JP2002064949A

JP2002064949A - 電動機

Info

Publication number: JP2002064949A
Application number: JP2000248855A
Authority: JP
Inventors: Noboru Ichinomiya; 登市之宮; Tomoji Sakayanagi; 智司坂柳; Mitsuhiko Sato; 光彦佐藤; Mitsuji Terao; 美都司寺尾
Original assignee: Aichi Elec Co
Current assignee: Aichi Elec Co
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】補歯部を介する磁束の漏れを少なくすること
ができる電動機を提供する。【解決手段】固定子コア１０には、主歯部１１〜１
６、補歯部２１〜２６が設けられている。主歯部１１の
先端面１１ｂは円弧状に形成されており、補歯部２１〜
２６の先端面２１ｂは補歯部２１の中心線にほぼ直角に
形成されている。主歯部１１の先端面１１ｂと回転子コ
ア３０の外周面との間の空隙をδ１、補歯部２１の先端
面２１ｂと回転子コア３０の外周面との間の空隙をδ２
とした場合、［２≦δ２／δ１≦３．５］に設定されて
いる。また、主歯部の先端面１１ｂの開き角度をθ１、
補歯部の先端面２１ｂの開き角度をっθ２とした場合、
［０．１≦θ２/θ１≦０．３］に設定されている。ま
た、主歯部の幅をａ、補歯部２１の幅をｂとした場合、
［０．１≦ｂ／ａ≦０．３５］に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機の駆動源等
として用いられる電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機の駆動源として、例えば、回転子
コアに永久磁石が装着された回転子を有する永久磁石電
動機が用いられる。その際、高性能の永久磁石電動機と
して、永久磁石埋込型電動機が用いられることが多い。
永久磁石埋込型電動機は、回転子コアに設けられた収容
孔に永久磁石を埋め込んだ構造であり、永久磁石の磁束
によるマグネットトルクと、回転子の突極性によるリラ
クタンストルクを利用するものである。従来、永久磁石
埋込型電動機として、図１８に示すような構造のものが
知られている。図１８に示す永久磁石埋込型電動機は、
固定子と回転子を有し、４極３相に構成されている。固
定子は、固定子コア５０と固定子巻線（図示省略）を備
えている。固定子コア５０は、例えば、電磁鋼板等の鋼
板を積層して形成される。各鋼板には孔５７が形成され
ている。固定子コア５０には、主歯部５１〜５６及び補
歯部６１〜６６が設けられている。主歯部５１〜５６と
補歯部６１〜６６により形成されるスロットに、主歯部
５１〜５６に巻回される固定子巻線を有している。固定
子巻線は、主歯部５１〜５６に直接巻線を巻き付ける集
中巻によって巻回される。主歯部５１と５４に巻回され
た固定子巻線、主歯部５２と５５に巻回された固定子巻
線、主歯部５３と５６に巻回された固定子巻線を直列に
接続することにより、３相固定子巻線を構成している。
補歯部６１〜６６を設けることによって、主歯部５１〜
５６のみを設けた場合に比してコギングトルク（トルク
変動）を低減することができる。

【０００３】回転子は、回転子コア７０と永久磁石７２
ａ〜７２ｄを備えている。回転子コア７０は、例えば、
電磁鋼板等の鋼板を積層して形成される。各鋼板にはピ
ン孔７７が形成されており、このピン孔７７にカシメピ
ンが挿通される。回転子コア７０には、回転子軸を挿通
するための軸孔７３が中心に設けられている。また、回
転子コア７０には、軸方向の断面形状が、凸部側が中心
側を向いた円弧状の磁石収容孔７１ａ〜７１ｄが、各極
毎に設けられている。図１８に示す回転子は４極構造で
あり、磁石収容孔７１ａ〜７１ｄは、９０度間隔で４個
設けられている。磁石収容孔７１ａ〜７１ｄには、軸方
向に垂直な断面が円弧状の永久磁石７２ａ〜７２ｄが軸
方向から挿通される。永久磁石７２ａ〜７２ｄとして
は、フェライト磁石や希土類磁石等が用いられる。ま
た、永久磁石７２ａ〜７２ｄは、各磁石収容孔７１ａ〜
７１ｄにおいて隣り合う磁石収容孔が異極となるよう
に、交互に着磁される。図１８では、永久磁石７２ａと
７２ｃは円周方向側がＳ極、中心軸方向側がＮ極に着磁
され、永久磁石７２ｂと７２ｄは、円周方向側がＮ極、
中心軸方向側がＳ極に着磁されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来では、図１８に示
すように、主歯部の先端部と回転子との間の空隙（主歯
部の先端面５１ａ〜５６ａと回転子コア７０の外周面と
の間の空隙）と補歯部の先端部と回転子との間の空隙
（補歯部の先端面６１ａ〜６６ａと回転子コア７０の外
周面との間の空隙）が同じであった。この従来の電動機
について種々検討した結果、補歯部を介する磁束の洩れ
等によって音や振動等が発生していることが判明した。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するため
に創案されたものであり、音や振動等を低減し、更に電
動機の効率を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの
電動機である。請求項１に記載の電動機では、主歯部の
先端面と回転子との間の空隙をδ１、補歯部の先端面と
回転子との間の空隙をδ２とした場合、［２≦δ２／δ
１≦３．５］に設定している。これにより、補歯部を介
する磁束の漏れを少なくすることができ、音や振動等を
低減することができる。同時に、電動機の効率を向上さ
せることもできる。また、本発明の第２発明は、請求項
２に記載されたとおりの電動機である。請求項２に記載
の電動機では、主歯部の先端面の開き角度をθ１、補歯
部の先端面の開き角度をθ２とした場合、［０．１≦θ
２／θ１≦０．３］に設定されている。これにより、補
歯部を介する磁束の漏れを少なくすることができ、音や
振動等を低減することができる。同時に、電動機の効率
を向上させることもできる。また、本発明の第３発明
は、請求項３に記載されたとりの電動機である。請求項
３に記載の電動機では、主歯部の幅をａ、補歯部の幅を
ｂとした場合、［０．１≦ｂ／ａ≦０．３５］に設定さ
れている。これにより、補歯部を介する磁束の漏れを少
なくすることができ、音や振動等を低減することができ
る。同時に、電動機の効率を向上させることもできる。
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとお
りの電動機である。請求項４に記載の電動機では、主歯
部の根元部の半径をＲ１、補歯部の根元部の半径をＲ２
とした場合、［Ｒ１≧Ｒ２］に設定されている。これに
より、例えば、予め巻かれた巻線を巻線挿入機を用いて
スロットに挿入する場合に、スロットへの巻線の挿入性
が良くなり、固定子巻線の占積率を向上させることがで
きる。さらに、補歯部を介する磁束の漏れを少なくする
ことができる。また、本発明の第５発明は、請求項５に
記載されたとおりの電動機である。請求項５に記載の電
動機では、補歯部の先端面が補歯部の中心線にほぼ直交
するように形成されている。また、本発明の第６発明
は、請求項６に記載されたとおりの電動機である。請求
項６に記載の電動機では、補歯部の先端面が固定子中心
に向けて凸状に形成されている。請求項５及び６に記載
された電動機を用いれば、補歯部の先端面の端部と回転
子との間の空隙が大きくなるため、補歯部を介する磁束
の漏れを少なくすることができる。また、本発明の第７
発明は、請求項７に記載されたとおりの電動機である。
請求項７に記載の電動機では、例えば補歯部の根元部や
基部等に空隙が形成されている。また、本発明の第８発
明は、請求項８に記載されたとおりの電動機である。請
求項８に記載の電動機では、例えば補歯部の先端面等に
切り欠きが形成されている。請求項７及び８に記載の電
動機を用いれば、補歯部を介する磁束の漏れを少なくす
ることができる。また、本発明の第９発明は、請求項９
に記載されたとおりの電動機である。請求項９に記載の
電動機では、固定子の外周側の、主歯部と対向する個所
に切欠きが形成されている。また、本発明の第１０発明
は、請求項１０に記載されたとおりの電動機である。請
求項１０に記載の電動機では、固定子の外周側の、補歯
部と対向する個所に切り欠きが形成されている。請求項
９及び１０に記載の電動機を用いれば、固定子と回転子
との間の磁気的な吸引、反発によって発生する音や振動
等を低減することができる。また、本発明の第１１発明
は、請求項１１に記載されたとおりの電動機である。請
求項１１に記載の電動機では、主歯部及び補歯部の先端
部のスロット側端部が、固定子中心とスロット開口中心
とを結んだ線とほぼ直角に形成されている。これによ
り、スロット絶縁部材のスロット内における収まりがよ
くなり、固定子巻線が絶縁不良となるのを防止すること
ができる。また、本発明の第１２発明は、請求項１２に
記載されたとおりの電動機である。請求項１２に記載の
電動機では、予め巻かれた巻線を巻線挿入機を用いてス
ロットに挿入している。これにより、主歯部に直接巻線
を巻き付けていく集中巻の巻線機を用いた場合のように
巻線を把持するニードルを通すためのスペースが不要と
なるため、スロット内における固定子巻線の占積率を向
上させることができる。また、本発明の第１３及び第１
４発明は、請求項１３及び１４に記載されたとおりの永
久個磁石回転子の永久磁石の着磁方法である。請求項１
３及び１４に記載の永久磁石回転子の永久磁石の着磁方
法を用いれば、例えば予め巻かれた巻線を巻線挿入機を
用いてスロットに挿入した場合においても、回転子を固
定子に組み付けた状態で回転子の永久磁石を着磁するこ
とができる。これにより、組付け作業性が向上し、また
特別の着磁装置を用いることなく容易に着磁を行うこと
ができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を用いて説明する。図１及び図２に本発明の一実施の
形態の電動機を示す。図１は本実施の形態の固定子の断
面図であり、図２は図１の要部の拡大図である。なお、
本実施の形態の電動機は、永久磁石埋込型電動機であ
る。本実施の形態の電動機は、回転子が固定子の内周側
で回転するインナーロータ型である。固定子は、固定子
コア１０と固定子巻線（例えば、図３〜図４に示す符号
３）を備えている。固定子コア１０は、例えば、電磁鋼
板等の鋼板を積層して形成される。各鋼板には孔１７が
形成されている。固定子コア１０には、主歯部１１〜１
６及び補歯部２１〜２６が設けられている。本実施の形
態では、６個の主歯部及び補歯部が等間隔で設けられて
いる。主歯部１１〜１６と補歯部２１〜２６により形成
されるスロット（例えば、図２に示す符号１）に、主歯
部１１〜１６に巻回される固定子巻線が挿入される。本
実施の形態では、固定子巻線は、集中巻きによって巻か
れるが、外部で巻型等によって予め巻かれた巻線を、巻
線挿入機を用いてスロットに挿入しながら主歯部に装着
していく。従来では、主歯部に直接巻線を巻き付けてい
く集中巻方式を用いていたため、巻線を把持するニード
ルを通すためのスペースがスロット内に必要であった。
一方、本実施の形態のように、予め巻かれた巻線を巻線
挿入機を用いてスロットに挿入し主歯部に装着する方法
を用いると、スロット内にニードルを通すためのスペー
スが不用である。このため、固定子巻線のスロット内に
おける占積率が向上する。主歯部１１と１４に装着され
た固定子巻線、主歯部１２と１５に装着された固定子巻
線、主歯部１３と１６に装着された固定子巻線を直列に
接続することにより、３相固定子巻線が構成されてい
る。なお、固定子巻線の構成は、直列に接続されたもの
に限定されるものではなく、並列に接続されるものもあ
る。

【０００７】回転子は、例えば、図１６に示すように、
回転子コア３０と永久磁石３２ａ〜３２ｄを備えてい
る。回転子コア３０は、例えば、電磁鋼板等の鋼板を積
層して形成される。各鋼板にはピン孔３７が形成されて
おり、このピン孔３７にカシメピンが挿通される。回転
子コア３０の中心には、回転子軸を挿通するための軸孔
３３が設けられている。また、回転子コア３０には、軸
方向の断面形状が、凸部側が中心側を向き、凹部側が外
周側を向いている凸型の台形状に形成された磁石収容孔
３１ａ〜３１ｄが、各極毎に設けられている。図１６に
示す回転子は４極構造であり、磁石収容孔３１ａ〜３１
ｄは、９０度間隔で４個設けられている。磁石収容孔３
１ａ〜３１ｄには、永久磁石３２ａ〜３２ｄが軸方向か
ら挿通される。永久磁石３２ａ〜３２ｄの材料として
は、例えば、フェライト磁石や希土類磁石等が用いられ
る。永久磁石３２ａ〜３２ｄとしては、軸方向に垂直な
断面形状が磁石収容孔３１ａ〜３１ｄの断面形状とほぼ
同じになるように形成された永久磁石を用いたり、軸方
向に垂直な断面形状が台形あるいは長方形に形成された
永久磁石を複数個用いたりすることができる。永久磁石
３２ａ〜３２ｄは、厚さ方向に着磁される。ここで、永
久磁石３２ａ〜３２ｄは、各磁石収容孔３１ａ〜３１ｄ
毎に交互にＮ極、Ｓ極が配置されるように着磁される。
図１６では、永久磁石３２ａと３２ｃは外周側がＮ極、
中心側がＳ極に着磁され、永久磁石３２ｂと３２ｄは、
外周側がＳ極、中心側がＮ極に着磁されている。

【０００８】また、磁石収容孔３１ａ〜３１ｄの端壁部
（回転子コア３０の外周側の壁部）と回転子コア３０の
外周壁との間には、空隙部３４が設けられている。空隙
部３４の断面形状、断面積等は、磁石収容孔３１ａ〜３
１ｄに埋め込まれる永久磁石３２ａ〜３２ｄの端部側
（回転子コア３０の外周壁に近い部分）が、回転子コア
３０の外周表面より流出入する、ＰＷＭ制御等による高
調波磁束の影響を受け難いように設定される。空隙部３
４を設ける場合には、永久磁石３２ａ〜３２ｄを回転子
コア３０の外周壁まで挿入しなくてよいため、永久磁石
の使用量を減少させることができる。勿論、空隙部３４
は省略することもできる。

【０００９】次に、図１及び図２により、主歯部１１〜
１６、補歯部２１〜２６の構造を説明する。なお、主歯
部１１〜１６、補歯部２１〜２６の構造は同じであるた
め、以下では、主歯部１１、補歯部２１について説明す
る。図２に示すように、主歯部１１は、先端部１１ａと
基部１１ｄを有している。先端部１１ａは、回転子コア
３０の外周面と対向する先端面１１ｂと、固定子巻線が
挿入されるスロット１を形成するスロット側端面１１ｃ
を有している。主歯部１１の先端面１１ｂは、点Ｐ（回
転軸の中心点とほぼ同じ位置である）を中心とする円弧
状に形成されている。補歯部２１は、先端部２１ａと基
部２１ｃを有している。先端部２１ａは、回転子コア３
０の外周面と対向する先端面２１ｂと、固定子巻線が挿
入されるスロット１を形成するスロット側端面２１ｅを
有している。本実施の形態では、補歯部２１の先端面２
１ｂは、補歯部２１の中心線ｍにほぼ直角に形成されて
いる。

【００１０】本実施の形態では、補歯部２１を介する磁
束の漏れを少なくするために、補歯部２１の先端部２１
ａを主歯部１１の先端部１１ａよりも外周側にずらせて
ある。ここで、主歯部１１の先端部１１ａと回転子との
間の空隙、本実施の形態では、先端面１１ｂと回転子コ
ア３０の外周面との間の空隙をδ１とする。また、補歯
部２１の先端部２１ａと回転子との間の空隙、本実施の
形態では、先端面２１ｂと回転子コア３０の外周面との
間の空隙をδ２とする。補歯部２１の先端部２１ａと回
転子との間の空隙δ２と、主歯部１１の先端部１１ａと
回転子との間の空隙δ１との比（δ２／δ１）に対する
電動機の効率（％）及び音（ｄＢ）との関係を図７に示
す。図７から理解できるように、比（δ２／δ１）が２
〜３．５の範囲内の場合に、発生する音が低く、且つ効
率も良い。したがって、比（δ２／δ１）は、(１)式を
満足するように設定するのが好ましい。２≦δ２／δ１≦３．５（１）式

【００１１】また、本実施の形態では、補歯部２１を介
する磁束の漏れを少なくするために、主歯部１１の先端
部１１ａの開き角度と補歯部２１の先端部２１ａの開き
角度の比を調整している。ここで、主歯部１１の先端部
１１ａの開き角度、本実施の形態では先端面１１ｂの中
心点Ｐを中心とする開き角度をθ１とする。また、補歯
部２１の先端部２１ａの開き角度、本実施の形態では、
先端面２１ｂの中心点Ｐを中心とする開き角度をθ２と
する。補歯部２１の先端部２１ａの開き角度θ２と主歯
部１１の先端部１１ａの開き角度θ２との比（θ２／θ
１）に対する電動機の効率（％）及び音（ｄＢ）との関
係を図８に示す。図８から理解できるように、比（θ２
／θ１）が０．１〜０．３の範囲内の場合に、発生する
音が低く、且つ効率も良い。したがって、比（θ２／θ
１）は、(２)式を満足するように設定するのが好まし
い。０．１≦θ２／θ１≦０．３（２）式

【００１２】また、本実施の形態では、補歯部２１を介
する磁束の漏れを少なくするために、主歯部１１の幅と
補歯部２１の幅の比を調整している。ここで、主歯部１
１の幅、本実施の形態では主歯部１１の基部１１ｄの幅
をａとする。また、補歯部２１の幅、本実施の形態で
は、補歯部２１の基部２１ｃの幅をｂとする。補歯部２
１の幅ｂと主歯部１１の幅ａとの比（ｂ／ａ）に対する
電動機の効率（％）及び音（ｄＢ）との関係を図９に示
す。図９から理解できるように、比（ｂ／ａ）が０．１
〜０．３５の範囲内の場合に、発生する音が低く、且つ
効率も良い。したがって、比（ｂ／ａ）は、(３)式を満
足するように設定するのが好ましい。０．１≦ｂ／ａ≦０．３５（３）式

【００１３】主歯部１１の先端部１１ａ、基部１１ｄ、
根元部１１ｅと、補歯部２１の先端部２１ａ、基部２１
ｃ、根元部２１ｄによってスロット１が形成されてい
る。主歯部１１の根元部、本実施の形態では、主歯部１
１の基部１１ｄの根元部１１ｅは円弧状に形成されてい
る。また、補歯部２１の根元部、本実施の形態では、補
歯部２１の基部２１ｃの根元部２１ｄは円弧状に形成さ
れている。スロット１には、スロット底部側及びスロッ
ト開口側に、例えばポリエステル系の絶縁材料によりフ
ィルム状に形成された絶縁部材２及び４が挿入される。
そして、絶縁部材２及び４の間に巻線３が挿入される。
本実施例では、巻線３のスロット１内における占積率を
向上させるために、主歯部１１の根元部１１ｅの半径Ｒ
１と補歯部２１の根元部２１ｄの半径Ｒ２の比を調整し
ている。フィルム状の絶縁部材を用いることにより、樹
脂製の絶縁部材（巻線を巻き付けるボビン）を用いる場
合と比べて、多くの巻線３をスロット１内に挿入するこ
とができる。ここで、主歯部１１の根元部１１ｅの半径
Ｒ１と補歯部２１の根元部２１ｄの半径Ｒ２が、Ｒ１＜
Ｒ２に設定されている場合を図３（ａ）に示し、Ｒ１≧
Ｒ２に設定されている場合を図３（ｂ）に示す。予め巻
型等によって巻かれている巻線を巻線挿入機を用いてス
ロット開口部２７からスロット１内に挿入する場合、Ｒ
１＜Ｒ２に設定されていると、図３（ａ）に示すよう
に、スロット開口部２７から挿入される巻線３がスロッ
ト開口部付近で団子状態となる。このため、スロット１
内の主歯部１１側の奥まで巻線３を挿入することができ
ず、巻線３のスロット１内における占積率（スロット１
内を占める巻線３の割合）を上げることができない。こ
れに対し、Ｒ１≧Ｒ２に設定されていると、図３（ｂ）
に示すように、巻線挿入機を用いてスロット開口部２７
からスロット１内に挿入される巻線３がスロット開口部
付近で団子状態となることがない（巻線３が補歯部２１
側に停滞しない）。このため、スロット１内の主歯部１
１側の奥まで巻線３を挿入することができ、巻線３のス
ロット１内における占積率が向上する。また、Ｒ１≧Ｒ
２に設定することにより、主歯部１１の根元部１１ｅに
磁束が集中することがなくなるため、磁束が円滑に流
れ、補歯部２１を介する磁束の漏れを防止することがで
きる。特に、固定子コア１０の直径がある程度大きい場
合、補歯部２１の根元部２１ｄの半径Ｒ２を小さくし、
補歯部２１の長さを長くするとともに基部２１ｃの幅ｂ
を小さくすると、補歯部２１の磁束密度が飽和するた
め、補歯部２１を介する磁束の漏れを確実に防止するこ
とができる。

【００１４】また、本実施の形態では、補歯部２１の先
端面２１ｂが、補歯部２１の中心線にほぼ直交するよう
に形成されている。これにより、補歯部２１の先端面２
１ｂの端部と回転子コア３０の外周面との間の間隙が大
きくなり、補歯部２１を介する磁束の漏れを少なくする
ことができる。

【００１５】また、本実施の形態では、主歯部１１の先
端部１１ｂのスロット側端面１１ｃ及び補歯部２６の先
端部のスロット側端面２１ｅと、固定子中心Ｐとスロッ
ト開口中心を結ぶ線ｎとの角度α（補歯部２６側につい
ては図示省略）を調整している。ここで、主歯部１１の
先端部１１ｂのスロット側端面１１ｃ及び補歯部２６の
先端部のスロット側端面２１ｅと線ｎとの角度αが９０
度より大きく設定されている場合を図４（ａ）に示し、
ほぼ９０度に設定されている場合を図４（ｂ）に示す。
主歯部の先端部のスロット側端面１１ｃ及び補歯部の先
端部のスロット側端面２１ｅと線ｎとの角度αが９０度
より大きく設定されていると、図４（ａ）に示されてい
るように、スロット開口部２７側の絶縁部材４のスロッ
ト１内での収まり具合が悪い。このため、巻線挿入機を
用いてスロット１内に巻線３を挿入する時に、巻線３が
絶縁部材４とスロット側端面１１ｃとの間に入り込むこ
とがある。この場合には、巻線３が固定子コア１０と接
触するため、絶縁不良が発生する。一方、主歯部の先端
部のスロット側端面１１ｃ及び補歯部の先端部のスロッ
ト側端面２１ｅと線ｎとの角度αがほぼ９０度に設定さ
れていると、スロット開口部側の絶縁部材４のスロット
１内での収まりがよくなる。このため、図４（ｂ）に示
されているように、巻線挿入機を用いてスロット１内に
巻線３を挿入する時に、巻線３が絶縁部材４と固定子コ
ア１０とスロット側端面１１ｃとの間に入り込むことが
なくなり、巻線３の絶縁不良が発生するおそれがなくな
る。

【００１６】補歯部２１を介する磁束の漏れを防止する
手段としては、他にも種々の手段がある。例えば、図５
に示すように、補歯部２１の先端部２１ａの先端面を、
固定子中心に向けて突状（図５では、円弧状）に形成し
てもよい。この場合でも、補歯部２１の先端面２１ｆの
端部と回転子コア３０の外周面との間の間隙が大きくな
り、補歯部２１を介する磁束の漏れを少なくすることが
できる。また、図６に示すように、補歯部２１の根元部
に空隙２８ａを設けたり、基部２１の適宜の位置に空隙
２８ｂ〜２８ｅを設けてもよい。あるいは、補歯部２１
の先端部２１ａの先端面２１ｂに切り欠き２８ｆを設け
てもよい。空隙２８ａ〜２８ｅ、切り欠き２８ｆの個数
や配設位置等は種々選択することができる。また、空隙
２８ａ〜２８ｅ、切り欠き２８ｆの形状、大きさ等も種
々選択することができる。この場合でも、補歯部２１を
介する磁束の漏れを少なくすることができる。

【００１７】ところで、本発明者が種々検討した結果、
回転子が回転する際、固定子と回転子との間の磁気的な
吸引、反発により主歯部や補歯部が振動し、この主歯部
や補歯部の振動によって電動機から音や振動が発生する
ことが判明した。図１０に、固定子コア５０の外周側
（外周面）に切り欠きが設けられていない場合について
説明する。回転子の回転によって回転子と主歯部５１と
の間に吸引力、反発力が作用すると、主歯部５１は固定
子の半径方向に振動する。例えば、回転子と主歯部５１
との間に反発力が作用すると主歯部５１は５１Ｅの位置
に移動し、吸引力が作用すると５１Ｆの位置に移動す
る。これにより、固定子コア５０の外周側の、主歯部５
１と対向する個所５０ａも振動する。例えば、主歯部５
１が５１Ｅの位置に移動する時には主歯部５１と対向す
る個所５０ａは５０Ｅの位置に移動し、主歯部５１が５
１Ｆの位置に移動する時には５０Ｆの位置に移動する。
この、固定子コア５０の外周側の、主歯部５１と対向す
る個所５０ａが振動することによって、例えば電動機を
固定するケース等に伝達され、電動機に音や振動が発生
する。

【００１８】本実施の形態では、このような音や振動等
が発生するのを防止するために、図１１に示すように、
固定子コア１０の外周側の、主歯部１１と対向する個所
に切り欠き１８を形成している。回転子と主歯部１１と
の間に反発力が作用すると、主歯部１１は１１Ｅの位置
に移動する。この時、主歯部１１に対応する位置に形成
された切り欠き１８の底面１８ａは１８Ｅの位置に移動
する。また、回転子と主歯部１１との間に吸引力が作用
すると、主歯部１１は１１Ｆの位置に移動する。この
時、主歯部１１に対応する位置に形成された切り欠き１
８の底面１８ａは１８Ｆの位置に移動する。本実施の形
態では、固定子コアの外周側の、主歯部に対応する位置
に切り欠きを設けているため、回転子と主歯部との間の
吸引、反発によって主歯部が振動しても、切り欠き部の
底面の振動量は図１０に示した場合に比べて少ない。こ
のため、電動機から音や振動等が発生するのを防止する
ことができる。

【００１９】また、別の磁気的な吸引、反発による主歯
部や補歯部について図１２で説明する。回転子の回転に
よって回転子と主歯部５１、５６との間に吸引力、反発
力が作用すると、主歯部５１、５６及び補歯部６６は固
定子の周方向及び半径方向に振動する。例えば、回転子
と主歯部５１との間に吸引力が作用し、回転子と主歯部
５６との間に反発力が作用した場合、主歯部５１は５１
Ｋの位置に移動し、主歯部５６は５６Ｌの位置に移動す
る。ここで、吸引力の方が反発力より大きいため、補歯
部６６は６６Ｋの位置に移動する。これにより、固定子
コア５０の外周側の、補歯部６６と対向する個所５０ａ
が５０Ｋの位置に移動する。回転子と主歯部５１との間
に吸引力が作用しなくなると、補歯部６６は元の位置に
戻ろうとするが、慣性力で６６Ｌの位置まで移動する。
これにより、固定子コア５０の外周側の、補歯部６６と
対向する個所５０ａが５０Ｌの位置に移動する。また、
回転子と主歯部５１との間に反発力が作用し、回転子と
主歯部５６との間に吸引力が作用した場合は、主歯部５
１は５１Ｌの位置に移動し、主歯部５６は５６Ｋの位置
に移動する。この場合も前記と同様に、補歯部６６は６
６Ｋの位置に移動する。これにより、固定子コア５０の
外周側の、補歯部６６と対向する個所５０ａが５０Ｋの
位置に移動する。回転子と主歯部５６との間に吸引力が
作用しなくなると、前記と同様に、補歯部６６は慣性力
で６６Ｌの位置まで移動する。したがって、補歯部６６
と対向する個所５０ａが５０Ｌの位置に移動することに
なる。この、固定子コア５０の外周側の、補歯部５１と
対向する個所５０ａが振動することによって、例えば電
動機を固定するケース等に音や振動が伝達される。

【００２０】本実施の形態では、このような音や振動等
が発生するのを防止するために、図１３に示すように、
固定子コア１０の外周側の、補歯部２６と対向する個所
に切り欠き１９を形成している。回転子の回転によって
回転子と主歯部１１との間に吸引力が作用し、回転子と
主歯部１６との間に反発力が作用すると、主歯部１１は
１１Ｋの位置に移動し、主歯部１６は１６Ｌの位置に移
動する。ここで、吸引力の方が反発力より大きいため、
補歯部２６は２６Ｋの位置に移動する。これにより、固
定子コア１０の外周側の、補歯部２６と対向する個所に
形成された切り欠き１９の底面１９ａは１９Ｋの位置に
移動する。回転子と主歯部１１との間に吸引力が作用し
なくなると、補歯部２６は元の位置に戻ろうとするが、
慣性力で２６Ｌの位置まで移動する。これにより、固定
子コア１０の外周側の、補歯部２６と対向する個所に形
成された切り欠き１９の底面１９ａは１９Ｌの位置に移
動する。また、回転子と主歯部１１との間に反発力が作
用し、回転子と主歯部１６との間に吸引力が作用する
と、主歯部１１は１１Ｌの位置に移動し、主歯部１６は
１６Ｋの位置に移動する。この場合、吸引力の方が反発
力より大きいため、補歯部２６は２６Ｋの位置に移動す
る。これにより、固定子コア１０の外周側の、補歯部２
６と対向する個所に形成された切り欠き１９の底面１９
ａが１９Ｋの位置に移動する。回転子と主歯部１６との
間に吸引力が作用しなくなると、前記と同様に、補歯部
２６が位置２６Ｌに移動し、したがって切り欠き１９の
底面１９ａが１９Ｌの位置に移動する。本実施の形態で
は、固定子コアの外周側の、補歯部に対応する位置に切
り欠きを設けているため、回転子と主歯部との間の吸
引、反発によって主歯部、したがって補歯部が振動して
も、切り欠き部の底面の振動量は図１２に示した場合に
比べて少ない。このため、電動機を固定するケース等に
音や振動等が伝達されるのを防止することができる。

【００２１】回転子コア３０の磁石収容孔３１ａ〜３１
ｄに挿入される永久磁石３２ａ〜３２ｄは初期において
磁性を有していないため、所定の磁性に着磁する必要が
ある。ここで、永久磁石３２ａ〜３２ｄを回転子コア３
０の磁石収容孔３１ａ〜３１ｄに挿入した状態で着磁
し、その後回転子を固定子に組み付ける方法を用いる
と、永久磁石３２ａ〜３２ｄの磁力によって回転子が固
定子の内周面に吸着するため、組み付け作業性がよくな
い。そこで、組み付け作業性を向上させるために、磁石
収容孔３１ａ〜３１ｄに永久磁石３２ａ〜３２ｄが挿入
された回転子を固定子に組み付け、回転子を基準位置に
合わせた後、固定子巻線に着磁電流を流して永久磁石３
２ａ〜３２ｄを着磁する方法を用いる。以下に、回転子
を固定子に組み付けた状態で永久磁石を着磁する方法の
一実施の形態を図１４〜図１７を用いて説明する。な
お、図１４は１回目の着磁を行う時の回転子の位置を示
し、図１５は１回目の着磁を行う時の各固定子巻線の電
気的接続図を示す。また、図１６は、２回目の着磁を行
う時の回転子の位置を示し、図１７は２回目の着磁を行
う時の各固定子巻線の電気的接続図を示す。

【００２２】本実施の形態では、主歯部１１〜１６には
それぞれ巻線Ｕ１、Ｗ２、Ｖ２、Ｕ２、Ｗ１、Ｖ１が巻
かれている。巻線Ｕ１とＵ２、巻線Ｖ１とＶ２、巻線Ｗ
１とＷ２が直列に接続されて、Ｕ相固定子巻線、Ｖ相固
定子巻線、Ｗ相固定子巻線が構成されている。さらに、
Ｕ相固定子巻線、Ｖ相固定子巻線、Ｗ相固定子巻線の共
通端子が接続されて、三相Ｙ結線されている。まず、図
１４に示すように、回転子を、いずれかの永久磁石、図
１４では永久磁石３２ａの中心位置（磁極中心）が主歯
部１１の中心線に一致する位置（第１の基準位置）に合
わせる。この回転子を第１の基準位置に合わせる操作
は、固定子巻線に位置決め電流を流すことによって行う
こともできる。回転子を第１の基準位置に合わせた状態
で、各相の固定子巻線を図１５に示すように着磁電源に
接続し、各相の固定子巻線に着磁電流を流す。これによ
り、磁極中心が主歯部１１の中心線に一致する永久磁石
３２ａ、３２ｃには、外周側がＮ極、中心側がＳ極に着
磁される。次に、図１６に示すように、回転子を回転さ
せて（例えば、本図においては矢印で示す反時計方向に
９０度）、他の永久磁石３２ｂの中心位置が主歯部１１
の中心線に一致する位置（第２の基準位置）に合わせ
る。回転子を第２の基準位置に合わせた状態で、各相の
固定子巻線を図１７に示すように着磁電源に接続し、各
相の固定子巻線に着磁電流を流す。これにより、磁極中
心が主歯部１１の中心線に一致する永久磁石３２ｂ、３
２ｄには、外周側がＳ極、中心側がＮ極に着磁される。
また、本実施の形態では各巻線の結線を直列に接続した
が、並列に接続しても同様に着磁するこおとができる。

【００２３】以上の実施の形態では、回転子コアの磁石
収容孔として断面が台形状の磁石収容孔を用いたが、永
久磁石収容孔の断面形状は円弧状を含め種々変更可能で
ある。さらに、磁石収容孔の形状に応じて、永久磁石の
断面形状も変更することができる。また、インナーロー
タ型の電動機について説明したが、本発明は、アウター
ロータ型の電動機にも適用することができる。また、回
転子に埋め込む永久磁石は１層に限定されず、複数層に
埋め込むこともできる。また、、永久磁石埋込型電動機
について説明したが、本発明は永久磁石埋込型電動機に
限定されず、他の永久磁石電動や他の電動機に適用する
ことができる。また、電動機の回転子の極数や固定子の
主歯部の数等は種々変更可能である。また、補歯部を介
する磁束の漏れを防止する手段や固定子巻線の占積率を
向上させる手段として種々の手段を説明したが、これら
の手段は単独で用いることもできるし、複数の手段を組
み合わせて用いることもできる。また、エアコンや冷蔵
庫等の冷凍圧縮機に搭載される電動機では、冷媒と冷凍
機油の混合ガスが圧縮機内で流動するため、電動機の固
定子コアにガス通路等が設けられている。このガス通路
として、補歯部に設けられる空隙や切り欠き、固定子コ
アの外周側に設けられる切り欠きを用いることもでき
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３に記
載の電動機を用いれば、補歯部を介する磁束の漏れを少
なくすることができ、音や振動等を低減することができ
る。同時に、電動機の効率を向上させることもできる。
また、請求項４に記載の電動機を用いれば、スロット内
の固定子巻線の占積率を向上させることができる。ま
た、請求項５及び６に記載された電動機を用いれば、
補歯部の先端面の端部と回転子との間の空隙が大きくな
るため、補歯部を介する磁束の漏れを少なくすることが
できる。また、請求項７及び８に記載の電動機を用いれ
ば、補歯部を介する磁束の漏れを一層少なくすることが
できる。また、請求項９及び１０に記載の電動機を用い
れば、音や振動等を低減することができる。また、請求
項１１に記載の電動機を用いれば、固定子巻線が絶縁不
良となるのを防止することができる。また、請求項１２
に記載の電動機を用いれば、スロット内における固定子
巻線の占積率が向上する。また、請求項１３及び１４に
記載の永久磁石回転子の永久磁石の着磁方法を用いれ
ば、組付け作業性が向上し、また容易に着磁を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電動機の固定子の断面
図である。

【図２】図１の要部の拡大図である。

【図３】主歯部の根元部の半径と補歯部の根元部の半径
との関係を説明する図である。

【図４】主歯部のスロット側端部の角度を説明する図で
ある。

【図５】補歯部の他の実施の形態を示す図である。

【図６】補歯部の他の実施の形態を示す図である。

【図７】主歯部の空隙δ１と補歯部の空隙δ２の比（δ
２／δ１）と効率及び音との関係を示す図である。

【図８】主歯部の開き角度θ１と補歯部の開き角度θ２
の比（θ２／θ１）と効率及び音との関係を示す図であ
る。

【図９】主歯部の幅ａと補歯部の幅ｂの比（ｂ／ａ）と
効率及び音との関係を示す図である。

【図１０】従来技術における、磁気的な吸引、反発によ
る音の発生を示す図である。

【図１１】本発明における、磁気的な吸引、反発による
音の発生を示す図である。

【図１２】従来技術における、磁気的な吸引、反発によ
る音の発生を示す図である。

【図１３】本発明における、磁気的な吸引、反発による
音の発生を示す図である。

【図１４】永久磁石の着磁方法を説明する図である。

【図１５】永久磁石の着磁方法を説明する電気回路図で
ある。

【図１６】永久磁石の着磁方法を説明する図である。

【図１７】永久磁石の着磁方法を説明する電気回路図で
ある。

【図１８】従来の電動機を示す図である。

【符号の説明】

１０、５０固定子コア１１〜１６、５１〜５６主歯部２１〜２６、６１〜６６補歯部３０、７０回転子コア３２ａ〜３２ｄ、７２ａ〜７２ｄ永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ａ５Ｈ６２２ 3/12 3/12 3/34 3/34 Ｃ 3/487 3/487 Ｚ 15/03 15/03 Ｇ 19/10 19/10 Ａ 21/14 21/14 Ｍ (72)発明者佐藤光彦愛知県春日井市愛知町２番地アイチ−エマソン電機株式会社内 (72)発明者寺尾美都司愛知県春日井市愛知町２番地アイチ−エマソン電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA04 AA09 AB04 AE06 AE07 5H603 AA01 AA03 AA04 BB01 BB09 BB12 CA01 CA05 CB02 CB17 CB22 CB26 CC11 CC15 CC17 CD01 CD04 CD14 CD21 CE01 FA02 FA16 5H604 AA05 AA08 BB01 BB10 BB14 CC01 CC05 CC16 DA14 DB01 DB26 PB03 5H619 AA01 AA03 BB01 BB06 BB24 PP01 PP05 PP06 PP08 PP14 5H621 AA02 GA01 GA06 GA12 GA16 GA18 HH01 JK03 5H622 AA02 CA02 CA07 CA10 CB03 CB04 DD01 DD02 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主歯部と補歯部を有する固定子と、固定
子のスロットに挿入された固定子巻線と、回転子とを備
える電動機であって、主歯部の先端面と回転子との間の
空隙をδ１、補歯部の先端面と回転子との間の空隙をδ
２とした場合、［２≦δ２／δ１≦３．５］に設定され
ている電動機。
【請求項２】主歯部と補歯部を有する固定子と、固定
子のスロットに挿入された固定子巻線と、回転子とを備
える電動機であって、主歯部の先端面の開き角度をθ
１、補歯部の先端面の開き角度をθ２とした場合、
［０．１≦θ２／θ１≦０．３］に設定されている電動
機。
【請求項３】主歯部と補歯部を有する固定子と、固定
子のスロットに挿入された固定子巻線と、回転子とを備
える電動機であって、主歯部の幅をａ、補歯部の幅をｂ
とした場合、［０．１≦ｂ／ａ≦０．３５］に設定され
ている電動機。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の電動機
であって、主歯部の根元部の半径をＲ１、補歯部の根元
部の半径をＲ２とした場合、［Ｒ１≧Ｒ２］に設定され
ている電動機。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の電動機
であって、補歯部の先端面が補歯部の中心線にほぼ直交
するように形成されている電動機。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかに記載の電動機
であって、補歯部の先端面が固定子中心に向けて凸状に
形成されている電動機。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の電動機
であって、補歯部に空隙が形成されている電動機。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の電動機
であって、補歯部に切り欠きが形成されている電動機。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の電動機
であって、固定子の外周側の、主歯部と対向する個所に
切り欠きが形成されている電動機。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の電動
機であって、固定子の外周側の、補歯部と対向する個所
に切り欠きが形成されている電動機。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の電
動機であって、主歯部及び補歯部の先端部のスロット側
端部が、固定子中心とスロット開口中心とを結んだ線と
ほぼ直角に形成されている電動機。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の電
動機であって、固定子巻線は、予め巻かれた巻線を巻線
挿入機によってスロットに挿入したものである電動機。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載の電
動機に用いる永久磁石回転子の永久磁石の着磁方法であ
って、永久磁石を回転子コアの磁石収容孔に挿入した回
転子を固定子に組付けた後、回転子を基準位置に合わせ
た状態で、各相の固定子巻線に着磁電流を流して永久磁
石を着磁する操作を複数回繰り返す永久磁石回転子の永
久磁石の着磁方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の永久磁石回転子の
永久磁石の着磁方法であって、固定子巻線は三相Ｙ結線
されており、回転子を第１の基準位置に合わせた状態で
は固定子巻線の２相の巻線端子と残りの１相の巻線端子
との間に直流電流を流し、回転子を第２の基準位置に合
わせた状態では前記固定子巻線の２相の巻線端子と残り
の１相の巻線端子との間に前記とは逆方向の直流電流を
流す永久磁石回転子の永久磁石の着磁方法。