JPH11285188A - 永久磁石電動機 - Google Patents

永久磁石電動機

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JPH11285188A
JPH11285188A JP10100198A JP10019898A JPH11285188A JP H11285188 A JPH11285188 A JP H11285188A JP 10100198 A JP10100198 A JP 10100198A JP 10019898 A JP10019898 A JP 10019898A JP H11285188 A JPH11285188 A JP H11285188A
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Yoshifumi Fukuda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石電動機において、別部品によるロー
タコアのバランスウェイトを廃止し、コア自体にその機
能をもたせる。 【解決手段】 インナーロータ型の永久磁石電動機にお
いて、リラクタンストルクのみを発生する第1のコア1
1と少なくともマグネットトルクを発生する第2のコア
12とにより当該ロータコア10を構成する。第1のコ
ア11にはリラクタンストルクを大きくする目的として
円弧状のスリット11bをコア円周に沿って等間隔に形
成するとともに、バランスウェイトをもたせるためにス
リット11bを含んで当該コアの一部(切取部k)を切
り取り、第2のコア12には、極数分の永久磁石12a
をコア外周に沿って等間隔に埋設する。第1および第2
のコア11,12を重ねてロータコア10を構成した
際、円弧状のスリット11bを永久磁石12aの断面内
に含むようにする。また、永久磁石12aの両端部に対
向して第1のコア11にフラックスバリア用の孔11a
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機や冷
蔵庫のコンプレッサ等に用いるインナーロータ型の永久
磁石電動機に係り、特に詳しくは別部品のバランスウェ
イトを必要としない永久磁石電動機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の永久磁石電動機のインナーロー
タの構成は、ロータコアに永久磁石を埋設してする、例
えば図5に示すものが提案されている。図5に示すよう
に、24スロットのステータコア1内のロータコア2に
は、当該永久磁石電動機の極数(4極)分だけ板状の永
久磁石3が外径に沿って円周方向に配置され、かつそれ
ら隣接する永久磁石3の間に磁束の短絡、漏洩を防止す
るためのフラックスバリア4が形成されている。なお、
5は中心孔(シャフト用の孔)である。
【0003】ここで、永久磁石3による空隙部(ステー
タコア1の歯と永久磁石3との間)の磁束分布が正弦波
状になっているものとすると、永久磁石電動機のトルク
TはT=Pn{Φa・Ia・cosβ−0.5(Ld−
Lq)・I・sin2β}で表される。なお、Tは出
力トルク、Φaはd,q座標軸上の永久磁石による電機
子鎖交磁束、Ld,Lqはd,q軸インダクタンス、I
aはd,q座標軸上の電機子電流の振幅、βはd,q座
標軸上の電機子電流のq軸からの進み角、Pnは極対数
である。
【0004】前記数式において、第1項は永久磁石3に
よるマグネットトルクであり、第2の2項はd軸インダ
クタンスとg軸インダクタンスとの差によって生じるリ
ラクタンストルクである。詳しくは、T.IEE Ja
pan,Vol.117―D,No7,1997の論文
を参照されたい。
【0005】ところで、図6に示すように、空気調和機
や冷蔵庫のコンプレッサは、主に圧縮機構部Aおよび電
動機部(永久磁石電動機)Bから構成されており、永久
磁石電動機の回転により冷媒が圧縮される。この場合、
圧縮機構部Aにおける規則的負荷変動(回転のアンバラ
ンス)を矯正する必要があるため、電動機部B側にバラ
ンスウェイトを付けている。
【0006】例えば、図7および図8に示すように、ロ
ータコア2をカシメピン6でかしめる際、バランスウェ
イトの変形円板7も同時にかしめる。このように、前記
圧縮機構部Aにおける回転のアンバランスに対して逆バ
ランスをロータコア2側にもたせることにより、回転の
アンバランスを矯正することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記永
久磁石電動機においては、バランスウェイトの変形円板
7を取り付けるためは、モータ部品以外の部品を必要と
し、結果コスト高になってしまうだけなく、製造工数の
増加によるコストアップも避けられない。また、高回転
時には、遠心力も大きくなり、バランスウェイトの変形
円板8が脱落すると言った危険性もある。
【0008】この発明は前記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、バランスウェイトの機能をロータコ
ア自体に持たせることができ、別部品を必要とせず、し
かも製造工数によるコストアップなしに済ませることが
できるようにした永久磁石電動機を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、ロータコアを内部に有する永久磁石電
動機において、前記ロータコアをリラクタンストルクの
みを発生する第1のコアおよび当該極数分の永久磁石を
コア外周に沿って等間隔に埋設して少なくともマグネッ
トトルクを発生する第2のコアとで構成し、前記第1の
コアを構成するコアシートの一部分を切り取って前記ロ
ータコアにバランスウェイトをもたせるようにしたこと
を特徴としている。
【0010】この場合、前記第1のコアの一部分を切り
取る箇所は前記リラクタンストルクを大きくするために
形成したリラクタンス調整用のスリットを含むようにす
るとよい。
【0011】前記第1のコアには前記第2のコアの永久
磁石の両端部に対向してフラックスバリア用の孔を形成
するとともに、前記リラクタンストルクを大きくするた
めに形成したリラクタンス調整用のスリットを前記永久
磁石の断面内に納まるようにするとよい。
【0012】前記第1のコアの切り取る箇所を複数箇所
とし、あるいは一部分を切り取るコアシートの枚数を所
定値とし、もしくは前記一部を切り取ったコアシートの
枚数を所定値にするとよい。
【0013】前記コアをロータコアとして組み込んでD
Cブラシレスモータにすると好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
1ないし図4を参照して詳しく説明する。なお、図中、
図5と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0015】この発明の永久磁石電動機は、永久磁石を
有せずにリラクタンストルクのみを発生するコア(第1
のコア)と、永久磁石を有するコア(第2のコア)とに
よりインナーコアを構成すれば、第1のコアを構成する
コアシートの一部分を切り取ることによりバランスウェ
イトの機能を発揮させることができることに着目にした
ものである。
【0016】そのために、図1ないし図3に示すよう
に、この永久磁石電動機のロータコア10は、永久磁石
を有せず、フラックスバリア用の孔11aおよびリラク
タンス調整用のスリット11bを有する第1のコア(鉄
心)11と、各磁極毎にほぼ断面扇状の永久磁石12a
をコア外周に沿って等間隔に埋設した第2のコア(鉄
心)12とからなる。なお、図2は図1示すロータコア
10の上面図、図3はそのロータコア10の底面図であ
る。
【0017】図2ないし図4に示すように、第1のコア
11はコアの一部を切り取って切取部kを形成し、ロー
タコア10にバランスウェイトをもたせている。この場
合、第1のコア11の切取部kはスリット11bを利用
すると好ましい。すなわち、切取部kがスリット11b
を含むようにする。
【0018】フラックスバリア用の孔11aは、永久磁
石12aの両端部に対向して形成し、かつその永久磁石
12aの断面内に含まれるように形成する。リラクタン
ス調整用のスリット11bは、d軸とg軸インダクタン
スとの差を大きくすることを目的とし、凸部を中心孔
(シャフト用)13に向けた逆円弧状の孔でコア外周に
沿って等間隔に形成し、かつ永久磁石12aの断面内に
含まれるように形成する。これにより、q軸インダクタ
ンスLqが大きく、d軸インダクタンスLdが小さくな
り、つまりインダクタンスの差(Lq−Ld)が大きく
なり、リラクタンストルクを発生させることができる。
【0019】なお、後述する自動積層方式により、第1
のコア11と第2のコア12とを一体して形成するが、
フラックスバリア用の孔11aおよびリラクタンス調整
用のスリット11bが永久磁石11aの孔に含まれるよ
うにする。また、14はリベットであり、15はかしめ
部である。なお、第1のコア11は、ロータコア10の
2割以内、つまり後述する積層した長さ(全積層長)の
2割以内の程度にすると好ましい。
【0020】ところで、ロータコア10の製造において
は、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打
ち抜き、金型内でかしめて第1および第2のコア11,
12を一体的に形成するコア積層方式(自動積層方式)
を採用する。
【0021】このプレス加工工程では、第1のコア11
を打ち抜くとき、少なくとも第2のコア12の永久磁石
12aに相当する孔を打ち抜かず、フラックスバリア用
の孔11a、リラクタンス調整用のスリット11bを打
ち抜くとともに、バランスウェイトを付けるためにその
スリット11bを含んだ一部を切り取り、第2のコア1
2を打ち抜くとき、孔11a、スリット11および永久
磁石12aの孔を打ち抜く。
【0022】また、カシメピン14を通す孔は、第1お
よび第2のコア11,12のプレス加工時に打ち抜き、
かしめ部15は第1および第2のコア11,12のコア
シート10aを積層する毎に形成する。したがって、従
来の自動積層方式によるプレス加工をそのまま利用する
ことができる。
【0023】このようにして、自動的にプレス、積層さ
れたコアをかしめた後、永久磁石12aの孔にフェライ
ト磁石を埋設して蓋をし、カシメピン14を通してロー
タコア10をかしめ、かつ永久磁石12aを磁化、着磁
する。なお、図4について追加説明をすると、これに
は、24スロットのステータコア1に三相(U相、V相
およびW相)の電機子巻線が施されているが、スロット
数や電機子巻線が異なっていてもよい。また、ステータ
コア1においては、例えば外径側の巻線をU相、内径側
の巻線をW相、その中間の巻線をV相としてもよい。
【0024】このように、第1のコア11自体にバラン
スウェイトをもたせることから、新たな部品を使用せず
に済み、つまり別部品のバランスウェイトを廃止するこ
とができるため、その分、モータのコストダウンを図る
ことができる。
【0025】また、従来の自動積層方式によって第1お
よび第2のコア11,12を製造することができ、ロー
タコア10の製造工数が少なくなるため、よりモータの
低コスト化を実現することができる。さらに、バランス
ウェイトの脱落等の問題が起こることもなく、信頼性の
向上も図ることができる。
【0026】一方、第1のコア11によってリラクンタ
ンストルクを発生し、かつ第2のコア12によってマグ
ネットトルクを発生し、つまり必要なモータトルクを得
ることが可能であり、ひいてはモータの効率低下も抑え
ることができる。また、前述により形成されるロータコ
アを組み込んでDCブラシレスモータとし、空気調和機
の圧縮機モータ等として利用すれば、コストをアップす
ることなく、空気調和機の性能アップ(運転効率の上
昇、振動や騒音の低下)を図ることができる。
【0027】なお、第1のコア11の切取部kの大きさ
は、必要とするバランスウェイトに応じて変えればよ
く、またコアシートの枚数を変えるようにしてもよい。
また、その切取部kの箇所については、1箇所でなくと
も、特に多相多極モータである場合には複数の箇所を切
り取るようにするとよい。したがって、モータの使用状
況によって、適応的なバランスウェイを付けることがで
きる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この永久磁石電動
機の請求項1記載の発明によると、ロータコアを内部に
有する永久磁石電動機において、前記ロータコアをリラ
クタンストルクのみを発生する第1のコアおよび当該極
数分の永久磁石をコア外周に沿って等間隔に埋設して少
なくともマグネットトルクを発生する第2のコアとで構
成し、前記第1のコアを構成するコアシートの一部分を
切り取って前記ロータコアにバランスウェイトをもたせ
るようにしたので、ロータコア自体にバランスウェイト
機能をもたせることができ、したがって別部品のバラン
スウェイトを必要としないことから、モータのコストダ
ウンを図ることができるという効果がある。
【0029】請求項2記載の発明によると、請求項1に
おける第1のコアの一部分を切り取る箇所は、前記リラ
クタンストルクを大きくするために形成したリラクタン
ス調整用のスリットを含むようにしたので、請求項1の
効果に加え、リラクタンストルクの発生に影響されるこ
とがなく、また、自動積層方式によるロータコアの製造
時におけるコストアップがないため、モータのコストア
ップにはならずに済むという効果がある。
【0030】請求項3記載の発明によると、請求項1に
おける第1のコアには、前記第2のコアの永久磁石の両
端部に対向してフラックスバリア用の孔を形成するとと
もに、前記リラクタンストルクを大きくするために形成
したリラクタンス調整用のスリットを前記永久磁石の断
面内に納まるようにしてなるので、請求項1の効果に加
え、フラックスバリアによって磁束の短絡、漏洩を防止
することができ、またフラックスバリア用の孔およびス
リットが永久磁石の断面内に納まることから、従来のロ
ータコアの自動積層方式を利用することができ、つまり
製造のコストアップがならずに済むという効果がある。
【0031】請求項4記載の発明によると、請求項1に
おいて前記第1のコアの切り取る箇所を複数箇所とし、
あるいは一部分を切り取るコアシートの枚数を所定値と
し、もしくは前記一部を切り取ったコアシートの枚数を
所定値としてなるので、請求項1の効果に加え、種々の
重量のバランスウェイトを付けることができ、つまり適
応的なバランスウェイトをもたせることができるという
有用な効果がある。
【0032】請求項5記載の発明によると、請求項1,
2,3または4におけるコアをロータコアとして組み込
んでDCブラシレスモータとしたので、請求項1,2,
3または4の効果に加え、例えば空気調和機の圧縮機モ
ータ等として利用すれば、コストをアップすることな
く、空気調和機の性能アップを図ることができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す永久磁石電動機
のインナーロータの概略的縦断面図。
【図2】図1に示すインナーロータの概略的上面図。
【図3】図1に示すインナーロータの概略的底面図。
【図4】図1に示すインナーロータを有する永久磁石電
動機の概略的平面図。
【図5】従来の永久磁石電動機の概略的平面図。
【図6】図5に示す永久磁石電動機を用いたコンプレッ
サの概略的断面図。
【図7】従来の永久磁石電動機のロータコアを説明する
ための概略的側面図。
【図8】図7に示すロータコアの上面図。
【符号の説明】
1 ステータコア 10 ロータコア(磁石埋込型界磁鉄心) 11 第1のコア 11a 孔(フラックスバリア用) 11b スリット(リラクタンス調整用の孔) 12 第1のコア 12a 永久磁石 13 中心孔(シャフト用) 14 カシメピン 15 かしめ部 k 切取部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02K 15/16 H02K 15/16 A 29/00 29/00 Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータコアを内部に有する永久磁石電動
    機において、前記ロータコアをリラクタンストルクのみ
    を発生する第1のコアおよび当該極数分の永久磁石をコ
    ア外周に沿って等間隔に埋設して少なくともマグネット
    トルクを発生する第2のコアとで構成し、前記第1のコ
    アを構成するコアシートの一部分を切り取って前記ロー
    タコアにバランスウェイトをもたせるようにしたことを
    特徴とする永久磁石電動機。
  2. 【請求項2】 前記第1のコアの一部分を切り取る箇所
    は前記リラクタンストルクを大きくするために形成した
    リラクタンス調整用のスリットを含むようにした請求項
    1記載の永久磁石電動機。
  3. 【請求項3】 前記第1のコアには、前記第2のコアの
    永久磁石の両端部に対向してフラックスバリア用の孔を
    形成するとともに、前記リラクタンストルクを大きくす
    るために形成したリラクタンス調整用のスリットを前記
    永久磁石の断面内に納まるようにしてなる請求項1記載
    の永久磁石電動機。
  4. 【請求項4】 前記第1のコアの切り取る箇所を複数箇
    所とし、あるいは一部分を切り取るコアシートの枚数を
    所定値とし、もしくは前記一部を切り取ったコアシート
    の枚数を所定値としてなる請求項1記載の永久磁石電動
    機。
  5. 【請求項5】 前記コアをロータコアとして組み込んで
    DCブラシレスモータとした請求項1,2,3または4
    記載の永久磁石電動機。
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