JPH11243671A - 永久磁石型電動機の着磁方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機内部の様子が見えない構造でも、小型
設備で正確に回転子を固定子に対して位置合わせを行な
うことのできる永久磁石型電動機の着磁方法を提供す
る。 【解決手段】 まず巻線３を有する固定子４に対して未
着磁の磁石６を有する回転子７が移動可能に配置され
る。そして巻線３に着磁位置検出用の電圧を印加して所
望の磁束密度分布を生じさせ、その磁束密度分布に対す
る回転子７の位置を相対的に変化させたときの巻線３の
両端間のインダクタンスを計測することで、そのインダ
クタンスがピーク値となるときの固定子４に対する回転
子７の最適着磁位置が検出される。検出した最適着磁位
置に回転子７の位置が整合された後、巻線３に着磁用の
電圧を印加することで未着磁の磁石６が着磁されて永久
磁石となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型電動機
の着磁方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁性材からなる固定子コアに
装着された巻線への通電により回転磁界を発生する固定
子と、その固定子コア内に回転可能に配置され、永久磁
石を有する回転子とを備えてなる永久磁石型電動機がよ
く知られており、省エネルギー化の観点から、たとえば
空気調和機用圧縮機の電動機として使用されている。

【０００３】このような永久磁石型電動機の組立時に回
転子を固定子内に嵌挿する場合、回転子の永久磁石が着
磁されていると、たとえば、その強力な磁力により回転
子が固定子コアの内周面に吸いついて移動不能にロック
されることがあり、回転子を固定子内に嵌挿することが
困難となる。

【０００４】このため、従来、磁石を未着磁状態とした
ままで回転子を固定子コアに嵌挿し、その嵌挿後、固定
子の巻線に着磁用電圧を印加して磁界を発生させ、その
磁界により磁石を着磁する方法が採られている。

【０００５】この場合、回転子の未着磁の磁石を良好に
着磁させるためには、着磁前に固定子に対して回転子を
回転させて、その未着磁の磁石の磁極となる部分を固定
子巻線により発生する着磁用磁束の磁極位置に対応させ
るよう回転子の位置を固定子に整合させる必要がある。

【０００６】この固定子に対する回転子の位置合わせを
行なう方法として、従来、治具、目視や画像処理による
位置合わせ、固定子巻線への通電による位置合わせなど
の方法があった。

【０００７】通電による位置合わせとは、回転子巻線に
通電することで固定子コアに静止磁界を発生させ、その
静止磁界によるリラクタンストルクによって回転子を回
転移動させることで回転子の磁極を固定子コアの磁極に
磁気的に位置整合させる方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、治具、
目視、画像処理による位置合わせの場合、圧縮機内部の
固定子と回転子の位置関係が見える構造でなければ位置
合わせを行なうことができないという問題点があった。

【０００９】また通電による位置合わせの場合、巻線へ
の通電によって回転子を回転移動させなければならない
ため、巻線に通電する電流量が大きくなる。またこの方
法で位置整合に必要な精度を得るためには、さらに電流
値を大きくする必要がある。このように電流量が大きく
なるため、温度上昇が大きくなるとともに、容量の大き
な設備が必要となり、大型設備が必要となるという問題
点があった。

【００１０】それゆえ本発明の目的は、圧縮機内部が見
えない構造でも、小型設備で正確に回転子を固定子に対
して位置整合させることのできる永久磁石型電動機の着
磁方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の永久磁
石型電動機の着磁方法は、巻線を有する固定子に対して
磁性部材を有する回転子を回転可能に配置した状態で磁
性部材を着磁して永久磁石とする着磁方法において、巻
線に着磁位置検出用の電圧を印加して所望の磁束密度分
布を生じさせ、その磁束密度分布に対する回転子の位置
を相対的に変化させたときの巻線の両端間のインダクタ
ンスを計測することで、固定子に対する回転子の最適着
磁位置を検出し、検出した最適着磁位置に回転子の位置
を整合させた後、巻線に着磁用の電圧を印加することに
より磁性部材を着磁する。

【００１２】請求項１に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、インダクタンスを計測することで回転子
の固定子に対する位置合わせが行なわれる。このため、
圧縮機内部の固定子と回転子との位置関係が見えなくと
も回転子の位置合わせが可能となる。また、インダクタ
ンスの計測に際しては、位置合わせに必要な精度を得る
ために固定子巻線に大電流を流す必要はない。このた
め、電流値が大きくなることによる温度上昇は抑制され
るとともに、小型設備での正確な位置合わせが可能とな
る。

【００１３】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、最適着磁位置は、計測されたインダクタンス
がピーク値となるときの固定子に対する回転子の位置で
ある。

【００１４】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、磁性部材をほぼ均一にかつ強力に着磁す
ることができる。

【００１５】請求項３に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、巻線は、第１および第２の巻線を有し、着磁
位置検出用の電圧を印加する巻線は第１の巻線であり、
着磁用の電圧を印加する巻線は第２の巻線である。

【００１６】請求項３に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、磁性部材を効果的に着磁することが可能
となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施の形態における永久
磁石型電動機を装備したドーム型圧縮機の構成を示す概
略断面図であり、図２は永久磁石型電動機の構成を示す
上面図であり、図３は図２の矢印Ａ方向から見た１相、
１磁極の巻線を示す側面図である。

【００１９】主に図１を参照して、ドーム１７内の上部
には永久磁石型電動機Ｍが配置されており、その下部に
は圧縮機構ＣＦが配置されている。

【００２０】永久磁石型電動機Ｍは、固定子４と、その
固定子４内に回転可能に配置された回転子７とを備えて
いる。固定子４は、固定子コア１と、巻線３とを有して
いる。固定子コア１は、多数枚の電磁鋼板からなる円環
状薄板を軸心方向（ドーム１７の上下方向）に積層して
一体化された筒形状を有し、ドーム１７の内壁に装着さ
れている。

【００２１】主に図２を参照して、固定子コア１の内周
面１ａには軸心方向に延びる複数の凹溝からなる巻線挿
入部１ｂが周方向に等間隔をあけて形成されている。巻
線３は、この巻線挿入部１ｂに絶縁紙２を介在して嵌挿
されたｕ相、ｖ相およびｗ相の３相の固定子巻線３Ｕ、
３Ｖ、３Ｗを有している。

【００２２】これら３相の巻線３Ｕ、３Ｖ、３Ｗは互い
に同心円状に配置され、外相巻線３Ｕ、中相巻線３Ｖ、
内相巻線３Ｗを構成している。この各相巻線３Ｕ、３
Ｖ、３Ｗはコイルをループ状に束ねた４つの磁極からな
っている。

【００２３】主に図３を参照して、各相巻線３Ｕ、３
Ｖ、３Ｗは、固定子コア１の巻線挿入部１ｂから立上が
る部分およびその立上がり部分間をつなぐ水平部（コイ
ルエンド）とを有している。

【００２４】主に図１と図２とを参照して、回転子７
は、回転子コア５と、磁石６とを有している。回転子コ
ア５は、固定子コア１の中央空間部にエアギャップを隔
てて配設されており、磁性材としての多数枚の電磁鋼板
製の円形薄板を軸心方向に積層した筒形状を有してい
る。磁石６は、この回転子コア５の周縁部の磁石挿入部
５ａ内に挿入されている。この回転子コア５の中心部に
はその軸心方向に貫通する軸挿通孔５ｂが形成されてお
り、その軸挿通孔５ｂにはクランク軸８の上端部が圧入
されて固定されている。このクランク軸８を介して永久
磁石型電動機Ｍは圧縮機構ＣＦに駆動連結されている。

【００２５】主に図１を参照して、圧縮機構ＣＦは、た
とえば２シリンダ型の回転式圧縮機であり、円盤状の３
つのサイドハウジング９、１０、１１と、円環状の２つ
のローラハウジング１２ａ、１２ｂと、リング状の２つ
のローラ１４ａ、１４ｂとを有している。

【００２６】３つのサイドハウジング９、１０、１１は
上下方向に並設されており、クランク軸８を軸支してい
る。２つのローラハウジング１２ａ、１２ｂは、各々、
サイドハウジング９、１０間と、サイドハウジング１
０、１１間とに気密状に挾持されている。クランク軸８
は、ローラハウジング１２ａ、１２ｂの各内部空間１５
ａ、１５ｂ内に偏心部１３ａ、１３ｂを有している。ロ
ーラ１４ａ、１４ｂは、各々、この偏心部１３ａ、１３
ｂの外周に嵌められており、ローラハウジング１２ａ、
１２ｂの内周面に接触しながら偏心回転可能である。

【００２７】このローラハウジング１２ａ、１２ｂの内
部空間１５ａ、１５ｂにドーム１７の外部から連通する
ように冷媒吸入部１８ａ、１８ｂが設けられている。こ
の冷媒吸入部１８ａ、１８ｂに通ずるようにアキュムレ
ータ２１が配置されている。また、圧縮機構ＣＦによっ
て高圧に圧縮された冷媒ガスをドーム１７外へ吐出させ
るための冷媒吐出管１９が永久磁石型電動機Ｍ上に設け
られている。

【００２８】なお、ドーム１７の上端部外面には、各相
巻線３に電気的に接続され、電源接続部となる端子２０
が設けられている。

【００２９】次に、上記構成の永久磁石型電動機Ｍにお
ける磁石６の着磁方法について説明する。

【００３０】まず回転子コア５の磁石挿入部５ａ内に、
未着磁の磁石６が挿入固定された後、回転子コア５の軸
挿通孔５ｂにクランク軸８の上端部が圧入される。そし
て、ドーム１７内上部に固定子４が取付け固定される。
その固定子４内に、未着磁の磁石６の取付けられた回転
子７を嵌挿しながら、クランク軸８の下端部まわりに圧
縮機構ＣＦが取付けられるとともにドーム１７内下部に
嵌挿される。

【００３１】この後、図４に示すように各相巻線３Ｕ、
３Ｖ、３Ｗの一方端部が相互に接続された中性点２０と
内相巻線３Ｗの他方端部との間に、スイッチなどを介し
てＬＣＲメータが接続される。このＬＣＲメータの接続
は、図１に示す端子２０に接続することで行なわれる。
そして、このＬＣＲメータによって内相巻線３Ｗに電圧
が印加されるとともに内相巻線３Ｗのインダクタンスが
測定される。

【００３２】内相巻線３Ｗに印加された電圧によって図
５に示す方向に内相巻線３Ｗの４つの磁極の各立上がり
部に電流が流れる。そして、この電流に基づき右ねじの
法則に従って図中矢印で示す方向の磁束が生ずる。

【００３３】このような磁束を発生させた状態で、回転
子７の角度を変化させると、ＬＣＲメータにより測定さ
れるインダクタンスの値は、図６に示すように変化す
る。この回転子７の角度変化によるインダクタンス値の
変化は、磁束の回転子７内の通りやすさの程度に基づい
ている。つまり、回転子７内を磁束が通りやすい場合に
はインダクタンス値は高くなり、磁束が通りにくい場合
はインダクタンス値は低くなる。ここで、回転子コア５
は、電磁鋼板よりなっており、磁石６よりも磁束を通し
やすい材質である。このため、図５に示すように磁石６
が磁束の進行を妨げないように位置している場合には、
インダクタンス値は高くなるが、図７に示すように磁石
６が磁束の進行を妨げるように位置している場合にはイ
ンダクタンス値は低くなる。

【００３４】このようにインダクタンス値を計測するこ
とにより、回転子７の固定子４に対する回転角度位置を
知ることができる。

【００３５】そして回転子７の位置を、たとえばインダ
クタンス値がピークになる位置（つまり図５に示す位
置）に整合させた後、図８に示すように外相巻線３Ｕと
中相巻線３Ｖとの間に着磁電源を印加することで未着磁
の磁石６に着磁が行なわれる。この着磁の際には、中相
巻線３Ｖ、外相巻線３Ｕの各立上がり部には図９に示す
方向に電流が流れた状態となる。この電流に基づき右ね
じの法則に従って図中矢印で示す方向の磁束が生じる。
この際、磁束は磁石６に対して最も垂直に入射する割合
が高くなる。このため、磁石６はほぼ均一にかつ強力に
着磁されることになる。

【００３６】なお、図７に示すような状態で、上述と同
様、外相および中相巻線３Ｕ、３Ｖに着磁電源を印加し
た場合、それによって生じる磁束の大部分は磁石６に対
して斜めに入射することになる。このため、図９に示す
状態と比較して、磁石６の着磁の程度は低く、かつ不均
一に着磁されることになる。

【００３７】このように計測されたインダクタンス値に
基づいて回転子７の位置合せを行なった後に未着磁の磁
石６の着磁を行なうことで磁石６をほぼ均一にかつ強力
に着磁することができる。

【００３８】本実施の形態の着磁方法では、インダクタ
ンスを計測することで回転子７の固定子４に対する位置
合わせが行なわれる。このため、ドーム型圧縮機の内部
が見えなくとも回転子７の固定子４に対する位置合わせ
が可能となる。また、インダクタンスの計測に際して
は、ＬＣＲメータは巻線に電圧を印加して磁束を発生さ
せるが、その際に巻線にほとんど電流は流れない。つま
り、従来例の通電による位置合わせのように回転子を回
転させるほどの電流を流す必要はなく、インダクタンス
が計測できる程度の電流が流されれば十分である。この
ため、通電による位置合わせのように固定子４の巻線３
に大電流を流す必要はない。したがって、電流値が大き
くなることによる温度上昇は抑制されるとともに、小型
設備での正確な位置合わせが可能となる。

【００３９】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載の永久磁石型電動機の着
磁方法は、巻線を有する固定子に対して磁性部材を有す
る回転子を回転可能に配置した状態で磁性部材を着磁し
て永久磁石とする着磁方法において、巻線に着磁位置検
出用の電圧を印加して所望の磁束密度分布を生じさせ、
その磁束密度分布に対する回転子の位置を相対的に変化
させたときの巻線の両端間のインダクタンスを計測する
ことで、固定子に対する回転子の最適着磁位置を検出
し、検出した最適着磁位置に回転子の位置を整合させた
後、巻線に着磁用の電圧を印加することで、磁性部材を
着磁する。

【００４１】請求項１に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、インダクタンスを計測することで回転子
の固定子に対する位置合わせが行なわれる。このため、
圧縮機内部のモータが見えなくとも回転子の位置合わせ
が可能となる。また、インダクタンスの計測に際して
は、位置合わせに必要な精度を得るために固定子の巻線
に大電流を流す必要はない。このため、電流値が大きく
なることによる温度上昇は抑制されるとともに、小型設
備での正確な位置合わせが可能となる。

【００４２】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、最適着磁位置は、計測されたインダクタンス
がピーク値となるときの固定子に対する回転子の位置で
ある。

【００４３】請求項２に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、磁性部材をほぼ均一にかつ強力に着磁す
ることができる。

【００４４】請求項３に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法では、巻線は、第１および第２の巻線を有し、着磁
位置検出用の電圧を印加する巻線は第１の巻線であり、
着磁用の電圧を印加する巻線は第２の巻線である。

【００４５】請求項３に記載の永久磁石型電動機の着磁
方法によれば、磁性部材を効果的に着磁することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における永久磁石型電動
機を装備したドーム型圧縮機の構成を概略的に示す断面
図である。

【図２】本発明の一実施の形態における永久磁石型電動
機の構成を示す概略上面図である。

【図３】図２の矢印Ａ方向から見た１相の巻線の構成を
示す側面図である。

【図４】インダクタンス計測のために内相巻線にＬＣＲ
メータを接続した様子を示す図である。

【図５】インダクタンス計測時の磁束の様子を示す図で
ある。

【図６】回転子の角度を変えた場合のインダクタンス値
の変化を示す図である。

【図７】回転子の角度を変えた際の磁束の様子を示す図
である。

【図８】着磁電源を中相巻線および外相巻線に印加した
様子を示す図である。

【図９】着磁時の磁束の様子を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定子コア ３ 巻線 ３Ｕ 外相巻線 ３Ｖ 中相巻線 ３Ｗ 内相巻線 ４ 固定子 ５ 回転子コア ６ 磁石 ７ 回転子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線（３）を有する固定子（４）に対し
   て、磁性部材（６）を有する回転子（７）を回転可能に
   配置した状態で、前記磁性部材（６）を着磁して永久磁
   石とする永久磁石型電動機の着磁方法において、 前記巻線（３）に着磁位置検出用の電圧を印加して所望
   の磁束密度分布を生じさせ、前記磁束密度分布に対する
   前記回転子（７）の位置を相対的に変化させたときの前
   記巻線（３）の両端間のインダクタンスを計測すること
   で、前記固定子（４）に対する前記回転子（７）の最適
   着磁位置を検出し、検出した前記最適着磁位置に前記回
   転子（７）の位置を整合させた後、前記巻線（３）に着
   磁用の電圧を印加することにより前記磁性部材（６）を
   着磁する、永久磁石型電動機の着磁方法。
2. 【請求項２】 前記最適着磁位置は、計測された前記イ
   ンダクタンスがピーク値となるときの前記固定子（４）
   に対する前記回転子（７）の位置である、請求項１に記
   載の永久磁石型電動機の着磁方法。
3. 【請求項３】 前記巻線（３）は第１および第２の巻線
   （３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ）を有し、 前記着磁位置検出用の電圧を印加する前記巻線は前記第
   １の巻線（３Ｗ）であり、 前記着磁用の電圧を印加する前記巻線は前記第２の巻線
   （３Ｕ、３Ｖ）である、請求項１に記載の永久磁石型電
   動機の着磁方法。