JPH09247880A - 電動機の回転子 - Google Patents
電動機の回転子Info
- Publication number
- JPH09247880A JPH09247880A JP8095825A JP9582596A JPH09247880A JP H09247880 A JPH09247880 A JP H09247880A JP 8095825 A JP8095825 A JP 8095825A JP 9582596 A JP9582596 A JP 9582596A JP H09247880 A JPH09247880 A JP H09247880A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic flux
- core
- iron core
- thickness
- magnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エアギャップを介して固定子と対向する鉄心
１ａと、この鉄心内に環状に装着した複数の磁石２ａ〜
２ｄとを備えた電動機の回転子において、低速域におけ
る電動機効率を大幅に向上させる。 【構成】 周方向に隣接する磁石間に介在する鉄心部分
４ａの厚み寸法が、エアギャップと磁石との間に介在す
る鉄心部分５ａの厚み寸法より大きくなるように構成す
る。
１ａと、この鉄心内に環状に装着した複数の磁石２ａ〜
２ｄとを備えた電動機の回転子において、低速域におけ
る電動機効率を大幅に向上させる。 【構成】 周方向に隣接する磁石間に介在する鉄心部分
４ａの厚み寸法が、エアギャップと磁石との間に介在す
る鉄心部分５ａの厚み寸法より大きくなるように構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機や空調機の圧縮
機駆動用等に使用される永久磁石を装着した電動機の回
転子に関する。
機駆動用等に使用される永久磁石を装着した電動機の回
転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】冷凍機や空調機の圧縮機駆動用電動機に
代表される永久磁石を備えた回転子は、一般に図５に示
すような構成となっている。この回転子は、ケーシング
等に固定された固定子の内周部との間に所定のエアギャ
ップを介して対向するように配置され、鉄心１、磁石２
ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ及びシャフト３より構成される。
鉄心１は、所定形状に打ち抜いた薄鉄板を多数積層して
形成されており、円形の外周部は固定子との対向面を形
成し、内周部にはシャフト３が嵌入されている。複数の
磁石２ｅ〜２ｈは、鉄心１に設けた収容孔に嵌入されて
おり、１個の磁石が１極を形成するように着磁されて界
磁を形成している。そしてこの回転子は固定子と共に永
久磁石型の同期電動機を形成し、インバータによって駆
動されて、広い速度範囲にわたって使用される。
代表される永久磁石を備えた回転子は、一般に図５に示
すような構成となっている。この回転子は、ケーシング
等に固定された固定子の内周部との間に所定のエアギャ
ップを介して対向するように配置され、鉄心１、磁石２
ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ及びシャフト３より構成される。
鉄心１は、所定形状に打ち抜いた薄鉄板を多数積層して
形成されており、円形の外周部は固定子との対向面を形
成し、内周部にはシャフト３が嵌入されている。複数の
磁石２ｅ〜２ｈは、鉄心１に設けた収容孔に嵌入されて
おり、１個の磁石が１極を形成するように着磁されて界
磁を形成している。そしてこの回転子は固定子と共に永
久磁石型の同期電動機を形成し、インバータによって駆
動されて、広い速度範囲にわたって使用される。
【０００３】上記の埋込磁石構造の電動機の場合、逆突
極性を特徴としているため、低速域においては、これに
より生じるリラクタンストルクと磁石による主磁束トル
クの双方の最大トルクポイントで駆動するいわゆる最大
トルク制御を行い、一方高速域においては、主磁束トル
クをリラクタンストルクにて補ういわゆる進み位相制御
を行うのが有効であり、前述の圧縮機等の駆動に用いら
れている。
極性を特徴としているため、低速域においては、これに
より生じるリラクタンストルクと磁石による主磁束トル
クの双方の最大トルクポイントで駆動するいわゆる最大
トルク制御を行い、一方高速域においては、主磁束トル
クをリラクタンストルクにて補ういわゆる進み位相制御
を行うのが有効であり、前述の圧縮機等の駆動に用いら
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の回転子にあ
っては、鉄心１の設計に際して、薄鉄板の打ち抜き性や
磁石２ｅ〜２ｈの鉄心１への挿入性に重点を置いた形状
設計がなされるのみであって、周方向に隣接する磁石間
に介在する鉄心部分４及びエアギャップと磁石間に介在
する鉄心部分５のそれぞれの厚み寸法の相互関係に関し
て、電動機特性上から十分な考慮がなされていない。一
般に圧縮機等の機械負荷は低減トルク特性であるため、
低速域においては負荷が軽くなる。従って、従来の回転
子の場合、負荷に対する磁束密度が高過ぎるため、鉄損
値が大きくなって電動機効率の向上が難しいものとなっ
ていた。特に空調機のように低速運転を長時間行うこと
によって電力消費を抑制するように制御されるものにあ
っては、低速域の電動機効率の向上は重要な課題となっ
ている。
っては、鉄心１の設計に際して、薄鉄板の打ち抜き性や
磁石２ｅ〜２ｈの鉄心１への挿入性に重点を置いた形状
設計がなされるのみであって、周方向に隣接する磁石間
に介在する鉄心部分４及びエアギャップと磁石間に介在
する鉄心部分５のそれぞれの厚み寸法の相互関係に関し
て、電動機特性上から十分な考慮がなされていない。一
般に圧縮機等の機械負荷は低減トルク特性であるため、
低速域においては負荷が軽くなる。従って、従来の回転
子の場合、負荷に対する磁束密度が高過ぎるため、鉄損
値が大きくなって電動機効率の向上が難しいものとなっ
ていた。特に空調機のように低速運転を長時間行うこと
によって電力消費を抑制するように制御されるものにあ
っては、低速域の電動機効率の向上は重要な課題となっ
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、エアギャップ
を介して固定子と対向する鉄心と、この鉄心内に環状に
装着した複数の磁石とを備えた電動機の回転子におい
て、周方向に隣接する前記磁石間に介在する前記鉄心の
厚み寸法をＬ１、前記エアギャップと前記磁石との間に
介在する前記鉄心の厚み寸法をＬ２としたとき、Ｌ１≧
Ｌ２となるように構成するものである。
を介して固定子と対向する鉄心と、この鉄心内に環状に
装着した複数の磁石とを備えた電動機の回転子におい
て、周方向に隣接する前記磁石間に介在する前記鉄心の
厚み寸法をＬ１、前記エアギャップと前記磁石との間に
介在する前記鉄心の厚み寸法をＬ２としたとき、Ｌ１≧
Ｌ２となるように構成するものである。
【０００６】また前記鉄心の表面磁束が、前記寸法Ｌ２
＝０とした場合の７０〜９０％となるように、前記寸法
Ｌ２の値を定めるようにするものである。
＝０とした場合の７０〜９０％となるように、前記寸法
Ｌ２の値を定めるようにするものである。
【０００７】
【作用】低速域において、負荷に適した磁束密度が得ら
れ、鉄損が減少して電動機効率が大幅に向上する。
れ、鉄損が減少して電動機効率が大幅に向上する。
【０００８】
【実施例】図１の回転子において、鉄心１ａは所定形状
に打ち抜いた薄鉄板を多数積層して形成されており、円
形の外周部は均一なエアギャップを介して図示しない固
定子の内周部と対向しており、内周部はシャフト３に固
定されている。複数の磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、
鉄心１ａに設けた収容孔に嵌入されて外周部近傍に環状
に装着されており、１個の磁石が１極を形成するように
着磁されて界磁を形成している。上記鉄心１ａは、図２
に拡大して示すように、周方向に隣接する磁石間（例え
ば磁石２ａと２ｄの間）に介在する鉄心部分４ａの厚み
寸法Ｌ１と、エアギャップと各磁石２ａ〜２ｄとの間に
介在する鉄心部分５ａの厚み寸法をＬ２の関係がＬ１≧
Ｌ２となるように構成されている。
に打ち抜いた薄鉄板を多数積層して形成されており、円
形の外周部は均一なエアギャップを介して図示しない固
定子の内周部と対向しており、内周部はシャフト３に固
定されている。複数の磁石２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、
鉄心１ａに設けた収容孔に嵌入されて外周部近傍に環状
に装着されており、１個の磁石が１極を形成するように
着磁されて界磁を形成している。上記鉄心１ａは、図２
に拡大して示すように、周方向に隣接する磁石間（例え
ば磁石２ａと２ｄの間）に介在する鉄心部分４ａの厚み
寸法Ｌ１と、エアギャップと各磁石２ａ〜２ｄとの間に
介在する鉄心部分５ａの厚み寸法をＬ２の関係がＬ１≧
Ｌ２となるように構成されている。
【０００９】上記のような構成とするのは、一般に次に
述べるような理由による。通常、磁石による主磁束トル
クを大きくするためには、磁束の漏れが極力少なくなる
ように構成する必要があり、磁石２ａ〜２ｄの外周部の
鉄心部分５ａが存在しない、即ちＬ２＝０とした回転子
構造が望ましい。この場合、磁石２ａ〜２ｄの外周部を
直接エアギャップへ露出させたものか、あるいは外周の
保護部材を要する場合は非磁性パイプ等で被覆して構成
したものが該当する。一方、リラクタンストルクを大き
く得るためには、固定子磁束の回転子内への流入が容易
となるように、磁石間の鉄心部分４ａのＬ１寸法を極力
大きく構成する必要がある。電動機の低速域において最
大トルク制御を行う場合、上記鉄心寸法Ｌ１とＬ２を調
整すれば主磁束トルクとリラクタンストルクの関係を調
整することが可能であり、本発明においては、鉄心の表
面磁束が寸法Ｌ２＝０とした場合の磁束量の７０〜９０
％となるように寸法Ｌ２の値を定めるようにするもので
ある。この関係を決定する上の目安を図４に示す。
述べるような理由による。通常、磁石による主磁束トル
クを大きくするためには、磁束の漏れが極力少なくなる
ように構成する必要があり、磁石２ａ〜２ｄの外周部の
鉄心部分５ａが存在しない、即ちＬ２＝０とした回転子
構造が望ましい。この場合、磁石２ａ〜２ｄの外周部を
直接エアギャップへ露出させたものか、あるいは外周の
保護部材を要する場合は非磁性パイプ等で被覆して構成
したものが該当する。一方、リラクタンストルクを大き
く得るためには、固定子磁束の回転子内への流入が容易
となるように、磁石間の鉄心部分４ａのＬ１寸法を極力
大きく構成する必要がある。電動機の低速域において最
大トルク制御を行う場合、上記鉄心寸法Ｌ１とＬ２を調
整すれば主磁束トルクとリラクタンストルクの関係を調
整することが可能であり、本発明においては、鉄心の表
面磁束が寸法Ｌ２＝０とした場合の磁束量の７０〜９０
％となるように寸法Ｌ２の値を定めるようにするもので
ある。この関係を決定する上の目安を図４に示す。
【００１０】図４は回転子鉄心１ａの外周部において磁
石２ａ〜２ｄによる表面磁束を測定し、Ｌ２＝０の場合
を１００％とし、Ｌ２を増加させて表面磁束を減じてい
った場合の毎分２０００回転以下の低速域における電動
機効率の変化の傾向を調べたものであり、鉄心１ａの表
面磁束がＬ２＝０とした場合の７０〜９０％となる区域
で非常に高効率が得られることが理解される。この場
合、Ｌ２を増すとこの部分に加わる遠心力も大きくなる
ため、必然的にＬ１も大きくして耐遠心力強度を得るよ
うに構成するため、主磁束トルクが減少する代わりにリ
ラクタンストルクが増加することになる。またＬ２の増
加は固定子磁束の収磁効果を生じるために、Ｌ１のみを
増加させる場合と比較してリラクタンストルクの増加は
顕著となる。尚、これらを総合的に考慮すると、前述の
Ｌ１≧Ｌ２の関係は常に保っておく必要がある。
石２ａ〜２ｄによる表面磁束を測定し、Ｌ２＝０の場合
を１００％とし、Ｌ２を増加させて表面磁束を減じてい
った場合の毎分２０００回転以下の低速域における電動
機効率の変化の傾向を調べたものであり、鉄心１ａの表
面磁束がＬ２＝０とした場合の７０〜９０％となる区域
で非常に高効率が得られることが理解される。この場
合、Ｌ２を増すとこの部分に加わる遠心力も大きくなる
ため、必然的にＬ１も大きくして耐遠心力強度を得るよ
うに構成するため、主磁束トルクが減少する代わりにリ
ラクタンストルクが増加することになる。またＬ２の増
加は固定子磁束の収磁効果を生じるために、Ｌ１のみを
増加させる場合と比較してリラクタンストルクの増加は
顕著となる。尚、これらを総合的に考慮すると、前述の
Ｌ１≧Ｌ２の関係は常に保っておく必要がある。
【００１１】図３は本発明の別の実施例を示すものであ
り、図１のカマボコ形磁石に代えて、図５に示したよう
なＣ形磁石２ｉ，２ｊを用いた例を示している。この場
合においても、Ｌ１とＬ２それぞれの値及び相互関係
は、前述した図１の場合と同様の要領で設定すればよ
い。
り、図１のカマボコ形磁石に代えて、図５に示したよう
なＣ形磁石２ｉ，２ｊを用いた例を示している。この場
合においても、Ｌ１とＬ２それぞれの値及び相互関係
は、前述した図１の場合と同様の要領で設定すればよ
い。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、最大トルク制御で運転
される低速域において、低負荷に見合った低磁束密度が
得られて、主磁束による鉄損を減少させることができる
とともに、固定子磁束によるリラクタンストルク成分を
有効に活用することができ、これらの結果電動機効率を
大幅に向上させることができる。従って、空調機のよう
に低速運転を長時間行うような用途において、電力消費
の大幅な削減が達成できる。
される低速域において、低負荷に見合った低磁束密度が
得られて、主磁束による鉄損を減少させることができる
とともに、固定子磁束によるリラクタンストルク成分を
有効に活用することができ、これらの結果電動機効率を
大幅に向上させることができる。従って、空調機のよう
に低速運転を長時間行うような用途において、電力消費
の大幅な削減が達成できる。
【図１】本発明の実施例を示す回転子の平面断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】本発明の別の実施例を示す回転子の要部拡大
図。
図。
【図４】本発明の作用を説明する特性図。
【図５】従来例を示す回転子の平面断面図。
１，１ａ、１ｂ 鉄心 ２ａ〜２ｊ 磁石 ３ シャフト
Claims (2)
- 【請求項１】 エアギャップを介して固定子と対向する
鉄心と、この鉄心内に環状に装着した複数の磁石とを備
えた電動機の回転子において、周方向に隣接する前記磁
石間に介在する前記鉄心の厚み寸法をＬ１、前記エアギ
ャップと前記磁石との間に介在する前記鉄心の厚み寸法
をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２としたことを特徴とする
電動機の回転子。 - 【請求項２】 前記鉄心の表面磁束が、前記寸法Ｌ２＝
０とした場合の７０〜９０％となるように、前記寸法Ｌ
２の値を定めたことを特徴とする請求項１に記載の電動
機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095825A JPH09247880A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 電動機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095825A JPH09247880A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 電動機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09247880A true JPH09247880A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=14148190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8095825A Pending JPH09247880A (ja) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | 電動機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09247880A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084690A (ja) * | 2000-02-09 | 2002-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電動機 |
| GB2423423B (en) * | 2003-10-17 | 2007-08-15 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | AC Motor control method and control device |
-
1996
- 1996-03-12 JP JP8095825A patent/JPH09247880A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084690A (ja) * | 2000-02-09 | 2002-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電動機 |
| GB2423423B (en) * | 2003-10-17 | 2007-08-15 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | AC Motor control method and control device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050201 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050314 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050719 |