JPH10178751A

JPH10178751A - 電動機

Info

Publication number: JPH10178751A
Application number: JP8359654A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Okuma; 繁大熊; Shinji Michiki; 慎二道木; Mutsuo Tomita; 睦雄冨田; Mitsuhiko Sato; 光彦佐藤; Seiichi Kaneko; 清一金子
Original assignee: Aichi Elec Co
Current assignee: Aichi Elec Co
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: JP3747107B2

Abstract

(57)【要約】【目的】固定子鉄心の半閉スロットに巻線を装着した
固定子と、回転子鉄心の内部に複数片の磁石を装着した
回転子とを、前記固定子鉄心の歯部の内周部に前記回転
子鉄心の外周部がエアギャップを介して対向するように
配置して構成される電動機において、振動や騒音を大幅
に低減するとともに、品質の良い電動機を提供する。【構成】回転子鉄心１ａは、その外周部１８と磁石６
ａの円弧状外周部との間に介在するブリッジ部３ａ，３
ｂと、周方向に隣接する磁石６ａの相互間に介在するガ
ード部４とを備え、前記ブリッジ部は、磁石６ａの１片
における周方向中央部と対向する部分に所定の範囲にわ
たって形成された広幅の部分３ａと、この広幅の部分３
ａから周方向両側のガード部４にわたって両側均等に形
成された狭幅の部分３ｂとを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機や空調機の圧縮
機駆動用電動機等に代表される永久磁石界磁を有する同
期電動機に関し、特に回転子の鉄心の内部に磁石を埋め
込んで構成するいわゆる埋込磁石構造（以下ＩＰＭと称
す）の回転子を備えた電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＰＭの回転子として、一般に図１１に
示す構成のものが知られている。この回転子は、軸孔５
に嵌入される軸によって支持されて、ケーシングに固定
された電動機固定子の内側に配置され、回転子鉄心１の
外周部が固定子鉄心の内周部との間に所定の空隙を介し
て対向するように構成される。回転子鉄心１は所定形状
に打ち抜いた０．３５ｍｍ，０．５０ｍｍ等の板厚の薄
鉄板を多数積層して形成されており、収納した磁石の軸
方向両端部を密閉するために端板１０を装着し、軸方向
に貫通する複数のカシメピン９によって回転子鉄心１と
端板１０とが固定されている。

【０００３】図１１に示した回転子の平面断面を図１２
に示す。薄鉄板の打ち抜きによって形成された回転子鉄
心１は、磁石６の収容孔２、カシメピン９の挿通孔８及
び軸孔５を備え、各薄鉄板に設けた切り起こし突起によ
る凹凸部を軸方向に隣接する薄鉄板相互で嵌合させて固
定する周知のカシメクランプ手段７によって固定されて
構成されている。積層後の回転子鉄心１の複数の収容孔
２には、これと略相似形の磁石６がすきまばめあるいは
圧入等によって挿入され、しかる後、端板１０がカシメ
ピン９によって固定されて収容孔２に蓋がなされるよう
になっている。

【０００４】複数片の磁石６は、主にフェライト磁石あ
るいは希土類磁石が用いられ、磁極軸と平行に磁気配向
させた極異方性、あるいは径方向に磁気配向させたラジ
アル異方性に形成され、１片の磁石が１極を形成するよ
うに着磁されて界磁を形成するようになっており、図１
２に示すものは４極の界磁構成の場合を示している。こ
の回転子において、磁石６の断面形状は、外径側が円弧
状で内径側が直線状の略蒲鉾形をなし、この磁石６の円
弧状外周部は回転子鉄心１の外周部と同心状の円弧に形
成されている。この結果、回転子鉄心１における外周部
と磁石６の円弧状外周部との間に介在する鉄心部分（以
下ブリッジ部と称す）３は等幅に形成されている。そし
てこのブリッジ部３は、周方向に隣接する磁石６の相互
間に介在する鉄心部分（以下ガード部と称す）４によっ
て支持された構成となっている。

【０００５】磁石の形状としては、図１２に示したもの
以外に、外径側と内径側の双方を同心の円弧状に形成し
た平面断面形状が弓形のもの等も一般に多用されてい
る。この場合、鉄心に設ける複数の収容孔の形状もこの
磁石形状と略相似形とすることは勿論である。以上説明
したような回転子は、例えば特願平８−９５８２５号等
に示されている。

【０００６】上記回転子は、三相巻線を有する固定子内
に配置されて永久磁石型の同期電動機を構成し、インバ
ータを介して固定子巻線を励磁することによって回転を
行うようになっている。図１３は、図１２に示す回転子
を固定子と対向配置した状態を模式的に示したものであ
る。固定子は、複数のスロット１３を有する固定子鉄心
１１に絶縁物を介して三相巻線１４ａ，１４ｂが巻回さ
れて構成されている。この固定子鉄心１１のスロット１
３は開口部１７を有する半閉スロットとなっており、隣
接するスロット間には歯部１２を備えており、この歯部
の内周部に回転子鉄心１の外周部がエアギャップ１６を
介して対向している。

【０００７】このようなＩＰＭの電動機の場合、磁石の
磁極中心と回転軸心を結んだ方向をｄ軸とし、このｄ軸
に対する電気角９０゜位相をｑ軸とすると、ｄ軸インダ
クタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑの関係がＬｄ＜
Ｌｑなるいわゆる逆突極性を示すため、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り
生じる主磁束トルクの双方のトルクの和が最大となるポ
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。

【０００８】即ち、一般にこのような電動機のトルクＴ
は、主磁束トルクをＴ１、リラクタンストルクをＴ２と
すると、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２ …（１）であり、磁石による磁束量をΦ、ｑ軸電流をＩｑ、ｄ軸
電流をＩｄとすれば、Ｔ１＝Φ・Ｉｑ …（２）Ｔ２＝（Ｌｄ−Ｌｑ）Ｉｄ・Ｉｑ …（３）で表される。

【０００９】図１３に示す巻線は模式的に示したもので
あるが、１４ａで示される巻線と１４ｂで示される巻線
には互いに逆方向の電流が通電されていることを示して
おり、これにより固定子鉄心１１には図示するＮ，Ｓで
示される固定子側の磁極が生じている状態を表してい
る。一般にこのような電動機の固定子に対してなされる
台形波１２０゜通電は、Ｕ−Ｖ，Ｕ−Ｗ，Ｖ−Ｗ，Ｖ−
Ｕ，Ｗ−Ｕ，Ｗ−Ｖの６つの通電パターンより成り、各
々の通電区間は電気角６０゜となっている。従って、あ
る特定の巻線に電気角６０゜の通電がなされる間、主磁
束トルクとリラクタンストルクの和が最高のトルクを生
じる関係となるように通電制御されるようになってい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＩＰＭ
の電動機のトルクＴには、主磁束トルクＴ１以外にリラ
クタンストルクＴ２が大きく寄与しているのであるが、
このリラクタンストルクには固定子鉄心の歯部１２と回
転子鉄心のガード部４の位置関係に起因するコギングト
ルク成分が多く含まれており、これによる電動機の振動
や騒音が大きな問題となっている。

【００１１】図１３の電動機において、固定子に対して
例えばＵ−Ｖ通電を行うと、図示するような固定子側の
磁極が生じ、この磁極の磁極軸ＯＡにこれと極性を異に
する回転子の磁石６の磁極軸が一致して静止する。尚、
図中Ｏは回転軸心を示している。この回転子が静止する
位置を０゜とし、一定電流にてＵ−Ｖ通電を継続しつつ
回転子を正規の回転方向と逆方向へ回転させていった場
合に、回転子の回転した機械角θに対するトルクＴの値
の変化を、図６に三角プロットを破線で結んだＴｂにて
示す。破線Ｔｂで明らかなように、この例の場合は回転
子の角度θが４０゜〜５５゜近辺にかけてトルクが著し
く上下動しており、このトルク変動が振動や騒音を発生
させる大きな要素であることが解る。

【００１２】上記トルク変動を図１４に基づいて説明す
る。図１４は、回転子の角度θが４７．５゜のポイント
を図示しており、図１３において固定子の磁極軸ＯＡと
一致していた回転子の磁極軸ＯＢが回転方向と逆方向に
４７．５゜（電気角９５゜）回転した状態である。この
位置においては、固定子巻線１４ａの通電によって発生
した固定子磁束の一部は、破線１５ａにて示すような磁
路を生じることになる。即ち、固定子鉄心１１の歯部１
２ａからエアギャップ１６を経由して回転子鉄心１のガ
ード部４ａへ入り、回転子鉄心内を通過して別のガード
部４ｂからエアギャップ１６を経由して固定子鉄心の別
の歯部１２ｄへ至る磁路である。この磁路１５ａにおい
ては、回転子鉄心のガード部４ａ及び４ｂがそれぞれ固
定子鉄心の歯部１２ａ及び１２ｄよりも回転方向へ若干
変位しているため、磁気的に安定しようとするリラクタ
ンストルク成分、即ちコギングトルクが減速方向に発生
することになる。このような現象は、歯部１２とガード
部４の位置関係によって、いくつかのポイントにおいて
加速方向あるいは減速方向のコギングトルクとして発生
することになり、この結果、図６に示したようなトルク
Ｔｂの著しい上下動が生じてしまう。

【００１３】また、図１２に示したような回転子鉄心１
を構成する薄鉄板の打ち抜きは、順送プレス型を用いて
行われるものであるが、ブリッジ部３を形成する場合、
収容孔２を抜き落とすステーションと鉄心１の外周部を
抜き落とすステーションでは抜き方向が異なる方向とな
る。この結果、図１５に示すように、板厚がＷ２なる各
薄鉄板には鉄心の外周部１８と内周側の収容孔２との間
に幅がＷ１なるブリッジ部３が打ち抜かれ、このブリッ
ジ部３の内外周面のそれぞれはせん断面１９と破断面２
０によって形成されており、破断面２０の先端にはバリ
２１が生じている。また打ち抜き型の刃が打ち込まれる
板面からせん断面１９にかけては薄板材料が刃に引き込
まれて生じるだれ込み部２２が生じる。従ってだれ込み
部２２によって、ブリッジ部３の上下板面はせん断方向
へ傾斜して形成されることになる。

【００１４】積層直後の回転子鉄心は、図１５に示すよ
うに各薄鉄板に生じたバリ２１によって積層間が浮いた
状態となっていて積層密度が悪いため、一般に積層方向
に再加圧して増し締めがなされる。このとき鉄心のブリ
ッジ部３においては、幅寸法Ｗ１が小さいために、この
寸法Ｗ１に対する前述のだれ込み部２２による傾斜部分
の割合がかなり大きくなっており、この結果図１６に示
すように、加圧によってブリッジ部３の上下面が滑って
積層間にズレが生じたり、ブリッジ部３自体が傾斜して
収容孔２側あるいは外周部１８側へ突出するといったい
わゆる座屈現象を生じる。このようにブリッジ部３が本
来のブリッジ幅Ｗ１に対して径方向内外へ凹凸を生じる
ことにより、収容孔２への磁石６の挿入ができなくなっ
たり、回転子の外周部１８が固定子と接触して電動機と
して回転不能となったりする問題があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＩＰＭの電動
機において、回転子鉄心におけるブリッジ部を、磁石の
１片における周方向中央部と対向する部分に所定の範囲
にわたって形成された広幅の部分と、この広幅の部分か
ら周方向両側のガード部にわたって両側均等に形成され
た狭幅の部分とによって構成するものである。

【００１６】また電動機の極数をＰ、前記スロットの数
をＮｓとしたとき、前記ブリッジ部の広幅の部分と狭幅
の部分の境界から回転子極間部までの軸心からみた開角
は、前記固定子鉄心におけるＮｓ／（３Ｐ）個の隣接す
る歯部の最大開角の近辺の値に設定するものである。あ
るいはこのブリッジ部の広幅の部分と狭幅の部分の境界
から回転子極間部までの軸心からみた開角は、前記固定
子鉄心におけるＮｓ／（３Ｐ）個の隣接するスロットの
開口部の最大開角の近辺の値に設定するものである。

【００１７】このブリッジ部に設ける広幅の部分の形状
は、内側へ向けた凸状または外側へ向けた凸状等によ
り、狭幅の部分に対して磁気抵抗に差異が生じるように
構成する。この場合、前記広幅の部分の幅は、機械的構
成上は前記回転子鉄心を構成する薄鉄板の板厚以上とす
ることが好ましく、また磁気的構成上は前記狭幅の部分
の幅の１．２倍以上とすることが好ましい。

【００１８】

【作用】回転子鉄心のブリッジ部の広幅の部分と狭幅の
部分との間に磁気抵抗の差異が生じ、これによって固定
子鉄心の歯部と回転子鉄心のガード部の位置関係によっ
て生じるコギングトルクが、前記歯部と前記広幅の部分
の位置関係によって生じるリラクタンストルクによって
打ち消され、回転子位置の変化に伴うトルク変動が滑ら
かとなる。

【００１９】また回転子鉄心の製造過程において、鉄心
ブリッジ部の広幅部においては、打ち抜きによるだれ込
み部に対してブリッジ部の幅寸法が大きいために広幅部
に平坦な板面が存在し、積層方向に鉄心を再加圧して増
し締めを行う際に前記平坦な板面で加圧力を受けること
ができ、この結果ブリッジ部に座屈が生じることがな
い。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の代表的な実施例を示す回転子の要部平面
断面図である。この回転子鉄心１ａのブリッジ部は、従
来のように等幅に形成されるのではなく、周方向中央部
に広幅部３ａを、そして周方向端部のガード部４近傍の
部分には狭幅部３ｂがそれぞれ設けてあり、この狭幅部
３ｂは広幅部３ａを挟んで両側均等に構成されている。
広幅部３ａは収容孔２ａ内へ突出した凸部によって形成
されており、この構成は各極におけるブリッジ部で均等
構成となっている。

【００２１】広幅部３ａの内周部は回転子鉄心１ａの外
径１８と同心状に形成され、この回転子鉄心１ａの収容
孔２ａに磁石６ａを挿入したとき、広幅部３ａの内周部
と磁石６ａの円弧状外周部とは当接状態となり、狭幅部
３ｂと磁石６ａとは若干離間するように構成される。そ
の他の構成に関しては、図１１及び図１２の従来例にて
説明したものと同一または均等構成となっている。

【００２２】図２及び図３は、本発明の電動機における
回転子鉄心と固定子鉄心との組み合わせ状態を説明する
ものであり、簡略化のため、例えば収容孔２ａ，２ｄの
コーナー部の円弧等は省略して描いてある。回転子鉄心
１ａ及び１ｄは、共に極数Ｐ＝４なる４極界磁用の鉄心
となっている。また図２の固定子鉄心１１はスロット数
Ｎｓ＝１２、図３の固定子鉄心１１ａはＮｓ＝２４のも
のをそれぞれ示しており、これらスロット１３の間には
スロット数と同数の歯部１２が設けられ、隣接する歯部
１２のチップ間にはスロットの開口部１７が形成されて
いる。

【００２３】図２及び図３の電動機において、α１〜α
４は軸心Ｏからみた開角を示しており、α１はブリッジ
部の広幅部３ａ，３ｃの開角を表し、またα２は広幅部
３ａ，３ｃと狭幅部３ｂ，３ｄの境界から回転子極間部
までの開角を表しており、機械角において、 α１＝３６０／Ｐ−２α２ …（４）なる関係にある。

【００２４】またα３及びα４は、ｎ＝Ｎｓ／（３Ｐ） …（５）なる関係によって算出された係数ｎをもとにして定めた
開角であり、図２の電動機においてはＮｓ＝１２である
ためｎ＝１となり、一方図３の電動機においてはＮｓ＝
２４であるためｎ＝２となる。そしてα３はｎ個の隣接
する歯部１２のエアギャップ１６に臨む部分の最大開角
を表し、この場合の歯部とはチップ部の先端までも含め
て考慮する。またα４はｎ個の隣接するスロット１３の
開口部１７の最大開角を表している。

【００２５】本発明においては、概ねα２＝α３あるい
はα２＝α４なる関係となるように、回転子鉄心１ａ，
１ｄのブリッジ部の広幅部３ａ，３ｃ及び狭幅部３ｂ，
３ｄの開角を設定する。いま、固定子鉄心のスロット数
が１２個の場合について考えると、図４に示す電動機は
概ねα２＝α３に設定したものを図示しており、この電
動機には図１３にて示した電動機と同様の磁極が形成さ
れる。即ち、固定子に対して例えばＵ−Ｖ通電を行って
回転子が静止する位置ＯＡを０゜とし、正規回転方向と
逆方向への磁極軸ＯＢの開角θが機械角にて４７．５゜
（電気角９５゜）のポイントに回転子が位置した状態を
示しており、図１４に示した従来例と同一の状態を示し
ている。固定子巻線１４ａへの通電によって発生した固
定子磁束の一部は、破線１５ａのような減速方向へのコ
ギングトルクを生じる磁路を形成することは図１４の従
来例にて説明したとおりである。本実施例の場合、これ
に加えて、固定子鉄心１１の歯部１２ｂからエアギャッ
プ１６を経由して回転子鉄心１ａのブリッジ部広幅部３
ａへ入り、この広幅部３ａを周方向へ抜けた後、エアギ
ャップ１６を経由して固定子鉄心の別の歯部１２ｄへ至
る固定子磁束の磁路１５ｂを生じることになる。

【００２６】この結果、磁路１５ｂにおいては、回転子
鉄心１ａのブリッジ部広幅部３ａの軸心Ｏからみた開角
が、固定子鉄心１１の歯部１２ｂから１２ｄまでの開角
よりも回転方向と逆方向へ若干変位しているため、磁気
的に安定しようとするリラクタンストルク成分が加速方
向に発生することになる。従って固定子磁束の磁路１５
ａによる減速方向のトルクは、磁路１５ｂによる加速方
向のトルクによって打ち消されることになる。このよう
に、歯部１２ａ〜１２ｅとガード部４ａ，４ｂとの位置
関係によっていくつかのポイントにおいて発生する加速
方向あるいは減速方向のコギングトルクは、歯部１２ａ
〜１２ｅと広幅部３ａとの位置関係によって発生する反
対方向のリラクタンストルクによって打ち消されること
になる。

【００２７】上記のような作用が生じるため、図４に示
したようなα２＝α３なる電動機において、固定子に対
して例えばＵ−Ｖ通電を行って回転子が静止する位置を
０゜とし、一定電流にてＵ−Ｖ通電を継続しつつ回転子
を正規の回転方向と逆方向へ回転させていった場合に、
回転子の回転した機械角θに対するトルクＴの値の変化
は、図６に丸印プロットを実線で結んだＴａのようにな
り、従来例の破線Ｔｂと比較してトルクの著しい上下動
はなくなって滑らかとなり、この結果振動や騒音の少な
い電動機が形成されたことが解る。尚、図６のものは、
電動機として極数４、固定子外径φ１０５ｍｍ、スロッ
ト数１２、回転子外径φ５４．８ｍｍ、鉄心積厚６８ｍ
ｍのものを用い、出力１５０ｗ時の電流値にて通電を行
った場合のデータである。また、この電動機における各
部の開角は、α２＝α３＝２３．７５゜、α１＝４２．
５゜、α４＝６．２５゜であり、またブリッジ部の狭幅
部の径方向幅が０．５ｍｍ、広幅部の径方向幅が０．６
５ｍｍであった。

【００２８】図７は、図６における特性改善効果の著し
い機械角θ＝４０゜〜６０゜の範囲をさらに詳細に説明
する図であり、図４に示した電動機における開角α１を
変えることによる特性の変化をみたものである。前述の
ようにＴａは広幅部の開角α１＝４２．５゜に設定され
たものであり、このときα２＝α３となっている。Ｔｂ
は均一ブリッジ幅の従来品の場合であり、Ｔａ，Ｔｂに
ついては図６を拡大して示してある。他の折線における
符号Ｔの添字はブリッジ部の広幅部の開角α１の機械角
を表している。図に示されるように、α１が３７．５゜
から４７．５゜まで変化することによってトルクの脈動
幅も大きく変化しており、α１＝４２．５゜近辺即ちα
２＝α３の近辺で脈動幅が小さくなって滑らかなトルク
変化が得られることが解る。図７に示されるように、本
発明によるトルクの上下動の改善は、α１が４０゜から
４５゜の範囲であれば概ね実用上の効果が期待でき、従
って４２．５゜を基準にすると、α１やα２の値を設定
する上で、スロット開口部１７の開角の約半分程度に相
当する角度分の増減まで許容できる。

【００２９】図６のＴａに示される特性の改善は、図２
の電動機においてα２＝α３とした場合のものである
が、図３に示すような２４スロットの固定子においても
前述の係数ｎ＝２とするのみであって、α２＝α３とす
れば同様の作用、効果が得られる。また本発明において
は、α２＝α４となるように設定しても同様の作用、効
果が生じるものである。但し、図２に示すような１２ス
ロットの固定子を用いる場合は、開角α４が小さい値と
なるためにブリッジ部の凹凸の変化に乏しく、発明の効
果が顕著に現れない。従ってα２＝α４とする場合は、
図３に示すような２４スロットの固定子を用いる場合に
適しているといえる。

【００３０】図５は、図３の２４スロットの電動機にお
いて、概ねα２＝α４に設定した場合の一例を示すもの
である。この図において、固定子側には図４の場合と略
同様の磁極が形成されているが、巻線１４ａの数及び１
２ｆ〜１２ｊ等で示す歯部の数は２倍となっている。図
５は、固定子に対して例えばＵ−Ｖ通電を行って回転子
が静止する位置ＯＡを０゜とし、正規回転方向と逆方向
への磁極軸ＯＢの開角θが機械角にて５０゜（電気角１
００゜）のポイントに回転子が位置した状態を示してい
る。

【００３１】固定子巻線１４ａへの通電によって発生し
た固定子磁束の一部は、破線１５ｃのような磁路を形成
し、これは従来のＩＰＭの電動機において生じている現
象である。即ち、固定子鉄心１１ａの歯部１２ｆからエ
アギャップ１６を経由して回転子鉄心１ｄのガード部４
ｃへ入り、回転子鉄心内を通過して別のガード部４ｄか
らエアギャップ１６を経由して固定子鉄心の別の歯部１
２ｊへ至る磁路１５ｃが生じ、このときガード部４ｃ及
び４ｄがそれぞれ歯部１２ｆ及び１２ｊよりも回転方向
と逆方向へ若干変位しているため、磁気的に安定しよう
とするコギングトルクが増速方向に発生することにな
る。これに対し、本発明の構成によりこの場合は、歯部
１２ｇからエアギャップ１６を経由してブリッジ部の広
幅部３ｃへ入り、この広幅部３ｃを周方向へ抜けた後、
エアギャップ１６を経由して別の歯部１２ｈへ至る固定
子磁束の磁路１５ｄを生じることになり、この磁路１５
ｄにおいては、広幅部３ｃの開角が、歯部１２ｇから１
２ｈまでの開角よりも回転方向へ若干変位しているた
め、磁気的に安定しようとするリラクタンストルクが減
速方向に発生することになる。従って磁路１５ｃによる
加速方向のトルクは、磁路１５ｄによる減速方向のトル
クによって打ち消されることになる。尚図５において、
α２＝α３としても同様のコギングトルク低減効果が発
揮される。

【００３２】また、図１に示される回転子鉄心１ａにお
いては、鉄心を構成する各薄鉄板を打ち抜く際、図１５
にて説明しただれ込み部２２が生じるためにブリッジ部
の板面はせん断方向へ傾斜して形成されるのであるが、
広幅部３ａを従来のブリッジ部に比べて広幅に形成する
ことにより、だれ込み部に対するブリッジ幅Ｗ１の割合
が大きくなるため、平坦な板面を多く残存させて打ち抜
くことができる。このため積層方向に鉄心１ａを再加圧
して増し締めを行う際に、上記平坦な板面で加圧力を受
けることができ、ブリッジ部の座屈が発生することが防
止される。

【００３３】上記効果を得るためのブリッジ部の広幅部
３ａの幅寸法は、概ね薄鉄板の板厚以上とすることによ
り、良好な効果が発揮されることが発明者らによって確
認されている。この場合、ブリッジ部の狭幅部３ｂは、
鉄心のガード部４に近接しているため、この部分につい
ては加圧による座屈は発生しにくい構成となっているた
め、従来通りの幅あるいは必要に応じてさらに狭幅に形
成することも可能である。また図４及び図５にて説明し
たコギングトルクを打ち消してトルクを滑らかにすると
いった作用を得るためには、ブリッジ部の広幅部３ａと
狭幅部３ｂのそれぞれの径方向の幅は、それらの境界部
分において磁気抵抗が明確に変わる程度の差が必要であ
り、実験的には広幅部３ａの幅が狭幅部３ｂの幅の１．
２倍以上の域において顕著な効果が得られるようにな
る。また前記境界部分は、形状あるいは磁気抵抗がなだ
らかに変化するように形成しても効果は得られるが、理
想的には前述の磁気抵抗が明確に変化するような段差形
状が好ましい。

【００３４】尚、固定子鉄心や回転子鉄心は打ち抜きに
よって形成されるため、コーナー部分は円弧等によって
形成されている場合が多く、これにより固定子鉄心の歯
部のチップ部、回転子鉄心のガード部、あるいはブリッ
ジ部の広幅部と狭幅部の境界部分における磁束の流れに
若干の変化が生じるため、本発明におけるブリッジ部の
広幅部や狭幅部の設定に際しては、前記円弧等による鉄
心部分の目減りや増加を考慮に入れて広幅部及び狭幅部
の開角を設定することは勿論である。

【００３５】図８乃至図１０は、本発明による回転子の
それぞれ別の実施例を示したものである。図８の回転子
は、図１に示した磁石６ａに代えて、ブリッジ部の狭幅
部３ｂに当接するまで磁石の量を増加したものである。
磁石６ｂの磁気抵抗は空気同様であるので、このように
構成した場合でも、ブリッジ部の広幅部３ａと狭幅部３
ｂとによる本発明の効果は図１の場合と同様であり、磁
石の量が増加したことにより、主磁束量が若干増加する
ことになる。

【００３６】図９の回転子は、弓形の磁石６ｃを使用し
た回転子に本発明を適用した場合の例を示しており、回
転子鉄心１ｂは、収容孔２ｂの内径側が磁石形状に合わ
せた円弧状である点以外は図１に示した回転子鉄心１ａ
と同様の構成であり、作用、効果に関しても何等変わる
ことはない。この場合は、図１の回転子と比較して、磁
石６ｃの内周側の鉄心部分に余裕があるため、例えば圧
縮機駆動用電動機等においては、圧縮機構の軸受部分を
逃げた空洞部をこの部分に設けることが可能となった
り、圧縮機構のアンバランスを矯正するための空孔を鉄
心１ｂに設ける等種々の構成に都合がよい。

【００３７】図１０の回転子は、ブリッジ部の広幅部３
ａを外側へ向けた凸状に形成したものである。図１０の
ような鉄心１ｃにおいては、図１に示した回転子と同様
の作用、効果を得ることができるとともに、磁石の量を
増加させて主磁束量を増すことができる。尚、広幅部３
ａの突出によって回転子と固定子間の空隙が縮小する
が、前述したブリッジ部の座屈が発生した場合に比べれ
ば突出寸法は相対的に小さなものであり、且つ寸法上の
品質も安定しているので、固定子との間に所定の空隙を
維持して回転子が回転を行うに際して支障は生じない。
但し、エアギャップ寸法が小さい場合や、狭幅部３ｂの
幅が小さくて鉄心が変形する不安等がある場合は、図１
に示した内側へ向けた凸状の広幅部３ａとすることが好
ましい。また広幅部３ａは、内側と外側の両側へ向けた
凸状となる形状に構成してもよいことは勿論である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、固定子鉄心の歯部と回
転子鉄心のガード部の位置関係によって生じるコギング
トルクが、ブリッジ部の広幅の部分と狭幅の部分の磁気
抵抗の差異によって生じるリラクタンストルクによって
打ち消され、回転子位置の変化に伴うトルク変動が滑ら
かとなる。この結果、電動機の振動や騒音が大幅に低減
されるものである。また鉄心ブリッジ部の広幅部の存在
によって、積層方向に鉄心を加圧して増し締めを行う際
にブリッジ部に積層間のズレや傾斜による座屈が発生す
ることが防止される。この結果、鉄心の収容孔への磁石
の挿入が容易となって製造上の歩留まりが向上するとと
もに、回転子の外周部が固定子と接触するといった事故
をなくすことができ、品質の良い電動機を提供できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電動機の回転子の要
部平面断面図。

【図２】図１の回転子鉄心と固定子鉄心との組み合わせ
状態を説明する要部平面図。

【図３】図１の回転子鉄心と別の固定子鉄心との組み合
わせ状態を説明する要部平面図。

【図４】図１の回転子を用いた電動機における固定子磁
束の流れを示す説明図。

【図５】図１の回転子を用いた電動機における固定子磁
束の流れを示す説明図。

【図６】固定子に対する特定の通電パターン時における
回転子位置による電動機のトルクの変化を示す特性図。

【図７】図６の要部の詳細を説明する特性図。

【図８】本発明の第２実施例を示す回転子の要部平面断
面図。

【図９】本発明の第３実施例を示す回転子の要部平面断
面図。

【図１０】本発明の第４実施例を示す回転子の要部平面
断面図。

【図１１】一般的なＩＰＭの回転子を示す斜視図。

【図１２】従来例を示す回転子の平面断面図。

【図１３】図１２の回転子を用いた電動機における磁極
構成を示す説明図。

【図１４】図１３の電動機における固定子磁束の流れを
示す説明図。

【図１５】従来の回転子鉄心のブリッジ部の打ち抜き後
の状態を示す正面断面図。

【図１６】図１５のブリッジ部の加圧後の状態を示す正
面断面図。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ回転子鉄心２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ収容孔３ブリッジ部３ａ，３ｃ広幅部３ｂ，３ｄ狭幅部４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄガード部５軸孔６，６ａ，６ｂ，６ｃ、６ｄ磁石７，７ａカシメクランプ手段９カシメピン１１，１１ａ固定子鉄心１２，１２ａ〜１２ｊ歯部１３スロット１４ａ，１４ｂ巻線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ固定子磁束１６エアギャップ１７スロット開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子清一三重県桑名郡木曽岬町栄68−４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子鉄心の半閉スロットに巻線を装着
した固定子と、回転子鉄心の内部に複数片の磁石を装着
した回転子とを、前記固定子鉄心の歯部の内周部に前記
回転子鉄心の外周部がエアギャップを介して対向するよ
うに配置して構成される電動機において、前記回転子鉄
心は、その外周部と前記磁石の円弧状外周部との間に介
在するブリッジ部と、周方向に隣接する前記磁石の相互
間に介在するガード部とを備え、前記ブリッジ部は、前
記磁石の１片における周方向中央部と対向する部分に所
定の範囲にわたって形成された広幅の部分と、この広幅
の部分から周方向両側の前記ガード部にわたって両側均
等に形成された狭幅の部分とを備えていることを特徴と
する電動機。
【請求項２】電動機の極数をＰ、前記スロットの数を
Ｎｓとしたとき、前記ブリッジ部の広幅の部分と狭幅の
部分の境界から回転子極間部までの軸心からみた開角
を、前記固定子鉄心におけるＮｓ／（３Ｐ）個の隣接す
る歯部の最大開角の近辺の値に設定したことを特徴とす
る請求項１に記載の電動機。
【請求項３】前記ブリッジ部の広幅の部分と狭幅の部
分の境界から回転子極間部までの軸心からみた開角を、
前記固定子鉄心におけるＮｓ／（３Ｐ）個の隣接するス
ロットの開口部の最大開角の近辺の値に設定したことを
特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】前記ブリッジ部の広幅の部分は、内側へ
向けた凸状に形成したことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の電動機。
【請求項５】前記ブリッジ部の広幅の部分は、外側へ
向けた凸状に形成したことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の電動機。
【請求項６】前記ブリッジ部の広幅の部分の幅を、前
記回転子鉄心を構成する薄鉄板の板厚以上としたことを
特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動機。
【請求項７】前記ブリッジ部の広幅の部分の幅を、前
記狭幅の部分の幅の１．２倍以上としたことを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれかに記載の電動機。