JP2009189155A - Rotor of synchronous electric motor, blower electric motor, air conditioner, pump and water heater - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、低コスト、高効率、低騒音、高信頼性を実現する同期電動機の回転子に関する。さらに、その同期電動機の回転子を用いた送風機用電動機及び空気調和機及びポンプ及び給湯機に関するものである。 The present invention relates to a rotor of a synchronous motor that realizes low cost, high efficiency, low noise, and high reliability. Furthermore, the present invention relates to a blower motor, an air conditioner, a pump, and a water heater using the rotor of the synchronous motor.
電動機に発生する誘起電圧を正弦波状にして出力されるトルクの脈動を抑えるために、固定子ヨークに複数相の巻線を施してなる固定子と、固定子ヨークの内側に同心状に回転自在に設けられ、回転軸に回転子ヨークを取着すると共に、この回転子ヨークの外周面に磁性プラスチックからなるリング状の永久磁石を型成形により取着してなる回転子とを備え、回転子ヨークは、周壁の外周面を仮想の真円面に対して相対的に正弦状の曲面になるよう構成し、永久磁石は、外周面が真円状をなして固定子ヨークとの空隙を一定とすると共に、永久磁石の肉厚が径方向に最大となる部分をN極及びS極の磁極中央となるように周方向に交互に着磁され、径方向の肉厚が磁極中央部から磁極端に向かうに従って薄くなるように構成し、永久磁石の内周面と回転子ヨークの外周面とは全周にわたって接触している永久磁石形モータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載されているように、回転子表面の磁束密度の分布を正弦波状にするために、例えば、回転子表面に配置するマグネットの形状を、磁極の中心部分の肉厚を厚くして、磁極間に向かって徐々に厚みを薄くしてゆく形状を取ることがある。この場合、回転子と固定子とを組み合わせた時の回転子と固定子との間の空隙における磁束密度の最大値、言い換えると、正弦波状に分布させた磁束密度の振幅は、マグネットの厚みによって決まる。このため、磁束密度を大きくとるためには、マグネットの厚みを大きくする必要があり、マグネットの使用量が増加するという課題がある。
As described in
また、より正弦波状にするためには磁極間のマグネットの肉厚を薄くしなければならなくなり、リングマグネットの強度がその部分で大きく低下する。一般にこのようなマグネットは、磁性体のバックヨーク(継鉄)を内部に配置することが多く、使用環境の温度変化によって、バックヨークとマグネットとの膨張率が大きく異なる場合には、マグネットに応力がかかり、前述の薄肉部より割れが生じることがある。 In order to make it more sinusoidal, the thickness of the magnet between the magnetic poles must be reduced, and the strength of the ring magnet is greatly reduced at that portion. In general, such magnets often have a magnetic back yoke, and if the expansion coefficient of the back yoke differs greatly from the magnet due to temperature changes in the usage environment, stress is applied to the magnet. And cracks may occur from the aforementioned thin portion.
或いは、回転子から発生する磁束量をより多く得るためには、表面の磁束密度の分布を長方形(台形状)に近づけることで実現は可能である。しかし、この場合、誘起電圧に含まれる高調波成分が増加することとなり、トルクの脈動は大きくなり、振動・騒音の要因となる。 Alternatively, in order to obtain a larger amount of magnetic flux generated from the rotor, it is possible to realize the distribution of the magnetic flux density on the surface close to a rectangle (trapezoidal shape). However, in this case, the harmonic component contained in the induced voltage increases, and the torque pulsation becomes large, causing vibration and noise.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされるもので、同期電動機の振動・騒音を増加させることなく、出力及び効率を向上させることができる同期電動機の回転子及び送風機用電動機及び空気調和機及びポンプ及び給湯機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is made to solve the above-described problems. The synchronous motor rotor and blower motor can improve the output and efficiency without increasing the vibration and noise of the synchronous motor. An object is to provide an air conditioner, a pump, and a water heater.
この発明に係る同期電動機の回転子は、磁性体のバックヨークの表面にリング状のマグネットを配置した同期電動機の回転子において、
マグネットは、外周面が略真円であり、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
極中心に、周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部を備えることを特徴とする。
The rotor of the synchronous motor according to the present invention is the rotor of the synchronous motor in which a ring-shaped magnet is disposed on the surface of the magnetic back yoke.
The magnet has a substantially circular outer peripheral surface,
The pole center, which is the center part of the magnetic pole, is thick, and the part between the poles where the magnetic pole changes is thin,
The pole center is provided with a uniform thickness portion having a predetermined length in the circumferential direction and a uniform thickness in the radial direction.
この発明に係る同期電動機の回転子は、マグネットが磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、極中心に周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部を備えることにより、表面に発生する磁束密度の分布を1磁極対を基本周波数としてn×m次(nは固定子巻線の相数、mは奇数)を多く含み、磁束密度の最大値が同じであっても、トルクを発生させるのに必要な1次の周波数成分を多く含ませることができ、同期電動機の高トルク化、高効率化が可能となる。また、n×m次の高調波成分は、n相の固定子巻線の中で互いに打ち消しあって、誘起電圧には現れないため、余計なトルクの脈動が発生せず、振動・騒音を増加させない。また、磁極間に均一の肉厚を設けることによって、使用環境の温度変化によってマグネットに生じる応力を分散させて、割れの発生を抑えることができる。 In the rotor of the synchronous motor according to the present invention, the center of the pole where the magnet is the central part of the magnetic pole is thick, the part between the poles where the magnetic pole is switched is thin, and the pole center has a predetermined length in the circumferential direction and a radial direction By providing a uniform thickness part with uniform thickness, the distribution of magnetic flux density generated on the surface is nxm order with one magnetic pole pair as the fundamental frequency (where n is the number of stator winding phases and m is an odd number) Even if the maximum value of the magnetic flux density is the same, it is possible to include a large amount of the primary frequency component necessary for generating torque, and it is possible to increase the torque and efficiency of the synchronous motor. Become. In addition, n × m-order harmonic components cancel each other out in the n-phase stator windings and do not appear in the induced voltage, so no extra torque pulsation occurs and vibration and noise increase. I won't let you. In addition, by providing a uniform thickness between the magnetic poles, it is possible to disperse the stress generated in the magnet due to the temperature change in the use environment, thereby suppressing the occurrence of cracks.
実施の形態1.
図1乃至図4は実施の形態1を示す図で、図1(a)は同期電動機の回転子100の一部を示す平面図、図1(b)は要部展開図、図1(c)はバックヨーク2の斜視図、図1(d)は同期電動機の回転子100の斜視図、図2は同期電動機の回転子100の表面磁束密度分布を示す図、図3は同期電動機の回転子100の表面磁束密度の波形に含まれる3次の周波数成分の含有率と基本周波数成分の比率との関係を示す図、図4は同期電動機の回転子100の表面磁束密度の波形に含まれる3次の周波数成分と1磁極分の波の波形における平坦部の角度の関係を示す図である。
1 to 4 show the first embodiment. FIG. 1 (a) is a plan view showing a part of a
図1に示すように、本実施の形態による同期電動機の回転子100は、磁性体のバックヨーク2の表面にリング状のマグネット1を配置している。バックヨーク2には、例えば、鉄粉と樹脂との混合材料を用いる。バックヨーク2とマグネット1との線膨張係数が近い値になるので、マグネット1が割れにくい。以下の実施の形態でも同様である。リング状のマグネット1の形状は、外周面は略真円であるが、内周面は真円ではない。マグネット1は、磁極の中心部分である極中心3が肉厚で、磁極の切り替わる極間部4で薄肉になっている。
As shown in FIG. 1, the
また、磁極の中心部分である極中心3では、マグネット1の外周の円弧と内周の円弧とが同心円である。即ち、マグネット1の極中心3は、周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部5になっている。
In addition, at the
これによって、全体が同じ肉厚のリング形状のマグネット1に比べると、極中心3部分の肉厚が厚くできる分、マグネット1より発生する磁束を大きく取ることができ、マグネット1の表面に生じる磁束密度の分布は、極中心3付近でほぼ一定の値となる。
As a result, compared with the ring-
正弦波状の分布に対して、波形のピーク付近が平らに近い波形は、奇数次の高調波成分を含んでおり、波形に含まれる基本波成分(1次成分)の振幅は、観測される波形(波形のピーク付近が平らに近い波形)の振幅よりも大きくなる。 In contrast to a sinusoidal distribution, a waveform whose peak is nearly flat includes odd-order harmonic components, and the amplitude of the fundamental component (primary component) included in the waveform is the observed waveform. It becomes larger than the amplitude of the waveform (the waveform near the peak of the waveform is almost flat).
例えば、図2は3次の高調波成分を含んだ波形と、その波形の1次成分を示す。図2に示すように、高調波成分を含んだ波形の1次成分の振幅は、高調波成分を含んだ波形の振幅よりも大きい。 For example, FIG. 2 shows a waveform including a third-order harmonic component and a primary component of the waveform. As shown in FIG. 2, the amplitude of the primary component of the waveform including the harmonic component is larger than the amplitude of the waveform including the harmonic component.
マグネット1を用いる同期電動機の発生するトルクは、同期電動機の回転子100より得られる磁束の1次成分の大きさに左右される。そのため、本実施の形態の同期電動機の回転子100を用いた同期電動機で得られるトルクは、同期電動機の回転子100より得られる磁束の最大値(振幅)以上のものとなる。
The torque generated by the synchronous motor using the
マグネット1の表面磁束密度の分布に高調波成分を含ませると、同期電動機の発生するトルクに脈動が生じて、振動・騒音の要因となる。しかし、表面磁束密度分布の波形に重畳する高調波成分を、n×m次の成分のみ(nは固定子巻線の相数、mは奇数)とすると、この高調波成分は、同期電動機の相間で相殺されるため、同期電動機のトルクに脈動が生じることはない。
If a harmonic component is included in the distribution of the surface magnetic flux density of the
肉厚を正弦波状に変化させるマグネット1においても、マグネット1の着磁あるいは、製造時の磁場配向によって、前述のように表面の磁束密度分布に高調波成分を重畳することは可能ではあるが、本実施の形態のようなマグネット1の形状とした方が表面磁束密度の分布に高調波を重畳するのは容易である。
Even in the
図3は、1磁極対分の表面磁束密度分布の波形にその3倍の周波数の成分を含有させる割合を横軸にとり、そのときの最大振幅に対する1次成分の振幅の割合を縦軸に取ったグラフを示す。 In FIG. 3, the horizontal axis shows the ratio of the frequency component of the surface magnetic flux density distribution for one magnetic pole pair, and the vertical axis shows the ratio of the amplitude of the primary component to the maximum amplitude at that time. The graph is shown.
表面磁束密度分布に3次の成分を含有させることで、波形に含まれる1次成分を大きく取ることができる。波形の振幅値に対して、10%以上1次成分の振幅を大きく取れるのは、3次成分を9〜28%の範囲で含有する時であり、なかでも14〜20%の範囲の時にほぼ最大となる。 By including a third order component in the surface magnetic flux density distribution, a larger first order component can be obtained. The amplitude of the primary component can be increased by 10% or more with respect to the amplitude value of the waveform when the tertiary component is contained in the range of 9 to 28%, and particularly in the range of 14 to 20%. Maximum.
このとき、表面磁束密度の分布は、極中心3に平坦部を持つような波形となる。前述の3次成分の含有率と平坦部の幅との関係は、図4のようになる。これは、1磁極の角度180°としたときの振幅が95%以上となる範囲(平坦部幅)を示したものである。
At this time, the distribution of the surface magnetic flux density has a waveform having a flat portion at the
これより、1次成分が10%以上大きくなるときの磁束密度分布波形の平坦部幅は60°〜106°である。また、1次成分が最も大きくなるときの平坦部幅は、84°〜97°の範囲となる。マグネット1の極中心3の均一肉厚部5の範囲を、これに合わせることで、3次高調波を多く含む表面磁束密度分布波形を実現できる。
From this, the flat part width | variety of a magnetic flux density distribution waveform when a primary component becomes 10% or more becomes 60 degrees-106 degrees. Further, the flat portion width when the primary component becomes the largest is in the range of 84 ° to 97 °. By matching the range of the
このようなマグネット1は、バックヨーク2と別々に製造したものを接着して構成することもできるが、マグネット1にプラスチックマグネットを用いる場合には、図1(c)に示すようなバックヨーク2をインサートした金型にマグネットを射出成形することによって、図1(d)に示すような、バックヨーク2とマグネット1とが一体成形された同期電動機の回転子100を構成することも可能である。
Such a
この場合、バックヨーク2の外周に、マグネット1の均一肉厚部5に対向する小径部6を設けることで、容易に均一肉厚部5を形成することができる。
In this case, the uniform
このような構成の同期電動機の回転子100は、マグネット1が薄肉のリング状のもので構成されることから、マグネット1に希土類マグネットを用いるとマグネット1の使用量を削減でき、コストの上昇を抑えることができる。
In the
以上のように、本実施の形態によれば、リング状のマグネット1の形状が、外周面は略真円で、極中心3が肉厚で、極間部4で薄肉になっている。さらに、マグネット1の極中心3は、周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部5になっている。これにより、トルクを発生させるのに必要な1次の周波数成分を多く含ませることができ、同期電動機の高トルク化、高効率化が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the shape of the ring-shaped
また、n×m次の高調波成分は、n相の固定子巻線の中で互いに打ち消しあって、誘起電圧には現れないため余計なトルクの脈動が発生せず、振動・騒音を増加させない。 Further, the n × m-order harmonic components cancel each other in the n-phase stator winding and do not appear in the induced voltage, so that no excessive torque pulsation occurs and vibration and noise do not increase. .
また、均一肉厚部5を設けることによって、使用環境の温度変化によってマグネット1に生じる応力を分散させて、割れの発生を抑えることができる。
In addition, by providing the uniform
実施の形態2.
図5、図6は実施の形態2を示す図で、図5(a)は同期電動機の回転子100の一部を示す平面図、図5(b)は要部展開図、図5(c)はバックヨーク2の斜視図、図5(d)は同期電動機の回転子100の斜視図、図6は同期電動機の回転子100の表面磁束密度分布を示す図である。
5 and 6 are diagrams showing the second embodiment. FIG. 5 (a) is a plan view showing a part of the
図5に示すように、リング状のマグネット1の形状は、外周面及び内周面のどちらも真円ではない。マグネット1は、磁極の中心部分である極中心3が肉厚で磁極の切り替わる極間部4で薄肉になっている。
As shown in FIG. 5, neither the outer peripheral surface nor the inner peripheral surface of the ring-shaped
また、極間部4には、外径が極中心3の外径に比べて小さい小径部7が存在する。極間部4の薄肉の肉厚は、実施の形態1と同等で、外周が極中心3の外径よりも小さくても、必ずしも肉厚を小さくする必要はない。
Further, the
全体が同じ肉厚のリング形状のマグネット1に比べると、極中心3の肉厚が厚くできる分、マグネット1より発生する磁束を大きく取ることができる点は、実施の形態1と同様である。さらに、極間部4に外周が小さい小径部7を設けることで、マグネット1と固定子(図示せず)との距離が大きくなるため、磁極の切り替わる極間部4付近の磁束密度の変化が緩やかになる。
Compared to the ring-shaped
図6は、マグネット1の1磁極分の表面磁束密度分布を模擬したものである。高調波成分を重畳すると、磁極の切り替わる極間部4付近の磁束密度の変化が急峻になっていくことがわかる。また、図6の場合、3次成分を重畳した波形に対して、さらに5次成分を重畳した波形は、さらに磁極の切り替わり極間部4付近の磁束密度の変化が急峻になっている。
FIG. 6 simulates the surface magnetic flux density distribution for one magnetic pole of the
このため、本実施の形態のように極間部4に径が小さくなる小径部7を設けることによって磁極の切り替わる極間部4付近の磁束密度の変化を緩やかにすることで、表面磁束密度分布の高調波成分の中でも高次の成分を減らすことができ、同期電動機のトルク脈動の発生を抑えることができる。
For this reason, by providing the
また、マグネット1の厚み薄い部分は、外部からの逆磁界によって、不可逆の減磁を生じやすいため、逆磁界を発生させる固定子からこの薄肉部分(極間部4の薄肉部)を遠ざけることで、減磁しにくい同期電動機の回転子100を得ることができる。
Further, since the thin portion of the
また、マグネット1の薄肉部といっても、強度を確保するためには、ある程度の肉厚が必要である。従って、極間部4の磁束密度の変化を緩やかにするために、極間部4を薄肉にすることにも限界はある。本実施の形態では、極間部4の薄肉部にある程度の肉厚があっても、外径を小さくして(小径部7を設けて)、固定子との距離を極中心3より大きくすることで、磁束密度の変化を緩やかにすることができるので、マグネット1の強度を確保することが可能である。
Moreover, even if it says the thin part of the
極間部4の外周径が小さくなる小径部7は、円弧で構成することも可能であるが、直線上にカットした平面形状とすることで、寸法の確認がしやすく、製造時の管理が容易になる。
The small-
このようなマグネット1(図5)は、実施の形態1と同様、バックヨーク2と別々に製造したものを接着して構成することもできるが、マグネット1にプラスチックマグネットを用いる場合には、図5(c)に示すようなバックヨーク2をインサートした金型にマグネット1を射出成形することによって、図5(d)に示すような、バックヨーク2とマグネット1とが一体成形された同期電動機の回転子100を構成することも可能である。この場合、マグネット1の外周を形成する金型の内周部に、小径部7に対応する径が小さくなる部分を設ける。
Such a magnet 1 (FIG. 5) can be configured by bonding a separately manufactured back
以上のように、本実施の形態によれば、マグネット1を、極中心3が肉厚で極間部4で薄肉にし、さらに極間部4にマグネット1の外周が極中心3の径に比べて小さくなっている小径部7を設けることにより、磁極の切り替わる極間部4付近の磁束密度の変化を緩やかにすることで、表面磁束密度分布の高調波成分の中でも高次の成分を減らすことができ、同期電動機のトルク脈動の発生を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
実施の形態3.
図7は実施の形態3を示す図で、図7(a)は同期電動機の回転子100の一部を示す平面図、図7(b)は要部展開図、図7(c)はバックヨーク2の斜視図、図7(d)は同期電動機の回転子100の斜視図である。
FIG. 7 is a diagram showing the third embodiment, FIG. 7 (a) is a plan view showing a part of the
図7に示すように、磁性体のバックヨーク2の表面にリング状のマグネット1を配置する点は、前述の実施の形態1、2と同様である。
As shown in FIG. 7, the point that the ring-shaped
マグネット1の形状は、磁極の中心部分である極中心3が肉厚で磁極の切り替わる極間部4で薄肉になっている。また、極間部4は、マグネット1の外周が極中心3の径に比べて小さくなるように小径部7が存在している。ここでは、小径部7は直線上にカットした平面である。さらに、マグネット1の極間部4の内周にも外周の小径部7と平行な内周平面部8が存在する。
The shape of the
これによって、極間部4は、内周平面部8が存在する付近では均一の肉厚となる。
Thereby, the
バックヨーク2とマグネット1との材料の違いによって、膨張率が大きく異なる場合など、薄肉のリング状のマグネット1に応力が加わると、マグネット1の最も薄肉の部分に応力が集中して、割れが生じることがある。
When stress is applied to the thin ring-shaped
本実施の形態に示す形状のマグネット1を用いると、マグネット1の薄肉部(極間部4)は、内周平面部8の部分では肉厚が均一である。そのため、応力の集中するのは、肉厚が変化する内周平面部8の両端となる。これによって、応力が集中する部分が分散され、応力自体の大きさが小さくなり、マグネット1の割れが発生しにくくなる。
When the
マグネット1をバックヨーク2のインサート成形によって、一体に成形する場合、マグネット材料をマグネット1の形状を形成する金型内部の空間に射出するゲート部は、マグネット1の肉厚部分に設置する。このため、ゲートから注入された材料は、隣り合うゲートとの中間、つまりマグネット1の薄肉部で接触して、ウェルド部(ウェルド部とは、2つ以上のフローフロント(流動先端部)が会合した場所を言う)となり固化する。
When the
このウェルド部は、他の部分と比べると強度が低く、さらに、従来の形状では、薄肉部と一致するためにさらに強度は低くなっている。この部分から、応力が集中する部分をずらすことで、さらにマグネットは割れにくくなる。本実施の形態では、応力の集中するのは、極中心3よりずれた肉厚が変化する内周平面部8の両端であるから、ウェルド部からずれている。
The weld portion has a lower strength than the other portions, and the conventional shape has a lower strength because it matches the thin portion. By shifting the part where the stress is concentrated from this part, the magnet becomes more difficult to break. In the present embodiment, the stress concentrates at both ends of the inner
また、内周平面部8付近の肉厚は一定であり、内周が円弧である場合と比較すると、最小肉厚が同じであれば、体積は小さくなる。このため、同体積のマグネット1であれば、極中心4部の体積を大きくできるので、同期電動機の回転子100の磁力を向上させることができる。
Further, the thickness in the vicinity of the inner
このようなマグネット1(図7)は、前述の実施の形態1、2と同様、バックヨーク2と別々に製造したものを接着して構成することもできるが、マグネット1にプラスチックマグネットを用いる場合には、図7(c)に示すようなバックヨーク2をインサートした金型にマグネット1を射出成形することによって、図7(d)に示すような、バックヨーク2とマグネット1とが一体成形された同期電動機の回転子100を構成することも可能である。
Such a magnet 1 (FIG. 7) can be configured by bonding a separately manufactured back
以上のように、本実施の形態によれば、マグネット1の形状を極中心3が肉厚で極間部4で薄肉にし、また、極間部4にマグネット1の外周が極中心3の径に比べて小さくなるように直線上にカットした平面である小径部7を設け、さらに極間部4の内周にも外周の小径部7と平行な内周平面部8を形成するようにしたので、マグネット1の薄肉部(極間部4)は、内周平面部8の部分では肉厚が均一である。そのため、応力の集中するのは、肉厚が変化する内周平面部8の両端となり、応力が集中する部分が分散され、応力自体の大きさが小さくなり、マグネット1の割れが発生しにくくなる。
As described above, according to the present embodiment, the shape of the
実施の形態4.
図8は実施の形態4を示す図で、図8(a)は同期電動機の回転子100の一部を示す平面図、図8(b)は要部展開図、図8(c)はバックヨーク2の斜視図、図8(d)は同期電動機の回転子100の斜視図である。
FIG. 8 is a diagram showing the fourth embodiment, FIG. 8 (a) is a plan view showing a part of the
図8に示すように、磁性体のバックヨーク2の表面にリング状のマグネット1を配置する点は、前述の実施の形態1乃至3と同様である。
As shown in FIG. 8, the point that the ring-shaped
マグネット1の形状は、磁極の中心部分である極中心3が肉厚で磁極の切り替わる極間部4で薄肉になっている。また、極間部4は、マグネット1の外周が極中心3の径に比べて小さくなるような平面部分である小径部7が存在している。さらに、マグネット1の極間部4の内周にも外周の小径部7と平行な内周平面部8が存在する。
The shape of the
これによって、極間部4は、内周平面部8が存在する付近では均一の肉厚となる。
Thereby, the
また、極中心3部には、均一肉厚部5が存在している。前述の実施の形態1の特徴部分を組合せたものである。
In addition, a uniform
以上のように、本実施の形態によれば、マグネット1の形状を極中心3が肉厚で極間部4で薄肉にし、また、極間部4にマグネット1の外周が極中心3の径に比べて小さくなるように直線上にカットした平面である小径部7を設け、さらに極間部4の内周にも外周の小径部7と平行な内周平面部8を形成するようにしたので、マグネット1の薄肉部(極間部4)は、内周平面部8の部分では肉厚が均一である。そのため、応力の集中するのは、肉厚が変化する内周平面部8の両端となり、応力が集中する部分が分散され、応力自体の大きさが小さくなり、マグネット1割れが発生しにくくなる。
As described above, according to the present embodiment, the shape of the
さらに、マグネット1の極中心3は、周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部5になっている。これにより、トルクを発生させるのに必要な1次の周波数成分を多く含ませることができ、同期電動機の高トルク化、高効率化が可能となる。
Furthermore, the
実施の形態5.
図9は実施の形態5を示す図で、図9(a)は同期電動機の回転子100の一部を示す平面図、図9(b)は要部展開図、図9(c)はバックヨーク2の斜視図、図9(d)は同期電動機の回転子100の斜視図である。
FIG. 9 is a diagram showing the fifth embodiment. FIG. 9 (a) is a plan view showing a part of the
図9に示すように、磁性体のバックヨーク2の表面にリング状のマグネット1を配置する点は、前述の実施の形態1乃至4と同様である。
As shown in FIG. 9, the point that the ring-shaped
マグネット1の形状は、磁極の中心部分である極中心3が肉厚で磁極の切り替わる極間部4で薄肉になっている。同期電動機の回転子100の外周は真円である。極中心3及び極間部4の内周は、外周の同心円で、極中心3の円弧は極間部4の円弧よりも小さい径の円弧で構成されている。それにより、極中心3には周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部5が設けられる。また、極間部4に周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部9が設けられる。
The shape of the
極中心3に均一肉厚部5を設けることで、表面磁束密度分布の波形にn×m次の高調波成分を効果的に重畳できるため、同期電動機に生じるトルク脈動を抑えながら、トルク向上ができる。また、極間部4に均一肉厚部9を設けることで、マグネット1に加わる応力を均一肉厚部9の両側に分散させることができ、マグネット1の割れを抑えることができる。
By providing the uniform
実施の形態6.
図10は実施の形態6を示す図で、空気調和機200の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the sixth embodiment, and is a diagram illustrating a configuration of the
空気調和機200は、前述の実施の形態1乃至5のいずれかの同期電動機の回転子100を用いた同期電動機を、送風機用の電動機として搭載したものである。
The
空気調和機200は、室内ユニット10と、室外ユニット11とを備える。
The
室内ユニット10には、図示しない室内熱交換器に送風を行う室内送風機が搭載される。室内送風機は、室内送風機用電動機12(送風機用電動機の一例)を備える。この室内送風機用電動機12に、実施の形態1乃至5のいずれかの同期電動機の回転子100を使用する。
The
室外ユニット11には、図示しない室外熱交換器に送風を行う室外送風機が搭載される。室外送風機は、室外送風機用電動機13(送風機用電動機の一例)を備える。この室外送風機用電動機13に、実施の形態1乃至5のいずれかの同期電動機の回転子100を使用する。
The
特に、室内送風機用電動機12及び室外送風機用電動機13は、低騒音化が求められることから、実施の形態1乃至5のいずれかの同期電動機の回転子100を用いた同期電動機をこれらに用いることで、空気調和機200から発生する振動・騒音を抑えながら、消費電力を少なくすることができる。
In particular, since the
実施の形態7.
図11は実施の形態7を示す図で、ポンプ300の構成を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a diagram showing the seventh embodiment, and is a longitudinal sectional view showing the configuration of the
図11に示すポンプ300は、回転子16に実施の形態1乃至5のいずれかの同期電動機の回転子100を使用している。
A
ポンプ300は、電動機が羽根17を回すことで、吸入口14から吸い込んだ液体(例えば、水)を、吐出口15より吐出する。回転子16は、羽根17と一体であるため、液体雰囲気中で使用される。固定子18と回転子16の間には、防水のためのシール部19が存在する。シール部19と回転子16の間には、液体が存在するため、運転に大きな抵抗とならないように、距離をある程度大きく取る必要がある。
The
このため、固定子18と回転子16との間の空隙は通常の電動機に比べると広くなっており、回転子16の磁束が固定子18の巻線に鎖交しにくくなっている。このため、このようなポンプ300も効率を向上させるためには、小形でも高磁力の回転子16が必要となる。
For this reason, the space | gap between the
高磁力の材料といえば、通常Ne−Fe−Bの希土類マグネットが用いられるが、液体が水であるような用途の場合、前述のマグネットは酸化しやすいため、本用途には不向きである。 Speaking of high magnetic force materials, Ne—Fe—B rare earth magnets are usually used. However, in applications where the liquid is water, the aforementioned magnets are susceptible to oxidation and are not suitable for this application.
これに対して、Sm−Fe−Nのマグネットを用いることで材料の劣化を抑えて、高磁力の回転子16が得られ、ポンプの性能を向上できる。また、前述の実施の形態1又は5の同期電動機の回転子100を用いると、回転子16の外周が真円であることから、液体の抵抗が少なく、損失が少ない。
On the other hand, by using a magnet of Sm—Fe—N, deterioration of the material can be suppressed, and a high
実施の形態8.
図12は実施の形態8を示す図で、給湯機400の構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating the eighth embodiment, and is a diagram illustrating a configuration of the
給湯機400は、実施の形態7のポンプ300を循環ポンプ20に用いたものである。ポンプ300は、給湯ユニット21のタンク23のお湯を加熱するために加熱ユニット22に水を循環させる循環ポンプ20に用いられる。また、ポンプ300は、風呂の浴槽のお湯を加熱・循環させるための循環ポンプ20に用いられる。
The
給湯機400において、循環ポンプ20は加熱ユニット22の次に電力を消費し、お湯の循環する役割を果たすため、実施の形態7のポンプ300を用いることで、給湯機400の性能をより向上することができる。
In hot
本発明の活用例として、同期電動機の回転子100を、空気調和機200、ポンプ300、給湯機400等に用いられる同期電動機への適用が可能である。
As an application example of the present invention, the
1 マグネット、2 バックヨーク、3 極中心、4 極間部、5 均一肉厚部、6 小径部、7 小径部、8 内周平面部、9 均一肉厚部、10 室内ユニット、11 室外ユニット、12 室内送風機用電動機、13 室外送風機用電動機、14 吸入口、15 吐出口、16 回転子、17 羽根、18 固定子、19 シール部、20 循環ポンプ、21 給湯ユニット、22 加熱ユニット、23 タンク、100 同期電動機の回転子、200 空気調和機、300 ポンプ、400 給湯機。 1 magnet, 2 back yoke, 3 pole center, 4 pole part, 5 uniform thickness part, 6 small diameter part, 7 small diameter part, 8 inner peripheral plane part, 9 uniform thickness part, 10 indoor unit, 11 outdoor unit, 12 motors for indoor fans, 13 motors for outdoor fans, 14 suction ports, 15 discharge ports, 16 rotors, 17 blades, 18 stators, 19 seals, 20 circulation pumps, 21 hot water supply units, 22 heating units, 23 tanks, 100 rotor of synchronous motor, 200 air conditioner, 300 pump, 400 water heater.
Claims (12)
前記マグネットは、外周面が略真円であり、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
前記極中心に、周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部を備えることを特徴とする同期電動機の回転子。 In the rotor of the synchronous motor in which a ring-shaped magnet is arranged on the surface of the magnetic back yoke,
The magnet has a substantially circular outer peripheral surface,
The pole center, which is the center part of the magnetic pole, is thick, and the part between the poles where the magnetic pole changes is thin,
The synchronous motor rotor according to claim 1, further comprising a uniform thickness portion having a predetermined length in the circumferential direction and a uniform thickness in the radial direction at the pole center.
前記マグネットは、外周面が略真円であり、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
前記極間部に、周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部を備えることを特徴とする同期電動機の回転子。 In the rotor of the synchronous motor in which a ring-shaped magnet is arranged on the surface of the magnetic back yoke,
The magnet has a substantially circular outer peripheral surface,
The pole center, which is the center part of the magnetic pole, is thick, and the part between the poles where the magnetic pole changes is thin,
The synchronous motor rotor according to claim 1, further comprising a uniform thickness portion having a predetermined length in the circumferential direction and a uniform thickness in the radial direction at the inter-electrode portion.
前記マグネットは、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
前記極間部に、外径が前記極中心の外径に比べて小さい小径部を備えることを特徴とする同期電動機の回転子。 In the rotor of the synchronous motor in which a ring-shaped magnet is arranged on the surface of the magnetic back yoke,
The magnet
The pole center, which is the center part of the magnetic pole, is thick, and the part between the poles where the magnetic pole changes is thin,
The synchronous motor rotor according to claim 1, further comprising a small-diameter portion having an outer diameter smaller than an outer diameter at the pole center in the inter-electrode portion.
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