KR20120094032A - 영구자석 매입형 모터의 회전자 및 송풍기 및 압축기 - Google Patents
영구자석 매입형 모터의 회전자 및 송풍기 및 압축기 Download PDFInfo
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Abstract
영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 슬릿을 마련하는 경우에, 감자하기 쉬운 영구자석 단부에 걸리는 자속을 적게 하고, 감자 내력이 향상한 영구자석 매입형 모터의 회전자를 제공한다. 본 발명에 관한 영구자석 매입형 모터의 회전자는, 소정의 형상으로 타발된 전자강판을, 소정의 매수 적층하여 형성되는 회전자 철심과, 회전자 철심의 외주부에 따라서 형성되고, 양단부에 영구자석 단부 공극을 갖는 복수의 영구자석 삽입 구멍과, 영구자석 삽입 구멍에 삽입되는 복수의 영구자석과, 영구자석 삽입 구멍의 외측의 외주 철심부에 형성되는 복수의 슬릿을 구비하고, 복수의 슬릿 중, 영구자석 단부의 지름 방향으로 존재하는 제1의 슬릿과, 제1의 슬릿에 인접하는 자극 중심측의 제2의 슬릿과의 간격이, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 존재하는 다른 슬릿과 슬릿과의 간격보다도 좁은 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 영구자석 매입형 모터의 회전자에 관한 것으로, 특히 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 배치되는 슬릿 형상에 관한 것이다. 또한, 그 영구자석 매입형 모터의 회전자를 탑재한 영구자석 매입형 모터를 이용하는 송풍기 및 압축기에 관한 것이다. 이하, 영구자석 매입형 모터를, 단지 전동기(모터)라고 부르는 경우도 있다.
종래, 이하에 나타내는 구성의 영구자석 매입형 모터의 회전자가 제안되어 있다. 즉, 이 영구자석 매입형 모터의 회전자는, 복수장의 전자강판을 적층하여 형성되는 회전자 철심과, 이 회전자 철심의 축방향에 형성되고, 축심을 중심으로 하는 개략 정다각형의 각 변에 대응하는 부위에 형성된 영구자석 삽입 구멍과, 이 영구자석 삽입 구멍에 삽입되는 영구자석과, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 형성되고, 영구자석 삽입 구멍에 따라서 이격 배치된 복수개의 슬릿과, 이 슬릿의 지름 방향 외측단과 회전자 철심의 외주와의 사이에 마련되고, 지름 방향의 폭이 자극 중심부터 극간부(極間部)를 향하여 서서히 넓어지는 외측 박육부를 구비한 것이다. 이와 같이 구성함에 의해, 극간부의 자속밀도 파형의 고조파 성분을 저감하여, 유기 전압의 고조파, 코깅 토오크를 저감할 수 있다, 라는 것이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
상기 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 종래의 영구자석 매입형 모터의 회전자는, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 영구자석 삽입 구멍에 따라서 복수개의 슬릿을 마련함에 의해 토오크 리플을 저감하여, 저소음화를 도모하고 있다. 그러나, 슬릿을 마련함에 의해 영구자석의 퍼미언스 저하, 고정자로부터의 자속이 집중하여 영구자석에 작용하기 때문에, 영구자석이 감자하기 쉽다는 과제가 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 슬릿을 마련하는 경우에, 감자하기 쉬운 영구자석 단부에 걸리는 자속을 적게 하고, 감자(減磁) 내력(耐力)이 향상된 영구자석 매입형 모터의 회전자를 제공한다.
또한, 그 영구자석 매입형 모터의 회전자를 이용하는 영구자석 매입형 모터를 탑재한 송풍기 및 압축기를 제공한다.
본 발명에 관한 영구자석 매입형 모터의 회전자는, 소정의 형상으로 타발(打拔)된 전자강판을, 소정의 매수 적층하여 형성되는 회전자 철심과,
회전자 철심의 외주부에 따라서 형성되고, 양단부에 영구자석 단부 공극을 갖는 복수의 영구자석 삽입 구멍과,
영구자석 삽입 구멍에 삽입되는 복수의 영구자석과,
영구자석 삽입 구멍의 외측의 외주 철심부에 형성되는 복수의 슬릿을 구비하고,
복수의 슬릿 중, 영구자석 단부의 지름 방향으로 존재하는 제1의 슬릿과, 제1의 슬릿에 인접하는 자극 중심측의 제2의 슬릿과의 간격이, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 존재하는 다른 슬릿과 슬릿과의 간격보다도 좁은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 영구자석 매입형 모터의 회전자는, 영구자석 단부의 지름 방향으로 존재하는 제1의 슬릿과, 제1의 슬릿에 인접하는 자극 중심측의 제2의 슬릿과의 간격이, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 존재하는 다른 슬릿과 슬릿과의 간격보다도 좁은 것에 의해, 감자하기 쉬운 영구자석 단부에 걸리는 자속을 적게 하고, 감자 내력을 향상할 수 있다.
도 1은 비교를 위해 도시하는 도면으로, 일반적인 영구자석 매입형 모터의 회전자(500)의 횡단면도.
도 2는 도 1의 회전자 철심(501)의 횡단면도.
도 3은 도 1의 영구자석 삽입 구멍(502)의 확대도.
도 4는 비교를 위해 도시하는 도면으로, 일반적인 슬릿(607)을 마련한 영구자석 매입형 모터의 회전자(600)의 횡단면도.
도 5는 도 4의 회전자 철심(601)의 횡단면도.
도 6은 도 5의 X부 확대도.
도 7은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 영구자석 매입형 모터의 회전자(100)의 횡단면도.
도 8은 도 7의 회전자 철심(101)의 횡단면도.
도 9는 도 7의 Y부 확대도.
도 10은 도 8의 Z부 확대도.
도 11은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 7에 도시하는 회전자(100)와, 회전자(100)에서 제2의 슬릿(107b)이 존재하지 않는 것에 대해, 고정자의 기자력(권수×전류)[AT]에 대한 감자율[%]을 비교한 결과를 도시하는 도면.
도 12는 도 11의 감자율이 -2%까지의 특성을 도시하는 도면.
도 13은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200)의 횡단면도.
도 14는 도 13의 회전자 철심(201)의 횡단면도.
도 15는 도 14의 W부 확대도.
도 16은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)의 횡단면도.
도 17은 도 16의 회전자 철심(301)의 횡단면도.
도 18은 도 17의 V부 확대도.
도 19는 도 18의 P부 확대도.
도 20은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 3의 영구자석 매입형 모터의 회전자(400)의 부분 횡단면도.
도 21은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 20의 회전자 철심(401)의 횡단면도.
도 22는 도 21의 Q부 확대도.
도 23은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 4의 영구자석 매입형 모터의 회전자(700)의 부분 횡단면도.
도 24는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 23의 회전자 철심(701)의 횡단면도.
도 25는 도 24의 부분 확대도.
도 2는 도 1의 회전자 철심(501)의 횡단면도.
도 3은 도 1의 영구자석 삽입 구멍(502)의 확대도.
도 4는 비교를 위해 도시하는 도면으로, 일반적인 슬릿(607)을 마련한 영구자석 매입형 모터의 회전자(600)의 횡단면도.
도 5는 도 4의 회전자 철심(601)의 횡단면도.
도 6은 도 5의 X부 확대도.
도 7은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 영구자석 매입형 모터의 회전자(100)의 횡단면도.
도 8은 도 7의 회전자 철심(101)의 횡단면도.
도 9는 도 7의 Y부 확대도.
도 10은 도 8의 Z부 확대도.
도 11은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 7에 도시하는 회전자(100)와, 회전자(100)에서 제2의 슬릿(107b)이 존재하지 않는 것에 대해, 고정자의 기자력(권수×전류)[AT]에 대한 감자율[%]을 비교한 결과를 도시하는 도면.
도 12는 도 11의 감자율이 -2%까지의 특성을 도시하는 도면.
도 13은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200)의 횡단면도.
도 14는 도 13의 회전자 철심(201)의 횡단면도.
도 15는 도 14의 W부 확대도.
도 16은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)의 횡단면도.
도 17은 도 16의 회전자 철심(301)의 횡단면도.
도 18은 도 17의 V부 확대도.
도 19는 도 18의 P부 확대도.
도 20은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 3의 영구자석 매입형 모터의 회전자(400)의 부분 횡단면도.
도 21은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 20의 회전자 철심(401)의 횡단면도.
도 22는 도 21의 Q부 확대도.
도 23은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 변형례 4의 영구자석 매입형 모터의 회전자(700)의 부분 횡단면도.
도 24는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 23의 회전자 철심(701)의 횡단면도.
도 25는 도 24의 부분 확대도.
실시의 형태 1.
도 1 내지 도 6은 비교를 위해 도시하는 도면으로, 도 1은 일반적인 영구자석 매입형 모터의 회전자(500)의 횡단면도, 도 2는 도 1의 회전자 철심(501)의 횡단면도, 도 3은 도 1의 영구자석 삽입 구멍(502)의 확대도, 도 4는 일반적인 슬릿(607)을 마련한 영구자석 매입형 모터의 회전자(600)의 횡단면도, 도 5는 도 4의 회전자 철심(601)의 횡단면도, 도 6은 도 5의 X부 확대도이다.
우선, 일반적인 영구자석 매입형 모터의 회전자(500)에 관해 설명한다.
도 1에 도시하는 영구자석 매입형 모터의 회전자(500)는, 적어도 회전자 철심(501)과, 영구자석(503)과, 회전축(504)을 구비한다.
그리고, 영구자석 매입형 모터의 회전자(500) 등을, 단지 회전자(500) 또는 회전자라고 부르는 경우도 있다.
회전자 철심(501)은, 전체의 횡단면 형상이 개략 원형이고, 박판의 전자강판(예를 들면, 0.1 내지 1.0㎜ 정도의 판두께로, 무방향성 전자강판(강판의 특정 방향으로 치우쳐서 자기 특성을 나타내지 않도록, 각 결정(結晶)의 결정축 방향을 가능한 한 랜덤하게 배치시킨 것))을 소정의 형상으로 금형으로 타발하여, 소정의 매수(복수장) 적층하여 형성된다.
회전자 철심(501)에는, 횡단면이 장방형의 영구자석 삽입 구멍(502)이, 둘레 방향으로 개략 등간격으로 복수개(6개) 형성되어 있다(도 2 참조). 또한, 회전자 철심(501)의 개략 중심부에 회전축(504)이 감합(嵌合)하는 축구멍(505)이 형성되어 있다.
영구자석 삽입 구멍(502)의 자석 삽입부(502a)(도 3 참조)의 내부에, N극와 S극이 교대가 되도록 착자(着磁)된 6장의 평판 형상의 영구자석(503)을 삽입함으로써 6극의 회전자(500)를 형성하고 있다.
영구자석(503)으로는, 예를 들면 네오듐, 철, 붕소를 주성분으로 하는 희토류 등이 사용된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(502)은, 개략 중앙의 자석 삽입부(502a)의 양측에, 자석 삽입부(502a)에 연결(연통)되는 영구자석 단부 공극(502b)이 형성되어 있다. 영구자석 단부 공극(502b)은, 극간(極間)(영구자석(503)으로 형성되는 자극의 사이, 영구자석 삽입 구멍(502)의 사이)에서의 영구자석(503)의 누설 자속을 억제한다.
도 1의 회전자(500)는, 영구자석 삽입 구멍(502)과 회전자 철심(501)의 외주부와의 사이의 철심부에 슬릿이 존재하지 않기 때문에, 영구자석(503)으로부터 발생한 자속은, 영구자석(503)의 외주 철심부중을 자유롭게 이동할 수 있기 때문에, 자속이 흐르기 쉬운 쪽으로 이동하고, 그 영향에 의해 토오크 리플이 커지는 경향이 있다.
그에 대해, 도 4에 도시하는 영구자석 매입형 모터의 회전자(600)는, 영구자석 삽입 구멍(602)의 외주 철심부에, 복수의 슬릿(607)이, 둘레 방향으로 소정의 간격으로 형성되어 있다. 도 4의 회전자(600)에서는, 1자극에 10개의 슬릿(607)이 형성되어 있다.
회전자 철심(601)은, 회전자 철심(501)(도 2)과 마찬가지로 전체의 횡단면 형상이 개략 원형이고, 박판의 전자강판(예를 들면, 0.1 내지 1.0㎜ 정도의 판두께로, 무방향성 전자강판(강판의 특정 방향으로 치우쳐서 자기 특성을 나타내지 않도록, 각 결정의 결정 축방향을 가능한 한 랜덤하게 배치시킨 것))을 소정의 형상으로 금형으로 타발하여, 소정의 매수(복수장) 적층하여 형성된다.
회전자 철심(601)에도, 횡단면이 장방형의 영구자석 삽입 구멍(602)이, 둘레 방향으로 개략 등간격으로 복수개(6개) 형성되어 있다(도 5 참조). 또한, 회전자 철심(601)의 개략 중심부에 회전축(604)이 감합되는 축구멍(605)이 형성되어 있다. 영구자석 삽입 구멍(602)의 자석 삽입부(602a)(도 6 참조)의 내부에, N극와 S극이 교대가 되도록 착자된 6장의 평판 형상의 영구자석(603)을 삽입함으로써 6극의 회전자(600)를 형성하고 있다.
영구자석(603)에도, 예를 들면 네오듐, 철, 붕소를 주성분으로 하는 희토류 등이 사용된다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(602)은, 개략 중앙의 자석 삽입부(602a)의 양측에, 자석 삽입부(602a)에 연결(연통)되는 영구자석 단부 공극(602b)이 형성되어 있다. 영구자석 단부 공극(602b)은, 극간(영구자석(603)으로 형성되는 자극의 사이, 영구자석 삽입 구멍(602)의 사이)에서의 영구자석(603)의 누설 자속을 억제한다. 그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(602)의 외주 철심부에, 복수의 슬릿(607)이, 둘레 방향으로 소정의 간격으로 형성되어 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 회전자 철심(601)에서는, 1자극에 10개의 슬릿(607)이, 극 중심에 대해 대칭으로, 5개씩 형성되어 있다.
도 4에 도시하는 회전자(600)는, 복수의 슬릿(607)을 영구자석 삽입 구멍(602)의 외주 철심부에 배치함에 의해, 토오크 리플을 저감하고 있다. 이하, 이 슬릿(607)의 효과에 관해 설명한다. 회전자(600)의 영구자석(603)으로부터 발생한 자속은, 영구자석(603)의 외주 철심부를 통과하여 고정자(도시 생략)에 흘러 들어간다. 그 때, 영구자석(603)으로부터 발생한 자속의 자로(磁路)는, 이웃하는 슬릿(607) 사이의 철심부에 규제된다.
도 1의 회전자(500)는 슬릿이 존재하지 않기 때문에, 영구자석(503)으로부터 발생한 자속은, 영구자석(503)의 외주 철심부 속을 자유롭게 이동할 수 있기 때문에, 자속이 흐르기 쉬운 쪽으로 이동하고, 그 영향에 의해 토오크 리플이 악화하고 있다. 즉, 슬릿은, 영구자석으로부터 발생한 자속이 영구자석의 외주 철심부를 자유롭게 이동하지 않도록 규제한다.
그 때문에, 슬릿의 형상을 바꿈에 의해, 회전자의 외주부의 자속을 자유롭게 바꿀 수 있다. 도 4에 도시하는 회전자(600)는, 도 1에 도시한 슬릿이 없는 회전자(500)에 비하여 토오크 리플이 저감될 수 있고, 저소음의 회전자(600)를 구성할 수 있다.
그러나, 도 4에 도시하는 회전자(600)는, 영구자석 삽입 구멍(602)의 외주 철심부에 형성된 슬릿(607)이, 영구자석(603) 부근까지 늘어나 있기 때문에, 슬릿(607)에 가까운 부분의 영구자석(603)의 퍼미언스가 저하되고, 감자 내력이 악화하여 버린다. 또한 영구자석(603)의 감자하기 쉬운 부분은 영구자석(603)의 단부이기 때문에, 특히 영구자석(603)의 단부에 존재하는 슬릿(607)에 의해 더욱 감자 내력이 저하되어 버린다.
그 감자 내력을 향상하는 방법으로서, 영구자석(603)의 단부에 고정자(도시 생략)로부터의 자속이 흘러 들어가지 않도록 하면 좋다.
그리고, 회전축(604)은, 회전축(504)과 같은 것이다.
종래의 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 형성된 슬릿에 관한 발명은, 유기 전압의 고조파 성분의 저감이나 코깅 토오크의 저감, 토오크 리플의 저감을 목적으로 한 것이 많다. 본 실시의 형태는, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 슬릿을 붙인 때의 감자 내력 향상을 목적으로 하고, 영구자석 단부의 슬릿과 이웃하는 자극 중심측의 슬릿과의 간격에 주목함과 함께, 그 간격의 자기 특성에 주목하고, 고정자로부터의 역자계(逆磁界)가 걸리기 어려운 형상에 관한 것이다.
도 7 내지 도 19는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 7은 영구자석 매입형 모터의 회전자(100)의 횡단면도, 도 8은 도 7의 회전자 철심(101)의 횡단면도, 도 9는 도 7의 Y부 확대도, 도 10은 도 8의 Z부 확대도, 도 11은 도 7에 도시하는 회전자(100)와, 회전자(100)에서 슬릿(107)이 존재하지 않는 것에 대해, 고정자의 기자력(권수×전류)[AT]에 대한 감자율[%]을 비교한 결과를 도시하는 도면, 도 12는 도 11의 감자율이 -2%까지의 특성을 도시하는 도면, 도 13은 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200)의 횡단면도, 도 14는 도 13의 회전자 철심(201)의 횡단면도, 도 15는 도 14의 W부 확대도, 도 16은 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)의 횡단면도, 도 17은 도 16의 회전자 철심(301)의 횡단면도, 도 18은 도 17의 V부 확대도, 도 19는 도 18의 P부 확대도이다.
도 7 내지 도 10에 의해, 실시의 형태 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(100)에 관해 설명한다. 회전자(100)는, 적어도 회전자 철심(101)과, 영구자석(103)과, 회전축(104)을 구비한다.
그리고, 영구자석 매입형 모터의 회전자(100) 등을, 단지 회전자(100) 또는 회전자라고 부른다.
회전자 철심(101)은, 전체의 횡단면 형상이 개략 원형이고, 박판의 전자강판(예를 들면, 0.1 내지 1.0㎜ 정도의 판두께로, 무방향성 전자강판(강판의 특정 방향으로 치우쳐서 자기 특성을 나타내지 않도록, 각 결정의 결정 축방향을 가능한 한 랜덤하게 배치시킨 것)을 소정의 형상으로 금형으로 타발하여, 소정의 매수(복수장) 적층하여 형성된다.
영구자석 삽입 구멍(102)의 자석 삽입부(102a)(도 10 참조)의 내부에, N극와 S극이 교대가 되도록 착자된 6장의 평판 형상의 영구자석(103)을 삽입함으로써, 6극의 회전자(100)를 형성하고 있다. 또한, 회전자 철심(101)의 개략 중심부에 회전축(104)이 감합되는 축구멍(105)이 형성되어 있다.
영구자석(103)으로는, 예를 들면 네오듐, 철, 붕소를 주성분으로 하는 희토류 등이 사용된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(102)은, 개략 중앙의 자석 삽입부(102a)의 양측에, 자석 삽입부(102a)에 연결(연통)되는 영구자석 단부 공극(102b)이 형성되어 있다. 영구자석 단부 공극(102b)은, 극간(영구자석(103)으로 형성되는 자극의 사이, 영구자석 삽입 구멍(102)의 사이)에서의 영구자석(103)의 누설 자속을 억제한다.
그리고, 도 10에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(102)의 외주 철심부에, 복수의 슬릿(107)(제1의 슬릿(107a), 제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d)이 자극 중심선에 대해 좌우 대칭으로 배치된다)이 형성되어 있다. 그리고, 슬릿(107) 등을, 단지 슬릿이라고 부르는 경우도 있다.
복수의 슬릿(107)에 관해, 다음과 같이 정의한다. 즉,
(1) 제1의 슬릿(107a) : 영구자석(103)의 단부측(영구자석 단부 공극(102b)측, 극간측)에 위치하고, 영구자석(103)의 단부(端部)의 단면(端面)(103a)의 지름 방향으로 존재한다 ;
(2) 제2의 슬릿(107b) : 제1의 슬릿(107a)으로부터 간격(L1)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(3) 제3의 슬릿(107c) : 제2의 슬릿(107b)으로부터 간격(L2)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(4) 제4의 슬릿(107d) : 제3의 슬릿(107c)으로부터 간격(L3)만큼 자극 중심측에 위치한다.
1자극에서, 제1의 슬릿(107a), 제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d)은, 좌우 대칭으로 배치된다. 2개의 제4의 슬릿(107d)의 사이의 간격은, L4이다.
도 7에 도시하는 회전자(100)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 영구자석(103)의 단부(영구자석 단부 공극(102b)측, 극간측)에 제1의 슬릿(107a)이 존재하고 있기 때문에, 전술한 바와 같이 영구자석(103)의 단부의 퍼미언스가 저하되고, 감자 내력이 악화된다.
회전자 철심(101)은, 제1의 슬릿(107a)의 자극 중심측에 제2의 슬릿(107b)을 배치함과 함께, 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 간격(L1)을, 제2의 슬릿(107b)과 제3의 슬릿(107c)과의 간격(L2), 제3의 슬릿(107c)과 제4의 슬릿(107d)과의 간격(L3), 2개의 제4의 슬릿(107d)의 사이의 간격(L4)보다도 작게 하는 구성이다. 즉 L1<L2, L3, L4로 되어 있다.
또한, 슬릿(107)과 슬릿(107)과의 간격(제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 간격(L1), 제2의 슬릿(107b)과 제3의 슬릿(107c)과의 간격(L2), 제3의 슬릿(107c)과 제4의 슬릿(107d)과의 간격(L3), 2개의 제4의 슬릿(107d)의 사이의 간격(L4))이 불균일의 경우에도, 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 간격(L1)을 최소로 한다.
L1<L2, L3, L4로 함에 의해, 슬릿과 슬릿의 사이(제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b), 제2의 슬릿(107b)과 제3의 슬릿(107c), 제3의 슬릿(107c)과 제4의 슬릿(107d), 2개의 제4의 슬릿(107d)의 사이)의 자속의 흐름은, 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 사이가 다른 부분보다 좁기 때문에 가장 자속이 통과하기 어렵게 된다.
자속이 통과하기 어렵게 된다는 것은, 영구자석(103)에 걸리는 고정자로부터의 자계도 저감할 수 있다는 것이다. 그 때문에,
L1<L2, L3, L4
로 한 결과, 영구자석(103)의 단부에 고정자로부터의 자계가 통과하기 어렵게 되어, 감자 내력이 향상한다.
도 11, 도 12에, 도 7에 도시하는 회전자(100)와, 회전자(100)에서 제2의 슬릿(107b)이 존재하지 않는 것에 대해, 고정자의 기자력(권수×전류)[AT]에 대한 감자율[%]을 비교한 결과를 도시한다. 도 12는 보기 쉽게 하기 위해, 도 11의 일부를 나타낸다.
여기서, 「감자율」이란, 감자 전의 영구자석의 자속량에 대해, 기자력을 걸은 후의 자속량의 저하분을 나타내고 있다. 예를 들면, 그래프(도 11, 도 12)상에서 -1%란, 영구자석(103)의 자속량이, 1% 저감한 것을 의미한다. 그 때문에, 같은 고정자의 기자력(권수×전류)의 시에, 감자율이 0에 가까울수록 감자 내력이 강한 것을 나타내고 있다.
도 11, 도 12로부터, 도 7에 도시하는 회전자(100)는, 제2의 슬릿(107b)이 있는 때의 쪽이, 감자 내력이 강한 것을 나타내고 있다.
일반적으로, 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 마련되는 슬릿의 갯수를 많이 함에 의해 감자 내력은 약해지는 경향에 있지만, 본 실시의 형태의 제2의 슬릿(107b)은, 역으로 영구자석(103)의 감자 내력을 개선하고 있음을 알 수 있다. 즉,
(1) 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 간격을 L1 ;
(2) 제2의 슬릿(107b)과 제3의 슬릿(107c)과의 간격을 L2 ;
(3) 제3의 슬릿(107c)과 제4의 슬릿(107d)과의 간격을 L3 ;
(4) 2개의 제4의 슬릿(107d)의 사이의 간격을 L4.
로 하면,
L1<L2, L3, L4
이 되는 부분에 슬릿을 마련함에 의해, 영구자석(103)의 단부에 고정자로부터의 역자계가 걸리기 어려워짐에 의해 감자 내력이 향상한다.
이상의 것으로부터, 영구자석(103)의 단부의 제1의 슬릿(107a)과, 제1의 슬릿(107a)으로부터 자극 중심측에 위치하는 제2의 슬릿(107b)과의 간격(L1)을, 다른 슬릿(제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d))사이의 간격(L2, L3, L4)보다 작게 함에 의해, 복수의 슬릿(107)(제1의 슬릿(107a), 제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d))을 영구자석 삽입 구멍(102)의 외주 철심부에 마련하여도, 감자 내력이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 영구자석(103)의 지름 방향으로 존재하는 슬릿(107)(제1의 슬릿(107a), 제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d))은, 영구자석(103)에 대해 거의 수직인 것이 바람직하다. 슬릿(107)이 기울어져 있으면, 슬릿(107)과 슬릿(107) 사이의 둘레 방향의 간격이 좁아지는 경우가 있고, 자기 포화를 일으키기 쉬워진다. 그 때문에, 슬릿(107)을 영구자석(103)에 대해 거의 수직으로 함에 의해, 슬릿(107)과 슬릿(107)과의 사이의 간격이 개략 일정하게 되고, 자기 포화가 일어나기 어려운 형상이 된다.
또한, 영구자석(103)의 지름 방향으로 존재하는 슬릿(107)(제1의 슬릿(107a), 제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d))은, 영구자석(103)에 대해 거의 수직이 아니라도, 영구자석(103)의 단부 부근의 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)의 간격(L1)이, 개략 일정하게 되도록 함에 의해, 같은 효과를 이룰 수 있다.
영구자석(103)의 단부 부근의 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)의 간격(L1)은, 회전자(100)를 구성하는 전자강판의 판두께(예를 들면, 0.1 내지 1.0㎜ 정도)가상이고, 영구자석(103)의 지름 방향의 두께(T)(도 9 참조) 이하인 것이 바람직하다. 즉,
전자강판의 판두께≤L1≤T
회전자 철심(101)을 제조할 때에, 전자강판을 금형에 의해 타발하는데, 박육부는 일반적으로 전자강판의 판두께 이상인 것이 바람직하고, 영구자석(103)의 단부 부근의 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)의 간격(L1)도 전자강판의 판두께 이상으로 하는 것이 좋다.
또한, 영구자석(103)의 단부 부근의 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)의 간격(L1)을 영구자석(103)의 지름 방향의 두께(T)보다 크게 하면, 제2의 슬릿(107b)에 의한 영구자석(103)의 단부에의 반자계 억제효과가 작아지기 때문에, 영구자석(103)의 지름 방향의 두께(T) 이하로 하면 좋다.
또한, 본 실시의 형태의 슬릿(107)은, 영구자석(103)의 지름 방향으로 존재하는 슬릿(107)을 대상으로 하고 있다. 즉, 도 7에 도시하는 회전자(100) 중심과 영구자석(103)의 한쪽의 단부를 통과하는 직선과, 회전자(100) 중심과 영구자석(103)의 다른쪽의 단부를 통과하는 직선이 이루어지는 각도(α)(도 7 참조)의 범위에 존재한다.
이상의 것으로부터,
(1) 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 간격을 L1, 제2의 슬릿(107b)과 제3의 슬릿(107c)과의 간격을 L2, 제3의 슬릿(107c)과 제4의 슬릿(107d)과의 간격을 L3, 2개의 제4의 슬릿(107d)의 사이의 간격을 L4로 하면,
L1<L2, L3, L4
(2) 영구자석(103)의 지름 방향의 두께를 T로 하면,
전자강판의 판두께≤L1≤T
(3) 슬릿(107)은, 도 7에 도시하는 회전자(100) 중심과 영구자석(103)의 한쪽의 단부를 통과하는 직선과, 회전자(100) 중심과 영구자석(103)의 다른쪽의 단부를 통과하는 직선이 이루어지는 각도(α)의 범위에 존재한다.
(4) 슬릿(107)은, 영구자석(103)에 대해 거의 수직이다, 또는 제1의 슬릿(107a)과 제2의 슬릿(107b)과의 간격(L1)을 개략 일정하게 되도록 한다.
로 함에 의해, 토오크 리플을 저감하여 저소음화를 도모하기 위해,
복수의 슬릿(107)(예를 들면, 제1의 슬릿(107a), 제2의 슬릿(107b), 제3의 슬릿(107c), 제4의 슬릿(107d))을 영구자석 삽입 구멍(102)의 외주 철심부에 마련하여도, 감자 내력이 향상할 수 있다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1의 슬릿(107a)이 영구자석(103)의 단부의 단면(103a)의 지름 방향으로 존재함에 의해, 영구자석(103)의 단부의 퍼미언스가 저하되지만, 영구자석(103)의 단부의 특히 모서리부에 걸리는 반자계를 저감할 수 있다. 그 때문에, 제1의 슬릿(107a)을 영구자석(103)의 단부의 단면(103a)의 지름 방향으로 존재하도록 함에 의해, 감자 내력의 향상이 가능하고, 전술한 L1<L2, L3, L4, 전자강판의 판두께≤L1≤T와 조합시킴에 의해 더욱 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 슬릿에 의해 감자하기 쉬운 영구자석(103)의 단부의 특히 모서리부에 걸리는 반자계를 저감하는데는, 제1의 슬릿(107a)의 영구자석 삽입 구멍측의 단부 부분만 영구자석(103)의 단부의 단면(103a)의 지름 방향으로 존재하면 좋다. 결국은, 제1의 슬릿(107a)이 영구자석(103)의 단부의 단면(103a)의 지름 방향으로 존재하여도, 제1의 슬릿(107a)이 영구자석 삽입 구멍에 근접한 부분이, 영구자석(103)의 단부의 단면(103a) 지름 방향으로 존재하지 않고, 제1의 슬릿(107a)의 회전자 외주측의 부분만이 영구자석(103)의 단부의 단면(103a)에 존재하는 경우, 감자하기 쉬운 영구자석(103)의 단부의 특히 모서리부에 걸리는 반자계를 저감할 수가 없고, 반자계를 억제하는 효과를 최대한 발휘할 수가 없다.
도 13 내지 도 15에 의해, 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200)에 관해 설명한다. 변형례 1의 회전자(200)는, 영구자석 삽입 구멍(102)의 외주 철심부에서, 영구자석(203)의 단부와 극간과의 사이에, 개략 사각형(예를 들면, 정방형)의 제5의 슬릿(207e)(다른 슬릿)이 마련되어 있는 점이, 도 7의 회전자(200)와 다르다.
변형례 1의 회전자(200)는, 적어도 회전자 철심(201)과, 영구자석(203)과, 회전축(204)을 구비한다.
그리고, 영구자석 매입형 모터의 회전자(200) 등을, 단지 회전자(200) 또는 회전자라고 부른다.
회전자 철심(201)은, 전체의 횡단면 형상이 개략 원형이고, 박판의 전자강판(예를 들면, 0.1 내지 1.0㎜ 정도의 판두께로, 무방향성 전자강판(강판의 특정 방향으로 치우쳐서 자기 특성을 나타내지 않도록, 각 결정의 결정 축방향을 가능한 한 랜덤하게 배치시킨 것)을 소정의 형상으로 금형으로 타발하여, 소정의 매수(복수장) 적층하여 형성된다.
영구자석 삽입 구멍(202)의 자석 삽입부(202a)(도 15 참조)의 내부에, N극와 S극이 교대가 되도록 착자된 6장의 평판 형상의 영구자석(203)을 삽입함으로써, 6극의 회전자(200)를 형성하고 있다. 또한, 회전자 철심(201)의 개략 중심부에 회전축(204)이 감합되는 축구멍(205)이 형성되어 있다.
영구자석(203)으로는, 예를 들면 네오듐, 철, 붕소를 주성분으로 하는 희토류 등이 사용된다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(202)은, 개략 중앙의 자석 삽입부(202a)의 양측에, 자석 삽입부(202a)에 연결(연통)되는 영구자석 단부 공극(202b)이 형성되어 있다. 영구자석 단부 공극(202b)은, 극간(영구자석(203)으로 형성되는 자극의 사이, 영구자석 삽입 구멍(202)의 사이)에서의 영구자석(203)의 누설 자속을 억제한다.
그리고, 도 15에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(202)의 외주 철심부에, 복수의 슬릿(207)(제1의 슬릿(207a), 제2의 슬릿(207b), 제3의 슬릿(207c), 제4의 슬릿(207d), 제5의 슬릿(207e)이 자극 중심선에 대해 좌우 대칭으로 배치된다)이 형성되어 있다.
복수의 슬릿(207)에 관해, 다음과 같이 정의한다. 즉,
(1) 제1의 슬릿(207a) : 영구자석(203)의 단부측(영구자석 단부 공극(202b)측, 극간측)에 위치하고, 영구자석(203)의 단부의 단면의 지름 방향으로 존재한다 ;
(2) 제2의 슬릿(207b) : 제1의 슬릿(207a)으로부터 간격(L1)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(3) 제3의 슬릿(207c) : 제2의 슬릿(207b)으로부터 간격(L2)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(4) 제4의 슬릿(207d) : 제3의 슬릿(207c)으로부터 간격(L3)만큼 자극 중심측에 위치한다.
(5) 제5의 슬릿(207e) : 영구자석(203)의 단부와 극간과의 사이에 마련되고, 회전자(200)의 중심과 영구자석(203)의 단부의 모서리(角)를 통과하는 직선과, 회전자(200)의 중심과 자극간을 통과하는 직선으로 이루는 각도(θ)의 범위 내에 존재한다.
1자극에서, 제5의 슬릿(207e), 제1의 슬릿(207a), 제2의 슬릿(207b), 제3의 슬릿(207c), 제4의 슬릿(207d)은, 좌우 대칭으로 배치된다. 2개의 제4의 슬릿(207d)의 사이의 간격은, L4이다.
회전자 철심(101)과 마찬가지로, 회전자 철심(201)은, 제1의 슬릿(207a)의 자극 중심측에 제2의 슬릿(207b)을 배치함과 함께, 제1의 슬릿(207a)과 제2의 슬릿(207b)과의 간격(L1)을, 제2의 슬릿(207b)과 제3의 슬릿(207c)과의 간격(L2), 제3의 슬릿(207c)과 제4의 슬릿(207d)과의 간격(L3), 2개의 제4의 슬릿(207d)의 사이의 간격(L4)보다도 작게 하는 구성이다. 즉 L1<L2, L3, L4로 되어 있다.
도 15에 도시하는 회전자(200)의 중심과 영구자석(203)의 단부의 모서리를 통과하는 직선과, 회전자(200)의 중심과 자극간을 통과하는 직선으로 이루는 각도(θ)의 범위 내에 존재하는 거의 정방형의 제5의 슬릿(207e) 및 영구자석 단부 공극(202b)은, 영구자석(203)으로부터의 누설 자속을 막는 역할을 갖는다.
도 10의 회전자 철심(101)에서는, 이 각도(θ)의 범위에, 영구자석 단부 공극(102b)만 존재하고 있다(단, 도 10에서는 각도(θ)은 도시하고 있지 않다). 도 15에서는, 각도(θ) 내에 존재하는 철심부(회전자 철심(201))에, 영구자석 단부 공극(202b) 외에 제5의 슬릿(207e)을 마련함에 의해, 더욱 자속의 누출을 방지하고 있다.
각도(θ)의 범위 외에서, 영구자석(203)의 지름 방향으로 존재하는 슬릿(207)(제1의 슬릿(207a), 제2의 슬릿(207b), 제3의 슬릿(207c), 제4의 슬릿(207d))은, 주로 토오크 리플 저감에 효과가 있고, 각도(θ) 내에 존재하는 제5의 슬릿(207e)은 누설 자속 저감의 효과가 크다.
도 16 내지 도 19에 의해, 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)에 관해 설명한다. 변형례 2의 회전자(300)는, 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200)와 비교하면, 제5의 슬릿(307e)(다른 슬릿)의 형상이 다르다. 제5의 슬릿(307e)의 형상을, 변형례 2의 회전자(300)의 제5의 슬릿(207e)에 대해, 둘레 방향으로 길다란 형상으로 한 것이다. 그에 의해, 영구자석(303)의 누설 자속 저감의 효과가 커지고, 더한층의 효과를 이루는 것이다.
변형례 2의 회전자(300)는, 적어도 회전자 철심(301)과, 영구자석(303)과, 회전축(304)을 구비한다.
그리고, 영구자석 매입형 모터의 회전자(300) 등을, 단지 회전자(300) 또는 회전자라고 부른다.
회전자 철심(301)은, 전체의 횡단면 형상이 개략 원형이고, 박판의 전자강판(예를 들면, 0.1 내지 1.0㎜ 정도의 판두께로, 무방향성 전자강판(강판의 특정 방향으로 치우쳐서 자기 특성을 나타내지 않도록, 각 결정의 결정 축방향을 가능한 한 랜덤하게 배치시킨 것)을 소정의 형상으로 금형으로 타발하여, 소정의 매수(복수장) 적층하여 형성된다. 또한, 회전자 철심(301)의 개략 중심부에 회전축(304)이 감합되는 축구멍(305)이 형성되어 있다.
영구자석 삽입 구멍(302)의 자석 삽입부(302a)(도 18 참조)의 내부에, N극와 S극이 교대가 되도록 착자된 6장의 평판 형상의 영구자석(303)을 삽입함으로써, 6극의 회전자(300)를 형성하고 있다.
영구자석(303)으로는, 예를 들면 네오듐, 철, 붕소를 주성분으로 하는 희토류 등이 사용된다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(302)은, 개략 중앙의 자석 삽입부(302a)의 양측에, 자석 삽입부(302a)에 연결(연통)되는 영구자석 단부 공극(302b)이 형성되어 있다. 영구자석 단부 공극(302b)은, 극간(영구자석(303)으로 형성되는 자극의 사이, 영구자석 삽입 구멍(302)의 사이)에서의 영구자석(303)의 누설 자속을 억제한다.
그리고, 도 18에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(302)의 외주 철심부에, 복수의 슬릿(307)(제1의 슬릿(307a), 제2의 슬릿(307b), 제3의 슬릿(307c), 제4의 슬릿(307d), 제5의 슬릿(307e)이, 자극 중심선에 대해 좌우 대칭으로 배치된다)이 형성되어 있다.
복수의 슬릿(307)에 관해, 다음과 같이 정의한다. 즉,
(1) 제1의 슬릿(307a) : 영구자석(303)의 단부측(영구자석 단부 공극(302b)측, 극간측)에 위치하고, 영구자석(303)의 단부의 단면의 지름 방향으로 존재한다 ;
(2) 제2의 슬릿(307b) : 제1의 슬릿(307a)으로부터 간격(L1)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(3) 제3의 슬릿(307c) : 제2의 슬릿(307b)으로부터 간격(L2)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(4) 제4의 슬릿(307d) : 제3의 슬릿(307c)으로부터 간격(L3)만큼 자극 중심측에 위치한다.
(5) 제5의 슬릿(307e) : 영구자석(303)의 단부와 극간과의 사이에 마련되고, 회전자(300)의 중심과 영구자석(303)의 단부의 모서리를 통과하는 직선과, 회전자(300)의 중심과 자극간을 통과하는 직선으로 이루는 각도(θ)의 범위 내에 존재한다.
1자극에서, 제5의 슬릿(307e), 제1의 슬릿(307a), 제2의 슬릿(307b), 제3의 슬릿(307c), 제4의 슬릿(307d)은, 좌우 대칭으로 배치된다. 2개의 제4의 슬릿(307d)의 사이의 간격은, L4이다.
회전자 철심(101)과 마찬가지로, 회전자 철심(301)은, 제1의 슬릿(307a)의 자극 중심측에 제2의 슬릿(307b)을 배치함과 함께, 제1의 슬릿(307a)과 제2의 슬릿(307b)과의 간격(L1)을, 제2의 슬릿(307b)과 제3의 슬릿(307c)과의 간격(L2), 제3의 슬릿(307c)과 제4의 슬릿(307d)과의 간격(L3), 2개의 제4의 슬릿(307d)의 사이의 간격(L4)보다도 작게 하는 구성이다. 즉 L1<L2, L3, L4로 되어 있다.
도 18에 도시하는 회전자(300)의 중심과 영구자석(303)의 단부의 모서리를 통과하는 직선과, 회전자(300)의 중심과 자극간을 통과하는 직선으로 이루는 각도(θ)의 범위 내에 존재하는 단면이 거의 장방형(둘레 방향으로 길다)의 제5의 슬릿(307e) 및 영구자석 단부 공극(302b)은, 영구자석(303)으로부터의 누설 자속을 막는 역할을 갖는다.
도 10의 회전자 철심(101)에서는, 이 각도(θ)의 범위에, 영구자석 단부 공극(102b)만 존재하고 있다(단, 도 10에서는 각도(θ)은 도시하고 있지 않다). 도 18에서는, 각도(θ) 내에 존재하는 철심부(회전자 철심(301))에, 영구자석 단부 공극(302b) 외에, 단면이 거의 장방형(둘레 방향으로 길다)의 제5의 슬릿(307e)을 마련함에 의해, 누설 자속 저감의 효과가 늘어나고, 한층 유기 전압이 향상하고 고효율화에 유효하다.
그러나, 각도(θ) 내에 슬릿(예를 들면, 제5의 슬릿(307e))을 마련한다는 것은, 역으로 말하면 고정자로부터의 자계을 보다 누설 없이 하여, 영구자석(303)에 걸리게 하는 슬릿 형상이기도 하다. 즉, 각도(θ) 내의 슬릿에 의해 감자 내력이 저감하여 버린다.
그 때문에, 각도(θ) 내에 슬릿을 마련하는 형상에 있어서, L1<L2, L3, L4, 전자강판의 판두께≤L1≤T로 한 형상을 조합시킴에 의해, 각도(θ) 내에 슬릿에 의해 저감한 감자 내력을 개선할 수 있다. 또한, 각도(θ) 내의 슬릿(예를 들면, 제5의 슬릿(307e))은 둘레 방향으로 길다란 형상이면, 보다 누설 자속을 막는 것이 가능해지지만, 보다 감자 내력은 악화한다. 그 때문에, L1<L2, L3, L4, 전자강판의 판두께≤L1≤T라로 한 형상을 조합시킴에 의해, 저감한 감자 내력을 개선할 수 있다. 그리고, T는 영구자석(303)의 두께이다(도 9의 T와 같다).
도 20 내지 도 22는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 20은 변형례 3의 영구자석 매입형 모터의 회전자(400)의 부분 횡단면도, 도 21은 도 20의 회전자 철심(401)의 횡단면도, 도 22는 도 21의 Q부 확대도이다.
도 20 내지 도 22에 의해, 변형례 3의 영구자석 매입형 모터의 회전자(400)에 관해 설명한다. 변형례 3의 회전자(400)는, 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200) 또는 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)와 비교하면, 영구자석(403)의 외주 철심부(지름 방향)에 존재하는 슬릿(407)이 다르다. 즉, 회전자 중심과 영구자석(403)의 한쪽의 단부를 통과하는 직선과, 회전자 중심과 영구자석(403)의 다른쪽의 단부를 통과하는 직선이 이루어지는 각도(α)(도 7 참조)의 범위에 존재하는 슬릿(407)이 다르다.
그리고, 도 20에 도시하는 바와 같이, 영구자석 삽입 구멍(402)의 외주 철심부에, 복수의 슬릿(407)(제1의 슬릿(407a), 제2의 슬릿(407b), 제3의 슬릿(407c), 제4의 슬릿(407d), 제5의 슬릿(407e)이 자극 중심선에 대해 좌우 대칭으로 배치된다)이 형성되어 있다.
복수의 슬릿(407)에 관해, 다음과 같이 정의한다. 즉,
(1) 제1의 슬릿(407a) : 영구자석(403)의 단부측(영구자석 단부 공극(402b)측, 극간측)에 위치하고, 영구자석(403)의 단부의 단면의 지름 방향으로 존재한다 ;
(2) 제2의 슬릿(407b) : 제1의 슬릿(407a)으로부터 간격(L1)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(3) 제3의 슬릿(407c) : 제2의 슬릿(407b)으로부터 간격(L2)만큼 자극 중심측에 위치한다 ;
(4) 제4의 슬릿(407d) : 제3의 슬릿(407c)으로부터 간격(L3)만큼 자극 중심측에 위치한다.
(5) 제5의 슬릿(407e) : 영구자석(403)의 단부와 극간과의 사이에 마련되고, 회전자(400)의 중심과 영구자석(403)의 단부의 모서리를 통과하는 직선과, 회전자(400)의 중심과 자극간을 통과하는 직선으로 이루는 각도(θ)의 범위 내에 존재한다(도 19와 같다).
변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200) 또는 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)와 다른 점으로서, 제1의 슬릿(407a)(제2의 슬릿(407b) 내지 제5의 슬릿(407e)은 제외한다)과, 회전자(400) 외주와의 간격(D1)이, 제1의 슬릿(407a)과 영구자석 삽입 구멍(402)과의 간격(D2)보다도 큰 점이다. 즉, D1>D2이다.
전술한 바와 같이, 영구자석(403)의 감자는 단부에서 일어나기 쉽다. 그 때문에, 제1의 슬릿(407a)에 의해 감자 내력이 악화하는데, L1<L2, L3, L4, 전자강판의 판두께≤L1≤T로 한 형상을 조합시킴에 의해, 저감한 감자 내력을 개선할 수 있다.
도 20 내지 도 22에 도시하는 변형례 3의 영구자석 매입형 모터의 회전자(400)는, 변형례 1의 영구자석 매입형 모터의 회전자(200) 또는 변형례 2의 영구자석 매입형 모터의 회전자(300)보다도, 더욱 저감한 감자 내력을 개선 가능한 것이다.
제1의 슬릿(407a)(제2의 슬릿(407b) 내지 제5의 슬릿(407e)은 제외한다)과 회전자(400) 외주와의 간격(D1)을, 제1의 슬릿(407a)과 영구자석 삽입 구멍(402)과의 간격(D2)보다도 크게 함에 의해, 영구자석(403)에 걸리는 반자계가, 제1의 슬릿(407a)과 회전자(400) 외주를 통과하기 쉬워지기 때문에, 영구자석(403)에 반자계가 걸리기 어려워진다. 그 결과, 영구자석(403)에 걸려야 할 고정자로부터의 반자계가 제1의 슬릿(407a)과 회전자(400) 외주를 통과하여 영구자석(403)에 걸리지 않도록 되기 때문에, 영구자석(403)의 감자 내력이 향상한다.
도 23 내지 도 25는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 23은 변형례 4의 영구자석 매입형 모터의 회전자(700)의 부분 횡단면도, 도 24는 도 23의 회전자 철심(701)의 횡단면도, 도 25는 도 24의 부분 확대도이다.
도 23 내지 도 25에, 제1의 슬릿(707a) 내지 제4의 슬릿(707d)(제5의 슬릿(707e)는 제외한다)과 회전자(700) 외주와 간격(D1a, D1b, D1c, D1d)이, 제1의 슬릿(707a) 내지 제4의 슬릿(707d)과 영구자석 삽입 구멍(702)과의 간격(D2a, D2b, D2c, D2d)보다도 큰 회전자(700)를 나타낸다. 즉, D1a>D2a, D1b>D2b, D1c>D2c, D1d>D2d이다.
영구자석(703)의 감자는 단부에서 일어나기 쉽지만, 영구자석(703) 중심부에서도 슬릿(707)이 존재하는 부분에서는 퍼미언스가 저하되기 때문에, 슬릿(707)이 내부분보다도 감자가 일어나기 쉬워지고 있다. 그 때문에, 영구자석(703) 단부 이외의 슬릿(707)인 제2의 슬릿(707b) 내지 제4의 슬릿(707d)에서도, 회전자(700) 외주와의 간격이, 영구자석 삽입 구멍(702)과의 간격에 대해 큰 쪽이 감자 내력을 개선 가능하다.
또한, 슬릿(707)과 회전자(700) 외주와의 간격을 넓힘에 의해, 그 부분의 자기 포화를 완화할 수 있다. 회전자(700) 외주부의 자속 분포는, 슬릿(707)과 회전자(700) 외주부와의 사이의 자기 포화의 영향에 의해 고조파를 포함하는 파형이 되고, 그 결과, 유기 전압의 고조파 성분이 증가하고, 또한 코깅 토오크가 증가하기 때문에, 토오크 리플이 악화하고, 소음이 증가하는 원인이기도 했다.
그 때문에, 슬릿(707)과 회전자(700) 외주와 간격을 넓힘에 의해, 그 부분의 자기 포화를 완화하고, 회전자(700) 외주부의 자속 분포의 고조파 성분이 저감하기 때문에, 유기 전압의 고조파 성분 저감, 코깅 토오크 저감의 효과로부터 토오크 리플 저감이 가능해지고, 그 결과, 저소음화에도 유효한 형상이다.
또한, 본 실시의 형태의 효과로서, 감자 내력 향상뿐만 아니라, 슬릿에 의해 유기 전압의 고조파 성분을 저감할 수 있음과 함께, 고조파 철손을 저감할 수 있기 때문에, 고효율의 회전자를 얻을 수 있다. 또한, 감자 특성으로서, 도 12에서는, 감자율이 -2%까지의 특성을 나타내고 있다. 즉, 본 실시의 형태의 감자 특성 개선은, 2%까지 감자 내력이 개선한 것을 나타내고 있다.
또한, 유기 전압의 고조파 성분의 저감이나 코깅 토오크 저감의 효과도 얻어지기 때문에, 토오크 리플이 저감하여, 저진동, 저소음의 회전자를 얻으 ㄹ수 있고, 또한 회전자의 장수화가 도모할 수 있다.
또한, 이상 설명한 회전자는, 극삭이 6극의 회전자이였지만, 6극 이외의 회전자라도, 본 실시의 형태의 형상을 적용함에 의해 감자 내력을 향상하고, 또한 토오크 리플을 저감할 수 있고, 고효율로 저소음의 회전자를 얻을 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 회전자는, 하나의 자극에 대해 8개의 슬릿이 존재하고 있지만, 하나의 자극에 대해 4개 이상의 슬릿이 존재하는 형상이라면, 본 실시의 형태가 효과를 이룰 수 있다.
또한, 도시하지 않은 고정자의 권선은, 분포권, 집중권의 어느쪽이라도 좋다.
또한, 영구자석에 소결 희토류 자석을 사용하면, 소결 희토류 자석은 고자력이기 대문에, 회전자의 자속밀도가 다른 자석을 사용한 때보다도 높아지고, 슬릿의 영향이 커진다. 그 때문에, 회전자에 소결 희토류 자석을 사용할 때, 보다 효과를 이룰 수 있다.
또한, 실시의 형태 1의 회전자를 이용한 전동기(예를 들면, 영구자석 매입형 모터)를, 냉동 사이클 장치 등의 압축기, 공기 조화기 등의 송풍기에 탑재함에 의해, 감자 내력이 강하고, 고효율로 저비용, 장수명의 압축기, 송풍기를 얻을 수 있다.
특히 압축기 내부는 고온(100℃ 이상)이 되는 경우가 많고, 희토류 자석은 고온이 될수록 감자 내력이 저감한다. 그 때문에, 희토류 자석을 사용한 압축기용 전동기의 회전자에 있어서의 감자 내력이 문제가 된다. 본 실시의 형태의 회전자를 이용함에 의해, 슬릿 형상을 이용하여도 감자 내력을 가능한 한 개선하고, 감자 내력이 강한 회전자 및 전동기, 압축기를 구성하는 것이 가능해진다.
100 : 회전자
101 : 회전자 철심
102 : 영구자석 삽입 구멍
102a : 자석 삽입부
102b : 영구자석 단부 공극
103 : 영구자석
103a : 단면
104 : 회전축
105 : 축구멍
107 : 슬릿
107a : 제1의 슬릿
107b : 제2의 슬릿
107c : 제3의 슬릿
107d : 제4의 슬릿
200 : 회전자
201 : 회전자 철심
202 : 영구자석 삽입 구멍
202a : 자석 삽입부
202b : 영구자석 단부 공극
203 : 영구자석
204 : 회전축
205 : 축구멍
207 : 슬릿
207a : 제1의 슬릿
207b : 제2의 슬릿
207c : 제3의 슬릿
207d : 제4의 슬릿
207e : 제5의 슬릿
300 : 회전자
301 : 회전자 철심
302 : 영구자석 삽입 구멍
302a : 자석 삽입부
302b : 영구자석 단부 공극
303 : 영구자석
304 : 회전축
305 : 축구멍
307 : 슬릿
307a : 제1의 슬릿
307b : 제2의 슬릿
307c : 제3의 슬릿
307d : 제4의 슬릿
307e : 제5의 슬릿
400 : 회전자
401 : 회전자 철심
402 : 영구자석 삽입 구멍
402a : 자석 삽입부
402b : 영구자석 단부 공극
403 : 영구자석
404 : 회전축
407 : 슬릿
407a : 제1의 슬릿
407b : 제2의 슬릿
407c : 제3의 슬릿
407d : 제4의 슬릿
407e : 제5의 슬릿
500 : 회전자
501 : 회전자 철심
502 : 영구자석 삽입 구멍
502a : 자석 삽입부
502b : 영구자석 단부 공극
503 : 영구자석
504 : 회전축
600 : 회전자
601 : 회전자 철심
602 : 영구자석 삽입 구멍
602a : 자석 삽입부
602b : 영구자석 단부 공극
603 : 영구자석
604 : 회전축
607 : 슬릿
700 : 회전자
701 : 회전자 철심
702 : 영구자석 삽입 구멍
702a : 자석 삽입부
702b : 영구자석 단부 공극
703 : 영구자석
704 : 회전축
707 : 슬릿
707a : 제1의 슬릿
707b : 제2의 슬릿
707c : 제3의 슬릿
707d : 제4의 슬릿
707e : 제5의 슬릿
101 : 회전자 철심
102 : 영구자석 삽입 구멍
102a : 자석 삽입부
102b : 영구자석 단부 공극
103 : 영구자석
103a : 단면
104 : 회전축
105 : 축구멍
107 : 슬릿
107a : 제1의 슬릿
107b : 제2의 슬릿
107c : 제3의 슬릿
107d : 제4의 슬릿
200 : 회전자
201 : 회전자 철심
202 : 영구자석 삽입 구멍
202a : 자석 삽입부
202b : 영구자석 단부 공극
203 : 영구자석
204 : 회전축
205 : 축구멍
207 : 슬릿
207a : 제1의 슬릿
207b : 제2의 슬릿
207c : 제3의 슬릿
207d : 제4의 슬릿
207e : 제5의 슬릿
300 : 회전자
301 : 회전자 철심
302 : 영구자석 삽입 구멍
302a : 자석 삽입부
302b : 영구자석 단부 공극
303 : 영구자석
304 : 회전축
305 : 축구멍
307 : 슬릿
307a : 제1의 슬릿
307b : 제2의 슬릿
307c : 제3의 슬릿
307d : 제4의 슬릿
307e : 제5의 슬릿
400 : 회전자
401 : 회전자 철심
402 : 영구자석 삽입 구멍
402a : 자석 삽입부
402b : 영구자석 단부 공극
403 : 영구자석
404 : 회전축
407 : 슬릿
407a : 제1의 슬릿
407b : 제2의 슬릿
407c : 제3의 슬릿
407d : 제4의 슬릿
407e : 제5의 슬릿
500 : 회전자
501 : 회전자 철심
502 : 영구자석 삽입 구멍
502a : 자석 삽입부
502b : 영구자석 단부 공극
503 : 영구자석
504 : 회전축
600 : 회전자
601 : 회전자 철심
602 : 영구자석 삽입 구멍
602a : 자석 삽입부
602b : 영구자석 단부 공극
603 : 영구자석
604 : 회전축
607 : 슬릿
700 : 회전자
701 : 회전자 철심
702 : 영구자석 삽입 구멍
702a : 자석 삽입부
702b : 영구자석 단부 공극
703 : 영구자석
704 : 회전축
707 : 슬릿
707a : 제1의 슬릿
707b : 제2의 슬릿
707c : 제3의 슬릿
707d : 제4의 슬릿
707e : 제5의 슬릿
Claims (11)
- 소정의 형상으로 타발된 전자강판을, 소정의 매수 적층하여 형성되는 회전자 철심과,
상기 회전자 철심의 외주부에 따라서 형성되고, 양단부에 영구자석 단부 공극을 갖는 복수의 영구자석 삽입 구멍과,
상기 영구자석 삽입 구멍에 삽입되는 복수의 영구자석과,
상기 영구자석 삽입 구멍의 외측의 외주 철심부에 형성되는 복수의 슬릿을 구비하고,
상기 복수의 슬릿 중, 상기 영구자석 단부의 지름 방향으로 존재하는 제1의 슬릿과, 상기 제1의 슬릿에 인접하는 자극 중심측의 제2의 슬릿과의 간격이, 상기 영구자석 삽입 구멍의 외주 철심부에 존재하는 다른 상기 슬릿과 상기 슬릿과의 간격보다도 좁은 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항에 있어서,
상기 영구자석 단부의 지름 방향으로 존재하는 상기 제1의 슬릿이, 상기 영구자석 단부의 단면의 지름 방향으로 존재하는 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1의 슬릿과 극간과의 사이에, 다른 슬릿이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제3항에 있어서,
상기 다른 슬릿의 단면 형상은, 개략 사각형인 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 다른 슬릿의 단면 형상이, 둘레 방향으로 길다란 형상인 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석 삽입 구멍의 상기 영구자석 지름 방향의 외주 철심부에 존재하는 상기 슬릿이, 상기 영구자석에 대해 거의 수직인 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1의 슬릿과 상기 제2의 슬릿과의 간격이, 상기 회전자 철심을 구성한 전자강판의 두께보다 크고, 또한 상기 영구자석의 지름 방향의 두께보다도 작은 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1의 슬릿과 상기 회전자의 외주와의 간격이, 상기 제1의 슬릿과 상기 영구자석 삽입 구멍과의 간격보다도 큰 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석이 존재하는 부분의 지름 방향으로 존재하는 상기 복수의 슬릿과 상기 회전자의 외주와의 간격이, 상기 슬릿과 상기 영구자석 삽입 구멍과의 간격보다도 큰 것을 특징으로 하는 영구자석 매입형 모터의 회전자. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 영구자석 매입형 모터의 회전자를 구비한 것을 특징으로 하는 송풍기.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 영구자석 매입형 모터의 회전자를 구비한 것을 특징으로 하는 압축기.
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