JP4206611B2 - 自己始動形永久磁石式同期電動機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵機器用および空調機器用の電動圧縮機や一般産業用に使用される自己始動形永久磁石式同期電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自己始動形永久磁石式同期電動機は始動時には回転子の始動用かご形導体により誘導電動機として作動し、回転子が同期速度付近に達すると永久磁石による回転子磁極が回転子巻線が作る同期速度で回る回転磁界に引き込まれて同期運転を行うものであるが、定速度運転性および高効率性等優れた性能を有している。従来特に電動機の回転子構造についてはさまざまな改良が施されてきた。
【０００３】
従来の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の一例は特願平１１−２７２３９１号広報に示されているものがある。以下、図１２から図１５を参照しながら上記従来の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子について説明する。
【０００４】
図１２は自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図であり、図１３は図１２のＡ―Ａ′に沿って断面した径方向断面図である。また図１４は永久磁石保護用の非磁性の端板の平面図である。図１５は永久磁石５を挿入配置した後、端板８を装着する前の段階における回転子の側面図である。図１２から図１５において、１は回転子、２は積層した電磁鋼板よりなる回転子鉄心である。３は導体バーであり、その両端に位置する短絡環４とアルミダイカストで一体成型されて始動用かご形導体を形成している。また５は永久磁石であり軸と直角方向の幅寸法はＰである。６は回転子鉄心２に設けた永久磁石埋設穴である。アルミダイカスト完了後、同極性の２個の平板状の永久磁石５を山形状にαの角度をもって突き合わせるように永久磁石埋設穴６に挿入配置して１極の回転子磁極を形成し、回転子全体では２極の回転子磁極が形成されている。また７は隣り合う異極の永久磁石間の磁束短絡を防ぐための磁束短絡防止用バリアであり、これもダイカストアルミで充填されている。８は非磁性材料からなる永久磁石保護用の端板であり、嵌合用穴８ａを設けてある。９は回転子鉄心２の軸方向に設けられた穴Ｓであり、この中は始動用かご形導体とアルミダイカストで同時成型されたアルミ１０で充填されており、且つアルミ１０は回転子鉄心２の軸方向両端面から軸方向に突出して突起部１０ａを形成している。端板８は嵌合穴８ａを前記突起部１０ａに嵌合した後、突起部１０ａの先端を破線で示すように押圧拡大して、回転子鉄心２の端面に固定されている。また１１は回転子鉄心の軸穴である。
【０００５】
ここで回転子から取り出せる永久磁石５の磁束量は、軸と直角方向の幅Ｐと軸方向の長さとの積、すなわち永久磁石５の磁極面積にほぼ比例する。
【０００６】
またここで両端の短絡環の内径は円形で且つ永久磁石埋設穴よりも外側にあり、短絡環の外内径の差すなわち径方向の厚さは全周に亘って同一である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成は、永久磁石５の軸と直角方向の幅Ｐが、永久磁石５の外周に導体バー３が配置されているため充分な寸法がとれず、電動機として必要な永久磁石５の磁束量を確保するためには永久磁石５を軸方向に延長して永久磁石５の磁極面積を拡大する必要があった。このことは必然的に回転子鉄心２の積厚を増やすことが必要となり、通常の永久磁石電動機に見られるように回転子鉄心２の積厚を固定子鉄心の積厚より大きくするか、場合によっては固定子鉄心の積厚も大きくする必要が出てきて、電磁鋼板の使用量が増大してコストが高くなるという課題があった。また回転子鉄心２の積厚を大きくすると導体バーの軸方向の長さが長くなるため、２次抵抗値が増大し、電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が減少し、電動機の始動性能が低下するという課題も生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定する構成としたので、永久磁石の軸と直角方向の幅を拡大することができ、軸方向の長さを長くしなくても所要の永久磁石の磁極面積を確保することができる。このことにより、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなり、コストを低減することができる。
【０００９】
また本発明は固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させる構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなるとともに、短絡環Ｂの断面積が拡大されて抵抗値が小さくなり、電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができる。
【００１０】
また本発明は固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなり、且つ電動機の始動性能が向上するとともに、短絡環Ｂ側の端板が不要となるため材料費が低減し、また製造もしやすくなる。
【００１１】
また本発明は第１から第３の発明に加えて、永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことにより、永久磁石を永久磁石埋設穴に挿入する際に短絡環の内径側壁面に沿わせて挿入していくことができ挿入作業が容易になる。
【００１２】
また本発明は固定子鉄心に電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したので、同じ金型内で同時打ち抜きされる固定子と回転子のそれぞれの電磁鋼板の使用枚数はほぼ同数となり、両者の使用枚数のアンバランスによる電磁鋼板の余剰は減少し、コストを低減することができる。
【００１３】
また本発明は永久磁石を希土類磁石で形成したものであるため強い磁石が得られるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定したので、永久磁石の軸と直角方向の幅を拡大することができ、軸方向の長さを長くしないでも所要の永久磁石の磁極面積を確保することができるという作用を有する。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させる構成としたので、短絡環Ｂの断面積が拡大されて抵抗値が小さくなり、電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができるという作用を有する。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなり、且つ電動機の始動性能が向上するとともに、短絡環Ｂ側の端板が不要となるため材料費が低減し、また製造しやすくなるという作用を有する。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明に、さらに、永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことにより、永久磁石を永久磁石埋設穴に挿入する際に短絡環に内径側壁面に沿わせて挿入していくことができるという作用を有する。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明に、さらに、固定子鉄心の電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したので、同じ金型内で同時打ち抜きされる固定子と回転子のそれぞれの電磁鋼板の使用枚数はほぼ同数となり、両者の使用枚数のアンバランスによる電磁鋼板の余剰を低減することができるという作用を有する。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明に、さらに、永久磁石を希土類磁石で形成したものであり、このことにより強い磁力が得られるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができるという作用を有する。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明による自己始動形永久磁石式同期電動機の実施例について図面を参照しながら説明する。なお従来と同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また固定子は一般的な自己始動形永久磁石式同期電動機と同様の構成であるため固定子についての説明も省略する。
【００２１】
（実施例１）
図１から図４を用いて説明する。図１は本発明の実施例１による自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図であり、図２は回転子の径方向断面図である。図２は端板の平面図であり、図４は永久磁石５を挿入配置した後、端板を装着する前の段階における側面図である。図１から図４において、１は回転子で２は積層電磁鋼板よりなる回転子鉄心である。３は導体バーであり、回転子鉄心２の軸方向の両端に位置する４ａの短絡環Ａとアルミダイカストで一体成型されて始動用かご形導体を形成している。５は永久磁石でありアルミダイカスト完了後、従来例の図１３に示すと同様に同極性の平板状の永久磁石５を山形状に角度βをもって突き合わせるように永久磁石埋設穴６に挿入配置して１極の回転子磁極を形成しており、回転子全体では２極の回転子磁極が形成されている。７は磁束短絡防止用バリアであり、アルミダイカストにより磁束短絡防止用バリアスロット内をアルミで充填して形成されている。８は永久磁石５の保護用の非磁性材料からなる端板であり、嵌合用の穴８ａを設けてある。９は回転子鉄心２の軸方向に設けられた穴Ｓであり、この中は始動用かご形導体とアルミダイカストで同時成型されたアルミ１０で充填されており、且つアルミ１０は回転子鉄心２の軸方向両端面から軸方向に突出して突起部１０ａを形成している。端板８は嵌合穴８ａを前記アルミ突起部１０ａに嵌合した後、突起部１０ａの先端を破線で示すように押圧拡大して回転子鉄心２の両端面に固定されている。また１１は軸穴である。
【００２２】
なお、上記説明では着磁された永久磁石を挿入配置する場合を述べているが、無着磁の永久磁石を挿入配置して回転子を完成した後、着磁装置を使用して着磁する場合も同様の回転子磁極を形成することができる。
【００２３】
またここで、永久磁石５の同極性の突き合わせ角度βは従来例の角度αよりも大きくとり、且つ永久磁石５の軸と直角方向の幅Ｑは従来例のＰよりも拡大している。この永久磁石５の突き合わせ角度および幅寸法の拡大に対応させて、図４に示す如く短絡環４の内径形状は従来例のような円形ではなく、永久磁石埋設穴６よりも外側にあって且つ回転子磁極の端部の内径を回転子磁極の中央部よりも大きくなるような小判形状に設定してある。
【００２４】
ここで短絡環４ａの内径を全周回転子磁極端部の内径に合わせた円形にしていない理由は、もしそうすると４ａの短絡環Ａ全体の等価断面積が過小となって抵抗値が増大し電動機の始動性が低下するためである。
【００２５】
以上のように本実施によれば、永久磁石５の磁極面積が大きくとれるので、電動機に必要な永久磁石５の磁束量を得るために従来の課題であった回転子鉄心２の積厚を増やすという必要はなくなり、コストの低減を図ることができる。
【００２６】
（実施例２）
図５から図６を用いて説明する。図５は本発明の実施例２における自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図である。また図６は図５のＳ側から見た側面図であり、破線は永久磁石埋設穴６の位置を示しており、また一点鎖線は端板８の外縁形状を示す。回転子のＲ側から見た側面図は図示していないが、永久磁石５の幅や突き合わせ角度および４ａの短絡環Ａの内径形状は、前記した実施例１の場合と同様であり、他方Ｓ側の４ｂの短絡環Ｂはその内径が円形で且つ永久磁石埋設穴６よりも内側になるように小さく設定されている。図５および図６においてＳ側にも端板８が回転子鉄心２の端面に当接して配設され、且つ永久磁石埋設穴６を覆う形状になっているので、ダイカストアルミが永久磁石埋設穴６に侵入して永久磁石５の挿入が困難になるようなことは起こらない。
【００２７】
上記したことから本実施例２は実施例１と同様に回転子鉄心２の積厚を増やす必要はなくなり、コストが低減できるとともに、Ｒ側の４ｂの短絡環Ｂの断面積が拡大されているので短絡環の抵抗値が小さくなり、電動機の始動から同期速度に到るまでの最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができる。
【００２８】
（実施例３）
図７、図８および図９を用いて説明する。図７は本発明の実施例３による自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図である。図８は図７の回転子鉄心２のＳ側の端部の１枚または複数枚の電磁鋼板２０の平面図である。また図９は図７のＳ側から見た側面図である。回転子のＲ側から見た側面図は図示していないが、永久磁石５の幅や突き合わせ角度および４ａの短絡環Ａの内径形状は前記した実施例１の場合と同様である。図７から図９において、Ｓ側の４ｃの短絡環Ｃはその内径が円形で、且つ永久磁石埋設穴６よりも内側になるように小さく設定されている。また回転子鉄心２のＳ側の端部の１枚または複数枚の電磁鋼板２０には端部以外の電磁鋼板と同位置に同一寸法、形状の各スロットを設けてあるが、永久磁石埋設穴６は設けられていない。従って４ｃの短絡環Ｃの内径が小さくてもダイカストアルミが永久磁石埋設穴６内に侵入して永久磁石５の挿入が困難になるといった事態は生じない。
【００２９】
以上から本実施例においても実施例２と同様に回転子鉄心２の積厚を増やす必要はないのでコストを低減でき、且つ短絡環の抵抗値が低減し、電動機の始動性能が向上することとなる。さらに端板がＳ側の１枚だけで済むので材料費が低減するとともに製造し易い電動機とすることができる。
【００３０】
（実施例４）
図１０を用いて説明する。図１０は永久磁石５を挿入する側から見た回転子１の側面図であり、永久磁石５を挿入配置した後、端板を装着する前の段階の図面である。
【００３１】
図１０において、４ｄの短絡環Ｄの内径は回転子鉄心の永久磁石埋設穴６に沿わせた形状にしてある。このことにより、永久磁石５を挿入する際は永久磁石５を４ａの短絡環Ｄの内径側の壁面に沿わせて挿入していくことができ、挿入作業が極めて容易となり組み立て性を向上させることができる。
【００３２】
（実施例５）
図１１および図４を用いて説明する。図１１は本実施例５における自己始動形永久磁石式同期電動機の軸方向断面図である。図１１において３１は固定子であり、３２は積層電磁鋼板よりなる固定子鉄心で、その電磁鋼板の積厚はＬｓである。また３３は固定子鉄心３２に巻装させた巻線である。回転子１は実施例１で述べた構成と同一であり個々の箇所についての説明は省略するが、実施例１の図４に示すと同様に永久磁石５の軸と直角方向の幅を大きくすることにより、永久磁石５の磁極面積を拡大して永久磁石５の磁束量を増大させるとともに、それに対応させて４ａの短絡環Ａの内径が永久磁石埋設穴６よりも外側になるようにし、且つ４ａの短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近より大きく設定することにより、回転子鉄心２の電磁鋼板の積厚を小さくすることができ、固定子鉄心の積厚Ｌｓとほぼ同じ積厚としている。
【００３３】
一般に永久磁石形電動機は通常永久磁石の軸方向の長さを固定子鉄心の積厚よりも長く設定することにより、固定子鉄心の両端からはみ出した部分の永久磁石の磁束をも固定子鉄心の両端から流入させて、固定子鉄心全体に入る永久磁石の磁束量を増大させるような設計を行い、それに伴って回転子鉄心の積厚を固定子鉄心の積厚よりも大きく設定するのに対し、本実施例５では上記した工夫を行うことにより、双方の電磁鋼板の夫々の積厚ＬｓおよびＬRをほぼ同一になるように設定したものである。
【００３４】
以上のことから同じ金型内で同時打ち抜きされる双方の電磁鋼板の使用枚数はほぼ同数となり、余剰の電磁鋼板の発生が低く押さえられ、コストを低減することができる。
【００３５】
（実施例６）
図示はしないが、永久磁石をネオジウム・鉄・ボロン系のような希土類磁石で形成すれば、強い磁力を得ることができるので回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定する構成としたことにより、永久磁石の軸と直角方向の幅を拡大することが可能となり、軸方向の長さを短くしても、電動機の所要の永久磁石の磁極面積すなわち磁束量を確保することができるので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなりコストを低減することができる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させる構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなってコストを低減することができるとともに、短絡環Ｂの断面積が拡大されるため電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなってコストを低減することができ、且つ電動機の始動性能を向上させることができる。また端板が１枚で済むので材料費が低減でき、且つ製造も容易に行うことができる。
【００３９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明にさらに、永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことにより、永久磁石を挿入する際に短絡環の内径側壁面に沿わせて挿入していくことができ、挿入作業を容易に行うことができる。
【００４０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載のいずれかの発明にさらに、固定子鉄心に電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したので、両者の使用枚数もほぼ同数となり、電磁鋼板の余剰が減少しコストを低減することができる。
【００４１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明に、さらに、永久磁石を希土類磁石で形成したものであり、このことにより強い磁力が得られるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例１の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図２】同回転子の径方向断面図
【図３】同回転子の端板の平面図
【図４】同回転子の側面図
【図５】本発明による実施例２の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図６】同回転子の側面図
【図７】本発明による実施例３の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図８】同回転子鉄心の片側端部の電磁鋼板の平面図
【図９】同回転子の側面図
【図１０】本発明による実施例４の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の側面図
【図１１】本発明による実施例５の自己始動形永久磁石式同期電動機の軸方向断面図
【図１２】従来の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図１３】同径方向断面図
【図１４】同回転子の端板の平面図
【図１５】同回転子の側面図
【符号の説明】
１ 回転子
２ 回転子鉄心
３ 導体バー
４ａ 短絡環Ａ
４ｂ 短絡環Ｂ
４ｃ 短絡環Ｃ
４ｄ 短絡環Ｄ
５ 永久磁石
６ 永久磁石埋設用穴
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵機器用および空調機器用の電動圧縮機や一般産業用に使用される自己始動形永久磁石式同期電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自己始動形永久磁石式同期電動機は始動時には回転子の始動用かご形導体により誘導電動機として作動し、回転子が同期速度付近に達すると永久磁石による回転子磁極が回転子巻線が作る同期速度で回る回転磁界に引き込まれて同期運転を行うものであるが、定速度運転性および高効率性等優れた性能を有している。従来特に電動機の回転子構造についてはさまざまな改良が施されてきた。
【０００３】
従来の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の一例は特願平１１−２７２３９１号広報に示されているものがある。以下、図１２から図１５を参照しながら上記従来の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子について説明する。
【０００４】
図１２は自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図であり、図１３は図１２のＡ―Ａ′に沿って断面した径方向断面図である。また図１４は永久磁石保護用の非磁性の端板の平面図である。図１５は永久磁石５を挿入配置した後、端板８を装着する前の段階における回転子の側面図である。図１２から図１５において、１は回転子、２は積層した電磁鋼板よりなる回転子鉄心である。３は導体バーであり、その両端に位置する短絡環４とアルミダイカストで一体成型されて始動用かご形導体を形成している。また５は永久磁石であり軸と直角方向の幅寸法はＰである。６は回転子鉄心２に設けた永久磁石埋設穴である。アルミダイカスト完了後、同極性の２個の平板状の永久磁石５を山形状にαの角度をもって突き合わせるように永久磁石埋設穴６に挿入配置して１極の回転子磁極を形成し、回転子全体では２極の回転子磁極が形成されている。また７は隣り合う異極の永久磁石間の磁束短絡を防ぐための磁束短絡防止用バリアであり、これもダイカストアルミで充填されている。８は非磁性材料からなる永久磁石保護用の端板であり、嵌合用穴８ａを設けてある。９は回転子鉄心２の軸方向に設けられた穴Ｓであり、この中は始動用かご形導体とアルミダイカストで同時成型されたアルミ１０で充填されており、且つアルミ１０は回転子鉄心２の軸方向両端面から軸方向に突出して突起部１０ａを形成している。端板８は嵌合穴８ａを前記突起部１０ａに嵌合した後、突起部１０ａの先端を破線で示すように押圧拡大して、回転子鉄心２の端面に固定されている。また１１は回転子鉄心の軸穴である。
【０００５】
ここで回転子から取り出せる永久磁石５の磁束量は、軸と直角方向の幅Ｐと軸方向の長さとの積、すなわち永久磁石５の磁極面積にほぼ比例する。
【０００６】
またここで両端の短絡環の内径は円形で且つ永久磁石埋設穴よりも外側にあり、短絡環の外内径の差すなわち径方向の厚さは全周に亘って同一である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成は、永久磁石５の軸と直角方向の幅Ｐが、永久磁石５の外周に導体バー３が配置されているため充分な寸法がとれず、電動機として必要な永久磁石５の磁束量を確保するためには永久磁石５を軸方向に延長して永久磁石５の磁極面積を拡大する必要があった。このことは必然的に回転子鉄心２の積厚を増やすことが必要となり、通常の永久磁石電動機に見られるように回転子鉄心２の積厚を固定子鉄心の積厚より大きくするか、場合によっては固定子鉄心の積厚も大きくする必要が出てきて、電磁鋼板の使用量が増大してコストが高くなるという課題があった。また回転子鉄心２の積厚を大きくすると導体バーの軸方向の長さが長くなるため、２次抵抗値が増大し、電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が減少し、電動機の始動性能が低下するという課題も生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定する構成としたので、永久磁石の軸と直角方向の幅を拡大することができ、軸方向の長さを長くしなくても所要の永久磁石の磁極面積を確保することができる。このことにより、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなり、コストを低減することができる。
【０００９】
また本発明は固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させる構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなるとともに、短絡環Ｂの断面積が拡大されて抵抗値が小さくなり、電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができる。
【００１０】
また本発明は固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなり、且つ電動機の始動性能が向上するとともに、短絡環Ｂ側の端板が不要となるため材料費が低減し、また製造もしやすくなる。
【００１１】
また本発明は第１から第３の発明に加えて、永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことにより、永久磁石を永久磁石埋設穴に挿入する際に短絡環の内径側壁面に沿わせて挿入していくことができ挿入作業が容易になる。
【００１２】
また本発明は固定子鉄心に電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したので、同じ金型内で同時打ち抜きされる固定子と回転子のそれぞれの電磁鋼板の使用枚数はほぼ同数となり、両者の使用枚数のアンバランスによる電磁鋼板の余剰は減少し、コストを低減することができる。
【００１３】
また本発明は永久磁石を希土類磁石で形成したものであるため強い磁石が得られるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定したので、永久磁石の軸と直角方向の幅を拡大することができ、軸方向の長さを長くしないでも所要の永久磁石の磁極面積を確保することができるという作用を有する。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させる構成としたので、短絡環Ｂの断面積が拡大されて抵抗値が小さくなり、電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができるという作用を有する。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなり、且つ電動機の始動性能が向上するとともに、短絡環Ｂ側の端板が不要となるため材料費が低減し、また製造しやすくなるという作用を有する。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明に、さらに、永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことにより、永久磁石を永久磁石埋設穴に挿入する際に短絡環に内径側壁面に沿わせて挿入していくことができるという作用を有する。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明に、さらに、固定子鉄心の電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したので、同じ金型内で同時打ち抜きされる固定子と回転子のそれぞれの電磁鋼板の使用枚数はほぼ同数となり、両者の使用枚数のアンバランスによる電磁鋼板の余剰を低減することができるという作用を有する。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明に、さらに、永久磁石を希土類磁石で形成したものであり、このことにより強い磁力が得られるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができるという作用を有する。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明による自己始動形永久磁石式同期電動機の実施例について図面を参照しながら説明する。なお従来と同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また固定子は一般的な自己始動形永久磁石式同期電動機と同様の構成であるため固定子についての説明も省略する。
【００２１】
（実施例１）
図１から図４を用いて説明する。図１は本発明の実施例１による自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図であり、図２は回転子の径方向断面図である。図２は端板の平面図であり、図４は永久磁石５を挿入配置した後、端板を装着する前の段階における側面図である。図１から図４において、１は回転子で２は積層電磁鋼板よりなる回転子鉄心である。３は導体バーであり、回転子鉄心２の軸方向の両端に位置する４ａの短絡環Ａとアルミダイカストで一体成型されて始動用かご形導体を形成している。５は永久磁石でありアルミダイカスト完了後、従来例の図１３に示すと同様に同極性の平板状の永久磁石５を山形状に角度βをもって突き合わせるように永久磁石埋設穴６に挿入配置して１極の回転子磁極を形成しており、回転子全体では２極の回転子磁極が形成されている。７は磁束短絡防止用バリアであり、アルミダイカストにより磁束短絡防止用バリアスロット内をアルミで充填して形成されている。８は永久磁石５の保護用の非磁性材料からなる端板であり、嵌合用の穴８ａを設けてある。９は回転子鉄心２の軸方向に設けられた穴Ｓであり、この中は始動用かご形導体とアルミダイカストで同時成型されたアルミ１０で充填されており、且つアルミ１０は回転子鉄心２の軸方向両端面から軸方向に突出して突起部１０ａを形成している。端板８は嵌合穴８ａを前記アルミ突起部１０ａに嵌合した後、突起部１０ａの先端を破線で示すように押圧拡大して回転子鉄心２の両端面に固定されている。また１１は軸穴である。
【００２２】
なお、上記説明では着磁された永久磁石を挿入配置する場合を述べているが、無着磁の永久磁石を挿入配置して回転子を完成した後、着磁装置を使用して着磁する場合も同様の回転子磁極を形成することができる。
【００２３】
またここで、永久磁石５の同極性の突き合わせ角度βは従来例の角度αよりも大きくとり、且つ永久磁石５の軸と直角方向の幅Ｑは従来例のＰよりも拡大している。この永久磁石５の突き合わせ角度および幅寸法の拡大に対応させて、図４に示す如く短絡環４の内径形状は従来例のような円形ではなく、永久磁石埋設穴６よりも外側にあって且つ回転子磁極の端部の内径を回転子磁極の中央部よりも大きくなるような小判形状に設定してある。
【００２４】
ここで短絡環４ａの内径を全周回転子磁極端部の内径に合わせた円形にしていない理由は、もしそうすると４ａの短絡環Ａ全体の等価断面積が過小となって抵抗値が増大し電動機の始動性が低下するためである。
【００２５】
以上のように本実施によれば、永久磁石５の磁極面積が大きくとれるので、電動機に必要な永久磁石５の磁束量を得るために従来の課題であった回転子鉄心２の積厚を増やすという必要はなくなり、コストの低減を図ることができる。
【００２６】
（実施例２）
図５から図６を用いて説明する。図５は本発明の実施例２における自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図である。また図６は図５のＳ側から見た側面図であり、破線は永久磁石埋設穴６の位置を示しており、また一点鎖線は端板８の外縁形状を示す。回転子のＲ側から見た側面図は図示していないが、永久磁石５の幅や突き合わせ角度および４ａの短絡環Ａの内径形状は、前記した実施例１の場合と同様であり、他方Ｓ側の４ｂの短絡環Ｂはその内径が円形で且つ永久磁石埋設穴６よりも内側になるように小さく設定されている。図５および図６においてＳ側にも端板８が回転子鉄心２の端面に当接して配設され、且つ永久磁石埋設穴６を覆う形状になっているので、ダイカストアルミが永久磁石埋設穴６に侵入して永久磁石５の挿入が困難になるようなことは起こらない。
【００２７】
上記したことから本実施例２は実施例１と同様に回転子鉄心２の積厚を増やす必要はなくなり、コストが低減できるとともに、Ｒ側の４ｂの短絡環Ｂの断面積が拡大されているので短絡環の抵抗値が小さくなり、電動機の始動から同期速度に到るまでの最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができる。
【００２８】
（実施例３）
図７、図８および図９を用いて説明する。図７は本発明の実施例３による自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図である。図８は図７の回転子鉄心２のＳ側の端部の１枚または複数枚の電磁鋼板２０の平面図である。また図９は図７のＳ側から見た側面図である。回転子のＲ側から見た側面図は図示していないが、永久磁石５の幅や突き合わせ角度および４ａの短絡環Ａの内径形状は前記した実施例１の場合と同様である。図７から図９において、Ｓ側の４ｃの短絡環Ｃはその内径が円形で、且つ永久磁石埋設穴６よりも内側になるように小さく設定されている。また回転子鉄心２のＳ側の端部の１枚または複数枚の電磁鋼板２０には端部以外の電磁鋼板と同位置に同一寸法、形状の各スロットを設けてあるが、永久磁石埋設穴６は設けられていない。従って４ｃの短絡環Ｃの内径が小さくてもダイカストアルミが永久磁石埋設穴６内に侵入して永久磁石５の挿入が困難になるといった事態は生じない。
【００２９】
以上から本実施例においても実施例２と同様に回転子鉄心２の積厚を増やす必要はないのでコストを低減でき、且つ短絡環の抵抗値が低減し、電動機の始動性能が向上することとなる。さらに端板がＳ側の１枚だけで済むので材料費が低減するとともに製造し易い電動機とすることができる。
【００３０】
（実施例４）
図１０を用いて説明する。図１０は永久磁石５を挿入する側から見た回転子１の側面図であり、永久磁石５を挿入配置した後、端板を装着する前の段階の図面である。
【００３１】
図１０において、４ｄの短絡環Ｄの内径は回転子鉄心の永久磁石埋設穴６に沿わせた形状にしてある。このことにより、永久磁石５を挿入する際は永久磁石５を４ａの短絡環Ｄの内径側の壁面に沿わせて挿入していくことができ、挿入作業が極めて容易となり組み立て性を向上させることができる。
【００３２】
（実施例５）
図１１および図４を用いて説明する。図１１は本実施例５における自己始動形永久磁石式同期電動機の軸方向断面図である。図１１において３１は固定子であり、３２は積層電磁鋼板よりなる固定子鉄心で、その電磁鋼板の積厚はＬｓである。また３３は固定子鉄心３２に巻装させた巻線である。回転子１は実施例１で述べた構成と同一であり個々の箇所についての説明は省略するが、実施例１の図４に示すと同様に永久磁石５の軸と直角方向の幅を大きくすることにより、永久磁石５の磁極面積を拡大して永久磁石５の磁束量を増大させるとともに、それに対応させて４ａの短絡環Ａの内径が永久磁石埋設穴６よりも外側になるようにし、且つ４ａの短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近より大きく設定することにより、回転子鉄心２の電磁鋼板の積厚を小さくすることができ、固定子鉄心の積厚Ｌｓとほぼ同じ積厚としている。
【００３３】
一般に永久磁石形電動機は通常永久磁石の軸方向の長さを固定子鉄心の積厚よりも長く設定することにより、固定子鉄心の両端からはみ出した部分の永久磁石の磁束をも固定子鉄心の両端から流入させて、固定子鉄心全体に入る永久磁石の磁束量を増大させるような設計を行い、それに伴って回転子鉄心の積厚を固定子鉄心の積厚よりも大きく設定するのに対し、本実施例５では上記した工夫を行うことにより、双方の電磁鋼板の夫々の積厚ＬｓおよびＬRをほぼ同一になるように設定したものである。
【００３４】
以上のことから同じ金型内で同時打ち抜きされる双方の電磁鋼板の使用枚数はほぼ同数となり、余剰の電磁鋼板の発生が低く押さえられ、コストを低減することができる。
【００３５】
（実施例６）
図示はしないが、永久磁石をネオジウム・鉄・ボロン系のような希土類磁石で形成すれば、強い磁力を得ることができるので回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定する構成としたことにより、永久磁石の軸と直角方向の幅を拡大することが可能となり、軸方向の長さを短くしても、電動機の所要の永久磁石の磁極面積すなわち磁束量を確保することができるので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなりコストを低減することができる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させる構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなってコストを低減することができるとともに、短絡環Ｂの断面積が拡大されるため電動機が始動してから同期速度に到る途中の最大トルク時の回転数が上昇し、電動機の始動性能を向上させることができる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明は、固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたので、回転子鉄心の積厚を増やす必要がなくなってコストを低減することができ、且つ電動機の始動性能を向上させることができる。また端板が１枚で済むので材料費が低減でき、且つ製造も容易に行うことができる。
【００３９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明にさらに、永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことにより、永久磁石を挿入する際に短絡環の内径側壁面に沿わせて挿入していくことができ、挿入作業を容易に行うことができる。
【００４０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４に記載のいずれかの発明にさらに、固定子鉄心に電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したので、両者の使用枚数もほぼ同数となり、電磁鋼板の余剰が減少しコストを低減することができる。
【００４１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明に、さらに、永久磁石を希土類磁石で形成したものであり、このことにより強い磁力が得られるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例１の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図２】同回転子の径方向断面図
【図３】同回転子の端板の平面図
【図４】同回転子の側面図
【図５】本発明による実施例２の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図６】同回転子の側面図
【図７】本発明による実施例３の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図８】同回転子鉄心の片側端部の電磁鋼板の平面図
【図９】同回転子の側面図
【図１０】本発明による実施例４の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の側面図
【図１１】本発明による実施例５の自己始動形永久磁石式同期電動機の軸方向断面図
【図１２】従来の自己始動形永久磁石式同期電動機の回転子の軸方向断面図
【図１３】同径方向断面図
【図１４】同回転子の端板の平面図
【図１５】同回転子の側面図
【符号の説明】
１ 回転子
２ 回転子鉄心
３ 導体バー
４ａ 短絡環Ａ
４ｂ 短絡環Ｂ
４ｃ 短絡環Ｃ
４ｄ 短絡環Ｄ
５ 永久磁石
６ 永久磁石埋設用穴
Claims (6)
- 固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、前記短絡環の内径が前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環の回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする自己始動形永久磁石式同期電動機。
- 固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｂとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、アルミダイカスト後前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を挿入埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｂの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｂと回転子鉄心との間に前記永久磁石埋設穴を覆うように形成された端板を介在させたことを特徴とする自己始動形永久磁石式同期電動機。
- 固定子鉄心に２極巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して自在に回転し、回転子鉄心の外周付近に位置する複数個の導体バーと前記回転子鉄心の軸方向の両端面に位置する短絡環Ａおよび短絡環Ｃとをアルミダイカストで一体成型して始動用かご形導体を形成するとともに、前記導体バーの内側に複数個の永久磁石を埋設した２極の回転子とからなるものであって、永久磁石を挿入する側の前記短絡環Ａの内径が、前記回転子鉄心の永久磁石埋設穴よりも外側にあり、且つ短絡環Ａの回転子磁極の端部付近の内径寸法を回転子磁極の中央部付近の内径寸法よりも大きく設定するとともに、他方の短絡環Ｃの内径寸法が前記永久磁石埋設穴の全部または一部よりも内側になるように設定され、且つ前記短絡環Ｃ側の回転子鉄心の１枚または複数枚の電磁鋼板には前記永久磁石埋設穴を設けない構成としたことを特徴とする自己始動形永久磁石式同期電動機。
- 永久磁石を挿入する側の短絡環Ｄの内径を回転子鉄心の永久磁石埋設穴に沿わせた形状としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自己始動形永久磁石式同期電動機。
- 固定子鉄心の電磁鋼板の積厚と回転子鉄心の電磁鋼板の積厚とがほぼ同じになるように設定したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の自己始動形永久磁石式同期電動機。
- 永久磁石を希土類磁石で形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の自己始動形永久磁石式同期電動機。
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