JP5034341B2 - モータの着磁方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータの着磁方法に関し、詳しくはアウターロータやアキシャル対向ロータを備えたモータの着磁方法に関する。

モータに用いられるアウターロータやアキシャル対向ロータの着磁は、ロータに永久磁石を組み込んだ状態で、着磁器またはステータに通電することによって行う。

このようなモータでは、通常、ロータのバックヨーク幅は、通常の運転に十分な幅で設計されている。すなわち、通常の運転条件において、ロータのバックヨーク幅は、飽和しない程度で、できるだけ小さくすることで、小型化やコスト削減を行っている。このため、着磁において、着磁器またはステータに流される大電流により発生する磁束によって、バックヨークが容易に飽和してしまう。

アウターロータやアキシャル対向ロータの場合は、バックヨークは概ね磁気的な要求から決まるので、着磁時にロータのバックヨークは容易に磁気飽和し、必要な磁化を得るためには、極めて大きい電流が必要となるという問題がある。インナーロータは、通常ロータ内径がシャフトと勘合するため、十分なバックヨークがある。

一方、磁石単体で着磁する場合において、円柱形状の着磁ヨークに所定の空隙を設けて永久磁石を配置し、その永久磁石を介して着磁ヨークの反対側に永久磁石と一定の空隙を隔てて補助ヨークを配置し、着磁ヨークに巻回された着磁コイルに電流を流して、永久磁石を着磁するものがある(例えば、特開平１１−２８８８１３号公報(特許文献１)参照)。しかしながら、このような単体で着磁した永久磁石を後にロータコアと勘合する場合、永久磁石がロータコアに吸引されるため、扱いが極めて煩雑になる。
特開平１１−２８８８１３号公報

そこで、この発明の課題は、永久磁石とバックヨークを組み合わせた状態でロータを着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のモータの着磁方法は、
永久磁石とバックヨークとを有するロータを備え、着磁時に少なくとも上記バックヨークに対して上記永久磁石の反対側に空間があって、かつ、上記ロータは略円筒形状をしており、上記ロータの内側にステータが配置され、上記ステータの外周面と上記ロータの内周面がエアギャップを隔てて対向するモータの着磁方法であって、
上記ロータの上記永久磁石側に、上記ロータとの間に隙間をあけて、または密着させて着磁器の着磁ヨーク部を配置し、
上記バックヨークに対して上記永久磁石の反対側の上記空間に、磁性体からなる補助ヨークを配置して、
上記着磁器により上記ロータの着磁を行うと共に、
上記ロータの上記バックヨークと上記補助ヨークとの間の空隙長が、上記着磁器の着磁ヨーク部と上記ロータとの間の空隙長よりも小であることにより、上記補助ヨークの内側に上記ロータを位置決めすることを特徴とする。

上記モータの着磁方法によれば、永久磁石とバックヨークとを有するアウターロータやアキシャル対向ロータ等を備えたモータは、着磁時に少なくとも上記バックヨークに対して上記永久磁石の反対側に磁性体からなる補助ヨークを配置可能な空間がある。このようなモータのロータの永久磁石側に、ロータとの間に隙間をあけて、または密着させて着磁器を配置すると共に、バックヨークに対して永久磁石の反対側の上記空間に、磁性体からなる補助ヨークを配置して、着磁器によりロータの着磁を行う。このとき、着磁時の高い磁束密度を補助ヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができ、着磁器の着磁コイルに流す電流を少なくしても補助ヨークがないときと同等の着磁効果が得られる。また、補助ヨークがないときと同じ電流を着磁器の着磁コイルに流しても、より大きな着磁効果が得られる。したがって、永久磁石とバックヨークを組み合わせた状態でロータを着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られる。

また、上記モータの着磁方法では、着磁電流を流した後はバックヨークが飽和せず、バックヨークから漏れる磁束が極めて小さくなるため、補助ヨークとロータを離すのが容易になる。したがって、補助ヨークとバックヨークの間を狭く、または接触させてもよいので、補助ヨークをロータの位置決めにも用いることができる。特に、ロータをメカに組み込んだ状態で着磁すると、着磁時の吸引力によりロータが変形したり回転軸がずれたりする場合があるが、補助ヨークを用いてロータの位置決めをすることにより、そのような問題を解決できる。

また、上記ロータのバックヨークと補助ヨークとの間の空隙長を、上記着磁器とロータとの間の空隙長よりも小さくすることによって、着磁器とロータとの接触によるロータ(特にエアギャップに対向する面)の破損を防ぎつつ、補助ヨークによりロータを固定することが可能となる。通常、バックヨークの反エアギャップ面は、十分な磁路を取るべく磁性体が厚くなっているため、補助ヨークがバックヨークに接触したとしても、強度上問題ないからである。なお、エアギャップ面は、永久磁石が直接露出する場合は当然としても、磁性体内に永久磁石が埋設されている場合であっても、極間の磁束の漏洩防止のために薄肉部を設けるので、通常は着磁器とロータの接触は望ましくない。
また、上記略円筒形状のロータの内側に配置されたステータの外周面とロータの内周面がエアギャップを隔てて対向しているアウターロータ型モータにおいて、このモータの着磁方法を適用して、永久磁石とバックヨークを組み合わせた状態でロータを着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果を得ることができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記補助ヨーク側に設けられ、上記ロータの回転を防止する回転防止手段を上記補助ヨークに有する。

上記実施形態によれば、上記補助ヨーク側に設けられた回転防止手段によりロータの回転を防止することによって、ロータの位置を固定して確実な着磁が行える。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記ロータの上記バックヨークは、モータとして組んだ状態にて磁気飽和しない。

上記実施形態によれば、上記ロータのバックヨークが、モータとして組んだ状態にて磁気飽和しないことによって、良好なモータ特性が得られる。ここで、磁気飽和とは、Ｂ−Ｈ曲線(磁気ヒステリシス曲線)において、傾きがなまるクニック点付近の磁束密度のことである。例えば、通常の電磁鋼板であれば、１.７〜１.８テスラ程度である。また、電磁軟鉄を使用すれば２.０テスラ程度、パーメンジュールを使用すれば２.３テスラ程度と、各磁石種によって材料を選択すればよい。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記着磁器の着磁ヨーク部の磁性材の上記永久磁石に対向する面が上記永久磁石の磁極面積よりも狭く、かつ、上記補助ヨークの上記永久磁石に対向する面が上記永久磁石の磁極面積よりも広い。

上記実施形態によれば、上記着磁器の着磁ヨーク部の磁性材の永久磁石に対向する面を永久磁石の磁極面積よりも狭くすることにより、磁極面の中心方向に磁束を集めてギャップ磁束密度を上げると共に、上記補助ヨークの永久磁石に対向する面を永久磁石の磁極面積よりも広くすることにより、着磁時の高い磁束密度を補助ヨークにより分散させて磁気抵抗を下げる効果が高まる。したがって、ロータの磁化の強さをさらに向上できる。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記補助ヨークは、上記着磁器の着磁ヨーク部との相対的な位置が定まっている。

上記実施形態によれば、例えば、上記着磁器の着磁ヨーク部と補助ヨークを樹脂モールドなどにより一体化して、着磁器との相対的な位置が定まった補助ヨークによりロータを固定して位置決めすることによって、着磁器とロータとの間の空隙を確保しつつ、ロータの着磁器に対する相対的な位置を決めることができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、着磁後に、着磁時とは磁極が逆となり、かつ、着磁時より十分小さい電流を上記着磁器の着磁コイルに流しながら上記着磁器と上記ロータを離す。

上記実施形態によれば、着磁時とは磁極が逆となり、かつ、着磁時より十分小さい電流を上記着磁器の着磁コイルに流すことによって、着磁器とロータとの間に反発力が働き、着磁器とロータを容易に離すことができ、作業性が向上する。なお、このときの電流値は、着磁電流より十分小さくし、永久磁石が減磁しないようにする必要がある。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記着磁器は、上記ロータとエアギャップを隔てて配置されたステータが兼ねる。

上記実施形態によれば、上記ロータとエアギャップを隔てて配置されたステータが着磁器の役割を兼ねることによって、着磁後に着磁器を取り払う必要がなく、工程を簡略化できる。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記補助ヨークの内周面または上記ロータの外周面の少なくとも一方に、摩擦係数が鉄の加工面よりも低いコーティングが予め施されている。

上記実施形態によれば、上記補助ヨークの内周面またはロータの外周面の少なくとも一方に、摩擦係数が鉄の加工面よりも低いコーティングを予め施すことによって、ロータのバックヨークと補助ヨークとの間の空隙が小さくてもロータを抜けやすくできる。また、ロータの外周面にコーティングをせずに補助ヨークの内周面にコーティングを施す方が、コストや工数を削減するのにより好適である。これは、１の補助ヨークを複数のモータの製造に用いることができるからである。

また、一実施形態のモータの着磁方法では、上記ロータと上記着磁器と上記補助ヨークを着磁時の位置に配置するとき、または、着磁後に上記着磁器と上記ロータを離すとき、上記ロータをガイドにより案内する。

上記実施形態によれば、上記ロータと着磁器と補助ヨークを着磁時の位置に配置するとき、または、着磁後に着磁器とロータを離すときにロータをガイドにより案内することによって、ロータ(特にエアギャップに対向する面)と着磁器との接触を確実に防止しつつ、作業性を向上することが可能となる。

以上より明らかなように、この発明のモータの着磁方法によれば、永久磁石とバックヨークを組み合わせた状態でロータを着磁する際、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を実現することができる。

また、ロータのバックヨークと補助ヨークとの間の空隙長を、着磁器とロータとの間の空隙長よりも小さくすることによって、着磁器とロータとの接触によるロータの破損を防ぎつつ、補助ヨークによりロータを固定することが可能となる。
また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、略円筒形状のロータの内側に配置されたステータの外周面とロータの内周面がエアギャップを隔てて対向している構成のアウターロータ型モータにおいて、このモータの着磁方法を適用して、永久磁石とバックヨークを組み合わせた状態でロータを着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果を得ることができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記補助ヨーク側に設けられた回転防止手段によりロータの回転を防止することによって、ロータの位置を固定して着磁を確実に行うことができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記ロータのバックヨークが、モータとして組んだ状態で磁気飽和しないことによって、良好なモータ特性を得ることができる。さらに、バックヨークには漏れ磁束がないか十分小さいので、着磁後、ロータと補助ヨークを容易に離すことができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記着磁器の着磁ヨーク部の磁性材の永久磁石に対向する面を永久磁石の磁極面積よりも狭くすることにより、磁極面の中心方向に磁束を集めてギャップ磁束密度を上げると共に、補助ヨークの永久磁石に対向する面を永久磁石の磁極面積よりも広くすることにより、着磁時の高い磁束密度を補助ヨークにより分散させて磁気抵抗を下げる効果を高めて、ロータの磁化の強さをさらに向上できる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記着磁器との相対的な位置が定まった補助ヨークによりロータを固定して位置決めすることによって、着磁器とロータとの間の空隙を確保しつつ、ロータの着磁器に対する相対的な位置を決めることができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、着磁時とは磁極が逆となるような電流を着磁器の着磁コイルに流すことによって、着磁器とロータとの間に反発力が働き、着磁器とロータを容易に離すことができ、作業性が向上する。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記ロータとエアギャップを隔てて配置されたステータが着磁器の役割を兼ねることによって、着磁後に着磁器を取り払う必要がなく、工程を簡略化することができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記補助ヨークの内周面またはロータの外周面の少なくとも一方に、摩擦係数が鉄の加工面よりも低いコーティングを予め施すことによって、ロータのバックヨークと補助ヨークとの間の空隙が小さくてもロータを抜けやすくでき、特に、ロータの外周面にコーティングをせずに補助ヨークの内周面にコーティングを施すことにより、コストや工数を削減することができる。

また、一実施形態のモータの着磁方法によれば、上記ロータと着磁器と補助ヨークを着磁時の位置に配置するとき、または、着磁後に着磁器とロータを離すときにロータをガイドにより案内することによって、ロータと着磁器との接触を確実に防止しつつ、作業性を向上できる。

以下、この発明のモータの着磁方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータ型モータのアウターロータと外部着磁装置の斜視図であり、６はアウターロータ、４０は上記アウターロータ６を着磁するための着磁器の一例としての外部着磁装置である。このアウターロータ型モータは、略円筒形状のアウターロータ６の内側に配置されたステータ(図示せず)の外周面とアウターロータ６の内周面がエアギャップを隔てて対向する構成をしている。

図１に示すように、上記アウターロータ６は、円筒形状のロータコア１５に周方向に所定の間隔をあけて複数の挿入穴１５aを軸方向に設けている。上記ロータコア１５の複数の挿入穴１５aに磁性体材料からなる板状の永久磁石１４を夫々挿入している。上記ロータコア１５の永久磁石１４よりも半径方向外側の環状領域がバックヨークに相当する。

また、外部着磁装置４０は、磁性材からなる着磁ヨーク部４２と、その着磁ヨーク部４２の全周を半径方向に所定の間隔をあけて囲む円筒状の外周部４３とを備えている。この外周部４３に設けられた接続部５０に直流電源５１が接続されている。上記直流電源５１により着磁ヨーク部４２の着磁コイルに通電する。

図２は図１に示すアウターロータ６を外部着磁装置４０に装着した状態の縦断面図を示しており、円筒形状のアウターロータ６の一端をロータ支持部５の外縁側に固定し、ロータ支持部５の中央に設けられたボス７に回転軸３を挿入して固定している。

また、外部着磁装置４０は、基部４１上に円柱形状の着磁ヨーク部４２を配置している。上記着磁ヨーク部４２および基部４１の一部に、着磁ヨーク部４２の中心軸に沿ってガイド穴４０aを設けている。また、外部着磁装置４０は、着磁ヨーク部４２の外周側を囲む円筒状の外周部４３の内周側に磁性体からなる補助ヨーク４４を配置している。上記基部４１、着磁ヨーク部４２、補助ヨーク４４は、樹脂モールドにより一体に形成されている。

図２に示すように、アウターロータ６の外周を囲うように補助ヨーク４４を配置した状態で、外部着磁装置４０の着磁コイル４５に電流を流してアウターロータ６の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度を補助ヨーク４４により分散させて磁気飽和を緩和することにより磁気抵抗を下げることができ、必要な着磁電流を少なくすることができる。

上記モータの着磁方法によれば、アウターロータ型モータにおいて、永久磁石１４とロータコア１５を組み合わせた状態でアウターロータ６を着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を実現することができる。

また、上記アウターロータ６の外周と補助ヨーク４４の内周との間の空隙長Ｌ１と、外部着磁装置４０の着磁ヨーク部４２の外周とアウターロータ６の内周との間の空隙長Ｌ２が、
Ｌ１＜Ｌ２
の関係を満たすように設定されていることによって、外部着磁装置４０とアウターロータ６との接触によるアウターロータ６の破損を防ぎつつ、補助ヨーク４４によりアウターロータ６を固定することが可能となる。これは、バックヨークがロータのエアギャップ側よりも強度が強いからである。

また、上記外部着磁装置４０の着磁ヨーク部４２の永久磁石１４に対向する面を永久磁石１４の磁極面積よりも狭くすることにより、磁極面の中心方向に磁束を集めてギャップ磁束密度を上げると共に、補助ヨーク４４の永久磁石１４に対向する面を永久磁石１４の磁極面積よりも広くすることにより、着磁時の高い磁束密度を補助ヨーク４４により分散させて磁気抵抗を下げる効果を高めて、アウターロータ６の磁化の強さをさらに向上できる。また、この様な磁化とすることで、永久磁石のエアギャップ側は磁束を集中させ、その反対は磁束を分散させるため、バックヨークの磁路を短くすることも可能である。

また、上記外部着磁装置４０との相対的な位置が定まった補助ヨーク４４によりアウターロータ６を固定して位置決めすることによって、外部着磁装置４０とアウターロータ６との間の空隙を確保しつつ、アウターロータ６の外部着磁装置４０に対する相対的な位置を決めることができる。

また、着磁時とは磁極が逆となるような電流を外部着磁装置４０の着磁コイル４５に流すことによって、外部着磁装置４０とアウターロータ６との間に反発力が働き、外部着磁装置４０からアウターロータ６を容易に離すことができ、作業性が向上する。なお、この場合の電流値は、着磁電流より十分小さくし、永久磁石が減磁しないようにする必要がある。具体的には、モータ運転時の電流値あれば十分である。

また、上記補助ヨーク４４の内周面またはアウターロータ６の外周面の少なくとも一方に、摩擦係数が鉄の加工面よりも低いコーティングを予め施すことによって、アウターロータ６のバックヨークと補助ヨーク４４との間の空隙が小さくてもアウターロータ６を抜けやすくできる。特に、アウターロータ６の外周面にコーティングをせずに補助ヨーク４４の内周面にコーティングを施すことにより、コストや工数を削減することができる。これは、１の補助ヨークを複数のモータの製造に用いることができるからである。

また、上記アウターロータ６と外部着磁装置４０と補助ヨーク４４を着磁時の位置に配置するときや、着磁後に外部着磁装置４０とアウターロータ６を離すときにアウターロータ６をガイド(着磁ヨーク部４２および基部４１の一部に設けられたガイド穴４０a)により案内することによって、アウターロータ６と外部着磁装置４０との接触を防止しつつ、作業性を向上できる。

〔第２実施形態〕
図３はこの発明の第２実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータと外部着磁装置の斜視図であり、１０６はアウターロータ、１４０は上記アウターロータ１０６を着磁するための外部着磁装置である。

図３に示すように、上記アウターロータ１０６は、円筒形状のロータコア１１５に周方向に所定の間隔をあけて複数の挿入穴１１５aを軸方向に設けている。上記ロータコア１１５の複数の挿入穴１１５aに磁性体材料からなる板状の永久磁石１１４を夫々挿入している。上記ロータコア１１５の永久磁石１１４よりも半径方向外側の環状領域がバックヨークに相当する。

また、外部着磁装置１４０は、磁性材からなる着磁ヨーク部１４２と、その着磁ヨーク部１４２の全周を半径方向に所定の間隔をあけて囲む円筒状の外周部１４３とを備えている。この外周部１４３に設けられた接続部１５０に直流電源１５１が接続されている。上記直流電源１５１により着磁ヨーク部１４２の着磁コイルに通電する。

この第２実施形態のアウターロータ１０６は、ロータコア１１５の外周の切り欠き部１１６を除いて第１実施形態のアウターロータ６と同一の構成をしている。また、この第２実施形態の外部着磁装置１４０は、外周部４３の内側の平面部１４６を除いて第１実施形態の外部着磁装置４０と同一の構成をしている。

この第２実施形態のモータの着磁方法は、第１実施形態のモータの着磁方法と同様の効果を有する。

また、図４は図３に示すアウターロータ１０６を外部着磁装置１４０に装着した状態の断面図を示しており、外部着磁装置１４０の補助ヨーク１４４側の回転防止手段の一例としての平面部１４６が、ロータコア１１５の外周の切り欠き部１１６により位置決めされている。なお、切り欠き部は、極数の約数個であれば等間隔でも良いが、不等間隔とすることで、着磁装置１４０とロータの磁石との位置関係が一義的に決まる。すなわち、着磁装置１４０の装着位置間違いを防止できる。なお、図３,図４では切り欠き部１１６や平面部１４６をデフォルメして大きく示しているが、切り欠き部１１６や平面部１４６は、モータの運転状態でバックヨークが飽和しない程度の大きさとするのが望ましい。

上記補助ヨーク１４４の平面部１４６は、アウターロータ１０６の回転を防止する。

上記第２実施形態のモータの着磁方法は、第１実施形態のモータの着磁方法と同様の効果を有すると共に、補助ヨーク１４４側に設けられ回転防止手段としての平面部１４６によりアウターロータ１０６の回転を防止することによって、アウターロータ１０６の位置を固定して着磁を確実に行うことができる。また、このモータが機器内部で運転された場合、平面部１４６を通風や油循環のための通路として機能させることもできる。

〔第３実施形態〕
図５はこの発明の第３実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータ型モータを用いたスクロール圧縮機の要部の縦断面図を示している。このスクロール圧縮機は、本体部２０１と、上記本体部２０１から延びる円筒形状の支持部２０２と、上記支持部２０２内に挿通された回転軸２０３と、上記支持部２０２の外周に固定されたステータ２０４と、上記支持部２０２から突出した回転軸２０３の先端側にロータ支持部２０５を介して固定され、ステータ２０４の外周側を囲うように配置された円筒形状のアウターロータ２０６と、上記支持部２０２の内側かつ本体部２０１側に設けられた回転軸受２０８と、上記支持部２０１の内側かつ回転軸受２０８とは連続しない位置に設けられた副軸受２０９とを備えている。また、各々の軸受には、軸内より油を給油する各々給油穴が設けられている。このスクロール圧縮機では、本体部２０１と支持部２０２を一体に形成している。

上記アウターロータ２０６には、鉄等の軟質磁性材料からなるロータコア２１５内部に周方向に所定の間隔をあけて複数の板状の永久磁石２１４が埋め込まれている。これにより、アウターロータ２０６の内周面に、周方向に交互にＮ極、Ｓ極の磁極が出現する。上記ロータコア２１５の永久磁石２１４よりも半径方向外側の環状領域がバックヨークに相当する。

上記本体部２０１の上側に圧縮部２１０を配置している。この圧縮部２１０は、本体部２０１の上側に固定された固定スクロール２１１と、上記固定スクロール２１１に重ね合わされ、本体部２０１により公転可能に支持された旋回スクロール２１２とを有する。上記旋回スクロール２１２は、鏡板２１２aと、その鏡板２１２aに設けられた渦巻き状のラップ(図示せず)とを有している。上記旋回スクロール２１２の渦巻き状のラップは、固定スクロール２１１に設けられた渦巻き状のラップと互いにかみ合わされて、固定スクロール２１１と旋回スクロール２１２との間に複数の圧縮室を形成する。

また、上記旋回スクロール２１２の鏡板２１２aの下側にボス２１３を立設し、そのボス２１３に内嵌する偏心軸(図示せず)を回転軸２０３の上端側に設けている。

上記本体部２０１の下端外周側に環状部材２４５を設け、その環状部材２４５の外周側に一端が固定された円筒形状の補助ヨーク２４４を配置している。

図５に示すように、アウターロータ２０６の外周を囲うように補助ヨーク２４４を配置した状態で、外部着磁装置としてのステータ２０４に電流を流すことによりアウターロータ２０６の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度を補助ヨーク２４４により分散させて磁気抵抗を下げることができ、必要な着磁電流を少なくすることができる。

上記第３実施形態のモータの着磁方法は、第１実施形態のモータの着磁方法と同様の効果を有する。

また、上記アウターロータ２０６の外周と補助ヨーク２４４の内周との間の空隙長Ｌ１１と、外部着磁装置としてのステータ２０４の外周とアウターロータ２０６の内周との間の空隙長Ｌ１２は、
Ｌ１１＜Ｌ１２
の関係を満たすように設定されていることによって、ステータ２０４とアウターロータ２０６との接触によるアウターロータ２０６の破損を防ぎつつ、補助ヨーク２４４によりアウターロータ２０６を固定することが可能となる。

また、上記アウターロータ２０６とエアギャップを隔てて配置されたステータ２０４が着磁器の役割を兼ねることによって、着磁後に着磁器を取り払う必要がなく、工程を簡略化することができる。また、補助ヨーク２４４は、バックヨークが磁気飽和していなければ、漏れ磁束が少なく、吸引力なく容易に取り払える。特に、このモータを圧縮容器内に収納すると、補助ヨークのスペースを十分とれないような場合に有効である。

〔第４実施形態〕
図６はこの発明の第４実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータ型モータを用いたスクロール圧縮機の要部の縦断面図である。この第４実施形態のアウターロータ型モータを用いた圧縮機は、補助ヨークの固定方法を除いて第３実施形態のアウターロータ型モータを用いたスクロール圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略する。

図６に示すように、本体部２０１含むスクロール圧縮機の要部がケーシング３４５内に収納され、そのケーシング３４５の内周に円筒形状の補助ヨーク３４４を固定している。

上記第４実施形態のモータの着磁方法は、第３実施形態のモータの着磁方法と同様の効果を有する。さらに、ケーシング３４５内周と同芯にロータを保つことができる。

〔第５実施形態〕
図７はこの発明の第５実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部の縦断面図である。

この第５実施形態のアキシャルギャップ型モータは、図７に示すように、ステータ４２１と、このステータ４２１上にエアギャップを介して配置されたロータ４３１と、このロータ４３１に固定されると共にこのロータ４３１の回転力を負荷に伝達し、かつ、このロータ４３１から延設されて軸受(図示せず)に回転自在に支持された回転軸４０３とを有している。上記ロータ４３１は、所定の回転軸である回転軸４０３の軸を中心にして回転する。

上記ステータ４２１は、ケーシング４１０の内側に例えば圧入または焼きばめにより取り付けられたステータコア４２４と、このステータコア４２４に取り付けられたコイル４２３とを有する。

上記ステータコア４２４は、回転軸４０３に対して略直交するように配置された円環状のバックヨーク４２４aと、このバックヨーク４２４aのロータ４３１側に立設されたティース４２４bとを有する。また、上記ステータコア４２４のバックヨーク４２４aの内径は、回転軸４０３と接触しない程度に大きいか、軸受を設けてもよい。

上記ステータコア４２４のティース４２４bは、回転軸４０３の軸方向に沿ってロータ４３１側に向かって延びており、回転軸４０３の周りに複数個設けられている。上記各ティース４２４bの軸周りに、コイル４２３を夫々巻回している。上記コイル４２３が励磁されて、ティース４２４bに軸方向の磁束を発生する。

上記コイル４２３は、例えば周方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に配置され、それぞれ３相はスター結線され、インバータから電流が供給される。ここで、ティース４２４bは、圧粉磁心からなり、回転軸４０３に対して略直交する電磁鋼板を軸方向に積層してなるバックヨーク４２４aに設けられた凹部４２４cに、ティース４２４bの一部を埋め込んだ状態で固定している。これにより、ティース４２４bは、夫々独立しているが、バックヨーク４２４aを介して連なっている。このティース４２４bの固定手段には、圧入や接着等が用いられる。圧粉磁心として、例えば圧粉鉄心がある。また、電磁鋼板は、いわゆる珪素鋼板と呼ばれるが、他に、アモルファス、パーマロイ等の薄板であっても良い。これらは、必要な特性に応じて選択される。

また、バックヨーク４２４aの凹部４２４cの深さは、磁束が軸方向成分を有する範囲まであることが望ましい。例えば、バックヨーク４２４aの磁束密度がほぼ飽和領域に近ければ、凹部４２４cの深さはバックヨーク４２４aの厚みと同等程度まであるか、ティース４２４bが貫通していることが望ましい。一般的に、凹部４２４cの深さは、バックヨーク４２４aの厚みの半分以上は必要である。そうすれば、圧粉磁心を通って十分な深さまで磁束が到達してから積層鋼板からなるバックヨーク４２４aに磁束が渡るため、磁気抵抗が低く、鉄損も小さくなる。また、バックヨーク４２４aを通る磁束は、そのティース４２４bに流れるものと、そのティース４２４bを通過して隣のティー４ス２４bに流れるものとがある。後者は、積層鋼板からなるバックヨーク４２４aを通過することとなる。なお、バックヨーク４２４aとティース４２４bを併せて圧粉磁心で形成しても良い。

上記ロータ４３１は、回転軸４０３に取り付けられた円環状のバックヨーク４３４と、このバックヨーク４３４のステータ４２１側の一面に設けられた永久磁石４３３と、バックヨーク４３４と共同して永久磁石４３３を挟むロータ板４３５を有する。なお、ロータ板４３５は必須ではない。

上記ロータ４３１のバックヨーク４３４は磁性体からなる。上記永久磁石４３３は、回転軸４０３の周方向に交互に異なる磁極を有し、回転軸４０３に沿った方向の磁束を発生する。

上記ケーシング４０１内かつバックヨーク４３４に対して永久磁石４３３と反対の側に、バックヨーク４３４と所定の間隔をあけて円環状の補助ヨーク４４４を配置している。この補助ヨーク４４４は、ケーシング４１０の内側に例えば圧入または焼きばめにより取り付けられている。

上記モータの着磁方法によれば、ロータ４３１とエアギャップを隔てて配置されたステータ４２１とロータ４３１の対向すべき面が、ロータ４３１が固定された回転軸４０３に直交する平面である構成のアキシャルギャップ型モータにおいて、永久磁石４３３とバックヨーク４３４を組み合わせた状態でロータ４３１を着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を実現することができる。

また、上記ステータ４２１のティース４２４bの永久磁石４３３に対向する面(Ｌ２１に対応する領域面積)を永久磁石４３３の磁極面積(Ｌ２２に対応する領域面積)よりも狭くすることにより、磁極面の中心方向に磁束を集めてギャップ磁束密度を上げると共に、補助ヨーク４４４の永久磁石４３３に対向する面(Ｌ２３に対応する領域面積)を永久磁石４３３の磁極面積(Ｌ２２に対応する領域面積)よりも広くすることにより、着磁時の高い磁束密度を補助ヨーク４４４により分散させて磁気抵抗を下げる効果を高めて、ロータ４３１の磁化の強さをさらに向上できる。

また、上記ロータ４３１とエアギャップを隔てて配置されたステータ４２１が着磁器の役割を兼ねることによって、着磁後に着磁器を取り払う必要がなく、工程を簡略化することができる。

〔第６実施形態〕
図８はこの発明の第６実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部と外部着磁装置の縦断面図である。

図８に示すように、ロータ５３１は、回転軸５０３に取り付けられた円環状のバックヨーク５３４と、このバックヨーク５３４の一面に設けられた永久磁石５３３と、バックヨーク５３４と共同して永久磁石５３３を挟むロータ板５３５を有する。

また、外部着磁装置５４０は、回転軸４０３に対して略直交するように配置された円板状のバックヨーク５２４と、このバックヨーク５２４に立設された着磁ヨーク部の一例としてのティース５４２と、そのティース５４２に取り付けられた着磁コイル５４５とを有する。上記バックヨーク５２４の略中央に有底の円穴５４０aを設けている。

また、上記バックヨーク５２４の外周縁近傍に複数の位置決めピン５１０(図８では２つのみを示す)を立設している。上記位置決めピン５１０は、バックヨーク５２４の周方向に異なるピッチでバックヨーク５２４に配置されている。

この外部着磁装置５４０上に、回転軸５０３の下端をバックヨーク５２４の円穴５４０a内に挿入し、外部着磁装置５４０のティース５４２先端とロータ板５３５との間の所定のエアギャップを介してロータ５３１を配置している。

上記バックヨーク４３４に対して永久磁石５３３と反対の側に、バックヨーク５３４と所定の間隔をあけて補助ヨーク５４４を配置している。この補助ヨーク５４４は、外部着磁装置５４０のバックヨーク５２４に立設された位置決めピン５１０の上端部が挿入孔５４４aに挿入されて位置決めされている。

上記モータの着磁方法によれば、アキシャルギャップ型モータにおいて、永久磁石５３３とバックヨーク５３４を組み合わせた状態でロータ５３１を着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を実現することができる。

また、上記外部着磁装置５４０のティース５４２の永久磁石５３３に対向する面(Ｌ３１に対応する領域面積)を永久磁石５３３の磁極面積(Ｌ３２に対応する領域面積)よりも狭くすることにより、磁極面の中心方向に磁束を集めてギャップ磁束密度を上げると共に、補助ヨーク５４４の永久磁石５３３に対向する面(Ｌ３３に対応する領域面積)を永久磁石５３３の磁極面積(Ｌ３２に対応する領域面積)よりも広くすることにより、着磁時の高い磁束密度を補助ヨーク５４４により分散させて磁気抵抗を下げる効果を高めて、ロータ５３１の磁化の強さをさらに向上できる。

〔第７実施形態〕
図９はこの発明の第７実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部と外部着磁装置の縦断面図である。この第７実施形態のアキシャルギャップ型モータの要部と外部着磁装置は、ロータ位置決め部を除いて第６実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

図９に示すように、バックヨーク５３４の外周側に、位置決めピン５１０により位置決めされた回転防止手段の一例としての環状部材５１１を外嵌している。上記環状部材５１１は、補助ヨーク５４４の外周側かつ下側に設けられている。

図１０は図９に示すアキシャルギャップ型モータの要部と環状部材５１１を下側から見た図を示しており、ロータ板５３５の外周の対向する位置に、互いに略平行な直線状の２つの切り欠き５３５aが設けられている。また、環状部材５１１の内周の対向する位置に、互いに略平行な直線状の２つの位置決め部５１１aを設けている。

上記ロータ板５３５の切り欠き５３５aに環状部材５１１の位置決め部５１１aが対向するように、環状部材５１１内にロータ板５３５を嵌め込んでいる。

上記モータの着磁方法によれば、アキシャルギャップ型モータにおいて、永久磁石５３３とバックヨーク５３４を組み合わせた状態でロータ５３１を着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を実現することができる。

上記補助ヨーク５４４側に設けられた回転防止手段としての環状部材５１によりロータ５３１の回転を防止することによって、ロータ５３１の位置を固定して着磁を確実に行うことができる。

また、上記外部着磁装置５４０の着磁ヨーク部１４２の永久磁石５３３に対向する面(Ｌ４１に対応する領域面積)を永久磁石５３３の磁極面積(Ｌ４２に対応する領域面積)よりも狭くすることにより、磁極面の中心方向に磁束を集めてギャップ磁束密度を上げると共に、補助ヨーク５４４の永久磁石５３３に対向する面(Ｌ４３に対応する領域面積)を永久磁石５３３の磁極面積(Ｌ４２に対応する領域面積)よりも広くすることにより、着磁時の高い磁束密度を補助ヨーク５４４により分散させて磁気抵抗を下げる効果を高めて、ロータ５３１の磁化の強さをさらに向上できる。

〔第８実施形態〕
図１１はこの発明の第８実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部の断面図である。

図１１に示すように、ロータ６３１のバックヨーク６３４には、永久磁石６３３間に、鉄心による突極部６３４aを有する。さらに、永久磁石６３３および突極部６３４aの軸方向の延長線上に、更に板状のロータ板６３２を有する。上記永久磁石６３３と突極部６３４aとの間は、磁束が短絡しないように空間が設けられ、さらに、上記ロータ板６３２も、永久磁石６３３と突極部６３４aとの間の領域に対向する領域にスリット６３２aを設けている。上記永久磁石６３３とロータ板６３２は、接着または圧入などによりバックヨーク６３４に固定する。

なお、突極部６３４a、バックヨーク６３４、ロータ板６３２はともに、軟磁性材料、例えば鉄がよいが、特に、ロータ板６３２は、全ての方向において鉄損の小さい材料(圧粉鉄心等)が望ましい。

上記ロータ６３１に対してステータ６２１と反対の側に補助ヨーク６４７４を配置している。

上記モータの着磁方法によれば、アキシャルギャップ型モータにおいて、永久磁石６３３とバックヨーク６３４を組み合わせた状態でロータ６３１を着磁しても、少ない着磁電流で大きな着磁効果が得られるモータの着磁方法を実現することができる。

また、上記ロータ６３１とエアギャップを隔てて配置されたステータ６２１が着磁器の役割を兼ねることによって、着磁後に着磁器を取り払う必要がなく、工程を簡略化することができる。

上記第１〜第８実施形態において、ロータのバックヨークが、モータとして組んだ状態にて磁気飽和しないことによって、良好なモータ特性を得ることができる。

上記第３,第４実施形態では、圧縮機に用いられるアウターロータ型モータの着磁方法について説明したが、圧縮機に限らず、この発明のモータの着磁方法は他の駆動機構を駆動するモータに適用してもよい。また、第５〜第８実施形態のモータの着磁方法を用いたアキシャルギャップ型モータを圧縮機に用いてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、アウターロータ型モータの着磁方法について説明し、第５〜第８実施形態では、アキシャルギャップ型モータの着磁方法について説明したが、この発明のモータの着磁方法は、永久磁石とバックヨークとを有するロータを備え、少なくとも上記バックヨークに対して上記永久磁石の反対側に空間のある他の構成のモータに適用してもよい。なお、アキシャルギャップ型モータにおいては、着磁装置(ステータが兼ねる場合を除く)とロータが密着していても良い。その場合、着磁時に、密着状態を保てるような機構が必要である。

また、全て永久磁石をロータコア内部に埋め込んだ構成のロータについて説明したが、ロータのギャップ面に永久磁石を配置した構成であっても同様である。

図１はこの発明の第１実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータと外部着磁装置の斜視図である。 図２は上記アウターロータを外部着磁装置に装着した状態の縦断面図である。 図３はこの発明の第２実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータと外部着磁装置の斜視図である。 図４は上記アウターロータを外部着磁装置に装着した状態の断面図である。 図５はこの発明の第３実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータ型モータを用いた圧縮機の要部の縦断面図である。 図６はこの発明の第４実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアウターロータ型モータを用いた圧縮機の要部の縦断面図である。 図７はこの発明の第５実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部の縦断面図である。 図８はこの発明の第６実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部の縦断面図である。 図９はこの発明の第７実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部と外部着磁装置の縦断面図である。 図１０は図９に示すアキシャルギャップ型モータの要部とロータ位置決め部を下側から見た図である。 図１１はこの発明の第８実施形態のモータの着磁方法により着磁を行うアキシャルギャップ型モータの要部の断面図である。

３,２０３,４０３,５０３…回転軸
５,２０５…ロータ支持部
６,１０６,２０６…アウターロータ
７…ボス
１４,１１４,２１４,４３３,５３３,６３３…永久磁石
１５,１１５,２１５…ロータコア
４０,１４０,５４０…外部着磁装置
４２,１４２…着磁ヨーク部
４３,１４３…外周部
４４,２４４,３４４,４４４,５４４,６４４…補助ヨーク
４５…着磁コイル
５０,１５０…接続部
５１,１５１…直流電源
１１６…切り欠き部
１４６…平面部
２０１…本体部
２０２…支持部
２０４,４２１,６２１…ステータ
２０８…回転軸受
２０９…副軸受
２１０…圧縮部
２１１…固定スクロール
２１２…旋回スクロール
２１２a…鏡板
２１３…ボス
２４５…環状部材
３４５…ケーシング
４１０…ケーシング
４２３…コイル
４２４…ステータコア
４２４a…バックヨーク
４２４b…ティース
４３１,５３１,６３１…ロータ
４３４,５３４,６３４…バックヨーク
４３５,５３５,６３２…ロータ板
５１０…位置決めピン
５１１…環状部材
５２４…バックヨーク
５４２…ティース
５４５…着磁コイル

Claims (9)

1. 永久磁石(１４,１１４,２１４)とバックヨークとを有するロータ(６,１０６,２０６)を備え、着磁時に少なくとも上記バックヨークに対して上記永久磁石(１４,１１４,２１４)の反対側に空間があって、かつ、上記ロータ(６,１０６,２０６)は略円筒形状をしており、上記ロータ(６,１０６,２０６)の内側にステータ(２０４)が配置され、上記ステータ(２０４)の外周面と上記ロータ(６,１０６,２０６)の内周面がエアギャップを隔てて対向するモータの着磁方法であって、
   上記ロータ(６,１０６,２０６)の上記永久磁石(１４,１１４,２１４)側に、上記ロータ(６,１０６,２０６)との間に隙間をあけて、または密着させて着磁器(４０,１４０,２０４)の着磁ヨーク部(４２,１４２)を配置し、
   上記バックヨークに対して上記永久磁石(１４,１１４,２１４)の反対側の上記空間に、磁性体からなる補助ヨーク(４４,２４４,３４４)を配置して、
   上記着磁器(４０,１４０,２０４)により上記ロータ(６,１０６,２０６)の着磁を行うと共に、
   上記ロータ(６,１０６,２０６)の上記バックヨークと上記補助ヨーク(４４,２４４,３４４)との間の空隙長が、上記着磁器(４０,１４０,２０４)の着磁ヨーク部(４２,１４２)と上記ロータ(６,１０６,２０６)との間の空隙長よりも小であることにより、上記補助ヨーク(４４,２４４,３４４)の内側に上記ロータ(６,１０６,２０６)を位置決めすることを特徴とするモータの着磁方法。
2. 請求項１に記載のモータの着磁方法において、
   上記補助ヨーク(４４)側に設けられ、上記ロータ(１０６)の回転を防止する回転防止手段(１４６)を上記補助ヨーク(４４)に有することを特徴とするモータの着磁方法。
3. 請求項１または２に記載のモータの着磁方法において、
   上記ロータ(６,１０６,２０６)の上記バックヨークは、モータとして組んだ状態にて磁気飽和しないことを特徴とするモータの着磁方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータの着磁方法において、
   上記着磁器(４０,１４０)の着磁ヨーク部の磁性材の上記永久磁石(１４,１１４)に対向する面が上記永久磁石(１４,１１４)の磁極面積よりも狭く、かつ、上記補助ヨーク(４４)の上記永久磁石(１４,１１４)に対向する面が上記永久磁石(１４,１１４)の磁極面積よりも広いことを特徴とするモータの着磁方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のモータの着磁方法において、
   上記補助ヨーク(４４,２４４,３４４)は、上記着磁器(４０,１４０,２０４)の着磁ヨーク部(４２,１４２)との相対的な位置が定まっていることを特徴とするモータの着磁方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載のモータの着磁方法において、
   着磁後に、着磁時とは磁極が逆となり、かつ、着磁時より十分小さい電流を上記着磁器(４０,１４０)の着磁コイルに流しながら上記着磁器(４０,１４０)と上記ロータ(６,１０６)を離すことを特徴とするモータの着磁方法。
7. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載のモータの着磁方法において、
   上記着磁器(２０４)は、上記ロータ(２０６)とエアギャップを隔てて配置されたステータが兼ねることを特徴とするモータの着磁方法。
8. 請求項１に記載のモータの着磁方法において、
   上記補助ヨーク(４４,２４４)の内周面または上記ロータ(６,１０６,２０６)の外周面の少なくとも一方に、摩擦係数が鉄の加工面よりも低いコーティングが予め施されていることを特徴とするモータの着磁方法。
9. 請求項１または８に記載のモータの着磁方法において、
   上記ロータ(６,１０６)と上記着磁器(４０,１４０)と上記補助ヨーク(４４)を着磁時の位置に配置するとき、または、着磁後に上記着磁器(４０,１４０)と上記ロータ(６,１０６)を離すとき、上記ロータ(６,１０６)をガイド(４０a)により案内することを特徴とするモータの着磁方法。

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