(57)【要約】【課題】永久磁石式回転電機の特性を低下させることなく、反磁界磁束による減磁耐力を向上させることが可能な電動機を提供すること。【解決手段】電機子巻線が巻回されたコアを含む固定子鉄心からなる固定子と、該固定子の内側に配置され、永久磁石が取り付けされた回転子鉄心からなる回転子を備えた電動機において、前記回転子の回転子鉄心に、前記永久磁石側から前記固定子鉄心側に延びた複数のスリットおよび永久磁石の磁石端部外周部に反磁界磁束を分散させるための非磁性部を設けた。【選択図】図１
2013118748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロット内に電機子巻線が設けられた固定子と、回転子鉄心の永久磁石挿入孔に永久磁石が回転軸により回転自在に支持された永久磁石式回転電機において、
前記回転鉄心の永久磁石挿入孔の外側にスリットを設け、前記スリットを傾斜させ、各前記スリットの側面の延長線が固定子側の磁極中心線上近傍で交わるようにし、
さらに前記スリットとは別に、前記永久磁石の磁石端部外周部に反磁界磁束を分散させるための非磁性部を設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
電機子巻線が巻回されたコアを含む固定子鉄心からなる固定子と、該固定子の内側に配置され、永久磁石が取り付けされた回転子鉄心からなる回転子を備えた電動機において、
前記回転子の回転子鉄心は、前記永久磁石が装着される永久磁石装着用孔の外側に、前記永久磁石側から前記固定子鉄心側に延びた左右複数のスリットと１以上の非磁性部を有し、
前記複数のスリットは、各スリットの側面の延長線が、前記固定子側の磁極中心線上近傍で交わるように傾斜して形成し、
前記非磁性部は、永久磁石の端部に対向し、前記スリットの外側の位置に配置され、前記永久磁石の磁石端部外周部から遠ざける方向に反磁界磁束を分散させるためものであることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項３】
請求項２記載の永久磁石式回転電機において、前記非磁性部は、複数であり、該複数の非磁性部は、前記永久磁石の両端部に対向し、前記スリットの両端側の位置に、前記複数のスリットを挟むようにして配置し、前記永久磁石の端部外周部に反磁界磁束を分散させるものであることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項４】
前記請求項１又は請求項２に記載の永久磁石式回転電機において、前記非磁性部と前記永久磁石の距離が、前記スリットと前記永久磁石の距離が同じであることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３に記載の永久磁石式回転電機において、前記非磁性部が、スリットであることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の永久磁石式回転電機において、前記非磁性部のスリットは、該非磁性部のスリットとは別の前記スリットより小さいことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項７】
電機子巻線が巻回されたコアを含む固定子鉄心からなる固定子と、該固定子の内側に配置され、永久磁石が取り付けされた回転子鉄心からなる回転子を備えた電動機において、
前記回転子の回転子鉄心は、前記永久磁石が装着される永久磁石装着用孔の外側に、前記永久磁石側から前記固定子鉄心側に延びた複数のスリットと前記永久磁石の磁石端部外周部に反磁界磁束を分散させるための複数の非磁性部を有し、
前記スリットは、各スリットの側面の延長線が、前記固定子側の磁極中心線上近傍で交わるように傾斜して形成し、前記非磁性部は、前記永久磁石の両端部に対向し、前記スリットの両端側の位置に、前記複数のスリットを挟むようにして配置したことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は永久磁石式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調設備の圧縮機などに用いられる永久磁石式回転電機（以下、必要に応じてモータと称することがある）は、一般的に密閉された圧縮機の内部に配置されて使用される。圧縮機の内部は、高温雰囲気である。したがって、圧縮機内部で使用されるモータが、ロック、もしくは脱調すると、モータの電機子巻線による磁束が、反磁界となって、永久磁石に印加され、該磁石が減磁してしまう課題がある。
【０００３】
係る課題に対し、従来技術として、以下のような技術が提案されている。
【０００４】
すなわち、円盤状のロータコアと複数の永久磁石を備えた回転電機において、前記ロータコアに、前記永久磁石の磁束と略平行に、かつ、相互に離間して位置するように複数のスリットを形成し、永久磁石が減磁するのを回避して、高温状態での動作が可能とした回転電機のロータである（特許文献１）。
【０００５】
また、モータの回転子鉄心の磁極鉄心部に複数の磁極スリットを形成するとともに、永久磁石の磁束軸ｄ中心に対して、該回転子鉄心の円弧上部分を左右非対称に設けて該鉄心外周面に複数のギャップ面を設け、該鉄心の位置を軸方向に対し、Ｖ字状にずらすように配置した永久磁石式回転電機である（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−８１３３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前者にあっては、減磁を回避することを目的として、回転子鉄心にスリットを設けたものであるが、該スリットにより磁石磁束を狭い範囲に集中させてしまう。換言すれば、反磁界磁束が加わったとき、磁石磁束の集中による減磁しやすくなり、該減磁を回避することまでは考慮されていない。
【０００８】
また、後者にあっては、高周波成分を低減することを目的として、回転子鉄心にスリットを設けたものであるが、反磁界磁束が加わると、該スリットにより減磁耐力の低い磁石端部に反磁界磁束を集中させてしまい、減磁しやすくしてしまう技術的課題があった。
【０００９】
減磁耐力を向上させる有効な手段として、上述した特許文献１に示すように、磁石に反磁界磁束が加わった際、最も減磁耐力が高い磁石中心付近に反磁界磁束が集中するように放射状のスリットを設ける方法があるが、この方法のように単にモータの特性（性能）向上を目的としたスリット形状では、ｄ軸上の一点に磁石磁束を集中させる方向に配置されているため、反磁界磁束が加わると、最も減磁耐力が低い磁石端部に反磁界磁束が集中し、減磁しやすくなる新たな技術課題があることが判った。
【００１０】
通常、係る課題を是正するために、反磁界磁束を緩和するための永久磁石の両短部に非磁性部を設けることも考えられるが、この場合、磁気抵抗が増加するため、反磁界磁束の緩和を是正できる反面、モータの特性（性能）低下を招く別な問題が生じる。
【００１１】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、その目的は、相反するモータ特性と減磁の両方を是正することにある。
【００１２】
また、本発明はモータ特性を劣化させることなく、減磁耐力を向上させることが可能な回転子鉄心を含む永久磁石式回転電機および該永久磁石式回転電機を用いた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
係る課題を達成するため、本発明は、永久磁石の磁石端部外周部に反磁界磁束を分散させるための非磁性部を設けたものである。
【００１４】
本発明は、例えばスロット内に電機子巻線が設けられた固定子と、回転子鉄心の永久磁石挿入孔に永久磁石が回転軸により回転自在に支持された永久磁石式回転電機において、  前記回転鉄心の永久磁石挿入孔の外側にスリットを設け、前記スリットを傾斜させ、各前記スリットの側面の延長線が固定子側の磁極中心線上近傍で交わるようにし、さらに前記スリットとは別に、前記永久磁石の磁石端部外周部に反磁界磁束を分散させるための非磁性部を設けた永久磁石式回転電機である。
【００１５】
また、本発明は、例えば、電機子巻線が巻回されたコアを含む固定子鉄心からなる固定子と、該固定子の内側に配置され、永久磁石が取り付けされた回転子鉄心からなる回転子を備えた電動機において、前記回転子の回転子鉄心は、前記永久磁石が装着される永久磁石装着用孔の外側に、前記永久磁石側から前記固定子鉄心側に延びた左右複数のスリットと１以上の非磁性部を有し、前記複数のスリットは、各スリットの側面の延長線が、前記固定子側の磁極中心線上近傍で交わるように傾斜して形成し、前記非磁性部は、永久磁石の端部に対向し、前記スリットの外側の位置に配置され、前記永久磁石の磁石端部外周部から遠ざける方向に反磁界磁束を分散させる永久磁石式回転電機である。
【００１６】
また、前記非磁性部は複数であり、該複数の非磁性部は前記永久磁石の両端部に対向し、前記スリットの両端側の位置に、前記複数のスリットを挟むようにして配置し、前記永久磁石の端部外周部に反磁界磁束を分散させるものである永久磁石式回転電機である。
【００１７】
また、前記非磁性部と前記永久磁石の距離が、前記スリットと前記永久磁石の距離が同じである永久磁石式回転電機である。
【００１８】
また、前記非磁性部が、スリットである永久磁石式回転電機である。
【００１９】
また、前記非磁性部のスリットは、該非磁性部のスリットとは別の前記スリットより小さい永久磁石式回転電機である。
【００２０】
また、本発明は、例えば電機子巻線が巻回されたコアを含む固定子鉄心からなる固定子と、該固定子の内側に配置され、永久磁石が取り付けされた回転子鉄心からなる回転子を備えた電動機において、前記回転子の回転子鉄心は、前記永久磁石が装着される永久磁石装着用孔の外側に、前記永久磁石側から前記固定子鉄心側に延びた複数のスリットと前記永久磁石の磁石端部外周部に反磁界磁束を分散させるための複数の非磁性部を有し、前記スリットは、各スリットの側面の延長線が、前記固定子側の磁極中心線上近傍で交わるように傾斜して形成し、前記非磁性部は、前記永久磁石の両端部に対向し、前記スリットの両端側の位置に、前記複数のスリットを挟むようにして配置した永久磁石式回転電機である。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明によれば、従来の課題を是正することができ、磁石端部に集中する反磁界磁束を緩和することができ、モータの特性（性能）を落とすことなく減磁耐力を向上する永久磁石回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本願発明の一実施例の永久磁石式回転電機の内部構成を示す要部断面図である。
【図２】図２は図1の永久磁石式回転電機の回転子鉄心の形状を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は本発明の他の実施例の永久磁石式回転電機の内部構成を示す要部断面図である。
【図４】図４は図３の永久磁石式回転電機の回転子鉄心の形状を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は本発明の非磁性部を設けない場合の反磁界磁束の分布の様子を示す分布図である。
【図６】図６は図５の反磁界磁束の流れの様子を模式的に示した図である。
【図７】図７は本発明の非磁性部を設けた場合の反磁界磁束の分布の様子を示す分布図である。
【図８】図８は図７の反磁界磁束の流れの様子を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は本発明の一実施例を示すものであり、永久磁石式回転電機の固定子と回転子との関係を示す要部断面図、図２は回転子の回転子鉄心の形状を拡大して示す拡大断面図である。
【００２５】
図１において、１は永久磁石式回転電機（以下、モータと称する）を示し、該モータは固定子２（ステータ）と回転子３（ロータ）から構成されている。
【００２６】
固定子２は固定子鉄心６と電機子巻線８（三相巻線のＵ相巻線８ａ、Ｖ相巻線８ｂ、Ｗ相巻線８ｃ）から構成されている。
【００２７】
固定子鉄心６はリング状のヨークコア５（以下、バックコアと称する）と、該バックコアの周方向に沿って等間隔で配列され、ヨークコアからその径方向に突出るように構成された複数本のティースコア４（以下ティースと称する）から構成されている。
【００２８】
電機子巻線８はティース４を取り囲むように集中巻きされ、該ティース間のスロット内に巻装されている。
【００２９】
回転子３は円盤状の回転鉄心１２（ロータコア）から構成されている。回転鉄心１２は、回転軸となるシャフトに取り付けられ、該回転子には、該シャフトが挿入、装着されるシャフト孔１５が形成されている。
【００３０】
また、回転子１２には、複数の永久磁石１４がそれぞれ別箇に挿入、装着される複数の磁石挿入孔１３が形成されている。磁石挿入孔１３は回転子鉄心１２の外周表面近傍に一文字形状に構成されている。
【００３１】
本実施例では、４極、６スロットであって、スロットピッチは電気角で１２０度となっている。
【００３２】
一文字形状の磁石挿入孔１３に挿入される永久磁石１４は希土類のネオジム永久磁石から構成されている。
【００３３】
永久磁石１４の磁束軸がｄ軸（図２参照）となり、電気角で９０度隔てられた磁極間に位置する磁束軸がｑ軸（図２参照）となる。ここで、磁束軸ｑ上の磁極間（永久磁石１４の端部同士が対向する位置）には、カットによる凹部（カット部）１１が設けられている。
【００３４】
また、回転子鉄心１２の外周形状は、ティース４と回転子鉄心１２の間にギャップ面ｇ１および凹部１１の段差面によるギャップ面ｇ２が複数有する構成となっている。
【００３５】
また、回転子鉄心１２の、永久磁石１４に対向する外周側には、図２に示すように複数のスリット１０（１０ａ〜１０ｄ）が磁束軸ｄを挟むようにして形成されている。
【００３６】
複数のスリット１０は、磁束軸ｄ線上の左右に放射状にかつ対象的に配置されたスリットは、磁束軸ｄ上の一点で交わるように傾きをもって形成されている。これにより、永久磁石１４の磁束を発散させることができる。
【００３７】
また、回転子鉄心１２の、永久磁石１４に対向する外周側で、該永久磁石の端部に対向する位置には、非磁性部１６（１６ａ、１６ｃおよび１６ｂ、１６ｄ）が形成されている。
【００３８】
非磁性部１６は、図２に示すように複数（４つ）のスリット１０（１０ａ〜１０ｄ）を左右両側から挟み込むように複数の非磁性部１６ａ、１６ｃおよび１６ｂ、１６ｄから構成されている。
【００３９】
非磁性部１６は磁石の磁束を阻害しないよう複数のスリット１０の両側のスリット１０ａ、１０ｂに平行して配置したものであって、例えばスリットからなる。スリットに代えて非磁性部材を装着しても良いことは勿論である。
【００４０】
本実施例では、非磁性部１６を、左右対称的に複数２つずつ（１６ａ、１６ｃおよび１６ｂ、１６ｄ）設けたものである。
【００４１】
また、非磁性部１６と永久磁石１４の距離はスリット１０と永久磁石１４の距離と同じとなるようにしてある。また、スリット１０ａ、１０ｄ側の非磁性部１６ａ、１６ｄは、該スリット１０ａ、１０ｄから略２ｍｍの距離に、スリット１０の幅の略２／３の幅となるように構成してある。
【００４２】
この非磁性部１６を、スリット１０と並行の向きに配置し、磁石磁束を阻害しないように構成することにより、回転子鉄心１２の磁気抵抗を減らし、磁束減磁による特性低下を防ぐとともに、回転子鉄心１２の、ｑ軸線上の凹部／カット部１１（磁束端部）に集中する反磁界磁束を緩和することが可能となる。
【００４３】
図５および図６は非磁性部１６を設けない場合の反磁界磁束の分布状態および反磁界磁束の流れ（反磁界磁束線）１７を示す分布図、図７および図８は非磁性部１６を設けた場合の反磁界磁束の分布状態および反磁界磁束の流れ１７を示す分布図である。
【００４４】
これらの分布図は、既存の磁束分析アプリケーションソフトを搭載したパソコンを利用し、非磁性部の形状を変えて電機子巻線に電流を流し、このときの磁束の流れを分析し、その分析状況を視覚的に表現したものである。
【００４５】
図５および図６において、非磁性部を設けない場合には、反磁界磁束線１７がスリット１０ａの側面から、該側面に沿って磁石１４の端部１４ａに向かって流れていることが確認できる。
【００４６】
また、図５および図６において、反磁界磁束線１７のように、透磁率の低い磁束軸ｑ（カット部／凹部１１）ではなく、透磁率の高い磁石１４の側面（横側）のブリッジ部分に流れようとするため、スリット１０ａが減磁耐力の弱い磁石１４の端部１４ａに反磁界磁束を集中させていることが判る。この反磁界磁束の集中により磁石１４が減磁しやすくなる原因となっている。
【００４７】
これに対し、非磁性部１６を設けた場合には、図７に示すように、非磁性部１６によって、反磁界磁束線１７の一部が磁石１４の端部１４ａよりも、磁束軸ｑ（カット部／凹部１１）方向に流れていることが確認できる。
【００４８】
つまり、図８に示すように非磁性部１６が反磁界磁束線１７の一部を磁束軸ｑ方向に逃がし、磁石１４の端部１４ａ付近を通る反磁界磁束を減少させている。
【００４９】
このように、非磁性部１６（１６ａ〜１６ｄ）が反磁界磁束を細かく分散させることで、磁石１４の端部１４ａに集中していた反磁界磁束１７を緩和することができ、これにより、永久磁石１４の減磁を回避することができ、減磁耐力を向上させることができる。
【実施例２】
【００５０】
図３は本発明の他の実施例を示すものであり、永久磁石式回転電機の固定子と回転子との関係を示す要部断面図、図４は回転子の回転子鉄心の形状を拡大して示す拡大断面図である。
【００５１】
本実施例は、非磁性部１６を、左右対称的に１つずつ（１６ａ、１６ｂ）設けたものであって、その他は実施例１と同一なので、同一部分には同一番号を付して詳細説明は省略する。本実施例でも上述した実施例１と同様な効果を期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上述した回転子鉄心の構造を持つ永久磁石式回転電機が適用可能な圧縮機などに適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  永久磁石式回転電機（駆動用電動機）
２  固定子（ステータ）
３  回転子（ロータ）
４  ティース（ティースコア）
５  コアバック（リング状のヨークコア）
６  固定子鉄心
７  スロット
８  電機子巻線（コイル）    
１１  凹部（カット部）
１２  回転子鉄心（円盤状のロータコア）
１３  永久磁石挿入孔
１４  永久磁石
１５  シャフト
１６  非磁性部
１７  反磁界磁束線
【図１】
2013118748.tif 000003
【図２】
2013118748.tif 000004
【図３】
2013118748.tif 000005
【図４】
2013118748.tif 000006
【図５】
2013118748.tif 000007
【図６】
2013118748.tif 000008
【図７】
2013118748.tif 000009
【図８】
2013118748.tif 000010