JP2014103306A - 永久磁石着磁装置、電動機又は電動機応用製品 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の回転子の永久磁石の着磁工程において、生産性を下げることがない永久磁石着磁装置を提供することを目的としている。
【解決手段】鉄心１ａの内部に周方向に沿って配置された複数の永久磁石１ｃを有する回転子１の永久磁石着磁装置２において、各永久磁石１ｃと対向する位置に着磁ヘッド２ａと、各着磁ヘッド２ａに巻回されているコイル２ｂと、を有し前記コイル２ｂの巻き始め及び巻き終わりに接続端子（２ｃ、２ｄ）を有し、各接続端子（２ｃ、２ｄ）はつなぎ換え可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機やファンモーター等に使用される電動機の回転子の永久磁石を着磁するために用いられる、永久磁石着磁装置に関するものである。

近年から高効率化を目的として、永久磁石式電動機の永久磁石には、残留磁束密度が強いという特徴を有する希土類磁石が多く採用されている。その希土類磁石において高磁束密度化が進んでいるため、着磁（磁石に磁力を与えること）に必要なエネルギーも増大する傾向にある。
また、電動機の回転子において、効率がよく、部品点数が少なく、信頼性が高いという理由から、永久磁石を積層した電磁鋼板で形成される鉄心内に永久磁石を埋め込むＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型が採用される場合が多い。
その際、あらかじめ着磁された永久磁石を鉄心に埋め込むことは作業性が悪いため、一般的には着磁前の永久磁石を回転子の鉄心に埋め込んだ後で着磁する場合が多い。

従来、回転子の鉄心内の永久磁石を着磁する方法として、着磁ヘッドを回転子の外側又は内側に設け、所定の角度で回転させパルス電流を流して磁化するものがある（たとえば特許文献１参照）。

特開２００２−７５７３３号公報

特許文献１において、着磁後に着磁の良否を検査する内容の記載は特にないが、通常着磁後は回転子の鉄心内の永久磁石の着磁の良否や永久磁石の不良、回転子への永久磁石の入れ間違い等を検査する工程が必要となってくる。

従来、このような検査工程として、ガウスメーターによる磁束密度の測定や、回転子を着磁ヘッドや固定子内で回転させて誘起電圧を測定する方法がある。
しかし、これらの工程は時間のかかる追加作業であるため生産性が下がり、永久磁石が複数枚の磁石で構成されている場合は一枚毎の検査をするため作業回数を増やすことになり、さらに生産性が下がるという課題があった。また、これらの方法だと永久磁石に部分的な欠陥がある場合には検査精度を欠くという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、電動機の回転子の永久磁石の着磁工程において、生産性を下げることがない永久磁石着磁装置を提供することを目的としている。

本発明に係る永久磁石着磁装置は、鉄心の内部に周方向に沿って配置された複数の永久磁石を有する回転子の永久磁石着磁装置において、各永久磁石と対向する位置に着磁ヘッドと、各着磁ヘッドに巻回されているコイルと、を有し前記コイルの巻き始め及び巻き終わりに接続端子を有し、各接続端子はつなぎ換え可能である。

本発明に係る永久磁石着磁装置によれば、永久磁石の着磁工程の良否や永久磁石の不良、回転子への永久磁石の入れ間違い等の検査を、生産性を下げることなく行うことができる。

本実施の形態１に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態（隣り合うコイル同士の結線あり）の平面形状を概略的に示す上面図である。 図１において永久磁石着磁装置に着磁電源でパルス電圧を印加した時の様子を概略的に示す上面図である。 本実施の形態１に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態（隣り合うコイル同士の結線なし）の平面形状を概略的に示す上面図である。 本実施の形態２に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態の平面形状を概略的に示す上面図及び着磁ヘッドのＡ−Ａ断面図である。 本実施の形態３に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態の平面形状を概略的に示す上面図及び着磁ヘッドのＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態（隣り合うコイル同士の結線あり）の平面形状を概略的に示す上面図、図２は、図１において永久磁石着磁装置に着磁電源でパルス電圧を印加した時の様子を概略的に示す上面図、図３は、本実施の形態１に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態（隣り合うコイル同士の結線なし）の平面形状を概略的に示す上面図である。
なお、図１〜図５において各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
本実施の形態１に係る永久磁石着磁装置２に供される回転子１は、例えば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクルの構成要素となる圧縮機や、送風機等のファンモーターに使用される。

回転子１は、軸方向（紙面の表裏方向）に電磁鋼板を積層した鉄心１ａの内部に複数、例えば６個の永久磁石挿入孔１ｂが周方向に沿って形成されており、その各永久磁石挿入孔１ｂには永久磁石１ｃがそれぞれ挿入されている。その永久磁石１ｃを着磁するために回転子１を永久磁石着磁装置２に挿入した際、各永久磁石１ｃに対向する位置には、着磁ヘッド２ａがそれぞれ位置している。そして、各着磁ヘッド２ａにはコイル２ｂが所定の巻数だけ巻回されており、隣り合うコイル２ｂは、極間に対して巻回の方向が逆となるように形成されている。つまり、ある一つのコイル２ｂが時計回りに巻回されているなら、その両隣のコイル２ｂは反時計回りに巻回されている。また、隣り合うコイル２ｂ同士は、一方の接続端子（巻き始め）２ｃと他方の接続端子（巻き終わり）２ｄとで結線されている（ただし、後述する着磁電源３を接続する箇所以外）。
なお、複数の永久磁石挿入孔１ｂはそれぞれ等間隔に形成した方が、より効果的に永久磁石１ｃを着磁できる。
また、本実施の形態１では、永久磁石挿入孔１ｂの数は６個であるが、他の個数でも構わない。

次に、永久磁石着磁装置２の着磁工程について説明する。
図１に示すように、ある一つのコイル２ｂの接続端子（巻き始め）２ｃと、それと隣り合うコイル２ｂの接続端子（巻き終わり）２ｄに着磁電源３を接続する。この状態で着磁電源３をＯＮすることにより永久磁石着磁装置２に所定のパルス電圧を印加すると、図２に示すように各コイル２ｂの細矢印で示す方向にパルス電流（Ｉ）が流れる。その結果、電磁誘導により各着磁ヘッド２ａ内から太矢印で示す方向に磁界が発生する。この磁界が永久磁石１ｃを貫くことにより永久磁石１ｃは着磁され、所定の方向にＮ極、Ｓ極を有することができる。
なお、図２においてコイル２ｂの巻回の方向を逆にすれば、パルス電流の流れる方向及び磁界が発生する方向も逆となるため、極性も逆となる。パルス電圧を印加する方向を逆にしても同様である。

上記着磁工程後、次工程に進めるためには回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜く必要があるが、本実施の形態１では、その際に、各永久磁石１ｃの着磁の良否等の検査を以下のように行う。
各コイル２ｂの接続端子（巻き始め）２ｃ及び接続端子（巻き終わり）２ｄはそれぞれつなぎ換え可能となっており、何らかの方法、例えばスイッチで、図３に示すように各コイル２ｂの接続端子（巻き始め）２ｃ及び接続端子（巻き終わり）２ｄの結線をほどく。そして、それらを例えばフラックスメータ等の磁束密度の測定器４に接続する。その測定器４で、回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜く際にコイル２ｂに発生する誘起電圧を測定することにより、対向する永久磁石１ｃの着磁状態を数量化し、把握することが可能となる。各コイル２ｂの接続端子（巻き始め）２ｃ及び接続端子（巻き終わり）２ｄにそれぞれ測定器４を接続すれば、各永久磁石１ｃの着磁量を同時に把握することができるため、生産性を下げることなく検査することが可能である。
着磁量を検査して、所定の量よりも低い永久磁石１ｃがあった場合には、再度回転子１を永久磁石着磁装置２に挿入し、着磁をすることができる。この場合、必要なコイル２ｂにのみパルス電流を流せばよいのと、測定した着磁量を元に必要なパルス電流を与えればよい。

以上の方法により、回転子１を軸方向に永久磁石着磁装置２から引き抜くと同時に、着磁の良否等の検査を行うことができるため、生産性を下げることなく、不良品の流出を防ぐことができる。

実施の形態２．
図４は、本実施の形態２に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態の平面形状を概略的に示す上面図及び着磁ヘッドのＡ−Ａ断面図である。
以下、本実施の形態２について説明するが、本実施の形態１と重複するものについては省略する。
図４のＡ−Ａ断面図に示すように、着磁ヘッド２ａの内部には着磁量を測定するために使用されるサーチコイル２ｅが埋め込まれている。そのサーチコイル２ｅは、回転子１の回転方向に複数個、例えば３個埋め込まれている。また、各サーチコイル２ｅには測定用に２本の端末２ｆが設けられており、それら各端末２ｆは着磁ヘッド２ａの外側に導出されている。

回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜く際に、各サーチコイル２ｅには誘起電圧が発生するが、このとき永久磁石１ｃにおける回転方向の誘起電圧の大きさの違いから、着磁量も回転方向で異なる。
そこで、各端末２ｆに測定器４を接続した状態で回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜くことにより、永久磁石１ｃの回転方向の着磁量を部分毎に把握できる。そのため、本実施の形態１の永久磁石着磁装置２よりも検査精度を高めることができる。
なお、本実施の形態２では、着磁ヘッド２ａの内部に埋め込まれているサーチコイル２ｅの数は３個であるが、その数を増やせば、検査精度をさらに高めることができる。

実施の形態３．
図５は、本実施の形態３に係る永久磁石着磁装置に電動機の回転子が挿入された状態の平面形状を概略的に示す上面図及び着磁ヘッドのＢ−Ｂ断面図である。
以下、本実施の形態３について説明するが、本実施の形態１及び２と重複するものについては省略する。
図５のＢ−Ｂ断面図に示すように、着磁ヘッド２ａの内部には着磁量を測定するために使用されるサーチコイル２ｅが埋め込まれている。そのサーチコイル２ｅは、回転子１の図５では軸方向に複数個、例えば３個埋め込まれている。また、各サーチコイル２ｅには測定用に２本の端末２ｆが設けられており、それら各端末２ｆは着磁ヘッド２ａの外側に導出されている。

回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜く際に、各サーチコイル２ｅには誘起電圧が発生するが、このとき永久磁石１ｃにおける軸方向の誘起電圧の大きさの違いから、着磁量も軸方向で異なる。
そこで、各端末２ｆに測定器４を接続した状態で回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜くことにより、永久磁石１ｃの軸方向の着磁量を部分毎に把握できる。そのため、本実施の形態１の永久磁石着磁装置２よりも検査精度を高めることができる。
なお、本実施の形態３では、着磁ヘッド２ａの内部に埋め込まれているサーチコイル２ｅの数は３個であるが、その数を増やせば、検査精度をさらに高めることができる。

実施の形態４．
以下、本実施の形態４について説明するが、本実施の形態１〜３と重複するものについては省略する。
特に図示しないが、着磁ヘッド２ａの内部に着磁量を測定するために使用されるサーチコイル２ｅを回転子１の回転方向及び軸方向に複数個、例えば３個ずつ埋め込み、それらの各端末２ｆを着磁ヘッド２ａの外側に導出する。

そして、各端末２ｆに測定器４を接続した状態で回転子１を永久磁石着磁装置２から引き抜くことにより、永久磁石１ｃの回転方向及び軸方向の着磁量を部分的に把握できる。そのため、本実施の形態１〜３の永久磁石着磁装置２よりも検査精度を高めることができる。
なお、本実施の形態４では、着磁ヘッド２ａの内部に埋め込まれているサーチコイル２ｅの数は回転方向及び軸方向に３個ずつであるが、その数を増やせば、検査精度をさらに高めることができる。

図２〜４において、サーチコイル２ｅを着磁ヘッド２ａの内部に埋め込む方法としては、鉄心１ａにスリットを設け、挿入すること等で実現できるが方法は問わない。

特に図示しないが、本実施の形態１〜４の永久磁石着磁装置２を用いて回転子１の永久磁石１ｃを着磁し、検査することにより回転方向や軸方向の着磁量を管理でき、各永久磁石１ｃの磁力差を、従来の永久磁石着磁装置２を用いるよりも小さくすることができる。
そのため、本実施の形態１〜４の永久磁石着磁装置２を用いて着磁した回転子１を搭載した電動機や電動機応用製品では、電動機の運転時の磁気吸引力を低減することができ、電動機や電動機応用製品の振動や騒音を低減できる。
また、磁気吸引力による軸受けの荷重も低減できるため、損失が小さく、信頼性の高い電動機や電動機応用製品を得ることができる。

１ 回転子、１ａ 鉄心、１ｂ 永久磁石挿入孔、１ｃ 永久磁石、２ 永久磁石着磁装置、２ａ 着磁ヘッド、２ｂ コイル、２ｃ 接続端子（巻き始め）、２ｄ 接続端子（巻き終わり）、２ｅ サーチコイル、２ｆ 端末、３ 着磁電源、４ 測定器。

Claims (6)

1. 鉄心の内部に周方向に沿って配置された複数の永久磁石を有する回転子の永久磁石着磁装置において、
   各永久磁石と対向する位置に着磁ヘッドと、
   各着磁ヘッドに巻回されているコイルと、を有し
   前記コイルの巻き始め及び巻き終わりに接続端子を有し、
   各接続端子はつなぎ換え可能である
   ことを特徴とする永久磁石着磁装置。
2. 前記着磁ヘッドの内部には、
   誘起電圧が発生するサーチコイルが埋め込まれている
   ことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石着磁装置。
3. 前記サーチコイルは、
   前記回転子の回転方向に複数埋め込まれている
   ことを特徴とする請求項２に記載の永久磁石着磁装置。
4. 前記サーチコイルは、
   前記回転子の軸方向に複数埋め込まれている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の永久磁石着磁装置。
5. 前記サーチコイルに設けられている測定用の２本の端末は、
   前記着磁ヘッドの外側に導出されている
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の永久磁石着磁装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の永久磁石着磁装置で着磁された回転子を有する
   ことを特徴とする電動機又は電動機応用製品。

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