(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して回転自在に回転し、複数個の永久磁石が埋め込まれている回転子を有する電動機において、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回転子鉄板Ａを前記永久磁石の軸方向の長さ以上に積層し、かつ前記永久磁石埋め込み用穴と連通するように配置した磁束短絡防止用穴を有する回転子鉄板Ｂを、積層された前記回転子鉄板Ａの軸方向端面の一方に１枚または複数枚積層し、さらに前記回転子鉄板Ｂの軸方向端面に軸穴だけを有する回転子鉄板Ｃを１枚または複数枚積層して形成されるとともに、前記永久磁石が埋め込まれている前記回転子鉄板Ａと前記回転子鉄板Ｂの当接面における前記磁束短絡防止用穴の外縁部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接することにより、前記永久磁石の軸方向の位置決めされ、さらに前記永久磁石埋め込み用穴を片側だけ塞ぐ端板を有する永久磁石型同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍空調機器用電動圧縮機やその他の一般産業用に使用される永久磁石型同期電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷凍空調機器用電動圧縮機やその他の一般産業用に使用される永久磁石型同期電動機は、回転子鉄心の外周部に永久磁石が配置されている表面配置型と回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれている埋め込み型に大別されるが、本発明は埋め込み型の永久磁石型同期電動機に関するものである。
【０００３】
埋め込み型の永久磁石型同期電動機において、電動機特性その他の条件により、回転子鉄心の軸方向長さに対して、永久磁石の軸方向長さを短くする必要が生じることがある。その際に、一般的には回転子鉄心の軸方向長さの中心と永久磁石の軸方向長さの中心とを合致させて、固定子と回転子との磁気吸引による回転子の軸方向の振れを抑える必要がある。
【０００４】
回転子鉄心の軸方向長さに対して、永久磁石の軸方向長さを短くする場合の永久磁石の保持方法として、特開平９ー１８２３３２号公報に示されているものがある。
【０００５】
以下、図面を参照しながら上記従来の永久磁石の保持方法を説明する。
【０００６】
図９は従来の埋め込み型の回転子の軸方向部分断面図である。図９において、回転子１の回転子鉄心２に設けられた永久磁石埋め込み用穴３に永久磁石４が埋め込まれている。永久磁石４はホルダ５により保持され、永久磁石埋め込み用穴３を２枚の端板６で塞ぐことにより、回転子鉄心２の中で永久磁石４の位置決めがなされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、永久磁石の位置決めをするためのホルダを必要とし、組み立ておよび部品のコストが高くなるという欠点があった。
【０００８】
本発明は、従来の課題を解決するもので、ホルダを使用せずに回転子鉄心のみで永久磁石の位置決めを可能とする安価な永久磁石型同期電動機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回転子鉄板Ａを前記永久磁石の軸方向の長さ以上に積層し、且つ前記永久磁石埋め込み用穴と連通するように配置した磁束短絡防止用穴を有する回転子鉄板Ｂを、積層された前記回転子鉄板Ａの軸方向端面の一方に１枚または複数枚積層し、さらに前記回転子鉄板Ｂの軸方向端面に軸穴だけを有する回転子鉄板Ｃを１枚または複数枚積層して回転子鉄心を形成し、前記永久磁石が埋め込まれている前記回転子鉄板Ａと前記回転子鉄板Ｂとの当接面における磁束短絡防止用穴の外縁部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接することにより、ホルダを使用せずに回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位置決めをすることができるので、組み立ておよび部品のコストを低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、前記固定子鉄心の内径円筒面に対向して回転自在に回転し、複数個の永久磁石が埋め込まれている回転子を有する電動機であって、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回転子鉄板Ａを前記永久磁石の軸方向の長さ以上に積層し、且つ前記永久磁石埋め込み用穴と連通するように配置した磁束短絡防止用穴を有する回転子鉄板Ｂを、積層された前記回転子鉄板Ａの軸方向端面の一方に１枚または複数枚積層し、さらに前記回転子鉄板Ｂの軸方向端面に軸穴だけを有する回転子鉄板Ｃを１枚または複数枚積層して形成されるとともに、前記永久磁石が埋め込まれている前記回転子鉄板Ａと前記回転子鉄板Ｂの当接面における前記磁束短絡防止用穴の外縁部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接することにより、前記回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位置決めをすることができ、組み立ておよび部品のコストを低減することができるという作用を有する。
【００１１】
なお、上記において、さらに、回転子鉄心に始動用かご形導体を配設することにより、自己始動形の永久磁石型同期電動機を構成するとともに、この場合でも前記回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位置決めをすることができるので、組み立ておよび部品のコストを低減することができる。
【００１２】
なお、上記において、さらに、永久磁石が希土類磁石で形成されていることにより、強い磁力を得ることができるため、回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明による永久磁石型同期電動機の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また固定子は一般的な永久磁石型同期電動機と同様の構成であるため、固定子についての説明も省略する。
【００１４】
（実施例１）
図１から図４を用いて説明する。図１は本発明の実施例１による永久磁石型同期電動機の回転子の軸方向断面図である。図１において１は回転子、２は回転子鉄心である。２ａは回転子鉄板Ａを積層した回転子鉄心であり、図２に回転子鉄板Ａの平面図を示す。図２において３は永久磁石埋め込み用穴であり、回転子鉄板Ａを積層することにより、図１に示すように永久磁石埋め込み用穴３は軸方向に連なり、永久磁石４が埋め込まれる。また図１の２ｂは回転子鉄心２ａの軸方向端面に回転子鉄板Ｂを積層した回転子鉄心であり、図３に回転子鉄板Ｂの平面図を示す。図３において７は磁束短絡防止用穴であり、図２の回転子鉄板Ａの永久磁石埋め込み用穴３と同じ位置に配置されており、且つ穴の幅Ｑは永久磁石埋め込み用穴３の幅Ｐよりも狭く設定されている。回転子鉄板Ｂを回転子鉄心２ａの軸方向端面に積層することにより、図１に示すように磁束短絡防止用穴７は永久磁石埋め込み用穴３と連通した形で軸方向に連なる。図１において、２ｃは回転子鉄心２ｂの軸方向端面にさらに回転子鉄板Ｃを１枚または複数枚積層した回転子鉄心であり、図４に回転子鉄板Ｃの平面図を示す。回転子鉄板Ｃは中心に軸穴だけを設けてある。回転子鉄心２ｃを回転子鉄心２の端部に積層することにより図１に示すように回転子鉄心２の永久磁石埋め込み用穴３および磁束短絡防止用穴７の片側は塞がれることとなる。また図１において、６は非磁性体からなる端板であり、永久磁石４を永久磁石埋め込み用穴３に埋め込む際に発生する永久磁石４の破片が回転子１の外部へ流出したり、外部の異物が磁石埋め込み用穴３に侵入したりするのを防ぐために、永久磁石埋め込み用穴３を塞ぐ形状に設定されている。また１２は軸が装着される軸穴である。
【００１５】
また図１において、永久磁石４の軸方向端面９が回転子鉄心２ｂの回転子鉄心２ａとの当接面における磁束短絡防止用穴７の外縁部８に当接することにより、永久磁石４の軸方向端部のＮＳ両面の間の漏れ磁束１０ｂは、回転子鉄心２ａから回転子鉄心２ｂを通り、さらに磁束短絡防止用穴７を横切って、再び回転子鉄心２ｂと回転子鉄心２ａを通って永久磁石４に戻る。漏れ磁束１０ｃは、回転子鉄心２ａから回転子鉄心２ｂを通りさらに回転子鉄心２ｃを通り、再び回転子鉄心２ｂ、回転子鉄心２ａを通り永久磁石４に戻る。ここで、回転子鉄心２ｃを１枚または永久磁石の位置決めが可能な限り少ない枚数の回転子鉄板Ｃで構成することにより漏れ磁束１０ｃが通る磁気回路の磁気抵抗が大きくなり漏れ磁束１０ｃを少なくすることができ、また回転子鉄板Ｂには磁束短絡防止用穴７を設けてあるので、回転子鉄心２ｂを回転子鉄板Ｃで構成した場合に比べて漏れ磁束１０ｂの磁気回路の磁気抵抗は大きくなり漏れ磁束１０ｂを少なくすることができるため、電動機の特性を向上させることができる。また、永久磁石４は回転子鉄心２ｂの磁束短絡防止用穴７の外縁部８に吸着するので、ホルダを使用せずに回転子鉄心２のみで永久磁石４の軸方向の位置決めをすることができ、また回転子鉄板Ｃで永久磁石埋め込み用穴３および磁束短絡防止用穴の片側が塞がれるので端板６は他方側に使用するだけで済ませるので、組み立ておよび部品のコストを大幅に低減することができる。
【００１６】
なお、ここで回転子鉄板Ｂの積層枚数は回転子鉄心２の軸方向長さの中心と永久磁石４の軸方向長さの中心が合致するように設定されており、以下の各実施例についても同様に設定されている。
【００１７】
（実施例２）
図５から図８を用いて説明する。図５は、本発明の実施例２による自己始動形の永久磁石型同期電動機の回転子の軸方向断面図である。図５において、１３は回転子、１４は回転子鉄心である。１４ａは回転子鉄板Ｄを積層した回転子鉄心であり、図６に回転子鉄板Ｄの平面図を示す。図６において１５は、図５の始動用かご形導体の導体バー１６ａを配設するためのスロットであり、３は永久磁石埋め込み用穴である。また図５において、１４ｂは回転子鉄板Ｅを積層した回転子鉄心であり、図７に回転子鉄板Ｅの平面図を示す。図７において１７は、図５の始動用かご形導体の導体バー１６ａを配設するためのスロットであり、図６の回転子鉄板Ｄのスロット１５と同じ形状で且つ同じ位置にある。また７は磁束短絡防止用穴であり、図６の回転子鉄板Ｄの永久磁石埋め込み用穴３と同位置にあり、且つ磁束短絡防止用穴７の幅Ｑは永久磁石埋め込み用穴３の幅Ｐよりも狭く設定してある。また図５において、１４ｃは回転子鉄心１４ｂの軸方向端面にさらに回転子鉄板Ｆを１枚または複数枚積層した回転子鉄心であり、図８に回転子鉄板Ｆの断面図を示す。図８において１８は導体バー１６ａを配設するためのスロットであり、前記回転子鉄板Ｄのスロット１５および回転子鉄板Ｅのスロット１７と同じ位置に設けられ、且つ同一の寸法形状になっている。そして、以上のように形成された回転子鉄心１４はアルミダイカストにより導体バー１６ａと短絡環１６ｂとが一体成型されて始動用かご形導体を形成する。回転子１３に始動用かご形導体を配設することにより、始動時には誘導電動機として作動し、同期速度付近に達すると同期速度に引き込まれて同期電動機として作動する自己始動形の永久磁石型同期電動機が構成されることとなる。この場合も実施例１と同様に磁束短絡防止用穴７を有する回転子鉄心１４ｂを配設し、さらに回転子鉄板Ｃを積層しているので永久磁石４の軸方向端部のＮＳ両面の間の漏れ磁束が少なくなり、電動機の特性を向上させることができる。
【００１８】
本実施例のような始動用かご形導体を配設した自己始動形の永久磁石型同期電動機においても、前記した実施例１のように、ホルダを使用せずに回転子鉄心１４のみで永久磁石４の軸方向の位置決めをすることができるとともに、端板も片側だけで済ませるので、組み立ておよび部品のコストを大幅に低減することができる。
【００１９】
（実施例３）
永久磁石がネオジウム・鉄・ボロン系の希土類磁石で形成されていることにより、希土類磁石は強い磁力を得ることができるので、回転子や電動機全体を小型軽量化することができる。
【００２０】
なお、上記の全ての実施例においては、４極の例を用いたが、これに限られるものではなく、例えば２極等の他の磁極数を形成するような回転子についても同様である。
【００２１】
また、上記の全ての実施例において、永久磁石が平板状のものを用いたが、これに限られるものではなく、例えば円弧状等他の形状の永久磁石を用いた回転子についても同様である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明によれば、回転子鉄心が複数個の永久磁石埋め込み用穴を有する回転子鉄板Ａを積層し、且つ前記永久磁石埋め込み用穴と連通した幅の狭い磁束短絡防止用穴を有する回転子鉄板Ｂを、積層された前記回転子鉄板Ａの軸方向端面の一方に１枚または複数枚積層し、さらに前記回転子鉄板Ｂの軸方向端面に軸穴だけを有する回転子鉄板Ｃを１枚または複数枚積層して形成されるとともに、前記回転子鉄板Ｂの前記回転子鉄板Ａとの当接面における永久磁石埋め込み用穴の外縁部が、前記永久磁石の軸方向端面に当接することにより、ホルダを使用せずに前記回転子鉄心のみで前記永久磁石の軸方向の位置決めをすることができ、また端板も１枚で済ませるので、組み立ておよび部品のコストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における回転子の軸方向断面図
【図２】  回転子鉄板Ａの平面図
【図３】  回転子鉄板Ｂの平面図
【図４】  回転子鉄板Ｃの平面図
【図５】  本発明の実施例２における回転子の軸方向断面図
【図６】  回転子鉄板Ｄの平面図
【図７】  回転子鉄板Ｅの平面図
【図８】  回転子鉄板Ｆの平面図
【図９】  従来の埋め込み型の回転子の軸方向部分断面図
【符号の説明】
１  回転子
２  回転子鉄心
３  永久磁石埋め込み用穴
４  永久磁石
７  磁束短絡防止用穴
８  磁束短絡防止用穴の外縁部
９  永久磁石の軸方向端面
【図１】
0004496569.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004496569.tif 000008
【図８】
0004496569.tif 000009
【図９】
0004496569.tif 000010