WO2017130309A1 - 着磁方法、回転子、電動機およびスクロール圧縮機 - Google Patents

着磁方法、回転子、電動機およびスクロール圧縮機 Download PDF

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permanent magnet
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magnet
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浩二 矢部
義和 藤末
一弥 熊谷
堤 貴弘
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rotor of a permanent magnet embedded type electric motor, a magnetizing method thereof, an electric motor using the rotor, and a scroll compressor.
  • a rotor with a magnetic member attached is incorporated in a stator or a magnetized yoke, and a current is passed through the stator or magnetized yoke to generate a magnetized magnetic flux. Is used as a permanent magnet.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to reduce the force required to hold the rotor shaft and simplify the magnetization of the permanent magnet.
  • the magnetizing method of the present invention includes a step of preparing a rotor having a rotor core having a magnet insertion hole and a permanent magnet disposed in the magnet insertion hole, and the rotor is wound with a winding.
  • the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • the rotor according to the present invention includes a rotor core having a magnet insertion hole and a permanent magnet disposed in the magnet insertion hole.
  • the permanent magnet is magnetized by arranging the rotor so as to face the teeth around which the winding is wound, and the rotor in the circumferential direction of the rotor core of the magnet insertion hole in the circumferential direction of the winding. Is rotated by a first angle ⁇ 1 in the first rotation direction from the rotation position facing the middle portion of both ends of the coil, current is passed through the winding, and the rotor is opposite to the first rotation direction from the rotation position.
  • the second rotation direction is rotated by a second angle ⁇ 2, and a current is passed through the winding.
  • the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • the electric motor of the present invention includes a stator and a rotor provided inside the stator.
  • the rotor includes a rotor core having a magnet insertion hole and a permanent magnet disposed in the magnet insertion hole.
  • the permanent magnet is magnetized by arranging the rotor so as to face the teeth around which the winding is wound, and the rotor in the circumferential direction of the rotor core of the magnet insertion hole in the circumferential direction of the winding. Is rotated by a first angle ⁇ 1 in the first rotation direction from the rotation position facing the middle portion of both ends of the coil, current is passed through the winding, and the rotor is opposite to the first rotation direction from the rotation position.
  • the second rotation direction is rotated by a second angle ⁇ 2, and a current is passed through the winding.
  • the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • the scroll compressor of the present invention includes a sealed container, a compression mechanism disposed in the sealed container, and an electric motor that drives the compression mechanism.
  • the electric motor includes a stator and a rotor disposed inside the stator.
  • the rotor includes a rotor core having a magnet insertion hole and a permanent magnet disposed in the magnet insertion hole.
  • the permanent magnet is magnetized by arranging the rotor so as to face the teeth around which the winding is wound, and the rotor in the circumferential direction of the rotor core of the magnet insertion hole in the circumferential direction of the winding.
  • the direction of the magnetization magnetic flux and the direction of easy magnetization can be set on one end side and the other end side of the permanent magnet. Magnetization can be performed close to parallel. Further, by making the second angle ⁇ 2 smaller than the first angle ⁇ 1, the force generated in the rotor in the second magnetizing step can be suppressed. As a result, the force required to hold the rotor shaft can be reduced.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of the rotor according to the first embodiment. It is a schematic diagram for demonstrating the 1st magnetization process (A) of Embodiment 1, and the 2nd magnetization process (B). It is a schematic diagram which shows the relationship between the permanent magnet and magnetizing magnetic flux in the reference
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the rotor angle and the force generated in the rotor in the first embodiment. It is a graph which shows the relationship between the magnetizing current in embodiment, and the force which generate
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the attachment position of the permanent magnet in the rotor of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a scroll compressor using the electric motor of the first embodiment. It is sectional drawing (A) which shows the structure for magnetizing the permanent magnet of the rotor in Embodiment 2 of this invention, and sectional drawing (B) which expands and shows a part of rotor.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a magnetization method according to a third embodiment. It is sectional drawing which expands and shows a part of rotor of Embodiment 4 of this invention. It is sectional drawing which shows the structure of the rotor of Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of a rotor according to a fifth embodiment. It is sectional drawing which expands and shows a part of rotor of Embodiment 6 of this invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a laminated structure of a rotor according to a sixth embodiment.
  • 20 is a diagram showing another example of a laminated structure of rotors of a sixth embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the rotor of a modification. It is sectional drawing which shows the structure (A) (B) of the rotor of a modification.
  • Embodiment 1 FIG. ⁇ Configuration of motor> First, the first embodiment of the present invention will be described.
  • Embodiment 1 in a permanent magnet embedded type motor, when magnetizing a permanent magnet attached to a rotor, the current required for magnetization is reduced and the action of the permanent magnet and the magnetizing magnetic flux is reduced. The purpose is to suppress the force generated in the rotor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration for magnetizing the permanent magnet 30 of the rotor 20 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a plane orthogonal to the rotation axis of the rotor 20.
  • the rotor 20 is a rotor of an embedded permanent magnet electric motor used in, for example, the scroll compressor 300 (see FIG. 9).
  • a magnetizing yoke 11 is used to magnetize the permanent magnet 30 of the rotor 20.
  • the magnetized yoke 11 has an annular yoke portion 13 and a plurality (four in this case) of teeth 12 projecting radially inward from the yoke portion 13. A slot is formed between adjacent teeth 12.
  • the magnetized yoke 11 is configured by, for example, laminating a plurality of electromagnetic steel plates (lamination elements) having a thickness of 0.35 mm in the rotation axis direction.
  • a winding 8 (coil) is wound around each tooth 12 of the magnetized yoke 11.
  • An insulating portion (insulator or the like) (not shown) is interposed between the tooth 12 and the winding 8.
  • Each tooth 12 has a shape in which the tip end portion 14 on the protruding side (inner side in the radial direction) is expanded in the circumferential direction.
  • a gap 15 is formed between the tips 14 of adjacent teeth 12.
  • the rotor 20 includes a rotor core 21 and a permanent magnet 30 attached to the rotor core 21.
  • the rotor core 21 is configured by, for example, laminating a plurality of electromagnetic steel plates (lamination elements) having a thickness of 0.35 mm in the rotation axis direction.
  • the rotor core 21 has a cylindrical shape, and a shaft hole 22 through which a shaft serving as a rotation shaft passes is formed at the center (diameter center).
  • the direction along the outer periphery (circumference) of the rotor core 21 is simply referred to as “circumferential direction”.
  • the axial direction of the rotor core 21 (direction of the rotation axis) is simply referred to as “axial direction”.
  • the radial direction of the rotor core 21 is simply referred to as “radial direction”.
  • a plurality (four in this case) of magnet insertion holes 23 into which the permanent magnets 30 are inserted are formed along the outer peripheral surface of the rotor core 21.
  • the magnet insertion holes 23 are equally arranged in the circumferential direction of the rotor core 21.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion where the magnet insertion hole 23 is formed in the rotor 20.
  • the magnet insertion hole 23 extends linearly along the circumferential direction.
  • the magnet insertion hole 23 extends in a direction orthogonal to the radial direction of the rotor core 21 at the circumferential center (that is, the center of the magnetic pole).
  • the permanent magnet 30 is a plate-like member that is long in the axial direction of the rotor core 21, has a width in the circumferential direction of the rotor core 21, and has a thickness in the radial direction.
  • the permanent magnet 30 is magnetized in the radial direction of the rotor core 21 (that is, the thickness direction of the permanent magnet 30) such that the radially inner side is N pole and the radially outer side is S pole.
  • the permanent magnet 30 is composed of, for example, a neodymium rare earth magnet, which will be described later.
  • one permanent magnet 30 is inserted into one magnet insertion hole 23, and one permanent magnet 30 constitutes one magnetic pole. Since the four permanent magnets 30 are attached to the rotor 20, the rotor 20 as a whole has four poles. However, as will be described later, a plurality of permanent magnets 30 may be inserted into one magnet insertion hole 23 and a plurality of permanent magnets 30 may constitute one magnetic pole (see FIG. 10).
  • the dimension in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 is longer than the width of the permanent magnet 30.
  • a leakage magnetic flux suppressing portion 24 that is a gap.
  • the leakage magnetic flux suppression unit 24 is for suppressing the leakage magnetic flux of the permanent magnet 30 between the poles.
  • the leakage magnetic flux suppressing part 24 has an inclined surface 24 a whose width becomes narrower as it approaches the circumferential end of the magnet insertion hole 23.
  • a slit 25 is formed on the outer side in the radial direction of the magnet insertion hole 23.
  • the inside of the slit 25 is an air gap, but may be a nonmagnetic material (see FIG. 19). That is, the slit 25 is a part that suppresses the passage of magnetic flux.
  • the slit 25 is provided to suppress a force generated in the rotor 20 by the action of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux when the permanent magnet 30 described later is magnetized.
  • the slits 25 are arranged at positions symmetrical to each other with respect to the circumferential center of the magnet insertion hole 23 (that is, the center of the magnetic pole). More specifically, the slits 25 are respectively disposed at both ends of the magnet insertion hole 23 in the circumferential direction.
  • the slit 25 has a long shape in the circumferential direction of the rotor core 21. More specifically, the slit 25 has inner walls 25a and 25b positioned on the radially outer side and the radially inner side, and inner walls 25c and 25d that connect these ends. The inner walls 25 a and 25 b extend in parallel with the outer periphery of the rotor core 21.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams respectively showing a first magnetizing step and a second magnetizing step in the magnetizing method of the permanent magnet 30.
  • 4A, 4B, and 4C are schematic diagrams showing the relationship between the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux in the reference state, the first magnetizing step, and the second magnetizing step.
  • the magnetization of the permanent magnet 30 is performed in a state where the rotor 20 is configured by inserting a magnetic material to be the permanent magnet 30 into the magnet insertion hole 23 of the rotor core 21.
  • One is a method using a magnetized yoke 11 (FIG. 1) different from the stator of the electric motor.
  • the rotor 20 is incorporated in the magnetizing yoke 11, current is passed through the winding 8 wound around the magnetizing yoke 11 to generate magnetizing magnetic flux, and the magnet 20 is inserted into the magnet insertion hole 23 of the rotor 20.
  • the permanent magnet 30 is magnetized.
  • the other is a method using the stator 10 (see FIG. 11) of the electric motor.
  • the rotor 20 is incorporated inside the stator 10, and the stator 10 is further attached to a compressor (for example, the scroll compressor 300 shown in FIG. 9).
  • a current is passed through the winding of the stator 10 (for example, the winding 9 shown in FIG. 11) to generate a magnetizing magnetic flux, and the permanent magnet 30 inserted into the magnet insertion hole 23 of the rotor 20 is magnetized.
  • the permanent magnet 30 is a magnetic material before being magnetized, but is referred to as the permanent magnet 30 for convenience of explanation.
  • the rotor 20 is incorporated in the magnetized yoke 11, and the outer peripheral surface of the rotor 20 is opposed to the teeth 12. At this time, the rotor 20 is disposed at a rotation position (rotation reference position) in which the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 is opposed to an intermediate portion (indicated by an arrow A) at both ends in the circumferential direction of the winding 8.
  • the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 corresponds to the center of the magnetic pole of the rotor 20. Further, an intermediate portion between both ends in the circumferential direction of the winding 8 (hereinafter, both ends in the circumferential direction) corresponds to the center of the magnetized magnetic flux generated by the current flowing through the winding 8. In the example shown in FIG. 1, since one winding 8 faces one permanent magnet 30, the intermediate portions at both ends in the circumferential direction of the winding 8 coincide with the winding axis of the winding 8.
  • the rotor 20 When the permanent magnet 30 is magnetized using the stator 10 (FIGS. 11 and 12) of the electric motor, the rotor 20 is placed around the winding of the stator 10 with the center of the magnet insertion hole 23 in the circumferential direction. Rotation position facing the middle part at both ends in the direction (for example, in the case of FIG. 12, the center in the circumferential direction of the upper magnet insertion hole 23 is the rotation position facing the middle part at both ends in the circumferential direction of the windings 92 and 93). To do.
  • the first rotation angle is rotated by the first angle ⁇ 1 counterclockwise (first rotation direction) from the rotation position (FIG. 1).
  • the rotor 20 is rotated by rotating a shaft (for example, the shaft 306 of the scroll compressor 300 shown in FIG. 9) engaged with the shaft hole 22 (FIG. 1) at the center of the rotor 20 using a jig. Do.
  • the rotor 20 is configured to rotate integrally with the shaft inserted into the shaft hole 22 by shrink fitting or a keyway, for example.
  • the permanent magnet 30 is a plate-like magnetic member before being magnetized, and its thickness direction is an easy magnetization direction E.
  • FIG. 4A the permanent magnet 30 is divided into three in the width direction and is shown as a central portion 31, a first end portion 32, and a second end portion 33.
  • the first end 32 of the permanent magnet 30 is centered.
  • the direction of magnetization magnetic flux (indicated by a thick arrow) generated by the current flowing through the winding 8 (also referred to as magnetization current) and the easy magnetization direction E approach parallel. Therefore, a region from the first end portion 32 of the permanent magnet 30 to the central portion 31 (referred to as one end portion side of the permanent magnet 30) is efficiently magnetized.
  • the rotor 20 is rotated by the second angle ⁇ 2 from the rotational position (FIG. 1) in the second rotational direction opposite to the first rotational direction. .
  • the direction of the magnetization magnetic flux and the easy magnetization direction E are brought close to parallel on both the one end side and the other end side of the permanent magnet 30, thereby efficiently. Magnetization can be performed. Therefore, the magnetizing current (magnetizing voltage) required for magnetizing the permanent magnet 30 can be reduced, and the permanent magnet 30 can be magnetized uniformly.
  • the first magnetization process (FIG. 3A) and the second magnetization process (FIG. 3B) are performed.
  • a magnetic process may be performed.
  • the shaft that engages with the rotor 20 is held by a jig.
  • the shaft of the rotor 20 In order to keep the rotor 20 from rotating during magnetization, the shaft of the rotor 20 must be held with a strong force, and it is necessary to make the jig strong.
  • first angle ⁇ 1 and the second angle in the first magnetizing step for reducing the magnetizing current and suppressing the force generated in the rotor 20 by the action of the permanent magnet 30 and the magnetizing magnetic flux.
  • a desirable range of the second angle ⁇ 2 in the magnetization process will be described.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angle of the rotor 20 and the magnetizing current necessary for magnetizing the permanent magnet 30.
  • the angle of the rotor 20 is indicated by an electrical angle. For example, when the rotor 20 has four magnetic poles, a mechanical angle of 180 degrees corresponds to an electrical angle of 360 degrees. For example, when the rotor 20 has six magnetic poles, a mechanical angle of 120 degrees corresponds to an electrical angle of 360 degrees.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the second angle ⁇ 2 of the rotor 20 and the force generated in the rotor 20 in the second magnetizing step (FIG. 3B).
  • the second angle ⁇ 2 of the rotor 20 is indicated by an electrical angle.
  • a curve A indicates a case where the slits 25 are provided in the rotor 20
  • a curve B indicates a case where the slits 25 are not provided in the rotor 20.
  • the desired ranges of the first angle ⁇ 1 in the first magnetizing step and the second angle ⁇ 2 in the second magnetizing step can be obtained.
  • the first angle ⁇ 1 is preferably within a range of 10 to 35 degrees (electrical angle) based on the result of FIG. 5 from the viewpoint of reducing the magnetizing current.
  • the second magnetizing step is performed in a state in which one end portion side of the permanent magnet 30 is magnetized, a force is applied to the rotor 20 by the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux. appear. Therefore, the desirable range of the second angle ⁇ 2 is different from the desirable range of the first angle ⁇ 1. That is, from the result of FIG. 6, it is desirable that the second angle ⁇ 2 is as small as possible.
  • the first angle ⁇ 1 is preferably in the range of 10 to 35 degrees. It can also be seen that the second angle ⁇ 2 is preferably smaller than the first angle ⁇ 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the magnetizing current and the force generated in the rotor 20 in the second magnetizing step.
  • the straight line C shows data when the second angle ⁇ 2 is 20 degrees (electrical angle)
  • the straight line D shows data when the second angle ⁇ 2 is 10 degrees (electrical angle). Show.
  • the magnetizing current can be reduced from FIG. 5 described above. Therefore, for example, the permanent magnet 30 can be magnetized by a magnetizing current indicated by a point E in FIG.
  • the permanent magnet 30 can be magnetized from FIG. 5 with a slightly larger magnetization current than when the second angle ⁇ 2 is 20 degrees. That is, the permanent magnet 30 can be magnetized by the magnetizing current indicated by the point F in FIG.
  • the magnetizing current is made as small as possible from the viewpoint of reducing the load on the winding 8 and the energy consumption.
  • FIG. 11 to be described later when the permanent magnet 30 is magnetized using the stator 10 of the electric motor 1, it is necessary to suppress damage to the winding 9 of the stator 10.
  • the wire 9 cannot be firmly fixed to the teeth 18. Therefore, the present embodiment that can suppress the force generated in the rotor 20 during magnetization is particularly effective when the magnetization is performed using the stator 10 of the electric motor.
  • the magnetizing current is reduced by setting the first angle ⁇ 1 of the rotor 20 within the range of 10 to 35 degrees, and in the second magnetization step, the rotation is It can be seen that it is desirable to reduce the force acting on the rotor 20 (even if the magnetizing current is increased) by making the second angle ⁇ 2 of the child 20 smaller than the first angle ⁇ 1.
  • the second angle ⁇ 2 only needs to be smaller than the first angle ⁇ 1, and may be 0 ° or more.
  • the second angle ⁇ 2 is preferably in the range of 10 to 35 degrees.
  • the force for fixing the shaft 306 and the rotor 20 tends to be smaller than when the shaft 306 is fixed by a keyway. is there.
  • the magnetizing current is reduced by setting the first angle ⁇ 1 of the rotor 20 within the range of 10 to 35 degrees, and in the second magnetizing step, the rotation is performed.
  • the second angle ⁇ 2 of the child 20 By making the second angle ⁇ 2 of the child 20 smaller than the first angle ⁇ 1, the force acting on the rotor 20 can be reduced (even if the magnetizing current increases). Therefore, this embodiment is particularly effective when the shaft 306 and the rotor 20 are fixed by shrinkage fitting.
  • the permanent magnet 30 is composed of a neodymium rare earth magnet containing iron (Fe), neodymium (Nd), boron (B), and dysprosium (Dy).
  • Dysprosium is a substance that is added to increase the coercive force.
  • the dysprosium content is desirably 4% by weight or less.
  • the permanent magnet 30 has a sufficient thickness in order to suppress demagnetization due to suppression of the dysprosium content, thereby increasing permeance.
  • the permanent magnet 30 becomes harder to be magnetized as the thickness increases, the magnetizing current necessary for magnetizing the permanent magnet 30 increases.
  • the rotor 20 is rotated in the first rotational direction by the first angle ⁇ 1 to perform the first magnetization process, and the second angle ⁇ 2 in the second rotational direction ( ⁇ first The second magnetization process is performed by rotating the angle ⁇ 1). Therefore, the magnetizing current required for magnetizing the permanent magnet 30 can be reduced also in the rotor 20 by setting the dysprosium content to 4 wt% or less in order to reduce the manufacturing cost. Further, by making the second angle ⁇ 2 smaller than the first angle ⁇ 1, the force generated in the rotor 20 in the second magnetizing step can be suppressed, and thereby the shaft of the rotor 20 is held. The force required to do this can be reduced.
  • dysprosium be subjected to diffusion treatment in order to suppress the decrease in coercive force accompanying the reduction of the dysprosium content as much as possible.
  • the magnetization decreases and the magnetization current required for magnetization increases.
  • the rotor 20 is rotated by the first angle ⁇ 1 in the first rotation direction to perform the first magnetizing step, and the second angle ⁇ 2 in the second rotation direction.
  • the permanent magnet 30 can be magnetized even in the rotor 20 in which dysprosium is diffused to suppress the coercive force reduction. It is possible to reduce the magnetizing current required for.
  • the second angle ⁇ 2 smaller than the first angle ⁇ 1, the force generated in the rotor 20 in the second magnetizing step can be suppressed, and thereby the shaft of the rotor 20 is held. The force required to do this can be reduced.
  • terbium may be added to the permanent magnet 30 instead of dysprosium.
  • Terbium is a substance added to increase the coercive force.
  • terbium is a rare earth like dysprosium. Therefore, the content of terbium is 4% by weight or less. Further, in order to suppress the decrease in coercive force accompanying the reduction of the dysprosium content as much as possible, it is desirable that the dysprosium be subjected to diffusion treatment.
  • the thickness of the permanent magnet 30 increases to increase permeance, and the magnetizing current increases due to the terbium diffusion treatment.
  • the magnetizing current required for magnetizing the permanent magnet 30 can be reduced by performing the first magnetizing step and the second magnetizing step described above. Further, by making the second angle ⁇ 2 smaller than the first angle ⁇ 1, the force generated in the rotor 20 in the second magnetizing step can be suppressed, and thereby the shaft of the rotor 20 is held. The force required to do this can be reduced.
  • the rotor 20 has a slit 25 on the radially outer side of the permanent magnet 30. Since the slit 25 (gap or nonmagnetic material) suppresses the passage of magnetic flux, the magnetized magnetic flux flowing in the already magnetized portion of the permanent magnet 30 is reduced. Further, by providing the slit 25, the reluctance torque can be reduced. As a result, the force generated in the rotor 20 by the action of the magnetized magnetic flux and the permanent magnet 30 can be suppressed.
  • the force required to hold the shaft of the rotor 20 can be reduced. That is, it is not necessary to make the jig for holding the shaft strong, and the magnetizing process of the permanent magnet 30 can be simplified.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a desirable arrangement position of the permanent magnets 30 in the rotor 20.
  • a straight line 26 that defines an inter-pole portion between adjacent magnetic poles of the rotor 20 is indicated by a one-dot chain line.
  • a straight line passing through two intersections 27 at which the two straight lines 26 defining the inter-pole portions intersect the outer periphery of the rotor 20 is defined as a reference straight line 28.
  • At least a part of the magnet insertion hole 23 is disposed on the outer side in the radial direction than the reference straight line 28. That is, at least a part of the permanent magnet 30 attached to the magnet insertion hole 23 is disposed on the radially outer side than the reference straight line 28.
  • the distance between the permanent magnet 30 and the magnetized yoke 11 (winding 8) is shortened, so that the magnetic flux density passing through the permanent magnet 30 is reduced. Get higher. Therefore, the current required for magnetization of the permanent magnet 30 can be reduced (that is, the magnetization is improved). Further, by arranging the permanent magnet 30 close to the outer periphery of the rotor 20, the width of the permanent magnet 30 can be ensured to be large. Therefore, the magnetic force obtained with the same current increases, and the output of the motor can be increased.
  • the distance between the permanent magnet 30 and the magnetized yoke 11 (winding 8) is shortened, but the magnetism is improved, but the second attachment is performed.
  • the force generated in the rotor 20 is also increased by the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux.
  • the second angle ⁇ 2 of the rotor 20 in the second magnetizing step is smaller than the first angle ⁇ 1 of the rotor 20 in the first magnetizing step. The force generated in the rotor 20 can be suppressed.
  • the permanent magnet 30 is disposed radially outside the reference straight line 28 passing through the two intersections 27 between the two straight lines 26 defining the interpolar part and the outer periphery of the rotor 20, and the second
  • the angle ⁇ 2 smaller than the first angle ⁇ 1
  • the output of the electric motor 1 is increased, the magnetization of the permanent magnet 30 is improved, and the force generated in the rotor 20 during magnetization is suppressed. be able to.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the scroll compressor 300.
  • the scroll compressor 300 includes an airtight container 307, a compression mechanism 305 disposed in the airtight container 307, an electric motor 1 that drives the compression mechanism 305, a shaft 306 that connects the compression mechanism 305 and the electric motor 1, and a shaft And a sub-frame 308 that supports a lower end portion of 306 (an end portion opposite to the compression mechanism 305 side).
  • the compression mechanism 305 includes a fixed scroll 301 having a spiral portion, an orbiting scroll 302 having a spiral portion that forms a compression chamber between the spiral portion of the fixed scroll 301, and a compliance frame 303 that holds the upper end portion of the shaft 306. And a guide frame 304 that is fixed to the hermetic container 307 and holds the compliance frame 303.
  • a suction pipe 310 penetrating the sealed container 307 is press-fitted. Further, the sealed container 307 is provided with a discharge pipe 311 for discharging high-pressure refrigerant gas discharged from the fixed scroll 301 to the outside.
  • the discharge pipe 311 communicates with an opening (not shown) provided between the compression mechanism 350 of the sealed container 307 and the electric motor 1. Further, a glass terminal 309 for supplying electric power to the electric motor 1 is fixed to the sealed container 307 by welding.
  • the electric motor 1 includes a stator 10 and a rotor 20 that is rotatably provided inside the stator 10.
  • the stator 10 has a stator core 16 and a winding 9 wound around the stator core 16.
  • the stator core 16 has an annular yoke portion 17 (FIG. 11) and a plurality of teeth 18 (FIG. 11) protruding radially inward from the yoke portion 17.
  • the winding 9 is wound around each tooth 18.
  • the electric motor 1 is fixed to the sealed container 307 by fitting the stator 10 into the sealed container 307. And after attaching the electric motor 1 to the airtight container 307, the compression mechanism 305 and the sub-frame 308 are attached to the axial direction both sides of the electric motor 1.
  • FIG. At this stage, it is easier to perform assembly work if the permanent magnet 30 is not magnetized. Therefore, it is desirable to magnetize the permanent magnet 30 in a state where the scroll compressor 300 is assembled as shown in FIG.
  • the force generated in the rotor 20 in the second magnetizing step is suppressed. Therefore, when the permanent magnet 30 is magnetized with the scroll compressor 300 assembled, less force is required to hold the shaft 306. Therefore, it is not necessary to make the jig for holding the shaft 306 strong, and the magnetizing process of the permanent magnet 30 can be simplified.
  • the rotor 20 when the permanent magnet 30 is magnetized, the rotor 20 is disposed so as to face the teeth 12 of the magnetized yoke 11 (or the teeth 18 of the stator 10). To do. Then, the rotor 20 is moved in the first rotational direction from the rotational position where the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 is opposed to the middle portion of both ends in the circumferential direction of the winding 8 (or the winding of the stator 10). The first magnetizing step is performed by rotating the rotor 20 by the second angle ⁇ 2 ( ⁇ first first) in the second rotational direction opposite to the first rotational direction from the rotational position.
  • the second magnetization process is performed by rotating the angle ⁇ 1).
  • the magnetization of the permanent magnet 30 can be performed with the direction of the magnetizing magnetic flux and the direction of easy magnetization close to parallel on both the one end side and the other end side.
  • Magnetization current (magnetization voltage) necessary for magnetism can be reduced.
  • the force generated in the rotor 20 can be suppressed by making the second angle ⁇ 2 smaller than the first angle ⁇ 1. Therefore, the force required to hold the shaft of the rotor 20 can be reduced. That is, it is not necessary to make the jig for holding the shaft strong, and the magnetizing process of the permanent magnet 30 can be simplified.
  • the magnetizing current for magnetizing the permanent magnet 30 can be further reduced.
  • the permanent magnet 30 is composed of a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron and dysprosium, and the production cost can be reduced by suppressing the dysprosium content to 4% by weight or less. . Even when the permanent magnet is made thick in order to suppress demagnetization due to the suppression of the dysprosium content, the magnetization current can be obtained by performing the first magnetization step and the second magnetization step. And the force required to hold the shaft of the rotor 20 can be reduced.
  • the permanent magnet 30 by diffusing dysprosium in the permanent magnet 30, it is possible to suppress a decrease in coercive force due to a low dysprosium content. Even when the magnetization is reduced due to the diffusion treatment of dysprosium, the magnetizing current is reduced by performing the first magnetizing step and the second magnetizing step, and the shaft of the rotor 20 is further reduced. The force required for holding can be reduced.
  • the permanent magnet 30 is composed of a neodymium rare earth magnet containing iron, neodymium, boron and terbium, and the terbium content is suppressed to 4% by weight or less, whereby the manufacturing cost can be reduced. Further, even when the permanent magnet is made thick in order to suppress demagnetization due to the suppression of the terbium content, the magnetization current can be obtained by performing the first magnetizing step and the second magnetizing step. And the force required to hold the shaft of the rotor 20 can be reduced.
  • the magnetizing current is reduced by performing the first magnetizing step and the second magnetizing step, and the shaft of the rotor 20 is held. Therefore, the force required for this can be reduced.
  • the permanent magnet 30 when the permanent magnet 30 is magnetized using the stator 10 constituting the electric motor 1, for example, the permanent magnet 30 can be performed in a state where the scroll compressor 300 is assembled. Since the assembly work can be performed with the permanent magnet 30 not yet magnetized, the assembly work is simplified.
  • a straight line connecting two intersecting points 27 intersecting the outer periphery of the rotor core 21 is defined as a reference straight line 28
  • at least a part of the permanent magnet 30 has a diameter larger than that of the reference straight line 28.
  • the magnetizing magnetic flux flowing in the already magnetized portion of the permanent magnet 30 is reduced, and thereby the force generated in the rotor 20 is reduced. Can be suppressed. Therefore, the force required to hold the shaft of the rotor 20 can be reduced.
  • Embodiment 2 aims to suppress a force generated in a rotor in a permanent magnet magnetization process in a configuration in which a permanent magnet constituting one magnetic pole is divided into a plurality of parts in order to reduce eddy current loss. Is.
  • FIG. 10A is a diagram showing a configuration for magnetizing the permanent magnet of the rotor 20A in the second embodiment.
  • FIG. 10B is an enlarged cross-sectional view of a part of the rotor 20A of the second embodiment.
  • one permanent magnet 30 (FIG. 1) constitutes one magnetic pole.
  • the two permanent magnets 35 and 36 constitute one magnetic pole.
  • the rotor iron core 21 has one magnet insertion hole 40 per magnetic pole. Here, four magnet insertion holes 40 are formed. Two permanent magnets 35 and 36 are inserted into each magnet insertion hole 40.
  • the magnet insertion hole 40 has a V shape in which a central portion in the circumferential direction protrudes radially inward.
  • a slit 25 is formed on each radially outer side of the magnet insertion hole 40. The arrangement and shape of the slit 25 are the same as those of the slit 25 of the first embodiment.
  • the method of magnetizing the permanent magnet 30 is as described in the first embodiment. That is, the rotor 20A is opposed to the middle part (indicated by arrow A in FIG. 10A) of the circumferential center of the winding 8 (or the winding of the stator 10) with the center of the magnet insertion hole 23 in the circumferential direction.
  • the first magnetization process is performed by rotating the first rotation direction from the rotation position to the first rotation direction (for example, clockwise in FIG. 10A) by the first angle ⁇ 1, and what is the first rotation direction from the rotation position?
  • the second magnetization process is performed by rotating the second angle ⁇ 2 in the opposite second rotation direction (for example, counterclockwise in FIG. 10A). Further, the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • Dividing a permanent magnet constituting one magnetic pole into a plurality of permanent magnets 35 and 36 is effective in reducing eddy current loss generated in the permanent magnets 35 and 36.
  • the repulsive force acting between the two permanent magnets 35 and 36 may cause the permanent magnets 35 and 36 to move away from each other in the magnet insertion hole 40. Therefore, the direction of the magnetizing magnetic flux may deviate from the direction of easy magnetization of the permanent magnets 35, 36, and the end portions of the permanent magnets 35, 36 on the side away from each other may be insufficiently magnetized.
  • the rotor 20A is rotated by the first angle ⁇ 1 in the first rotation direction as described above to perform the first magnetizing step, and further the second angle ⁇ 2 ( ⁇ first angle in the second rotation direction).
  • the second angle ⁇ 2 ⁇ first angle in the second rotation direction.
  • a force may be generated in the rotor 20A due to the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux.
  • the second angle ⁇ 2 is set smaller than the first angle ⁇ 1 as described above, the force generated in the rotor 20A can be suppressed. Therefore, the force required to hold the rotor 20A shaft can be reduced.
  • the magnet insertion hole 40 has a V shape with the center in the circumferential direction protruding radially inward, the direction of the magnetization magnetic flux is set to the direction of easy magnetization of the permanent magnets 35, 36 (permanent magnet 35, 36 in the direction of thickness). Therefore, the magnetizing current necessary for magnetizing the permanent magnets 35 and 36 can be reduced.
  • the second magnetizing step there is a possibility that a force is generated in the rotor 20A due to the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetizing magnetic flux.
  • the second angle ⁇ 2 is set smaller than the first angle ⁇ 1 as described above, the force generated in the rotor 20A can be suppressed. Therefore, the force required to hold the rotor 20A shaft can be reduced.
  • the rotor 20A of the second embodiment is configured in the same manner as the rotor 20 described in the first embodiment except for the magnet insertion hole 40 and the permanent magnets 35 and 36. Further, the electric motor using the rotor 20A of the second embodiment can be used for the scroll compressor 300 (FIG. 9) described in the first embodiment.
  • the two permanent magnets 35 and 36 constituting one magnetic pole are inserted into one V-shaped magnet insertion hole 40.
  • the magnet insertion hole 40 is not limited to the V-shape, and is linear (see FIG. 20). (See (A)). Three or more permanent magnets may be inserted into one magnet insertion hole 40.
  • the magnet insertion hole 40 can be formed in, for example, a bathtub shape (see FIG. 20B).
  • the permanent magnets 35 and 36 are divided into a plurality of (for example, two) permanent magnets 35 and 36 by dividing the permanent magnet constituting one magnetic pole.
  • the generated eddy current loss can be reduced.
  • the rotor 20 ⁇ / b> A is rotated so that the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 faces the middle portion of both ends in the circumferential direction of the winding 8 (or the winding of the stator 10).
  • the first magnetization process is performed by rotating the first rotation direction from the position in the first rotation direction (for example, clockwise in FIG. 10A) by the first angle ⁇ 1, and the first rotation direction is opposite from the rotation position.
  • the second magnetization process is performed by rotating the second rotation direction by a second angle ⁇ 2 ( ⁇ first angle ⁇ 1).
  • the magnet insertion hole 40 into which the two permanent magnets 35 and 36 are inserted has a V shape in which the center in the circumferential direction protrudes radially inward, the direction of the magnetizing magnetic flux is changed to the permanent magnet 35, It is easy to approach parallel to the 36 easy magnetization direction. Therefore, the permanent magnets 35 and 36 can be magnetized with a smaller magnetizing current.
  • Embodiment 3 FIG. Next, a third embodiment of the present invention will be described.
  • the magnetism of the permanent magnet is improved by devising a method of energizing the winding wound around the stator core.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the electric motor 1 in the third embodiment.
  • An electric motor 1 shown in FIG. 11 includes a stator 10 and a rotor 20 that is rotatably provided inside the stator 10.
  • the stator 10 has a stator core 16 and a winding 9 wound around the stator core 16.
  • the stator core 16 is configured by, for example, laminating a plurality of electromagnetic steel plates (lamination elements) having a thickness of 0.35 mm in the axial direction.
  • the stator core 16 has an annular yoke portion 17 and a plurality (in this case, twelve) teeth 18 projecting radially inward from the yoke portion 17.
  • the winding 9 is wound around each tooth 18. Further, an insulating part (insulator or the like) is interposed between the tooth 18 and the winding 9.
  • twelve teeth 18 are assumed to be teeth 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g, 18h, 18i, 18j, 18k, 18l in the clockwise direction in FIG.
  • positioning of the teeth 18 are not limited to the example shown here.
  • the winding 9 has three phases, and here, includes U-phase windings 91 and 94, V-phase windings 92 and 95, and W-phase windings 93 and 96.
  • the U-phase winding 91 is wound around the teeth 18a and 18k.
  • Another U-phase winding 94 is wound around the teeth 18e and 18g.
  • the V-phase winding 92 is wound around the teeth 18b and 18l.
  • Another V-phase winding 95 is wound around the teeth 18f and 18h.
  • W-phase winding 93 is wound around teeth 18c, 18a.
  • Another W-phase winding 96 is wound around the teeth 18g and 18i.
  • the winding method of each phase is not limited to the example shown here.
  • the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 positioned at the top in FIG. 11 is the circumferential ends of the windings 91, 92, and 93.
  • the rotation position opposite to the intermediate portion is the reference for rotation of the rotor 20.
  • Intermediate portions at both ends in the circumferential direction of the windings 91, 92, 93 correspond to the centers of magnetic fluxes generated by currents flowing through the windings 91, 92, 93.
  • the rotor 20 is rotated from the rotational position by a first angle ⁇ 1 in a first rotational direction (for example, clockwise in FIG.
  • the second magnetization process is performed by rotating the second rotation direction (for example, counterclockwise in FIG. 11) opposite to the second angle ⁇ 2. Further, the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • FIG. 12 is a diagram showing a method of energizing (current supply) the winding 9 when the permanent magnet 30 is magnetized.
  • the U-phase windings 91 and 94 are not energized, but the V-phase windings 92 and 95 and the W-phase windings 93 and 96 are energized.
  • winding patterns of the windings 92, 93, 95, and 96 are indicated by broken lines.
  • a magnetized magnetic flux is generated from the teeth 18a and 18b toward the teeth 18k and 18d. Further, a magnetized magnetic flux is generated from the teeth 18g and 18h toward the teeth 18e and 18j.
  • the rotor 20 is rotated from the rotation position in a first rotation direction (for example, clockwise in FIG. 12) to perform a first magnetization process, and a second opposite to the first rotation direction from the rotation position is performed.
  • the second magnetization process is performed by rotating in the rotation direction (for example, counterclockwise in FIG. 12).
  • the rotation angle is as described above.
  • the direction of the magnetization magnetic flux and the magnetization of the permanent magnet 30 are compared with the case where all of the three-phase windings 91 to 96 are energized.
  • the easy direction can be brought closer to parallel.
  • the direction of the magnetized magnetic flux and the easy magnetization direction of the permanent magnet 30 can be made closer to each other.
  • the magnetic flux density passing through the permanent magnet 30 is also increased. Therefore, the current required for magnetizing the permanent magnet 30 can be reduced.
  • the rotor 20 of the third embodiment is configured in the same manner as the rotor 20 of the first embodiment. Further, the electric motor of the third embodiment can be used for the scroll compressor 300 (FIG. 9) described in the first embodiment.
  • the rotor 20 described in the first embodiment is used here, the rotor 20A described in the second embodiment may be used.
  • a current is applied to a part (for example, two phases of the three-phase windings) of the windings 91 to 96 wound around the teeth 18 of the stator 10.
  • the direction of the magnetized magnetic flux and the direction of easy magnetization of the permanent magnet 30 can be made more parallel, and the magnetic flux density is also increased. Therefore, the current required for magnetization of the permanent magnet 30 can be reduced, and thereby the force generated in the rotor 20 can be suppressed. That is, the force required to hold the rotor 20 shaft can be reduced.
  • Embodiment 4 FIG. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
  • the fourth embodiment of the present invention reduces the reluctance torque by providing a radially long slit on the radially outer side of the permanent magnet of the rotor, and reduces the force generated in the rotor in the second magnetizing step. It is intended to suppress.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the rotor 20B of the fourth embodiment.
  • a slit 29 long hole
  • slits 29 are arranged for each magnet insertion hole 23 (that is, for one magnetic pole).
  • the slit 29 is disposed between the two slits 25 disposed at both ends of the magnet insertion hole 23.
  • the inside of the slit 29 is a space
  • the number of slits 29 is not limited to four. It is sufficient that at least one, more preferably two or more slits 29 are provided for each magnet insertion hole 23 (that is, for one magnetic pole).
  • the method of magnetizing the permanent magnet 30 is as described in the first embodiment. That is, the first rotational direction (for example, clockwise in FIG. 13) from the rotational position where the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 is opposed to the intermediate portion at both circumferential ends of the winding 8 (or the winding of the stator 10).
  • the first magnetization process is performed by rotating the first rotation angle ⁇ 1 to the second rotation direction opposite to the first rotation direction (for example, counterclockwise in FIG. 13) from the rotation position.
  • the second magnetization step is performed by rotating the angle ⁇ 2. Further, the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • the slit 20 is provided in addition to the slit 25 on the outer side in the radial direction of the permanent magnet 30 in the rotor 20B, the portion that can be a magnetic path on the outer side in the radial direction of the permanent magnet 30 is reduced. Therefore, it is possible to effectively reduce the magnetized magnetic flux flowing in the already magnetized portion of the permanent magnet 30 in the second magnetizing step. Thereby, the force generated in the rotor 20B by the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux can be suppressed.
  • the slit 29 has a shape that is long in the radial direction, the q-axis current (current flowing from the inter-electrode portion to the inter-electrode portion) is hindered by the slit 29, and the q-axis inductance Lq is reduced.
  • the reluctance torque decreases due to the decrease in the q-axis inductance Lq. Therefore, in the second magnetizing step, the force generated in the rotor 20B by the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux can be further suppressed.
  • the slit 29 is formed inside the outer periphery of the rotor core 21, but the slit 29 may be formed so as to be connected to the outer periphery of the rotor core 21.
  • rotor 20B of the fourth embodiment are the same as those of the rotor 20 described in the first embodiment.
  • the electric motor using the rotor 20B of the fourth embodiment can be used for the scroll compressor 300 (FIG. 9) described in the first embodiment.
  • the rotor 20B of the fourth embodiment may have a magnet insertion hole 40 into which a plurality of permanent magnets 35 and 36 are inserted as described in the second embodiment. Further, when the permanent magnet 30 is magnetized using the stator 10 of the electric motor 1, the number and arrangement of the teeth 18 described in the third embodiment, the winding method of the winding 9, and the energization method are applied. Also good.
  • the permanent magnet is used in the second magnetizing step. It is possible to reduce the magnetizing magnetic flux flowing in the already magnetized portion of 30 and to reduce the reluctance torque. Thereby, the force which generate
  • Embodiment 5 FIG. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
  • the fifth embodiment of the present invention reduces the reluctance torque by increasing the gap between the rotor and the stator in the q-axis direction rather than the d-axis direction, thereby suppressing the force generated in the rotor. Is intended.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor 20C of the electric motor according to the fifth embodiment.
  • the outer periphery 201 in the d-axis direction (direction passing through the center of the rotor 20C and the magnetic pole center) is in the q-axis direction (direction passing through the center of the rotor 20C and the inter-pole portion). It has a shape that protrudes outward in the radial direction from the outer periphery 202. In other words, the distance from the center of the rotor core 200 to the outer periphery is larger in the d-axis direction than in the q-axis direction.
  • FIG. 15 is an enlarged sectional view showing a part of the rotor 20C of the fifth embodiment.
  • a broken line denoted by reference numeral 101 represents an arc indicating the inner circumference of the stator 10, that is, an arc obtained by extending the tip of the tooth 12 (FIG. 1) in the circumferential direction.
  • the rotor core 200 has a shape in which the outer periphery 201 in the d-axis direction protrudes radially outward from the outer periphery 202 in the q-axis direction. Therefore, as illustrated in FIG.
  • the gap with the stator 10 is larger in the q-axis direction (G2) than in the d-axis direction (G1).
  • the rotor 20C has the magnet insertion hole 23 and the slit 25 described in the first embodiment.
  • the permanent magnet 30 described in the first embodiment is inserted into the magnet insertion hole 23.
  • the method of magnetizing the permanent magnet 30 is as described in the first embodiment. That is, the rotor 20C is moved from the rotational position where the center in the circumferential direction of the magnet insertion hole 23 is opposed to the middle portion of both ends in the circumferential direction of the winding 8 (or the winding of the stator 10) to the first rotational direction (for example, FIG. 14 is rotated by the first angle ⁇ 1 to perform the first magnetizing step, and the second rotational direction opposite to the first rotational direction from the rotational position (for example, the counterclockwise direction shown in FIG. 14).
  • the second angle ⁇ 2 ( ⁇ first angle ⁇ 1), and the second magnetization step is performed. Further, the second angle ⁇ 2 is smaller than the first angle ⁇ 1.
  • the gap between the rotor 20C and the stator 10 is larger in the q-axis direction (G2) than in the d-axis direction (G1). For this reason, the q-axis inductance Lq is reduced, and the reluctance torque is reduced. Therefore, as described in the fourth embodiment, in the second magnetizing step, the force generated in the rotor 20C by the action of the already magnetized portion of the permanent magnet 30 and the magnetized magnetic flux is suppressed. it can.
  • the rotor 20C of the fifth embodiment may have a magnet insertion hole 40 into which a plurality of permanent magnets 35 and 36 are inserted as described in the second embodiment. Further, when the permanent magnet 30 is magnetized using the stator 10 of the electric motor 1, the number and arrangement of the teeth 18 described in the third embodiment, the winding method of the winding 9, and the energization method are applied. Also good. Further, the slit 29 described in the fourth embodiment may be further provided in the rotor 20C of the fifth embodiment.
  • the rotor 20C and the stator 10 is larger in the q-axis direction than in the d-axis direction. Therefore, the q-axis inductance Lq can be reduced, thereby reducing the reluctance torque. As a result, the force generated in the rotor 20C can be suppressed, and the force required to hold the shaft of the rotor 20C can be reduced.
  • Embodiment 6 aims to suppress a decrease in magnetization caused by providing a magnet positioning projection in a configuration in which a magnet positioning projection for positioning a permanent magnet is provided in a magnet insertion hole. .
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the rotor 20D of the electric motor according to the sixth embodiment.
  • the rotor core 21D of the rotor 20D has a magnet insertion hole 50 into which the permanent magnet 30 is inserted.
  • the magnet insertion hole 50 is obtained by providing the magnet positioning projection 51 in the magnet insertion hole 23 described in the first embodiment.
  • the magnet positioning protrusions 51 are disposed on both sides of the permanent magnet 30 in the circumferential direction.
  • the slit 25 described in the first embodiment is formed outside the magnet insertion hole 50 in the radial direction. At both ends in the circumferential direction of the magnet insertion hole 50, a leakage flux suppressing portion 52 similar to the leakage flux suppressing portion 24 of the first embodiment is formed.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a laminated structure of the rotor core 21D of the rotor 20D.
  • the rotor core 21D is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates (lamination elements) in the direction of the rotation axis.
  • the rotor core 21D has a first electromagnetic steel plate (lamination element) 61 and a second electromagnetic steel plate (second lamination element) 62 laminated in the direction of the rotation axis.
  • the first electromagnetic steel sheet 61 has a magnet positioning protrusion 51 in the magnet insertion hole 50.
  • the second electromagnetic steel plate 62 does not have the magnet positioning projection 51 in the magnet insertion hole 50.
  • the first electromagnetic steel sheet 61 is arranged at least at one end (preferably both ends) in the lamination direction of the electromagnetic steel sheets constituting the rotor core 21D, and the second electromagnetic steel sheet 62 is arranged at the center in the lamination direction. is doing.
  • the method for magnetizing the permanent magnet 30 is as described in the first embodiment.
  • the magnet positioning protrusion 51 in the magnet insertion hole 50 has an action of suppressing the movement of the permanent magnet 30 in the magnet insertion hole 50.
  • the magnet positioning projection 51 is made of a magnetic material, the magnetized magnetic flux that should flow through the permanent magnet 30 flows into the magnet positioning projection 51, and the permanent magnet 30 may become insufficiently magnetized.
  • the rotor iron core 21D includes the first electromagnetic steel plate 61 having the magnet positioning projection 51 in the magnet insertion hole 50, and the second magnetic steel plate 61 having no magnet positioning projection 51 in the magnet insertion hole 50.
  • the electromagnetic steel plate 62 is laminated.
  • the total thickness of the first electromagnetic steel sheet 61 is smaller than the total thickness of the second electromagnetic steel sheet 62.
  • the magnetizing magnetic flux can be prevented from flowing to the magnet positioning projection 51, and the permanent magnet 30 can be sufficiently magnetized.
  • the permanent magnet 30 is inserted into the magnet insertion hole 50 in the rotation axis direction. Moreover, since the magnet positioning projection 51 is positioned on the near side in the insertion direction, the operation of inserting the permanent magnet 30 is facilitated.
  • first electromagnetic steel plates 61 are arranged at both ends and the center in the lamination direction of the electromagnetic steel plates of the rotor core 21 ⁇ / b> D. You may arrange
  • the magnet insertion hole 50 of the rotor 20D of the sixth embodiment is provided with the magnet positioning projection 51 in the magnet insertion hole 40 into which the plurality of permanent magnets 35 and 36 are inserted as described in the second embodiment. It may be. Further, when the permanent magnet 30 is magnetized using the stator 10 of the electric motor 1, the number and arrangement of the teeth 18 described in the third embodiment, the winding method of the winding 9, and the energization method are applied. Also good. Further, the slit 20 described in the fourth embodiment may be further provided in the rotor 20D of the sixth embodiment. Further, the rotor 20D of the sixth embodiment may have a shape that reduces the reluctance torque described in the fifth embodiment.
  • the rotor 20D includes the first electromagnetic steel plate (first laminated element) 61 provided with the magnet positioning projection 51 in the magnet insertion hole 50, and the magnet.
  • the operation of inserting the permanent magnet 30 can be facilitated.
  • the permanent magnets 35 and 36 are inserted into the V-shaped magnet insertion hole 40 (FIG. 10B). However, as shown in FIG. Permanent magnets 35 and 36 may be inserted into the hole 42.
  • one magnetic pole may be constituted by three or more permanent magnets.
  • three permanent magnets 37, 38, 39 may be inserted into the bathtub-shaped magnet insertion hole 43.
  • the bathtub shape includes a central portion that extends linearly and two portions that extend from both longitudinal ends of the central portion toward the radially outer side of the rotor core 21, and the two portions A shape in which the interval between the portions spreads outward in the radial direction.

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Abstract

着磁方法は、磁石挿入孔(23)を有する回転子鉄心(21)と、磁石挿入孔(23)内に配置された永久磁石(30)とを備えた回転子(20)を用意するステップと、回転子(20)を、巻線(8)が巻回されたティース(12)に対向するように配置するステップと、回転子(20)を、磁石挿入孔(23)の回転子鉄心(21)の周方向における中心が巻線(8)の当該周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、巻線(8)に電流を流すステップと、回転子(20)を、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、巻線(8)に電流を流すステップとを有する。第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。

Description

着磁方法、回転子、電動機およびスクロール圧縮機
 この発明は、永久磁石埋込型の電動機の回転子、その着磁方法、回転子を用いた電動機およびスクロール圧縮機に関する。
 永久磁石埋込型の電動機では、磁性部材を取り付けた回転子を固定子または着磁ヨーク内に組み込み、固定子または着磁ヨークの巻線に電流を流して着磁磁束を発生させ、磁性部材を着磁して永久磁石としている。
 従来より、磁性部材を均一に着磁するために、回転子の回転位置を変化させて2回の着磁を行うことが提案されている。すなわち、ある回転位置で1回目の着磁を行ったのち、回転子を回転させて2回目の着磁を行うことが提案されている(例えば、特許文献1)。
特開平11-266570公報(段落0035、図4,5参照)
 しかしながら、2回目の着磁処理の際には、永久磁石の既に着磁された部分と着磁磁束との作用で吸引力または反発力が発生する。そのため、回転子のシャフトを強い力で保持しなければならず、シャフトを保持する治具等の強度を高める必要がある。
 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、回転子のシャフトを保持するために必要な力を低減し、永久磁石の着磁を簡単にすることを目的とする。
 本発明の着磁方法は、磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、磁石挿入孔内に配置された永久磁石とを備えた回転子を用意するステップと、回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置するステップと、回転子を、磁石挿入孔の回転子鉄心の周方向における中心が巻線の当該周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、巻線に電流を流すステップと、回転子を、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、巻線に電流を流すステップとを有する。第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 本発明の回転子は、磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、磁石挿入孔内に配置された永久磁石とを備える。永久磁石の着磁は、回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置し、回転子を、磁石挿入孔の回転子鉄心の周方向における中心が巻線の当該周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、巻線に電流を流し、回転子を、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、巻線に電流を流すことによって行われている。第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 本発明の電動機は、固定子と、固定子の内側に設けられた回転子とを備える。回転子は、磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、磁石挿入孔内に配置された永久磁石とを備える。永久磁石の着磁は、回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置し、回転子を、磁石挿入孔の回転子鉄心の周方向における中心が巻線の当該周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、巻線に電流を流し、回転子を、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、巻線に電流を流すことによって行われている。第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に配設された圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機とを備える。電動機は、固定子と、固定子の内側に配置された回転子とを備える。回転子は、磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、磁石挿入孔内に配置された永久磁石とを備える。永久磁石の着磁は、回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置し、回転子を、磁石挿入孔の回転子鉄心の周方向における中心が巻線の当該周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、巻線に電流を流し、回転子を、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、巻線に電流を流すことによって行われている。第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 本発明によれば、回転子を第1の回転方向および第2の回転方向に回転させることにより、永久磁石の一端部側および他端部側において、着磁磁束の方向と磁化容易方向とを平行に近づけて着磁を行うことができる。また、第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることにより、第2の着磁工程で回転子に発生する力を抑制することができる。これにより、回転子のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
本発明の実施の形態1における回転子の永久磁石を着磁するための構成を示す断面図である。 実施の形態1の回転子の一部を拡大して示す断面図である。 実施の形態1の第1の着磁工程(A)および第2の着磁工程(B)を説明するための模式図である。 実施の形態1における基準状態(A)、第1の着磁工程(B)および第2の着磁工程(C)での永久磁石と着磁磁束との関係を示す模式図である。 実施の形態1における回転子の角度と着磁電流との関係を示すグラフである。 実施の形態1における回転子の角度と回転子に発生する力との関係を示すグラフである。 実施の形態における着磁電流と回転子に発生する力との関係を示すグラフである。 実施の形態1の回転子における永久磁石の取り付け位置を説明するための断面図である。 実施の形態1の電動機を用いたスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態2における回転子の永久磁石を着磁するための構成を示す断面図(A)、および回転子の一部を拡大して示す断面図(B)である。 本発明の実施の形態3の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態3の着磁方法を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態4の回転子の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態5の回転子の構成を示す断面図である。 実施の形態5の回転子の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態6の回転子の一部を拡大して示す断面図である。 実施の形態6の回転子の積層構造の一例を示す図である。 実施の形態6の回転子の積層構造の他の例を示す図である。 変形例の回転子の構成を示す断面図である。 変形例の回転子の構成(A)(B)を示す断面図である。
実施の形態1.
<電動機の構成>
 まず、本発明の実施の形態1について説明する。実施の形態1は、永久磁石埋込型の電動機において、回転子に取り付けた永久磁石を着磁する際に、着磁に必要な電流を低減すると共に、永久磁石と着磁磁束との作用により回転子に生じる力を抑制することを目的としている。
 図1は、本発明の実施の形態1における回転子20の永久磁石30を着磁するための構成を示す断面図である。この図1は、回転子20の回転軸に直交する面における断面図である。回転子20は、例えばスクロール圧縮機300(図9参照)に用いられる永久磁石埋込型電動機の回転子である。
 図1に示すように、回転子20の永久磁石30を着磁するために、着磁ヨーク11が用いられる。着磁ヨーク11は、環状のヨーク部13と、ヨーク部13から径方向内側に突出する複数(ここでは4つ)のティース12とを有している。隣り合うティース12の間には、スロットが形成される。着磁ヨーク11は、例えば厚さ0.35mmの複数の電磁鋼板(積層要素)を回転軸方向に積層することにより構成されている。
 着磁ヨーク11の各ティース12には、巻線8(コイル)が巻回されている。ティース12と巻線8との間には、図示しない絶縁部(インシュレータ等)が介在している。各ティース12は、その突出側(径方向内側)の先端部14が、周方向に広がった形状を有している。隣り合うティース12の先端部14の間には、空隙15が形成されている。
<回転子の構成>
 回転子20は、回転子鉄心21と、回転子鉄心21に取り付けられた永久磁石30とを有している。回転子鉄心21は、例えば厚さ0.35mmの複数の電磁鋼板(積層要素)を回転軸方向に積層することにより構成されている。回転子鉄心21は、円筒形状を有しており、その中央(径方向中心)には、回転軸となるシャフトを貫通させるシャフト孔22が形成されている。
 以下では、回転子鉄心21の外周(円周)に沿った方向を、単に「周方向」と称する。また、回転子鉄心21の軸方向(回転軸の方向)を、単に「軸方向」と称する。また、回転子鉄心21の半径方向を、単に「径方向」と称する。
 回転子鉄心21の外周面に沿って、永久磁石30が挿入される複数(ここでは4つ)の磁石挿入孔23が形成されている。磁石挿入孔23は、回転子鉄心21の周方向に均等に配置されている。
 図2は、回転子20において磁石挿入孔23が形成された部分を拡大して示す断面図である。磁石挿入孔23は、周方向に沿って直線的に延在している。ここでは、磁石挿入孔23は、その周方向中心(すなわち磁極の中心)における回転子鉄心21の径方向に直交する方向に延在している。
 永久磁石30は、回転子鉄心21の軸方向に長い板状の部材であり、回転子鉄心21の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有している。永久磁石30は、例えば径方向内側がN極、径方向外側がS極というように、回転子鉄心21の径方向(すなわち永久磁石30の厚さ方向)に着磁している。永久磁石30は、例えばネオジウム希土類磁石で構成されているが、これについては後述する。
 ここでは、1つの磁石挿入孔23に1つの永久磁石30が挿入されており、1つの永久磁石30が1磁極を構成している。回転子20には4つの永久磁石30が取り付けられるため、回転子20全体で4極となる。但し、後述するように、1つの磁石挿入孔23に複数の永久磁石30が挿入され、複数の永久磁石30で1磁極を構成してもよい(図10参照)。
 磁石挿入孔23の周方向における寸法は、永久磁石30の幅よりも長い。磁石挿入孔23の周方向の両端部には、空隙である漏れ磁束抑制部24を有している。この漏れ磁束抑制部24は、極間における永久磁石30の漏れ磁束を抑制するためのものである。ここでは、漏れ磁束抑制部24は、磁石挿入孔23の周方向端部に近づくほど幅が狭くなるような傾斜面24aを有している。
 回転子鉄心21において、磁石挿入孔23の径方向外側には、スリット25が形成されている。スリット25の内部は空隙であるが、非磁性材料(図19参照)であってもよい。すなわち、スリット25は、磁束の通過を抑制する部分である。このスリット25は、後述する永久磁石30の着磁の際に、永久磁石30と着磁磁束との作用で回転子20に発生する力を抑制するために設けられている。
 スリット25は、磁石挿入孔23の周方向の中心(すなわち磁極の中心)に対して、互いに対称な位置に配置されている。より具体的には、スリット25は、磁石挿入孔23の周方向の両端にそれぞれ配置されている。
 スリット25は、回転子鉄心21の周方向に長い形状を有している。より具体的には、スリット25は、径方向外側と径方向内側にそれぞれ位置する内壁25a,25bと、これらの端部同士をつなぐ内壁25c,25dとを有している。内壁25a,25bは、回転子鉄心21の外周と平行に延在している。
<永久磁石の着磁方法>
 次に、この実施の形態における永久磁石30の着磁方法について説明する。図3(A)および(B)は、永久磁石30の着磁方法における第1の着磁工程および第2の着磁工程をそれぞれ示す模式図である。図4(A)、(B)および(C)は、基準状態、第1の着磁工程および第2の着磁工程における永久磁石30と着磁磁束との関係を示す模式図である。
 永久磁石30の着磁は、永久磁石30となる磁性材料を回転子鉄心21の磁石挿入孔23に挿入して回転子20を構成した状態で行う。永久磁石30の着磁には、大きく分けて、2つの方法がある。
 1つは、電動機の固定子とは別の着磁ヨーク11(図1)を用いる方法である。この場合には、回転子20を着磁ヨーク11に組み込み、着磁ヨーク11に巻回した巻線8に電流を流して着磁磁束を発生させ、回転子20の磁石挿入孔23に挿入した永久磁石30を着磁する。
 もう1つは、電動機の固定子10(図11参照)を用いる方法である。この場合には、回転子20を固定子10の内側に組み込み、さらに固定子10を圧縮機(例えば図9に示すスクロール圧縮機300)に取り付ける。そして、固定子10の巻線(例えば図11に示す巻線9)に電流を流して着磁磁束を発生させ、回転子20の磁石挿入孔23に挿入した永久磁石30を着磁する。
 以下では、図1に示した着磁ヨーク11を用いた永久磁石30の着磁方法について説明する。なお、永久磁石30は、着磁される前は磁性材料であるが、説明の便宜上、永久磁石30と称する。
 まず、図1に示すように、回転子20を着磁ヨーク11に組み込み、回転子20の外周面をティース12に対向させる。このとき、回転子20を、磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線8の周方向の両端の中間部(矢印Aで示す)に対向する回転位置(回転基準位置)に配置する。
 磁石挿入孔23の周方向の中心は、回転子20の磁極の中心に相当する。また、巻線8の周方向の両端(以下、周方向両端)の中間部は、巻線8に流れる電流によって生じる着磁磁束の中心に相当する。図1に示した例では、1つの永久磁石30に1つの巻線8が対向するため、巻線8の周方向両端の中間部は、巻線8の巻軸と一致している。
 なお、電動機の固定子10(図11,12)を用いて永久磁石30を着磁する場合には、回転子20を、磁石挿入孔23の周方向の中心が固定子10の巻線の周方向両端の中間部に対向する回転位置(例えば図12の場合、上側の磁石挿入孔23の周方向の中心が、巻線92,93の周方向両端の中間部に対向する回転位置)に配置する。
 次に、図3(A)に示すように、上記の回転位置(図1)から反時計回り(第1の回転方向)に第1の角度θ1だけ回転させる。
 回転子20の回転は、回転子20の中心のシャフト孔22(図1)に係合するシャフト(例えば図9に示すスクロール圧縮機300のシャフト306)を、治具を用いて回転させることによって行う。なお、回転子20は、例えば焼嵌めまたはキー溝により、シャフト孔22に挿入されたシャフトと一体的に回転するように構成されている。
 図4(A)において、永久磁石30は、着磁される前は板状の磁性部材であり、その厚さ方向が磁化容易方向Eである。図4(A)では、永久磁石30を幅方向に3つに分け、中央部31、第1の端部32および第2の端部33として示す。
 回転子20を第1の回転方向に第1の角度θ1(図3(A))だけ回転させると、図4(B)に示すように、永久磁石30の第1の端部32から中央部31にかけての領域で、巻線8を流れる電流(着磁電流とも称する)によって生じる着磁磁束の方向(太線矢印で示す)と磁化容易方向Eとが平行に近づく。そのため、永久磁石30の第1の端部32から中央部31にかけての領域(永久磁石30の一端部側と称する)が効率よく着磁される。
 次に、図3(B)に示すように、回転子20を、上記の回転位置(図1)から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させる。
 これにより、図4(C)に示すように、永久磁石30の第2の端部33から中央部31にかけての領域で、着磁磁束の方向(太線矢印で示す)と磁化容易方向Eとが平行に近づく。そのため、永久磁石30の第2の端部33から中央部31にかけての領域(永久磁石30の他端部側と称する)が効率よく着磁される。
 このように、回転子20の回転位置を変えることによって、永久磁石30の一端部側および他端部側の両方で、着磁磁束の方向と磁化容易方向Eとを平行に近づけて、効率よく着磁を行うことができる。そのため、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流(着磁電圧)を低減することができ、且つ永久磁石30を均一に着磁することができる。
 なお、ここでは、第1の着磁工程(図3(A))および第2の着磁工程(図3(B))を行っているが、さらに着磁工程を加えて3回以上の着磁工程を行ってもよい。
<着磁工程における回転子の角度>
 上述した第1の着磁工程(図3(A))では、永久磁石30の一端部側が着磁される。そのため、第2の着磁工程(図3(B))では、永久磁石30の既に着磁された部分と、巻線8を流れる電流によって生じる着磁磁束との作用によって、力(吸引力または反発力)が発生する。この力は、回転子20をシャフトの周りに回転させる方向に作用する。
 回転子20に係合するシャフトは、治具によって保持されている。着磁の際に回転子20を回転しないように保持するためには、回転子20のシャフトを強い力で保持しなければならず、治具の強固なものにする必要が生じる。
 以下では、着磁電流を低減し、且つ永久磁石30と着磁磁束との作用により回転子20に生じる力を抑制するための、第1の着磁工程における第1の角度θ1および第2の着磁工程における第2の角度θ2の望ましい範囲について説明する。
 図5は、回転子20の角度と、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流との関係を示すグラフである。回転子20の角度は、電気角で示している。例えば回転子20が4つの磁極を有する場合には、機械角の180度が電気角の360度に相当する。例えば回転子20が6つの磁極を有する場合には、機械角の120度が電気角の360度に相当する。
 図6は、第2の着磁工程(図3(B))における回転子20の第2の角度θ2と、回転子20に発生する力との関係を示す図である。回転子20の第2の角度θ2は、電気角で示している。図6において、曲線Aは、回転子20にスリット25を設けた場合を示し、曲線Bは、回転子20にスリット25を設けない場合を示す。
 図5のグラフから、回転子20の角度θ(電気角)が0~10度の範囲で、永久磁石30を着磁するための着磁電流が大幅に減少し、10~35度の範囲であれば、永久磁石30を着磁するための着磁電流が少なく抑えられることが分かる。また、図6の曲線Aおよび曲線Bから、第2の角度θ2が小さいほど、回転子20に作用する力が小さいことが分かる。
 図5および図6の結果から、第1の着磁工程における第1の角度θ1および第2の着磁工程における第2の角度θ2の望ましい範囲が得られる。
 すなわち、第1の着磁工程は、永久磁石30がまだ着磁されていない状態で行うため、永久磁石30(この段階では磁性材料)と着磁磁束との作用により力は発生しない。そのため、第1の角度θ1は、着磁電流を低減するという観点から、図5の結果に基づき、10~35度(電気角)の範囲内であることが望ましい。
 一方、第2の着磁工程は、永久磁石30の一端部側が着磁された状態で行うため、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用で回転子20に力が発生する。そのため、第2の角度θ2の望ましい範囲は、第1の角度θ1の望ましい範囲とは異なる。すなわち、図6の結果から、第2の角度θ2は、できるだけ小さいことが望ましい。
 これらの結果から、第1の角度θ1は、10~35度の範囲内にあることが望ましいことが分かる。また、第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さいことが望ましいことが分かる。
 この点について、さらに説明する。図7は、第2の着磁工程における着磁電流と回転子20に発生する力との関係を示すグラフである。図7において、直線Cは、第2の角度θ2を20度(電気角)とした場合のデータを示し、直線Dは,第2の角度θ2を10度(電気角)とした場合のデータを示す。
 第2の角度θ2を20度とした場合には、上述した図5から、着磁電流を低減することができる。そのため、例えば図7に点Eで示す着磁電流で永久磁石30を着磁することができる。第2の角度θ2を10度とした場合には、図5から、第2の角度θ2が20度の場合より若干大きな着磁電流で永久磁石30を着磁することができる。すなわち、図7に点Fで示す着磁電流で永久磁石30を着磁することができる。
 図7に示した点Eと点Fとを比較すると、第2の角度θ2の大きい点Eの方が、回転子20に作用する力が大きいことが分かる。
 この結果から、回転子20に作用する力は、着磁電流よりも第2の角度θ2に大きく依存することが分かる。すなわち、回転子20に作用する力を小さくするためには、第2の角度θ2をできるだけ小さくすることが望ましいことが分かる。
 一方、巻線8に対する負荷を低減する観点、および、エネルギー消費量を低減する観点からは、着磁電流もできるだけ小さくすることが望ましい。特に、後述する図11に示すように、電動機1の固定子10を用いて永久磁石30を着磁する場合には、固定子10の巻線9へのダメージを抑制する必要があるため、巻線9をティース18に強固に固定することができない。そのため、着磁の際に回転子20に発生する力を抑制することができる本実施の形態は、電動機の固定子10を用いて着磁を行う場合に特に効果が大きい。
 以上の結果から、第1の着磁工程では、回転子20の第1の角度θ1を10~35度の範囲内とすることによって着磁電流を低減し、第2の着磁工程では、回転子20の第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることによって、(着磁電流が増加したとしても)回転子20に作用する力を低減することが望ましいことが分かる。なお、第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さければよく、0度以上であればよい。
 また、上記の通り、回転子20の角度が0~10度(電気角)の範囲で、永久磁石30を着磁するための着磁電流が低減し、10~35度(電気角)の範囲であれば、永久磁石30を着磁するための着磁電流が少なく抑えられることから、第2の角度θ2は、10~35度の範囲が望ましい。
 また、シャフト306(図9)と回転子20とを焼嵌めで固定する場合には、キー溝で固定する場合と比較して、シャフト306と回転子20とを固定する力が小さくなる傾向がある。上述したように、第1の着磁工程では、回転子20の第1の角度θ1を10~35度の範囲内とすることによって着磁電流を低減し、第2の着磁工程では、回転子20の第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることによって、(着磁電流が増加したとしても)回転子20に作用する力を低減することができる。そのため、本実施の形態は、シャフト306と回転子20とを焼嵌めで固定した場合に特に効果が大きい。
<永久磁石の材質>
 次に、永久磁石30の材質について説明する。永久磁石30は、鉄(Fe)、ネオジウム(Nd)、ボロン(B)およびディスプロシウム(Dy)を含有するネオジウム希土類磁石で構成されている。ディスプロシウムは保磁力を高めるために添加する物質であるが、レアアースであるため、含有量が多いと製造コストの上昇につながる。そのため、製造コストを低減するために、ディスプロシウムの含有量は4重量%以下とすることが望ましい。
 一般に、ネオジウム希土類磁石におけるディスプロシウムの含有量を少なくすると、保磁力が低下する。そのため、永久磁石30は、ディスプロシウムの含有量を抑えたことによる減磁を抑制するために、十分な厚さを有することでパーミアンスを大きくしている。一方、永久磁石30は、厚さが増加するほど着磁しにくくなるため、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流が増加する。
 この実施の形態1では、回転子20を第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、第2の回転方向に第2の角度θ2(<第1の角度θ1)だけ回転させて第2の着磁工程を行う。そのため、製造コストの低減のためにディスプロシウムの含有量を4重量%以下として回転子20においても、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流を低減することができる。また、第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることで、第2の着磁工程で回転子20に発生する力を抑制することができ、これにより回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、永久磁石30では、ディスプロシウムの含有量の低減に伴う保磁力の低下をできるだけ小さく抑えるため、ディスプロシウムを拡散処理することが望ましい。但し、ディスプロシウムを拡散処理すると、着磁性が低下し、着磁に必要な着磁電流が増加する。
 この実施の形態1では、上記の通り、回転子20を第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、第2の回転方向に第2の角度θ2(<第1の角度θ1)だけ回転させて第2の着磁工程を行うことにより、保磁力低下の抑制のためにディスプロシウムを拡散処理した回転子20においても、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流を低減することができる。また、第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることで、第2の着磁工程で回転子20に発生する力を抑制することができ、これにより回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 なお、永久磁石30には、ディスプロシウムの代わりに、テルビウムを添加してもよい。テルビウムは保磁力を高めるために添加する物質であるが、ディスプロシウムと同様にレアアースであるため、含有量が多いと製造コストの上昇につながる。そのため、テルビウムの含有量は4重量%以下とする。また、ディスプロシウムの含有量の低減に伴う保磁力低下をできるだけ小さく抑えるため、ディスプロシウムを拡散処理することが望ましい。
 この場合も、ディスプロシウムについて説明したように、パーミアンスを大きくするために永久磁石30の厚さが増加し、またテルビウムの拡散処理によって着磁電流が増加する。しかしながら、上述した第1の着磁工程および第2の着磁工程を行うことで、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流を低減することができる。また、第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることで、第2の着磁工程で回転子20に発生する力を抑制することができ、これにより回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
<スリットの作用>
 図2に示したように、回転子20は、永久磁石30の径方向外側にスリット25を有している。スリット25(空隙部または非磁性材料)は磁束の通過を抑制するため、永久磁石30の既に着磁された部分に流れる着磁磁束が減少する。また、スリット25を設けたことにより、リラクタンストルクを低減することもできる。その結果、着磁磁束と永久磁石30との作用で回転子20に発生する力を抑制することができる。
 上記の図6から、回転子20にスリット25を設けた場合(曲線A)には、スリット25を設けない場合(曲線B)と比較して、回転子20に発生する力を5~10%低減できることが分かる。
 このように、永久磁石30の径方向外側にスリット25を設けることで、回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。すなわち、シャフトを保持する治具を強固なものにする必要が無くなり、永久磁石30の着磁工程を簡単にすることができる。
<永久磁石の配置>
 図8は、回転子20における永久磁石30の望ましい配置位置を示す図である。図8では、回転子20の隣り合う磁極の極間部を規定する直線26を、一点鎖線で表している。ここでは、それぞれ極間部を規定する2直線26が回転子20の外周と交差する2つの交点27を通る直線を、基準直線28とする。
 磁石挿入孔23の少なくとも一部は、基準直線28よりも径方向外側に配置されている。すなわち、磁石挿入孔23に取り付けられる永久磁石30の少なくとも一部は、基準直線28よりも径方向外側に配置されている。
 このように永久磁石30を回転子20の外周に接近させて配置することにより、永久磁石30と着磁ヨーク11(巻線8)との距離が短くなるため、永久磁石30を通る磁束密度が高くなる。そのため、永久磁石30の着磁に必要な電流を低減することができる(すなわち着磁性が向上する)。また、永久磁石30を回転子20の外周に接近させて配置することで、永久磁石30の幅を大きく確保することができる。そのため、同一電流で得られる磁力が増加し、電動機の出力を大きくすることができる。
 一方、永久磁石30を回転子20の外周に接近させて配置すると、永久磁石30と着磁ヨーク11(巻線8)との距離が短くなることで着磁性が改善する反面、第2の着磁工程(図3(B))において、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用で回転子20に発生する力も大きくなる。
 しかしながら、この実施の形態1では、第2の着磁工程における回転子20の第2の角度θ2を、第1の着磁工程における回転子20の第1の角度θ1よりも小さくしているため、回転子20に発生する力を抑制することができる。
 すなわち、永久磁石30の少なくとも一部を、極間部を規定する2直線26と回転子20の外周との2つの交点27を通る基準直線28よりも径方向外側に配置し、且つ第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることにより、電動機1の出力を大きくすると共に、永久磁石30の着磁性を改善し、さらに着磁の際に回転子20に発生する力を抑制することができる。
<スクロール圧縮機>
 次に、実施の形態1の回転子20を有する電動機1を用いた圧縮機としてのスクロール圧縮機300について説明する。図9は、スクロール圧縮機300の構成を示す断面図である。スクロール圧縮機300は、密閉容器307と、密閉容器307内に配設された圧縮機構305と、圧縮機構305を駆動する電動機1と、圧縮機構305と電動機1とを連結するシャフト306と、シャフト306の下端部(圧縮機構305側と反対側の端部)を支持するサブフレーム308とを備えている。
 圧縮機構305は、渦巻部分を有する固定スクロール301と、固定スクロール301の渦巻部分との間に圧縮室を形成する渦巻部分を有する揺動スクロール302と、シャフト306の上端部を保持するコンプライアンスフレーム303と、密閉容器307に固定されてコンプライアンスフレーム303を保持するガイドフレーム304とを備える。
 固定スクロール301には、密閉容器307を貫通する吸入管310が圧入されている。また、密閉容器307には、固定スクロール301から吐出される高圧の冷媒ガスを外部に吐出する吐出管311が設けられている。この吐出管311は、密閉容器307の圧縮機構350と電動機1との間に設けられた図示しない開口部に連通している。また、密閉容器307には、電動機1に電力を供給するガラス端子309が溶接により固定されている。
 電動機1は、固定子10と、固定子10の内側に回転可能に設けられた回転子20とを備えている。固定子10は、固定子鉄心16と、固定子鉄心16に巻回された巻線9とを有している。なお、固定子鉄心16は、環状のヨーク部17(図11)と、ヨーク部17から径方向内側に突出する複数のティース18(図11)とを有している。巻線9は、各ティース18に巻回されている。
 電動機1が回転すると、その回転が揺動スクロール302に伝達され、揺動スクロール302が揺動する。揺動スクロール302が揺動すると、揺動スクロール302の渦巻部分と固定スクロール301の渦巻部分とで形成される圧縮室の容積が変化する。そして、吸入管310から冷媒ガスを吸入し、圧縮して、吐出管311から吐出する。
 電動機1は、固定子10を密閉容器307に嵌め込むことにより密閉容器307に固定されている。そして、電動機1を密閉容器307に取り付けたのち、電動機1の軸方向両側に、圧縮機構305およびサブフレーム308が取り付けられる。この段階では、永久磁石30が着磁していない方が、組立作業を行いやすい。そのため、図9に示すようにスクロール圧縮機300を組み立てた状態で、永久磁石30の着磁を行うことが望ましい。
 この実施の形態1では、上述したように第2の着磁工程において回転子20に発生する力を抑制している。そのため、スクロール圧縮機300を組み立てた状態で永久磁石30の着磁を行う際に、シャフト306を保持するために必要な力が少なくて済む。そのため、シャフト306を保持する治具を強固なものにする必要がなく、永久磁石30の着磁工程を簡単にすることができる。
<効果>
 以上説明したように、本発明の実施の形態1では、永久磁石30の着磁に際し、回転子20を、着磁ヨーク11のティース12(または固定子10のティース18)に対向するように配置する。そして、回転子20を、磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線8(または固定子10の巻線)の周方向両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、さらに回転子20を当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2(<第1の角度θ1)だけ回転させて第2の着磁工程を行う。これにより、永久磁石30の一方の端部側および他方の端部側の両方で、着磁磁束の方向と磁化容易方向とを平行に近づけて着磁を行うことができ、永久磁石30の着磁に必要な着磁電流(着磁電圧)を低減することができる。また、第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることで、回転子20に発生する力を抑制することができる。そのため、回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。すなわち、シャフトを保持する治具を強固なものにする必要が無くなり、永久磁石30の着磁工程を簡単にすることができる。
 また、第1の角度θ1を10~35度の範囲内とすることにより、永久磁石30を着磁するための着磁電流をさらに低減することができる。
 また、永久磁石30を、鉄、ネオジウム、ボロンおよびディスプロシウムを含有するネオジウム希土類磁石で構成し、ディスプロシウムの含有量を4重量%以下に抑えることによって、製造コストを低減することができる。ディスプロシウムの含有量を抑えたことに伴う減磁を抑制するために永久磁石を厚く構成した場合も、上記の第1の着磁工程および第2の着磁工程を行うことで着磁電流を低減し、さらに回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、永久磁石30においてディスプロシウムを拡散処理することによって、ディスプロシウムの含有量が少ないことによる保磁力の低下を抑制することができる。ディスプロシウムの拡散処理に伴って着磁性が低下した場合も、上記の第1の着磁工程および第2の着磁工程を行うことで着磁電流を低減し、さらに回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、永久磁石30を、鉄、ネオジウム、ボロンおよびテルビウムを含有するネオジウム希土類磁石で構成し、テルビウムの含有量を4重量%以下に抑えることによって、製造コストを低減することができる。また、テルビウムの含有量を抑えたことに伴う減磁を抑制するために永久磁石を厚く構成した場合も、上記の第1の着磁工程および第2の着磁工程を行うことで着磁電流を低減し、さらに回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、永久磁石30においてテルビウムを拡散処理することによって、テルビウムの含有量が少ないことによる保磁力の低下を抑制することができる。テルビウムの拡散処理に伴って着磁性が低下した場合も、上記の第1の着磁工程および第2の着磁工程を行うことで着磁電流を低減し、さらに回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、電動機1を構成する固定子10を用いて永久磁石30の着磁を行う場合には、例えばスクロール圧縮機300を組み立てた状態で永久磁石30を行うことができる。永久磁石30がまだ着磁していない状態で組立作業を行うことができるため、組立作業が簡単になる。
 また、極間部を規定する2直線26が回転子鉄心21の外周と交差する2つの交点27を結ぶ直線を基準直線28とした場合、永久磁石30の少なくとも一部を基準直線28よりも径方向外側に配置することにより、永久磁石30の幅を広げて電動機1の出力を増加させ、また、永久磁石30の着磁性を改善することができる。また、永久磁石30の幅を一定とした場合には、回転子20を小型化することもできる。
 また、回転子20において永久磁石30の径方向外側にスリット25を設けることにより、永久磁石30の既に着磁された部分に流れる着磁磁束を減少させ、これにより回転子20に発生する力を抑制することができる。そのため、回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
実施の形態2.
 次に、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2は、渦電流損を低減するために1磁極を構成する永久磁石を複数に分割した構成において、永久磁石の着磁工程で回転子に発生する力を抑制することを目的とするものである。
 図10(A)は、実施の形態2における回転子20Aの永久磁石を着磁するための構成を示す図である。図10(B)は、実施の形態2の回転子20Aの一部を拡大して示す断面図である。上述した実施の形態1では、1つの永久磁石30(図1)が1磁極を構成していた。これに対し、実施の形態2では、2つの永久磁石35,36が1磁極を構成している。
 回転子鉄心21には、1磁極当たり1つの磁石挿入孔40が形成されている。ここでは、4つの磁石挿入孔40が形成されている。各磁石挿入孔40には、2つの永久磁石35,36が挿入されている。
 磁石挿入孔40は、周方向の中央部が径方向内側に突出するV字形状を有している。磁石挿入孔40の径方向外側には、それぞれスリット25が形成されている。スリット25の配置および形状は、実施の形態1のスリット25と同様である。
 永久磁石30の着磁方法は、実施の形態1で説明したとおりである。すなわち、回転子20Aを、磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線8(または固定子10の巻線)の周方向両端の中間部(図10(A)に矢印Aで示す)に対向する回転位置から第1の回転方向(例えば図10(A)における時計回り)に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(例えば図10(A)における反時計回り)に第2の角度θ2だけ回転させて第2の着磁工程を行う。また、第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 1磁極を構成する永久磁石を複数の永久磁石35,36に分割することは、永久磁石35,36に発生する渦電流損を低減する上で有効である。一方、着磁の際には、2つの永久磁石35,36の間に作用する反発力により、永久磁石35,36が磁石挿入孔40内で互いに離れる方向に移動する可能性がある。そのため、着磁磁束の方向が、永久磁石35,36の磁化容易方向からずれ、永久磁石35,36の互いに離れた側の端部の着磁が不十分になる可能性がある。
 しかしながら、回転子20Aを、上記の通り第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、さらに第2の回転方向に第2の角度θ2(<第1の角度θ1)だけ回転させて第2の着磁工程を行うことにより、永久磁石35,36が磁石挿入孔40内で移動したとしても、着磁磁束の方向と永久磁石35,36の磁化容易方向とをそれぞれ平行に近づけて着磁を行うことができる。そのため、永久磁石35,36を十分に着磁することができる。
 この場合、第2の着磁工程において、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用により、回転子20Aに力が発生する可能性がある。しかしながら、上記の通り第2の角度θ2が第1の角度θ1よりも小さく設定されているため、回転子20Aに発生する力を抑制することができる。従って、回転子20Aのシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、磁石挿入孔40が、周方向の中心が径方向内側に突出するV字形状を有しているため、着磁磁束の方向を、永久磁石35,36の磁化容易方向(永久磁石35,36の厚さ方向)に対して平行に近づけやすい。そのため、永久磁石35,36の着磁に必要な着磁電流を低減することができる。
 この場合も、第2の着磁工程において、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用により、回転子20Aに力が発生する可能性がある。しかしながら、上記の通り第2の角度θ2が第1の角度θ1よりも小さく設定されているため、回転子20Aに発生する力を抑制することができる。従って、回転子20Aのシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 実施の形態2の回転子20Aは、磁石挿入孔40および永久磁石35,36を除き、実施の形態1で説明した回転子20と同様に構成されている。また、実施の形態2の回転子20Aを用いた電動機は、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機300(図9)に用いることができる。
 なお、ここでは1磁極を構成する2つの永久磁石35,36をV字形状の1つの磁石挿入孔40に挿入したが、磁石挿入孔40はV字形状に限らず、例えば直線状(図20(A)参照)であってもよい。また、3つ以上の永久磁石を1つの磁石挿入孔40に挿入してもよい。この場合、磁石挿入孔40は、例えばバスタブ形状(図20(B)参照)とすることができる。
 以上説明したように、本発明の実施の形態2によれば、1つの磁極を構成する永久磁石を複数(例えば2つ)の永久磁石35,36に分割することにより、永久磁石35,36に発生する渦電流損を低減することができる。また、永久磁石30の着磁を行う際、回転子20Aを、磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線8(または固定子10の巻線)の周方向両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向(例えば図10(A)における時計回り)に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2(<第1の角度θ1)だけ回転させて第2の着磁工程を行う。これにより、永久磁石35,36が互いの反発力により磁石挿入孔40内で移動したとしても、永久磁石35,36の着磁に必要な着磁電流を低減することができる。また、回転子20Aに発生する力を抑制し、これにより回転子20Aのシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 また、2つの永久磁石35,36が挿入される磁石挿入孔40が、周方向中心が径方向内側に突出するV字形状を有しているため、着磁磁束の方向を、永久磁石35,36の磁化容易方向に対して平行に近づけやすい。そのため、より少ない着磁電流で永久磁石35,36を着磁することができる。
実施の形態3.
 次に、本発明の実施の形態3について説明する。本発明の実施の形態3は、固定子鉄心に巻回した巻線への通電方法を工夫することによって、永久磁石の着磁性の向上を図るものである。
 図11は、実施の形態3における電動機1の構成を示す断面図である。図11に示す電動機1は、固定子10と、固定子10の内側に回転可能に設けられた回転子20とを備えている。固定子10は、固定子鉄心16と、固定子鉄心16に巻回された巻線9とを有している。固定子鉄心16は、例えば厚さ0.35mmの複数の電磁鋼板(積層要素)を軸方向に積層することにより構成されている。
 固定子鉄心16は、環状のヨーク部17と、ヨーク部17から径方向内側に突出する複数(ここでは12個)のティース18とを有している。巻線9は、各ティース18に巻回されている。また、ティース18と巻線9との間には、絶縁部(インシュレータ等)が介在している。
 ここでは、12個のティース18を、図11における時計回りに、ティース18a,18b,18c,18d,18e,18f,18g,18h,18i,18j,18k,18lとする。なお、ティース18の数および配置は、ここに示した例に限定されるものではない。
 巻線9は3相であり、ここでは、U相の巻線91,94と、V相の巻線92,95と、W相の巻線93,96とを有している。
 U相の巻線91は、ティース18a,18kに巻回されている。もう1つのU相の巻線94は、ティース18e,18gに巻回されている。V相の巻線92は、ティース18b,18lに巻回されている。もう1つのV相の巻線95は、ティース18f,18hに巻回されている。W相の巻線93は、ティース18c,18aに巻回されている。もう1つのW相の巻線96は、ティース18g,18iに巻回されている。なお、各相の巻線方法は、ここに示した例に限定されるものではない。
 3相の巻線91~96に通電して着磁を行う場合には、図11において一番上に位置する磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線91,92,93の周方向両端の中間部(矢印Aで示す)に対向する回転位置を、回転子20の回転の基準とする。巻線91,92,93の周方向両端の中間部は、巻線91,92,93を流れる電流によって生じる磁束の中心に相当する。回転子20を、当該回転位置から第1の回転方向(例えば図11における時計回り)に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(例えば図11における反時計回り)に第2の角度θ2だけ回転させて第2の着磁工程を行う。また、第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 図12は、永久磁石30の着磁を行う際の巻線9への通電(電流供給)方法を示す図である。図11では、U相の巻線91,94には通電せず、V相の巻線92,95およびW相の巻線93,96に通電している。なお、図12には、巻線92,93,95,96の巻きパターンを、破線で示している。
 このように3相の巻線91~96のうち、2相の巻線92,93,95,96に通電することにより、例えばティース18a,18bからティース18k,18dに向かう着磁磁束が生じ、また、ティース18g,18hからティース18e,18jに向かう着磁磁束が生じる。
 この場合には、図12において一番上に位置する磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線92,93の周方向両端の中間部(矢印Aで示す)に対向する回転位置を、回転子20の回転の基準とする。ここで、巻線92,93の周方向の両端の中間部は、巻線92,93を流れる電流によって生じる磁束の中心に相当する。
 回転子20を、当該回転位置から第1の回転方向(例えば図12における時計回り)に回転させて第1の着磁工程を行い、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(例えば図12における反時計回り)に回転させて第2の着磁工程を行う。回転角度は、上述したとおりである。
 上記のように2相の巻線92,93,95,96に通電すると、3相の巻線91~96の全てに通電した場合と比較して、着磁磁束の方向と永久磁石30の磁化容易方向とをより平行に近付けることができる。特に、回転子20を第1の回転方向および第2の回転方向に回転させた状態で、着磁磁束の方向と永久磁石30の磁化容易方向とをより平行に近付けることができる。加えて、永久磁石30を通過する磁束密度も高くなる。そのため、永久磁石30の着磁に必要な電流を低減することができる。
 このように永久磁石30の着磁に必要な電流を低減し、また第2の角度θ2を第1の角度θ1よりも小さくすることで、第2の着磁工程で回転子20に発生する力を抑制することができる。そのため、回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 なお、ここでは、3相の巻線のうち2相に通電する例について説明したが、このような例に限らず、固定子10のティース18に巻回された巻線の一部に通電することで、着磁磁束の方向と永久磁石30の磁化容易方向とを平行に近づける構成であればよい。
 実施の形態3の回転子20は、実施の形態1の回転子20と同様に構成されている。また、実施の形態3の電動機は、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機300(図9)に用いることができる。
 なお、ここでは、実施の形態1で説明した回転子20を用いたが、実施の形態2で説明した回転子20Aを用いてもよい。
 以上説明したように、本発明の実施の形態3では、固定子10のティース18に巻回された巻線91~96のうちの一部(例えば3相巻線のうちの2相)に電流を流して永久磁石30を着磁するため、着磁磁束の方向と永久磁石30の磁化容易方向とをより平行に近づけることができ、また磁束密度も高くなる。そのため、永久磁石30の着磁に必要な電流を低減し、これにより回転子20に発生する力を抑制することができる。すなわち、回転子20のシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
実施の形態4.
 次に、本発明の実施の形態4について説明する。本発明の実施の形態4は、回転子の永久磁石の径方向外側に、径方向に長いスリットを設けることにより、リラクタンストルクを低減し、第2の着磁工程で回転子に発生する力の抑制を図るものである。
 図13は、実施の形態4の回転子20Bの一部を拡大して示す断面図である。図13に示すように、回転子20Bの回転子鉄心21には、永久磁石30が挿入された磁石挿入孔23の径方向外側に、スリット25に加えて、径方向に長いスリット29(長孔とも称する)が形成されている。
 ここでは、各磁石挿入孔23に対して(すなわち1磁極に対して)4つのスリット29が配置されている。スリット29は、磁石挿入孔23の両端部に配置された2つのスリット25の間に配置されている。スリット29の内部は空隙であるが、非磁性材料であってもよい。なお、スリット29の数は4つに限定されるものではない。各磁石挿入孔23に対して(すなわち1磁極に対して)少なくとも1つ、より望ましくは2つ以上のスリット29が設けられていればよい。
 永久磁石30の着磁方法は、実施の形態1で説明したとおりである。すなわち、磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線8(または固定子10の巻線)の周方向両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向(例えば図13における時計回り)に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(例えば図13における反時計回り)に第2の角度θ2だけ回転させて第2の着磁工程を行う。また、第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 この実施の形態4では、回転子20Bにおいて永久磁石30の径方向外側に、スリット25に加えてスリット29を設けているため、永久磁石30の径方向外側において磁路となり得る部分が減少する。そのため、第2の着磁工程で、永久磁石30の既に着磁された部分に流れる着磁磁束を効果的に減少させることができる。これにより、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用で回転子20Bに発生する力を抑制することができる。
 また、スリット29が径方向に長い形状を有しているため、q軸電流(極間部から極間部に流れる電流)がスリット29によって妨げられ、q軸インダクタンスLqが低下する。q軸インダクタンスLqの低下により、リラクタンストルクが低下する。そのため、第2の着磁工程で、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用で回転子20Bに発生する力を、さらに抑制することができる。
 スリット29は、回転子鉄心21の外周よりも内側に形成されているが、スリット29を回転子鉄心21の外周とつながるように形成してもよい。
 実施の形態4の回転子20Bの他の構成は、実施の形態1で説明した回転子20と同様である。実施の形態4の回転子20Bを用いた電動機は、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機300(図9)に用いることができる。
 なお、実施の形態4の回転子20Bは、実施の形態2で説明したように複数の永久磁石35,36が挿入される磁石挿入孔40を有するものであってもよい。また、電動機1の固定子10を用いて永久磁石30を着磁する場合には、実施の形態3で説明したティース18の数および配置、並びに巻線9の巻き方および通電方法を適用してもよい。
 以上説明したように、本発明の実施の形態4では、回転子20Bが永久磁石30の径方向外側に径方向に長いスリット29を有しているため、第2の着磁工程で、永久磁石30の既に着磁された部分に流れる着磁磁束を減少させ、またリラクタンストルクを低下させることができる。これにより、回転子20Bに発生する力を抑制することができ、回転子20Bのシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
実施の形態5.
 次に、本発明の実施の形態5について説明する。本発明の実施の形態5は、回転子と固定子との間のギャップをd軸方向よりもq軸方向で大きくすることで、リラクタンストルクを低減し、これにより回転子に発生する力の抑制を図るものである。
 図14は、実施の形態5の電動機の回転子20Cの構成を示す断面図である。回転子20Cの回転子鉄心200は、d軸方向(回転子20Cの中心と磁極中心とを通る方向)の外周201が、q軸方向(回転子20Cの中心と極間部とを通る方向)の外周202よりも、径方向外側に突出した形状を有している。言い換えると、回転子鉄心200の中心から外周までの距離は、q軸方向よりもd軸方向で大きい。
 図15は、実施の形態5の回転子20Cの一部を拡大して示す断面図である。図15において、符号101で示す破線は、固定子10の内周を示す円弧、すなわちティース12(図1)の先端を周方向に延長した円弧を表している。
 上記の通り、回転子鉄心200は、d軸方向の外周201がq軸方向の外周202よりも径方向外側に突出する形状を有しているため、図15に示すように、回転子20Cと固定子10とのギャップは、d軸方向(G1)よりもq軸方向(G2)で大きい。
 回転子20Cは、実施の形態1で説明した磁石挿入孔23およびスリット25を有している。また、磁石挿入孔23には、実施の形態1で説明した永久磁石30が挿入されている。
 永久磁石30の着磁方法は、実施の形態1で説明したとおりである。すなわち、回転子20Cを、磁石挿入孔23の周方向の中心が巻線8(または固定子10の巻線)の周方向両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向(例えば図14における時計回り)に第1の角度θ1だけ回転させて第1の着磁工程を行い、当該回転位置から第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(例えば図14に示す反時計回り)に第2の角度θ2(<第1の角度θ1)だけ回転させて第2の着磁工程を行う。また、第2の角度θ2は、第1の角度θ1よりも小さい。
 この実施の形態5では、図15に示すように、回転子20Cと固定子10とのギャップが、d軸方向(G1)よりもq軸方向(G2)で大きい。そのため、q軸インダクタンスLqが低下し、リラクタンストルクが低下する。従って、実施の形態4でも説明したように、第2の着磁工程で、永久磁石30の既に着磁された部分と着磁磁束との作用で回転子20Cに発生する力を抑制することができる。
 実施の形態5の回転子20Cの他の構成は、実施の形態1で説明した回転子20と同様である。また、実施の形態5の回転子20Cを用いた電動機は、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機300(図9)に用いることができる。
 なお、実施の形態5の回転子20Cは、実施の形態2で説明したように複数の永久磁石35,36が挿入される磁石挿入孔40を有するものであってもよい。また、電動機1の固定子10を用いて永久磁石30を着磁する場合には、実施の形態3で説明したティース18の数および配置、並びに巻線9の巻き方および通電方法を適用してもよい。また、実施の形態5の回転子20Cに、実施の形態4で説明したスリット29をさらに設けてもよい。
 以上説明したように、本発明の実施の形態5によれば、回転子20Cの中心から外周までの距離がq軸方向よりもd軸方向で大きくなるように構成したため、回転子20Cと固定子10とのギャップがd軸方向よりもq軸方向で大きくなる。そのため、q軸インダクタンスLqを低下させ、これによりリラクタンストルクを低下させることができる。その結果、回転子20Cに発生する力を抑制し、回転子20Cのシャフトを保持するために必要な力を低減することができる。
 実施の形態6.
 次に、本発明の実施の形態6について説明する。本発明の実施の形態6は、磁石挿入孔に永久磁石を位置決めする磁石位置決め突起を設けた構成において、磁石位置決め突起を設けたことによる着磁性の低下を抑制することを目的とするものである。
 図16は、実施の形態6の電動機の回転子20Dの一部を拡大して示す断面図である。回転子20Dの回転子鉄心21Dは、永久磁石30が挿入される磁石挿入孔50を有している。磁石挿入孔50は、実施の形態1で説明した磁石挿入孔23に、磁石位置決め突起51を設けたものである。磁石位置決め突起51は、永久磁石30の周方向両側に配置されている。
 また、磁石挿入孔50の径方向外側には、実施の形態1で説明したスリット25が形成されている。磁石挿入孔50の周方向の両端部には、実施の形態1の漏れ磁束抑制部24と同様の漏れ磁束抑制部52が形成されている。
 図17は、回転子20Dの回転子鉄心21Dの積層構造を示す断面図である。回転子鉄心21Dは、複数の電磁鋼板(積層要素)を回転軸の方向に積層したものである。ここでは、回転子鉄心21Dは、第1の電磁鋼板(積層要素)61と第2の電磁鋼板(第2の積層要素)62とを回転軸の方向に積層している。第1の電磁鋼板61は、図16に示すように、磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51を有している。一方、第2の電磁鋼板62は、磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51を有さない。
 ここでは、回転子鉄心21Dを構成する電磁鋼板の積層方向の少なくとも一端部(望ましくは両端部)に第1の電磁鋼板61を配置し、積層方向における中央部に第2の電磁鋼板62を配置している。永久磁石30の着磁方法は、実施の形態1で説明したとおりである。
 磁石挿入孔50内の磁石位置決め突起51は、磁石挿入孔50内での永久磁石30の移動を抑制する作用を有する。但し、磁石位置決め突起51は磁性材料であるため、永久磁石30に流れるはずの着磁磁束が磁石位置決め突起51に流れ、永久磁石30の着磁が不十分になる可能性がある。
 そこで、この実施の形態6では、回転子鉄心21Dを、磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51を有する第1の電磁鋼板61と、磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51を有さない第2の電磁鋼板62とを積層した構成としている。第1の電磁鋼板61の厚さの合計が、第2の電磁鋼板62の厚さの合計よりも小さい。
 このように構成することにより、第1の電磁鋼板61の磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51が設けられているため、磁石挿入孔50内での永久磁石30の移動を抑制することができる。
 また、磁石位置決め突起51を有する第1の電磁鋼板61の厚さの合計よりも、磁石位置決め突起51を有さない第2の電磁鋼板62の厚さの合計の方が厚いため、着磁磁束が磁石位置決め突起51に流れることを抑制し、永久磁石30の十分な着磁を行うことができる。
 特に、回転子鉄心21Dの電磁鋼板の積層方向の少なくとも一端部(望ましくは両端部)に第1の電磁鋼板61を配置すれば、永久磁石30を磁石挿入孔50に回転軸方向に挿入する際に、挿入方向の手前側に磁石位置決め突起51が位置するため、永久磁石30の挿入作業が容易になる。
 なお、図17に示した積層構造に限らず、例えば図18に示すように、回転子鉄心21Dの電磁鋼板の積層方向の両端部と中央部にそれぞれ第1の電磁鋼板61を配置し、第1の電磁鋼板61の間に第2の電磁鋼板62を配置してもよい。この場合も、積層方向の少なくとも一端部に第1の電磁鋼板61が配置されているため、永久磁石30の挿入作業が容易になる。
 実施の形態6の回転子20Dの他の構成は、実施の形態1で説明した回転子20と同様である。また、実施の形態6の回転子20Dを用いた電動機は、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機300(図9)に用いることができる。
 なお、実施の形態6の回転子20Dの磁石挿入孔50は、実施の形態2で説明したように複数の永久磁石35,36が挿入される磁石挿入孔40に磁石位置決め突起51を設けたものであってもよい。また、電動機1の固定子10を用いて永久磁石30を着磁する場合には、実施の形態3で説明したティース18の数および配置、並びに巻線9の巻き方および通電方法を適用してもよい。また、実施の形態6の回転子20Dに、実施の形態4で説明したスリット29をさらに設けてもよい。また、実施の形態6の回転子20Dが、実施の形態5で説明したリラクタンストルクを低下させる形状を有していてもよい。
 以上説明したように、本発明の実施の形態6によれば、回転子20Dを、磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51を設けた第1の電磁鋼板(第1の積層要素)61と、磁石挿入孔50に磁石位置決め突起51を設けない第2の電磁鋼板(第2の積層要素)62とを積層し、第1の電磁鋼板61の厚さの合計が第2の電磁鋼板62の厚さの合計よりも小さい構成としたため、磁石挿入孔50内での永久磁石30の移動を抑制すると共に、永久磁石30の十分な着磁を行うことができる。
 また、回転子鉄心21Dの電磁鋼板の積層方向の少なくとも一端部(望ましくは両端部)に第1の電磁鋼板61を配置することにより、永久磁石30の挿入作業を容易にすることができる。
変形例
 次に、各実施の形態の変形例について説明する。上述した実施の形態1では、回転子鉄心21のスリット25の内部を空洞としたが、図19に示すように、回転子鉄心21のスリット25の内部に非磁性体55(例えば、アルミニウムまたはプラスチック)を設けてもよい。実施の形態2から6までのスリット25についても同様である。
 また、上述した実施の形態2では、V字形状の磁石挿入孔40(図10(B))に永久磁石35,36を挿入したが、図20(A)に示すように直線状の磁石挿入孔42に永久磁石35,36を挿入してもよい。
 また、3つ以上の永久磁石で1磁極を構成してもよい。この場合、例えば、図20(B)に示すように、バスタブ形状の磁石挿入孔43に3つの永久磁石37,38,39を挿入してもよい。なお、バスタブ形状とは、直線状に延在する中央部分と、この中央部分の長手方向両端から回転子鉄心21の径方向外側に向けて延在する2つの部分とを有し、当該2つの部分の間隔が径方向外側ほど広がるような形状を言う。
 以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。
 1 電動機、 8 着磁ヨークの巻線、 9(91~96) 固定子の巻線、 10 固定子、 11 着磁ヨーク、 12 着磁ヨークのティース、 16 固定子鉄心、 18(18a~18k) 固定子のティース、 20,20A,20B,20C,20D 回転子、 21,21D 回転子鉄心、 22 シャフト孔、 23,40,42,50 磁石挿入孔、 24 漏れ磁石抑制部、 25 スリット、 26 極間部を規定する直線、 27 交点、 28 基準直線、 29 スリット、 30,35,36,37,38,39 永久磁石、 51 磁石位置決め突起、 52 漏れ磁束抑制部、 55 非磁性体、 61 第1の電磁鋼板(第1の積層要素)、 62 第2の電磁鋼板(第2の積層要素)、 300 スクロール圧縮機、 305 圧縮機構、 306 シャフト、 307 密閉容器。
 
 

Claims (20)

  1.  磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔内に配置された永久磁石とを備えた回転子を用意するステップと、
     前記回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置するステップと、
     前記回転子を、前記磁石挿入孔の前記回転子鉄心の周方向における中心が前記巻線の前記周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、前記巻線に電流を流すステップと、
     前記回転子を、前記回転位置から前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、前記巻線に電流を流すステップと
     を有し、
     前記第2の角度θ2が、前記第1の角度θ1よりも小さい
     ことを特徴とする着磁方法。
  2.  前記第1の角度θ1は、電気角で10~35度の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の着磁方法。
  3.  前記永久磁石は、少なくとも鉄、ネオジウム、ボロンおよびディスプロシウムを含有するネオジウム希土類磁石であって、ディスプロシウムの含有量が4重量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の着磁方法。
  4.  前記永久磁石には、ディスプロシウムが拡散処理されていることを特徴とする請求項3に記載の着磁方法。
  5.  前記永久磁石は、少なくとも鉄、ネオジウム、ボロンおよびテルビウムを含有するネオジウム希土類磁石であって、テルビウムの含有量が4重量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の着磁方法。
  6.  前記永久磁石には、テルビウムが拡散処理されていることを特徴とする請求項5に記載の着磁方法。
  7.  前記永久磁石の着磁には、前記回転子と共に電動機を構成する固定子の固定子鉄心を用い、前記固定子鉄心は前記ティースを有することを特徴とする請求項1から6までの何れか1項に記載の着磁方法。
  8.  前記固定子は、前記固定子鉄心に巻回された複数の巻線を有し、
     前記複数の巻線のうちの一部を前記永久磁石の着磁に用いることを特徴とする請求項7に記載の着磁方法。
  9.  前記固定子は、前記固定子鉄心に巻回された3相の巻線を有し、
     前記3相の巻線のうち2相の巻線を前記永久磁石の着磁に用いることを特徴とする請求項7に記載の着磁方法。
  10.  前記永久磁石は、前記磁石挿入孔内に配置された2つの永久磁石であることを特徴とする請求項1から9までの何れか1項に記載の着磁方法。
  11.  前記磁石挿入孔は、前記回転子鉄心の周方向における前記磁石挿入孔の中央部が、前記回転子鉄心の径方向内側に突出するV字形状を有していることを特徴とする請求項10に記載の着磁方法。
  12.  極間部を規定する2直線が前記回転子鉄心の外周と交差する2つの交点を結ぶ直線を基準直線とすると、
     前記永久磁石の少なくとも一部は、前記基準直線の径方向外側に位置していることを特徴とする請求項1から11までの何れか1項に記載の着磁方法。
  13.  前記回転子鉄心は、前記永久磁石に対して前記回転子鉄心の径方向外側にスリットを有することを特徴とする請求項1から12までの何れか1項に記載の着磁方法。
  14.  前記回転子鉄心は、さらに、前記永久磁石に対して前記回転子鉄心の径方向外側に、前記回転子鉄心の径方向に長い少なくとも1つのスリットをさらに有することを特徴とする請求項13に記載の着磁方法。
  15.  前記回転子鉄心の中心から外周までの距離が、q軸方向よりもd軸方向で大きいことを特徴とする請求項1から14までの何れか1項に記載の着磁方法。
  16.  前記回転子鉄心は、複数の積層要素を回転軸方向に積層したものであり、
     前記複数の積層要素は、磁石位置決め突起を設けた磁石挿入孔を有する第1の積層要素と、磁石位置決め突起を設けない磁石挿入孔を有する第2の積層要素とを含み、
     前記第1の積層要素の厚さの合計が、前記第2の積層要素の厚さの合計よりも小さい
     ことを特徴とする請求項1から15までの何れか1項に記載の着磁方法。
  17.  前記第1の積層要素は、前記回転子鉄心の積層方向の少なくとも一端部に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の着磁方法。
  18.  磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、
     前記磁石挿入孔内に配置された永久磁石と
     を備えた回転子であって、
     前記永久磁石の着磁が、
     前記回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置し、
     前記回転子を、前記磁石挿入孔の前記回転子鉄心の周方向における中心が前記巻線の前記周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、前記巻線に電流を流し、
     前記回転子を、前記回転位置から前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、前記巻線に電流を流すことによって行われ、
     前記第2の角度θ2が、前記第1の角度θ1よりも小さいこと
     を特徴とする回転子。
  19.  固定子と、前記固定子の内側に設けられた回転子とを備えた電動機であって、
     前記回転子は、
     磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、
     前記磁石挿入孔内に配置された永久磁石と
     を備え、
     前記永久磁石の着磁が、
     前記回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置し、
     前記回転子を、前記磁石挿入孔の前記回転子鉄心の周方向における中心が前記巻線の前記周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、前記巻線に電流を流し、
     前記回転子を、前記回転位置から前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、前記巻線に電流を流すことによって行われ、
     前記第2の角度θ2が、前記第1の角度θ1よりも小さい
     ことを特徴とする電動機。
  20.  密閉容器と、前記密閉容器内に配設された圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動機とを備え、
     前記電動機は、固定子と、前記固定子の内側に配置された回転子とを備え、
     前記回転子は、
     磁石挿入孔を有する回転子鉄心と、
     前記磁石挿入孔内に配置された永久磁石と
     を備え、
     前記永久磁石の着磁が、
     前記回転子を、巻線が巻回されたティースに対向するように配置し、
     前記回転子を、前記磁石挿入孔の前記回転子鉄心の周方向における中心が前記巻線の前記周方向における両端の中間部に対向する回転位置から第1の回転方向に第1の角度θ1だけ回転させて、前記巻線に電流を流し、
     前記回転子を、前記回転位置から前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に第2の角度θ2だけ回転させて、前記巻線に電流を流すことによって行われ、
     前記第2の角度θ2が、前記第1の角度θ1よりも小さい
     ことを特徴とするスクロール圧縮機。
     
     
     
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