JP3351237B2 - 永久磁石形モータ - Google Patents
永久磁石形モータInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
- H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷蔵庫、空調機
等の圧縮機駆動用のモータ等に使用される永久磁石形モ
ータに関するものである。
等の圧縮機駆動用のモータ等に使用される永久磁石形モ
ータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、永久磁石材料や制御装置の発達に
より、冷蔵庫、空調機等の圧縮機用モータとして永久磁
石形モータが一般的に使用されるようになってきた。永
久磁石形モータでは、回転子に埋設される永久磁石の大
きさを可能な限り大きくして、必要な磁束量を確保する
ことが要求される。そのため、永久磁石の配置に関して
様々な提案がなされている。その一つに、永久磁石をＶ
字状に配置するもの（以下Ｖ字形ロータという）があ
る。
より、冷蔵庫、空調機等の圧縮機用モータとして永久磁
石形モータが一般的に使用されるようになってきた。永
久磁石形モータでは、回転子に埋設される永久磁石の大
きさを可能な限り大きくして、必要な磁束量を確保する
ことが要求される。そのため、永久磁石の配置に関して
様々な提案がなされている。その一つに、永久磁石をＶ
字状に配置するもの（以下Ｖ字形ロータという）があ
る。
【０００３】図１０は例えば実開平６−６６２７７号公
報に示された従来の永久磁石形モータのＶ字形ロータを
示す横断面の部分図である。図において、１は円筒状に
形成された固定子鉄心で、その内側にスロット２が極
数、相数などにより決められる数だけ打ち抜かれてお
り、スロット２間にはコイル３が巻回されている。４は
前記固定子鉄心１の内側に配置された円柱状の回転子鉄
心で、軸方向に貫通するＶ字状の磁石挿入孔５が穿設さ
れており、磁石挿入孔５のＶ字の開口幅Ｗ１は極ピッチ
幅Ｗ２よりも若干狭くなっている。
報に示された従来の永久磁石形モータのＶ字形ロータを
示す横断面の部分図である。図において、１は円筒状に
形成された固定子鉄心で、その内側にスロット２が極
数、相数などにより決められる数だけ打ち抜かれてお
り、スロット２間にはコイル３が巻回されている。４は
前記固定子鉄心１の内側に配置された円柱状の回転子鉄
心で、軸方向に貫通するＶ字状の磁石挿入孔５が穿設さ
れており、磁石挿入孔５のＶ字の開口幅Ｗ１は極ピッチ
幅Ｗ２よりも若干狭くなっている。
【０００４】６は前記回転子鉄心４の外周部に位置し、
前記磁石挿入孔５のＶ字の内縁に挟まれた磁極部、７は
隣接する前記磁極部６を上記外周部で連結する磁極連結
部、８は前記磁石挿入孔５のＶ字の外縁に包囲されたヨ
ーク部、９は隣接する前記磁石挿入孔５の間に挟まれ磁
極部６とヨーク部８とを連結する内外周連結部で、前記
磁極連結部７は強度上必要な幅を有しており、この内外
周連結部９は漏れ磁束が影響しない程度の幅に設定され
ている。
前記磁石挿入孔５のＶ字の内縁に挟まれた磁極部、７は
隣接する前記磁極部６を上記外周部で連結する磁極連結
部、８は前記磁石挿入孔５のＶ字の外縁に包囲されたヨ
ーク部、９は隣接する前記磁石挿入孔５の間に挟まれ磁
極部６とヨーク部８とを連結する内外周連結部で、前記
磁極連結部７は強度上必要な幅を有しており、この内外
周連結部９は漏れ磁束が影響しない程度の幅に設定され
ている。
【０００５】１０は前記磁石挿入孔５に挿入された永久
磁石で、磁石挿入孔５と相似形でかつＶ字の底部で対称
に２分割されて埋設され、１極分の磁極を構成してい
る。そして、隣接する磁極の永久磁石１０の極性は互い
に逆極性に配置されている。１１は回転子軸挿入孔であ
る。
磁石で、磁石挿入孔５と相似形でかつＶ字の底部で対称
に２分割されて埋設され、１極分の磁極を構成してい
る。そして、隣接する磁極の永久磁石１０の極性は互い
に逆極性に配置されている。１１は回転子軸挿入孔であ
る。
【０００６】図１１は例えば特開平２−１７９２５３号
公報に示された従来の永久磁石形モータのＶ字形ロータ
を示す横断面図である。この例では、Ｖ字状に配置され
た磁石挿入孔５に、横断面が長方形の永久磁石１０が挿
入され、隣接する磁極部６相互間の磁束の漏れを防止す
るため、磁極連結部７の一部を切断する構造となってい
る。すなわち、磁極部６のＳ極６ａはヨーク部８と一体
になっているが、Ｎ極６ｂはヨーク部８から分離してい
る。また、磁石挿入孔５と永久磁石１０とのすき間に
は、硬化性非磁性物質１２が充てんされている。
公報に示された従来の永久磁石形モータのＶ字形ロータ
を示す横断面図である。この例では、Ｖ字状に配置され
た磁石挿入孔５に、横断面が長方形の永久磁石１０が挿
入され、隣接する磁極部６相互間の磁束の漏れを防止す
るため、磁極連結部７の一部を切断する構造となってい
る。すなわち、磁極部６のＳ極６ａはヨーク部８と一体
になっているが、Ｎ極６ｂはヨーク部８から分離してい
る。また、磁石挿入孔５と永久磁石１０とのすき間に
は、硬化性非磁性物質１２が充てんされている。
【０００７】従来のＶ字形ロータはこのように構成さ
れ、例えばコイル３が三相巻線であるとし、このコイル
３に三相交流を流すと、コイル３に流れる電流と永久磁
石１０の磁束によって生じるトルク、即ち永久磁石界磁
トルクと、コイル３に流れる電流によって生じる磁束
が、磁気的に安定した位置に移動しようとするトルク、
即ちリラクタンストルクが発生して回転子鉄心４が回転
する。つまり、永久磁石１０による磁束がモータの発生
トルクに関係する構成になっている。
れ、例えばコイル３が三相巻線であるとし、このコイル
３に三相交流を流すと、コイル３に流れる電流と永久磁
石１０の磁束によって生じるトルク、即ち永久磁石界磁
トルクと、コイル３に流れる電流によって生じる磁束
が、磁気的に安定した位置に移動しようとするトルク、
即ちリラクタンストルクが発生して回転子鉄心４が回転
する。つまり、永久磁石１０による磁束がモータの発生
トルクに関係する構成になっている。
【０００８】また、この他の従来技術として、ロータコ
アの外周リング部の内周方向に突出し、永久磁石と弾性
的に当接する断面ひれ状の突出片を設けて永久磁石を固
定する技術が、特開平５−２１９６６８号公報に開示さ
れており、ロータコアの打抜き穴に永久磁石を挿入した
とき、棒状突起が弾性的に変形して永久磁石を係合し固
定する技術が、特開平７−３２２５３８号公報に開示さ
れている。
アの外周リング部の内周方向に突出し、永久磁石と弾性
的に当接する断面ひれ状の突出片を設けて永久磁石を固
定する技術が、特開平５−２１９６６８号公報に開示さ
れており、ロータコアの打抜き穴に永久磁石を挿入した
とき、棒状突起が弾性的に変形して永久磁石を係合し固
定する技術が、特開平７−３２２５３８号公報に開示さ
れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の永久
磁石形モータのＶ字形ロータでは、図１０に示すよう
に、Ｖ字の底部で２分割された永久磁石１０を埋設して
いるため、永久磁石１０に作用する遠心力が磁石挿入孔
５の回転子鉄心４の外周部に近接した隅部の一点に集中
する。そのため、磁極連結部７の径方向の幅は、強度を
保つためにかなり大き目な幅を持っていなければならな
かった。
磁石形モータのＶ字形ロータでは、図１０に示すよう
に、Ｖ字の底部で２分割された永久磁石１０を埋設して
いるため、永久磁石１０に作用する遠心力が磁石挿入孔
５の回転子鉄心４の外周部に近接した隅部の一点に集中
する。そのため、磁極連結部７の径方向の幅は、強度を
保つためにかなり大き目な幅を持っていなければならな
かった。
【００１０】したがって、磁極連結部７の径方向の幅が
大き目になっておるため、この磁極連結部に生じる漏れ
磁束が増加し、コイル３に鎖交する磁束が減少して、モ
ータの効率が低下すると共に、磁石挿入孔５に相似っし
た横断面の永久磁石１０を使用しなければならず、永久
磁石１０の加工が困難になり、永久磁石１０のコストが
たかくなっていた。
大き目になっておるため、この磁極連結部に生じる漏れ
磁束が増加し、コイル３に鎖交する磁束が減少して、モ
ータの効率が低下すると共に、磁石挿入孔５に相似っし
た横断面の永久磁石１０を使用しなければならず、永久
磁石１０の加工が困難になり、永久磁石１０のコストが
たかくなっていた。
【００１１】また、図１０に示すものでは、永久磁石１
０と回転子鉄心４が一体化されていないため、回転子鉄
心４の剛性が弱く、図１２のＡ、Ｂに示すように節直径
１４を持つ振動モード、即ち、Ａでは左右方向はともに
中心方向へ、上下方向はともに外方向へ変形し、Ｂでは
Ａとは逆に左右方向はともに外方向に、上下方向はとも
に中心方向へ変形し、Ａ，Ｂを交互に繰り返す振動モー
ドが現れやすい。そのため、例えば軽負荷時において、
回転子鉄心のこれらの振動モードによる騒音が顕在化す
る。
０と回転子鉄心４が一体化されていないため、回転子鉄
心４の剛性が弱く、図１２のＡ、Ｂに示すように節直径
１４を持つ振動モード、即ち、Ａでは左右方向はともに
中心方向へ、上下方向はともに外方向へ変形し、Ｂでは
Ａとは逆に左右方向はともに外方向に、上下方向はとも
に中心方向へ変形し、Ａ，Ｂを交互に繰り返す振動モー
ドが現れやすい。そのため、例えば軽負荷時において、
回転子鉄心のこれらの振動モードによる騒音が顕在化す
る。
【００１２】また、図１１のものでは、隣接する磁極部
６相互間の磁束の漏れを防止するため、磁極連結部７の
一部を切断しているため、磁極部６のＮ極６ｂがヨーク
部８と分離している。したがって、回転子鉄心４が回転
するときの遠心力によって、磁極部６が回転子鉄心４か
ら剥離しないように、磁石挿入孔５と永久磁石１０のす
き間に硬化性非磁性物質１２を充てんしなければなら
ず、加工工数も多くなり、コストが高くなっていた。
６相互間の磁束の漏れを防止するため、磁極連結部７の
一部を切断しているため、磁極部６のＮ極６ｂがヨーク
部８と分離している。したがって、回転子鉄心４が回転
するときの遠心力によって、磁極部６が回転子鉄心４か
ら剥離しないように、磁石挿入孔５と永久磁石１０のす
き間に硬化性非磁性物質１２を充てんしなければなら
ず、加工工数も多くなり、コストが高くなっていた。
【００１３】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、回転子鉄心に必要な強度を保持し
たまま、隣接する磁極部間の漏れ磁束を減少させ、かつ
回転子鉄心の剛性に起因する騒音を抑制することがで
き、さらに、作業性を良くし安価に製造できるようにし
た永久磁石形モータを提供することを目的とする。
めになされたもので、回転子鉄心に必要な強度を保持し
たまま、隣接する磁極部間の漏れ磁束を減少させ、かつ
回転子鉄心の剛性に起因する騒音を抑制することがで
き、さらに、作業性を良くし安価に製造できるようにし
た永久磁石形モータを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る永久磁石
形モータは、コイルが巻回された固定子鉄心の内側に、
鋼鈑が多数積層された回転子鉄心を配置し、この回転子
鉄心にはその軸方向にＶ字状に穿設されこのＶ字の開口
側が前記回転子鉄心の外周側に配置された磁石挿入孔を
有し、この磁石挿入孔に前記Ｖ字の内側同士がそれぞれ
同極となるように永久磁石が挿入されたモータにおい
て、横断面長方形に形成した永久磁石と、この永久磁石
の側面と前記回転子鉄心の外周部との間に存在し、狭幅
部とこの狭幅部に接続する広幅部とで形成した磁極連結
部と、磁石挿入孔に設けられ永久磁石の短辺側を押圧す
る弾性機構とを備え、この弾性機構と前記磁極連結部に
接触するように上記永久磁石を圧入装着したものであ
る。
形モータは、コイルが巻回された固定子鉄心の内側に、
鋼鈑が多数積層された回転子鉄心を配置し、この回転子
鉄心にはその軸方向にＶ字状に穿設されこのＶ字の開口
側が前記回転子鉄心の外周側に配置された磁石挿入孔を
有し、この磁石挿入孔に前記Ｖ字の内側同士がそれぞれ
同極となるように永久磁石が挿入されたモータにおい
て、横断面長方形に形成した永久磁石と、この永久磁石
の側面と前記回転子鉄心の外周部との間に存在し、狭幅
部とこの狭幅部に接続する広幅部とで形成した磁極連結
部と、磁石挿入孔に設けられ永久磁石の短辺側を押圧す
る弾性機構とを備え、この弾性機構と前記磁極連結部に
接触するように上記永久磁石を圧入装着したものであ
る。
【００１５】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁石挿入孔内のＶ字の外縁に包囲されたヨーク部側
に設けられた弾性機構と、磁極連結部の広幅部と、に接
触するように圧入装着したものである。
は、磁石挿入孔内のＶ字の外縁に包囲されたヨーク部側
に設けられた弾性機構と、磁極連結部の広幅部と、に接
触するように圧入装着したものである。
【００１６】また、この発明に係わる永久磁石形モータ
は、横断面長方形に形成された永久磁石の接触面の角に
面取りを施したものである。
は、横断面長方形に形成された永久磁石の接触面の角に
面取りを施したものである。
【００１７】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、磁石挿入孔の辺の内Ｖ字の内側に相当する辺と回転
子鉄心の外周側の辺とが交差する二つの隅部と、回転子
鉄心の中心と結ぶ２本の線が挟む角度θを、極数をＰ、
固定子鉄心に巻回されたコイルの収納スロット数をＳと
したとき、次式に示すように、 (２４０゜／Ｐ)−(３６０゜／Ｓ)≦θ≦(２４０゜／Ｐ)
＋(３６０゜／Ｓ） の範囲内に設定したものである。
は、磁石挿入孔の辺の内Ｖ字の内側に相当する辺と回転
子鉄心の外周側の辺とが交差する二つの隅部と、回転子
鉄心の中心と結ぶ２本の線が挟む角度θを、極数をＰ、
固定子鉄心に巻回されたコイルの収納スロット数をＳと
したとき、次式に示すように、 (２４０゜／Ｐ)−(３６０゜／Ｓ)≦θ≦(２４０゜／Ｐ)
＋(３６０゜／Ｓ） の範囲内に設定したものである。
【００１８】また、この発明に係る永久磁石形モータ
は、回転子鉄心の両端面にそれぞれ端板を配置し、回転
子鉄心と端板とを軸方向に締結し、この締結位置をＶ字
状の磁石挿入孔の内周側で、かつ隣接するＶ字状の磁石
挿入孔間に設定したものである。
は、回転子鉄心の両端面にそれぞれ端板を配置し、回転
子鉄心と端板とを軸方向に締結し、この締結位置をＶ字
状の磁石挿入孔の内周側で、かつ隣接するＶ字状の磁石
挿入孔間に設定したものである。
【００１９】また、この発明に係わる永久磁石形モータ
は、回転子鉄心の外周部に位置し磁石挿入孔のＶ字の内
縁に挟まれた磁極部と、磁石挿入孔のＶ字の外縁に包囲
されたヨーク部と、を備え、回転子鉄心の一端に配置さ
れた鋼板は、磁石挿入孔内で磁極部とヨーク部とを互い
に連結させる内外周連結部を有したものである。
は、回転子鉄心の外周部に位置し磁石挿入孔のＶ字の内
縁に挟まれた磁極部と、磁石挿入孔のＶ字の外縁に包囲
されたヨーク部と、を備え、回転子鉄心の一端に配置さ
れた鋼板は、磁石挿入孔内で磁極部とヨーク部とを互い
に連結させる内外周連結部を有したものである。
【００２０】
実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１の回転
子鉄心を示す分解斜視図、図２は図１の横断面図であ
る。図において、４は回転子鉄心で、多数の打抜鋼板４
ａが積層されて円柱状に形成され、かつ複数のＶ字状の
磁石挿入孔５を有し、この磁石挿入孔５に挿入される永
久磁石１０を備えている。１３は弾性機構で、前記永久
磁石１０の側面を押さえるように、磁石挿入口５内のヨ
ーク部８側に設けている。また、前記打抜鋼板４ａには
リベット孔３２が設けられ、前記回転子鉄心４の両端面
に配置された一対の端板３１と、この両端板３１を連結
する複数のリベット３３とによって締結されている。ま
た、前記永久磁石１０の側面と回転子鉄心４の外周部と
の間に存在する磁極連結部７は、径方向の幅が狭い狭幅
部７ａと、径方向の幅が広い広幅部７ｂとで形成されて
いる。
子鉄心を示す分解斜視図、図２は図１の横断面図であ
る。図において、４は回転子鉄心で、多数の打抜鋼板４
ａが積層されて円柱状に形成され、かつ複数のＶ字状の
磁石挿入孔５を有し、この磁石挿入孔５に挿入される永
久磁石１０を備えている。１３は弾性機構で、前記永久
磁石１０の側面を押さえるように、磁石挿入口５内のヨ
ーク部８側に設けている。また、前記打抜鋼板４ａには
リベット孔３２が設けられ、前記回転子鉄心４の両端面
に配置された一対の端板３１と、この両端板３１を連結
する複数のリベット３３とによって締結されている。ま
た、前記永久磁石１０の側面と回転子鉄心４の外周部と
の間に存在する磁極連結部７は、径方向の幅が狭い狭幅
部７ａと、径方向の幅が広い広幅部７ｂとで形成されて
いる。
【００２１】前記のように構成された永久磁石形モータ
においては、磁極連結部７に狭幅部７ａが設けられてい
るため、隣接する磁極部６間の磁気抵抗が増加する。こ
の狭幅部７ａの径方向の幅は、磁極部６間の漏れ磁束が
飽和する程度に設定されている。したがって、磁極部６
間での磁束の漏れが減少し、モータ効率の低下を防ぐこ
とが可能となる。
においては、磁極連結部７に狭幅部７ａが設けられてい
るため、隣接する磁極部６間の磁気抵抗が増加する。こ
の狭幅部７ａの径方向の幅は、磁極部６間の漏れ磁束が
飽和する程度に設定されている。したがって、磁極部６
間での磁束の漏れが減少し、モータ効率の低下を防ぐこ
とが可能となる。
【００２２】また、磁極連結部７には、広幅部７ｂも設
けられているため、径方向の幅の広い部分で、かつ面で
永久磁石１０の遠心力を受けることができる。すなわ
ち、図８の場合、永久磁石１０の遠心力は１点で受ける
ことになるが、これを面で受けるものであるため、回転
子鉄心４の遠心力に対する強度は十分に余裕を持ったも
のとなる。
けられているため、径方向の幅の広い部分で、かつ面で
永久磁石１０の遠心力を受けることができる。すなわ
ち、図８の場合、永久磁石１０の遠心力は１点で受ける
ことになるが、これを面で受けるものであるため、回転
子鉄心４の遠心力に対する強度は十分に余裕を持ったも
のとなる。
【００２３】また、磁石挿入口５内に弾性機構１３が設
けられているため、永久磁石１０と回転子鉄心４が一体
化され、ロータの剛性が高められる。そのため、図１２
に示されるような顕著な振動モードを持たなくなり、こ
の振動モードに起因する騒音の発生を抑制することがで
きる。
けられているため、永久磁石１０と回転子鉄心４が一体
化され、ロータの剛性が高められる。そのため、図１２
に示されるような顕著な振動モードを持たなくなり、こ
の振動モードに起因する騒音の発生を抑制することがで
きる。
【００２４】さらに、弾性機構１３を回転子鉄心４の内
周側に設けているので、永久磁石１０の遠心力は弾性機
構１３の除荷の方向に作用する。したがって、弾性機構
１３の必要強度を確保するための設計が容易になる。
周側に設けているので、永久磁石１０の遠心力は弾性機
構１３の除荷の方向に作用する。したがって、弾性機構
１３の必要強度を確保するための設計が容易になる。
【００２５】また、この実施の形態１では、永久磁石１
０は横断面が長方形のものを使用している。横断面が長
方形の永久磁石１０は加工が容易なため価格が低く、安
価な永久磁石形モータを構成することが可能である。
０は横断面が長方形のものを使用している。横断面が長
方形の永久磁石１０は加工が容易なため価格が低く、安
価な永久磁石形モータを構成することが可能である。
【００２６】実施の形態２．図３のａは、この発明の実
施の形態２を示す永久磁石の正面図、図３のｂは側面図
である。図において、１５は永久磁石１０の接触面の角
の面取りを施した部分である。この面取り１５を施すこ
とにより、永久磁石１０を磁石挿入口５に圧入装着する
際の作業性を改善することができる。
施の形態２を示す永久磁石の正面図、図３のｂは側面図
である。図において、１５は永久磁石１０の接触面の角
の面取りを施した部分である。この面取り１５を施すこ
とにより、永久磁石１０を磁石挿入口５に圧入装着する
際の作業性を改善することができる。
【００２７】実施の形態３．図４ないし図６はこの発明
の実施の形態３を示す図で、図４は永久磁石形モータの
要部断面図、図５は永久磁石形モータ駆動用インバータ
回路図、図６は磁束分布図である。図において、５ａは
磁石挿入孔５の辺の内Ｖ字の内側に相当する辺、５ｂは
同じく回転子鉄心４の外周部側の辺、５ｃは上記両辺５
ａ・５ｂが交差する隅部である。
の実施の形態３を示す図で、図４は永久磁石形モータの
要部断面図、図５は永久磁石形モータ駆動用インバータ
回路図、図６は磁束分布図である。図において、５ａは
磁石挿入孔５の辺の内Ｖ字の内側に相当する辺、５ｂは
同じく回転子鉄心４の外周部側の辺、５ｃは上記両辺５
ａ・５ｂが交差する隅部である。
【００２８】図２では、磁石挿入孔５の幅Ｗ１が極ピッ
チ幅Ｗ２よりも若干狭いものを示したが、実施の形態３
では、図４に示すように、Ｖ字形に配置された永久磁石
５の外方の隅部５ｃと回転子鉄心４の中心とを結ぶ２本
の線が挟む角θが、次式に示すように、 (２４０°／Ｐ)−(３６０°／Ｓ)≦θ≦)２４０°／Ｐ)
＋(３６０°／Ｓ) の範囲内にあるものとした。ここに、Ｐは極数、Ｓはス
ロット２の数である。すなわち、角θを駆動トルクが作
用する有効中心角（２４０°／Ｐ）に、スロット２の１
ピッチ分の中心角（３６０°／Ｓ）を加減した角度範囲
内に設定される。
チ幅Ｗ２よりも若干狭いものを示したが、実施の形態３
では、図４に示すように、Ｖ字形に配置された永久磁石
５の外方の隅部５ｃと回転子鉄心４の中心とを結ぶ２本
の線が挟む角θが、次式に示すように、 (２４０°／Ｐ)−(３６０°／Ｓ)≦θ≦)２４０°／Ｐ)
＋(３６０°／Ｓ) の範囲内にあるものとした。ここに、Ｐは極数、Ｓはス
ロット２の数である。すなわち、角θを駆動トルクが作
用する有効中心角（２４０°／Ｐ）に、スロット２の１
ピッチ分の中心角（３６０°／Ｓ）を加減した角度範囲
内に設定される。
【００２９】図５において、２１は直流電源、２２Ｕ、
２２Ｖ、２２Ｗは前記直流電源２１に接続されトランジ
スタ２２ａと、それに並列接続された環流用のダイオー
ド２２ｂを１組として構成されたインバータ回路で、図
５は広く利用されている三相電圧形インバータ回路を示
し、トランジスタ２２ａは一相につき２個、三相で６個
用いられている。２３は前記インバータ回路２２Ｕ、２
２Ｖ、２２Ｗの交流側に接続された永久磁石形モータ、
２４はインバータ回路２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗのトラン
ジスタ２２ａをオン・オフ制御する制御回路である。
２２Ｖ、２２Ｗは前記直流電源２１に接続されトランジ
スタ２２ａと、それに並列接続された環流用のダイオー
ド２２ｂを１組として構成されたインバータ回路で、図
５は広く利用されている三相電圧形インバータ回路を示
し、トランジスタ２２ａは一相につき２個、三相で６個
用いられている。２３は前記インバータ回路２２Ｕ、２
２Ｖ、２２Ｗの交流側に接続された永久磁石形モータ、
２４はインバータ回路２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗのトラン
ジスタ２２ａをオン・オフ制御する制御回路である。
【００３０】各トランジスタ２２ａの通電方式には１２
０度、１５０度、１８０度などがある。センサレス位置
検出方式をとるためには、誘起電圧波形とインバータ出
力波形を分離するため、インバータ回路２２Ｕ、２２
Ｖ、２２Ｗの出力が零の区間が必要である。したがっ
て、１８０度通電方式は使用できない。そこで、例えば
１２０度通電方式を採用すると、従来の永久磁石形モー
タ２３では、永久磁石１０が１極分として発生する磁束
のうち、電気角にしてほぼ１２０度分だけの駆動トルク
が作用することになる。
０度、１５０度、１８０度などがある。センサレス位置
検出方式をとるためには、誘起電圧波形とインバータ出
力波形を分離するため、インバータ回路２２Ｕ、２２
Ｖ、２２Ｗの出力が零の区間が必要である。したがっ
て、１８０度通電方式は使用できない。そこで、例えば
１２０度通電方式を採用すると、従来の永久磁石形モー
タ２３では、永久磁石１０が１極分として発生する磁束
のうち、電気角にしてほぼ１２０度分だけの駆動トルク
が作用することになる。
【００３１】したがって、従来の磁束分布図である図６
のＡに示すものにおいて、斜線部分で示している電気角
にして０度から３０度及び１５０度から１８０度に対応
する部分に発生している磁束は、ほとんどモータの駆動
トルクとしては作用することがない。ところが、この発
明の実施の形態３では、永久磁石１０の磁束分布は、通
電区間に対応するように、磁気的に突状となっており、
この部分の磁束は強められるようになる。このため、１
極分の磁束密度は、図６のＢに示すように、電気角にし
て３０度ないし１５０度に相当する位置の磁束は多くな
るので、一相分におけるトルクも大きくなる。したがっ
て、三相分の合成トルクも大きくなり、モータの効率は
改善される。
のＡに示すものにおいて、斜線部分で示している電気角
にして０度から３０度及び１５０度から１８０度に対応
する部分に発生している磁束は、ほとんどモータの駆動
トルクとしては作用することがない。ところが、この発
明の実施の形態３では、永久磁石１０の磁束分布は、通
電区間に対応するように、磁気的に突状となっており、
この部分の磁束は強められるようになる。このため、１
極分の磁束密度は、図６のＢに示すように、電気角にし
て３０度ないし１５０度に相当する位置の磁束は多くな
るので、一相分におけるトルクも大きくなる。したがっ
て、三相分の合成トルクも大きくなり、モータの効率は
改善される。
【００３２】実施の形態４．図７は、この発明の実施の
形態４を示す固定子鉄心の横断面図である。図２では、
リベット孔３２の位置が回転子鉄心４の磁極部６にある
ものを示したが、実施の形態４では、図７に示すよう
に、リベット孔３２の位置が回転子鉄心４のヨーク部８
に配置されるものとした。図２に示される永久磁石形モ
ータでは、バランスウェイトを兼ねている端板３１の遠
心力が、リベット３３を介して磁極部６に作用する。
形態４を示す固定子鉄心の横断面図である。図２では、
リベット孔３２の位置が回転子鉄心４の磁極部６にある
ものを示したが、実施の形態４では、図７に示すよう
に、リベット孔３２の位置が回転子鉄心４のヨーク部８
に配置されるものとした。図２に示される永久磁石形モ
ータでは、バランスウェイトを兼ねている端板３１の遠
心力が、リベット３３を介して磁極部６に作用する。
【００３３】したがって、磁極連結部７の狭幅部７ａや
内外周連結部９という回転子鉄心４の強度的に弱い部分
に、更に端板３１の遠心力が加わってしまうことにな
る。しかし、図７に示すように構成された永久磁石形モ
ータにおいては、バランスウェイトを兼ねている端板３
１の遠心力を、リベット３３を介して回転子鉄心４の強
度的に強い部分で受けることができるため、回転子鉄心
４の遠心力に対する強度は充分に余裕を持ったものとな
る。
内外周連結部９という回転子鉄心４の強度的に弱い部分
に、更に端板３１の遠心力が加わってしまうことにな
る。しかし、図７に示すように構成された永久磁石形モ
ータにおいては、バランスウェイトを兼ねている端板３
１の遠心力を、リベット３３を介して回転子鉄心４の強
度的に強い部分で受けることができるため、回転子鉄心
４の遠心力に対する強度は充分に余裕を持ったものとな
る。
【００３４】実施の形態５．図８、図９は、この発明の
実施の形態５を示す図で、図８は回転子鉄心の一端に配
置される打抜鋼鈑の平面図、図９は図８の要部拡大図で
ある。この実施の形態５では、打抜鋼板４ｂは磁石挿入
孔５内部においても磁極部６とヨーク部８とを連結する
内外周連結部９を有する形状となっている。なお、この
打抜鋼板４ｂは、前記回転子鉄心４の上下端のいずれか
一方の１枚だけであって、残りは図２に示される形状の
打抜鋼板４ａが積層されている。
実施の形態５を示す図で、図８は回転子鉄心の一端に配
置される打抜鋼鈑の平面図、図９は図８の要部拡大図で
ある。この実施の形態５では、打抜鋼板４ｂは磁石挿入
孔５内部においても磁極部６とヨーク部８とを連結する
内外周連結部９を有する形状となっている。なお、この
打抜鋼板４ｂは、前記回転子鉄心４の上下端のいずれか
一方の１枚だけであって、残りは図２に示される形状の
打抜鋼板４ａが積層されている。
【００３５】前記のように構成された永久磁石形モータ
においては、磁極部６とヨーク部８とを連結する内外周
連結部９を有しているため、鉄心の打ち抜き時及び積層
時に鉄心のねじれが発生しない。したがって、応力が発
生せず、回転子鉄心４の遠心力に対する強度が向上す
る。また、回転子鉄心４の垂直度が改善され、ロータの
組立精度が向上する。
においては、磁極部６とヨーク部８とを連結する内外周
連結部９を有しているため、鉄心の打ち抜き時及び積層
時に鉄心のねじれが発生しない。したがって、応力が発
生せず、回転子鉄心４の遠心力に対する強度が向上す
る。また、回転子鉄心４の垂直度が改善され、ロータの
組立精度が向上する。
【００３６】また、内外周連結部９を有する打抜鋼板４
ｂが１枚のみである理由は、内外周連結部９を有する打
抜鋼板４ｂを多く使用すると、回転子鉄心４の軸方向長
さに対する永久磁石１０の軸方向長さが短くなってしま
うこと、及び永久磁石１０の磁束が磁極部６からヨーク
部８に洩れてしまうことにより、同じコア幅のロータで
あれば性能が低下してしまうためである。
ｂが１枚のみである理由は、内外周連結部９を有する打
抜鋼板４ｂを多く使用すると、回転子鉄心４の軸方向長
さに対する永久磁石１０の軸方向長さが短くなってしま
うこと、及び永久磁石１０の磁束が磁極部６からヨーク
部８に洩れてしまうことにより、同じコア幅のロータで
あれば性能が低下してしまうためである。
【００３７】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明の請求項
１の永久磁石形モータでは、コイルが巻回された固定子
鉄心の内側に、鋼鈑が多数積層された回転子鉄心を配置
し、この回転子鉄心にはその軸方向にＶ字状に穿設され
このＶ字の開口側が前記回転子鉄心の外周側に配置され
た磁石挿入孔を有し、この磁石挿入孔に前記Ｖ字の内側
同士がそれぞれ同極となるように永久磁石が挿入された
モータにおいて、横断面長方形に形成した永久磁石と、
この永久磁石の側面と前記回転子鉄心の外周部との間に
存在し、狭幅部とこの狭幅部に接続する広幅部とで形成
した磁極連結部と、磁石挿入孔に設けられ永久磁石の短
辺側を押圧する弾性機構とを備え、この弾性機構と前記
磁極連結部に接触するように上記永久磁石を圧入装着し
たので、狭幅部では磁束が飽和して隣接する磁極部間の
磁束の漏れが減少し、モータ効率の低下を防止し、広幅
部では面で永久磁石の遠心力に対抗し、回転子鉄心の遠
心力に対する必要な強度を得ることができ、さらに、回
転子鉄心と永久磁石を一体化することによって、回転子
鉄心の剛性を増し、回転子鉄心の剛性に起因する騒音を
抑制する効果がある。
１の永久磁石形モータでは、コイルが巻回された固定子
鉄心の内側に、鋼鈑が多数積層された回転子鉄心を配置
し、この回転子鉄心にはその軸方向にＶ字状に穿設され
このＶ字の開口側が前記回転子鉄心の外周側に配置され
た磁石挿入孔を有し、この磁石挿入孔に前記Ｖ字の内側
同士がそれぞれ同極となるように永久磁石が挿入された
モータにおいて、横断面長方形に形成した永久磁石と、
この永久磁石の側面と前記回転子鉄心の外周部との間に
存在し、狭幅部とこの狭幅部に接続する広幅部とで形成
した磁極連結部と、磁石挿入孔に設けられ永久磁石の短
辺側を押圧する弾性機構とを備え、この弾性機構と前記
磁極連結部に接触するように上記永久磁石を圧入装着し
たので、狭幅部では磁束が飽和して隣接する磁極部間の
磁束の漏れが減少し、モータ効率の低下を防止し、広幅
部では面で永久磁石の遠心力に対抗し、回転子鉄心の遠
心力に対する必要な強度を得ることができ、さらに、回
転子鉄心と永久磁石を一体化することによって、回転子
鉄心の剛性を増し、回転子鉄心の剛性に起因する騒音を
抑制する効果がある。
【００３８】また、この発明の請求項２の永久磁石形モ
ータでは、磁石挿入孔内のＶ字の外縁に包囲されたヨー
ク部側に設けられた弾性機構と、磁極連結部の広幅部
と、に接触するように圧入装着したので、永久磁石の遠
心力が弾性機構の除荷の方向になり、弾性機構部の必要
強度を確保するための設計が容易になる効果がある。
ータでは、磁石挿入孔内のＶ字の外縁に包囲されたヨー
ク部側に設けられた弾性機構と、磁極連結部の広幅部
と、に接触するように圧入装着したので、永久磁石の遠
心力が弾性機構の除荷の方向になり、弾性機構部の必要
強度を確保するための設計が容易になる効果がある。
【００３９】また、この発明の請求項３の永久磁石形モ
ータでは、横断面長方形に形成された永久磁石の接触面
の角部に面取りを施すことにより、永久磁石を回転子鉄
心の磁石挿入口に圧入する際の作業性を改善する効果が
ある。
ータでは、横断面長方形に形成された永久磁石の接触面
の角部に面取りを施すことにより、永久磁石を回転子鉄
心の磁石挿入口に圧入する際の作業性を改善する効果が
ある。
【００４０】また、この発明の請求項４の永久磁石形モ
ータでは、永久磁石のＶ字開口内側の隅部と回転子鉄心
の中心を結ぶ線が挟む角θを、次式に示す (２４０°／Ｐ)−(３６０°／Ｓ)≦θ≦(２４０°／Ｐ)
＋(３６０°／Ｓ) の範囲内に設定した構成としたので、磁極部の幅は固定
子コイルの通電区間に相当する幅になり、この部分に磁
気的な突起が形成され、モータの駆動トルクに作用する
磁束が多くなると共に、発生する駆動トルクを増加させ
ることができ、かつモータの効率を改善することができ
る効果がある。
ータでは、永久磁石のＶ字開口内側の隅部と回転子鉄心
の中心を結ぶ線が挟む角θを、次式に示す (２４０°／Ｐ)−(３６０°／Ｓ)≦θ≦(２４０°／Ｐ)
＋(３６０°／Ｓ) の範囲内に設定した構成としたので、磁極部の幅は固定
子コイルの通電区間に相当する幅になり、この部分に磁
気的な突起が形成され、モータの駆動トルクに作用する
磁束が多くなると共に、発生する駆動トルクを増加させ
ることができ、かつモータの効率を改善することができ
る効果がある。
【００４１】また、この発明の請求項５の永久磁石形モ
ータでは、回転子鉄心の両端面にそれぞれ端板を配置
し、回転子鉄心と端板とを軸方向に締結し、この締結位
置をＶ字状の磁石挿入孔の内周側で、かつ隣接するＶ字
状の磁石挿入孔間に設定したので、バランスウエイトを
兼ねている端板の遠心力を、回転子鉄心の強度的に強い
部分で受けることができ、回転子鉄心の遠心力に対する
強度が向上する効果がある。
ータでは、回転子鉄心の両端面にそれぞれ端板を配置
し、回転子鉄心と端板とを軸方向に締結し、この締結位
置をＶ字状の磁石挿入孔の内周側で、かつ隣接するＶ字
状の磁石挿入孔間に設定したので、バランスウエイトを
兼ねている端板の遠心力を、回転子鉄心の強度的に強い
部分で受けることができ、回転子鉄心の遠心力に対する
強度が向上する効果がある。
【００４２】また、この発明の請求項６の永久磁石形モ
ータでは、回転子鉄心の外周部に位置し磁石挿入孔のＶ
字の内縁に挟まれた磁極部と、磁石挿入孔のＶ字の外縁
に包囲されたヨーク部と、を備え、回転子鉄心の一端に
配置された鋼板は、磁石挿入孔内で磁極部とヨーク部と
を互いに連結させる内外周連結部を有したので、打抜鋼
鈑の打抜時、及び回転子鉄心の積層時に回転子鉄心にね
じれが発生せず、したがって、回転子鉄心の遠心力に対
する強度とロータの組立精度を向上させることができる
効果がある。
ータでは、回転子鉄心の外周部に位置し磁石挿入孔のＶ
字の内縁に挟まれた磁極部と、磁石挿入孔のＶ字の外縁
に包囲されたヨーク部と、を備え、回転子鉄心の一端に
配置された鋼板は、磁石挿入孔内で磁極部とヨーク部と
を互いに連結させる内外周連結部を有したので、打抜鋼
鈑の打抜時、及び回転子鉄心の積層時に回転子鉄心にね
じれが発生せず、したがって、回転子鉄心の遠心力に対
する強度とロータの組立精度を向上させることができる
効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１の永久磁石形モータ
を示す回転子鉄心の分解斜視図である。
を示す回転子鉄心の分解斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の永久磁石形モータ
を示す回転子鉄心の横断面図である。
を示す回転子鉄心の横断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２の永久磁石を示し、
ａは正面図、ｂは側面図である。
ａは正面図、ｂは側面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３を示す永久磁石形モ
ータの要部横断面図である。
ータの要部横断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態３を示す永久磁石形モ
ータ駆動用インバータ回路図である。
ータ駆動用インバータ回路図である。
【図６】 この発明の実施の形態３を示す磁束分布図
で、Ａは従来の永久磁石形モータの磁束分布図、Ｂは実
施の形態３による永久磁石形モータの磁束分布図であ
る。
で、Ａは従来の永久磁石形モータの磁束分布図、Ｂは実
施の形態３による永久磁石形モータの磁束分布図であ
る。
【図７】 この発明の実施の形態４の永久磁石形モータ
を示す回転子鉄心の横断面図である。
を示す回転子鉄心の横断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態５の回転子鉄心を示す
打抜鋼板の平面図である。
打抜鋼板の平面図である。
【図９】 この発明の実施の形態５の回転子鉄心を示す
打ち抜き鋼板の要部拡大図である。
打ち抜き鋼板の要部拡大図である。
【図１０】 従来の永久磁石形モータを示す要部横断面
図である。
図である。
【図１１】 従来の永久磁石形モータを示す回転子鉄心
部分の横断面図である。
部分の横断面図である。
【図１２】 従来の永久磁石形モータの回転子鉄心の振
動モードを示す図で、Ａは左右方向を中心方向、上下方
向を外方向へ変形する振動モード図、Ｂは左右方向を外
方向、上下方向を中心方向へ変形する振動モード図であ
る。
動モードを示す図で、Ａは左右方向を中心方向、上下方
向を外方向へ変形する振動モード図、Ｂは左右方向を外
方向、上下方向を中心方向へ変形する振動モード図であ
る。
１ 固定子鉄心、４ 回転子鉄心、４ａ 打抜鋼板、５
磁石挿入孔、５ａ,５ｂ 磁石挿入の辺、５ｃ 隅
部、６ 磁極部、７ 磁極連結部、７ａ 狭幅部、７ｂ
広幅部、９ 内外周連結部、１０ 永久磁石、１３
弾性機構、１５永久磁石面取り部、３１ 端板、３２
リベット孔、３３ リベット。
磁石挿入孔、５ａ,５ｂ 磁石挿入の辺、５ｃ 隅
部、６ 磁極部、７ 磁極連結部、７ａ 狭幅部、７ｂ
広幅部、９ 内外周連結部、１０ 永久磁石、１３
弾性機構、１５永久磁石面取り部、３１ 端板、３２
リベット孔、３３ リベット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山城 幸宏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−179253（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−84285（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−169619（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−98108（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−9537（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−66277（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/27 H02K 2/27 H02K 15/03 H02K 21/00 - 21/48
Claims (6)
- 【請求項１】 コイルが巻回された固定子鉄心の内側
に、鋼鈑が多数積層された回転子鉄心を配置し、この回
転子鉄心にはその軸方向にＶ字状に穿設されこのＶ字の
開口側が前記回転子鉄心の外周側に配置された磁石挿入
孔を有し、この磁石挿入孔に前記Ｖ字の内側同士がそれ
ぞれ同極となるように永久磁石が挿入されたモータにお
いて、横断面長方形に形成した前記永久磁石と、この永
久磁石の側面と前記回転子鉄心の外周部との間に存在
し、狭幅部とこの狭幅部に接続する広幅部とで形成した
磁極連結部と、前記磁石挿入孔に設けられ前記永久磁石
の短辺側を押圧する弾性機構とを備え、この弾性機構と
前記磁極連結部に接触するように前記永久磁石を圧入装
着したことを特徴とする永久磁石形モータ。 - 【請求項２】 磁石挿入孔内のＶ字の外縁に包囲された
ヨーク部側に設けられた弾性機構と、磁極連結部の広幅
部と、に接触するように圧入装着したことを特徴とする
請求項１記載の永久磁石形モータ。 - 【請求項３】 横断面長方形に形成された永久磁石の接
触面の角に面取りを施したことを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の永久磁石形モータ。 - 【請求項４】 磁石挿入孔の辺の内Ｖ字の内側に相当す
る辺と回転子鉄心の外周部側の辺とが交差する二つの隅
部と、前記回転子鉄心の中心とを結ぶ２本の線が挟む角
度θを、極数をＰ、固定子鉄心のコイル収納スロット数
をＳとしたとき、次式に示すよう、 (２４０°／Ｐ)−(３６０°／Ｓ)≦θ≦(２４０°／Ｐ)＋(３６０°／Ｓ) の範囲内に設定したことを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の永久磁石形モータ。 - 【請求項５】 回転子鉄心の両端面にそれぞれ端板を配
置し、回転子鉄心と端板とを軸方向に締結し、この締結
位置をＶ字状の磁石挿入孔の内周側で、かつ隣接するＶ
字状の磁石挿入孔間に設定したことを特徴とする請求項
１ないし請求項４のいずれかに記載の永久磁石形モー
タ。 - 【請求項６】 回転子鉄心の外周部に位置し磁石挿入孔
のＶ字の内縁に挟まれた磁極部と、前記磁石挿入孔のＶ
字の外縁に包囲されたヨーク部と、を備え、前記回転子
鉄心の一端に配置された鋼板は、前記磁石挿入孔内で前
記磁極部と前記ヨーク部とを互いに連結させる内外周連
結部を有したことを特徴とする請求項１ないし請求項５
のいずれかに記載の永久磁石形モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12173296A JP3351237B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 永久磁石形モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12173296A JP3351237B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 永久磁石形モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308148A JPH09308148A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3351237B2 true JP3351237B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=14818520
Family Applications (1)
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