JP3632747B2 - 永久磁石界磁同期電動機およびその製造方法並びにこれを用いた圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石界磁同期電動機およびそれを用いた圧縮機に係り、特に廉価で簡単に形成できる永久磁石界磁同期電動機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来一般に採用されている永久磁石界磁同期電動機駆動の圧縮機,すなわち、電動機とスクロールとが一体で容器内に密封された圧縮機としては、ある一定の回転速度で運転される一定速機と、別置のインバータにより速度制御される可変速機とがよく知られている。
【0003】
一定速機では、インバータ装置を用いないことから、駆動源となる電動機には、回転子にかご型巻線を設けた誘導電動機が用いられている。また、この場合、所望の圧縮能力を得るため回転速度の関係から、通常、2極の誘導電動機が用いられる。一方、可変速機では、インバータ駆動されるため、特開平8−88963号公報にも開示されているように4極の埋込磁石形同期電動機が用いられるのが普通である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような永久磁石界磁同期電動機を用いた圧縮機であると、一定速機、可変速機それぞれに対応した電動機、すなわち、例えば2極の誘導電動機および4極の永久磁石界磁同期電動機を各々準備する必要がある。したがって、従来においては、この種の電動機の製造に際し、一定速機用の固定子および回転子、また可変速機用の固定子および回転子それぞれに対応した大掛かりな生産設備を準備しなければならなかった。
【0005】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、電動機の磁極数に係りなく、必要最小限の設備で、廉価に、かつ簡単に製造することができる永久磁石界磁同期電動機およびこれを用いた圧縮機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機において、前記回転子鉄心の外周部近傍に複数のスロットを設けるとともに、このスロットの内周側に、前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を6n個(nは整数)設け、この磁石挿入孔内の磁石極性を換える(着磁する)ことにより、2極から多極の回転子に共用できるように形成し所期の目的を達成するようにしたものである。
【0007】
また本発明は、固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機において、前記回転子鉄心の外周部近傍に周方向に間隔をおいて複数のスロットを設け、かつこのスロット内に導電性材料を埋設してかご型巻線を形成するとともに、このスロットの内周側に、前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を6n個(nは整数)設け、この磁石挿入孔内の磁石極性を換えることにより、2極から多極の回転子に共用できるように形成したものである。
【0008】
また本発明は、固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機において、前記回転子鉄心の外周部近傍に周方向に間隔をおいて複数のスロットを設けるとともに、このスロットの内周側に前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を6個設け、かつ、2極電動機のときは前記スロット内に導電性材料を埋設してかご型巻線を形成するとともに前記永久磁石を2極に着磁し、かつ6極電動機のときは前記スロット内を空間部に形成するとともに前記永久磁石を6極に着磁し、一定速の時はかご型巻線を有する自己始動式の2極の永久磁石界磁同期電動機とし、可変速の時は6極の永久磁石同期電動機として、回転子鉄心を共用化できるようにしたものである。
【0009】
また本発明は、固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機において、前記回転子鉄心の外周部近傍に周方向に間隔をおいて複数のスロットを設けるとともに、このスロットの内周側に前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を12個設け、かつ2極電動機のときは前記スロット内に導電性材料を埋設してかご型巻線を形成するとともに前記永久磁石を2極に着磁し、かつ6極電動機のときは前記スロット内を空間部に形成するとともに前記永久磁石を6極に着磁し、一定速の時はかご型巻線を有する自己始動式の2極の永久磁石界磁同期電動機とし、可変速の時は6極の永久磁石同期電動機として、回転子鉄心を共用化できるようにしたものである。
【0010】
また本発明は、冷媒を吸い込んで圧縮し、かつ吐出する圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動する電動機部を備え、前記圧縮機構部を駆動する電動機に、永久磁石界磁同期電動機を用いた圧縮機において、前記電動機を、前述した永久磁石界磁同期電動機で構成するようにしたものである。
【0011】
すなわちこのように形成された永久磁石界磁同期電動機であると、回転子鉄心の外周部近傍に複数のスロットと、その内周側に永久磁石挿入孔を、nを整数として6n個設けることで、磁極数が2極、4極、6極、…、のように2極から多極の磁石回転子に併用でき、低コストに複数種類の永久磁石界磁同期電動機を形成することができる。また、回転子外周部近傍には、周方向に沿って複数のスロットが配置されていることから、このスロットを用いてかご型巻線を形成し、かつ永久磁石を2極に着磁すれば、自己始動式の2極の永久磁石界磁同期電動機の回転子を形成することができる。
【0012】
また、回転子鉄心の外周部近傍に設けた複数のスロットにかご型巻線を形成し、かつ永久磁石を2極に着磁した回転子を適用した永久磁石界磁同期電動機を使用すれば、一定速圧縮機とすることができ、また、回転子鉄心の外周部近傍に設けた複数のスロット内を空間部とし、かつ永久磁石を4極、6極に着磁した回転子を適用した永久磁石界磁同期電動機を使用すれば、可変速圧縮機とすることができ、非常に廉価に、かつ簡単にこの種の電動機および圧縮機を製造することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1および図2には、その永久磁石界磁同期電動機が示されている。図中、1が回転子であり、2が回転子鉄心に設けられた全閉スロット、3が永久磁石挿入孔、4が永久磁石、6がクランクシャフト、7が回転子鉄心、8がかご型巻線である。
【0014】
また、図8には、この電動機を用いた圧縮機が断面で示されている。圧縮機構部は、固定スクロール部材9の端板11に直立する渦巻状ラップ13と、旋回スクロール部材10の端板12に直立する渦巻状ラップ14とが噛み合わされて形成され、旋回スクロール部材10が、クランクシャフト6によって旋回運動させられ、圧縮動作が行なわれる。
【0015】
すなわち、固定スクロール部材9および旋回スクロール部材10によって形成される圧縮室15(15a、15b……)のうち、最も外径側に位置している圧縮室は、旋回運動に伴って両スクロール部材9、10の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。両圧縮室15a、15bが両スクロール部材9、10の中心近傍に達すると、両圧縮室15内の圧縮ガスは圧縮室15と連通した吐出口16から吐出される。吐出された圧縮ガスは、固定スクロール部材9およびフレーム17に設けられたガス通路(図示せず)を通ってフレーム17下部の圧縮容器18内に至り、圧縮容器18の側壁に設けられた吐出パイプ19から圧縮機外に排出される。
【0016】
また、本圧縮機では、圧力容器18内に、駆動用電動機20が内封されており、一定速度、あるいは別置のインバータ(図示せず)によって制御された回転速度で回転し、圧縮動作が行なわれる。駆動用電動機20の下部には、油溜め部21が設けられている。油溜め部21内の油は回転運動により生ずる圧力差によって、クランクシャフト6内に設けられた油孔22を通って、旋回スクロール部材10とクランクシャフト6との摺動部、滑り軸受け23等の潤滑に供される。
【0017】
駆動用電動機20は、固定子26と回転子1とで構成される永久磁石界磁同期電動機である。固定子26は、固定子鉄心24とそれに巻き回された電機子巻線25とで構成され、回転子1は、クランクシャフト6上に全閉スロット2、永久磁石4を埋設する永久磁石挿入孔3および磁石間スリット5を有する回転子鉄心7を設けて構成されている。ここで、永久磁石挿入孔3は、nを整数として6n個設けられており、本図はnを1とした場合が示されている。
【0018】
図1は、圧縮機を可変速圧縮機として駆動する場合の電動機の回転子構造であり、永久磁石4を6極に着磁して、かつ全閉スロット2内は空間部としている。このように回転子1を形成した場合、別置のインバータ(図示せず)で圧縮機を可変速機として駆動する。
【0019】
一方、図2は、圧縮機を一定速圧縮機とする場合の電動機の回転子構造であり、永久磁石4を2極に着磁し、かつ回転子1の外周部近傍に設けられた複数の全閉スロット2内に導電性材料を埋設してかご型巻線8を形成している。
【0020】
このようにすることで、回転子1は誘導電流路を有する構造となり、駆動用電動機20は自己始動式の2極の永久磁石界磁同期電動機となるため、一定速運転に対応できる。
【0021】
図3〜図7には、本発明の他の実施例に係る回転子の径方向断面形状が示されている。なお、これらの図において、図1〜図2、図8と同一物には同一の符号を付したので、その詳細説明は省略する。この場合にも、永久磁石挿入孔3は、nを整数として6n個設けられており、この図の場合は、nを2とした場合の例が示されている。
【0022】
図3および図4では、永久磁石4が4極に、また図5では、6極にそれぞれ着磁されており、また全閉スロット2内は空間部に形成されている。このように回転子を構成しても、前述した図1のものと同様に可変速圧縮機の駆動用電動機の回転子とすることができる。
【0023】
図6および図7には、永久磁石4が2極に着磁され、かつ回転子1の外周部近傍に設けられた複数の全閉スロット2内に導電性材料が埋設されてかご型巻線8が形成された場合の回転子が示されており、このように回転子を構成しても、前述した図2のものと同様の効果を得ることができる。
【0024】
以上説明してきたようにこのように形成された永久磁石界磁同期電動機であると、回転子鉄心の外周部近傍に複数のスロットと、その内周側に永久磁石挿入孔を、nを整数として6n個設けることで、磁極数が2極、4極、6極、…、のように2極から多極の磁石回転子に併用でき、すなわち、2極から多極の回転子鉄心を共用化することができ、低コストに複数種類の永久磁石界磁同期電動機を得ることができる。
【0025】
また、回転子鉄心の外周部近傍に設けた複数のスロットにかご型巻線を形成し、かつ永久磁石を2極に着磁した回転子を適用した永久磁石界磁同期電動機を使用すれば、一定速圧縮機を得ることができ、かつ回転子鉄心の外周部近傍に設けた複数のスロット内を空間部とし、かつ永久磁石を4極、6極に着磁した回転子を適用した永久磁石界磁同期電動機を使用すれば、可変速圧縮機を得ることができるので、この永久磁石界磁同期電動機を用いれば圧縮機の低コスト化を図ることが可能となる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、磁極数が2極から多極の磁石回転子に併用でき、必要最小限の設備で、廉価に、かつ簡単に形成することができる永久磁石界磁同期電動機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の永久磁石界磁同期電動機の一実施例を示す正面図。
【図2】本発明の永久磁石界磁同期電動機の一実施例に係る径方向断面図。
【図3】本発明の永久磁石界磁同期電動機の他の実施例に係る径方向断面形状図。
【図4】本発明の永久磁石界磁同期電動機の他の実施例に係る径方向断面形状図。
【図5】本発明の永久磁石界磁同期電動機の他の実施例に係る径方向断面形状図。
【図6】本発明の永久磁石界磁同期電動機の他の実施例に係る径方向断面形状図。
【図7】本発明の永久磁石界磁同期電動機の他の実施例に係る径方向断面形状図。
【図8】本発明の対象とする圧縮機の縦断側面図。
【符号の説明】
1…回転子、2…全閉スロット、3…永久磁石挿入孔、4…永久磁石、5…磁石間スリット、6…クランクシャフト、7…回転子鉄心、8…かご型巻線、9…固定スクロール部材、10…旋回スクロール部材、11,12…端版、13,14…ラップ、15…圧縮室、16…吐出口、17…フレーム、18…圧力容器、19…吐出パイプ、20…駆動用電動機、21…油溜部、22…油孔、23…滑り軸受け、24…固定子鉄心、25…電機子巻線、26…固定子。
Claims (3)
- 固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機を製造する方法において、
前記回転子鉄心の外周部近傍に周方向に間隔をおいて複数のスロットを設け、かつ、このスロット内に選択的に導電性材料を埋設してかご型巻線を形成するとともに、このスロットの内周側に、前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を6n個(nは整数)設け、この磁石挿入孔内に挿入される磁石の磁石極性を選択的に着磁することにより、2極から多極の回転子を形成し、前記かご型巻線を埋設したときは自己始動型同期電動機とし、前記かご型巻線を埋設しないときは可変速型同期電動機とすることによって、同じ形状の回転子鉄心を用いて2つの種類の電動機を製造することを特徴とする永久磁石界磁同期電動機の製造方法。 - 固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機を製造する方法において、
前記回転子鉄心の外周部近傍に周方向に間隔をおいて複数のスロットを設けるとともに、このスロットの内周側に前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を6個設け、かつ、2極電動機のときは前記スロット内に導電性材料を埋設してかご型巻線を形成するとともに、前記永久磁石を2極に着磁することによって自己始動型同期電動機とし、かつ、6極電動機のときは前記スロット内にかご型巻線を埋設することなく空間部に形成するとともに前記永久磁石を6極に着磁することによって可変速同期電動機とし、一定速の電動機および可変速の電動機を、同じ形状の回転子鉄心を共用して製造できるようにしたことを特徴とする永久磁石界磁同期電動機を製造する製造方法。 - 固定子鉄心およびこの鉄心に巻回された巻線を有する固定子と、回転子鉄心およびこの回転子鉄心内に埋設された永久磁石を有する回転子とを備えた永久磁石界磁同期電動機を製造する方法において、
前記回転子鉄心の外周部近傍に周方向に間隔をおいて複数のスロットを設けるとともに、このスロットの内周側に前記永久磁石を挿入保持する磁石挿入孔を12個設け、かつ2極電動機のときは前記スロット内に導電性材料を埋設してかご型巻線を形成するとともに前記永久磁石を2極に着磁することにより自己始動型同期電動機を製造し、かつ、6極電動機のときは前記スロット内にかご型巻線を埋設することなく空間部に形成するとともに前記永久磁石を6極に着磁することにより、可変速型同期電動機を製造し、かご型巻線を有する自己始動式の2極の永久磁石界磁同期電動機と、可変速の6極の永久磁石同期電動機を、回転子鉄心を共用して製造することを特徴とする永久磁石界磁同期電動機を製造する方法。
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