JP2012205460A - 電動機の回転子及び電動機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動機の回転子20は、転がり軸受け21に支持されて回転するシャフト23と、前記シャフト23に固定され、前記シャフト23の回転に伴い回転する回転体22,24,25と、前記転がり軸受けと前記回転体との間の前記シャフト23の周囲に設けられ、前記シャフト23の初透磁率よりも大きい初透磁率を有する合金環材80とを備え、前記合金環材80の初透磁率は、シャフトの初透磁率の100倍以上であり、また、前記合金環材80の初透磁率は、鉄心の初透磁率の8倍以上であることを特徴とする。合金環材80は、初透磁率が10000以上のパーマロイPCで製造される。
【選択図】図1
Description
また、ベアリングの内側であって、ベアリングの回転子側面のシャフト外周部に固着される磁性体にて形成されるリング状の短絡回路部材を備えることを特徴とする誘導電動機が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
電動機100の構成を説明する。
図1に示すように、電動機100は、モールド固定子10と、回転子20(電動機の回転子と定義する)と、モールド固定子10の軸方向一端部に取り付けられる金属製のブラケット30とを備える。電動機100は、例えば、回転子20に永久磁石を有し、インバータで駆動されるブラシレスDCモータである。
以下、負荷側転がり軸受け21aと反負荷側転がり軸受け21bとを区別しない場合は、単に、転がり軸受け21という。
(1)厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された帯状の固定子鉄心41を製作する。帯状の固定子鉄心41は、複数個のティース(図示せず)を備える。後述する集中巻のコイル42が施されている内側がティースである。
(2)ティースには、絶縁部43が施される。絶縁部43は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心41と一体に又は別体で成形される。
(3)絶縁部43が施されたティースに集中巻のコイル42が巻回される。複数個の集中巻のコイル42を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。但し、分布巻でもよい。
(4)三相のシングルY結線であるので、絶縁部43の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル42が接続される端子44(電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。電源端子は3個、中性点端子は3個である。
(5)基板45が結線側の絶縁部43(端子44を組付けられる側)に取り付けられる。リード線47を口出しするリード線口出し部品46が組付けられた基板45を絶縁部43に組付け、固定子40となる。固定子鉄心41に形成された絶縁部43の面取りされた角柱(図示せず)が、基板45が備える角柱挿入穴(図示せず)に挿入されることにより、回転方向の位置決めがされ、かつ、絶縁部43の基板設置面(図示せず)に基板45が設置されることにより軸方向の位置が決められる。また、基板45より突出する角柱を熱溶着することで基板45と絶縁部43が固定され、かつ、固定子40が備える端子44の基板45より突出した部分を半田付けすることにより電気的にも接合される。基板45には、電動機100(例えば、ブラシレスDCモータ)を駆動するIC49a(駆動素子)、回転子20の位置を検出するホールIC49b(位置検出素子)等が実装されている。IC49aやホールIC49b等を電子部品と定義する。
図2に示すように、シャフト23の周囲には、リング状の絶縁環材81があり、その周囲にリング状の合金環材80が設けられている。合金環材80と絶縁環材81とは、シャフト23と同心円状に配設される。シャフト23が回転すると、絶縁環材81と合金環材80はシャフト23とともに回転する。
なお、図示しないが、絶縁環材81を設けず、シャフト23の周囲に直接の合金環材80を圧入してもよい。
シャフト23に挿入された絶縁スリーブ26と合金環材80と絶縁環材81とが樹脂部24の中央筒部で一体化される場合は、絶縁スリーブ26と合金環材80と絶縁環材81との固定が極めて簡便になり且つ確実にシャフト23に固定され、シャフト23から外れる恐れが少なくなる。
また、図示していないが、樹脂部24の中央筒部を絶縁環材81に代りとして、樹脂部24の中央筒部の周囲に絶縁環材81を固定してもよい。この場合は絶縁環材81という部品を不要にすることができる。
合金環材80は、高周波インピーダンス増倍手段である。合金環材80は、パーマロイ合金の中でも、パーマロイPCを用いるのが好ましい。
図4の場合は、円板のパーマロイ材の中心を打ち抜いてドーナツ板を複数製造し、複数のドーナツ板を積層して、合金環材80を製造する。
合金環材80がシャフト23の周囲にあることにより、シャフト23のインピーダンスが増加し、シャフト23流れる電流が抑制される。その結果、転がり軸受け21に流れる電流が抑制され、転がり軸受けの電食を抑制することができる。樹脂部24の両サイドにある合金環材80は、形状が同じでもよいし、形状が異なっていてもよい。シャフト23の左右において転がり軸受けに流れる電流が異なる場合は、インピーダンスを増加させたい方の合金環材80の形状を大きくすればよい。
図5は磁性体に磁界Hを与えたときの磁束密度Bおよび透磁率μの関係を示す図である。透磁率μは、
B=μH
で定義される。図5では、磁束密度曲線BLの勾配が透磁率μである。
図5の磁束密度曲線BLは磁性体の磁束密度を示す磁化曲線である。図5の透磁率曲線μLは原点から磁束密度曲線に対して直線を引いた場合の直線の傾きを示しており、磁束密度曲線BLの勾配が透磁率μである。
磁性材料に弱い磁場をかけた場合、磁化の増加は比較的わずかであり、このときの透磁率μが初透磁率である。図5では、磁束密度曲線BLの初期の勾配が初透磁率μiである。さらに、磁場が増加すると、磁化の増加は急激になり、磁束密度曲線BLの勾配が徐々に増加し、ある時点から磁束密度曲線BLの勾配が徐々に減少する。磁束密度曲線BLの勾配が最大値が最大透磁率μmである。最大透磁率が大きくても初透磁率が大きいとは限らず、最大透磁率と初透磁率とは、異なるものである。
シャフト23は、たとえば、電磁軟鉄で製造され、初透磁率は150H/mである。
固定子鉄心41等の鉄心は、たとえば、方向性珪素で製造され、初透磁率は2250H/mである。
一方、合金環材80は、高周波インピーダンス増倍手段用の磁性材料で製造され、たとえば、パーマロイPCで製造される。
合金環材80の初透磁率は20000H/mである。パーマロイPCの初透磁率は、パーマロイPBの初透磁率の8倍である。
このように、合金環材80は、シャフトや鉄心の初透磁率よりも高い初透磁率を持つ磁性材料を用いている。図6に示す場合、合金環材80の初透磁率は、シャフトの初透磁率の130倍以上である。合金環材80の初透磁率は、シャフトの初透磁率の100倍以上が好ましい。また、合金環材80の初透磁率は、鉄心の初透磁率の8.8倍以上である。合金環材80の初透磁率は、鉄心の初透磁率の8倍以上が好ましい。
初透磁率は、磁気等級と厚さとによって変化するが、パーマロイPCはパーマロイPBに比べて初透磁率が高い。たとえば、パーマロイPBの初透磁率は高々10000以上程度であるが、パーマロイPCの初透磁率は、すべて10000以上であり、100000以上にも達する。パーマロイPCの初透磁率はパーマロイPBの初透磁率に比べて高い。合金環材80は、初透磁率が10000以上であることが望ましいが、30000以上が良く、50000以上がなおよく、100000以上であるほうがさらに良い。
本実施の形態の特徴は、初透磁率が大きい磁性体を用いて電流路のインピーダンスを高くすることである。本実施の形態は、初透磁率が大きい磁性体を用いているので、透磁率や比透磁率が大きい磁性体を用いる場合に比べて、低磁界領域でインピーダンスを高くすることが可能である。
空気調和機の室外機用送風機及び室内機用送風機は、駆動源として上記電動機100を備える。
Claims (8)
- 転がり軸受けに支持されて回転するシャフトと、
前記シャフトの周囲に設けられ、前記シャフトの初透磁率よりも大きい初透磁率を有する合金環材と
を備えたことを特徴とする電動機の回転子。 - 前記合金環材の初透磁率は、シャフトの初透磁率の100倍以上であることを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。
- 前記合金環材の初透磁率は、電動機の鉄心の初透磁率の8倍以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の電動機の回転子。
- 前記合金環材の初透磁率は、10000以上であることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の電動機の回転子。
- 前記合金環材は、パーマロイPCであることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の電動機の回転子。
- 前記電動機の回転子は、前記シャフトと前記合金環材の間に、絶縁環材を備えたことを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の電動機の回転子。
- 前記電動機の回転子は、前記合金環材を覆う樹脂部を備えたことを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載の電動機の回転子。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の電動機の回転子と、
固定子と
を備えたことを特徴とする電動機。
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