JP3301980B2 - Centralized winding brushless DC motor - Google Patents
Centralized winding brushless DC motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はモータの振動と騒音
を低減した密閉型圧縮機の駆動用モータに用いるに適し
た集中巻方式のブラシレスＤＣモータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a concentrated winding type brushless DC motor suitable for use as a drive motor of a hermetic compressor with reduced vibration and noise of the motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、エアコン等の空調機器の普及に伴
って、形状的には小型化が、省電力のためにはエネルギ
ー効率のアップが求められており、特に空調機器の密閉
型圧縮機に用いられる駆動用モータは小型化と高効率化
が望まれている。2. Description of the Related Art Recently, with the spread of air conditioners such as air conditioners, it has been required to reduce the size in terms of shape, but to increase energy efficiency in order to save power. It is desired that the driving motor used in the vehicle be reduced in size and increased in efficiency.
【０００３】従来、一般に密閉型圧縮機の駆動用モータ
には分布巻方式のブラシレスＤＣモータが用いられてい
るが、本出願人は製造工程の簡素化と小型化及び効率ア
ップのために集中巻方式のブラシレスＤＣモータを提案
した。Conventionally, a brushless DC motor of a distributed winding type is generally used as a drive motor for a hermetic compressor. However, the applicant of the present invention has concentrated winding to simplify the manufacturing process, reduce the size and increase the efficiency. A brushless DC motor of the type was proposed.
【０００４】集中巻方式のブラシレスＤＣモータは図７
に示すようにステータ１とロータ２により構成されてい
て、ステータは図７（Ａ）のような形状であり、ステー
タ板（珪素鋼板）を積層してステータコア１１を形成し
ている。ステータコア１１は歯部１２が設けられ、歯部
１２は所定の歯幅を有しその両脇には歯部先端部１３が
設けられている。この歯部１２にスロット部の空間を利
用して駆動コイル（図示せず）を直接巻回し、所謂、集
中直巻方式によってステータ１の磁極を形成し、この例
では４極６スロットのステータである。A brushless DC motor of the concentrated winding type is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the stator is constituted by a stator 1 and a rotor 2, and the stator has a shape as shown in FIG. 7A, and a stator core 11 is formed by stacking stator plates (silicon steel plates). The stator core 11 is provided with a tooth portion 12, and the tooth portion 12 has a predetermined tooth width, and tooth tip portions 13 are provided on both sides thereof. A drive coil (not shown) is directly wound around the tooth portion 12 using the space of the slot portion, and the magnetic poles of the stator 1 are formed by a so-called concentrated series winding method. In this example, a stator having 4 poles and 6 slots is used. is there.
【０００５】また、ロータ２は図７（Ｂ）のような形状
であり、珪素鋼板を積層してロータコア２１を形成して
いる。ロータコア２１には永久磁石２２が埋め込まれて
いる。ロータ２の永久磁石２２としては通常のフェライ
ト系の磁石でもよいが、モータの小型化のためにはＢＨ
積の大きい磁石、即ち、ネオジューム、鉄、ボロンから
なるネオジ磁石、またサマリウムコバルト系磁石など
の、所謂、希土類磁石等を用いることができる。The rotor 2 has a shape as shown in FIG. 7B, and a rotor core 21 is formed by laminating silicon steel plates. A permanent magnet 22 is embedded in the rotor core 21. As the permanent magnet 22 of the rotor 2, an ordinary ferrite magnet may be used.
A so-called rare earth magnet such as a magnet having a large product, that is, a neodymium magnet made of neodymium, iron, or boron, or a samarium-cobalt-based magnet can be used.
【０００６】このように形成されたステータ１の中心に
ロータ２を挿入して集中巻方式のブラシレスＤＣモータ
を構成することにより、分布巻方式のブラシレスＤＣモ
ータのステータに比して小型に形成することができる。
しかし、かかる構成の集中巻方式のブラシレスＤＣモー
タであっても、モータの特性としてどうしてもトルクの
変動と、それに伴う騒音の発生を皆無にすることはでき
ず、幾分かのトルクの変動と、それに伴う振動、騒音は
許容せざるを得なかった。[0006] The rotor 2 is inserted into the center of the stator 1 formed as described above to form a concentrated winding type brushless DC motor, so that the stator is formed smaller than a distributed winding type brushless DC motor stator. be able to.
However, even with the brushless DC motor of the concentrated winding type having such a configuration, the fluctuation of the torque and the generation of the accompanying noise cannot be completely eliminated as characteristics of the motor. The accompanying vibration and noise had to be tolerated.
【０００７】特に従来から用いられているロータの積厚
方向（積層方向）が、一定方向に打ち抜き（自動カシ
メ）されるため、ロータコアの外周部の形状もコア積層
方向に対し全て同一形状となる構造を有していること
も、トルクの変動とそれに伴う振動、騒音の発生の一要
因であった。In particular, since the conventionally used rotor is punched (auto caulked) in a constant thickness direction (lamination direction), the outer peripheral portion of the rotor core has the same shape as the core lamination direction. Having a structure was also a factor in the generation of torque fluctuations and the accompanying vibration and noise.
【０００８】振動、騒音低減の方策を考える際に、一般
的な誘導電動機に採用されているスキュー効果が一対策
となるが、本発明が対象とする集中巻方式のブラシレス
ＤＣモータでは、ロータは磁石埋め込み型とすることか
ら、ロータ側にスキューを設けることは簡単ではなく、
スキュー効果を得るためには、ステータ側にスキューを
設ける構造とせざるを得なくなり、ステータ製造時の工
数アップ、製造品質の低下等のリスクを負わなければな
らなかった。When considering measures to reduce vibration and noise, a skew effect employed in a general induction motor is one measure. In the concentrated winding type brushless DC motor to which the present invention is applied, the rotor is Because of the magnet embedded type, it is not easy to provide skew on the rotor side,
In order to obtain the skew effect, the structure must be provided with a skew on the stator side, and a risk such as an increase in man-hours during manufacture of the stator and a decrease in manufacturing quality has to be taken.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ロー
タの構造に工夫を凝らすことにより、トルクの変動と、
それに伴う振動、騒音の発生を低減した集中巻方式のブ
ラシレスＤＣモータを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, according to the present invention, by devising the structure of the rotor, torque fluctuation and
It is an object of the present invention to provide a concentrated winding type brushless DC motor in which the generation of vibration and noise associated with the motor is reduced.
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る集中巻方式のブラシレスＤＣモータは、集中巻方式の
モータのロータにおいて、磁石挿入埋め込み型ロータの
外周部コアカット形状が、ロータコア積厚の積層方向の
上下部で異なるカット形状を有し、かつ挿入磁石が積層
方向の異なるカット形状の上下部で別々の磁石を使用す
る構成とした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a concentrated winding type brushless DC motor. In the concentrated winding type motor, the outer peripheral core cut shape of the magnet insertion embedded type rotor has a rotor core product. The upper and lower parts in the thickness laminating direction have different cut shapes, and the insertion magnet uses different magnets in the upper and lower parts in the cut shapes different in laminating direction.
【００１３】これにより、ロータの外周部コアカット形
状をコア積層方向に対して、異なる形状とすることによ
り、ロータによる磁束の流れを変化させることが可能と
なり、ステータにスキューを付けた場合と同様な効果を
得ることが可能となる。また、別々の磁石を使用するも
のの場合は、磁石の磁力を可変させることができ、さら
に最適なスキュー効果の選択が可能である。[0013] This makes it possible to change the flow of magnetic flux by the rotor by making the outer peripheral core cut shape different from the core laminating direction in the core laminating direction. Effects can be obtained . Further , in the case of using different magnets, the magnetic force of the magnets can be varied, so that the most suitable skew effect can be selected.
【００１４】この発明の請求項３に係る集中巻方式のブ
ラシレスＤＣモータは、集中巻方式のモータのロータに
おいて、磁石挿入埋め込み型ロータの外周部コアカット
形状が、ロータコア積厚の積層方向の上下部で異なるカ
ット形状を有し、かつ挿入磁石が積層方向の異なるカッ
ト形状の上下部で別々の磁石を使用し、異なる外周部形
状に挿入する磁石位置がラジアル方向にずれている構造
を有する構成とした。According to a third aspect of the present invention, there is provided a brushless DC motor of the concentrated winding type, wherein in the rotor of the concentrated winding type motor, the outer peripheral core cut shape of the magnet-inserted embedded type rotor is vertically arranged in the stacking direction of the rotor core thickness. With different cut shapes at different parts, and a structure in which the inserted magnets use different magnets at the top and bottom of the cut shapes with different lamination directions, and the magnet positions to be inserted into different outer peripheral shapes are shifted in the radial direction And
【００１５】これにより、ロータの外周部コアカット形
状をコア積層方向に対して、異なる形状とすることによ
り、ロータによる磁束の流れを変化させることが可能と
なり、ステータにスキューを付けた場合と同様な効果を
得ることが可能となる。コア積層方向で異なる外周部形
状部位の各々に挿入される磁石の挿入位置をずらすこと
により、同じ磁力の磁石を挿入した場合でも、同様のス
キュー効果が得られる。また、異なる磁力の磁石を用い
ることにより、スキュー効果の量を大幅に可変させるこ
とが可能となる。[0015] This makes it possible to change the flow of magnetic flux by the rotor by making the outer peripheral core cut shape different from the core laminating direction in the core laminating direction. Effects can be obtained. By shifting the insertion position of the magnet inserted into each of the different outer peripheral portions in the core laminating direction, a similar skew effect can be obtained even when a magnet having the same magnetic force is inserted. In addition, by using magnets having different magnetic forces, the amount of the skew effect can be greatly varied.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の集中巻方式のブラシレス
ＤＣモータの実施形態を、図を参照して説明する。図１
（Ａ）、（Ｂ）はロータの斜視図と平面図を示してお
り、図７（Ｂ）と同一物には同じ符号を付している。図
１のＡはリベットカシメ用孔、Ｂは風孔、Ｃは磁石挿入
用スロットである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a concentrated winding type brushless DC motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
7A and 7B show a perspective view and a plan view of a rotor, and the same components as those in FIG. 7B are denoted by the same reference numerals. 1A is a hole for rivet caulking, B is an air hole, and C is a slot for inserting a magnet.
【００１７】本発明に採用されるロータ２は、ロータ２
の外周部コアカット形状は異なる形状としている。即
ち、図１（Ｂ）のロータコア平面図において、ロータ２
の中心からロータ２の外周部までの距離Ｒ１、Ｒ２はコ
ア積層方向に対して異なっている。このため距離Ｒ２に
対応するコアの外周部の任意の点の座標は、ロータ２の
中心からｘ，ｙの異なる値となる。The rotor 2 employed in the present invention comprises:
Have different core cut shapes. That is, in the rotor core plan view of FIG.
Distances R1 and R2 from the center of the rotor 2 to the outer peripheral portion of the rotor 2 are different in the core laminating direction. Therefore, the coordinates of an arbitrary point on the outer periphery of the core corresponding to the distance R2 have different values of x and y from the center of the rotor 2.
【００１８】ロータを図１（Ａ）の形状にコアを積層形
成されたものを用いると、ステータコアでの磁気回路の
磁束分布が一様ではなく片寄りのあるものとなり、トル
クの変動とそれに伴う騒音の発生の原因となるので、本
発明では、図２に示すような、ロータ２の外周部コアカ
ット形状が異なるものを、ロータコア２１の積厚の積層
方向の上部２１ａと下部２１ｂが異なるカット形状とな
るように、ロータコアを相互に反転させて積み重ねて形
成する。この結果、ロータ２の外周部コアカット形状を
コア積層方向に対して異なる形状とすることができる。When a rotor having a core laminated in the shape shown in FIG. 1A is used, the magnetic flux distribution of the magnetic circuit in the stator core is not uniform, but is biased. According to the present invention, the rotor 2 having a different outer core cut shape as shown in FIG. The rotor cores are formed by inverting each other to form a shape. As a result, the outer peripheral core cut shape of the rotor 2 can be made different in the core laminating direction.
【００１９】このような構造のロータコアの磁石挿入用
スロットＣに、図３のように、永久磁石２２を挿入して
ロータを構成すると、ステータコア１１とロータコア２
１の関係での磁気回路と磁束分布は図４、図５のように
なる。即ち、ロータの回転方向を時計方向とすると、図
４はロータコア２１の積厚の積層方向の上部２１ａでの
磁束分布であり、図５はロータコア２１の積厚の積層方
向の下部２１ｂでの磁束分布である。従って、この両者
の磁束分布を合成すると、全体磁束は相互に補完して片
寄りの少ないものとなる。その結果、トルクの変動とそ
れに伴う騒音の発生を低減することができる。When a permanent magnet 22 is inserted into the magnet insertion slot C of the rotor core having such a structure as shown in FIG.
The magnetic circuit and the magnetic flux distribution in the relation of 1 are as shown in FIGS. That is, assuming that the rotation direction of the rotor is clockwise, FIG. 4 shows the magnetic flux distribution in the upper portion 21a of the stacked thickness of the rotor core 21 in the stacking direction, and FIG. 5 shows the magnetic flux in the lower portion 21b of the stacked thickness of the rotor core 21 in the stacking direction. Distribution. Therefore, when the two magnetic flux distributions are combined, the total magnetic flux complements each other and has less deviation. As a result, it is possible to reduce the fluctuation of the torque and the generation of noise accompanying the fluctuation.
【００２０】ロータコアの磁石挿入用スロットＣに、図
３のように、永久磁石２２を挿入してロータを構成する
際に、図３（Ａ）のものは、ロータコア２１の積厚の積
層方向の異なる上部２１ａと下部２１ｂに、コア積層方
向で異なる外周部形状部位の各々に挿入される磁石を同
じ磁力の磁石２２で共用すると、ロータの外周部コアカ
ット形状をコア積層方向に対して、異なる形状とするこ
とにより、ロータによる磁束の流れを変化させることが
可能となり、ステータにスキューを付けた場合と同様な
効果を得ることが可能となると共に、異なる外周部形状
部位で積層方向に対してスキュー効果が得られる。As shown in FIG. 3, when the rotor is constructed by inserting the permanent magnets 22 into the magnet insertion slots C of the rotor core, the one shown in FIG. When the magnets having the same magnetic force are shared by the magnets 22 having the same magnetic force in the different upper and lower portions 21a and 21b in the different outer peripheral portions in the core laminating direction, the outer peripheral core cut shape of the rotor differs from the core laminating direction. By making the shape, it is possible to change the flow of magnetic flux by the rotor, and it is possible to obtain the same effect as in the case where the skew is given to the stator. A skew effect is obtained.
【００２１】また、図３（Ｂ）のものは、本発明の他の
実施形態であり、ロータコア２１の積厚の積層方向の異
なる上部２１ａと下部２１ｂに、別々の磁石２２ａ，２
２ｂを挿入する構造とする。これにより、ロータの外周
部コアカット形状をコア積層方向に対して、異なる形状
とすることにより、ロータによる磁束の流れを変化させ
ることが可能となり、ステータにスキューを付けた場合
と同様な効果を得ることが可能となると共に、上部２１
ａと下部２１ｂでの磁石の磁力を可変させることがで
き、さらに最適なスキュー効果の選択が可能である。FIG. 3B shows another embodiment of the present invention, in which separate magnets 22a, 22a are provided on an upper portion 21a and a lower portion 21b of the rotor core 21 having different lamination directions.
2b is inserted. This makes it possible to change the flow of magnetic flux by the rotor by making the outer peripheral core cut shape different from the core laminating direction in the core laminating direction. As well as the top 21
a and the lower portion 21b can change the magnetic force of the magnet, and the optimum skew effect can be selected.
【００２２】更に本発明の他の実施形態として、図６の
ように、ロータコア２１の積厚の積層方向の異なる上部
２１ａと下部２１ｂに、挿入磁石が上下部で別々の磁石
２２ａ，２２ｂを使用し、異なる外周部形状に挿入する
磁石２２ａ，２２ｂの位置がラジアル方向にずれている
構造とすることができる。Further, as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, separate magnets 22a and 22b are used for the upper and lower parts of the upper and lower parts 21a and 21b of the rotor core 21 in different lamination directions. However, it is possible to adopt a structure in which the positions of the magnets 22a and 22b inserted into different outer peripheral shapes are shifted in the radial direction.
【００２３】これにより、ロータの外周部コアカット形
状をコア積層方向に対して、異なる形状とすることによ
り、ロータによる磁束の流れを変化させることが可能と
なり、ステータにスキューを付けた場合と同様な効果を
得ることが可能となると共に、コア積層方向で異なる外
周部形状部位の各々に挿入される磁石の挿入位置をずら
すことにより、同じ磁力の磁石を挿入した場合でも、同
様のスキュー効果が得られる。また、異なる磁力の磁石
を用いることにより、スキュー効果の量を大幅に可変さ
せることが可能となる。This makes it possible to change the flow of magnetic flux by the rotor by making the outer peripheral core cut shape different in the core laminating direction with respect to the core laminating direction. The same skew effect can be obtained even when the magnets of the same magnetic force are inserted by shifting the insertion positions of the magnets inserted into each of the different outer peripheral portions in the core stacking direction. can get. In addition, by using magnets having different magnetic forces, the amount of the skew effect can be greatly varied.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上のように、本発明は、ブラシレスＤ
Ｃモータのステータを小型に形成することができると共
に、ロータの外周部コアカット形状をコア積層方向に対
して、異なる形状とすることにより、ロータによる磁束
の流れを変化させることが可能となり、ステータにスキ
ューを付けた場合と同様な効果を得ることが可能とな
る。その結果、トルクの変動とそれに伴う騒音の発生を
低減することができる。As described above, the present invention provides a brushless D
The stator of the C motor can be formed in a small size, and by changing the outer peripheral core cut shape in the core lamination direction to a different shape, the flow of magnetic flux by the rotor can be changed. The same effect as in the case where the skew is added to the above can be obtained. As a result, it is possible to reduce the fluctuation of the torque and the generation of noise accompanying the fluctuation.
【００２５】また、コア積層方向で異なる外周部形状部
位の各々に挿入される磁石に別々の磁石を使用するもの
の場合は、磁石の磁力を可変させることができ、さらに
最適なスキュー効果の選択が可能である。Further, in the case where different magnets are used as the magnets inserted into each of the different outer peripheral portions in the core laminating direction, the magnetic force of the magnets can be varied, and the most suitable skew effect can be selected. It is possible.
【００２６】更に、コア積層方向で異なる外周部形状部
位の各々に挿入される磁石の挿入位置をずらすと共に、
異なる磁力の磁石を用いることにより、スキュー効果の
量を大幅に可変させることが可能となる。Further, the insertion positions of the magnets to be inserted into each of the different outer peripheral portions in the core laminating direction are shifted,
By using magnets of different magnetic forces, it is possible to greatly vary the amount of skew effect.
【図１】異なる外周部コアカット形状のロータの斜視
図。FIG. 1 is a perspective view of a rotor having a different outer core cut shape.
【図２】本発明に用いるロータの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a rotor used in the present invention.
【図３】本発明の磁石挿入時のロータの斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a rotor when a magnet according to the present invention is inserted.
【図４】ステータコアとロータコアの磁気回路と磁束分
布図。FIG. 4 is a magnetic circuit and magnetic flux distribution diagram of a stator core and a rotor core.
【図５】ステータコアとロータコアの磁気回路と磁束分
布図。FIG. 5 is a magnetic circuit and magnetic flux distribution diagram of a stator core and a rotor core.
【図６】本発明の他の磁石挿入時のロータの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a rotor when another magnet is inserted according to the present invention.
【図７】集中巻方式のブラシレスＤＣモータのステータ
とロータ。FIG. 7 shows a stator and a rotor of a concentrated winding type brushless DC motor.
１ ステータ １１ ステータコア １２ 歯部 １３ 歯部先端部 ２ ロータ ２１ ロータコア ２２ 磁石 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 11 Stator core 12 Tooth 13 Tooth tip 2 Rotor 21 Rotor core 22 Magnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 簗島 俊人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 五十嵐 恵司郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 小礒 繁美 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−174324（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−100935（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/27 501 H02K 29/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshito Yanashima 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Keishiro Igarashi 2 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No.5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shigemi Koiso 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-10-174324 (JP, A) Fully open 1988--100935 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02K 1/27 501 H02K 29/00
Claims (2)
磁石挿入埋め込み型ロータの外周部コアカット形状が、
ロータコア積厚の積層方向の上下部で異なるカット形状
を有し、かつ挿入磁石が積層方向の異なるカット形状の
上下部で別々の磁石を使用することを特徴とする集中巻
方式のブラシレスＤＣモータ。In a concentrated winding type motor rotor,
The outer core cut shape of the magnet insertion embedded rotor is
The rotor core has different cut shapes in the upper and lower parts in the stacking direction of the stacking thickness, and the inserted magnet has a different cut shape in the stacking direction.
A concentrated winding type brushless DC motor characterized by using separate magnets in upper and lower parts .
磁石挿入埋め込み型ロータの外周部コアカット形状が、
ロータコア積厚の積層方向の上下部で異なるカット形状
を有し、かつ挿入磁石が積層方向の異なるカット形状の
上下部で別々の磁石を使用し、異なる外周部形状に挿入
する磁石位置がラジアル方向にずれている構造を有する
ことを特徴とする集中巻方式のブラシレスＤＣモータ。2. A concentrated winding type motor rotor comprising:
The outer core cut shape of the magnet insertion embedded rotor is
The upper and lower portions of the rotor core thickness in the stacking direction have different cut shapes, and the inserted magnets use different magnets in the upper and lower portions of the cut shape with different stacking directions, and the magnet positions to be inserted in different outer peripheral shapes are in the radial direction. A brushless DC motor of a concentrated winding type, characterized in that the brushless DC motor has a structure deviated from the above.
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