(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットを、回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心のみに設けるとともに、前記スリットの開口を固定子と回転子との間に存在する空隙側のみに設けたことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットを回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心と回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心とにそれぞれ設けるとともに、前記スリットの回転子磁極中心線より、回転子回転方向側鉄心に位置するものの数を、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心に位置するものの数よりも多くしたことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項３】
コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットの回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するものの幅を、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心に位置するものの幅よりも太くしたことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項４】
コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットの回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するものの長さを、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心鉄心に位置するものの長さを長くしたことを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項５】
前記スリットの開口を、前記永久磁石側のみに設けたことを特徴とする、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の永久磁石型モータ。
【請求項６】
前記スリットの開口を、固定子と回転子との間に存在する空隙側のみに設けたことを特徴とする、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の永久磁石型モータ。
【請求項７】
前記スリットは、前記永久磁石側と、前記空隙側のいずれにも開口側を持たないことを特徴とする、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の永久磁石型モータ。
【請求項８】
前記スリットに、非磁性体を充填したことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の永久磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エアコンや冷蔵庫の圧縮機駆動用のモータなどに使用される永久磁石型モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エアコンや冷蔵庫の圧縮機モータなどでは、回転数の制御が容易で、モータ効率が良い永久磁石型モータが一般的に使用されている。図８に、現在最も一般的に利用されている永久磁石型モータについて説明する。
【０００３】
図８は、永久磁石型モータの回転子１と固定子２の横断図面を示しており３は回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔で、ここに永久磁石４が挿入されている。また、永久磁石と隣り合う永久磁石との間には、隣接する磁石への磁束の漏洩を防止するために、磁気抵抗大となる貴通孔５を設けている。
【０００４】
上記のような形状にすれば、ｄ軸とｑ軸のインダクタンス差が生じ、永久磁石の磁束によるトルク（マグネットトルク）に加え、リラクタンストルクが発生し、総トルクの向上が図られる。
【０００５】
図９は、例えば、特開平６−１８９４８１公報に示された永久磁石型モータの横断図面である。この例では、図８の構造に加え、回転子鉄心の磁石挿入孔の外周側にスリット７が、均一に配置された構造をしている。
【０００６】
この形状では、図８の構造のもののようにｄ軸，ｑ軸のインダクタンス差を大きくとれないので、リラクタンストルクは利用できないが、スリットを設ける事によって、固定子電流による電機子反作用が発生しにくくなっており、永久磁石磁束が回転子表面から均一に固定子に供給される。すなわち、固定子歯部６ａから６ｅの磁束密度はすべてほぼ同じであり、固定子歯の一部分（例えば６ａ，６ｂ）が磁気飽和を起すことがなく、モータ特性を悪化させることがない。
【０００７】
図１０は、エアコン用圧縮機モータとして製品化されている永久磁石型モータの横断図面である。この例では、回転子鉄心にスリットがない代わりに、回転子回転方向側鉄心の回転子鉄心外周部をカットする切欠１４が設けられている。
【０００８】
この形状は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンス差が生じ、リラクタンストルクが利用できる。また、電機子反作用により、永久磁石磁束が回転方向側に曲げられるのを防止するため、回転方向側の空隙を大きくし、磁気抵抗を大きくする切欠１４を設けている。これにより、固定子歯部６ａから６ｅの磁束密度が均一となり、固定子歯の一部分（例えば６ａ，６ｂ）が磁気飽和を起すことがなく、モータ特性を悪化させることがない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような永久磁石型モータでは、以下のような問題点を有していた。
【００１０】
図８のものは、固定子電流による電機子反作用のため、モータ運転時に、永久磁石磁束が回転子回転方向側に大きく曲げられ、永久磁石に対向する固定子歯（６ａから６ｅ）のうち、回転子回転方向側鉄心に対抗する固定子歯（６ａ，６ｂ）の磁束密度が、他の固定子歯磁束密度より異常に高くなり、特に、高出力化、小型化等により、平均磁束密度が高いモータにおいては、磁束の飽和が発生し、モータ特性の低下（モータ効率の低下，騒音の増大）を引き起していた。
【００１１】
図９のものは、リラクタンストルクが利用できないため、リラクタンストルクを利用できる構造のものに対して、モータ効率が悪化していた。
【００１２】
図１０のものは、切欠によって平均空隙長が長くなり、磁気抵抗大となって、モータ効率の低下をもたらしていた。
【００１３】
この発明は、回転子鉄心における磁石挿入孔に設けられたスリットの配置および形状に配慮を加えて、電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、これに伴うモータ効率の低下が起きないようにするとともに、リラクタンストルクは利用できるため、少ない電流で必要トルクを発生することができ、必要電流が減少した分、モータ効率の向上が図られる永久磁石型モータを得ようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る永久磁石型モータにおいては、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットを、回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心のみに設けるとともに、前記スリットの開口を固定子と回転子との間に存在する空隙側のみに設けたものである。
【００１５】
第２の発明に係る永久磁石型モータにおいては、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットを回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心と回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心とにそれぞれ設けるとともに、前記スリットの回転子磁極中心線より、回転子回転方向側鉄心に位置するものの数を、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心に位置するものの数よりも多くしたものである。
【００１６】
第３の発明に係る永久磁石型モータにおいては、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットの回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するものの幅を、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心に位置するものの幅よりも太くしたものである。
【００１７】
第４の発明に係る永久磁石型モータにおいては、コイルが巻回された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に配置された回転子鉄心と、この回転子鉄心に設けられた複数の磁石挿入孔と、この磁石挿入孔に収容された永久磁石とを備え、前記磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを有する永久磁石型モータにおいて、前記スリットの回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するものの長さを、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心鉄心に位置するものの長さを長くしたものである。
【００１８】
第５の発明に係る永久磁石型モータにおいては、前記スリットの開口を、前記永久磁石側のみに設けたものである。
【００１９】
第６の発明に係る永久磁石型モータにおいては、前記スリットの開口を、固定子と回転子との間に存在する空隙側のみに設けたものである。
【００２０】
第７の発明に係る永久磁石型モータにおいては、前記スリットは、前記永久磁石側と、前記空隙側のいずれにも開口側を持たないようにしたものであ
る。
【００２１】
第８の発明に係る永久磁石型モータにおいては、前記スリットに、非磁性体を充填したものである。
【００２２】
これらの発明においては、回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するスリットを、回転子反回転方向側鉄心のスリットよりも数を多くするか、形状を工夫することによって、ｑ軸インダクタンスを回転子回転方向側鉄心では小さく、回転子反回転方向側鉄心では大きく（ｑ軸磁気抵抗を回転子回転方向側鉄心では大きく、回転子反回転方向側鉄心では小さく）したので、電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、一方、リラクタンストルクは利用できる。
また、回転子鉄心外周部に切欠を設けていないので、平均空隙長が大きくなることによるモータ効率の低下は発生しない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態を図によって説明する。
図１は、この発明の実施の形態１を示すモータの横断面図であり、従来装置と同様の部分は同一符号で示す（以下の実施の形態も同じ）。
図１において、１は回転子であり、回転子鉄心８、磁石挿入孔３、永久磁石４、スリット７で構成されている。
前記鉄心８は、プレス抜きされた薄板鋼板で積層されており、前記永久磁石４はＮ極とＳ極が交互になるように配置されている。
２は固定子であり、固定子鉄心９，固定子巻線１０で構成され、前記固定子鉄心９は回転子鉄心と同様、プレス抜きされた薄板鋼板で積層されている。また、前記固定子鉄心のうち６ａから６ｅを固定子歯と称す。
【００２４】
モータの発生トルクは、概略次式で表される。
Ｔ＝Ｔmagnet＋Ｔreluctance
＝ｋ・（ＢｄＩ・ｎ・Ｌ）＋Ｔreluctance
ただし、Ｔはモータ発生トルク、Ｔmagnetはマグネットトルク、Ｔreluctanceはリラクタンストルク、Ｋは定数、Ｂｄはｄ軸磁束密度（永久磁石磁束密度）、Ｉは巻線電流、ｎは巻線巻数、Ｌは鉄心積厚である。
【００２５】
この実施の形態では、スリット７を設けているため、固定子電流による電機子反作用が発生しにくくなり、電機子反作用による固定子歯の一部（特に固定子歯６ａ，６ｂ）が異常に磁束密度が高くなる飽和現象が発生せず、それに伴う損失がなく効率の良いモータとなる。
また、スリットをｄ軸磁束の妨げにならないようｄ軸に沿って細長く配置したので、ｄ軸磁束密度Ｂｄの低下がなくマグネットトルクは減少しない。
また、スリット７を回転子磁極中心線１１よりも回転子回転方向側鉄心１２のみに設けたので、スリットが入っていない回転子反回転方向側鉄心１３はｑ軸磁束が流れ易くｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスの差が大きくとれリラクタンストルクが利用できる。
【００２６】
この実施の形態について、ＣＡＥによる電磁界解析を行った結果を、図１１と図１２に示す。
図１１により、この実施の形態の構造にすることによって固定子歯の磁束飽和が緩和したことがわかる。
図１２により、この実施の形態の構造にすることによって、モータ発生トルクが大きくなったことがわかる。
すなわち、巻線電流Ｉが少なくても同一トルクが発生できることとなり、巻線電流による損失が減少し、モータ効率が向上する。
【００２７】
実施の形態２．
次に、この発明における実施の形態２を、図によって説明する。
図２は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。
この実施の形態２は、スリット７を回転子磁極中心線１１より回転子回転方向側鉄心１２に位置するものの数を、回転子回転方向側鉄心１３に位置するものの数より多くしたことを特徴としたものである。
【００２８】
実施の形態１が回転子回転方向側鉄心１２のみにスリット７を設けているのに対し、この実施の形態２は、回転子反回転方向側鉄心１３にもスリット７を設けているので、実施の形態１よりはリラクタンストルクが小さくなるが磁束の飽和は少なく、モータ発生トルクよりも磁束の飽和による性能の悪化が大きいモータに対しては、この実施の形態２は有効である。
【００２９】
実施の形態３．
次に、この発明における実施の形態３を図によって説明する。
図３は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。この実施の形態は、スリット７を回転子磁極中心線１１より回転子回転方向側鉄心１２に位置するものの幅を、回転子磁極中心線１１より回転子反回転方向側鉄心１３に位置するものの幅よりも太くしたことを特徴としたものである。
【００３０】
この実施の形態３では、ｑ軸磁束はスリットが太い回転子回転方向側鉄心は流れにくいが、スリットを細くした回転子反回転方向側鉄心１３では多少のｑ軸磁束が流れリラクタンストルクが発生する。よって、実施の形態１と同様の効果が得られることができる。
【００３１】
また、回転子磁極中心線１１より回転子回転方向側鉄心１２と回転子反回転方向側鉄心１３の両方にスリット７を設けたので、鉄心をプレス抜きするときのバランスが良くスリットを不均一に配置したときのように打ち抜き時の鉄心のねじれが発生しない。
【００３２】
実施の形態４．
次に、この発明における実施の形態４を図によって説明する。
図４は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。この実施の形態４は、スリット７を回転子磁極中心線１１より回転子回転方向側鉄心１２に位置するものの長さを、回転子磁極中心線１１より回転子反回転方向側鉄心１３に位置するものの長さよりも長くしたことを特徴としたものである。
【００３３】
この実施の形態４では、ｑ軸磁束はスリットが長い回転子回転方向側鉄心１２は流れにくいが、スリットを短くした回転子反回転方向側鉄心１３では多少のｑ軸磁束が流れリラクタンストルクが発生する。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心１２と回転子反回転方向側鉄心１３の両方にスリット７を設けたので、鉄心をプレス抜きするときのバランスが良くスリットを不均一に配置したときのように打ち抜き時の鉄心のねじれが発生しない。
【００３５】
実施の形態５．
次に、この発明における実施の形態５を図によって説明する。
図５は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。
この実施の形態５は、スリット７の開口を永久磁石側のみに設けたものであるので、回転子外周部における媒質との間の摩擦抵抗が少なく媒質との摩擦抵抗に起因する効率低下を防ぐことができる。
また、モータ組立時に固定子と回転子の間に存在する空隙を均一に出すためにギャップゲージ等の治具を用いるが、この治具が回転子のスリットに引っかかり、生産性を悪くするといった問題が無くなる。
【００３６】
実施の形態６．
次に、この発明における実施の形態６について説明する。
図６は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。
この実施の形態６は、スリット７の開口を固定子と回転子の間に存在する空隙側のみに設けたものである。
この形状では、固定子に近い側にスリットを寄せたので、固定子電流による電機子反作用は空隙側にスリットを設けていないものに対して小さく抑えることができ、固定子歯磁束の飽和に対しては、より有効なものとなる。
【００３７】
実施の形態７．
次に、この発明における実施の形態７について説明する。
図７は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。この実施の形態７は、スリット７の開口を永久磁石側と空隙側のいずれにも持たないことを特徴としたもので、回転子鉄心の遠心力等に対する機械的強度が向上できる。
【００３８】
実施の形態８．
次に、この発明における実施の形態８について説明する。
図８は、この発明の一実施形態を示すモータの横断面図である。
この実施の形態８は、スリット７に非磁性体を充填したことを特徴とするもので、回転子鉄心の機械的強度を向上させることができる。
一方、非磁性体は空気とほぼ同じ透磁率を持つので、スリットに何も入れないものに対し電気的に全く同等の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、この発明の非磁性体を充填することは、実施の形態１から実施の形態７の全ての形状に適用することができ、機械的強度の向上と同時に実施の形態１から実施の形態７の効果はそのまま得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によれば、回転子磁極中心線よりも回転子回転方向側鉄心に位置するスリットの配置，形状を工夫するようにしているので、電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、これに伴うモータ効率の低下を防ぐことができるとともに、リラクタンストルクは有効に利用できるため、少ない電流で必要トルクを発生することができ、必要電流が減少した分モータ効率の向上が図られるものである。
【００４１】
第１の発明によれば、回転子鉄心における磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを、回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心のみに設けるとともに、前記スリットの開口を固定子と回転子との間に存在する空隙側のみに設けているので、電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、これに伴うモータ効率の低下を防ぐことができるとともに、リラクタンストルクは有効に利用できるため、少ない電流で必要トルクを発生することができ、必要電流が減少した分、モータ効率の向上が図られ、かつ、固定子に近い側にスリットを寄せることにより、固定子電流による電機子反作用を小さく抑えることができ、固定子歯磁束の飽和に対しては、より有効なものとなる。
【００４２】
第２の発明によれば、回転子鉄心における磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットを回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心と回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心とにそれぞれ設けるとともに、スリットの回転子磁極中心線より、回転子回転方向側鉄心に位置するものの数を、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心に位置するものの数よりも多くしたので、電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、これに伴うモータ効率の低下を防ぐことができるとともに、リラクタンストルクは有効に利用できるため、少ない電流で必要トルクを発生することができ、必要電流が減少した分、モータ効率の向上が図られ、かつ、回転子反回転方向側鉄心にもスリットを設けることによりリラクタンストルクは多少小さくなるが磁束の飽和は少なく、モータ発生トルクよりも磁束の飽和による性能の悪化が大きいモータに対して有効なものである。
【００４３】
第３の発明によれば、回転子鉄心における磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットの回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するものの幅を、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心に位置するものの幅よりも太くしたので、電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、これに伴うモータ効率の低下を防ぐことができるとともに、リラクタンストルクは有効に利用できるため、少ない電流で必要トルクを発生することができ、必要電流が減少した分、モータ効率の向上が図られるものである。
【００４４】
第４の発明によれば、回転子鉄心における磁石挿入孔の外周側鉄心部に設けられたスリットの回転子磁極中心線より回転子回転方向側鉄心に位置するものの長さを、回転子磁極中心線より回転子反回転方向側鉄心鉄心に位置するものの長さを長くした電機子反作用による回転子回転方向側鉄心に対向する固定子歯の磁気飽和は発生せず、これに伴うモータ効率の低下を防ぐことができるとともに、リラクタンストルクは有効に利用できるため、少ない電流で必要トルクを発生することができ、必要電流が減少した分モータ効率の向上が図られるものである。
【００４５】
第５の発明によれば、前記スリットの開口を、前記永久磁石側のみに設けたので、回転子外周部における媒質との間の摩擦抵抗が少なく媒質との摩擦抵抗に起因する効率低下を防ぐことができるとともに、モータ組立時に固定子と回転子の間に存在する空隙を均一に出すためにギャップゲージ等の治具を用いるが、この治具が回転子のスリットに引っかかり、生産性を悪くするといった問題をなくすことができるものである。
【００４６】
第６の発明によれば、前記スリットの開口を、固定子と回転子との間に存在する空隙側のみに設けたので、固定子電流による電機子反作用を、空隙側にスリットを設けていないものに対して小さく抑えることができ、固定子歯磁束の飽和に対して、より有効な対策となるものである。
【００４７】
第７の発明によれば、前記スリットは、前記永久磁石側と、前記空隙側のいずれにも開口側を持たないようにしたので、回転子鉄心の遠心力等に対する機械的強度を向上できるものである。
【００４８】
第８の発明によれば、前記スリットに、非磁性体を充填したので、回転子鉄心の機械的強度を向上できるとともに、電気的に同等の効果を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１，実施の形態７を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態２を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態３を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態４を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態５を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態６を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図７】この発明の実施の形態８を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図８】  第１の従来例を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図９】  第２の従来例を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図１０】  第３の従来例を示す永久磁石型モータの横断面図である。
【図１１】  ＣＡＥ電磁界解析結果１を示す図である。
【図１２】  ＣＡＥ電磁界解析結果２を示す図である。
【符号の説明】
１  回転子、２  固定子、３  磁石挿入孔、４  永久磁石、５  貫通孔、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ  固定子歯部、７  スリット、８  回転子鉄心、９  固定子鉄心、１０  固定子巻線、１１  回転子磁極中心線、１２  回転子回転方向側鉄心、１３  回転子反回転方向側鉄心。
【図１】
0003739890.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】
0003739890.tif 000008
【図８】
0003739890.tif 000009
【図９】
0003739890.tif 000010
【図１０】
0003739890.tif 000011
【図１１】
0003739890.tif 000012
【図１２】
0003739890.tif 000013