JP2002119027A

JP2002119027A - 電動機

Info

Publication number: JP2002119027A
Application number: JP2000311591A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Sadanaga; 雄一郎定永; Yasufumi Ichiumi; 康文一海; Hiroshi Murakami; 浩村上; Yukihiro Okada; 幸弘岡田; Shinichirou Kawano; 慎一朗川野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の構成では、永久磁石を埋め込んだスリ
ット前面の磁路に、磁束が集中してしまうためコギング
トルクが大きく、振動・騒音が大きくなってしまう。本
件発明は、このような課題に鑑み、磁束の局部的な集中
を緩和し、コギングトルクの小さい電動機を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】本件発明は、半径方向に並ぶ多層スリッ
トを有する回転子本体を備え、前記多層スリット中の一
部のスリット３のみに磁石６を埋め込み、マグネットト
ルク及びリラクタンストルクにより回転駆動する電動機
であって、磁石６を埋め込んだスリットの外側の磁束通
路幅を、回転子本体外周側端部が最も広くすることでコ
ギングトルクを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリラクタンストルク
を利用するリラクタンスモータの構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】リラクタンスモータは、インダクタンス
モータと比較して回転子の２次銅損が発生しないという
特徴があるため、電気自動車や工作機械等の駆動用モー
タとして注目されている。しかし、この種のモータは一
般に力率が悪く、産業用として利用するには、ロータコ
ア構造あるいは駆動方法等の改善が必要であった。近
年、ロータコアのコアシートに多層のフラックスバリア
を設けることにより力率を向上させる技術が開発された
（平成８年電気学会全国大会誌、１０２９、本田ら著
「マルチフラックスバリアタイプシンクロナスリラク
タンスモータの検討」参照）。

【０００３】図４にこの従来の改良されたリラクタンス
モータのロータコア構造の一例を示す。図４（ａ）にお
いて、電磁鋼板製の円板状のコアシート１６１には、多
層のフラックスバリア１６２がコアシート１６１の軸芯
１６３に対し逆円弧状に形成されている。フラックスバ
リア１６２は幅１ｍｍ程度のスリット（貫通溝）からな
り、プレス加工されたものである。また、コアシート１
６１の外周には回転時にかかる遠心力に対する強度を持
たせるため、一定幅のスリット外周端部１６４を設けて
いる。コアシート１６１をロータ軸１６５の方向に数十
枚積層することにより、図４（ｂ）に示すようなロータ
コア１６６が完成する。そして、このロータコア１６６
を、図４（ｃ）に示すようなステータ１６７内にセット
すれば、ステータ１６７の複数の界磁部１６８より、ロ
ータコア１６６に回転磁界が与えられ、これにより、リ
ラクタンストルクＴが発生する。このリラクタンストル
クＴは次式で表される。

【０００４】Ｔ＝Ｐｎ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ………………………………………（１）ただし、Ｐｎは極対数、Ｌｄ，Ｌｑはｄ，ｑ軸インダク
タンス、ｉｄ，ｉｑはｄ，ｑ軸電流である。上記（１）
式より、このモータの性能を左右するのはｄ，ｑ軸イン
ダクタンスの差Ｌｄ−Ｌｑの大きさであることが分か
る。そこで、この差Ｌｄ−Ｌｑを大きくするために、上
記フラックスバリアを設けることにより、スリットを横
切るｑ軸方向の磁路に抵抗を与える一方、スリット間に
挟まれたｄ軸方向の磁路を確保していた。

【０００５】しかし、この構成では、リラクタンストル
クのみで回転駆動するため電動機が発生する駆動トルク
はどうしても小さくなってしまう。

【０００６】そのため、図３に示すように永久磁石をス
リットに埋め込むことでリラクタンストルクのみならず
マグネットトルクを利用し、駆動トルクの大きい電動機
としていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、永久
磁石を埋め込んだスリット前面の磁路に、磁束が集中し
てしまうためコギングトルクが大きく、振動・騒音が大
きくなってしまう。

【０００８】本件発明は、このような課題に鑑み、磁束
の局部的な集中を緩和し、コギングトルクの小さい電動
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】本件発明は、半径方向に
並ぶ多層スリットを有する回転子本体を備え、前記多層
スリット中の一部のスリットのみに永久磁石を埋め込
み、マグネットトルク及びリラクタンストルクにより回
転駆動する電動機であって、前記永久磁石を埋め込んだ
スリットの外側の磁束通路幅を、回転子本体外周側端部
が最も広くすることでコギングトルクを低減することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本件発明は、半径方向に並ぶ多層
スリットを有する回転子本体を備え、前記多層スリット
中の一部のスリットのみに永久磁石を埋め込み、マグネ
ットトルク及びリラクタンストルクにより回転駆動する
電動機であって、前記永久磁石を埋め込んだスリットの
外側の磁束通路幅を、回転子本体外周側端部が最も広く
することで、磁気飽和を緩和すると共に、回転子表面に
現れる磁束の分布を滑らかにし、コギングトルクを低減
することができる。

【００１１】また、前記永久磁石を埋め込んだスリット
の外側のスリット幅を、回転子本体外収束端部が最も狭
くなるようにすることで、磁気飽和を緩和すると共に、
回転子表面に現れる磁束の分布を滑らかにし、コギング
トルクを低減することができる。

【００１２】また、前記永久磁石を埋め込んだスリット
の外側に隣り合うスリットの幅を、回転子本体外収束端
部が最も狭くなるようにすることで、磁気飽和を緩和す
ると共に、回転子表面に現れる磁束の分布を滑らかに
し、コギングトルクを低減することができる。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、以下の実施例は本発明を具体化
した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもの
ではない。

【００１４】図１において、１は電磁鋼板等の高透磁率
材からなる円板状のコアシートであって、その周方向に
は等間隔置きの４箇所に、中心側に凸となるように湾曲
する円弧状の磁束通路２が半径方向にスリット３を挟ん
で列設されている。このようなコアシート１はプレス加
工もしくはレーザ加工等により形成される。磁束通路２
の形状としては、磁路の形状やコアシート１の加工等を
考慮すれば、円弧状とするのが好適である。ただし、Ｖ
字型やＩ字型の形状としてもよいのは勿論である。そし
て、コアシート１を軸方向に数十枚積み重ねて積層体と
なした後、ロータ軸が挿入されることによりロータコア
が完成される。このようなコアシート１同士は必要に応
じて接着剤等で一体固着される。

【００１５】このように完成されたロータコアをステー
タ４内にセットすれば、ステータの複数の歯からなる界
磁部より、ロータコアに回転磁界が与えられ、これによ
り、リラクタンストルクが発生する。ステータ４は、分
布巻方式でコア部を形成したステータであり、巻線（図
示せず）は複数のティースを跨ぐように巻回している。

【００１６】このようなロータコアを有するリラクタン
スモータにおいては、磁束通路２を横切るｑ軸方向のイ
ンダクタンスＬｑと、磁束通路２に沿ったｄ軸方向のイ
ンダクタンスＬｄとを比較すると、次のようになる。す
なわち、ｑ軸方向には電磁鋼板に比べて透磁率が約１／
１０００である空気層よりなるスリット３で磁路に抵抗
を与えているため、磁束がほとんど通らず、インダクタ
ンスＬｑは小さくなる。一方、ｄ軸方向には、磁束通路
２が磁路を形成しているため、磁束が通り易く、インダ
クタンスＬｄは大きくなる。

【００１７】本実施例の電動機の特徴は、リラクタンス
トルクのみならずマグネットトルクを利用し回転駆動
し、ロータコアの最も中心側のスリット７の中に、両端
に空隙部を備えた状態で永久磁石６を埋め込み、この永
久磁石６が発生する磁石磁束により、電動機の駆動トル
クにリラクタンストルクのみならずマグネットトルクが
加わり、駆動トルクを大きくすることができる。

【００１８】この時、永久磁石を埋め込んだ最も中心側
のスリット７と隣り合うスリットとの間の磁束通路５
は、他の磁束通路２よりも幅が広くなっている。このよ
うに、磁束通路５を広くした理由は、永久磁石６が発生
する永久磁石磁束は、永久磁石６の外側に位置するスリ
ット３にブロックされるため、磁束通路５に流れ込んで
しまう。よって、磁束通路は、ステータからの磁束のみ
ならず永久磁石磁束が通過するため、磁気飽和が起こり
やすくなる。そのため、最も中心側の磁束通路を他の磁
束通路より太くすることで、磁束通路で磁気飽和が起こ
りにくいようにしている。

【００１９】更に、永久磁石を埋め込んだ最も中心側の
スリット７と隣り合うスリットとの間の磁束通路５は、
回転子本体外周側端部が最も広くなっており、磁気飽和
を緩和すると共に、回転子表面に現れる磁束の分布を滑
らかにし、コギングトルクの低減を図っている。

【００２０】なお、上述した実施例の回転子には、１極
のスリットに１層にしか永久磁石を埋め込んでいない
が、複数の層に埋め込んでもよい。

【００２１】また、磁束通路の形状はＶ字であったり、
直線形状であってもよい。

【００２２】また、回転子にスキューかけ、磁束の不均
一に起因するトルクリップルを低減して、モータ性能を
さらに向上させてもよい。

【００２３】また、図２に示すように、ステータ側は分
布巻方式によりコイル部を形成したステータ４でなくと
も、図２に示すように集中巻方式によりコイル部を形成
したステータ１４であってもよい。

【００２４】なお、上記実施例で示したモータは、冷蔵
庫、エアコンが備えるコンプレッサの駆動部に用いると
よい。

【００２５】

【発明の効果】本件請求項１、２記載の発明は、リラク
タンストルクのみならずマグネットトルクを利用する電
動機において、コギングトルクの低減を図ることができ
る。

【００２６】請求項３記載の発明は、永久磁石が埋め込
まれたスリットの外側に隣り合うスリットの幅を、回転
子本体外周側端部が最も狭くすることでコギングトルク
の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の電動機の断面図

【図２】集中巻方式のステータを備える電動機の断面図

【図３】従来の磁石埋め込み型リラクタンスモータを示
す図

【図４】従来のリラクタンスモータを示す図

【符号の説明】

１、１６１コアシート２、５磁束通路３、７スリット４、１６７ステータ６磁石１６２フラックスバリア１６３、１６５軸１６４スリット外周端部１６６ロータコア１６８コイル巻線部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岡田幸弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者川野慎一朗大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H619 AA01 BB01 BB06 BB15 BB24 PP02 PP04 PP08 5H621 AA02 GA01 GA04 GA16 HH01 JK05 5H622 AA02 CA07 CA13 CB04 PP05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半径方向に並ぶ多層スリットを有する回
転子本体を備え、前記多層スリット中の一部のスリット
のみに永久磁石を埋め込み、マグネットトルク及びリラ
クタンストルクにより回転駆動する電動機であって、前
記永久磁石を埋め込んだスリットの外側の磁束通路幅
は、回転子本体外周側端部が最も広い電動機。
【請求項２】永久磁石を埋め込んだスリットの外側の
スリット幅は、回転子本体外周側端部が最も狭い請求項
１記載の電動機。
【請求項３】永久磁石を埋め込んだスリットの外側に
隣り合うスリットの幅は、回転子本体外周側端部が最も
狭い請求項１記載の電動機。
【請求項４】請求項１記載の電動機を用いたコンプレ
ッサ。