JP7486911B2 - 電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置、着磁方法および着磁装置 - Google Patents
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Description
<電動機の構成>
図1は、実施の形態1の電動機100を示す断面図である。実施の形態1の電動機100は、回転可能なロータ3と、ロータ3を囲むステータ1とを有する。ステータ1とロータ3との間には、0.25~1.25mmのエアギャップが設けられている。
図6は、永久磁石40を着磁するための着磁装置6を示す図である。実施の形態1では、着磁前の永久磁石40を有するロータ3をステータ1に組み込んで電動機100を構成し、電動機100を圧縮機8に組み込んだ状態で、永久磁石40を着磁する。なお、着磁前の永久磁石(すなわち磁性材料)も、説明の便宜上、「永久磁石」と称する。
次に、実施の形態1の着磁方法について説明する。図8は、実施の形態1の着磁方法を示すフローチャートである。図8の処理を実行する前に、着磁前の永久磁石40を有するロータ3をステータ1に組み込んで電動機100を構成し、電動機100を圧縮機8に組み込む。また、電源部60の配線L1,L2を、電動機100のコイル2に接続する。
実施の形態1の作用を説明する前に、一般的な着磁装置について説明する。図11(A)は、一般的な着磁装置9の着磁ヨーク90を示す断面図であり、図11(B)は、着磁装置9の全体を示す図である。
図12は、比較例のステータ1Cを示す上面図である。ステータ1Cは、ステータコア10と、ステータコア10に分布巻で巻かれたコイル2U,2V,2Wとを有する。ステータコア10の構成は、実施の形態1のステータコア10と同様である。
次に、着磁工程でコイル2に発生する電磁力について説明する。図15(A),(B)は、電磁力の発生原理を示す模式図である。ここでは、2本の導体2A,2Bが平行に並んでおり、導体2Aに電流IA[A]が流れ、導体2Bに電流IB[A]が流れているものとし、導体2A,2B間の距離をD[m]とする。
F=μ0×IA×IB/(2π×D)…(1)
μ0は真空の透磁率であり、μ0=4π×10-7[H/m]である。
次に、実施の形態1において永久磁石40の着磁に必要な着磁電流について、比較例と対比して説明する。図16(A)は、図14(A),(B)を参照して説明した比較例の着磁工程における着磁磁束を、有限要素法により解析した結果を示す図である。磁束線が密集している部分では磁束密度が高く、磁束線が疎の部分では磁束密度が低い。
次に、永久磁石40の着磁のための着磁電流によってコイル2U,2V,2Wに生じる電磁力の解析結果について説明する。電磁力は、図15(A),(B)を参照して説明した電磁力、すなわちローレンツ力である。
次に、実施の形態1の永久磁石40の構成材料について説明する。永久磁石40は、鉄、ネオジムおよびボロンを含有するネオジム希土類磁石で構成されている。ネオジム希土類磁石には、保磁力を高めるため、ディスプロシウムを添加することが望ましい。但し、ディスプロシウムの含有量が多いと、製造コストの上昇につながる。そのため、製造コストを低減するために、ディスプロシウムの含有量は4重量%以下とすることが望ましい。
以上説明したように、実施の形態1では、P個の磁極を有するロータ3と、3相のコイル2U,2V,2Wを有するステータ1とを有する。3相のコイル2U,2V,2Wは、最も径方向内側の第1相(U相)のコイル2Uと、最も径方向外側の第2相(V相)のコイル2Vと、径方向においてコイル2U,2Vの間に配置される第3相(W相)のコイル2Wとを有する。コイル2U,2V,2Wはいずれも、P個の巻線部20U,20V,20Wを有し、これら巻線部20U,20V,20Wのうち隣り合う2つの巻線部は、1つのスロット13に挿入されて当該スロット13から周方向両側に延在する。永久磁石40は、ロータ3を基準位置から第1の方向に角度θだけ回転させた状態で行う第1の着磁工程と、ロータ3を基準位置から第2の方向に角度θだけ回転させた状態で行う第2の着磁工程によって着磁されている。第1の着磁工程および第2の着磁工程のいずれも、コイル2Wを開放し、コイル2U,2Vを直列接続して着磁電流を流すことによって行われる。
次に、実施の形態2について説明する。図23は、実施の形態2の電動機のロータ3Aを示す断面図である。実施の形態2の電動機は、ロータ3Aの磁石挿入孔31および永久磁石40が、実施の形態1の電動機100と異なる。
次に、上述した各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機300について説明する。図29は、圧縮機300を示す断面図である。圧縮機300は、図6に示した圧縮機8である。圧縮機300は、ここではスクロール圧縮機であるが、これに限定されるものではない。
次に、図29に示した圧縮機300を有する冷凍サイクル装置400について説明する。図30は、冷凍サイクル装置400を示す図である。冷凍サイクル装置400は、例えば空気調和装置であるが、これに限定されるものではない。
Claims (9)
- 電動機の永久磁石を着磁する着磁方法であって、
前記電動機は、
永久磁石で構成されるP個の磁極を有し、軸線を中心として回転可能なロータと、
前記ロータを前記軸線を中心とする径方向の外側から囲むステータコアと、前記ステータコアに分布巻で巻かれた3相のコイルとを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、前記軸線を中心とする周方向に複数のスロットを有し、
前記3相のコイルは、前記径方向において、最も外側に配置される第1相のコイルと、最も内側に配置される第2相のコイルと、前記第1相のコイルと前記第2相のコイルとの間に配置される第3相のコイルとを有し、
前記第1相のコイル、前記第2相のコイルおよび前記第3相のコイルはいずれも、P個の巻線部を有し、前記P個の巻線部のうち隣り合う2つの巻線部は、前記複数のスロットのうちの1つのスロットに挿入されて当該スロットから前記周方向の両側に延在し、
前記着磁方法は、
前記ロータを基準位置から第1の方向に角度θだけ回転させた状態で行う第1の着磁工程と、
前記ロータを前記基準位置から第2の方向に角度θだけ回転させた状態で行う第2の着磁工程と
を有し、
前記第1の着磁工程および前記第2の着磁工程のいずれにおいても、前記第3相のコイルを開放し、前記第1相のコイルと前記第2相のコイルとを直列接続して、前記第1相のコイルと前記第2相のコイルに着磁電流を流す
着磁方法。 - 前記基準位置は、前記ロータの前記磁極の前記周方向の中心が、前記第1相のコイルおよび前記第2相のコイルに流れる着磁電流によって生じる着磁磁束の中心に対向するときの前記ロータの回転位置である
請求項1に記載の着磁方法。 - 前記電動機の巻線係数は、1である
請求項1または2に記載の着磁方法。 - 前記永久磁石は、鉄、ネオジム、ボロンを含有する希土類磁石であって、ディスプロシウムまたはテルビウムをさらに含有し、
ディスプロシウムまたはテルビウムの含有量は4重量%以下である
請求項1から3までのいずれか1項に記載の着磁方法。 - 電動機の永久磁石を着磁する着磁装置であって、
前記電動機は、
永久磁石で構成されるP個の磁極を有し、軸線を中心として回転可能なロータと、
前記ロータを前記軸線を中心とする径方向の外側から囲むステータコアと、前記ステータコアに分布巻で巻かれた3相のコイルとを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、前記軸線を中心とする周方向に複数のスロットを有し、
前記3相のコイルは、前記径方向において、最も外側に配置される第1相のコイルと、最も内側に配置される第2相のコイルと、前記第1相のコイルと前記第2相のコイルとの間に配置される第3相のコイルとを有し、
前記第1相のコイル、前記第2相のコイルおよび前記第3相のコイルはいずれも、P個の巻線部を有し、前記P個の巻線部のうち隣り合う2つの巻線部は、前記複数のスロットのうちの1つのスロットに挿入されて当該スロットから前記周方向の両側に延在し、
前記着磁装置は、
前記ロータを基準位置から第1の方向に角度θだけ回転させた状態で行う第1の着磁工程と、
前記ロータを前記基準位置から第2の方向に角度θだけ回転させた状態で行う第2の着磁工程と
を実行し、
前記第1の着磁工程および前記第2の着磁工程のいずれにおいても、前記第3相のコイルを開放し、前記第1相のコイルと前記第2相のコイルとを直列接続して、前記第1相のコイルと前記第2相のコイルに着磁電流を流す
着磁装置。 - 前記基準位置は、前記ロータの前記磁極の前記周方向の中心が、前記第1相のコイルおよび前記第2相のコイルに流れる着磁電流によって生じる着磁磁束の中心に対向するときの前記ロータの回転位置である
請求項5に記載の着磁装置。 - 前記電動機の巻線係数は、1である
請求項5または6に記載の着磁装置。 - 前記永久磁石は、鉄、ネオジム、ボロンを含有する希土類磁石であって、ディスプロシウムまたはテルビウムをさらに含有し、
ディスプロシウムまたはテルビウムの含有量は4重量%以下である
請求項5から7までのいずれか1項に記載の着磁装置。 - 前記電動機の前記3相のコイルに接続され、着磁電流を発生する電源部を有する
請求項5から8までのいずれか1項に記載の着磁装置。
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