JPH11313452A - 永久磁石型同期電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固定子内径と該回転子外径が構成する空隙寸法
を精度よく設定し、振動の小さい同期電動機を提供す
る。 【解決手段】回転子鉄心が構成する空洞部と永久磁石間
の隙間を薄いリング状の該回転子外径部を内側に微小な
凸部形状に塑性変形させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型同期電
動機の回転子構造に係わり、特に、回転子鉄心内に永久
磁石を内蔵する鉄心構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転子鉄心内に永久磁石を内蔵す
る永久磁石型同期電動機の回転子構造は、用途に応じた
極数を得るべく偶数個の永久磁石を回転子内に配列し、
リラクタンストルクを有効利用するために、永久磁石円
周方向中心部を厚く設定し、該回転子内に構成する空洞
部に埋設するのが一般的である。このとき、該回転子が
構成する空洞部は、外側が打ち抜き巾が小さなリング状
とし、加工公差の異なる空洞部形状と永久磁石形状のク
リアランスを狭めるために、永久磁石を外径のリング部
に押し付けるように永久磁石の内側となる鉄心部に切り
起こし部を設けたり、永久磁石と回転子鉄心の隙間に部
材を挿入し、該回転子空洞部と永久磁石間のガタツキを
防止することが一般的に行われている。このような従来
技術は、例えば、特開平７−３２２５３８号公報に開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、回転子鉄心は一般に精密プレス加工により型内積層
される。

【０００４】一方、永久磁石の加工方法、例えばフェラ
イト磁石の場合、型内で圧縮された磁性粉体を高温で焼
き固め、機械加工において所望の最終寸法精度を得てい
る。このため、両者の間には加工時の寸法精度に相違が
あることになる。このような加工方法および加工精度の
異なる部材をガタツキなく一体化するための技術として
は、加工の寸法精度が劣る永久磁石の加工精度を向上さ
せることで、回転子と永久磁石の間の隙間の均一化を容
易にする方法が考えられる。しかし、現状の製造方法に
おいては、上記加工精度の向上は加工費の増加、及び生
産性の著しい低下を招くという問題については、上記従
来技術では考慮されていなかった。

【０００５】また、回転子空洞部に設けた切り起こし及
び別部材を永久磁石を薄いリング状の回転子外径部へ押
し付けて該回転子と該永久磁石の空隙を小さくする技術
も考えられる。しかし、このような手段では、切り起こ
しおよび別部材の押し付け力によって、薄いリング状の
外径部が外側に膨らみ、固定子内径と回転子外径が構成
する空隙寸法を局部的に小とし、理想的には、固定子と
回転子が同軸となるように組み立てる時の弊害になる問
題が生じる点については、考慮されていなかった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、組立精度が高く回転時の
振動を小さくできる同期電動機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明による永久磁石型同期電動機は、固定子の内側に
回転軸に接続され、鉄心部と、この鉄心部に設けられ複
数の永久磁石が埋設される空洞部と、前記鉄心と前記永
久磁石とを固定するための端板とを有する回転子と、を
備えた永久磁石型同期電動機において、前記回転子の空
洞部に薄いリング部を外方から内方に向けて設けられた
凸部を備えたものである。

【０００８】回転子鉄心が構成する空洞部と永久磁石間
の隙間を薄いリング状の該回転子外径部を内側に微小な
凸部形状に塑性変形させることにより、該隙間を小さく
してガタツキを防止するとともに、該回転子と固定子内
径の空隙寸法を局部的に小とすることなく、空隙管理を
容易にすることができ、よって回転時の振動を小さくで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１乃
至図７を用いて説明する。

【００１０】図１は、本実施例を備えた４極の永久磁石
型同期電動機の回転子断面図である。図２は、スコッチ
ヨーク方式の密閉型電動圧縮機の一例をを示す縦断面図
である。図３は、図１における薄いリング状の回転子外
形を内側に凸部形状となるように微小に塑性変形させ、
回転子空洞部と永久磁石の空隙寸法を局部的に小とした
状態の拡大図である。図４は、図３における凸部形状と
永久磁石との位置関係を示す図である。図５は、図１に
示す電動機の永久磁石の組立図である。図６は、図１に
示す回転子外周部を変形させる製法を示す略図である。
図７は、図１に示す永久磁石型同期電動機の永久磁石と
回転子との組立の状態を示す図である。また、図８は永
久磁石の内側に位置する回転子鉄心に切り起こしを設け
て永久磁石を外周のリング部に押し付ける従来例の断面
図を示す。

【００１１】図１において、１は回転子鉄心、２は回転
子の空洞部、２ａは回転子鉄心の外周形状を兼ねた薄い
リング状の外径部、２ｂは回転子鉄心の内径と一体とな
った部分、２Ｃは回転子鉄心の内径部２ｂと薄いリング
状の外径部２ａを連結する放射状のブリッジ部、３は永
久磁石、４は２ａ部に設けた内側に凸部形状となる塑性
変形部を示す。

【００１２】図２は、例えばスコッチヨーク方式の密閉
型電動圧縮機の場合について、本発明を適用した場合を
示す図であり、５は密閉容器、６はピストン、７はシリ
ンダ、８はヘッドカバー、９はクランクシャフト、１０
は回転子軸受、１１はスプリング、１２は電動機、１３
は固定子、１４は回転子である。すなわち、密閉容器５
内に固定子１３とクランクシャフト９を介して連結する
圧縮機構部とが配設され、回転子１３は回転子軸受１０
で片持ち支持され、固定子１２の下部はスプリング１１
で弾性支持されている。このように構成された密閉型電
動圧縮機は電動機１２の駆動により回転子１４が回転
し、回転子１４の内径に焼ばめまたは圧入してあるクラ
ンクシャフト９の偏心回転運動によりピストン６が往復
運動を行い、シリンダ７内に冷媒ガスを吸い込み、圧縮
し、吐き出しを行う。

【００１３】上記の部材で構成する永久磁石型同期電動
機の回転子において、薄板の電磁鋼板をプレス加工した
一枚一枚の鉄芯コアを積層固着して回転子鉄心１を形成
し、磁性を与える前の永久磁石３を挿入固着する。その
後永久磁石への着磁を行うことによって回転子内の永久
磁石は極性を有した状態でＮ極とＳ極が円周方向に順に
配列されることになる。

【００１４】この永久磁石型同期電動機の回転子製造工
程において、該回転子鉄心内に設けた永久磁石埋蔵用の
空洞部２と挿入される永久磁石３の寸法精度には大きな
格差が生じており、隙間は部品精度の組み合わせにおい
て隙間の大きさの変動幅の広いものを調節しなければな
らないものとなり、空洞部２の外周のリング部２ａと内
径部２ｂの寸法が最大、永久磁石３の厚さ寸法が最小の
組み合わせにおいては空洞部２と永久磁石３の隙間が大
きく、ガタツキの要因となっていた。

【００１５】本発明の実施例においては、積層された回
転子鉄心の外周リング部２ａの長さ方向の一部もしくは
全長に渡り内側に凸部となるような微小な塑性変形を強
制的に施すことにより、空洞部２と永久磁石３の隙間が
局部的に無くなり、永久磁石３の固定が可能となり、回
転子鉄心１と永久磁石３のガタツキの無い固定ができ
る。

【００１６】また、上記凸部は図１に示した形状に限定
されるものではなく、たとえば、図５（ａ）、（ｂ）に
示すような形状でもよい。この例では、回転子鉄心１の
永久磁石３の回転軸方向長さの全体もしくはその一部の
長さにわたり、回転子鉄心１に外側から内側へ向けて塑
性変形させて、凸部を設けたものである。また、回転軸
方向に長く凸部を設ける代わりに、複数の凸部を設けて
もよい。また、凸部を設ける位置は、回転子に加わる外
力のモーメント等を考慮して、回転軸方向の長さの略中
間点に設けるのが望ましい。

【００１７】一方、第８図に示す内側に切り起こしを施
したり、別部材１６を空洞部と永久磁石間に挿入する方
法では、内側から永久磁石を外側に強制的に移動させる
ときに発生する応力により薄いリング状の外周部２ａは
外側へ凸形状となる変形を起こしやすく、変形しない部
位からみて外側へ膨れた振れを発生する。この変形は、
上記回転子と別部材によって固定された固定子の同軸固
定方法である回転子外径と固定子内径寸法差である空隙
の寸法管理上、空隙が局部的小となる部分があることに
より、空隙管理用の隙間ゲージを薄いものとする必要が
ある。この隙間ゲージを薄くすることは、理想的な図示
形状から考えられる点接触の隙間ゲージ（空隙の図示
値）からずれた設定となっていき、同軸固定が難しくな
ってしまう欠点を有していた。

【００１８】図６では、回転子鉄心１に上記凸部を設け
る製造方法を簡単に説明する図である。ここでは、回転
子鉄心１に設けられた永久磁石が挿入される空洞部に対
応する位置において、永久磁石の挿入の前に、回転子鉄
心１の外側から内側に向けて剛性の大きな棒状の部材１
５あるいは突起を有する部材を回転鉄心１に押圧して、
回転子鉄心１の空洞部側に凸部を設けている。凸部を設
ける部材１５は図示される形状に限定されるものではな
く、性能上求められる凸部を形成できる形状であればよ
いことは言うまでもない。図７では、この凸部を設けた
後に、永久磁石３を挿入している状態を示している。

【００１９】本実施例によれば、薄い外周のリング部２
ｂを内側へ凸部となるように塑性変形させ、永久磁石を
内側へ押すことにより、回転子外形形状としては、凸部
４は変形しない他の円周上の部分に比べ凸となることは
無く、該固定子内径と回転子外径の空隙を管理する隙間
ゲージを薄くすることなく、理想に近い同軸固定が可能
となる利点がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、組立精度が高く回転時
の振動を小さくできる同期電動機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例を備えた４極の永久磁石型同期電動機
の回転子断面図である。

【図２】スコッチヨーク方式の密閉型電動圧縮機の一例
をを示す縦断面図である。

【図３】図１における薄いリング状の回転子外形を内側
に凸部形状となるように微小に塑性変形させ、回転子空
洞部と永久磁石の空隙寸法を局部的に小とした状態の拡
大図である。

【図４】図３における凸部形状と永久磁石との位置関係
を示す図である。

【図５】図１に示す電動機の永久磁石の組立図である。

【図６】図１に示す外周リング部を変形させて永久磁石
と回転子空洞部隙間を小として永久磁石を挿入した状態
を示す図である。

【図７】図１に示す永久磁石型同期電動機の組立の状態
を示す図である。

【図８】永久磁石の内側に位置する回転子鉄心に切り起
こしを設けて永久磁石を外周のリング部に押し付ける従
来例の断面図を示す。

【符号の説明】

１…回転子鉄心、２…回転子の空洞部、２ａ…回転子鉄
心の外形を兼ねた薄いリング状の外径部、２ｂ…回転子
鉄心の内径と一体となった部分、２Ｃ…回転子鉄心の内
径部２ｂと薄いリング状の外径部２ａを連結する放射状
のブリッジ部、３…永久磁石、４…２ａ部に設けた内側
に凸部形状となる塑性変形部である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子の内側に回転軸に接続され、鉄心部
   と、この鉄心部に設けられ複数の永久磁石が埋設される
   空洞部と、前記鉄心と前記永久磁石とを固定するための
   端板とを有する回転子と、を備えた永久磁石型同期電動
   機において、前記回転子の空洞部内側に前記回転子の外
   方から内方に向けて設けられた凸部を備えた永久磁石型
   同期電動機。
2. 【請求項２】請求項１記載の永久磁石型同期電動機にお
   いて、前記凸部は塑性変形により設けられた永久磁石型
   同期電動機。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の永久磁石型同期電
   動機において、前記凸部は前記鉄心の前記回転軸方向長
   さ一部の長さにだけ設けられた永久磁石型同期電動機。