(57)【要約】【課題】電動機回転時に発生する鉄損が小さい磁石埋め込み型回転子、該回転子を備える電動機及び電動機の組立方法を得ること。【解決手段】磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石３０が埋め込まれる磁石埋め込み孔を環状に所定間隔で形成した回転子鉄心２１であって、前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部２３と、前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された突極部２２と、隣合う前記突極部の間の外周部に形成された切欠き溝２６と、前記切欠き溝と前記非磁性部との間に形成されたブリッジ部２５と、前記切欠き溝の中央部から外方に突出した第１突起部２７と、を有する回転子鉄心の前記磁石埋め込み孔に前記永久磁石が埋め込まれた磁石埋め込み型回転子２０において、前記突極部の半径を、突極部中心から前記切欠き溝に向かって漸減させ、前記第１突起部の半径を、前記突極部中心の半径と同一とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる磁石埋め込み孔を環状に所定間隔で形成した回転子鉄心であって、
前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部と、
前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された突極部と、
隣合う前記突極部の間の外周部に形成された切欠き溝と、
前記切欠き溝と前記非磁性部との間に形成されたブリッジ部と、
前記切欠き溝の中央部から外方に突出した第１突起部と、
を有する回転子鉄心の前記磁石埋め込み孔に前記永久磁石が埋め込まれた磁石埋め込み型回転子において、
前記突極部の半径を、突極部中心から前記切欠き溝に向かって漸減させ、
前記第１突起部の半径を、前記突極部中心の半径と同一としたことを特徴とする磁石埋め込み型回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の磁石埋め込み型回転子と、
前記磁石埋め込み型回転子が内部に配置され、環状のヨーク部から内方に延びるティース部のティース先端面が、前記磁石埋め込み型回転子の前記突極部中心又は第１突起部の少なくとも１つと同一距離を隔てて対向する集中巻の固定子と、
を備えることを特徴とする電動機。
【請求項３】
前記固定子の前記ティース先端面に、軸方向の溝を形成したことを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記固定子の前記ティース先端面エッジ部を、斜めに切欠いたことを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項５】
請求項２に記載の電動機の組立方法であって、
回転子外周部と固定子内周部との間に均一な隙間を確保するためのギャップゲージの複数のゲージ片の夫々を、前記磁石埋め込み型回転子の前記突極部中心と対向すべき前記固定子のティース先端面の周方向位置、又は、前記第１突起部と対向すべき前記ティース先端面の周方向位置に配置し、
前記磁石埋め込み型回転子の前記突極部中心又は前記第１突起部を前記ゲージ片の周方向位置に合わせて挿入し、前記磁石埋め込み型回転子の中心を電動機の回転中心の位置に位置決めし、
前記固定子及び前記固定子内で位置決めされた磁石埋め込み型回転子の軸受を、ケーシングに固着し、
前記ギャップゲージを取外す、
ことを特徴とする電動機の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の磁石埋め込み型回転子、ロータリ圧縮機等に用いられる電動機、及び、前記電動機の組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子鉄心に永久磁石を所定間隔で埋め込んで形成した磁石埋め込み型回転子において、前記複数の永久磁石に対応した前記回転子鉄心における突極部間の外周面に、切欠き部と第１突起部を形成し、前記永久磁石の両端部に磁束短絡防止用の非磁性部を形成し、この非磁性部と前記切欠き部との間のブリッジ部を磁気飽和する程度に狭くし、前記第１突起部の起端側の周方向幅を先端側周方向幅よりも大きく形成した磁石埋め込み型回転子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、固定子を内挿した胴体ケーシングの両端部内に、該胴体ケーシングの内径より小さい外径を有する軸受がそれぞれ取付けられ、該軸受により胴体ケーシングの中心部に、回転子を外挿した回転軸が支持された電動機の組立方法であって、固定子を内挿した胴体ケーシングの一端部内に一方の軸受を挿入し、胴体ケーシングの他端側から中心部に、固定子の内側に、固定子の内径と回転子の外径に適当な隙間を確保するためのギャップゲージを位置させ、回転子を外挿した回転軸を挿入して、その一端を一方の軸受に差し込み、胴体ケーシングの他端部内に、一方の軸受の中心を基準とした他方の軸受を回転軸の他端部に差し込んだ状態で、その胴体ケーシングの外周側複数位置から、胴体ケーシングを両軸受に同時または別々に溶接して胴体ケーシングの両端部に軸受を取付け、ギャップゲージを取り外す電動機組立方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１２１６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１７８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の磁石埋め込み型回転子は、第１突起部により出力トルクの低下を防ぐことができるものの、突極部外周形状が、回転子の中心を中心とする円弧形状で構成されるため、電動機の磁束密度分布に依然として高調波成分が含まれてしまい、コギングトルクを低減しきれないという若干の問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載された従来の磁石埋め込み型回転子を、特許文献２に記載されたような電動機組立方法により、固定子内の中心に位置決めしようとすると、前記磁石埋め込み型回転子は、回転子鉄心における突極部間の外周面に、切欠き部を有しているので、固定子歯部の数と同数のギャップゲージのうちの何本かが固定子歯部と前記切欠き部との間に挿入されてしまうと、ギャップゲージと前記切欠き部との間に間隙が生じ、前記磁石埋め込み型回転子を固定子内の中心に位置決めすることができない、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、出力トルクの低下を防ぎつつ、コギングトルクをさらに低減した磁石埋め込み型回転子、該回転子を備える電動機及び電動機の組立方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁性体により円柱状に形成され、板状の永久磁石が埋め込まれる磁石埋め込み孔を環状に所定間隔で形成した回転子鉄心であって、前記磁石埋め込み孔の周方向両端部に形成された磁束短絡防止用の非磁性部と、前記磁石埋め込み孔の外周側に形成された突極部と、隣合う前記突極部の間の外周部に形成された切欠き溝と、前記切欠き溝と前記非磁性部との間に形成されたブリッジ部と、前記切欠き溝の中央部から外方に突出した第１突起部と、を有する回転子鉄心の前記磁石埋め込み孔に前記永久磁石が埋め込まれた磁石埋め込み型回転子において、前記突極部の半径を、突極部中心から前記切欠き溝に向かって漸減させ、前記第１突起部の半径を、前記突極部中心の半径と同一としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる磁石埋め込み型回転子は、電動機の出力トルクを低減させることなくコギングトルクを低減し、振動騒音（トルクリップル）を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる電動機の実施例１を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ部拡大図である。
【図３】図３は、従来のギャップゲージを示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明にかかる電動機の組立方法に用いられるギャップゲージを示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明にかかる電動機の組立方法に用いられるギャップゲージを示す平面図である。
【図６】図６は、実施例１の電動機に本発明にかかる電動機の組立方法に用いられるギャップゲージを重ねた状態を示す断面図である（ゲージ片が開いている状態）。
【図７】図７は、本発明にかかる電動機の実施例２を示す平面図である。
【図８−１】図８−１は、本発明にかかる電動機の実施例３を示す平面図である。
【図８−２】図８−２は、図８−１の部分拡大図である。
【図９】図９は、本発明にかかる電動機の実施例４を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる磁石埋め込み型回転子、磁石埋め込み型回転子を備える電動機及び電動機の組立方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明にかかる電動機の実施例１を示す平面図であり、図２は、図１のＡ部拡大図であり、図３は、従来のギャップゲージを示す斜視図であり、図４は、本発明にかかる電動機の組立方法に用いられるギャップゲージを示す斜視図であり、図５は、本発明にかかる電動機の組立方法に用いられるギャップゲージを示す平面図であり、図６は、実施例１の電動機に本発明にかかる電動機の組立方法に用いられるギャップゲージを重ねた状態を示す断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、実施例１の電動機９１は、環状のヨーク部１７から内方に延びる９極のティース部１２１〜１２９が４０°間隔で形成され、夫々のティース部１２１〜１２９に３相の固定子巻線（図示せず）を集中巻きした固定子鉄心１１からなる集中巻の固定子１０と、円柱状の回転子鉄心２１に環状に所定間隔で形成した６つの細長の磁石埋め込み孔２９に、板状の永久磁石３０が埋め込まれた磁石埋め込み型回転子２０と、を備えている。
【００１４】
固定子鉄心１１は、薄い珪素鋼板（磁性体）を多数枚積層して略円筒状に形成されている。ティース部１２１〜１２９の先端部には、周方向両側に張出すエッジ部１３が形成されている。ティース先端面１４は、電動機９１の回転中心Ｏを曲率中心とする円弧面となっている。磁石埋め込み型回転子２０は、ティース先端面１４に囲まれた円柱状の内部空間に挿入され、配置される。
【００１５】
回転子鉄心２１は、固定子鉄心１１と同様に、薄い珪素鋼板（磁性体）を多数積層して円柱状に形成され、外周寄りの位置に６０°間隔で配置された６箇所のリベット４０により一体化されている。回転子鉄心２１の中心には、回転軸５０が挿通され固定されている。
【００１６】
６枚の板状の永久磁石３０が、回転中心Ｏを中心とする６角形の各辺を成すように、回転子鉄心２１の外周寄りに、環状に所定間隔で形成された磁石埋め込み孔２９に埋め込まれている。回転子鉄心２１の磁石埋め込み孔２９（永久磁石３０）の外周側は、突極部２２を形成している。また、回転子鉄心２１の磁石埋め込み孔２９の周方向両端部には、磁束の短絡を防止するための非磁性部としての、回転子鉄心２１の外周に向かって延びる空隙２３が形成されている。
【００１７】
隣合う２つの空隙２３の間の回転子鉄心２１は、補強リブ部２４を構成している。空隙２３の外周側の（後述の切欠き溝２６と空隙２３との間に挟まれた）回転子鉄心２１は、突極部２２と補強リブ部２４とを繋ぐブリッジ部２５（図２参照）を構成している。ブリッジ部２５は、磁気飽和して磁束が通過し難くなるように、加工に支障のない範囲で可能な限り狭い幅（例えば、０．５ｍｍ程度）に形成されている。
【００１８】
隣合う２つの突極部２２の間の回転子鉄心２１の外周部には、切欠き溝２６が形成されている。切欠き溝２６の中央部であって、補強リブ部２４の外周側には、外方に突出する第１突起部２７が形成されている。第１突起部２７の周方向両側の切欠き溝２６内には、外方に突出する２つの第２突起部２８が形成されている。
【００１９】
図２に示すように、第１突起部２７の基端部の周方向幅Ｈ１は、先端側の周方向幅Ｈ２に対して約２．５倍の幅に形成されている。また、第２突起部２８の基端部の周方向幅は、先端部の周方向幅よりも大きく形成されている。これは、電動機９１が、ロータリ圧縮機に組み込まれて使用される場合、高速回転域で、磁石埋め込み型回転子２０が潤滑油に強い遠心力を与え、潤滑油を固定子１０の隙間や巻線の内部に押込んで滞留させ、潤滑油の油面が下がってロータリ圧縮機が潤滑不良となるのを防ぐために、強い遠心力を与えないようにするためである。第１、第２突起部２７、２８の基端部の隅部と先端部の角部は、曲線的に形成されている。
【００２０】
回転中心Ｏから第１突起部２７の頂部までの半径を、回転中心Ｏから突極部２２中心までの半径と同一とする。回転中心Ｏから第２突起部２８の頂部までの半径は、回転中心Ｏから第１突起部２７の頂部までの半径より小さくする。コギングトルクを低減し、かつ、振動騒音（トルクリップル）を低減させるために、第２突起部２８は、突極部２２の近くに形成するのがよい。
【００２１】
突極部２２の回転中心Ｏからの半径を、突極部２２中心から切欠き溝２６に向かって漸減させるように、突極部２２の外郭線は、楕円曲線Ｄで形成されている。突極部２２の外郭線を、回転中心Ｏから突極部中心までの半径よりも小さい半径の円弧曲線で形成してもよい。
【００２２】
突極部２２の回転中心Ｏからの半径を、突極部２２中心から切欠き溝２６に向かって漸減させることにより、永久磁石３０によって発生する磁束密度分布の高調波成分を低減させ、正弦波に近づけることによってコギングトルクを低減させることができ、電動機の振動・騒音を低減させることができる。
【００２３】
図１に示すように、磁石埋め込み型回転子２０を固定子１０の内部に配置すると、ティース部１２１、１２４、１２７では、磁石埋め込み型回転子２０の突極部２２中心が、ティース先端面１４に対向し、ティース部１２２、１２３、１２５、１２６、１２８、１２９では、第１突起部２７が、ティース先端面１４に対向している。ティース先端面１４と突極部２２中心との間の距離と、ティース先端面１４と第１突起部２７との間の距離とは、同一距離となっている。
【００２４】
次に、実施例１の原動機の組立方法について説明する。図１に示すように、固定子１０の極数が９極で、磁石埋め込み型回転子２０の極数が６極のとき、図３に示す従来のギャップゲージ６０の９本のゲージ片６１の夫々を、ティース部１２１〜１２９のティース先端面１４の中心に位置させて、磁石埋め込み型回転子２０を固定子１０内に挿入すると、ティース部１２１、１２４、１２７では、磁石埋め込み型回転子２０の突極部２２中心がゲージ片６１に当接するが、ティース部１２２、１２３、１２５、１２６、１２８、１２９では、第２突起部２８がゲージ片６１に対向する。第２突起部２８の頂部の半径は、突極部２２中心や第１突起２７の頂部の半径より小さいので、ゲージ片６１との間に間隙ができ、磁石埋め込み型回転子２０の中心を回転中心Ｏの位置に位置決めすることができない。
【００２５】
実施例１の電動機の組立方法では、図４〜図６に示す、回転子外周部と固定子内周部との間に均一な隙間を確保するためのギャップゲージ７０を用いる。ギャップゲージ７０では、ティース部１２２、１２３、１２５、１２６、１２８、１２９に対応するゲージ片７１の位置を、周方向にずらし、磁石埋め込み型回転子２０の第１突起部２７に対向する位置に配置してある。磁石埋め込み型回転子２０の突極部２２中心又は第１突起部２７をゲージ片７１の周方向位置に合わせ、磁石埋め込み型回転子２０を固定子１０内に挿入する。突極部２２中心の半径と第１突起部２７の頂部の半径とは同一であるので、ティース部１２１、１２４、１２７では、磁石埋め込み型回転子２０の突極部２２中心がゲージ片７１に当接し（図１、図６の黒点８０の位置）、ティース部１２２、１２３、１２５、１２６、１２８、１２９では、第１突起部２７の頂部がゲージ片７１に当接して（図１、図６の黒点８０の位置）、磁石埋め込み型回転子２０の中心を回転中心Ｏの位置に位置決めすることができる。この状態で固定子１０及び磁石埋め込み型回転子２０の図示しない軸受を、ケーシングに固着する。その後、ギャップゲージ７０を、電動機９１から取外す。
【００２６】
以上説明した実施例１の電動機の組立方法によれば、磁石埋め込み型回転子２０の回転中心を、電動機９１の回転中心Ｏに位置決めして組立てることができる。
【実施例２】
【００２７】
図７は、本発明にかかる電動機の実施例２を示す平面図である。図７に示すように、実施例２の電動機９２は、９極のティース部２２１〜２２９が４０°間隔で形成され、夫々のティース部２２１〜２２９に３相の固定子巻線（図示せず）を集中巻きした固定子鉄心２１１からなる集中巻の固定子２１０と、実施例１と同じ磁石埋め込み型回転子２０と、を備えている。
【００２８】
固定子鉄心２１１は、薄い珪素鋼板（磁性体）を多数枚積層して略円筒状に形成されている。ティース部２２１〜２２９の先端部には、周方向両側に張出すエッジ部２１３が形成されている。ティース先端面２１４は、電動機９２の回転中心Ｏを曲率中心とする円弧面となっている。固定子鉄心２１１のティース先端面２１４には、軸方向に２条の溝２１５が形成されている。
【００２９】
実施例２の電動機９２は、固定子鉄心２１１のティース先端面２１４に、軸方向に２条の溝２１５を形成したので、コギングトルク及び誘起電圧の高調波成分が低減され、トルク変動が低減される、という効果を奏する。
【実施例３】
【００３０】
図８−１は、本発明にかかる電動機の実施例３を示す平面図であり、図８−２は、図８−１の部分拡大図である。図８−１に示すように、実施例３の電動機９３は、９極のティース部３２１〜３２９が４０°間隔で形成され、夫々のティース部３２１〜３２９に３相の固定子巻線（図示せず）を集中巻きした固定子鉄心３１１からなる集中巻の固定子３１０と、実施例１と同じ磁石埋め込み型回転子２０と、を備えている。
【００３１】
固定子鉄心３１１は、薄い珪素鋼板（磁性体）を多数枚積層して略円筒状に形成されている。図８−１及び図８−２に示すように、ティース部３２１〜３２９の先端部には、周方向両側に張出すエッジ部３１３が形成されている。ティース先端面３１４は、電動機９３の回転中心Ｏを曲率中心とする円弧面となっている。両エッジ部３１３のうち一方のエッジ部３１３のティース先端面エッジ部３１５は、斜めに切欠かれている。従って、両エッジ部３１３は、非対称な形状となっている。
【００３２】
実施例３の電動機９３は、両エッジ部３１３のうち一方のエッジ部３１３のティース先端面エッジ部３１５が、斜めに切欠かれているので、永久磁石３０の有効磁束（基本波磁束）を損なわずに、誘導起電力波形を正弦波に近づけて高調波磁束を低減し、騒音を低減する、という効果を奏する。
【実施例４】
【００３３】
図９は、本発明にかかる電動機の実施例４を示す平面図である。図９に示すように、実施例４の電動機９４は、実施例１と同じ９極の固定子１０と、１０枚の板状の永久磁石４３０が環状に所定間隔で埋め込まれた円柱状の回転子鉄心４２１からなる１０極の磁石埋め込み型回転子４２０と、を備えている。
【００３４】
１０枚の板状の永久磁石４３０が、回転中心Ｏを中心とする１０角形の各辺を成すように、回転子鉄心４２１の外周寄りに、環状に所定間隔で埋め込まれている。回転子鉄心４２１の突極部４２２、空隙４２３、補強リブ部４２４、ブリッジ部４２５、切欠き溝４２６、第１突起部４２７、第２突起部４２８等の形状は、実施例１の回転子鉄心２１と同様な形状となっている。
【００３５】
図９に示すように、磁石埋め込み型回転子４２０を固定子１０の内部に配置すると、ティース部１２１、１２２、１２３、１２８、１２９では、磁石埋め込み型回転子４２０の突極部４２２中心が、ティース先端面１４に対向し、ティース部１２４、１２５、１２６、１２７では、第１、第２突起部４２７、４２８が、ティース先端面１４に対向している。
【００３６】
次に、実施例４の電動機の組立方法について説明する。図９に示すように、固定子１０の極数が９極で、磁石埋め込み型回転子２０の極数が１０極のとき、図３に示す従来のギャップゲージ６０の９本のゲージ片６１の夫々を、ティース部１２１〜１２９のティース先端面１４の中心に位置させて、磁石埋め込み型回転子４２０を固定子１０内に挿入すると、ティース部１２１、１２２、１２９では、磁石埋め込み型回転子４２０の突極部４２２中心がゲージ片６１に当接するが、ティース部１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８では、第１突起部４２７や第２突起部４２８がゲージ片６１に対向する。第２突起部４２８の頂部の半径は、突極部４２２中心や第１突起部４２７の頂部の半径より小さいので、ゲージ片６１との間に間隙ができ、磁石埋め込み型回転子４２０の中心を回転中心Ｏの位置に位置決めすることができない。
【００３７】
実施例４の電動機の組立方法では、ティース部１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８において、ゲージ片６１の位置を、周方向にずらし、磁石埋め込み型回転子４２０の突極部４２２中心又は第１突起部４２７に対向する位置に配置する。突極部４２２中心の半径と第１突起部４２７の頂部の半径とは同一であるので、ティース１２１、１２２、１２３、１２８、１２９では、磁石埋め込み型回転子４２０の突極部４２２中心がゲージ片６１に当接し（図９の黒点８０の位置）、ティース部１２４、１２５、１２６、１２７では、第１突起部４２７の頂部がゲージ片６１に当接して（図９の黒点８０の位置）、磁石埋め込み型回転子４２０の中心を回転中心Ｏの位置に位置決めすることができる。この状態で固定子１０及び磁石埋め込み型回転子４２０の図示しない軸受を、ケーシングに固着する。その後、ギャップゲージ６０を、電動機９４から取外す。
【００３８】
以上説明した実施例４の電動機の組立方法によれば、磁石埋め込み型回転子４２０の回転中心を、電動機９４の回転中心Ｏに位置決めして組立てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる電動機は、コギングトルクが低減されているので、圧縮機に内蔵される電動機のように、高い回転数で駆動される電動機として有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、２１０、３１０  固定子
１１、２１１、３１１  固定子鉄心
１２１〜１２９、２２１〜２２９、３２１〜３２９  ティース部
１３、２１３、３１３  エッジ部
１４、２１４、３１４  ティース先端面
１７  ヨーク部
２１５  溝
３１５  ティース先端面エッジ部
２０、４２０  磁石埋め込み型回転子
２１、４２１  回転子鉄心
２２、４２２  突極部
２３、４２３  空隙（非磁性部）
２４、４２４  補強リブ部
２５、４２５  ブリッジ部
２６、４２６  切欠き溝
２７、４２７  第１突起部
２８、４２８  第２突起部
２９  磁石埋め込み孔
３０、４３０  永久磁石
４０  リベット
５０  回転軸
６０  ギャップゲージ
６１  ゲージ片
７０  ギャップゲージ
７１  ゲージ片
８０  黒点
９１、９２、９３、９４  電動機
【図１】
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【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】
2012120326.tif 000009
【図８−１】
2012120326.tif 000010
【図８−２】
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【図９】
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