JP2017212867A - 埋込磁石型モータ及びこれを用いた圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】鋼板を表裏逆向きにせずに積層させて段スキューを形成できるようにする。
【解決手段】軸方向に沿って隣接する段の間に所定のスキュー角θｓが形成されたロータを有する埋込磁石型モータであって、前記ロータが、同一形状をなす多数の鋼板を積層して形成されたものであり、前記各鋼板が、段数と等しい数の締結孔からなる締結孔群を有しており、前記締結群を構成する各締結孔が、１つずつ周方向に沿って前記スキュー角θｓずれた位置に形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、埋込磁石型モータ及びこれを用いた圧縮機に関するものである。
この種の埋込磁石型モータとしては、低コギングトルク化を図るべく、スキューが施されたロータを備えているものが知られている。
このようなロータは、特許文献１に示すように、鋼板を積層させた上段要素と、鋼板を積層させた下段要素とを有し、例えば下段要素を上段要素に対して回転させてボルト等で固定することにより、所定の段スキュー角θが形成されるように構成されている。
より詳細には、上段要素及び下段要素を構成する各鋼板はいずれも同一形状をなし、上段要素を構成する鋼板と下段要素を構成する鋼板とが表裏逆向きになるように積層されている。
上述したように所定の段スキュー角θを形成すべく、各鋼板は、ロータの回転軸を中心に周方向に沿って等間隔に形成された複数のボルト孔を有しており、これらの各ボルト孔が、所定の基準位置から前記周方向に沿った同一方向にθ／２ずれた位置に設けられている。
ところが、上述した構成では、各ボルト孔が、周方向に沿って等間隔に形成されているので、鋼板が表向きであるか裏向きであるかを一見しただけでは見分けることが難しい。
このことから、例えば、多数の鋼板を、表裏を揃えて管理するためには、表裏を見分けるために時間がかかってしまうし、仮に表裏が不揃いな状態で管理していては、鋼板を積層する際に表裏を誤って積層してしまうという問題が生じ得る。
特開２０１３−１３２１３８号公報
そこで、本発明は、鋼板を表裏逆向きにせずに積層させて段スキューを形成できるようにする、或いは、表裏を容易に見分けることができる鋼板を積層させて段スキューを形成できるようにすることを主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係る埋込磁石型モータは、軸方向に沿って隣接する段の間に所定のスキュー角θｓが形成されたロータを有する埋込磁石型モータであって、前記ロータが、同一形状をなす多数の鋼板を積層して形成されたものであり、前記各鋼板が、段数と等しい数の締結孔からなる締結孔群を有しており、前記締結群を構成する各締結孔が、１つずつ周方向に沿って前記スキュー角θｓずれた位置に形成されていることを特徴とするものである。
このような構成であれば、締結群を構成する各締結孔が、１つずつ周方向に沿って前記スキュー角θｓずれた位置に形成されているので、鋼板の表裏を揃えた状態で積層させて所定のスキュー角θｓを形成することができる。
また、各鋼板が同一形状をなすので、鋼板を製造するための例えば打ち抜き型や金型等を共通化することができ、低コスト化及び製造工程の簡素化を図りつつも、ロータに上述したスキュー角θｓを施すことができる。
また、本発明に係る埋込磁石型モータは、同一形状をなす多数の鋼板を積層して形成されたロータを備える埋込磁石型モータであって、前記ロータが、鋼板の表裏揃えて積層した上段要素と、鋼板の表裏を前記上段要素の鋼板と逆向きにして積層した下段要素とを有し、前記各鋼板に形成された締結孔にボルト又はリベットを通すことにより、前記上段要素と前記下段要素との間に所定の段スキュー角θが形成されたものであり、前記締結孔が、前記ロータの回転軸を中心に周方向に沿って所定の間隔で形成されており、互いに隣り合った前記締結孔の間隔のうち、何れか１つの間隔が別の間隔と異なる寸法であることを特徴とするものである。
このような埋込磁石型モータであれば、互いに隣り合った締結孔の間隔のうち、何れか１つの間隔が別の間隔と異なる寸法であるので、従来のように締結孔が周方向に沿って等間隔に形成されている場合に比べて、鋼板の表裏を見分けることが容易になる。
これにより、鋼板を積層する際に、表裏を誤って積層してしまう可能性が低く、所定の段スキュー角を形成することで、コギングトルクを確実に低減することができる。
また、鋼板の表裏を見分けることが容易であるため、鋼板の表裏を容易に揃えることができ、鋼板を管理しやすくなる。
さらに、各鋼板が同一形状をなすので、鋼板を製造するための例えば打ち抜き型や金型等を共通することができ、低コスト化及び製造工程の簡素化を図ることができる。
具体的実施態様としては、前記鋼板が、２ｎ個の前記締結孔を有し、連続して形成されているｎ個の前記締結孔、又は、１つ置きに形成されているｎ個の前記締結孔が、前記２ｎ個の締結孔を前記ロータの回転軸を中心に周方向に沿って等間隔に形成した場合の基準位置から、前記周方向に沿った同一方向にθずれた位置に形成されているものが挙げられる。
その他の具体的実施態様としては、前記鋼板が、ｎ個の前記締結孔を有し、互いに隣り合った２個の前記締結孔が、前記２個の締結孔の中心それぞれと前記ロータの回転軸とを結ぶ線分のなす角度が、（３６０／ｎ）°−θとなるように形成されており、前記２個の締結孔を除いたｎ−２個の締結孔が、前記ロータの回転軸を中心に周方向に沿って等間隔に形成されているものが挙げられる。
上述した埋込磁石型モータを圧縮機に用いた場合、前記鋼板が、圧縮機用オイルが通過する１又は複数のオイル通過孔をさらに有し、前記締結孔にボルト又はリベットを通すことにより、前記各鋼板に形成された前記オイル通過孔が重なり合うように構成されていることが好ましい。
これならば、所定の段スキュー角を形成しつつも、オイルが通過する流路を狭くすることなく、オイル循環率（ＯＣＲ）の悪化を抑制することができ、成績係数（ＣＯＰ）やエネルギー効率比（ＥＥＲ）の低下を防ぐことができる。
具体的な実施態様としては、前記所定の段スキュー角θｓが、θ＝０°の場合の誘起電圧に対する低減率に基づいて設定されている構成を挙げることができる。
とろこで、上述した段スキュー角を形成する目的としては、コギングトルク及びトルクリップルを低減するといったことがある。
ここで、上述したトルクリップルは、高調波成分におけるｄｑ座標の６次及び１２次が原因であることが知られており、従来の埋込磁石型モータは、コギングトルクを低減しつつ、高調波成分の６次又は１２次の一方のみを低減するように構成されている。
このような中で本願発明者は、コギングトルクを低減しつつ、高調波成分の６次及び１２次の両方を低減することのできる構成を鋭意検討した。
本発明は、上記検討の結果なされたものであり、前記ロータが、２、３、又は４段スキューが施されたものであって、極数ｐとスロット数ｓとが、１：３又は１：６の関係であり、前記スキュー角θｓが、次の式１〜式４のうちの少なくも１つにより決められていることを特徴とするものである。
式１：θｓ＝１２０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
式２：θｓ＝２４０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
式３：θｓ＝９０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
式４：θｓ＝１８０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
ここで、ＬＣＭ（ｓ×ｐ）：ｓとｐとの最小公倍数である。
このような埋込磁石型モータであれば、コギングトルクを低減しつつ、高調波成分におけるｄｑ座標の６次及び１２次の両方を低減することができる。具体的な実験データについては、後述する。
また、本発明に係る圧縮機は、上述した埋込磁石型モータを具備することを特徴とするものである。
このような圧縮機であれば、上述した埋込磁石型モータと同様の作用効果を得ることができる。
このように構成した本発明によれば、表裏逆向きにせずに積層させて段スキューを形成できるようになる、或いは、表裏を容易に見分けることができる鋼板を積層させて段スキューを形成できるようになる。
そのうえ、コギングトルクを低減しつつ、高調波成分におけるｄｑ座標の６次及び１２次の両方を低減し、低トルクリップル化及び高効率化を図るとともに、制御性を向上させることができる。
第１実施形態における埋込磁石型モータの実験結果を示す図。 第１及び第２実施形態の変形例における鋼板を示す概略構成図。 第３実施形態におけるロータの構成を示す概略構成図。 同実施形態におけるロータの構成を示す概略構成図。 同実施形態における鋼板を示す概略図。 第３実施形態の変形例における鋼板を示す概略図。 第３実施形態の変形例における鋼板を示す概略図。 第３実施形態の変形例における鋼板を示す概略図。 第３実施形態の変形例における鋼板を示す概略図。 第３実施形態の変形例における鋼板を示す概略図。
以下、本発明に係る埋込磁石型モータの第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係る埋込磁石型モータは、例えば冷凍サイクルの圧縮機に用いられ、極数ｐとスロット数ｓとの関係が１：３であって、分布巻きの構成をもつものである。
前記埋込磁石型モータを構成するロータは、多段スキューが施されており、軸方向に沿って互いに隣接する段の間に所定のスキュー角θｓが形成されている。
以下では、３段スキューが施されたロータについて説明する。
一般的に、極数ｐ、スロット数ｓの構成をもつ埋込磁石型モータは、ロータ１回転あたりのコギングの数がｓとｐとの最小公倍数（以下、ＬＣＭ（ｓ×ｐ）と記載する）となる。
これにより、コギングの周期角度θｃは、式（１）で表される。
θｃ＝３６０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ） ・・・（１）
本実施形態のように３段スキューが施されたロータを用いた場合、コギングをキャンセルするためには、スキュー角θｓを（２）で表される角度にすれば良い。
θｓ＝θｃ／３＝１２０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ） ・・・（２）
一方、埋込磁石型モータの誘起電圧における高調波成分は、式（３）で表される周期角度θｖとなる。
θｖ＝３６０°／（ｐ＊×次数）＝７２０°／（ｐ×次数）・・・（３）
ｐ＊は、極対数であり、ｐ＊＝ｐ／２である。
本実施形態のように３段スキューが施されたロータを用いた場合、高調波成分をキャンセルするためには、スキュー角θｓを（４）で表される角度にすれば良い。
θｓ＝７２０°／（ｐ×次数×３）・・・（４）
ここで、トリクリップルの原因となる高調波成分は、ｄｑ座標における６次成分及び１２次成分である。
なお、ｄｑ座標における６次成分は、ｘｙ座標における５次成分及び７次成分に相当し、ｄｑ座標における１２次成分は、ｘｙ座標における１１次成分及び１３次成分に相当する。
上述した式（２）及び式（４）から、コギングをキャンセルするためのスキュー角θｓ１と、高調波成分の６次をキャンセルするためのスキュー角θｓ２と、高調波成分の１２次をキャンセルするための角度スキュー角θｓ３とを求めることができる。
例えば、極数が４、スロット数が１２の場合は、
θｓ１＝１０°（位相１２０°に相当）
θｓ２＝１０°（位相１２０°に相当）
θｓ３＝５°（位相１２０°に相当）
となる。
したがって、スキュー角θｓを１０°にすれば、コギングをキャンセルするとともに、高調波成分の６次をキャンセルすることができる。
さらに、高調波成分の１２次に関しては、１０°スキューさせることが位相を２４０°にずらすことに相当し、これは位相を１２０°ずらすことと同等である。この結果、スキュー角θｓを１０°に設定することで高調波成分の１２次もキャンセルすることができる。
以上のことから、３段スキューが施されたロータを有する埋込磁石型モータであって、極数ｐとスロット数ｓとが、１：３の関係である場合は、スキュー角θｓを下記の式（５）により決定すれば、コギングトルクと高調波成分の６次及び１２次とをキャンセルすることができる。
θｓ＝１２０°／ＬＣＭ（ｐ×ｓ）・・・（５）
スキュー角θｓを上述したように決定した本実施形態に係る埋込磁石型モータであれば、図１に示すように、コギングトルク及び誘起電圧の高調波成分を飛躍的に低減できることができる。
次に、本発明に係る埋込磁石型モータの第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る埋込磁石型モータは、極数ｐとスロット数ｓとの関係が１：６の構成をもつものである。
ここで、前記第１実施形態と同様に、式（２）及び（４）から、スキュー角θｓ１、θｓ２、θｓ３を求める。
例えば、極数が４、スロット数が２４の場合、
θｓ１＝５°（位相１２０°に相当）
θｓ２＝１０°（位相１２０°に相当）
θｓ３＝５°（位相１２０°に相当）
となる。
この結果、スキュー角度θｓを５°に設定すると、コギングトルクと高調波成分の１２次をキャンセルすることができるが、高調波成分の６次をキャンセルすることができない。何故ならば、高調波成分の６次に関しては、５°スキューさせることが位相を６０°にずらすことに相当し、位相１２０°に満たないからである。
そこで、スキュー角θｓを１０°（つまり、式（２）により得られた値の２倍）に設定すれば、高調波成分の６次をキャンセルすることができ、さらに、前記第１実施形態と同様の考え方により、コギングトルク及び高調波成分の１２次をキャンセルすることができる。
以上より、３段スキューが施されたロータを有する埋込磁石型モータであって、極数ｐとスロット数ｓとが、１：６の関係である場合は、スキュー角θｓを下記の式（６）により決定すれば、コギングトルク及び高調波成分の６次及び１２次をキャンセルすることができる。
θｓ＝２４０°／ＬＣＭ（ｐ×ｓ）・・・（６）
なお、本発明は前記第１及び前記第２実施形態に限られるものではない。
第１実施形態及び第２実施形態では、ロータに３段スキューが施されていたが、ロータに４段スキューが施されていても良い。
具体的には、極数ｐとスロット数ｓとが１：３の関係である場合、スキュー角θｓを下記の式（７）により決定すれば、コギングトルク及び高調波成分の６次及び１２次をキャンセルすることができる。
θｓ＝９０°／ＬＣＭ（ｐ×ｓ）・・・（７）
また、極数ｐとスロット数ｓとが１：６の関係である場合、スキュー角θｓを下記の式（８）により決定すれば、コギングトルク及び高調波成分の６次及び１２次をキャンセルすることができる。
θｓ＝１８０°／ＬＣＭ（ｐ×ｓ）・・・（８）
さらに、２段スキューが施されたロータを有る埋込磁石型モータであって、極数ｐとスロット数ｓとが１：３又は１：６の関係である場合は、スキュー角θｓを下記の式（９）により決定すれば良い。
θｓ＝１８０°／ＬＣＭ（ｐ×ｓ）・・・（９）
これにより、コギングトルク及び高調波成分の１次をキャンセルすることができる。
そのうえ、上述したような２段スキューが施されたロータにおいて、下記の式（１０）に示すスロットコンビネーションを持つように構成しても良い。
次数×Ｐ＊＝ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
これならば、高調波成分の特に６次又は１２次をキャンセルすることができる。
また、前記第１及び前記第２実施形態におけるロータが、同一形状をなす多数の鋼板を積層して形成されたものであっても良い。
より具体的に各鋼板１３は、図２（ａ）に示すように、段数と等しい数の締結孔１３３からなる締結孔群１３３Ｘを有している。
前記各締結孔１３３は、１つずつ周方向に沿って上述したスキュー角θｓずれた位置に形成されるとともに、鋼板１３の中心Ｃを通る基準線Ｌに対して対称の位置に形成されている。
ここでは、前記鋼板１３は、複数の締結孔群１３３Ｘを有しており、各締結孔群１３３Ｘは、段数と等しい３つの締結孔１３３からなる。
そして、各締結孔１３３は、鋼板１３の中心Ｃと各締結孔１３３の中心とを結ぶ線分のうち、互いに隣り合う線分のなす角度が１０度となるように形成されている。
なお、４段スキューが施されたロータにおいては、図２（ｂ）に示すように、各締結孔群１３３Ｘは、４つの締結孔１３３からなり、各締結孔１３３が、１つずつ周方向に沿って７．５度ずれた位置に形成されていれば良い。
上述した構成であれば、各鋼板１３が同一形状をなすので、鋼板１３を製造するための例えば打ち抜き型や金型等を共通することができ、低コスト化及び製造工程の簡素化を図りつつも、ロータに上述したスキュー角θｓを施すことができる。
さらに、各鋼板１３に形成された締結孔１３３が、鋼板１３の中心Ｃを通る基準線Ｌに対して対称になるので、鋼板１３の平面視形状が、表面と裏面とで等しい形状となり、鋼板１３の管理を簡素化することができる。
次に、本発明に係る埋込磁石型モータの第３実施形態について説明する。
本発明に係る埋込磁石型モータは、例えば冷凍サイクルの圧縮機に用いられるものであり、スキューが施されたロータを備えたものである。
以下に第３実施形態に係る本発明の特徴部分であるロータについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係るロータ１００は、所定の段スキュー角θが形成されたものであり、図３及び図４に示すように、鉄心１０と、永久磁石２０と、端板３０と、締結部材４０とを具備してなる。
以下では、前記所定の段スキュー角θが５°であるロータ１００について説明する。
永久磁石２０は、鉄心１０に形成された複数の磁石埋込溝１０ａそれぞれに埋め込まれており、ロータ１００の回転軸Ｘを中心に周方向に沿って等間隔に設けられている。具体的にこのものは、例えばフェライト磁石や希土類磁石などの焼結磁石である。
端板３０は、前記磁石埋込溝１０ａに埋め込まれた永久磁石２０の抜けを防止するものであり、鉄心１０の上端及び下端に対向して配置されている。
締結部材４０は、前記鉄心１０及び前記端板３０を締め付けて固定するものであり、ここでは、例えばＳＵＳ製のボルトやナット等を用いたものである。なお、前記締結部材４０としてリベットを用いても良い。
以下、鉄心１０について詳述する。
本実施形態の鉄心１０は、図３及び図４に示すように、多数の鋼板１３を積層させた上段要素１１と、多数の鋼板１３を積層させた下段要素１２とから構成されており、これらの上段要素１１及び下段要素１２が前記締結部材４０によって締め付けられて固定されている。
なお、本実施形態では、上段要素１１を構成する鋼板１３の枚数と下段を構成する鋼板１３の枚数とは等しい枚数である。これにより、コギングトルクの一次成分を十分に低減することができる。ただし、上段要素１１を構成する鋼板１３の枚数と下段を構成する鋼板１３の枚数とに、僅かな誤差はあっても良い。
上段要素１１を構成する多数の鋼板１３は、いずれも同一形状をなし、表裏を揃えて積層されている。
また、下段要素１２を構成する多数の鋼板１３は、いずれも上段要素１１の鋼板１３と同一形状をなし、上段要素１１の鋼板１３と表裏を逆向きにして積層されている。
前記各鋼板１３は、所定の厚み寸法を有した概略円板形状をなすものであり、ここでは、例えば共通の打ち抜き型或いは共通の金型を用いて製造された無方向性電磁鋼板などである。
より具体的に各鋼板１３は、図５に示すように、シャフトを挿通するためのシャフト孔１３１と、上述した磁石埋込溝１０ａを形成する複数の磁石埋込孔１３２と、前記締結部材４０を挿通するための複数の締結孔１３３とが形成されたものである。なお、各孔１３１、１３２、１３３は、鋼板１３の厚み方向に貫通して形成されている。
シャフト孔１３１は、鋼板１３の中央に形成されており、所定の径寸法を有した略円形状をなすものである。より詳細には、シャフト孔１３１の中心と鋼板１３の中心Ｃとが一致するとともに、これらの中心をロータ１００の回転軸Ｘが通過するように構成されている。
磁石埋込孔１３２は、いわゆるフラックスバリアを有し、ロータ１００の回転軸Ｘを中心に周方向に沿って等間隔に形成されている。本実施形態では、偶数個の磁石埋込孔１３２が、鋼板１３の中心Ｃの周りに周方向に沿って等間隔に配置されており、より具体的には６個の磁石埋込孔１３２が形成されている。
締結孔１３３は、ロータ１００の回転軸Ｘを中心に周方向に沿って所定の間隔で形成された略円形状をなすものである。本実施形態では、２ｎ個（ｎは、自然数）つまり偶数個の締結孔１３３が、鋼板１３の中心の周りに周方向に沿って前記所定の間隔で配置されている。
ここでは、前記磁石埋込孔１３２と同数の６個の締結孔１３３が形成されており、以下、これらを区別する場合は、周方向に沿って１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ、１３３ｅ、１３３ｆと表記する。
そして、本実施形態の締結孔１３３は、積層された鋼板１３の各締結孔１３３に上述した締結部材４０たるボルトを通すことで、鉄心１０の上段要素１１及び下段要素１２の間に５°の段スキュー角が形成され、かつ、互いに隣り合った締結孔１３３の間隔のうち、何れか１つの間隔が別の間隔と異なる寸法となるように形成されている。
より詳細には、図５に示すように、上述した６個の締結孔１３３のうち１つ置きに配置されている３個の締結孔１３３ａ、１３３ｃ、１３３ｅが、前記６個の締結孔１３３をロータ１００の回転軸Ｘを中心に周方向に沿って等間隔に配置した場合の基準位置Ｂに形成されており、１つ置きに配置された残りの３個の締結孔１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆが、前記基準位置Ｂから前記周方向に沿った同一方向に段スキュー角θ（本実施形態では、５°）ずれた位置に形成されている。
ここで、前記基準位置Ｂは、各磁石埋込孔１３２に対して最も近い基準位置Ｂの相対的な位置関係が、いずれも等しくなるように設定された位置である。
本実施形態の基準位置Ｂは、磁石埋込孔１３２とシャフト孔１３１との間に位置し、各磁石埋込孔１３２の中心と鋼板１３の中心Ｃとを結ぶ線分Ｌ上において、鋼板１３の中心Ｃから各基準位置Ｂまでの距離が等しくなるように設定されている。
つまり、本実施形態では、６個の締結孔１３３のうち１つ置きに配置された半数の締結孔１３３ａ、１３３ｃ、１３３ｅが、これらの各中心Ｏと前記基準位置Ｂとが一致するように形成されており、残りの半数の締結孔１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆが、これらの各中心Ｏと前記基準位置Ｂから例えばロータ１００の回転方向に沿って５°ずれた位置とが一致するように形成されている。
これにより、互いに隣り合った締結孔１３３の間隔、つまり、基準位置Ｂに形成された締結孔１３３ａ、１３３ｃ、１３３ｅと基準位置Ｂから５°ずれた位置に形成された締結孔１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆとの間隔は、第１間隔と、第１間隔とは異なる第２間隔との２通りになる。
また、上述した構成により、前記各締結孔１３３は、鋼板１３の中心を通過する直線に対して非線対称に配置されることになる。
続いて、上述した鋼板１３を積層させることにより、５°の段スキュー角が形成される工程について、図６を参照しながら説明する。
図６の上段に示すように、表向きの鋼板１３は、６個の締結孔１３３が、周方向に沿って締結孔１３３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの順に形成されており、裏向きの鋼板１３は、６個の締結孔１３３が、周方向に沿って締結孔１３３ａ、ｆ、ｅ、ｄ、ｃ、ｂの順に形成されている。
本実施形態では、段スキュー角が５°であり、互いに隣り合う締結孔１３３と鋼板の中心Ｃとのなす角度は、５５°又は６５°となる。
ここで、裏向きの鋼板１３の上に、表向きの鋼板を重ねると、図６の中段に示すように、各鋼板１３に形成された磁石埋込孔１３２は一致する。
一方、各鋼板１３に形成された締結孔１３３に関しては、上述したように、基準位置Ｂに形成された１３３ａ、１３３ｃ、１３３ｅは一致し、基準位置Ｂから５°ずれた位置に形成されている締結孔１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆは一致しない。
この状態から、例えば裏向きの鋼板１３を周方向に沿って時計回りに５°回転させると、図６の下段に示すように、各鋼板１３に形成された各締結孔１３３が全て一致するとともに、表向きの鋼板１３に形成された各磁石埋込孔１３２と裏向きの鋼板１３に形成された各磁石埋込孔１３２とが、それぞれ５°スキューする。
このように、本実施形態に係るロータ１００は、上段要素１１を構成する鋼板１３と下段要素１２を構成する鋼板１３とを表裏逆向きにするとともに、各鋼板１３に形成された締結孔１３３を一致させて締結部材を通すことにより、上段要素１１と下段要素１２との間に５°の段スキュー角が形成される。
このように構成された本実施形態に係る埋込磁石型モータによれば、複数の締結孔１３３が、非線対称に配置されており、互いに隣り合った締結孔１３３の間隔が、第１間隔と第１間隔とは異なる第２間隔となるので、従来のように締結孔１３３が周方向に沿って等間隔に形成されている場合に比べて、鋼板１３の表裏を見分けることが容易になる。
これにより、鋼板１３を積層する際に、表裏を誤って積層してしまう可能性が低く、所定の段スキュー角θを形成することで、コギングトルクを確実に低減することができる。
また、鋼板１３の表裏を見分けることが容易であるため、鋼板１３の表裏を容易に揃えることができ、鋼板１３を管理しやすくなる。
さらに、各鋼板１３が同一形状をなすので、鋼板１３を製造するための例えば打ち抜き型や金型等を共通することができ、低コスト化及び製造工程の簡素化を図ることができる。
なお、本発明は前記第３実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態の締結孔１３３は、２ｎ個の締結孔１３３のうち１つ置きに形成されているｎ個の締結孔１３３が、基準位置Ｂから周方向に沿った同一方向にθずれた位置に形成されていたが、図７に示すように、２ｎ個のうち連続したｎ個の締結孔１３３が、基準位置Ｂから周方向に沿った同一方向にθずれるように形成されていても良い。
つまり、図７に示すように、前記鋼板１３は、６個の締結孔１３３のうち連続した半数の締結孔１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃは、これらの各中心Ｏと基準位置Ｂとが一致するように形成されており、残りの半数の締結孔１３３ｄ、１３３ｅ、１３３ｆは、これらの各中心Ｏと基準位置Ｂから例えばロータ１００の回転方向に沿って５°ずれた位置とが一致するように形成されている。
また、図８に示すように、鋼板１３が、ｎ個の締結孔１３３を有し、互いに隣り合った２個の締結孔１３３が、２個の締結孔１３３の中心それぞれとロータ１００の回転軸Ｘとを結ぶ線分のなす角度が、（３６０／ｎ）°−θとなるように形成されており、前記２個の締結孔１３３を除いたｎ−２個の締結孔１３３が、ロータ１００の回転軸Ｘを中心に周方向に沿って等間隔に形成されているものであっても良い。
より具体的には、図８に示すように、締結孔１３３ａは、その中心Ｏが基準位置Ｂに一致するように形成されている。また、締結孔１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ、１３３ｅ、１３３ｆはそれぞれ、それらの各中心が、基準位置Ｂから、１°、２°、３°、４°、５°周方向に沿った同一方向にずれた位置に形成されている。
これにより、締結孔１３３ａと締結孔１３３ｆとの間は、鋼板の中心Ｃを基準に５５°開いており、締結孔１３３ａと締結孔１３３ｂとの間、締結孔１３３ｂと締結孔１３３ｃとの間、締結孔１３３ｃと締結孔１３３ｄとの間、締結孔１３３ｄと締結孔１３３ｅとの間、締結孔１３３ｅと締結孔１３３ｆとの間は、いずれも鋼板の中心Ｃを基準に６１°開いている。
上述した構成によれば、複数の締結孔１３３が、非線対称に配置されており、互いに隣り合う締結孔１３３の間隔が、締結孔１３３ａと締結孔１３３ｆとの間隔のみ、それ以外の間隔よりも短くなり、従来のように締結孔１３３が周方向に沿って等間隔に形成されている場合に比べて、鋼板１３の表裏を見分けることが容易になる。
また、前記実施形態の鋼板１３は、６個の締結孔１３３が形成されていたが、鋼板１３は、例えば図９に示すように、４個の締結孔１３３が形成されたものであっても良い。
さらに、図１０に示すように、各鋼板１３は、圧縮機用オイルが通過する複数のオイル通過孔１３４が形成されているものであっても良い。
より詳細には、前記鋼板１３は、オイル通過孔１３４が、ロータ１００の回転軸Ｘを中心に周方向に沿って等間隔に形成されており、ここでは、磁石埋込孔１３２と同数のオイル通過孔１３４が設けられている。
これにより、積層された各鋼板１３に形成された締結孔１３３に締結部材４０を通すことで、各鋼板１３に形成された前記オイル通過孔１３４が一致して重なり合う。
これにより、所定の段スキュー角θを形成しつつも、オイルが通過する流路を狭くせず、上述した埋込磁石型モータを圧縮機に用いた場合、オイル循環率（ＯＣＲ）の悪化を抑制することができ、成績係数（ＣＯＰ）やエネルギー効率比（ＥＥＲ）の低下を防ぐことができる。
さらに、前記実施形態のロータは、６個の永久磁石を有するものであったが、永久磁石の数は前記実施形態に限定されず、４個などであっても良い。
また、前記実施形態のロータは、上段要素と下段要素との間に５°の段スキューが形成されたものであったが、段スキュー角は前記実施形態に限定されず、例えば７．５°などであっても良い。
なお、前記第３実施形態の鋼板を用いて、３段以上のスキューを施した場合、コギングトルクを低減しつつ、高調波成分の６次又は１２次の一方のみを低減することはできるものの、６次又は１２次の両方を低減することはできない。
そのうえ、前記第３実施形態のロータは、段スキュー角θを所望の値に設定できるように構成されていることから、段スキュー角θを、θ＝０°の場合の誘起電圧に対する低減率に基づいて設定されていることが好ましい。
ここで、段スキュー角θと誘起電圧の低減率との相関を下記の表に示す。
この相関から分かるように、例えば高回転型のモータ設計には段スキュー角θを大きくして誘起電圧を低減させることが望まれる。一方、誘起電圧を僅かに低減させたい場合、従来であれば巻線や磁石のグレード変更を行なっていたが、前記第３実施形態のロータを用いれば段スキュー角θをわずかに変更することで対応することができる。
このように、前記第３実施形態のロータを用いてモータ設計を１度行なえば、段スキュー角θを変更することにより様々なモータ仕様を実現することができ、新規モータの開発を不要にして、原価低減を図れる。
また、モータの動作中に段スキュー角θを変更できるように構成することで、可変磁束制御を効果的に行なうことができるようになる。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・ロータ
１０ ・・・鉄心
２０ ・・・永久磁石
３０ ・・・端板
４０ ・・・締結部材
１１ ・・・上段要素
１２ ・・・下段要素
１３ ・・・鋼板
１３３・・・締結孔
Ｂ ・・・基準位置

Claims (8)

  1. 軸方向に沿って隣接する段の間に所定のスキュー角θｓが形成されたロータを有する埋込磁石型モータであって、
    前記ロータが、同一形状をなす多数の鋼板を積層して形成されたものであり、
    前記各鋼板が、段数と等しい数の締結孔からなる締結孔群を有しており、
    前記締結群を構成する各締結孔が、１つずつ周方向に沿って前記スキュー角θｓずれた位置に形成されていることを特徴とする埋込磁石型モータ。
  2. 同一形状をなす多数の鋼板を積層して形成されたロータを備える埋込磁石型モータであって、
    前記ロータが、
    鋼板の表裏揃えて積層した上段要素と、鋼板の表裏を前記上段要素の鋼板と逆向きにして積層した下段要素とを有し、
    前記各鋼板に形成された締結孔にボルト又はリベットを通すことにより、前記上段要素と前記下段要素との間に所定の段スキュー角θｓが形成されたものであり、
    前記締結孔が、
    前記ロータの回転軸を中心に周方向に沿って所定の間隔で形成されており、
    互いに隣り合った前記締結孔の間隔のうち、何れか１つの間隔が別の間隔と異なる寸法であることを特徴とする埋込磁石型モータ。
  3. 前記鋼板が、２ｎ個の前記締結孔を有し、
    連続して形成されているｎ個の前記締結孔、又は、１つ置きに形成されているｎ個の前記締結孔が、前記２ｎ個の締結孔を前記ロータの回転軸を中心に周方向に沿って等間隔に形成した場合の基準位置から、前記周方向に沿った同一方向にθｓずれた位置に形成されていることを特徴とする請求項２記載の埋込磁石型モータ。
  4. 前記鋼板が、ｎ個の前記締結孔を有し、
    互いに隣り合った２個の前記締結孔が、前記２個の締結孔の中心それぞれと前記ロータの回転軸とを結ぶ線分のなす角度が、（３６０／ｎ）°−θｓとなるように形成されており、
    前記２個の締結孔を除いたｎ−２個の締結孔が、前記ロータの回転軸を中心に周方向に沿って等間隔に形成されていることを特徴とする請求項２記載の埋込磁石型モータ。
  5. 前記鋼板が、圧縮機用オイルが通過する１又は複数のオイル通過孔をさらに有し、
    前記締結孔にボルト又はリベットを通すことにより、前記各鋼板に形成された前記オイル通過孔が重なり合うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の埋込磁石型モータ。
  6. 前記所定の段スキュー角θｓが、θ＝０°の場合の誘起電圧に対する低減率に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の埋込磁石型モータ。
  7. 前記ロータが、２、３、又は４段スキューが施されたものであって、
    極数ｐとスロット数ｓとが、１：３又は１：６の関係であり、
    前記スキュー角θｓが、次の式１〜式４のうちの少なくも１つにより決められていることを特徴とする埋込磁石型モータ。
    式１：θｓ＝１２０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
    式２：θｓ＝２４０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
    式３：θｓ＝９０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
    式４：θｓ＝１８０°／ＬＣＭ（ｓ×ｐ）
    ここで、ＬＣＭ（ｓ×ｐ）：ｓとｐとの最小公倍数である。
  8. 請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の埋込磁石型モータを用いた圧縮機。
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