JP2002238190A - 永久磁石形電動機の回転子及び永久磁石形電動機の回転子の製造方法及び永久磁石形電動機及び圧縮機及び冷凍サイクル - Google Patents
永久磁石形電動機の回転子及び永久磁石形電動機の回転子の製造方法及び永久磁石形電動機及び圧縮機及び冷凍サイクルInfo
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Abstract
つ低騒音、低振動化を比較的安価に実現できる永久磁石
形電動機の回転子とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 回転子コアは1種類の回転子コア抜き板
を積層して構成され、回転子コア抜き板はその外周近傍
に永久磁石を埋め込む永久磁石埋込孔を周方向に沿って
複数個有し、永久磁石埋込孔はその中心が極中心からず
れて位置し、回転子コア抜き板を所定枚数積層した後、
残りは裏表逆にしてそれぞれの永久磁石埋込孔が重なる
ように積層することにより、軸方向に延び途中で周方向
にずれて形成された永久磁石埋込孔に一枚の永久磁石を
周方向に傾斜させて埋め込むものである。
Description
久磁石を備えた永久磁石形電動機の回転子構造とその製
造方法に関するものである。
の制御が容易でかつ損失を低減した高効率な永久磁石形
電動機が広く用いられている。図9は従来の一般的な永
久磁石形電動機の回転子の断面図である。図において、
1は回転軸、2は回転軸1に嵌合固定される回転子コア
3に埋め込まれる永久磁石、5は回転子コア3の端部に
おいて永久磁石2を固定する端板である。
磁石形電動機の平面断面図であり、3相4極の例であ
る。図において、8は回転軸1に永久磁石2が埋め込ま
れた回転子コア3が嵌合固定された回転子である。9は
内部に回転子8がエアギャップ11を介して挿入された
固定子で、ティース13間に形成されたスロット12に
コイル10が巻回されている。永久磁石2は、回転軸1
を有する円筒状の回転子コア3の内部に、N極S極が交
互になるように配置して、固着することが一般的であ
る。
て固定子9に巻かれているコイル10に通電すると、コ
イル10は供給された電流に応じた磁束を発生する。こ
の磁束はエアギャップ11を介して回転子8に作用し、
回転子8が有している永久磁石2はこの磁束による磁界
の極性に応じて反発あるいは吸引を繰り返して回転する
ものである。
開示されている永久磁石回転型回転電機の断面図であ
る。積層された回転子コア3の外周近傍には、軸方向に
延びる永久磁石埋込孔4が円周方向に沿って複数個設け
られており、永久磁石埋込孔4は軸方向に複数分割さ
れ、かつそれぞれ周方向に所定の角度だけシフトして設
けられている。永久磁石2は、永久磁石埋込孔4内に配
置され、永久磁石埋込孔4との隙間に充填された隙間充
填剤により積層された回転子コア3に固定されている。
開示されている永久磁石形回転電機の回転子構造を示す
図で、(a)は回転子鉄心の正面図、(b)および
(c)は、(a)の左側面図および右側面図である。回
転子コア3に永久磁石埋込孔4を軸心に対しスキュー角
θだけスキューさせて設け、その永久磁石埋込孔4の中
に永久磁石2を挿入する。永久磁石埋込孔4内に永久磁
石2を挿入して周囲の空間20に磁性材料である鉄粉等
を主成分とした樹脂剤の液状の磁性充填剤21例えばエ
ポキシ系充填剤を注入し、空隙を充填後硬化させてい
る。
機は以上のように構成されているので、図9、10に示
すような回転子コア内部に埋め込む永久磁石がスキュー
されていない永久磁石形電動機では、コギングトルクが
大きく運転状況により騒音、振動が比較的大きいという
問題点があった。
ア内部に埋め込む永久磁石をスキューさせたものでは、
生産工程が複雑となり高価なものとなったり、磁束量低
下による性能が低下するという問題点があった。
るためになされたもので、運転時の駆動特性の改善、高
効率を維持しつつ低騒音、低振動化を比較的安価に実現
できる永久磁石形電動機の回転子とその製造方法を提供
することを目的とする。
サイクルを得ることを目的とする。
形電動機の回転子は、回転子コアの内部に永久磁石を埋
め込んだ構造の永久磁石形電動機の回転子において、回
転子コアは1種類の回転子コア抜き板を積層して構成さ
れ、回転子コア抜き板はその外周近傍に永久磁石を埋め
込む永久磁石埋込孔を周方向に沿って複数個有し、永久
磁石埋込孔はその中心が極中心からずれて位置し、回転
子コア抜き板を所定枚数積層した後、残りは裏表逆にし
てそれぞれの永久磁石埋込孔が重なるように積層するこ
とにより、軸方向に延び途中で周方向にずれて形成され
た永久磁石埋込孔に一枚の永久磁石を周方向に傾斜させ
て埋め込むものである。
久磁石を回転子コアの両端部において端板により固定し
たものである。
形成された永久磁石埋込孔に一枚の永久磁石を周方向に
傾斜させて埋め込むと共に、永久磁石埋込孔の外周側に
スリットを形成したものである。
石形電動機の回転子を幾つか組み合わせて、スキュー付
回転子を構成するものである。
磁石形電動機の回転子において、永久磁石を分割面が周
方向に傾斜するように分割して配置し、分割された永久
磁石の極性が異なるようにしたものである。
え、永久磁石埋込孔に分割面が周方向に傾斜するように
分割された永久磁石を埋め込むものである。
され、永久磁石を分割面が周方向に傾斜するように分割
したものである。
磁石を埋め込み、軸方向に前記永久磁石をスキューさせ
た構造の永久磁石形電動機において、永久磁石を複数に
分割し、永久磁石埋込孔に挿入固定するものである。
填剤で固着したものである。
形電動機の回転子において、スキュー着磁した永久磁石
を配置するものである。
た永久磁石を配置するものである。
たリング磁石を配置するものである。
子と、永久磁石を備えた回転子とを有する永久磁石形電
動機において、固定子によりスキューを構成するもので
ある。
キューを付けたものである。
の製造方法は、回転子に永久磁石を備えた永久磁石形電
動機の回転子において、永久磁石の未着磁の原材を配置
固定した回転子をスキューした着磁ヨークによりスキュ
ー着磁するものである。
4のいずれかに記載の永久磁石形電動機の回転子、また
は請求項15記載の永久磁石形電動機の回転子の製造方
法により製作した永久磁石形電動機の回転子を用いたも
のである。
6記載の圧縮機を用いたものである。
実施の形態1を図面を参照して説明する。図1は実施の
形態1を示す図で、永久磁石形電動機の回転子の平面断
面図及び側面断面図である。図において、1は回転軸、
2は回転子コア3内の外周近傍に周方向に沿って設けら
れた複数個の永久磁石埋込孔4に埋め込む永久磁石、5
は永久磁石2を回転子コア3の端部において固定するた
めの端板、8はこれらで構成された回転子ある。
からずれて位置し、図に示すように、極中心から一方の
端部までの距離Laと極中心から他方の端部までの距離
Lbとが異なるように形成されている。
い、回転子コアを周方向にシフトすることなく、一枚の
永久磁石を周方向に傾斜させて埋め込むことに特徴があ
る。
抜き板を、例えばコア幅の半分まで周方向にシフトせず
に積層し、残りの半分は裏表逆にしてそれぞれの永久磁
石埋込孔4が重なるように積層することにより、図1
(b)に示すような軸方向に延び途中で周方向にずれて
形成された略クランク形状の永久磁石埋込孔4が形成さ
れる。そして平行四辺形の永久磁石2を略クランク形状
の永久磁石埋込孔4に挿入することにより永久磁石2を
スキューさせることができる。平行四辺形の永久磁石2
を略クランク形状の永久磁石埋込孔4に挿入した後、端
板5により永久磁石2を固定する。
裏表を逆にして積層するものを示したが、スキュー角度
により任意のコア幅で裏表を逆にしてよい。
透磁率の無方向性珪素鋼板を使用し、無方向性珪素鋼板
の板厚は0.3mm〜0.5mmを用いるのが一般的で
ある。尚、方向性または2方向性の珪素鋼板でも良い。
が、フェライト磁石でも、それ以外の磁石でも良い。永
久磁石2は、外部で着磁し、その後回転子コア3に挿入
しても良いし、回転子コア3に未着磁の永久磁石を挿入
後、回転子ごと着磁を行っても良い。
を例に挙げて説明したが、4極に限定されるものではな
い。
構成で、コア幅を小さくしたものをいくつか組み合わせ
ることにより、所定のコア幅の回転子8を構成しても良
い。従って、スキューは斜め形状やV字形状としても良
い。
持しつつ、騒音、振動の低減が可能となる。さらに、組
立性が良く金型等も増やすことなく実現でき、安価なス
キュー付永久磁石形電動機を提供できる。
態2を図面を参照して説明する。図2は実施の形態2を
示す図で、永久磁石形電動機の回転子の平面断面図及び
側面断面図である。図において、6は永久磁石埋込孔4
の外側に設けられたスリットである。本実施の形態2は
実施の形態1に加えて、スリット6を付けたものであ
る。スリット6は専用金型を用いて、金型を所定のピッ
チでずらしながら打ち抜いている。
構成で、コア幅を小さくしたものをいくつか組み合わせ
ることにより、所定のコア幅の回転子8を構成しても良
い。従って、スキューは図2のような斜め形状の他にV
字形状としても良い。
が滑らかになり誘起電圧の高調波成分を低減でき、実施
の形態1よりさらにトルクリップルの小さい低騒音な永
久磁石形電動機を実現できる。
態3を図面を参照して説明する。図3は実施の形態3を
示す図で、永久磁石形電動機の回転子の平面断面図及び
側面断面図である。本実施の形態3は、永久磁石埋込孔
4に軸方向に台形に分割した永久磁石2を磁極が異なる
ように組み合わせ挿入することにより、永久磁石2でス
キューを付けるものである。隣の永久磁石埋込孔4には
ブリッジ部を挟んで磁極が同極となるように永久磁石2
を配置する。本実施の形態3は、2極の電動機の例であ
るが、もちろん2極に限定されるものではない。
持しつつ、騒音、振動の低減が可能となる。さらに、組
立性が良く金型等も増やすことなく実現でき、低コスト
なスキュー付永久磁石形電動機を提供できる。
態4を図面を参照して説明する。図4は実施の形態4を
示す図で、永久磁石形電動機の回転子の平面断面図及び
側面断面図である。本実施の形態4は、円弧形状の永久
磁石2を軸方向に2分割して、回転子8外周部近傍に異
なる磁極と組み合わせて永久磁石埋込孔4に配置し、隣
の永久磁石埋込孔4にはブリッジ部を挟んで磁極が同極
となるように永久磁石2を配置し、スキューを構成して
いる。
コア3に挿入しても良いし、スキューを付けた固定子
(ヨーク)により回転子8に埋め込まれている永久磁石
2を着磁しても良い。また、図1では4極の回転子8の
場合であるが、4極に限定されるものではない。
配置した表面磁石構造回転子に関して、同様の方法によ
りスキューを構成しても良い。
3と同様の効果を得ることができ、さらに高効率で低騒
音な永久磁石形電動機を実現できる。
態5を図面を参照して説明する。図5は実施の形態5を
示す図で、永久磁石形電動機の回転子の平面断面図及び
側面断面図である。図において、14は永久磁石2を固
着するための充填剤である。本実施の形態5は、永久磁
石2を回転軸方向、径方向または周方向に複数に分割
し、永久磁石埋込孔4に挿入してスキューを構成する。
永久磁石2は接着剤等の磁性を有する充填剤14により
固着されている。また、永久磁石2は回転子コア3の端
部において端板5により固定される構成となっている。
磁石を流し込み硬化させる永久磁石であっても良いし、
珪素鋼板等の磁性体を含んだ接着材でも良い。
磁石材を永久磁石埋込孔4に挿入し、スキューを付けた
着磁用固定子により回転子8に埋め込まれている永久磁
石2をスキュー着磁しても良い。
柱、球状等であっても良い。
1と同様の効果を得ることができ、さらに永久磁石2表
面に生じる渦電流を低減でき、高効率化が可能となり、
また、磁石高調波加熱による減磁を抑制できる。
態6を図面を参照して説明する。図6は実施の形態6を
示す図で、永久磁石形電動機の回転子の平面断面図及び
側面断面図である。本実施の形態6は、回転子外周に配
置したリング磁石をスキュー着磁することによりスキュ
ー付の回転子8を実現したものである。
子コア3または、永久磁石埋込孔4に配置しても良い。
1と同様の効果を得ることができ、さらに、構造が簡単
で組立性が良い永久磁石形電動機を実現できる。また、
解体がしやすく、リサイクル性が良い。
態7を図面を参照して説明する。図7は実施の形態7を
示す図で、永久磁石形電動機の平面断面図及び側面断面
図である。図において、9は固定子で、ティース13間
に形成されたスロット12にコイル10が巻回されてい
る。本実施の形態7は、固定子9でスキューを構成した
ものである。固定子9には、鉄損が比較的小さい0.3
mm〜0.5mmの高透磁率の無方向性珪素鋼板を使用
している。スロット12を打ち抜くのは、専用金型を用
いて、金型を所定のピッチでずらしながら打ち抜いてい
る。
性の珪素鋼板でも良い。
のスキューを付けて、電動機を構成しても良い。
持しつつ、騒音、振動の低減が可能となる。さらに、構
造が簡単で組立性が良いスキュー付永久磁石形電動機を
実現できる。
6の何れかの回転子8または実施の形態7の固定子9を
使用した永久磁石形電動機を搭載した圧縮機を示す概念
図である。15は実施の形態1〜7の何れかを用いた永
久磁石形電動機、18は永久磁石形電動機15により駆
動される圧縮機である。
イクル(圧縮機18→四方弁→凝縮器又は蒸発器→絞り
装置→凝縮器又は蒸発器→四方弁→圧縮機18の順に冷
媒配管で順次接続された冷凍サイクル装置)中に組み込
まれ、冷媒としてはR134a、R410a、R407
c等に代表されるHFC系冷媒が、冷凍機油としてはア
ルキルベンゼン系油に代表される非相溶性の油又はエス
テル油に代表される相溶性の油が使用される。圧縮機1
8は制御回路によりインバータ駆動される。
用の永久磁石形電動機15が動力性能、制御性を向上さ
せ、低騒音化、低振動化を実現している。インバータ駆
動による圧縮機では各周波数毎に入力と効率の最適値が
変動するが、本実施の形態の圧縮機では、インバータ駆
動による広い圧縮機周波数範囲にわたって低騒音・低振
動化が図られるため、防音材、防振材の低減等によるコ
スト削減ができ、圧縮機の利用価値を高められる。さら
に、冷媒管等の振動を低減でき、冷凍サイクルの信頼性
を向上させることができる。
転子コアは1種類の回転子コア抜き板を積層して構成さ
れ、軸方向に延び途中で周方向にずれて形成された永久
磁石埋込孔に一枚の永久磁石を周方向に傾斜させて埋め
込み回転子をスキューすることにより、高効率を維持し
つつ、騒音、振動の低減が可能となる。さらに、組立性
が良く、低コストなスキュー付永久磁石形電動機が実現
できる。
久磁石を回転子コアの両端部において端板により固定し
たことにより、確実に永久磁石を固定できる。
形成された永久磁石埋込孔に一枚の永久磁石を周方向に
傾斜させて埋め込むと共に、永久磁石埋込孔の外周側に
スリットを形成したことにより、磁束の流れが滑らかに
なり誘起電圧の高調波成分を低減でき、さらにトルクリ
ップルの小さい低騒音、低振動な永久磁石形電動機を実
現できる。
石形電動機の回転子を幾つか組み合わせて、スキュー付
回転子を構成することにより、スキューは斜め形状やV
字形状を任意に実現できる。
磁石形電動機の回転子において、永久磁石を分割面が周
方向に傾斜するように分割して配置し、分割された永久
磁石の極性が異なるようにしたことにより、高効率を維
持しつつ、騒音、振動の低減が可能となる。さらに、組
立性が良く金型等も増やすことなく実現でき、低コスト
なスキュー付永久磁石形電動機を実現できる。
磁石を埋め込み、軸方向に前記永久磁石をスキューさせ
た構造の永久磁石形電動機において、永久磁石を複数に
分割し、永久磁石埋込孔に挿入固定することにより、低
騒音、低振動な永久磁石形電動機を実現できる。さらに
永久磁石に生じる渦電流を低減でき、高効率化が可能と
なり、また、磁石高調波加熱による減磁が抑制できる。
また、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
填剤で固着したことにより、永久磁石を磁気抵抗を大き
くすることなく強固に固着することができる。
形電動機の回転子において、スキュー着磁した永久磁石
を配置することにより、ラジアル配向スキュー着磁等複
雑なスキュー着磁が可能となる。
子と、永久磁石を備えた回転子とを有する永久磁石形電
動機において、固定子によりスキューを構成することに
より、騒音、振動の低減が可能となる。さらに、構造が
簡単で組立性が良いスキュー付永久磁石形電動機を実現
できる。
の製造方法は、永久磁石の未着磁の原材を配置固定した
回転子をスキューした着磁ヨークによりスキュー着磁す
ることにより、永久磁石を挿入する手間が省け、組立性
がよい。また、簡単にスキュー着磁でき、永久磁石挿入
ミスがなくなる。
4のいずれかに記載の永久磁石形電動機の回転子、また
は請求項15記載の永久磁石形電動機の回転子の製造方
法により製作した永久磁石形電動機の回転子を用いたこ
とにより、高効率、低騒音、低振動な圧縮機を実現でき
る。また、組立性が良くコスト削減ができる。
6記載の圧縮機を用いたことにより、高効率、低騒音な
冷凍サイクルを実現できる。
の回転子の平面断面図及び側面断面図である。
の回転子の平面断面図及び側面断面図である。
の回転子の平面断面図及び側面断面図である。
の回転子の平面断面図及び側面断面図である。
の回転子の平面断面図及び側面断面図である。
の回転子の平面断面図及び側面断面図である。
の平面断面図及び固定子の縦断面図である。
サイクルおよび制御回路の概念図である。
図及び側面断面図である。
る。
である。
子を示す図である。
磁石埋込孔、5 端板、6 スリット、8 回転子、9
固定子、10 コイル、11 エアギャップ、12
スロット、13 ティース、14 充填剤、15 永久
磁石形電動機、17 インバータ主回路、18 圧縮
機。
Claims (17)
- 【請求項1】 回転子コアの内部に永久磁石を埋め込ん
だ構造の永久磁石形電動機の回転子において、前記回転
子コアは1種類の回転子コア抜き板を積層して構成さ
れ、前記回転子コア抜き板はその外周近傍に前記永久磁
石を埋め込む永久磁石埋込孔を周方向に沿って複数個有
し、前記永久磁石埋込孔はその中心が極中心からずれて
位置し、前記回転子コア抜き板を所定枚数積層した後、
残りは裏表逆にしてそれぞれの永久磁石埋込孔が重なる
ように積層することにより、軸方向に延び途中で周方向
にずれて形成された永久磁石埋込孔に一枚の永久磁石を
周方向に傾斜させて埋め込むことを特徴とする永久磁石
形電動機の回転子。 - 【請求項2】 前記永久磁石を前記回転子コアの両端部
において端板により固定したことを特徴とする請求項1
記載の永久磁石形電動機の回転子。 - 【請求項3】 前記永久磁石埋込孔の外周側にスリット
を形成したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形
電動機の回転子。 - 【請求項4】 請求項1又は請求項3記載の永久磁石形
電動機の回転子を幾つか組み合わせて、スキュー付回転
子を構成することを特徴とする永久磁石形電動機の回転
子。 - 【請求項5】 回転子コアに永久磁石を備えた永久磁石
形電動機の回転子において、前記永久磁石を分割面が周
方向に傾斜するように分割して配置し、分割された永久
磁石の極性が異なるようにしたことを特徴とする永久磁
石形電動機の回転子。 - 【請求項6】 前記回転子コアは永久磁石埋込孔を備
え、該永久磁石埋込孔に分割された前記永久磁石を埋め
込むことを特徴とする請求項5記載の永久磁石形電動機
の回転子。 - 【請求項7】 前記永久磁石は前記回転子コアの表面に
配置され、該永久磁石を分割したことを特徴とする請求
項5記載の永久磁石形電動機の回転子。 - 【請求項8】 回転子コアの永久磁石埋込孔に永久磁石
を埋め込み、軸方向に前記永久磁石をスキューさせた構
造の永久磁石形電動機において、前記永久磁石を複数に
分割し、前記永久磁石埋込孔に挿入固定することを特徴
とする永久磁石形電動機の回転子。 - 【請求項9】 前記分割された永久磁石を磁性充填剤で
固着したことを特徴とする請求項8記載の永久磁石形電
動機の回転子。 - 【請求項10】 回転子に永久磁石を備えた永久磁石形
電動機の回転子において、スキュー着磁した永久磁石を
配置することを特徴とする永久磁石形電動機の回転子。 - 【請求項11】 前記回転子コアの表面にスキュー着磁
した永久磁石を配置することを特徴とする請求項10記
載の永久磁石形電動機の回転子。 - 【請求項12】 前記永久磁石をリング磁石で構成した
ことを特徴とする請求項11記載の永久磁石形電動機の
回転子。 - 【請求項13】 固定子と、永久磁石を備えた回転子と
を有する永久磁石形電動機において、前記固定子により
スキューを構成することを特徴とする永久磁石形電動
機。 - 【請求項14】 前記固定子と回転子の両方に逆向きの
スキューを付けたことを特徴とする請求項13記載の永
久磁石形電動機。 - 【請求項15】 回転子に永久磁石を備えた永久磁石形
電動機の回転子において、永久磁石の未着磁の原材を配
置固定した回転子をスキューした着磁ヨークによりスキ
ュー着磁することを特徴とする永久磁石形電動機の回転
子の製造方法。 - 【請求項16】 請求項1乃至14のいずれかに記載の
永久磁石形電動機の回転子、または請求項15記載の永
久磁石形電動機の回転子の製造方法により製作した永久
磁石形電動機の回転子を用いたことを特徴とする圧縮
機。 - 【請求項17】 請求項16記載の圧縮機を用いたこと
を特徴とする冷凍サイクル。
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JP2001029227A JP4097902B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 永久磁石形電動機の回転子及び圧縮機及び冷凍サイクル |
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JP2008030329A Division JP2008136352A (ja) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | 永久磁石形電動機の回転子及び永久磁石形電動機の回転子の製造方法及び永久磁石形電動機及び圧縮機及び冷凍サイクル |
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