JP2004229467A

JP2004229467A - 永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器

Info

Publication number: JP2004229467A
Application number: JP2003017540A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Koga; 光浩古賀
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】フル着磁が可能でモータの効率、出力トルクを向上させる回転子磁石の着磁器を提供する。
【解決手段】軟磁性体の着磁ヨーク１とティース２を備え、テイースに巻回された磁界を発生させるコイル３を備え、ティース２の内側に空隙を介して複数の磁石４を回転子５内部に埋め込んだ磁石埋め込み型回転子の磁石を着磁する着磁器において、ティース２を対称位置のみに２ケ配置したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、着磁器は図４のように、着磁ヨーク１と回転子５の極数と同じ数のティース２をそなえ、ティース２に巻回された磁界を発生させるコイル３を備え、ティース２の内側に空隙を介して複数の磁石４を着磁する構成が一般的である。
こうした着磁装置の例としては、例えば、特許文献１に開示されている「回転子磁石の着磁装置」がある。図７はその「回転子磁石の着磁装置」を示した図であり、一般的に、希土類永久磁石を回転子表面に取付けた永久磁石同期モータ等の着磁装置は、コイル３にコンデンサ充電型等の電流供給装置から通電して永久磁石４に着磁するようにしている。
【０００３】
この場合の着磁ヨーク１の磁路は、コイル起磁力による磁束Ｆを通しやすくするために磁性体で構成するが、希土類磁石のように高い着磁界が必要な永久磁石４を着磁する場合には大きなコイル起磁力が必要になり、着磁ヨーク１の磁路、特に永久磁石４と対面したティース２が磁気飽和してしまう。この場合、ティース２は磁性体でありながら磁気的な壁となり、磁束Ｆは主にスロット５内のコイル３とティース２の僅かな隙間Ｓを通り、ティース２先端の両端近傍と対向する空隙部ａ部を基に永久磁石４を着磁することになり、ａ部と対向したティース２の両端は着磁界が大きく、逆に、ティース２の中央のｂ部は小さくなる。その結果、モータ出力が高調波を含んだ波形となって、トルク脈動、回転リップルの増加と言った不都合が発生するので、ティース２の材質を磁性体から電気伝導率が低く、高熱伝導体のエポキシ樹脂等に交換して磁気飽和の影響を低減するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０８８２５号公報（第２ページ、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、このようなティース部の磁気飽和による着磁界ムラに加えて、図７に示す隣接するティース２の各々の発生磁束Ｆの向きが逆になっているように、基本的には、隣接するティース２に巻回されるコイル３は対向位置の永久磁石を夫々Ｓ極、Ｎ極と異なる方向に磁化するために、逆向きに巻回され直列接続されて、回転子５の永久磁石磁極を全極同時に着磁が行われるので、コイルに大電流を印加して発生させる着磁磁界は図５のように隣り合うティースに引き寄せられることになって、ティース部の磁気飽和による影響とあいまって、回転子内の磁石４の特に端部において、着磁に不要な回転子接線成分の磁界が増え、逆に着磁に必要な回転子法線成分の磁界が減少してしまう。
その結果、図６に示すように、磁石４の端部Ｋ１、Ｋ２の着磁が不十分な形で、磁石の着磁が十分にできなくなり本来磁石が持っている性能を引き出せず、モータの効率低下やモータ出力トルクが減少するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、着磁に不要な磁界成分の増加を抑え、着磁能力を向上させてモータの効率の向上と出力トルクの増加を図ることが可能な永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、軟磁性体の着磁ヨークとティースをそなえ、ティースに巻回された磁界を発生させるコイルを備え、ティース１の内側に空隙を介して複数の磁石を回転子内部に埋め込んだ磁石埋め込み形回転子の磁石を着磁する着磁器において、前記ティースを対称位置のみに２ケ配置したことを特徴としている。
以上の構成によって、着磁ティースを対称位置のみに２ケ配置したので、着磁能力が向上して磁石本来の特性を引き出せるようになる。
また、請求項２に記載の発明は、前記コイルが巻回されたティースによる着磁は、前記テイースと永久磁石の相対位置を回転等により変えて前記回転子の永久磁石全極に着磁を行うことを特徴としている。
以上のようにすることにより、従来装置で着磁していたあらゆるモータ回転子に対しても本装置を使って着磁することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器の断面図である。
図２は図１に示す着磁器の着磁磁界を示す図である。
図３は図１に示す永久磁石の着磁分布を示す図である。
図１において、着磁ヨーク１とティース２は、渦電流を防止するため電磁鋼板などの軟磁性材料の板を重ねて構成する。
コイル３はティース１に所望の巻き回数分巻くか、あらかじめコイル３を巻いた後、ティース内側から挿入して構成する。コイル３は着磁の際に高電圧と衝撃が加わるため、絶縁と機械強度を保つため周囲を樹脂などの絶縁材料により補強する。磁石４はここでは６極の例で各磁石４の間には逆三角形の漏洩磁束防止孔を夫々設けている。
【０００９】
つぎに動作について説明する。
先ず、ティース２に磁石４が対向するよう回転子５を位置決めする。この位置決め手段は図示していないが、例えば、回転子５をサーボモータ等により回転させる（着磁ヨーク１側を回転させて相対的位置を変えてもよい）方式である。
ティースと永久磁石の位置決めが完了したら、コンデンサに蓄えた電荷を放電させる着磁電源を用いて、コイル３に電流を印加する。着磁器と回転子５で構成される磁気回路は２ケのティース２と回転子５及びヨーク１となるため、着磁磁界は図２のようになり、従来の技術と比較して、磁石４端部の漏れ磁界を改善することができる。
図３は永久磁石４の周辺の磁界分布をあらわしたものであり、図３から判るように、磁石４の端部Ｋ１、Ｋ２の着磁が十分となり、着磁能力が向上していることがわかる。したがって、本来磁石が持っている性能を引き出すことができるようになる。
このようにして永久磁石４全体をムラなく完全に磁気飽和するように磁化することが可能になるが、ティース２は２個なので、図１では、先ず、６極の中の上下の位置の磁石４が着磁される。例えば、上の磁石がＮ極に着磁され、下の磁石がＳ極に着磁されるとすると、次に位置決め用のモータにより回転子５を６０°回転させて位置決めした後、電流の方向を切換えて対向位置にある１組の磁石を着磁する。これを２工程行えば６極、全極の着磁ができる。
また、電流の方向を換えない場合は、６０°×２＝１２０°（磁石がＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓの順に着磁されるように）回転させて位置決めを行い、隣の対向する１組の磁石を着磁する。続いて、同方向へ１２０°回転させて、対向する１組の磁石を着磁すれば、６極全極の着磁が完了する。どちらでも可能であり、着磁する極数等に応じて効率的な方を選択すればよい。
【００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、着磁ティースを対称位置のみに２ケ配置し磁気回路に工夫を施したので、着磁能力が向上して磁石本来の特性を引き出せるため、モータの効率向上や出力トルク増加の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器の断面図である。
【図２】図１に示す着磁器の着磁磁界を示す図である。
【図３】図１に示す磁石の着磁分布を示す図である。
【図４】従来の着磁器の断面図である。
【図５】図４に示す着磁器の着磁磁界を示す図である。
【図６】図６に示す磁石の着磁分布を示す図である。
【図７】従来の着磁器の磁束を示す図である。
【符号の説明】
１ヨーク
２ティース
３コイル
４磁石
５回転子

Claims

軟磁性体の着磁ヨークとティースをそなえ、ティースに巻回された磁界を発生させるコイルを備え、ティースの内側に空隙を介して複数の磁石を回転子内部に埋め込んだ磁石埋め込み形回転子の磁石を着磁する着磁器において、
前記ティースを対称位置のみに２ケ配置したことを特徴とする永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器。
前記コイルが巻回されたティースによる着磁は、前記ティースと永久磁石の相対位置を回転により変えて前記回転子の永久磁石全極に着磁を行うことを特徴とする請求項１記載の永久磁石形同期モータ回転子磁石の着磁器。