンプ
レッサの組立作業を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の着磁方法を適用する直流モータの配置
図である。

【図２】直流モータのステータの断面図と巻回結線図で
ある。

【図３】直流モータのロータの断面図である。

【図４】本発明の直流モータのロータの組立図である。

【図５】着磁機と着磁時の配線図である。

【図６】着磁時間と電流の関係図である。

【符号の説明】

１ステータコア２ステータ巻線３コイルエンド４ロータ軸５カップ６固定隔壁７収納ケース８ロータ９ロータの磁極１０磁石挿入スロット１１かしめ部材挿入スロット１２平板磁石１３，１４端面部材１５ロータの平板プレート１６着磁機１７モータリード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阪井数馬大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者長瀬好彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H622 CA02 CA07 CA11 DD02 PP03 PP12 QB01 QB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層コアにステータ巻線を巻回したステ
ータと、被着磁部材を内挿したロータとを備え、前記ス
テータに前記ロータを組み込んで直流モータを形成する
とともに、前記ステータ巻線に通電して前記ロータの被
着磁部材を着磁する直流モータの着磁方法であって、前
記被着磁部材を希土類磁石とし、この着磁部材を着磁す
るための着磁機のコンデンサ容量を４００〜５００μＦ
以下で前記ステータ巻線に接続して通電させ且つ通電時
間を１０ｍｓ以内とすることを特徴とする直流モータの
着磁方法。
【請求項２】前記ステータ巻線は３相であり且つその
内の２相のステータ巻線に通電することを特徴とする請
求項１に記載の直流モータの着磁方法。
【請求項３】前記ステータに前記ロータを組み込む前
に、前記ロータの希土類磁石を着磁するために必要な電
荷を充電したコンデンサを前記ステータ巻線に接続して
通電させ、前記ロータを組み込んだ後、再度通電させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の直流モータの
着磁方法。
【請求項４】直流モータと、この直流モータによって
駆動される圧縮機部とを容器内に配置し、前記圧縮機部
に取付けられるカップを備えたコンプレッサにおいて、
請求項１乃至３の何れかに記載の着磁方法を用いて前記
直流モータの被着磁部材を着磁したことを特徴とするコ
ンプレッサ用直流モータの着磁方法。
【請求項５】前記カップを前記直流モータのステータ
巻線側の前記圧縮機部に位置させたことを特徴とするコ
ンプレッサ用直流モータの着磁方法。