JP2006280021A

JP2006280021A - モータ

Info

Publication number: JP2006280021A
Application number: JP2005090908A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sasaki; 健治佐々木; Tetsuji Funatsu; 哲司舟津
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】イナーシャを向上させ、低い残留磁束密度を有する永久磁石による低コストモータを提供する。
【解決手段】イナーシャを上げるために前記ロータコアの積厚ＬＲは前記ステータコアの積厚ＬＳより大きくし、前記ロータコアのブリッジ部を磁気飽和の状態とし、充分な磁束をステータコアに流すために、前記永久磁石の軸方向長さは前記ロータコアの積厚ＬＲと同等とし、永久磁石の軸方向端面の磁束が、ロータの周りの空間を流れるより、ステータコアに流れやすくするために、前記ロータコア外周から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを、（ＬＲ−ＬＳ）／２より大きくするように、ロータコア１０の積厚ＬＲとロータコア１０の外周１０から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを設定する。（請求項１のコピーに符号を付けてもよい）
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調機器用電動コンプレッサに使用されるモータに関する。

レシプロコンプレッサやロータリコンプレッサなどの１回転中の負荷変動が大きい冷凍空調機器用電動コンプレッサでは、負荷変動による速度変動により振動、騒音が大きくなるという課題がある。本課題を解決するために、トルク制御等の制御で対応するか、機械的にロータコアの積厚を大きくしてロータのイナーシャを大きくして対応する必要がある。

従来、冷凍空調機器用電動コンプレッサに使用されるモータは、図７から図９に示しているものがある（特許文献１参照）。

従来例１のモータを図７と図８を用いて説明する。図７は従来例１のモータ１の平面図を示す。図８は従来例１のモータ１の断面図を示す。ステータコア５にコイルが巻装されるステータ２と、前記ステータ２内で回転すると共に、ロータコア１０に形成されたスロット１１内に永久磁石１４を備えるロータ８とからなるモータ１において、ロータコア１０の積厚ＬＲをステータコアの積厚ＬＳよりも大きくし、永久磁石１４の軸方向長さＬＭをステータコアの積厚ＬＳよりも小さくしている。

従来例２のモータを図９を用いて説明する。図９は従来例２のモータ１の断面図を示す。ステータコア５にコイルが巻装されるステータ１と、前記ステータ１内で回転すると共に、ロータコア１０に形成されたスロット１１内に永久磁石１４を備えるロータ８とからなるモータ１において、ロータコア１０の積厚ＬＲをステータコアの積厚ＬＳよりも大きくし、永久磁石の軸方向長さＬＭをロータコア１０の積厚ＬＲと同等としている。
特開２００３−２７４５９１号公報

しかしながら、前記従来例１の構成では、図７および図８において、永久磁石１４の長さ方向端部の磁束は、磁路１９を通ってロータ８内を流れることにより、ステータ２に充分な磁束が流れない。したがって、充分な磁束を得るために高い残留磁束密度を有する永久磁石を使用する必要があり、永久磁石のコストが高くなる。磁路１９は、永久磁石１４の長さ方向端部から、ロータの積厚方向をロータコア端部方向に通り、スロット１１とロータコア１０によって形成されるブリッジ部１６を通り、ロータコア１０のスロット１１とロータコア内径の間において、ロータの積厚方向をロータコア中心部方向に通り、永久磁石１４の長さ方向端部を通る。スロット１１内に永久磁石１４が備えられているロータコアのブリッジ部１６は、永久磁石１４の磁束によって、磁気飽和（磁気飽和とは、鉄板がこれ以上磁束を通すことができない磁束密度になる状態のことを表わし、不純物を含まない純鉄が一番が高く２．１８５Ｔで、通常の電磁鋼板では磁束密度が約２Ｔである。）の状態であるため、永久磁石１４の磁束はステータコア５に流れる。一方、スロット１１内に永久磁石１４が備えられていないロータコアのブリッジ部１６は、流れる磁束が少ないために磁気飽和の状態にならないため、永久磁石１４の長さ方向端部の磁束は、磁路１９を流れる。

また、前記従来例２の構成では、図９において、永久磁石１４はロータコアの積厚と同等であるため、ロータコアのブリッジ部は磁気飽和の状態となり、従来例１のように磁束がブリッジ部を通って、ステータコアに流れないことはないが、透磁率は空気またはコンプレッサ中の冷媒ガスに対して、ステータコアやロータコアを形成する電磁鋼板の方が大きいことから、磁路中における空気または冷媒ガスを通る長さが長いほど磁束は流れにくいため、磁路中における空気または冷媒ガスを通る長さが、磁路２０より磁路２１の方が短い場合、永久磁石１４の長さ方向端部の磁束は、磁路２１より磁路２０の方に多く流れることにより、ステータコア５に充分な磁束が流れない。したがって、充分な磁束を得るために高い残留磁束密度を有する永久磁石を使用する必要があり、永久磁石のコストが高くなる。磁路２０は、永久磁石１４の長さ方向端部から、ロータコア１０を通り、ロータコア１０の外側の空間を通り、ロータコア１０のスロット１１とロータコア内径の間を通り、永久磁石１４の長さ方向端部を通る。

上記課題を解決するために本発明は、打ち抜かれた電磁鋼板からなるステータコアシートを積層してなるステータコアに巻線を巻装したステータと、前記ステータコアの内径円筒面に対向して回転自在に回転し、打ち抜かれた電磁鋼板からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロータコア内部のスロットに複数個の永久磁石を埋設してなるロータからなるモータにおいて、イナーシャを上げるために前記ロータコアの積厚ＬＲは前記ステータコアの積厚ＬＳより大きくし、前記ロータコアのブリッジ部を磁気飽和の状態とし、充分な磁束をステータコアに流すために、前記永久磁石の軸方向長さは前記ロータコアの積厚ＬＲと同等とし、永久磁石の軸方向端面の磁束が、ロータの周りの空間を流れるより、ステータコアに流れやすくするために、前記ロータコア外周から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを、（ＬＲ−ＬＳ）／２より大きくすることを特徴とするモータ。

本発明のモータによれば、ロータコアの積厚ＬＲをステータコアの積厚ＬＳより大きくすることによりイナーシャを大きくすることができ、且つ永久磁石の長さをロータコアの積厚ＬＲと同等とすることにより、ロータコアのブリッジ部は磁気飽和の状態となり、前記狭小ブリッジ部を磁気飽和させるのに必要な磁束以外の、永久磁石の磁束のほとんどはステータコアに流れ、充分な磁束を得ることができる。さらに、ロータコア外周から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを、（ＬＲ−ＬＳ）／２より大きくすることにより、永久磁石端部からの磁束は、ロータの周りの空間を流れるより、ステータコアに流れやすくなり、充分な磁束を得ることができて、残留磁束密度が低い永久磁石を採用することができ、永久磁石のコストを下げることができる。

したがって、イナーシャを大きくすることによって１回転中の負荷変動が大きい冷凍空調機器用電動コンプレッサを低振動低騒音化することができ、低コストのモータを提供することができる。

打ち抜かれた電磁鋼板からなるステータコアシートを積層してなるステータコアに巻線を巻装したステータと、前記ステータコアの内径円筒面に対向して回転自在に回転し、打ち抜かれた電磁鋼板からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロータコア内部のスロットに複数個の永久磁石を埋設してなるロータからなるモータにおいて、前記ロータコアの積厚ＬＲは前記ステータコアの積厚ＬＳより大きくし、前記永久磁石の軸方向長さは前記ロータコアの積厚ＬＲと同等とし、前記ロータコア外周から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを、（ＬＲ−ＬＳ）／２より大きくする。

実施例１について、図１から図６を用いて説明する。図１は本発明の実施例１によるモータ１の斜視図を示す。図２は図１の正面図である。図３は図２のモータ１の線Ａ−Ａにおける断面図である。図４は図１の側面図である。図５は図４のモータ１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。図６は図５の部分拡大図である。図３において、ステータ２は、複数の歯部３を有する打ち抜かれた電磁鋼板からなるステータコアシート４を積層してなるステータコア５に絶縁端板６を装着し、歯部３に位置する絶縁端板６上に直接コイル７を巻装してなる。コイル７の端部はリード線に接続部され、リード線が電源に接続されるが、図１から図６においてリード線とを省略している。図３において、ロータ８は、ステータ２内で回転すると共に、打ち抜かれた電磁鋼板からなるロータコアシート９を積層してなるロータコア１０内部に複数のスロット１１とリベット１２を通す穴１３を設け、複数のスロット１１内には永久磁石１４を備え、ロータコア１０の両端面には、リベット１２を通す穴１３Ａを有し複数のスロット１１を覆うように非磁性体からなる端板１５が配置され、ロータコア１０と端板１５はリベット１２によって一体化されている。永久磁石１４は、平板状のネオジ・鉄・ボロンの焼結磁石である。ネオジ・鉄・ボロンの焼結磁石はフェライト磁石より高い残留磁束密度が得られるため、少ない体積および面積で必要な磁束が得られるため、ロータのコア形状の自由度があることから採用している。

レシプロコンプレッサやロータリコンプレッサなどの１回転中の負荷変動が大きい冷凍空調機器用電動コンプレッサでの負荷変動による速度変動による振動、騒音を低減するために、ロータコア１０の積厚ＬＲは、ステータコア５の積厚ＬＳより大きくしている。

永久磁石１２の軸方向長さＬＭは、ロータコア１０の積厚ＬＲと同等としている。ロータコア１０の外周とスロット１１との間のブリッジ部１６は、ロータコア１０の全積厚において、永久磁石１２により磁気飽和の状態となり、永久磁石１２から流れる磁束のほとんどはロータコア１０の表面に向かって流れることになる。

永久磁石から流れる磁束は、磁路中における、透磁率が高い電磁鋼板に比べて透磁率が低い空気または冷媒ガスを通る磁路の長さ短い方が、流れやすい。永久磁石１４の軸方向端部からロータ８の周りの空間を通って永久磁石１４に戻る磁路１７中における、空気および冷媒ガスを通る磁路の長さは、おおよそロータコア１０の外周から永久磁石１４のロータ内径側の面までの距離Ｙで表わされる。一方、永久磁石１４の軸方向端部からステータコア５を通って、ロータコア１０を介して永久磁石１４に戻る磁路１８中における、空気および冷媒ガスを通る磁路の長さは、ロータの軸方向の磁気中心とステータの軸方向の磁気中心を合わせるため、おおよそ（ＬＲ−ＬＳ）／２となる。したがって、Ｙ＞（ＬＲ−ＬＳ）／２となるようにロータコア１０の積厚ＬＲとロータコア１０の外周１０から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを設定することにより、永久磁石１４の端部の磁束はステータコア５に流れ、充分な磁束を得ることができて、残留磁束密度が低い永久磁石を採用することができる。従って低エネルギー積（残留磁束密度×保磁力）の永久磁石を選択することができる。低エネルギー積の永久磁石は一般的に永久磁石の原材料および工法上、低コストで作ることができるため、永久磁石のコストを下げることができる。

本発明のモータは、１回転中の負荷変動が大きい冷凍空調機器用電動コンプレッサの低振動、低騒音化を必要とする用途などに有用である。

本発明の実施例１におけるモータの斜視図本発明の実施例１におけるモータの正面図本発明の実施例１におけるモータの断面図本発明の実施例１におけるモータの側面図本発明の実施例１におけるモータの断面図本発明の実施例１におけるモータの部分拡大図従来例１におけるモータの平面図従来例１におけるモータの断面図従来例２におけるモータの断面図

符号の説明

１モータ
２ステータ
３歯部
４ステータコアシート
５ステータコア
６絶縁端板
７コイル
８ロータ
９ロータコアシート
１０ロータコア
１１スロット
１２リベット
１３、１３Ａ穴
１４永久磁石
１５端板
ＬＲロータコアの積厚
ＬＳステータコアの積厚
ＬＭ永久磁石の軸方長さ
１６、１６Ａブリッジ部
１７、１８、１９、２０、２１磁路
Ｙ距離

Claims

打ち抜かれた電磁鋼板からなるステータコアシートを積層してなるステータコアに巻線を巻装したステータと、前記ステータコアの内径円筒面に対向して回転自在に回転し、打ち抜かれた電磁鋼板からなる略円形ロータコアシートを積層してなるロータコア内部のスロットに複数個の永久磁石を埋設してなるロータからなるモータにおいて、前記ロータコアの積厚ＬＲは前記ステータコアの積厚ＬＳより大きくし、前記永久磁石の軸方向長さは前記ロータコアの積厚ＬＲと同等とし、前記ロータコア外周から永久磁石のロータ内径側の面までの距離Ｙを、（ＬＲ−ＬＳ）／２より大きくすることを特徴とするモータ。