JP2010200494A - 永久磁石電動機、密閉型圧縮機、および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転子の磁束量を適正な状態に確実に設定することができ、これにより安定した動作特性が得られる信頼性にすぐれた永久磁石電動機を提供することである。また、この永久磁石電動機を有する信頼性にすぐれた密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】 第１コア１２ａおよび第２コア１２ｂを回転軸１３の軸方向に沿って配列してなる回転子１２を備える。この回転子１２の第１コア１２ａに、励磁電流により着磁または減磁されて磁力が変化する複数の第１永久磁石４３を収容する。回転子１２の第２コア１２ｂには、励磁電流の供給にかかわらず磁力変化がない複数の第２永久磁石４４を収容する。そして、各第１永久磁石４３の幅を各第２永久磁石４４の幅よりも小さくした。
【選択図】図４

Description

この発明は、巻線を有する固定子および永久磁石を有する回転子からなる永久磁石電動機、この永久磁石電動機を収納した密閉型圧縮機、およびこの密閉型圧縮機を有する冷凍サイクル装置に関する。

永久磁石電動機は、巻線を有する固定子および永久磁石を有する回転子からなる。回転子は、円形の多数枚の鋼板を積層してなるコアの中心部に回転軸の挿通孔を有し、この挿通孔を囲む位置に複数の直線状の磁石収容孔を有する。これら磁石収容孔は、回転軸の軸方向に沿ってコアを貫通する深さ形状を持ち、それぞれ永久磁石を収容している。これら永久磁石の磁界と固定子の巻線が発する磁界との相互作用により、回転子に回転力が生じる。

このような永久磁石電動機の例として、回転軸の軸方向に沿って配列された複数のコアからなる回転子を用い、この回転子の一方のコアに低保磁力の永久磁石を収容し、他方のコアに高保磁力の永久磁石を収容し、固定子の各相巻線に着磁用または減磁用の励磁電流を流すことで、低保磁力の永久磁石の磁力を変化させるものがある（例えば特許文献１）。

特開２００５−３０４２０４号公報

上記特許文献１に記載の永久磁石電動機では、着磁用または減磁用の励磁電流を各相巻線に供給することで低保磁力の永久磁石の磁力を変化させることができるが、その磁化力が不安定で、回転子の磁束量を適正な状態に設定することが難しく、永久磁石電動機としての安定した動作特性が得られない。

この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、回転子の磁束量を適正な状態に確実に設定することができ、これにより安定した動作特性が得られる信頼性にすぐれた永久磁石電動機を提供することである。また、この永久磁石電動機を有する信頼性にすぐれた密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することである。

請求項１に係る発明の永久磁石電動機は、複数の相巻線が装着された固定子と、第１コアおよび第２コアを回転軸の軸方向に沿って配列してなる回転子と、前記第１コアに収容され、駆動装置から前記各相巻線に供給される励磁電流により着磁または減磁されて磁力が変化する複数の第１永久磁石と、前記第２コアに収容され、前記励磁電流の供給にかかわらず磁力変化がない複数の第２永久磁石とを備え、前記各第１永久磁石の幅を前記各第２永久磁石の幅よりも小さくした。

請求項６に係る発明の密閉型圧縮機は、請求項１乃至５に係る発明の何れかの永久磁石電動機と、この永久磁石電動機により駆動される圧縮機構部とを、密閉容器に収納している。

請求項７に係る発明の冷凍サイクル装置は。請求項６に係る発明の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とからなる。

この発明の永久磁石電動機によれば、永久磁石電動機の回転子の磁束量を適正な状態に設定することができ、永久磁石電動機の安定した動作特性が得られる。また、この永久磁石電動機を有する信頼性にすぐれた密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置が得られる。

各実施形態における冷凍サイクル装置の構成及びこの冷凍サイクル装置に搭載された密閉型圧縮機の内部の構成を示す図。 第１の実施形態における密閉型圧縮機の回転子および各永久磁石の構成を概略的に示す図。 第１の実施形態における密閉型圧縮機の回転子の第１コアとその第１コアに収容された各永久磁石の構成を上方から見た図。 第１の実施形態における密閉型圧縮機の回転子の第２コアとその第２コアに収容された各永久磁石の構成を上方から見た図。 第１の実施形態における密閉型圧縮機の固定子、各相巻線、回転子、各永久磁石の構成を上方から見た図。 各実施形態における駆動装置および相巻線の構成を示すブロック図。 図６における非通電状態の相巻線に誘起する電圧の波形図。 各実施形態における各永久磁石の着磁用または減磁用の３相励磁を説明するための図。 第１の実施形態における各永久磁石の幅方向の位置と磁化力の関係を示す図。 各実施形態における各永久磁石の磁束密度と磁化力の関係を示す図。 第２の実施形態における回転子の第１コアを上方から見た図。 第２の実施形態における回転子の第２コアを上方から見た図。 第２の実施形態における各永久磁石の幅方向の磁化力分布を示す図。 第３の実施形態における回転子の第１コアとその第１コアに収容された各永久磁石の構成を上方から見た図。 第３の実施形態における回転子の第２コアとその第２コアに収容された各永久磁石の構成を上方から見た図。 各実施形態における各永久磁石の着磁用または減磁用の２相励磁を説明するための図。 第３の実施形態における各永久磁石の幅が適切でない場合の構成を上方から見た図。 図１７における各永久磁石の幅方向の磁化力分布を示す図。 第６の実施形態における固定子および回転子の磁束分布を示す図。 第６の実施形態における永久磁石の幅方向の磁化力分布を示す図。

［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
空気調和機や冷蔵庫等の冷凍サイクル装置の構成、およびこの冷凍サイクル装置に搭載された密閉型圧縮機の内部の構成を、図１に示す。密閉型圧縮機１は、金属製の密閉容器１ａで被われている。この密閉容器１ａの下部に２つの吸込口２ａ，２ｂが取付けられ、上部に１本の吐出管３が取付けられている。この吐出管３に高圧側配管を介して凝縮器３１の一端が接続され、その凝縮器３１の他端に膨張装置たとえば膨張弁３２を介して蒸発器３３の一端が接続される。そして、蒸発器３３の他端がアキュームレータ３４および２本の吸込管３５を介して上記吸込口２ａ，２ｂに接続される。

密閉容器１ａの内部には、永久磁石電動機１０および圧縮機構部２０が上下に分かれて収容されている。永久磁石電動機１０は、密閉容器１ａの内周面に接するように設けられた筒状の固定子１１、この固定子１１の内側に回転可能に設けられた回転子１２を有する。この回転子１２の中心部に回転軸（シャフトともいう）１３が挿通され、その回転軸１３が下方の圧縮機構部２０に結合されている。

圧縮機構部２０は、上記吸込口２ａ，２ｂにそれぞれ連通する２つの圧縮室２１ａ，２１ｂ、およびこの圧縮室２１ａ，２１ｂ内で上記回転軸１３の回動を受けて偏心回転するローラ２２ａ，２２ｂを有し、ローラ２２ａ，２２ｂの偏心回転により圧縮室２１ａ，２１ｂ内のガス冷媒を圧縮して密閉容器１ａ内に吐出する。吐出されたガス冷媒は、吐出管３を通って凝縮器３１に流れる。

永久磁石電動機１０の回転子１２は、図２に示すように、円形の多数枚の鋼板を積層してなる第１コア１２ａ、および同じく円形の多数枚の鋼板を積層してなる第２コア１２ｂを、回転軸１３の軸方向に沿って配列してなる。

第１コア１２ａおよび第２コア１２ｂは、図３に示すように、中心部に回転軸挿通孔４１ａを有し、その回転軸挿通孔４１ａを囲む略正方形の四辺の位置にそれぞれ直線状の磁石収容孔４２を有する。これら磁石収容孔４２は、回転軸挿通孔４１ａに沿ってコア１２ａ，１２ｂを貫通する深さ形状を持つ。そして、第１コア１２ａの４つの磁石収容孔４２に、板状で低保磁力の４極（＝４個）の第１永久磁石４３がそれぞれ収容される。これら第１永久磁石４３は、磁石収容孔４２の細長方向の幅よりも小さい幅Ｗ１を有し、幅Ｗ１の中央位置が磁石収容孔４２の幅方向中央部と対応する状態に収容および固定される。また、図４に示すように、第２コア１２ｂの４つの磁石収容孔４２に、板状で高保磁力の４極の第２永久磁石４４がそれぞれ収容される。これら第２永久磁石４４は、磁石収容孔４２の細長方向の幅とほぼ同じ幅Ｗを有している。したがって、第１永久磁石４３の幅Ｗ１は、第２永久磁石４４の幅Ｗより小さく形成されている。
また、図５に示すように、固定子１１の内周面に複数の磁極歯が形成され、これら磁極歯に３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが集中巻き装着される。この相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが発する磁界と上記各永久磁石４３，４４が発する磁界との相互作用により、回転子１２が回転する。

さらに、図６に示すように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗは中性点Ｃで星形結線されており、その相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの非結線端に駆動装置が接続される。この駆動装置は、商用交流電源５０の交流電圧を直流電圧に変換する順変換部５１、この順変換部５１の出力端に接続されたスイッチング回路５２、このスイッチング回路５２のスイッチングを制御する制御部５３、スイッチング回路５２と相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗとの間の各通電線に接続された２相通電位置検出部５４、スイッチング回路５２と相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗとの間の２つの通電線に設けられた電流センサ５５，５６、この電流センサ５５，５６に接続されたセンサレスベクトル制御部５７などで構成される。

上記スイッチング回路５２は、一対のスイッチング素子の直列回路を３相分設けたもので、Ｕ相用としてスイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−の直列回路、Ｖ相用としてスイッチング素子Ｖ＋，Ｖ−の直列回路、Ｗ相用としてスイッチング素子Ｗ＋，Ｗ−の直列回路を有し、順変換部５１の出力電圧（直流電圧）を三相交流電圧に変換する。このスイッチング回路５２のスイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−の相互接続点に相巻線Ｌｕの非結線端が接続され、スイッチング素子Ｖ＋，Ｖ−の相互接続点に相巻線Ｌｖの非結線端が接続され、スイッチング素子Ｗ＋，Ｗ−の相互接続点に相巻線Ｌｗの非結線端が接続されるとともに、各スイッチング素子のベースに制御部５３が接続される。

上記２相通電位置検出部５４は、３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち２つの相巻線に順に電流が流れる２相通電時、非通電状態の１つの相巻線に誘起する電圧から回転子１２の回転位置を検出する。非通電状態の１つの相巻線に誘起する電圧の波形を図７に示す。すなわち、誘起電圧のレベルと基準電位（直流電圧の１／２または抵抗器で作られた仮想中性点電位）とが比較され、誘起電圧のレベルが基準電位を横切るときのタイミングから、回転子１２の回転位置を検出することができる。

上記センサレスベクトル制御部５７は、電流センサ５５，５６の検知電流に基づくベクトル制御により回転子１２の回転位置を推定する。

上記制御部５３は、２相通電駆動の場合にはスイッチング回路５２における１つの相の一方のスイッチング素子をオンして他方のスイッチング素子をオフし、同時に別の１つの相の一方のスイッチング素子をオフして他方のスイッチング素子をオンする２相通電を順次に切換えることにより、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの２つの相巻線に順次に電流が流れる２相通電の駆動を制御するもので、２相通電位置検出部５４で検出される回転位置、またはセンサレスベクトル制御部５７で推定される回転位置に応じて、スイッチング回路５２の各スイッチング素子に対するオン，オフタイミングを制御する。

また、上記制御部５３はセンサレスベクトル制御の場合には、センサレスベクトル制御部５７で推定される回転位置に応じて、スイッチング回路５２の各スイッチング素子に対するオン，オフタイミングを制御し、正弦波ＰＷＭの３相波形を出力する。

なお、回転位置検出用に２相通電位置検出部５４とセンサレスベクトル制御部５７の２つを用いているが、少なくも一方があればよく、それぞれの駆動方式に応じて制御部５３はスイッチング回路５２の各スイッチング素子のオン，オフタイミングを制御する。ただ、２相通電位置検出回路５４を用いると、センサレスベクトル制御部５７を用いる場合のように弱め界磁で回転数を高めるようなことができないこと、また運転電流が矩形波となるため電動機騒音が大きくなる等の問題があることから、通常運転はセンサレスベクトル制御部５７を用いる方が望ましい。

このような構成の永久磁石電動機１０において、回転子１２の第１コア１２ａに収容されている低保磁力の各第１永久磁石４３は、固定子１１と回転子１２が図５に示すような位置関係の時に、図８に示すように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに励磁電圧Ｅｄを印加して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに励磁電流を供給することにより、着磁または減磁して磁力を変化させることができる。このとき、回転子１２の第２コア１２ｂに収容されている高保磁力の各第２永久磁石４４は、保磁力が高いことから、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに励磁電流が供給されても、磁力が変化することはない。つまり、第１コア１２ａが磁束量可変となり、第２コア１２ｂが磁束量非可変となる。

なお、第１コア１２ａの各第１永久磁石４３に対する着磁に際しては、図５に示す相巻線Ｌｕに対向している２つの相対向する第１永久磁石４３(A)，４３(A)と、相巻線Ｌｕに対向していない残りの２つの相対向する第１永久磁石４３(B)，４３(B)との間で、図９に示すように磁化力が異なる。すなわち、回転子１２の回転停止位置が図示の状態では第１永久磁石４３(A)，４３(A)の磁力が大きくなり、第１永久磁石４３(B)，４３(B)の磁力は小さくなる。そこで、１回目の着磁が終わった後、回転子１２を９０°回転し、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに極性が逆の励磁電流を再度供給する２回目の着磁を行うことにより、各第１永久磁石４３の磁化力をほぼ同じ状態に設定することができる。

ただし、第１永久磁石４３(A)，４３(A)においても磁化力は磁極中央部から端部に行くに従って小さくなり、磁極端部では電流・温度・永久磁石特性などに起因する着磁のバラツキが大きくなる。このため、磁束量の確実な可変が行えず、永久磁石電動機１０の特性に悪影響を及ぼしてしまう。

そこで、第１コア１２ａの各第１永久磁石４３の幅を、第２コア１２ｂの各第２永久磁石４４の幅よりも小さいＷ１としている。さらに、各第１永久磁石４３の幅方向中央部を、各磁石収容孔４２の幅方向中央部と対応させている。

このように、各第１永久磁石４３の幅を大きな磁化力が得られるＷ１に制限することで、各第１永久磁石４３の磁化力が安定化する。これにより、回転子１２の磁束量を適正な状態に確実に設定することができ、永久磁石電動機１０の安定した動作特性が得られる。また、各第１永久磁石４３の幅がＷ１と小さくなるので、各第１永久磁石４３の量を削減することができ、コストの低減が図れる。

なお、着磁または減磁のための励磁は、回転子が停止中で固定子と回転子の位置関係が図５に示す状態でも、あるいは回転中に固定子と回転子の位置関係が図５に示す状態になったときに行ってもよい。

高保磁力の各第２永久磁石４４については、予め大電流で着磁するので、幅が大きくても、端部まで十分な磁化力を与えることができる。

ここで、図１０に示すＢ−Ｈ曲線を用いて、永久磁石の動作について説明しておく。
磁気回路中の永久磁石の動作は、永久磁石のＢ−Ｈ曲線と、磁気回路および永久磁石によって定まるパーミアンス係数Ｐｃによって決まり、Ｂ−Ｈ曲線とパーミアンス線（Ｐｃ線）との交点ｐで動作する。永久磁石はこの動作点ｐにおける磁束密度Ｂ０で磁化される。このとき、固定子から発生する回転磁束のｄ軸成分を負方向に増加させると、永久磁石に負方向の磁化力がかかり、パーミアンス線が負方向（図示左方向）に平行移動して動作点がｐ１に移り、磁束密度はＢ１に低下する。一方、固定子から発生する回転磁束のｄ軸成分を正方向に増加させると、永久磁石に正方向の磁化力がかかり、パーミアンス線が正方向（図示右方向）に平行移動して動作点がｐ２に移り、磁束密度はＢ２に上昇する。

このように、固定子から発生する回転磁束のｄ軸成分の増減によって永久磁石の磁束密度を変化させ、磁束量を増減できることに間違いはないが、この現象は低保磁力の永久磁石のみに起こるのではなく、高保磁力の永久磁石にも同様に起こる。

また、永久磁石の動作点はＢ−Ｈ曲線上を移動するが、Ｂ−Ｈ曲線の傾きはリコイル比透磁率μrecで表わされる。このリコイル比透磁率μrecは、希土類磁石では１に近く、真空中の透磁率４π×１０^−７にほぼ等しい。このため、磁束密度を大きく変えるためには、かなり大きな磁化力を加えなければならず、このためのｄ軸成分の磁束を発生するためには大きな励磁電流が必要となる。励磁電流を大きくするためには、駆動装置の電流容量を大きくしなければならず、駆動装置および電動機の効率が低下するという問題がある。

なお、特許文献１に記載のものでは、高保磁力・低透磁率と低保磁力・高透磁率の二つの磁石を組み合わせているが、高透磁率の永久磁石ではＢ−Ｈ曲線の傾きが大きく、磁化力による動作点の磁束密度の変化が大きく、より少ない電流で磁束量を可変できることになる。しかし、この作用と保磁力は無関係であり、低保磁力と高保磁力を組み合わせることには意味がない。

以上の通り、特許文献１に記載のものは、基本的に永久磁石のＢ−Ｈ曲線の直線部（リコイル線）における動作を利用したもので、動作は可逆的である。（可逆的な減磁および増磁）。

これに対して、永久磁石の磁化を非可逆的に変化させれば、大きな磁束量の変化が得られる。これは、永久磁石の非可逆減磁および再着磁を利用するものである。

図１０から分かるように、永久磁石に大きな負の磁化力を加えると、動作点はＢ−Ｈ曲線の屈曲点を越えて移動する。このようにすると、負の磁化力を取り去っても永久磁石は元のＢ−Ｈ曲線上を戻ることはできず（非可逆減磁が発生して）、動作点はｐ´点になり、磁束密度が大きく減少する。このとき、高保磁力の永久磁石では磁化力を加えても動作点が屈曲点を越えないので非可逆減磁は発生せず、元の磁束密度に戻る。

このような非可逆減磁を発生するためには、短時間だけ負の磁化力を加える励磁電流を流せばよい。この後、永久磁石の磁束密度を増大させたいときは短時間の正の磁化力を加えて再着磁を行えばよい。このとき、永久磁右の保磁力の違いを利用し、低保磁力永久磁石のみに非可逆減磁を発生させることで、一定の磁束量を確保した上で大きな磁束量の変化を得ることができる。

［２］第２の実施形態について説明する。
図１１および図１２に示すように、回転子１２のコア１２ａ，１２ｂにおける各磁石収容孔４２より外周側に、複数のスリット４５が形成される。これらスリット４５は、コア１２ａ，１２ｂの径方向に沿う細長形状を有するとともに、回転軸挿通孔４１ａに沿ってコア１２ａ，１２ｂを貫通する深さ形状を有する。

また、各スリット４５は、コア１２ａ，１２ｂの径方向における内周側端部と各磁石収容孔４２との間隔が小さく設定されるとともに、コア１２ａ，１２ｂの径方向における外周側端部と回転子１２の外周縁との間隔が小さく設定されている。これらの設定により、各スリット４２の相互間部分が磁路として確保され、そこを各第１永久磁石４３，４４の磁束が効率よく通るようになる。

とくに、各スリット４５の存在は、回転子１２の周方向における磁束の流れを規制するものであって、図１３に示すように、各第１永久磁石４３での磁化力分布を各第１永久磁石４３の中央部でより大きくする作用を生じる。この結果、各第１永久磁石４３の磁化力がさらに安定化する。
他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［３］第３の実施形態について説明する。
図１４に示すように、第１コア１２ａの各磁石収容孔４２がＶ字形状を有し、これら磁石収容孔４２に２分割状態の第１永久磁石４３ａ，４３ｂがそれぞれ収容される。同様に、図１５に示すように、第２コア１２ｂの各磁石収容孔４２がＶ字形状を有し、これら磁石収容孔４２に２分割状態の第２永久磁石４４ａ，４４ｂがそれぞれ収容される。

第１永久磁石４３ａ，４３ｂの２つを合わせた幅が第２永久磁石４４ａ，４４ｂの２つを合わせた幅より小さい幅を有する点は、第１の実施形態と同じである。すなわち、第１永久磁石４３ａ，４３ｂの２つを合わせた幅は第１の実施形態における第１永久磁石４３の幅Ｗ１と同等であり、第２永久磁石４４ａ，４４ｂの２つを合わせた幅は第１の実施形態における第２永久磁石４４の幅Ｗと同等である。第１永久磁石４３ａ，４３ｂは端部同士が略密接するように設けられている。

このようなものにおいても、第１の実施形態と同様に、図８に示すように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに励磁電圧Ｅｄを印加して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに励磁電流を供給することにより、着磁または減磁して磁力を変化させることができる。

他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

また、固定子１１と回転子１２が図１７に示すような位置関係のときに、図１６に示すように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち２つの相巻線に励磁電圧Ｅｄを印加して励磁電流を流す着磁または減磁を第１の実施形態と同様に回転子の位置と励磁電流の極性を変えて少なくとも２回行うことにより、各磁石収容孔４２の第１永久磁石４３ａ，４３ｂをそれぞれ最適な状態に着磁または減磁することもできる。

ただし、この場合には、図１８に示すように、第１永久磁石４３ａ，４３ｂの境界部（各極の中央付近）の磁力化が小さくなってしまう。

そこで、この場合には、図１４に示す第１永久磁石４３ａ，４３ｂの端部同士が離間するように、すなわち、第１永久磁石４３ａ，４３ｂの端部間に空間ができるように配置することで上記と同様の効果が得られる。
なお、図１６に示すように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち２つの相巻線に励磁電圧Ｅｄを印加して励磁電流を流す着磁または減磁を、図３に示すような各極に１枚の永久磁石が配置された回転子に適用すると、各極の中央付近の磁化力が弱くなることになる。

そこで、この場合は図３に示す低保磁力の第１永久磁石４３を幅方向に分割し、それぞれの幅を小さくして中央部に空間ができるように配置することで上記と同様の効果が得られる。
励磁電流を流すときの回転子は第１の実施形態と同様に停止中でも回転中でもよい。

［４］第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態では、２相通電の駆動により回転子１２を回転させながら、２相通電位置検出部５４の検出位置に応じて各第１永久磁石４３の着磁または減磁を行う。

すなわち、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの２つずつの相巻線に電流が順に流れる２相通電を実行しながら、非通電状態の相巻線に誘起する電圧に基づいて２相通電位置検出部５４が回転子１２の回転位置を検出し、検出した回転位置に応じたタイミングで相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに着磁用または減磁用の励磁電流を供給する。このときの励磁電流の供給は第１の実施形態または第３の実施形態に示されるように行うものである。
通常、センサレスベクトル制御部５７による位置推定は誤差が大きく、上記のように２相通電位置検出部５４の検出位置に応じて各第１永久磁石４３の着磁または減磁を行うことにより、固定子と回転子のより正確な位置関係で着磁または減磁のための通電を行うことができ、磁束可変の確実性が高くなる。

なお、２相通電位置検出部５４の検出位置に応じた２相通電の駆動では、センサレスベクトル制御のように弱め界磁で回転数を高めるような制御ができず、また運転電流が矩形波となるため、永久磁石電動機１０の騒音が大きくなる等の問題があるため、通常運転時はセンサレスベクトル制御部５７の推定位置に応じたベクトル制御による３相正弦波ＰＷＭの駆動を行うのが望ましい。
他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［５］第５の実施形態について説明する。
永久磁石電動機１０の運転中、着磁または減磁のための励磁電流の供給に際し、２相通電位置検出部５４の検出位置に従って適切なタイミングでセンサレスベクトル制御部５７による運転に切り替え、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗにｄ軸電流を供給する。

この場合のｄ軸電流は、運転トルクを発生させるためのｑ軸電流に重畳するように流す。

なお、ｄ軸およびｑ軸電流を供給するときは２相通電位置検出部５４による位置検出はできないのでセンサレスベクトル制御部５７による運転に切り替えるものである。

第４の実施形態と同様に２相通電位置検出部５４の検出位置に応じて着磁または減磁の通電を開始するので、固定子と回転子のより正確な位置関係で着磁または減磁のための通電を行うことができ、磁束可変の確実性が高くなる。

この第５の実施形態のように、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗにｄ軸電流を流すことは、センサレスベクトル制御のプ口グラムにおいて実行が可能であり、特別な制御ソフトウェアが不要であるという利点がある。
他の構成および作用は第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［６］第６の実施形態について説明する。
永久磁石電動機１０の運転中、着磁または減磁のための励磁電流を供給する。具体的には、２相通電位置検出部５４の検出位置に従って適切なタイミングでセンサレスベクトル制御部５７による運転に切り替え、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対し、励磁電流としてｄ軸電流を電気角で８０°以上にわたり供給する。

集中巻きの固定子１１では、着磁用または減磁用のｄ軸電流を流した際に、各第１永久磁石４３に加わる磁化力が各第１永久磁石４３の位置によって大きなバラツキを持って分布し、固定子１１と回転子１２の位置関係により、分布が変化していく。これは、固定子１１の相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗにｄ軸電流を流した場合に、固定子１１および回転子１２に生じる磁束が図１９に示すように非対称となるためで、各第１永久磁石４３に加わる磁化力の分布は図２０のように回転子１２の回転位置に応じて変化していく。

図２０の角度は電気角を表し、０°〜１２０°の間で回転子１２が６０°回転し（４極なので）、その間に、各第１永久磁石４３の磁化力分布が連続的に変化していく。

従って、短い期間（例えば電気角で３０°程度）の通電では、各第１永久磁石４３の一部に着磁または減磁のための十分な磁化力が加わらない部分が生じる。

固定子１１と回転子１２の位置関係による磁化力分布の変化は、電気角１２０°を一周期とするので、電気角で１２０°の期間だけ電流を流し続けることにより、ほぼ均一な着磁用磁界または減磁用磁界が与えられ、各第１永久磁石４３の全体を確実に着磁・減磁することができる。

なお、電気角の適切な期間を選ぶことにより、実用的には電気角８０°期間でも、ほぼ均一な着磁用磁界または減磁用磁界を得ることができる。

［７］第７の実施形態について説明する。
第４の実施形態と同じく、２相通電の駆動により回転子１２を回転させながら、２相通電位置検出部５４の検出位置に応じて相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに着磁用または減磁用の励磁電流を供給し、各第１永久磁石４３を着磁または減磁する。

そして、この励磁電流の供給後、２相通電の駆動により回転子１２を回転させながら、２相通電位置検出部５４で検出される誘起電圧から回転子１２の第１コア１２ａに生じる磁束量を求め、求めた磁束量が目標値に達していない場合に、再度、２相通電の駆動により回転子１２を回転させながら、２相通電位置検出部５４の検出位置に応じて相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに着磁用または減磁用の励磁電流を供給し、各第１永久磁石４３を着磁または減磁する。
こうして、再度の着磁または減磁を行うことで、所望の磁束を確実に得ることができる。

磁束量については、誘起電圧、極数（回転子１２の１つのコアにおける永久磁石の個数に相当）、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの巻数、回転子１２の回転数などを予め定められた所定の数式に代入することにより、算出することができる。

２相通電位置検出部５４の検出位置に応じた２相通電の駆動では、センサレスベクトル制御のように弱め界磁で回転数を高めるような制御ができず、また運転電流が矩形波となるため、永久磁石電動機１０の騒音が大きくなる等の問題があるため、通常運転時はセンサレスベクトル制御部５７の推定位置に応じた２相通電の駆動を行うのが望ましい。
このセンサレスベクトル制御部５７の推定位置に応じた２相通電駆動の通常運転への移行に際しては、上記算出した磁束量をセンサレスベクトル制御用のモータ定数として利用することができる。これにより、良好なセンサレスベクトル制御の２相通電駆動が可能となる。

［８］変形例
なお、上記各実施形態では、回転子１２の１つのコアに設ける永久磁石の個数が４個であるいわゆる４極構成の永久磁石電動機１０を例に説明したが、１つのコアに６個の永久磁石を設ける６極構成の永久磁石電動機１０を用いる場合についても、同様に実施可能である。また、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが固定子１１のスロットに集中巻き装着される場合を例に説明したが、分布巻き装着される場合についても、同様に実施可能である。

その他、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除することも可能である。

１…密閉型圧縮機、１０…永久磁石電動機、１１…固定子、１２…回転子、１２ａ…第１コア、１２ｂ…第２コア、３１…凝縮器、３２…膨張装置、３３…蒸発器、４１ａ…回転軸挿通孔、４２…磁石収容孔、４３…第１永久磁石、４４…第２永久磁石、４５…スリット、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…相巻線、５０…商用交流電源、５１…順変換部、５２…スイッチング回路、５３…制御部、５４…２相通電位置検出部、５７…センサベクトル制御部

Claims (7)

1. 複数の相巻線が装着された固定子と、
   第１コアおよび第２コアを回転軸の軸方向に沿って配列してなる回転子と、
   前記第１コアに収容され、駆動装置から前記各相巻線に供給される励磁電流により着磁または減磁されて磁力が変化する複数の第１永久磁石と、
   前記第２コアに収容され、前記励磁電流の供給にかかわらず磁力変化がない複数の第２永久磁石と、
   を備え、前記各第１永久磁石の幅を前記各第２永久磁石の幅よりも小さくしたことを特徴とする永久磁石電動機。
2. 前記回転子における各永久磁石の収容部より外周側に形成された複数のスリット、をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の永久磁石電動機。
3. 前記駆動装置は、
   前記各相巻線の２つずつの相巻線に電流が順に流れる２相通電を実行しながら、非通電状態の相巻線に誘起する電圧に基づいて前記回転子の回転位置を検出し、検出した回転位置に応じたタイミングで前記各相巻線に着磁用または減磁用の励磁電流を供給する制御手段、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
4. 前記励磁電流は、センサレスベクトル制御のｄ軸電流であることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
5. 前記駆動装置は、
   前記各相巻線の２つずつの相巻線に順に電流が流れる２相通電を実行しながら、非通電状態の相巻線に誘起する電圧に基づいて前記回転子の回転位置を検出し、検出した回転位置に応じたタイミングで前記各相巻線に着磁用または減磁用の励磁電流を供給する第１制御手段と、
   この第１制御手段による励磁電流の供給後、前記各相巻線の２つずつの相巻線に順に電流が流れる２相通電を実行しながら、非通電状態の相巻線に誘起する電圧から前記回転子の第１コアに生じる磁束量を求め、求めた磁束量が目標値に達していない場合に、前記第１制御手段による励磁電流の供給を再び実行する第２制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の永久磁石電動機と、この永久磁石電動機により駆動される圧縮機構部とを、密閉容器に収納したことを特徴とする密閉型圧縮機。
7. 請求項６に記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とからなることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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