WO2017009924A1 - 回転電動機及び電動コンプレッサ - Google Patents

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WO2017009924A1
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teeth
core
stator
motor according
rotor
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PCT/JP2015/070024
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Inventor
後藤　隆
小川　徹
秀哲 有田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings

Definitions

  • This invention relates to a rotary electric motor and an electric compressor incorporating the rotary electric motor.
  • Rotating motors are roughly composed of a rotor fixed to a rotating shaft and a stator in which a coil is wound around a stator core.
  • the stator core has a cylindrical core back portion and teeth protruding radially inward from the core back portion, and a coil is wound around the teeth.
  • an electromagnetic excitation force is generated in the air gap formed between the teeth and the rotor.
  • the stator core vibrates by this electromagnetic excitation force, and the resonance frequency is mainly determined by the radial thickness of the core back portion of the stator core. The thicker the core back portion is in the radial direction, the higher the rigidity is. The resonance frequency is shifted to the high frequency side, and the resonance is suppressed.
  • Patent Document 1 has a limited vibration suppression effect. This is because, for example, the electromagnetic excitation force itself that vibrates the stator core cannot be reduced. For example, it is because it is not the structure which contributes so much with respect to the vibration suppression of an axial direction.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a rotary motor having a high vibration suppressing effect.
  • the rotary electric motor according to the present invention has a rotor core and is fixed to a rotating shaft, and is provided around the rotor, and is radially inward from the core back portion and the core back portion of the outer peripheral portion, respectively.
  • the stator core includes a stator core having a plurality of teeth projecting away from each other and a stator having a coil wound around the teeth, and the stator core is made of a magnetic material that connects adjacent teeth in the circumferential direction. It is characterized by providing the teeth connection part.
  • FIG. 1 is a partially broken perspective view of a rotary electric motor according to Embodiment 1 of the present invention. It is a top view of a stator core. It is a graph which shows the magnetic resistance of a stator. It is a top view of the rotary electric motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a top view of the 1st modification of a stator core. It is a top view of the 2nd modification of a stator core. It is a partially broken perspective view of a stator. It is sectional drawing of the electric compressor incorporating the rotary electric motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a partially broken perspective view of the 1st modification of the rotary electric motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a partially broken perspective view of the 2nd modification of the rotary electric motor which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 is a partially broken perspective view showing a rotary electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the rotary electric motor according to the first embodiment includes a rotor 2 fixed to a rotating shaft 1 and a stator 3 provided so as to surround the rotor 2.
  • the rotor 2 includes, for example, a first rotor core 4a and a second rotor core 4b that are manufactured by laminating and integrating a large number of magnetic steel plates formed in a predetermined shape, and the first rotor core 4a and The second rotor core 4 b constitutes the rotor core 4.
  • the rotor 2 includes an annular partition wall 5 that is manufactured by laminating and integrating a large number of magnetic steel plates and provided with an insertion hole for inserting the rotation shaft 1 at the axial center position.
  • the first rotor core 4a and the second rotor core 4b are manufactured to have substantially the same shape, and cylindrical base portions 41a and 41b provided with insertion holes for inserting the rotation shaft 1 at axial positions, and base portions 41a, 41a, It has projecting poles 42a and 42b that protrude radially outward from the outer peripheral surface of 41b and are provided at equiangular pitches in the circumferential direction.
  • the salient pole 42b is shown in FIG.
  • the first rotor core 4a and the second rotor core 4b are disposed in close contact with each other via the partition wall 5 with a half salient pole pitch shifted in the circumferential direction, and are inserted into their insertion holes. 1 is fixed.
  • the 1st rotor core 4a and the 2nd rotor core 4b are not limited to what laminated
  • the stator 3 includes a permanent magnet 6 for generating a field magnetomotive force magnetized in the axial direction, a stator core 7 with the permanent magnet 6 sandwiched therebetween, and a torque generator wound around the stator core 7.
  • the stator core 7 includes, for example, a first stator core 7a and a second stator core 7b that are manufactured by stacking and integrating a plurality of magnetic steel plates formed in a predetermined shape.
  • FIG. 2 is a plan view of the stator core 7 shown in FIG.
  • the first stator core 7a includes a cylindrical core back portion 71a and teeth 72a that protrude radially inward from the inner peripheral surface of the core back portion 71a and that are provided at six equiangular pitches in the circumferential direction.
  • the second stator core 7b is also produced in substantially the same shape as the first stator core 7a, and protrudes radially inward from the cylindrical core back portion 71b and the inner peripheral surface of the core back portion 71b in the circumferential direction.
  • six teeth 72b provided at an equiangular pitch.
  • a slot 9 is defined between the adjacent teeth 72 a and 72 b, and the stator core 7 has a total of six slots 9.
  • the numbers of the teeth 72a and 72b and the slots 9 shown in the figure are examples, and may be arbitrarily set as appropriate.
  • the teeth 72a and 72b are connected to the adjacent teeth 72a and 72b by tooth connecting portions 73a and 73b, respectively.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b have an arc shape when viewed from the axial direction, and form a circular hole 10 at the axial center position of the stator core 7 together with the teeth 72a and 72b.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are integrally formed with the core back portions 71a and 71b and the teeth 72a and 72b as a part of the magnetic steel plate constituting the stator core 7.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are formed integrally with the core back portions 71a and 71b and the teeth 72a and 72b by punching the magnetic steel plate into the shape shown in FIG.
  • teeth connecting portions 73a and 73b may be formed.
  • teeth connecting portions 73a and 73b made of the same material as those are fitted.
  • a groove parallel to the rotary shaft 1 is formed on the surface of the teeth 72a and 72b facing the slot 9, and the produced tooth connecting portions 73a and 73b are press-fitted into the groove.
  • the teeth connection parts 73a and 73b should just be comprised with the magnetic body, and do not need to be comprised with the same material as the core back parts 71a and 71b and the teeth 72a and 72b.
  • the teeth 72a and 72b adjacent in the circumferential direction may be connected by the teeth connecting portions 73a and 73b made of a magnetic material.
  • the teeth coupling portions 73a and 73b are fitted between the adjacent teeth 72a and 72b after the first stator core 7a and the second stator core 7b without the teeth coupling portions 73a and 73b are manufactured, the teeth 72a , 72b is stressed from the teeth connecting portions 73a, 73b. In this case, the roundness of the hole 10 may be impaired, and the rotation of the rotor 2 may not be smooth.
  • the first stator core 7a and the second stator core 7b configured as described above are positioned so as to match the circumferential positions of the teeth 72a and 72b and surround the first rotor core 4a and the second rotor core 4b. Has been placed.
  • One coil 8 is wound around each of the pair of teeth 72a and 72b, and ends of the coils 8 are connected to a power distribution plate (not shown).
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are formed by punching a magnetic steel plate, it is troublesome to wind the wire 72 around the teeth 72a and 72b a plurality of times to form the coil 8, and the working efficiency is poor.
  • a plate-like copper bar that can be installed by being inserted into the slot 9 is preferably used as the coil 8.
  • the strength of the magnetic field generated by the coil 8 is proportional to the product of the current flowing through the coil 8 and the number of turns of the coil 8.
  • the coil 8 is used as a copper bar, and a current flowing is increased to generate a magnetic field having a necessary strength.
  • a copper bar as the coil 8.
  • a copper bar formed into a U-shape can be installed without falling out of the slot 9 by being inserted into the slot 9 so as to straddle the teeth 72a and 72b.
  • a linear coil wound a plurality of times may be used as the coil 8 depending on the situation.
  • a permanent magnet 6 having substantially the same shape as that of the stator core 7 is disposed between the first stator core 7a and the second stator core 7b so that the permanent magnet 6 and the partition wall 5 face each other.
  • the rotor 2 and the stator 3 are positioned.
  • the first stator core 7a and the second stator core 7b are not limited to those obtained by laminating and integrating magnetic steel plates, and may be one in which iron powder such as a dust core is hardened with a resin. In this case, the same effect as that obtained by laminating and integrating magnetic steel plates can be obtained.
  • the salient poles 42 a and 42 b of the rotor core 4 are excited by the magnetic flux of the permanent magnet 6.
  • the magnetic flux acts as if the N and S poles are alternately arranged in the circumferential direction when viewed from the axial direction.
  • energization of the coil 8 is started, and the energization of the coil 8 is further switched to switch the S pole and N pole of the teeth 72a and 72b of the stator core 7.
  • torque is generated by the interaction between the field magnetomotive force of the permanent magnet 6 and the current flowing in the coil 8, and the rotor 2 rotates in the circumferential direction.
  • FIG. 3 is a graph showing the magnetic resistance of the stator 3 by developing the stator core 7 along the circumference of the hole 10. Magnetic resistance R1 when adjacent teeth 72a and 72b are connected by teeth connecting portions 73a and 73b made of a magnetic material is indicated by a solid line, and magnetic resistance R2 when teeth connecting portions 73a and 73b are not provided is indicated by a broken line.
  • the section T indicates a portion of the teeth 72 a and 72 b
  • the section S indicates a portion of the slot 9.
  • the magnetic resistance is small at the portions of the teeth 72 a and 72 b and large at the portion of the slot 9.
  • the waveform of the magnetic resistance R2 has a rectangular wave shape, and the magnetic flux distribution waveform of the air gap portion 11 includes many harmonics.
  • the waveform of the magnetic resistance R1 changes smoothly and the harmonic components are reduced. By reducing the harmonic components, the magnetic flux distribution in the air gap portion 11 approaches a sine wave, and the electromagnetic excitation force is reduced.
  • the stator core 7 vibrates due to the reduced electromagnetic excitation force.
  • the resonance frequency is mainly determined by the thickness in the radial direction of the core back portions 71a and 71b.
  • the thickness in the radial direction of the core back portions 71a and 71b can be equivalently regarded as the thickness T2 instead of the thickness T1 shown in FIG.
  • the rigidity is increased and the resonance frequency is shifted to the high frequency side. Thereby, resonance can be suppressed.
  • the electromagnetic excitation force generated in the air gap portion 11 can be reduced, and the stator core 7 can be reduced. Resonance and vibrations of the teeth 72a and 72b can also be suppressed.
  • the magnetic flux generated by the permanent magnet 6 provided in the stator 3 flows from the stator core 7 to the rotor core 4 via the air gap portion 11 as shown by flow M1 in FIG.
  • adjacent teeth 72a and 72b are connected by teeth connecting portions 73a and 73b made of a magnetic material as described above.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are provided in this way, the magnetic flux generated by energizing the coil 8 may pass through the teeth connecting portions 73a and 73b instead of the air gap portion 11.
  • the magnetic flux that has passed through the teeth connecting portions 73a and 73b becomes a leakage magnetic flux M2 that does not contribute to torque generation.
  • the teeth coupling portions 73a and 73b have a magnetic cross-sectional area that takes into consideration the magnetic permeability in order to suppress the decrease in torque. It is desirable to have a shape having a larger magnetic resistance than the air gap portion 11 so that the magnetic flux generated by energizing the coil 8 is difficult to pass.
  • FIG. 5 shows a constriction in the teeth connecting portions 73a and 73b.
  • the connecting portions 74a and 74b with the teeth 72a and 72b at both ends of the teeth connecting portions 73a and 73b are enlarged in the radial direction, and between the connecting portions 74a and 74b are smaller in the radial direction than the connecting portions 74a and 74b.
  • Neck portions 75a and 75b are provided. According to this shape, it is possible to secure the strength of the teeth connecting portions 73a and 73b at the connecting portions 74a and 74b while increasing the magnetic resistance at the constricted portions 75a and 75b.
  • the shape shown in FIG. 6 does not have the constriction shape as shown in FIG. 5, but the thickness in the radial direction of the teeth connecting portions 73a and 73b is reduced over the whole to increase the magnetic resistance. And the intensity
  • the magnetic flux generated by the permanent magnet 6 is not between the rotor 2 but between the first stator core 7a and the second stator core 7b.
  • the leakage flux M3 flows directly and does not contribute to torque generation.
  • the leakage magnetic flux M3 is shown in FIG.
  • Leakage magnetic flux M3 is reduced by making the opposing distance between stator core 7 and rotor core 4 at air gap portion 11 larger than the value divided by area S2 of air gap portion 11 shown in FIG. To do.
  • the rotary electric motor according to Embodiment 1 is used by being incorporated in a device that requires a rotary electric motor that can rotate at high speed, such as an electric compressor and an electric assist turbo.
  • FIG. 8 shows, as an example, a cross-sectional view when incorporated in an electric compressor.
  • the electric compressor is mainly composed of a compressor unit 21, a motor unit 22, and an inverter unit 23.
  • the rotary electric motor controlled by the inverter substrate 231 of the inverter unit 23 and driven as the motor unit 22 is driven, the rotary shaft 1 rotates and the impeller 211 of the compressor unit 21 fixed to the rotary shaft 1 rotates. Thereby, the fluid introduced into the compressor unit 21 is compressed, increased in pressure, and then discharged.
  • the rotary electric motor according to the first embodiment has been described by taking a so-called magnetic inductor type in which the permanent magnet 6 is provided on the stator 3 as an example.
  • a configuration in which adjacent teeth are connected to each other by a tooth connecting portion made of a magnetic material may be applied to another type of rotary motor, for example, a switched reluctance type rotary motor.
  • the switched reluctance type does not have a permanent magnet 6 in the stator unlike the magnetic inductor type.
  • the stator core 7 when the stator core 7 is manufactured by laminating and integrating magnetic steel plates, some of the magnetic steel plates may have a conventional shape without the teeth connecting portions 73a and 73b. Even if it does in this way, the vibration suppression effect when compared with the conventional rotary electric motor which does not have the teeth connection parts 73a and 73b at all becomes high. In this case, if the magnetic steel plates positioned at both ends in the axial direction are provided with the teeth connecting portions 73a and 73b and the magnetic steel plates positioned in the central portion in the axial direction are not provided with the teeth connecting portions 73a and 73b, the fixing is performed. It is easy to ensure the strength of the entire child core 7.
  • the teeth 72a and 72b adjacent in the circumferential direction are connected by the teeth connecting portions 73a and 73b.
  • the teeth 72 a and 72 b adjacent in the axial direction with the permanent magnet 6 interposed therebetween may be connected by a teeth connecting portion 77 formed of a magnetic material.
  • a teeth connecting portion 77 formed of a magnetic material.
  • both teeth connecting portions 73a and 73b for connecting the teeth 72a and 72b adjacent in the circumferential direction and the teeth connecting portion 77 for connecting the teeth 72a and 72b adjacent in the axial direction are provided. May be. 9 and 10, the illustration of the rotating shaft 1 and the rotor 2 is omitted.
  • the teeth connection part 77 may be comprised with the same material as the core back parts 71a and 71b and the teeth 72a and 72b similarly to the teeth connection parts 73a and 73b. Further, similarly to the teeth connecting portions 73a and 73b having the constricted portions 75a and 75b shown in FIG. 5, both ends of the teeth connecting portion 77 are increased in the circumferential direction, and the positions between the both ends are more circumferential than the both ends. It may be a small constricted shape. According to this shape, the magnetic flux leakage M3 can be reduced as much as possible even if the magnetic resistance of the teeth connecting portion 77 is increased by constriction and the teeth connecting portion 77 is provided.
  • the strength of the teeth connecting portion 77 can be ensured by both ends enlarged in the circumferential direction. 9 and 10, the pair of teeth 72a and 72b adjacent in the axial direction are connected using one tooth connecting portion 77, but may be connected using a plurality of teeth connecting portions 77. .
  • a connecting portion for connecting the teeth connecting portions 73a and 73b adjacent in the axial direction may be provided. That is, it is set as the state which connected the teeth 72a and 72b adjacent to an axial direction via the said connection part and teeth connection part 73a, 73b. By doing in this way, a magnetic resistance becomes larger than the case where the teeth 72a and 72b adjacent to an axial direction are directly connected by the teeth connection part 77 like FIG. 9, and the leakage magnetic flux M3 can be reduced.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b and the bridging portions 76a and 76b arranged in the axial direction are integrally formed as a single member in a substantially T shape in plan view on the teeth 72a and 72b and the core back portions 71a and 71b.
  • the connecting force in the axial direction of the bridging portions 76a and 76b may be increased by press-fitting into the groove.
  • the teeth 72a and 72b adjacent in the circumferential direction are connected by the teeth connecting portions 73a and 73b made of a magnetic material.
  • the teeth 72a and 72b adjacent in the axial direction are connected by a teeth connecting portion 77 made of a magnetic material.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are made of the same material as the core back portions 71a and 71b and the teeth 72a and 72b. Therefore, at the same time when the core back portions 71a and 71b and the teeth 72a and 72b are formed on the stator core 7, the teeth connecting portions 73a and 73b can be formed.
  • the coil 8 is made of a copper bar. Therefore, the coil 8 can be easily provided by being inserted into the stator core 7 on which the teeth connecting portions 73a and 73b are formed, and the manufacture of the rotary electric motor according to the first embodiment is facilitated.
  • the coil 8 is formed in a U-shape. Accordingly, the coil 8 can be provided without being pulled out of the slot 9 by being inserted into the slot 9 so as to straddle the teeth 72a and 72b, and the manufacture of the rotary motor is further facilitated.
  • the rotor core 4 has salient poles 42a and 42b.
  • the air flow F shown in FIG. 4 is generated.
  • the teeth 9 can be disconnected from the slot 9 by the teeth connecting portions 73a and 73b, Noise such as cutting noise and windage loss can be reduced.
  • the magnetic resistance of the teeth connecting portions 73a and 73b is set to be larger than the magnetic resistance of the air gap portion 11 formed between the rotor core 4 and the teeth 72a and 72b. Therefore, it is possible to suppress the magnetic flux generated by energizing the coil 8 from passing through the teeth connecting portions 73a and 73b and becoming a leakage magnetic flux M2 that does not contribute to torque generation.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are constricted at a position between both ends. Therefore, it is possible to increase the magnetic resistance of the teeth connecting portions 73a and 73b while ensuring the strength of the tooth connecting portions 73a and 73b.
  • the teeth connecting portions 73a and 73b are connected to the core back portions 71a and 71b via the bridging portions 76a and 76b at positions between both ends. Therefore, it is possible to increase the magnetic resistance of the teeth connecting portions 73a and 73b while ensuring the strength of the tooth connecting portions 73a and 73b.
  • the stator core 7 is made of a laminated steel plate. If it does in this way, the teeth connection parts 73a and 73b can be integrally formed with the core back parts 71a and 71b and the teeth 72a and 72b by the punching process of a magnetic steel plate. Therefore, the teeth connecting portions 73a and 73b can be easily formed, and the roundness of the hole 10 is not impaired.
  • the stator 3 has a permanent magnet 6 sandwiched between stator cores 7.
  • the permanent magnet 6 generates a magnetic flux that excites the rotor core 4.
  • this magnetic flux was difficult to reach to the rotor core 4.
  • stator core 7 is provided with teeth connecting portions 73a and 73b made of a magnetic material for connecting the teeth 72a and 72b adjacent in the circumferential direction in addition to the teeth connecting portion 77.
  • teeth connecting portions 73a and 73b made of a magnetic material for connecting the teeth 72a and 72b adjacent in the circumferential direction in addition to the teeth connecting portion 77.
  • any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • the rotary motor according to the present invention has a high vibration suppressing effect, and is therefore suitable for use as a rotary motor that is incorporated in, for example, an electric compressor, an electric assist turbo, or the like and that requires high-speed rotation.

Landscapes

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Abstract

第１固定子コア（７ａ）及び第２固定子コア（７ｂ）の隣り合うティース（７２ａ，７２ｂ）は、磁性体で構成されたティース連結部（７３ａ，７３ｂ）で連結されている。

Description

回転電動機及び電動コンプレッサ
　この発明は、回転電動機及び当該回転電動機が組み込まれた電動コンプレッサに関するものである。
　回転電動機は、回転軸に固着された回転子と、コイルを固定子コアに巻回した固定子とで概略構成される。固定子コアは、円筒状のコアバック部と、コアバック部から径方向内方に突出したティースとを有し、ティースにコイルが巻かれている。回転電動機の動作時、ティースと回転子との間に形成されたエアギャップ部には、電磁加振力が発生する。この電磁加振力によって固定子コアは振動し、その共振周波数は、主に固定子コアのコアバック部の径方向の厚みにより決定される。コアバック部が径方向に厚いほど、剛性は大きくなり、共振周波数は高周波側へシフトして、共振が抑制される。ただし、固定子コアの外径を一定に保ったままでコアバック部を径方向に厚くすると、剛性は大きくなるものの、巻線スペースが小さくなってトルク特性が悪化する。これに対し、例えば特許文献１には、ティース先端部から周方向に突出したティース突出部を、非磁性材料のティース支持部で連結することで、見かけ上、コアバック部の内径をティース先端部とした回転電動機が開示されている。このようにすれば、巻線スペースを減らすことなくコアバック部を径方向に厚くして、剛性を大きくすることができる。
特開２００２―１１２４７３号公報
　しかしながら、上記特許文献１のような構成は、振動抑制効果が限定的であった。というのも例えば、固定子コアを振動させる電磁加振力そのものを、低減できるわけではないからである。また例えば、軸方向の振動抑制に対してはさほど寄与する構成ではないからである。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、振動抑制効果の高い回転電動機を得ることを目的とする。
　この発明に係る回転電動機は、回転子コアを有し、回転軸に固着された回転子と、回転子の周囲に設けられ、外周部分のコアバック部とコアバック部から径方向内方にそれぞれ離れて突出した複数のティースとを有する固定子コアと、ティースに巻かれたコイルとを有する固定子とを備え、固定子コアは、周方向に隣り合うティースを連結する、磁性体で構成されたティース連結部を備えることを特徴とするものである。
　この発明によれば、振動抑制効果の高い回転電動機を得ることができる。
この発明の実施の形態１に係る回転電動機の一部破断斜視図である。 固定子コアの平面図である。 固定子の磁気抵抗を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る回転電動機の平面図である。 固定子コアの第１変形例の平面図である。 固定子コアの第２変形例の平面図である。 固定子の一部破断斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電動機を組み込んだ電動コンプレッサの断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電動機の第１変形例の一部破断斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電動機の第２変形例の一部破断斜視図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１． 
　図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電動機を示す一部破断斜視図である。図１に示すように、実施の形態１に係る回転電動機は、回転軸１に固着された回転子２と、回転子２を囲むように設けられた固定子３とを有する。
　回転子２は、例えば所定形状に成形された多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１回転子コア４ａ及び第２回転子コア４ｂを有し、これら第１回転子コア４ａ及び第２回転子コア４ｂが回転子コア４を構成する。また、回転子２は、多数枚の磁性鋼板を積層一体化して作製され、軸心位置に回転軸１を挿入する挿入孔が設けられた円環状の隔壁５を有する。
　第１回転子コア４ａ及び第２回転子コア４ｂは、略同一形状に作製され、軸心位置に回転軸１を挿入する挿入孔が設けられた円筒状の基部４１ａ，４１ｂと、基部４１ａ，４１ｂの外周面から径方向外方に突出し、周方向に等角ピッチで２つ設けられた突極４２ａ，４２ｂとを有する。突極４２ｂについては、後述の図４にて示している。
　第１回転子コア４ａ及び第２回転子コア４ｂは、周方向に半突極ピッチずらして、隔壁５を介して相対して互いに密接して配置され、それらの挿入孔に挿入された回転軸１に固着される。
　なお、第１回転子コア４ａ及び第２回転子コア４ｂは、多数枚の磁性鋼板を積層一体化したものに限定されるものではなく、圧粉鉄心のような鉄粉を樹脂にて固めたものでもよく、その場合にも磁性鋼板を積層一体化したものと同様な効果を得ることが可能である。
　固定子３は、軸方向に着磁された界磁起磁力発生用の永久磁石６と、永久磁石６を間に挟み込んだ固定子コア７と、この固定子コア７に巻かれたトルク発生用のコイル８とを有する。固定子コア７は、例えば所定形状に成形された複数の磁性鋼板を積層一体化して作製された第１固定子コア７ａ及び第２固定子コア７ｂを有する。
　図２は、図１に示す固定子コア７の平面図である。第１固定子コア７ａは、円筒状のコアバック部７１ａと、コアバック部７１ａの内周面から径方向内方に突出し、周方向に等角ピッチで６つ設けられたティース７２ａとを有する。第２固定子コア７ｂも、第１固定子コア７ａと略同一形状に作製され、円筒状のコアバック部７１ｂと、コアバック部７１ｂの内周面から径方向内方に突出し、周方向に等角ピッチで６つ設けられたティース７２ｂとを有する。隣り合うティース７２ａ，７２ｂの間には、スロット９が区画されており、固定子コア７は、計６つのスロット９を有する。図示したティース７２ａ，７２ｂ及びスロット９の個数は一例であり、適宜任意の個数としてよい。
　ティース７２ａ，７２ｂは、隣のティース７２ａ，７２ｂとそれぞれティース連結部７３ａ，７３ｂで連結されている。ティース連結部７３ａ，７３ｂは、軸方向から見ると円弧状を成しており、ティース７２ａ，７２ｂと共に固定子コア７の軸心位置に円形の孔１０を形成する。
　ティース連結部７３ａ，７３ｂは、固定子コア７を構成する磁性鋼板の一部として、コアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂと一体的に形成される。例えば、磁性鋼板を図２に示す形状に打ち抜くことで、コアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂと一体的にティース連結部７３ａ，７３ｂが形成される。
　または、一体的ではなく、ティース連結部７３ａ，７３ｂの無い第１固定子コア７ａ及び第２固定子コア７ｂを作製した後に、それらと同一の材料を用いて隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結して、ティース連結部７３ａ，７３ｂを形成してもよい。例えば、隣り合うティース７２ａ，７２ｂの間に、それらと同一材料で作製したティース連結部７３ａ，７３ｂを嵌め込む。なお、この場合は、例えば、ティース７２ａ，７２ｂのスロット９に面している面に、回転軸１と平行な溝を形成し、この溝に、作製したティース連結部７３ａ，７３ｂを圧入する。
　また、ティース連結部７３ａ，７３ｂは、磁性体で構成されていればよく、コアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂと同一材料で構成されていなくともよい。
　要は、磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂにより、周方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂが連結されればよい。
　ただし、ティース連結部７３ａ，７３ｂの無い第１固定子コア７ａ及び第２固定子コア７ｂを作製した後に、隣り合うティース７２ａ，７２ｂの間にティース連結部７３ａ，７３ｂを嵌め込む場合、ティース７２ａ，７２ｂにティース連結部７３ａ，７３ｂから応力が掛かる。この場合、孔１０の真円度が損なわれ、回転子２の回転がスムーズでなくなる可能性がある。
　このように構成された第１固定子コア７ａ及び第２固定子コア７ｂは、ティース７２ａ，７２ｂの周方向位置を一致させ、第１回転子コア４ａ及び第２回転子コア４ｂを取り囲む位置に配置されている。また、一対のティース７２ａ，７２ｂに１つのコイル８がそれぞれ巻かれて、これらコイル８の端部は不図示の配電板に接続される。
　ティース連結部７３ａ，７３ｂを磁性鋼板の打ち抜きにより形成した場合、ティース７２ａ，７２ｂに線材を複数回巻き付けてコイル８とするのは煩雑であり、作業効率が悪い。このため、コイル８としては、スロット９に差し込むことで設置可能な板状の銅バーを採用するとよい。コイル８により発生する磁界の強さは、コイル８に流す電流とコイル８の巻き数の積に比例する。実施の形態１では、コイル８を銅バーとして、流す電流を大きくすることで、必要な強さの磁界を発生させる。これは、巻き数を増やすと、高速回転時に回転電動機の端子間電圧が大きくなるので、高速回転させるのが難しくなるからである。この点でも、コイル８として銅バーを採用する利点がある。また特に、Ｕ字に成形された銅バーであれば、ティース７２ａ，７２ｂをまたぐようにスロット９に差し込むことでスロット９から抜け落ちることなく設置できる。ただし、状況に応じて、コイル８として、複数回巻き付ける線状のコイルを用いても構わない。
　さらに、第１固定子コア７ａと第２固定子コア７ｂとの間には固定子コア７と平面略同一形状の永久磁石６が配置され、この永久磁石６と隔壁５とが対向するように、回転子２と固定子３とが位置決めされている。
　なお、第１固定子コア７ａ及び第２固定子コア７ｂは、磁性鋼板を積層一体化したものに限定されるものではなく、圧粉鉄心のような鉄粉を樹脂にて固めたものでもよく、その場合にも磁性鋼板を積層一体化したものと同様な効果を得ることが可能である。
　次に、実施の形態１に係る回転電動機の動作について説明する。
　永久磁石６の磁束により、回転子コア４の突極４２ａ，４２ｂが励磁される。このとき、突極４２ａ，４２ｂが周方向に半突極ピッチずれているので、磁束は、軸方向から見るとＮ極とＳ極とが周方向に交互に配置されたように作用する。この状態に対してコイル８への通電を開始し、更にコイル８の通電を切り換えることにより、固定子コア７のティース７２ａ，７２ｂのＳ極とＮ極を切り換える。すると、永久磁石６による界磁起磁力と、コイル８に流れる電流の相互作用でトルクが発生し、回転子２が周方向に回転する。
　回転電動機の回転動作時、ティース７２ａ，７２ｂと回転子コア４の突極４２ａ，４２ｂとの間に形成されたエアギャップ部１１には、電磁加振力が発生する。
　エアギャップ部１１の磁束分布波形は、永久磁石６による回転子２の界磁起磁力と、固定子３の磁気抵抗によって決まる。図３は、固定子３の磁気抵抗を、固定子コア７を孔１０の円周に沿って展開して示すグラフである。磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂにより、隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結した場合の磁気抵抗Ｒ１を実線で、ティース連結部７３ａ，７３ｂが無い場合の磁気抵抗Ｒ２を破線で示す。図３の横軸において、区間Ｔはティース７２ａ，７２ｂの部分、区間Ｓはスロット９の部分を指す。
　磁気抵抗は、ティース７２ａ，７２ｂの部分で小さく、スロット９の部分で大きい。ティース連結部７３ａ，７３ｂが無い場合、磁気抵抗Ｒ２の波形は矩形波状になり、エアギャップ部１１の磁束分布波形には、高調波が多く含まれることとなる。
　一方、磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂにより、隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結した場合、磁気抵抗Ｒ１の波形は滑らかに変化し、高調波成分が低減される。高調波成分が低減されることで、エアギャップ部１１の磁束分布は正弦波に近づき、電磁加振力が低減される。
　固定子コア７は、この低減された電磁加振力により振動する。その共振周波数は、主にコアバック部７１ａ，７１ｂの径方向の厚みにより決定される。ティース連結部７３ａ，７３ｂにより隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結することで、等価的にコアバック部７１ａ，７１ｂの径方向の厚みは、図２に示す厚みＴ１に替えて厚みＴ２とみなすことができ、剛性が高まり、共振周波数が高周波側へシフトする。これにより、共振を抑制することができる。
　また、さらには、ティース連結部７３ａ，７３ｂにより隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結することで、ティース７２ａ，７２ｂが周方向又は径方向に振動することを抑制することができる。
　このように、隣り合うティース７２ａ，７２ｂを磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂで連結することで、エアギャップ部１１に発生する電磁加振力を低減でき、また、固定子コア７の共振、ティース７２ａ，７２ｂの振動も抑制できる。
　なお、回転子コア４の突極４２ａ，４２ｂは、周方向に半突極ピッチずれて配置されていることから、回転子２が回転すると空気の流れが発生する。この空気の流れＦを、図４に示す実施の形態１に係る回転電動機の平面図に示す。この図４では、コイル８を不図示としている。
　ティース連結部７３ａ，７３ｂが形成されていない場合、発生した空気の流れＦによりスロット９内に渦が発生し、スロット９内で圧力差が生じて風切音等の騒音が出る。
　これに対し、ティース連結部７３ａ，７３ｂを形成してスロット９と回転子２との間を遮断することで、回転子２の回転により空気の流れＦが発生してもスロット９内で渦が発生することはない。従って、風切音等の騒音を抑制することができ、また、風損の低減も可能である。
　また、固定子３に設けられた永久磁石６により発生した磁束は、図１に流れＭ１として示すように、エアギャップ部１１を介して固定子コア７から回転子コア４へと流れる。実施の形態１に係る回転電動機は、上記したように隣り合うティース７２ａ，７２ｂが、磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂで連結されている。これにより、電磁加振力を低減した振動抑制効果の高い構成となっている。しかしながら、このようにティース連結部７３ａ，７３ｂを設けた場合、コイル８に通電することにより発生した磁束は、エアギャップ部１１ではなくティース連結部７３ａ，７３ｂを通過する可能性がある。ティース連結部７３ａ，７３ｂを通過した磁束は、トルク発生に寄与しない漏れ磁束Ｍ２となる。
　従って、漏れ磁束Ｍ２によるトルクの低下が問題となる場合には、トルクの低下を抑えるために、ティース連結部７３ａ，７３ｂは、透磁率も考慮に入れた磁気的断面積がエアギャップ部１１よりも小さく、コイル８への通電により発生した磁束が通過しにくいようにエアギャップ部１１よりも磁気抵抗の大きい形状とするのが望ましい。
　例えば、図５及び図６に示すような形状のティース連結部７３ａ，７３ｂを形成する。
　図５は、ティース連結部７３ａ，７３ｂにくびれを持たせたものである。ティース連結部７３ａ，７３ｂ両端であるティース７２ａ，７２ｂとの接続部分７４ａ，７４ｂを径方向に大きくし、また、接続部分７４ａ，７４ｂの間には、接続部分７４ａ，７４ｂよりも径方向に小さいくびれ部７５ａ，７５ｂを設ける。この形状によれば、くびれ部７５ａ，７５ｂで磁気抵抗を大きくしつつ、接続部分７４ａ，７４ｂでティース連結部７３ａ，７３ｂの強度を確保することができる。
　図６に示す形状では、図５のようなくびれ形状とはせずに、ティース連結部７３ａ，７３ｂの径方向の厚さを全体に亘って小さくし、磁気抵抗を大きくしている。そして、ティース連結部７３ａ，７３ｂ両端の間の箇所とコアバック部７１ａ，７１ｂとを架橋部７６ａ，７６ｂで連結することにより、ティース連結部７３ａ，７３ｂの強度を確保する。
　また、軸方向から見たティース連結部７３ａ，７３ｂの面積が大きくなると、永久磁石６により発生した磁束が回転子２ではなく、第１固定子コア７ａと第２固定子コア７ｂとの間を直接流れて、トルク発生に寄与しない漏れ磁束Ｍ３となる。漏れ磁束Ｍ３は、図１に示している。
　漏れ磁束Ｍ３によるトルクの低下が問題となる場合には、トルクの低下を抑えるために、図７を用いて以下に説明するような構成とするのが望ましい。つまり、図７に示す第１固定子コア７ａと第２固定子コア７ｂとの距離Ｌを、図２に示すティース連結部７３ａ，７３ｂにより形成される円環部の面積Ｓ１で割った値が、エアギャップ部１１での固定子コア７と回転子コア４との対向距離を、図７に示すエアギャップ部１１の面積Ｓ２で割った値よりも大きくなるようにして、漏れ磁束Ｍ３を低減する。
　実施の形態１に係る回転電動機は、電動コンプレッサ、電動アシストターボ等、高速回転可能な回転電動機を必要とする装置に組み込まれて使用される。図８には、一例として、電動コンプレッサに組み込んだ場合の断面図を示している。
　電動コンプレッサは、コンプレッサ部２１と、モータ部２２と、インバータ部２３とで主に構成される。インバータ部２３のインバータ基板２３１に制御されてモータ部２２として組み込まれた回転電動機が駆動すると、回転軸１が回転し、回転軸１に固定されたコンプレッサ部２１のインペラ２１１が回転する。これにより、コンプレッサ部２１に導入された流体が圧縮され、高圧化されたうえで、排出される。
　なお、上記では、実施の形態１に係る回転電動機として、永久磁石６を固定子３に設けたいわゆる磁気誘導子型のものを例に説明をした。しかしながら、他のタイプの回転電動機、例えばスイッチトリラクタンス型の回転電動機に対して、隣り合うティースを磁性体で構成されたティース連結部で連結する構成を適用してもよい。スイッチトリラクタンス型は、固定子に、磁気誘導子型のような永久磁石６を有しない。
　また、磁性鋼板を積層一体化して固定子コア７を作製する場合、一部の磁性鋼板は、ティース連結部７３ａ，７３ｂの無い従来のような形状であってもよい。このようにしても、ティース連結部７３ａ，７３ｂが全く無い従来の回転電動機と比較したときの振動抑制効果は、高くなる。そしてこの場合、軸方向の両端部に位置する磁性鋼板をティース連結部７３ａ，７３ｂ付きのもの、軸方向の中央部に位置する磁性鋼板をティース連結部７３ａ，７３ｂの無いものとすれば、固定子コア７全体の強度を確保しやすい。
　また、上記では、ティース連結部７３ａ，７３ｂにより、周方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結した。しかしながら、図９に示すように、永久磁石６を挟んで軸方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを、磁性体で構成されたティース連結部７７で連結してもよい。このようにすることで、固定子コア７の軸方向の剛性が高まり、ティース７２ａ，７２ｂが軸方向に振動するのを抑えることができる。ティース連結部７７は、例えば一端が第１固定子コア７ａに、他端が第２固定子コア７ｂに溶接されて設けられる。
　さらには、図１０に示すように、周方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結するティース連結部７３ａ，７３ｂと、軸方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結するティース連結部７７とを両方設けてもよい。
　図９及び図１０では、回転軸１及び回転子２の図示を省略した。
　また、ティース連結部７７は、ティース連結部７３ａ，７３ｂと同様にコアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂと同一材料で構成されていてもよい。
　また、図５に示したくびれ部７５ａ，７５ｂを有するティース連結部７３ａ，７３ｂと同様に、ティース連結部７７の両端を周方向に大きくし、その両端の間の位置で両端よりも周方向に小さくくびれた形状としてもよい。この形状によれば、くびれによりティース連結部７７の磁気抵抗を大きくして、ティース連結部７７を設けてもなるべく漏れ磁束Ｍ３を低減することができる。また、周方向に大きくした両端により、ティース連結部７７の強度を確保することができる。
　また、図９及び図１０では、軸方向に隣り合う一対のティース７２ａ，７２ｂに対して１つのティース連結部７７を用いて連結したが、複数のティース連結部７７を用いて連結してもよい。
　また、図７のようにティース連結部７３ａ，７３ｂを有する固定子コア７において、軸方向に隣り合うティース連結部７３ａ，７３ｂを連結する連結部を設けてもよい。つまり当該連結部及びティース連結部７３ａ，７３ｂを介して、軸方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結した状態とする。このようにすることで、図９のように軸方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを直接ティース連結部７７で連結する場合よりも磁気抵抗が大きくなり、漏れ磁束Ｍ３を低減することができる。
　また、軸方向に並ぶティース連結部７３ａ，７３ｂ及び架橋部７６ａ，７６ｂを一体的に一部材で作製した平面視略Ｔ字状の部材を、ティース７２ａ，７２ｂ及びコアバック部７１ａ，７１ｂに形成した溝に圧入することで、架橋部７６ａ，７６ｂの軸方向の連結力を高めてもよい。
　以上のように、この実施の形態１に係る回転電動機によれば、周方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを、磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂで連結した。又は、軸方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを、磁性体で構成されたティース連結部７７で連結した。このようにすることで、高い振動抑制効果を有する回転電動機を得ることができる。
　また、ティース連結部７３ａ，７３ｂは、コアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂと同一材料で構成されていることとした。従って、固定子コア７にコアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂを形成するのと同時に、ティース連結部７３ａ，７３ｂを形成することが可能となる。
　また、コイル８は、銅バーにより構成されていることとした。従って、ティース連結部７３ａ，７３ｂが形成された固定子コア７に対して、差し込むことで容易にコイル８を設けることができ、実施の形態１に係る回転電動機の製造が容易になる。
　また、コイル８は、Ｕ字に成形されていることとした。従って、ティース７２ａ，７２ｂをまたぐようにスロット９に差し込むことでスロット９から抜け落ちることなくコイル８を設けることができ、回転電動機の製造がさらに容易になる。
　また、回転子コア４は、突極４２ａ，４２ｂを有することとした。突極４２ａ，４２ｂがある回転子２が回転すると、図４で示した空気の流れＦが発生するが、ティース連結部７３ａ，７３ｂによりスロット９と回転子２との間を遮断できるので、風切音等の騒音、風損の低減が可能となる。
　また、ティース連結部７３ａ，７３ｂの磁気抵抗は、回転子コア４とティース７２ａ，７２ｂとの間に形成されるエアギャップ部１１の磁気抵抗よりも大きいこととした。従って、コイル８への通電により発生した磁束が、ティース連結部７３ａ，７３ｂを通過してトルク発生に寄与しない漏れ磁束Ｍ２となるのを抑えることができる。
　また、ティース連結部７３ａ，７３ｂは、両端の間の位置でくびれていることとした。従って、ティース連結部７３ａ，７３ｂの強度を確保しつつ、ティース連結部７３ａ，７３ｂの磁気抵抗を大きくすることができる。
　また、ティース連結部７３ａ，７３ｂは、両端の間の位置で架橋部７６ａ，７６ｂを介してコアバック部７１ａ，７１ｂと接続することとした。従って、ティース連結部７３ａ，７３ｂの強度を確保しつつ、ティース連結部７３ａ，７３ｂの磁気抵抗を大きくすることができる。
　また、固定子コア７は、積層鋼板で形成されていることとした。このようにすれば、ティース連結部７３ａ，７３ｂを、磁性鋼板の打ち抜き加工によってコアバック部７１ａ，７１ｂ及びティース７２ａ，７２ｂと一体的に形成することができる。従って、ティース連結部７３ａ，７３ｂの形成が容易で、また、孔１０の真円度を損なう恐れもない。
　また、固定子３は、固定子コア７に挟まれた永久磁石６を有することとした。永久磁石６は、回転子コア４を励磁させる磁束を発生する。ティース連結部７３ａ，７３ｂが無く、隣り合うティース７２ａ，７２ｂの間が空隙となっている場合、この磁束が回転子コア４まで渡りにくかった。
　また、固定子コア７は、ティース連結部７７に加え、周方向に隣り合うティース７２ａ，７２ｂを連結する、磁性体で構成されたティース連結部７３ａ，７３ｂを備えることとした。ティース７２ａ，７２ｂを周方向及び軸方向に連結することにより、さらに高い振動抑制効果を得ることができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　以上のように、この発明に係る回転電動機は、振動抑制効果が高いので、例えば電動コンプレッサ、電動アシストターボ等に組み込まれ、高速回転が要求される回転電動機として用いるのに適している。
　１　回転軸、２　回転子、３　固定子、４　回転子コア、４ａ　第１回転子コア、４ｂ　第２回転子コア、５　隔壁、６　永久磁石、７　固定子コア、７ａ　第１固定子コア、７ｂ　第２固定子コア、８　コイル、９　スロット、１０　孔、１１　エアギャップ部、２１　コンプレッサ部、２２　モータ部、２３　インバータ部、４１ａ，４１ｂ　基部、４２ａ，４２ｂ　突極、７１ａ，７１ｂ　コアバック部、７２ａ，７２ｂ　ティース、７３ａ，７３ｂ　ティース連結部、７４ａ，７４ｂ　接続部分、７５ａ，７５ｂ　くびれ部、７６ａ，７６ｂ　架橋部、７７　ティース連結部、２１１　インペラ、２３１　インバータ基板。

Claims (13)

  1. 　回転子コアを有し、回転軸に固着された回転子と、
    　前記回転子の周囲に設けられ、外周部分のコアバック部と前記コアバック部から径方向内方にそれぞれ離れて突出した複数のティースとを有する固定子コアと、前記ティースに巻かれたコイルとを有する固定子とを備え、
    　前記固定子コアは、周方向に隣り合う前記ティースを連結する、磁性体で構成されたティース連結部を備えることを特徴とする回転電動機。
  2. 　前記ティース連結部は、前記コアバック部及び前記ティースと同一材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
  3. 　前記コイルは、銅バーにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
  4. 　前記コイルは、Ｕ字に成形されていることを特徴とする請求項３記載の回転電動機。
  5. 　前記回転子コアは、突極を有することを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
  6. 　前記ティース連結部の磁気抵抗は、前記回転子コアと前記ティースとの間に形成されるエアギャップ部の磁気抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
  7. 　前記ティース連結部は、両端の間の位置でくびれていることを特徴とする請求項６記載の回転電動機。
  8. 　前記ティース連結部は、両端の間の位置で架橋部を介して前記コアバック部と接続することを特徴とする請求項６記載の回転電動機。
  9. 　前記固定子コアは、積層鋼板で形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
  10. 　前記固定子は、前記固定子コアに挟まれた永久磁石を有することを特徴とする請求項１記載の回転電動機。
  11. 　回転子コアを有し、回転軸に固着された回転子と、
    　前記回転子の周囲に設けられ、外周部分のコアバック部と前記コアバック部から径方向内方にそれぞれ離れて突出した複数のティースとを有する固定子コアと、前記固定子コアに挟まれた永久磁石と、前記ティースに巻かれたコイルとを有する固定子とを備え、
    　前記固定子コアは、前記永久磁石を挟んで前記回転軸に沿った方向に隣り合う前記ティースを連結する、磁性体で構成されたティース連結部を備えることを特徴とする回転電動機。
  12. 　前記固定子コアは、周方向に隣り合う前記ティースを連結する、磁性体で構成されたティース連結部を備えることを特徴とする請求項１１記載の回転電動機。
  13. 　請求項１記載の回転電動機を備えることを特徴とする電動コンプレッサ。
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