JP3871006B2 - 永久磁石電動機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や冷蔵庫のコンプレッサ等に用いられるインナーロータ型の永久磁石電動機に係り、さらに詳しく言えば、リラクタンストルクを有効利用して高効率化を可能とする永久磁石電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の永久磁石電動機のインナーロータは、ロータコアに永久磁石を埋設しており、例えば図４に示すものが提案されている。
【０００３】
図４に示すように、２４スロットのステータコア１内のロータコア２には、当該永久磁石電動機の極数（４極）分だけ蒲鉾状の永久磁石３が外径に沿って円周方向に埋設されている。なお、４は中心孔（シャフト用の孔）であり、５はリベットであり、６はかしめ部である。
【０００４】
この場合、永久磁石３の形状はほぼ断面扇状であり、この扇状の外側孤をコア外周に沿って、また、その扇状の内側孤を直線としていることから、永久磁石３の使用量（磁石量）が多く、大きいマグネットトルクを得ることができる。
【０００５】
また、前記扇状の内側は直線としているため、コア中心部には正方形のボス部が形成され、リベット５を通し、かしめ部６を形成することができ、しかも永久磁石３と中心孔４との距離もあり、コア強度の面からも好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記永久磁石電動機においては、隣接する永久磁石３の間が狭く、ステータコア１からの磁路が確保されないため、リラクタンストルクの利用ができず、モータ効率の向上が見込めないという欠点がある。
【０００７】
すなわち、中心孔４の周囲にリベット５を通し、かつかしめ部６を形成するためには、隣接する永久磁石３の間隔をできるだけ狭くしないと、永久磁石３の使用量が少なくなってしまい、その結果、はマグネットトルクが小さくなってしまうからである。
【０００８】
本発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、マグネットトルクを維持しながら、コア強度を下げずに、リラクタンストルクを有効利用することができ、ひいてはモータ効率の向上を図ることができるようにした永久磁石電動機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石電動機において、前記ロータコアには、外側弧が円弧状で内側弧が直線状である断面扇形を呈する永久磁石が、前記円弧状の外側弧を前記ロータコアのコア外周側とし前記直線状の内側弧をシャフト挿通用中心孔に向けた状態で前記ロータコアの極数分だけ前記コア外周に沿って等間隔に、かつ、交互に異極となるように埋設されており、前記異極として隣接された永久磁石の端辺間の間隔が前記シャフト挿通用中心孔側から見て前記コア外周に行くにしたがって広げられているとともに、前記永久磁石の端辺の間にリベットとかしめ部とが前記リベットを前記コア外周側として設けられており、前記リベット，前記かしめ部および前記シャフト挿通用中心孔が同一直線上に配置されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して詳しく説明する。なお、図中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１１】
本発明の永久磁石電動機は、ロータコアに埋設する永久磁石の断面形状を扇形状とし、かつ同扇形状の内側孤が直線であっても、リベットおよびかしめ部をロータの外周でｑ軸近傍に配置するための隣接する永久磁石の端辺（直線）の間隔をロータコア外周方向に広げれば、前記扇形状の内側（直線部分）をシャフト挿通用中心孔に近づけることができ、これにより、永久磁石の使用量を減らすことなくステータコアからの磁路を確保し、また、リベットを通し、かしめ部を形成してコア強度が図れることに着目したものである。
【００１２】
そのため、図１および図２に示すように、この永久磁石電動機のロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）１０には、図４と同様に内側孤を直線とした断面扇形状の永久磁石１１をロータコア外周に沿って当該極数（四極）分だけ等間隔に埋設し、かつ隣接する極の永久磁石１１を異極にしているが、隣接する永久磁石１１の断面扇形状の端辺を平行とせず、その端辺間隔をロータコア１０の外周ほど広くし、つまりロータコア１０の外周リング部と中心孔４の周りのヨーク部とをつなぐ連結部ａの幅を内側から外側に向けて広くしている。
【００１３】
なお、永久磁石１１の扇形状の外側弧とロータコア１０の外周との間隔（外周リング部の幅）は、前記連結部ａの幅より狭くなっており、磁束の漏洩、短絡を防止するとともに、永久磁石の使用量を多くしている。
【００１４】
前記連結部ａの幅（隣接する永久磁石１１の間隔）について説明すると、ロータコア１０の外周側の間隔は少なくともリベット１２を通す程度の幅を確保し、例えばステータコア１の歯端の幅の１．５倍以内とし、中心孔４側の間隔は少なくともかしめ部１３を形成する程度の幅を確保する。これにより、コア強度が必要程度保てる一方、ステータコア１からの磁束の路（磁路）をより確保することができ、インダクタンス差（Ｌｄ−Ｌｑ）の値が大きくなってリラクタンストルクが大きくなる。
【００１５】
また、隣接する永久磁石１１の端辺が平行でないため、永久磁石１１の使用量が減ることになるが、永久磁石１１の断面扇形状の内側孤の直線を中心孔４に近づけることにより、永久磁石１１の使用量を増やすことができ、ひいてはトータルの使用量としては従来と変わらず、マグネットトルクの維持が可能である。
【００１６】
図３に示すように、ロータコア２０に埋設する永久磁石２１の断面扇形状の外側孤と端辺との角を切り欠き、永久磁石２１の端部にフラックスバリア２２ａ，２２ｂを形成し、磁束の漏洩、短絡を防止する。この場合、永久磁石２１を埋設する孔およびフラックスバリア２２ａ，２２ｂの孔は１つの孔２３で済み、しかもこの孔２３に埋め込んだ永久磁石２１がロータコア２０の回転時に動くこともない。
【００１７】
なお、図３中、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、ステータコアについては図１を参照されたい。
【００１８】
前記ロータコア１０，２０の製造においては、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打ち抜き、金型内でかしめて一体的に形成するコア積層方式（自動積層方式）を採用する。
【００１９】
このプレス加工工程において、中心孔４、永久磁石１１の埋設孔、かしめ部１２、リベット１３を通す孔を打ち抜き、図２に示すように、自動的にプレスし、コアシート１０ａをかしめながら積層してロータコア１０を形成する。なお、図３に示すロータコア２０の場合には、永久磁石１１の埋設孔とフラックスバリア２２ａ，２２ｂの孔とは一体化した孔２３として打ち抜く。
【００２０】
しかる後、成形した低コストのフェライト磁石を永久磁石１１，２１の孔に埋設し、かつ永久磁石１１，２１を厚さ方向（ロータコア１０の径方向）に磁化、着磁する。
【００２１】
また、図２に示すように、ロータコア１０，２０の両端部に蓋をした後、リベット１３を通してかしめて当該ロータコア１０，２０の製造が終了する。したがって、ロータコア１０，２０の製造コストは従来と殆ど同じに済む。
【００２２】
図１について、追加的に説明すると、これは、永久磁石電動機が三相四極モータとした場合であり、２４スロットのステータコア１０にはＵ相、Ｖ相およびＷ相の電機子巻線が施されており、外径側の電機子巻線がＵ相、内径側の電機子巻線がＷ相、その中間の電機子巻線がＶ相になっているが、スロット数や電機子巻線数が異なってもよい。
【００２３】
また、前述したロータコア１０をブラシレスＤＣモータに利用し、例えば空気調和機のコンプレッサ等に適用すれば、空気調和機の性能アップ、信頼性の向上が図れる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石電動機において、前記ロータコアには、外側弧が円弧状で内側弧が直線状である断面扇形を呈する永久磁石が、前記円弧状の外側弧を前記ロータコアのコア外周側とし前記直線状の内側弧をシャフト挿通用中心孔に向けた状態で前記ロータコアの極数分だけ前記コア外周に沿って等間隔に、かつ、交互に異極となるように埋設されており、前記異極として隣接された永久磁石の端辺間の間隔が前記シャフト挿通用中心孔側から見て前記コア外周に行くにしたがって広げられているとともに、前記永久磁石の端辺の間にリベットとかしめ部とが前記リベットを前記コア外周側として設けられており、前記リベット，前記かしめ部および前記シャフト挿通用中心孔が同一直線上に配置されていることにより、隣接する永久磁石の間（連結部）にリベットを通し、さらにかしめ部を形成してコア強度を図ることができる一方、このリベットおよびかしめ部を当該中心孔の付近に設けずに済み、したがって永久磁石の断面扇形状の内側をシャフト挿通用中心孔に近付け、隣接する永久磁石の間隔を広くすることにより同永久磁石の使用量が減る分を補ってマグネットトルクを維持することができる。また、ロータコアの強度を低下することなくステータコアからの磁束の路（磁路）を確保することができ、つまりリラクタンストルクを有効利用することができ、ひいては高効率モータを実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための永久磁石電動機の概略的平面図。
【図２】図１に示す永久磁石電動機を構成するロータコアの概略的断面図。
【図３】本発明の他の実施の形態を説明するためのロータコアの概略的平面図。
【図４】従来の永久磁石電動機を説明するための概略的平面図。
【符号の説明】
１ ステータコア
４ 中心孔（シャフト用軸孔）
１０，２０ ロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）
１０ａ コアシート
１１，２１ 永久磁石
１２ リベット
１３ かしめ部
２２ａ，２２ｂ フラックスバリア
２３ 孔（永久磁石用およびフラックスバリア用）
ａ 連結部
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や冷蔵庫のコンプレッサ等に用いられるインナーロータ型の永久磁石電動機に係り、さらに詳しく言えば、リラクタンストルクを有効利用して高効率化を可能とする永久磁石電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の永久磁石電動機のインナーロータは、ロータコアに永久磁石を埋設しており、例えば図４に示すものが提案されている。
【０００３】
図４に示すように、２４スロットのステータコア１内のロータコア２には、当該永久磁石電動機の極数（４極）分だけ蒲鉾状の永久磁石３が外径に沿って円周方向に埋設されている。なお、４は中心孔（シャフト用の孔）であり、５はリベットであり、６はかしめ部である。
【０００４】
この場合、永久磁石３の形状はほぼ断面扇状であり、この扇状の外側孤をコア外周に沿って、また、その扇状の内側孤を直線としていることから、永久磁石３の使用量（磁石量）が多く、大きいマグネットトルクを得ることができる。
【０００５】
また、前記扇状の内側は直線としているため、コア中心部には正方形のボス部が形成され、リベット５を通し、かしめ部６を形成することができ、しかも永久磁石３と中心孔４との距離もあり、コア強度の面からも好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記永久磁石電動機においては、隣接する永久磁石３の間が狭く、ステータコア１からの磁路が確保されないため、リラクタンストルクの利用ができず、モータ効率の向上が見込めないという欠点がある。
【０００７】
すなわち、中心孔４の周囲にリベット５を通し、かつかしめ部６を形成するためには、隣接する永久磁石３の間隔をできるだけ狭くしないと、永久磁石３の使用量が少なくなってしまい、その結果、はマグネットトルクが小さくなってしまうからである。
【０００８】
本発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、マグネットトルクを維持しながら、コア強度を下げずに、リラクタンストルクを有効利用することができ、ひいてはモータ効率の向上を図ることができるようにした永久磁石電動機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石電動機において、前記ロータコアには、外側弧が円弧状で内側弧が直線状である断面扇形を呈する永久磁石が、前記円弧状の外側弧を前記ロータコアのコア外周側とし前記直線状の内側弧をシャフト挿通用中心孔に向けた状態で前記ロータコアの極数分だけ前記コア外周に沿って等間隔に、かつ、交互に異極となるように埋設されており、前記異極として隣接された永久磁石の端辺間の間隔が前記シャフト挿通用中心孔側から見て前記コア外周に行くにしたがって広げられているとともに、前記永久磁石の端辺の間にリベットとかしめ部とが前記リベットを前記コア外周側として設けられており、前記リベット，前記かしめ部および前記シャフト挿通用中心孔が同一直線上に配置されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して詳しく説明する。なお、図中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１１】
本発明の永久磁石電動機は、ロータコアに埋設する永久磁石の断面形状を扇形状とし、かつ同扇形状の内側孤が直線であっても、リベットおよびかしめ部をロータの外周でｑ軸近傍に配置するための隣接する永久磁石の端辺（直線）の間隔をロータコア外周方向に広げれば、前記扇形状の内側（直線部分）をシャフト挿通用中心孔に近づけることができ、これにより、永久磁石の使用量を減らすことなくステータコアからの磁路を確保し、また、リベットを通し、かしめ部を形成してコア強度が図れることに着目したものである。
【００１２】
そのため、図１および図２に示すように、この永久磁石電動機のロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）１０には、図４と同様に内側孤を直線とした断面扇形状の永久磁石１１をロータコア外周に沿って当該極数（四極）分だけ等間隔に埋設し、かつ隣接する極の永久磁石１１を異極にしているが、隣接する永久磁石１１の断面扇形状の端辺を平行とせず、その端辺間隔をロータコア１０の外周ほど広くし、つまりロータコア１０の外周リング部と中心孔４の周りのヨーク部とをつなぐ連結部ａの幅を内側から外側に向けて広くしている。
【００１３】
なお、永久磁石１１の扇形状の外側弧とロータコア１０の外周との間隔（外周リング部の幅）は、前記連結部ａの幅より狭くなっており、磁束の漏洩、短絡を防止するとともに、永久磁石の使用量を多くしている。
【００１４】
前記連結部ａの幅（隣接する永久磁石１１の間隔）について説明すると、ロータコア１０の外周側の間隔は少なくともリベット１２を通す程度の幅を確保し、例えばステータコア１の歯端の幅の１．５倍以内とし、中心孔４側の間隔は少なくともかしめ部１３を形成する程度の幅を確保する。これにより、コア強度が必要程度保てる一方、ステータコア１からの磁束の路（磁路）をより確保することができ、インダクタンス差（Ｌｄ−Ｌｑ）の値が大きくなってリラクタンストルクが大きくなる。
【００１５】
また、隣接する永久磁石１１の端辺が平行でないため、永久磁石１１の使用量が減ることになるが、永久磁石１１の断面扇形状の内側孤の直線を中心孔４に近づけることにより、永久磁石１１の使用量を増やすことができ、ひいてはトータルの使用量としては従来と変わらず、マグネットトルクの維持が可能である。
【００１６】
図３に示すように、ロータコア２０に埋設する永久磁石２１の断面扇形状の外側孤と端辺との角を切り欠き、永久磁石２１の端部にフラックスバリア２２ａ，２２ｂを形成し、磁束の漏洩、短絡を防止する。この場合、永久磁石２１を埋設する孔およびフラックスバリア２２ａ，２２ｂの孔は１つの孔２３で済み、しかもこの孔２３に埋め込んだ永久磁石２１がロータコア２０の回転時に動くこともない。
【００１７】
なお、図３中、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、ステータコアについては図１を参照されたい。
【００１８】
前記ロータコア１０，２０の製造においては、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打ち抜き、金型内でかしめて一体的に形成するコア積層方式（自動積層方式）を採用する。
【００１９】
このプレス加工工程において、中心孔４、永久磁石１１の埋設孔、かしめ部１２、リベット１３を通す孔を打ち抜き、図２に示すように、自動的にプレスし、コアシート１０ａをかしめながら積層してロータコア１０を形成する。なお、図３に示すロータコア２０の場合には、永久磁石１１の埋設孔とフラックスバリア２２ａ，２２ｂの孔とは一体化した孔２３として打ち抜く。
【００２０】
しかる後、成形した低コストのフェライト磁石を永久磁石１１，２１の孔に埋設し、かつ永久磁石１１，２１を厚さ方向（ロータコア１０の径方向）に磁化、着磁する。
【００２１】
また、図２に示すように、ロータコア１０，２０の両端部に蓋をした後、リベット１３を通してかしめて当該ロータコア１０，２０の製造が終了する。したがって、ロータコア１０，２０の製造コストは従来と殆ど同じに済む。
【００２２】
図１について、追加的に説明すると、これは、永久磁石電動機が三相四極モータとした場合であり、２４スロットのステータコア１０にはＵ相、Ｖ相およびＷ相の電機子巻線が施されており、外径側の電機子巻線がＵ相、内径側の電機子巻線がＷ相、その中間の電機子巻線がＶ相になっているが、スロット数や電機子巻線数が異なってもよい。
【００２３】
また、前述したロータコア１０をブラシレスＤＣモータに利用し、例えば空気調和機のコンプレッサ等に適用すれば、空気調和機の性能アップ、信頼性の向上が図れる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石電動機において、前記ロータコアには、外側弧が円弧状で内側弧が直線状である断面扇形を呈する永久磁石が、前記円弧状の外側弧を前記ロータコアのコア外周側とし前記直線状の内側弧をシャフト挿通用中心孔に向けた状態で前記ロータコアの極数分だけ前記コア外周に沿って等間隔に、かつ、交互に異極となるように埋設されており、前記異極として隣接された永久磁石の端辺間の間隔が前記シャフト挿通用中心孔側から見て前記コア外周に行くにしたがって広げられているとともに、前記永久磁石の端辺の間にリベットとかしめ部とが前記リベットを前記コア外周側として設けられており、前記リベット，前記かしめ部および前記シャフト挿通用中心孔が同一直線上に配置されていることにより、隣接する永久磁石の間（連結部）にリベットを通し、さらにかしめ部を形成してコア強度を図ることができる一方、このリベットおよびかしめ部を当該中心孔の付近に設けずに済み、したがって永久磁石の断面扇形状の内側をシャフト挿通用中心孔に近付け、隣接する永久磁石の間隔を広くすることにより同永久磁石の使用量が減る分を補ってマグネットトルクを維持することができる。また、ロータコアの強度を低下することなくステータコアからの磁束の路（磁路）を確保することができ、つまりリラクタンストルクを有効利用することができ、ひいては高効率モータを実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための永久磁石電動機の概略的平面図。
【図２】図１に示す永久磁石電動機を構成するロータコアの概略的断面図。
【図３】本発明の他の実施の形態を説明するためのロータコアの概略的平面図。
【図４】従来の永久磁石電動機を説明するための概略的平面図。
【符号の説明】
１ ステータコア
４ 中心孔（シャフト用軸孔）
１０，２０ ロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）
１０ａ コアシート
１１，２１ 永久磁石
１２ リベット
１３ かしめ部
２２ａ，２２ｂ フラックスバリア
２３ 孔（永久磁石用およびフラックスバリア用）
ａ 連結部
Claims (1)
- ステータコア内に磁石埋込型界磁鉄心（ロータコア）を配置してなる永久磁石電動機において、
前記ロータコアには、外側弧が円弧状で内側弧が直線状である断面扇形を呈する永久磁石が、前記円弧状の外側弧を前記ロータコアのコア外周側とし前記直線状の内側弧をシャフト挿通用中心孔に向けた状態で前記ロータコアの極数分だけ前記コア外周に沿って等間隔に、かつ、交互に異極となるように埋設されており、前記異極として隣接された永久磁石の端辺間の間隔が前記シャフト挿通用中心孔側から見て前記コア外周に行くにしたがって広げられているとともに、前記永久磁石の端辺の間にリベットとかしめ部とが前記リベットを前記コア外周側として設けられており、前記リベット，前記かしめ部および前記シャフト挿通用中心孔が同一直線上に配置されていることを特徴とする永久磁石電動機。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29030898A JP3871006B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 永久磁石電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000125489A JP2000125489A (ja) | 2000-04-28 |
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Family
ID=17754435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP29030898A Expired - Fee Related JP3871006B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 永久磁石電動機 |
Country Status (1)
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| JP4286642B2 (ja) * | 2003-12-01 | 2009-07-01 | 本田技研工業株式会社 | 永久磁石式回転子 |
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| JP6299173B2 (ja) * | 2013-11-19 | 2018-03-28 | アイシン精機株式会社 | 永久磁石埋込型回転電機 |
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1998
- 1998-10-13 JP JP29030898A patent/JP3871006B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3818339B2 (ja) | 永久磁石電動機 |
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