JPH11122853A

JPH11122853A - 圧縮機用電動機の回転子

Info

Publication number: JPH11122853A
Application number: JP9318863A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Sato; 光彦佐藤; Seiichi Kaneko; 清一金子
Original assignee: Aichi Elec Co
Current assignee: Aichi Elec Co
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】磁石２が一方が凸面で他方が凹面とされた形
状を有し、この磁石２を各極毎に前記凸面側を軸心に向
けて配置した圧縮機用電動機の回転子において、磁石２
の欠片や粉が回転子外部へ放出されることなく、さらに
振動や騒音面で問題を生じることなく、電動機のトルク
を大幅に向上させる。【構成】回転子鉄心１における磁石２の磁極端部に、
磁石２の収容空間と鉄心外周部とを連通するスリット３
を設けるとともに、このスリット３と磁石２の磁極端部
との間に磁石２の磁極端部を覆う遮へい体５を介挿す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転子鉄心の内部に永
久磁石（以下、磁石と称す）を埋め込んで構成する同期
電動機に関し、特に冷凍機や空調機の密閉型電動圧縮機
を駆動する電動機の回転子に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記圧縮機用電動機の回転子として、図
１２に示す構成のものが知られており、例えば特開平６
−３３９２４１号公報等に開示されている。

【０００３】図１２において、１ｂは回転子鉄心であ
り、磁石の収容空間を有する薄鉄板を多数積層して形成
されている。上記磁石の収容空間には、断面が略Ｃ字形
の４個の磁石２ｂが凸面側を軸心に向けて軸方向から挿
入されて組み込まれている。そしてＮ，Ｓにて図示する
ように、１個の磁石２ｂが１極を形成するように着磁さ
れて、４極の界磁を構成するようになっている。

【０００４】このような構成の回転子の場合には、磁石
２ｂの凹面と鉄心１ｂの外周部との間の寸法が大きくで
きるため、ｑ軸インダクタンスを大きくとることができ
る。従って、破線で示すような流路を形成するｑ軸の固
定子磁束１４ｆ，１４ｇのうち、１４ｆで示されるよう
な流路の磁束が増加し、この結果、磁石２ｂによる主磁
束トルクに加えて、割と大きなリラクタンストルクが得
られるといった特長がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１２に示すような回
転子においては、各磁石２ｂの磁極端部と鉄心１ｂの外
周部との間には狭幅の鉄心ブリッジ部２０が形成され
る。ところがこのブリッジ部２０を経由して磁石２ｂの
Ｎ極とＳ極の相互間で主磁束の漏洩が生じるため、主磁
束トルク分が減少して電動機トルクが減少し、この結
果、電動機の電流の増加によって銅損が増加して電動機
の効率を低下させてしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転子鉄心に
おける磁石の磁極端部に、磁石の収容空間と鉄心外周部
とを連通するスリットを設けるとともに、このスリット
と前記磁石の磁極端部との間に前記磁石の磁極端部を覆
う遮へい体を介挿して構成するものである。

【０００７】またリラクタンストルクの脈動を緩和する
ためには、前記スリットの円周方向の幅は、電動機の固
定子の内周部に形成されるスロット開口部の円周方向の
幅よりも狭く形成する。

【０００８】また前記遮へい体の装着を容易にするため
に、前記スリットの円周方向の幅を前記磁石の凸面と凹
面間の間隔よりも狭く形成するとともに、前記遮へい体
を非磁性の板材とするものである。この非磁性の板材と
しては板ばねが適し、前記磁石の磁極端部を押圧するよ
うに介挿して装着する。

【０００９】また回転子の組立時における回転子鉄心の
取り扱いを容易にするために、前記回転子鉄心が軸方向
に積層された薄鉄板によって構成される場合は、前記薄
鉄板により構成される層の大半には前記スリットを設
け、その他の一部の層には前記スリットを設けないよう
に構成する。

【００１０】

【作用】回転子鉄心に設けたスリットによって、主磁束
の漏洩が大幅に抑制されて主磁束量が大幅に増加する。
この主磁束の増加量は、磁極端部に遮へい体を介挿する
スペースを得ることによる磁石体積の減少に伴う主磁束
の減少量よりもはるかに大きいため、結果的に電動機の
主磁束トルク分が大幅に増加することになる。

【００１１】一方、スリットの存在によってｑ軸インダ
クタンスとｄ軸インダクタンスは双方とも若干減少する
が、両インダクタンスの比率である突極比の変動はほと
んどなく、従って電動機のリラクタンストルク分は大き
く変動せず、結果的に主磁束トルクが増加した分、電動
機のトルクが大幅に向上することになる。また、遮へい
体によって磁石の磁極端部が覆われることにより、磁石
の欠片や粉がスリットから回転子外部へ放出されること
がない。

【００１２】また、スリットの幅を固定子のスロット開
口部の幅よりも狭く形成することにより、固定子の歯部
を介して回転子鉄心内部へ流出入する固定子磁束が、相
対向するスリットとスロット開口部との相対位置の移り
変わりに際して緩やかに変化し、回転子の回転に伴うリ
ラクタンストルクの脈動が緩やかなものとなる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す電動機の平面断
面図であり、回転軸４に垂直な断面を示している。回転
子鉄心１及び固定子鉄心９は、プレス型によって所定形
状に打ち抜いた０．３５ｍｍ厚，０．５０ｍｍ厚等の薄
鉄板を軸方向に多数積層したものであり、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も
の同士で嵌合させて固定する周知のクランプ手段６ａ，
６ｂによってそれぞれ固定されて構成される。略円柱状
の回転子鉄心１の中心には軸４が嵌着され、この軸４と
平行に設けられた複数の収容空間には磁石２が挿着され
ている。

【００１４】磁石２は、異方性フェライト磁石等より構
成されており、略Ｃ字形断面の凸面側を軸心に向けて配
置されており、磁石２の凹面と鉄心１の外周部との間に
ｑ軸の磁路が大きく形成されている。これら磁石２は、
各磁石がそれぞれ１極を形成するように着磁されて４極
の界磁を構成している。尚、７ａ，７ｂはカシメピンで
あり、図３に示すように、鉄心１の内部を軸方向に貫通
しており、鉄心１の両端部に装着された端板１５上でか
しめられて、回転子鉄心１を結合一体化している。この
端板１５は、磁石２の軸方向端部を密閉する役割を兼ね
ている。

【００１５】再び図１へ戻って、上記回転子とエアギャ
ップを介して対向する固定子は、固定子鉄心９の複数の
スロット１１に例えば三相４極構造に巻装された巻線１
３を備えている。この巻線１３はスロット開口部１２か
ら鉄心９内へ挿入されており、従ってスロット開口部１
２の円周方向の幅寸法は、磁気的に適正な範囲であって
且つ巻線挿入装置に適合した寸法に設定されている。

【００１６】図１の電動機の要部を図２に拡大して示
す。４極構造の回転子の各極において、磁石２の磁極端
部には、磁石２の収容空間と回転子鉄心１の外周部とを
連通するスリット３が設けられている。このスリット３
によって、磁石２による主磁束が大幅に抑制され、トル
クに寄与する主磁束が大幅に増加することになる。

【００１７】また、スリット３と磁石２の磁極端部との
間には遮へい体５が介挿されており、磁石２の端部が覆
われている。即ち、一般に密閉型電動圧縮機を中心とし
た冷凍サイクル内へは異物の混入が厳禁であるのに対
し、磁石２としてはフェライト磁石等のもろい材質のも
のが用いられるため、磁石の欠片や粉がスリット３を介
して回転子鉄心１の外部へ放出されるのを防ぐことがで
きる。

【００１８】上記遮へい体５としては、当然、非磁性材
料であることが望ましく、具体的にはステンレス板等が
適している。従って、スリット３の幅Ｗ１は磁石の凸面
と凹面間の間隔Ｗ３よりも狭く形成して、ステンレス板
等の板材が挟着し易いように構成してある。

【００１９】さらに遮へい体５や磁石２が十分に固定さ
れてガタが生じないようにするためには、上記ステンレ
ス板等の板材はばね性を持たせた板ばねとして形成し、
この板ばねによって磁石２の端部を押圧するように構成
することが好ましい。この板ばねの形状としては、例え
ば図３に符号５ａとして示す正面断面形状が波形のもの
や、図９に符号５ｂとして示す平面断面形状が弓形のも
の等でよい。また成形樹脂等によって図１０に示すよう
な遮へい体５ｃを形成してもよいが、樹脂材は一般に冷
媒と冷凍機油の雰囲気中で抽出し易いため、望ましい手
法ではない。

【００２０】尚、上記スリット３の存在によって、固定
子磁束によって生じるリラクタンストルクの脈動成分が
増加するため、望ましくはスリット３の円周方向の幅Ｗ
１は、固定子鉄心９のスロット開口部１２の円周方向の
幅Ｗ２よりも狭く形成し、電動機の振動や騒音に配慮し
た構成とする。

【００２１】この理由を図６乃至図８によって説明す
る。尚、これらの図においては、説明を簡略化するた
め、磁石による界磁磁束の影響は無視し、回転子部分に
は磁石の収容空間１８とスリット３を備えた回転子鉄心
１が示されている。また図中Ｒは回転子の回転方向であ
り、図６の状態から回転子が回転を行い、図７の状態を
経て図８の状態に至る過程が示されている。

【００２２】図６において、固定子の巻線１３への通電
によって生じる固定子磁束１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、
破線で示すように例えば固定子鉄心９のＮ極内の歯部１
０ａ，１０ｂ，１０ｃからエアギャップ８を経由して回
転子鉄心１の各鉄心部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃへそれ
ぞれ入り、回転子鉄心内を流れて再びエアギャップ８を
経由して固定子鉄心９のＳ極内の歯部へ至るように磁路
を形成する。図６のような位置関係にあるとき、スロッ
ト開口部１２の存在によって、歯部１０ｂ，１０ｃのそ
れぞれから流出する磁束１４ｂ，１４ｃは、正面に対向
している鉄心部分２１ｂ，２１ｃへ向けてそれぞれ主に
流入している。

【００２３】図６の状態から回転子が回転して図７の状
態となると、歯部１０ｂから流出する磁束は、回転子の
鉄心部分２１ｂへ主に流入しつつ、これ以外に鉄心部分
２１ａへ流入する磁束１４ｄを生じる。同様に歯部１０
ｃから流出する磁束は、回転子の鉄心部分２１ｃへ主に
流入しつつ、これ以外に鉄心部分２１ｂへ流入する磁束
１４ｅを生じる。そして図８の状態へ移行すると、歯部
１０ｂから流出する磁束は、回転子の鉄心部分２１ａへ
流入する磁束１４ｄが主となるとともに、磁束１４ｂは
次第に減少していく。同様に歯部１０ｃから流出する磁
束は、回転子の鉄心部分２１ｂへ流入する磁束１４ｅが
主となるとともに、磁束１４ｃは次第に減少していくこ
とになる。

【００２４】このようにスリット３の幅Ｗ１がスロット
開口部１２の幅Ｗ２よりも狭く形成されているため、例
えば固定子の歯部１０ｂにおいて、これと対向する回転
子の鉄心部分２１ｂから２１ａへの移り変わりに際し
て、磁束１４ｂから１４ｄへの移り変わりが磁気抵抗の
大きな変動を伴うことなく緩やかに磁路が形成されるこ
とになる。この結果、回転子の回転に伴うリラクタンス
ドルクの変化が緩やかとなり、リラクタンストルク成分
の脈動に起因する電動機の振動、騒音が大きく低減され
る。

【００２５】図３は本発明の回転子の正面断面形状の実
施例を示しており、図１のＰ−Ｏ−Ｑ線にて回転子を切
断した場合の断面図である。この例の場合は、回転子鉄
心１は、図４に示す薄鉄板１６ａと１６ｂとによって構
成される層と、図５に示す薄鉄板１６ｃによって構成さ
れる層の２種類の層の積層体より構成されている。

【００２６】図４において、磁石の凸面側薄鉄板１６ａ
と凹面側薄鉄板１６ｂとは、スリット３を介して分離さ
れており、鉄心１の軸方向両端部を除いた大部分を形成
するものである。また図５に示す薄鉄板１６ｃは、磁石
の凸面側部分と凹面側部分がブリッジ部２０を介して連
結されており、鉄心１の軸方向両端部に積層されること
により、図４に示す分離した薄鉄板１６ａ，１６ｂを望
ましくはプレス型内で一体化し、回転子の組立時におけ
る鉄心１の取り扱いを容易にしている。尚、図４及び図
５において、１７ａ及び１７ｂはそれぞれカシメピン７
ａ及び７ｂの挿入孔、１８は磁石２の収容空間、また１
９は軸孔を示している。

【００２７】また図３の例に限らず、鉄心１のすべてを
薄鉄板１６ａと１６ｂによる層によって構成してもよい
し、薄鉄板１６ｃによる層を鉄心１の積層の数ヶ所に点
在させるような構成としてもよい。

【００２８】図１１は、本発明による回転子の磁石形状
の異なる実施例を示しており、回転子鉄心１ａの略Ｖ字
形の収容空間に磁石２ａを挿着して構成したものであ
る。磁石２ａは平板状のものを使用し、これを２個組み
合わせて１つのＶ字の界磁が形成してある。その他の構
成に関しては、図１に示したものと同様であるため、図
１と同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、回転子鉄心に磁石の収
容空間と鉄心外周部とを連通するスリットを設けたこと
により、主磁束量の漏洩が抑制されて主磁束トルク分が
大幅に増加し、一方リラクタンストルク分の変動は少な
いことから結果的に電動機のトルクが大幅に向上するも
のである。このことは、従来品と同一トルク条件で比較
すれば、電動機の電流が減少して銅損が低減され，電動
機の効率を大きく向上させることができる。

【００３０】また磁石の磁極端部を覆う遮へい体を介挿
したことにより、上記効果を達成する上で、磁石の欠片
や粉が回転子外部へ放出されるのが防止されて、冷凍サ
イクルに害を及ぼすことなく、特性の良い圧縮機を構成
することが可能となる。

【００３１】さらにスリットの幅を固定子のスロット開
口部の幅よりも狭く形成することにより、上記効果を達
成する上で、回転子の回転に伴うリラクタンストルク分
の脈動を緩やかに抑えることができて、振動や騒音面で
も問題のない回転子が構成できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す電動機の平面断面図。

【図２】図１の要部拡大図。

【図３】図１のＰ−Ｏ−Ｑ線にて回転子を切断した正面
断面図。

【図４】図３の回転子鉄心を構成する薄鉄板を示す平面
図。

【図５】図３の回転子鉄心を構成する別の薄鉄板を示す
平面図。

【図６】本発明の電動機における磁束の流れを示す要部
拡大説明図。

【図７】本発明の電動機における磁束の流れを示す要部
拡大説明図。

【図８】本発明の電動機における磁束の流れを示す要部
拡大説明図。

【図９】本発明における遮へい体の異なる実施例を示す
回転子の要部平面断面図。

【図１０】本発明のにおける遮へい体のさらに異なる実
施例を示す回転子の要部平面断面図。

【図１１】本発明のさらに別の実施例を示す回転子の平
面断面図。

【図１２】従来例を示す回転子の平面断面図。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ…回転子鉄心２，２ａ，２ｂ…磁石３…スリット４…軸５，５ａ，５ｂ，５ｃ…遮へい体９…固定子鉄心１２…スロット開口部１８…磁石の収容空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心部に軸が嵌着された略円柱状の鉄心
と、この鉄心の内部に前記軸と平行に埋め込まれて磁極
を形成する複数の磁石を備え、前記軸に垂直な断面にお
いて、前記磁石が略Ｃ字形や略Ｖ字形等一方が凸面で他
方が凹面とされた形状を有し、この磁石を各極毎に前記
凸面側を軸心に向けて配置した圧縮機用電動機の回転子
において、前記鉄心における前記磁石の磁極端部に、磁
石の収容空間と鉄心外周部とを連通するスリットを設け
るとともに、このスリットと前記磁石の磁極端部との間
に前記磁石の磁極端部を覆う遮へい体を介挿したことを
特徴とする圧縮機用電動機の回転子。
【請求項２】前記スリットの円周方向の幅を、電動機
の固定子の内周部に形成されるスロット開口部の円周方
向の幅よりも狭く形成したことを特徴とする請求項１記
載の圧縮機用電動機の回転子。
【請求項３】前記スリットの円周方向の幅を前記磁石
の凸面と凹面間の間隔よりも狭く形成するとともに、前
記遮へい体を非磁性の板材としたことを特徴とする請求
項１または２記載の圧縮機用電動機の回転子。
【請求項４】前記非磁性の板材は、前記磁石の磁極端
部を押圧するように介挿された板ばねであることを特徴
とする請求項３記載の圧縮機用電動機の回転子。
【請求項５】前記鉄心が軸方向に積層された薄鉄板に
よって構成され、前記薄鉄板により構成される層の大半
には前記スリットを設け、その他の一部の層には前記ス
リットを設けないで構成したことを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載の圧縮機用電動機の回転子。