JP2002112476A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents
永久磁石式回転電機Info
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Abstract
転電機を位置センサレス120度通電インバータで駆動
してもシステム効率の向上が図る。 【解決手段】固定子鉄心に形成された複数のティースを
取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子
と、回転子鉄心に形成された複数の永久磁石挿入孔中に
希土類永久磁石が納められた回転子とを有する永久磁石
式回転電機において、永久磁石を回転子の軸に対して凸
のV字またはU字形状とするとともに、極間鉄心の幅W
1と、固定子鉄心と回転子鉄心間のギャップ長Xgの比
を10.8 ≦W1/Xg≦13.2 としている。
Description
久磁石を回転子に備えている永久磁石式回転電機に関
し、特にエアコンのコンプレッサなどに搭載される集中
巻の固定子を有する永久磁石式回転電機に関するもので
ある。
式回転電機は、永久磁石に様々な形状が採用されてい
る。例えば再公表特許WO97/31422号公報記載
の永久磁石式回転電機においては、固定子鉄心に形成さ
れた複数のティースを取り囲むように集中巻の電機子巻
線が施された固定子と、回転子鉄心に形成された複数の
永久磁石挿入孔中に永久磁石が納められた回転子とを有
し、リラクタンストルクを利用して回転電機の効率向
上、いわゆる出力向上を図っている。
利用により回転電機の効率向上が図れる反面、位置セン
サレス120度通電インバータで駆動した時のシステム
効率については考慮されていなかった。
機のみの効率に着目され、特に集中巻を採用したリラク
タンストルク利用の回転子構造ではリアクタンスが増加
し、その分だけ回転電機の力率が低下して電流が増加
し、却って電流増加によるインバータ効率が低下してシ
ステム効率が低下する課題があることが判明した。
り、集中巻の固定子と磁石埋込形回転子を用いた回転電
機を位置センサレス120度通電インバータで駆動して
もシステム効率の向上が図れる永久磁石式回転電機を提
供することを目的とする。
置センサレス120度通電インバータで駆動する場合、
その性能の善し悪しは回転電機の効率もさることながら
最終的にはインバータ効率と回転電機の効率を掛けたシ
ステム効率の大きさで決まる。例えば回転電機の効率が
向上してもモータ力率が減少すればインバータの出力電
流が大きくなり、インバータの出力電流が大きくなると
インバータの制御素子の電圧降下が大きくなり、強いて
はインバータ効率が低下してシステム効率が向上しない
ばかりでなく却って低下することになる。本発明の一つ
の見方によれば、固定子鉄心に形成された複数のティー
スを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定
子と、回転子鉄心に形成された複数の永久磁石挿入孔中
に希土類永久磁石が納められた回転子とを有する永久磁
石式回転電機において、永久磁石を回転子の軸に対して
凸のV字またはU字形状とするとともに、永久磁石間の
極間鉄心の幅を回転子の外径側に狭く、内径側に広く構
成し、回転子の外径側に狭くした極間鉄心の幅W1と、
固定子鉄心と回転子鉄心間のギャップ長Xgの比を1
0.8 ≦W1/Xg≧13.2としている。
して位置センサレス120度通電インバータで駆動して
もシステム効率を向上した永久磁石式回転電機を提供で
きる。
の第1の実施形態について、図1,図2,図3を参照し
て説明する。
の実施形態である径方向断面形状を示す。図において、
永久磁石式回転電機1は固定子鉄心2のティース3とと
もに形成した複数のスロット4内に電機子巻線5(U相
巻線5A,V相巻線5B,W相巻線5Cの集中巻からな
る)を巻装して固定子6を構成する。
軸に対して凸のV字の永久磁石挿入孔9中に配置された
希土類永久磁石10(ここでは4極で示した)とシャフ
ト(図示せず)に嵌合するためのシャフト嵌合孔11か
らなる。回転子7は固定子6間にギャップ長Xgを介し
て回転自在に支持されている。
の実施形態である回転子の径方向断面形状を示す。図に
おいて、回転子7には回転子鉄心8を固定するためのリ
ベット孔12があり、V字形状希土類永久磁石10間の
極間鉄心13の幅W1は、回転子7の外径側に狭く、内
径側に広く構成している。
電機の特性を示す。横軸にW1/Xgを取り、縦軸に回
転電機を位置センサレスの120度通電インバータでモ
ータ駆動した時の効率・力率(モータ効率の最大を1.
0、インバータ効率の最大を1.0(pu)で規格化)を
取り、W1/Xg比をパラメータにした時のモータ効
率,インバータ効率,システム効率の変化を示す。ここ
で、puは単位法と言われる表わし方で、今回、それぞ
れモータ効率の最大値を1.0pu(所謂、100%)、
インバータ効率を1.0pu とし、パラメータW1/X
gに対し、モータ及びインバータ効率がどれだけ変化す
るかを百分率で示したものである。図示していないが、
本モータはエアコンのコンプレッサ駆動用のモータとし
て適用できる。通常、コンプレッサの制約上、ギャップ
長は0.4〜0.6mmが望ましい。
立に起因する。すなわち、コンプレッサのスクロールの
シャフトにロータは圧入されるが、ステータはコンプレ
ッサ容器内周に焼き嵌めされる。しかし、ステータ内周
がきちんと真円度を有しないため、ステータ内周を基準
に、ステータ内周とロータ外周間にスペーサを介してロ
ータ位置を規定するため、ギャップ長が約0.2mm 変動
する。このため、ギャップ長に余裕を見て組み上げるた
めには、ギャップ長は0.4〜0.6mmが望ましい。
って変化し、W1/Xg比が12近傍で最大値を取る。
これに対し、インバータ効率はW1/Xg比によって変
化するものの、W1/Xg比が10以下で最大値を取
る。コンプレッサとして性能を左右するのは、インバー
タ効率とモータ効率の掛け算値であるシステム効率であ
り、システム効率の最大値は、下限がモータ効率で、上
限がインバータ効率で左右される。システム効率が最大
となるW1/Xg比は10.8〜13.2となり、数式上
では10.8≦W1/Xg≦13.2となる。
回転子7の外径側より内径側が広くなるように構成した
が、極間鉄心13の幅を回転子7の外径側と内径側で同
一にしても良い事は言うまでもない。 (第2の実施形態)次に、本発明の永久磁石式回転電機
の第2の実施形態を図4を参照して説明する。なお、上
記第1の実施形態と同一の構成要素については説明を省
略し、相違点のみを説明する。
U字形状の希土類永久磁石10を設けたものである。こ
のように、第1の実施形態に対し、凸のU字形状の希土
類永久磁石10を設けても極間鉄心13の形状は変化な
いので、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
のステータを有する永久磁石式回転電機において、希土
類永久磁石を回転子の軸に対して凸のV字またはU字形
状とするとともに、永久磁石間の極間鉄心の幅W1と、
固定子鉄心と回転子鉄心間のギャップ長Xgの比を1
0.8≦W1/Xg≦13.2としたので、モータ効率と
インバータ効率の掛け算値であるシステム効率の最大で
運転できることとなり、コンプレッサの効率向上に伴い
エアコンの省エネルギー化が達成できる効果が得られ
る。
に形成された複数のティースを取り囲むように集中巻の
電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心に形成され
た複数の永久磁石挿入孔中に希土類永久磁石が納められ
た回転子とを有する永久磁石式回転電機において、前記
永久磁石を前記回転子の軸に対して凸のV字またはU字
形状とするとともに、該永久磁石間の極間鉄心の幅W1
と、前記固定子鉄心と該回転子鉄心間のギャップ長Xg
の比を10.8≦W1/Xg≦13.2としたことを特徴
とする永久磁石式回転電機、(2)前記永久磁石間の前
記極間鉄心の幅を前記回転子の外径側より内径側が広く
なるように構成したことを特徴とする永久磁石式回転電
機、(3)上記(1)及び(2)いずれか記載の永久磁
石式回転電機にて駆動されるように構成されたコンプレ
ッサ、(4)上記(3)のコンプレッサを備えたエアコ
ン、が開示される。
埋込形回転子を用いた回転電機を位置センサレス120
度通電インバータで駆動してもシステム効率の向上が図
れる永久磁石式回転電機を提供することができる。
電機の径方向断面形状を示す図である。
断面形状を示す図である。
を示す図である。
断面形状を示す図である。
ス、4…スロット、5…電機子巻線、6…固定子、7…
回転子、8…回転子鉄心、9…永久磁石挿入孔、10…
永久磁石、11…シャフト嵌合孔、12…リベット孔、
13…極間鉄心。
Claims (4)
- 【請求項1】固定子鉄心に形成された複数のティースを
取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子
と、回転子鉄心に形成された複数の永久磁石挿入孔中に
希土類永久磁石が納められた回転子とを有する永久磁石
式回転電機において、前記永久磁石を前記回転子の軸に
対して凸のV字またはU字形状とするとともに、該永久
磁石間の極間鉄心の幅W1と、前記固定子鉄心と該回転
子鉄心間のギャップ長Xgの比を 10.8≦W1/Xg≦13.2 としたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 【請求項2】請求項1において、前記永久磁石間の前記
極間鉄心の幅を前記回転子の外径側より内径側が広くな
るように構成したことを特徴とする永久磁石式回転電
機。 - 【請求項3】請求項1及び請求項2のいずれか記載の永
久磁石式回転電機にて駆動されるように構成されたコン
プレッサ。 - 【請求項4】請求項3記載のコンプレッサを備えたエア
コン。
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