JP5959616B2 - Rotor, compressor and refrigeration air conditioner for embedded permanent magnet motor - Google Patents

Rotor, compressor and refrigeration air conditioner for embedded permanent magnet motor Download PDF

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Description

この発明は、永久磁石埋込型モータの回転子、この回転子を備えた圧縮機、及びこの圧縮機を備えた冷凍空調装置に関するものである。   The present invention relates to a rotor of a permanent magnet embedded motor, a compressor including the rotor, and a refrigeration air conditioner including the compressor.

従来、以下に示す構成の永久磁石埋込型モータの回転子が提案されている。即ち、この永久磁石埋込型モータの回転子は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心と、この回転子鉄心の軸方向に形成され、軸心を中心とする略正多角形の各辺に対応する部位に形成された永久磁石挿入穴と、この永久磁石挿入穴に挿入される永久磁石と、永久磁石挿入穴の外周鉄心部に形成され、永久磁石挿入穴に沿って離隔配置された複数個のスリットと、このスリットの径方向外側端と回転子鉄心の外周との間に設けられ、径方向の幅が磁極中心から極間部に向けて徐々に広くなる外側薄肉部とを備えたものである。このように構成することにより、極間部における磁束密度波形の高調波成分を低減して、誘起電圧の高調波及びコギングトルクを低減することができる(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a rotor of a permanent magnet embedded motor having the following configuration has been proposed. In other words, the rotor of this permanent magnet embedded motor is composed of a rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, and a substantially positive shape formed in the axial direction of the rotor core and centered on the axis. Permanent magnet insertion holes formed at portions corresponding to each side of the polygon, permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion holes, and formed on the outer peripheral iron core of the permanent magnet insertion holes, along the permanent magnet insertion holes A plurality of slits that are spaced apart from each other, and an outer side that is provided between the radially outer end of the slit and the outer periphery of the rotor core, and whose radial width gradually increases from the center of the magnetic pole toward the interpole. And a thin-walled portion. By configuring in this way, it is possible to reduce the harmonic component of the magnetic flux density waveform in the inter-electrode portion and reduce the harmonic of the induced voltage and the cogging torque (see, for example, Patent Document 1).

特開2008−167583号公報JP 2008-167583 A

上記特許文献1記載の従来の永久磁石埋込型モータの回転子のスリット形状は、外側薄肉部の径方向の幅が磁極中心から極間部に向けて徐々に広くなるような形状であり、このようなスリット形状により誘起電圧の高調波が低減されている。   The slit shape of the rotor of the conventional permanent magnet embedded motor described in Patent Document 1 is such that the radial width of the outer thin portion gradually increases from the center of the magnetic pole toward the inter-pole portion, Such a slit shape reduces harmonics of the induced voltage.

しかしながら、誘起電圧の高調波をより一層低減し、トルクリップル及び騒音を改善することが要望されている。   However, it is desired to further reduce the harmonics of the induced voltage and improve the torque ripple and noise.

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、誘起電圧の高調波を低減し、トルクリップルを低減可能な永久磁石埋込型モータの回転子、この回転子を備えた圧縮機、及びこの圧縮機を備えた冷凍空調装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above. A rotor of an embedded permanent magnet motor capable of reducing harmonics of an induced voltage and reducing torque ripple, a compressor including the rotor, and a compression of the compressor An object of the present invention is to provide a refrigeration air conditioner equipped with a machine.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の外周部に周方向に沿って形成された複数個の永久磁石挿入穴と、各永久磁石挿入穴の両端部にそれぞれ形成された永久磁石端部空隙と、前記各永久磁石挿入穴にそれぞれ挿入された永久磁石と、前記各永久磁石挿入穴の径方向の外側の外周鉄心部に形成された複数個のスリットと、を備え、前記永久磁石端部空隙と前記スリットとの間に存在する鉄心の幅及び隣り合う前記スリット間に存在する鉄心の幅が、極間から360/(極数×3)度までの角度範囲においては、前記極間から磁極中心に向けて徐々に広くなっており、前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲における隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち最も前記磁極中心側にある鉄心の幅が、隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在しかつ最も前記極間側にある鉄心の幅以上であり、前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲における隣り合う前記スリット間に存在する最も前記磁極中心側にある鉄心の幅が、隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在しかつ最も前記極間側にある鉄心の幅を規定する隣り合うスリットの中心間の間隔以下であるIn order to solve the above-described problems and achieve the object, a rotor of a permanent magnet embedded motor according to the present invention is formed along a circumferential direction in a rotor core and an outer peripheral portion of the rotor core. A plurality of permanent magnet insertion holes, permanent magnet end gaps formed at both ends of each permanent magnet insertion hole, permanent magnets inserted into each permanent magnet insertion hole, and each permanent magnet insertion hole A plurality of slits formed in the outer peripheral core part of the outer side in the radial direction of the core, the width of the iron core existing between the gap between the end portions of the permanent magnet and the slit, and the iron core existing between the adjacent slits In the angle range from the poles to 360 / (number of poles × 3) degrees, the width gradually increases from the gap to the center of the poles, and 360 / (number of poles × 3) from the gap between the poles. ) Between adjacent slits in an angle range up to degrees The width of the iron core that is closest to the magnetic pole center among the iron cores existing in the middle is present in an angle range larger than 360 / (number of poles × 3) degrees from the poles among the iron cores existing between the adjacent slits. and core most the Ri der width or more core in a machining gap side, in most the magnetic pole center side is present between the slit adjacent the angular range from between the poles to 360 / (number of poles × 3) times The width of the iron core that exists in an angle range larger than 360 / (number of poles × 3) degrees from the poles among the iron cores that exist between the adjacent slits and that is located closest to the poles It is below the space | interval between the centers of adjacent slits .

本発明によれば、誘起電圧の高調波を低減し、トルクリップルを低減することができる、という効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that harmonics of the induced voltage can be reduced and torque ripple can be reduced.

図1は、比較のために示す図で、一般的なスリットを設けた永久磁石埋込型モータの回転子の横断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor of a permanent magnet embedded motor provided with a general slit, for comparison. 図2は、比較のために示す図で、一般的なスリットを設けた永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部拡大図。FIG. 2 is a view for comparison, and is an enlarged view of a magnetic pole portion of a rotor of a permanent magnet embedded motor provided with a general slit. 図3は、実施の形態に係る永久磁石埋込型モータの回転子の横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor of the permanent magnet embedded motor according to the embodiment. 図4は、実施の形態に係る永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of a magnetic pole part of the rotor of the permanent magnet embedded motor according to the embodiment. 図5は、実施の形態の変形例に係る永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部拡大図。FIG. 5 is an enlarged view of a magnetic pole part of a rotor of a permanent magnet embedded motor according to a modification of the embodiment.

以下に、本発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子並びに圧縮機及び冷凍空調装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a rotor of a permanent magnet embedded motor, a compressor, and a refrigeration / air-conditioning apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態.
図1,2は比較のために示す図で、図1は一般的なスリットを設けた永久磁石埋込型モータの回転子の横断面図、図2は図1の磁極部拡大図である。
Embodiment.
FIGS. 1 and 2 are views for comparison, FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor of a permanent magnet embedded motor provided with a general slit, and FIG. 2 is an enlarged view of a magnetic pole part of FIG.

先ず、一般的な永久磁石埋込型モータ(ブラシレスDCモータ)について図1及び図2を参照して説明する。一般的なスリットを設けた永久磁石埋込型モータの回転子101は、少なくとも回転子鉄心2と、回転子鉄心2に埋め込まれた永久磁石3と、回転子鉄心2に固定された回転軸4とを備える。尚、以下では、永久磁石埋込型モータの回転子を単に回転子と呼ぶ場合もある。   First, a general permanent magnet embedded motor (brushless DC motor) will be described with reference to FIGS. A rotor 101 of a permanent magnet embedded motor provided with a general slit includes at least a rotor core 2, a permanent magnet 3 embedded in the rotor core 2, and a rotating shaft 4 fixed to the rotor core 2. With. In the following, the rotor of the permanent magnet embedded motor may be simply referred to as a rotor.

回転子鉄心2は、その横断面形状が略円形で、薄板の電磁鋼板(例えば、0.1〜1.0mm程度の板厚で、無方向性電磁鋼板(鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの))を所定の形状に金型で打ち抜き、所定の枚数(複数枚)積層して形成される。   The rotor core 2 has a substantially circular cross-sectional shape, and is a thin electromagnetic steel plate (for example, a thickness of about 0.1 to 1.0 mm, a non-oriented electrical steel plate (magnetic characteristics biased in a specific direction of the steel plate). The crystal axis direction of each crystal is arranged as randomly as possible))) is punched into a predetermined shape with a mold, and a predetermined number (multiple) is laminated.

回転子鉄心2に、横断面が例えば略長方形の永久磁石挿入穴5が、周方向に略等間隔に複数個(図示例では例えば六個)形成されている。即ち、回転子鉄心2の外周部に周方向に沿って複数個の永久磁石挿入穴5が形成されている。また、回転子鉄心2の略中心部に回転軸4が嵌合する軸孔6が形成されている。六個の永久磁石挿入穴5の内部にはそれぞれ平板形状の永久磁石3が挿入され、これらの六枚の永久磁石3はN極とS極とが周方向に交互になるように配置されており、これにより6極の回転子を構成している。   A plurality of permanent magnet insertion holes 5 having a substantially rectangular cross section, for example, six in the illustrated example are formed in the rotor core 2 at substantially equal intervals in the circumferential direction. That is, a plurality of permanent magnet insertion holes 5 are formed in the outer peripheral portion of the rotor core 2 along the circumferential direction. Further, a shaft hole 6 into which the rotating shaft 4 is fitted is formed at a substantially central portion of the rotor core 2. Flat permanent magnets 3 are respectively inserted into the six permanent magnet insertion holes 5, and these six permanent magnets 3 are arranged so that N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction. Thus, a 6-pole rotor is formed.

永久磁石3には、例えばネオジウム、鉄、及びボロンを主成分とする希土類のものなどが用いられる。   For the permanent magnet 3, for example, a rare earth material mainly composed of neodymium, iron, and boron is used.

永久磁石挿入穴5の両端部には、永久磁石挿入穴5に連結(連通)する永久磁石端部空隙8がそれぞれ形成されている。永久磁石端部空隙8は、極間9における永久磁石3の漏れ磁束を抑制する。ここで、極間9は、隣り合う永久磁石3の磁極間(磁極の中間)、又は隣り合う永久磁石挿入穴5間を表す。これに対し、磁極中心10は、各永久磁石3の磁極の周方向の中心、又は永久磁石挿入穴5の周方向の中心を表す。   At both ends of the permanent magnet insertion hole 5, permanent magnet end gaps 8 that are connected (communicated) to the permanent magnet insertion hole 5 are formed. The permanent magnet end gap 8 suppresses the leakage magnetic flux of the permanent magnet 3 in the gap 9. Here, the interpole 9 represents between the magnetic poles of the adjacent permanent magnets 3 (in the middle of the magnetic poles) or between the adjacent permanent magnet insertion holes 5. On the other hand, the magnetic pole center 10 represents the circumferential center of the magnetic pole of each permanent magnet 3 or the circumferential center of the permanent magnet insertion hole 5.

外周鉄心部12は、回転子鉄心2の外周部の一部であって、永久磁石挿入穴5に対して径方向の外側の鉄心部分である。外周鉄心部12には、複数のスリット107が、周方向に所定の間隔で形成されている。回転子鉄心2では、各磁極に例えば8個のスリット107が、磁極中心10に対して対称に、4個ずつ形成されている。   The outer peripheral core portion 12 is a part of the outer peripheral portion of the rotor core 2 and is an outer core portion in the radial direction with respect to the permanent magnet insertion hole 5. A plurality of slits 107 are formed in the outer peripheral iron core portion 12 at predetermined intervals in the circumferential direction. In the rotor core 2, for example, eight slits 107 are formed in each magnetic pole, four symmetrically with respect to the magnetic pole center 10.

外周鉄心部12にスリット107を設けることにより、永久磁石3からの磁束を規制することができ、トルクリップル(トルクの脈動)を小さくすることができる。   By providing the slit 107 in the outer peripheral core portion 12, the magnetic flux from the permanent magnet 3 can be regulated, and the torque ripple (torque pulsation) can be reduced.

これは、スリット107の存在により、誘起電圧の高調波成分が低減すること、及びコギングトルクが低減することによる効果である。   This is the effect of reducing the harmonic component of the induced voltage and the cogging torque due to the presence of the slit 107.

このように、図1に示す回転子101を用いる永久磁石埋込型モータによれば、スリット107の効果によりトルクリップルを低減することができるが、更なる低騒音化を実現するためには、トルクリップルのより一層の低減が求められている。   Thus, according to the permanent magnet embedded motor using the rotor 101 shown in FIG. 1, torque ripple can be reduced by the effect of the slit 107, but in order to achieve further noise reduction, There is a need for further reduction of torque ripple.

図1に示す回転子101において、トルクリップルが悪化する一要因として、スリット107の配置位置、永久磁石端部空隙8とスリット107との間に存在する鉄心の幅、及び隣り合うスリット107間に存在する鉄心の幅が適正化されていないことがあげられる。   In the rotor 101 shown in FIG. 1, as one factor that deteriorates the torque ripple, the arrangement position of the slit 107, the width of the iron core existing between the permanent magnet end gap 8 and the slit 107, and the gap between the adjacent slits 107. This is because the width of the existing iron core is not optimized.

スリット107は、永久磁石3から発生する磁束を正弦波に近づけ、誘起電圧の高調波成分を低減し、コギングトルクの低減に寄与する。   The slit 107 brings the magnetic flux generated from the permanent magnet 3 closer to a sine wave, reduces the harmonic component of the induced voltage, and contributes to the reduction of cogging torque.

誘起電圧は、巻線に鎖交する磁束の時間微分により表現することができ、回転子外周部の磁束密度を正弦波に近づけると、誘起電圧の高調波が低減される。   The induced voltage can be expressed by time differentiation of the magnetic flux interlinked with the winding. When the magnetic flux density on the outer periphery of the rotor is made close to a sine wave, harmonics of the induced voltage are reduced.

誘起電圧が磁束の微分で与えられるということは、誘起電圧が最大の部分は磁束の変化が大きく、0V付近は磁束の変化が小さい。   The fact that the induced voltage is given by the differential of the magnetic flux means that the change in the magnetic flux is large at the portion where the induced voltage is maximum, and the change in the magnetic flux is small near 0V.

誘起電圧の0V付近は、磁束の変化が小さい磁極中心部の形状が影響し、誘起電圧の最大部分は、磁束の変化が大きい極間部の形状が影響する。   The vicinity of the induced voltage of 0 V is affected by the shape of the magnetic pole center where the change of magnetic flux is small, and the maximum portion of the induced voltage is affected by the shape of the inter-pole portion where the change of magnetic flux is large.

このように、誘起電圧の最大部分は、回転子101の磁束の変化が大きい極間部の形状が影響するため、極間部の回転子外周の磁束を正弦波状に変化させる必要がある。   Thus, since the maximum portion of the induced voltage is affected by the shape of the inter-pole portion where the change in the magnetic flux of the rotor 101 is large, it is necessary to change the magnetic flux on the outer periphery of the rotor in the inter-pole portion into a sine wave.

つまり、極間部から磁極中心に向かうに従い、磁束が増加するような形状が必要となる。   That is, a shape in which the magnetic flux increases as it goes from the interpolar part to the magnetic pole center is required.

しかし、極間部から磁極中心に向かうに従い、磁束が増加するような形状にしたとしても、磁極中心部は誘起電圧の0V付近に対応するため、磁束の変化を小さくすることが望ましい。そのため、スリット107の形状及び配置は極間部付近と磁極中心付近とで変える必要がある。   However, even if the shape is such that the magnetic flux increases as it goes from the inter-pole portion toward the magnetic pole center, the magnetic pole center portion corresponds to the vicinity of 0V of the induced voltage, so it is desirable to reduce the change in the magnetic flux. Therefore, it is necessary to change the shape and arrangement of the slit 107 between the vicinity of the pole portion and the vicinity of the magnetic pole center.

そこで、回転子外周を各磁極に対して例えば3分割し、スリットの形状及び配置を分割された領域に応じて変えることで、極間部付近のスリットと磁極中心部付近のスリットを適正に配置することができる。具体的なスリットの形状及び配置に関して以下に示す。   Therefore, for example, the outer periphery of the rotor is divided into three parts for each magnetic pole, and the slit shape and the arrangement near the magnetic pole center part are appropriately arranged by changing the shape and arrangement of the slits according to the divided areas. can do. It shows below about the shape and arrangement | positioning of a concrete slit.

図3は、本実施の形態に係る永久磁石埋込型モータの回転子1の横断面図、図4は、その磁極部拡大図である。   FIG. 3 is a transverse sectional view of the rotor 1 of the permanent magnet embedded motor according to the present embodiment, and FIG. 4 is an enlarged view of the magnetic pole part.

図3及び図4を参照しながら、回転子1のスリット7の形状及び配置について説明する。なお、以下では、図1及び図2と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、図1及び図2から変更のある部分の説明をする。   The shape and arrangement of the slit 7 of the rotor 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In the following description, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and portions that are different from those in FIGS. 1 and 2 are described.

前述したように、回転子1の磁極を3分割し、極間部と磁極中心部とに分けてスリット7の形状及び配置に関して説明する。すなわち、図4に示すように、回転子1の磁極をそれぞれ3つの領域に分割し、極間9から360/(極数×3)度までの角度の領域を極間部15とし、それよりも磁極中心10側の領域(即ち、極間9から360/(極数×3)度よりも大きい角度の領域)を磁極中心部16とする。また、極間9から360/(極数×3)度上にある鉄心部分及びスリット7は極間部15に属する鉄心部分及びスリット7とする。   As described above, the shape and arrangement of the slit 7 will be described by dividing the magnetic pole of the rotor 1 into three parts and dividing the magnetic pole part into an inter-pole part and a magnetic pole center part. That is, as shown in FIG. 4, the magnetic pole of the rotor 1 is divided into three regions, and the region having an angle of 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees is defined as the interpole portion 15. Also, a region on the side of the magnetic pole center 10 (that is, a region having an angle larger than 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees between the poles) is defined as the magnetic pole center 16. Further, the iron core portion and the slit 7 that are between the poles 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees are the iron core portions and the slits 7 that belong to the gap portion 15.

極間9の磁束密度は0Tであり、磁極中心10に向かうにつれて徐々に磁束を大きくする必要がある。磁束は回転子外周付近の鉄心の大きさに依存する。つまり、極間部15の磁束を徐々に大きくするには、極間部15の回転子外周部分の鉄心を磁極中心10に向かうにつれて徐々に大きくしていけばよい。   The magnetic flux density between the poles 9 is 0 T, and it is necessary to gradually increase the magnetic flux toward the magnetic pole center 10. The magnetic flux depends on the size of the iron core near the outer periphery of the rotor. That is, in order to gradually increase the magnetic flux of the inter-pole portion 15, the iron core of the rotor outer peripheral portion of the inter-pole portion 15 may be gradually increased toward the magnetic pole center 10.

つまり、極間部15において、永久磁石端部空隙8とスリット7との間に存在する鉄心の幅、及び隣り合うスリット7間に存在する鉄心の幅を極間9から磁極中心10に向けて徐々に広くすることで、磁束も増加することになる。   That is, in the inter-pole portion 15, the width of the iron core existing between the permanent magnet end gap 8 and the slit 7 and the width of the iron core existing between the adjacent slits 7 are directed from the inter-pole 9 to the magnetic pole center 10. Increasing the width gradually increases the magnetic flux.

図4にて説明すると、極間部15において、永久磁石端部空隙8とスリット7との間に存在する鉄心の幅、及び隣り合うスリット7間に存在する鉄心の幅を、極間9側から順にA1,A2,A3としているため、この関係を
A1<A2<A3
とすることにより、極間9から磁極中心10に向かうにつれて磁束を増加することが可能となり、誘起電圧の高調波が低減し、トルクリップル及び騒音の低減が可能となる。なお、同図に示すように、これらの鉄心の幅は、周方向(回転方向)の幅である。
Referring to FIG. 4, in the interpole portion 15, the width of the iron core existing between the permanent magnet end gap 8 and the slit 7 and the width of the iron core existing between the adjacent slits 7 are represented by the interpole 9 side. Since A1, A2, and A3 are set in order from this, this relationship is expressed as A1 <A2 <A3
As a result, the magnetic flux can be increased from the interpole 9 toward the magnetic pole center 10, harmonics of the induced voltage can be reduced, and torque ripple and noise can be reduced. In addition, as shown to the same figure, the width | variety of these iron cores is the width | variety of the circumferential direction (rotation direction).

また、極間部15にはスリット7が3本以上存在することが望ましい。2本の場合は、極間部15の回転子表面の磁束が二点でしか表現できなくなり、直線状に磁束が増加してしまう。磁束は正弦波状の曲線で構成することが好ましく、スリット7が3本以上存在することで、磁束を曲線で表すことができる。   Moreover, it is desirable that three or more slits 7 exist in the inter-electrode portion 15. In the case of two, the magnetic flux on the rotor surface of the interpole portion 15 can be expressed only at two points, and the magnetic flux increases linearly. The magnetic flux is preferably constituted by a sinusoidal curve, and the presence of three or more slits 7 allows the magnetic flux to be represented by a curve.

次に、磁極中心部16のスリット7の形状及び配置に関して説明する。前述したように、磁極中心部16とは極間9から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲を示している。即ち、回転軸4の軸心を中心として極間9から360/(極数×3)度までの角度範囲である一対の極間部15に挟まれた360/(極数×3)度の角度範囲の領域として磁極中心部16が定義される。   Next, the shape and arrangement of the slit 7 in the magnetic pole center portion 16 will be described. As described above, the magnetic pole center portion 16 has an angle range larger than 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees between the poles. That is, 360 / (number of poles × 3) degrees sandwiched between a pair of inter-electrode portions 15 having an angle range from 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees centering on the axis of the rotating shaft 4. The magnetic pole center portion 16 is defined as the region of the angle range.

磁極中心10は磁束密度が最大の部分であり、誘起電圧の0Vの部分に対応する。誘起電圧が0Vと言うことは磁束の変化が小さいことを示しており、磁極中心10は磁束変化が緩やかであることが望ましい。   The magnetic pole center 10 is a portion where the magnetic flux density is maximum, and corresponds to a portion where the induced voltage is 0V. That the induced voltage is 0V indicates that the change in magnetic flux is small, and it is desirable that the magnetic flux center 10 has a gentle change in magnetic flux.

磁束変化を緩やかにするということは、隣り合うスリット7間に存在する鉄心部の幅も略同一とすることにより、磁束の変化も緩やかになる。   Making the magnetic flux change gentle means that the change in magnetic flux also becomes gentle by making the width of the iron core portion existing between the adjacent slits 7 substantially the same.

以上のことから、本実施の形態では、極間部15(極間9から360/(極数×3)度までの範囲)における隣り合うスリット7間に存在する鉄心のうち最も磁極中心10側にある鉄心の幅が、磁極中心部16における隣り合うスリット7間に存在する鉄心の幅以上で、かつ、当該隣り合うスリット7のそれぞれの中心間の間隔以下とすることで、磁極中心部16の磁束の変化を緩やかにすることができる。   From the above, in the present embodiment, the magnetic pole center 10 side is the most among the iron cores existing between the adjacent slits 7 in the inter-pole portion 15 (range from 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees). The width of the iron core in the magnetic pole center portion 16 is not less than the width of the iron core existing between the adjacent slits 7 in the magnetic pole center portion 16 and not more than the interval between the centers of the adjacent slits 7. The magnetic flux can be moderately changed.

以上に関して、図4を用いて説明する。極間部15(極間9から360/(極数×3)度までの範囲)における隣り合うスリット7間に存在する鉄心のうち最も磁極中心10側にある鉄心の幅をA3、磁極中心部16における隣り合うスリット7間に存在する鉄心の幅をC1,C2、磁極中心部16におけるスリット幅をt1,t2としたとき、
C1≦A3≦C1+t1/2+t2/2
C2≦A3≦C2+t2/2+t2/2
とすることで、磁極中心部16の磁束の変化を緩やかにすることができ、誘起電圧の高調波を低減することができる。
The above will be described with reference to FIG. The width of the iron core closest to the magnetic pole center 10 among the iron cores existing between adjacent slits 7 in the interpole portion 15 (range from 9 to 360 / (number of poles × 3) degrees) is A3, and the magnetic pole center portion When the width of the iron core existing between the adjacent slits 7 in C16 is C1, C2, and the slit width in the magnetic pole center portion 16 is t1, t2,
C1 ≦ A3 ≦ C1 + t1 / 2 + t2 / 2
C2 ≦ A3 ≦ C2 + t2 / 2 + t2 / 2
By doing so, the change of the magnetic flux of the magnetic pole center part 16 can be moderated, and the harmonics of the induced voltage can be reduced.

次に、永久磁石3の周方向の幅に関して説明する。前述したように、極間部15において、永久磁石端部空隙8とスリット7との間に存在する鉄心の幅、及び隣り合うスリット7間に存在する鉄心の幅を極間9から磁極中心10に向かうにつれて徐々に広くすることで、極間9から磁極中心10に向かう磁束が増加するが、これは永久磁石3の磁力が均一に回転子表面に流れ込む状態のときに特に有効である。   Next, the circumferential width of the permanent magnet 3 will be described. As described above, in the inter-pole portion 15, the width of the iron core existing between the permanent magnet end gap 8 and the slit 7 and the width of the iron core existing between the adjacent slits 7 are changed from the inter-pole 9 to the magnetic pole center 10. The magnetic flux from the interpole 9 to the magnetic pole center 10 increases by gradually increasing the width toward the center, and this is particularly effective when the magnetic force of the permanent magnet 3 uniformly flows into the rotor surface.

つまり、磁束と永久磁石3の幅との相間関係も存在する。以下、永久磁石3の幅は、周方向の幅を意味するものとする。図4に示す永久磁石3の幅Lが、永久磁石3を挟んで対向する一対の永久磁石端部空隙8間の幅Wよりも小さい場合(L<W)、極間部15において隣り合うスリット7間に存在する鉄心の幅を極間9から磁極中心10に向けて徐々に広くしたとしても、永久磁石3が存在しない部分の鉄心の幅を調整することになるため、磁束を十分に規制することができず、十分な効果を得ることが困難である。ここで、一対の永久磁石端部空隙8間の幅Wは、詳細には、永久磁石3を間に挟んで配置された一対の永久磁石端部空隙8の互いに対向する端間の間隔である。即ち、一方の永久磁石端部空隙8の他方側の端と他方の永久磁石端部空隙8の一方側の端との間の間隔を意味する。   That is, there is a correlation between the magnetic flux and the width of the permanent magnet 3. Hereinafter, the width of the permanent magnet 3 means the width in the circumferential direction. When the width L of the permanent magnet 3 shown in FIG. 4 is smaller than the width W between the pair of permanent magnet end gaps 8 facing each other with the permanent magnet 3 interposed therebetween (L <W), the slits adjacent in the interpolar part 15 Even if the width of the iron core existing between 7 is gradually increased from the gap 9 toward the magnetic pole center 10, the width of the iron core in the portion where the permanent magnet 3 does not exist is adjusted, so that the magnetic flux is sufficiently regulated. It is difficult to obtain sufficient effects. Here, the width W between the pair of permanent magnet end gaps 8 is specifically the interval between the ends of the pair of permanent magnet end gaps 8 disposed with the permanent magnet 3 interposed therebetween. . That is, it means the interval between the other end of one permanent magnet end gap 8 and the one end of the other permanent magnet end gap 8.

つまり、永久磁石3の幅Lが一対の永久磁石端部空隙8間の幅Wよりも大きい場合(L>W)には、磁束を十分に規制することができ、十分な効果を得ることができる。   That is, when the width L of the permanent magnet 3 is larger than the width W between the pair of permanent magnet end gaps 8 (L> W), the magnetic flux can be sufficiently restricted, and a sufficient effect can be obtained. it can.

次にスリット7の周方向の幅について以下に説明する。以下、スリット7の幅は、周方向の幅を意味するものとする。   Next, the circumferential width of the slit 7 will be described below. Hereinafter, the width of the slit 7 means the width in the circumferential direction.

スリット7は空隙で構成していることから、磁束の流れの影響が大きく、スリット7の幅を調整することで誘起電圧の高調波成分も低減することができる。   Since the slit 7 is constituted by a gap, the influence of the flow of magnetic flux is large, and the harmonic component of the induced voltage can be reduced by adjusting the width of the slit 7.

前述したように、極間部15の磁束は磁極中心10に向かって徐々に大きくすることが好ましく、鉄心部分であれば磁束が流れやすいため、その幅を徐々に広くすることが好ましい。しかし、スリット7は空隙で構成されているため、磁束が流れにくいことから、スリット7の幅を大きくすると磁束が小さくなる。   As described above, the magnetic flux in the inter-pole portion 15 is preferably gradually increased toward the magnetic pole center 10, and since the magnetic flux easily flows in the iron core portion, the width is preferably gradually increased. However, since the slit 7 is composed of a gap, it is difficult for the magnetic flux to flow. Therefore, when the width of the slit 7 is increased, the magnetic flux is reduced.

つまり、極間部15の磁束を極間9から磁極中心10に向かって徐々に大きくするためには、スリット7の幅は逆に徐々に狭くすることが好ましい。図4で説明すると、極間部15のスリット7の幅を極間9から順にB1,B2,B3としたときに、
B1>B2>B3
となるような関係が好ましい。
That is, in order to gradually increase the magnetic flux in the inter-pole portion 15 from the inter-pole 9 toward the magnetic pole center 10, it is preferable that the width of the slit 7 is gradually reduced. If it demonstrates in FIG. 4, when the width | variety of the slit 7 of the interelectrode part 15 is made into B1, B2, B3 in order from the interelectrode 9,
B1>B2> B3
Such a relationship is preferable.

また、磁極中心部16では、磁束の変化が緩やかな方が望ましいため、スリット7の幅は互いに略同一とすることができる。更に、磁極中心部16におけるスリット7の幅を、極間部15における最も磁極中心10側にあるスリット7の幅と同じにすることで磁極中心部16の磁束の変化は緩やかになり、誘起電圧の高調波成分の低減が可能となる。これを図4で説明すると、
t1=t2
となる。
In addition, since it is desirable that the magnetic flux change at the magnetic pole center portion 16 be gentle, the widths of the slits 7 can be made substantially the same. Further, by making the width of the slit 7 in the magnetic pole center portion 16 the same as the width of the slit 7 closest to the magnetic pole center 10 in the interpole portion 15, the change in the magnetic flux in the magnetic pole center portion 16 becomes gentle, and the induced voltage It is possible to reduce the higher harmonic components. This is illustrated in FIG.
t1 = t2
It becomes.

図5は、本実施の形態の変形例に係る永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部拡大図である。図5では、極間9に最も近いスリット7aの形状が、回転方向(周方向)に長寸の形状となっている。すなわち、他のスリット7は径方向に長寸であるのに対し、スリット7aは回転方向(周方向)に長寸である。   FIG. 5 is an enlarged view of a magnetic pole part of a rotor of a permanent magnet embedded motor according to a modification of the present embodiment. In FIG. 5, the shape of the slit 7a closest to the gap 9 is a long shape in the rotation direction (circumferential direction). That is, the other slits 7 are long in the radial direction, whereas the slits 7a are long in the rotation direction (circumferential direction).

図5では、極間部15において、永久磁石端部空隙8とスリット7aとの間に存在する鉄心の幅をA1’とし、これよりも磁極中心10側のスリット7間に存在する鉄心の幅を順にA2’,A3’としており、前述したように、A1’<A2’<A3’の関係が成り立つ。磁束は鉄心の幅が最も狭い部分で決まり、最も鉄心の幅が狭い部分が回転方向(周方向)に長寸のスリット7aと永久磁石端部空隙8とにより形成される。   In FIG. 5, the width of the iron core existing between the permanent magnet end gap 8 and the slit 7 a in the interpole portion 15 is A1 ′, and the width of the iron core existing between the slits 7 on the magnetic pole center 10 side than this. Are A2 ′ and A3 ′ in order, and the relationship of A1 ′ <A2 ′ <A3 ′ holds as described above. The magnetic flux is determined by the portion where the width of the iron core is the narrowest, and the portion where the width of the iron core is the narrowest is formed by the slit 7a which is long in the rotation direction (circumferential direction) and the gap 8 at the end of the permanent magnet.

また、図5では、極間部15において、スリット7aの幅をB1’とし、これよりも磁極中心10側のスリット7の幅を順にB2’,B3’としており、前述したように、B3’<B2’<B1’の関係が成り立つ。同図に示すように、スリット7aの幅B1’は、周方向(回転方向)の寸法である。   In FIG. 5, the width of the slit 7a at the inter-pole portion 15 is set to B1 ', and the width of the slit 7 on the magnetic pole center 10 side is set to B2' and B3 'in this order, and as described above, B3' The relationship <B2 ′ <B1 ′ is established. As shown in the figure, the width B1 'of the slit 7a is a dimension in the circumferential direction (rotating direction).

本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態によれば、誘起電圧の高調波成分の低減が可能であり、トルクリップルが低減可能なことから、低騒音な回転子1を構成することができる。また、誘起電圧の高調波成分を低減することにより高調波鉄損も低減するため、高効率な回転子1も構成することができる。   The effect of this embodiment will be described. According to the present embodiment, the harmonic component of the induced voltage can be reduced, and the torque ripple can be reduced. Therefore, the low-noise rotor 1 can be configured. In addition, since the harmonic iron loss is reduced by reducing the harmonic component of the induced voltage, the highly efficient rotor 1 can also be configured.

また、本実施の形態によれば、トルクリップルを低減することにより、低振動な回転子1を構成することができるため、長寿命な回転子1が得られる。   Further, according to the present embodiment, it is possible to configure the rotor 1 with low vibration by reducing the torque ripple, so that the rotor 1 having a long life can be obtained.

なお、磁極中心部16では、磁束が大きいため、スリット7は、永久磁石3に対して、略垂直に延伸するよう配置されていることが好ましい。スリット7が永久磁石3に対して略垂直に延伸していないと(この場合、スリット7が互いに平行でない)、スリット7間の寸法が一様でなく徐々に狭くなり、磁束密度が高くなるため、磁気飽和が生じ、誘起電圧の低下を招いてしまう。   Since the magnetic flux is large in the magnetic pole center portion 16, the slit 7 is preferably arranged so as to extend substantially perpendicular to the permanent magnet 3. If the slit 7 does not extend substantially perpendicular to the permanent magnet 3 (in this case, the slits 7 are not parallel to each other), the dimension between the slits 7 is not uniform and gradually narrows, and the magnetic flux density increases. Magnetic saturation occurs, leading to a decrease in induced voltage.

これに対し、スリット7が永久磁石3に対して垂直に配置されていると、スリット7間の磁束密度が一定となるため、磁気飽和が発生せず、磁気飽和による効率低下がないため、高効率な回転子1が得られる。   On the other hand, when the slit 7 is arranged perpendicular to the permanent magnet 3, the magnetic flux density between the slits 7 becomes constant, so that magnetic saturation does not occur and efficiency is not reduced by magnetic saturation. An efficient rotor 1 is obtained.

また、本実施の形態では、回転子1の極数を例えば6極としたが、本実施の形態は他の極数に対しても同様に適用できることはいうまでもなく、その場合も同様の効果を奏する。すなわち、本実施の形態を6極以外の回転子に適用することにより、誘起電圧が向上し電機子反作用の影響が抑制され、トルクリップルが低減でき、高効率で低騒音な回転子を構成することができる。   In the present embodiment, the number of poles of the rotor 1 is set to six, for example. However, it goes without saying that the present embodiment can be similarly applied to other pole numbers. There is an effect. That is, by applying this embodiment to a rotor other than six poles, an induced voltage is improved, the influence of armature reaction is suppressed, torque ripple can be reduced, and a highly efficient and low noise rotor is configured. be able to.

また、回転子1は固定子(図示せず)の内周側に対向して配置されて永久磁石埋込型モータが構成されるが、上記の効果は回転子1によるトルクリップル低減効果であるため、この効果は固定子(図示せず)の構成、例えばスロット数、巻線方法(集中巻、分布巻)、極数等によらずに得ることができる。   The rotor 1 is arranged facing the inner peripheral side of a stator (not shown) to constitute a permanent magnet embedded motor. The above effect is a torque ripple reduction effect by the rotor 1. Therefore, this effect can be obtained regardless of the configuration of the stator (not shown), for example, the number of slots, the winding method (concentrated winding, distributed winding), the number of poles, and the like.

また、永久磁石3に例えば焼結希土類磁石を使用すると、焼結希土類磁石は高磁力のため、回転子1の磁束密度が他の種類の磁石を使用したときよりも大きくなり、磁束に及ぼすスリット7の影響がより大きくなる。そのため、本実施の形態は回転子1に焼結希土類磁石を使用することにより、より効果的である。   Further, when a sintered rare earth magnet is used as the permanent magnet 3, for example, the sintered rare earth magnet has a high magnetic force, so that the magnetic flux density of the rotor 1 becomes larger than when other types of magnets are used, and the slit exerted on the magnetic flux. The effect of 7 becomes larger. Therefore, the present embodiment is more effective by using a sintered rare earth magnet for the rotor 1.

本実施の形態に係る圧縮機は、回転子1を備えた圧縮機である。すなわち、本実施の形態に係る回転子1を用いた電動機を圧縮機に適用することで、低騒音、高効率な圧縮機を構成することができる。   The compressor according to the present embodiment is a compressor including a rotor 1. That is, a low-noise and high-efficiency compressor can be configured by applying an electric motor using the rotor 1 according to the present embodiment to the compressor.

本実施の形態に係る冷凍空調装置は、上記圧縮機を備えた冷凍空調装置である。すなわち、本実施の形態に係る回転子1を用いた電動機を備えた圧縮機を冷凍空調装置に適用することで、低騒音、高効率な冷凍空調装置を構成することができる。   The refrigeration air conditioner according to the present embodiment is a refrigeration air conditioner provided with the compressor. That is, by applying a compressor including an electric motor using the rotor 1 according to the present embodiment to a refrigeration air conditioner, a low noise and high efficiency refrigeration air conditioner can be configured.

以上のように、本発明は、永久磁石埋込型モータの回転子、この回転子を永久磁石埋込型モータに用いる圧縮機、及びこの圧縮機を搭載する冷凍空調装置として有用である。   As described above, the present invention is useful as a rotor of an embedded permanent magnet motor, a compressor using the rotor for an embedded permanent magnet motor, and a refrigeration air conditioner equipped with the compressor.

1,101 回転子、2 回転子鉄心、3 永久磁石、4 回転軸、5 永久磁石挿入穴、6 軸孔、7,7a,107 スリット、8 永久磁石端部空隙、9 極間、10 磁極中心、12 外周鉄心部、15 極間部、16 磁極中心部。   1,101 Rotor, 2 Rotor core, 3 Permanent magnet, 4 Rotating shaft, 5 Permanent magnet insertion hole, 6 shaft hole, 7, 7a, 107 slit, 8 Permanent magnet end gap, Between 9 poles, 10 Magnetic pole center , 12 Outer peripheral iron core part, 15 inter-pole part, 16 magnetic pole center part.

Claims (8)

回転子鉄心と、
この回転子鉄心の外周部に周方向に沿って形成された複数個の永久磁石挿入穴と、
各永久磁石挿入穴の両端部にそれぞれ形成された永久磁石端部空隙と、
前記各永久磁石挿入穴にそれぞれ挿入された永久磁石と、
前記各永久磁石挿入穴の径方向の外側の外周鉄心部に形成された複数個のスリットと、
を備え、
前記永久磁石端部空隙と前記スリットとの間に存在する鉄心の幅及び隣り合う前記スリット間に存在する鉄心の幅が、極間から360/(極数×3)度までの角度範囲においては、前記極間から磁極中心に向けて徐々に広くなっており、
前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲における隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち最も前記磁極中心側にある鉄心の幅が、隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在しかつ最も前記極間側にある鉄心の幅以上であり、
前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲における隣り合う前記スリット間に存在する最も前記磁極中心側にある鉄心の幅が、隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在しかつ最も前記極間側にある鉄心の幅を規定する隣り合うスリットの中心間の間隔以下である永久磁石埋込型モータの回転子。
The rotor core,
A plurality of permanent magnet insertion holes formed along the circumferential direction on the outer periphery of the rotor core;
Permanent magnet end gaps formed at both ends of each permanent magnet insertion hole,
Permanent magnets inserted into the respective permanent magnet insertion holes,
A plurality of slits formed in the outer peripheral core portion on the outer side in the radial direction of each permanent magnet insertion hole;
With
The width of the iron core existing between the gap between the permanent magnet end and the slit and the width of the iron core existing between the adjacent slits are in an angular range from the poles to 360 / (number of poles × 3) degrees. , Gradually widen from the gap to the center of the pole,
Among the iron cores existing between the adjacent slits in an angle range from the poles to 360 / (number of poles × 3) degrees, the width of the iron core closest to the magnetic pole center is between the adjacent slits. der 360 / (number of poles × 3) of large angular range present and most said core in a machining gap side width than than between the poles of the is,
The width of the iron core closest to the magnetic pole center existing between the adjacent slits in the angle range from the poles to 360 / (number of poles × 3) degrees is the iron core existing between the adjacent slits. Permanent magnet embedded type that exists in an angular range larger than 360 / (number of poles × 3) degrees from the poles and that is equal to or smaller than the distance between the centers of adjacent slits that define the width of the iron core closest to the gap side Motor rotor.
回転子鉄心と、
この回転子鉄心の外周部に周方向に沿って形成された複数個の永久磁石挿入穴と、
各永久磁石挿入穴の両端部にそれぞれ形成された永久磁石端部空隙と、
前記各永久磁石挿入穴にそれぞれ挿入された永久磁石と、
前記各永久磁石挿入穴の径方向の外側の外周鉄心部に形成された複数個のスリットと、
を備え、
前記永久磁石端部空隙と前記スリットとの間に存在する鉄心の幅及び隣り合う前記スリット間に存在する鉄心の幅が、極間から360/(極数×3)度までの角度範囲においては、前記極間から磁極中心に向けて徐々に広くなっており、
前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲における隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち最も前記磁極中心側にある鉄心の幅が、隣り合う前記スリット間に存在する鉄心のうち前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在しかつ最も前記極間側にある鉄心の幅以上であり、
前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲において、前記スリットが3個以上存在する永久磁石埋込型モータの回転子。
The rotor core,
A plurality of permanent magnet insertion holes formed along the circumferential direction on the outer periphery of the rotor core;
Permanent magnet end gaps formed at both ends of each permanent magnet insertion hole,
Permanent magnets inserted into the respective permanent magnet insertion holes,
A plurality of slits formed in the outer peripheral core portion on the outer side in the radial direction of each permanent magnet insertion hole;
With
The width of the iron core existing between the gap between the permanent magnet end and the slit and the width of the iron core existing between the adjacent slits are in an angular range from the poles to 360 / (number of poles × 3) degrees. , Gradually widen from the gap to the center of the pole,
Among the iron cores existing between the adjacent slits in an angle range from the poles to 360 / (number of poles × 3) degrees, the width of the iron core closest to the magnetic pole center is between the adjacent slits. Is present in an angle range larger than 360 / (number of poles × 3) degrees from the gap between and more than the width of the iron core closest to the gap,
In the above angular range from between poles to 360 / (number of poles × 3) degrees, the slit 3 or more presence to that permanent magnet-embedded motor rotor.
前記永久磁石を間に挟んで配置された一対の前記永久磁石端部空隙の互いに対向する端間の間隔は、当該永久磁石の周方向の幅よりも小さい請求項1または2に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。 The permanent magnet according to claim 1 or 2 , wherein a distance between opposite ends of the pair of permanent magnet end gaps arranged with the permanent magnet interposed therebetween is smaller than a circumferential width of the permanent magnet. Embedded motor rotor. 前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲に存在する前記スリットの周方向の幅が、前記極間から前記磁極中心に向けて徐々に狭くなっている請求項1または2に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。 From between the electrode 360 / the width of the circumferential direction of the slits present in the angular range of up to (pole × 3) degrees, claim toward the magnetic pole center from inter-electrode is gradually narrowed 1 or 2 The rotor of the permanent magnet embedded motor described in 1. 前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在する前記スリットの周方向の幅は互いに等しい請求項1または2に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。 Interior permanent magnet motor rotor according to claim 1 or 2 circumferential width are equal to each other of the slit-existing between the pole angle greater range than 360 / (number of poles × 3) degrees. 前記極間から360/(極数×3)度よりも大きい角度範囲に存在する前記スリットの周方向の幅は、前記極間から360/(極数×3)度までの角度範囲に存在する前記スリットのうち最も前記磁極中心側にある前記スリットの周方向の幅に等しい請求項に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。 The width in the circumferential direction of the slit existing in an angle range larger than 360 / (number of poles × 3) degrees from the gap exists in an angle range from 360 to 360 / (number of poles × 3) degrees. The rotor of a permanent magnet embedded motor according to claim 5 , which is equal to a circumferential width of the slit closest to the magnetic pole center among the slits. 請求項1からのいずれか1項に記載の永久磁石埋込型モータの回転子を備える圧縮機。 A compressor provided with the rotor of the permanent magnet embedded motor according to any one of claims 1 to 6 . 請求項に記載の圧縮機を備える冷凍空調装置。 A refrigeration air conditioner comprising the compressor according to claim 7 .
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