JP2022051837A - 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置 - Google Patents
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Abstract
Description
各図に示されるxyz直交座標系において、z軸方向(z軸)は、電動機1の軸26の軸線A1と平行な方向を示し、x軸方向(x軸)は、z軸方向(z軸)に直交する方向を示し、y軸方向(y軸)は、z軸方向及びx軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線A1は、回転子2の回転中心である。軸線A1と平行な方向は、「回転子2の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、軸線A1と直交する方向である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動機1の構造を概略的に示す平面図である。矢印C1は、軸線A1を中心とする固定子3の周方向である。矢印C1は、軸線A1を中心とする回転子2の周方向も示す。回転子2及び固定子3の周方向は、単に「周方向」ともいう。
図2は、電動機1の構造を概略的に示す部分断面図である。図2において、回転子2の外観、xz平面における固定子3の断面がそれぞれ示されている。図2における上側(すなわち、+z側)を第1側、下側(すなわち、-z側)を第2側とそれぞれ呼ぶ。
図4は、回転子2の構造を概略的に示す断面図である。図4では、第1端板27aは回転子鉄心20から外されている。
回転子2は、径方向における固定子3の内側に回転可能に配置されている。回転子2は、回転子鉄心20と、少なくとも1つの永久磁石220と、軸26と、第1端板27aと、第2端板27bと、少なくとも1つの固定部材28とを有する。回転子2の回転軸は、軸線A1と一致する。
図5に示されるように、第1回転子端部21aは、軸方向において第1固定子端部31aから第1側に離れて位置しており、第2回転子端部21bは、軸方向において第2固定子端部31bから第1側に離れて位置している。
第1端板27aは、第1端板27aのxy平面における外縁の一部を形成する外縁271(第1外縁ともいう)と、周方向において外縁271に隣接している外縁272(第2外縁ともいう)と、軸26が通る軸孔273と、少なくとも1つの固定孔274(第1固定孔ともいう)と、第1端板27aは、少なくとも1つの磁石固定部275とを有する。
第1端板27aの外縁271の一部は、回転子2の磁極中心部上に位置し、第1端板27aの外縁272の一部は、回転子2の極間部上に位置している。
磁石固定部275は、永久磁石220の位置を固定する。磁石固定部275は、例えば、ばね特性を持つ突起である。例えば、図9に示されるように、第1端板27aの一部を永久磁石220に向けて折り曲げることにより、ばね特性を持つ突起を形成することができる。図9に示される例では、永久磁石220の位置は、磁石固定部275で固定されている。この場合、距離D1及び距離D2の関係は、D1>D2且つD2=0を満たす。
第2端板27bは、永久磁石220の位置を固定する磁石固定部275を有してもよい。図10に示される例では、永久磁石220の位置は、第1端板27aの磁石固定部275及び第2端板27bの磁石固定部275で固定されている。この場合、軸方向における第1端板27aの磁石固定部275の長さは、第2端板27bの磁石固定部275よりも長い。これにより、距離D1及び距離D2の関係は、D1>D2>0を満たす。
電動機1は、巻線32に電圧を印加するインバータ7と、巻線32に印加される電圧を昇圧させる昇圧回路8(コンバータともいう)とをさらに有する。電動機1が駆動するときに、巻線32に印加される電圧を調整するためのキャリア周波数は、例えば、1kHzから8kHzである。キャリア周波数は、インバータ7によって制御されてもよく、インバータ7の外部の制御装置によって制御されてもよい。
一般に、永久磁石同期電動機が駆動するとき、固定子(具体的には、巻線)に電圧が印加され、固定子から磁力が発生する。固定子からの磁力には高調波(高調波成分ともいう)が含まれているため、回転子の回転と同期しない高調波が存在する。この高調波には、巻線に通電するときに生じる電流歪みを起因として発生する高調波と、固定子のティース間に形成される空間であるスロットに起因する高調波が含まれる。回転子の回転と同期しない高調波は、回転子(具体的には、永久磁石)における磁束を変化させ、その結果、回転子に鉄損が発生する。この鉄損は、回転子の表面に発生し、発熱を引き起こす。この熱が回転子鉄心を通して永久磁石に伝わると、永久磁石の温度が上昇する。
図13に示されるように、電磁鋼板201の厚さが0.25mmより大きいとき、鉄損が著しく増加する。一般に、電磁鋼板の鉄損には、ヒステリシス損及び渦電流損が含まれる。固定子3からの磁力の高調波を起因とする鉄損を低減するためには、渦電流損を低減することが有効である。電磁鋼板201の厚さが0.25mm以下では、鉄損、特に、渦電流損を低減することができる。ただし、電磁鋼板201の厚さが0.1mmよりも小さいとき、電磁鋼板201の打ち抜き加工が困難である。したがって、電磁鋼板201の厚さは、0.1mm以上0.25mm以下であることが望ましい。
本発明の実施の形態2に係る圧縮機6について説明する。
図14は、実施の形態2に係る圧縮機6の構造を概略的に示す断面図である。
本発明の実施の形態3に係る空気調和機50(冷凍空調装置又は冷凍サイクル装置ともいう)について説明する。
図15は、本発明の実施の形態3に係る空気調和機50の構成を概略的に示す図である。
Claims (15)
- 軸方向における第1側にある第1固定子端部と、前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側にある第2固定子端部と、径方向に延在するティースと、前記ティースに巻回された巻線とを有する固定子と、
前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板、磁石挿入孔、前記第1側にある第1回転子端部、及び前記第2側にある第2回転子端部を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、前記回転子鉄心に固定されているとともに前記第2側のみで支持された軸と、前記磁石挿入孔の前記第1側を覆う第1端板と、前記磁石挿入孔の前記第2側を覆う第2端板とを有する回転子と
を備え、
前記第1回転子端部は、前記軸方向において前記第1固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記第2回転子端部は、前記軸方向において前記第2固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記永久磁石から前記第1端板までの距離をD1とし、前記永久磁石から前記第2端板までの距離をD2としたとき、前記距離D1及び前記距離D2の関係は、D1>D2≧0を満たし、
前記複数の電磁鋼板の各々の厚さが0.1mm以上0.25mm以下である
電動機。 - 前記回転子鉄心は、径方向における前記回転子鉄心の端部であって且つ前記回転子の磁極中心部に位置する第1部分と、径方向における前記回転子鉄心の端部であって且つ前記回転子の極間部に位置する第2部分とを有し、
前記軸方向に直交する平面において、前記回転子の回転中心から前記第1部分までの距離は、前記回転子の前記回転中心から前記第2部分までの距離よりも長い請求項1に記載の電動機。 - 前記第1端板は、前記第1端板の外縁の一部を形成する第1外縁と、周方向において前記第1外縁に隣接している第2外縁とを有し、
前記第1外縁は、径方向において前記第1部分から内側に離れて位置しており、
前記第2外縁は、径方向において前記第2部分から外側に離れて位置している
請求項2に記載の電動機。 - 前記回転子鉄心は、前記第1部分を含む第1外周面と、前記第2部分を含む第2外周面とを有し、
前記第1外周面は、前記第2外周面よりも径方向において外側に突出している請求項2又は3に記載の電動機。 - 前記ティースは、前記回転子に面するティース先端部を有し、
前記軸方向と直交する平面において、周方向における前記ティース先端部の両端部と前記回転子の回転中心とを通る2直線が成す角度をθ1とし、前記平面において、前記周方向における前記第1外周面の両端と前記回転子の前記回転中心とを通る2直線が成す角度をθ2とすると、
前記電動機はθ1≧θ2を満たす
請求項4に記載の電動機。 - 前記回転子鉄心は、径方向において前記磁石挿入孔の外側に形成された孔を有し、前記孔は周方向に延在している請求項5に記載の電動機。
- 前記孔は、周方向における前記ティース先端部の端部と前記回転子の回転中心とを通る直線上に位置している請求項6に記載の電動機。
- 前記回転子鉄心は、前記孔と前記回転子鉄心の外縁との間に形成された薄肉部を有する請求項6又は7に記載の電動機。
- 径方向における前記永久磁石の幅は、前記径方向における前記磁石挿入孔の幅よりも小さく、
前記永久磁石は、前記磁石挿入孔内において前記径方向における内側に位置している
請求項1から8のいずれか1項に記載の電動機。 - 前記第1端板は第1固定孔を有し、
前記回転子鉄心は第2固定孔を有し、
前記回転子は、前記第1端板を前記回転子鉄心に固定する固定部材を有し、
前記固定部材は、前記第1固定孔及び前記第2固定孔に挿入されており、
前記固定部材の半径をr1とし、前記第1固定孔の半径をr2とし、前記第2固定孔の半径をr3とし、前記回転子の磁極中心部における前記回転子鉄心の半径をM1とし、前記磁極中心部上の前記第1端板の半径をT1としたとき、
前記電動機は、
(r2+r3)-2×r1≦M1-T1
を満たす
請求項1から9のいずれか1項に記載の電動機。 - 前記巻線に印加される電圧を調整するためのキャリア周波数が1kHzから8kHzである請求項1から10のいずれか1項に記載の電動機。
- 前記巻線に印加される電圧を昇圧させる昇圧回路をさらに備える請求項1から11のいずれか1項に記載の電動機。
- 電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮機構と、
前記電動機及び前記圧縮機構を覆うハウジングと
を備え、
前記電動機は、
軸方向における第1側にある第1固定子端部と、前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側にある第2固定子端部と、径方向に延在するティースと、前記ティースに巻回された巻線とを有する固定子と、
前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板、磁石挿入孔、前記第1側にある第1回転子端部、及び前記第2側にある第2回転子端部を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、前記回転子鉄心に固定されているとともに前記第2側のみで支持された軸と、前記磁石挿入孔の前記第1側を覆う第1端板と、前記磁石挿入孔の前記第2側を覆う第2端板とを有する回転子と
を有し、
前記第1回転子端部は、前記軸方向において前記第1固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記第2回転子端部は、前記軸方向において前記第2固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記永久磁石から前記第1端板までの距離をD1とし、前記永久磁石から前記第2端板までの距離をD2としたとき、前記距離D1及び前記距離D2の関係は、D1>D2≧0を満たし、
前記複数の電磁鋼板の各々の厚さが0.1mm以上0.25mm以下である
圧縮機。 - 電動機と、
前記電動機によって駆動される羽根と
を備え、
前記電動機は、
軸方向における第1側にある第1固定子端部と、前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側にある第2固定子端部と、径方向に延在するティースと、前記ティースに巻回された巻線とを有する固定子と、
前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板、磁石挿入孔、前記第1側にある第1回転子端部、及び前記第2側にある第2回転子端部を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、前記回転子鉄心に固定されているとともに前記第2側のみで支持された軸と、前記磁石挿入孔の前記第1側を覆う第1端板と、前記磁石挿入孔の前記第2側を覆う第2端板とを有する回転子と
を有し、
前記第1回転子端部は、前記軸方向において前記第1固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記第2回転子端部は、前記軸方向において前記第2固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記永久磁石から前記第1端板までの距離をD1とし、前記永久磁石から前記第2端板までの距離をD2としたとき、前記距離D1及び前記距離D2の関係は、D1>D2≧0を満たし、
前記複数の電磁鋼板の各々の厚さが0.1mm以上0.25mm以下である
送風機。 - 室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも1つは電動機を有し、
前記電動機は、
軸方向における第1側にある第1固定子端部と、前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側にある第2固定子端部と、径方向に延在するティースと、前記ティースに巻回された巻線とを有する固定子と、
前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板、磁石挿入孔、前記第1側にある第1回転子端部、及び前記第2側にある第2回転子端部を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、前記回転子鉄心に固定されているとともに前記第2側のみで支持された軸と、前記磁石挿入孔の前記第1側を覆う第1端板と、前記磁石挿入孔の前記第2側を覆う第2端板とを有する回転子と
を有し、
前記第1回転子端部は、前記軸方向において前記第1固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記第2回転子端部は、前記軸方向において前記第2固定子端部から前記第1側に離れて位置しており、
前記永久磁石から前記第1端板までの距離をD1とし、前記永久磁石から前記第2端板までの距離をD2としたとき、前記距離D1及び前記距離D2の関係は、D1>D2≧0を満たし、
前記複数の電磁鋼板の各々の厚さが0.1mm以上0.25mm以下である
冷凍空調装置。
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