JP2010183800A - Rotor of electric motor, electric motor, air blower and compressor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動機の回転子に関する。具体的には、永久磁石埋込型電動機の回転子の極間に存在する風穴の形状に関する。また、その電動機の回転子を用いる電動機及び送風機及び圧縮機に関する。 The present invention relates to a rotor of an electric motor. Specifically, the present invention relates to the shape of an air hole existing between the rotor poles of an embedded permanent magnet electric motor. The present invention also relates to an electric motor, a blower, and a compressor that use the rotor of the electric motor.
従来、高速回転に耐えうる回転子強度を確保しつつ冷却性能を向上させ、小型で高トルク、高出力を得ることができると共に、信頼性の向上を図った回転電機を提供するために、環状の固定子と、この固定子の内側に回転自在に配置された環状の回転子とを備え、固定子は、電機子巻線を持つ固定子鉄心を有し、回転子は、複数個の永久磁石が外周部に沿って装着されると共に冷媒が通る冷却穴が形成された回転子鉄心を有し、冷却穴は、回転子鉄心の外周側に向かって凸となる断面形状を有するように形成されている回転電機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to provide a rotating electrical machine that can improve the cooling performance while ensuring the rotor strength that can withstand high-speed rotation, and can obtain a small size, high torque, and high output, and improved reliability. And an annular rotor rotatably disposed inside the stator, the stator having a stator core having an armature winding, and the rotor having a plurality of permanent A magnet is mounted along the outer periphery and has a rotor core formed with a cooling hole through which a refrigerant passes. The cooling hole is formed to have a cross-sectional shape that protrudes toward the outer periphery of the rotor core. A rotating electrical machine has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1の回転電機(埋込磁石型電動機)は、風穴(冷却穴)形状を外周に向かって凸となる形状としている。そのため、磁束の流れを阻害する形状であり、風穴(冷却穴)形状を大きくすると磁束の流れを阻害し、磁力を有効に使用できない。従って、効率が低下するという課題があった。
However, the rotating electrical machine (embedded magnet type electric motor) disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、極間に風穴を配置しても永久磁石の磁束の流れを阻害することなく効率よく風穴を配置できる電動機の回転子及び電動機及び送風機及び圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when an air hole is arranged between poles, an electric motor rotor capable of efficiently arranging an air hole without hindering the flow of magnetic flux of the permanent magnet and An object is to provide an electric motor, a blower, and a compressor.
この発明に係る電動機の回転子は、
所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定の枚数積層することにより構成される回転子鉄心と、
回転子鉄心の略中心部に設けられる軸孔と、
回転子鉄心に設けられ、頂点側を軸孔に向けてV字形状に配置されて一極を形成し、V字形状を極数分だけ円周方向に略等間隔に配置される永久磁石と、
永久磁石の極間に設けられ、少なくとも径方向よりも周方向に長い形状のものを含む風穴と、を備えたものである。
The rotor of the electric motor according to this invention is
A rotor core constructed by laminating a predetermined number of electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape;
A shaft hole provided at substantially the center of the rotor core;
A permanent magnet provided on the rotor core, arranged in a V shape with the apex side toward the shaft hole to form one pole, and the V shape is arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction by the number of poles; ,
The air hole is provided between the poles of the permanent magnet and includes at least a shape having a shape longer in the circumferential direction than in the radial direction.
この発明に係る電動機の回転子は、所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定の枚数積層することにより構成される回転子鉄心と、回転子鉄心の略中心部に設けられる軸孔と、回転子鉄心に設けられ、頂点側を軸孔に向けてV字形状に配置されて一極を形成し、V字形状を極数分だけ円周方向に略等間隔に配置される永久磁石と、永久磁石の極間に設けられ、少なくとも径方向よりも周方向に長い形状のものを含む風穴とを備えた構成にしたので、極間において永久磁石の磁束の流れを阻害しないため、効率を低下させることなく風穴の面積を拡大することができる。 A rotor of an electric motor according to the present invention includes a rotor core configured by laminating a predetermined number of electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape, a shaft hole provided at a substantially central portion of the rotor core, and the rotor A permanent magnet provided on the iron core, arranged in a V shape with the apex side facing the shaft hole to form one pole, and the V shape is arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction by the number of poles; Since it is provided between the poles of the magnet and has at least an air hole including a shape that is longer in the circumferential direction than the radial direction, the flow of the magnetic flux of the permanent magnet is not hindered between the poles, thus reducing the efficiency. The area of the air hole can be enlarged without any problem.
実施の形態1.
本実施の形態を説明する前に、一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子について説明する。
Before describing this embodiment, a rotor of a general permanent magnet embedded motor will be described.
図1乃至図3は比較のために示す図で、図1は一般的な永久磁石をV字配置した永久磁石埋込型電動機の回転子100の横断面図、図2は図1の風穴103付近の要部拡大図、図3は図1の風穴103を大きくした場合の風穴103付近の要部拡大図である。
FIGS. 1 to 3 are views for comparison. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図1に示す一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子100は、4極のものである。回転子100は、円筒状で中央部に軸孔104を有する回転子鉄心101、平板状の永久磁石102、図示しない永久磁石102の抜け止め用の端板等で構成される。永久磁石102を挿入した回転子鉄心101の軸方向両端に端板を配置し、全体を例えばリベット等により固定する。
The
円筒状の回転子鉄心101は、厚さ0.1〜1.0mm程度の薄い電磁鋼板を一枚一枚所定の形状に打ち抜いて、所定の枚数を積層することで構成される。
The
円筒状の回転子鉄心101は、後述するV字配置の永久磁石102が挿入される磁石挿入穴(図示せず)、回転子鉄心101の中心部に設けられる円形の軸孔104、極間に配置される風穴103(ここでは、4個)を備える。その他、図示しないが、リベット孔も形成されている。
A
図1に示す一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子100は、一対の断面長方形(平板状)の永久磁石102をV字形状に配置し、この頂点側を軸孔104に向けて永久磁石埋込型電動機の極数(ここでは、4極)分だけ円周方向に等間隔に埋め込んでいる。
A
一対の永久磁石102は、断面長方形のd軸側を磁極とするため、断面長方形の長辺と直交する方向に着磁している。隣接する一対の永久磁石102同士は異極としている。
The pair of
上記のように、一対の永久磁石102を4極分埋め込んだ永久磁石埋込型電動機の回転子100により、回転力となるマグネットトルクが発生する。
As described above, a magnet torque serving as a rotational force is generated by the
回転子鉄心101において、極間に配置される風穴103は、送風機では風を通して冷却する目的で使用される、
また、冷凍空調装置の圧縮機では、風穴103は、冷媒、油が通る通路として使用される。
In the
Further, in the compressor of the refrigeration air conditioner, the
即ち、風穴103は永久磁石埋込型電動機のトルク(性能)を向上する目的ではなく、流体(空気、冷媒等)を通す目的で用いられることが多い。
That is, the
そのため、風穴103はできるだけ永久磁石埋込型電動機の性能を阻害することない形状と配置とすることが必要となる。
For this reason, the
図2に示すように、永久磁石102がV字形状に配置され、極間に存在する風穴103の形状が円形とすると、磁束(実線矢印)の流れを阻害していることが分かる。
As shown in FIG. 2, when the
また、図3に示すように、風穴103を円のまま大きくすると、より磁束の流れを阻害し、磁束が流れにくくなり、永久磁石埋込型電動機の効率が低下する。
Moreover, as shown in FIG. 3, if the
図4乃至図11は実施の形態1を示す図で、図4は永久磁石埋込型電動機の回転子200の横断面図、図5は図4の風穴3付近の要部拡大図、図6は変形例1の永久磁石埋込型電動機の回転子300の部分横断面図、図7は図6の風穴3a,3b付近の要部拡大図、図8は変形例2の永久磁石埋込型電動機の回転子400の部分横断面図、図9は図8の風穴3a,3b付近の要部拡大図、図10は変形例3の永久磁石埋込型電動機の回転子500の部分横断面図、図11は図10の風穴3a,3b付近の要部拡大図である。
4 to 11 show the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the
図4に示すように、本実施の形態の永久磁石埋込型電動機の回転子200は、風穴3以外の構成は図1の一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子100と同じである。
As shown in FIG. 4, the
即ち、図4に示す本実施の形態の永久磁石埋込型電動機の回転子200も、4極のものである。回転子200は、円筒状で中央部に軸孔4を有する回転子鉄心1、平板状の永久磁石2、図示しない永久磁石2の抜け止め用の端板等で構成される。永久磁石2を挿入した回転子鉄心1の軸方向両端に端板を配置し、全体を例えばリベット等により固定する。
That is, the
4極の永久磁石埋込型電動機の回転子200を一例として説明するが、極数は4極に限定されない。
The
円筒状の回転子鉄心1は、厚さ0.1〜1.0mm程度の薄い電磁鋼板を一枚一枚所定の形状に打ち抜いて、所定の枚数を積層することで構成される。
The
円筒状の回転子鉄心1は、V字配置の永久磁石2が挿入される磁石挿入穴(図示せず)、回転子鉄心1の中心部に設けられる円形の軸孔4、極間に配置される風穴3(ここでは、4個)を備える。その他、図示しないが、リベット孔も形成されている。
The
回転子200は、一対の断面長方形(平板状)の永久磁石2をV字形状に配置し、この頂点側を軸孔4に向けて永久磁石埋込型電動機の極数(ここでは、4極)分だけ円周方向に等間隔に埋め込んでいる。
The
一対の永久磁石2は、断面長方形のd軸側を磁極とするため、断面長方形の長辺と直交する方向に着磁している。隣接する一対の永久磁石2同士は異極としている。
The pair of
図4に示すように、極間に存在する風穴3の形状を、永久磁石2から発生する磁束の流れに沿った方向に長い長穴形状にすることにより(図5の拡大図も参照)、図1に示す円形状よりも風穴3の面積が大きく、且つ磁束の流れを阻害しにくい形状にすることができる。
As shown in FIG. 4, by making the shape of the
また、別の表現をすれば、極間に存在する風穴3の形状を略円周方向に長い長穴形状とすることにより、磁束の流れを阻害しない形状となり、図1に示す円形状よりも風穴3の面積が大きく、さらに永久磁石埋込型電動機の効率が低下しにくい形状となる。
In other words, by making the shape of the
極間に存在する長穴形状の風穴3は、極間において、回転子鉄心1の外周縁部より離れた軸孔4に近いところに配置する。これにより、永久磁石2の極間における磁束の流れを阻害する恐れが少なくなる。
The long hole-shaped
周方向に長い風穴3の形状を長穴形状で、且つ楕円形状とする事により、永久磁石2の磁束の流れがスムーズになり、より磁束の流れを阻害しない形状となる。
By making the shape of the
さらに周方向両端部が円弧形状であるため(角が面取りされている)、金型の打ち抜き性が向上し、生産性も向上する。 Furthermore, since both ends in the circumferential direction are arc-shaped (the corners are chamfered), the punching performance of the mold is improved and the productivity is also improved.
図6、図7により変形例1の永久磁石埋込型電動機の回転子300の構成を説明する。
The configuration of the
変形例1の永久磁石埋込型電動機の回転子300は、図6、図7に示すように、極間に複数の風穴が存在する。例えば、円周方向の長さの長い風穴3aを軸孔4に近いところに配置する。また、円周方向の長さが風穴3aより短い風穴3bを風穴3aよりも外側(回転子鉄心1の外周縁部側)に配置する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
変形例1の回転子300は、図5に示す回転子200と比較すると、極間の磁路断面積は小さくなるが、風穴の断面積が大きくなる。そのため、回転子200を冷却するために風穴を用いる場合は、その冷却効果が高まる。また、圧縮機のように、冷媒の通路として風穴を用いる場合は、冷媒の流路が大きくなる。
Compared with the
風穴が複数存在する時も、風穴を円周方向に長い長穴形状(例えば、図6、図7の風穴3a,3b)とすることにより、磁束の流れを阻害せずに、さらに風穴面積を拡大することができる。
Even when there are a plurality of air holes, by making the air holes have long oblong shapes in the circumferential direction (for example,
図8、図9により変形例2の永久磁石埋込型電動機の回転子400の構成を説明する。
The configuration of the
変形例2の永久磁石埋込型電動機の回転子400は、図8、図9に示すように、極間に複数の風穴が存在する。例えば、円周方向の長さの長い風穴3aを軸孔4に近いところに配置する。また、円形状の風穴3cを風穴3aよりも外側(回転子鉄心1の外周縁部側)に配置する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
V字形状に永久磁石2を配置すると、極間の寸法は回転子内径側(軸孔4側)の方が大きく、回転子内径側に存在する風穴3aの方が円周方向に長い形状にしやすい。そのため、回転子内径側(軸孔4側)に存在する風穴3aのみを周方向に長い形状としても、磁束を阻害することなく風穴面積を拡大することが可能である。
When the
変形例2の永久磁石埋込型電動機の回転子400のように、極間に存在する風穴の一部(風穴3a)のみ周方向に長い形状としても、磁束を阻害することなく風穴面積を拡大する効果が得られる。
As with the
本実施の形態にて説明した周方向に長い風穴3(図4)、風穴3a(図6、図8)、風穴3b(図6)は、周方向両端部を円弧形状(角が面取りされている)としたが、角を面取りしないで直線で構成しても同様の効果(生産性も向上を除く)が得られる。
The air holes 3 (FIG. 4), the
図10、図11により変形例3の永久磁石埋込型電動機の回転子500の構成を説明する。
The structure of the
変形例3の永久磁石埋込型電動機の回転子500は、図10、図11に示すように、極間に存在する周方向に長い風穴3dの形状を、回転子内径(軸孔4)に沿った円弧形状としている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
極間における磁束の流れは永久磁石2から隣り合う永久磁石2へと流れるため、回転子内径側(軸孔4)は磁束の流れは小さく、風穴を設ける時は内周側に近い方が磁束の流れを妨げる影響が小さい。
Since the flow of magnetic flux between the poles flows from the
そのため、本実施の形態にて説明した周方向に長い風穴を内径側に近づけることにより、より磁束の流れを阻害しない形状となる。 Therefore, by bringing the long air hole in the circumferential direction described in the present embodiment closer to the inner diameter side, a shape that does not hinder the flow of magnetic flux is obtained.
風穴を内径側に近づけ、より風穴面積を大きくするためには、風穴の形状を内径(軸孔4)に沿った円弧形状(風穴3d)とすればよい。
In order to bring the air hole closer to the inner diameter side and further increase the air hole area, the shape of the air hole may be an arc shape (
そのため、風穴3dのように内径(軸孔4)に沿った円弧形状とすることにより、より風穴面積の拡大が可能であり、さらに磁束の流れを阻害しにくい形状となる。
Therefore, by making the arc shape along the inner diameter (shaft hole 4) like the
また、風穴3dと内径(軸孔4)との間の寸法を円周方向に略一定にして風穴3dを配置することにより、より風穴面積の拡大が可能である。
Further, by arranging the
本実施の形態における回転子200〜500の風穴は、極間に存在する風穴の関するものであるが、他の部分(極間以外)に風穴があっても関係しない。また極間以外に存在する風穴の形状や個数に関係なく効果が得られる。
The air holes of the
実施の形態2.
実施の形態1の回転子200〜500を電動機(例えば、永久磁石埋込型電動機)に用いることにより、高効率で低コストな電動機を得ることができる。
By using the
また、永久磁石2に焼結希土類磁石を使用すると、焼結希土類磁石は高磁力のため、回転子の磁束密度が他の磁石を使用した時よりも高くなり、極間に存在する風穴の影響が大きくなる。
In addition, when a sintered rare earth magnet is used for the
そのため、回転子に焼結希土類磁石を使用する時、実施の形態1の回転子200〜500を用いることにより、磁束の流れを阻害せずに風穴面積の拡大する効果が高まる。
Therefore, when using a sintered rare earth magnet for the rotor, by using the
また、実施の形態1に示す回転子を用いた電動機(例えば、永久磁石埋込型電動機)は、効率の低下なく風穴面積を増加することが可能であり、流路の確保、冷却性向上が可能となり、経年変化が小さくなり、長寿命な電動機が得られる。 Further, the electric motor using the rotor shown in the first embodiment (for example, a permanent magnet embedded electric motor) can increase the air hole area without lowering the efficiency, and can secure the flow path and improve the cooling performance. It becomes possible, the secular change is reduced, and a long-life motor is obtained.
また、実施の形態1に示す回転子を用いた電動機(例えば、永久磁石埋込型電動機)を、冷凍サイクル装置等の圧縮機、空気調和機等の送風機に搭載することにより、高効率で低コスト、長寿命な圧縮機、送風機が得られる。 In addition, by mounting the electric motor using the rotor shown in the first embodiment (for example, a permanent magnet embedded electric motor) on a compressor such as a refrigeration cycle apparatus or a blower such as an air conditioner, the efficiency is low. Cost, long-life compressor and blower can be obtained.
1 回転子鉄心、2 永久磁石、3 風穴、3a 風穴、3b 風穴、3c 風穴、3d 風穴、4 軸孔、100 回転子、101 回転子鉄心、102 永久磁石、103 風穴、104 軸孔、200 回転子、300 回転子、400 回転子、500 回転子。 1 Rotor core, 2 permanent magnet, 3 air holes, 3a air hole, 3b air hole, 3c air hole, 3d air hole, 4 shaft hole, 100 rotor, 101 rotor core, 102 permanent magnet, 102 air hole, 104 shaft hole, 200 rotation Child, 300 rotor, 400 rotor, 500 rotor.
Claims (10)
前記回転子鉄心の略中心部に設けられる軸孔と、
前記回転子鉄心に設けられ、頂点側を前記軸孔に向けてV字形状に配置されて一極を形成し、前記V字形状を極数分だけ円周方向に略等間隔に配置される永久磁石と、
前記永久磁石の極間に設けられ、少なくとも径方向よりも周方向に長い形状のものを含む風穴と、を備えたことを特徴とする電動機の回転子。 A rotor core constructed by laminating a predetermined number of electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape;
A shaft hole provided at a substantially central portion of the rotor core;
Provided on the rotor core, arranged in a V shape with the apex side facing the shaft hole to form one pole, and the V shape is arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction by the number of poles. With permanent magnets,
A rotor for an electric motor comprising: an air hole provided between poles of the permanent magnet and including at least a shape longer in the circumferential direction than in the radial direction.
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