JP2007228684A - アウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができるアウターロータモータおよびアウターロータモータの着磁方法を提供する。
【解決手段】本体部１と、一端が本体部１内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸３と、本体部１から突出した主軸３の取付部分に固定されたロータ支持部５と、一端がロータ支持部５の外縁に固定され、他端がロータ支持部５に関して本体部１と反対の側に位置する円筒形状のロータ６と、ロータ６の内周側に配置されたステータ４とを備える。上記主軸３は、ロータ支持部５が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有する。上記本体部１内に主軸３の一端が挿通され、さらにその主軸３にロータ６がロータ支持部５を介して固定された状態で、主軸３をガイドにして外部着磁装置３０を相対的に位置決めしてロータ６の着磁を行う
【選択図】図２

Description

この発明は、アウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法に関する。

従来、アウターロータ型モータとしては、圧縮機の密閉容器内に圧縮部と共に配置されたものがある(例えば、実開昭６０−３１１７２号公報(特許文献１)、特開２００４−８４６５３号公報(特許文献２)、特開２００４−３０１０３８号公報(特許文献３)参照)。このアウターロータ型モータは、圧縮部の構成部品で支持された固定子と、その固定子の外側に配置された円筒形状の回転子を備えている。

上記アウターロータ型モータでは、回転子を主軸に固定するための回転子支持部材が固定子巻線の近傍に設けられているので、自ら固定子を用いて着磁を行うと、固定子の巻線が変形して回転子支持部材に接触し、固定子の巻線が損傷して巻線不良となるという問題がある。

そのような問題を解決するため、固定子巻線と回転子支持部材との間をあけて設計することが考えられるが、その場合は、回転子と固定子支持部材の剛性が低下し、却って運転時に回転子が固定子と接触するなどの不具合を起こす恐れがある。
実開昭６０−３１１７２号公報 特開２００４−８４６５３号公報 特開２００４−３０１０３８号公報

そこで、この発明の課題は、固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができるアウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のアウターロータ型モータは、
本体部と、
一端が上記本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸と、
上記本体部から突出した上記主軸の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材と、
一端が上記回転子用支持部材に固定され、他端が上記回転子用支持部材に関して上記本体部と反対の側に位置する円筒形状の回転子と、
上記回転子の内側に配置された固定子と
を備え、
上記回転子には永久磁石が設けられ、
上記主軸は、上記回転子用支持部材が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有することを特徴とする。

上記構成のアウターロータ型モータによれば、上記本体部から突出した主軸の先端部分が、回転子用支持部材が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びているので、高精度に加工された主軸をガイドにして外部着磁装置の着磁部を円筒形状の回転子の内側に精度よく位置決めでき、着磁に固定子を用いずに外部着磁装置を用いて回転子の着磁を行うことが可能となる。そうして、外部着磁装置を用いて回転子を着磁することによって、固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータは、上記主軸の上記先端部分を回転自在に支持する軸受を備える。

上記実施形態のアウターロータ型モータによれば、上記回転子に働く半径方向の磁気吸引力が主軸の先端部分にも働く。そのような主軸の部分を軸受により回転自在に支持することにより、簡単な構成で主軸の傾きを防ぐことができ、それによりエアギャップ不良を防止できる。

また、この発明のアウターロータ型モータの着磁方法は、一端が本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸の取付部分に、上記主軸と同心の円筒形状の回転子を回転子用支持部材を介して固定した状態で、上記回転子用支持部材が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている上記主軸の先端部分をガイドにして外部着磁装置を相対的に位置決めして、上記回転子の着磁を行う。

上記アウターロータ型モータの着磁方法よれば、一端が本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸の取付部分に、主軸と同心の円筒形状の回転子を回転子用支持部材を介して固定した状態で、回転子用支持部材が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている主軸の先端部分をガイドにして外部着磁装置を相対的に位置決めした後、外部着磁装置を用いて回転子の着磁を行うことによって、高精度に加工された主軸をガイドにしているので、外部着磁装置に対する回転子の位置精度が高い状態で着磁を行うことができる。したがって、着磁に固定子を用いないことにより固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法は、上記主軸の他端またはその主軸の他端近傍に、上記回転子の周方向に対する基準位置を示す指示部が設けられている。

上記実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、上記主軸の他端またはその主軸の他端近傍に設けられ、回転子の周方向に対する基準位置を示す指示部を用いて、外部着磁装置に対して回転子を位置決めした後、回転子の着磁を行うことによって、外部着磁装置から発生する着磁磁束の位置と着磁されるロータの位置精度を高めることができる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法は、上記外部着磁装置が、上記回転子の着磁を行うときに上記回転子の外周側に位置するように配置されるダミーバックヨークを備えている。

上記実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、回転子の外周側に位置するようにダミーバックヨークを配置した状態で、外部着磁装置により回転子の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができ、外部着磁装置のコイルに流す電流を少なくしてもダミーバックヨークがないときと同等の着磁効果が得られる。また、ダミーバックヨークがないときと同じ電流を外部着磁装置のコイルに流しても、より大きな着磁効果が得られる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法は、上記回転子とダミーバックヨーク間の空隙が、上記回転子と上記外部着磁装置の着磁部間の空隙よりも小さい。

上記実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、上記ダミーバックヨーク内周に回転子を固定することが可能となる。

以上より明らかなように、この発明のアウターロータ型モータによれば、固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータによれば、回転子用支持部材が固定された位置よりも軸方向にさらに延びた主軸の部分を、軸受により回転自在に支持することにより、簡単な構成で主軸の傾きを防いで、エアギャップ不良を防止することができる。

また、この発明のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、着磁に固定子を用いないことにより固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、主軸の他端またはその主軸の他端近傍に設けられ、回転子の周方向に対する基準位置を示す指示部を用いて、外部着磁装置に対して回転子を位置決めした後、回転子の着磁を行うことによって、外部着磁装置から発生する着磁磁束の位置と着磁されるロータの磁石の位置精度を高めることができる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、回転子の外周側に位置するようにダミーバックヨークを配置した状態で、外部着磁装置により回転子の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができ、大きな着磁効果が得られる。

また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、上記回転子とダミーバックヨーク間の空隙を、回転子と外部着磁装置の着磁部間の空隙よりも小さくすることによって、ダミーバックヨーク内周に回転子を固定することが可能となる。

以下、この発明のアウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１はこの発明の実施の一形態のアウターロータ型モータＭを用いたスクロール圧縮機の縦断面図を示している。このスクロール圧縮機は、密閉容器２５内に、アウターロータ型モータＭと、そのアウターロータ型モータＭにより駆動される圧縮部１０とを配置している。なお、図１では、入力ポートと出力ポートを省略している。

上記アウターロータ型モータＭは、密閉容器２５の内周に外周側が固定された本体部１と、一端が上記本体部１内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸３と、上記本体部１から突出した主軸３の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材の一例としてのロータ支持部５と、一端が上記ロータ支持部５の外縁側に固定され、他端がロータ支持部５に関して本体部１と反対の側に位置する回転子としての円筒形状のロータ６と、上記円筒形状のロータ６内に配置された固定子としてのステータ４とを備えている。また、上記本体部１から突出した主軸３の先端部分は、ロータ支持部５が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている。

上記ロータ支持部５は、カップ形状をしており、中央に主軸３が挿入されるボス７が設けられている。上記ロータ６には、周方向に所定の間隔をあけて複数の板状の永久磁石１４が埋め込まれている。

また、上記アウターロータ型モータＭは、内側に主軸３が挿入され、外周側にステータ４が外嵌された円筒形状のステータ支持部２２を備えている。このステータ支持部２２の下側を、保持円板２１を介して密閉容器２５の内周に固定している。

上記本体部１の主軸３の一端近傍に、主軸３を回転自在に支持する軸受２を設けている。また、上記ステータ支持部２２の内側に、主軸３の先端部分を回転自在に支持する２つの軸受２３,２４を所定の間隔をあけて設けている。

また、上記圧縮部１０は、本体部１の上側に固定された固定スクロール１１と、上記固定スクロール１１に重ね合わされ、本体部１により公転可能に支持された旋回スクロール１２とを有する。上記旋回スクロール１２は、鏡板１２aと、その鏡板１２aに設けられた渦巻き状のラップ(図示せず)とを有している。上記旋回スクロール１２の渦巻き状のラップは、固定スクロール１１に設けられた渦巻き状のラップと互いにかみ合わされて、固定スクロール１１と旋回スクロール１２との間に複数の圧縮室を形成する。

また、上記旋回スクロール１２の鏡板１２aの下側にボス１３を立設し、そのボス１３に内嵌する偏心軸(図示せず)を主軸３の上端側に設けている。

図２は上記アウターロータ型モータＭのロータ６を外部着磁装置３０により着磁するときの断面図を示している。図２に示す外部着磁装置３０は、基部３１と、その基部３１上に設けられた円柱形状の着磁部３２とを備えている。着磁部３２は、ロータ内周に向かって突出したポールピースと、ポールピースを内周部で結合するヨーク（ポールピース、ヨークともに軟質磁性材料）と、ポールピースに巻回された着磁コイルからなる。上記着磁部３２と基部３１の一部に、着磁部３２の中心軸に沿ってガイド穴３０aを設けている。また、アウターロータ型モータＭの主軸３の先端に、指示部の一例としての凹部３aに設けている。上記凹部３aは、ロータ６の周方向に対する基準位置を示している。また、上記外部着磁装置３０のガイド穴３０aの底には、ガイド穴３０aに挿入された主軸３の先端の凹部３aに嵌まる凸部３１aを設けている。上記アウターロータ型モータＭの主軸３を挿入したとき、主軸３の先端の凹部３aに外部着磁装置３０の凸部３１aが嵌合することによって、外部着磁装置３０に対してロータ６が位置決めされる。このロータ６の位置決めは、外部着磁装置３０の着磁部３２から発生する着磁磁束の分布とロータ６の永久磁石１４との相対位置について、主軸３の軸方向の位置および周方向の位置を定めるものである。

そして、図２に示すように、一端が本体部１内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸３の取付部分に主軸３と同心の円筒形状のロータ６をロータ支持部材５を介して固定した状態で、主軸３を外部着磁装置３０のガイド穴３０aに挿入することにより、ロータ６と外部着磁装置３０を相対的に位置決めした後に、外部着磁装置３０の着磁部３２のコイル(図示せず)に電流を流して、着磁部３２から発生した着磁磁束によりロータ６の着磁を行う。

これにより、外部着磁装置３０から発生する着磁磁束の位置と、着磁されるロータ６の永久磁石１４との位置精度を高めることができる。また、ガイド孔３０ａがあるため、着磁後に外部着磁装置３０をロータ内部から抜く場合も、ロータと外部着磁装置が接触せずに抜くことができる。なお、図では、着磁部３２外周とロータ６の内周の空隙は便宜上大きく描いてあるが、実際は、ステータとロータとの間の空隙と同様、十分に狭いものとなる。具体的には、圧縮機のサイズにもよるが、通常１ｍｍ以下である。

上記構成のアウターロータ型モータによれば、本体部１から突出した主軸３の先端部分が、ロータ支持部５が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びているので、高精度に加工された主軸３をガイドにして外部着磁装置３０の着磁部３２を円筒形状のロータ６の内側に精度よく位置決めでき、着磁にステータを用いずに外部着磁装置３０を用いてロータ６の着磁を行うことが可能となる。したがって、外部着磁装置３０を用いてロータ６を着磁することによって、ステータ４の巻線不良やロータ６の損傷を防止でき、ロータ６の着磁を確実に行うことができる。

また、上記ロータ６に働く半径方向の磁気吸引力が主軸３の先端部分にも働くので、その主軸３の先端部分を軸受２３,２４より回転自在に支持することにより、簡単な構成で主軸３の傾きを防ぐことができ、それによりエアギャップ不良を防止できる。

また、上記主軸３の他端に設けられ、ロータ６の周方向に対する基準位置を示す指示部である凹部３aを用いて、外部着磁装置３０に対してロータ６を位置決めした後、ロータ６の着磁を行うことによって、外部着磁装置３０から発生する着磁磁束の位置と着磁されるロータの位置精度を高めることができる。

図３はこの発明の他の実施の形態のアウターロータ型モータのロータを外部着磁装置４０により着磁するときの断面図を示している。この外部着磁装置４０は、基部４１と、その基部４１上に設けられた円柱形状の着磁部４２とを備えている。上記着磁部４２と基部４１の一部に、着磁部４２の中心軸に沿ってガイド穴４０aを設けている。また、外部着磁装置４０は、着磁部４２の外周側を囲むダミーバックヨーク４３を備えている。上記基部４１、着磁部４２、ダミーバックヨーク４３は、樹脂モールド等により一体に形成されている。

図３に示すように、ダミーバックヨーク４３が軟質磁性材料であれば、ロータ６の外周を囲うようにダミーバックヨーク４３を配置した状態で、外部着磁装置４０によりロータ６の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨーク４３により分散させて磁気抵抗を下げることができ、必要な着磁磁束を少なくすることができる。

さらに、ロータ６の外周とダミーバックヨーク４３との間の空隙は狭いほど良く、着磁終了後は、ロータ６の永久磁石による磁束はロータ６内周面に磁極を呈するのみで、外周部には通常磁極を呈しないためにダミーバックヨーク４３とロータ６とは吸引力が働くことが無く、ダミーバックヨーク４３をロータ６から容易に抜くことができる。

従って、ロータ６の外周とダミーバックヨーク４３との間の空隙は、着磁部４２とロータ６内周との間の空隙よりも小さくできる。そうすれば、ダミーバックヨーク４３内部にてロータの固定も可能である。上記主軸３の他端に設けられ、ロータ６の周方向に対する基準位置を示す指示部である凹部３aを用いて、外部着磁装置３０に対してロータ６を位置決めするが、着磁の際にはより強い吸引力が働き、凹部３ａが破壊される場合もあるため、ダミーバックヨーク４３内周にてロータ６を固定することもできる。

図４は図１〜図３に示すアウターロータ型モータＭのロータ６の斜視図を示している。図４に示すように、軟質磁性材料からなる円筒形状のロータコア１５に周方向に所定の間隔をあけて複数の挿入穴１５aを軸方向に設けている。上記ロータコア１５の複数の挿入穴１５aに磁性体材料からなる板状の永久磁石１４を夫々挿入している。図４において、突出している断面Ｖ字形状の永久磁石は、２枚の板状の永久磁石からなってもよく、それを１組としてロータ６の内周面に同一の磁極を形成する。永久磁石は断面Ｖ字形状に限られず、また、ロータ内周面に永久磁石を設けた表面磁石型であってもよい。

また、図５は上記アウターロータ型モータのロータ６の外周をダミーバックヨーク５０で囲んだ状態の斜視図を示している。図５では、図１〜図３に示すロータ６と上下が逆になっており、ロータ６に固定されているロータ支持部材５は、ロータ６から離した状態で示している。図５に示すように、外部着磁装置とは別体のダミーバックヨーク５０を用いてもよい。

なお、圧縮機の密閉容器に入れた状態で外部着磁装置を用いて着磁した場合に、密閉容器自体がバックヨークの働きをするのではないかという懸念があるが、運転時に密閉容器は、バックヨークとしては働かない。その理由は、アウターロータ型モータにおいて、材料が鉄などからなる密閉容器に渦電流損が発生しないように、ロータと密閉容器との間のスペースを広く取っているため、密閉容器がバックヨークとして働かないからである。

したがって、上記本体部１内に主軸３の一端が挿通され、さらにその主軸３にロータ６がロータ支持部材５を介して固定された状態のものを圧縮機の密閉容器に入れて、外部着磁装置を用いて着磁するとき、ロータと密閉容器との間のスペースにダミーバックヨークを入れることにより、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができる。

また、集中巻等のロータの極数の非整数倍のスロット数(ティース数)を有するステータを備えたアウターロータ型モータでは、ステータを用いた着磁ができないため、外部着磁装置を用いるこの発明が特に有効である。

上記実施の形態では、スクロール圧縮機に用いられたアウターロータ型モータについて説明したが、スクロール圧縮機に限らず、ロータリ圧縮機などの他の構成の圧縮機に用いられるアウターロータ型モータにこの発明を適用してもよい。また、この発明のアウターロータ型モータは、圧縮機に限らず、他の装置に用いられるアウターロータ型モータにこの発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、アウターロータ型モータＭの主軸３の他端に、指示部としての凹部３aを設けたが、主軸の他端近傍に指示部を設けてもよい。また、指示部はこれに限らず、回転子の周方向に対する基準位置を示すような他の形態の印を主軸の他端またはその主軸の他端近傍に設けてもよい。

なお、ロータコアの材料としては、電磁鋼板を積層したものや、圧粉磁心が望ましく、外部着磁装置のうちの着磁部のポールピースやヨーク、ダミーバックヨークは全て、飽和磁束密度が高くかつ渦電流が発生しにくい電磁鋼板を積層したものを用いるのが良い。

図１はこの発明の実施の一形態のアウターロータ型モータを用いたスクロール圧縮機の縦断面図である。 図２は上記アウターロータ型モータのロータを外部着磁装置により着磁するときの断面図である。 図３はこの発明の他の実施の形態のアウターロータ型モータのロータを外部着磁装置により着磁するときの断面図である。 図４はアウターロータ型モータのロータの斜視図である。 図５は上記アウターロータ型モータのロータの外周をダミーバックヨークで囲んだ状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…本体部
２…軸受
３…主軸
３a…凹部
４…ステータ
５…ロータ支持部
６…ロータ
７…ボス
１０…圧縮部
１１…固定スクロール
１２…旋回スクロール
１２a…鏡板
１３…ボス
１４…永久磁石
２１…保持円板
２２…ステータ支持部
２３,２４…軸受
２５…密閉容器
Ｍ…アウターロータ型モータ

Claims (6)

1. 本体部(１)と、
   一端が上記本体部(１)内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸(３)と、
   上記本体部(１)から突出した上記主軸(３)の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材(５)と、
   一端が上記回転子用支持部材(５)に固定され、他端が上記回転子用支持部材(５)に関して上記本体部(１)と反対の側に位置する円筒形状の回転子(６)と、
   上記回転子(６)の内側に配置された固定子(４)と
   を備え、
   上記回転子(６)には永久磁石(１４)が設けられ、
   上記主軸(３)は、上記回転子用支持部材(５)が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有することを特徴とするアウターロータ型モータ。
2. 請求項１に記載のアウターロータ型モータにおいて、
   上記主軸(３)の上記先端部分を回転自在に支持する軸受(２３,２４)を備えたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
3. 一端が本体部(１)内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸(３)の取付部分に、上記主軸(３)と同心の円筒形状の回転子(６)を回転子用支持部材(５)を介して固定した状態で、上記回転子用支持部材(５)が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている上記主軸(３)の先端部分をガイドにして外部着磁装置(３０,４０)を相対的に位置決めして、上記回転子(６)の着磁を行うことを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。
4. 請求項３に記載のアウターロータ型モータの着磁方法において、
   上記主軸(３)の他端またはその主軸(３)の他端近傍に、上記回転子(６)の周方向に対する基準位置を示す指示部(３a)が設けられていることを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。
5. 請求項３または４に記載のアウターロータ型モータの着磁方法において、
   上記外部着磁装置(３０,４０)は、上記回転子(６)の着磁を行うときに上記回転子(６)の外周側に位置するように配置される軟質磁性材料からなるダミーバックヨーク(４３,５０)を備えていることを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。
6. 請求項５に記載のアウターロータ型モータの着磁方法において、
   上記回転子(６)とダミーバックヨーク(４３,５０)間の空隙が、上記回転子(６)と上記外部着磁装置(３０,４０)の着磁部間の空隙よりも小さいことを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。

Images