JP2007228684A - アウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができるアウターロータモータおよびアウターロータモータの着磁方法を提供する。
【解決手段】本体部1と、一端が本体部1内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸3と、本体部1から突出した主軸3の取付部分に固定されたロータ支持部5と、一端がロータ支持部5の外縁に固定され、他端がロータ支持部5に関して本体部1と反対の側に位置する円筒形状のロータ6と、ロータ6の内周側に配置されたステータ4とを備える。上記主軸3は、ロータ支持部5が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有する。上記本体部1内に主軸3の一端が挿通され、さらにその主軸3にロータ6がロータ支持部5を介して固定された状態で、主軸3をガイドにして外部着磁装置30を相対的に位置決めしてロータ6の着磁を行う
【選択図】図2
【解決手段】本体部1と、一端が本体部1内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸3と、本体部1から突出した主軸3の取付部分に固定されたロータ支持部5と、一端がロータ支持部5の外縁に固定され、他端がロータ支持部5に関して本体部1と反対の側に位置する円筒形状のロータ6と、ロータ6の内周側に配置されたステータ4とを備える。上記主軸3は、ロータ支持部5が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有する。上記本体部1内に主軸3の一端が挿通され、さらにその主軸3にロータ6がロータ支持部5を介して固定された状態で、主軸3をガイドにして外部着磁装置30を相対的に位置決めしてロータ6の着磁を行う
【選択図】図2
Description
この発明は、アウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法に関する。
従来、アウターロータ型モータとしては、圧縮機の密閉容器内に圧縮部と共に配置されたものがある(例えば、実開昭60−31172号公報(特許文献1)、特開2004−84653号公報(特許文献2)、特開2004−301038号公報(特許文献3)参照)。このアウターロータ型モータは、圧縮部の構成部品で支持された固定子と、その固定子の外側に配置された円筒形状の回転子を備えている。
上記アウターロータ型モータでは、回転子を主軸に固定するための回転子支持部材が固定子巻線の近傍に設けられているので、自ら固定子を用いて着磁を行うと、固定子の巻線が変形して回転子支持部材に接触し、固定子の巻線が損傷して巻線不良となるという問題がある。
そのような問題を解決するため、固定子巻線と回転子支持部材との間をあけて設計することが考えられるが、その場合は、回転子と固定子支持部材の剛性が低下し、却って運転時に回転子が固定子と接触するなどの不具合を起こす恐れがある。
実開昭60−31172号公報
特開2004−84653号公報
特開2004−301038号公報
そこで、この発明の課題は、固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができるアウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明のアウターロータ型モータは、
本体部と、
一端が上記本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸と、
上記本体部から突出した上記主軸の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材と、
一端が上記回転子用支持部材に固定され、他端が上記回転子用支持部材に関して上記本体部と反対の側に位置する円筒形状の回転子と、
上記回転子の内側に配置された固定子と
を備え、
上記回転子には永久磁石が設けられ、
上記主軸は、上記回転子用支持部材が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有することを特徴とする。
本体部と、
一端が上記本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸と、
上記本体部から突出した上記主軸の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材と、
一端が上記回転子用支持部材に固定され、他端が上記回転子用支持部材に関して上記本体部と反対の側に位置する円筒形状の回転子と、
上記回転子の内側に配置された固定子と
を備え、
上記回転子には永久磁石が設けられ、
上記主軸は、上記回転子用支持部材が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有することを特徴とする。
上記構成のアウターロータ型モータによれば、上記本体部から突出した主軸の先端部分が、回転子用支持部材が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びているので、高精度に加工された主軸をガイドにして外部着磁装置の着磁部を円筒形状の回転子の内側に精度よく位置決めでき、着磁に固定子を用いずに外部着磁装置を用いて回転子の着磁を行うことが可能となる。そうして、外部着磁装置を用いて回転子を着磁することによって、固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータは、上記主軸の上記先端部分を回転自在に支持する軸受を備える。
上記実施形態のアウターロータ型モータによれば、上記回転子に働く半径方向の磁気吸引力が主軸の先端部分にも働く。そのような主軸の部分を軸受により回転自在に支持することにより、簡単な構成で主軸の傾きを防ぐことができ、それによりエアギャップ不良を防止できる。
また、この発明のアウターロータ型モータの着磁方法は、一端が本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸の取付部分に、上記主軸と同心の円筒形状の回転子を回転子用支持部材を介して固定した状態で、上記回転子用支持部材が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている上記主軸の先端部分をガイドにして外部着磁装置を相対的に位置決めして、上記回転子の着磁を行う。
上記アウターロータ型モータの着磁方法よれば、一端が本体部内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸の取付部分に、主軸と同心の円筒形状の回転子を回転子用支持部材を介して固定した状態で、回転子用支持部材が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている主軸の先端部分をガイドにして外部着磁装置を相対的に位置決めした後、外部着磁装置を用いて回転子の着磁を行うことによって、高精度に加工された主軸をガイドにしているので、外部着磁装置に対する回転子の位置精度が高い状態で着磁を行うことができる。したがって、着磁に固定子を用いないことにより固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法は、上記主軸の他端またはその主軸の他端近傍に、上記回転子の周方向に対する基準位置を示す指示部が設けられている。
上記実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、上記主軸の他端またはその主軸の他端近傍に設けられ、回転子の周方向に対する基準位置を示す指示部を用いて、外部着磁装置に対して回転子を位置決めした後、回転子の着磁を行うことによって、外部着磁装置から発生する着磁磁束の位置と着磁されるロータの位置精度を高めることができる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法は、上記外部着磁装置が、上記回転子の着磁を行うときに上記回転子の外周側に位置するように配置されるダミーバックヨークを備えている。
上記実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、回転子の外周側に位置するようにダミーバックヨークを配置した状態で、外部着磁装置により回転子の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができ、外部着磁装置のコイルに流す電流を少なくしてもダミーバックヨークがないときと同等の着磁効果が得られる。また、ダミーバックヨークがないときと同じ電流を外部着磁装置のコイルに流しても、より大きな着磁効果が得られる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法は、上記回転子とダミーバックヨーク間の空隙が、上記回転子と上記外部着磁装置の着磁部間の空隙よりも小さい。
上記実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、上記ダミーバックヨーク内周に回転子を固定することが可能となる。
以上より明らかなように、この発明のアウターロータ型モータによれば、固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータによれば、回転子用支持部材が固定された位置よりも軸方向にさらに延びた主軸の部分を、軸受により回転自在に支持することにより、簡単な構成で主軸の傾きを防いで、エアギャップ不良を防止することができる。
また、この発明のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、着磁に固定子を用いないことにより固定子の巻線不良や回転子の損傷を防止でき、回転子の着磁を確実に行うことができる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、主軸の他端またはその主軸の他端近傍に設けられ、回転子の周方向に対する基準位置を示す指示部を用いて、外部着磁装置に対して回転子を位置決めした後、回転子の着磁を行うことによって、外部着磁装置から発生する着磁磁束の位置と着磁されるロータの磁石の位置精度を高めることができる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、回転子の外周側に位置するようにダミーバックヨークを配置した状態で、外部着磁装置により回転子の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができ、大きな着磁効果が得られる。
また、一実施形態のアウターロータ型モータの着磁方法によれば、上記回転子とダミーバックヨーク間の空隙を、回転子と外部着磁装置の着磁部間の空隙よりも小さくすることによって、ダミーバックヨーク内周に回転子を固定することが可能となる。
以下、この発明のアウターロータ型モータおよびアウターロータ型モータの着磁方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1はこの発明の実施の一形態のアウターロータ型モータMを用いたスクロール圧縮機の縦断面図を示している。このスクロール圧縮機は、密閉容器25内に、アウターロータ型モータMと、そのアウターロータ型モータMにより駆動される圧縮部10とを配置している。なお、図1では、入力ポートと出力ポートを省略している。
上記アウターロータ型モータMは、密閉容器25の内周に外周側が固定された本体部1と、一端が上記本体部1内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸3と、上記本体部1から突出した主軸3の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材の一例としてのロータ支持部5と、一端が上記ロータ支持部5の外縁側に固定され、他端がロータ支持部5に関して本体部1と反対の側に位置する回転子としての円筒形状のロータ6と、上記円筒形状のロータ6内に配置された固定子としてのステータ4とを備えている。また、上記本体部1から突出した主軸3の先端部分は、ロータ支持部5が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている。
上記ロータ支持部5は、カップ形状をしており、中央に主軸3が挿入されるボス7が設けられている。上記ロータ6には、周方向に所定の間隔をあけて複数の板状の永久磁石14が埋め込まれている。
また、上記アウターロータ型モータMは、内側に主軸3が挿入され、外周側にステータ4が外嵌された円筒形状のステータ支持部22を備えている。このステータ支持部22の下側を、保持円板21を介して密閉容器25の内周に固定している。
上記本体部1の主軸3の一端近傍に、主軸3を回転自在に支持する軸受2を設けている。また、上記ステータ支持部22の内側に、主軸3の先端部分を回転自在に支持する2つの軸受23,24を所定の間隔をあけて設けている。
また、上記圧縮部10は、本体部1の上側に固定された固定スクロール11と、上記固定スクロール11に重ね合わされ、本体部1により公転可能に支持された旋回スクロール12とを有する。上記旋回スクロール12は、鏡板12aと、その鏡板12aに設けられた渦巻き状のラップ(図示せず)とを有している。上記旋回スクロール12の渦巻き状のラップは、固定スクロール11に設けられた渦巻き状のラップと互いにかみ合わされて、固定スクロール11と旋回スクロール12との間に複数の圧縮室を形成する。
また、上記旋回スクロール12の鏡板12aの下側にボス13を立設し、そのボス13に内嵌する偏心軸(図示せず)を主軸3の上端側に設けている。
図2は上記アウターロータ型モータMのロータ6を外部着磁装置30により着磁するときの断面図を示している。図2に示す外部着磁装置30は、基部31と、その基部31上に設けられた円柱形状の着磁部32とを備えている。着磁部32は、ロータ内周に向かって突出したポールピースと、ポールピースを内周部で結合するヨーク(ポールピース、ヨークともに軟質磁性材料)と、ポールピースに巻回された着磁コイルからなる。上記着磁部32と基部31の一部に、着磁部32の中心軸に沿ってガイド穴30aを設けている。また、アウターロータ型モータMの主軸3の先端に、指示部の一例としての凹部3aに設けている。上記凹部3aは、ロータ6の周方向に対する基準位置を示している。また、上記外部着磁装置30のガイド穴30aの底には、ガイド穴30aに挿入された主軸3の先端の凹部3aに嵌まる凸部31aを設けている。上記アウターロータ型モータMの主軸3を挿入したとき、主軸3の先端の凹部3aに外部着磁装置30の凸部31aが嵌合することによって、外部着磁装置30に対してロータ6が位置決めされる。このロータ6の位置決めは、外部着磁装置30の着磁部32から発生する着磁磁束の分布とロータ6の永久磁石14との相対位置について、主軸3の軸方向の位置および周方向の位置を定めるものである。
そして、図2に示すように、一端が本体部1内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸3の取付部分に主軸3と同心の円筒形状のロータ6をロータ支持部材5を介して固定した状態で、主軸3を外部着磁装置30のガイド穴30aに挿入することにより、ロータ6と外部着磁装置30を相対的に位置決めした後に、外部着磁装置30の着磁部32のコイル(図示せず)に電流を流して、着磁部32から発生した着磁磁束によりロータ6の着磁を行う。
これにより、外部着磁装置30から発生する着磁磁束の位置と、着磁されるロータ6の永久磁石14との位置精度を高めることができる。また、ガイド孔30aがあるため、着磁後に外部着磁装置30をロータ内部から抜く場合も、ロータと外部着磁装置が接触せずに抜くことができる。なお、図では、着磁部32外周とロータ6の内周の空隙は便宜上大きく描いてあるが、実際は、ステータとロータとの間の空隙と同様、十分に狭いものとなる。具体的には、圧縮機のサイズにもよるが、通常1mm以下である。
上記構成のアウターロータ型モータによれば、本体部1から突出した主軸3の先端部分が、ロータ支持部5が取り付けられた取付部分よりも軸方向外方にさらに延びているので、高精度に加工された主軸3をガイドにして外部着磁装置30の着磁部32を円筒形状のロータ6の内側に精度よく位置決めでき、着磁にステータを用いずに外部着磁装置30を用いてロータ6の着磁を行うことが可能となる。したがって、外部着磁装置30を用いてロータ6を着磁することによって、ステータ4の巻線不良やロータ6の損傷を防止でき、ロータ6の着磁を確実に行うことができる。
また、上記ロータ6に働く半径方向の磁気吸引力が主軸3の先端部分にも働くので、その主軸3の先端部分を軸受23,24より回転自在に支持することにより、簡単な構成で主軸3の傾きを防ぐことができ、それによりエアギャップ不良を防止できる。
また、上記主軸3の他端に設けられ、ロータ6の周方向に対する基準位置を示す指示部である凹部3aを用いて、外部着磁装置30に対してロータ6を位置決めした後、ロータ6の着磁を行うことによって、外部着磁装置30から発生する着磁磁束の位置と着磁されるロータの位置精度を高めることができる。
図3はこの発明の他の実施の形態のアウターロータ型モータのロータを外部着磁装置40により着磁するときの断面図を示している。この外部着磁装置40は、基部41と、その基部41上に設けられた円柱形状の着磁部42とを備えている。上記着磁部42と基部41の一部に、着磁部42の中心軸に沿ってガイド穴40aを設けている。また、外部着磁装置40は、着磁部42の外周側を囲むダミーバックヨーク43を備えている。上記基部41、着磁部42、ダミーバックヨーク43は、樹脂モールド等により一体に形成されている。
図3に示すように、ダミーバックヨーク43が軟質磁性材料であれば、ロータ6の外周を囲うようにダミーバックヨーク43を配置した状態で、外部着磁装置40によりロータ6の着磁を行うことによって、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨーク43により分散させて磁気抵抗を下げることができ、必要な着磁磁束を少なくすることができる。
さらに、ロータ6の外周とダミーバックヨーク43との間の空隙は狭いほど良く、着磁終了後は、ロータ6の永久磁石による磁束はロータ6内周面に磁極を呈するのみで、外周部には通常磁極を呈しないためにダミーバックヨーク43とロータ6とは吸引力が働くことが無く、ダミーバックヨーク43をロータ6から容易に抜くことができる。
従って、ロータ6の外周とダミーバックヨーク43との間の空隙は、着磁部42とロータ6内周との間の空隙よりも小さくできる。そうすれば、ダミーバックヨーク43内部にてロータの固定も可能である。上記主軸3の他端に設けられ、ロータ6の周方向に対する基準位置を示す指示部である凹部3aを用いて、外部着磁装置30に対してロータ6を位置決めするが、着磁の際にはより強い吸引力が働き、凹部3aが破壊される場合もあるため、ダミーバックヨーク43内周にてロータ6を固定することもできる。
図4は図1〜図3に示すアウターロータ型モータMのロータ6の斜視図を示している。図4に示すように、軟質磁性材料からなる円筒形状のロータコア15に周方向に所定の間隔をあけて複数の挿入穴15aを軸方向に設けている。上記ロータコア15の複数の挿入穴15aに磁性体材料からなる板状の永久磁石14を夫々挿入している。図4において、突出している断面V字形状の永久磁石は、2枚の板状の永久磁石からなってもよく、それを1組としてロータ6の内周面に同一の磁極を形成する。永久磁石は断面V字形状に限られず、また、ロータ内周面に永久磁石を設けた表面磁石型であってもよい。
また、図5は上記アウターロータ型モータのロータ6の外周をダミーバックヨーク50で囲んだ状態の斜視図を示している。図5では、図1〜図3に示すロータ6と上下が逆になっており、ロータ6に固定されているロータ支持部材5は、ロータ6から離した状態で示している。図5に示すように、外部着磁装置とは別体のダミーバックヨーク50を用いてもよい。
なお、圧縮機の密閉容器に入れた状態で外部着磁装置を用いて着磁した場合に、密閉容器自体がバックヨークの働きをするのではないかという懸念があるが、運転時に密閉容器は、バックヨークとしては働かない。その理由は、アウターロータ型モータにおいて、材料が鉄などからなる密閉容器に渦電流損が発生しないように、ロータと密閉容器との間のスペースを広く取っているため、密閉容器がバックヨークとして働かないからである。
したがって、上記本体部1内に主軸3の一端が挿通され、さらにその主軸3にロータ6がロータ支持部材5を介して固定された状態のものを圧縮機の密閉容器に入れて、外部着磁装置を用いて着磁するとき、ロータと密閉容器との間のスペースにダミーバックヨークを入れることにより、着磁時の高い磁束密度をダミーバックヨークにより分散させて磁気抵抗を下げることができる。
また、集中巻等のロータの極数の非整数倍のスロット数(ティース数)を有するステータを備えたアウターロータ型モータでは、ステータを用いた着磁ができないため、外部着磁装置を用いるこの発明が特に有効である。
上記実施の形態では、スクロール圧縮機に用いられたアウターロータ型モータについて説明したが、スクロール圧縮機に限らず、ロータリ圧縮機などの他の構成の圧縮機に用いられるアウターロータ型モータにこの発明を適用してもよい。また、この発明のアウターロータ型モータは、圧縮機に限らず、他の装置に用いられるアウターロータ型モータにこの発明を適用してもよい。
また、上記実施の形態では、アウターロータ型モータMの主軸3の他端に、指示部としての凹部3aを設けたが、主軸の他端近傍に指示部を設けてもよい。また、指示部はこれに限らず、回転子の周方向に対する基準位置を示すような他の形態の印を主軸の他端またはその主軸の他端近傍に設けてもよい。
なお、ロータコアの材料としては、電磁鋼板を積層したものや、圧粉磁心が望ましく、外部着磁装置のうちの着磁部のポールピースやヨーク、ダミーバックヨークは全て、飽和磁束密度が高くかつ渦電流が発生しにくい電磁鋼板を積層したものを用いるのが良い。
1…本体部
2…軸受
3…主軸
3a…凹部
4…ステータ
5…ロータ支持部
6…ロータ
7…ボス
10…圧縮部
11…固定スクロール
12…旋回スクロール
12a…鏡板
13…ボス
14…永久磁石
21…保持円板
22…ステータ支持部
23,24…軸受
25…密閉容器
M…アウターロータ型モータ
2…軸受
3…主軸
3a…凹部
4…ステータ
5…ロータ支持部
6…ロータ
7…ボス
10…圧縮部
11…固定スクロール
12…旋回スクロール
12a…鏡板
13…ボス
14…永久磁石
21…保持円板
22…ステータ支持部
23,24…軸受
25…密閉容器
M…アウターロータ型モータ
Claims (6)
- 本体部(1)と、
一端が上記本体部(1)内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸(3)と、
上記本体部(1)から突出した上記主軸(3)の取付部分に取り付けられた回転子用支持部材(5)と、
一端が上記回転子用支持部材(5)に固定され、他端が上記回転子用支持部材(5)に関して上記本体部(1)と反対の側に位置する円筒形状の回転子(6)と、
上記回転子(6)の内側に配置された固定子(4)と
を備え、
上記回転子(6)には永久磁石(14)が設けられ、
上記主軸(3)は、上記回転子用支持部材(5)が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている先端部分を有することを特徴とするアウターロータ型モータ。 - 請求項1に記載のアウターロータ型モータにおいて、
上記主軸(3)の上記先端部分を回転自在に支持する軸受(23,24)を備えたことを特徴とするアウターロータ型モータ。 - 一端が本体部(1)内に嵌合され、他端が外方に延びた主軸(3)の取付部分に、上記主軸(3)と同心の円筒形状の回転子(6)を回転子用支持部材(5)を介して固定した状態で、上記回転子用支持部材(5)が取り付けられた上記取付部分よりも軸方向外方にさらに延びている上記主軸(3)の先端部分をガイドにして外部着磁装置(30,40)を相対的に位置決めして、上記回転子(6)の着磁を行うことを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。
- 請求項3に記載のアウターロータ型モータの着磁方法において、
上記主軸(3)の他端またはその主軸(3)の他端近傍に、上記回転子(6)の周方向に対する基準位置を示す指示部(3a)が設けられていることを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。 - 請求項3または4に記載のアウターロータ型モータの着磁方法において、
上記外部着磁装置(30,40)は、上記回転子(6)の着磁を行うときに上記回転子(6)の外周側に位置するように配置される軟質磁性材料からなるダミーバックヨーク(43,50)を備えていることを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。 - 請求項5に記載のアウターロータ型モータの着磁方法において、
上記回転子(6)とダミーバックヨーク(43,50)間の空隙が、上記回転子(6)と上記外部着磁装置(30,40)の着磁部間の空隙よりも小さいことを特徴とするアウターロータ型モータの着磁方法。
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