JP2008005591A - Ｄｃブラシレスモータおよび密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣブラシレスモータの回転子ヨークのスキューを大きく取れ、ヨーク分割個数を最小にできる回転子を提供し、トルク変動による振動・騒音の少ないＤＣブラシレスモータおよび密閉型電動圧縮機を提供する。
【解決手段】マグネット２０２、２０３の形状が回転軸に並行で半径方向に直角な平板であるマグネットの挿入空間において、マグネット２０２、２０３を周方向に２分割し、且つ異極で構成してある回転子ユニット２００、２００ｂを、軸方向配置が互いに逆方向となるように連接して構成したものである。
【選択図】図２

Description

本発明は空気調和装置および冷却機等に用いられる密閉型電動圧縮機に搭載されるＤＣブラシレスモータ関するものである。

ブラシレスモータのトルクリップルを低減するため、回転子ヨークにスキューを設けることは従来から周知の技術であり、平板型マグネットを回転子ヨーク内に設けた空間に挿入した回転子（以下、ＩＰＭ型回転子という）のスキュー方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６〜図８は回転子ヨークにスキューを設ける方法を説明する図であり、回転中心から外周に向かって延びる直線に対して直角（以下、「半径方向に直角」と表現する）なる所定厚みのマグネッ７０１が挿入されており、マグネット７０１の周方向の端面から外周に向けてマグネット７０１の厚みより大きな磁気短絡防止用空間７０２が設けてある回転子ヨークを軸方向に複数個分割せしめ、各分割部分を磁気短絡防止用空間７０２が一部オーバラップするように周方向に回転させながら積み重ねて一体化して回転子となしたものである。
特開平５−２３６６８７号公報

しかしながら、上記従来の構成でも、空間の幅に制約があり、スキュー角を大きくしようとすれば回転子のヨークの分割数が増え組立が複雑になりやすい欠点を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ＤＣブラシレスモータの回転子ヨークのスキューを大きく取れ、ヨーク分割個数を最小にできる回転子を提供し、トルク変動による振動・騒音の少ないＤＣブラシレスモータおよび密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の問題点を解決する為に、本発明はブラシレスモータを用いた密閉型電動圧縮機において、該圧縮機の回転軸に固定される回転子が、積層された鉄板からなるヨーク中の所定の位置にマグネットを挿入する空間を設け、前記空間にマグネットを挿入してなるＩＰＭ型回転子であって、前記マグネット形状が回転軸に並行で半径方向に直角な平板である前記マグネットの挿入空間において、前記マグネットを周方向に２分割し、且つ異極で構成してある回転子ユニットを、軸方向配置が互いに逆方向となるように連接して構成したものである。

これにより、前記ヨーク内の同一挿入空間に挿入された２個のマグネットの分割寸法比率分だけ磁極中心がずれ、擬似的な磁気スキューを得ることができる。

本発明のＤＣブラシレスモータはＩＰＭ型回転子でありながら擬似的な磁気スキューを備え且つ、スキュー角を大きく取る事によって、最小分割のヨークで構成できる。

第１の発明は、ＤＣブラシレスモータを用いた密閉型電動圧縮機において、該圧縮機の
回転軸に固定される回転子が、積層された鉄板からなるヨーク中の所定の位置にマグネットを挿入する空間を設け、前記空間にマグネットを挿入してなるＩＰＭ型回転子であって、前記マグネット形状が回転軸に並行で半径方向に直角な平板である前記マグネットの挿入空間において、前記マグネットを周方向に２分割し且つ異極で構成してある前記ヨークを、前記回転軸方向に反転して組合せて構成するものである。これにより、擬似的な磁気スキューが得られ、モータ回転時のトルク変動を低く抑えることができるので、密閉型電動圧縮機の振動・騒音を抑えることができる。

第２の発明は、特に第１の発明の回転子ヨークに挿入される分割された２個のマグネットの円周方向長さが、一方が短く、且つ対応する固定子ヨークのスロットピッチの１／２から１になる角度範囲になるよう構成することによって、この範囲で最も効果的にトルク変動を抑える磁気スキュー角を選択できる。

第３の発明は、特に第１の発明の回転子において、組み合わされる２個のヨークの回転軸方向間隔が、回転子と対応する固定子との空間距離の５倍以上となるように、空間又は非磁性の材料からなるスペーサで仕切る事に依って、前記回転子ユニット間での磁束漏れによる電力損失の発生を抑え、効率低下を防ぐことができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明のＤＣブラシレスモータを用いた密閉型電動機圧縮機の断面図を示す。

１はＤＣブラシレスモータを構成する固定子でドウシェル６に固定され、２は回転子で圧縮機のメカ部３の回転軸４に固定され、５は軸受け、７、８は上下シェル、９は吸入管、１０は吐出管、１１は電源用端子である。点線のＦおよびＦｂは前記回転子２の上下端部における磁気中心のズレを表す。

図２は本実施の形態における回転子２の構成を説明する組立図である。図２においては、積層された鉄板を有する２つの回転子ユニット２００、２００ｂを、仕切り板２０９を介して上下２枚の端板２０６で挟みこみ、カシメ用貫通穴２０７、２０４を通してカシメピン２０８でカシメ付けてある。ここで前記回転子ユニット２００ｂは２００を上下反転したものである。

図３は回転子ユニット２００の内部構造を、４極を例にして示す図である。

図において、ヨーク内に設けられたマグネット挿入空間２０１にマグネット２０２、２０３が挿入してある。２０４はカシメピン２０８の貫通穴、２０５は異極間の磁気遮蔽溝である。θは短い方のマグネット２０２の回転軸から径方向への開角、βはマグネットの１極分に相当する角度である。前記磁気遮蔽溝２０５の幅Ｓは固定子１と回転子２との空間距離ｔｇの５倍以上にとられる。

図４はモータの固定子１と回転子２の組立状態を表し、δは回転子ユニット２００、２００ｂの磁極中心のズレ角、ψは固定子のスロットピッチである。

以上の様に構成された回転子について、以下に動作、作用を説明する。

図４から分かるごとく、回転子ユニット２００、２００ｂの同一番号マグネットの磁極中心がずれることにより、軸方向に見かけ上の磁気スキューが得られることになる。 こ
こでズレ角αとマグネットの開角θとの間にはα＝θなる関係が成り立つから、θをスロットピッチψ×１〜１／２の間で選択することによって、最も性能にバランスの取れたスキュー角を備えることができる。

さらに、図３より分かるごとく、回転子ユニット２００、２００ｂは反転して積み重ねても、カシメ用貫通穴の位置は変わらないから、ヨークのコアパターンは１種類で足りる。

一方、同一のマグネット挿入空間の異極間に磁気遮蔽溝２０５を設けることによって、異極間の磁気短絡を防止できる。

さらに、回転子ユニット２００、２００ｂの間に、回転子と固定子間の空間距離ｔｇの５倍以上厚みを持つ非磁性仕切り板２０９を設けることによって、上下回転子ユニット２００、２００ｂの異極間の接近による磁気短絡を防止することができる。この空間は、モータの出力に寄与できないが、通常設定される空間距離ｔｇの範囲であれば回転子端部のもれ磁束で十分カバーできる。従って、一対のヨークの組み合わせで大きなスキュー角を得ることが可能となる。

その結果、組立も容易で、性能への影響も少ない振動・騒音の小さいＤＣブラシレスモータおよび密閉型電動圧縮機を得ることができる。

図５は本実施例で得られるコギングの低減効果の一例を示す図であり、ａ）が本発明実施の形態におけるリップルの波形であり、ｂ）が従来のＤＣブラシレスモータ（スキューなし）の場合のリップル波形である。図５において、ＡおよびＢはそれぞれの振幅（リップル値）を表し、Ａ／Ｂで２０％低減が確認されている。一方性能への影響はほとんどないことを確認している。

本発明によれば、密閉型電動圧縮機のみならず、同一回転子構造を持つブラシレスモータ一般に広く応用可能である。

本発明実施の形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図 本発明実施の形態におけるＤＣブラシレスモータ回転子の分解組立図 本発明実施の形態における回転子ユニットの構成を説明する模式図 本発明実施の形態におけるＤＣブラシレスモータの構成を説明する図 本発明の効果を示すコギングトルクの波形を示す図 従来のＤＣブラシレスモータの回転子の構成を説明する図 従来のＤＣブラシレスモータの回転子の構成を説明する図 従来のＤＣブラシレスモータの回転子の構成を説明する図

符号の説明

１ 固定子
２ 回転子
３ 圧縮機メカ
４ 回転軸
５ 軸受け
６ 胴シェル
７、８ 上下シェル
９ 吸入管
１０ 吐出管
１１ 電源端子
２００、２００ｂ 回転子ユニット
２０１ 挿入空間
２０２、２０３ マグネット
２０４、２０７ 貫通穴
２０５ 磁気遮蔽溝
２０６ 端板
２０８ カシメピン
２０９ 仕切り板
２１０ 軸取り付け穴
７０ 従来の回転子
７１ 従来の回転子の分割されたヨーク
７０１ マグネット
７０２ 空間
７０３ ヨーク

Claims (5)

1. 積層鉄心からなるヨーク内に設けた挿入空間にマグネットを挿入した回転子を有し、前記マグネットは前記回転子の回転軸に対して平行でかつ回転中心から外周方向に向かって延びる直線に対して直角に配置された平板形状を有してなるＤＣブラシレスモータであって、前記回転子は、マグネットを周方向で２分割し、かつ２分割したマグネットの極性を相互に異ならせた回転子ユニットを、隣り合う回転子ユニットの軸方向配置が互いに逆向きとなるように連接配置してなるＤＣブラシレスモータ。
2. 回転子のヨークに挿入される分割された２個のマグネットの円周方向長さが、一方が短く且つ対応する固定子ヨークのスロットピッチの１／２倍から１倍となる角度範囲である請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
3. 隣り合う回転子ユニットとの軸方向間隔が、回転子と固定子との径方向空間距離の５倍以上であり、かつ前記軸方向間隔は空気または非磁性材料により満たされている請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
4. それぞれの回転子ユニットは、ヨークに挿入される２個のマグネットの境界に沿って、前記ヨークに外周方向に向かう磁気遮蔽溝が設けてある請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
5. 請求項１〜請求項４記載のＤＣブラシレスモータを搭載した密閉型電動圧縮機。

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