JP2002272023A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents

永久磁石式回転電機

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春雄 小原木
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Miyoshi Takahashi
身佳 高橋
Masaharu Senoo
正治 妹尾
Keiji Noma
啓二 野間
Hiroshi Hirayama
平山　　宏
Koji Seshimo
孝司 瀬下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、集中巻を採用しても騒音問題
を解決できる永久磁石式回転電機を提供することであ
る。 【解決手段】本発明の永久磁石式回転電機は、固定子鉄
心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲む
ように集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子
鉄心に形成された複数の永久磁石挿入孔中に永久磁石が
納められた回転子とを有する永久磁石式回転電機におい
て、スロットの外周面とティースの内周面の一部に略平
行部分を設けた永久磁石式回転電機とすることにより、
低騒音化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、界磁用の永久磁石
を回転子に備えている永久磁石式回転電機に関し、特
に、空気調和機の圧縮機などに搭載される永久磁石式回
転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の永久磁石式回転電機にお
いては、様々な形状の永久磁石が採用されている。例え
ば、特開平６−３３９２４１号公報に記載の永久磁石式
回転電機においては、固定子鉄心に形成された複数のテ
ィースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された
固定子と、回転子鉄心に形成された複数の永久磁石挿入
孔中に永久磁石が納められた回転子とを有し、リラクタ
ンストルクを利用して回転電機の出力を向上させようと
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、回転
電機の出力向上に着目しており、回転電機として実用化
するには騒音問題を切り離しては考えられない。すなわ
ち、集中巻は従来の分布巻に比して脈動トルクが増加
し、しばしば騒音が問題になることがある。
【０００４】本発明の目的は、集中巻を採用しても騒音
問題を解決できる永久磁石式回転電機を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、固定子鉄心に形成された複数のスロット
内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施
された固定子と、回転子鉄心に形成された複数の永久磁
石挿入孔中に永久磁石が納められた回転子とを有する永
久磁石式回転電機において、スロットの外周面とティー
スの内周面の一部に平行部分を設けた永久磁石式回転電
機を提案する。
【０００６】本発明では、また、固定子鉄心に形成され
た複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻
の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心上に永久
磁石を配置してその外周面を非鉄金属でカバーした回転
子とを有する永久磁石式回転電機において、スロットの
外周面とティースの内周面の一部に平行部分を設けた永
久磁石式回転電機を提案する。
【０００７】永久磁石式回転電機の騒音を低減するには
おおもとの電磁加振力を小さくするか、あるいはそれに
よって共振している構造体をなくすのが有効な対策であ
る。
【０００８】本発明は、共振している構造体をなくすこ
とに着目して種々検討した結果の構成である。
【０００９】すなわち、スロットの外周面とティースの
内周面の一部に平行部分を設け、ティースの磁極片の揺
動を防止することにより振動騒音の小さな永久磁石式回
転電機を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、図１〜図８を参照して本発
明による永久磁石式回転電機の実施形態を説明する。
【００１１】（実施形態１）図１は、本発明による永久
磁石式回転電機の実施形態１の径方向断面形状を示す。
図において、永久磁石式回転電機１は固定子２と回転子
３から構成される。固定子２はティース４とコアバック
５からなる固定子鉄心６と、ティース４間のスロット７
内にはティース４を取り囲むように巻装された集中巻の
電機子巻線８（三相巻線のＵ相巻線８Ａ，Ｖ相巻線８
Ｂ，Ｗ相巻線８Ｃからなる）がある。９は円弧状のスロ
ット外周面であり、そのスロット外周面９の一部にティ
ース内周面の直線部分１１と平行である平行部分（スロ
ット外周面直線部分）１０を有する。図２は本発明によ
る実施形態１の回転子の径方向断面形状を示す。回転子
３は回転子鉄心１２に形成した永久磁石挿入孔１３中に
永久磁石１４が納められ、シャフト（図示せず）と嵌合
するためのシャフト孔１５からなる。
【００１２】ところで本発明の対象とする圧縮機用永久
磁石式回転電機１では振動・騒音がしばしば問題になる
ことが多い。特に集中巻の電機子巻線８は１２０度巻線
であるため（従来の分布巻の電機子巻線は１８０度巻線
であるため、高調波起磁力が少ない）、高調波起磁力が
多く含まれ、振動・騒音の発生原因となる高調波の電磁
加振力が発生する。集中巻の電機子巻線を採用するに当
たっては振動・騒音問題をチェックする必要がある。
【００１３】図３に本発明の固定子スロット形状を示す
断面図である。図において、ティース４の内周面の直線
部分１１は磁極片１６まで伸び、スロット７の外周面９
の一部にティース４の内周面の直線部分１１と平行であ
る平行部分（スロット外周面直線部分）１０を有する
時、スロット７の外周面９と直線部分１０を含めた幅を
Ａ，スロット７の外周面９の幅をＢとし、このＢ／Ａを
種々変えて騒音試験を行った。
【００１４】図４は本発明の実施形態１の騒音比較を示
す。図に示すようにＢ／Ａを５％単位で変化した場合、
６次成分の騒音はＢ／Ａ＝７５％以上で大きくなるので
×、逆にＢ／Ａ＝７０％以下で小さくなるので〇、と判
断した。従って、騒音だけ見ればＢ／Ａ＝７０％以下に
設定すれば低減できる。一方、圧縮機用永久磁石式回転
電機１では省エネルギー競争が激化しており、モータ効
率も問題となる。同様にＢ／Ａに対するモータ効率で見
ると、Ｂ／Ａ＝５０％以下に設定するとスロット７の電
機子巻線８の収容面積が小さくなり、細い線径のコイル
を使用せざるを得なくなって巻線抵抗が増加し、モータ
効率が低下するので×、Ｂ／Ａ＝５５％以上にすると有
効な電機子巻線８の収納面積が確保され、巻線抵抗が小
さくなってモータ効率がアップするので〇、と判断し
た。
【００１５】したがって、騒音とモータ効率を両立する
場合にはＢ／Ａを５５〜７０％に設定すれば良い。
【００１６】（実施形態２）図５は、本発明による永久
磁石式回転電機の実施形態２の径方向断面形状、図６は
本発明による実施形態２の回転子の径方向断面形状であ
る。図中において、図１，図２で示した同一物には同一
符号を付したので説明を省略する。図２と異なるのは、
回転子鉄心１７が突起部１８を有し、その回転子鉄心１
７の外周側に永久磁石１４を配置し、そして永久磁石１
４の外周面を非磁性の非鉄金属材料の保護カバー１９で
覆ったものである。振動・騒音を低減するには実施形態
１のように、固定子形状で逃げられるものと、電磁加振
力そのものの低減が必要になる場合がある。保護カバー
１９そのものが、例えばステンレススチールで構成する
と、高調波電流による磁束を打ち消すようにステンレス
スチール内にうず電流が流れるので、振動・騒音を低減
できる。
【００１７】（実施形態３）図７は、本発明による永久
磁石式回転電機の実施形態３の径方向断面形状である。
図中において、図１で示した同一物には同一符号を付し
たので説明を省略する。図１と異なるのは、固定子鉄心
６のティース４の内周側に直線部分１１の一部に円弧状
部分２０を設けたもので、基本的性能は実施形態１と同
様の効果が得られる。
【００１８】（実施形態４）図８は、本発明に係わる空
気調和機の冷凍サイクルを示す図である。６０は室外
機、６１は室内機、６２は圧縮機であり、圧縮機６２内
には永久磁石式回転電機６３と圧縮部６４が封入されて
いる。６５は凝縮器、６６は膨張弁、６７は蒸発器であ
る。冷凍サイクルは冷媒を矢印の方向に循環させ、圧縮
機６２は冷媒を圧縮して凝縮器６５，膨張弁６６からな
る室外機６０と、蒸発器６７からなる室内機６１間で熱
交換を行って冷房機能を発揮する。本発明で示した永久
磁石式回転電機１を使用すると、永久磁石式回転電機１
の出力向上とともに振動・騒音を低減できることから、
環境問題に配慮した圧縮機および空気調和機を提供でき
る効果がある。
【００１９】以上の本発明の説明ではティース内周面を
ストレートにした形状で説明したが、非同心など限りな
くストレートに近い形状であっても問題無いことは言う
までもない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、振動騒音の小さな永久
磁石式回転電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態１
の径方向断面形状を示す図である。
【図２】本発明による実施形態１の回転子の径方向断面
形状を示す図である。
【図３】本発明の固定子スロット形状を示す断面図を示
す図である。
【図４】本発明による本発明の実施形態１の騒音比較を
示す図である。
【図５】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態２
の径方向断面形状を示す図である。
【図６】本発明による実施形態２の回転子の径方向断面
形状を示す図である。
【図７】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態３
の径方向断面形状を示す図である。
【図８】本発明に係わる空気調和機の冷凍サイクルを示
す図である。
【符号の説明】
１…永久磁石式回転電機、２…固定子、３…回転子、４
…ティース、５…コアバック、６…固定子鉄心、７…ス
ロット、８…電機子巻線、９…スロット外周面、１０…
スロット外周面直線部分、１１…ティース内周面直線部
分、１２…回転子鉄心、１３…永久磁石挿入孔、１４…
永久磁石、１５…シャフト孔、１６…磁極片、１７…回
転子鉄心、１８…突起部、１９…保護カバー、２０…テ
ィース内周面円弧部分、６０…室外機、６１…室内機、
６２…圧縮機、６３…永久磁石式回転電機、６４…圧縮
部、６５…凝縮器、６６…膨張弁、６７…蒸発器。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ (72)発明者 小原木 春雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 菊地 聡 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 妹尾 正治 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者 野間 啓二 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者 平山 宏 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 瀬下 孝司 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 川南 茂也 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AA09 AB06 AE06 AE07 5H603 AA01 AA07 BB01 BB02 BB07 BB09 BB12 CA01 CA04 CB02 CC11 5H621 AA02 BB07 BB10 GA04 GA12 HH01 JK03 5H622 AA03 CA02 CA10 CA13 CB01 PP01 PP18

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固定子鉄心に形成された複数のスロット内
    にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施さ
    れた固定子と、回転子鉄心に形成された複数の永久磁石
    挿入孔中に永久磁石が納められた回転子とを有する永久
    磁石式回転電機において、前記スロットの外周面と前記
    ティースの内周面の一部に略平行部分を設けたことを特
    徴とする永久磁石式回転電機。
  2. 【請求項２】固定子鉄心に形成された複数のスロット内
    にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施さ
    れた固定子と、回転子鉄心上に永久磁石を配置してその
    外周面を非鉄金属でカバーした回転子とを有する永久磁
    石式回転電機において、前記スロットの外周面と前記テ
    ィースの内周面の一部に略平行部分を設けたことを特徴
    とする永久磁石式回転電機。
  3. 【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記スロ
    ットの外周面と前記ティースの内周面の一部に略平行部
    分を設けるとともに、該スロット内略平行部分とそうで
    ない部分の比率を７５％以下としたことを特徴とする永
    久磁石式回転電機。
  4. 【請求項４】請求項１又は請求項２において、前記スロ
    ットの外周面と前記ティースの内周面の一部に略平行部
    分を設けるとともに、該スロット内略平行部分とそうで
    ない部分の比率を５５〜７０％としたことを特徴とする
    永久磁石式回転電機。
  5. 【請求項５】請求項１又は請求項２において、前記ティ
    ースの内周面がストレートに近い形状であることを特徴
    とする永久磁石式回転電機。
  6. 【請求項６】請求項１又は請求項２において、前記ティ
    ースの内周面が円弧状とそうでない形状で構成されてい
    ることを特徴とする永久磁石式回転電機。
  7. 【請求項７】請求項１ないし４のいずれか一項に記載の
    永久磁石式回転電機にて駆動されるように構成された圧
    縮機。
  8. 【請求項８】請求項５記載の圧縮機を備えた空気調和
    機。
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