JPH10290541A

JPH10290541A - 電動機の回転子

Info

Publication number: JPH10290541A
Application number: JP9113560A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Uchibori; 正晴内堀; Masaaki Takezawa; 正昭竹沢; Keishiro Igarashi; 恵司郎五十嵐; Kazuhiko Arai; 和彦新井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、かしめ固定用の貫通孔による悪影
響を低減するだけでなく、部品点数が少なく組立作業も
簡単で高特性が得られる電動機の回転子を提供すること
を目的とする。【解決手段】複数枚の回転子用鉄板２７を積層した回
転子鉄心２６と、この回転子鉄心に回転軸６の軸方向に
沿って設けられる少なくとも２カ所の挿入孔３６〜３９
と、これら挿入孔に挿入される少なくとも４枚の平板状
の永久磁石４０〜４７とからなる電動機の回転子６にお
いて、前記永久磁石４０〜４７は隣り合う磁極間に対向
する一対の磁石４０〜４７が回転子６の法線を挟み所定
間隔を存して平行に配置され、前記磁極間に磁路が形成
されている構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機等に使用さ
れる電動機の回転子の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種圧縮機用電動機の回転子、特
にブラシレスＤＣモータと称される電動機の回転子は、
例えば出願人が先に出願した特願平５−１３８８９３号
の図４（Ｃ）に示されるように構成されていた。即ち、
従来の回転子は複数枚の回転子用鉄板を積層し、かしめ
固定して回転子鉄心を構成すると共に、この回転子鉄心
の外周側に沿って磁極を構成する４個（四極の場合）の
磁性体（永久磁石）を挿入し、回転子鉄心の外周面は磁
性体間において切り欠きを形成して突極部を構成するこ
とにより、磁束の短絡を防止する構造とされていた。

【０００３】また、回転子鉄心の回転子用鉄板には上下
の非磁性端面部材等をかしめ固定するための貫通孔が穿
設され、この貫通孔にリベットを用いて前記端面部材や
オイル分離用のディスク等を回転子鉄心にかしめ固定し
ていた。

【０００４】一方、特開昭４７−２７３０２号公報に開
示され図４に示すように、複数枚の平板状の永久磁石１
００を、それらの磁路が接線方向を向くように回転子１
０１の中心から放射状に挿入配置したものが示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の回転子では上記貫通孔が切り欠きの内方、即ち、磁
性体間に穿設されていたため、磁極が四極以上の場合、
隣接する磁性体（磁極）間に渡って形成される磁路に貫
通孔が存在することになる。そのため、この貫通孔部分
で磁気抵抗が増大して、電動機出力の低下を来す問題が
生じていた。

【０００６】また、後者の構成では、４カ所の挿入孔１
０２に４個の磁石１００を挿入後、この外周部に磁石１
００が遠心力で飛び出すのを防止するための飛び出し防
止部材１０３を設ける必要があり、部品点数が増加する
と共に作業が煩雑となる。しかも、磁石は４個であるた
め、磁力に限界があり意とする特性を得られないという
問題がある。

【０００７】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、かしめ固定用の貫通孔に
よる悪影響を低減するだけでなく、部品点数が少なく組
立作業も簡単で高特性が得られる電動機の回転子を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１に記載
の如く、複数枚の回転子用鉄板を積層した回転子鉄心
と、この回転子鉄心に回転軸の軸方向に沿って設けられ
る少なくとも２カ所の挿入孔と、これら挿入孔に挿入さ
れる少なくとも４枚の平板状の永久磁石とからなる電動
機の回転子において、前記永久磁石は隣り合う磁極間に
対向する一対の磁石が回転子の法線を挟み所定間隔を存
して平行に配置され、前記磁極間に磁路が形成されてい
るものである。

【０００９】また、請求項２に記載の如く、複数の永久
磁石はフェライト又は希土類により複数枚全て同一な平
板状に形成されているものである。

【００１０】また、請求項３に記載に如く、永久磁石
は、磁極を構成する一対の磁石の各外周側先端と回転子
の中心との成す角度（磁極角度）が５５度から７０度の
範囲になるよう挿入孔に８枚挿入されているものであ
る。

【００１１】また、請求項４に記載の如く、回転子鉄心
の両端面に設けた挿入孔を塞ぐ端面部材と、この両端面
部材と回転子鉄心とを回転軸方向に沿って貫く複数の貫
通孔と、この貫通孔を用いて前記両端面部材と前記回転
子鉄心とを一体に成すリベットとを備え、前記貫通孔は
隣り合う磁極間に対向する一対の磁石間に設けられてい
るものである。

【００１２】また、請求項５記載の如く、回転子鉄心の
両端面に設けた挿入孔を塞ぐ端面部材と、この両端面部
材と回転子鉄心とを回転軸方向に沿って貫く複数の貫通
孔と、この貫通孔を用いて前記両端面部材と前記回転子
鉄心とを一体に成すリベットとを備え、前記貫通孔は隣
り合う磁極間に対向する一対の磁石間に設けられ、各磁
極の中央部には前記貫通孔より外側の位置に反回転方向
に傾斜した長円状の風穴が設けられているものである。

【００１３】また、請求項６に記載の如く、回転子用鉄
板を互いに積層しかしめるかしめ部を各磁極の中央部に
形成したものである。

【００１４】また、請求項７に記載の如く、各挿入孔の
外周側先端に形成され隣り合う磁極間で対向しているブ
リッジ部のうち、回転方向前方のブリッジ部の外周面に
切欠部が形成されているものである。

【００１５】また、請求項８に記載の如く、回転子は各
磁極のうち、回転方向前方の外周面に切除部が形成され
ているものである。

【００１６】更に、請求項９に記載の如く、挿入孔は直
角部が回転子の中心に対向するようなＬ字状に形成さ
れ、各々の直線部に各１枚の平板状の永久磁石が挿入さ
れると共に、前記直角部には各直線部の幅より大きな空
隙が形成されているものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
例を詳述する。図１は本発明の電動機の回転子を適用す
る圧縮機Ｃの縦断側面図である。この図において、１は
密閉容器であり、内部の上側に電動機（ブラシレスＤＣ
モータ）２、下側にこの電動機２で回転駆動される圧縮
要素３が収納されている。密閉容器１は予め２分割され
たものに電動機２、圧縮要素３を収納した後、高周波溶
着などによって密閉されたものである。

【００１８】電動機２は、密閉容器１の内壁に固定され
た固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心に
して回転自在に支持された回転子５とから構成されてい
る。そして、固定子４は回転子５に回転磁界を与える固
定子巻線７を備えている。圧縮要素３は中間仕切板８で
仕切られた第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロ
ータリーシリンダ１０を備えている。各のシリンダ９、
１０には回転軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が
取り付けられており、これら偏心部１１、１２は偏心位
置がお互いに１８０度位相がずれている。

【００１９】１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０内
を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞ
れ偏心部１１、１２の回転でシリンダ内を回る。１５、
１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の
枠体１５は仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空
間を形成させ、第２の枠体１６は同様に仕切板８との間
にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成させている。ま
た、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸
６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備え
ている。

【００２０】１９、２０は吐出マフラーであり、それぞ
れ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取付ら
れている。尚、シリンダ９と吐出マフラー１９は第１の
枠体１５に設けられた図示しない吐出孔にて連通されて
おり、シリンダ１０と吐出マフラー２０も第２の枠体１
６に設けられた図示しない吐出孔にて連通されている。
２１は密閉容器１の外部に設けられたバイパス管であ
り、吐出マフラー２０の内部に連通している。

【００２１】２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管
であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつな
がる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであ
り、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電
力を供給するものである（密閉ターミナル２５と固定子
巻線７とをつなぐリード線は図示せず）。

【００２２】図２は固定子４と回転子５の位置関係を示
す要部平面図、図３は永久磁石を装着した回転子５の平
面図、図４は回転子鉄心の平面図である（永久磁石を圧
入する前の状態）。

【００２３】各図において、２６は回転子鉄心であり、
厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図４の如き
形状に打ち抜いた回転子用鉄板２７を複数枚積層し、お
互いにかしめて一体に積層されている。

【００２４】この回転子用鉄板２７は、図２及び３に示
す如く四極の磁極を構成する磁極部２８〜３１が形成さ
れるように電磁鋼板から打ち抜かれている。このとき、
各磁極部２８〜３１の頂点間の外径Ｄは３０ｍｍ〜７０
ｍｍの範囲とされ、実施例では例えば５０ｍｍである。

【００２５】３６〜３９は前記回転子鉄心２６に回転軸
６の軸方向に沿って設けられた４カ所のＬ字状の挿入孔
である。４０〜４７はこれら挿入孔３６〜３９に挿入さ
れた８枚の平板状の永久磁石である。

【００２６】前記永久磁石４０〜４７は隣り合う磁極２
８，２９，３０，３１間に対向する一対の磁石４０〜４
７が回転子５の法線を挟み所定間隔を存して平行に配置
されている。また、前記一対の磁石４０〜４７間に対
応する外周よりには回転子５の回転方向と反対に傾斜し
た長円状の風穴３２〜３５が形成されている。

【００２７】また、永久磁石４０〜４７は、磁極２８〜
３１を構成する一対の磁石（例えば４０と４１）の各外
周側先端Ａ，Ｂと回転子５の中心Ｏとの成す角度αが５
５度から７０度の範囲になるよう挿入孔３６〜３９に８
枚挿入されている。

【００２８】回転子鉄心５の両端面には挿入孔を塞ぐ端
面部材４８，４９と、この両端面部材４８，４９と回転
子鉄心２６とを回転軸方向に沿って貫く複数の貫通孔５
０と、この貫通孔を用いて前記両端面部材４８，４９と
前記回転子鉄心２６とを一体に成すリベット５１とを備
え、前記貫通孔５０は隣り合う磁極２８〜３１間に対向
する一対の磁石４０〜４７間に設けられている。

【００２９】前記挿入孔３６〜３９は挿入孔３６で説明
すると直角部５２が回転子５の中心Ｏに対向するような
Ｌ字状に形成され、各々の直線部５３，５４に各１枚の
平板状の永久磁石４０，４１が挿入されると共に、前記
直角部５２には各直線部５３，５４の幅より大きな空隙
５５が形成されている。

【００３０】各挿入孔３６〜３９の外周側先端に形成さ
れるブリッジ部５６は、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下
の幅に形成されている。

【００３１】また、回転子鉄心５を構成する両端部の回
転子用鉄板２７の内径は中央部の回転子用鉄板２７の内
径より稍大きく形成されている。

【００３２】また、回転子５は、回転子鉄心２６の外径
をＤ、積層厚をＬ、磁石の厚さをｔ、磁石の長さをｌと
した場合、下式（１）（２）を満足するよう構成されて
いる。０．３０＜Ｌ／Ｄ＜１．２０……（１）０．０２＜ｔ／ｌ＜０．２０……（２）

【００３３】更に、端面部材４８の上面には油分離機能
を持ったバランスウエイト５７が取り付けられている。

【００３４】このように構成された電動機の回転子にお
いて、永久磁石４０〜４７は隣り合う磁極２８，２９，
３０，３１間に対向する一対の磁石４０〜４７が回転子
５の法線を挟み所定間隔を存して平行に配置されている
ため、限られたスペースで磁石の個数を有効に配置でき
特性を向上できると共に、前記間隔での磁路を確保する
ことができ、リラクタンストルクを有効に活用できる。

【００３５】また、磁石４０〜４７は平板状であるた
め、成形も簡単で全て同一形状のものを使用でき、生産
性を向上し、コスト低減を促進できる。

【００３６】また、前記一対の磁石４０〜４７間には回
転方向と反対に傾斜した長円状の風穴３２〜３５が形成
されているため、磁力線を遮って特性を低下させること
なく、油分離効果を促進できる。

【００３７】また、永久磁石４０〜４７は、磁極２８〜
３１を構成する一対の磁石（例えば４０と４１）の各外
周側先端Ａ，Ｂと回転子５の中心Ｏとの成す角度αが５
５度から７０度の範囲になるよう挿入孔３６〜３９に８
枚挿入されているため、磁極の角度を最適とすることが
でき磁束の有効活用を図ることができる。

【００３８】リベット５１が挿入される貫通孔５０は隣
り合う磁極２８〜３１間に対向する一対の磁石４０〜４
７間に設けられており強磁性体で形成されているため、
特性を低下させることもない。

【００３９】また、挿入孔３６〜３９（例えば３９）は
直角部５２が回転子５の中心Ｏに対向するようなＬ字状
に形成され、各々の直線部５３，５４に各１枚の平板状
の永久磁石４０，４１が挿入されると共に、前記直角部
５２には各直線部５３，５４の幅より大きな空隙５５が
形成されているため、磁石４０〜４７の内側端部の磁束
の漏れを抑制できる。即ち、この空隙５５がないと磁石
４０〜４７の着磁時に磁力線が漏れてしまう。

【００４０】また、各挿入孔３６〜３９の外周側先端に
形成されるブリッジ部５６は、０．３ｍｍ以上０．５ｍ
ｍ以下の幅に形成されているため、ブリッジ部５６での
磁気漏れを抑制できる。

【００４１】また、回転子鉄心５を構成する両端部の回
転子用鉄板２７の内径は中央部の回転子用鉄板２７の内
径より稍大きく形成されているため、回転子５の外径部
の当たりによる回転子５端部の内径縮小を抑制できる。

【００４２】また、回転子５は、回転子鉄心２６の外径
をＤ、積層厚をＬ、磁石の厚さをｔ、磁石の長さをｌと
した場合、下式（１）（２）を満足するよう構成されて
いるため、共通部品化された磁石４０〜４７を回転子５
に有効に組み込むことができる。０．３０＜Ｌ／Ｄ＜１．２０……（１）０．０２＜ｔ／ｌ＜０．２０……（２）

【００４３】更に、端面部材４８の上面には油分離機能
を持ったバランスウエイト５７が取り付けられているた
め、特に別個の分離板を設けることなく、回転子５と固
定子４の間のエアーギャップを上昇してくる冷媒中の油
を効率良く分離できる。

【００４４】また、６１は回転子用鉄板を積層かしめる
ためのかしめ部であり、磁極部２８〜３１の中央に形成
されている。このため、回転子用鉄板２７がめくれ易い
箇所を効果的に締め付けて鉄板のめくれを防止できる。

【００４５】また、各挿入孔３６〜３９の外周側先端に
形成され隣り合う磁極２８〜３１間で対向しているブリ
ッジ部６２，６３のうち、回転方向前方のブリッジ部６
３の外周面に切欠部６４が形成されているものである。
このため、各磁石４０〜４７の端部での磁気短絡を防止
できる。

【００４６】また、回転子５は各磁極２８〜３１のう
ち、回転方向前方の外周面に切除部６５が形成されてい
る。例えば、磁極２８において、回転方向前方の外径Ｆ
は後方の外径Ｅより切除部６５の分だけ短く形成されて
いる。このため、固定子４との間のエアーギャップが大
きくなり、回転子５の回転時に電機子反作用で回転方向
前側の磁束波形が歪むのを抑制できる。

【００４７】以上のように構成される回転子５は、回転
子用鉄板２７の中心に形成された孔５ａを回転軸６に焼
バメされる構成である。

【００４８】また、上記実施例の永久磁石は、例えばプ
ラセオジウム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを
施したネオジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成さ
れており、その外形は上述した通り矩形状とされてい
る。

【００４９】また、回転子鉄心２６の上下端に取りつけ
られる平板状の端面部材４８，４９は、アルミや樹脂材
料等の非磁性材料により、前記回転子用鉄板２７と略同
形状に成形されている。

【００５０】そして、この回転子５は固定子２の固定子
巻線７に直流電流を通電すると、永久磁石４０〜４７か
ら生ずる磁界との反発・吸引作用により、固定子巻線７
に印加される電圧と負荷とがバランスする速度（例えば
印加電圧を変えることによって５００ｒｐｍ〜１０００
０ｒｐｍの範囲で可変される）で図２，３中矢印方向へ
回転する。回転子５の回転によって回転軸６は回転し、
それによって偏心部１１、１２が回転することにより、
第１及び第２のローラ１３、１４が回転して圧縮機は圧
縮作用を発揮する。

【００５１】尚、各実施例では四極の磁極を有した回転
子に本発明を適用したが、それに限らず、例えば八極
等、四極以上の電動機の回転子にも本発明は有効であ
る。また、実施例ではかしめ部６１にて回転子用鉄板２
７を相互にかしめて固定したが、それに限らず、回転子
用鉄板２７は溶接によって積層固定して回転子鉄心２６
を構成し、前記リベット５１によって上下の端面部材４
８，４９を回転子鉄心２６にかしめ固定するものにも本
発明は有効である。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明では永久磁石
は隣り合う磁極間に対向する一対の磁石が回転子の法線
を挟み所定間隔を存して平行に配置されているため、限
られたスペースで磁石の個数を有効に配置でき特性を向
上できると共に、前記間隔での磁路を確保することがで
き、リラクタンストルクを有効に活用できる。

【００５３】また、磁石は平板状であるため、成形も簡
単で全て同一形状のものを使用でき、生産性を向上し、
コスト低減を促進できる。

【００５４】また、永久磁石は、磁極を構成する一対の
磁石の各外周側先端と回転子の中心との成す角度が５５
度から７０度の範囲になるよう挿入孔に８枚挿入されて
いるため、磁極の角度を最適とすることができ磁束の有
効活用を図ることができる。

【００５５】リベットが挿入される貫通孔は隣り合う磁
極間に対向する一対の磁石間に設けられており強磁性体
で形成されているため、特性を低下させることもない。

【００５６】また、挿入孔は直角部が回転子の中心に対
向するようなＬ字状に形成され、各々の直線部に各１枚
の平板状の永久磁石が挿入されると共に、前記直角部に
は各直線部の幅より大きな空隙が形成されているため、
磁石の内側端部の磁束の漏れを抑制できる。

【００５７】また、各挿入孔の外周側先端に形成される
ブリッジ部は、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の幅に形
成されているため、ブリッジ部での磁気漏れを抑制でき
る。

【００５８】また、一対の磁石間には回転方向と反対に
傾斜した長円状の風穴が形成されているため、風穴の面
積を磁路に沿って大きく確保することができ、磁力線を
遮って特性を低下させることなく、油分離効果を促進で
きる。

【００５９】また、回転子用鉄板を積層かしめるための
かしめ部は、磁極部に形成されているため、回転子用鉄
板がめくれ易い箇所を効果的に締め付けて鉄板のめくれ
を防止できる。

【００６０】また、各挿入孔の外周側先端に形成され隣
り合う磁極間で対向しているブリッジ部のうち、回転方
向前方のブリッジ部の外周面に切欠部が形成されている
ため、各磁石の端部での磁気短絡を防止できる。

【００６１】また、回転子は各磁極のうち、回転方向前
方の外周面に切除部が形成されているため、固定子との
間のエアーギャップが大きくなり、回転子の回転時に電
機子反作用で回転方向前側の磁束波形が歪むのを抑制で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する圧縮機の縦断側面図であ
る。

【図２】本発明の回転子鉄心を示す平面図である。

【図３】本発明の回転子の平面図である。

【図４】従来例を示す回転子の平面図である。

【符号の説明】

２電動機４固定子５回転子６回転軸２６回転子鉄心２７回転子用鉄板２８〜３１磁極３２〜３５風穴３６〜３９挿入孔４０〜４７永久磁石５０貫通孔６１かしめ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井和彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の回転子用鉄板を積層した回転子
鉄心と、この回転子鉄心に回転軸の軸方向に沿って設け
られる少なくとも２カ所の挿入孔と、これら挿入孔に挿
入される少なくとも４枚の平板状の永久磁石とからなる
電動機の回転子において、前記永久磁石は隣り合う磁極
間に対向する一対の磁石が回転子の法線を挟み所定間隔
を存して平行に配置され、前記磁極間に磁路が形成され
ていることを特徴とする電動機の回転子。
【請求項２】複数の永久磁石はフェライト又は希土類
により複数枚全て同一な平板状に形成されていることを
特徴とする請求項１記載の電動機の回転子。
【請求項３】永久磁石は、磁極を構成する一対の磁石
の各外周側先端と回転子の中心との成す角度（磁極角
度）が５５度から７０度の範囲になるよう挿入孔に８枚
挿入されていることを特徴とする請求項１記載の電動機
の回転子。
【請求項４】回転子鉄心の両端面に設けた挿入孔を塞
ぐ端面部材と、この両端面部材と回転子鉄心とを回転軸
方向に沿って貫く複数の貫通孔と、この貫通孔を用いて
前記両端面部材と前記回転子鉄心とを一体に成すリベッ
トとを備え、前記貫通孔は隣り合う磁極間に対向する一
対の磁石間に設けられていることを特徴とする請求項１
又は２記載の電動機の回転子。
【請求項５】回転子鉄心の両端面に設けた挿入孔を塞
ぐ端面部材と、この両端面部材と回転子鉄心とを回転軸
方向に沿って貫く複数の貫通孔と、この貫通孔を用いて
前記両端面部材と前記回転子鉄心とを一体に成すリベッ
トとを備え、前記貫通孔は隣り合う磁極間に対向する一
対の磁石間に設けられ、各磁極の中央部には前記貫通孔
より外側の位置に反回転方向に傾斜した長円状の風穴が
設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動機
の回転子。
【請求項６】回転子用鉄板を互いに積層しかしめるか
しめ部を各磁極の中央部に形成したことを特徴とする請
求項４に記載の電動機の回転子。
【請求項７】各挿入孔の外周側先端に形成され隣り合
う磁極間で対向しているブリッジ部のうち、回転方向前
方のブリッジ部の外周面に切欠部が形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
【請求項８】回転子は各磁極のうち、回転方向前方の
外周面に切除部が形成されていることを特徴とする請求
項１記載の電動機の回転子。
【請求項９】挿入孔は直角部が回転子の中心に対向す
るようなＬ字状に形成され、各々の直線部に各１枚の平
板状の永久磁石が挿入されると共に、前記直角部には各
直線部の幅より大きな空隙が形成されていることを特徴
とする請求項１記載の電動機の回転子。