JP3601288B2 - 永久磁石型電動機の着磁方法 - Google Patents
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Description
【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、そ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がよく知られており、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の磁石を着磁する方法が採られている。
【0005】
特に従来の着磁方法では、着磁前に固定子に対して回転子の位置を整合させた後、その位置で回転子の未着磁の磁石が着磁され、永久磁石とされていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の着磁方法では、磁束密度分布が均一にならないため、磁性部材を均一に着磁することは困難であった。このため、着磁により永久磁石とされても、部分的に磁力の弱い部分が生じ、電動機の特性向上を妨げる要因となっていた。
【0007】
この磁力の弱い部分を電動機の特性上必要な磁力とするためには、着磁時に固定子の巻線に流す電流(着磁電流)を大きくする必要がある。しかし、着磁電流が大きくなると、温度上昇が大きくなるとともに、容量の大きな設備が必要となり、大型設備が必要となるという問題点があった。
【0008】
また、着磁電流が大きくなると固定子の巻線のコイルエンドに作用する電磁的衝撃力が大きくなるため、着磁後にその巻線が変形してしまう。巻線が変形すると、巻線がたとえば回転する回転子などと接触して絶縁が破壊されたり、巻線に接続される端子が破壊されるという問題が生ずる。
【0009】
特に、大きな着磁エネルギーを必要とする希土類磁石が用いられている場合には、大きな着磁電流が必要となるため、上記問題が顕著となる。
【0010】
それゆえ、本発明の目的は、小さな着磁電流で強力かつ均一に着磁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。
【0011】
【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、巻線を有する固定子に対して、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着磁方法において、巻線に着磁用電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させて磁性部材を着磁する。
【0012】
請求項1に記載の永久磁石型電動機の着磁方法によれば、磁性部材の着磁時に磁束密度分布に対する回転子の位置が相対的に変えられる。このため、最初の着磁位置ではそれほど強く着磁されなかった部分でも、回転子の位置を磁束密度分布に対して相対的に変えることで、その部分を磁束密度の大きい領域に位置させて強く着磁させることができる。このように回転子の位置を変えることで、磁性部材のすべての部分を万遍なく磁束密度の高い領域に位置させることができ、それにより小さい着磁電流で磁性部材全体をむらなく強く着磁することが可能となる。
【0013】
磁性部材を均一かつ強力に着磁するのに着磁電流が小さくて済むため、温度上昇は抑制され、かつ小型設備での強力な着磁が可能となるとともに、固定子巻線の着磁後による変形を抑制でき、絶縁破壊や端子の破損を防止することができる。
【0014】
請求項2に記載の永久磁石型電動機の着磁方法では、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させる工程は、回転子を固定子に対して回転させる工程を有する。
【0015】
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、回転子の回転方向における磁性部材の着磁むらを解消することができる。
【0016】
請求項3に記載の永久磁石型電動機の着磁方法では、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させる工程は、固定子に対して回転子の回転軸方向に回転子を移動させる工程を有する。
【0017】
請求項3に記載の永久磁石型電動機の着磁方法によれば、回転子の回転軸方向における磁性部材の着磁むらを解消することができる。
請求項4に記載の永久磁石型電動機の着磁方法は、巻線を有する固定子に対して、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着磁方法において、永久磁石型電動機は固定子と回転子とを有するものであり、巻線に着磁用電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させて磁性部材を着磁する。
請求項4に記載の永久磁石型電動機の着磁方法によれば、請求項1と同様、小さい着磁電流で磁性部材全体をむらなく強く着磁することが可能となる。
【0018】
【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。
【0019】
実施の形態1
図1は本発明の実施の形態1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り、図3は図2の矢印A方向から見た1相、1磁極の巻線を示す側面図である。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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巻線挿入部1bが周方向に等間隔をあけて形成されている。巻線3は、この巻線挿入部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、3V、3Wを有している。
【0023】
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、3V、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。
【0024】
主に図3を参照して、各相巻線3U、3V、3Wは、固定子コア1の巻線挿入部1bから立上がる部分およびその立上がり部間をつなぐ水平部とを有している。
【0025】
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CFに駆動連結されている。
【0026】
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。
【0027】
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10、11間とに気密状に挾持されている。クランク軸8は、ローラハウジング12a、12bの各内部空間15a、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、13b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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
まず回転子コア5の磁石挿入部5a内に、未着磁の磁石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。その固定子4内に、未着磁の磁石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。
【0032】
この後、回転子7の位置を、固定子4の位置に対して整合させた後、巻線3に着磁電源としてパルス電圧が印加される。これにより、巻線3に着磁電流が流れ、図4の一点鎖線に示すような磁界が発生する。なお、図4の一点鎖線は着磁時の磁束の流れを示している。
【0033】
この状態から回転子7が固定子4に対して図5に示すように所定角度範囲内で回転させられる。さらに、図4の状態を基準として図5に示す方向と逆方向に所定角度範囲内で回転子7が回転させられる。このようにして未着磁の磁石6の着磁が行なわれ、未着磁の磁石6は永久磁石となる。
【0034】
従来例では、図4に示すように回転子7の位置を固定子4の位置に整合させた後は、この位置で未着磁の磁石6が着磁されるだけであった。この場合、磁石6の中央部には磁束線がほぼ垂直に入射するため、この部分では磁束密度が高くなる。しかし、磁石6の両端部R1、R2には磁束線が斜めに入射するため、この部分では磁束密度が小さくなる。つまり、磁石6の中央部は強く着磁されるのに比較して、両端部R1、R2は中央部ほど強く着磁されない。
【0035】
これに対して本実施の形態では、上述したように固定子4に対して回転子7が所定角度範囲内で回転させられる。たとえば図4に示す位置で一旦着磁した後に、図5に示す位置に回転子7を回転させれば、磁石6の端部R2に磁束線がほぼ垂直に入射することになる。このため、この端部R2での磁束密度が高くなり端部R2は強く着磁されることになる。この後さらに、回転子7を図5と逆側に所定角度範囲内で回転させれば、端部R2と同様に端部R1も中央部と同等の強さで着磁されることになる。
【0036】
このように着磁時に回転子7の固定子4に対する回転角度を変えることで、磁性部材6の中央部および端部R1、R2を万遍なく磁束密度の高い領域に位置させることができ、それにより小さい着磁電流で磁性部材6全体をむらなく強力に着磁することが可能となる。
【0037】
本実施の形態では、未着磁の磁石6を均一かつ強力に着磁するのに着磁電流が小さくて済むため、温度上昇は抑制され、かつ小型設備での強力な着磁が可能となる。さらに、巻線3の着磁後による変形も抑制できるため、絶縁破壊や端子の破損を防止することもできる。
【0038】
なお、上記の実施の形態では、回転子7を固定子4に対して回転させた場合について説明したが、固定子4に対して回転子7の回転軸方向に回転子7を移動させても上述と同様の効果が得られる。以下、そのことについて実施の形態2にて詳細に説明する。
【0039】
実施の形態2
図6〜図8は、本発明の実施の形態2における永久磁石型電動機の着磁方法を工程順に示す概略断面図である。本実施の形態における着磁方法では、上述したように回転子7の固定子4に対する移動方向が実施の形態1と異なる。つまり図6に示すように回転子7の位置を固定子4の位置に整合させて一旦、着磁をした後、図7に示すように回転子7は、その回転軸(クランク軸8)方向に沿って図中上方へ移動させられる。
【0040】
そして、この後さらに図8に示すように回転子7は、固定子4に対して回転軸方向に沿って図中下方へ移動させられる。このようにして未着磁の磁石6は着磁され、永久磁石となる。
【0041】
従来例では、図6に示すように回転子7の位置を固定子4の位置に整合させた後は、この位置で磁石6が着磁されるだけであった。この場合に、着磁時に生ずる磁束のうち、固定子コア1の図中上端および下端では、磁束が回転子7内を通らずにその上方もしくは下方を通過する、いわゆる磁束の漏れが生じてしまう。このため、磁性部材6の上端部R3および下端部R4では、磁束密度が低くなり、着磁の程度が弱くなる。
【0042】
これに対して本実施の形態では、まず図6に示す位置で未着磁の磁石6を一旦着磁した後、図7に示すように回転子7が固定子4に対して図中上方へ移動させられる。これにより、磁石6の下端部R4が磁束密度の高い領域に位置することになり、この下端部R4は強力に着磁される。
【0043】
その後、図8に示すように回転子7が固定子4に対して図中下側へ移動させられる。これにより、磁石6の上端部R3が磁束密度の高い領域に位置することになり、この上端部R3は強力に着磁される。
【0044】
このように本実施の形態においても、着磁時に回転子7を固定子4に対して移動させることで小さい着磁電流で磁石6の回転軸方向の各部を均一かつ強力に着磁することが可能となる。着磁電流を小さくできるため、上述した実施の形態1と同様、温度上昇を抑制でき、かつ小型設備での強力な着磁が可能となり、かつ巻線3の着磁後の変形も抑制できる。
【0045】
なお、上述した実施の形態1における回転方向の移動と実施の形態2における回転軸方向の移動とは、各々別個に行なわれてもよく、また組合せて行なわれてもよい。
【0046】
また、着磁時の固定子4に対する回転子7の移動方向は、上記の回転方向および回転軸方向に限定されるものではなく、いかなる方向であってもよい。
【0047】
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。
【0048】
【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は、巻線を有する固定子に対して、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着磁方法において、巻線に着磁用電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させて磁性部材を着磁する。
【0049】
請求項1に記載の永久磁石型電動機の着磁方法によれば、磁性部材の着磁時に磁束密度分布に対する回転子の位置が相対的に変えられる。このため、最初の着磁位置ではそれほど強く着磁されなかった部分でも、回転子の位置を磁束密度分布に対して相対的に変えることで、その部分を磁束密度の大きい領域に位置させて強く着磁させることができる。このように回転子の位置を変えることで、磁性部材のすべての部分を万遍なく磁束密度の高い領域に位置させることができ、それにより小さい着磁電流で磁性部材全体をむらなく強く着磁することが可能となる。
【0050】
磁性部材を均一かつ強力に着磁するのに着磁電流が小さくて済むため、温度上昇は抑制され、かつ小型設備での強力な着磁が可能となるとともに、固定子巻線の着磁後による変形を抑制でき、絶縁破壊や端子の破損を防止することができる。
【0051】
請求項2に記載の永久磁石型電動機の着磁方法では、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させる工程は、回転子を固定子に対して回転させる工程を有する。
【0052】
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、回転子の回転軸方向における磁性部材の着磁むらを解消することができる。
【0053】
請求項3に記載の永久磁石型電動機の着磁方法では、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させる工程は、固定子に対して回転子の回転軸方向に回転子を移動させる工程を有する。
【0054】
請求項3に記載の永久磁石型電動機の着磁方法によれば、回転子の回転軸方向における磁性部材の着磁むらを解消することができる。
請求項4に記載の永久磁石型電動機の着磁方法は、巻線を有する固定子に対して、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着磁方法において、永久磁石型電動機は固定子と回転子とを有するものであり、巻線に着磁用電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化させて磁性部材を着磁する。
請求項4に記載の永久磁石型電動機の着磁方法によれば、請求項1と同様、小さい着磁電流で磁性部材全体をむらなく強く着磁することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1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】本発明の実施の形態1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】図2の矢印A方向から見た1相の巻線の構成を示す側面図である。
【図4】本発明の実施の形態1における永久磁石型電動機の着磁方法を示す第1工程図である。
【図5】本発明の実施の形態1における永久磁石型電動機の着磁方法を示す第2工程図である。
【図6】本発明の実施の形態2における永久磁石型電動機の着磁方法を示す第1工程図である。
【図7】本発明の実施の形態2における永久磁石型電動機の着磁方法を示す第2工程図である。
【図8】本発明の実施の形態2における永久磁石型電動機の着磁方法を示す第3工程図である。
【符号の説明】
1 固定子コア
3 巻線
4 固定子
5 回転子コア
6 磁石
7 回転子
Claims (4)
- 巻線(3)を有する固定子(4)に対して、磁性部材(6)を有する回転子(7)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、
前記巻線(3)に着磁用電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、前記磁束密度分布に対する前記回転子(7)の位置を相対的に変化させて前記磁性部材(6)を着磁する、永久磁石型電動機の着磁方法。 - 前記磁束密度分布に対する前記回転子(7)の位置を相対的に変化させる工程は、前記回転子(7)を前記固定子(4)に対して回転させる工程を有する、請求項1に記載の永久磁石型電動機の着磁方法。
- 前記磁束密度分布に対する前記回転子(7)の位置を相対的に変化させる工程は、前記固定子(4)に対して前記回転子(7)の回転軸方向に前記回転子(7)を移動させる工程を有する、請求項1に記載の永久磁石型電動機の着磁方法。
- 巻線(3)を有する固定子(4)に対して、磁性部材(6)を有する回転子(7)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、
前記永久磁石型電動機は前記固定子(4)と前記回転子(7)とを有するものであり、
前記巻線(3)に着磁用電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、前記磁束密度分布に対する前記回転子(7)の位置を相対的に変化させて前記磁性部材(6)を着磁する、永久磁石型電動機の着磁方法。
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