JP3764375B2 - 同期誘導電動機の回転子及び電動機の回転子及び同期誘導電動機及び誘導電動機及び直流ブラシレスモータ及び密閉型圧縮機及び冷蔵庫及び空気調和機和機及び同期誘導電動機の回転子の製造方法 - Google Patents
同期誘導電動機の回転子及び電動機の回転子及び同期誘導電動機及び誘導電動機及び直流ブラシレスモータ及び密閉型圧縮機及び冷蔵庫及び空気調和機和機及び同期誘導電動機の回転子の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として誘導トルクを利用して起動し、リラクタンストルクを利用して同期運転を行う、密閉型圧縮機等に用いられる同期誘導電動機の回転子のガス抜き孔構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型圧縮機に使用される電動機の回転子は、例えば実公昭６４−３６５８１号公報に記載されているように冷媒ガスの通過をよくして、圧力損失をなくし効率のよい密閉型圧縮機とする為にガス抜き孔が設けられている。電動機の種類は、誘導電動機や、回転子に永久磁石を用いた直流ブラシレスモータである。
【０００３】
また、実公昭６４−３６５８１号公報に記載されているように、回転子のガス抜き孔出口に油遮へい板を設けて冷媒ガスに混ざって循環しようとする密閉型圧縮機の潤滑油の冷媒回路への循環を少なくして密閉型圧縮機の油切れをなくし、冷凍サイクルの効率を上げようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、密閉型圧縮機に使用される電動機の回転子には、冷媒ガスを通過させるためのガス抜き孔を設ける必要がある。リラクタンストルクを発生する回転子スリットにアルミニウムが充填され、回転子の両端をエンドリングで短絡した回転子構造の同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用する場合も、ガス抜き孔を設ける必要があるが、回転子にはスリットが設けられ、そのスリットにはアルミニウムが充填されているのでスリット部に孔を設けることが難しい。スリットがない部分は磁束が通過する部分であるため孔を空けると磁気抵抗が増加して出力の低下、効率の低下を招くという問題点がある。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、密閉型圧縮機に使用するためにガス抜き孔を設けても、磁気抵抗が増加して出力の低下、効率の低下を招くという恐れの少ない同期誘導電動機の回転子を提供することを目的とする。
【０００６】
また、同期誘導電動機だけでなく他の電動機にも使用できる、冷媒ガス中に含まれる油を分離して冷媒回路中の油循環量を低減する回転子のガス抜き孔を提供することを目的とする。
【０００７】
また、上記の同期誘導電動機の回転子、及び回転子のガス抜き孔を用いることにより高効率で安価な電動機及び密閉型圧縮機及び冷蔵庫及び空気調和機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、誘導トルクを発生するためのスロットと、リラクタンストルクを発生するためのスリットとを有し、スロットとスリットにアルミニウムが充填され、この充填されたアルミニウムを回転子の両端部においてエンドリングで短絡し、回転子は軸方向に貫通したガス抜き孔を備え、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向、且つスリット方向になるように配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、ガス抜き孔を、楕円形状としたことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る電動機の回転子は、電磁鋼板を積層した積層鋼板を有する電動機の回転子において、積層鋼板に軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第１の回転子抜き板を積層した第１ブロックと、全面が開口したガス抜き孔を設けた第２の回転子抜き板を積層した第２ブロックと、第１の回転子抜き板と反対側の一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第３の回転子抜き板を積層した第３ブロックとを有し、これらのブロックを組み合わせて軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、ガス抜き孔のガス流入側を第２ブロックで構成し、ガス抜き孔のガス流出側を第１ブロック又は第３ブロックで構成し、且つガス抜き孔のガス流出側は回転子の外径側を一部塞いだ構成としたことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る電動機の回転子は、第１ブロックと、第２ブロックと、第３ブロックとを順番に繰り返し積層して、軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成したことを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子において、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向になるように配置したことを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る同期誘導電動機は、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明に係る同期誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２６】
この発明に係る誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２７】
この発明に係る直流ブラシレスモータは、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子、又は請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２８】
この発明に係る密閉型圧縮機は、請求項６又は請求項７に記載の同期誘導電動機又は請求項１５に記載の誘導電動機又は請求項１６に記載の直流ブラシレスモータを用いたことを特徴とする。
【００２９】
この発明に係る冷蔵庫は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする。
【００３０】
この発明に係る空気調和機は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜４は実施の形態１を示す図で、図１は同期誘導電動機の固定子と回転子の横断面図、図２は同期誘導電動機の回転子の斜視図、図３は同期誘導電動機の回転子の横断面図、図４はスリットに非充填部を設けた同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
図１〜３において、１は同期誘導電動機の固定子であり、固定子１の内径側に複数設けられたスロット２に巻線３が、回転子４を回転させるための回転磁界を与えるように巻回されている。回転子４は固定子１の内側に配置され、回転子４には誘導トルクを発生させるためのスロット部５と、リラクタンストルクを発生させるためのスリット部６が一体となって設けられ、スロット部５とスリット部６には導体となるアルミニウム７が充填されている。
【００３４】
図２に示すように、それぞれのスロット部５、スリット部６に充填されたアルミニウム７はエンドリング８で一体となり、各スロット部５、スリット部６に充填されたアルミニウム７がエンドリング８で短絡されている。
９は回転子４に設けられた軸方向に貫通したガス抜き孔で、同期誘導電動機を密閉型圧縮機に用いるために、潤滑油を含む冷媒ガスが電動機部を通過しやすいようにするために設けられている。
【００３５】
本発明の同期誘導電動機はリラクタンストルクを発生させる為、例えば図３に示すようなスリット部６を、ｄ軸に対して平行に配置して回転子４に設けることで、図３に示すｑ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｑと、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄとの差によって（１）式に示すリラクタンストルクＴを得るものである。
Ｔ＝（Ｌｄ−Ｌｑ）ＩｄＩｑ … （１）
ここで、Ｉｄ、Ｉｑはそれぞれ固定子巻線のｄ、ｑ軸成分に分解したときの電流値で、ｄ、ｑ軸は直交関係にある。
【００３６】
本発明の同期誘導電動機は、スロット部５で発生する誘導トルクにより起動し、スリット部６により発生するリラクタンストルクにより同期運転を行うので、特別に起動装置を設ける必要がなく、効率の良い同期運転を行うという優れた電動機である。
【００３７】
本発明の同期誘導電動機のリラクタンストルクは（１）式で定まるため、大きなリラクタンストルクを発生させるには、出来るだけＬｄとＬｑの差を大きくする必要がある。すなわち、ｄ軸からみた磁気抵抗を小さくしなくてはならないから、図３で示すように、スリット部６が存在しない部分にｄ軸方向にガス抜き孔９を配置すると磁気抵抗が増加し、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄを小さくすることになるので発生トルクが減少し、結果として必要トルクを得る為に電流を多く流すことになるので効率の悪いモータとなってしまう。
【００３８】
そこで、図４に示すようにスリット部６の一部にアルミニウムを充填しない非充填部１０を設け、この非充填部１０を密閉型圧縮機に使用する場合に必要なガス抜き孔とする。図では、各スリット部６の中央付近に非充填部１０を設けている。非充填部１０は軸方向に貫通しており、ガス抜き孔として機能する。但し、非充填部１０はスリット部６の何処に設けてもよい。
【００３９】
このような構成にすれば、スリット部６が存在しない部分にｄ軸方向にガス抜き孔９がないので、磁気抵抗が減少し、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄを大きくすることができ、発生トルクが増加し、結果として必要トルクを得る為の電流を小さく流すことになるので効率の良いモータとなる。
【００４０】
非充填部１０の製造方法としては、例えばアルミニウム７をダイキャストで回転子のスロット部５およびスリット部６に充填する時、アルミニウム７を充填しないスリット部６にあらかじめ平板状の型を挿入してダイキャストし、型から回転子４を出す時に平板状の型も抜けばアルミニウムが充填されない非充填部１０を簡単に形成することができる。
【００４１】
実施の形態２．
図５は実施の形態２を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。図にしめすように、非充填部１０を回転子４の中心に最も近いスリット部６に設けたものである。
【００４２】
このように構成することにより、誘導電動機の回転子として機能するエンドリング８のアルミニウム量を減らすことがないので回転子の２次抵抗を小さくすることができ、すべりが小さい領域の誘導電動機としてのトルクを大きくすることができ、モータが始動してから同期運転に引き込みを安定に行うことができる。
【００４３】
また、同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用する場合に、ガス抜き孔として機能する非充填部１０の回転による周速は、非充填部１０が回転子の中心側にある方が小さくなるので、非充填部１０を通過する冷媒ガスの圧損を小さくすることができる。
【００４４】
上述の実施の形態では、非充填部１０を回転子４の中心に最も近いスリット部６に設けたものを示したが、回転子４の中心に近いスリット部６に非充填部１０を設けることでも、同様の効果を奏する。
【００４５】
実施の形態３．
図６は実施の形態３を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。図に示すように、ｄ軸の径方向に２個の楕円形状のガス抜き孔９を設け、かつ楕円形状をｄ軸の径方向に長孔となるように配置したものである。
【００４６】
このように構成することにより、ガス抜き孔９設置によるリラクタンストルクに寄与する部分のｄ軸方向の磁気抵抗の増加を極力抑え、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑えたので、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。また、より積み幅の小さな回転子でトルクが出せるので小形化、低コスト化が可能となる。
【００４７】
上述の実施の形態では、楕円形状のガス抜き孔９を設けたものを示したが、楕円形状に限定されない。ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑えることができる形状であれば、他の形状でもよい。
【００４８】
実施の形態４．
図７、８は実施の形態４を示す図で、図７は同期誘導電動機の回転子の横断面図、図８は同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。図７は回転子に施されたガス抜き孔９を側面から見た図であり、本発明の同期誘導電動機が密閉型圧縮機に組み込まれた時にガスが抜けてくる出口側を見ている状態で、半円形状の孔が見え、隠れ線で内部に円筒の孔があることを示している。
【００４９】
図８によりガス抜き孔９の構造を説明する。２個の半月形状のガス抜き孔を有する回転子形状に打ち抜かれた電磁鋼板を一枚もしくは複数枚積層したブロックを第１ブロック１２とする。次にガス抜き孔形状が円形状をもつ回転子形状に打ち抜かれた電磁鋼板を一枚もしくは複数枚積層したブロックを第２ブロック１３とする。そしてガス抜き孔形状が第１ブロック１２と逆向きの半月形状を有する回転子形状に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層したブロックを第３ブロック１４とする。
【００５０】
上記の３種類のブロック、第１ブロック１２、第２ブロック１３、第３ブロック１４を順番に積層すると、ガス抜き孔９の断面は凹凸形状となる。断面が凹凸形状のガス抜き孔９を通過するガスの流れは、矢印１５で示すようにジグザクになる。
【００５１】
以上のように、内部に凹凸のあるガス抜き孔９を形成するようにしたので、本発明の同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスがガス抜き孔９を通過する際に冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離し、冷媒回路中の油循環量を低減できるので冷媒回路としての性能を向上することができる。また、油分離用板を別に取り付ける必要もなく、そして密閉型圧縮機の潤滑用油の持ち出しが少ないので密閉型圧縮機内に封入する潤滑油量も低減できるのでコスト低減でき、油溜め部も小さくできるので密閉型圧縮機が小形にできる。潤滑油が密閉型圧縮機から持ち出されることが少なくなるので密閉型圧縮機の焼きつきが無くなり信頼性が向上する。
【００５２】
上述の実施の形態では、半月形状のガス抜き孔と円形状のガス抜き孔とを組合せてガス抜き孔９を形成したが、半月形状、円形状に限定されるものではない。ガス抜き孔９の断面が凹凸形状になるものであれば、どのような形状のものでもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態では、電動機として同期誘導電動機を例として説明したが、同期誘導電動機に限定されない。例えば、誘導電動機、直流ブラシレスモータ等にも適用可能である。
【００５４】
実施の形態５．
図９は実施の形態５を示す図で、同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。上記実施の形態４で説明したように、３種類のブロック、第１ブロック１２、第２ブロック１３、第３ブロック１４を積み、ガス抜き孔９の断面が凹凸形状となるようにし、冷媒ガスの流出口のガス抜き孔形状を半月形状とし、かつ半月形状のガス抜き孔が内径側に施されているように構成し、冷媒ガスの流入口は円形状としたものである。
【００５５】
このように構成することにより、本発明の同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスに含まれる潤滑油は出口側で遠心力によって回転子出口から流出を阻まれ、冷媒ガス流入側では分離した潤滑油が密閉型圧縮機内へ戻りやすくなるので、冷媒ガスをスムーズに通過させるととも冷媒ガス中の潤滑油を分離し、冷媒回路中の油循環量を低減できるので冷媒回路としての性能を向上することができる。また密閉型圧縮機の潤滑油の持ち出しが少ないので密閉型圧縮機内に封入する油量も低減できるのでコスト低減でき、油溜め部も小さくできるので密閉型圧縮機が小形にできる。潤滑油が密閉型圧縮機から持ち出されることが少なくなるので密閉型圧縮機の焼きつきが無くなり信頼性が向上する。
【００５６】
本実施の形態においても、ガス抜き孔は、半月形状、円形状に限定されるものではない。
また、本実施の形態においても、電動機は同期誘導電動機に限定されない。例えば、誘導電動機、直流ブラシレスモータ等にも適用可能である。
【００５７】
実施の形態６．
上記実施の形態４、５において、第１ブロック１２、第２ブロック１３、第３ブロック１４のガス抜き孔の形状を、ｄ軸の径方向に長孔となるようにしてもよい。この場合の電動機は同期誘導電動機である。
【００５８】
そのように構成することにより、上記実施の形態４、５の効果に加えて、ガス抜き孔９設置によるリラクタンストルクに寄与する部分のｄ軸方向の磁気抵抗の増加を極力抑え、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑えたので、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。また、より積み幅の小さな回転子でトルクが出せるので小形化、低コスト化が可能となる。
【００５９】
また、以上に述べた同期誘導電動機又は誘導電動機や直流ブラシレスモータを用いた密閉型圧縮機を空気調和機、冷蔵庫に適用することで、効率のよい電動機によって密閉型圧縮機のＣＯＰ（成績係数）が上がり、製品の省エネ化に貢献できる。また低コスト化な製品を提供できる。
【００６０】
上述の実施の形態４、５において、回転子に内部に凹凸のあるガス抜き孔を設けたものを示したが、固定子に内部に凹凸のあるガス抜き孔を設けてもよく、同様の効果を奏する。
【００６５】
【発明の効果】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、回転子が軸方向に貫通したガス抜き孔を備え、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向、且つスリット方向になるように配置したことにより、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑え、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。
【００６７】
また、この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、ガス抜き孔を、楕円形状としたことにより、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑え、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。
【００６８】
この発明に係る電動機の回転子は、一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第１の回転子抜き板を積層した第１ブロックと、全面が開口したガス抜き孔を設けた第２の回転子抜き板を積層した第２ブロックと、第１の回転子抜き板と反対側の一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第３の回転子抜き板を積層した第３ブロックとを有し、これらのブロックを組み合わせて軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、ガス抜き孔のガス流入側を第２ブロックで構成し、ガス抜き孔のガス流出側を第１ブロック又は第３ブロックで構成し、且つガス抜き孔のガス流出側は回転子の外径側を一部塞いだ構成としたことにより、容易に内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成することができる。また、密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスに含まれる潤滑油はガス流出側で遠心力によって回転子出口から流出を阻まれ、冷媒ガス流入側では分離した潤滑油が密閉型圧縮機内へ戻りやすくなるので、冷媒ガスをスムーズに通過させるととも冷媒ガス中の潤滑油を分離し、冷媒回路中の油循環量を低減できるので冷媒回路としての性能を向上することができる。また密閉型圧縮機の潤滑油の持ち出しが少ないので密閉型圧縮機内に封入する油量も低減できるのでコスト低減でき、油溜め部も小さくできるので密閉型圧縮機が小形にできる。潤滑油が密閉型圧縮機から持ち出されることが少なくなるので密閉型圧縮機の焼きつきが無くなり信頼性が向上する。
【００７０】
また、この発明に係る電動機の回転子は、第１ブロックと、第２ブロックと、第３ブロックとを順番に繰り返し積層して、軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成したことにより、整列した凹凸をガス抜き孔内に形成できる。
【００７６】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子において、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向になるように配置したことにより、密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスがガス抜き孔を通過する際に冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離でき、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑え、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。
【００７７】
この発明に係る同期誘導電動機は、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子を用いたことにより、効率が向上する。
【００７８】
また、この発明に係る同期誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことにより、密閉型圧縮機に使用した場合に密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
【００７９】
この発明に係る誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことにより、密閉型圧縮機に使用した場合に密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
【００８０】
この発明に係る直流ブラシレスモータは、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子、又は請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことにより、密閉型圧縮機に使用した場合に密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
【００８１】
この発明に係る密閉型圧縮機は、請求項６又は請求項７に記載の同期誘導電動機又は請求項９に記載の誘導電動機又は請求項１０に記載の直流ブラシレスモータを用いたことにより、密閉型圧縮機の成績係数、信頼性が向上する。
【００８２】
この発明に係る冷蔵庫は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことにより、性能、信頼性が向上する。
【００８３】
この発明に係る空気調和機は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことにより、性能、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示す図で、同期誘導電動機の固定子と回転子の横断面図である。
【図２】 実施の形態１を示す図で、同期誘導電動機の回転子の斜視図である。
【図３】 実施の形態１を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図４】 実施の形態１を示す図で、スリットに非充填部を設けた同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図５】 実施の形態２を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図６】 実施の形態３を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図７】 実施の形態４を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図８】 実施の形態４を示す図で、同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。
【図９】 実施の形態５を示す図で、同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 固定子、２ スロット、３ 巻線、４ 回転子、５ スロット部、６ スリット部、７ アルミニウム、８ エンドリング、９ ガス抜き孔、１０ 非充填部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として誘導トルクを利用して起動し、リラクタンストルクを利用して同期運転を行う、密閉型圧縮機等に用いられる同期誘導電動機の回転子のガス抜き孔構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型圧縮機に使用される電動機の回転子は、例えば実公昭６４−３６５８１号公報に記載されているように冷媒ガスの通過をよくして、圧力損失をなくし効率のよい密閉型圧縮機とする為にガス抜き孔が設けられている。電動機の種類は、誘導電動機や、回転子に永久磁石を用いた直流ブラシレスモータである。
【０００３】
また、実公昭６４−３６５８１号公報に記載されているように、回転子のガス抜き孔出口に油遮へい板を設けて冷媒ガスに混ざって循環しようとする密閉型圧縮機の潤滑油の冷媒回路への循環を少なくして密閉型圧縮機の油切れをなくし、冷凍サイクルの効率を上げようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、密閉型圧縮機に使用される電動機の回転子には、冷媒ガスを通過させるためのガス抜き孔を設ける必要がある。リラクタンストルクを発生する回転子スリットにアルミニウムが充填され、回転子の両端をエンドリングで短絡した回転子構造の同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用する場合も、ガス抜き孔を設ける必要があるが、回転子にはスリットが設けられ、そのスリットにはアルミニウムが充填されているのでスリット部に孔を設けることが難しい。スリットがない部分は磁束が通過する部分であるため孔を空けると磁気抵抗が増加して出力の低下、効率の低下を招くという問題点がある。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、密閉型圧縮機に使用するためにガス抜き孔を設けても、磁気抵抗が増加して出力の低下、効率の低下を招くという恐れの少ない同期誘導電動機の回転子を提供することを目的とする。
【０００６】
また、同期誘導電動機だけでなく他の電動機にも使用できる、冷媒ガス中に含まれる油を分離して冷媒回路中の油循環量を低減する回転子のガス抜き孔を提供することを目的とする。
【０００７】
また、上記の同期誘導電動機の回転子、及び回転子のガス抜き孔を用いることにより高効率で安価な電動機及び密閉型圧縮機及び冷蔵庫及び空気調和機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、誘導トルクを発生するためのスロットと、リラクタンストルクを発生するためのスリットとを有し、スロットとスリットにアルミニウムが充填され、この充填されたアルミニウムを回転子の両端部においてエンドリングで短絡し、回転子は軸方向に貫通したガス抜き孔を備え、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向、且つスリット方向になるように配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、ガス抜き孔を、楕円形状としたことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る電動機の回転子は、電磁鋼板を積層した積層鋼板を有する電動機の回転子において、積層鋼板に軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第１の回転子抜き板を積層した第１ブロックと、全面が開口したガス抜き孔を設けた第２の回転子抜き板を積層した第２ブロックと、第１の回転子抜き板と反対側の一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第３の回転子抜き板を積層した第３ブロックとを有し、これらのブロックを組み合わせて軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、ガス抜き孔のガス流入側を第２ブロックで構成し、ガス抜き孔のガス流出側を第１ブロック又は第３ブロックで構成し、且つガス抜き孔のガス流出側は回転子の外径側を一部塞いだ構成としたことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係る電動機の回転子は、第１ブロックと、第２ブロックと、第３ブロックとを順番に繰り返し積層して、軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成したことを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子において、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向になるように配置したことを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る同期誘導電動機は、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明に係る同期誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２６】
この発明に係る誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２７】
この発明に係る直流ブラシレスモータは、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子、又は請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする。
【００２８】
この発明に係る密閉型圧縮機は、請求項６又は請求項７に記載の同期誘導電動機又は請求項１５に記載の誘導電動機又は請求項１６に記載の直流ブラシレスモータを用いたことを特徴とする。
【００２９】
この発明に係る冷蔵庫は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする。
【００３０】
この発明に係る空気調和機は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜４は実施の形態１を示す図で、図１は同期誘導電動機の固定子と回転子の横断面図、図２は同期誘導電動機の回転子の斜視図、図３は同期誘導電動機の回転子の横断面図、図４はスリットに非充填部を設けた同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
図１〜３において、１は同期誘導電動機の固定子であり、固定子１の内径側に複数設けられたスロット２に巻線３が、回転子４を回転させるための回転磁界を与えるように巻回されている。回転子４は固定子１の内側に配置され、回転子４には誘導トルクを発生させるためのスロット部５と、リラクタンストルクを発生させるためのスリット部６が一体となって設けられ、スロット部５とスリット部６には導体となるアルミニウム７が充填されている。
【００３４】
図２に示すように、それぞれのスロット部５、スリット部６に充填されたアルミニウム７はエンドリング８で一体となり、各スロット部５、スリット部６に充填されたアルミニウム７がエンドリング８で短絡されている。
９は回転子４に設けられた軸方向に貫通したガス抜き孔で、同期誘導電動機を密閉型圧縮機に用いるために、潤滑油を含む冷媒ガスが電動機部を通過しやすいようにするために設けられている。
【００３５】
本発明の同期誘導電動機はリラクタンストルクを発生させる為、例えば図３に示すようなスリット部６を、ｄ軸に対して平行に配置して回転子４に設けることで、図３に示すｑ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｑと、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄとの差によって（１）式に示すリラクタンストルクＴを得るものである。
Ｔ＝（Ｌｄ−Ｌｑ）ＩｄＩｑ … （１）
ここで、Ｉｄ、Ｉｑはそれぞれ固定子巻線のｄ、ｑ軸成分に分解したときの電流値で、ｄ、ｑ軸は直交関係にある。
【００３６】
本発明の同期誘導電動機は、スロット部５で発生する誘導トルクにより起動し、スリット部６により発生するリラクタンストルクにより同期運転を行うので、特別に起動装置を設ける必要がなく、効率の良い同期運転を行うという優れた電動機である。
【００３７】
本発明の同期誘導電動機のリラクタンストルクは（１）式で定まるため、大きなリラクタンストルクを発生させるには、出来るだけＬｄとＬｑの差を大きくする必要がある。すなわち、ｄ軸からみた磁気抵抗を小さくしなくてはならないから、図３で示すように、スリット部６が存在しない部分にｄ軸方向にガス抜き孔９を配置すると磁気抵抗が増加し、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄを小さくすることになるので発生トルクが減少し、結果として必要トルクを得る為に電流を多く流すことになるので効率の悪いモータとなってしまう。
【００３８】
そこで、図４に示すようにスリット部６の一部にアルミニウムを充填しない非充填部１０を設け、この非充填部１０を密閉型圧縮機に使用する場合に必要なガス抜き孔とする。図では、各スリット部６の中央付近に非充填部１０を設けている。非充填部１０は軸方向に貫通しており、ガス抜き孔として機能する。但し、非充填部１０はスリット部６の何処に設けてもよい。
【００３９】
このような構成にすれば、スリット部６が存在しない部分にｄ軸方向にガス抜き孔９がないので、磁気抵抗が減少し、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄを大きくすることができ、発生トルクが増加し、結果として必要トルクを得る為の電流を小さく流すことになるので効率の良いモータとなる。
【００４０】
非充填部１０の製造方法としては、例えばアルミニウム７をダイキャストで回転子のスロット部５およびスリット部６に充填する時、アルミニウム７を充填しないスリット部６にあらかじめ平板状の型を挿入してダイキャストし、型から回転子４を出す時に平板状の型も抜けばアルミニウムが充填されない非充填部１０を簡単に形成することができる。
【００４１】
実施の形態２．
図５は実施の形態２を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。図にしめすように、非充填部１０を回転子４の中心に最も近いスリット部６に設けたものである。
【００４２】
このように構成することにより、誘導電動機の回転子として機能するエンドリング８のアルミニウム量を減らすことがないので回転子の２次抵抗を小さくすることができ、すべりが小さい領域の誘導電動機としてのトルクを大きくすることができ、モータが始動してから同期運転に引き込みを安定に行うことができる。
【００４３】
また、同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用する場合に、ガス抜き孔として機能する非充填部１０の回転による周速は、非充填部１０が回転子の中心側にある方が小さくなるので、非充填部１０を通過する冷媒ガスの圧損を小さくすることができる。
【００４４】
上述の実施の形態では、非充填部１０を回転子４の中心に最も近いスリット部６に設けたものを示したが、回転子４の中心に近いスリット部６に非充填部１０を設けることでも、同様の効果を奏する。
【００４５】
実施の形態３．
図６は実施の形態３を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。図に示すように、ｄ軸の径方向に２個の楕円形状のガス抜き孔９を設け、かつ楕円形状をｄ軸の径方向に長孔となるように配置したものである。
【００４６】
このように構成することにより、ガス抜き孔９設置によるリラクタンストルクに寄与する部分のｄ軸方向の磁気抵抗の増加を極力抑え、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑えたので、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。また、より積み幅の小さな回転子でトルクが出せるので小形化、低コスト化が可能となる。
【００４７】
上述の実施の形態では、楕円形状のガス抜き孔９を設けたものを示したが、楕円形状に限定されない。ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑えることができる形状であれば、他の形状でもよい。
【００４８】
実施の形態４．
図７、８は実施の形態４を示す図で、図７は同期誘導電動機の回転子の横断面図、図８は同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。図７は回転子に施されたガス抜き孔９を側面から見た図であり、本発明の同期誘導電動機が密閉型圧縮機に組み込まれた時にガスが抜けてくる出口側を見ている状態で、半円形状の孔が見え、隠れ線で内部に円筒の孔があることを示している。
【００４９】
図８によりガス抜き孔９の構造を説明する。２個の半月形状のガス抜き孔を有する回転子形状に打ち抜かれた電磁鋼板を一枚もしくは複数枚積層したブロックを第１ブロック１２とする。次にガス抜き孔形状が円形状をもつ回転子形状に打ち抜かれた電磁鋼板を一枚もしくは複数枚積層したブロックを第２ブロック１３とする。そしてガス抜き孔形状が第１ブロック１２と逆向きの半月形状を有する回転子形状に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層したブロックを第３ブロック１４とする。
【００５０】
上記の３種類のブロック、第１ブロック１２、第２ブロック１３、第３ブロック１４を順番に積層すると、ガス抜き孔９の断面は凹凸形状となる。断面が凹凸形状のガス抜き孔９を通過するガスの流れは、矢印１５で示すようにジグザクになる。
【００５１】
以上のように、内部に凹凸のあるガス抜き孔９を形成するようにしたので、本発明の同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスがガス抜き孔９を通過する際に冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離し、冷媒回路中の油循環量を低減できるので冷媒回路としての性能を向上することができる。また、油分離用板を別に取り付ける必要もなく、そして密閉型圧縮機の潤滑用油の持ち出しが少ないので密閉型圧縮機内に封入する潤滑油量も低減できるのでコスト低減でき、油溜め部も小さくできるので密閉型圧縮機が小形にできる。潤滑油が密閉型圧縮機から持ち出されることが少なくなるので密閉型圧縮機の焼きつきが無くなり信頼性が向上する。
【００５２】
上述の実施の形態では、半月形状のガス抜き孔と円形状のガス抜き孔とを組合せてガス抜き孔９を形成したが、半月形状、円形状に限定されるものではない。ガス抜き孔９の断面が凹凸形状になるものであれば、どのような形状のものでもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態では、電動機として同期誘導電動機を例として説明したが、同期誘導電動機に限定されない。例えば、誘導電動機、直流ブラシレスモータ等にも適用可能である。
【００５４】
実施の形態５．
図９は実施の形態５を示す図で、同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。上記実施の形態４で説明したように、３種類のブロック、第１ブロック１２、第２ブロック１３、第３ブロック１４を積み、ガス抜き孔９の断面が凹凸形状となるようにし、冷媒ガスの流出口のガス抜き孔形状を半月形状とし、かつ半月形状のガス抜き孔が内径側に施されているように構成し、冷媒ガスの流入口は円形状としたものである。
【００５５】
このように構成することにより、本発明の同期誘導電動機を密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスに含まれる潤滑油は出口側で遠心力によって回転子出口から流出を阻まれ、冷媒ガス流入側では分離した潤滑油が密閉型圧縮機内へ戻りやすくなるので、冷媒ガスをスムーズに通過させるととも冷媒ガス中の潤滑油を分離し、冷媒回路中の油循環量を低減できるので冷媒回路としての性能を向上することができる。また密閉型圧縮機の潤滑油の持ち出しが少ないので密閉型圧縮機内に封入する油量も低減できるのでコスト低減でき、油溜め部も小さくできるので密閉型圧縮機が小形にできる。潤滑油が密閉型圧縮機から持ち出されることが少なくなるので密閉型圧縮機の焼きつきが無くなり信頼性が向上する。
【００５６】
本実施の形態においても、ガス抜き孔は、半月形状、円形状に限定されるものではない。
また、本実施の形態においても、電動機は同期誘導電動機に限定されない。例えば、誘導電動機、直流ブラシレスモータ等にも適用可能である。
【００５７】
実施の形態６．
上記実施の形態４、５において、第１ブロック１２、第２ブロック１３、第３ブロック１４のガス抜き孔の形状を、ｄ軸の径方向に長孔となるようにしてもよい。この場合の電動機は同期誘導電動機である。
【００５８】
そのように構成することにより、上記実施の形態４、５の効果に加えて、ガス抜き孔９設置によるリラクタンストルクに寄与する部分のｄ軸方向の磁気抵抗の増加を極力抑え、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑えたので、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。また、より積み幅の小さな回転子でトルクが出せるので小形化、低コスト化が可能となる。
【００５９】
また、以上に述べた同期誘導電動機又は誘導電動機や直流ブラシレスモータを用いた密閉型圧縮機を空気調和機、冷蔵庫に適用することで、効率のよい電動機によって密閉型圧縮機のＣＯＰ（成績係数）が上がり、製品の省エネ化に貢献できる。また低コスト化な製品を提供できる。
【００６０】
上述の実施の形態４、５において、回転子に内部に凹凸のあるガス抜き孔を設けたものを示したが、固定子に内部に凹凸のあるガス抜き孔を設けてもよく、同様の効果を奏する。
【００６５】
【発明の効果】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、回転子が軸方向に貫通したガス抜き孔を備え、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向、且つスリット方向になるように配置したことにより、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑え、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。
【００６７】
また、この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、ガス抜き孔を、楕円形状としたことにより、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑え、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。
【００６８】
この発明に係る電動機の回転子は、一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第１の回転子抜き板を積層した第１ブロックと、全面が開口したガス抜き孔を設けた第２の回転子抜き板を積層した第２ブロックと、第１の回転子抜き板と反対側の一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第３の回転子抜き板を積層した第３ブロックとを有し、これらのブロックを組み合わせて軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、ガス抜き孔のガス流入側を第２ブロックで構成し、ガス抜き孔のガス流出側を第１ブロック又は第３ブロックで構成し、且つガス抜き孔のガス流出側は回転子の外径側を一部塞いだ構成としたことにより、容易に内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成することができる。また、密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスに含まれる潤滑油はガス流出側で遠心力によって回転子出口から流出を阻まれ、冷媒ガス流入側では分離した潤滑油が密閉型圧縮機内へ戻りやすくなるので、冷媒ガスをスムーズに通過させるととも冷媒ガス中の潤滑油を分離し、冷媒回路中の油循環量を低減できるので冷媒回路としての性能を向上することができる。また密閉型圧縮機の潤滑油の持ち出しが少ないので密閉型圧縮機内に封入する油量も低減できるのでコスト低減でき、油溜め部も小さくできるので密閉型圧縮機が小形にできる。潤滑油が密閉型圧縮機から持ち出されることが少なくなるので密閉型圧縮機の焼きつきが無くなり信頼性が向上する。
【００７０】
また、この発明に係る電動機の回転子は、第１ブロックと、第２ブロックと、第３ブロックとを順番に繰り返し積層して、軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成したことにより、整列した凹凸をガス抜き孔内に形成できる。
【００７６】
この発明に係る同期誘導電動機の回転子は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子において、ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、長軸がｄ軸の径方向になるように配置したことにより、密閉型圧縮機に使用した場合、冷媒ガスがガス抜き孔を通過する際に冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離でき、ｄ軸側からみた固定子巻線のインダクタンスＬｄの減少を極力抑え、リラクタンストルクが大きくなり効率のよい同期誘導電動機が得られる。
【００７７】
この発明に係る同期誘導電動機は、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子を用いたことにより、効率が向上する。
【００７８】
また、この発明に係る同期誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことにより、密閉型圧縮機に使用した場合に密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
【００７９】
この発明に係る誘導電動機は、請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことにより、密閉型圧縮機に使用した場合に密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
【００８０】
この発明に係る直流ブラシレスモータは、請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子、又は請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことにより、密閉型圧縮機に使用した場合に密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
【００８１】
この発明に係る密閉型圧縮機は、請求項６又は請求項７に記載の同期誘導電動機又は請求項９に記載の誘導電動機又は請求項１０に記載の直流ブラシレスモータを用いたことにより、密閉型圧縮機の成績係数、信頼性が向上する。
【００８２】
この発明に係る冷蔵庫は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことにより、性能、信頼性が向上する。
【００８３】
この発明に係る空気調和機は、請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことにより、性能、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示す図で、同期誘導電動機の固定子と回転子の横断面図である。
【図２】 実施の形態１を示す図で、同期誘導電動機の回転子の斜視図である。
【図３】 実施の形態１を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図４】 実施の形態１を示す図で、スリットに非充填部を設けた同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図５】 実施の形態２を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図６】 実施の形態３を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図７】 実施の形態４を示す図で、同期誘導電動機の回転子の横断面図である。
【図８】 実施の形態４を示す図で、同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。
【図９】 実施の形態５を示す図で、同期誘導電動機の回転子の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 固定子、２ スロット、３ 巻線、４ 回転子、５ スロット部、６ スリット部、７ アルミニウム、８ エンドリング、９ ガス抜き孔、１０ 非充填部。
Claims (12)
- 誘導トルクを発生するためのスロットと、リラクタンストルクを発生するためのスリットとを有し、前記スロットと前記スリットにアルミニウムが充填され、この充填されたアルミニウムを回転子の両端部においてエンドリングで短絡し、回転子は軸方向に貫通したガス抜き孔を備え、前記ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、前記長軸がｄ軸の径方向、且つ前記スリット方向になるように配置したことを特徴とする同期誘導電動機の回転子。
- 前記ガス抜き孔を、楕円形状としたことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の回転子。
- 電磁鋼板を積層した積層鋼板を有する電動機の回転子において、
前記積層鋼板に軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第１の回転子抜き板を積層した第１ブロックと、全面が開口したガス抜き孔を設けた第２の回転子抜き板を積層した第２ブロックと、前記第１の回転子抜き板と反対側の一部が塞がれたガス抜き孔を設けた第３の回転子抜き板を積層した第３ブロックとを有し、これらのブロックを組み合わせて軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成し、前記ガス抜き孔のガス流入側を前記第２ブロックで構成し、前記ガス抜き孔のガス流出側を前記第１ブロック又は前記第３ブロックで構成し、且つ前記ガス抜き孔のガス流出側は回転子の外径側を一部塞いだ構成としたことを特徴とする電動機の回転子。 - 前記第１ブロックと、前記第２ブロックと、前記第３ブロックとを順番に繰り返し積層して、軸方向に貫通した内部に凹凸のあるガス抜き孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載の電動機の回転子。
- 請求項３又は４に記載の電動機の回転子において、前記ガス抜き孔は長軸と短軸とを有する形状であり、前記長軸がｄ軸の径方向になるように配置したことを特徴とする同期誘導電動機の回転子。
- 請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子を用いたことを特徴とする同期誘導電動機。
- 請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする同期誘導電動機。
- 請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする誘導電動機。
- 請求項１、２、５の何れかに記載の同期誘導電動機の回転子、又は請求項３又は４に記載の電動機の回転子を用いたことを特徴とする直流ブラシレスモータ。
- 請求項６又は請求項７に記載の同期誘導電動機又は請求項８に記載の誘導電動機又は請求項９に記載の直流ブラシレスモータを用いたことを特徴とする密閉型圧縮機。
- 請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項１０に記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする空気調和機。
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