JP4323077B2 - 永久磁石形回転電機及び圧縮機及び冷凍サイクル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、永久磁石形回転電機の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電動機の高性能化のために回転数の制御が容易でかつ損失を低減した高効率なDCブラシレスモータが広く用いられている。以下に図12を用いて、3相9スロット6極のDCブラシレスモータを例に構造を説明する。図12において、1は回転軸、2は永久磁石、3は回転子コア、10は固定子コア、12は回転子、14は固定子、22はティース、38はスロット、39はエアギャップ、40はコイルである。
【0003】
永久磁石2は、回転軸1を有する円筒状の回転子コア3の内部に、N極とS極が交互になるように配置し、固着することが一般的である。以上の構成で、図に示されていない駆動回路によって固定子14に巻かれているコイル40に通電すると、コイル40は供給された電流に応じた磁束を発生する。この磁束はエアギャップ39を介して回転子12に作用し、回転子12が有している永久磁石2はこの磁束による磁界の極性に応じて反発あるいは吸引を繰り返して回転するものである。
【0004】
図13は、例えば特開平7−288940号公報に開示されている永久磁石回転電機の回転子を示す断面図である。複数個の扇形の永久磁石41a〜41dを回転軸1の周囲に配設して界磁極を構成した回転界磁形の回転電機において、周方向で隣接する永久磁石41a〜41d間に、外周側が幅広部44a〜44d、内周側が幅狭部45a〜45dとなっている溝43a〜43dを形成するとともに、幅狭部45a〜45dに磁石47a〜47dを径方向に移動可能に挿入し、この磁石47a〜47dの径方向の位置をバネ49a〜49dで規制することにより、当該回転子の回転に伴ない磁石47a〜47dに作用する遠心力に固有の位置に磁石47a〜47dを占位させることにより、回転の上昇に伴ない界磁束が減少するようにしたものである。
【0005】
図14は特開平11−355988号公報に開示されているブラシレスDCサーボモータの回転子構造を示す図である。制御回通路53によって給電制御される3つのコイルL1〜L3の磁界内に回転可能に設けた回転子ユニット52の内部に、遠心力に抗する方向へコイルスプリング59a〜59dで牽引されるようにした高透磁率材製の第1〜第4可動部材58a〜58dを設け、コイルスプリング59a〜59dの張力に抗する遠心力が働いて、第1〜第4可動部材58a〜58dが空隙部57a〜57dを閉塞するように移動すると、永久磁石52aの各磁極と磁気的に結合した高透磁率材製の磁束誘導体56a、56bと回転子内磁束誘導通路形成体56c、56dとの間のギャップが高透磁率材により充填され、回転子ユニット52内に磁路が形成される構成となっている。
【0006】
図15は特開平8−80019号公報に開示されている電動機を示す断面図である。負荷による軸方向からの荷重と回転軸1に設けているバネ7の弾性力とがつりあう位置に回転子12を保持し、回転子12と固定子14の端面形状を半円錐状としていることによって、回転子12と固定子14間のエアギャップの大きさが負荷の大きさに応じて変化するモータである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来の永久磁石形電動機の構造においては、以下に述べる課題があった。
回転子表面付近に配置される永久磁石は、運転状況により固定子により形成される磁界によって減磁される問題があり、また、固定子により形成される磁界に影響を与え、始動性を悪化させる問題があった。
【0008】
また、運転条件により永久磁石の必要な磁束量は異なる。例えば、低速高負荷駆動と高速低負荷駆動の両立は困難であり、減磁機構を必要としていた。一定負荷の場合、高速運転を行う時、高速運転に必要な磁束量はそれまでの磁束量より小さくてよく、高速運転の妨げとなり、高速運転を行える仕様の場合、前仕様と比較して低効率となり、高効率化、運転領域拡大の両立は困難であった。
【0009】
また、運転条件により電動機の振動、騒音が大きくなるポイントが存在した。
【0010】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、始動時、運転時の駆動特性の改善、永久磁石の減磁防止、運転領域の広範囲化、高効率化、低騒音化を行うことができる永久磁石形回転電機を提供することを目的とする。
【0011】
また、制御性が良く、運転範囲が広い高効率、低騒音な圧縮機を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る永久磁石形回転電機は、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、永久磁石を移動可能な構成とし、運転状況に応じて永久磁石の位置を変え、モータ定数を制御するものである。
【0013】
また、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時に永久磁石を回転子内部へ移動し、高負荷時、低中速時は永久磁石を回転子外周側へ移動するものである。
【0014】
また、永久磁石を径方向以外の方向に移動可能な構成としたものである。
【0015】
また、分割された永久磁石を分割配置し、移動可能な構成としたものである。
【0016】
また、永久磁石は、始動時は重力により回転軸近傍にあり、始動後遠心力により回転子外周に移動するものである。
【0017】
また、固定永久磁石と、隣接する固定永久磁石間に設けた移動永久磁石とを備えたものである。
【0018】
また、回転子コアを樹脂で構成したものである。
【0019】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、回転子コアの内部に移動可能な可動鉄片を設け、運転状況に応じて可動鉄片の位置を変え、モータ定数を制御するものである。
【0020】
また、周方向に設けられた隣接する永久磁石の間に半径方向に可動鉄片を設け、モータが定常運転の時、可動鉄片を回転軸近傍に置いて磁束の通りを良くし、モータが高速運転となる時、回転力により可動鉄片を回転子外周側に移動させて磁束の通りが小さくなりさらに高速回転を可能とするものである。
【0021】
また、永久磁石の移動を二重構造の回転軸を使用し、内側の磁石移動用回転軸と永久磁石を結合部材で結合して、磁石移動用回転軸を回転することにより永久磁石の位置を制御するものである。
【0022】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、ガス、液圧により行うものである。
【0023】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、温度により伸縮する物質を使用することにより行うものである。
【0024】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、回転力とバネにより行うものである。
【0025】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、重力、回転力により行うものである。
【0026】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、固定子内周と回転子外周をコーン状のテーパ部で対向する形状とし、固定子と回転子を軸方向に相対移動することにより、鎖交磁束を変化させるものである。
【0027】
また、回転子の移動をガス、液圧により行うものである。
【0028】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、固定子と回転子の間に不連続な移動鋼板を備え、運転状況に合わせて移動鋼板を移動させて回転子と固定子間のエアギャップを変えて鎖交磁束を変化させる構成としたものである。
【0029】
また、移動鋼板の移動をモータ、アクチュエータ、ガス、液圧装置で行うものである。
【0030】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、固定子のティース部に可動スリットを備えたものである。
【0031】
また、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時には前記可動スリットは磁束を遮る方向に向き、高負荷時、低中速時には可動スリットは磁束が流れる向きに平行になり、鎖交磁束を増やすものである。
【0032】
また、固定子コイルの誘起電圧を検出して、誘起電圧により永久磁石、可動鉄片の位置を変化させるものである。
【0033】
この発明に係る圧縮機は、請求項1乃至21のいずれかに記載の永久磁石形回転電機を用いたものである。
【0034】
この発明に係る冷凍サイクルは、請求項22記載の圧縮機を用いたものである。
【0035】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図面を参照して説明する。
図1は実施の形態1の回転子を示す図で、(a)は平面断面図、(b)はアクチュエータにより磁石移動用回転軸を回転させる場合の縦断面図、(c)は軸回転用モータにより磁石移動用回転軸を回転させる場合の縦断面図、(d)はガス、液圧装置により磁石移動用回転軸を回転させる場合の縦断面図、(e)は(d)の磁石移動用回転軸を回転させる部分の断面図である。
【0036】
図1において、1は回転軸、2は回転子内部の略周方向に位置する円弧状の永久磁石、3は回転子コア、4は永久磁石2を移動させるためのワイヤー等の結合部材、5は永久磁石2が内部を移動する円弧状の永久磁石移動溝、11は磁石移動用回転軸、20はワイヤー等の結合部材4が通る溝である。
【0037】
本実施の形態は、上記のように回転子内部に永久磁石2、永久磁石移動溝5、ワイヤー等の結合部材4が通る溝20を備え、二重構造にした回転軸1の内側の磁石移動用回転軸11と永久磁石2をワイヤー等の接合部材4で結合した構成をとり、永久磁石2を移動可能で高効率な配置とした。ワイヤー等の結合部材4と磁石移動用回転軸11、永久磁石2との結合は、溶接、接着材等で行っている。
【0038】
永久磁石2の移動には、永久磁石2と磁石移動用回転軸11の結合だけでなく、永久磁石2と永久磁石2をワイヤー等の結合部材4で結合しても良い。
【0039】
始動から高速回転、無負荷から高負荷まで運転状況に合わせて磁石移動用回転軸11をアクチュエータ30(図1(b))、軸回転用モータ36(図1(c))、(図1(d)、(e))を用いて回転させて永久磁石2を移動させ、モータ定数を調整している。
【0040】
ガス、液圧装置19を用いる場合、図1(d)、(e)に示すように、ガス、液圧装置19からガス、液圧通路8より可動片34にガス、液圧を作用させて磁石移動用回転軸11を回転させる。尚、33はモータ枠35に保持された軸受けで、回転軸1を支持する。
【0041】
概略は、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時に永久磁石2を回転子内部へ移動し、高負荷時、低中速時は永久磁石2を回転子外周側へ移動するものである。
【0042】
また、磁石移動用回転軸11の回転に、上記以外のその他の方法を用いても良い。
【0043】
上述の実施の形態1によれば、永久磁石2の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能となる。また、磁石位置の微調整が容易である。さらに、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0044】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を図面を参照して説明する。
図2は実施の形態2の回転子を示す図で、(a)は平面断面図、(b)は縦断面図である。
本実施の形態は、回転子内部に永久磁石2、永久磁石移動溝5、ガス、液圧通路8、ガス、液圧装置19を備えた構造をとり、永久磁石2を移動可能で高効率な配置とした。ガス、液圧通路8は多くの取り方がある。始動から高速回転、無負荷から高負荷まで運転状況に合わせてガス、液圧装置19を用いて、永久磁石2を移動させ、モータ定数を調整する。
【0045】
図2(a)に示すように、永久磁石移動溝5を半径方向に設け、これに永久磁石2を収納する。
そして、図2(b)に示すように、ガス、液圧装置19からガス、液圧通路8より永久磁石移動溝5にガス、液圧を供給して永久磁石2を移動させる。尚、33はモータ枠35に保持された軸受けで、回転軸1を支持する。
【0046】
上述の実施の形態2によれば、永久磁石2の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能となる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0047】
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を図面を参照して説明する。
図3は実施の形態3の回転子を示す図で、(a)は平面断面図、(b)は縦断面図である。
図3(a)において、1は回転軸、2は分割された円弧状の永久磁石、3は樹脂製の回転子コア、5は円弧状の永久磁石移動溝である。
図3(b)に示すように、永久磁石移動溝5は、底面が外周から回転軸1に向けて傾斜しており、永久磁石2は静止時には重力により回転軸1近傍に位置する構成となっている。そして、始動後、回転による遠心力により回転子外周に移動する。
【0048】
本実施の形態は、上記のように回転子コア3を樹脂とし、回転子内部に永久磁石2、永久磁石移動溝5を備え、永久磁石2は、始動時は重力により回転軸1近傍にあり、始動後、回転力により回転子外周に移動する。
【0049】
また、本実施の形態は、分割した永久磁石2を移動可能な配置とした。
【0050】
上述の実施の形態3によれば、永久磁石2の減磁を防止でき、永久磁石2の薄型化により低コスト化が可能となる。さらに、通常運転時での高効率を維持できる。また、回転子コア3を樹脂にしたため、磁石の破砕、それによるモータのロックを防止できる。また、組立性が良く、外径の寸法精度が良好なモータが実現できる。さらに、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
【0051】
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を図面を参照して説明する。
図4は実施の形態4を示す図で、(a)は回転子の平面断面図、(b)、(c)は動作原理の説明図である。
実施の形態1乃至3では、永久磁石2の移動によりモータ特性の改善を行ったが、本実施の形態では、可動鉄片6によりモータ特性の改善を行うものである。
【0052】
図4(a)において、1は回転軸、2は回転子外周近傍において周方向に配置された永久磁石、3は回転子コア、6aは隣接する永久磁石2の間に半径方向に設けられた可動鉄片移動溝、6は可動鉄片、7は可動鉄片6を回転軸1近傍に位置させるためのバネである。
【0053】
本実施の形態は、上記のように回転子内部に永久磁石2、可動鉄片6、可動鉄片移動溝6a、バネ7を備え、モータが定常運転の時、バネ7により可動鉄片6を回転軸1近傍に置いて図4(b)に示すように磁束の通りを良くし、モータが高速運転となる時、回転力により可動鉄片6は回転子外周側に移動して図4(c)のように磁束の通りが小さくなりさらに高速回転を可能とする。
【0054】
尚、本実施の形態では、バネ7により可動鉄片6の移動を行っているが、実施の形態1乃至3の方法等によって、可動鉄片6の移動を行っても良い。
【0055】
上述の実施の形態4によれば、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能となる。また、バネ、重力を利用した磁石移動の構成は、実施の形態1、2の方法に比べ、構成が単純で安価になる。
【0056】
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5を図面を参照して説明する。
図5は実施の形態5を示す図で、回転子の平面断面図である。
図において、1は回転軸、2aは周方向に設けられた固定永久磁石、3は回転子コア、5は隣接する固定永久磁石2aの間に設けられた永久磁石移動溝で、内周側に移動永久磁石2b、外周側に熱伸縮物質21を収納している。
【0057】
定常運転では、熱伸縮物質21は縮んでいて移動永久磁石2bは回転子外周部にあり、高速運転時には熱伸縮物質21が膨張して移動永久磁石2bは回転軸方向に移動するものである。
【0058】
上述の実施の形態5によれば、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能となる。また、熱伸縮物質21を用いた磁石移動の構成は、実施の形態1、2の方法に比べ、構成が単純で安価である。
【0059】
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態6を図面を参照して説明する。
図6は実施の形態6を示す図で、モータの装置断面図である。
本実施の形態は、固定子14内周と回転子12外周をコーン状のテーパ部で対向する形状とし、ガス、液圧装置19を用いて永久磁石2を設けた回転子12を軸方向に移動することにより、鎖交磁束を変化させる構成となっている。
【0060】
ガス、液圧装置19は、オイル16を溜めるオイルタンク17、オイル16を弁15からガス、液圧通路8に送り出す油圧ポンプで構成される。
【0061】
図示していない駆動回路を通電すると、固定子14に巻かれたコイルに電流が流れて交番磁界が発生し、回転子内部の永久磁石2は、この交番磁界によって反発、吸引を繰り返し回転するが、概略、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時には回転子12と固定子14間のエアギャップを大きくして鎖交磁束を減らし、高負荷時、低中速時は回転子12と固定子14間のエアギャップを小さくして鎖交磁束を増やすものである。これを圧縮機に用いるのは、容易である。
【0062】
上述の実施の形態6によれば、永久磁石2の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能となる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0063】
実施の形態7.
以下、この発明の実施の形態7を図面を参照して説明する。
図7は実施の形態7の回転子を示す図で、(a)は平面断面図、(b)は回転子と一緒に回りながら永久磁石を基準に位置を移動する場合の縦断面図、(c)はティースを基準に位置を移動する場合の縦断面図である。
【0064】
本実施の形態は、回転子12と固定子14間のエアギャップ39中に不連続な移動鋼板9を備え、運転状況に合わせて回転子12と固定子14間のエアギャップ39を変えて鎖交磁束を変化させる構成となっている。
【0065】
この移動鋼板9は、回転子12と一緒に回りながら永久磁石2を基準に位置を移動する場合と(図7(b))、止まっていてティースを基準に位置を移動する場合(図7(c))の2通りがある。どちらの場合でも、概略、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時には回転子12と固定子14間のエアギャップ39を大きくして鎖交磁束を減らし、高負荷時、低中速時は回転子12と固定子14間のエアギャップ39を小さくして鎖交磁束を増やすものである。
【0066】
この移動鋼板9の移動には、実施の形態1、2による方法やバネ等を用いる方法など多くの方法がある。
【0067】
上述の実施の形態7によれば、実施の形態6と同様の効果が得られる。
【0068】
実施の形態8.
以下、この発明の実施の形態8を図面を参照して説明する。
図8は実施の形態8の回転子を示す図で、(a)は平面断面図、(b)は可動スリットの移動原理を示す図である。
本実施の形態は、固定子ティース部22に可動スリット13を備え、運転状況に合わせてスリットの向きを変化させて鎖交磁束を変化させるものである。
【0069】
可動スリット13の移動原理の例は、バネ7により可動スリット13は磁束が流れる向きに平行になり、図示していないガス、液圧装置による圧力で可動片34が動いて可動スロット13は磁束を遮る方向に向く構成となっている。
【0070】
概略、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時には可動スリット13は磁束を遮る方向に向き、高負荷時、低中速時には可動スリット13は磁束が流れる向きに平行になり、鎖交磁束を増やすものである。
【0071】
上述の実施の形態8によれば、実施の形態6と同様の効果が得られる。
【0072】
実施の形態9.
以下、この発明の実施の形態9を図面を参照して説明する。
図9は実施の形態9を示す図で、圧縮機の縦断面図である。
本実施の形態は、回転子内部に可動の永久磁石2又は可動鉄片6を有する電動機を圧縮機31に用いたものである。圧縮機31の場合、すでに圧縮部32を有するので圧縮ガスを利用し、弁15により圧力を調節して永久磁石2又は可動鉄片6を移動させる構成となっている。
【0073】
上述の実施の形態9によれば、運転領域が広範囲で、高効率、制御性の良い、騒音の低減が可能な圧縮機を実現できる。また、実施の形態2に比べ、装置が簡単となりコスト削減ができる。
【0074】
実施の形態10.
以下、この発明の実施の形態10を図面を参照して説明する。
図10は実施の形態10を示す図で、制御システムのブロック図である。
本実施の形態は、3相の電動機27の誘起電圧を位置検出回路26で検出し、その誘起電圧によりインバータ主回路24から磁石等移動装置37に信号を出して永久磁石、可動鉄片の位置を変化させるものである。誘起電圧が大きい場合は、誘起電圧を抑えるように上記実施の形態で記述したように永久磁石、可動鉄片を移動させる。
【0075】
上述の実施の形態10によれば、誘起電圧を抑えて出力範囲を広げ、動力性能、制御性を向上させる。従って、高効率化、低騒音化が可能となる。
【0076】
実施の形態11.
以下、この発明の実施の形態11を図面を参照して説明する。
図11は実施の形態11を示す図で、実施の形態1〜9の電動機を搭載した圧縮機を示す概念図である。
図において、27は実施の形態1〜9の何れかを用いた電動機、31は電動機27により駆動される圧縮機である。尚、この圧縮機31は一般に用いられる冷凍サイクル(圧縮機31→四方弁→凝縮器又は蒸発器→絞り装置→蒸発器又は凝縮器→四方弁→圧縮機31の順に冷媒配管で順次接続された冷凍サイクル装置)中に組み込まれ、冷媒としてはR134a、R410a、R407c等に代表されるHFC系冷媒が、冷凍機油としてはアルキルベンゼン系油に代表される弱相溶性の油又はエステル油に代表される相溶性の油が使用される。圧縮機31はインバータ制御回路25により制御される半導体スイッチ群によりインバータ駆動される。
【0077】
上記のように構成された圧縮機31では、駆動用の電動機27が動力性能、制御性を向上させ、高効率化、低騒音化を実現している。インバータ駆動による圧縮機では各周波数毎に入力と効率の最適値が変動するが、本実施の形態の圧縮機31では、インバータ駆動による広い圧縮機周波数範囲にわたって高効率化が図られるため、全体的に効率を上げることが可能になる。また、低振動・低騒音化、周波数範囲を広げることができるので、圧縮機の利用価値を高められる。さらに、R410aの様な従来のR22に対して高圧な冷媒を用いた場合、冷凍サイクル起動時等の高圧状態となる時間を短くできるので、冷凍サイクルの信頼性を向上させることができる。
【0078】
【発明の効果】
この発明に係る永久磁石形回転電機は、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、永久磁石を移動可能な構成とし、運転状況に応じて永久磁石の位置を変え、モータ定数を制御することにより、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な電動機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0079】
また、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時に永久磁石を回転子内部へ移動し、高負荷時、低中速時は永久磁石を回転子外周側へ移動するので、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な電動機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0080】
また、永久磁石を径方向以外の方向に移動可能な構成としたので、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な電動機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0081】
また、分割された永久磁石を分割配置し、移動可能な構成としたので、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な電動機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0082】
また、永久磁石は、始動時は重力により回転軸近傍にあり、始動後遠心力により回転子外周に移動するので、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な電動機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0083】
また、固定永久磁石と、隣接する固定永久磁石間に設けた移動永久磁石とを備えたことにより、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な電動機を実現できる。
【0084】
また、回転子コアを樹脂で構成したので、重力、バネと回転力で永久磁石が移動でき、高価な磁石移動装置を必要とせず、低コストで運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な回転電機が実現できる。また、磁石の破砕、それによるモータのロックを防止できる。さらに、組立性が良く、外径の寸法精度が良好な電動機が実現できる。また、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
【0085】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、回転子コアの内部に移動可能な可動鉄片を設け、運転状況に応じて可動鉄片の位置を変え、モータ定数を制御するので、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能となる。さらに、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。また、磁石位置の微調整が容易である。
【0086】
また、周方向に設けられた隣接する永久磁石の間に半径方向に可動鉄片を設け、モータが定常運転の時、可動鉄片を回転軸近傍に置いて磁束の通りを良くし、モータが高速運転となる時、回転力により可動鉄片を回転子外周側に移動させて磁束の通りが小さくなりさらに高速回転を可能とするものである。
【0087】
また、永久磁石の移動を二重構造の回転軸を使用し、内側の磁石移動用回転軸と永久磁石を結合部材で結合して、磁石移動用回転軸を回転することにより永久磁石の位置を制御するので、運転状況に合わせて回転軸をアクチュエータ、油圧装置等で回転させて永久磁石を移動させているので、磁石位置の微調整が容易である回転電機を実現できる。
【0088】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、ガス、液圧により行うことにより、永久磁石、可動鉄片の位置を多段階に変化できる回転電機を実現できる。また、圧縮機用モータにおいては、圧縮部が存在するため、油圧で永久磁石を移動することは容易である。
【0089】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、温度により伸縮する物質を使用することにより行うので、磁石移動の機構が簡単であり、組立性が良く低コストな回転電機を実現できる。さらに、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
【0090】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、回転力とバネにより行うので、磁石移動の機構が簡単であり、組立性が良く低コストなモータを実現できる。さらに、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
【0091】
また、永久磁石又は可動鉄片の移動を、重力と回転力により行うので、磁石移動の機構が簡単であり、組立性が良く低コストなモータを実現できる。さらに、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
【0092】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、固定子内周と回転子外周をコーン状のテーパ部で対向する形状とし、固定子と回転子を軸方向に相対移動することにより、鎖交磁束を変化させるので、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能なモータを実現できる。さらに、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0093】
また、回転子の移動をガス、液圧により行うので、磁石移動の機構が簡単であり、組立性が良く低コストなモータを実現できる。さらに、解体がしやすく、リサイクル性が良い。
【0094】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、固定子と回転子の間に不連続な移動鋼板を備え、運転状況に合わせて移動鋼板を移動させて回転子と固定子間のエアギャップを変えて鎖交磁束を変化させる構成としたので、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能なモータを実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0095】
また、移動鋼板の移動をモータ、アクチュエータ、ガス、液圧装置で行うので、永久磁石の位置を多段階に変化できるモータを実現できる。また、圧縮機用モータにおいては、圧縮部が存在するため、ガス、液圧で永久磁石を移動する事は容易である。
【0096】
また、回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、固定子のティース部に可動スリットを備えたので、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な回転電機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0097】
また、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時には可動スリットは磁束を遮る方向に向き、高負荷時、低中速時には可動スリットは磁束が流れる向きに平行になり、鎖交磁束を増やすことにより、永久磁石の減磁防止、運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な回転電機を実現できる。また、減磁耐力が増すので磁石が薄くでき、低コスト化、組込着磁が容易となる。
【0098】
また、固定子コイルの誘起電圧を検出して、誘起電圧により永久磁石、可動鉄片の位置を変化させるので、永久磁石、可動鉄片、回転子、固定子の移動をさらに正確に調整でき、さらなる運転領域の広域化、高効率化、制御性の向上、騒音の低減が可能な回転電機を実現できる。
【0099】
この発明に係る圧縮機は、請求項1乃至21のいずれかに記載の永久磁石形回転電機を用いることにより、運転領域が広範囲で、高効率、制御性の良い、騒音の低減が可能な圧縮機を実現できる。また、装置が簡単となりコスト削減ができる。
【0100】
この発明に係る冷凍サイクルは、請求項22記載の圧縮機を用いることにより、高効率、低騒音な冷凍サイクルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1を示す図で、(a)は回転子の平面断面図、(b)〜(d)は回転子の縦断面図、(e)は回転子の永久磁石回転機構部の拡大平面断面図である。
【図2】 実施の形態2を示す図で、(a)は回転子の平面断面図、(b)は回転子の縦断面図である。
【図3】 実施の形態3を示す図で、(a)は回転子の平面断面図、(b)は回転子の縦断面図である。
【図4】 実施の形態4を示す図で、(a)は回転子の平面断面図、(b)、(c)は回転子の動作説明図である。
【図5】 実施の形態5を示す図で、回転子の平面断面図である
【図6】 実施の形態6を示す図で、モータの装置断面図である。
【図7】 実施の形態7を示す図で、(a)は電動機回転子と移動鋼板の平面断面図、(b)、(c)は電動機回転子と移動鋼板の縦断面図である。
【図8】 実施の形態8を示す図で、(a)は電動機の平面断面図、(b)は電動機固定子ティース部拡大平面断面図である。
【図9】 実施の形態9を示す図で、圧縮機の正面断面図である。
【図10】 実施の形態10を示す図で、制御システムのブロック図である。
【図11】 実施の形態11を示す図で、圧縮機とその冷凍サイクルおよび制御回路の概念図である。
【図12】 従来の永久磁石形電動機の平面断面図である。
【図13】 従来の永久磁石回転電機の回転子を示す断面図である。
【図14】 従来のブラシレスDCサーボモータの回転子構造を示す図である。
【図15】 従来の電動機の縦断面図である。
【符号の説明】
1 回転軸、2 永久磁石、2a 固定永久磁石、2b 移動永久磁石、3 回転子コア、4 ワイヤー等の結合部材、5 永久磁石移動溝、6 可動鉄片、6a 可動鉄片移動溝、7 バネ、8 ガス、油圧通路、9 移動鋼板、11 磁石移動用回転軸、12 回転子、13 可動スリット、14 固定子、15 弁、16 オイル、17 オイルタンク、18 油圧ポンプ、19 ガス、液圧装置、20 溝、21 熱伸縮物質、22 固定子ティース部、23 磁束線、24 インバータ主回路、25 インバータ制御回路、26 位置検出回路、27 電動機、28 直流電源、29 インバータ、30 アクチュエータ、31圧縮機、32 圧縮部、33 軸受け、34 可動片、35 モータ枠、36軸回転用モータ、37 磁石等移動装置、38 スロット、39 エアギャップ、40 コイル。
Claims (8)
- 回転子コアの内部に永久磁石を埋め込んだ構造の永久磁石形回転電機において、
前記永久磁石を移動可能な構成とし、運転状況に応じて前記永久磁石の位置を変え、モータ定数を制御し、減磁を起こしやすい始動時、誘起電圧を抑えたい高速回転時に前記永久磁石を回転子内部へ移動し、高負荷時、低中速時は前記永久磁石を回転子外周側へ移動するとともに、
前記永久磁石の移動に二重構造の回転軸を使用し、内側の磁石移動用回転軸と前記永久磁石を結合部材で結合して、前記磁石移動用回転軸を回転することにより前記永久磁石の位置を制御することを特徴とする永久磁石形回転電機。 - 前記永久磁石を径方向以外の方向に移動可能な構成としたことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機。
- 分割された前記永久磁石を分割配置し、移動可能な構成としたことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機。
- 固定永久磁石と、隣接する前記固定永久磁石間に設けた移動永久磁石とを備えたことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機。
- 前記回転子コアを樹脂で構成したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機。
- 固定子コイルの誘起電圧を検出して、該誘起電圧により永久磁石、可動鉄片の位置を変化させることを特徴とする請求項1記載の永久磁石形回転電機。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の永久磁石形回転電機を用いたことを特徴とする圧縮機。
- 請求項7記載の圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍サイクル。
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