JP2009261059A - 電動機とそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電動機とそれを用いた電子機器に関するものであり、振動や騒音の抑制効果を高めることを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、内部に円柱状のロータ収納空間１２ａを有するとともに、このロータ収納空間１２ａに接する内周部分に、コイルによる磁極を所定間隔ごとに配置したステータ１２と、このステータ１２の前記ロータ収納空間１２ａ内に回転自在に配置した円柱状のロータ１３とを備え、前記ロータ１３の外周近傍には、複数の磁石１６ａ〜１６ｄを、所定間隔をおいて環状に配置し、隣接する磁石１６ａ〜１６ｄの端部間のロータ１３部分で、磁石１６ａ〜１６ｄよりも内方には貫通孔１７を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機とそれを用いた、例えば空調機器等のような電子機器に関するものである。

例えば空調機器におけるコンプレッサーに用いられている電動機の構造は、次のようになっていた。

すなわち、内部に円柱状のロータ収納空間を有するとともに、このロータ収納空間に接する内周部分に、コイルによる磁極を所定間隔ごとに配置したステータと、このステータの前記ロータ収納空間内に回転自在に配置した円柱状のロータとを備え、前記ロータの外周近傍には、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置した構造となっていた（なお、これに類似する先行文献としては、例えば下記特許文献１がある）。
特開２００７−２３６０９６号公報

上記従来例では、前記ロータの外周近傍に配置した複数の磁石間で生ずる急激な磁束密度変動により、振動や騒音が発生するのを、次のような構成で対応している。

例えば、隣接する磁石の端部間のロータ部分の外周径を小さくしたり、この部分に溝を設けたりすることで、前記ロータの外周近傍に配置した複数の磁石間部分で生ずる急激な磁束密度変動を抑制しようとしているのである。

しかしながら、上記のように隣接する磁石の端部間のロータ部分の外周を小さくしたり、この部分に溝を設けたりするだけでは、急激な磁束密度変動を抑制することが難しく、結果として振動や騒音を十分に抑えることが出来なかった。

そこで本発明は、振動や騒音の抑制効果を高めることを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、内部に円柱状のロータ収納空間を有するとともに、このロータ収納空間に接する内周部分に、コイルによる磁極を所定間隔ごとに配置したステータと、このステータの前記ロータ収納空間内に回転自在に配置した円柱状のロータとを備え、前記ロータの外周近傍には、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置し、隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方には貫通孔を設け、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のごとく本発明は、内部に円柱状のロータ収納空間を有するとともに、このロータ収納空間に接する内周部分に、コイルによる磁極を所定間隔ごとに配置したステータと、このステータの前記ロータ収納空間内に回転自在に配置した円柱状のロータとを備え、前記ロータの外周近傍には、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置し、隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方には貫通孔を設けたものであるので、振動や騒音の抑制効果を高めることができる。

すなわち、前記ロータの外周近傍に、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置するとともに、隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方に貫通孔を設けると、この貫通孔の大きさは場所を適宜調整することで、この部分における急激な磁束密度変動を抑制することができ、その結果として振動や騒音の抑制効果を高めることが出来るのである。

つまり、ロータの磁石外方には、ステータと近接させるために十分な距離がなく、したがってこの部分で従来のように溝を設け、急激な磁束密度変動を抑制し、振動や騒音を抑制することは非常に困難なことではあるが、本発明のように隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方であれば、十分なスペースがあるので、そこに適切な貫通孔を設け、この部分における急激な磁束密度変動を抑制し、振動や騒音の抑制効果を高めることは、簡単に行えるものである。

また、このように貫通孔を設けた場合には、この貫通孔にシャフトを貫通させ、このシャフトのロータ外部分にバランスウエイトを装着することにも、活用することが出来る。

さらに、ロータを、複数の円板状体を積層して円柱状とし、貫通孔を貫通したシャフトで複数の円板状体を一体化することにも、活用することが出来る。

以下本発明の一実施形態の電動機を、空調機器のコンプレッサーに適用したものを、添付図面を用いて説明する。

図３は、空調機器の冷房時におけるヒートサイクル回路を示し、先ずコンプレッサー１により冷媒を圧縮し、次に凝縮器２により放熱して冷媒を液化させ、その後蒸発器３により吸熱して冷媒を気化させ、再びコンプレッサー１により、気化した冷媒を圧縮するサイクルを行っている。

前記コンプレッサー１の構造は、図１に示すように、円筒状の外胴４の上、下の開口部に円板状の蓋５、６を溶接して密閉容器を構成したものとしている。

そして外胴４内の下方に、圧縮部７、その上方向に電動機部８が設けられている。

前記圧縮部７は、シリンダ９内に偏心状態でロータ１０を配置した構成となっており、前記ロータ１０を円筒状のシャフト１１で回転させると、前記蒸発器３からの冷媒が管３ａを介してシリンダ９内に吸引され、ここで圧縮され、次にシャフト１１内や、電動機部８のステータ１２と、ロータ１３間等を介して外胴４の上方へと噴出される。

なお、下方の蓋６内には潤滑剤（例えばオイル）１４が設けられているので、前記ロータ１０の回転により、前記冷媒とこの潤滑剤１４が混合状態で、上述のごとく外胴４の上方へと噴出される。

なお、潤滑剤１４は比重が冷媒に比べて大きいので、外胴４内の電動機部８まで上昇した後は、外胴４とステータ１２間を自重により垂れ下がり、下方の蓋６内へと循環する。

その結果、圧縮された冷媒だけが管２ａを介して前記凝縮器２に供給されるようになっている。

前記電動機部８は、内部に円柱状のロータ収納空間１２ａを有するとともに、このロータ収納空間１２ａに接する内周部分に、コイルによる磁極（図示せず）を所定間隔ごとに配置した前記ステータ１２と、このステータ１２の前記ロータ収納空間１２ａ内に回転自在に配置した円柱状の前記ロータ１３とを備えた構成となっている。

前記ステータ１２は磁性体よりなるドーナツ状板を積層して形成したもの、ロータ１３は磁性体よりなる円板状体（図２の１３ａ）を積層して形成したものであるが、本実施形態では特にロータ１３に特徴を有するものであるので、次にこのロータ１３について説明する。

図２（ａ）（ｂ）は、ロータ１３を構成する円板状体１３ａを示し、この円板状体１３ａの外周近傍の内側には、略長方形状の開口１５ａ〜１５ｄが外周を四等分するように所定間隔を置いて、環状に配置されており、各開口１５ａ〜１５ｄには磁石１６ａ〜１６ｄが収納させられている。

これらの磁石１６ａ〜１６ｄは、Ｎ極とＳ極が交互に外方向、つまりステータ１２方向へと向けられており、例えば磁石１６ａ部分における磁束密度分布は、図２（ａ）に示すごとく磁石１６ａの長手方向の中心部分が高く、両側に向かってなだらかに減少する状態としている。

本実施形態において、図２（ａ）に示す磁束密度分布を得るために行った構成は以下のようなものがある。

（１）ロータ１３を構成する円板状体１３ａの外周は、図２（ｂ）のごとく隣接する開口１５ａ、１５ｂ間（他の開口１５ａ〜１５ｄも全て同じ）は小径で、中心点を中央で描いた状態とし、その中心から４５度の範囲で、今度は中心点を、中央よりも外方向で描いた状態としている。つまり、円板状体１３ａの外周で、隣接する開口１５ａ、１５ｂ間部分は小径とし、その後磁石１６ａ〜１６ｄの長手方向中央部分に向けて、ステータ１２方向へと徐々に突出する形状としている。

（２）隣接する磁石１６ａ〜１６ｄの端部間のロータ１３部分で、磁石１６ａ〜１６ｄよりも内方には貫通孔１７を設け、この貫通孔１７により図２（ａ）に示す適切な磁束密度分布調整を行った。

つまり、ロータ１３の磁石１６ａ〜１６ｄ外方には、ステータ１２と近接させるために十分な距離がなく、したがってこの部分で従来のように溝を設け、急激な磁束密度変動を抑制し、振動や騒音を抑制することは非常に困難なことではあるが、本発明実施形態のように隣接する磁石１６ａ〜１６ｂ、１６ｂ〜１６ｃ、１６ｃ〜１６ｄ、１６ｄ〜１６ａの端部間のロータ１３部分で、磁石１６ａ〜１６ｄよりも内方であれば、十分なスペースがあるので、そこに適切な貫通孔１７を設け、この部分における急激な磁束密度変動を抑制し、振動や騒音の抑制効果を高めることは、簡単に行えるものである。

また、このように貫通孔１７を設けた場合には、この貫通孔１７に非磁性体のシャフト（図１の１８）を貫通させ、このシャフト１８のロータ１３外部分にバランスウェイト１９を装着することにも、活用することが出来る。

さらに、ロータ１３を、複数の円板状体１３ａを積層して円柱状とし、貫通孔１７を貫通した非磁性体のシャフト１８で複数の円板状体１３ａを一体化することにも、活用することが出来る。

なお、これらシャフト１８を利用し、バランスウェイト１９を装着したり、円板状体１３ａを一体化したりする場合、貫通孔１７とシャフト１８間に隙間が存在する場合は、磁性体製のシャフト１８を用いることも出来る。

以上のような構成により、本実施形態では、ロータ１３外周に図２（ａ）に示す適切な磁束密度分布を形成することが出来るので、ステータ１２のコイルに通電すれば、振動や騒音の少ない運転が行われるようになっているのである。

以上のごとく本発明は、内部に円柱状のロータ収納空間を有するとともに、このロータ収納空間に接する内周部分に、コイルによる磁極を所定間隔ごとに配置したステータと、このステータの前記ロータ収納空間内に回転自在に配置した円柱状のロータとを備え、前記ロータの外周近傍には、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置し、隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方には貫通孔を設けたものであるので、振動や騒音の抑制効果を高めることができる。

すなわち、前記ロータの外周近傍に、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置するとともに、隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方に貫通孔を設けると、この貫通孔の大きさは場所を適宜調整することで、この部分における急激な磁束密度変動を抑制することができ、その結果として振動や騒音の抑制効果を高めることが出来るのである。

つまり、ロータの磁石外方には、ステータと近接させるために十分な距離がなく、したがってこの部分で従来のように溝を設け、急激な磁束密度変動を抑制し、振動や騒音を抑制することは非常に困難なことではあるが、本発明のように隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方であれば、十分なスペースがあるので、そこに適切な貫通孔を設け、この部分における急激な磁束密度変動を抑制し、振動や騒音の抑制効果を高めることは、簡単に行えるものである。

また、このように貫通孔を設けた場合には、この貫通孔にシャフトを貫通させ、このシャフトのロータ外部分にバランスウエイトを装着することにも、活用することが出来る。

さらに、ロータを、複数の円板状体を積層して円柱状とし、貫通孔を貫通したシャフトで複数の円板状体を一体化することにも、活用することが出来る。

したがって、各種電子機器への活用が期待されるものとなる。

本発明の一実施形態を、コンプレッサーに適用した断面図 （ａ）同ロータ部分の平面図、（ｂ）（ａ）のｂ部分の拡大平面図 本発明の一実施形態を、空調機器に適用したブロック図

符号の説明

１ コンプレッサー
２ 凝縮器
３ 蒸発器
４ 外胴
５ 蓋
６ 蓋
７ 圧縮部
８ 電動機部
９ シリンダ
１０ ロータ
１１ シャフト
１２ ステータ
１２ａ ロータ収納空間
１３ ロータ
１４ 潤滑剤
１５ａ 開口
１５ｂ 開口
１５ｃ 開口
１５ｄ 開口
１６ａ 磁石
１６ｂ 磁石
１６ｃ 磁石
１６ｄ 磁石
１７ 貫通孔
１８ シャフト

Claims (5)

1. 内部に円柱状のロータ収納空間を有するとともに、このロータ収納空間に接する内周部分に、コイルによる磁極を所定間隔ごとに配置したステータと、このステータの前記ロータ収納空間内に回転自在に配置した円柱状のロータとを備え、前記ロータの外周近傍には、複数の磁石を、所定間隔をおいて環状に配置し、隣接する磁石の端部間のロータ部分で、磁石よりも内方には貫通孔を設けた電動機。
2. 貫通孔にはシャフトを貫通させ、このシャフトのロータ外部分にバランスウエイトを装着した請求項１に記載の電動機。
3. ロータは、複数の円板状体を積層して円柱状とし、貫通孔を貫通したシャフトで複数の円板状体を一体化する請求項１または２に記載の電動機。
4. シャフトを非磁性体で形成した請求項２または３に記載の電動機。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の電動機を収納した電子機器。

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