JP2003204638A

JP2003204638A - 永久磁石形モータ及び永久磁石形モータの製造方法及び圧縮機及び冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2003204638A
Application number: JP2002001817A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Baba; 和彦馬場; Hitoshi Kawaguchi; 仁川口; Tomoaki Oikawa; 智明及川; Yasuyoshi Tajima; 庸賀田島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2022-01-08
Also published as: JP3828015B2

Abstract

(57)【要約】【課題】磁性楔を固定するための組み立て性が悪く、
組み立て中に磁性楔が割れるなどの問題があった。【解決手段】バックヨーク部３ｅと、バックヨーク部
３ｅから突出したティース部３ｆとを有する複数の磁性
片部３がバックヨーク部３ｅに形成される連結部を介し
て折り曲げ可能に連結されたステータ鉄心７と、ティー
ス部３ｆとバックヨーク部３ｅによって形成されるスロ
ット部２を電気絶縁するための絶縁部材８と、スロット
２内に巻装されたコイル６とによって構成され、ステー
タ鉄心７のジョイント部９を折り曲げることにより、環
状に形成されたステータ鉄心７において、絶縁部材８の
隣り合うステータティース部３ｆの先端部が対向する部
分に磁性部材収容部１を設け、磁性部材収容部１に磁性
材料を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば冷蔵庫や
空気調和機の圧縮機駆動用等に用いられる永久磁石型モ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例１．図２５は、例えば特開平６−
３１１６８３号公報に開示されている従来の永久磁石形
モータの構造を示す断面図である。図において、スロッ
ト２は一定角度間隔置きに形成され、絶縁部材８が内張
りされている。スロット２内にはコイル６が巻装されて
いる。磁性楔３５とコイル６間を絶縁する絶縁部材３１
を装着した後、隣り合うスロット２間のステータ鉄心の
ティース部３ｆの先端部の対応内面に形成された装着溝
３２に、磁性楔３５の楔部３３が挿入される。磁性楔３
５は圧入により、若しくは装着された後、接着により固
定される。磁性楔３５により隣り合うステータ鉄心のテ
ィース部３ｆが橋絡されるとともに、スロット２のスロ
ットオープニング部２ａが塞がれ、磁性楔３５に形成し
た非磁性組織３４が、スロットオープニング部２ａの中
央に位置する。

【０００３】従来例２．図２６は、例えば特開平５−２
７６７０６号公報に開示されている他の永久磁石形モー
タのステータ鉄心の部分断面図と磁性楔の斜視図であ
る。図に示すように、鉄粉やフェライトを圧縮、または
樹脂成形して、比透磁率を５〜数１０程度にした磁性楔
３５の表面（ステータ鉄心７内周側）に、膜厚が数μ〜
数１０μｍのアモルファスシート５５が配置された複合
磁性楔３６を、ステータ鉄心７のセミクローズのスロッ
ト構造を有するスロット２のスロットオープニング部２
ａを閉塞するように、複合磁性楔３６が収納されてい
る。

【０００４】従来例３．図２７、図２８は、例えば特開
２０００−２０９７９５号公報に開示されている他の永
久磁石形モータを示す図で、図２７は永久磁石形モータ
の断面図、図２８はステータ連結体及び巻線を巻いたス
テータ連結体を示す図である。図に示すように、ステー
タ１２と、ステータ１２の外周に配設されたリング状の
永久磁石１５を内周に備えたロータ１６からなる。ステ
ータ１２は、各ティース部３ｆ間を薄肉部３７で連結
し、ティース間に隙間がない構造となっている。

【０００５】組み立て方法を、図２８を用いて説明す
る。図２８（ａ）に示すステータ連結体３８は、板厚が
薄い電磁鋼板を複数枚重ね、一枚一枚の電磁鋼板がバラ
バラにならないように固定されている。このステータ連
結体３８は、複数のステータの磁性片部３を薄肉部３７
で連結している。なお、ステータの磁性片部３は、両脇
端に薄肉部３７を備えるティース部３ｆと、このティー
ス部３ｆの下方に連結した被コイル部と、この被コイル
部の下方に連結したコア支持部とからなる。このような
ステータ連結体３８の被コイル部にコイルを巻く時、図
２８（ｂ）に示すように、隣り合うコア支持部の間隔を
十分に開いた状態で、被コイル部にコイルを集中巻線
し、ティース部３ｆとコア支持部の間にコイル６を作
る。

【０００６】従来例４．図２９は、例えば特開２０００
−１１６０４３号公報に開示されている他の永久磁石形
モータのロータ構成を示す図である。図に示すように、
ロータ１６のロータ鉄心１４の外周面において、永久磁
石１５の相互間に存する鉄心部分を同鉄心の内周部と外
周部とを繋ぐ連結部と対応する部位に、ロータ鉄心１４
の軸方向（回転軸１３の軸方向）に沿って凹部３９をそ
れぞれ形成した構造となっている。

【０００７】従来例５．図３０は、例えば特開２０００
−１８４６３３号公報に開示されている他の永久磁石形
モータのステータ鉄心の一部拡大図である。図に示すよ
うに、ティース部３ｆは所定の歯幅を有し、ティース部
３ｆ部分を除くスロットオープニング部までの内径側テ
ィース部にティース部先端部３ｇが形成されている。そ
して、ティース部３ｆの両脇に延長して形成されるティ
ース部先端部３ｇを、図３０（Ｂ）のように、その一部
ａ、ｂをカットして除去したものである。カット部分は
ロータ１６の回転が向かう方向のティース部先端部３ｇ
のみ、ａの片側で十分であるが、モータの組み立て時に
ステータ１２のどちらの方向からもロータ１６を挿入で
きるように、両側のティース部先端部３ｇの他方ｂもカ
ットした構成となっている。

【０００８】従来例６．図３１は、例えば特開平１１−
２８５１８４号公報に開示されている他の永久磁石形モ
ータのロータ鉄心を説明するための概略的部分平面図で
ある。図に示すように、ロータ鉄心１４には、断面が凸
レンズ形状の永久磁石１５がコア外周に沿って極数分だ
け等間隔に埋設されている。各永久磁石１５は一方の面
をコア外周に沿うようにし、他方の面を中心孔５８（回
転軸用）に向けるように構成されている。さらに、図３
１に示すように、隣接する異極の永久磁石１５の間は、
ステータ鉄心７からの磁束の路を確保するために所定幅
ｓとし、例えばロータ鉄心１４に使用する電磁鋼板１枚
の厚さ以上となるように構成されている。また、永久磁
石１５の他方の面（中心孔５８を向いている面）は、ス
テータ鉄心７からの磁気の通路（いわゆる磁束の路）に
沿った曲線になるように構成されている。

【０００９】次に従来の永久磁石形モータを回転駆動さ
せるための駆動回路装置の構成を図３２を参照して説明
する。図３２は、モータ駆動用として良く用いられる一
般的なモータ駆動回路装置である。図に示すモータ駆動
回路装置は、直流電源部４０、主回路部４１、および制
御回路部４２から構成される。直流電源部４０は、電解
コンデンサ、ダイオードブリッジ回路（図示せず）等に
より構成されており、主回路部４１に接続され、主回路
部４１へ直流電力を供給する。主回路部４１は、６個の
スイッチング素子Ｕａ、Ｕｂ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｗａ、Ｗｂ
と６個の環流ダイオードＤ１、Ｄ２・・・Ｄ６より構成
され、それぞれの環流ダイオードは、スイッチング素子
と並列に接続されている。

【００１０】また、スイッチング素子ＵａとＵｂを直列
に接続してアーム部Ｕａｂを、スイッチング素子Ｖａと
Ｖｂを直列に接続しアーム部Ｖａｂを、同様にスイッチ
ング素子ＷａとＷｂを直列に接続し、アーム部Ｗａｂが
形成され、合計で３つのアームが形成されている。これ
らの、アーム部Ｕａｂ、Ｖａｂ、Ｗａｂは、それぞれ並
列に接続され、３相のブリッジが形成される。この主回
路部４１において、３相の各アーム部Ｕａｂ、Ｖａｂ、
Ｗａｂが有するスイッチング素子の共通節点Ｕｏ、Ｖ
ｏ、Ｗｏは、３相Ｙ結線されたモータの端子Ｕ、端子
Ｖ、端子Ｗに接続れている。

【００１１】次に、図３２で説明した駆動回路装置を用
いて、モータを回転駆動させる場合の動作原理を説明す
る。圧縮機の中に永久磁石形モータを組み込んだ場合、
モータは高温の冷媒ガス雰囲気の中にあるので、ステー
タとロータの位置関係を検出してスイッチング素子の通
電タイミングを決めるためのホール素子などの位置セン
サを取り付けることができない。このため、圧縮機に組
み込んだ永久磁石形モータを回転駆動させる場合、位置
センサを用いずにモータを回転駆動させるセンサレス駆
動方式が用いられている。

【００１２】図３３、図３４は、センサレス駆動方式に
よりモータを回転駆動させるための一般的な動作原理で
ある。図３４は、１２０度矩形波駆動方式によりモータ
を回転駆動させた場合のスイッチング素子のオン・オフ
のタイミングおよび、中性点と各端子の間に発生する電
圧の変化を示した波形、図３３は、図３４のスイッチン
グに基づきスイッチングのオン・オフを行った場合にコ
イルに流れる電流の向きを示したものである。センサレ
スで行う１２０度矩形波駆動は、３相巻線されたコイル
の２相間に電流を流しつつ、ロータ位置検出部４２で電
流を流していない残りの１相（非通電相）に発生する誘
起電圧を検出することにより、ステータとロータの位置
関係を判定し、この判定結果に基づいてスイッチング素
子のオン・オフを順次切り替えてモータを回転駆動させ
る駆動方式である。

【００１３】ここで、誘起電圧とは、ロータの回転に伴
いステータのティース部に巻装されたコイルに鎖交する
磁束が変化することによって誘導される逆起電力であ
り、モータの巻数をＮ、ロータの回転によって発生する
磁束の変化をｄΦ／ｄｔとすると、一般的に（１）式で
表すことができる。Ｖ＝Ｎ・ｄΦ／ｄｔ …………（１）即ち、各相に発生する誘起電圧は、ロータの回転に伴う
磁束変化（ｄΦ／ｄｔ）に起因しており、突極性を有さ
ない表面配置形のロータを用いた永久磁石形モータの場
合は、中性点を基準電位とすると、ロータの極中心部と
ステータティースの中心が一致する図３５の位置にステ
ータとロータの位置関係がある時に、磁束変化が最も小
さくなり、その値は零となる。この特性を利用して、セ
ンサレス１２０度矩形波駆動方式では、３相の内、非通
電状態にある相に発生する誘起電圧が零となる位置（零
クロス点）を検出することでロータとステータの位置関
係の判定を行っている。

【００１４】また、電流の切り替えは、図３２に示すよ
うにスイッチング素子Ｕａ、Ｕｂ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｗａ、
Ｗｂのオン・オフを、ロータ位置検出部４２の信号を受
けて転流制御回路４３から出されるオン・オフ指令に基
づき制御することにより行われ、図３３に示すように６
つのステージを１周期として順次電流を切り替えること
により、モータを回転駆動させている。

【００１５】即ち、ステップ１の最初の６０度（電気
角）の区間では、スイッチング素子Ｕａとスイッチング
素子Ｖｂをオン、その他のスイッチング素子をオフにす
る。これにより、図３３で示したで示すＵ−Ｖ間に電
流が流れる。同様に、ステップ２で、スイッチング素子
ＶｂとＷａをオン、ステップ３でスイッチング素子Ｕｂ
とＷａをオン、ステップ４でＵｂとＶａをオン、ステッ
プ５でＶａとＷｂをオン、ステップ６でＵａとＷｂをオ
ンとなるように電気角で６０度毎に順次スイッチング素
子のオン・オフを切り替えて、Ｕ−Ｖ間→Ｗ−Ｖ間
→Ｗ−Ｕ間→Ｖ−Ｕ間→Ｖ−Ｗ間→Ｕ−Ｗ間の
順番で順次コイルに電流を流すことで、モータを回転駆
動させている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の永久磁石形モー
タは以上のように構成されているので、以下に述べる問
題点があった。隣り合うスロット２間に磁性楔３５を装
着するために、ステータ鉄心のティース部３ｆの先端部
の対応内面に装着溝３２を形成し、圧入などにより、磁
性楔３５をスロット２間に挿入する必要があるため、磁
性楔を固定するための組み立て性が悪く、組み立て中に
磁性楔が割れる等の問題点があった。

【００１７】また、磁性楔３５を固定するために、ステ
ータ鉄心のティース部３ｆのステータ内径側の側面部に
装着溝３２を設けたため、装着溝３２がない場合と比べ
て、ステータ鉄心のティース部３ｆの断面積が小さくな
ることにより、ステータ鉄心のティース部３ｆの磁束密
度が増加し、鉄損の増加により効率を悪化させていた。

【００１８】また、複合磁性楔３６を、ステータ鉄心７
のセミクローズのスロット構造を有するスロット２のス
ロットオープニング部２ａを閉塞するように、複合磁性
楔３６を収容する構造としていたため、スロット２断面
内に入り込んで複合磁性楔３６を配置する必要があっ
た。この結果、コイル６を収容することができる有効ス
ロット断面積が狭めることとなり、所定のコイル６を巻
装するために線径を小さくする必要があり、銅損増加に
より効率を悪化させていた。また、磁性楔の固定が不十
分であった。

【００１９】また、圧縮機に組み込んだ場合、磁性楔３
５の破片が圧縮機の細管に入り込み、圧縮機の故障の原
因となっていた。

【００２０】また、ステータの磁性片部３をティース部
３ｆの両脇に配置された薄肉部３７によって連結された
構造となっているため、ステータを製造する工程の中
で、薄肉部３７を支点にステータ鉄心７を開いた状態で
コイルする工程と、開いたコアを閉じる工程が存在す
る。この２つの工程によって、薄肉部３７に塑性変形が
生じ、磁気特性が劣化するといった問題点があった。

【００２１】また、ロータ鉄心１４の外周面において、
永久磁石１５の相互間に存する鉄心部分を同鉄心の内周
部と外周部とを繋ぐ連結部と対応する部位に、ロータ鉄
心１４の軸方向（回転軸１３の軸方向）に沿って凹部３
１を形成した構造としていたので、磁石極間部を通る磁
束が減少することにより、リラクタンストルクが減少
し、電流の増加により効率が悪化するという問題点があ
った。

【００２２】また，ステータ内径側のティース部３ｆの
ティース部先端部３ｇをカットして除去した構造として
いるが、ティース部先端部３ｇのカットする寸法によっ
ては、効率を悪化させるという問題点があった。

【００２３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ステータティース部の先端部に
磁性楔を挿入する際の組み立て性を改善すると共に、磁
性楔の固定を容易にし、さらに、ステータティース部に
磁性楔を固定するための装着溝を設けることなく、磁性
楔の固定を容易に実現することで、モータの効率を改善
すると共に、制御性が良好な永久磁石モータを提供する
ことを目的とする。

【００２４】また、コイルの収容できるスロット断面積
を小さくすることなく、磁性楔の固定を容易に実現する
ことで、モータの組み立て性を改善すると共に、モータ
効率が向上し、制御性が良好な永久磁石モータを提供す
ることを目的とする。

【００２５】また、ティース部の両脇に配置された薄肉
部を塑性変形することなく、設けることで、薄肉部の磁
気特性を改善すると共に、制御性が良好な永久磁石モー
タを提供することを目的とする。

【００２６】また、ロータ鉄心の外周面において、永久
磁石の相互間に存するロータ鉄心の内周部と外周部とを
繋ぐ連結部と対応する部位に、ロータ鉄心の軸方向（回
転軸の軸方向）に沿って凹部を形成した構造としても、
効率の良い永久磁石モータを実現すると共に、制御性が
良好な永久磁石モータを提供することを目的とする。

【００２７】また、ステータ内径側ティース部のティー
ス部先端部をカットして除去した構造としても、効率の
良い永久磁石形モータを実現すると共に、制御性が良好
な永久磁石モータを提供することを目的をする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る永久磁石
形モータは、バックヨーク部と、このバックヨーク部か
ら突出したティース部とからなる複数の磁性片部がバッ
クヨーク部に形成される連結部を介して折り曲げ可能に
連結された連結鉄心と、ティース部とバックヨーク部と
によって形成されるスロットを電気絶縁するための絶縁
部材とを有し、連結鉄心のジョイント部を折り曲げるこ
とにより、環状に形成されたステータと、このステータ
の内径側に空隙部分を介して対向配置され、永久磁石を
配置するための磁石挿入孔を設けたロータ鉄心と、この
ロータ鉄心の磁石挿入孔内に設けられた永久磁石とを有
するロータと、を備えた永久磁石形モータにおいて、絶
縁部材の隣り合うティース部の先端部が対向する部分に
磁性部材収納部を設け、磁性部材収納部に磁性部材を配
置したことを特徴とする。

【００２９】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、絶縁部材のティース先端部に位置する部分に、対向
する隣りのティース先端部側に開口した凹部を設け、凹
部同士が対向面で接した構造とすることにより磁性部材
収納部を形成したことを特徴とする。

【００３０】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁性部材の寸法を磁性部材収容部の寸法よりも小さ
くしたことを特徴とする。

【００３１】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁性部材収容部の軸方向端面に、磁性部材が外に飛
び出すのを防止する係り止め部を設けたことを特徴とす
る。

【００３２】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁性部材は、比透磁率１５以下の磁性体で構成され
たことを特徴とする。

【００３３】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、絶縁部材のティース先端部に位置する部分に設けた
凹部の、ティース先端部と接する部分の厚さを調整する
ことにより、隣接するティース先端部を通って流れる短
絡磁束を抑制することを特徴とする。

【００３４】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、バックヨーク部と、このバックヨーク部から突出し
たティース部とからなる複数の磁性片部がバックヨーク
部に形成される連結部を介して折り曲げ可能に連結され
た連結鉄心と、ティース部とバックヨーク部とによって
形成されるスロットを電気絶縁するための絶縁部材とを
有し、連結鉄心のジョイント部を折り曲げることによ
り、環状に形成されたステータと、このステータの内径
側に空隙部分を介して対向配置され、永久磁石を配置す
るための磁石挿入孔を設けたロータ鉄心と、このロータ
鉄心の磁石挿入孔内に設けられた永久磁石とを有するロ
ータと、を備えた永久磁石形モータにおいて、ティース
部の先端部に、スロットオープニング部を塞ぐような形
で形成された薄肉突起部を設けたことを特徴とする。

【００３５】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、薄肉突起部の半径方向の厚みを１ｍｍ以下にしたこ
とを特徴とする。

【００３６】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、薄肉突起部を、積層方向に間欠的に設けたことを特
徴とする。

【００３７】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、薄肉突起部の半径方向の厚みを、打ち抜き性が良く
なる程度に厚くしたことを特徴とする。

【００３８】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、複数相の巻線を有するステータと、ステータの内径
側に空隙部分を介して対向配置され、永久磁石を配置す
るための磁石挿入孔を設けたロータ鉄心と、ロータ鉄心
の磁石挿入孔内に設けられた永久磁石とを有するロータ
と、を備えた永久磁石形モータにおいて、永久磁石の周
方向端部に切り欠き部を設け、且つ、切り欠き部に沿っ
てロータ鉄心に薄肉連結部を設け、且つ、ステータの内
周とロータの外周が対向する空隙長の最大値をＬａ、最
小値をＬｂとしたとき、空隙長の最大値Ｌａと最小値Ｌ
ｂの比Ｌａ／Ｌｂを１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３となる構造
としたことを特徴とする。

【００３９】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の軸直角方向断面を、ロータ鉄心の内径側
と外形側の両側に膨らむ凸形Ｒ形状としたことを特徴と
する。

【００４０】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部を、
Ｒ形状で構成したことを特徴とする。

【００４１】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部を、
直線で構成したことを特徴とする。

【００４２】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部を、
連続する直線で構成したことを特徴とする。

【００４３】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の極中心に対して、永久磁石の周方向端部
におけるステータとロータとの間の空隙寸法が大きくな
るように、ロータ鉄心の外周部の曲率を小さくしたこと
を特徴とする。

【００４４】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、複数相の巻線を有するステータと、ステータの内径
側に空隙部分を介して対向配置され、永久磁石を配置す
るための磁石挿入孔を設けたロータ鉄心と、ロータ鉄心
の磁石挿入孔内に設けられた永久磁石とを有するロータ
と、を備えた永久磁石形モータにおいて、ロータ鉄心の
外周部と対向するステータ鉄心のティース部先端部の形
状をティース部先端部になるほど、ステータとロータと
の間の空隙長が大きくなる形状とし、且つ、ステータの
内周とロータの外周が対向する空隙長の最大値をＬａ、
最小値をＬｂとしたとき、空隙長の最大値Ｌａと最小値
Ｌｂの比Ｌａ／Ｌｂを１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３としたこ
とを特徴とする。

【００４５】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ティース部側面部の辺と、ティース部側面部の辺か
らティース部先端に延びる辺とのなす角度が１００度以
上となるように構成したことを特徴とする。

【００４６】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状を、一
つの直線により形成したことを特徴とする。

【００４７】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状を、多
段階に折れる直線により形成したことを特徴とする。

【００４８】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状を、Ｒ
形状の組み合わせにより形成したことを特徴とする。

【００４９】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ティース部先端部のスロット側の面に、切り欠き部
を設けたことを特徴とする。

【００５０】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータに設けられた永久磁石を、外部着磁ヨークを
用いて着磁したことを特徴とする。

【００５１】この発明に係る圧縮機は、請求項１乃至請
求項２３の何れかに記載の永久磁石形モータを備えたこ
とを特徴とする。

【００５２】この発明に係る冷凍サイクル装置は、請求
項２４に記載の圧縮機を備えたことを特徴とする。

【００５３】この発明に係る永久磁石形モータの製造方
法は、バックヨーク部と、このバックヨーク部から突出
したティース部とからなる複数の磁性片部がバックヨー
ク部に形成される連結部を介して折り曲げ可能に連結さ
れた連結鉄心と、ティース部とバックヨーク部とによっ
て形成されるスロットを電気絶縁するための絶縁部材と
を有し、連結鉄心のジョイント部を折り曲げることによ
り、環状に形成されたステータを備えた永久磁石形モー
タの製造方法において、プレス打ち抜きされたコア部材
を金型内で積層して連結鉄心を形成する工程と、連結鉄
心の各磁性片部のバックヨーク部とティース部とにより
形成されるスロットの壁面及び磁性片部の軸方向端部を
覆うように、ティース先端部に位置する部分に対向する
隣りのティース先端部側に開口した凹部を設けた絶縁部
材を装着する工程と、連結鉄心の各磁性片部のティース
部にコイルを巻装する工程と、連結鉄心のジョイント部
を折り曲げることにより、環状のステータを形成し、絶
縁部材に設けた凹部同士を対向面で接するようにして磁
性部材収納部を形成する工程と、磁性部材収納部に磁性
部材を挿入する工程と、を備えたことを特徴とする。

【００５４】また、この発明に係る永久磁石形モータの
製造方法は、バックヨーク部と、このバックヨーク部か
ら突出したティース部とからなり、ティース部の先端部
に薄肉突起部を設けた複数の磁性片部がバックヨーク部
に形成される連結部を介して折り曲げ可能に連結された
連結鉄心と、ティース部とバックヨーク部とによって形
成されるスロットを電気絶縁するための絶縁部材とを有
し、連結鉄心のジョイント部を折り曲げることにより、
環状に形成されたステータを備えた永久磁石形モータの
製造方法において、プレス打ち抜きされたコア部材を金
型内で積層して連結鉄心を形成する工程と、連結鉄心の
各磁性片部のバックヨーク部とティース部とにより形成
されるスロットの壁面及び磁性片部の軸方向端部を覆う
ように絶縁部材を装着する工程と、連結鉄心の各磁性片
部のティース部にコイルを巻装する工程と、連結鉄心の
ジョイント部を折り曲げることにより、環状のステータ
を形成し、ティース部の先端部に設けた薄肉突起部によ
りスロットオープニング部を塞ぐようにする工程と、を
備えたことを特徴とする。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。実施の形態１．図１〜９は実施の形態１を示す図で、図
１は９スロットの構造を有する永久磁石形モータのステ
ータの断面図、図２は連結鉄心の連結部を示す簡略図、
図３は図１の断面図を部分的に拡大した図、図４はステ
ータの極片部１個分のコイルの巻装方法を示す概略図、
図５はステータ鉄心の製造方法を示す概念図、図６はス
テータ鉄心の一部を示す平面図、図７は圧縮機に永久磁
石形モータを組み込んだ場合の断面図、図８は図７の圧
縮機を組み込んだ冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図、
図９は永久磁石形モータを１２０度矩形波駆動により回
転駆動させた場合のコイルの端子電圧波形を示す図であ
る。

【００５６】図１において、３は電磁鋼板を一枚一枚打
ち抜いて積層した薄板の電磁鋼板からなる磁性片部、９
は磁性片部３の両側端部に設けられたジョイント部で、
積層された電磁鋼板の一枚一枚の両側端部の裏側に凹部
３ａを、表側に凸部３ｂを設けることによって構成され
ている。４は複数の磁性片部３が各端面３ｃ、３ｄを介
して配列された第１のコア部材である。

【００５７】５は第２のコア部材で、第１のコア部材４
と交互に積層され積層方向に相隣なる磁性片部３同士の
凹部３ａ及び凸部３ｂが嵌合されることにより回転自在
に連結されている。７は積層された両コア部材のジョイ
ント部９を各磁性片部３のジョイント部９の凹部３ａ及
び凸部３ｂを回転させ、環状に形成された鉄心である。

【００５８】また、３ｅは磁性片部３のバックヨーク
部、３ｆはティース部である。また、２はバックヨーク
部３ｅとティース部３ｆとにより構成されるスロットで
ある。８はスロットオープニング部と接するティース部
先端部３ｇを含むスロット２の壁面及び、磁性片部３の
軸方向端部面を覆うように装着され、樹脂などによって
構成された絶縁部材であり、隣接するティース部先端部
が対向する部分にコの字状凹部８ａ（図４参照）を設け
ることにより、ステータ鉄心が環状に形成された場合
に、隣接するティースのコの字状凹部８ａが接して鉄心
磁性部材収容部１を形成している。凹部はコの字状に限
定されない。

【００５９】１０は絶縁部材８により形成された磁性部
材収容部１に収容された磁性部材であり、比透磁率１５
以下の磁性体により構成することにより、隣接するティ
ース部先端部間に流れる短絡磁束を抑制した構造として
いる。６は、ティース部３ｆに巻装され、スロット２内
に収められたコイルである。

【００６０】次に、上記のように構成された鉄心の製造
方法について説明する。先ず、図５の矢印Ａで示す位置
において、第１のコア部材４を加工する第１段階とし
て、図中ハッチングで示す部分をプレス打ち抜きするこ
とにより両端面３ｃ、３ｄの周辺部を形成する。又、矢
印Ｂで示す位置においては、第２のコア部材５を加工す
る第１段階として、図中ハッチングで示す部分をプレス
打ち抜きすることにより両端面３ｃ、３ｄの周辺部を形
成する。なお、上記プレス打ち抜き動作によって、磁性
片部３の円弧状の端面３ｃ（外側に凸）が形成された側
の端部の表裏面には、図６に示すようにそれぞれ嵌合可
能な凹部３ａ及び凸部３ｂ形成されるとともに、最上層
となるコア片３には凸部３ｂが嵌合可能な穴部３ｈが形
成されている。

【００６１】次いで、図５に矢印Ｃで示す位置におい
て、矢印Ａで示す位置において両端面３ｃ、３ｄの周辺
部が形成された部分と、矢印Ｂで示す位置において両端
面３ｃ、３ｄの周辺部が形成された部分を、順次交互に
図中ハッチングで示す部分をプレス打ち抜きすることに
より、それぞれ第１のコア部材４及び第２のコア部材５
が形成され、これら両コア部材は金型内で順次積層され
る。

【００６２】その後、図４に示すように、ノズル１１を
ノズルの回転軸となるような回転運動をさせることで、
各磁性片部３のティース部３ｆにコイル６を巻装し、ス
ロット２内にコイル６を収容する。その後、各磁性片部
３の積層方向で相対向する凹部３ａ及び３ｂを回転させ
ることにより、環状に形成し、ティース部先端部に設け
たコの字状凹部８ａにより形成された磁性部材収容部１
に、磁性部材収容部１の外形寸法より若干小さめの磁性
部材１０を挿入することによりステータ１２が完成す
る。

【００６３】また、ティース部先端部に設けたコの字状
凹部８ａのコア端部には、磁性部材１０が外に飛び出す
のを防止するため、係り止め部（図示せず）を有する構
造となっている。また、ティース部先端部に設けた隣接
するコの字状凹部８ａ同士は、上述のとおり対向面で接
した構造となっている。

【００６４】図７において、１２は圧縮機の容器に焼き
ばめなどによって保持されたステータ、１３はステータ
１２の軸線上に配置され、ステータ１２に対して回転可
能な回転軸、１４は回転軸１３に固定されているロータ
鉄心、１５はロータ鉄心１４の外周面に固定されている
複数の永久磁石であり、これらの永久磁石１５は、Ｎ極
とＳ極とが交互になるように着磁される。また、永久磁
石１５は、フェライト又はネオジなどを主成分に構成さ
れている。１６は回転軸１３、ロータ鉄心１４及び永久
磁石１５を有するロータであり、このロータ１６とステ
ータ１２との間には、空隙１７が設けられている。

【００６５】図８において、１８は圧縮機、１９は冷房
運転および暖房運転の冷媒の流れを切換える流路切換え
手段であり、例えば四方弁である。２０は室外熱交換
器、２１は流量制御装置、２２は室内熱交換器、２３は
室外ユニット、２４は室内ユニットであり、これらは配
管によって順次接続され冷凍サイクルを構成している。
この冷凍サイクルの冷媒には、ＨＦＣ系冷媒で、Ｒ３２
とＲ１２５の混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられ、冷
凍機油としてはアルキルベンゼン系油が用いられてい
る。その他冷媒としてはＲ４０７Ｃなどが、冷凍機油と
しては鉱油、エステル油などが適用可能である。

【００６６】このように，ステータの絶縁部材８のティ
ース部先端部３ｇに磁性部材収容部１を設けて、ティー
ス部３ｆにコイル６を巻装した後、鉄心７を環状にし、
最後に磁性部材収容部１に磁性部材８をステータコア端
部より挿入することで、磁性部材８を収容可能な構造と
したので、磁性部材８を圧入することなく装着でき、組
み立て性が向上すると共に、組み立て時に磁性部材８に
割れ等が発生して破損することがなくなった。

【００６７】また、ステータ鉄心７のティース部３ｆの
側面部に装着溝などを設ける必要がなくなり、ステータ
鉄心７のティース部３ｆの磁路を狭めて、鉄損が増加す
ることがなくなった。

【００６８】また、ステータ鉄心７のティース部先端部
３ｇのスロットオープニング部に磁性部材１０を装着す
る構造としたので、コイル６を収容することができる有
効スロット断面積を狭めることがなくなったので、銅損
が増加して効率を悪化させることがなくなった。

【００６９】また、ステータの絶縁部材８のティース部
先端部３ｇにコの字状凹部８ａを設けて磁性部材収容部
１を形成し、その中に磁性部材１０を装着する構造とし
たので、接着材などの部材を用いることなく磁性部材１
０の支持が容易になった。

【００７０】また、ティース部３ｆにコイル６を巻装後
に、鉄心を円環状にするようにしたので、磁性部材収容
部１を設けても巻線作業を損なうことなく、コイル６の
高占積率を実現しつつ、ステータ鉄心７のティース部先
端部３ｇのスロットオープニング部に磁性部材１０を装
着することが可能である。

【００７１】図９はモータを１２０度矩形波駆動により
回転駆動させた場合の端子電圧の波形を、有限要素を用
いた電磁界解析により算出した結果であるが、比較のた
め、磁性部材１０を装着しない場合の波形（ａ）と、磁
性部材１０を装着した場合の波形（ｂ）について比較解
析を行っている。解析の結果、磁性部材１０を装着しな
い場合は、非通電区間に発生する誘起電圧の波形を平ら
にする歪が発生しているのに対し、磁性部材１０を装着
することにより、歪が低減しているのが分かる。

【００７２】この非通電区間に発生する誘起電圧の歪
は、永久磁石形モータを１２０度矩形波通電で駆動する
場合に発生する特有の現象であり、ロータ鉄心１４に永
久磁石１５を埋め込んだ埋め込み磁石形のロータを用い
た場合に非通電相に鎖交していた磁束が、急激に通電し
ている相のティースへ流れ込むことによって生じる。詳
細には、例えば図１８（ａ）〜（ｄ）に示すような埋め
込み形のロータと、スロットオープニングを有するステ
ータとの組み合わせで用いた場合、隣接する永久磁石１
５の間に鉄で構成した極間ブリッジ部２７を設けた構造
となっているので、コイル６に流れる電流によって作ら
れる磁束が、この極間ブリッジ部２７を通って、ステー
タティースに戻る経路の磁束ループができ、この磁束の
ループが極間ブリッジ部２７とスロットオープニング部
が対向する位置で、非通電相に流れ易い位置と、通電相
に流れ易い位置との両極端に分かれ、その中間が存在し
ないため、磁気抵抗の落差を生じ、隣のティースへ磁束
が急峻に移動することにより、歪が発生する。

【００７３】しかしながら、本実施の形態で示すように
スロットオープニング部に磁性部材１０を設けた構造と
することにより、非通電相に鎖交していた磁束を徐々に
通電相へ鎖交させるようになるため、ロータ位置検出の
遅れの原因となっていた誘起電圧の歪を取り除くことが
できる。これにより、高速回転駆動時においても正確に
ロータの位置を検出ができるようになり、モータが脱調
して停止するといった不具合がなくなり、制御性が良好
な永久磁石形モータを実現することができる。

【００７４】また、磁性部材１０の比透磁率を１５以下
とすることにより、隣接するティース間を短絡する磁束
を抑制することができ、高効率な永久磁石モータを実現
することができる。

【００７５】また、ティース部先端部３ｇに絶縁部材８
で構成したコの字状凹部８ａを設け、そのコの字状凹部
８ａには、ティース部先端部３ｇとスロットオープニン
グ部とが対向する部分に絶縁部材８が配置された構造に
なっているので、この絶縁部材８の厚みを調整すること
により、隣接するティース部先端部３ｇを通って流れる
短絡磁束を抑制することができるようになり、銅損を低
減した高効率な永久磁石形モータが実現できる。

【００７６】また、圧縮機に組み込んだ場合であって
も、磁性部材１０は絶縁部材８によって密閉保持されて
いるため、磁性部材１０の破片などが圧縮機内部に入り
込み、圧縮機に接続された細管部（図示せず）に入り込
み、細管を詰まらせて故障するといった不具合を解消し
た。

【００７７】また、図８に示すように、このような圧縮
機１８を搭載し、凝縮器（冷房時では室外熱交換器２
０、暖房時では室内熱交換器２２）、蒸発器（冷房時で
は室内熱交換２２、暖房時では室外熱交換器２０）が順
次接続された冷凍サイクル装置は、冷媒にＨＦＣ系冷媒
が用いられている。ＨＦＣ系冷媒は冷凍機油との相溶性
が低いため、冷凍機油は冷凍サイクル中の配管内に付着
しやすく、この油に磁性部材１０の破片等の不純物が付
着して配管詰まりや伝熱性能の低下を引き起こす可能性
があったが、本実施の形態では、磁性部材１０は絶縁部
材８によって密閉保持されているため、磁性部材１０の
破片などの不純物の付着が無く、冷凍サイクル中への不
純物の付着を低減でき、ＨＦＣ系冷媒の冷凍サイクルに
好適な信頼性の高い冷凍サイクル装置が得られる。

【００７８】なお、永久磁石の素材を磁化するための着
磁方法として、ステータを用いて行う組み込み着磁方法
と、外部に設けた着磁ヨークを用いて行う外部着磁方法
があるが、図２４に示す着磁ヨーク３０を用いて行う外
部着磁方法により着磁することで、着磁のアンバランス
を解消し、より制御性の安定した信頼性の高い永久磁石
形モータを実現することができる。

【００７９】また、実施の形態１では、６極のモータを
例に説明したが、２Ｎ極（Ｎは１以上の整数）のモータ
についても同様の効果を得ることができる。

【００８０】実施の形態２．図１０、１１は実施の形態
２を示す図で、図１０は９スロットの構造を有する永久
磁石形モータのステータの断面図、図１１は図１０の断
面図を部分的に拡大した図である。図において、３は電
磁鋼板を一枚一枚打ち抜いて積層した薄板の電磁鋼板か
らなる磁性片部、９は磁性片部３の両側端部に設けられ
たジョイント部で、積層された電磁鋼板の一枚一枚の両
側端部の裏側に凹部３ａを、表側に凸部３ｂを設けるこ
とによって構成されている。４は複数の磁性片部３が各
端面３ｃ、３ｄを介して配列された第１のコア部材であ
る。

【００８１】５は第２のコア部材で、第１のコア部材４
と交互に積層され積層方向に相隣なる磁性片部３同士の
凹部３ａ及び凸部３ｂが嵌合されることにより回転自在
に連結されている。７は積層された両コア部材のジョイ
ント部９を各磁性片部３のジョイント部９の凹部３ａ及
び凸部３ｂを回転させ、環状に形成された鉄心である。

【００８２】また、３ｅは磁性片部３のバックヨーク
部、３ｆはティース部である。ティース部３ｆの先端部
には、１ｍｍ以下の薄肉突起部２５がスロットオープニ
ング部を塞ぐような形で形成されている。また、２はバ
ックヨーク部３ｅとティース部３ｆとにより構成される
スロットである。８はスロット２の壁面及び磁性片部３
の軸方向端部面を覆うように装着され、樹脂などによっ
て構成された絶縁部材である。６はティース部３ｆに巻
装され、スロット２内に収められたコイルである。

【００８３】上記のように構成された鉄心の製造方法
は、実施の形態１で述べた方法と同一であるため説明を
省略する。

【００８４】このように、ティース部３ｆにコイル６を
巻装後に、鉄心を円環状にするようにしたので、ステー
タ鉄心７のティース部先端部３ｇのスロットオープニン
グ部を塞ぐ形で薄肉突起部２５を設けても、巻線作業を
損なうことなく、コイル６の高占積率を実現することが
可能である。

【００８５】また、スロットオープニング部に磁性部材
などを挿入する必要がないため、組み立て性を向上しつ
つ、実施の形態１と同様に、１２０度矩形波駆動時に発
生する非通電区間に発生する誘起電圧の歪を低減し、高
速回転時においても制御性が良好な永久磁石形モータが
実現できる。

【００８６】なお、本実施の形態では、薄肉突起部２５
を、一枚一枚電磁鋼板を打ち抜いて積層してなる磁性片
部３の一枚一枚に設けていたが、薄肉突起部２５の厚み
を、打ち抜き性などの点で厚く形成したい場合などは、
薄肉突起部２５を積層された全ての磁性片部３に形成す
る必要はなく、間欠的に薄肉突起部２５を設けることに
より、同様の効果が期待できる。

【００８７】実施の形態３．図１２〜１５は実施の形態
３を示す図で、図１２は永久磁石形モータの断面図、図
１３は図１２の断面図を部分的に拡大した図、図１４は
永久磁石形モータを１２０度矩形波駆動により回転駆動
させた場合のコイルの端子電圧波形を示す図、図１５は
Ｌａ／Ｌｂとモータ効率の関係を示した図である。

【００８８】図において、７は周方向に配置された内周
面に軸方向へ延びる９個のスロット２が設けられている
円筒状のステータ鉄心であり、厚み０．３５ｍｍ程度の
薄い電磁鋼板を一枚一枚打ち抜いて所定の枚数を積層す
ることで構成されている。隣接するスロット２間にはテ
ィース部３ｆが形成されている。ティース部３ｆは、外
径側から内径側にかけては略平行の形状を有している。
また、先端部になるにつれ、両サイドが周方向に広がる
ような傘状の構造となっている。

【００８９】また、隣接するティース部３ｆの先端部の
間には、数ミリ程度のスロットオープニング部を有する
構造となっている。６はティース部３ｆに所定の巻数を
直接巻き付けて３相Ｙ結線の集中巻線を施したコイルで
あり、スロットオープニングの隙間から銅線を通した針
状のノズルを挿入し、回転運動させることで、銅線を直
接ティースに巻き付けることを可能にしている。

【００９０】１３はステータ鉄心７の軸線上に配置さ
れ、ステータ鉄心７に対して回転可能な回転軸、１４は
回転軸１３に固定されているロータ鉄心であり、前記ス
テータ鉄心７と同様に電磁鋼板を一枚一枚打ち抜いて積
層することで構成されている。また、ロータ鉄心１４に
は、永久磁石１５が挿入できるように永久磁石１５の寸
法より若干大きめの磁石挿入孔２６が設けられている。
隣接する磁石挿入孔２６の間には極間ブリッジ部２７が
設けられ、磁石挿入孔２６の外周部に設けられた外周ブ
リッジ部２８と結合されて一体構造を有している。

【００９１】それぞれのブリッジ部の寸法は、永久磁石
１５の磁束がロータ内部でショートして出力が低下する
のを防止するため、極力小さくするのが望ましく、製造
上打ち抜き可能な電磁鋼板の板厚と同等程度の寸法とな
るように設計されている。本実施の形態の場合は、極間
ブリッジ部２７の寸法の最も狭い部分の寸法を０．５ｍ
ｍ、外周ブリッジ部２８の寸法を電磁鋼板の板厚と等し
い０．３５ｍｍ程度となるように設計している。

【００９２】ロータ鉄心１４の磁石挿入孔２６には、Ｎ
極とＳ極とが交互になるように着磁された６枚の永久磁
石１５が埋め込まれ、ロータ鉄心１４の外周面に沿って
配置されている。また、永久磁石１５の断面形状は、ロ
ータ鉄心１４の回転軸１３側とロータ鉄心１４の外形側
の両側に膨らむ凸形Ｒ形状とすると共に、永久磁石１５
の端部に磁石切り欠き部２９を設け、且つ、永久磁石１
５端部に設けられた磁石切り欠き部２９に沿って薄肉連
結部を形成した構造となっている。

【００９３】更に、空隙１７の長さの最小値をＬｂ、最
大値をＬａとしたとき、１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３となる
ように永久磁石１５の端部に磁石切り欠き部２９を設け
た構造となっている。また、１６は回転軸１３、ロータ
鉄心１４及び永久磁石１５を有するロータであり、この
ロータ１６とステータ鉄心７との間には、０．５ｍｍ程
度の空隙１７が設けられている。

【００９４】このように、永久磁石１５の断面形状をロ
ータ鉄心１４の回転軸１３側とロータ鉄心１４の外形側
の両側に膨らむ凸形Ｒ形状とすると共に、永久磁石１５
の端部に磁石切り欠き部２９を設け、且つ、永久磁石１
５端部に設けられた磁石切り欠き部２９に沿って薄肉連
結部を形成した構造としたので、永久磁石１５の端部を
カットしたことによりリラクタンストルク成分は減少す
るが、永久磁石１５の断面形状を回転軸方向側とロータ
外径側の両方に膨らむ凸形Ｒ形状とすることで、リラク
タンストルクの減少分を補うだけの永久磁石１５による
トルクを得ることができ高効率な永久磁石形モータが実
現できる。

【００９５】また、永久磁石１５端部をカットして、且
つ、永久磁石１５端部のカット面に沿って、薄肉連結部
で結合した形状としているので、空隙１７の磁束密度分
布が正弦波状に滑らかな分布となり、振動・騒音の原因
となるコギングトルクを減少することができる。

【００９６】図１４は本モータを１２０度矩形波駆動に
より回転駆動させた場合の端子電圧の波形を、有限要素
を用いた電磁界解析により算出した結果である。永久磁
石端部にカット部を設けない構造のロータの波形（ａ）
と、永久磁石端部にカット部を設け、カット面に沿って
薄肉連結部を設けたロータの波形（ｂ）と比較を行った
結果である。解析の結果、永久磁石端部にカット部を設
けない構造のロータは、非通電区間に発生する誘起電圧
の波形を平らにする歪が発生しているのに対し、永久磁
石端部にカット部を設け、且つ、永久磁石端部のカット
面に沿って薄肉連結部を設けた構造にすることにより、
非通電区間に発生する誘起電圧の歪が低減しているのが
分かる。

【００９７】非通電区間に発生する誘起電圧の歪は、ロ
ータの位置検出の遅れの原因となり、高速回転駆動時に
おいて正確なロータ位置を検出することができなくな
り、モータが脱調・停止するといった不具合が発生して
いた。しかしながら、本実施の形態で示すよなモータ構
造とすることにより、非通電区間に発生する磁束の変化
を滑らかにすることで誘起電圧の歪をなくすことがで
き、高速回転時においても制御性が良好な永久磁石形モ
ータを提供することができる。

【００９８】また、永久磁石端部に設けるカット面は、
歪を低減する点からは大きくするほど効果が大きいが、
効率の点では、なるべく小さくするのが望ましい。した
がって、効率の低下を抑制しつつ、誘起電圧の歪を低減
できる範囲で永久磁石の端部にカット面を設けるのが望
ましい。

【００９９】図１５にＬａ／Ｌｂに対するモータ効率の
関係を示す。本図より、Ｌａ／Ｌｂが３以上になるとモ
ータ効率が徐々に低下することが分かる。これは、空隙
長が大きくなることと、永久磁石端部にカット面を設け
ることにより、コイルに鎖交する磁束が低下して、電流
当たりのトルクが減少し、銅損が増加するためである。
Ｌａ／Ｌｂが３以下の範囲では、トルクにあまり寄与し
ない永久磁石の端部の部分にカット面を設けているので
効率の低下は少ないが、Ｌａ／Ｌｂを３以上の寸法にす
ることにより、トルクに大きく寄与する部分にまでカッ
ト面を設けることとなるので、効率の低下が大きくな
る。一方、Ｌａ／Ｌｂを１．３以上の寸法にすることに
より、非通電相のティースに鎖交する磁束の変化を滑ら
かにすることができ、永久磁石形モータを高速駆動した
場合であっても、脱調することなく運転することが可能
となる。

【０１００】なお、本実施の形態では、永久磁石端部に
設けたカット部をＲ形状となるように設けていたが、Ｒ
形状の変わりに、直線若しくは、連続する直線により構
成しても同様な効果が得られる。

【０１０１】更には、永久磁石１５の極中心に対して、
永久磁石端部の空隙１７の寸法が大きくなるように構
成、例えば、ロータ鉄心１４の外周部の曲率を小さくす
るように構成しても同様な効果が得られる。

【０１０２】実施の形態４．図１６〜２３は実施の形態
４を示す図で、図１６は永久磁石形モータを示す断面
図、図１７は図１６で示した断面図の一部分を拡大した
図、図１８は埋め込み磁石形ロータの構造を示した図、
図１９は永久磁石形モータを１２０度矩形波駆動により
回転駆動させた場合のコイルの端子電圧波形を示す図、
図２０はＬａ／Ｌｂとモータ効率の関係を示した図、図
２１はステータティース部先端部の形状を２つの直線に
より形成した構造を示す断面図、図２２はステータティ
ース部先端部の形状を連続的に滑らかなＲ形状で構成し
た構造を示す断面図、図２３はステータティース部先端
部とスロットが対向する部分のティース部先端部に切り
欠き部を設けた場合の構造を示す断面図である。

【０１０３】図において、７は周方向に配置された内周
面に軸方向へ延びる９個のスロット２が設けられている
円筒状のステータ鉄心であり、厚み０．３５ｍｍ程度の
薄い電磁鋼板を一枚一枚打ち抜いて所定の枚数を積層す
ることで構成されている。隣接するスロット２間にはテ
ィース部３ｆが形成されている。ティース部３ｆは、外
径側から内径側にかけては略平行の形状を有している。
また、先端部になるにつれ、両サイドが周方向に広がる
ような傘状の構造となっている。

【０１０４】また、ロータ鉄心１４の外周部と対向する
ステータ鉄心７のティース部先端面部分の形状をティー
ス部先端部３ｇになるほど、空隙長が大きくなる形状と
し、空隙長の最小値をＬｂと最大値をＬａの関係を、
１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３となるように構成されている。
また、ティース側面部辺とティース側面部辺の両端の辺
のなす角θを１００度以上とし、ティースの先端部にな
るほど厚みが小さくなるように構成されている。また、
隣接するティース部３ｆの先端部の間には、ステータ内
周面とロータ外周面に対向する最小空隙長の２倍以上の
寸法のスロットオープニング部を有する構造となってい
る。６はティース部３ｆに所定の巻数を直接巻き付けて
３相Ｙ結線の集中巻線を施したコイルである。

【０１０５】１３はステータ鉄心７の軸線上に配置さ
れ、ステータ鉄心７に対して回転可能な回転軸、１４は
回転軸１３に固定されているロータ鉄心であり、ステー
タ鉄心７と同様に電磁鋼板を一枚一枚打ち抜いて積層す
ることで構成されている。また、ロータ鉄心１４には、
永久磁石１５が挿入できるように永久磁石１５の寸法よ
り若干大きめの磁石挿入孔２６が設けられている。隣接
する磁石挿入孔２６の間には極間ブリッジ部２７が設け
られ、磁石挿入孔２６の外周部に設けられた外周ブリッ
ジ部２８と結合されて一体構造を有している。

【０１０６】それぞれのブリッジ部の寸法は、永久磁石
１５の磁束がロータ内部でショートして出力が低下する
のを防止するため、極力小さくするのが望ましく、製造
上打ち抜き可能な電磁鋼板の板厚と同等程度の寸法とな
るように設計されている。本実施の形態の場合は、極間
ブリッジ部２７の寸法の最も狭い部分の寸法を０．５ｍ
ｍ、外周ブリッジ部２８の寸法を電磁鋼板の板厚と等し
い０．３５ｍｍ程度としている。

【０１０７】ロータ鉄心１４の磁石挿入孔２６には、Ｎ
極とＳ極とが交互になるように着磁された６枚の永久磁
石１５が埋め込まれ、ロータ鉄心１４の外周面に沿って
配置されている。また、永久磁石１５の断面形状は、ロ
ータ鉄心１４の回転軸１３側とロータ鉄心１４の外形側
の両側に膨らむ凸形Ｒ形状を有する構造となっている。
また、１６は回転軸１３、ロータ鉄心１４及び永久磁石
１５を有するロータであり、このロータ１６とステータ
鉄心７との間には、０．５ｍｍ程度の空隙１７が設けら
れている。

【０１０８】このように、ロータ鉄心１４の外周部と対
向するステータ鉄心７のティース部先端部分の形状をテ
ィース部先端部３ｇになるほど、空隙長が大きくなる形
状とし、且つ、永久磁石１５の断面形状をロータ鉄心１
４の回転軸１３側とロータ鉄心１４の外形側の両側に膨
らむ凸形Ｒ形状を有する構造としたので、ロータ鉄心１
４の外周部と対向するステータ鉄心７のティース部先端
部分の形状をティース部先端部３ｇになるほど、空隙長
が大きくなる形状としたことにより永久磁石１５による
トルクを増加することができ高効率な永久磁石形モータ
が実現できる。

【０１０９】また、ティース側面部辺とティース側面部
辺の両端の辺のなす角を１００度以上となるように構成
したので、隣接するティース部先端部３ｇが対向する部
分の断面を小さく構成することができるようになり、磁
気抵抗を増加することができ、隣接するティース間に流
れる短絡磁束を減少させる効果がある。これにより、所
定のトルクを得るための電流の増加を抑制することがで
き、高効率な永久磁石形モータが実現できる。

【０１１０】また、ロータ鉄心１４の外周部と対向する
ステータ鉄心７のティース部先端部分の形状をティース
部先端部３ｇになるほど、空隙長が大きくなる形状とし
ているので、空隙部の磁束密度分布が正弦波状に滑らか
な分布となり、振動・騒音の原因となるコギングトルク
を減少することができる。

【０１１１】図１９は本モータを１２０度矩形波駆動に
より回転駆動させた場合の端子電圧の波形を、有限要素
を用いた電磁界解析により算出した結果である。解析の
結果、空隙長が一定寸法となるように構成された永久磁
石形モータの波形（ａ）では、非通電区間に発生する誘
起電圧の波形を平らにする歪が発生していたのに対し、
ロータ鉄心１４の外周部と対向するステータ鉄心７のテ
ィース部先端部分の形状をティース部先端部３ｇになる
ほど、空隙長が大きくなる形状とし、空隙長の最小値を
Ｌｂと最大値をＬａの関係を、１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３
となるように構成（ｂ）することにより、非通電区間に
発生する誘起電圧の歪を低減することができる。

【０１１２】非通電区間に発生する誘起電圧の歪は、永
久磁石形モータを１２０度矩形波通電で駆動する場合に
発生する特有の現象であり、ロータ鉄心１４に永久磁石
１５を埋め込んだ埋め込み磁石形のロータを用いた場合
に非通電相に鎖交していた磁束が、急激に通電している
相のティースへ流れ込むことによって生じる。

【０１１３】詳細には、例えば図１８（ａ）〜（ｄ）に
示すような埋め込み形のロータを用いた場合、隣接する
永久磁石１５の間に鉄で構成した極間ブリッジ部２７を
設けた構造となっているので、コイル６に流れる電流に
よって作られる磁束が、この極間ブリッジ部２７を通っ
て、ステータティースに戻る経路の磁束ループができ、
この磁束のループが極間ブリッジ部２７とスロットオー
プニング部が対向する位置で、非通電相に流れ易い位置
と、通電相に流れ易い位置との両極端に分かれ、その中
間が存在しないため、磁気抵抗の落差を生じ、隣のティ
ースへ磁束が急峻に移動することにより、歪が発生す
る。

【０１１４】しかしながら、本実施の形態で示すような
モータ構造とすることにより、非通電相に鎖交していた
磁束を徐々に通電相へ鎖交させるようになるため、ロー
タ位置検出の遅れの原因となっていた誘起電圧の歪を取
り除くことができる。これにより、高速回転駆動時にお
いても正確にロータの位置を検出ができるようになり、
モータが脱調して停止するといった不具合がなくなり、
制御性が良好な永久磁石形モータを実現することができ
る。

【０１１５】また、ティース側面部辺とティース側面部
辺の両端の辺のなす角θを１００度以上とし、ティース
の先端部になるほど厚みが小さくなるように構成してい
るので、隣接するティース部先端部３ｇ間の磁気抵抗が
大きくなり、隣接するティース部先端部３ｇ間を短絡す
る磁束が低減し、効率の低下を抑制することができる。

【０１１６】また、最大空隙長Ｌａと最小空隙長Ｌｂの
比は、歪を低減する点からは大きくするほど効果が大き
いが、効率の点では、なるべく小さくするのが望まし
い。したがって、効率の低下を抑制しつつ、誘起電圧の
歪を低減できる範囲で永久磁石の端部にカット面を設け
るのが望ましい。

【０１１７】図２０にＬａ／Ｌｂに対するモータ効率の
関係を示す。本図より、Ｌａ／Ｌｂが３以上になるとモ
ータ効率が徐々に低下することが分かる。これは、ティ
ース部先端部３ｇの空隙長が大きくなることにより、永
久磁石１５によるトルク（マグネットトルク）の他に、
リラクタンストルク（コイル６に流れる電流によって作
られる磁束と、ロータ鉄心１４との間に作用する磁気吸
引力）が減少することにより、銅損が増加するためであ
る。Ｌａ／Ｌｂが３以下の範囲では、永久磁石の磁力の
低下が比較的小さく、効率の低下は小さいのに対し、Ｌ
ａ／Ｌｂを３以上の寸法にすることにより、リラクタン
ストルクが減少することに加え、永久磁石の磁力の低下
が一気に大きくなることにより、効率の低下が顕著にな
る。一方、Ｌａ／Ｌｂを１．３以上の寸法にすることに
より、非通電相のティースに鎖交する磁束の変化を滑ら
かにすることができ、モータを高速駆動した場合であっ
ても、脱調することなく運転することが可能となる。

【０１１８】なお、本実施の形態では、ロータ鉄心１４
の外周部と対向するステータ鉄心７のティース部先端部
分の形状をティース部先端部３ｇになるほど、空隙長が
大きくなる形状を１本の直線形状により形成していた
が、図２１に示すように２段階に折れる直線によって形
成しても、また、直線の変わりに、図２２で示すように
連続的に滑らかなＲ形状の組み合わせで構成しても同様
な効果が得られる。

【０１１９】また、図２３で示すように、ティース部先
端部３ｇとスロット２が対向する部分のティース部先端
部３ｇに切り欠き部５６を設けることにより、ティース
根本部５７の磁路を狭めることなく隣接するティース間
の漏れ磁束を抑制できるので、さらに銅損を低減した永
久磁石形モータが実現できる。

【０１２０】また、永久磁石１５の素材を磁化するため
の着磁方法として、ステータを用いて行う組み込み着磁
方法と、外部に設けた着磁ヨークを用いて行う外部着磁
方法があるが、図２４に示すような着磁ヨーク３０を用
いた外部着磁方法で着磁することにより、着磁のアンバ
ランスを解消し、より制御性の安定した信頼性の高い永
久磁石形モータを実現することができる。

【０１２１】実施の形態２乃至４の永久磁石形モータを
圧縮機１８に用いることにより、性能を向上できると共
に、磁性部材１０を用いないため、磁性部材１０の破片
などが圧縮機１８内部に入り込み、圧縮機１８に接続さ
れた細管部に入り込み、細管を詰まらせて故障するとい
った不具合を解消できる。

【０１２２】実施の形態２乃至４の永久磁石形モータを
使用した圧縮機１８を冷凍サイクル装置に用いることに
より、磁性部材１０の破片などの不純物の付着が無く、
冷凍サイクル中への不純物の付着を低減でき、ＨＦＣ系
冷媒の冷凍サイクルに好適な信頼性の高い冷凍サイクル
装置が得られる。

【０１２３】

【発明の効果】この発明に係る永久磁石形モータは、絶
縁部材の隣り合うティース部の先端部が対向する部分に
磁性部材収納部を設け、磁性部材収納部に磁性部材を配
置したことにより、非通電区間に発生する誘起電圧の歪
を抑制することができ、高速回転時においても制御性が
良好な永久磁石形モータを提供することができる。ま
た、磁性部材の装着が容易になり組み立て性が向上する
と共に、組み立て時に磁性部材に割れ等が発生して破損
することがなくなる。また、接着材などの部材を用いる
ことなく磁性部材の支持が容易になる。また、ティース
部の側面部に装着溝などを設ける必要がなくなり、ティ
ース部の磁路を狭めて、鉄損が増加することがなくな
る。また、ティース部先端部のスロットオープニング部
に磁性部材を装着するので、コイルを収容することがで
きる有効スロット断面積を狭めることがなり、コイルの
抵抗増加により銅損が増加して効率を悪化させることが
なくなる。

【０１２４】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、絶縁部材のティース先端部に位置する部分に、対向
する隣りのティース先端部側に開口した凹部を設け、凹
部同士が対向面で接した構造とすることにより磁性部材
収納部を形成したことにより、ティース部にコイルを巻
装後に、鉄心を円環状にするようにしたので、磁性部材
収容部を設けても巻線作業を損なうことなく、高密度に
コイルを収容することが可能となる。

【０１２５】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁性部材の寸法を磁性部材収容部の寸法よりも小さ
くしたことにより、圧入などを用いずに容易に磁性部材
を磁性部材収容部へ収容することができ、組み立て性が
向上する。

【０１２６】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁性部材収容部の軸方向端面に、磁性部材が外に飛
び出すのを防止する係り止め部を設けたことにより、磁
性部材が磁性部材収容部の外に飛び出すのを防止でき
る。

【０１２７】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁性部材は、比透磁率１５以下の磁性体で構成され
たことにより、隣接するティース間を短絡する磁束を抑
制することができ、高効率な永久磁石モータを実現する
ことができる。

【０１２８】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、絶縁部材のティース先端部に位置する部分に設けた
凹部の、ティース先端部と接する部分の厚さを調整する
ことにより、隣接するティース先端部を通って流れる短
絡磁束を抑制することができ、銅損を低減した高効率な
永久磁石形モータが実現できる。

【０１２９】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ティース部の先端部に、スロットオープニング部を
塞ぐような形で形成された薄肉突起部を設けたことによ
り、組み立て性が向上しつつ、１２０度矩形波駆動時に
発生する非通電区間に発生する誘起電圧の歪を低減し、
高速回転時においても制御性が良好な永久磁石形モータ
が実現できる。

【０１３０】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、薄肉突起部の半径方向の厚みを１ｍｍ以下にしたこ
とにより、１２０度矩形波駆動時に発生する非通電区間
に発生する誘起電圧の歪を低減し、高速回転時において
も制御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１３１】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、薄肉突起部を積層方向に間欠的に設けたことによ
り、隣接するティース部先端部を通って流れる短絡磁束
を防止することができ、より高効率な永久磁石形モータ
を実現できる。

【０１３２】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、薄肉突起部の半径方向の厚みを、打ち抜き性が良く
なる程度に厚くしたことにより、生産性が向上する。

【０１３３】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に切り欠き部を設け、且つ、
切り欠き部に沿ってロータ鉄心に薄肉連結部を設け、且
つ、ステータの内周とロータの外周が対向する空隙長の
最大値をＬａ、最小値をＬｂとしたとき、空隙長の最大
値Ｌａと最小値Ｌｂの比Ｌａ／Ｌｂを１．３≦Ｌａ／Ｌ
ｂ≦３となる構造としたことにより、高効率な永久磁石
形モータを実現できるとともに、１２０度矩形波駆動で
駆動した場合であっても、非通電区間に発生する磁束の
変化を滑らかにすることができ、高速回転時においても
制御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１３４】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の軸直角方向断面を、ロータ鉄心の内径側
と外形側の両側に膨らむ凸形Ｒ形状としたことにより、
永久磁石の周方向端部に切り欠き部を設けたことによる
リラクタンストルクの減少分を補うだけの永久磁石によ
るトルクを得ることができ高効率な永久磁石形モータが
実現できる。

【０１３５】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部を、
Ｒ形状で構成したことにより、１２０度矩形波駆動で駆
動した場合であっても、非通電区間に発生する磁束の変
化を滑らかにすることができ、高速回転時においても制
御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１３６】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部を、
直線で構成しても、１２０度矩形波駆動で駆動した場合
であっても、非通電区間に発生する磁束の変化を滑らか
にすることができ、高速回転時においても制御性が良好
な永久磁石形モータが実現できる。

【０１３７】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部を、
連続する直線で構成しても、１２０度矩形波駆動で駆動
した場合であっても、非通電区間に発生する磁束の変化
を滑らかにすることができ、高速回転時においても制御
性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１３８】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、永久磁石の極中心に対して、永久磁石の周方向端部
におけるステータとロータとの間の空隙寸法が大きくな
るように、ロータ鉄心の外周部の曲率を小さくすること
により、１２０度矩形波駆動で駆動した場合であって
も、非通電区間に発生する磁束の変化を滑らかにするこ
とができ、高速回転時においても制御性が良好な永久磁
石形モータが実現できる。

【０１３９】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状とし、
且つ、ステータの内周とロータの外周が対向する空隙長
の最大値をＬａ、最小値をＬｂとしたとき、空隙長の最
大値Ｌａと最小値Ｌｂの比Ｌａ／Ｌｂを１．３≦Ｌａ／
Ｌｂ≦３としたことにより、高効率な永久磁石形モータ
を実現できるとともに、１２０度矩形波駆動で駆動した
場合であっても、非通電区間に発生する磁束の変化を滑
らかにすることができ、高速回転時においても制御性が
良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１４０】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ティース部側面部の辺と、ティース部側面部の辺か
らティース部先端に延びる辺とのなす角度が１００度以
上となるように構成したことにより、隣接するティース
部先端部間の磁気抵抗が大きくなり、隣接するティース
部先端部間を短絡する磁束が低減し、効率の低下を抑制
することができる。

【０１４１】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状を、一
つの直線により形成したことにより、高効率な永久磁石
形モータを実現できるとともに、１２０度矩形波駆動で
駆動した場合であっても、非通電区間に発生する磁束の
変化を滑らかにすることができ、高速回転時においても
制御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１４２】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状を、多
段階に折れる直線により形成しても、高効率な永久磁石
形モータを実現できるとともに、１２０度矩形波駆動で
駆動した場合であっても、非通電区間に発生する磁束の
変化を滑らかにすることができ、高速回転時においても
制御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１４３】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、ス
テータとロータとの間の空隙長が大きくなる形状を、Ｒ
形状の組み合わせにより形成しても、高効率な永久磁石
形モータを実現できるとともに、１２０度矩形波駆動で
駆動した場合であっても、非通電区間に発生する磁束の
変化を滑らかにすることができ、高速回転時においても
制御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【０１４４】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ティース部先端部のスロット側の面に、切り欠き部
を設けたことにより、隣接するティース間の漏れ磁束を
抑制できるので、さらに銅損を低減した永久磁石形モー
タが実現できる。

【０１４５】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、ロータに設けられた永久磁石を、外部着磁ヨークを
用いて着磁したことにより、安定したバランスのよい着
磁を行うことができ、より制御性の安定した信頼性の高
い永久磁石形モータを実現することができる。

【０１４６】この発明に係る圧縮機は、請求項１乃至請
求項２３の何れかに記載の永久磁石形モータを備えたこ
とにより、性能を向上できると共に、磁性部材の破片な
どが圧縮機内部に入り込み、圧縮機に接続された細管部
に入り込み、細管を詰まらせて故障するといった不具合
を解消できる。

【０１４７】この発明に係る冷凍サイクル装置は、請求
項２４に記載の圧縮機を備えたことにより、磁性部材の
破片などの不純物の付着が無く、冷凍サイクル中への不
純物の付着を低減でき、ＨＦＣ系冷媒の冷凍サイクルに
好適な信頼性の高い冷凍サイクル装置が得られる。

【０１４８】この発明に係る永久磁石形モータの製造方
法は、プレス打ち抜きされたコア部材を金型内で積層し
て連結鉄心を形成する工程と、連結鉄心の各磁性片部の
バックヨーク部とティース部とにより形成されるスロッ
トの壁面及び磁性片部の軸方向端部を覆うように、ティ
ース先端部に位置する部分に対向する隣りのティース先
端部側に開口した凹部を設けた絶縁部材を装着する工程
と、連結鉄心の各磁性片部のティース部にコイルを巻装
する工程と、連結鉄心のジョイント部を折り曲げること
により、環状のステータを形成し、絶縁部材に設けた凹
部同士を対向面で接するようにして磁性部材収納部を形
成する工程と、磁性部材収納部に磁性部材を挿入する工
程と、を備えたことにより、磁性部材を圧入することな
く装着でき、組み立て性が向上すると共に、組み立て時
に磁性部材に割れ等が発生して破損することがなくなっ
た。また、ステータ鉄心のティース部の側面部に装着溝
などを設ける必要がなくなり、ステータ鉄心のティース
部の磁路を狭めて、鉄損が増加することがなくなった。
また、ステータ鉄心のティース部先端部のスロットオー
プニング部に磁性部材を装着するので、コイルを収容す
ることができる有効スロット断面積を狭めることがなく
なったので、銅損が増加して効率を悪化させることがな
くなった。また、接着材などの部材を用いることなく磁
性部材の支持が容易になった。また、ティース部にコイ
ルを巻装後に、鉄心を円環状にするようにしたので、磁
性部材収容部を設けても巻線作業を損なうことなく、コ
イルの高占積率を実現しつつ、ステータ鉄心のティース
部先端部のスロットオープニング部に磁性部材を装着す
ることが可能である。

【０１４９】また、この発明に係る永久磁石形モータの
製造方法は、プレス打ち抜きされたコア部材を金型内で
積層して連結鉄心を形成する工程と、連結鉄心の各磁性
片部のバックヨーク部とティース部とにより形成される
スロットの壁面及び磁性片部の軸方向端部を覆うように
絶縁部材を装着する工程と、連結鉄心の各磁性片部のテ
ィース部にコイルを巻装する工程と、連結鉄心のジョイ
ント部を折り曲げることにより、環状のステータを形成
し、ティース部の先端部に設けた薄肉突起部によりスロ
ットオープニング部を塞ぐようにする工程と、を備えた
ことにより、ステータ鉄心のティース部先端部のスロッ
トオープニング部を塞ぐ形で薄肉突起部を設けても、巻
線作業を損なうことなく、コイルの高占積率を実現する
ことが可能である。また、スロットオープニング部に磁
性部材などを挿入する必要がないため、組み立て性を向
上しつつ、１２０度矩形波駆動時に発生する非通電区間
に発生する誘起電圧の歪を低減し、高速回転時において
も制御性が良好な永久磁石形モータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１を示す図で、永久磁石形モータ
の構造を示す断面図である。

【図２】実施の形態１を示す図で、ステータ鉄心の一
部を示す平面図である。

【図３】実施の形態１を示す図で、図１で示した断面
図の一部分を拡大した図である。

【図４】実施の形態１を示す図で、コイルの巻装方法
を示す平面図である。

【図５】実施の形態１を示す図で、ステータ鉄心の製
造方法を示す概念図である。

【図６】実施の形態１を示す図で、ステータ鉄心の一
部を示す平面図である。

【図７】実施の形態１を示す図で、圧縮機に永久磁石
形モータを組み込んだ場合の断面図である。

【図８】実施の形態１を示す図で、図７の圧縮機を組
み込んだ冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。

【図９】実施の形態１を示す図で、永久磁石形モータ
を１２０度矩形波駆動により回転駆動させた場合のコイ
ルの端子電圧波形を示す図である。

【図１０】実施の形態２を示す図で、永久磁石形モー
タを示す断面図である。

【図１１】実施の形態２を示す図で、図１０で示した
断面図の一部分を拡大した図である。

【図１２】実施の形態３を示す図で、永久磁石形モー
タを示す断面図である。

【図１３】実施の形態３を示す図で、図１２で示した
断面図の一部分を拡大した図である。

【図１４】実施の形態３を示す図で、永久磁石形モー
タを１２０度矩形波駆動により回転駆動させた場合のコ
イルの端子電圧波形を示す図である。

【図１５】実施の形態３を示す図で、Ｌａ／Ｌｂとモ
ータ効率の関係を示した図である。

【図１６】実施の形態４を示す図で、永久磁石形モー
タを示す断面図である。

【図１７】実施の形態４を示す図で、図１６で示した
断面図の一部分を拡大した図である。

【図１８】埋め込み磁石形ロータの構造を示した図で
ある。

【図１９】実施の形態４を示す図で、永久磁石形モー
タを１２０度矩形波駆動により回転駆動させた場合のコ
イルの端子電圧波形を示す図である。

【図２０】実施の形態４を示す図で、Ｌａ／Ｌｂとモ
ータ効率の関係を示した図である。

【図２１】実施の形態４を示す図で、ステータティー
ス部先端部の形状を２つの直線により形成した構造を示
す断面図である。

【図２２】ステータティース部先端部の形状を連続的
に滑らかなＲ形状で構成した構造を示す断面図である。

【図２３】実施の形態４を示す図で、ステータティー
ス部先端部とスロットが対向する部分のティース部先端
部に切り欠き部を設けた場合の構造を示す断面図であ
る。

【図２４】着磁ヨークを用いて行う外部着磁方法を示
した磁束線図である。

【図２５】従来の永久磁石形モータの構造を示す断面
図である。

【図２６】他の従来の永久磁石形モータのステータ鉄
心の部分断面図と磁性楔の斜視図である。

【図２７】他の従来の永久磁石形モータの断面図であ
る。

【図２８】他の従来の永久磁石形モータのステータ連
結体及び巻線を巻いたステータ連結体を示す図である。

【図２９】他の従来の永久磁石形モータのロータ構成
を示す図である。

【図３０】他の従来の永久磁石形モータのステータ鉄
心の一部拡大図である。

【図３１】他の従来の永久磁石形モータのロータ鉄心
を説明するための概略的部分平面図である。

【図３２】従来の永久磁石形モータの駆動回路装置を
示す簡略図である。

【図３３】３相Ｙ結線された各相のコイルに流れる電
流の切り替わる順番を示した簡略図である。

【図３４】永久磁石形モータを１２０度矩形波駆動に
て回転駆動させる場合の、スイッチング波形と電流波形
を示す図である。

【図３５】誘起電圧の零クロス点のステータとロータ
の位置関係を示した図である。

【符号の説明】

１磁性部材収容部、２スロット、２ａスロットオ
ープニング部、３磁性片部、３ａ凹部、３ｂ凸
部、３ｃ・３ｄ磁性片部の端面、３ｅバックヨーク
部、３ｆティース部、３ｇティース部先端部、３ｈ
穴部、４第１のコア部材、５第２のコア部材、６
コイル、７ステータ鉄心、８絶縁部材、８ａコ
の字状凹部、９ジョイント部、１０磁性部材、１１
ノズル、１２ステータ、１３回転軸、１４ロー
タ鉄心、１５永久磁石、１６ロータ、１７空隙、
１８圧縮機、１９四方弁、２０室外熱交換器、２
１流量制御装置、２２室内熱交換器、２３室外ユニ
ット、２４室内ユニット、２５薄肉突起部、２６
磁石挿入孔、２７極間ブリッジ部、２８外周ブリッ
ジ部、２９磁石切り欠き部、３０着磁ヨーク、３１
絶縁部材、５０圧縮機の筐体、５１軸受け部、５２
圧縮機要素部、５３配管、５６切り欠き部、５７
ティース根本部。

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/27 Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｋ５Ｈ６２２５０１Ｍ 3/34 3/34 Ｂ 7/14 7/14 Ｂ 15/02 15/02 ＤＥ 15/03 15/03 ＧＺ 15/095 15/095 21/14 21/14 Ｍ (72)発明者及川智明東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者田島庸賀東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H002 AA05 AA07 AB04 AC10 AE07 AE08 5H604 AA05 AA08 BB01 BB10 BB14 BB17 CC01 CC05 CC16 PB03 QC01 QC08 5H607 AA12 BB01 BB09 BB14 BB25 BB27 CC01 DD03 DD15 FF07 FF08 GG02 5H615 AA01 BB01 BB07 BB14 BB17 PP01 PP02 PP07 PP10 PP13 PP21 QQ02 QQ19 SS03 SS05 SS51 5H621 BB07 GA01 GA12 JK05 JK15 5H622 AA03 CA02 CA05 CB04 DD01 DD02 QB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バックヨーク部と、このバックヨーク部
から突出したティース部とからなる複数の磁性片部が前
記バックヨーク部に形成される連結部を介して折り曲げ
可能に連結された連結鉄心と、前記ティース部と前記バ
ックヨーク部とによって形成されるスロットを電気絶縁
するための絶縁部材とを有し、前記連結鉄心のジョイン
ト部を折り曲げることにより、環状に形成されたステー
タと、このステータの内径側に空隙部分を介して対向配
置され、永久磁石を配置するための磁石挿入孔を設けた
ロータ鉄心と、このロータ鉄心の磁石挿入孔内に設けら
れた永久磁石とを有するロータと、を備えた永久磁石形
モータにおいて、前記絶縁部材の隣り合う前記ティース
部の先端部が対向する部分に磁性部材収納部を設け、前
記磁性部材収納部に磁性部材を配置したことを特徴とす
る永久磁石形モータ。
【請求項２】前記絶縁部材の前記ティース先端部に位
置する部分に、対向する隣りのティース先端部側に開口
した凹部を設け、前記凹部同士が対向面で接した構造と
することにより前記磁性部材収納部を形成したことを特
徴とする請求項１に記載の永久磁石形モータ。
【請求項３】前記磁性部材の寸法を前記磁性部材収容
部の寸法よりも小さくしたことを特徴とする請求項１に
記載の永久磁石形モータ。
【請求項４】前記磁性部材収容部の軸方向端面に、前
記磁性部材が外に飛び出すのを防止する係り止め部を設
けたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石形モー
タ。
【請求項５】前記磁性部材は、比透磁率１５以下の磁
性体で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の永
久磁石形モータ。
【請求項６】前記絶縁部材の前記ティース先端部に位
置する部分に設けた前記凹部の、前記ティース先端部と
接する部分の厚さを調整することにより、隣接するティ
ース先端部を通って流れる短絡磁束を抑制することを特
徴とする請求項２に記載の永久磁石形モータ。
【請求項７】バックヨーク部と、このバックヨーク部
から突出したティース部とからなる複数の磁性片部が前
記バックヨーク部に形成される連結部を介して折り曲げ
可能に連結された連結鉄心と、前記ティース部と前記バ
ックヨーク部とによって形成されるスロットを電気絶縁
するための絶縁部材とを有し、前記連結鉄心のジョイン
ト部を折り曲げることにより、環状に形成されたステー
タと、このステータの内径側に空隙部分を介して対向配
置され、永久磁石を配置するための磁石挿入孔を設けた
ロータ鉄心と、このロータ鉄心の磁石挿入孔内に設けら
れた永久磁石とを有するロータと、を備えた永久磁石形
モータにおいて、前記ティース部の先端部に、スロットオープニング部を
塞ぐような形で形成された薄肉突起部を設けたことを特
徴とする永久磁石形モータ。
【請求項８】前記薄肉突起部の半径方向の厚みを１ｍ
ｍ以下にしたことを特徴とする請求項７に記載の永久磁
石形モータ。
【請求項９】前記薄肉突起部を、積層方向に間欠的に
設けたことを特徴とする請求項７に記載の永久磁石形モ
ータ。
【請求項１０】前記薄肉突起部の半径方向の厚みを、
打ち抜き性が良くなる程度に厚くしたことを特徴とする
請求項９に記載の永久磁石形モータ。
【請求項１１】複数相の巻線を有するステータと、前
記ステータの内径側に空隙部分を介して対向配置され、
永久磁石を配置するための磁石挿入孔を設けたロータ鉄
心と、前記ロータ鉄心の磁石挿入孔内に設けられた永久
磁石とを有するロータと、を備えた永久磁石形モータに
おいて、前記永久磁石の周方向端部に切り欠き部を設け、且つ、
前記切り欠き部に沿って前記ロータ鉄心に薄肉連結部を
設け、且つ、前記ステータの内周と前記ロータの外周が
対向する空隙長の最大値をＬａ、最小値をＬｂとしたと
き、空隙長の最大値Ｌａと最小値Ｌｂの比Ｌａ／Ｌｂを
１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３となる構造としたことを特徴と
する永久磁石形モータ。
【請求項１２】前記永久磁石の軸直角方向断面を、前
記ロータ鉄心の内径側と外形側の両側に膨らむ凸形Ｒ形
状としたことを特徴とする請求項１１に記載の永久磁石
形モータ。
【請求項１３】前記永久磁石の周方向端部に設けられ
た切り欠き部を、Ｒ形状で構成したことを特徴とする請
求項１１に記載の永久磁石形モータ。
【請求項１４】前記永久磁石の周方向端部に設けられ
た切り欠き部を、直線で構成したことを特徴とする請求
項１１に記載の永久磁石形モータ。
【請求項１５】前記永久磁石の周方向端部に設けられ
た切り欠き部を、連続する直線で構成したことを特徴と
する請求項１１に記載の永久磁石形モータ。
【請求項１６】前記永久磁石の極中心に対して、前記
永久磁石の周方向端部における前記ステータと前記ロー
タとの間の空隙寸法が大きくなるように、前記ロータ鉄
心の外周部の曲率を小さくしたことを特徴とする請求項
１１に記載の永久磁石形モータ。
【請求項１７】複数相の巻線を有するステータと、前
記ステータの内径側に空隙部分を介して対向配置され、
永久磁石を配置するための磁石挿入孔を設けたロータ鉄
心と、前記ロータ鉄心の磁石挿入孔内に設けられた永久
磁石とを有するロータと、を備えた永久磁石形モータに
おいて、前記ロータ鉄心の外周部と対向するステータ鉄心のティ
ース部先端部の形状をティース部先端部になるほど、前
記ステータと前記ロータとの間の空隙長が大きくなる形
状とし、且つ、前記ステータの内周と前記ロータの外周
が対向する空隙長の最大値をＬａ、最小値をＬｂとした
とき、空隙長の最大値Ｌａと最小値Ｌｂの比Ｌａ／Ｌｂ
を１．３≦Ｌａ／Ｌｂ≦３としたことを特徴とする永久
磁石形モータ。
【請求項１８】前記ティース部側面部の辺と、前記テ
ィース部側面部の辺からティース部先端に延びる辺との
なす角度が１００度以上となるように構成したことを特
徴とする請求項１７に記載の永久磁石形モータ。
【請求項１９】前記ロータ鉄心の外周部と対向するス
テータ鉄心のティース部先端部の形状をティース部先端
部になるほど、前記ステータと前記ロータとの間の空隙
長が大きくなる形状を、一つの直線により形成したこと
を特徴とする請求項１７に記載の永久磁石形モータ。
【請求項２０】前記ロータ鉄心の外周部と対向するス
テータ鉄心のティース部先端部の形状をティース部先端
部になるほど、前記ステータと前記ロータとの間の空隙
長が大きくなる形状を、多段階に折れる直線により形成
したことを特徴とする請求項１７に記載の永久磁石形モ
ータ。
【請求項２１】前記ロータ鉄心の外周部と対向するス
テータ鉄心のティース部先端部の形状をティース部先端
部になるほど、前記ステータと前記ロータとの間の空隙
長が大きくなる形状を、Ｒ形状の組み合わせにより形成
したことを特徴とする請求項１７に記載の永久磁石形モ
ータ。
【請求項２２】前記ティース部先端部のスロット側の
面に、切り欠き部を設けたことを特徴とする請求項１７
に記載の永久磁石形モータ。
【請求項２３】前記ロータに設けられた前記永久磁石
を、外部着磁ヨークを用いて着磁したことを特徴とする
請求項１乃至２２の何れかに記載の永久磁石形モータ。
【請求項２４】請求項１乃至請求項２３の何れかに記
載の永久磁石形モータを備えたことを特徴とする圧縮
機。
【請求項２５】請求項２４に記載の圧縮機を備えたこ
とを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２６】バックヨーク部と、このバックヨーク
部から突出したティース部とからなる複数の磁性片部が
前記バックヨーク部に形成される連結部を介して折り曲
げ可能に連結された連結鉄心と、前記ティース部と前記
バックヨーク部とによって形成されるスロットを電気絶
縁するための絶縁部材とを有し、前記連結鉄心のジョイ
ント部を折り曲げることにより、環状に形成されたステ
ータを備えた永久磁石形モータの製造方法において、プレス打ち抜きされたコア部材を金型内で積層して前記
連結鉄心を形成する工程と、前記連結鉄心の各磁性片部のバックヨーク部とティース
部とにより形成されるスロットの壁面及び前記磁性片部
の軸方向端部を覆うように、前記ティース先端部に位置
する部分に対向する隣りのティース先端部側に開口した
凹部を設けた絶縁部材を装着する工程と、前記連結鉄心の各磁性片部のティース部にコイルを巻装
する工程と、前記連結鉄心のジョイント部を折り曲げることにより、
環状のステータを形成し、前記絶縁部材に設けた凹部同
士を対向面で接するようにして磁性部材収納部を形成す
る工程と、前記磁性部材収納部に磁性部材を挿入する工程と、を備
えたことを特徴とする永久磁石形モータの製造方法。
【請求項２７】バックヨーク部と、このバックヨーク
部から突出したティース部とからなり、前記ティース部
の先端部に薄肉突起部を設けた複数の磁性片部が前記バ
ックヨーク部に形成される連結部を介して折り曲げ可能
に連結された連結鉄心と、前記ティース部と前記バック
ヨーク部とによって形成されるスロットを電気絶縁する
ための絶縁部材とを有し、前記連結鉄心のジョイント部
を折り曲げることにより、環状に形成されたステータを
備えた永久磁石形モータの製造方法において、プレス打ち抜きされたコア部材を金型内で積層して前記
連結鉄心を形成する工程と、前記連結鉄心の各磁性片部のバックヨーク部とティース
部とにより形成されるスロットの壁面及び前記磁性片部
の軸方向端部を覆うように絶縁部材を装着する工程と、前記連結鉄心の各磁性片部のティース部にコイルを巻装
する工程と、前記連結鉄心のジョイント部を折り曲げることにより、
環状のステータを形成し、前記ティース部の先端部に設
けた薄肉突起部によりスロットオープニング部を塞ぐよ
うにする工程と、を備えたことを特徴とする永久磁石形
モータの製造方法。