JP2006345692A - 永久磁石形モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】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少なくし、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を提供すること。
【解決手段】１２０度矩形波通電方式で、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う永久磁石形モータにおいて、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部と、切り欠き部に沿って前記ロータ鉄心に設けられた薄肉連結部と、ステータの内周とロータの外周との間の空隙長の最大値を、極間ブリッジ部における空隙長のＬａ、空隙長の最小値を永久磁石の極中心における空隙長の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とすることにより、非通電状態にある相に発生する誘起電圧の歪を抑制する誘起電圧歪抑制手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１２
【解決手段】１２０度矩形波通電方式で、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う永久磁石形モータにおいて、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部と、切り欠き部に沿って前記ロータ鉄心に設けられた薄肉連結部と、ステータの内周とロータの外周との間の空隙長の最大値を、極間ブリッジ部における空隙長のＬａ、空隙長の最小値を永久磁石の極中心における空隙長の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とすることにより、非通電状態にある相に発生する誘起電圧の歪を抑制する誘起電圧歪抑制手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１２
Description
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。
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３５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。
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３５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。
従来例２．
図２６は、例えば特開平５−２７６７０６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２ａを閉塞するように、複合磁性楔３６が収納されている。
図２６は、例えば特開平５−２７６７０６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２ａを閉塞するように、複合磁性楔３６が収納されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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３１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。
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３１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。
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。
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、Ｖｏ、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1)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、1)Ｕ−Ｖ間→2)Ｗ−Ｖ間→3)Ｗ−Ｕ間→4)Ｖ−Ｕ間→5)Ｖ−Ｗ間→6)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。
特開平６−３１１６８３号公報
特開平５−２７６７０６号公報
特開２０００−２０９７９５号公報
特開２０００−１１６０４３号公報
特開２０００−１８４６３３号公報
特開平１１−２８５１８４号公報
特開２０００−１５２５３４号公報
特開２００１−２５８１８９号公報
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。
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。
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。
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。
また、圧縮機に組み込んだ場合、磁性楔３５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。
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。
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３１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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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及びこの磁石挿入孔の間に極間ブリッジ部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、１２０度矩形波通電方式で、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う永久磁石形モータにおいて、永久磁石の周方向端部に設けられた切り欠き部と、切り欠き部に沿って前記ロータ鉄心に設けられた薄肉連結部と、ステータの内周とロータの外周との間の空隙長の最大値を、極間ブリッジ部における空隙長のＬａ、空隙長の最小値を永久磁石の極中心における空隙長の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とすることにより、非通電状態にある相に発生する誘起電圧の歪を抑制する誘起電圧歪抑制手段とを備えたことを特徴とする。
この発明に係る永久磁石形モータは、上記構成により、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。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１０の支持が容易になった。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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２０、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。
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。
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。
この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
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。
また、この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
この発明の形態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。
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。
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。
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。
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。
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。
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０．５ｍｍ、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。
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１５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。
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。
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１５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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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０．５ｍｍ、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。
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。
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したので、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、Ｌａ／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。
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。
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。
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。
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。
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。
この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施に形態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。
また、この発明の実施に形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
また、この発明の実施の形態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。
この発明の実施の形態に係る圧縮機は、実施の形態１乃至４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。
この発明の実施の形態に係る圧縮機は、実施の形態１乃至４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。
この発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、上記圧縮機を備えたことを特徴とする。
この発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、上記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。
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、２１ 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。
Claims (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及びこの磁石挿入孔の間に極間ブリッジ部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、１２０度矩形波通電方式で、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を検出することで前記ロータと前記ステータの位置関係の判定を行う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設けられた切り欠き部と、
前記切り欠き部に沿って前記ロータ鉄心に設けられた薄肉連結部と、
前記ステータの内周と前記ロータの外周との間の空隙長の最大値を、前記極間ブリッジ部における空隙長のＬａ、空隙長の最小値を前記永久磁石の極中心における空隙長の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とすることにより、前記非通電状態にある相に発生する誘起電圧の歪を抑制する誘起電圧歪抑制手段とを備えたことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 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１に記載の永久磁石形モータ。
- 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１に記載の永久磁石形モータ。
- 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１に記載の永久磁石形モータ。
- 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１に記載の永久磁石形モータ。
- 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、１２０度矩形波通電方式で、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を検出することで前記ロータと前記ステータの位置関係の判定を行う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、
前記ステータの内周と前記ロータとの間の空隙長の最大値を、前記ステータ鉄心のティース部先端部における空隙長のＬａ、空隙長の最小値を前記永久磁石の極中心における空隙長の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とすることにより、前記非通電状態にある相に発生する誘起電圧の歪を抑制する誘起電圧歪抑制手段を備えたことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 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６に記載の永久磁石形モータ。
- 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６に記載の永久磁石形モータ。
- 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６に記載の永久磁石形モータ。
- 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６に記載の永久磁石形モータ。
- 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６に記載の永久磁石形モータ。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102278294A (zh) * | 2010-06-11 | 2011-12-14 | 日立空调·家用电器株式会社 | 容积式压缩机 |
| ES2405849R1 (es) * | 2011-11-29 | 2013-10-28 | Acciona Windpower Sa | Generador electrico y aerogenerador que comprende dicho generador electrico |
| US20150061452A1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-03-05 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Coil insulating structure of electromagnetic motor stator |
| JP2020018122A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
| JP2020509728A (ja) * | 2017-02-24 | 2020-03-26 | イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ | シールドスロットを備えたステータを有する回転電気機械、特に永久磁石補助型リラクタンス同期電気機械 |
| JP2021112039A (ja) * | 2020-01-10 | 2021-08-02 | 日本製鉄株式会社 | ステータ及び渦電流式減速装置の製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10225030A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-08-21 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石式回転機 |
| JPH1189197A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 永久磁石同期電動機 |
| JPH11285184A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Fujitsu General Ltd | 永久磁石電動機 |
| JP2000102198A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-07 | Fujitsu General Ltd | 永久磁石電動機 |
| JP2000197292A (ja) * | 1998-10-21 | 2000-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石型電動機の永久磁石型回転子 |
| JP2000232762A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-08-22 | Toshiba Kyaria Kk | 圧縮機用ブラシレスｄｃモータ及びその駆動制御装置 |
| JP2001286182A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Fujitsu General Ltd | モータの制御方法 |
-
2006
- 2006-08-28 JP JP2006229979A patent/JP2006345692A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10225030A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-08-21 | Hitachi Metals Ltd | 永久磁石式回転機 |
| JPH1189197A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 永久磁石同期電動機 |
| JPH11285184A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-10-15 | Fujitsu General Ltd | 永久磁石電動機 |
| JP2000102198A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-04-07 | Fujitsu General Ltd | 永久磁石電動機 |
| JP2000197292A (ja) * | 1998-10-21 | 2000-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | 永久磁石型電動機の永久磁石型回転子 |
| JP2000232762A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-08-22 | Toshiba Kyaria Kk | 圧縮機用ブラシレスｄｃモータ及びその駆動制御装置 |
| JP2001286182A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Fujitsu General Ltd | モータの制御方法 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102278294A (zh) * | 2010-06-11 | 2011-12-14 | 日立空调·家用电器株式会社 | 容积式压缩机 |
| JP2011259646A (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Hitachi Appliances Inc | 容積形圧縮機 |
| ES2405849R1 (es) * | 2011-11-29 | 2013-10-28 | Acciona Windpower Sa | Generador electrico y aerogenerador que comprende dicho generador electrico |
| US20150061452A1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-03-05 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Coil insulating structure of electromagnetic motor stator |
| US10044241B2 (en) * | 2013-09-04 | 2018-08-07 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Coil insulating structure/bobbin with grooves for inserting insulating slot closer |
| JP2020509728A (ja) * | 2017-02-24 | 2020-03-26 | イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ | シールドスロットを備えたステータを有する回転電気機械、特に永久磁石補助型リラクタンス同期電気機械 |
| JP2020018122A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
| WO2020022202A1 (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
| JP7392762B2 (ja) | 2018-07-26 | 2023-12-06 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
| US11936243B2 (en) | 2018-07-26 | 2024-03-19 | Denso Corporation | Rotating electric machine |
| JP2021112039A (ja) * | 2020-01-10 | 2021-08-02 | 日本製鉄株式会社 | ステータ及び渦電流式減速装置の製造方法 |
| JP7295432B2 (ja) | 2020-01-10 | 2023-06-21 | 日本製鉄株式会社 | ステータ及び渦電流式減速装置の製造方法 |
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