JP2003116236A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents

永久磁石式回転電機

Info

Publication number
JP2003116236A
JP2003116236A JP2001309344A JP2001309344A JP2003116236A JP 2003116236 A JP2003116236 A JP 2003116236A JP 2001309344 A JP2001309344 A JP 2001309344A JP 2001309344 A JP2001309344 A JP 2001309344A JP 2003116236 A JP2003116236 A JP 2003116236A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
permanent magnet
rotor
electric machine
axis
magnet type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001309344A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3899885B2 (ja
Inventor
Ryoichi Takahata
良一 高畑
Shinichi Wakui
真一 湧井
Haruo Oharagi
春雄 小原木
Satoshi Kikuchi
菊地  聡
Miyoshi Takahashi
身佳 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001309344A priority Critical patent/JP3899885B2/ja
Priority to US10/101,441 priority patent/US6759776B2/en
Priority to CNB021161259A priority patent/CN100369365C/zh
Priority to US10/207,264 priority patent/US6759777B2/en
Publication of JP2003116236A publication Critical patent/JP2003116236A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3899885B2 publication Critical patent/JP3899885B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025Motor control arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733Annular magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786Outer rotors
    • H02K1/2787Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791Surface mounted magnets; Inset magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、集中巻を採用しても振動・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、回転子の磁極方向に延びる軸を
d軸、磁極中心方向と電気角で90度ずれている磁極間
方向に延びる軸をq軸としたとき、回転子鉄心の中心か
ら回転子外周までの径方向距離がd軸からq軸に近づく
に従い漸次短くなるように、回転子鉄心の外周面を各磁
極毎に回転子鉄心の中心と異なる2点を中心とした円弧
を組合わせた形状とする。よって、トルク脈動が低減し
て、振動および騒音を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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、空気調和機や冷蔵庫および冷凍庫の圧縮機などに搭
載されるのに好適な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、騒音・振動の低減、すなわち、トルク脈動を低
減するために、様々な方策が取られている。例えば、実
開平3−106869号公報に記載されているように、
固定子ティース先端部の中央は回転子鉄心と同心円と
し、ティース先端部の両端を直線状、すなわち回転子か
ら遠ざけることでトルク脈動を低減させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石式回転電機の
電機子巻線に高調波電流が流れると、高調波磁束が発生
し、トルク脈動が増大することから、騒音・振動低減の
ためには高調波電流を小さくすることが重要となる。こ
の電機子電流に流れる電流波形は、電機子巻線に印加す
る電圧波形と逆起電力(誘導起電力)波形によって決ま
るため、誘導起電力波形を正弦波に近づければよい。
【0004】上記従来技術では、ティース先端部の両端
を回転子から遠ざけることで、機内の磁束分布を滑らか
にして(誘導起電力波形を正弦波に近づけ)トルク脈動
を低減させているが、ティース先端部の両端を回転子か
ら遠ざけるほどスロット断面積が減少し、電機子巻線を
挿入できなくなるため、ティース先端形状でトルク脈動
を低減するには限界があった。
【0005】本発明の目的は、トルク脈動を十分に低減
して、振動・騒音の小さい永久磁石式回転電機を提供す
ることである。
【0006】
【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、回転子
の磁極方向に延びる軸をd軸、磁極中心方向と電気角で
90度ずれている磁極間方向に延びる軸をq軸としたと
き、回転子鉄心の中心から回転子外周までの径方向距離
がd軸からq軸に近づくに従い短くなるように、回転子
鉄心の外周面を構成した永久磁石式回転電機を提案す
る。
【0007】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、回転子の
磁極方向に延びる軸をd軸、磁極中心方向と電気角で9
0度ずれている磁極間方向に延びる軸をq軸としたと
き、回転子鉄心の中心から回転子外周までの径方向距離
がd軸からq軸に近づくに従い短くなるように、回転子
鉄心の外周面を構成した永久磁石式回転電機を提案す
る。
【0008】前述のように、永久磁石式回転電機の振動
・騒音を低減するためには、電機子電流の高調波成分に
よって発生する高調波磁束を抑えて、トルク脈動を小さ
くする必要がある。この電機子電流の高調波成分は、永
久磁石式回転電機の端子に供給する電圧波形と誘導起電
力波形によって決まるため、誘導起電力波形の正弦波化
が重要となる。
【0009】本発明は、回転子鉄心の外周形状で、永久
磁石式回転電機の誘導起電力波形が正弦波に近づくよう
にしたものである。よって、電機子電流の高調波成分が
小さくなって、トルク脈動を著しく低減できるため、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】以下、本発明の実施例を、図面を
用いて詳細に説明する。
【0011】(実施形態1)図1に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、図2に本
発明による実施形態1の回転子の径方向断面形状、図3
に本発明による実施形態1の回転子外周形状を示す断面
図、図4に本発明での永久磁石式回転電機の誘導起電力
波形、図10に永久磁石式回転電機の比較例構造を示す
断面図を示す。
【0012】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8B,
W相巻線8Cからなる)で構成される。一方、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(ここでは4極で示した)が納められ、シャ
フト(図示せず)と結合するためのシャフト孔15から
なる。
【0013】ところで、本発明の対象とする圧縮機用の
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。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、高調波磁束が小さい)、高調波磁束が大き
く、振動・騒音の原因となるトルク脈動も大きくなる。
【0014】そこで、図10に示したように、比較例で
は、固定子ティース先端部25の中央は回転子鉄心12
と同心円とし、ティース先端部25の両端を直線状、す
なわち回転子3から遠ざけるようにしている。このよう
な構造にすると、誘導起電力の高調波成分が低減され、
高調波電流が小さくなって、高調波磁束も小さくなり、
トルク脈動が低減する。しかし、ティース先端部25の
両端を回転子3から遠ざけるほど、スロット7の断面積
が小さくなるため、電機子巻線8の素線の径を小さくす
るか、電機子巻線8のターン数を減らさなければならな
い等の問題が生じる。したがって、振動・騒音が十分に
低減するまで、ティース先端部25の両端を回転子3か
ら遠ざけることができない。
【0015】よって、本発明では、図3に示したよう
に、回転子鉄心12の外周形状が、回転子鉄心12の中
心O1と異なる点O2,O3を中心とする円弧を組合わ
せた形状としている。すなわち、回転子3の磁極中心方
向に延びる軸をd軸、磁極中心方向と電気角で90度ず
れている磁極間方向に延びる軸をq軸、回転子鉄心12
の中心O1からd軸方向の回転子鉄心外周までの距離を
r1,O1と異なる2つの点をO2,O3として、回転
子鉄心12の外周形状はO2,O3を中心とする円弧を
組合わせた形状となる。また、O2とO3はd軸を中心
として対称となっており、それぞれO2とO3から回転
子外周までの距離r2,r3と、O2,O3を中心点と
する円弧の円周角α2,α3をほぼ等しくしている。よ
って、d軸からq軸に近づくに従いO1から回転子外周
までの径方向距離が漸次短くなるようにしている。
【0016】図4は、図3のような回転子形状にしたと
きの誘導起電力波形であり、回転子鉄心12の外周形状
がO1を中心とする円(同心円)の場合の結果と比較し
て示した。回転子鉄心12の外周形状がO1を中心とす
る同心円の場合、誘導起電力波形はかなり歪んでおり、
波形ひずみ率は約19.3% である。一方、本発明で
は、誘導起電力波形のひずみ率が約2.7% で、かなり
正弦波に近くなっていることがわかる。
【0017】したがって、本発明によれば、誘導起電力
波形が正弦波に近づき、電機子巻線8に流れる高調波電
流が小さくなって、高調波磁束も小さくなるため、トル
ク脈動が低減されて、振動および騒音を小さくできる。
【0018】なお、ここでは、永久磁石14の形状を回
転子の外周に対して凸状としたが、回転子鉄心12の外
周形状が回転子鉄心12の中心と異なる2点を中心とし
た円弧を組合わせた形状であって、回転子鉄心12の中
心から回転子鉄心12の外周までの径方向距離がd軸か
らq軸に近づくに従い漸次短くなるようにしていれば、
永久磁石14の形状が回転子の外周に対して凸状でなく
ても構わない。
【0019】(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の回転子外周形状を示す断
面図である。
【0020】図中における回転子で図3に示した同一物
には同一符号を付したので説明を省略する。図5におい
て、図3と異なるのは、回転子鉄心12の外周形状を、
回転子3の中心O1と同心の円弧と、非同心の円弧を組
合わせた形状としたことである。すなわち、回転子形状
を、O1と異なる点O2およびO3を中心とする円弧
と、O1を中心とする円弧を組合わせた形状としてい
る。ここで、各磁極毎の回転子の外周形状がd軸に対し
て対称になるように、点O2を中心とする円弧の半径r
2と点O3を中心とする円弧の半径r3,点O2を中心
とする円弧の円周角α2と点O3を中心とする円弧の円
周角α3を等しくしている。
【0021】このような構造にすれば、回転子3の外周
形状にO1を中心とする円弧を含むため、固定子2と回
転子3の間に円筒状のものを挿入することで、固定子2
と回転子3の中心を容易に一致させることができる(固
定子2と回転子3間のエアギャップを均一にすることが
できる)。
【0022】ここで、O1を中心とする円弧状の円周角
α1を大きくしなければ、図3に示した実施形態と同様
の効果が得られるのは言うまでもない。
【0023】(実施形態3)図6は、本発明による永久
磁石式回転電機の実施形態3の回転子外周形状を示す断
面図である。
【0024】図中における回転子で図3に示した同一物
には同一符号を付したので説明を省略する。図6におい
て、図3と異なるのは、回転子鉄心12の外周形状が、
d軸で長軸となる楕円の円弧を組合わせたことである。
このような構造にしても、回転子3の中心から回転子3
の外周までの径方向距離がd軸からq軸に近づくに従い
漸次短くなることには変わりがないので、図3に示した
実施形態と同様の効果が得られる。
【0025】(実施形態4)図7は、本発明による永久
磁石式回転電機の実施形態4の回転子外周形状を示す断
面図である。
【0026】図中における回転子で、図3に示した同一
物には同一符号を付したので説明を省略する。
【0027】図7において、図3と異なるのは、回転子
鉄心12中にV字状となるように永久磁石14を配置
し、かつ回転子鉄心12の外周のq軸近傍において回転
子鉄心を除去したことである。
【0028】例えば、ここで示したように永久磁石14
をV字状に配置した場合、回転子鉄心を除去しないと永
久磁石14の磁束がq軸近傍外周部の回転子鉄心12を
通って回り込み易くなり、電機子巻線8に鎖交する磁束
が減少する。よって、回転子鉄心12の外周q軸近傍に
おいて鉄心を除去(回転子が外周に対して凹部状に)し
て、永久磁石14の磁束が短絡するのを防止する。
【0029】このような場合においても、回転子鉄心1
2の外周形状が、O1と異なる点O2およびO3を中心
とする円弧を組合わせた形状であって、O1と回転子鉄
心12の外周との径方向距離がd軸からq軸に近づくに
従い漸次短くなるように構成すれば、実施形態1と同様
の効果が得られる。
【0030】(実施形態5)図8は、本発明による永久
磁石式回転電機の実施形態5の断面図である。
【0031】図中における永久磁石式回転電機で、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。
【0032】図8において、回転子3の構造は図1と同
じであるが、固定子2の構造が異なっている。すなわ
ち、図1と異なるのは、固定子ティース先端部25の中
央は回転子鉄心12と同心円とし、ティース先端部25
の両端を直線状、すなわち回転子3から遠ざける構造と
したことである。
【0033】このように構成した場合、固定子2も誘導
起電力波形を正弦波に近づける形状となるため、図1の
場合より誘導起電力波形が更に正弦波に近づき、電機子
電流の高調波成分が小さくなって高調波磁束が減少す
る。よって、トルク脈動も小さくなるため、著しく騒音
および振動を低減できる。
【0034】(実施形態6)図9は本発明に関わる圧縮
機の断面構造である。
【0035】圧縮機は、固定スクロール部材60の端板
61に直立する渦巻状ラップ62と、旋回スクロール部
材63の端板64に直立する渦巻状ラップ65とを噛み
合わせて形成し、旋回スクロール部材63をクランクシ
ャフト72によって旋回運動させることで圧縮動作を行
う。固定スクロール部材60及び旋回スクロール部材6
3によって形成される圧縮室66(66a,66b,
…)のうち、最も外径側に位置している圧縮室は、旋回
運動に伴って両スクロール部材60,63の中心に向か
って移動し、容積が次第に縮小する。圧縮室66a,6
6bが両スクロール部材60,63の中心近傍に達する
と、両圧縮室66内の圧縮ガスは圧縮室66と連通した
吐出口67から吐出される。吐出された圧縮ガスは、固
定スクロール部材60及びフレーム68に設けられたガ
ス通路(図示せず)を通ってフレーム68下部の圧縮容
器69内に至り、圧縮容器69の側壁に設けられた吐出
パイプ70から圧縮機外に排出される。また、本圧縮機
では、圧力容器69内に、駆動用電動機71が内封され
ており、別置のインバータ(図示せず)によって制御さ
れた回転速度で回転し、圧縮動作を行う。ここで、駆動
用電動機71は、固定子2と回転子3とで構成される永
久磁石式回転電機である。
【0036】このように、永久磁石式回転電機1を、圧
縮機等の駆動用電動機として用いる場合、制御装置(イ
ンバータ)によって運転制御される。前述のように、電
機子電流の波形は、永久磁石式回転電機1の端子電圧
(制御装置から供給される電圧)波形と、永久磁石式回転
電機1の誘導起電力波形によって決まるため、誘導起電
力波形を正弦波に近づけることで電機子電流の高調波成
分が小さくなるが、出力電圧の波形が正弦波となる制御
装置で永久磁石式回転電機1を運転すれば、更に電機子
電流の高調波成分を小さくできる。よって、本発明で示
した永久磁石式回転電機と出力電圧の波形が正弦波とな
る制御装置を組合わせれば、著しく振動および騒音を低
減できる。
【0037】一方、圧縮機は空気調和機,冷蔵庫、ある
いは冷凍庫等の駆動源として用いられているが、一年中
稼動しているため、地球温暖化問題から省エネルギー化
を図る最重要製品である。この駆動源に永久磁石式回転
電機を使用すると回転電機の高効率化によって省エネル
ギー化を図れるが、騒音を小さくしなければ採用できな
い。しかし、本発明の永久磁石式回転電機を駆動源とし
た場合、騒音が小さく、環境問題を解消できるので、高
効率化で省エネルギー化が図れる圧縮機を提供できる。
【0038】本発明の永久磁石式回転電機を駆動源とし
た圧縮機を空気調和機に採用すれば、トップランナー規
制をクリアした空気調和機を提供できる。
【0039】本発明の永久磁石式回転電機を駆動源とし
た圧縮機を冷蔵庫に採用すれば、トップランナー規制を
クリアした電気冷蔵庫を提供できる。
【0040】本発明の永久磁石式回転電機を駆動源とし
た圧縮機を冷凍庫に採用すれば、省エネルギー化を図っ
た冷凍庫を提供できる。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、振動・騒音問題の小さ
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
の断面図を示す図である。
【図2】図1の回転子鉄心を示す断面図である。
【図3】図1の回転子鉄心外周形状を示す断面図であ
る。
【図4】本発明に係わる永久磁石式回転電機の誘導起電
力波形を示す図である。
【図5】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態2
の回転子鉄心外周形状を示す断面図である。
【図6】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態3
の回転子鉄心外周形状を示す断面図である。
【図7】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態4
の回転子鉄心外周形状を示す断面図である。
【図8】本発明による永久磁石式回転電機の実施形態5
の断面図を示す図である。
【図9】本発明に係わる圧縮機の断面構造を示す図であ
る。
【図10】従来技術による永久磁石式回転電機の断面図
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、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、2
5…ティース先端部、60…固定スクロール部材、6
1,64…端板、62,65…ラップ、63…旋回スク
ロール部材、66…圧縮室、67…吐出口、68…フレ
ーム、69…圧縮容器、70…吐出パイプ、71…駆動
用電動機、72…シャフト、73…油溜め部、74…油
孔、75…滑り軸受け。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/16 H02K 21/16 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 Fターム(参考) 5H002 AA04 AB07 AE06 AE07 AE08 5H621 AA02 BB07 GA04 HH01 JK03 5H622 AA02 CA02 CA10 CA13 CB04 CB05 PP03 PP11 PP19

Claims (12)

    【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、前記回転
    子の磁極方向に延びる軸をd軸、前記磁極中心方向と電
    気角で90度ずれている磁極間方向に延びる軸をq軸と
    したとき、該回転子鉄心の中心から該回転子外周までの
    径方向距離がd軸からq軸に近づくに従い短くなるよう
    に、該回転子鉄心の外周面を構成し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、前記回転子の磁極方向に延び
    る軸をd軸、前記磁極中心方向と電気角で90度ずれて
    いる磁極間方向に延びる軸をq軸としたとき、該回転子
    鉄心の中心から該回転子外周までの径方向距離がd軸か
    らq軸に近づくに従い短くなるように、該回転子鉄心の
    外周面を構成し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または請求項2において、前記回
    転子鉄心の各磁極毎の外周形状が、少なくとも2つ以上
    の円弧状部で構成され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または請求項2において、前記回
    転子鉄心の外周形状が、該回転子鉄心の中心と同心であ
    る円弧状部分と、該回転子鉄心の中心と非同心である円
    弧状部分とを組合わせた形状であり、d軸近傍を該同心
    円弧状部分で構成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または請求項2において、前記回
    転子鉄心の外周形状を各磁極毎に楕円の円弧部で構成し
    た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ないし請求項5のいずれかにおい
    て、前記回転子の外周形状をq軸近傍で該回転子鉄心の
    外周方向に対して凹状とした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ないし請求項6のいずれかにおい
    て、前記固定子鉄心のティース内周面にギャップ長の異
    なる2種類以上のギャップ面を形成し、該ティース先端
    の中央部より端部のギャップ長が大きくなるようにした
    ことを特徴とする永久磁石式回転電機。
  8. 【請求項8】請求項1ないし請求項7のいずれかにおい
    て、前記永久磁石式回転電機が、出力電圧が正弦波状で
    あるモータの制御装置によって運転制御されることを特
    徴とする永久磁石式回転電機。
  9. 【請求項9】請求項1ないし請求項8のいずれかにおい
    て、前記永久磁石式回転電機を駆動源とした圧縮機。
  10. 【請求項10】請求項9において、前記圧縮機を用いた
    空気調和機。
  11. 【請求項11】請求項9において、前記圧縮機を用いた
    冷蔵庫。
  12. 【請求項12】請求項9において、前記圧縮機を用いた
    冷凍庫。
JP2001309344A 2001-10-05 2001-10-05 永久磁石式回転電機 Expired - Fee Related JP3899885B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001309344A JP3899885B2 (ja) 2001-10-05 2001-10-05 永久磁石式回転電機
US10/101,441 US6759776B2 (en) 2001-10-05 2002-03-20 Permanent magnet type electric rotating machine
CNB021161259A CN100369365C (zh) 2001-10-05 2002-04-19 永磁铁型旋转电机
US10/207,264 US6759777B2 (en) 2001-10-05 2002-07-30 Permanent magnet type electric rotating machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001309344A JP3899885B2 (ja) 2001-10-05 2001-10-05 永久磁石式回転電機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003116236A true JP2003116236A (ja) 2003-04-18
JP3899885B2 JP3899885B2 (ja) 2007-03-28

Family

ID=19128509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001309344A Expired - Fee Related JP3899885B2 (ja) 2001-10-05 2001-10-05 永久磁石式回転電機

Country Status (3)

Country Link
US (2) US6759776B2 (ja)
JP (1) JP3899885B2 (ja)
CN (1) CN100369365C (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312318A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 回転電機の回転子及び回転電機
KR101069097B1 (ko) 2008-10-02 2011-09-30 에머슨 일렉트릭 컴파니 균일한 공기 갭 및 비균일 공기 갭을 가진 로브형 로터를 구비한 모터
JP2012508551A (ja) * 2008-11-11 2012-04-05 セングチャン,チャンティ 電動機器
CN102751832A (zh) * 2011-04-21 2012-10-24 三菱电机株式会社 永磁体嵌入型电动机

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784582B1 (en) * 2001-11-19 2004-08-31 Valeo Electrical Systems, Inc. Magnet shaping and pole concentration for reduction of cogging torque in permanent magnet motors
DE10261762B4 (de) * 2002-12-19 2005-10-20 Danfoss Compressors Gmbh Rotor für einen Elektromotor
KR20060023237A (ko) * 2004-09-09 2006-03-14 삼성광주전자 주식회사 면취된 마그네트를 구비하는 브러시리스직류모터
US8283832B2 (en) * 2004-10-25 2012-10-09 Novatorque, Inc. Sculpted field pole members and methods of forming the same for electrodynamic machines
US8543365B1 (en) 2004-10-25 2013-09-24 Novatorque, Inc. Computer-readable medium, a method and an apparatus for designing and simulating electrodynamic machines implementing conical and cylindrical magnets
US8330316B2 (en) 2011-03-09 2012-12-11 Novatorque, Inc. Rotor-stator structures including boost magnet structures for magnetic regions in rotor assemblies disposed external to boundaries of conically-shaped spaces
US8471425B2 (en) 2011-03-09 2013-06-25 Novatorque, Inc. Rotor-stator structures including boost magnet structures for magnetic regions having angled confronting surfaces in rotor assemblies
US7982350B2 (en) * 2004-10-25 2011-07-19 Novatorque, Inc. Conical magnets and rotor-stator structures for electrodynamic machines
US9093874B2 (en) 2004-10-25 2015-07-28 Novatorque, Inc. Sculpted field pole members and methods of forming the same for electrodynamic machines
EP1713156B1 (en) * 2005-04-14 2008-01-23 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Rotating electric machine with embedded permanent magnets
JP4793027B2 (ja) * 2006-02-28 2011-10-12 株式会社豊田自動織機 永久磁石埋設型回転電機及びカーエアコン用モータ並びに密閉型電動圧縮機
JP5085071B2 (ja) 2006-08-11 2012-11-28 株式会社東芝 永久磁石式回転電機の回転子
US7898137B2 (en) * 2006-08-30 2011-03-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Permanent magnet and permanent magnet rotating machine
JP5157138B2 (ja) * 2006-11-24 2013-03-06 株式会社日立製作所 永久磁石式回転電機及び風力発電システム
JP5301868B2 (ja) * 2007-04-27 2013-09-25 アスモ株式会社 埋込磁石型モータ
US8405270B2 (en) * 2007-05-07 2013-03-26 Panasonic Corporation Permanent magnet buried type electric motor
EP2068425A1 (de) * 2007-12-05 2009-06-10 E+a Forschungsinstitut Elektromaschinen GmbH Rotor für eine elektrische Synchronmaschine
US8378533B2 (en) * 2008-11-06 2013-02-19 Nidec Corporation Pump motor
US8018187B2 (en) * 2009-01-05 2011-09-13 GM Global Technology Operations LLC Initial polarity detection for permanent magnet motor drives
JP6042976B2 (ja) * 2013-04-22 2016-12-14 三菱電機株式会社 回転電機
EP3062419B1 (en) * 2013-10-22 2020-09-02 Mitsubishi Electric Corporation Rotor for rotary electric machine
TWI602391B (zh) * 2016-06-29 2017-10-11 建準電機工業股份有限公司 馬達、其功率控制方法及具有該馬達的風扇
CN106533003B (zh) * 2016-11-18 2018-12-18 广东威灵电机制造有限公司 转子和具有其的永磁同步电机、冰箱压缩机和洗碗机
CN107070009B (zh) * 2016-12-15 2019-09-06 广东威灵电机制造有限公司 定子和具有其的电机
EA202192071A1 (ru) * 2018-12-17 2021-11-08 Ниппон Стил Корпорейшн Шихтованный сердечник и электродвигатель
CN112666650B (zh) * 2020-12-30 2022-07-22 电子科技大学 大横截面单模光纤

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748360A (en) * 1983-12-05 1988-05-31 Fanuc, Ltd. Rotor for a synchronous motor
JPH02211031A (ja) 1989-02-06 1990-08-22 Teijin Seiki Co Ltd 永久磁石型同期電動機の回転子
JPH03106869A (ja) 1989-09-19 1991-05-07 Nitto Denko Corp フラノン誘導体の製法
FR2655214B1 (fr) * 1989-11-27 1992-02-07 Alsthom Gec Rotor de moteur a aimants.
JPH03106869U (ja) * 1990-02-16 1991-11-05
US5864191A (en) * 1992-08-12 1999-01-26 Seiko Epson Corporation Efficient permanent magnet rotor for brushless motor
JPH0847192A (ja) * 1994-04-05 1996-02-16 Emerson Electric Co 電動発電機
US5705902A (en) * 1995-02-03 1998-01-06 The Regents Of The University Of California Halbach array DC motor/generator
TW364234B (en) * 1997-04-14 1999-07-11 Sanyo Electric Co Rotor for an electric motor
JPH11230628A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍装置
ITTO980457A1 (it) * 1998-05-28 1999-11-28 Bitron Spa Motore elettrico a commutazione elettronica per applicazioni con ali- mentazione da linea
US6313577B1 (en) * 1998-09-22 2001-11-06 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Optical articles and cathode-ray tube using the same
JP2001086672A (ja) 1999-09-14 2001-03-30 Hitachi Ltd 永久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両
JP3513467B2 (ja) * 2000-06-16 2004-03-31 ファナック株式会社 同期電動機のロータ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312318A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 回転電機の回転子及び回転電機
KR101069097B1 (ko) 2008-10-02 2011-09-30 에머슨 일렉트릭 컴파니 균일한 공기 갭 및 비균일 공기 갭을 가진 로브형 로터를 구비한 모터
JP2012508551A (ja) * 2008-11-11 2012-04-05 セングチャン,チャンティ 電動機器
CN102751832A (zh) * 2011-04-21 2012-10-24 三菱电机株式会社 永磁体嵌入型电动机
JP2012228104A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Mitsubishi Electric Corp 永久磁石埋込型電動機

Also Published As

Publication number Publication date
US20030067237A1 (en) 2003-04-10
CN100369365C (zh) 2008-02-13
US6759776B2 (en) 2004-07-06
US20030067236A1 (en) 2003-04-10
US6759777B2 (en) 2004-07-06
CN1411126A (zh) 2003-04-16
JP3899885B2 (ja) 2007-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003116236A (ja) 永久磁石式回転電機
JP4198545B2 (ja) 永久磁石式回転電機及びそれを用いた電動圧縮機
US8405271B2 (en) Interior permanent magnet type brushless direct current motor
TWI569560B (zh) A permanent magnet type rotating machine, and a compressor using the same
JP4389918B2 (ja) 回転電機及び交流発電機
JP2002315243A (ja) 永久磁石式回転電機
WO2013141323A1 (ja) モータおよびそれを用いた電動圧縮機
JP2007181305A (ja) 永久磁石式同期電動機及びこれを用いた圧縮機
US20030071533A1 (en) Self-starting synchronous motor and compressor using the same
JPH0686527A (ja) ハイブリッド形ステッピングモータ
JPH11299199A (ja) 永久磁石式回転電機及びそれを用いた電動車両
JP2001037133A (ja) ステータ及び電動機
JP2004048912A (ja) 永久磁石式回転電機およびそれを用いた圧縮機
WO2005043723A1 (en) Brushless permanent magnet motor with high power density, low cogging and low vibration
JP2006060952A (ja) 永久磁石埋込み型電動機
JP2004007875A (ja) 永久磁石式回転電機およびそれを用いた圧縮機
JP2012080713A (ja) 永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機
CN109923757B (zh) 永久磁铁式旋转电机及使用永久磁铁式旋转电机的压缩机
WO2005046022A1 (ja) 永久磁石式同期電動機及びこれを用いた圧縮機
WO2007123057A1 (ja) モータ
US20080231140A1 (en) Electric machine having claw pole stator
JP3635912B2 (ja) 永久磁石式回転電機
JP5208662B2 (ja) 永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機
JP3763462B2 (ja) 自己始動式同期電動機及びこれを用いた圧縮機
JP6470598B2 (ja) 永久磁石式回転電機、並びにそれを用いる圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050301

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050428

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20060419

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060626

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20060630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061218

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100112

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees