(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアを内部に有する永久磁石電動機において、前記ロータコアには、リラクタンストルク調整用のスリットを有しリラクタンストルクのみを発生する第１のコアと、極数分の永久磁石をコア外周に沿って等間隔に埋設してマグネットトルクを発生する第２のコアとが同軸的に含まれ、前記第１のコアを構成するコアシートの一部分を切り取って前記ロータコアにバランスウェイトを持たせるにあたって、前記リラクタンストルク発生用のスリットを含むように前記第１のコアの一部分を切り取ることを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
前記第１のコアには、前記第２のコアの永久磁石の両端部に対向してフラックスバリア用の孔を形成するとともに、前記リラクタンス調整用のスリットを前記永久磁石の断面内に納まるようにしてなる請求項１記載の永久磁石電動機。
【請求項３】
前記第１のコアの切り取る箇所を複数箇所とし、あるいは一部分を切り取るコアシートを複数枚とする請求項１記載の永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や冷蔵庫のコンプレッサ等に用いるインナーロータ型の永久磁石電動機に係り、さらに詳しく言えば、コアシート自体にバランスフェイトを持たせて別部品のバランスウェイトを必要としない永久磁石電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の永久磁石電動機のインナーロータの構成は、ロータコアに永久磁石を埋設してする、例えば図５に示すものが提案されている。図５に示すように、２４スロットのステータコア１内のロータコア２には、当該永久磁石電動機の極数（４極）分だけ板状の永久磁石３が外径に沿って円周方向に配置され、かつそれら隣接する永久磁石３の間に磁束の短絡、漏洩を防止するためのフラックスバリア４が形成されている。なお、５は中心孔（シャフト用の孔）である。
【０００３】
ここで、永久磁石３による空隙部（ステータコア１の歯と永久磁石３との間）の磁束分布が正弦波状になっているものとすると、永久磁石電動機のトルクＴはＴ＝Ｐｎ｛Φａ・Ｉａ・ｃｏｓβ−０．５（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉ２・ｓｉｎ２β｝で表される。なお、Ｔは出力トルク、Φａはｄ，ｑ座標軸上の永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌｄ，Ｌｑはｄ，ｑ軸インダクタンス、Ｉａはｄ，ｑ座標軸上の電機子電流の振幅、βはｄ，ｑ座標軸上の電機子電流のｑ軸からの進み角、Ｐｎは極対数である。
【０００４】
前記数式において、第１項は永久磁石３によるマグネットトルクであり、第２の２項はｄ軸インダクタンスとｇ軸インダクタンスとの差によって生じるリラクタンストルクである。詳しくは、Ｔ．ＩＥＥ  Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１７―Ｄ，Ｎｏ７，１９９７の論文を参照されたい。
【０００５】
ところで、図６に示すように、空気調和機や冷蔵庫のコンプレッサは、主に圧縮機構部Ａおよび電動機部（永久磁石電動機）Ｂから構成されており、永久磁石電動機の回転により冷媒が圧縮される。この場合、圧縮機構部Ａにおける規則的負荷変動（回転のアンバランス）を矯正する必要があるため、電動機部Ｂ側にバランスウェイトを付けている。
【０００６】
例えば、図７および図８に示すように、ロータコア２をカシメピン６でかしめる際、バランスウェイトの変形円板７も同時にかしめる。このように、前記圧縮機構部Ａにおける回転のアンバランスに対して逆バランスをロータコア２側にもたせることにより、回転のアンバランスを矯正することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記永久磁石電動機においては、バランスウェイトの変形円板７を取り付けるためは、モータ部品以外の部品を必要とし、結果コスト高になってしまうだけなく、製造工数の増加によるコストアップも避けられない。また、高回転時には、遠心力も大きくなり、バランスウェイトの変形円板８が脱落すると言った危険性もある。
【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、バランスウェイトの機能をロータコア自体に持たせることにより、別部品としてのバランスウェイトを不要とし、しかも製造工数によるコストアップなしに済ませることができるようにした永久磁石電動機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ロータコアを内部に有する永久磁石電動機において、前記ロータコアには、リラクタンストルク調整用のスリットを有しリラクタンストルクのみを発生する第１のコアと、極数分の永久磁石をコア外周に沿って等間隔に埋設してマグネットトルクを発生する第２のコアとが同軸的に含まれ、前記第１のコアを構成するコアシートの一部分を切り取って前記ロータコアにバランスウェイトを持たせるにあたって、前記リラクタンストルク発生用のスリットを含むように前記第１のコアの一部分を切り取ることを特徴としている。
【００１０】
この場合、請求項２に記載されているように、前記第１のコアには、前記第２のコアの永久磁石の両端部に対向してフラックスバリア用の孔を形成するとともに、前記リラクタンス調整用のスリットを前記永久磁石の断面内に納まるようにすることが好ましい。
【００１１】
また、請求項３に記載されているように、前記第１のコアの切り取る箇所を複数箇所とし、あるいは一部分を切り取るコアシートを複数枚としてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図４を参照して詳しく説明する。なお、図中、図５と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１３】
本発明の永久磁石電動機は、永久磁石を有せずにリラクタンストルクのみを発生するコア（第１のコア）と、永久磁石を有するコア（第２のコア）とによりインナーコアを構成すれば、第１のコアを構成するコアシートの一部分を切り取ることによりバランスウェイトの機能を発揮させることができることに着目にしたものである。
【００１４】
そのために、図１ないし図３に示すように、この永久磁石電動機のロータコア１０は、永久磁石を有せず、フラックスバリア用の孔１１ａおよびリラクタンス調整用のスリット１１ｂを有する第１のコア（鉄心）１１と、各磁極毎にほぼ断面扇状の永久磁石１２ａをコア外周に沿って等間隔に埋設した第２のコア（鉄心）１２とからなる。なお、図２は図１示すロータコア１０の上面図（図１の右側面図）、図３はそのロータコア１０の底面図（図１の左側面図）である。
【００１５】
図２および図４に示すように、第１のコア１１はコアの一部を切り取って切取部ｋを形成し、ロータコア１０にバランスウェイトをもたせている。この場合、第１のコア１１の切取部ｋはスリット１１ｂを利用することが好ましい。すなわち、切取部ｋがスリット１１ｂを含むようにする。
【００１６】
フラックスバリア用の孔１１ａは、永久磁石１２ａの両端部に対向して形成し、かつその永久磁石１２ａの断面内に含まれるように形成する。リラクタンス調整用のスリット１１ｂは、ｄ軸とｑ軸インダクタンスとの差を大きくすることを目的とし、凸部を中心孔（シャフト用）１３に向けた逆円弧状の孔でコア外周に沿って等間隔に形成し、かつ永久磁石１２ａの断面内に含まれるように形成する。これにより、ｑ軸インダクタンスＬｑが大きく、ｄ軸インダクタンスＬｄが小さくなり、つまりインダクタンスの差（Ｌｑ−Ｌｄ）が大きくなり、リラクタンストルクを発生させることができる。
【００１７】
なお、後述する自動積層方式により、第１のコア１１と第２のコア１２とを一体して形成するが、フラックスバリア用の孔１１ａおよびリラクタンス調整用のスリット１１ｂが永久磁石１１ａの孔に含まれるようにする。また、１４はリベットであり、１５はかしめ部である。なお、第１のコア１１は、ロータコア１０の２割以内、つまり後述する積層した長さ（全積層長）の２割以内の程度にすると好ましい。
【００１８】
ところで、ロータコア１０の製造においては、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を打ち抜き、金型内でかしめて第１および第２のコア１１，１２を一体的に形成するコア積層方式（自動積層方式）を採用する。
【００１９】
このプレス加工工程では、第１のコア１１を打ち抜くとき、少なくとも第２のコア１２の永久磁石１２ａに相当する孔を打ち抜かず、フラックスバリア用の孔１１ａ、リラクタンス調整用のスリット１１ｂを打ち抜くとともに、バランスウェイトを付けるためにそのスリット１１ｂを含んだ一部を切り取り、第２のコア１２を打ち抜くとき、孔１１ａ、スリット１１および永久磁石１２ａの孔を打ち抜く。
【００２０】
また、カシメピン１４を通す孔は、第１および第２のコア１１，１２のプレス加工時に打ち抜き、かしめ部１５は第１および第２のコア１１，１２のコアシート１０ａを積層する毎に形成する。したがって、従来の自動積層方式によるプレス加工をそのまま利用することができる。
【００２１】
このようにして、自動的にプレス、積層されたコアをかしめた後、永久磁石１２ａの孔にフェライト磁石を埋設して蓋をし、カシメピン１４を通してロータコア１０をかしめ、かつ永久磁石１２ａを磁化、着磁する。なお、図４について追加説明をすると、これには、２４スロットのステータコア１に三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線が施されているが、スロット数や電機子巻線が異なっていてもよい。また、ステータコア１においては、例えば外径側の巻線をＵ相、内径側の巻線をＷ相、その中間の巻線をＶ相としてもよい。
【００２２】
このように、第１のコア１１自体にバランスウェイトをもたせることから、新たな部品を使用せずに済み、つまり別部品のバランスウェイトを廃止することができるため、その分、モータのコストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、従来の自動積層方式によって第１および第２のコア１１，１２を製造することができ、ロータコア１０の製造工数が少なくなるため、よりモータの低コスト化を実現することができる。さらに、バランスウェイトの脱落等の問題が起こることもなく、信頼性の向上も図ることができる。
【００２４】
一方、第１のコア１１によってリラクンタンストルクを発生し、かつ第２のコア１２によってマグネットトルクを発生し、つまり必要なモータトルクを得ることが可能であり、ひいてはモータの効率低下も抑えることができる。また、前述により形成されるロータコアを組み込んでブラシレスＤＣモータとし、空気調和機の圧縮機モータ等として利用すれば、コストをアップすることなく、空気調和機の性能アップ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることができる。
【００２５】
なお、第１のコア１１の切取部ｋの大きさは、必要とするバランスウェイトに応じて変えればよく、またコアシートの枚数を変えるようにしてもよい。また、その切取部ｋの箇所については、１箇所でなくとも、特に多相多極モータである場合には複数の箇所を切り取るようにするとよい。したがって、モータの使用状況によって、適応的なバランスウェイを付けることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によると、ロータコアを内部に有する永久磁石電動機において、前記ロータコアには、リラクタンストルク調整用のスリットを有しリラクタンストルクのみを発生する第１のコアと、極数分の永久磁石をコア外周に沿って等間隔に埋設してマグネットトルクを発生する第２のコアとが同軸的に含まれ、前記第１のコアを構成するコアシートの一部分を切り取って前記ロータコアにバランスウェイトを持たせるにあたって、前記リラクタンストルク発生用のスリットを含むように前記第１のコアの一部分を切り取るようにしたことにより、ロータコア自体にバランスウェイト機能をもたせることができ、したがって別部品のバランスウェイトを必要としないことから、モータのコストダウンを図ることができる。また、切取部でもリラクタンストルクが発生されることから、リラクタンストルクの発生に影響を与えることがなく、また、自動積層方式によるロータコアの製造時におけるコストアップがないため、モータのコストアップにはならずに済むという効果がある。
【００２７】
請求項２に記載の発明によると、請求項１における第１のコアには、前記第２のコアの永久磁石の両端部に対向してフラックスバリア用の孔を形成するとともに、前記リラクタンス調整用のスリットを前記永久磁石の断面内に納まるようにしてなるので、請求項１の効果に加え、フラックスバリアによって磁束の短絡、漏洩を防止することができ、またフラックスバリア用の孔およびスリットが永久磁石の断面内に納まることから、従来のロータコアの自動積層方式を利用することができ、つまり製造のコストアップがならずに済むという効果がある。
【００２８】
請求項３に記載の発明によると、前記第１のコアの切り取る箇所を複数箇所とし、あるいは一部分を切り取るコアシートを複数枚とすることにより、請求項１の効果に加え、種々の重量のバランスウェイトを付けることができ、つまり適応的なバランスウェイトをもたせることができるという有用な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による永久磁石電動機に含まれるロータコアの実施形態を示す概略的な縦断面図。
【図２】図１に示すロータコアの概略的な上面図（図１の右側面図）。
【図３】図１に示すロータコアの概略的な底面図（図１の左側面図）。
【図４】図１に示すロータコアを有する永久磁石電動機の概略的な平面図。
【図５】従来の永久磁石電動機を示す概略的な平面図。
【図６】図５に示す永久磁石電動機を用いたコンプレッサを示す概略的な断面図。
【図７】従来の永久磁石電動機のロータコアを示す概略的な側面図。
【図８】図７に示すロータコアの上面図（図７の右側面図）。
【符号の説明】
１  ステータコア
１０  ロータコア（磁石埋込型界磁鉄心）
１１  第１のコア
１１ａ  孔（フラックスバリア用）
１１ｂ  スリット（リラクタンス調整用の孔）
１２  第１のコア
１２ａ  永久磁石
１３  中心孔（シャフト用）
１４  カシメピン
１５  かしめ部
ｋ  切取部
【図１】
0003821184.tif 000002
【図２】
0003821184.tif 000003
【図３】
0003821184.tif 000004
【図４】
0003821184.tif 000005
【図５】
0003821184.tif 000006
【図６】
0003821184.tif 000007
【図７】
0003821184.tif 000008
【図８】
0003821184.tif 000009