JP4237355B2

JP4237355B2 - 電動機

Info

Publication number: JP4237355B2
Application number: JP27728999A
Authority: JP
Inventors: 鐘治真野
Original assignee: アイチエレック株式会社
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP2001069711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転子に磁石界磁を備えた密閉型圧縮機等に使用される電動機の着磁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転子に磁石を備えた回転子においてその界磁を製作する場合、一般には磁石を備えた回転子を外部の着磁装置にセットし着磁コイルに着磁電流を通電することにより界磁を製作する。ところが、上記界磁を有した回転子を電動機ハウジング内に組み込むまでの工程において、磁石化された界磁に鉄粉等の異物が付着して電動機の回転障害を生じる原因となったり、また電動機ハウジング内に回転子を組み込む際に、磁性体の治具等に吸着して作業性が非常に悪いといった問題があった。
【０００３】
また、電動機の制御機器の故障等によって固定子コイルに異常な大電流が流れて磁石が減磁した場合、電動機が取り付けられている装置によっては再着磁することにより正常な性能を取り戻せることができるものでも、電動機の取り外し及び分解が困難な場合、再着磁することができずに不良となている。
【０００４】
上記の課題を有する電動機の場合、電動機としての組み付け完了後に、この電動機の固定子コイルを着磁コイルとして流用することにより、この固定子に対向配置された回転子の界磁に着磁を施すいわゆる組み込み着磁と称される方法が一般的に採用されている。
【０００５】
従来、組み込み着磁されるものには、固定子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相コイルまたは、任意の二相コイルを利用して、各相の口出線を着磁電源へ接続し固定子のコイルに大電流を流し、励磁により発生する磁極の位置に回転子を合わせることを目的とし、固定子鉄心の歯部の先端に切り欠き、または、穴等の目印を設けることにより位置合わせを行い着磁を行っている。
【０００６】
また、従来固定子を製作する時や、電動機をハウジングに組み付ける際に、コイルがバラバラになり治具等に引っかかり、コイルに傷を作りレアー不良とならない様に固定子コイルを結束紐等で固定している。また、電動機の運転中の電磁音や、組み込み着磁の際の強烈なインパルス電流が通電されることによるコイルの変形を防ぐためにも、結束紐等で固定されている。
【０００７】
回転子においては、電動機ハウジング内の機械側のアンバランスを矯正するために、回転子の軸方向端面にバランスウェイトを取り付けて構成されるものが殆どであり、バランスウェイトを取り付ける物においては、バランスウェイトの取り付け位置を目印としてバランスウェイト上に局部的な凹部、または、切り欠き、または、穴等を設けたりして着磁位置を決め着磁を施していたが、近年、電動機の小型化、軽量化を目的として回転子コア内にバランス孔等を設けてアンバランスを付与することにより回転子端面のバランスウェイトを廃したり、また、小型電動機の回転子においては、バランスウェイトがないものもある。その結果、バランスウェイトの取り付け位置を目印としたり、バランスウェイト上の局部的な凹部、または、切り欠き、または、穴等を設けバランスウェイトを利用して着磁の位置合わせをすることができなくなり、正確な位置での着磁をすることが難しくなっている。そこで、回転子の軸方向の両端部を覆う端板に局部的な凹部、切り欠き、または、穴等の目印を設け、前記固定子鉄心に設けた切り欠き、または、穴等の目印に合わせることにより着磁をしている。
【０００８】
近年、高性能化が進み構造が多様化しており、例えば図６の様に外周部を保護部材１１で覆って対遠心力のための補強と外周部の密閉を目的として、引張強度に優れた非磁性のものが用いられ、一般にはステンレス等のキャンを焼きバメまたは圧入によって装着され、磁石１０ａが飛び出さないように軸方向の両端部を端板４にて覆い、クランプピン３等により固定し構成されたものや、図７及至図１５の実施例の様に回転子の鉄心１２ｂ〜１２ｊの内部に複数個の磁石１０ｂ〜１０ｊを埋め込み前記と同様に磁石が飛び出さない様に軸方向の両端部を端板４にて覆い、クランプピン３等により固定され構成されるものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
固定子のコイルの励磁により発生する着磁磁極の位置は外観上確認することができない。従来、励磁により発生する磁極の位置に回転子に設けた局部的な凹部、または、切り欠き、または、穴等の目印を固定子に合わせるために、固定子鉄心の歯部の先端に切り欠き、または、穴等の目印を設けている。しかしながら、製品納入先の急な仕様変更の要求や、客先別の仕様の違いに対しては、固定子鉄心の歯部の先端に目印を設けている関係上即座に対応がとれない。仮に対応しようとする場合、固定子打ち抜き型の大幅な型改造を行わなければ成らず多大な改造費用がかかってしまう。更に、型改造をしている間は、その製品を生産することもできなくなるという問題があった。
【００１０】
また、電動機ハウジングに組み込まれ、回転子に設けた局部的な凹部、または、切り欠き、または、穴等の目印を、固定子鉄心の歯部の先端等に設けた切り欠き、または、穴等の目印に合わせる場合、固定子コイルが固定子鉄心の歯部を跨ぎ装着されているため、歯部の先端に設けた目印を固定子コイルが邪魔をし、確認することが非常に困難を要していた。また、回転子に磁石を備えた電動機の場合、固定子鉄心の積厚よりも回転子の積厚を高く取り、磁石の磁束を有効に利用しようとすることは通常行われている技術事項であるが、このことも固定子の歯部の先端に設けた切り欠き、または、穴等の目印を見ずらくしているという原因でもある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、固定子におけるコイルの励磁により発生する着磁磁極に少なくとも１箇所のコイルエンドを、他の箇所のコイルエンドと比べて多重に結束させ、その多重の結束箇所と回転子に設けられた磁石の配置がわかる少なくとも１箇所の部位によって、その相対位置関係が定められている箇所を設けることにより容易に組み込み着磁ができる様にした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる実施形態について図面に従って説明する。図１は本発明の実施例を示し、図１の固定子は、三相Ｙ結線されたコイルを固定子に対向配置して組み立てた後に、前記固定子の三相コイルの各相の口出部を図２の着磁結線を示す模式図及び図３の着磁結線図のように着磁電源へ接続することにより図６及至図１５の様な実施例の回転子に着磁を施す場合の位置関係図である。
【００１３】
図１中の回転子は、図７の横断面図に示した回転子による構造のものであり、図１７は図１中に示した回転子の斜視図である。軸方向端部を端板４で覆うことによって磁石１０ｂを密閉し、回転子の鉄心１２ｂ内部に複数個の磁石１０ｂを埋め込みクランプピン３で固定された構成である。尚、この図１の実施例の回転子においての端板４は、回転子の磁石の配置がわかる部位として局部的な凹部８を設けたものを開示したが、その他の部位として局部的な凸部、または、切り欠き、または、穴等を設けたものでも良い。そして、回転子の内径の軸孔１には、電動機ハウジングに組み込まれた際に、シャフトが圧入、または、焼きバメされる。
【００１４】
固定子の各コイルの配置は、Ｕ相コイル７が外層、Ｖ相コイル６が中層、Ｗ相コイル５が内層にそれぞれ配置してあり、図２の着磁結線を示す模式図及び図３の着磁結線図よりわかるように、各相のＵ、Ｖ、Ｗ側は口出線２に結線され、Ｘ、Ｙ、Ｚ側はまとめて中性点としてそれぞれ溶接、または、半田によって結線してある。また、コイルエンドはポリエステル等の縛り紐によって亀甲縛り等の方法で結束されている。
【００１５】
図２及び図３の実施例の着磁結線においては、回転子が着磁される際に固定子コイルに大電流が通電され、コイルエンドにおいては電流方向が相間で逆方向となるため、図１の実施例のＵ相とＶ相の相間において強い反発力が発生しコイルエンドが変形しやすい。電動機ケシーング内においては固定子内径に回転子がある関係上コイルが変形し回転子に接触すると、コイルに傷がつき焼損というような電動機にとっての品質上の大きな問題となる。従って、多くの場合は大電流が通電されることによって変形しやすい相のコイルは最外径にコイル配置されるのが好ましい。よって、図２及び図３の実施例の着磁結線においては、Ｕ相が最外径に配置されている。
【００１６】
また、図２及び図３と同様に、図４の着磁結線を示す模式図及び図５の着磁結線図よりわかるように、各相のＵ、Ｖ、Ｗ側は口出線２に結線され、Ｘ、Ｙ、Ｚ側はまとめて中性点としてそれぞれ溶接、または、半田によって結線してある。この場合、二相コイルにて着磁を行うためＷ相は通電されない相となるためＷ相に結線された口出線は開放状態となっている。従って、固定子における各相のコイルの実装配置は、図１と同様の場合、Ｕ相とＶ相の相間においては強い反発力が発生しコイルエンドが変形しやすい。よって、着磁の際に通電されない相であるＷ相が最も影響が少ないコイルであるため固定子最内径に配置されている。
【００１７】
この着磁方法で回転子に着磁を施す場合、固定子コイルが固定子鉄心の歯部を跨ぎ装着されているため、歯部の先端に設けた目印を固定子コイルが邪魔をし、確認することが非常に難しくなっており、また、固定子鉄心の積厚よりも回転子の積厚を高く取っている関係上固定子の歯部の先端に設けた切り欠き、または、穴等の目印を更に見ずらくしている。
【００１８】
また、固定子鉄心の目印に頼らず、固定子コイルの極間において着磁の位置合わせを行おうとした場合、図１の固定子コイルの配置よりも判る様に、回転子の磁石の分割部を最外径のＵ相コイルの極間に合わせて着磁をさせなくてはならず、距離が離れていることにより着磁位置を合わせるのが非常に難しくなる。
【００１９】
更に、図１６の従来例に示したような固定子鉄心１３の歯部の先端に着磁するための目印１４として大きな切り欠き等を設けたりする構造では、磁気歪等発生し電動機の性能上問題に成る。仮に、性能上影響が少なくなる様に非常に小さな目印として切り欠け、または、穴等を設けたりする構造では、目印を見つけるのに手間取ってしまい目印としての意味をなさない。また、切り欠けや穴を設けたりすることにより、鉄心打ち抜き型の形状が複雑となり型寿命が短くなてしまうという問題が発生する。
【００２１】
そこで、電動機で固定子コイルの励磁により発生する磁極、または磁極の位置を示すために、少なくとも１箇所、他の箇所のコイルエンドと比べて多重に結束させ、その多重の結束箇所と、図６及至図１５の実施例の様な回転子の磁石の配置がわかる少なくとも１箇所の部位によって、その相対位置関係が定められた箇所、例えば、回転子の端面に局部的な凹部、凸部、または、切り欠き、または、穴等を設けた位置に合わせることによって、着磁を容易、且つ、正確に行うことができるようになり誤って着磁を施し電動機の性能低下を招いたり、また起磁力分布が歪んで音、振動等が発生するような事がなくなる。
【００２２】
尚、固定子のコイルの励磁により発生する磁極の位置は、コイルエンドの縛り紐を利用して多重に結束する構成であるため、従来の様な固定子打ち抜き型等に目印を設ける方法とは違い、製品納入先の急な仕様変更の要求や、客先別の仕様の違いに対しては、コイル配置と多重に結束する位置を変えるだけで簡単に着磁位置の変更が可能とる。
【００２３】
また、着磁位置としてコイルエンドに多重の結束箇所を設ける場合、固定子のコイルエンド上から出している口出線を確実に固定する結束箇所の位置にて、回転子の磁石の分割部分とを対応させることにより対応しても良い。また固定子コイルの磁極の位置を示す手段として結束バンド、熱収縮率の大きい紐等の別部材を用いて磁極を示しても良い。尚、説明するまでもなく、着磁の磁極中心の位置に多重の結束箇所を設けた場合においても、回転子の磁石の中央部に相対位置関係が判る様に端面に局部的な凹部、凸部、または、切り欠き、または、穴等を設けても同様の効果が得られる。また、多重に結束させる箇所を、その電動機の極対数の数分を、着磁の磁極中心の位置にて固定子コイルを多重に結束することにより、着磁時のコイルの動きを矯正する働きと、着磁磁極を判別する働きを共用することも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、固定子コイルエンドを他の箇所のコイルエンドと比べて多重に結束させ、その多重の結束箇所により簡単に磁極位置が判別でき、回転子の磁石の配置がわかる様に設けられた部位により容易に固定子との着磁位置を合わせることができるため、固定子鉄心の型改造をしなくても製品納入先の急な仕様変更の要求や、客先別の仕様の違いに対しても即座に着磁位置を変更することが可能となる。また、簡単に着磁位置が確認できるため、確実に着磁を施すことができ着磁の位置ずれがなく特性が良好に得られ、音、振動といった問題が生じない電動機を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電動機の平面図。
【図２】図１の電動機における三相コイルを使用した着磁結線の模式図
【図３】図１の電動機における三相コイルを使用した着磁結線図
【図４】二相コイルを使用した着磁結線の模式図
【図５】二相コイルを使用した着磁結線図
【図６】従来例を示す回転子の横断面図。
【図７】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図８】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図９】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１０】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１１】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１２】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１３】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１４】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１５】別の従来例を示す回転子の横断面図。
【図１６】従来の着磁位置決め目印を設けた固定子の横断面図。
【図１７】図１の本発明における回転子の斜指図。
【符号の説明】
１…軸孔、２…口出線、３…クランプピン、４…端板、５Ｗ相コイル、６…Ｖ相コイル、７…Ｗ相コイル、８…局部的な凹部、９…多重結束箇所、１０ａ〜１０ｊ…磁石、１１…保護部材、１２ａ〜１２ｊ…回転子鉄心、１３…固定子鉄心、１４…目印、Ｕ、Ｖ、Ｗ及びＸ、Ｙ、Ｚ…固定子の相巻線、Ｓ１〜Ｓ２４…固定子のスロット番号、Ｅ…着磁用電源。

Claims

軸方向端部を端板で覆うことによって磁石を密閉して構成する回転子と三相Ｙ結線されたコイルを備えた固定子を組立てた後に、前記固定子の口出線を着磁電源へ接続することにより前記回転子に着磁を施して構成する電動機の前記固定子において、少なくとも１箇所を、他の個所のコイルエンドと比べて多重に結束させ、その多重の結束箇所と前記回転子に設けられた磁石の配置がわかる少なくとも１箇所の部位によって、その相対位置関係が定められることを特徴とする電動機。