JP2996226B2

JP2996226B2 - 永久磁石型電動機の着磁方法

Info

Publication number: JP2996226B2
Application number: JP6725298A
Authority: JP
Inventors: 浩明小島; 勝高原; 龍一郎天野; 康路山元
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH11266571A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型電動機
の着磁方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁性材からなる固定子コアに
装着された巻線への通電により回転磁界を発生する固定
子と、この固定子コア内に回転可能に配置され、永久磁
石を有する回転子とを備えてなる永久磁石型電動機はよ
く知られており、省エネルギー化の観点から、たとえば
空気調和機用圧縮機の電動機として使用されている。

【０００３】このような永久磁石型電動機の組立時に回
転子を固定子内に嵌挿する場合、回転子の永久磁石が着
磁されていると、たとえば、その強力な磁力により回転
子が固定子コアの内周面に吸いついて移動不能にロック
されることがあり、回転子を固定子内に嵌挿することが
困難となる。

【０００４】このため、従来、磁石を未着磁状態のまま
で回転子を固定子コアに嵌挿し、その嵌挿後、固定子の
巻線に着磁用電圧を印加して磁界を発生させ、その磁界
により未着磁状態の磁石を着磁する方法が採られてい
る。このような着磁方法のうち従来のものを以下に具体
的に説明する。

【０００５】図７は従来の着磁方法を説明するための永
久磁石型電動機の構成を示す上面図であり、図８は図７
の矢印Ａ方向から見た最外周の巻線の構成を示す側面図
である。

【０００６】図７と図８とを参照して、上述したように
永久磁石型電動機Ｍは、巻線３を備えた固定子コア１か
らなる固定子４と、磁石６を備えた回転子コア５からな
る回転子７とを有している。回転子７は、固定子コア１
の貫通孔１ａ内にエアギャップを介して回転可能に配置
されている。

【０００７】巻線３は、固定子コア１の端面上において
貫通孔１ａを取囲むように同心円状に配置された外相、
中相および内相巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗを有しており、各
相巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗは銅線をループ状に束ねた４つ
の磁極に分かれている。この各相巻相３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ
は、図８に示すように、固定子コア１に内挿された部分
では固定子コア１の一方端面から他方端面へ直線状に延
びており、かつ端面上では立上がり部と水平部とからな
る形状を有している。なお、固定子コア１の内周面１ａ
には軸心方向に延びる複数の凹溝からなるスロット（図
示せず）が周方向に等間隔に形成されており、各相巻線
３Ｕ、３Ｖ、３Ｗはそのスロットに嵌挿されている。

【０００８】そして、固定子コア１の貫通孔１ａ内に回
転子７が嵌挿された状態で、未着磁状態の磁石６の着磁
が行なわれる。従来の着磁方法は、図９に示すように中
性点２０で互いに電気的に接続された各相巻線３Ｕ、３
Ｖ、３Ｗのうちの外相および中相巻線３Ｕ、３Ｖの間に
着磁電源としてパルス電圧を印加することで行なわれ
る。これにより、回転磁界が発生し、この磁界によって
未着磁状態の磁石６が着磁され、永久磁石となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の着磁方
法では、絶縁破壊や耐電圧不良が生じるという問題があ
った。以下、そのことについて詳細に説明する。

【００１０】従来例において、外相および中相巻線３
Ｕ、３Ｖに着磁用電圧を印加すると、外相および中相巻
線３Ｕ、３Ｖの各立上がり部には図１０に示す方向に電
流が流れ、磁界が発生する。この外相および中相巻線３
Ｕ、３Ｖの立上がり部に流れる電流と磁界との関係によ
り、フレミングの左手の法則に従って、外相および中相
巻線３Ｕ、３Ｖの立上がり部は図中矢印で示すように内
周方向へ力を受ける。この力により、外相および中相巻
線３Ｕ、３Ｖは内周側へ動き、着磁後に内周側へ変形し
た状態となってしまう。

【００１１】特に、電動機の性能を高めるため磁石６に
希土類磁石が用いられている場合には、大きな着磁エネ
ルギーが必要となるため、外相および中相巻線３Ｕ、３
Ｖに印加する着磁用の電圧も大きくする必要がある。こ
の場合には、着磁時に外相および中相巻線３Ｕ、３Ｖが
内周方向へ受ける力はより大きくなり、着磁後の巻線３
の内周方向への変形量も大きくなる。

【００１２】このため、巻線３は、電動機の作動時に回
転する回転子７と接触してその絶縁が破壊されてしまう
という問題が生じる。

【００１３】この問題を解決するために、巻線３にワニ
ス（接着剤）などで固着処理を施して、巻線３の着磁後
の変形を防止することが考えられる。

【００１４】実際に巻線３にワニス処理を施し、着磁用
の電圧を印加してみると、着磁後の巻線３の内周方向へ
の変形はほとんどなかった。しかし、着磁時に外相巻線
３Ｕが外周方向へ一瞬動くのが確認された。これは以下
のように考えられる。

【００１５】図１１の領域Ｒ₂のように外相および中相
巻線３Ｕ、３Ｖの各水平部に同方向の電流が流れるとこ
ろでは、右ねじの法則に従って生じる磁界の向きが外相
および中相巻線３Ｕ、３Ｖにおいて同じとなる。このた
め、この領域における外相および中相巻線３Ｕ、３Ｖは
矢印で示すように互いに引き合い、それらの引き合う力
は互いに相殺されるため外相および中相巻線３Ｕ、３Ｖ
は動かない。

【００１６】これに対して、領域Ｒ₁に示すように外相
および中相巻線３Ｕ、３Ｖの各水平部に逆方向の電流が
流れるところでは、外相および中相巻線３Ｕ、３Ｖに生
ずる磁界の向きが逆向きとなる。このため、外相および
中相巻線３Ｕ、３Ｖには矢印で示すように反発力が生じ
る。特に外相巻線３Ｕは、巻線３の固定子コア１への嵌
挿時において最初に嵌挿され、その後に中相巻線３Ｖ、
内相巻線３Ｗと嵌挿されるたびに外周側へ押し寄せられ
るため、外周側へ大きなストレスを受けている。この外
周方向へストレスを受けた状態で、さらに上記の外周側
への反発力が加わることにより、外相巻線３Ｕが外周方
向へ一瞬動くと考えられる。

【００１７】この外相巻線３Ｕの外周方向への一瞬の動
きにより、図１２に示すように外相巻線３Ｕの立上がり
部はスロット１ｂ外周に衝撃を伴って接触する。これに
より、固定子コア１と外相巻線３Ｕとを絶縁するための
絶縁子２または外相巻線３Ｕ表面を被覆するエナメル３
ａに傷（新たな傷もしくは最初からあった傷が拡大した
もの）が発生する。この傷によって、外相巻線３Ｕと固
定子コア１とがショートする、いわゆるレアショートが
生じ、耐電圧不良が生ずる。

【００１８】それゆえ、本発明の目的は、巻線の着磁後
の内周方向への変形を防止するとともに、着磁時の電磁
的衝撃による耐電圧不良を防止できる永久磁石型電動機
の着磁方法を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の永久磁
石型電動機の着磁方法は、端面に孔を有する固定子コア
と、固定子コアの端面上において孔の周囲を取囲むよう
に配置され固着処理された複数相の巻線とを有する固定
子の孔内に、未着磁状態の磁性部材を有する回転子を回
転可能に配置した状態で、磁性部材を着磁して永久磁石
とする永久磁石型電動機の着磁方法において、複数相の
巻線のうち固定子コアの端面上において外周側に配置さ
れた外相巻線には着磁用電圧を印加せずに、外相巻線よ
り内周側に配置された中相巻線と中相巻線より内周側に
配置された内相巻線との双方に着磁用電圧を印加するこ
とにより磁性部材を着磁する。

【００２０】請求項１に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、磁性部材の着磁時に電圧が印加された巻線の
立上がり部は内周側へ変形しようとするが、各巻線は固
着処理により強固に固定されているため、その内周側へ
の変形は防止される。このため、この巻線が内周に位置
する回転子などに接触して、その絶縁が破壊されること
が防止される。

【００２１】また、着磁時に電圧が印加された巻線の水
平部は通電による反発力で一瞬、外周側へ動こうとす
る。しかし、この巻線の外周には外相巻線があるため、
この外相巻線が壁の役割をなし、内周側の巻線が外周側
へ動くことは防止される。このため、この内周側の巻線
が外周側へ動くことによる固定子コアと巻線との絶縁破
壊は防止され、着磁後の耐電圧を向上することができ
る。

【００２２】

【００２３】また中相巻線と内相巻線との双方に着磁用
電圧が印加されるため、着磁用電圧を中相巻線と内相巻
線とに分担させることができる。

【００２４】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、外相巻線と中相巻線と内相巻線との各一方端
同士が中性点で電気的に接続されている。内相巻線と中
相巻線との双方に電圧を印加する工程は、内相巻線と中
相巻線との各他方端の間に着磁用電圧を印加する工程を
有する。

【００２５】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、外相巻線に着磁用電圧を印加することな
く、中相巻線と内相巻線とにのみ着磁用電圧を印加する
ことが可能となる。

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。

【００３１】図１は本発明の一実施の形態における永久
磁石型電動機を装備したドーム型圧縮機の構成を示す概
略断面図であり、図２は永久磁石型電動機の構成を示す
上面図である。

【００３２】主に図１を参照して、ドーム１７内の上部
には永久磁石型電動機Ｍが配置されており、その下部に
は圧縮機構ＣＦが配置されている。

【００３３】永久磁石型電動機Ｍは、固定子４と、その
固定子４内に回転可能に配置された回転子７とを備えて
いる。固定子４は、固定子コア１と、巻線３とを有して
いる。固定子コア１は、多数枚の電磁鋼板からなる円環
状薄板を軸心方向（ドーム１７の上下方向）に積層して
一体化された筒形状を有し、ドーム１７の内壁に装着さ
れている。

【００３４】主に図２を参照して、固定子コア１の内周
面１ａには軸心方向に延びる複数の凹溝からなるスロッ
ト１ｂが周方向に等間隔をあけて形成されている。巻線
３は、このスロット１ｂに絶縁紙２を介在して嵌挿され
たｕ相、ｖ相およびｗ相の３相の固定子巻線３Ｕ、３
Ｖ、３Ｗを有している。

【００３５】これら３相の巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗは互い
に同心円状に配置され、外相巻線３Ｕ、中相巻線３Ｖ、
内相巻線３Ｗを構成している。この各相巻線３Ｕ、３
Ｖ、３Ｗはコイルをループ状に束ねた４つの磁極からな
っている。

【００３６】これら各相巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗは、図８
を用いて説明したように、固定子コア１のスロットから
立上がる部分およびその立上がり部間を繋ぐ水平部とを
有している。

【００３７】主に図１と図２とを参照して、回転子７
は、回転子コア５と、磁石６とを有している。回転子コ
ア５は、固定子コア１の中央空間部にエアギャップを隔
てて配設されており、磁性材としての多数枚の電磁鋼板
製の円形薄板を軸心方向に積層した筒形状を有してい
る。磁石６は、この回転子コア５の周縁部の磁石挿入部
５ａ内に挿入され、たとえば希土類磁石よりなってお
り、回転子コア５内にたとえば４つ配置されている。こ
の回転子コア５の中心部にはその軸心方向に貫通する軸
挿通孔５ｂが形成されており、その軸挿通孔５ｂにはク
ランク軸８の上端部が圧入されて固定されている。この
クランク軸８を介して永久磁石型電動機Ｍは圧縮機構Ｃ
Ｆに駆動連結されている。

【００３８】主に図１を参照して、圧縮機構ＣＦは、た
とえば２シリンダ型の回転式圧縮機であり、円盤状の３
つのサイドハウジング９、１０、１１と、円環状の２つ
のローラハウジング１２ａ、１２ｂと、リング状の２つ
のローラ１４ａ、１４ｂとを有している。

【００３９】３つのサイドハウジング９、１０、１１は
上下方向に並設されており、クランク軸８を軸支してい
る。２つのローラハウジング１２ａ、１２ｂは、各々、
サイドハウジング９、１０間と、サイドハウジング１
０、１１間とに気密状に挟持されている。クランク軸８
は、ローラハウジング１２ａ、１２ｂの各内部空間１５
ａ、１５ｂ内に偏心部１３ａ、１３ｂを有している。ロ
ーラ１４ａ、１４ｂは、各々、この偏心部１３ａ、１３
ｂの外周に嵌められており、ローラハウジング１２ａ、
１２ｂの内周面に接触しながら偏心回転可能である。

【００４０】このローラハウジング１２ａ、１２ｂの内
部空間１５ａ、１５ｂにドーム１７の外部から連通する
ように冷媒吸入部１８ａ、１８ｂが設けられている。こ
の冷媒吸入部１８ａ、１８ｂに通ずるようにドーム１７
の外部にアキュムレータ２１が配置されている。また、
圧縮機構ＣＦによって高圧に圧縮された冷媒ガスをドー
ム１７外へ吐出させるための冷媒吐出管１９が永久磁石
型電動機Ｍの上方に設けられている。

【００４１】なお、ドーム１７の上端部外面には、巻線
３に電気的に接続され、電源接続部となる端子２０が設
けられている。

【００４２】次に、上記構成の永久磁石型電動機Ｍにお
ける磁石６の着磁方法について説明する。

【００４３】図１を参照して、まず回転子コア５の磁石
挿入部５ａ内に、未着磁状態の磁石６が挿入固定された
後、回転子コア５の軸挿通孔５ｂにクランク軸８の上端
部が圧入される。そして、ドーム１７内上部に固定子４
が取付け固定される。この固定子４内に、未着磁状態の
磁石６の取付けられた回転子７を嵌挿しながら、クラン
ク軸８の下端部まわりに圧縮機構ＣＦが取付けられると
ともにドーム１７内下部に嵌挿される。

【００４４】この後、図３に示すように中性点２０で互
いに電気的に接続された各相巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗのう
ち中相および内相巻線３Ｖ、３Ｗ間に着磁電源としてパ
ルス電圧が印加される。これにより、回転磁界が発生さ
れ、この回転磁界によって未着磁状態の磁石６は着磁さ
れて永久磁石となる。

【００４５】なお、着磁電源の中相および内相巻線３
Ｖ、３Ｗへの接続は、図１に示す端子２０に着磁電源を
接続することで行なわれる。

【００４６】本実施の形態では、図３に示すように中相
および内相巻線３Ｖ、３Ｗに着磁電源が印加される。こ
のため、中相および内相巻線３Ｖ、３Ｗの各立上がり部
には、図４に示す方向に電流が流れる。このため、上述
と同様、各立上がり部に流れる電流の方向とそれによっ
て生ずる磁界の方向との関係からフレミングの左手に基
づいて各立上がり部には内周方向への力が働くことにな
る。

【００４７】しかし、本実施の形態では、各相巻線３
Ｕ、３Ｖ、３Ｗはワニス（接着剤）により強力に固着さ
れているため、各相巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗが内周側へ変
形することは防止される。このため、この変形した各相
巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗが内周に位置する回転子７に接触
して絶縁が破壊されることは防止される。

【００４８】また、図５に示す領域Ｒ₁では中相および
内相巻線３Ｖ、３Ｗに逆方向の電流が流れるため、この
領域Ｒ₁では、中相および内相巻線３Ｖ、３Ｗ間に互い
に反発力が働く。このため、巻線３がワニスにより固着
されている場合には、この反発力により中相巻線３Ｖが
外周側へ一瞬動こうとする。

【００４９】しかし、中相巻線３Ｖの外周には外相巻線
３Ｕが存在しているため、この中相巻線３Ｕの外周側へ
の電磁的衝撃力は外相巻線３Ｕによって緩和される。つ
まり、外相巻線３Ｕが中相巻線３Ｖの壁の役割をなすた
め、中相巻線３Ｖに働く電磁的衝撃力による中相巻線３
Ｖの外周側への動きは防止される。したがって、巻線３
と固定子コア１との間の絶縁子２および巻線３の表面を
被覆するエナメルに傷が生ずることは防止され、着磁後
の耐電圧不良を低減することが可能となる。

【００５０】なお、上記の実施の形態では、中相および
内相巻線３Ｖ、３Ｗの間に着磁電源を接続した場合につ
いて説明したが、図６に示すように内相または中相巻線
３Ｖ、３Ｗのいずれか一方の端部と中性点２０との間に
着磁電源が接続されてもよい。

【００５１】つまり、中相または内相巻線３Ｖ、３Ｗの
ように外周側にさらに巻線が存在するような巻線であれ
ば、着磁時に上記のような外周側への電磁的衝撃力が加
わっても、外周側に位置する巻線がその電磁的衝撃力を
緩和するため、上記実施例と同様、着磁後の耐電圧不良
を低減することができる。

【００５２】なお、上記の実施の形態では、各相巻線３
Ｕ、３Ｖ、３Ｗを固着する方法としてワニス処理を用い
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、各相巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗを固着できる方法であ
ればいかなる方法が用いられてもよい。

【００５３】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００５４】

【発明の効果】請求項１に記載の永久磁石型電動機の着
磁方法では、磁性部材の着磁時に電圧が印加された巻線
の立上がり部は内周側へ変形しようとするが、各巻線は
固着処理により強固に固定されているため、その内周側
への変形は防止される。このため、この巻線が内周に位
置する回転子などに接触して、その絶縁が破壊されるこ
とが防止される。

【００５５】また、着磁時に電圧が印加された巻線の水
平部は通電による反発力で一瞬、外周側へ動こうとす
る。しかし、この巻線の外周には外相巻線があるため、
この外相巻線が壁の役割をなし、内周側の巻線が外周側
へ動くことは防止される。このため、この内周側の巻線
が外周側へ動くことによる固定子コアと巻線との絶縁破
壊は防止され、着磁後の耐電圧を向上することができ
る。

【００５６】

【００５７】また中相巻線と内相巻線とに着磁用電圧が
印加されるため、着磁用電圧を中相巻線と内相巻線とに
分担させることができる。

【００５８】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、外相巻線と中相巻線と内相巻線との各一方端
同士が中性点で電気的に接続されている。内相巻線と中
相巻線との双方に電圧を印加する工程は、内相巻線と中
相巻線との各他方端の間に着磁用電圧を印加する工程を
有する。

【００５９】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、外相巻線に着磁用電圧を印加することな
く、中相巻線と内相巻線とにのみ着磁用電圧を印加する
ことが可能となる。

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における永久磁石型電動
機を装備したドーム型圧縮機の構成を概略的に示す断面
図である。

【図２】本発明の一実施の形態における永久磁石型電動
機の構成を示す概略上面図である。

【図３】本発明の一実施の形態における永久磁石型電動
機の着磁方法での着磁電源の接続の様子を示す図であ
る。

【図４】着磁時に各相巻線の立上がり部に働く力を示す
図である。

【図５】着磁時に各相巻線の水平部に働く力を示す図で
ある。

【図６】中相または内相巻線のいずれか一方と中性点と
の間に着磁電源を接続した様子を示す図である。

【図７】永久磁石型電動機の構成を示す概略上面図であ
る。

【図８】図７の矢印Ａ方向から見た巻線の構成を示す図
である。

【図９】従来の永久磁石型電動機の着磁方法での着磁電
源の接続の様子を示す図である。

【図１０】従来の永久磁石型電動機の着磁方法における
各相巻線の立上がり部に働く力を示す図である。

【図１１】従来の永久磁石型電動機の着磁方法における
各相巻線の水平部に働く力を示す図である。

【図１２】外相巻線が電磁的衝撃力を受けた場合に生ず
る問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１固定子コア３巻線３Ｕ外相巻線３Ｖ中相巻線３Ｗ内相巻線４固定子５回転子コア６磁石７回転子２０中性点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山元康路滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (56)参考文献特開平９−182388（ＪＰ，Ａ) 特開平６−315252（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−142165（ＪＰ，Ａ) 特開平３−118749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 15/03 H02K 1/27 H01F 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】端面に孔（１ａ）を有する固定子コア
（１）と、前記固定子コア（１）の端面上において前記
孔（１ａ）の周囲を取囲むように配置され固着処理され
た複数相の巻線（３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ）とを有する固定子
（４）の前記孔（１ａ）内に、未着磁状態の磁性部材
（６）を有する回転子（５）を回転可能に配置した状態
で、前記磁性部材（６）を着磁して永久磁石とする永久
磁石型電動機の着磁方法において、複数相の前記巻線（３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ）のうち前記固定
子コア（１）の端面上において外周側に配置された外相
巻線（３Ｕ）には着磁用電圧を印加せずに、前記外相巻
線（３Ｕ）より内周側に配置された中相巻線（３Ｖ）と
前記中相巻線（３Ｖ）より内周側に配置された内相巻線
（３Ｗ）との双方に着磁用電圧を印加することにより前
記磁性部材（６）を着磁する、永久磁石型電動機の着磁
方法。
【請求項２】前記外相巻線（３Ｕ）と前記中相巻線
（３Ｖ）と前記内相巻線（３Ｗ）との各一方端同士が中
性点（２０）で電気的に接続されており、前記内相巻線（３Ｗ）と前記中相巻線（３Ｖ）との双方
に電圧を印加する工程は、前記内相巻線（３Ｗ）と前記
中相巻線（３Ｖ）との各他方端の間に着磁用電圧を印加
する工程を有する、請求項１に記載の永久磁石型電動機
の着磁方法。