JP2015180145A - 電動モータの着磁方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石の着磁時におけるコイルボビンの変形や破損を防止し、製品の品質、信頼性の向上を図るとともに、変形や破損による生産ロスを解消できる電動モータの着磁方法を提供することを目的とする。
【解決手段】コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流電流を流すことにより、回転子鉄心１０に組み込まれている複数の磁石を着磁する電動モータ１の着磁方法において、コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流電流を流して磁石を着磁する際、コイルボビン６の内周に沿って、コイルボビン６に作用するラジアル方向の力を受ける環状部材１６を挿入し、その状態でコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流電流を流すことによって磁石を着磁し、着磁が終了した後、環状部材１６を取り外すようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機等を駆動する電動モータに組み込まれている磁石の着磁方法に関するものである。

空調装置の電動圧縮機を駆動する電動モータには、回転子に永久磁石が組み込まれている三相交流の電動モータが用いられている。この電動モータの回転子に組み込まれている永久磁石の着磁方法としては、特許文献１に示されるように、固定子鉄心のティース部にコイルボビンを介して巻装されているコイル巻線に大きな直流電流を流して磁石に着磁する方法が一般的に採用されている。

このように、コイル巻線に大きな直流電流を流して磁石に着磁する方法の場合、磁石コイル巻線間に磁束が発生し、その磁束とコイル巻線等を流れる電流により相の異なる巻線等に同一方向の直流電流が流れる部分があり、当該部分の巻線間に互いに引き合う力が作用することがある。この力がコイル巻線を変形させたり、巻線同士の接触により絶縁破壊を起こしたりするので、それを防止するため、特許文献１では、コイル巻線間にスペーサを挿入して着磁するようにしている。

特許第３７４９３８９号公報

しかるに、近年、電動モータの高性能化に伴い、磁石がますます高電磁力化される傾向にあり、磁石の着磁時に、従来にも増して大きな電流が流されるようになっている。この大電流によってコイル巻線自身に応力が発生し、その応力が絶縁性の樹脂材等により作られているコイルボビンの鍔部をラジアル方向に押し出す方向の力として作用する。これによって、コイルボビンの鍔部が倒れて変形したり、場合によってはコイルボビン自体が破損したりする等の問題が生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、磁石の着磁時におけるコイルボビンの変形や破損を防止し、製品の品質、信頼性の向上を図るとともに、変形や破損による生産ロスを解消できる電動モータの着磁方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の電動モータの着磁方法は、以下の手段を採用している。
すなわち、本発明にかかる電動モータの着磁方法は、固定子鉄心の内周に設けられているティース部にコイルボビンを介して巻装されているコイル巻線に直流電流を流すことによって、回転子鉄心に組み込まれている複数の磁石を着磁する電動モータの着磁方法において、前記コイル巻線に直流電流を流して前記回転子鉄心に組み込まれている前記磁石を着磁する際、前記コイルボビンの内周に沿って、該コイルボビンに作用するラジアル方向の力を受ける環状部材を挿入し、その状態で前記コイル巻線に直流電流を流すことにより前記磁石を着磁し、着磁が終了した後、前記環状部材を取り外すことを特徴とする。

本発明によれば、コイル巻線に直流電流を流して回転子鉄心に組み込まれている磁石を着磁する際、コイルボビンの内周に沿って、該コイルボビンに作用するラジアル方向の力を受ける環状部材を挿入し、その状態でコイル巻線に直流電流を流すことにより磁石を着磁し、着磁が終了した後、環状部材を取り外すようにしているため、コイル巻線に直流電流を流して磁石を着磁する際、コイル巻線に大電流を流すことにより応力が発生し、該応力がコイル巻線を巻装しているコイルボビンの鍔部をラジアル方向に押し出す方向に作用しても、その力をコイルボビンの内周に挿入している環状部材により受け止めることができる。従って、コイルボビンの鍔部が内周側に倒れて変形したり、コイルボビン自体が破損したりするのを防止し、製品の品質、信頼性を向上することができるとともに、その変形や破損による生産ロスを解消することができる。また、コイルボビンに作用する力を受け止める部材を環状の部材としているため、その強度を十分に確保して確実にコイルボビンの変形や破損を防ぐことができる。

さらに、本発明の電動モータの着磁方法は、上記の電動モータの着磁方法において、前記環状部材が非磁性体製とされていることを特徴とする。

本発明によれば、環状部材が非磁性体製とされているため、磁石の着磁時に環状部材によって磁束が乱されたり、あるいは短絡されたりすることによる着磁効率の低下を防止することができる。従って、環状部材の挿入による弊害を排除して効率よく磁石を着磁することができるとともに、コイルボビンの変形や破損を防止することができる。

本発明の電動モータの着磁方法は、上述のいずれかの電動モータの着磁方法において、前記環状部材が一端を閉鎖した有底のカップ形状とされていることを特徴とする。

本発明によれば、環状部材が一端を閉鎖した有底のカップ形状とされているため、環状部材自体の剛性、強度をアップし、コイル巻線に直流電流をして磁石を着磁する時、コイルボビンに作用する力を確実に受け止めることができる。従って、磁石の着磁をより安定化し、コイルボビンの変形や破損を防止して生産ロスの発生を抑制することができる。

本発明の電動モータの着磁方法は、上述のいずれかの電動モータの着磁方法において、前記環状部材の一端に前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間のモータギャップに挿入可能な磁性体製の複数の短冊片を所定間隔で設け、その短冊片を前記各磁石の磁極間を跨ぐ位置を除く前記各磁石と対向する位置の前記モータギャップに挿入して、前記磁石に着磁を行うことを特徴とする。

本発明によれば、環状部材の一端に固定子鉄心と回転子鉄心との間のモータギャップに挿入可能な磁性体製の複数の短冊片を所定間隔で設け、その短冊片を各磁石の磁極間を跨ぐ位置から外れた各磁石と対向する位置のモータギャップに挿入して、磁石に着磁を行うようにしているため、コイル巻線に直流電流をして磁石に着磁する際、コイルボビンの内周に沿って環状部材を挿入するとともに、固定子鉄心と回転子鉄心間のモータギャップの各磁石の磁極間を跨ぐ位置を除く各磁石との対向位置に磁性体製の短冊片を挿入して着磁することができ、しかも短冊片は材質が磁性体とされていることから、短冊片を挿入しない場合もしくは非磁性体の短冊片とした場合に比べ着磁率を上げることができる。これによって、コイルボビンの変形や破損を防止して着磁することができるのみならず、各磁石の磁極間での短絡を防止しつつ、モータギャップによる着磁ロスを低減して着磁率を高めながら着磁し、着磁効率を向上することができる。

本発明によると、コイル巻線に直流電流を流して磁石を着磁する際、コイル巻線に大電流を流すことにより応力が発生し、該応力がコイル巻線を巻装しているコイルボビンの鍔部をラジアル方向に押し出す方向に作用しても、その力をコイルボビンの内周に挿入している環状部材により受け止めることができるため、コイルボビンの鍔部が内周側に倒れて変形したり、コイルボビン自体が破損したりするのを防止し、製品の品質、信頼性を向上することができるとともに、その変形や破損による生産ロスを解消することができる。また、コイルボビンに作用する力を受け止める部材を環状の部材としているため、その強度を十分に確保して確実にコイルボビンの変形や破損を防ぐことができる。

本発明の第１実施形態に適用する電動モータを一端面側から見た状態の平面図である。 上記電動モータの着磁時における状態を示す回転軸心を通る縦断面の斜視図である。 図２を断面側から見た状態の正面図である。 上記電動モータのコイル巻線の概略回路図である。 本発明の第２実施形態に適用される環状部材の側面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に適用する電動モータの一端面側から見た状態の平面図が示され、図２には、その電動モータの着磁時における状態を示す回転軸心を通る縦断面の斜視図が示され、図３には、図２を断面側から見た状態の正面図、図４には、電動モータのコイル巻線の概略回路図が示されている。
電動モータ１は、環状をなす固定子鉄心３のティース部４に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のコイル巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびＷ１，Ｗ２，Ｗ３が巻装されることにより構成される固定子２と、固定子２の内部に所定のモータギャップ８を介して回転自在に介装される円筒状の回転子９とから構成される。

固定子２を構成する固定子鉄心３は、環状に打抜き成形された電磁鋼板を所要枚数積層して構成されるものであり、その内周側にコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３を巻装するためのティース部４が設けられている。このティース部４は、本実施形態の場合、固定子鉄心３の内周側に略等間隔で９箇所に設けられ、各ティース部４間にスロット５を打抜きすることによって、各ティース部４にコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３が巻装可能とされている。

Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３、Ｗ１〜Ｗ３は、９箇所のティース部４に対して、公知の如く、樹脂材等からなる絶縁性のコイルボビン６を介して集中巻き（直巻きとも云う。）されている。そして、これらのコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３は、図４に示されるように、その先端が中性点７でスター結線された直列巻線構造とされている。なお、このスター結線された直列巻線構造は、３Ｙ結線または３直列の１Ｙ結線のいずれであってもよい。

一方、回転子９は、打抜き成形された薄い電磁鋼板を所要枚数積層して構成される円筒状の回転子鉄心１０を有しており、その中心部に回転軸１２を嵌合する貫通孔１１が軸方向に穿設されている。回転子鉄心１０には、その外周部位に沿って貫通孔１１を取り囲むように、モータの極数（本実施形態では、６極）に対応した複数の磁石埋め込み用孔１３が６０°毎に設けられ、それぞれの磁石埋め込み用孔１３に永久磁石（以下、単に磁石ともいう。）１４が６角状に組み込まれた構成とされている。

また、樹脂材等によって構成される絶縁性のコイルボビン６は、図２および図３から明らかな通り、内周側および外周側にそれぞれ内周側鍔部６Ａおよび外周側鍔部６Ｂが形成されたものであり、固定子鉄心３の両端面側においてティース部４に介在され、その両鍔部６Ａ，６Ｂ間に各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３が集中巻きによって巻装されるようになっている。

上記の電動モータ１において、回転子９の回転子鉄心１０に組み込まれている複数の永久磁石１４は、未着磁の状態で埋め込まれた後、各相のコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に対して大きな直流電流を流すことにより、着磁される構成とされている。この着磁方法は、従来から知られている方法であるが、近年における電動モータ１の高性能化に伴い、磁石１４がますます高電磁力化される傾向にあり、磁石１４に着磁する際にコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に流す電流が、例えば１００〜２００（Ａ）から３００（Ａ）というように、大電流化されるようになっている。

この直流電流は、図４に示される概略回路図のように、直流電源１５からＩ（Ａ）の電流がＷ相のコイル巻線Ｗ１〜Ｗ３に流れ、これが中性点７でＵ相およびＶ相に分流されることにより、コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３およびＶ１〜Ｖ３にそれぞれＩ／２（Ａ）ずつ流れることになる。これによって、各磁石１４と各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３間に所要の磁束が形成され、各磁石１４がそれぞれ着磁される。

このように、磁石１４に着磁する際、各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流の大電流が流されることになるが、この直流大電流によりコイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に自身に応力が発生し、その応力が絶縁性の樹脂材等により作られているコイルボビン６の鍔部６Ａをラジアル方向に押し出す方向の力として作用し、コイルボビン６の鍔部６Ａを内周側に倒して変形したり、場合によってはコイルボビン６自体を破損したりすることがある。

そこで、図２および図３に示されるように、各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に大電流を流して磁石１４に着磁する際、コイルボビン６の内周側に沿って環状部材１６を挿入して、コイルボビン６の鍔部６Ａにラジアル方向にかかる応力を環状部材１６により受け止め、コイルボビン６が変形したり、破損したりしないようにして着磁を行い、着磁が終了した後、環状部材１６を取り外すようにした方法を採っている。

上記環状部材１６は、例えば非磁性体のステンレス鋼のように、十分な強度を持った非磁性体製のリング形状のものとされることが望ましく、本実施形態では、一端を閉鎖した有底のカップ形状とされたステンレス製の環状部材１６が用いられている。但し、環状部材１６は、必ずしも有底のカップ形状である必要はなく、底のないリング形状のものであってもよいことはもちろんである。

以上に説明した通り、本実施形態においては、各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流の大電流を流すことによって、回転子鉄心１０に組み込まれている複数の磁石１４を着磁する際、コイルボビン６の内周に沿って、該コイルボビン６に作用するラジアル方向の力を受ける環状部材１６を挿入し、その状態で各コイル巻線にＵ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流電流を流すことにより磁石１４を着磁し、着磁が終了した後、環状部材１６を取り外すようにしている。

このため、コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流電流を流して磁石１４を着磁する際、コイル巻線コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に大電流を流すことにより応力が発生し、該応力がコイル巻線コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３を巻装しているコイルボビン６の鍔部６Ａをラジアル方向に押し出す方向に作用しても、その力をコイルボビン６の内周に挿入している環状部材１６によって受け止めることができる。

従って、コイルボビン６の鍔部６Ａが内周側に倒れて変形したり、コイルボビン６自体が破損したりするのを防止し、製品の品質、信頼性を向上することができるとともに、その変形や破損による生産ロスを解消することができる。また、コイルボビン６に作用する力を受け止める部材を環状（リング状）の部材としているため、その強度を十分に確保して確実にコイルボビン６の変形や破損を防ぐことができる。

また、環状部材１６は、非磁性体のステンレス製とされているため、磁石１４の着磁時に環状部材１６によって磁束が乱されたり、あるいは短絡されたりすることによる着磁効率の低下を防止することができる。これによって、環状部材１６の挿入による弊害を排除して効率よく磁石１４を着磁することができるとともに、コイルボビン６の変形や破損を防止することができる。

さらに、環状部材１６は、一端を閉鎖した有底のカップ形状とされているため、環状部材１６自体の剛性、強度をアップし、コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流の大電流をして磁石１４をする時、コイルボビン６に作用する力を確実に受け止めることができ、従って、磁石１４の着磁をより安定化し、コイルボビン６の変形や破損を防止して生産ロスの発生を抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、環状部材１６の一端に磁性体製の複数の短冊片１７を所定間隔で設けた構成としている点が異なる。その他の点は第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図５に示されるように、環状部材１６のコイルボビン６の内周側に挿入される側の端部に、厚さの薄い磁性体製の複数の短冊片１７を所定間隔で設けた構成としている。

この短冊片１７は、固定子鉄心３と回転子鉄心１０間の隙間であるモータギャップ８に挿入可能な厚さとされており、複数の磁石１４の磁極間を跨ぐ位置を除いて、各磁石１４と対向する位置のモータギャップ８に挿入されるものであり、各磁石１４に対して着磁する際、環状部材１６をコイルボビン６の内周側に挿入すると同時に、短冊片１７をモータギャップ８に挿入した状態とし、各コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に大電流を流して着磁するものである。

このように、環状部材１６の一端に固定子鉄心３と回転子鉄心１０との間のモータギャップ８に挿入可能な磁性体製の複数の短冊片１７を所定間隔で設け、その短冊片１７を各磁石１４の磁極間を跨ぐ位置から外れた各磁石１４と対向する位置のモータギャップ８に挿入して、各磁石１４に対する着磁を行うことにより、コイル巻線Ｕ１〜Ｕ３、Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３に直流電流をして磁石１４に着磁する際、固定子鉄心３と回転子鉄心１０間のモータギャップ８の各磁石１４の磁極間を跨ぐ位置を除く各磁石１４との対向位置に磁性体製の短冊片１７を挿入して着磁することができる。

しかも、上記短冊片１７が、磁性体製とされていることから、短冊片１７を挿入しない場合もしくは短冊片が非磁性製とされた場合に比べ、着磁率を上げることができ、これによって、コイルボビン６の変形や破損を防止して磁石１４に着磁することができるのみならず、各磁石１４の磁極間での短絡を防止しつつ、モータギャップ８による着磁ロスを低減して着磁率を高めながら着磁し、磁石１４を組み込んだ電動モータ１の着磁効率を向上することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、６個の永久磁石１４を組み込み、３相のコイル巻線を各相３つずつ９個配設した電動モータ１の例について説明したが、磁石やコイル巻線の数は、モータの極数に対応させて適宜増減すればよいことは云うまでもない。

また、環状部材１６や短冊片１７は、必ずしも金属製である必要はなく、環状部材１６を非磁性体の樹脂材製としたり、短冊片１７を磁性体の樹脂材製としたりしてもよいことはもちろんである。

１ 電動モータ
２ 固定子
３ 固定子鉄心
４ ティース部
６ コイルボビン
８ モータギャップ
９ 回転子
１０ 回転子鉄心
１４ 永久磁石（磁石）
１６ 環状部材
１７ 短冊片
Ｕ１〜Ｕ３ コイル巻線
Ｖ１〜Ｖ３ コイル巻線
Ｗ１〜Ｗ３ コイル巻線

Claims (4)

1. 固定子鉄心の内周に設けられているティース部にコイルボビンを介して巻装されているコイル巻線に直流電流を流すことによって、回転子鉄心に組み込まれている複数の磁石を着磁する電動モータの着磁方法において、
   前記コイル巻線に直流電流を流して前記回転子鉄心に組み込まれている前記磁石を着磁する際、前記コイルボビンの内周に沿って、該コイルボビンに作用するラジアル方向の力を受ける環状部材を挿入し、
   その状態で前記コイル巻線に直流電流を流すことにより前記磁石を着磁し、
   着磁が終了した後、前記環状部材を取り外すことを特徴とする電動モータの着磁方法。
2. 前記環状部材が非磁性体製とされていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータの着磁方法。
3. 前記環状部材が一端を閉鎖した有底のカップ形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動モータの着磁方法。
4. 前記環状部材の一端に前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間のモータギャップに挿入可能な磁性体製の複数の短冊片を所定間隔で設け、その短冊片を前記各磁石の磁極間を跨ぐ位置を除く前記各磁石と対向する位置の前記モータギャップに挿入して、前記磁石に着磁を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電動モータの着磁方法。
   

Images