JP2005348513A - Rotor for permanent magnet motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアコンディショナーのファンモータ等、各種電気機器の駆動装置として使用される永久磁石電動機の回転子に関し、特には、防振性能を向上させると共に、製造効率をも向上させた永久磁石電動機の回転子に関する。 The present invention relates to a rotor of a permanent magnet electric motor used as a drive device for various electric devices such as a fan motor of an air conditioner, and more particularly to an improved permanent magnet electric motor with improved vibration isolation performance and manufacturing efficiency. Related to the rotor.
近年、永久磁石電動機は、その良好な制御性等の特性によって、エアコンディショナーのファンモータ等、各種電気機器の駆動装置として広く使用されている。
この永久磁石電動機51は、通常、図10に示すように、固定子52及び回転子53を有し、回転子53は、永久磁石54、コア55及び回転子軸56から構成される。
In recent years, permanent magnet motors have been widely used as driving devices for various electric devices such as air motor fan motors due to their good controllability and other characteristics.
As shown in FIG. 10, the
上記永久磁石電動機51の回転子53では、矩形波電圧を印加して駆動した場合に、急激なトルクが掛かる、磁石によるトルクリップルが存在する等のため、回転子軸56の軸心方向及びコア55の半径方向に微小振動が発生する。
この微小振動が回転子軸56を介してファン等の被駆動体に伝達され、その振動数が被駆動体の固有振動数と合致した場合には、共振現象を引き起こすため、永久磁石電動機51を設置した電気機器は、甚だしい振動及び騒音を発生した。
In the
When this minute vibration is transmitted to a driven body such as a fan through the
そこで、コアを外側コアと内側コアとに分割し、外側コアと内側コアとの間に緩衝材を介在させて、回転子軸の軸心方向及びコアの半径方向の微小振動を低減した回転子が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
Therefore, the rotor is divided into an outer core and an inner core, and a cushioning material is interposed between the outer core and the inner core to reduce micro vibrations in the axial direction of the rotor shaft and in the radial direction of the core. Has been proposed (see, for example,
特許文献1に記載された回転子61は、図11に示すように、外側コア63と内側コア64とを完全に分離させ、外側コア63と内側コア64との間に緩衝材65を介在させると共に、外側コア63と緩衝材65との間に接着層66を形成してある。
この回転子61によれば、緩衝材65を介在させることによって、回転子軸67の軸心方向及びコア64の半径方向の微小振動を低減することができるが、外側コア63と内側コア64とを完全に分離させてあるので、回転子軸67の同心度は低くならざるを得ず、不釣合いによる微小振動の発生を防止することができないと共に、回転子軸67の同心度を極力高めるため、組立作業に時間を要した。
As shown in FIG. 11, the
According to this
一方、特許文献2に記載された回転子71は、図12に示すように、コア外周部73とコア内周部74とを連結部76を介して連結させ、コア外周部73とコア内周部74との間に緩衝材75を介在させてある。
この回転子71によれば、緩衝材75を介在させることによって、回転子軸77の軸心方向及びコア内周部74の半径方向の微小振動を低減することができるが、コア外周部73とコア内周部74とを連結部76を介して連結させてあるので、回転子軸77の軸心方向及びコア内周部74の半径方向の微小振動の低減効果はそれほど大きくなく、微小振動が回転子軸56を介して被駆動体に伝達され易かった。
On the other hand, as shown in FIG. 12, the
According to this
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為されたものであって、回転子軸の軸心方向及びコアの半径方向の微小振動を大幅に低減することができ、回転子軸の同心度も高く保持することができ、組立作業に時間が掛からず、製造効率を向上させることができる永久磁石電動機の回転子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and can greatly reduce minute vibrations in the axial direction of the rotor shaft and in the radial direction of the core, and the concentricity of the rotor shaft. Another object of the present invention is to provide a rotor of a permanent magnet electric motor that can be held high, does not take time for assembly work, and can improve manufacturing efficiency.
上記目的を達成するため、本発明の永久磁石電動機の回転子は、コアを外側コアと内側コアとに分割し、前記外側コアと前記内側コアとの間に緩衝材を介在させると共に、前記外側コアと前記内側コアとを回転子軸の軸心方向両端部において接続したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotor of a permanent magnet motor according to the present invention includes a core divided into an outer core and an inner core, a cushioning material interposed between the outer core and the inner core, and the outer The core and the inner core are connected at both ends of the rotor shaft in the axial direction.
ここで、前記外側コアと前記内側コアとは、薄肉のコア構成板を複数積層することによって構成される。 Here, the outer core and the inner core are configured by stacking a plurality of thin core constituent plates.
前記回転子軸の軸心方向両端部において接続するため、前記外側コアと前記内側コアの前記回転子軸の軸心方向両端部に、外周部と内周部とを連結部を介して連結した薄肉のコア構成板を数枚配置するようにしてもよい。 In order to connect at both axial ends of the rotor shaft, an outer peripheral portion and an inner peripheral portion are connected to both outer core and inner core axial ends of the rotor shaft via a connecting portion. Several thin core constituent plates may be arranged.
又、前記外側コアの内周面と前記内側コアの外周面とを極めて微小な間隙を保持して当接させると共に、前記外側コアの前記回転子軸の軸心方向中間部に、内周部に凹溝部を形成した薄肉のコア構成板を複数配置するようにしてもよい。 In addition, the inner peripheral surface of the outer core and the outer peripheral surface of the inner core are brought into contact with each other while maintaining a very small gap, and an inner peripheral portion is disposed at an intermediate portion in the axial direction of the rotor shaft of the outer core. A plurality of thin-walled core constituent plates in which concave grooves are formed may be arranged.
以下、本発明の永久磁石電動機の回転子の好適な実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the rotor of the permanent magnet electric motor of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
本発明の一実施例の永久磁石電動機の回転子1は、図1及び図2に示すように、永久磁石2、外側コア3、内側コア4、緩衝材5及び回転子軸6から構成される。
ここで、永久磁石2及び回転子軸6の構成は、従来の永久磁石電動機51の回転子53に使用されるものと同様である。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
Here, the configurations of the
外側コア3は、図1乃至図4に示すように、中間部においては、外側コア構成板7を複数積層し、上端部及び下端部においては、端部コア構成板9の外周部9aを複数積層して構成される。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
内側コア4は、図1乃至図4に示すように、中間部においては、内側コア構成板8を複数積層し、上端部及び下端部においては、端部コア構成板9の内周部9bを複数積層して構成される。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
外側コア構成板7は、図4に示すように、鉄鋼等の磁性材料から成る円環状を呈する肉厚0.5mm程度の薄肉板であり、内周部には、周方向に等間隔で4個所に切欠部7aを形成してある。
As shown in FIG. 4, the outer
内側コア構成板8は、図4に示すように、鉄鋼等の磁性材料から成る円盤状を呈する肉厚0.5mm程度の薄肉板であり、外周部には、周方向に等間隔で4個所に切欠部8aを形成してあると共に、中央部には、嵌挿孔8bを形成してある。
As shown in FIG. 4, the inner
端部コア構成板9は、図3に示すように、鉄鋼等の磁性材料から成る円盤状を呈する肉厚0.5mm程度の薄肉板であり、外周部9a、内周部9b及び連結部9cとから構成され、外周部9aは外側コア構成板7と略同一形状に、内周部9bは内側コア構成板8と略同一形状に形成してある。
又、外周部9aには、外側コア構成板7に対応させて、周方向に等間隔で4個所に切欠部9dを形成し、内周部9bには、内側コア構成板8に対応させて、周方向に等間隔で4個所に切欠部9eを形成し、さらに、中央部には、嵌挿孔9fを形成してある。
As shown in FIG. 3, the end core component plate 9 is a thin plate having a disk shape made of a magnetic material such as steel and having a thickness of about 0.5 mm, and includes an outer
Further, the outer
本実施例においては、図1及び図2に示すように、端部コア構成板9を4枚積層させ、次いで、積層させた最上部の端部コア構成板9の外周部9a上に外側コア構成板7を28枚積層させると共に、内周部9b上に内側コア構成板8を28枚積層させ、最後に、積層させた最上部の外側コア構成板7及び内側コア構成板8上に端部コア構成板9を4枚積層させる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, four end core component plates 9 are laminated, and then the outer core is formed on the outer
そして、上端部及び下端部においては、積層した端部コア構成板9の外周部9aと内周部9bとの間に、中間部においては、積層した外側コア構成板7と内側コア構成板8との間に、溶融したゴムを充填させ、固化させて、外側コア3と内側コア4との間に緩衝材5を形成する。
And in an upper end part and a lower end part, between the outer
その後、外側コア3と内側コア4との間に緩衝材5を形成したコアを永久磁石2内に嵌合、接着し、コアを貫通する嵌挿孔8b,9fに回転子軸6を圧入又は接着させることによって、本実施例の回転子1を構成することができる。
Thereafter, a core having a
本実施例の回転子1は、外側コア3と内側コア4との間に緩衝材5を介在させてあるので、回転子軸6の軸心方向及びコアの半径方向の微小振動を低減することができる。しかも、コアの中間部においては、積層した外側コア構成板7と内側コア構成板8とを完全に分離してあるので、微小振動の低減効果は十分に大きく、微小振動が回転子軸6を介して被駆動体に伝達され難くなる。
In the
又、コアの上端部及び下端部においては、端部コア構成板9を配置してあり、外周部9aと内周部9bとは連結部9cを介して連結されているから、回転子軸6の同心度を十分に高く保持することができ、回転子1の組立後に、外側コア3の外周を切削する必要もない。それによって、不釣合いによる微小振動の発生を防止することができると共に、回転子1の組立作業も短時間で行うことができる。
Further, at the upper end portion and the lower end portion of the core, the end core constituting plate 9 is disposed, and the outer
本発明の他実施例の永久磁石電動機の回転子11は、図5及び図6に示すように、永久磁石12、外側コア13、内側コア14、緩衝材15及び回転子軸16から構成される。
ここで、永久磁石12及び回転子軸16の構成は、従来の永久磁石電動機51の回転子53に使用されるものと同様である。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
Here, the configurations of the
外側コア13は、図7に示すように、上端部及び下端部においては、外側コア構成板17を複数積層し、中間部においては、外側コア構成板18を複数積層して構成される。
As shown in FIG. 7, the
外側コア構成板17は、図7に示すように、鉄鋼等の磁性材料から成る略円環状を呈する肉厚0.5mm程度の薄肉板であり、内周部には、周方向に等間隔で3個所に突出部17aを形成してあり、内周径Aは、0.03mm程度の寸法公差で製作してある。
外側コア構成板18は、図7に示すように、外側コア構成板17と同様の構成としてあるが、さらに、突出部18a,18a間の内周部に、凹溝部18bを形成してある。
As shown in FIG. 7, the outer
As shown in FIG. 7, the outer
内側コア14は、図8に示すように、内側コア構成板19を複数積層して構成される。
As shown in FIG. 8, the
内側コア構成板19は、図8に示すように、鉄鋼等の磁性材料から成る略Y型状を呈する肉厚0.5mm程度の薄肉板であり、周辺部には、周方向に等間隔で3個所に突出部19aを形成してあり、中央部には、嵌挿孔19bを形成してある。又、外周径Bは、0.03mm程度の寸法公差で製作してある。
そして、外側コア構成板17の内周面に内側コア構成板19の外周面が極めて微小な間隙を保持して当接するように、内周径A及び外周径Bを製作してある。
As shown in FIG. 8, the inner
The inner peripheral diameter A and the outer peripheral diameter B are manufactured so that the outer peripheral surface of the inner core
本実施例においては、図7に示すように、先ず、外側コア構成板17を10枚接着、積層させ、次いで、最上部の外側コア構成板17上に外側コア構成板18を16枚接着、積層させ、さらに、最上部の外側コア構成板18上に外側コア構成板17を10枚接着、積層させて、外側コア13を構成する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, first, 10 outer
一方、図8に示すように、内側コア構成板19を36枚接着、積層させて、内側コア14を構成する。
On the other hand, as shown in FIG. 8, 36 inner
そして、図6に示すように、外側コア13内に内側コア14を嵌挿させ、内側コア14を適宜回転させて、内側コア構成板19の突出部19aが外側コア構成板18の凹溝部18bに対向する位置になるように設定する。
この時、外側コア13の内周面に内側コア14の外周面が極めて微小な間隙を保持して当接している。
Then, as shown in FIG. 6, the
At this time, the outer peripheral surface of the
次に、外側コア13と内側コア14との間に溶融したゴムを充填させ、固化させて、外側コア13と内側コア14との間に緩衝材15を形成する。
Next, the rubber melted between the
その後、外側コア13と内側コア14との間に緩衝材15を形成したコアを永久磁石12内に嵌合、接着し、コアを貫通する嵌挿孔19bに回転子軸16を圧入又は接着させることによって、本実施例の回転子11を構成することができる。
Thereafter, the core having the cushioning
本実施例の回転子11は、外側コア13と内側コア14との間に緩衝材15を介在させてあるので、回転子軸16の軸心方向及びコアの半径方向の微小振動を低減することができる。しかも、外側コア13と内側コア14とを完全に分離してあるので、微小振動の低減効果は十分に大きく、微小振動が回転子軸16を介して被駆動体に伝達され難くなる。
In the
又、外側コア13の内周面と内側コア14の外周面とは極めて微小な間隙を保持して当接しているから、回転子軸16の同心度を十分に高く保持することができ、不釣合いによる微小振動の発生を防止することができると共に、回転子11の組立作業も短時間で行うことができる。そして、回転子11の組立後に、外側コア13の外周を切削する必要もない。
In addition, since the inner peripheral surface of the
[実験例1]
エアコンディショナーのファンモータとして、本発明の回転子11を装着した永久磁石電動機を使用した場合、及び従来の回転子53を装着した永久磁石電動機を使用した場合について、ファンモータを駆動する回転数を漸次変化させて、エアコンディショナーが発生する騒音値[dB]を測定した。
[Experimental Example 1]
As the fan motor of the air conditioner, when the permanent magnet motor equipped with the
その結果は、図9に示す通りであり、従来の回転子53を使用した場合には、回転数が約600r/minとなった時に騒音値[dB]が急激に上昇するのに対し、本発明の回転子11を使用した場合には、回転数に略比例して騒音値[dB]が上昇し、共振は発生しないことが判明した。
The result is as shown in FIG. 9. When the
1 回転子
2 永久磁石
3 外側コア
4 内側コア
5 緩衝材
6 回転子軸
7 外側コア構成板
8 内側コア構成板
9 端部コア構成板
9a 外周部
9b 内周部
9c 連結部
11 回転子
12 永久磁石
13 外側コア
14 内側コア
15 緩衝材
16 回転子軸
17 外側コア構成板
18 外側コア構成板
18b 凹溝部
19 内側コア構成板
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