JP2020148109A - Compressor and apparatus with compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機及び圧縮機を有する機器に関する。 The present invention relates to a compressor and a device having a compressor.
特許文献1は、回転子116の磁気中心184を固定子114の磁気中心182より上方にすることで回転子鉄心117に下向きの荷重を作用させ、回転子鉄心を支持するベアリングへの接触荷重を適正に維持する構成を開示している(0050,0056、図3)。
In
近年、冷蔵庫等の冷凍サイクル中に搭載される圧縮機分野においては、冷蔵庫の断熱性の向上等に伴い、冷気の必要量が減少してきている。このため、圧縮機モータを低速運転させて比較的少ない冷気を継続的に供給するように制御することが行われてきている。 In recent years, in the field of compressors mounted in a refrigerating cycle such as a refrigerator, the required amount of cold air has been decreasing with the improvement of the heat insulating property of the refrigerator. For this reason, it has been practiced to operate the compressor motor at a low speed to continuously supply a relatively small amount of cold air.
しかし、圧縮機は冷媒等の流体を圧縮及び吸入する過程を繰り返しており、圧縮過程において負荷が増大することから負荷脈動が存在する。慣性モーメントが大きい高速運転時には、そのような脈動の影響が比較的小さかったが、低速運転時にはその影響が目立つようになってきた。 However, the compressor repeats the process of compressing and sucking a fluid such as a refrigerant, and the load increases in the compression process, so that load pulsation exists. The effect of such pulsation was relatively small during high-speed operation with a large moment of inertia, but the effect has become noticeable during low-speed operation.
上記事情に鑑みてなされた本発明は、
流体を圧縮する圧縮機構と、
該圧縮機構に機械的に接続し、磁性体を含む回転子と、
該回転子を少なくとも上下方向に支持する支持部と、を有する圧縮機であって、
該回転子に設けられたウェイト部材と、を有し、
前記回転子は、上方への磁力を受けている。
The present invention made in view of the above circumstances
A compression mechanism that compresses the fluid,
A rotor that is mechanically connected to the compression mechanism and contains a magnetic material,
A compressor having a support portion that supports the rotor at least in the vertical direction.
It has a weight member provided on the rotor and
The rotor receives an upward magnetic force.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
<密閉型圧縮機1>
図1は、実施形態の密閉型圧縮機1の断面図である。
密閉型圧縮機1は、シリンダボア2aを有して圧縮室の一部を形成するシリンダ2、圧縮室内を往復動するピストン3、給油機構4、潤滑油5、回転子10及び固定子20を有する電動機、シリンダヘッド8、支持部の一例としてのベアリング機構9を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Sealed
FIG. 1 is a cross-sectional view of the sealed
The closed
密閉型圧縮機1は、例えば冷凍サイクルに組み込まれて冷媒等の流体をシリンダ2とピストン3で周期的に圧縮する。ピストン3には、公知のコネクティングロッドを介して機械的にクランクシャフト30に接続している。クランクシャフト30には電動機が取り付けられており、回転子10の回転に伴い回転する。
The closed
固定子20の巻線に電流が流されて磁束が発生すると回転子10の永久磁石に作用し、電動機の回転子10が回転する。給油機構4が潤滑油5を汲み上げるとともにピストン3を往復動させる。往復動に伴い圧縮室の圧力が変動すると、これに応じてシリンダヘッド8側に設けられたバルブが開閉して圧縮室内外の間で流体の交換を行う。
When a current is passed through the windings of the
支持部9は、クランクシャフト30又はこれと機械的に接続している部材を支持する。ベアリング機構9としては、クランクシャフト30を支持する場合には例えばスラストベアリングを採用でき、回転するクランクシャフト30の軸方向(下方)を支持できる。
The support portion 9 supports the
<電動機>
図2は、実施形態のクランクシャフト30と電動機の縦断面図である。図3は、実施形態の回転子10とウェイト部材11の斜視図である。図4は実施形態の回転子10の分解斜視図である。図5は実施形態の支持部9近傍の縦断面図である。
<Electric motor>
FIG. 2 is a vertical sectional view of the
回転子10は、クランクシャフト30が挿通する内径10aを下側に有している。クランクシャフト30に焼き嵌めや圧入により固定されている。
回転子10は、磁性体を含む電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心12、回転子鉄心12に内蔵された、例えばフェライトコアの永久磁石13、回転子10の下端に配され、SUS304や真鍮などの非磁性体で形成されたサイドプレート14、回転子10の上端側に配され、SUS304や真鍮などの非磁性体で形成されたウェイト部材11及びバランサ111、を有している。ウェイト部材11とバランサ111、回転子鉄心12、サイドプレート14は、例えばピン15によりかしめるなどして互いに固定される。
The
The
ウェイト部材11は円環状をしており、回転子鉄心12から上面視ではみ出さない範囲で大径に形成される。バランサ111は略円弧状をしており圧縮室の圧縮・吸込に伴う変動負荷に対するバランスを考慮して配される。
The
回転子10(電動機)は、800min−1程度の低速から、4300min−1程度の高速までの広い運転範囲で駆動される。 Rotor 10 (electric motor) from the low speed of about 800 min -1, is driven in a wide operating range to a high-speed of about 4300min -1.
ウェイト部材11によって、回転子10の質量が増加する。これにより回転子10回転時の慣性モーメントが大きくなるから、圧縮機の圧縮吸引過程で生じる負荷変動等に起因する、特に低速時の電動機効率低下を抑制できる。また、低速時の負荷変動による騒音や振動悪化も、圧縮機自身が低重心化することで抑制することができる。
The
駆動する電動機の構成要素によって潤滑油5が撹拌されることを抑制すべく、ウェイト部材11は、回転子10上端に配置されることが望ましい。尤も、潤滑油5との距離を十分に確保できる場合は、回転子10下端に取り付けることも可能である。
It is desirable that the
一方、回転子10の質量が増加すると支持部9による摩擦、すなわち機械損失が増大する。慣性モーメントをウェイト部材11で増大させつつ、質量増加による機械損失の増加は抑制すべく、本実施形態では支持部9が支持する構造、すなわちクランクシャフト30に上方への磁力を付与する。支持部9は、上レース91、下レース92、下レース92下方に配された鋼板等の金属部材のワッシャ93を有する。
On the other hand, when the mass of the
磁性体を含む回転子鉄心12は、軸方向(上下方向)について磁気中心121を有する。磁性体を含む固定子20もまた、軸方向について磁気中心201を有する。磁気中心121は、磁気中心201より下方に位置しており、これにより回転子10は上方への磁力を受けるので、支持部9が支持すべき重量を低減して機械損失を低減できる。
The
具体的に、クランクシャフト30に注目すると、下方向には回転子10の質量とクランクシャフト30質量に起因する重量F1が作用しているが、これにさらに、ウェイト部材11質量に起因する重量F2が作用する。一方、上方には回転子10と固定子20の磁気中心のずれに起因する磁力F3が作用する。クランクシャフト30が浮上するとクランクシャフト30が不安定になる虞があるため、関係式F1+F2>F3を満たすようにする。
Specifically, paying attention to the
クランクシャフト30は、コネクティングロッドやピストン3によって上下方向の変位を規制されやすいため、磁気中心のずれ量は略不変と考えられるから、磁力による浮上力を効果的に発生させるべく、両者の磁気中心は2mm以下、1mm以下、好ましくは0.5mm以下にできる。ずれ量が小さければ浮上力F3が大きくなるため好ましい。浮上力F3は、通常は、クランクシャフト30や回転子10の質量は圧縮機の製造者によって適正化されていると期待されるため、ウェイト部材11の重量F2に略等しい大きさになるようにずれ量を設定することができる。
Since the displacement of the
図6は、実施形態及び比較例(ウェイト部材11と磁気中心のずれなし)の回転数と電動機効率を示したグラフである。回転数が低速化になるにつれて、電動機効率が改善しており、それに基づき圧縮機効率も改善する。
FIG. 6 is a graph showing the rotation speed and the motor efficiency of the embodiment and the comparative example (no deviation between the
<取付法>
ウェイト部材11及び回転子10は、それぞれ次のようにして取り付けることができる。
まず、回転子鉄心12はピン15を挿通孔に挿通し、かしめ固定されるが、ウェイト部材11の厚みを考慮したピン15に設定し、同様にかしめ固定する。回転子10は、クランクシャフト30外径に焼き嵌め、あるいは圧入により固定されている。
<Mounting method>
The
First, the
本実施形態の圧縮機は、冷蔵庫等種々の機器に搭載することができる。 The compressor of this embodiment can be mounted on various devices such as a refrigerator.
1 密閉形圧縮機
2 シリンダ
2a シリンダボア
3 ピストン
4 給油機構
5 潤滑油
8 シリンダヘッド
9 支持部(ベアリング機構)
10 回転子
10a 内径
11 ウェイト部材
12 回転子鉄心
121 磁気中心
13 永久磁石
14 サイドプレート
15 ピン
20 固定子
201 磁気中心
30 クランクシャフト
1
10
Claims (4)
該圧縮機構に機械的に接続し、磁性体を含む回転子と、
該回転子を少なくとも上下方向に支持する支持部と、を有する圧縮機であって、
該回転子に設けられたウェイト部材と、を有し、
前記回転子は、上方への磁力を受けている圧縮機。 A compression mechanism that compresses the fluid,
A rotor that is mechanically connected to the compression mechanism and contains a magnetic material,
A compressor having a support portion that supports the rotor at least in the vertical direction.
It has a weight member provided on the rotor and
The rotor is a compressor that receives an upward magnetic force.
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