JP2005210898A

JP2005210898A - 電動機

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Publication number: JP2005210898A
Application number: JP2005048383A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Matsumoto; 兼三松本; Manabu Takenaka; 学竹中; Takeshi Higuchi; 剛樋口; Kazuaki Fujiwara; 一昭藤原; Keishiro Igarashi; 恵司郎五十嵐; Masaaki Takezawa; 正昭竹澤; Kazuhiko Arai; 和彦新井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】固定子とシェル部との当接面積を小さくして騒音を大幅に低減させることができる電動圧縮機を提供する。
【解決手段】電動要素（電動機）２を、密閉容器１の内壁に当接して固定される固定子鉄心７４を有する固定子４と、磁性体４５を有して回転軸６に取り付けられ、固定子４の内側において回転自在に支持された回転子５とから構成する。固定子鉄心７４が密閉容器１に当接する部分の回転軸６方向の寸法をＨとし、当該固定子鉄心７４の回転軸６方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈ＜Ｈｏとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器内に電動要素を収納して成る電動圧縮機に関するものである。

従来よりこの種電動圧縮機は、例えば特許文献１及び、出願人が先に出願した特許文献２に示されている。これら、従来の電動圧縮機の電動機には誘導電動機或いはＤＣモータなどが用いられているが、ＤＣモータが希土類永久磁石モータの場合、永久磁石と回転子、固定子の積厚は同一で、フェライト永久磁石モータの場合は、固定子より回転し及び永久磁石の積厚が高い設計となっている。

次に、従来のこの種電動圧縮機１００を図２１、図２２を用いて説明する。図中１０１は密閉容器であり、内部の上側に電動要素として電動機（例えばＤＣモータ）１０２下側に、この電動機１０２で回転駆動される圧縮要素１０３が収納されている。密閉容器１０１は、上端が開口する円筒状のシェル部１０１Ａと、このシェル部１０１Ａの上端開口を閉塞するエンドキャップ部１０１Ｂとから成る２分割構成であり、シェル部１０１Ａ内に電動機１０２及び圧縮要素１０３を収納した後、エンドキャップ部１０１Ｂをシェル部１０１Ａに被せ、高周波溶着などによって密閉することにより構成されている。また、この密閉容器１０１のシェル部１０１Ａ内の底部がオイル溜まりＳＯとなる。

電動機１０２は、密閉容器１０１の内壁に固定された固定子１０４と、この固定子１０４の内側に回転軸１０６を中心にして回転自在に支持された回転子１０５とから構成されている。そして、固定子１０４は略ドーナッツ状の固定子鉄板を複数枚積層して構成された固定子鉄心１７４と、この固定子鉄心１７４の内周に形成された複数の歯部に分布巻方式にて装着され、回転子１０５に回転磁界を与えるための固定子巻線（駆動コイル）１０７とから構成されている。そして、この固定子鉄心１７４の外周面が密閉容器１０１のシェル部１０１Ａの内壁に当接して固定されている。

この場合、固定子鉄心１７４の外周面には複数の切欠１７６が形成されており、この切欠１７６はシェル部１０１Ａの内壁から離間しており、そこに通路１７７を構成している。

圧縮要素１０３は中間仕切板１０８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ１０９及び第２のロータリー用シリンダ１１０を備えている。各のシリンダ１０９、１１０には回転軸１０６で回転駆動される偏心部１１１、１１２が取り付けられており、これら偏心部１１１、１１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。

１１３、１１４はそれぞれシリンダ１０９、１１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１１、１１２の回転でシリンダ内を回る。１１５、１１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１１５は仕切板１０８との間にシリンダ１０９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１１６は同様に仕切板１０８との間にシリンダ１１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１１５、第２の枠体１１６はそれぞれ回転軸１０６の下部を回転自在に軸支する軸受部１１７、１１８を備えている。

１１９、１２０はカップマフラであり、それぞれ第１の枠体１１５、第２の枠体１１６を覆うように取り付けられている。尚、シリンダ１０９とカップマフラ１１９は第１の枠体１１５に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ１１０とカップマフラ１２０も第２の枠体１１６に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。１２１は密閉容器１０１の外部に設けられたバイパス管であり、カップマフラ１２０の内部に連通している。

１２２は密閉容器１０１の上に設けられた吐出管であり、１２３、１２４はそれぞれシリンダ１０９、１１０へつながる吸入管である。また、１２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１０１の外部から固定子１０４の固定子巻線１０７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル１２５と固定子巻線１０７とをつなぐリード線は図示せず）。

１２６は回転子１０５の回転子鉄心であり、厚さ００３ｍｍ〜００７ｍｍの電磁鋼板が所定の形状に打ち抜かれた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いにカシメて一体に積層されている。

この場合、回転子鉄心１２６の回転子用鉄板は、四極の磁極を構成する突極部１２８、１２９、１３０、１３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、１３２、１３３、１３４、１３５はそれぞれの突極部１２８、１２９、１３０、１３１間に突極部が形成されるように設けられた凹状部である。

１４１、１４２、１４３、１４４は磁性体１４５（永久磁石）を挿入するためのスロットであり、各突極部１２８、１２９、１３０、１３１に対応し、回転子鉄心１２６の外周側において、回転軸１０６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。

また、１４６は回転子鉄心１２６の中心に形成され、回転軸１０６が焼バメされる孔である。そして、各回転子用鉄板は複数枚積層した後、相互にカシメて一体化することにより回転子鉄心１２６を形成する。

前記、磁性体１４５は、例えばプラセオジウム系永久磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオジウム系永久磁石等の希土類系永久磁石材にて構成されており、その外形は断面長方形状の全体としては矩形状とされている。そして、各スロット１４１、１４２、１４３、１４４は、この磁性体１４５が挿入される大きさとされている。また、１６６、１６７は回転子鉄心１２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、ステンレスや黄銅等の非磁性材料により、略円盤状に成形されている。

尚、１７２は端面部材１６６の上方に位置して回転子１０５に取り付けられた円盤状のオイル分離用のプレートであり、１７３はプレート１７２と端面部材１６６間に取り付けられたバランスウエイトである。

係る構成で、電動機１０２の固定子１０４の固定子巻線１０７に通電されると、回転磁界が形成されて回転子１０５が回転する。この回転子１０５の回転により回転軸１０６を介してシリンダ１０９、１１０内のローラ１１３、１１４が偏心回転され、吸入管１２３、１２４から吸入された吸入ガスは圧縮される。

圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ１０９からカップマフラ１１９内に吐出され、このカップマフラ１１９に形成された図示しない吐出孔から密閉容器１０１内に吐出される。一方、シリンダ１１０からは前記連通孔を介してカップマフラ１２０に吐出され、バイパス管１２１を経て密閉容器１０１内に吐出される。

吐出された高圧ガスは電動機１０２内の隙間を通過して吐出管１２２に至り、外部に吐出される。一方、ガス中にはオイルが含まれているが、このオイルは吐出管１２２に至るまでにプレート１７２などにより分離され、遠心力で外側に向かい、通路１７７などを経てオイル溜まりＳＯに流下するものであった。

係る、電動圧縮機１００に設けられた電動機１０２は、磁性体１４５が希土類永久磁石の場合、永久磁石と回転子１０５、固定子１０４の積厚は略同一設計となっており、磁性体１４５がフェライト永久磁石の場合は、固定子１０４より回転子１０５及び永久磁石の積厚が高い設計となっていた。
特開平１０−２８８１８０号公報特願平５−３５０４４４号

しかしながら、電動圧縮機に用いられるＤＣモータ（電動機）は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への固定子の磁気吸引・反発力が大きい。このため、電動機のヨーク部が加振され、電動圧縮機の騒音が増大する要因となっていた。特に、高磁力の希土類永久磁石を用いた電動機や、スロット数の少ない磁極集中巻の電動機では、スロット数の多い電動機より磁束の変化が大きく、騒音低減が大きな課題となっている問題があった。

また、固定子鉄心の歯部で加振された振動は、固定子のヨーク部を加振しシェル部との当接部でシェル部を直接振動させていた。これによっても、電動圧縮機の騒音が増大してしまう要因となっている問題もあった。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、固定子とシェル部との当接面積を小さくして騒音を大幅に低減させることができる電動機を提供することを目的とする。

即ち、請求項１の発明の電動機は、容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される圧縮要素とを収納して成る電動機において、
前記電動要素を、前記容器の内壁に当接して固定される固定子鉄心を有する固定子と、希土類系磁石材を有して前記回転軸に取り付けられ、前記固定子の内側において回転自在に支持された回転子とから構成すると共に、前記固定子鉄心が前記容器に当接する部分の前記回転軸方向の寸法をＨとし、当該固定子鉄心の前記回転軸方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈ＜Ｈｏとしたものである。

また、請求項２の発明の電動機は、容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される圧縮要素とを収納して成る電動機において、
前記電動要素を、前記容器の内壁に当接して固定される固定子鉄心を有する固定子と、希土類系磁石材を有して前記回転軸に取り付けられ、前記固定子の内側において回転自在に支持された回転子とから構成すると共に、前記希土類系磁石材の前記回転軸方向の寸法をＨｍｇとし、前記固定子鉄心の前記回転軸方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈｍｇ＜Ｈｏとしたものである。

以上詳述した如く請求項１の発明によれば、電動要素を、前記容器の内壁に当接して固定される固定子鉄心を有する固定子と、希土類系磁石材を有して前記回転軸に取り付けられ、前記固定子の内側において回転自在に支持された回転子とから構成すると共に、前記固定子鉄心が前記容器に当接する部分の前記回転軸方向の寸法をＨとし、当該固定子鉄心の前記回転軸方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈ＜Ｈｏとしているので、固定子鉄心からシェル部への振動の伝達を少なくすることができるようになる。これにより、例えば固定子のヨーク部が加振された場合でもシェル部への振動伝達を減少させることが可能となる。従って、電動機の騒音を大幅に低減させることができるようになるものである。

また、請求項２の発明によれば、電動要素を、前記容器の内壁に当接して固定される固定子鉄心を有する固定子と、希土類系磁石材を有して前記回転軸に取り付けられ、前記固定子の内側において回転自在に支持された回転子とから構成すると共に、前記希土類系磁石材の前記回転軸方向の寸法をＨｍｇとし、前記固定子鉄心の前記回転軸方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈｍｇ＜Ｈｏとしているので、希土類系磁石材の磁力を固定子鉄心の回転軸方向に分散させることが可能となる。これにより、磁力による回転子の振動を回転軸方向中心に集中させることが可能となり、シェル部への振動も減少させられることができるようになる。従って、電動機の騒音を大幅に低減させることができるようになるものである。

次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の電動圧縮機Ｃの縦断側面図、図２は同電動圧縮機Ｃの横断上面図をそれぞれ示している。この図において、１は冷凍庫、冷蔵庫、或いはショーケースなどに設けられた冷却装置を構成する密閉容器であり、内部の上側に電動要素として電動機２、下側にこの電動機２で回転駆動される圧縮要素３が収納されている。密閉容器１は、上端が開口する円筒状のシェル部１Ａと、このシェル部１Ａの上端開口を閉塞するエンドキャップ部１Ｂとから成る２分割構成であり、シェル部１Ａ内に電動機２及び圧縮要素３を収納した後、エンドキャップ部１Ｂをシェル部１Ａに被せ、高周波溶着などによって密閉することにより構成されている。また、この密閉容器１のシェル部１Ａ内の底部がオイル溜まりＳＯとなる。

電動機２は所謂磁極集中巻方式の直巻きＤＣブラシレスモータであり、密閉容器１の内壁に固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心にして回転自在に支持された回転子５とから構成されている。そして、固定子４は略ドーナッツ状の固定子鉄板（珪素鋼板）を複数枚積層して構成された固定子鉄心７４と、回転子５に回転磁界を与えるための固定子巻線（駆動コイル）７とから構成されている。

固定子鉄心７４の内周には図示しないが６個の歯部が設けられており、この歯部の間に内方及び上下に開放したスロット部７８が形成されている。そして、これらの歯部にスロット部７８の空間を利用して前記固定子巻線７を直接巻回することにより、所謂集中直巻方式によって固定子４の磁極を形成して、４極６スロットの固定子４を構成している。

係る、固定子鉄心７４の外周面は密閉容器１のシェル部１Ａの内壁に当接して固定されている。この場合、固定子鉄心７４が密閉容器１に当接する部分の回転軸６方向の寸法をＨとし、当該固定子鉄心７４の回転軸６方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈ＜Ｈｏとなるように構成されている。そして、固定子鉄心７４の外周面には円周を弦状に切り欠いた複数の切欠７６（実施例では６箇所）が形成され、この切欠７６はシェル部１Ａの内壁から離間し、そこに後述する如くオイル戻り用の通路７７を構成している。

図３は図１に示した回転子５の一部縦断側面図、図４は平面図（回転軸６に圧入する前の状態）である。各図において、２６は回転子鉄心であり、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図５の如き形状に打ち抜いた回転子用鉄板２７を複数枚積層し、お互いにカシメて一体に積層されている（尚、カシメによらずに溶接にて一体化しても良い）。

この回転子用鉄板２７は、図５に示す如く四極の磁極を構成する突極部２８〜３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、３２〜３５はそれぞれの突極部２８〜３１間に突極部が形成されるように設けられた凹状部である。該各突極部２８〜３１の頂点間の外径（直径）Ｄは１５フレームの圧縮機では、実施例の例えば５０ｍｍである。また、各突極部２８〜３１の回転方向（回転子５の回転方向。実施例では図５における時計回り）側の外面は、所定範囲で斜めに内方に向かって切除され、カット部３６〜３９が形成されている。尚、回転子５を反時計回りに回転させるよう設計した際は、カット部３６〜３９は回転方向の反対側を切除して構成する。即ち、図４、図５と反対側を切除する。

４１〜４４は後述する磁性体４５（永久磁石）を圧入するためのスロットであり、各突極部２８〜３１に対応し、回転子用鉄板２７の外周側において、回転軸６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。そして、各スロット４１〜４４と隣接する突極部２８〜３１の側壁間の狭路幅ｄは０．３〜１．０ｍｍ（実施例では０．５ｍｍ）とされている。

また、４６は回転子用鉄板２７の中心に形成され、回転軸６が焼バメされる孔である。そして、各回転子用鉄板２７を複数枚積層した後、相互にカシメて一体化することにより回転子鉄心２６を形成する。４７〜５０は後述するカシメ用のリベット５１〜５４が通される大きさと略同形状の貫通孔であり、各スロット４１〜４４の内側に対応して穿設されている。５６〜５９は各回転子用鉄板２７相互をカシメ固定するためのカシメ部であり、各貫通孔４７〜５０と略同心円上で各スロット４１〜４４の間に形成されている。更に、６１〜６４は各カシメ部５６〜５９の内側に穿設されたオイル通路を形成するための孔である。

各回転子用鉄板２７は複数枚積層され、前記カシメ部５６〜５９において相互にカシメられて一体化されることにより、図６の側面図に示す如き回転子鉄心２６が形成される。このとき、回転子鉄心２６の外径は前述の回転子用鉄板２７の外径Ｄ（５０ｍｍ）であり、回転軸６方向の積層寸法Ｌは例えば４０ｍｍとされている。ここで、前記外径Ｄと寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは１．１より小さくなるように形成し、実施例では０．８となる。即ち、回転軸６方向の寸法Ｌが小さくなるように設定する。

一方、磁性体４５は、例えばプラセオジウム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成されており、その外形は図７に示す如き矩形状とされている。尚、各スロット４１〜４４は、この磁性体４５がきっちり圧入される大きさとされている。該磁性体４５の厚さｔを例えば２．６５ｍｍとし、その回転軸６方向の寸法Ｈｍｇを前述の寸法Ｌと同じ４０ｍｍとしている。そして、前記厚さｔと寸法Ｈｍｇの比ｔ／Ｈｍｇを０．１より小さく（実施例では０．０８）形成している。即ち、磁性体４５の回転軸６方向の寸法をＨｍｇとし、固定子鉄心７４の回転軸６方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈｍｇ＜Ｈｏになるように構成している。また、７２は端面部材６６の上方に位置して回転子５に取り付けられた円盤状のオイル分離用のプレートであり、７３はプレート７２と端面部材６６間に取り付けられたバランスウエイトである。

６６、６７は回転子鉄心２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、アルミや樹脂材料等の非磁性材料により、前記回転子用鉄板２７と略同形状に成形されている。尚、この端面部材６６、６７の外径は前記回転子鉄心２６の外径Ｄと同一若しくは若干小さくする。また、端面部材６６、６７には前記貫通孔４７〜５０に対応する位置に貫通孔８１〜８４が穿設されている。前記孔５９及び６１〜６４に対応する位置に孔７６及び８７〜９０が穿設されている。

そして、回転子鉄心２６のスロット４１〜４４内に前記磁性体４５を圧入した後、上下の端面部材６６、６７をセットしてスロット４１〜４４の上下を塞ぐ。この状態で貫通孔４７〜５０及び８１〜８４は回転子鉄心２６及び端面部材６６、６７を回転軸６方向に沿って貫通している。また、孔６１〜６４及び８７〜９０は回転子鉄心２６と端面部材６６、６７を貫通している。その後、前記リベット５１〜５４を各貫通孔４７〜５０及び８１〜８４に挿通させ、上下をカシメて一体に構成する。尚、７３はバランスウエイトであり、上方の端面部材６６と共にリベット５１にて回転子鉄心２６に固定されている。

前記固定子鉄心７４には切欠部７４Ａが設けられており、この切欠部７４Ａは回転子５の回転軸６延在方向に所定寸法切り欠かれると共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かれている。この場合、固定子鉄心７４とシェル部１Ａ内壁との当接長さをＨ（図中Ｈ１＋Ｈ２）として固定子鉄心７４の積厚（この場合、回転子５の回転軸６方向の寸法）をＨｏとした場合、寸法Ｈｏに対する寸法Ｈの比率を、０．２≦Ｈ／Ｈｏ≦０．８となるように構成されている。

即ち、固定子鉄心７４の回転軸６延在方向に設けられた切欠部７４Ａの両側部Ｈ１、Ｈ２をシェル部１Ａ内壁に当接させると共に、切欠部７４Ａをシェル部１Ａ内壁より離間させている。これにより、電動機２（ＤＣモータ）は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への回転子５の磁気吸引・反発力によって当該回転子５のヨーク部の加振がシェル部１Ａに伝達され難くなる。従って、電動圧縮機Ｃの騒音を低減させることが可能となる。

一方、回転圧縮要素３は中間仕切板８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリー用シリンダ１０を備えている。各のシリンダ９、１０には回転軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が取り付けられており、これら偏心部１１、１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。

１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１、１２の回転でシリンダ９、１０内を回る。１５、１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１５は中間仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１６は同様に中間仕切板８との間にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備えている。

１９、２０はカップマフラであり、それぞれ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取り付けられている。尚、シリンダ９とカップマフラ１９は第１の枠体１５に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ１０とカップマフラ２０も第２の枠体１６に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。そして、この実施例では下面のカップマフラ２０内はシリンダ９、１０、中間仕切板８を貫通する貫通孔７９を介して上面のカップマフラ１９に連通されている。

２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつながる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル２５と固定子巻線７とをつなぐリード線は図示せず）。

係る構成で、電動機２の固定子４の固定子巻線７に通電されると、回転磁界が形成されて回転子５が回転する。この回転子５の回転により回転軸６を介してシリンダ９、１０内のローラ１３、１４が偏心回転され、吸入管２３、２４から吸入された吸入ガスは圧縮される。

圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ９からカップマフラ１９内に吐出され、このカップマフラ１９に形成された吐出孔（図示せず）から上方の密閉容器１内に吐出される。一方、シリンダ１０からは前記連通孔を介してカップマフラ２０に吐出され、貫通孔（図示せず）を経てカップマフラ１９内に入り、同様に吐出孔から上方の密閉容器１内に吐出される。

吐出された高圧ガスは、電動機２の前記固定子４内に設けられた隙間や固定子鉄心７４と回転子５との間の隙間、回転子鉄心２６の凹状部３２、３３、３４、３５を通過して上昇する。そして、ガスはプレート７２に当たり、遠心力で外側に向かい上昇して吐出管２２から吐出される。

次に、図２３に係る電動圧縮機Ｃを用いた冷却装置の冷媒回路図を示している。電動圧縮機Ｃの出口側は凝縮器６９に接続され、凝縮器６９の出口側は図示しないが受液器、液管電磁弁を介して減圧装置としての膨張弁７０に接続されている。膨張弁７０は蒸発器７１に接続され、蒸発器７１の出口側はアキュムレータを介して電動圧縮機Ｃの吸込側に接続された環状の冷媒回路が構成されている。電動圧縮機Ｃから吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器６９にて放熱し、凝縮液化される。そして、膨張弁７０で減圧された後、蒸発器７１に入り、そこで周囲から熱を奪って気化するサイクルを繰り返すものである。

該電動圧縮機Ｃの騒音波形を図９に示している。図から可聴音域（５００Ｈｚ〜１．６ｋＨｚ）のハッチング部の騒音が低下していことがわかる。尚、電動圧縮機Ｃは２気筒回転圧縮機（ツインロータリー）７００Ｗ、冷媒はＲ４０１Ａ、電動機２は集中巻、希土類永久磁石を用いている。また、Ｃｔ／Ｅｔ＝４３℃／４４℃で８０Ｈｚ運転、マイクは水平で１ｍ離間した位置に設置している。この結果を下記表１に示している。

上記表より騒音が低減されているのが分かる。

このように、電動圧縮機Ｃに用いた電動機２（ＤＣモータ）の回転子５を構成する固定子鉄心７４の外周面に切欠部７４Ａを設け、この切欠部７４Ａ以外をシェル部１Ａ内壁に当接させているので、電動圧縮機Ｃに用いた電動機２（ＤＣモータ）は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への回転子５の磁気吸引・反発力によって当該回転子５のヨーク部が加振されるが、回転子５を構成する固定子鉄心７４の外周面に切欠部７４Ａを設けて、切欠部７４Ａ以外をシェル部１Ａ内壁に当接させているので、固定子４のヨーク部が加振された場合でもシェル部１Ａへの振動伝達を減少させることが可能となる。従って、電動圧縮機Ｃの騒音を大幅に低減させることができるようになる。

特に、高磁力の希土類永久磁石電動機や、スロット数の少ない磁極集中巻電動機では、スロット数の多い電動機より磁束の変化が大きな場合でも、固定子鉄心７４の外周面に切欠部７４Ａを設けてシェル部１Ａ内壁に当接させているので、固定子４のヨーク部からシェル部１Ａへの振動伝達を減少させることができるようになる。これにより、同様に電動圧縮機Ｃの騒音を大幅に低減させることが可能となる。

次に、図１０、図１１にもう一つの電動圧縮機Ｃを示している。この場合、固定子鉄心７４の外周面には回転子５の回転軸６延在方向に所定寸法切り欠かれると共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かれた切欠部７４Ａが設けられている。該切欠部７４Ａは回転軸６の延在方向で固定子鉄心７４の中心よりどちらか一方（図中下側）を切り欠くと共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かいている。この場合、固定子鉄心７４とシェル部１Ａ内壁との当接長さをＨ（図中Ｈ１）として固定子鉄心７４の積厚（この場合、回転子５の回転軸６方向の寸法）をＨｏとした場合、０．２≦Ｈ１／Ｈｏ≦０．８としている。

即ち、固定子鉄心７４の回転軸６延在方向に設けられた切欠部７４Ａの一側部（図中Ｈ１）をシェル部１Ａ内壁に当接させると共に、切欠部７４Ａをシェル部１Ａ内壁より離間させている。尚、固定子鉄心７４以外は図１、図２と同様である。これにより、電動機２（ＤＣモータ）は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への回転子５の磁気吸引・反発力によって当該回転子５のヨーク部の加振がシェル部１Ａに伝達され難くなる。従って、前述同様電動圧縮機Ｃの騒音を低減させることが可能となる。

次に、図１２、図１３にもう一つの電動圧縮機Ｃを示している。この場合、固定子鉄心７４の外周面には回転子５の回転軸６延在方向に所定寸法切り欠かれると共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かれた切欠部７４Ａが設けられている。該切欠部７４Ａは回転軸６の延在方向で固定子鉄心７４の中心よりどちらか一方（図中上側）を切り欠くと共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かいている。この場合、固定子鉄心７４とシェル部１Ａ内壁との当接長さをＨ（図中Ｈ２）として固定子鉄心７４の積厚（この場合、回転子５の回転軸６方向の寸法）をＨｏとした場合、０．２≦Ｈ２／Ｈｏ≦０．８としている。

即ち、固定子鉄心７４の回転軸６延在方向に設けられた切欠部７４Ａの一側部Ｈ２をシェル部１Ａ内壁に当接させると共に、切欠部７４Ａをシェル部１Ａ内壁より離間させている。尚、固定子鉄心７４以外は図１、図２と同様である。これにより、電動機２（ＤＣモータ）は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への回転子５の磁気吸引・反発力によって当該回転子５のヨーク部の加振がシェル部１Ａに伝達され難くなる。従って、前述同様電動圧縮機Ｃの騒音を低減させることが可能となる。

次に、図１４、図１５もう一つの電動圧縮機Ｃを示している。この場合、固定子鉄心７４の外周面には回転子５の回転軸６延在方向に所定寸法切り欠かれると共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かれた切欠部７４Ａが設けられている。該切欠部７４Ａは回転軸６の延在方向に複数箇所（この場合、２箇所）切り欠かれると共に、回転軸６方向に所定深さ切り欠かれている。この場合、固定子鉄心７４とシェル部１Ａ内壁との当接長さをＨ（図中Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３）として固定子鉄心７４の積厚（この場合、回転子５の回転軸６方向の寸法）をＨｏとした場合、０．２≦Ｈ（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３）／Ｈｏ≦０．８としている。

即ち、固定子鉄心７４の回転軸６延在方向に２箇所設けられた切欠部７４Ａ、７４Ａ以外の箇所（図中Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）をシェル部１Ａ内壁に当接させると共に、切欠部７４Ａをシェル部１Ａ内壁より離間させている。尚、固定子鉄心７４以外は図１、図２と同様である。これにより、電動機２（ＤＣモータ）は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への回転子５の磁気吸引・反発力によって当該回転子５のヨーク部の加振がシェル部１Ａに伝達され難くなる。従って、前述同様電動圧縮機Ｃの騒音を低減させることが可能となる。

次に、図１６、図１７にもう一つの電動圧縮機Ｃを示している。この場合、回転子５に設けられた各スロット４１、４２、４３、４４内に挿入された各磁性体４５（永久磁石）・・・の積厚を固定子鉄心７４の積厚（この場合、回転子５の回転軸６方向の寸法）より短くしている。そして、各スロット４１、４２、４３、４４内に挿入された各磁性体４５・・・は、各スロット４１、４２、４３、４４内の長手方向中心に位置させている。また、回転子５に設けた磁性体４５の積厚をＨｍｇ、固定子鉄心７４の積厚をＨｏとした場合、寸法Ｈｏに対する寸法Ｈｍｇの比率を、０．２≦Ｈｍｇ／Ｈｏ≦０．９８となるように構成されている。即ち、各スロット４１、４２、４３、４４内に挿入された各磁性体４５・・・は、各スロット４１、４２、４３、４４の両端を同一寸法短くしている。尚、磁性体４５以外は図１、図２と同様である。これにより、電動機２は、通常の誘導電動機に比較して半径方向への回転子５の磁気吸引・反発力によって当該回転子５のヨーク部の加振がシェル部１Ａに伝達され難くなり、前述同様電動圧縮機Ｃの騒音を低減させることが可能となる。

図８は界磁を構成する磁性体４５として使用する永久磁石であるフィライト系磁石材と希土類系磁石材の減磁曲線を示し、縦軸は磁束密度Ｂ、横軸は保持力Ｈｃを示している。尚、同図中、破線で示したのが一般的なフェライト系磁石材の場合、実線で示したのが一般的な希土類系磁石材の場合で、Ｔ１は＋２５℃、Ｔ２は＋１５０℃の各場合である。同図より分かる通り、希土類系磁石材は、フェライト系磁石材に比して残留磁束密度Ｂｒ及び保持力Ｈｃ共に大きく、磁気エネルギー積も極めて大きい。従って、磁石面積を小さくしても必要なギャップ磁束数を確保でき、所要の出力を得ることが可能となる。

即ち、各磁性体４５（永久磁石）・・・の積厚を固定子鉄心７４の積厚より短くしても所要の出力を得ることが可能となるので、電動機２の出力を殆ど低減させることなく、固定子４の歯部への加振力を磁性体４５幅Ｈｍｇより広い固定子４幅Ｈｏ方向（図中矢印方向）に分散させることが可能となり、シェル部１Ａへの振動伝達を振動伝達の分散により軽減させることができるようになる。尚、Ｈｍｇ／Ｈｏの最低を０．２としたのは、電動機１の効率面と固定子４のコストから決定している。

この電動圧縮機Ｃの騒音の波形を図１８に示している。図中ハッチングで示す部分５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ（可聴音域）が低下している。この図でＳＨはＨｏを示している。この図から固定子４幅Ｈｏ＝４０ｍｍと磁性体４５幅Ｈｍｇ＝４０ｍｍの場合従来の大きな騒音、固定子４幅Ｈｏ＝５０ｍｍと磁性体４５幅Ｈｍｇ＝４０ｍｍの場合騒音が大幅に低減され、固定子４幅Ｈｏ＝４５ｍｍと磁性体４５幅Ｈｍｇ＝４０ｍｍの場合、固定子４幅Ｈｏ＝５０と４０の間の騒音となることが分かる。尚、この場合も、電動圧縮機Ｃはツインロータリー７００Ｗ、冷媒はＲ４０１Ａ、電動機２は集中巻、希土類永久磁石を用いている。また、Ｃｔ／Ｅｔ＝４３℃／４４℃で８０Ｈｚ運転、マイクは水平で１ｍ離間した位置に設置している。尚、図１８の説明を表２に示しており、騒音レベルはＨｍｇ／Ｈｏを変化させた時の値である。

上記表より騒音が低減されているのが分かる。

次に、図１９、図２０にもう一つの電動圧縮機Ｃを示している。この場合、電動圧縮機Ｃには図１の切欠部７４Ａが設けられた固定子４が用いられると共に、図１６の各スロット４１、４２、４３、４４内に挿入された各磁性体４５・・・の積厚は固定子鉄心７４の積厚より短い回転子５が設けられている。

該磁性体４５は回転子鉄心２６の直径Ｄと回転軸６方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小さくすると共に、磁性体４５の厚さ寸法ｔと回転軸方向の積厚Ｈｍｇとの比ｔ／Ｈｍｇを０．１より小さくしている。即ち、磁性体４５を希土類系磁石材により構成すると共に、回転子５の回転子鉄心２６の直径をＤ、当該回転子鉄心２６の回転軸６方向の寸法をＬ、磁性体４５の厚さ寸法をｔとした場合、寸法Ｄに対する寸法Ｌの比率を、Ｌ／Ｄ＜１．１とし、寸法Ｈｍｇに対する寸法ｔの比率を、ｔ／Ｈｍｇ＜０．１とすることにより固定子４のヨーク部の振動を分散させてシェル部１Ａの振動を減少させられると共に、磁性体４５の厚さ寸法ｔと回転軸６方向の積厚Ｈｍｇとの比ｔ／Ｈｍｇを０．１より小さくすることにより更に固定子４のヨーク部の振動を分散させてシェル部の振動を減少させることが可能となる。尚、固定子鉄心７４及び磁性体４５以外は図１、図２と同様である。これにより、固定子４のヨーク部が加振された場合でも固定子５の歯部への加振力を分散させてシェル部１Ａへの振動伝達を大幅に減少させることが可能となる。従って、エアコン、冷凍庫、冷蔵庫、或いはショーケースなどに設けられた冷却装置から発生する騒音を大幅に低減させることができるようになる。

回転子の回転軸延在方向に切欠部を設けた本発明の電動圧縮機の縦断側面図である。同図１の電動圧縮機の横断上面図である。本発明の回転子の一部縦断側面図である。本発明の回転子の平面図である。本発明の回転子を構成する回転子用鉄板の平面図である。本発明の回転子を構成する回転子鉄心の側面図である。本発明の回転子を構成する磁性体の斜視図である。磁性体として使用される永久磁石の減磁曲線を示す図である。回転子の回転軸延在方向に切欠部を設けた電動圧縮機の騒音の波形を示す図である。もう一つの電動圧縮機の縦断側面図である。同図１０の電動圧縮機の横断上面図である。もう一つの電動圧縮機の縦断側面図である。同図１２の電動圧縮機の横断上面図である。もう一つの電動圧縮機の縦断側面図である。同図１４の電動圧縮機の横断上面図である。回転子に設けた磁性体を固定子より短く構成した本発明のもう一つの電動圧縮機の縦断側面図である。同図１６の電動圧縮機の横断上面図である。回転子に設けた磁性体を固定子より短く構成した電動圧縮機の騒音の波形を示す図である。回転子の回転軸延在方向に切欠部を設けると共に回転子に設けた磁性体を固定子より短く構成した本発明のもう一つの電動圧縮機の縦断側面図である。同図１９の電動圧縮機の横断上面図である。従来の電動圧縮機の縦断側面図である。同図２１の電動圧縮機の横断上面図である。本発明の電動圧縮機用いた冷却装置の冷媒回路図である。

符号の説明

１密閉容器
１Ａシェル部
２電動機
３圧縮要素
４固定子
５回転子
６回転軸
７固定子巻線
２６回転子鉄心
４５磁性体
６８圧縮機
６９凝縮器
７０膨張弁
７１蒸発器
７４固定子鉄心
７４Ａ切欠部
Ｃ電動圧縮機

Claims

容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される圧縮要素とを収納して成る電動機において、
前記電動要素を、前記容器の内壁に当接して固定される固定子鉄心を有する固定子と、希土類系磁石材を有して前記回転軸に取り付けられ、前記固定子の内側において回転自在に支持された回転子とから構成すると共に、前記固定子鉄心が前記容器に当接する部分の前記回転軸方向の寸法をＨとし、当該固定子鉄心の前記回転軸方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈ＜Ｈｏとしたことを特徴とする電動機。
容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される圧縮要素とを収納して成る電動機において、
前記電動要素を、前記容器の内壁に当接して固定される固定子鉄心を有する固定子と、希土類系磁石材を有して前記回転軸に取り付けられ、前記固定子の内側において回転自在に支持された回転子とから構成すると共に、前記希土類系磁石材の前記回転軸方向の寸法をＨｍｇとし、前記固定子鉄心の前記回転軸方向の寸法をＨｏとした場合、Ｈｍｇ＜Ｈｏとしたことを特徴とする電動機。