JP2014150695A - Permanent magnet motor, sealed compressor and refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、永久磁石電動機、密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a permanent magnet motor, a hermetic compressor, and a refrigeration cycle apparatus.
従来より、冷凍サイクル装置では、その密閉型圧縮機の駆動源として永久磁石電動機を用いることが知られている。 Conventionally, in a refrigeration cycle apparatus, it is known to use a permanent magnet motor as a drive source for the hermetic compressor.
一般に、この種の永久磁石電動機は、固定巻線を有する固定子と、回転子鉄心に設けた複数の磁石収容孔内に永久磁石を収容した回転子とを具備している。 In general, this type of permanent magnet motor includes a stator having a fixed winding and a rotor in which permanent magnets are housed in a plurality of magnet housing holes provided in the rotor core.
図9に示すように、従来の永久磁石電動機の回転子1の一例としては、円柱状の回転子鉄心2の図示省略の回転軸が挿入される軸孔3の中心O回りに、平面視ほぼV字状の複数の磁石収容孔4,4,…を軸方向に形成しているものが知られている。これらの各磁石収容孔4内には、磁場配向が共に図10で示す平行磁場配向7である2枚の平板状の永久磁石5,6がそれぞれ収容される。
As shown in FIG. 9, as an example of a
また、他の従来の永久磁石電動機では、回転子鉄心に形成される磁石収容孔を、回転子鉄心の中心側に凸部側が向いた平面視台形状に形成し、これらの各台形状の3辺に、平板状の永久磁石をそれぞれ収容している回転子が知られている(例えば特許文献1参照)。 In another conventional permanent magnet motor, the magnet housing hole formed in the rotor core is formed in a trapezoidal shape in plan view with the convex side facing the center side of the rotor core. There is known a rotor that houses flat plate-like permanent magnets on the sides (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記図9で示す従来の回転子では、V字状の各磁石収容孔4内に2枚の平板状の永久磁石5,6を収容しているので、軸孔3の中心O側に向いた磁石収容孔4のV字状尖端部側に、永久磁石5,6が存在しない空間部4aが形成されてしまう課題がある。
However, in the conventional rotor shown in FIG. 9, the two flat
すなわち、V字状の磁石収容孔4内にそれぞれ収容された平板状の永久磁石5,6は、その幅方向内端側同士が磁石収容孔4のV字状尖端部で相互に当接し、それ以上中心O側へ挿入できないので、ほぼ三角形の空間部4aが形成されてしまう。
That is, the plate-like
このために、各磁石収容孔4内に収容された2枚の永久磁石5,6の合計の長さが短くなるので、その分、回転子1の磁束量が減少し、永久磁石電動機としての性能の低下を招く。
For this reason, since the total length of the two
また、各磁石収容孔4内に、永久磁石5,6として着磁する前の素材、例えばフェライト等の平板状の素材を収容し、回転子1の外周側から、固定子とほぼ同様の構成の着磁機により磁界を与えて着磁する場合には、磁石収容孔4,4,…の上記各空間部4a自体が着磁されないうえに、この空間部4a周辺が軸孔3の中心O側に近い深部に位置し、着磁機から遠くなるために、着磁しにくいという課題がある。
Moreover, in each magnet accommodation hole 4, the raw material before magnetizing as the
このために、回転子1の磁束量が減少するので、永久磁石電動機として性能の低下を招く。
For this reason, since the magnetic flux amount of the
また、上記特許文献1記載の回転子も、ほぼ台形状の1つの磁石収容孔内に、その台形の頂辺部とその両側の斜辺部の3箇所に、平板状の永久磁石をそれぞれ収容するので、これら3つの永久磁石同士間に間隙が発生し易い。
Further, the rotor described in
このために、上記V字状磁石収容孔を有する従来例とほぼ同様の課題を有する。 For this reason, it has the subject similar to the prior art example which has the said V-shaped magnet accommodation hole.
本発明が解決しようとする課題は、回転子の磁石収容孔内に収容される永久磁石の合計長さの増大を図ると共に、着磁されにくい部分の低減を図ることができる永久磁石電動機、密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to increase the total length of the permanent magnets accommodated in the magnet accommodation holes of the rotor, and to reduce the number of parts that are difficult to be magnetized, and to seal An object of the present invention is to provide a mold compressor and a refrigeration cycle apparatus.
実施形態の永久磁石電動機は、固定子巻線を有する固定子と、回転子鉄心に設けた複数の磁石収容孔内に永久磁石をそれぞれ収容した回転子と、を具備している。 The permanent magnet motor according to the embodiment includes a stator having a stator winding, and a rotor that houses permanent magnets in a plurality of magnet housing holes provided in the rotor core.
磁石収容孔は、平面視で回転子鉄心の中心側に凸部側が向いた円弧状収容部と、この円弧状収容部の両端側に形成された直線状収容部を有し、上記円弧状収容部内に、円弧状の永久磁石を収容し、上記直線状収容部内に平板状の永久磁石をそれぞれ収容している。 The magnet housing hole has an arcuate housing portion whose convex side faces the center side of the rotor core in a plan view, and linear housing portions formed on both ends of the arcuate housing portion. An arc-shaped permanent magnet is accommodated in the portion, and a plate-shaped permanent magnet is accommodated in the linear accommodating portion.
以下、本実施形態を、図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in several drawing.
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る永久磁石電動機は、図1で示す回転子11と、図8で示し、後述する固定子24aとを具備している。
(First embodiment)
The permanent magnet motor according to the first embodiment includes a
図1に示すように回転子11は、円柱状の回転子鉄心12の図示省略の回転軸が圧入等により挿入されて固定される軸孔13の中心、すなわち、回転子11の中心O回りに、複数の磁石収容孔14,14,…を配設している。
As shown in FIG. 1, the
回転子鉄心12は、電磁鋼板等よりなる複数の円形薄板を軸方向に積層して円柱状に形成されており、図示省略のリベットが挿通される複数のリベット挿通孔15を中心O回りに形成している。
The
各磁石収容孔14は、回転子鉄心12の中心O側に、凸部側が向いた所要大の円弧状収容部14aと、この円弧状収容部14aの両端側に形成された所要大の一対の直線状収容部14b,14cとを有し、これら14a〜14cを回転子鉄心12の軸方向ほぼ全長に亘って形成している。
Each
円弧状収容部14aは、その凸弧状の内周面を、回転子中心Oの外周の近傍まで深く延在させている。この円弧状収容部14aの中心角は永久磁石電動機の磁極数等に応じて適宜形成される。
The arcuate
一対の直線状収容部14b,14cは、円弧状収容部14aの両端から回転子鉄心12の径方向外方へほぼ直線状に延在して、回転子鉄心12の外周壁の手前で終端している。
The pair of linear
そして、各円弧状収容部14a内には、この円弧状収容部14aの平面視形状とほぼ同形で嵌入可能に形成されたフェライト製等の円弧状の永久磁石16が円弧状収容部14aの軸方向のほぼ全長に亘って収容される。
And in each
また、一対の直線状収容部14b,14c内には、これら直線状収容部14b,14cの平面視形状とほぼ同形で嵌入可能に形成されたフェライト製等の平板状の永久磁石17a,17bが直線状収容部14b,14cの軸方向のほぼ全長に亘って収容される。これら平板状の永久磁石17a,17bと円弧状の永久磁石16との突き合せ端面同士は可及的に密着するように形成されている。このために、各磁石収容孔14内に収容される円弧状の永久磁石16と、一対の平板状の永久磁石17a,17b同士の間隙の低減を図ることができると共に、これら円弧状,平板状の永久磁石16,17a,17bの合計の長さの増大を図ることができる。
Further, in the pair of linear
図2(A)に示すように各円弧状の永久磁石16は符号16cで示すようにラジアル磁場配向に形成されており、図2(B)で示す各平板状の永久磁石17a,17bは符号17cで示すように平行磁場配向に形成されている。すなわち、1つの磁石収容孔14内に、磁場配向が異なる永久磁石16,17a,17bが収容されている。
As shown in FIG. 2 (A), each arc-shaped
図3は上記回転子11の着磁時における回転子鉄心12の中心Oの周辺部の一部の磁束の流れを示している。すなわち、上記円弧状の永久磁石16と一対の平板状の永久磁石17a,17bが永久磁石として着磁される前の素材としてのフェライト等の磁性体を、上記磁石収容孔14内に収容し、この回転子11の固定子とほぼ同様の着磁機(図示省略)等により回転子11の外周側から磁界を与えて着磁する。
FIG. 3 shows the flow of a part of the magnetic flux around the center O of the
そして、図3(A)に示すように、円弧状の永久磁石16は、回転子鉄心12の中心Oに近く、着磁機から遠いために、その分、平板状の永久磁石17a,17bの磁束密度よりも低い。
As shown in FIG. 3A, the arc-shaped
また、図3(A)中、円弧矢印で示す円弧状の永久磁石16の外周部の磁束密度は、図3(B)に示すように、周方向中間部で最も低く、その両側で急峻に立ち上がるU字状に分布する。磁束密度が最も低い周方向中間部での磁束密度は、例えば約0.8T程度である。
Further, in FIG. 3A, the magnetic flux density at the outer peripheral portion of the arc-shaped
これに対し、図9等で示す従来のV字状磁石収容孔4内の平板状の永久磁石5,6では、図4(A)に示すように回転子鉄心2の中心O側で、図中ほぼ三角形状の空間部4aが形成される。
On the other hand, in the plate-like
このために、図4(B)中、太く短い直線矢印で示すように、ほぼ三角形の空間部4aの図中右側斜辺に接する側の平板状の永久磁石6の一端面における板厚方向の磁束密度は、空間部4aの頂角側から、その反対側(つまり、外面側)へ行くに従って漸次低下して行き、最も低い磁束密度は例えば約0.39Tであり、本実施形態のものの約半分以下である。
For this purpose, as shown by a thick and short straight arrow in FIG. 4B, the magnetic flux in the plate thickness direction at one end face of the flat
図5は、その(A)で示す本実施形態に係る1つの磁石収容孔14内に収容される円弧状の永久磁石16と一対の平板状の永久磁石17a,17bとの幅方向の合計長さと、図5(B)で示す従来の1つのV字状磁石収容孔4内に収容される平板状の永久磁石5,6の合計長さとをそれぞれ示している。これら永久磁石5,6,16,17a,17bの合計長さは共に板厚方向中心軸上での長さで測定している。なお、本実施形態と従来例では、回転子鉄心2,12の外径及び内径(軸孔)の大きさが同じであり、かつ磁石収容孔4,14の回転子中心O側の先端と軸孔3,13の内周面との間隔aは等しい。
FIG. 5 shows the total length in the width direction of the arc-shaped
図6と図7は、図5(A),(B)で示すaの長さをパラメータとしたときの上記永久磁石5と6,16と17a,17bの各々の合計長さを対比しており、図中実線αが本実施形態の長さを示し、破線βが従来例(V字形)の長さを示している。
FIGS. 6 and 7 compare the total lengths of the
また、図6は磁極数が6極、回転子1,11の外径がφ65(mm)、同,内径がφ16(mm)の永久磁石電動機の場合の永久磁石5と6,16と17a,17bの各々の合計長さを示し、図7は、回転子1,11の内外径が図6の場合と同じだが、磁極数が4極の場合の永久磁石5と6,16と17a,17bの各々の合計長さを示している。
FIG. 6 shows
すなわち、磁極数が4極、6極の場合のいずれにおいても、実線αで示す実施形態に係るU字状配置に係る永久磁石16,17a,17bの合計長さの方が、破線βで示すV字状配置の従来例のものよりも長い。
That is, regardless of whether the number of magnetic poles is 4 or 6, the total length of the
これにより、本実施形態に係る回転子11を具備した永久磁石電動機の方が磁束量が多く、電動機としての能力の向上を図ることができる。また、本実施形態によれば、円弧状,平板状の永久磁石16,17a,17bの素材(磁性体)として安価なフェライト磁石を用いることができるので、永久磁石電動機としてのコストの低減を図ることができる。
Thereby, the permanent magnet electric motor provided with the
(第2,3の実施形態)
図8は上記永久磁石電動機を組み付けた密閉型圧縮機20と、この密閉型圧縮機20を具備した冷凍サイクル装置40の構成を示している。
(Second and third embodiments)
FIG. 8 shows a configuration of a
図8に示すように密閉型圧縮機20は、密閉容器21を有し、この密閉容器21内の下部には圧縮機構部23が設けられ、上部には上記第1の実施形態に係る永久磁石電動機24が設けられる。これら圧縮機構部23と永久磁石電動機24は、回転軸25によって連結される。
As shown in FIG. 8, the
上記永久磁石電動機24は、密閉容器21の内周面に圧入や焼嵌めによって固定され、巻線が装着された筒状の固定子24aと、この固定子24aの内側に回転可能に設けられた上記第1の実施形態に係る永久磁石を備えた上記回転子11からなる。
The
上記圧縮機構部23は、中間仕切り板22を介して、この中間仕切り板22の上面部に第1のシリンダ26Aを備え、下面部に第2のシリンダ26Bを備えている。さらに、第1のシリンダ26Aの上面には主軸受27が取付固定され、第2のシリンダ26Bの下面には副軸受28が取付固定される。
The
上記主軸受27は、回転軸25の主軸部25aを軸支し、副軸受28は回転軸25の副軸部25bを軸支する。上記回転軸25は、第1,第2のシリンダ26A,26B内部を貫通するとともに、略180°の位相差をもって形成される第1の偏心部aと第2の偏心部bを一体に備えている。
The
第1,第2の偏心部a,bは、互いに同一直径をなし、第1,第2のシリンダ26A,26Bの内径部に位置するように組み立てられる。第1の偏心部aの周面には、第1の偏心ローラ29aが嵌合され、第2の偏心部bの周面には、第2の偏心ローラ29bが嵌合される。
The first and second eccentric parts a and b have the same diameter as each other and are assembled so as to be positioned at the inner diameter parts of the first and
上記第1のシリンダ26Aの内径部は、主軸受27と中間仕切板22によって囲まれていて、第1のシリンダ室Saが形成される。第2のシリンダ26Bの内径部は、副軸受28と中間仕切板22によって囲まれていて、第2のシリンダ室Sbが形成される。
The inner diameter portion of the
各シリンダ室Sa,Sbは互いに同一直径および高さ寸法に形成され、上記偏心ローラ29a,29bの周壁一部が各シリンダ室Sa,Sbの周壁一部に線接触しながら偏心回転自在に収容される。
The cylinder chambers Sa and Sb are formed to have the same diameter and height, and a part of the peripheral wall of the
特に図示していないが、第1のシリンダ26Aには、第1のシリンダ室Saと連通するベーン室が設けられ、ベーンが移動自在に収容される。第2のシリンダ26Bには、第2のシリンダ室Sbと連通するベーン室が設けられ、ベーンが移動自在に収容される。
Although not particularly illustrated, the
それぞれのベーンの先端部は平面視で半円状に形成されており、対向するシリンダ室Sa,Sbに突出して平面視で円形状の上記第1,第2の偏心ローラ29a,29b周壁に、この回転角度に拘わらず線接触できる。
The tip of each vane is formed in a semicircular shape in plan view, protrudes into the opposing cylinder chambers Sa and Sb, and circularly in the plan view in the first and second
第1のシリンダ26Aのベーン室と、このシリンダ26Aの外周面とを連通する横孔が設けられ、圧縮ばねであるばね部材が収容される。このばね部材はベーンの後端側端面と密閉容器21内周壁との間に介在され、上記ベーンに弾性力(背圧)を付与する。
A lateral hole that communicates the vane chamber of the
第2のシリンダ26Bのベーン室と、このシリンダ26Bの外周面とを連通する横孔が設けられ、圧縮ばねであるばね部材が収容される。このばね部材はベーンの後端側端面と密閉容器21内周壁との間に介在され、上記ベーンに弾性力(背圧)を付与する。
A horizontal hole that communicates the vane chamber of the
そして、冷凍サイクル装置40は、上記密閉容器21の上端部に冷媒管Pを接続しており、この冷媒管Pには、凝縮器31と、膨張装置32、蒸発器33を介して図示しないアキュムレータを接続している。
In the
さらに、上記アキュムレータから、密閉型圧縮機20の密閉容器21と第1のシリンダ26A側部を貫通して第1のシリンダ室Sa内に直接連通する第1の吸込み冷媒管Paと、密閉容器21と第2のシリンダ26B側部を貫通して第2のシリンダ室Sb内に直接連通する第2の吸込み冷媒管Pbとを具備している。
Furthermore, from the accumulator, the first suction refrigerant pipe Pa passing through the sealed
そして、上記永久磁石電動機24は、回転子24bとして、図1等で示す磁束量の多い回転子11を用いているので、電動機としての能力、つまりパワーの増大を図ることができる。このために、この永久磁石電動機24により駆動される圧縮機構部23を具備している密閉型圧縮機20によれば、圧縮機構部23の冷媒圧縮能力の向上を図ることができる。
Since the
したがって、上記冷凍サイクル装置40によれば、冷媒圧縮能力の高い圧縮機構部23を具備しているので、その分、冷凍能力の向上を図ることができる。
Therefore, according to the
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of this invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the scope of the present invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the present invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11…回転子、12…回転子鉄心、13…軸孔、14…磁石収容孔、14a…円弧状収容部、14b,14c…直線状収容部、16…円弧状の永久磁石、17a,17b…一対の平板状の永久磁石、20…密閉型圧縮機、21…密閉容器、23…圧縮機構部、24…永久磁石電動機、24a…固定子、24b…回転子、25…回転軸、40…冷凍サイクル装置、O…回転子鉄心の中心。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
回転子鉄心に設けた複数の磁石収容孔内に永久磁石をそれぞれ収容した回転子と、
を具備した永久磁石電動機において、
上記磁石収容孔は、平面視で上記回転子鉄心の中心側に凸部側が向いた円弧状収容部と、この円弧状収容部の両端側に形成された直線状収容部を有し、上記円弧状収容部内に円弧状の永久磁石を収容し、上記直線状収容部に平板状の永久磁石をそれぞれ収容していることを特徴とする永久磁石電動機。 A stator having a stator winding;
A rotor containing permanent magnets in a plurality of magnet housing holes provided in the rotor core;
In the permanent magnet motor equipped with
The magnet housing hole has an arcuate housing portion with a convex side facing the center side of the rotor core in a plan view, and linear housing portions formed on both ends of the arcuate housing portion. An arc-shaped permanent magnet is accommodated in the arc-shaped accommodating portion, and a flat permanent magnet is accommodated in each of the linear accommodating portions.
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