KR20200003140A - Permanent magnet rotary electric machine and compressor using it - Google Patents

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KR20200003140A
KR20200003140A KR1020197035576A KR20197035576A KR20200003140A KR 20200003140 A KR20200003140 A KR 20200003140A KR 1020197035576 A KR1020197035576 A KR 1020197035576A KR 20197035576 A KR20197035576 A KR 20197035576A KR 20200003140 A KR20200003140 A KR 20200003140A
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KR1020197035576A
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료오이치 다카하타
와타루 하츠세
다이가 후치노
슈헤이 니이무라
가즈유키 마츠나가
데츠야 다도코로
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히타치 존슨 컨트롤즈 쿠쵸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 고속 영역에 있어서도 고효율로 제어 가능한 영구 자석식 회전 전기 기기 영구 자석식 회전 전기 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그것을 위해, 본 발명에서는 이하의 구성을 구비한다. 고정자의 외주측에 배치된 회전자(3)에는, 회전자(3)의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부(13)와, 영구 자석 삽입부(13)에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석(14)을 구비한다. 또한 회전자(3)에는, 주위 방향으로 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이이며, 회전자(3)의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부(11)를 형성한다. 회전자(3)의 회전 중심과 영구 자석(14)의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 오목부(11)를 q축 상에 위치시켰다. 또한, 주위 방향으로 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이에 영구 자석 삽입부(13)와는 격리되어 형성된 절결부(17)를 마련하고, 절결부(17)를 q축 상에 위치시켰다.An object of the present invention is to provide a permanent magnet rotary electric machine that can be controlled with high efficiency even in a high speed region. For this purpose, the present invention includes the following configurations. The rotor 3 arranged on the outer circumferential side of the stator includes a plurality of permanent magnet insertion portions 13 extending in the circumferential direction of the rotor 3 and penetrating in the axial direction, and a permanent magnet insertion portion 13. ), A plurality of plate-shaped permanent magnets 14 are inserted. Moreover, the rotor 3 is provided with the recessed part 11 between the permanent magnet insertion parts 13 adjacent in the circumferential direction, and recessed toward the radially outer side from the inner peripheral surface of the rotor 3. When the line connecting the center of rotation of the rotor 3 and the center part in the circumferential direction of the permanent magnet 14 is the d axis, and the axis perpendicular to the d axis and the electrical angle is the q axis, the concave portion 11 is q. Positioned on the axis. Moreover, the notch 17 formed in isolation | separation from the permanent magnet insertion part 13 was provided between the permanent magnet insertion parts 13 adjacent to each other in the circumferential direction, and the notch 17 was located on the q-axis. .

Description

영구 자석식 회전 전기 기기 및 그것을 사용한 압축기Permanent magnet rotary electric machine and compressor using it

본 발명은 회전자에 영구 자석을 구비하는 영구 자석식 회전 전기 기기 및 그것을 사용한 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a permanent magnet rotary electric machine having a permanent magnet in a rotor and a compressor using the same.

영구 자석식 회전 전기 기기는 에어컨, 냉장고, 냉동고, 혹은 식품 쇼케이스 등에 있어서의 압축기 등 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 종래, 영구 자석식 회전 전기 기기에 있어서는, 전기자 권선이 되는 고정자 권선에 집중권이 채용됨과 함께, 계자에는 네오디뮴 자석 등의 고자속 밀도의 영구 자석이 채용되어, 소형·고효율화가 도모되어 있다. 그러나 소형·고효율화에 의한 출력 밀도의 증가에 수반하여, 철심의 비선형 자기 특성(히스테리시스)의 영향이 현저해져, 집중권의 채용과 아울러, 릴럭턴스 토크의 감소, 공간 고조파 자속 성분의 증가에 수반되는 철손이 증대되고 있다.Permanent magnet rotary electric machines are applied to various technical fields such as air conditioners, refrigerators, freezers, or compressors in food showcases. Background Art Conventionally, in a permanent magnet rotary electric machine, a concentrated winding is adopted for a stator winding that serves as an armature winding, and a permanent magnet of high magnetic flux density such as neodymium magnet is adopted for the field, and small size and high efficiency are achieved. However, with the increase in output density due to the small size and high efficiency, the influence of the nonlinear magnetic characteristics (hysteresis) of the iron core becomes remarkable, and with the adoption of the focusing zone, the reduction of reluctance torque and the increase of the spatial harmonic flux component Iron loss is on the rise.

이 과제를 해결하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 외전형의 회전자를 갖는 영구 자석식 회전 전기 기기가 제안되어 있다. 특허문헌 1에는, 회전자에 매설된 영구 자석의 양측면에 회전자를 축 방향으로 관통시키는 관통 구멍을 형성한 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 관통 구멍에 의해 자기 저항이 높은 공기층을 형성하고, 자속이 관통 구멍을 돌아 들어가 자로를 길게 함으로써 릴럭턴스 토크를 향상시키고 있다.In order to solve this problem, the permanent magnet type rotary electric machine which has a rotor of the abduction type, for example as described in patent document 1 is proposed. Patent Literature 1 discloses a technique in which through holes for penetrating the rotor in the axial direction are formed on both sides of a permanent magnet embedded in the rotor. In patent document 1, the reluctance torque is improved by forming the air layer with high magnetic resistance by a through hole, and a magnetic flux returning a through hole and lengthening a magnetic path.

일본 특허 공개 제2009-136075호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-136075

특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 영구 자석의 양측에 형성된 관통 구멍에 의해 자기 저항이 높은 공기층을 형성하여 자속 누설의 저하를 도모하고 있다. 특허문헌 1에서는, 영구 자석식 회전 전기 기기가 1000-3000min-1과 같은 중·저속 영역에 있어서 고효율을 얻을 수 있지만, 7000-8000min-1과 같은 고속 영역에 있어서는, 부하 토크가 큰 경우, 혹은 전동기의 전기자 권선을 증가시켜 고인덕턴스가 되는 경우에는, 토크 전류에 의한 자속(q축 자속)의 영향이 커지므로, 전압·전류 위상이 진행되어 역률이 저하된다. 특히 특허문헌 1에서는, 관통 구멍끼리의 사이에는 영구 자석의 자속 축 d축과 전기적으로 직교하는 q축이 통과하고, 여기에 회전자 철심이 위치하고 있으므로, 관통 구멍끼리의 사이로부터의 자속의 누설이 현저해져, 영구 자석식 회전 전기 기기는 인버터 등의 구동 장치에 의해 고토크·고효율로 제어할 수 없는 문제가 발생한다.In the technique described in Patent Literature 1, an air layer having a high magnetic resistance is formed by through holes formed on both sides of the permanent magnet to reduce the magnetic flux leakage. In patent document 1, although a permanent magnet rotary electric machine can obtain high efficiency in the medium-low speed area | region like 1000-3000min-1, in a high speed area | region like 7000-8000min-1, when a load torque is large or an electric motor In the case of increasing the armature winding to achieve high inductance, the influence of the magnetic flux (q-axis magnetic flux) due to the torque current is increased, so that the voltage and current phases advance to decrease the power factor. Particularly, in Patent Document 1, the q-axis which is electrically orthogonal to the d-axis of the magnetic flux axis of the permanent magnet passes between the through-holes, and the rotor iron core is located therein, so that the leakage of magnetic flux between the through-holes It becomes remarkable, and a problem arises that a permanent magnet rotary electric machine cannot be controlled with high torque and high efficiency by a drive device such as an inverter.

또한, 영구 자석을 회전자에 매설하는 데 있어서, 회전자에는 영구 자석이 삽입되는 영구 자석 삽입부가 형성된다. 이 영구 자석 삽입부는 영구 자석을 삽입하기 위해, 삽입되는 영구 자석보다 약간 큰 개구를 형성하고 있다. 영구 자석 삽입부로부터 삽입되어, 회전자에 매설된 영구 자석은, 회전자의 회전에 수반되는 가속·감속에 의해 주위 방향의 힘을 받아, 매설된 공간 내를 이동하려고 한다. 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 영구 자석의 양측에 관통 구멍을 형성한 기술에 있어서는, 영구 자석의 주위 방향의 이동을 저지하기 위해 영구 자석이 매설된 공간 내에 돌기 등을 마련할 필요가 있다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서는, 영구 자석의 하중은 돌기 등에 의해 받을 필요가 있으므로, 돌기와 영구 자석의 충돌의 반복에 의해, 돌기 혹은 자석이 파손될 우려가 있다.Further, in embedding the permanent magnet in the rotor, the rotor is provided with a permanent magnet insert portion into which the permanent magnet is inserted. This permanent magnet insert forms an opening slightly larger than the permanent magnet to be inserted in order to insert the permanent magnet. The permanent magnet inserted from the permanent magnet inserting portion and embedded in the rotor receives the force in the circumferential direction by acceleration and deceleration accompanying the rotation of the rotor, and tries to move in the embedded space. As described in Patent Document 1, in the technique in which the through holes are formed on both sides of the permanent magnet, it is necessary to provide a projection or the like in a space in which the permanent magnet is embedded in order to prevent movement of the permanent magnet in the circumferential direction. However, in the technique of patent document 1, since the load of a permanent magnet needs to be received by protrusion etc., there exists a possibility that a protrusion or a magnet may be damaged by repeated collision of a protrusion and a permanent magnet.

그래서 본 발명의 목적은, 고속 영역에 있어서도 고효율로 제어 가능한 영구 자석식 회전 전기 기기 및 그것을 사용한 압축기를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a permanent magnet rotary electric machine which can be controlled with high efficiency even in a high speed region, and a compressor using the same.

또한, 본 발명의 목적은, 상기에 더하여, 회전자의 회전에 수반되는 가속·감속에 의한 자석의 파손을 방지할 수 있는 영구 자석식 회전 전기 기기 및 그것을 사용한 압축기를 제공하는 데 있다.Moreover, the objective of this invention is providing the permanent magnet rotary electric machine which can prevent damage to a magnet by acceleration and deceleration accompanying rotation of a rotor in addition to the above, and the compressor using the same.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징으로 하는 점은, 고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고, 상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖는 영구 자석식 회전 전기 기기에 있어서, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 상기 회전자의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부를 형성하고, 상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 오목부를 상기 q축 상에 위치시킨 것에 있다.In order to achieve the above object, a feature of the present invention includes a stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator, and the stator includes a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side. And armature windings wound around the plurality of teeth, the rotor having a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and the permanent magnet insertion portions. A permanent magnet rotary electric machine having a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the rotor, wherein the rotor is between the permanent magnet insertion portions adjacent in the circumferential direction of the rotor and has a diameter from an inner circumferential surface of the rotor. A concave concave portion is formed toward the outer side in the direction, and the center of rotation of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet When the line to connect is set to the d-axis, and the axis | shaft orthogonal to the said d-axis is made into the q-axis, the said recessed part is located in the said q-axis.

또한, 본 발명의 특징으로 하는 점은, 고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고, 상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖는 영구 자석식 회전 전기 기기에 있어서, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 당해 영구 자석 삽입부와는 격리되어 형성된 절결부를 구비하고, 상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 절결부를 상기 q축 상에 위치시킨 것에 있다.In addition, a feature of the present invention includes a stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator, wherein the stator includes a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and the plurality of stators. An armature winding wound around the teeth of the rotor, the rotor having a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and inserted into the permanent magnet insertion portion; A permanent magnet rotary electric machine having a plurality of permanent magnets, wherein the rotor is formed between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor and is isolated from the permanent magnet insertion portion. The d axis | shaft is provided, and the line which connects the rotation center of the said rotor and the center part of the circumferential direction of the said permanent magnet is made d, When the q-axis the axis perpendicular to the electrical angle, and to position the said cut-out on the q-axis.

또한, 본 발명의 특징으로 하는 점은, 작동 유체인 기체의 용적을 축소하는 압축 기구와, 당해 압축 기구를 구동하는 영구 자석식 회전 전기 기기를 구비하는 압축기에 있어서, 상기 영구 자석식 회전 전기 기기는, 고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고, 상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖고, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 상기 회전자의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부를 형성하고, 상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 오목부를 상기 q축 상에 위치시킨 것에 있다.In addition, a feature of the present invention is a compressor including a compression mechanism for reducing the volume of a gas that is a working fluid and a permanent magnet rotary electric machine for driving the compression mechanism, wherein the permanent magnet rotary electric machine includes: A stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator, the stator having a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and an armature winding wound around the plurality of teeth, The rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portion. Is between the permanent magnet insertion portions adjacent in the circumferential direction of the rotor, and is located directly from the inner circumferential surface of the rotor. When a concave recess is formed toward the radially outer side, a line connecting the center of rotation of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet is referred to as the d axis, and an axis perpendicular to the d axis and at an electrical angle is used as the q axis. The recess is located on the q axis.

또한, 본 발명의 특징으로 하는 점은, 작동 유체인 기체의 용적을 축소하는 압축 기구와, 당해 압축 기구를 구동하는 영구 자석식 회전 전기 기기를 구비하는 압축기에 있어서, 상기 영구 자석식 회전 전기 기기는, 고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고, 상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖고, 상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 당해 영구 자석 삽입부와는 격리되어 형성된 절결부를 구비하고, 상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 절결부를 상기 q축 상에 위치시킨 것에 있다.In addition, a feature of the present invention is a compressor including a compression mechanism for reducing the volume of a gas that is a working fluid and a permanent magnet rotary electric machine for driving the compression mechanism, wherein the permanent magnet rotary electric machine includes: A stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator, the stator having a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and an armature winding wound around the plurality of teeth, The rotor includes a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portion. Is between the permanent magnet insertion portions adjacent in the circumferential direction of the rotor, and is isolated from the permanent magnet insertion portions. And a notch formed therein, the line connecting the rotational center of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet to the d axis, and the axis orthogonal to the d axis and the electrical angle as the q axis. The binder is located on the q-axis.

본 발명에 따르면, 고속 영역에 있어서도 고효율로 제어 가능한 영구 자석식 회전 전기 기기 및 그것을 사용한 압축기를 제공할 수 있다.According to the present invention, a permanent magnet rotary electric machine which can be controlled with high efficiency even in a high speed region, and a compressor using the same can be provided.

또한, 본 발명에 따르면, 상기에 더하여, 회전자의 회전에 수반되는 가속·감속에 의한 자석의 파손을 방지할 수 있는 영구 자석식 회전 전기 기기 및 그것을 사용한 압축기를 제공할 수 있다.Moreover, according to this invention, in addition to the above, the permanent magnet rotary electric machine which can prevent the damage of a magnet by acceleration and deceleration accompanying rotation of a rotor, and the compressor using the same can be provided.

상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.Objects, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the description of the following embodiments.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 회전자 철심 형상을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 비교예의 영구 자석식 회전 전기 기기의 저속·저부하 토크 시의 벡터도이다.
도 3b는 비교예의 영구 자석식 회전 전기 기기의 고속·고부하 토크 시의 벡터도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 고속·고부하 토크 시의 벡터도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 토크 특성(실선)을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 회전자 철심 형상을 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 관한 압축기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a permanent magnet rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view showing the rotor iron core shape of the permanent magnet rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention.
It is a vector diagram at the time of low speed and low load torque of the permanent magnet rotary electric machine of a comparative example.
It is a vector diagram at the time of high speed and high load torque of the permanent magnet rotary electric machine of a comparative example.
4 is a vector diagram at the time of high speed and high load torque of the permanent magnet rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention.
5 shows the torque characteristics (solid line) of the permanent magnet rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the rotor iron core shape of the permanent magnet rotary electric machine which concerns on Example 2 of this invention.
7 is a sectional view of a compressor according to a third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 도 1∼도 7을 사용하여 설명한다. 각 도면 중에 있어서, 참조 번호가 동일한 것은 동일한 구성 요건 혹은 유사한 기능을 구비한 구성 요건을 나타내고 있다. 또한, 각 실시예의 영구 자석식 회전 전기 기기는, 6극의 회전자와, 9슬롯의 고정자로 구성된다. 즉, 회전자의 극수와 고정자의 슬롯수의 비가 2:3이다. 회전자의 극수, 고정자의 슬롯수, 그리고 이들의 비는, 각 실시예에 있어서의 값에 한정되지 않고, 다른 값이라도, 각 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 회전자의 극수는, 4극 혹은 8극이나 10극 등으로 해도 된다. 또한, 각 실시예에 있어서의 영구 자석식 회전 전기 기기는, 영구 자석이 회전자 철심에 매설되는, 이른바 매립 자석형의 회전 전기 기기이다.Hereinafter, the Example of this invention is described using FIGS. In the drawings, the same reference numerals indicate the same configuration requirements or configuration requirements with similar functions. In addition, the permanent magnet rotary electric machine of each embodiment consists of a 6-pole rotor and a 9-slot stator. That is, the ratio of the number of poles of the rotor to the number of slots of the stator is 2: 3. The number of poles of the rotor, the number of slots of the stator, and the ratio thereof are not limited to the values in the embodiments, and other values can achieve the same effects as in the embodiments. For example, the number of poles of the rotor may be four poles, eight poles, ten poles, or the like. The permanent magnet rotary electric machine in each embodiment is a so-called embedded magnet rotary electric machine in which the permanent magnet is embedded in the rotor iron core.

이하의 설명에 있어서, 「축 방향」이라 함은 회전자의 회전축 방향을 나타내고, 「직경 방향」이라 함은 회전자의 직경 방향을 나타내고, 「주위 방향」이라 함은 회전자의 주위 방향을 나타낸다.In the following description, "axial direction" denotes the rotational axis direction of the rotor, "diameter direction" denotes the radial direction of the rotor, and "peripheral direction" denotes the circumferential direction of the rotor. .

실시예 1Example 1

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 단면도이다. 본 단면도는, 회전축에 수직인 방향의 단면을 도시한다(후술하는 도 2, 도 6도 마찬가지임). 또한, 본 실시예 1은, 영구 자석식 동기 전동기로서 동작한다.1 is a cross-sectional view of a permanent magnet rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention. This sectional drawing shows the cross section of the direction perpendicular | vertical to a rotation axis (similar to FIG. 2, FIG. 6 mentioned later). In addition, the first embodiment operates as a permanent magnet synchronous motor.

도 1에 도시하는 바와 같이, 영구 자석식 회전 전기 기기(1)는, 고정자(2)와, 고정자(2)의 외주측에 소정의 갭(공극)을 사이에 두고 회전 가능하게 배치된 회전자(3)로 구성되어 있다. 이 회전자(3)에는 샤프트의 고정부를 구비한 회전자 지지 부재(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 고정자(2)는, 고정자 철심(6)이 축 방향으로 적층되고, 원환상의 코어 백(5)과, 코어 백(5)으로부터 직경 방향 외측을 향해 돌출되는 복수의 티스(4)를 구비하고 있다. 복수의 티스(4)는 주위 방향을 따라 대략 등간격으로 배열되어 있다. 주위 방향으로 인접하는 티스(4) 사이에는 슬롯(7)이 형성되고, 티스(4)를 둘러싸도록 집중권의 전기자 권선(8)이 권취 장착되어 있다. 즉, 전기자 권선(8)은, 고정자(2)의 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 배치되는 복수의 티스(4)의 축심 주위에 권취 장착되고, 주위 방향으로, 삼상 권선의 U상 권선(8a), V상 권선(8b), W상 권선(8c)이 서로 공극을 사이에 두고 배치된다.As shown in FIG. 1, the permanent magnet rotary electric machine 1 includes a stator 2 and a rotor disposed rotatably with a predetermined gap (gap) between the stator 2 and the outer circumferential side thereof. It is composed of 3). This rotor 3 is provided with a rotor support member (not shown) provided with a fixing part of the shaft. The stator 2 has a stator iron core 6 laminated in the axial direction, and has an annular core bag 5 and a plurality of teeth 4 protruding radially outward from the core bag 5. have. The plurality of teeth 4 are arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction. Slots 7 are formed between the teeth 4 adjacent in the circumferential direction, and the armature winding 8 of the central winding is wound around the teeth 4. That is, the armature winding 8 is wound around the axial center of a plurality of teeth 4 radially disposed from the center of the stator 2 radially outward, and in the circumferential direction, the U-phase winding of the three-phase winding ( 8a), the V-phase winding 8b and the W-phase winding 8c are disposed with a gap between them.

여기서, 본 실시예 1의 영구 자석식 회전 전기 기기(1)는, 회전자(3)의 극수가 6극, 고정자(2)의 슬롯수가 9슬롯이므로, 슬롯 피치는 전기각으로 120도이다. 또한, 고정자(2)의 중심부에, 원기둥 형상의 샤프트(도시하지 않음)를 관통시키는 샤프트 구멍(15)이 형성되어 있다.Here, the permanent magnet rotary electric machine 1 of the first embodiment has 6 poles of the rotor 3 and 9 slots of the stator 2, so that the slot pitch is 120 degrees in the electric angle. Moreover, the shaft hole 15 which penetrates a cylindrical shaft (not shown) is formed in the center part of the stator 2.

본 실시예 1의 영구 자석식 회전 전기 기기(1)에 있어서는, 삼상 권선(8a∼8c)으로 이루어지는 전기자 권선(8)에 삼상 교류 전류를 흐르게 하면, 회전 자계가 발생한다. 이 회전 자계에 의해 영구 자석(14) 및 회전자 철심(12)에 작용하는 전자력에 의해, 회전자(3)가 회전한다.In the permanent magnet rotary electric machine 1 of this Embodiment 1, when a three-phase alternating current flows through the armature winding 8 which consists of three-phase windings 8a-8c, a rotating magnetic field will generate | occur | produce. The rotor 3 rotates by the electromagnetic force acting on the permanent magnet 14 and the rotor iron core 12 by this rotating magnetic field.

또한, 영구 자석식 회전 전기 기기(1)가 동작할 때에 고정자 철심(6) 및 회전자 철심(12)에 발생하는 와전류손 등의 철손을 저감하기 위해, 고정자 철심(6) 및 회전자 철심(12)은, 규소 강판 등의 자성 강판으로 이루어지는 박판을 복수 적층한 적층체로 구성하는 것이 바람직하다.In addition, in order to reduce iron losses such as eddy current losses occurring in the stator iron core 6 and the rotor iron core 12 when the permanent magnet rotary electric machine 1 operates, the stator iron core 6 and the rotor iron core 12 are reduced. ) Is preferably composed of a laminate obtained by laminating a plurality of thin plates made of magnetic steel sheets such as silicon steel sheets.

도 2는 본 실시예 1에 의한 영구 자석식 회전 전기 기기(1)의 회전자 철심 형상을 도시하는 단면도이다. 도 2에 있어서, 회전자(3)는, 회전자 철심(12)이 적층되어 구성된다. 회전자 철심(12) 내의 내주측 표면의 근방에는, 회전자(3)의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된(단면이 가늘고 긴 직사각형) 영구 자석 삽입부(13)가 복수(본 실시예 1에서는 극수분인 6개) 형성되어 있다.2 is a cross-sectional view showing the rotor iron core shape of the permanent magnet rotary electric machine 1 according to the first embodiment. In FIG. 2, the rotor 3 is configured by laminating rotor iron cores 12. In the vicinity of the inner circumferential surface of the rotor core 12, a plurality of permanent magnet inserts 13 extending in the circumferential direction of the rotor 3 and penetrating in the axial direction (cross-sectioned elongated rectangles) In the first embodiment, six poles (number of poles) are formed.

복수의 영구 자석 삽입부(13)에는, 각각, 자석 재료, 예를 들어 희토류의 네오디뮴으로 이루어지는, 평판상의 영구 자석(14)이 삽입된다. 영구 자석 삽입부(13)는, 영구 자석(14)보다 약간 크게 형성되어 있고, 영구 자석(14)의 외주는 회전자 철심(12)으로 덮인다. 영구 자석(14)은 회전자(3)의 회전에 수반되는 가속·감속에 의해, 영구 자석 삽입부(13)의 간극을 이동하지만, 주위가 회전자 철심(12)으로 덮여 있으므로, 영구 자석(14)에 작용하는 하중은 영구 자석 삽입부(13) 내의 회전자 철심(12)의 면으로 받게 된다. 이 때문에, 회전자 철심(12) 자체에 균열 등이 발생할 우려도 없다. 또한, 영구 자석(14)도 영구 자석 삽입부(13) 내의 회전자 철심(12)의 면에 맞닿으므로, 영구 자석(14)이 파손될 우려도 없다.In the plurality of permanent magnet insertion portions 13, flat plate-shaped permanent magnets 14 each made of a magnet material, for example, rare earth neodymium, are inserted. The permanent magnet inserting portion 13 is formed slightly larger than the permanent magnet 14, and the outer circumference of the permanent magnet 14 is covered with the rotor iron core 12. The permanent magnet 14 moves the gap between the permanent magnet inserting portion 13 by acceleration and deceleration accompanying the rotation of the rotor 3, but since the periphery is covered with the rotor iron core 12, the permanent magnet ( The load acting on 14 is received by the face of the rotor core 12 in the permanent magnet insert 13. For this reason, there is no possibility that a crack etc. generate | occur | produce in the rotor iron core 12 itself. In addition, since the permanent magnet 14 also comes in contact with the surface of the rotor iron core 12 in the permanent magnet inserting portion 13, there is no fear that the permanent magnet 14 may be damaged.

여기서, 도 2의 회전자(3)의 단면에 있어서, 영구 자석(14)의 자극이 만드는 자속의 방향, 즉 영구 자석(14)의 길이 방향 중심(단면 중앙)과 회전 중심(O)을 연결하는 가상 축을 d축(자속 축)이라고 정의하고, d축과 전기적으로, 즉, 전기각으로 직교하는 축(영구 자석 사이의 축)을 q축이라고 정의한다.Here, in the cross section of the rotor 3 of FIG. 2, the direction of the magnetic flux generated by the magnetic pole of the permanent magnet 14, that is, the longitudinal center (cross-section center) of the permanent magnet 14 and the rotation center O are connected. The virtual axis to be defined is defined as the d-axis (magnetic flux axis), and the axis orthogonal to the d-axis (that is, the axis between the permanent magnets) is defined as the q axis.

도 2에 있어서, 회전자 철심(12)에는, 1자극당 1매의 영구 자석(14)이 마련되어 있다. 영구 자석(14)의 단면 형상은, 영구 자석 삽입부(13)와 마찬가지로 가늘고 긴 직사각형이며, 그 길이 방향은 d축에 대해 기하적으로 직각 방향으로 신장되어 있다.In FIG. 2, the rotor iron core 12 is provided with one permanent magnet 14 per magnetic pole. The cross-sectional shape of the permanent magnet 14 is an elongate rectangle similar to the permanent magnet insertion part 13, and the longitudinal direction is extended in the geometrically perpendicular direction with respect to the d-axis.

회전자(3)의 회전자 철심(12)에는, 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이(영구 자석(14)의 극간)의 q축 상에 있어서, 회전자의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부(11)가 마련되어 있다. 이 오목부(11)는 q축 상에 위치하고 있고, 후술하는 바와 같이 q축 자속을 억제한다. 또한, 회전자(3), 즉, 회전자 철심(12)은, 오목부(11)보다 내주측에 위치하고, 고정자(2)의 티스(4)와의 갭 길이(간극)가 가장 짧은 g1이 되는 내주부와, 갭 길이가 g1보다 긴 g2가 되는 내주부를 갖고 있다.The rotor iron core 12 of the rotor 3 is radially outward from the inner circumferential surface of the rotor on the q axis between adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnets 14). The recessed part 11 which concave toward the side is provided. This recessed part 11 is located on the q-axis, and suppresses the q-axis magnetic flux as described later. In addition, the rotor 3, that is, the rotor core 12 is located on the inner circumferential side of the recess 11 so that the gap length (gap) of the stator 2 with the teeth 4 becomes the shortest g1. It has an inner peripheral part and an inner peripheral part whose gap length is g2 longer than g1.

다음으로 오목부(11)의 구성에 대해 설명한다. 오목부(11)는, 영구 자석(14)의 주위 방향 길이 방향과 평행을 따르는 2개의 직선부(11b, 11c)와, 2개의 직선부(11b, 11c)의 회전자 내주측 단부를 연결하는 곡선부(11a)를 갖고 있다. 이와 같이 오목부(11)에 곡선부(11a)를 마련함으로써, 고속 영역에 있어서 회전자 원심력에 수반되는 응력의 영향을 완화할 수 있다. 본 실시예의 오목부(11)에 있어서는 곡선부(11a)는 2개의 직선부(11b, 11c)와 매끄럽게 접속된다. 이에 의해, 오목부(11) 내에 있어서의 회전자 원심력에 수반되는 응력의 집중이 완화되므로, 원심력에 대한 회전자의 강도가 향상된다.Next, the structure of the recessed part 11 is demonstrated. The recessed part 11 connects the two linear parts 11b and 11c along parallel with the circumferential longitudinal direction of the permanent magnet 14, and the rotor inner peripheral side edge part of the two linear parts 11b and 11c. It has the curved part 11a. By providing the curved portion 11a in the concave portion 11 in this manner, the influence of the stress accompanying the rotor centrifugal force in the high speed region can be alleviated. In the concave portion 11 of the present embodiment, the curved portion 11a is smoothly connected to the two straight portions 11b and 11c. As a result, the concentration of stress accompanying the rotor centrifugal force in the recess 11 is alleviated, so that the strength of the rotor with respect to the centrifugal force is improved.

회전자(3)의 회전 중심(O)의 주위에 있어서, 회전자(3)에 하나의 자극을 구성하는 영구 자석(14)의 내주측 자극면의 단부 사이의 각도를 θp1, 오목부(11)의 2개의 직선부(11b, 11c)의 회전자 외주측의 각 단부 사이(곡선부(11a))의 각도를 θp2로 하는 경우, θp1 및 θp2는, θp2/θp1≤0.5의 관계를 만족시키도록 설정된다.Around the rotation center O of the rotor 3, the angle between the ends of the inner circumferential side magnetic pole surface of the permanent magnet 14 constituting one magnetic pole on the rotor 3 is? P1 and the concave portion 11. Θp1 and θp2 satisfy the relationship of θp2 / θp1 ≦ 0.5 when the angle between each end (curve portion 11a) on the outer circumferential side of the rotor of the two straight portions 11b and 11c of Fig. 2 is θp2. It is set to.

여기서, 본 실시예에 있어서는, 상기한 바와 같이, 집중권의 권선을 갖는 고정자에 있어서의 슬롯 피치가 전기각으로 120°이다. 또한, 1자극당 1.5슬롯(＝9슬롯/6극)이므로, q축 사이의 각도는 전기각으로 180°이다. 이 때문에, 전기각으로, 120°≤θp1＜180°, 0°＜θp2≤60°이다. 따라서, 0＜θp2/θp1≤0.5(＝60°/120°)이다. 본 실시예에서는 하한값을 0.18로 하고, 0.18≤θp2/θp1≤0.5의 관계를 만족시키도록 설정하고 있다.Here, in the present embodiment, as described above, the slot pitch in the stator having the winding of the concentrated zone is 120 ° in the electric angle. In addition, since 1.5 slots per pole (= 9 slots / 6 poles), the angle between the q-axis is 180 degrees in the electrical angle. For this reason, it is 120 degrees <= (theta) p1 <180 degrees, and 0 degrees <(theta) p2 <= 60 degrees with an electric angle. Therefore, 0 <θp2 / θp1 ≦ 0.5 (= 60 ° / 120 °). In the present embodiment, the lower limit is set to 0.18 so as to satisfy the relationship of 0.18≤θp2 / θp1≤0.5.

또한, 본 발명의 검토에 의하면, 본 실시예와 같이 곡선부를 갖는 오목부(11)가 마련되는 회전자의 경우, 0.18≤θp2/θp1로 함으로써, 후술하는 도 5에 나타내는 바와 같이, q축 자속의 억제에 의한 고속 영역에 있어서의 실질적인 토크 향상 효과가 얻어진다.Further, according to the examination of the present invention, in the case of the rotor provided with the concave portion 11 having the curved portion as in the present embodiment, by setting it to 0.18 ≦ θp2 / θp1, the q-axis magnetic flux will be described later. Substantial torque improvement effect in a high speed area | region by suppression of is obtained.

본 실시예 1의 회전자(3)의 회전자 철심(12)에는, 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이(영구 자석(14)의 극간)에 있어서, 회전자의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부(11)가 마련되어 있다. 그리고 q축 상에 오목부(11)를 위치시키고 있다. 이 오목부(11)에 의해 공기층이 형성되고, 이 공기층에 의해 자기 저항이 높아지므로, 주위 방향으로 인접하는 영구 자석 삽입부(13)(영구 자석(14))끼리의 사이에 있어서 자속이 통과하기 어려워진다. 이 때문에, 영구 자석(14)끼리의 사이로부터의 누설 자속을 저감함과 함께, q축 자속의 영향을 억제할 수 있어, 유도 기전력과 전기자 전류와의 상호 작용에 의해 발생하는 고조파 자속을 저감할 수 있다. 즉, 오목부(11)에 의해, 전기자 반작용이 억제되어, 기기 내 자속의 고조파 성분이 저감된다.In the rotor iron core 12 of the rotor 3 of the first embodiment, between adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnet 14), the radial direction from the inner peripheral surface of the rotor The recessed part 11 recessed toward the outer side is provided. And the recessed part 11 is located on the q-axis. Since the air layer is formed by the concave portion 11 and the magnetic resistance is increased by the air layer, the magnetic flux passes between the permanent magnet insertion portions 13 (permanent magnets 14) adjacent to each other in the circumferential direction. It is difficult to do. For this reason, the leakage magnetic flux between the permanent magnets 14 can be reduced, and the influence of the q-axis magnetic flux can be suppressed, and the harmonic magnetic flux generated by the interaction between the induced electromotive force and the armature current can be reduced. Can be. That is, by the recessed part 11, armature reaction is suppressed and the harmonic component of the magnetic flux in an apparatus is reduced.

다음으로, 본 실시예 1의 효과를 더욱 높이는 구성에 대해 설명한다. 회전자(3)는, 주위 방향으로 인접하는 영구 자석 삽입부(13)(영구 자석(14))끼리의 사이이며, 영구 자석 삽입부(13)와는 격리되어 형성된 절결부(17)를 구비하고 있다. 이 절결부(17)는 회전자를 축 방향으로 관통하고 있다.Next, the structure which further heightens the effect of Example 1 is demonstrated. The rotor 3 is provided between the permanent magnet insertion parts 13 (permanent magnets 14) which adjoin in the circumferential direction, and has the notch 17 formed in isolation from the permanent magnet insertion parts 13, have. This cutout 17 penetrates the rotor in the axial direction.

이 절결부(17)에 의해 공기층이 형성되고, 이 공기층에 의해 자기 저항이 높아지므로, 주위 방향으로 인접하는 영구 자석 삽입부(13)(영구 자석(14))끼리의 사이에 있어서 자속이 통과하기 어려워진다. 그리고 q축 상에 절결부(17)를 위치시키고 있다. 이 때문에, 영구 자석(14)끼리의 사이로부터의 누설 자속을 저감함과 함께, q축 자속의 영향을 억제할 수 있어, 유도 기전력과 전기자 전류의 상호 작용에 의해 발생하는 고조파 자속을 저감할 수 있다. 즉, 절결부(17)에 의해, 전기자 반작용이 억제되어, 기기 내 자속의 고조파 성분이 저감된다. 또한, 영구 자석 삽입부(13)에 매설된 영구 자석(14)의 외주는 회전자 철심(12)으로 덮이므로, 회전자(3)의 회전에 수반되는 가속·감속에 의해, 영구 자석 삽입부(13)의 간극을 영구 자석(14)이 이동해도, 회전자 철심(12) 자체에 균열 등이 형성될 우려도 없고, 또한 영구 자석(14)도 영구 자석(14)이 파손될 우려도 없다.Since the air layer is formed by the notch 17 and the magnetic resistance is increased by the air layer, the magnetic flux passes between the permanent magnet insertion portions 13 (permanent magnets 14) adjacent in the circumferential direction. It is difficult to do. And the notch 17 is located on the q-axis. For this reason, the leakage magnetic flux between the permanent magnets 14 can be reduced, and the influence of the q-axis magnetic flux can be suppressed, and the harmonic magnetic flux generated by the interaction of the induced electromotive force and the armature current can be reduced. have. That is, the notch 17 suppresses the armature reaction and reduces the harmonic content of the magnetic flux in the device. In addition, since the outer circumference of the permanent magnet 14 embedded in the permanent magnet inserting portion 13 is covered by the rotor iron core 12, the permanent magnet inserting portion is caused by acceleration and deceleration accompanying the rotation of the rotor 3. Even if the permanent magnet 14 moves in the gap of (13), there is no fear that cracks or the like will be formed in the rotor iron core 12 itself, and the permanent magnet 14 may also be damaged.

도 3a 및 도 3b는, 종래 발명에 의한 비교예인 영구 자석식 회전 전기 기기의 벡터도이다. 또한, 도 3a는 저속·저부하 토크 시이고, 도 3b는 고속·고부하 토크 시이다. 도 3a, 도 3b의 벡터도는, 영구 자석식 회전 전기 기기를 제어하기 위한 d-q축 좌표계를 사용하고 있고, 본 좌표계의 d축 방향은, 회전자의 d축 방향(도 2 참조)으로 하고 있다.3A and 3B are vector diagrams of a permanent magnet rotary electric machine which is a comparative example according to the conventional invention. 3A is a low speed and low load torque, and FIG. 3B is a high speed and high load torque. The vector diagram of FIG. 3A and FIG. 3B uses the d-q-axis coordinate system for controlling a permanent magnet rotary electric machine, The d-axis direction of this coordinate system makes the d-axis direction of a rotor (refer FIG. 2).

도 3a, 도 3b에 있어서, Φm은 영구 자석(14)에 의한 회전자의 d축 방향의 자속을 나타낸다. Φd 및 Φq는, 본 좌표계에 있어서, 각각, 고정자 권선에 흐르는 전기자 전류 I1의 d축 성분 및 q축 성분에 의한 자속, 즉, d축 자속 및 q축 자속을 나타낸다. Φ1은, 영구 자석에 의한 자속 Φm과 전기자 전류 I1에 의한 자속(Φd, Φq)으로 이루어지는 영구 자석식 회전 전기 기기 전체의 자속, 즉, 주 자속을 나타낸다. 또한, Em은 무부하 시의 유기 전압을 나타낸다. V1은, 고정자 권선의 단자 전압을 나타내고, 주 자속 Φ1에 대해 위상차가 90°이다. 또한, V1은, 유기 전압 Em과, 전기자 전류 I1의 d축 성분 및 q축 성분에 의한 전압 강하(ωΦd, ωΦq: ω는 인버터의 출력 각주파수)의 합성 벡터에 의해 표시된다.In FIGS. 3A and 3B, Φ m represents the magnetic flux in the d-axis direction of the rotor by the permanent magnet 14. Φ d and Φ q denote magnetic fluxes by the d-axis component and q-axis component of the armature current I 1 flowing through the stator winding, that is, the d-axis magnetic flux and the q-axis magnetic flux, respectively, in the present coordinate system. Φ 1 represents the magnetic flux of the entire permanent magnet rotary electric machine, that is, the main magnetic flux, which is composed of the magnetic flux Φ m by the permanent magnet and the magnetic flux Φ d , Φ q by the armature current I 1 . In addition, E m represents the induced voltage at no load. V 1 is, represents the terminal voltage of the stator winding, the phase difference is 90 ° relative to the main magnetic flux Φ 1. V 1 is represented by a composite vector of the induced voltage E m and the voltage drop due to the d-axis component and q-axis component of the armature current I 1 (ωΦ d , ωΦ q : ω is the output angular frequency of the inverter). .

도 3a에 나타내는 바와 같이, 저속·저부하 토크 시에는, 전기자 전류 I1 및 그 q축 성분은 작기 때문에 q축 자속이 작으므로, 주 자속 Φ1과 영구 자석의 자속 Φm의 위상차가 작다. 이 때문에, 특허문헌 1의 방식이라도 역률이 비교적 높아져, 높은 효율로 원하는 토크가 얻어진다.As shown in FIG. 3A, at the time of low speed and low load torque, since the armature current I 1 and its q-axis component are small, the q-axis magnetic flux is small, so that the phase difference between the main magnetic flux Φ 1 and the magnetic flux Φ m of the permanent magnet is small. For this reason, even if it is the system of patent document 1, a power factor becomes comparatively high and a desired torque is obtained with high efficiency.

그러나 도 3b에 나타내는 바와 같이, 고속·고부하 토크 시에는, 전기자 전류 I1 및 그 q축 자속이 커지므로, 주 자속 Φ1과 Φm의 위상차가 커진다. 이 때문에, 역률이 저하되어, 전기자 전류 I1을 증가시킨 것에 비하면, 토크가 커지지 않아, 효율이 저하된다.However, as shown in FIG. 3B, at high speed and high load torque, the armature current I 1 and its q-axis magnetic flux become large, and thus the phase difference between the main magnetic flux Φ 1 and Φ m becomes large. As a result, compared to what that power factor is lowered, increasing the armature current I 1, the torque is not large, the efficiency is lowered.

도 4는, 본 실시예 1의 영구 자석식 회전 전기 기기의 벡터도이다. 도 4는, 고속·고부하 토크 시이며, 파선으로 나타내는 벡터(Φ1', I1', V1')가 실시예 1의 영구 자석식 회전 전기 기기의 벡터이다. 본 실시예 1의 효과를 이해하기 쉽게 하기 위해, 도 3b에 나타낸 비교예의 벡터도를 병기하고 있다.4 is a vector diagram of the permanent magnet rotary electric machine of the first embodiment. 4 is a high-speed, high-load torque during vector indicated by a broken line (Φ 1 ', I 1' , V 1 ') is the first embodiment of a vector of the permanent magnet rotating electric machine. In order to make the effect of Example 1 easy to understand, the vector diagram of the comparative example shown in FIG. 3B is shown together.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 회전자(3)에 오목부(11) 및 절결부(17)를 마련함으로써, 회전자의 q축 방향에 있어서의 자기 저항이 증대되므로, 전기자 전류 I1을 크게 한 경우의 q축 자속 Φq의 영향을 억제할 수 있다. 이 때문에, 고속·고부하 토크 시라도, 역률의 저하가 억제되어, 비교적 높은 효율을 유지하면서 원하는 토크가 얻어진다.As shown in Fig. 4, in the present embodiment, by providing the concave portion 11 and the notch 17 in the rotor 3, the magnetoresistance in the q-axis direction of the rotor is increased, so that the armature current The influence of the q-axis magnetic flux Φ q when I 1 is increased can be suppressed. For this reason, even at high speed and high load torque, the fall of a power factor is suppressed and a desired torque is obtained, maintaining a comparatively high efficiency.

여기서, 본 실시예 1에 있어서의 q축 방향의 자기 저항을 증가시키는 수단, 즉, q축 자속을 저감하는 수단인 오목부(11)의 구성이나 절결부(17)에 대해, 더 구체적으로 설명한다.Here, the structure and cutout 17 of the concave portion 11, which is a means for increasing the magnetic resistance in the q-axis direction, that is, a means for reducing the q-axis magnetic flux in the first embodiment, will be described in more detail. do.

도 2에 도시하는 바와 같이, 회전자(3)가 q축 상에 형성되는 오목부(11)의 직경 방향의 내주측 단부와, 고정자(2)의 티스(4)의 갭 길이 g2는, d축측의 갭 길이 g1보다 커지도록 설정된다. 즉, 회전자(3)의 내주에 있어서 오목부(11)는, 고정자(2)의 티스(4)와의 갭 길이가 가장 짧은 g1이 되는 부위와, g1보다 긴 갭 길이인 g2가 되는 부위를 갖고 있다. 또한, 오목부(11)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 영구 자석(14)의 주위 방향의 길이 방향에 평행한 2개의 직선부(11b, 11c)와, 이들 직선부의 회전자 내주측의 각 단부를 연결하는 곡선부(11a)를 갖는다. 이와 같이 하여, 회전자(3)의 내주부가 구성된다.As shown in FIG. 2, the inner peripheral side end part in the radial direction of the recessed part 11 in which the rotor 3 is formed on a q-axis, and the gap length g2 of the tooth 4 of the stator 2 is d It is set to become larger than the gap length g1 on the axial side. That is, in the inner circumference of the rotor 3, the concave portion 11 has a portion where the gap length with the teeth 4 of the stator 2 becomes the shortest g1 and the portion that becomes g2 which is a longer gap length than g1. Have In addition, as shown in FIG. 2, the recessed part 11 has two linear parts 11b and 11c parallel to the longitudinal direction of the permanent magnet 14, and the rotor inner peripheral side of these linear parts is shown. It has a curved part 11a connecting each end part. In this way, the inner periphery of the rotor 3 is configured.

또한, 오목부(11)에 있어서, 인접하는 영구 자석(14) 사이에 회전 방향을 따르도록 위치하는 내주측의 곡선부(11a)와, 그 내주측의 곡선부(11a)의 회전 방향의 측단부로부터 회전 방향측으로 확대되도록 위치하는 대략 직선상의 회전 방향측의 직선부(11b)와, 내주측의 곡선부(11a)의 반회전 방향측의 단부로부터 반회전 방향측으로 확대되도록 위치하는 대략 직선상의 반회전 방향측의 직선부(11c)가 접속한다. 즉, 오목부(11)의 곡선부(11a)의 중앙부와 회전 중심(O)의 거리가, 영구 자석(14)과 회전 중심(O)의 거리보다 길다. 이에 의해, q축 자속이 저감된다. 또한, 여기서는 시계 방향을 회전 방향으로서 설명하였지만, 반시계 방향으로 회전하는 회전자(3)여도 상관없다. 이러한 오목부(11)와 전술한 절결부(17)에 의해, 영구 자석(14)의 자속을 d축 근방으로 모을 수 있다.Moreover, in the recessed part 11, the curved part 11a of the inner peripheral side positioned so that the adjacent permanent magnet 14 may follow the rotation direction, and the side of the rotating direction of the curved part 11a of the inner peripheral side A substantially linear straight line portion 11b positioned so as to extend from the end to the rotational direction side, and a substantially linear straight line positioned so as to extend from the end of the semi-rotation direction side of the curved portion 11a on the inner circumferential side. The straight portion 11c on the half rotation direction side is connected. That is, the distance of the center part of the curved part 11a of the recessed part 11, and the rotation center O is longer than the distance of the permanent magnet 14 and the rotation center O. FIG. As a result, the q-axis magnetic flux is reduced. In addition, although clock direction was demonstrated as a rotation direction here, you may be the rotor 3 which rotates counterclockwise. By such a recessed part 11 and the notch 17 mentioned above, the magnetic flux of the permanent magnet 14 can be gathered in the vicinity of d-axis.

또한, 본 실시예에서는, 오목부(11)를 영구 자석(14)의 주위 방향의 길이 방향과 평행한 2개의 직선부(11b, 11c)와, 각 직선부의 회전자 내주측의 단부를 연결하는 곡선부로 구성하지만, 이것에 한정되지 않고, 오목부(11)의 내주측으로부터 외주측을 향함에 따라 좌우로 확대되는 형상이면 된다.In the present embodiment, the recess 11 connects the two straight portions 11b and 11c parallel to the longitudinal direction of the permanent magnet 14 and the ends of the rotor inner peripheral side of each linear portion. Although it consists of a curved part, it is not limited to this, What is necessary is just a shape which expands left and right as it goes to the outer peripheral side from the inner peripheral side of the recessed part 11.

상술한 바와 같이, 회전자(3)에 하나의 자극을 구성하는 영구 자석(14)의 내주측 자극면의 단부 사이의 각도 θp1과, 오목부(11)의 2개의 직선부(11b, 11c)의 회전자 내주측의 각 단부 사이의 각도 θp2를, 0.18≤θp2/θp1≤0.5가 되도록 설정하고, 영구 자석 삽입부(13)(영구 자석(14))의 측면에 있어서, 회전자(3)를 축 방향으로 관통하는 절결부(17)를 형성함으로써, q축의 자기 저항을 증가시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전압(V1')과 전류(I1')의 위상차, 및 주 자속 Φ1과 영구 자석의 자속 Φm의 위상차가 저감된다. 이에 의해, 고속 영역에 있어서, 고토크가 얻어진다. 또한, 영구 자석식 회전 전기 기기의 인덕턴스가 큰 경우, 전기자 반작용의 영향에 의한 역률 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 토크의 저하를 억제하면서, 영구 자석식 회전 전기 기기의 소형·고효율화가 가능해진다.As described above, the angle θp1 between the ends of the inner circumferential magnetic pole surface of the permanent magnet 14 constituting one magnetic pole in the rotor 3 and the two straight portions 11b and 11c of the concave portion 11. The rotor 3 is set on the side of the permanent magnet inserting portion 13 (permanent magnet 14) by setting the angle θp2 between the respective ends on the inner circumferential side of the rotor to be 0.18 ≦ θp2 / θp1 ≦ 0.5. By forming the notch 17 penetrating in the axial direction, it becomes possible to increase the magnetic resistance of the q-axis. Therefore, as shown in FIG. 4, the phase difference between the voltage V 1 ′ and the current I 1 ′ and the phase difference between the main magnetic flux Φ 1 and the magnetic flux Φ m of the permanent magnet are reduced. As a result, high torque is obtained in the high speed region. Moreover, when the inductance of a permanent magnet rotary electric machine is large, the fall of the power factor by the influence of armature reaction can be suppressed. As a result, miniaturization and high efficiency of a permanent magnet rotary electric machine are attained, suppressing a fall of torque.

도 5는, 본 실시예 1의 영구 자석식 회전 전기 기기의 토크 특성(실선)을 나타낸다. 종축 및 횡축은, 각각 토크 및 전기자 전류이다. 단, 정격 전류를 1P.U.로 하고, 또한 정격 전류를 흐르게 하였을 때의 본 실시예 1의 토크(고속 영역의 토크)를 1P.U.로 하고 있다. 또한, 비교예로서 종래 발명에 의한 영구 자석식 회전 전기 기기의 토크 특성을 파선으로 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예 1의 영구 자석식 회전 전기 기기의 토크는, 종래 발명에 의한 비교예보다 커지고, 특히 고속 영역에 있어서 크게 되어 있다.5 shows torque characteristics (solid line) of the permanent magnet rotary electric machine of the first embodiment. The vertical axis and the horizontal axis are torque and armature current, respectively. However, the rated current is 1 P.U. and the torque (torque in the high speed region) of the first embodiment when the rated current is flowed is 1 P.U. Moreover, as a comparative example, the torque characteristic of the permanent magnet rotary electric machine by a conventional invention is shown with a broken line. As shown in FIG. 5, the torque of the permanent magnet rotary electric machine of the present Example 1 is larger than the comparative example by the conventional invention, and is especially large in a high speed area | region.

본 실시예 1에 의하면, 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이(영구 자석(14)의 극간)에 있어서, 회전자(3)의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부(11)가 마련되고, 이 오목부(11)를 q축 상에 위치시키고 있으므로, 전기자 반작용의 영향에 의한 역률 저하가 억제되어, 고속 영역에서의 토크 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, 영구 자석식 회전 전기 기기의 고효율화나 소형화가 가능해진다.According to the first embodiment, between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the poles of the permanent magnet 14), the concave portion 11 concave toward the outer side in the radial direction from the inner circumferential surface of the rotor 3. Since the recess 11 is positioned on the q-axis, the power factor drop due to the effect of the armature reaction is suppressed, and the torque drop in the high speed region can be suppressed. For this reason, the efficiency and miniaturization of a permanent magnet rotary electric machine becomes possible.

또한, 본 실시예 1에 의하면, 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이(영구 자석(14)의 극간)에 있어서, 영구 자석 삽입부(13)와는 격리되어 형성된 절결부(17)를 마련하고, 이 절절결부(17)를 q축 상에 위치시키고 있으므로, 전기자 반작용의 영향에 의한 역률 저하가 억제되어, 고속 영역에서의 토크 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, 영구 자석식 회전 전기 기기의 고효율화나 소형화가 가능해진다.In addition, according to the first embodiment, the notch 17 formed in isolation from the permanent magnet inserting portion 13 between adjacent permanent magnet inserting portions 13 (between the gaps of the permanent magnets 14) is provided. Since the notch 17 is located on the q-axis, the power factor drop due to the armature reaction is suppressed, and the torque drop in the high speed region can be suppressed. For this reason, the efficiency and miniaturization of a permanent magnet rotary electric machine becomes possible.

이상 설명한 본 실시예 1에서는, 회전자(3)에 오목부(11) 및 절결부(17)의 양쪽을 마련하고 있지만, 오목부(11) 혹은 절결부(17) 중 어느 한쪽을 마련하도록 해도 된다.In the first embodiment described above, both the recessed portion 11 and the cutout portion 17 are provided in the rotor 3, but any one of the recessed portion 11 or the cutout portion 17 may be provided. do.

실시예 2Example 2

도 6은, 본 발명의 실시예 2에 관한 영구 자석식 회전 전기 기기의 회전자 철심 형상의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the rotor iron core shape of the permanent magnet rotary electric machine according to the second embodiment of the present invention.

도 6에 있어서, 도 2와 참조 번호가 동일한 것은 동일한 구성 요건 혹은 유사 기능을 구비한 구성 요건을 나타내고 있다. 이하, 주로, 실시예 1과는 상이한 점에 대해 설명한다.In Fig. 6, the same reference numerals as Fig. 2 indicate the same configuration requirements or configuration requirements with similar functions. Hereinafter, the point different from Example 1 is mainly demonstrated.

본 실시예 2는, 실시예 1(도 2)과 달리, 회전자(3)의 자극 1극당 2매의 영구 자석을 구비하고 있다. 실시예 1과 같이 영구 자석을 사용하는 경우, 와전류에 의한 열손실이 문제가 된다. 특히, 고회전을 행하는 경우, 자석에 가해지는 변동 자장의 주파수나 변동폭도 증가하고, 그것에 수반하여 열손실도 증가한다. 이 와전류에 의한 발열 손실을 저감하기 위해, 본 실시예에서는 영구 자석 삽입부(13)에 매설되는 영구 자석(14)을 분할하여 배치하고 있다(14a, 14b). 분할된 영구 자석(14a, 14b)은 개개의 자석에 쇄교하는 자속이 감소한다. 그 때문에 분할된 개개의 영구 자석(14a, 14b)의 와전류 밀도가 감소하여, 총량으로서의 와전류 손실이 감소한다.Unlike the first embodiment (Fig. 2), the second embodiment includes two permanent magnets per pole of the rotor 3. When using a permanent magnet as in Example 1, heat loss due to eddy currents becomes a problem. In particular, when high rotation is performed, the frequency and fluctuation range of the fluctuating magnetic field applied to the magnet also increase, and the heat loss also increases with it. In order to reduce the heat generation loss by this eddy current, in this embodiment, the permanent magnet 14 embedded in the permanent magnet insertion part 13 is divided and arrange | positioned (14a, 14b). The divided permanent magnets 14a and 14b reduce the magnetic flux that links to the individual magnets. Therefore, the eddy current density of each divided permanent magnet 14a, 14b is reduced, and the eddy current loss as a total amount reduces.

본 실시예 2에 의하면, 영구 자석 삽입부(13)에 매설되는 영구 자석(14(14a, 14b))을 분할하여 배치하고 있으므로, 와전류에 의한 손실을 저감할 수 있다.According to the second embodiment, since the permanent magnets 14 (14a, 14b) embedded in the permanent magnet insertion section 13 are divided and arranged, the loss due to eddy currents can be reduced.

또한, 본 실시예 2에 의하면, 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이(영구 자석(14)의 극간)에 있어서, 회전자(3)의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부(11)를 마련하고, 이 오목부(11)를 q축 상에 위치시키고 있으므로, 전기자 반작용의 영향에 의한 역률 저하가 억제되어, 고속 영역에서의 토크 저하를 억제할 수 있다.Further, according to the second embodiment, between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (between the gaps of the permanent magnets 14), the concave portion concave toward the radially outer side from the inner circumferential surface of the rotor 3 ( 11), and the recess 11 is positioned on the q-axis, so that the power factor drop due to the influence of the armature reaction is suppressed and the torque drop in the high speed region can be suppressed.

또한 본 실시예 2에 의하면, 인접하는 영구 자석 삽입부(13)끼리의 사이(영구 자석(14)의 극간)에 있어서, 영구 자석 삽입부(13)와는 격리되어 형성된 절결부(17)를 마련하고, 이 절절결부(17)를 q축 상에 위치시키고 있으므로, 전기자 반작용의 영향에 의한 역률 저하가 억제되어, 고속 영역에서의 토크 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, 영구 자석식 회전 전기 기기의 고효율화나 소형화가 가능해진다.In addition, according to the second embodiment, the notch 17 formed in isolation from the permanent magnet insertion portion 13 is provided between the adjacent permanent magnet insertion portions 13 (the gap between the permanent magnets 14). And since this notch 17 is located on the q-axis, the fall of the power factor by the influence of armature reaction is suppressed, and the torque fall in a high speed area | region can be suppressed. For this reason, the efficiency and miniaturization of a permanent magnet rotary electric machine becomes possible.

이와 같이 영구 자석(14)을 분할하여 배치한 회전자 구조에 있어서도 전기자 반작용의 영향에 의한 역률 저하를 개선할 수 있어, 토크의 저하를 억제하고, 소형·고효율로 할 수 있는 것은 물론이다.In the rotor structure in which the permanent magnets 14 are divided and arranged in this manner, the power factor drop due to the effect of the armature reaction can be improved, and the torque drop can be suppressed, resulting in a compact and high efficiency.

이상 설명한 본 실시예 2에서는, 회전자(3)에 오목부(11) 및 절결부(17)의 양쪽을 마련하고 있지만, 오목부(11) 혹은 절결부(17) 중 어느 한쪽을 마련하도록 해도 된다.In the second embodiment described above, the recesses 11 and the cutouts 17 are provided in the rotor 3, but any one of the recesses 11 or the cutouts 17 may be provided. do.

실시예 3Example 3

다음으로 실시예 1 및 2의 영구 자석식 회전 전기 기기를 스크롤 압축기에 적용하여 예에 대해, 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은, 본 발명의 실시예 3에 관한 압축기의 단면도이다.Next, an example of applying the permanent magnet rotary electric machines of Examples 1 and 2 to the scroll compressor will be described with reference to FIG. 7. 7 is a sectional view of a compressor according to a third embodiment of the present invention.

도 7에 있어서, 원통 형상의 압축 용기(69) 내에는, 고정 스크롤 부재(60)의 단부판(61)에 직립하는 스파이럴 형상 랩(62)과, 선회 스크롤 부재(63)의 단부판(64)에 직립하는 스파이럴 형상 랩(65)이 서로 맞물리는 압축 기구를 구비하고, 영구 자석식 회전 전기 기기에 의해 선회 스크롤 부재(63)가 크랭크축(72)을 통해 선회 운동함으로써 압축 동작이 행해진다. 이 영구 자석식 회전 전기 기기로서, 본 발명의 실시예 1 또는 실시예 2가 적용된다.In FIG. 7, in the cylindrical compression container 69, the spiral wrap 62 which stands up to the end plate 61 of the fixed scroll member 60, and the end plate 64 of the revolving scroll member 63 are shown. The spiral wrap 65 upright is provided with a compression mechanism that meshes with each other, and the compression scroll operation is performed by the pivoting scroll member 63 pivoting through the crankshaft 72 by a permanent magnet rotary electric machine. As this permanent magnet rotary electric machine, Embodiment 1 or Embodiment 2 of the present invention is applied.

또한, 고정 스크롤 부재(60) 및 선회 스크롤 부재(63)에 의해 형성되는 압축실(66a∼66b) 중, 가장 외경측에 위치하고 있는 압축실은, 선회 운동에 수반하여 고정 스크롤 부재(60), 선회 스크롤 부재(63)의 중심을 향해 이동하여, 용적이 점차 축소한다. 압축실(66a, 66b)이 고정 스크롤 부재(60), 선회 스크롤 부재(63)의 중심 근방에 도달하면, 양 압축실 내의 작동 유체인 압축 가스는 압축실(66)과 연통된 토출구(67)로부터 토출된다. 토출된 압축 가스는 고정 스크롤 부재(60) 및 프레임(68)에 마련된 가스 통로(도시하지 않음)를 통과하여 프레임(68) 하부의 압축 용기(69) 내에 이르고, 압축 용기(69)의 측벽에 마련되고, 토출 파이프(70)로부터 압축기 외부로 배출된다.Moreover, among the compression chambers 66a-66b formed by the fixed scroll member 60 and the revolving scroll member 63, the compression chamber located at the outermost side is the fixed scroll member 60, the revolving movement with a revolving movement. The volume moves gradually toward the center of the scroll member 63. When the compression chambers 66a and 66b reach near the center of the fixed scroll member 60 and the swinging scroll member 63, the compressed gas, which is the working fluid in both compression chambers, is discharged to the communication chamber 66 and the discharge port 67. Is discharged from. The discharged compressed gas passes through the fixed scroll member 60 and the gas passage (not shown) provided in the frame 68 to reach the compression vessel 69 under the frame 68 and to the side wall of the compression vessel 69. It is provided and discharged | emitted from the discharge pipe 70 to the exterior of a compressor.

또한, 압축기를 구동하는 영구 자석식 회전 전기 기기는, 별도 설치된 인버터(도시하지 않음)에 의해 제어되어, 압축 동작에 적합한 회전 속도로 회전한다. 여기서, 영구 자석식 회전 전기 기기는 고정자(2)와 회전자(3)로 구성되고, 크랭크축(72)은, 실시예 1, 2에 있어서의 샤프트 구멍(15)에 설치된다. 영구 자석식 회전 전기 기기에 의해 크랭크축(72)이 회전하면, 선회 스크롤 부재(63)는, 자전하지 않고, 크랭크축(72)의 상부에 있어서의 소정의 편심량을 반경으로 하는 선회 공전 운동을 행한다. 크랭크축(72)의 내부에는, 오일 구멍(74)이 마련되고, 크랭크축(72)의 회전에 수반하여 압축 용기(69)의 하부에 있는 오일 저류부(73)의 윤활유가 오일 구멍(74)을 통해 미끄럼 베어링(75)에 공급된다. 이러한 압축기에, 상술한 실시예 1, 2 중 어느 쪽의 영구 자석식 회전 전기 기기를 적용하는 것보다, 압축기의 효율 향상이 도모되어, 에너지 절약화가 가능해진다.Moreover, the permanent magnet rotary electric machine which drives a compressor is controlled by the inverter (not shown) provided separately, and rotates at the rotational speed suitable for a compression operation. Here, the permanent magnet rotary electric machine consists of the stator 2 and the rotor 3, and the crankshaft 72 is provided in the shaft hole 15 in Example 1, 2. When the crankshaft 72 rotates by the permanent magnet type rotary electric machine, the turning scroll member 63 does not rotate, but performs the revolution orbital movement which makes the predetermined eccentric amount in the upper part of the crankshaft 72 the radius. . An oil hole 74 is provided inside the crankshaft 72, and lubricating oil of the oil storage portion 73 in the lower portion of the compression vessel 69 is accompanied by the rotation of the crankshaft 72. Is supplied to the sliding bearing (75). Rather than applying the permanent magnet rotary electric machine of any of the above-described embodiments 1 and 2 to such a compressor, the efficiency of the compressor can be improved and energy saving can be achieved.

그런데, 현재의 가정용 및 업무용의 에어컨에서는, 압축 용기(69) 내에 R410A 냉매가 봉입되어 있는 것이 많아, 영구 자석식 회전 전기 기기의 주위 온도는 80℃ 이상으로 되는 경우가 많다. 금후, 지구 온난화 계수가 더 작은 R32 냉매의 채용이 진행되면 영구 자석식 회전 전기 기기의 주위 온도는 더욱 상승한다. 영구 자석(14), 특히 네오디뮴 자석은, 고온이 되면 잔류 자속 밀도가 저하되어, 동일 출력을 확보하기 위해 전기자 전류가 증가한다는 점에서, 상술한 실시예 1 또는 실시예 2의 영구 자석식 회전 전기 기기를 적용함으로써, 효율 저하를 억제할 수 있다. 본 실시예 3에서는, 스크롤 압축기에 전술한 실시예 1 또는 실시예 2의 영구 자석식 회전 전기 기기를 적용하는 예를 설명하였지만, 본 실시예 3을 제공하는 데 있어서, 냉매의 종류가 제한되는 것은 아니다. 또한, 압축기의 종류로서, 본 실시예 3에서는 스크롤 압축기의 예로 설명하였지만, 로터리 압축기, 레시프로 압축기 등의 다른 압축 기구를 갖는 압축기에 적용하는 것도 가능하다.By the way, in the present air conditioner for home use and business, R410A refrigerant | coolant is often enclosed in the compression container 69, and the ambient temperature of a permanent magnet rotary electric machine is often 80 degreeC or more. In the future, when the R32 refrigerant having a smaller global warming factor is adopted, the ambient temperature of the permanent magnet rotary electric machine further increases. The permanent magnet 14, in particular the neodymium magnet, has a residual magnetic flux density that decreases at high temperature, and the armature current increases to secure the same output. By applying this, the fall of efficiency can be suppressed. In the third embodiment, the example in which the permanent magnet rotary electric machine of the first embodiment or the second embodiment is applied to the scroll compressor has been described, but the type of the coolant is not limited in providing the third embodiment. . As the type of compressor, the third embodiment has been described as a scroll compressor. However, the present invention can be applied to a compressor having another compression mechanism such as a rotary compressor and a recipe compressor.

본 실시예 3에 의하면, 소형·고효율의 영구 자석식 회전 전기 기기를 적용함으로써, 에너지 절약화가 가능한 압축기를 실현할 수 있다. 또한, 실시예 1, 2의 영구 자석식 회전 전기 기기를 적용함으로써, 압축기의 고속 운전이 가능해지는 등, 운전 범위를 확대할 수 있다.According to the third embodiment, a compact and high efficiency permanent magnet rotary electric machine can be applied to realize a compressor that can save energy. In addition, by applying the permanent magnet rotary electric machines of the first and second embodiments, it is possible to expand the operating range such as high speed operation of the compressor.

또한, He나 R32 등의 냉매에 있어서는, R22, R407C, R410A 등의 냉매와 비교하여, 압축기에 있어서의 간극으로부터의 누설이 크고, 특히 저속 운전 시에는, 순환량에 대한 누설의 비율이 커지므로, 효율이 저하된다. 저순환량(저속 운전) 시의 효율 향상을 위해서는, 압축 기구부를 소형화하고, 동일한 순환량을 얻기 위해 회전수를 상승시킴으로써, 누설 손실을 저감시키는 것이 유효하다. 또한, 최대 순환량을 확보하기 위해 최대 회전수도 상승시키는 것이 바람직하다. 이에 비해, 상술한 실시예 1 및 2의 영구 자석식 회전 전기 기기(1)를 압축기에 적용함으로써, 최대 토크 및 최대 회전수를 크게 하는 것이 가능해지고, 또한 고속 영역에서의 손실 저감이 가능해지므로, He나 R32 등의 냉매를 사용할 때에 효율을 향상시킬 수 있다.In refrigerants such as He and R32, the leakage from the gap in the compressor is larger than that of the refrigerants such as R22, R407C, and R410A. In particular, in the low speed operation, the ratio of the leakage to the circulation amount increases. The efficiency is lowered. In order to improve the efficiency at the low circulation amount (low speed operation), it is effective to reduce the leakage loss by miniaturizing the compression mechanism and increasing the rotation speed to obtain the same circulation amount. In addition, it is preferable to increase the maximum rotation speed in order to secure the maximum circulation amount. On the other hand, by applying the permanent magnet rotary electric machine 1 of the above-described embodiments 1 and 2 to the compressor, it is possible to increase the maximum torque and the maximum rotational speed, and also to reduce the loss in the high speed region. When using a refrigerant such as R32 or the like, the efficiency can be improved.

상술한 바와 같이, 실시예 1 또는 실시예 2의 영구 자석식 회전 전기 기기를 압축기에 적용함으로써, 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다.As mentioned above, the efficiency of a compressor can be improved by applying the permanent magnet rotary electric machine of Example 1 or 2 to a compressor.

또한, 본 발명은 전술한 실시예 1∼3에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 전술한 실시예 1∼3은 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 본 발명을 실현하는 데 있어서, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 1∼3의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.In addition, this invention is not limited to Examples 1-3, mentioned above, A various modified example is included. The above-described embodiments 1 to 3 are described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not limited to those having all the configurations described. In addition, it is possible to add, delete, or replace other components with respect to a part of the configurations of the first to third embodiments.

1: 영구 자석식 회전 전기 기기
2: 고정자
3: 회전자
4: 티스
5: 코어 백
6: 고정자 철심
7: 슬롯
8a, 8b, 8c: 삼상 권선
11: 오목부
12: 회전자 철심
13: 영구 자석 삽입부
14: 영구 자석
15: 샤프트 구멍
17: 절결부
60: 고정 스크롤 부재
61, 64: 단부판
62, 65: 스파이럴 형상 랩
63: 선회 스크롤 부재
66a, 66b: 압축실
67: 토출구
68: 프레임
69: 압축 용기
70: 토출 파이프
72: 크랭크축
73: 오일 저류부
74: 오일 구멍
75: 미끄럼 베어링1: permanent magnet rotary electric machine
2: stator
3: rotor
4: tooth
5: core bag
6: stator iron core
7: slot
8a, 8b, 8c: three-phase winding
11: recess
12: rotor iron core
13: permanent magnet insert
14: permanent magnet
15: shaft hole
17: notch
60: fixed scroll member
61, 64: end plates
62, 65: spiral shape wrap
63: pivoting scroll member
66a, 66b: compression chamber
67: discharge port
68: frame
69: compression vessel
70: discharge pipe
72: crankshaft
73: oil reservoir
74: oil hole
75: sliding bearing

Claims (10)

고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고,
상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖는 영구 자석식 회전 전기 기기에 있어서,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 상기 회전자의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부를 형성하고,
상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 오목부를 상기 q축 상에 위치시킨 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.A stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator,
The stator has a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor has a permanent magnet rotary electric machine having a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions. In the device,
In the rotor, a recess is formed between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor, and is recessed toward the radially outer side from the inner circumferential surface of the rotor,
When the line connecting the center of rotation of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet is the d-axis, and the axis orthogonal to the d-axis is the q-axis, the recess is positioned on the q-axis. Permanent magnet rotary electric machine, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 당해 영구 자석 삽입부와는 격리되어 형성된 절결부를 구비하고, 당해 절결부를 상기 q축 상에 위치시킨 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.The method of claim 1,
The rotor has a notch between the permanent magnet insertion portions adjacent in the circumferential direction of the rotor and is isolated from the permanent magnet insertion portion, and the notch is positioned on the q axis. Permanent magnet rotary electric machine, characterized in that. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부의 주위 방향으로 각각 형성된 2개의 직선부와, 당해 2개의 직선부 사이에 형성된 곡선부로 구성된 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.The method according to claim 1 or 2,
And said concave portion comprises two straight portions each formed in a circumferential direction of said permanent magnet insertion portion adjacent to said circumferential direction of said rotor, and a curved portion formed between said two straight portions. 제3항에 있어서,
상기 영구 자석의 내주측의 자극면의 단부 사이의 각도를 θp1로 하고, 상기 2개의 직선부의 회전자 내주측의 단부 사이의 각도를 θp2로 하였을 때, θp2/θp1≤0.5가 되는 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.The method of claim 3,
When the angle between the ends of the magnetic pole surface on the inner circumferential side of the permanent magnet is θp1 and the angle between the ends on the inner circumferential side of the rotor of the two linear parts is θp2, θp2 / θp1 ≦ 0.5 A permanent magnet rotary electric machine characterized by the above-mentioned. 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 2개의 직선부의 간격이 상기 회전자의 외주측으로부터 상기 회전자의 내주측을 향해 확대되어 있는 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.The method according to claim 3 or 4,
The said recessed part is the permanent magnet type rotary electric machine characterized by the space | interval of the said two linear parts extending from the outer peripheral side of the said rotor toward the inner peripheral side of the said rotor. 고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고,
상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖는 영구 자석식 회전 전기 기기에 있어서,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 당해 영구 자석 삽입부와는 격리되어 형성된 절결부를 구비하고,
상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 절결부를 상기 q축 상에 위치시킨 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.A stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator,
The stator has a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor has a permanent magnet rotary electric machine having a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions. In the device,
The rotor is provided with a notch between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor and separated from the permanent magnet insertion portion.
When the line connecting the center of rotation of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet is the d axis, and the axis perpendicular to the d axis is the q axis, the cutout is positioned on the q axis. Permanent magnet rotary electric machine, characterized in that. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석 삽입부에 삽입되는 상기 영구 자석은 분할하여 매설된 것을 특징으로 하는 영구 자석식 회전 전기 기기.The method according to any one of claims 1 to 6,
And the permanent magnet inserted into the permanent magnet insert is divided and embedded. 작동 유체인 기체의 용적을 축소하는 압축 기구와, 당해 압축 기구를 구동하는 영구 자석식 회전 전기 기기를 구비하는 압축기에 있어서,
상기 영구 자석식 회전 전기 기기는,
고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고,
상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖고,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 상기 회전자의 내주면으로부터 직경 방향 외측을 향해 오목한 오목부를 형성하고,
상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 오목부를 상기 q축 상에 위치시킨 것을 특징으로 하는 압축기.In the compressor provided with the compression mechanism which reduces the volume of the gas which is a working fluid, and the permanent magnet rotary electric machine which drives the said compression mechanism,
The permanent magnet rotary electric machine,
A stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator,
The stator has a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor has a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions.
In the rotor, a recess is formed between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor, and is recessed toward the radially outer side from the inner circumferential surface of the rotor,
When the line connecting the center of rotation of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet is the d-axis, and the axis orthogonal to the d-axis is the q-axis, the recess is positioned on the q-axis. Compressor, characterized in that. 제8항에 있어서,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 당해 영구 자석 삽입부와는 격리되어 형성된 절결부를 구비하고, 당해 절결부를 상기 q축 상에 위치시킨 것을 특징으로 하는 압축기.The method of claim 8,
The rotor has a notch between the permanent magnet insertion portions adjacent in the circumferential direction of the rotor and is isolated from the permanent magnet insertion portion, and the notch is positioned on the q axis. Compressor characterized in that. 작동 유체인 기체의 용적을 축소하는 압축 기구와, 당해 압축 기구를 구동하는 영구 자석식 회전 전기 기기를 구비하는 압축기에 있어서,
상기 영구 자석식 회전 전기 기기는,
고정자와, 당해 고정자의 외주측에 회전 가능하게 배치된 회전자를 갖고,
상기 고정자는 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 마련된 복수의 티스와, 당해 복수의 티스에 권취 장착된 전기자 권선을 갖고,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 연장되고, 또한 축 방향으로 관통하여 형성된 복수의 영구 자석 삽입부와, 당해 영구 자석 삽입부에 삽입되는 판상의 복수의 영구 자석을 갖고,
상기 회전자에는, 당해 회전자의 주위 방향으로 인접하는 상기 영구 자석 삽입부끼리의 사이이며, 당해 영구 자석 삽입부와는 격리되어 형성된 절결부를 구비하고,
상기 회전자의 회전 중심과 상기 영구 자석의 주위 방향 중앙부를 연결하는 선을 d축으로 하고, 당해 d축과 전기각으로 직교하는 축을 q축으로 하였을 때, 상기 절결부를 상기 q축 상에 위치시킨 것을 특징으로 하는 압축기.In the compressor provided with the compression mechanism which reduces the volume of the gas which is a working fluid, and the permanent magnet rotary electric machine which drives the said compression mechanism,
The permanent magnet rotary electric machine,
A stator and a rotor rotatably disposed on an outer circumferential side of the stator,
The stator has a plurality of teeth provided radially from the center toward the radially outer side, and an armature winding wound around the plurality of teeth,
The rotor has a plurality of permanent magnet insertion portions extending in the circumferential direction of the rotor and penetrating in the axial direction, and a plurality of plate-shaped permanent magnets inserted into the permanent magnet insertion portions.
The rotor is provided with a notch between the permanent magnet insertion portions adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor and separated from the permanent magnet insertion portion.
When the line connecting the center of rotation of the rotor and the center portion in the circumferential direction of the permanent magnet is the d axis, and the axis perpendicular to the d axis is the q axis, the cutout is positioned on the q axis. Compressor characterized in that.
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