JP2023071350A - 回転子、モータ、圧縮機、および冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブリッジ近傍での永久磁石の減磁を抑制できる回転子、この回転子を備えるモータ、このモータを備える圧縮機、およびこの圧縮機を備える冷凍装置を提案する。【解決手段】回転子10は、回転軸Cの周りに回転可能に設けられる、モータ100の回転子である。回転子10は、回転子コア20と、回転子コア20の回転軸Cの周りに所定の間隔で形成された複数の磁石収容孔22のそれぞれに挿入された永久磁石40とを有する。回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22は、回転子コア20の内側から外側に向かって延びる矩形の第1部22aをする。回転子コア20は、回転軸Cの延伸方向から見て、外周面の内側において磁石収容孔22の一部を形成する、周方向に延びた壁面であるブリッジ24と、ブリッジ24の周方向両端から離れた位置において永久磁石40側に向かって突き出る第1突起27とを有する。【選択図】図5
Description
回転子、モータ、圧縮機、および冷凍装置に関する。
周方向に等間隔で配列された複数の磁石収容孔を有する円柱状の回転子コアと、当該磁石収容孔に挿入された永久磁石とを有する回転子、およびこの回転子を備えたモータが知られている。特許文献1(特開2013-162617号公報)が開示する回転子(ロータ)は、磁極中心線から周方向に遠ざかるにつれて外径側に延びるように磁石収容孔(磁石保持孔)が形成されている。特許文献1が開示する回転子によれば永久磁石の表面積が確保されるため、従来技術と比べて回転子の磁力が向上し、これを用いたモータの効率を向上させることができる。
特許文献1のように磁石収容孔が形成されたに回転子では、外部からの磁界が作用すると、磁石収容孔の外方でおいて回転子コアの肉厚が最も薄くなる「ブリッジ」と呼ばれる部分の端部において、大きな減磁磁界が生じる場合がある。磁石収容孔に収容された永久磁石は減磁磁界の近傍において減磁するため、特許文献1のように磁石収容孔が形成された回転子では、永久磁石に減磁が生じて充分にモータの効率を向上させることができないおそれがある。
本開示は、ブリッジ近傍での永久磁石の減磁を抑制できる回転子、この回転子を備えるモータ、このモータを備える圧縮機、およびこの圧縮機を備える冷凍装置を提案する。
第1観点の回転子は、回転子は、回転軸の周りに回転可能に設けられる、モータの回転子である。回転子は、コアと、コアの回転軸の周りに所定の間隔で形成された複数の磁石収容孔のそれぞれに挿入された磁石とを有する。回転軸に沿って見た場合に、磁石収容孔は、コアの内側から外側に向かって延びる矩形の第1部をする。コアは、回転軸の延伸方向から見て、外周面の内側において磁石収容孔の一部を形成する、周方向に延びた壁面であるブリッジと、ブリッジの周方向両端から離れた位置において磁石側に向かって突き出る第1突起とを有する。
本回転子によれば、第1突起がブリッジの周方向両端から離れた位置において永久磁石側に向かって突き出ているため、永久磁石とブリッジの端部との間にエアギャップが形成される。このため、ブリッジに減磁磁界が生じた場合に、当該減磁磁界によって永久磁石が減磁することが抑制される。したがって、回転子によれば、ブリッジ近傍での永久磁石の減磁が抑制される。
第2観点の回転子は、第1観点の回転子であって、第1突起が、ブリッジの周方向における中央に形成されている。
第1突起がブリッジの周方向における中央に形成されることにより、回転子コアに対して永久磁石の接触する位置をブリッジの中央に限定することができる。このため、本回転子によれば、ブリッジの端部において生じる減磁磁界によって永久磁石が減磁することが効果的に抑制される。
第3観点の回転子は、第1観点または第2観点の回転子であって、回転軸に沿って見た場合に、磁石収容孔が、第2部と、第3部とをさらに有する。第2部は、磁石が形成する磁極の中心線に対して第1部と対称である。第3部は、一端が第1部の内側の端部に接続され、他端が第2部の内側の端部に接続され、回転軸に向かって凸となる。
磁石収容孔が第1部と、第2部と、第3部とを有するように形成されることで、磁石収容孔に収容される永久磁石の表面積が確保される。このため、本回転子によれば、回転子の磁力を確保できると共に、これを用いたモータの効率も確保される。
第4観点の回転子は、第3観点の回転子であって、コアが、第1部と第3部との間または第2部と第3部との間に向かって突き出る第2突起をさらに有する。
第2突起により磁石収容孔における永久磁石の位置決めがなされるため、永久磁石の磁石収容孔への挿入作業が容易になり、回転子の効率的な組立が可能となる。特に、永久磁石が複数の磁石により構成されている場合には、各磁石を位置決めしながら挿入作業を行うことができる。このため、各磁石間に作用する磁力により収容した磁石が動く等して挿入作業が妨げられることを抑制できるため、回転子の効率的な組立が可能となる。
第5観点の回転子は、第1乃至第4観点のいずれか1つの回転子であって、磁石が、フェライト磁石である。
第6観点のモータは、固定子と、第1乃至第5観点のいずれか1つの回転子とを備える。
第7観点の圧縮機は、第6観点のモータを備える。
第8観点の冷凍装置は、第7観点の圧縮機を備える。
本開示の一実施形態の回転子10、回転子10を備えるモータ100、モータ100を備える圧縮機200、および圧縮機200を備える冷凍装置300について、図面を参照しながら説明する。
(1)回転子10の構成
図1~図6に示されるように、回転子10は、主として、回転子コア20、端板30、永久磁石40、および締結具50を有する。図1では、永久磁石40が省略されている。回転子10は、後述するモータ100の回転軸Cの周りに、図1に矢印Rで示される回転方向(平面視において反時計回り)へ回転可能に設けられる。回転子10には、モータ100が備えるシャフト60を取り付けるためのシャフト貫通孔11が形成されている。
図1~図6に示されるように、回転子10は、主として、回転子コア20、端板30、永久磁石40、および締結具50を有する。図1では、永久磁石40が省略されている。回転子10は、後述するモータ100の回転軸Cの周りに、図1に矢印Rで示される回転方向(平面視において反時計回り)へ回転可能に設けられる。回転子10には、モータ100が備えるシャフト60を取り付けるためのシャフト貫通孔11が形成されている。
(1-1)回転子コア20
回転子コア20は、外周形状が同じ複数の鋼板(図示省略)を、回転軸Cの延伸方向に積層することにより形成されている。回転子コア20は、円柱状を有する。回転子コア20には、主として、1つのシャフト収容孔21、複数の磁石収容孔22、複数の締結具収容孔23、ブリッジ24、および第1突起27が形成されている。シャフト収容孔21、磁石収容孔22、および締結具収容孔23は、回転軸Cに沿って回転子コア20を貫くように形成されている。回転子コア20は、コアの一例である。
回転子コア20は、外周形状が同じ複数の鋼板(図示省略)を、回転軸Cの延伸方向に積層することにより形成されている。回転子コア20は、円柱状を有する。回転子コア20には、主として、1つのシャフト収容孔21、複数の磁石収容孔22、複数の締結具収容孔23、ブリッジ24、および第1突起27が形成されている。シャフト収容孔21、磁石収容孔22、および締結具収容孔23は、回転軸Cに沿って回転子コア20を貫くように形成されている。回転子コア20は、コアの一例である。
シャフト収容孔21は、シャフト60が貫通し、シャフト60を保持するための孔である。回転軸Cに沿って見た場合(言い換えると、回転軸Cの延伸方向から見た場合)、シャフト収容孔21は、円形状を有する。シャフト収容孔21は、軸心が回転軸Cに重なるように形成される。
磁石収容孔22は、永久磁石40が収容され、永久磁石40を保持するための孔である。回転軸Cに沿って見た場合、磁石収容孔22は、第1部22aと、第2部22bと、第3部22cとを有し、略U字形状を形成している。
回転軸Cに沿って見た場合、第1部22aは、回転子コア20の内側から外側に向かって延びる矩形状に形成された孔である。第2部22bは、磁極の中心線L(後述)に対して第1部22aと対称に形成された孔である。第3部22cは、一端が第1部22aの内側の端部22a1に接続され、他端が第2部22bの内側の端部22b1に接続され、回転軸Cに向かって凸となる形状に形成された孔である。
本実施形態では、回転子コア20は、6個の磁石収容孔22を有する。図1および図2に示されるように、6個の磁石収容孔22は、回転軸Cを中心にして等間隔で配置されている。言い換えると、回転軸Cに沿って見た場合に、隣接する2個の磁石収容孔22は、収容される永久磁石40が形成する磁極の中心線Lが回転子10の周方向に沿って60°間隔となるように配置されている。磁石収容孔22は、図1に示されるIV-IV線に対して対称となる形状を有する。
締結具収容孔23は、締結具50が収容され、締結具50を保持するための孔である。回転軸Cに沿って見た場合、締結具収容孔23は、円形状を有する。本実施形態では、回転子コア20は、6個の締結具収容孔23を有する。図1および図2に示されるように、6個の締結具収容孔23は、回転軸Cを中心に等間隔で配置されている。言い換えると、回転軸Cに沿って見た場合に、隣接する2個の締結具収容孔23は、回転子10の周方向に沿って軸心が60°間隔となるように配置されている。締結具収容孔23は、回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22のaの外側に位置する。
ブリッジ24は、回転軸Cの延伸方向から見て、回転子コア20の外周面の内側において磁石収容孔22の一部を形成する周方向に延びた壁面である。本実施形態では、ブリッジ24は、磁石収容孔22の第1部22aおよび第2部22bそれぞれの外側の辺を形成している。
第1突起27は、ブリッジ24の周方向両端から離れた位置において永久磁石40側(回転子コア20の内側)に向かって突き出た突起である。ブリッジ24の磁石収容孔22側の表面から第1突起27の先端までの高さは、収容された第1磁石41および第2磁石42がブリッジ24に接触しない高さ(0.3mm~0.5mm程度)に形成されることが好ましい。本実施形態では、第1突起27は、ブリッジ24の周方向における中央に形成されている。「ブリッジ24の周方向における中央に形成されている」とは、ブリッジを周方向に3分割したときの中央に形成されていることを意味する。
(1-2)端板30
端板30は、永久磁石40が磁石収容孔22から外れることを抑制するための部材である。図4に示されるように、回転子コア20の上面25および下面26に、それぞれ、1枚の端板30が取り付けられている。端板30は、ステンレス鋼やアルミニウム等の非磁性体で形成されている。
端板30は、永久磁石40が磁石収容孔22から外れることを抑制するための部材である。図4に示されるように、回転子コア20の上面25および下面26に、それぞれ、1枚の端板30が取り付けられている。端板30は、ステンレス鋼やアルミニウム等の非磁性体で形成されている。
図3に示されるように、端板30は回転子コア20と同じ外周形状を有する。端板30には、1つのシャフト開口31、および複数の締結具開口33が形成されている。
シャフト開口31は、シャフト60が挿入される孔である。回転軸Cに沿って見た場合、シャフト開口31は、円形状を有する。シャフト開口31は、回転軸Cに沿って見た場合の中心が回転軸Cに位置するように形成されている。端板30が回転子コア20に取り付けられた状態では、回転軸Cに沿って見た場合、シャフト開口31は、シャフト収容孔21と重なり合う。シャフト開口31の内径は、シャフト収容孔21の内径より大きい。シャフト貫通孔11は、シャフト収容孔21およびシャフト開口31から構成される。
締結具開口33は、締結具50が挿入される孔である。回転軸Cに沿って見た場合、締結具開口33は、円形状を有する。端板30が回転子コア20に取り付けられた状態では、回転軸Cに沿って見た場合、締結具開口33は、締結具収容孔23と重なり合う。締結具開口33の内径は、締結具収容孔23の内径より小さい。
図4に示されるように、回転軸Cの方向における磁石収容孔22の両端は、それぞれ端板30によって塞がれている。これにより、磁石収容孔22に収容される永久磁石40が磁石収容孔22から外れることが抑制される。
(1-3)永久磁石40
永久磁石40は、回転子コア20を着磁する。回転軸Cに沿って見た場合、永久磁石40は、回転軸Cに向かって凸となる略U字形状を有する。便宜上、このU字形状を形成する第3磁石43(後述)の頂点43cと回転軸Cとを結ぶ直線を永久磁石40の磁極の中心線Lとよぶ(図5参照)。永久磁石40は、磁石の一例である。
永久磁石40は、回転子コア20を着磁する。回転軸Cに沿って見た場合、永久磁石40は、回転軸Cに向かって凸となる略U字形状を有する。便宜上、このU字形状を形成する第3磁石43(後述)の頂点43cと回転軸Cとを結ぶ直線を永久磁石40の磁極の中心線Lとよぶ(図5参照)。永久磁石40は、磁石の一例である。
永久磁石40は、第1磁石41と、第2磁石42と、第3磁石43とから構成される。第1磁石41、第2磁石42、および第3磁石43は、フェライト磁石である。
図2、図5に示されるように、各磁石収容孔22には、1個の第1磁石41と、1個の第2磁石42と、1個の第3磁石43とが収容されている。図2に示される矢印Mは、永久磁石40の磁化方向を表す。
第1磁石41および第2磁石42は、図7に示されるように、略平板状を有する。回転軸Cに沿って見た場合、第1磁石41および第2磁石42は、回転子10の内側から外側に向かって延びるように配置される。回転軸Cに沿って見た場合、第2磁石42は、磁極の中心線Lに対して第1磁石41と対称になるように配置される。回転軸Cに沿って見た場合、第1磁石41は、回転子10の内側となる第1端部41aに、回転軸Cの延伸方向に沿って形成された面取り41a1を有する。回転軸Cに沿って見た場合、第2磁石42は、回転子10の内側となる第2端部42aに、回転軸Cの延伸方向に沿って形成された面取り42a1を有する。
第3磁石43は、図8に示されるように、板状であり、回転軸Cに沿って見た場合に、湾曲している。第3磁石43は、回転子10の内側における第1磁石41の第1端部41aと、回転子10の内側における第2磁石42の第2端部42aとの間に配置される。第3磁石43は、第1磁石41の第1端部41aの近傍に配置される第3端部43aと、第2磁石42の第2端部42aの近傍に配置される第4端部43bとを有する。回転軸Cに沿って見た場合に、第3磁石43は、回転子10の内側に向かって凸となる形状を有する。回転軸Cに沿って見た場合、第3磁石43は、第3端部43aに、回転軸Cの延伸方向に沿って形成された面取り43a1を有する。回転軸Cに沿って見た場合、第3磁石43は、第4端部43bに、回転軸Cの延伸方向に沿って形成された面取り43b1を有する。
(1-4)締結具50
締結具50は、回転子コア20と、2枚の端板30とを相互に固定する。締結具50は、例えば、リベット、ボルト、およびナットである。締結具50は、回転子コア20の上面25側の端板30の締結具開口33、回転子コア20の締結具収容孔23、および、回転子コア20の下面26側の端板30の締結具開口33、を通るように配置される。その後、締結具50の下端をかしめる等の方法によって、回転子コア20と、2枚の端板30とが相互に固定される。
締結具50は、回転子コア20と、2枚の端板30とを相互に固定する。締結具50は、例えば、リベット、ボルト、およびナットである。締結具50は、回転子コア20の上面25側の端板30の締結具開口33、回転子コア20の締結具収容孔23、および、回転子コア20の下面26側の端板30の締結具開口33、を通るように配置される。その後、締結具50の下端をかしめる等の方法によって、回転子コア20と、2枚の端板30とが相互に固定される。
(2)モータ100の構成
図9に示されるように、モータ100は、主として、回転子10と、固定子70とを有する。回転子10は、回転軸Cの周りに回転可能に設けられる。回転子10のシャフト貫通孔11には、円柱形状のシャフト60が焼き嵌めによって固定されている。固定子70は、回転子10の外側において、回転子10を囲むように配置される。回転子10と固定子70との間には隙間が形成される。固定子70は、主として、固定子コア71と、コイル72とを有する。
図9に示されるように、モータ100は、主として、回転子10と、固定子70とを有する。回転子10は、回転軸Cの周りに回転可能に設けられる。回転子10のシャフト貫通孔11には、円柱形状のシャフト60が焼き嵌めによって固定されている。固定子70は、回転子10の外側において、回転子10を囲むように配置される。回転子10と固定子70との間には隙間が形成される。固定子70は、主として、固定子コア71と、コイル72とを有する。
固定子コア71は、例えば、電磁鋼板等の強磁性体の材料から形成される。固定子コア71は、バックヨーク71aと、複数のティース71bとを有する。バックヨーク71aは、略円筒形状を有する。ティース71bは、バックヨーク71aの内周面から、バックヨーク71aの径方向に突出する。固定子コア71では、9個のティース71bが、バックヨーク71aの周方向において、等間隔に配置される。
コイル72は、例えば、それぞれのティース71bに巻線が巻かれることによって形成される。周方向において隣接する2つのティース71bの間には、コイル72の巻線が収容される空間が形成されている。ティース71bとコイル72との間には、絶縁フィルム等の絶縁部材が配置される。固定子コア71は、9個のコイル72を有する。しかし、コイル72の数は特に限定されない。
モータ100が駆動すると、固定子70のそれぞれのコイル72が所定のシーケンスに従って順次選択的に励磁されることにより、回転子10が、回転軸Cの周りをシャフト60と共に回転する。
(3)圧縮機200の構成
図10に示されるように、圧縮機200は、主として、ケーシング210と、圧縮機構215と、モータ100と、シャフト60と、吸入管219と、吐出管220とを備える。ケーシング210は、圧縮機構215、モータ100およびシャフト60が収容される密閉容器である。吸入管219および吐出管220は、ケーシング210を貫通し、ケーシング210と気密状に連結される。
図10に示されるように、圧縮機200は、主として、ケーシング210と、圧縮機構215と、モータ100と、シャフト60と、吸入管219と、吐出管220とを備える。ケーシング210は、圧縮機構215、モータ100およびシャフト60が収容される密閉容器である。吸入管219および吐出管220は、ケーシング210を貫通し、ケーシング210と気密状に連結される。
圧縮機構215は、外部の冷媒回路800(後述)から吸入管219を介して吸入された低圧のガス冷媒を圧縮する。圧縮機構215によって圧縮された冷媒は、ケーシング210内部の高圧空間S1に吐出され、吐出管220を介して外部の冷媒回路800に高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機構215の内部には、圧縮室215aが形成される。圧縮機構215は、シャフト60に連結される。圧縮機構215は、回転するシャフト60によって供給される動力を利用して圧縮室215aの容積を増減させることにより、冷媒を圧縮する。
モータ100は、圧縮機構215の上方または下方に配置される。モータ100の固定子70は、ケーシング210の内壁面に固定される。モータ100の回転子10は、固定子70の内側において回転自在に配置される。
シャフト60は、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置される。シャフト60は、モータ100の回転子10、および、圧縮機構215の圧縮室215aを形成する部材に連結される。モータ100の駆動によって回転子10が回転軸C周りに回転すると、シャフト60が回転して、圧縮機構215によって冷媒が圧縮される。
(4)冷凍装置300の構成
冷凍装置300は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、温度調整対象を冷却したり、加熱したりする装置である。冷凍装置300は、例えば、温度調整対象としての空調対象空間の空気を冷却したり加熱したりする空気調和装置である。ここでは、冷凍装置300が空気調和装置である場合を例に、冷凍装置300を説明する。ただし、冷凍装置300の種類は、空気調和装置に限定されるものではなく、給湯装置、床暖房装置、冷蔵装置等であってもよい。
冷凍装置300は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、温度調整対象を冷却したり、加熱したりする装置である。冷凍装置300は、例えば、温度調整対象としての空調対象空間の空気を冷却したり加熱したりする空気調和装置である。ここでは、冷凍装置300が空気調和装置である場合を例に、冷凍装置300を説明する。ただし、冷凍装置300の種類は、空気調和装置に限定されるものではなく、給湯装置、床暖房装置、冷蔵装置等であってもよい。
冷凍装置300は、図11のように、主として冷媒回路800を備える。冷媒回路800は、主に、圧縮機200と、流路切換機構400と、熱源熱交換器500と、利用熱交換器600と、膨張機構700とを有する。冷媒回路800では、圧縮機200と、流路切換機構400と、熱源熱交換器500と、利用熱交換器600と、膨張機構700とが、冷媒配管により接続されている。
流路切換機構400は、冷媒回路800の状態を、冷房状態と、暖房状態と、の間で切り換える機構である。限定するものではないが、流路切換機構400は、四路切換弁である。冷媒回路800が冷房状態にある時には、冷媒は、圧縮機200、流路切換機構400、熱源熱交換器500、膨張機構700、利用熱交換器600、流路切換機構400、圧縮機200の順に冷媒回路800を流れる(図11の流路切換機構400内の実線を参照)。冷媒回路800が暖房状態にある時には、冷媒は、圧縮機200、流路切換機構400、利用熱交換器600、膨張機構700、熱源熱交換器500、流路切換機構400、圧縮機200の順に冷媒回路800を流れる(図11の流路切換機構400内の破線を参照)。
熱源熱交換器500は、熱源となる媒体(例えば空気)と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。冷媒回路800の状態が冷房状態にある時、熱源熱交換器500は、冷媒の凝縮器(放熱器)として機能する。冷媒回路800の状態が暖房状態にある時、熱源熱交換器500は、冷媒の蒸発器(吸熱器)として機能する。
利用熱交換器600は、温度調整対象(ここでは、空調対象空間の空気)と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。冷媒回路800の状態が冷房状態にある時、利用熱交換器600は、冷媒の蒸発器(吸熱器)として機能する。冷媒回路800の状態が暖房状態にある時、利用熱交換器600は、冷媒の凝縮器(放熱器)として機能する。
膨張機構700は、膨張機構700を通過する高圧の冷媒(主に液体の冷媒)を減圧し、低圧の冷媒(液体と気体とからなる二相の冷媒)にする。膨張機構700は、例えば電子膨張弁である。ただし、膨張機構700の種類は電子膨張弁に限定されず、感温筒を有する温度自動膨張弁や、キャピラリチューブであってもよい。
冷凍装置300の行う冷房運転と暖房運転とについて説明する。
冷凍装置300が冷房運転を行う場合、圧縮機200は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する。圧縮機200が吐出する高圧のガス冷媒は、流路切換機構400を通過して、凝縮器として機能する熱源熱交換器500に供給される。熱源熱交換器500は、熱源となる媒体と高圧のガス冷媒とを熱交換させて、高圧のガス冷媒を凝縮させ、高圧の液冷媒にする。熱源熱交換器500から流出する高圧の液冷媒は、膨張機構700を通過して低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として機能する利用熱交換器600に供給される。利用熱交換器600は、空調対象空間の空気と低圧の気液二相冷媒とを熱交換させて、気液二相冷媒に含まれる液冷媒を蒸発させ、低圧のガス冷媒にする。この際、空調対象空間の空気は、冷媒により冷却される。利用熱交換器600から流出する低圧のガス冷媒は、流路切換機構400を通過し、圧縮機200に再び吸入される。
冷凍装置300が暖房運転を行う場合、圧縮機200は、低圧のガス冷媒を吸入して加圧し、高圧のガス冷媒として吐出する。圧縮機200が吐出する高圧のガス冷媒は、流路切換機構400を通過して、凝縮器として機能する利用熱交換器600に供給される。利用熱交換器600は、空調対象空間の空気と高圧のガス冷媒とを熱交換させて、高圧のガス冷媒を凝縮させ、高圧の液冷媒にする。この際、空調対象空間の空気は、冷媒により加熱される。利用熱交換器600から流出する高圧の液冷媒は、膨張機構700を通過して低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として機能する熱源熱交換器500に供給される。熱源熱交換器500は、熱源となる媒体と低圧の気液二相冷媒とを熱交換させて、気液二相冷媒に含まれる液冷媒を蒸発させ、低圧のガス冷媒にする。熱源熱交換器500から流出する低圧のガス冷媒は、流路切換機構400を通過し、圧縮機200に再び吸入される。
なお、ここでは、冷凍装置300の一例としての空気調和装置が、冷房運転と暖房運転とを実行する装置である場合を例に説明したが、空気調和装置は、冷房運転と暖房運転との一方だけを行う装置であってもよい。この場合には、冷凍装置300の一例としての空気調和装置は、流路切換機構400を有していなくてもよい。
(5)特徴
(5-1)
回転子10は、回転軸Cの周りに回転可能に設けられる、モータ100の回転子である。回転子10は、回転子コア20と、回転子コア20の回転軸Cの周りに所定の間隔で形成された複数の磁石収容孔22のそれぞれに挿入された永久磁石40とを有する。回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22は、回転子コア20の内側から外側に向かって延びる矩形の第1部22aをする。回転子コア20は、回転軸Cの延伸方向から見て、外周面の内側において磁石収容孔22の一部を形成する、周方向に延びた壁面であるブリッジ24と、ブリッジ24の周方向両端から離れた位置において永久磁石40側に向かって突き出る第1突起27とを有する。
(5-1)
回転子10は、回転軸Cの周りに回転可能に設けられる、モータ100の回転子である。回転子10は、回転子コア20と、回転子コア20の回転軸Cの周りに所定の間隔で形成された複数の磁石収容孔22のそれぞれに挿入された永久磁石40とを有する。回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22は、回転子コア20の内側から外側に向かって延びる矩形の第1部22aをする。回転子コア20は、回転軸Cの延伸方向から見て、外周面の内側において磁石収容孔22の一部を形成する、周方向に延びた壁面であるブリッジ24と、ブリッジ24の周方向両端から離れた位置において永久磁石40側に向かって突き出る第1突起27とを有する。
回転子10によれば、第1突起27がブリッジ24の周方向両端から離れた位置において永久磁石40側に向かって突き出ているため、永久磁石40とブリッジ24の端部との間にエアギャップが形成される。このため、ブリッジ24に減磁磁界が生じた場合に、当該減磁磁界によって永久磁石40が減磁することが抑制される。したがって、回転子10によれば、ブリッジ24近傍での永久磁石40の減磁が抑制される。
また、永久磁石40の減磁が抑制されることで、減磁耐力が高くない比較的低価格の磁石を用いることができるため、回転子10によれば製造コストが抑制される。
さらに、ブリッジ24の磁石収容孔22側の表面から第1突起27の先端までの高さが、収容された永久磁石40(具体的には、第1磁石41および第2磁石42)がブリッジ24に接触しない高さに形成されることにより、第1磁石41および第2磁石42の角などがブリッジ24に接触して欠けてしまうことが抑制される。
(5-2)
第1突起27は、ブリッジ24の周方向における中央に形成されている。
第1突起27は、ブリッジ24の周方向における中央に形成されている。
第1突起27がブリッジ24の周方向における中央に形成されることにより、回転子コア20に対して永久磁石40の接触する位置をブリッジ24の中央に限定することができる。このため、回転子10によれば、ブリッジ24の端部において生じる減磁磁界によって永久磁石40が減磁することが効果的に抑制される。
(5-3)
回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22は、第2部22bと、第3部22cとをさらに有する。第2部22bは、永久磁石40が形成する磁極の中心線Lに対して第1部22aと対称に形成される。第3部22cは、一端が前記第1部の内側の端部に接続され、他端が第2部22bの内側の端部に接続され、前記回転軸に向かって凸となるように形成される。
回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22は、第2部22bと、第3部22cとをさらに有する。第2部22bは、永久磁石40が形成する磁極の中心線Lに対して第1部22aと対称に形成される。第3部22cは、一端が前記第1部の内側の端部に接続され、他端が第2部22bの内側の端部に接続され、前記回転軸に向かって凸となるように形成される。
磁石収容孔22が第1部22aと、第2部22bと、第3部22cとを有するように形成されることで、磁石収容孔22に収容される永久磁石40の表面積が確保される。このため、回転子10によれば、回転子10の磁力を確保できると共に、これを用いたモータ100の効率も確保される。
(5-4)
永久磁石40は、フェライト磁石である。
永久磁石40は、フェライト磁石である。
(5-5)
モータ100は、固定子70と、回転子10とを備える。圧縮機200は、モータ100を備える。冷凍装置300は、圧縮機200を備える。
モータ100は、固定子70と、回転子10とを備える。圧縮機200は、モータ100を備える。冷凍装置300は、圧縮機200を備える。
(6)変形例
(6-1)変形例
回転子コア20は、第1突起27以外にも、磁石収容孔22において永久磁石40側に向かって突き出る突起をさらに有してもよい。第1変形例に係る回転子10の回転子コア20は、図12、図13、図14に示されるように、第2突起28aおよび第2突起28bをさらに有する。
(6-1)変形例
回転子コア20は、第1突起27以外にも、磁石収容孔22において永久磁石40側に向かって突き出る突起をさらに有してもよい。第1変形例に係る回転子10の回転子コア20は、図12、図13、図14に示されるように、第2突起28aおよび第2突起28bをさらに有する。
第2突起28aは、各磁石収容孔22の第1部22aと第3部22cとの間に向かって突き出る。回転子コア20は、各磁石収容孔22に第2突起28aを2個有する。第2突起28aは、回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面に、幅方向において対向するように形成されている。第2突起28aは、回転軸Cに沿って見た場合に、三角形状となるように形成されている。
第2突起28aを形成する2つの面の一方は、第1磁石41の第1端部41aに形成された面取り41a1に接するように形成されている。また、第2突起28aの三角形状を形成する2つの面の他方は、第3磁石43の第3端部43aに形成された面取り43a1に接するように形成されている。第1磁石41および第3磁石43が磁石収容孔22に収容されることにより、面取り41a1と面取り43a1とは、第2突起28aを挟んで磁石収容孔22の長さ方向において隣り合う(図13参照)。
第2突起28bは、各磁石収容孔22の第2部22bと第3部22cとの間に向かって突き出る。回転子コア20は、各磁石収容孔22に第2突起28bを2個有する。第2突起28bは、回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面に、幅方向において対向するように形成されている。第2突起28bは、回転軸Cに沿って見た場合に、三角形状となるように形成されている。
第2突起28bを形成する2つの面の一方は、第2磁石42の第2端部42aに形成された面取り42a1に接するように形成されている。また、第2突起28bの三角形状を形成する2つの面の他方は、第3磁石43の第4端部43bに形成された面取り43b1に接するように形成されている。第2磁石42および第3磁石43が磁石収容孔22に収容されることにより、面取り42a1と面取り43b1とは、第2突起28bを挟んで磁石収容孔22の長さ方向において隣り合う平面である(図14参照)。
第2突起28aおよび第2突起28bにより磁石収容孔22における永久磁石40の位置決めがなされるため、永久磁石40の磁石収容孔22への挿入作業が容易になり、回転子10の効率的な組立が可能となる。特に、永久磁石40が、第1磁石41、第2磁石42、および第3磁石43といった複数の磁石により構成されている場合には、各磁石を位置決めしながら挿入作業を行うことができる。このため、各磁石間に作用する磁力により収容した磁石が動く等して挿入作業が妨げられることを抑制できるため、回転子10の効率的な組立が可能となる。
さらに、第1変形例に係る回転子10によれば、磁石収容孔22において、面取り41a1と面取り43a1とにより形成される隙間の少なくとも一部が回転子コア20の第2突起28aにより塞がれ、面取り42a1と面取り43b1とにより形成される隙間の少なくとも一部が回転子コア20の第2突起28bにより塞がれる。これにより、面取り41a1と面取り43a1とにより形成される隙間および面取り42a1と面取り43b1とにより形成される隙間における磁気抵抗が、当該隙間が回転子コア20により塞がれない場合と比べて減少する。この結果、回転子10に生じる磁束量が増加する。
(6-2)第2変形例
第2突起28a、28bは、三角形状を形成する2つの面のいずれか一方のみが、永久磁石40の面取り41a1、42a1、43a1、43a2に接するように形成されていてもよい。図15は、一例として、第2突起28aが第3磁石43の面取り43a1に接する面のみを有する場合を示している。
第2突起28a、28bは、三角形状を形成する2つの面のいずれか一方のみが、永久磁石40の面取り41a1、42a1、43a1、43a2に接するように形成されていてもよい。図15は、一例として、第2突起28aが第3磁石43の面取り43a1に接する面のみを有する場合を示している。
図示は省略するが、第2突起28bも、第3磁石43の面取り43a2に接する面のみを有するように形成されてもよい。
(6-3)第3変形例
第2突起28a、28bは、回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。図16は、一例として、第2変形例に係る回転子10の第2突起28aが、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成された例を示している。図16に示された例では、第2突起28aは、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の内、回転方向側の壁面にのみ形成されている。第2突起28aは、回転方向と反対側の壁面にのみ形成されてもよい。図示は省略するが、これと同様に、第2変形例に係る回転子10の第2突起28bも、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。
第2突起28a、28bは、回転軸Cに沿って見た場合に、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。図16は、一例として、第2変形例に係る回転子10の第2突起28aが、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成された例を示している。図16に示された例では、第2突起28aは、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の内、回転方向側の壁面にのみ形成されている。第2突起28aは、回転方向と反対側の壁面にのみ形成されてもよい。図示は省略するが、これと同様に、第2変形例に係る回転子10の第2突起28bも、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。
(6-4)第4変形例
第1変形例に係る回転子10の第2突起28a、28bも、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。図17は、一例として、第1変形例に係る回転子10の第2突起28aが、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の内、回転方向側の壁面にのみ形成されている場合を示す。第2突起28aは、回転方向と反対側の壁面にのみ形成されてもよい。図示は省略するが、これと同様に、第1変形例に係る回転子10の第2突起28bも、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。
第1変形例に係る回転子10の第2突起28a、28bも、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。図17は、一例として、第1変形例に係る回転子10の第2突起28aが、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の内、回転方向側の壁面にのみ形成されている場合を示す。第2突起28aは、回転方向と反対側の壁面にのみ形成されてもよい。図示は省略するが、これと同様に、第1変形例に係る回転子10の第2突起28bも、磁石収容孔22を形成する回転子コア20の壁面の、幅方向におけるいずれか一方のみに形成されてもよい。
―むすび―
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
10 :回転子
20 :回転子コア(コア)
22 :磁石収容孔
22a :第1部
22b :第2部
22c :第3部
24 :ブリッジ
27 :第1突起
28a、28b :第2突起
40 :磁石(永久磁石)
70 :固定子
100 :モータ
200 :圧縮機
300 :冷凍装置
C :回転軸
20 :回転子コア(コア)
22 :磁石収容孔
22a :第1部
22b :第2部
22c :第3部
24 :ブリッジ
27 :第1突起
28a、28b :第2突起
40 :磁石(永久磁石)
70 :固定子
100 :モータ
200 :圧縮機
300 :冷凍装置
C :回転軸
Claims (8)
- 回転軸(C)の周りに回転可能に設けられる、モータの回転子であって、
コア(20)と、
前記コアの前記回転軸の周りに所定の間隔で形成された複数の磁石収容孔(22)のそれぞれに挿入された磁石(40)と
を有し、
前記回転軸に沿って見た場合に、
前記磁石収容孔は、
前記コアの内側から外側に向かって延びる矩形の第1部(22a)を有し、
前記コアは、
外周面の内側において前記磁石収容孔の一部を形成する、周方向に延びた壁面であるブリッジ(24)と、
前記ブリッジの周方向両端から離れた位置において前記磁石側に向かって突き出る第1突起(27)と
を有する、
回転子。 - 前記第1突起は、
前記ブリッジの周方向における中央に形成されている、
請求項1に記載の回転子。 - 前記回転軸に沿って見た場合に、
前記磁石収容孔は、
前記磁石が形成する磁極の中心線に対して前記第1部と対称に形成された第2部(22b)と、
一端が前記第1部の内側の端部に接続され、他端が前記第2部の内側の端部に接続され、前記回転軸に向かって凸となる第3部(22c)と
をさらに有する、
請求項1または2に記載の回転子。 - 前記コアは、
前記第1部と前記第3部との間または前記第2部と前記第3部との間に向かって突き出る第2突起(28a、28b)をさらに有する、
請求項3に記載の回転子。 - 前記磁石は、
フェライト磁石である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の回転子。 - 固定子(70)と、
請求項1から5のいずれか1項に記載の回転子と
を備える、
モータ(100)。 - 請求項6に記載のモータを備える、
圧縮機(200)。 - 請求項7に記載の圧縮機を備える、
冷凍装置(300)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021184065A JP2023071350A (ja) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 回転子、モータ、圧縮機、および冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021184065A JP2023071350A (ja) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 回転子、モータ、圧縮機、および冷凍装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023071350A true JP2023071350A (ja) | 2023-05-23 |
Family
ID=86409799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021184065A Pending JP2023071350A (ja) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 回転子、モータ、圧縮機、および冷凍装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023071350A (ja) |
-
2021
- 2021-11-11 JP JP2021184065A patent/JP2023071350A/ja active Pending
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