JP2001339929A

JP2001339929A - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP2001339929A
Application number: JP2000159867A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishida; 剛石田
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】電動圧縮機に２極の永久磁石型電動機を用い
たとき、回転子の永久磁石埋設溝があるため、アルミダ
イカスト後歪みが発生する。【解決手段】回転子１５の永久磁石７０設溝の形状つ
まり、磁石形状を円弧状にすることにより歪みの発生が
なくなり、かつ磁石面積を大きくして低騒音で高効率の
電動圧縮機を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍冷蔵機器や空
調機器等の冷凍サイクルに使用される電動圧縮機の高効
率及び騒音低減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図を用いて説明する。

【０００３】図６は従来の電動圧縮機の縦断面図であ
り、１は電動圧縮機の密閉容器で、内部下方に設けた圧
縮機構部２と、この圧縮機構部２の上方に設けた電動機
部３とを備えている。電動機部３は固定子４と回転子５
から構成され、６は回転子５に取付られた軸で、クラン
ク部６ａを備えている。

【０００４】７は鉄系材料の鋳物からなるシリンダブロ
ックであり、軸６が挿入される軸受部８と、この軸受部
８とほぼ直角に形成されたシリンダ９とで形成されてい
る。

【０００５】１０はシリンダ９内を摺動するピストン
で、圧縮室１１を形成し、クランク部６ａとコネクティ
ングロッド１２を介して連結されている。１３はクラン
ク部６ａの先端に取付られた給油管で密閉容器１の底部
に貯溜する潤滑油１４を圧縮機構部２や軸６に給油して
摺動部の潤滑をスムースにさせている。

【０００６】以上のように構成された従来の電動圧縮機
の動作について説明する。

【０００７】回転子５の回転に伴い、軸６のクランク部
６ａに連結されたコネクティングロッド１２を介してピ
ストン１０が往復動し、圧縮室１１内の冷媒ガスを圧縮
して吐出管（図示せず）を通じて冷凍冷蔵機器や空調機
器等のシステムに向けて吐出される。

【０００８】ここで圧縮機構部２の軸受８，シリンダ
９，コネクティングロッド１２およびピストン１０等の
各摺動部への給油は、軸６の下端に装着された給油管１
３が回転してそのポンプ作用により潤滑油１４を汲み上
げて給油する構成となっている。

【０００９】近年省エネルギーや小型化の観点から冷凍
冷蔵機器や空調機器の消費電力量の低減や高さ方向を小
さくするための検討が盛んに行われ、小型化について
は、回転子をできるだけ圧縮機構部に近づけるためボア
部に軸受の一部を延在させて回転子の回転振れを抑制す
るとともに、電動圧縮機の全高を低くしている。

【００１０】しかし、消費電力量低減に関しては、冷凍
システムの中で最も大きな消費電力を占める電動機の高
効率化という点において市場、或いは社会的な要望を満
すまでに到っていなかった。

【００１１】従来電動圧縮機に普遍的に使用されてきた
誘導電動機についても低損失の電磁鋼板の採用やコア形
状の最適化、あるいは使用材料の増量等様々な高効率化
の検討がなされてきた。しかしながら、誘導電動機はト
ルクを発生して負荷を回転させるための電力のほかに、
磁気回路を形成するための励磁電力が必要であるため、
電動機の効率は飽和傾向にあり、さらに大幅に効率を向
上させることは困難な状況にある。

【００１２】そこで、近年電動機のさらなる高効率化の
手段として、回転子に永久磁石を内蔵することにより、
励磁電力が不要となり高い効率が得られる自己始動形永
久磁石式同期電動機を電動圧縮機に適用することが着目
されている。

【００１３】この自己始動形永久磁石式同期電動機の従
来実施例について図７および図８を用いて説明する。図
７は、従来の同期電動機の回転子縦断面図であり、図８
は従来の同期電動機の回転子横断面図である。

【００１４】１５は同期電動機の回転子で、積層された
回転子鉄心１６と回転子鉄心１６に軸６を嵌合する軸孔
１７とからなっている。１８は回転子鉄心１６の端部に
設けたボア部であり、そこには図示しないがシリンダブ
ロック７の軸受部８の一部が延在している。そして回転
子１５に２個の同極性で平板形の永久磁石１９を山形状
に突き合せるように配置して回転子磁極の一つの極を形
成し、回転子全体で２極の回転子磁極を形成している。
また回転子鉄心１６に放射線方向に設けた多数の導体バ
ー２０と、回転子鉄心１６の軸方向の両端に位置する短
絡環２１とをアルミダイカストで一体成型して始動用か
ご形導体を形成している。

【００１５】２２は永久磁石１９が脱落するのを防止す
るための保護用の端板である。また２３は隣り合う永久
磁石１９間の磁束短絡を防止するための磁束短絡防止用
バリアであり、始動用かご形導体とアルミダイカストで
同時成型されている。

【００１６】このモータは、固定子に電流を流すことに
より発生する磁界により電磁誘導の原理で導体バーに電
流が流れ、磁界が発生し固定子と回転子に発生した双方
の磁界による引き寄せる力と反発する力により回転し始
める。そして、同期速度付近までこの作用により回転速
度を上げていき、回転速度が同期速度付近になったとこ
ろで、回転子内に埋設された永久磁石の磁力の働きによ
り同期速度に引き込まれるようにして同期速度で回転数
を保持し、回転する。

【００１７】以上のように構成された回転子１５におい
て、磁束短絡防止用バリア２３があるために、導体バー
２０は軸穴１７に平行に配設されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では永久磁石の埋設穴を有していることによ
り、導体バーのアルミダイカスト成形時に発生する回転
子の熱膨張後の収縮により歪みが発生するため、回転子
と固定子間のエアギャップ不同が起こり、振動と騒音が
大きくなるという課題を有していた。

【００１９】本発明は上記従来の課題を解決しようとす
るもので、回転子の歪みを少なくすることを目的とす
る。

【００２０】また、導体バーが軸方向に対して平行に配
置されていることにより、同期運転に移るまで導体バー
に流れる電流により発生するトルクがブレーキとして働
き、固定子より発生する磁界を滑らかに受けることがで
きないため、トルクが変動するという課題を有してい
た。

【００２１】本発明は上記従来の課題を解決しようとす
るもので、導体バーを適切に配設することにより、安定
したトルクを得ることを目的とする。

【００２２】また、回転子と軸が直接接続される為、回
転子内の磁束が機械部にもれるという課題を有してい
た。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、回転子の回転子鉄心に内蔵した永久磁石
の形状を回転子の外径と略同心円をなす円弧形状にした
ものである。

【００２４】これにより、アルミダイカスト成形時に生
じる回転子の歪みを軽減することができる。

【００２５】また、透過材料を適切に配設することによ
り、回転子内の磁束が機械部に漏れないようにすること
ができる。

【００２６】また、回転子鉄心をスキューさせて積層し
たものである。これにより、回転トルク変動を少なくす
ることができる。

【００２７】また、永久磁石の内側に導体バーを備えた
構造にしたものである。これにより、永久磁石埋設用の
溝穴の作成が必要なくなり、回転子の歪みを軽減するこ
とができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、密閉容器内に収納された圧縮機構部と、前記圧縮機
構部に連結して駆動する電動機部とからなり、前記電動
機部が回転子の回転子鉄心に永久磁石を内蔵した永久磁
石型電動機であって、前記回転子鉄心に内蔵した永久磁
石の形状を円弧状にすることにより、永久磁石の埋設用
溝穴が回転子と同心円となり内径から永久磁石の埋設用
溝孔までの距離を同じにし、熱膨張と収縮を同じ割合に
して、回転子成形時の歪みを軽減するという作用を有す
る。また、形状を円弧状にすることにより表面積が増
し、磁束量を増すという作用を有する。

【００２９】請求項２に記載の発明は、前記回転子鉄心
の導体バー部をスキューさせて積層し、始動用二次導体
がスキューを有して、固定子で発生する磁界を断続的に
遮断しないことにより回転トルクの変動を軽減させると
いう作用を有する。

【００３０】請求項３に記載の発明は、前記回転子の接
触する部分を非磁束透過材料で構成されていることによ
り、前記永久磁石の磁束は回転子鉄心の内側だけを通す
という作用を有する。

【００３１】請求項４に記載の発明は、前記永久磁石の
内側に始動用かご形導体を備えた構造をとることにより
永久磁石埋設用の溝穴の作成が必要なくなり、回転子の
歪を軽減する作用を有する。

【００３２】

【実施例】以下本発明の実施例について、図１〜図５を
用いて説明する。なお従来例と同一部分は同一符号を付
し、詳細な説明は省略する。

【００３３】（実施例１）図１は請求項１に示す本発明
の一実施例による電動圧縮機の縦断面図、図２は図１の
回転子のボア部を横切る断面図であり、７０は円弧形の
永久磁石で、回転子１５を構成する回転子鉄心１６の外
径１６ａと略同心円となる溝孔１６ｂ内に回転子鉄心１
６の軸方向に埋設されており、１個の磁石で１極の回転
子磁極を形成し、回転子１５全体で２極の回転子磁極を
形成している。

【００３４】以上のような構成によって、回転子鉄心１
６に内蔵した２極の永久磁石７０を円弧形の永久磁石に
することにより、永久磁石７０の埋設用溝孔が回転子１
５と同心円状となり、アルミダイカスト成形時に生じる
回転子１５の歪みを軽減することができるので、回転子
と固定子間のエアギャップ不同の影響がなくなり、回転
子１５の動きがスムースとなって、低騒音にすることが
できる。また、さらに円弧状の永久磁石７０にすること
により、永久磁石７０の表面積が増し、磁束量を増す事
が可能となって、さらに高効率な電動機を提供する事が
できる。

【００３５】（実施例２）図３は請求項２に示す本発明
の一実施例による回転子鉄心部の斜視図であり、７６は
回転子１５の回転子鉄心で導体バー７１，バリア２３を
有し軸方向の積厚７７の両端に位置する短絡環２１（図
示せず）とをアルミダイカストで一体成形して、始動用
かご形導体を形成するとともに永久磁石７１は軸孔１７
と同心円上で積厚７７方向にスキュー量７３がねじられ
て形成されている。本実施例では、導体バーのピッチ７
２に対してスキュー量７３を１．２倍としており、対面
する固定子の溝ピッチ（図示せず）以上のねじり量とし
ている。

【００３６】バリア２３および永久磁石７０はねじりを
有しておらず、軸方向に対して平行に成形させている。
このため、廃止する導体バー７４の設定が必要である。

【００３７】以上のような構成によって、固定子より発
生する磁界を回転子の位置に関わらず、滑らかに受けて
トルクの変動を軽減することができるため、低騒音で始
動性の良い電動機を提供することができる。

【００３８】（実施例３）図４は請求項３に示す本発明
の一実施例による回転子の縦断面図であり、７５は軸穴
１７に埋設した非磁束透過材料例えばアルミニューム材
を主成分とする合金でできたブッシュである。

【００３９】以上のような構成によって、ブッシュ７５
が軸への磁束の漏れを防ぐので、永久磁石７０の磁束は
回転子鉄心１６の内側だけ通すことが可能となり、鉄損
の発生を抑制でき、高効率の電動機を提供する事ができ
る。

【００４０】尚、本実施例においてはブッシュにはアル
ミニューム材を例として用いたが、樹脂ブッシュ、黄銅
製ブッシュ等を用いても同様の効果が得られることは言
うまでもない。

【００４１】（実施例４）図５は請求項４に示す本発明
の一実施例による回転子の横断面図であり、７０は導体
バー２０の外側に取り付けた永久磁石である。８０は永
久磁石７０を回転子鉄心７８の外形面７９に固定するた
めのステンレス材からなる保護環であり、電動機の運転
中に回転子鉄心７８から永久磁石７０が脱落するのを防
ぐものである。

【００４２】以上のような構成によって、永久磁石７０
の埋設用の溝孔形成を行なう必要がなくなり、回転子作
成の工数削減ができる。また、アルミダイカスト形成時
の溝孔による、熱伝導の不均衡によるロータ外形の歪み
を抑制できる。更に、同一の回転子径の中で、構造上永
久磁石７０の表面積を最大取得することで磁束量の増加
が可能となるので、安価で低騒音、かつさらなる高効率
電動機を提供する事ができる。

【００４３】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、密閉容器内に収納された圧縮機
構部と、前記圧縮機構部に連結して駆動する電動機部と
からなり、前記電動機部が回転子の回転子鉄心に永久磁
石を内蔵した永久磁石型電動機であって、前記回転子鉄
心に内蔵した永久磁石の形状を回転子の外径と略同心円
の円弧形状にすることにより、永久磁石の埋設用溝孔が
回転子と同心円となり、回転子成形時の歪みを軽減する
ことでエアギャップ不同を抑制する事が可能であり、ま
た、形状を円弧状にすることにより表面積が増して磁束
量を増すことができるので、低騒音で、かつ高効率な電
動機を提供できるという効果が得られる。

【００４４】また、請求項２記載の発明によれば、２極
の永久磁石型電動機が、回転子鉄心に始動用かご形導体
を有し、その始動用かご形導体にスキュー形状を施すこ
とにより回転トルクの変動を軽減させることが可能とな
るので、低騒音で特性の安定した高効率電動機を提供で
きるという効果が得られる。

【００４５】また、請求項３記載の発明によれば、回転
子と軸の接触する部分を非磁束透過材料で構成すること
により、永久磁石の磁束は回転子鉄心の内側だけを通す
ことが可能となるので、鉄損の発生を抑制でき電動機の
高効率をそのまま反映した高効率電動機を提供できると
いう効果が得られる。

【００４６】また、請求項４記載の発明によれば、永久
磁石の内側に始動用かご形導体を備える構造をとること
により、永久磁石埋設用の溝穴の作成が必要なくなり、
回転子の歪みを軽減できギャップ不同を抑制する事が可
能となり、また、構造上永久磁石の表面積を最大に取得
することで磁束量の増加が可能となるので、低騒音で高
効率な電動機を提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に示す本発明の一実施例による電動圧
縮機の縦断面図

【図２】図１の回転子のボア部を横切る断面図

【図３】請求項２に示す本発明の一実施例による回転子
の斜視図

【図４】請求項３に示す本発明の一実施例による回転子
の縦断面図

【図５】請求項４に示す本発明の一実施例による回転子
の横断面図

【図６】従来の電動圧縮機の縦断面図

【図７】従来の同期電動機の回転子縦断面図

【図８】従来の同期電動機の回転子横断面図

【符号の説明】

１密閉容器２圧縮機構部３電動機部１５回転子１６回転子鉄心２０導体バー７０永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 21/14 ＭＦターム(参考） 3H003 AA02 AB04 AC03 AD01 CF05 5H002 AA01 AA08 AB01 AB08 5H607 AA12 BB01 BB07 BB14 BB25 CC01 DD03 DD15 EE55 FF06 JJ05 5H621 AA03 BB07 GA01 GB08 HH01 JK03 JK15 5H622 AA03 CA02 CA06 CA12 CB06 PP09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器内に収納された圧縮機構部と、
前記圧縮機構部に連結して駆動する電動機部からなり、
前記電動機部が回転子の回転子鉄心に導体バーを有し、
さらに永久磁石を内蔵した永久磁石型電動機であって、
前記永久磁石が前記回転子の外径と略同心円をなす円弧
形状であることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】回転子鉄心の導体バー部をスキューさせ
て積層したことを特徴とする、請求項１に記載する電動
圧縮機。
【請求項３】回転子と軸の接触する部分を非磁束透過
材料で構成させたことを特徴とする請求項１又は２に記
載する電動圧縮機。
【請求項４】永久磁石の内側に導体バーを備えたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載する
電動圧縮機。