JP4599881B2

JP4599881B2 - Hermetic compressor

Info

Publication number: JP4599881B2
Application number: JP2004125231A
Authority: JP
Inventors: 健一柿田; 孝二浜岡; 秀尚田中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: JP2005307845A

Description

本発明は、電気冷蔵庫やエアーコンディショナー、あるいは自動販売機等に使用される密閉型圧縮機に関するものであり、特にインバータなど回転数を変えることのできる手段を用いてその冷凍能力を可変にできる密閉型圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a hermetic compressor used in an electric refrigerator, an air conditioner, a vending machine, or the like, and in particular, hermetically sealed with a refrigeration capacity that can be varied using a means that can change the number of revolutions such as an inverter. This relates to a type compressor.

冷蔵庫やエアーコンディショナー等に使用される圧縮機として、電動要素と圧縮要素を密閉容器内に封入した密閉型圧縮機が広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。 As a compressor used for a refrigerator, an air conditioner, or the like, a hermetic compressor in which an electric element and a compression element are enclosed in a hermetic container is widely used (see, for example, Patent Document 1).

図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の断面図を示すものである。なお、図９において、上下の関係は、密閉型圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。 FIG. 9 shows a cross-sectional view of a conventional hermetic compressor described in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 9, the vertical relationship is based on the state in which the hermetic compressor is installed in a normal posture.

図９に示すように、密閉型圧縮機１００は、密閉容器１０１内に電動要素１０２と支持フレーム１０３及び圧縮要素１０４が内蔵されたものである。ここで密閉容器１０１は、上容器１０５と下容器１０６からなり、両者が接合されて一体的な密閉空間が形成されたものである。そして密閉容器１０１には、内部に電気を取り入れるための気密ターミナル１０７が取り付けられている。また密閉容器１０１には、冷媒を内部に戻す冷媒戻り管１０８と、冷媒を外部に排出する冷媒排出管１０９が設けられている。 As shown in FIG. 9, the hermetic compressor 100 is one in which an electric element 102, a support frame 103, and a compression element 104 are built in a hermetic container 101. Here, the sealed container 101 includes an upper container 105 and a lower container 106, which are joined to form an integral sealed space. An airtight terminal 107 for taking in electricity is attached to the sealed container 101. The sealed container 101 is provided with a refrigerant return pipe 108 for returning the refrigerant to the inside and a refrigerant discharge pipe 109 for discharging the refrigerant to the outside.

密閉容器１０１内に内蔵されている電動要素１０２は、固定子１１０と回転子１１１からなるモータであり、インバータ制御されるものである。また電動要素１０２は、密閉容器１０１に、回転軸を垂直に配置して内蔵されている。ここで密閉型圧縮機１００の電動要素１０２の固定子１１０は、鉄心１１２にエナメル線の巻線１１３が巻き付けられたものである。 The electric element 102 incorporated in the hermetic container 101 is a motor including a stator 110 and a rotor 111, and is inverter-controlled. The electric element 102 is built in the sealed container 101 with the rotation axis arranged vertically. Here, the stator 110 of the electric element 102 of the hermetic compressor 100 is obtained by winding an enamel wire winding 113 around an iron core 112.

また、固定子１１０の巻線１１３は電気的に気密ターミナル１０７と接続されており、密閉型圧縮機１００の外部に設けられたインバータに接続され、回転させるのに必要なパワーの供給を行う。 The winding 113 of the stator 110 is electrically connected to the airtight terminal 107 and is connected to an inverter provided outside the hermetic compressor 100 to supply power necessary for rotation.

一方、回転子１１１は、鉄心１１４と永久磁石１１５とからなる。一般的に永久磁石１１５は磁束密度の低いフェライト系の磁石が用いられ、より多くの磁束を活用するために、固定子１１０の鉄心１１２の長さ（積厚）より永久磁石１１５の長さを長くし、これに伴い回転子１１１の鉄心１１４も永久磁石と同じ長さとなる。このようにすることにより、特に端部の磁束量を増加させ、モータの効率を上げようとするものであった。一般的には固定子１１０の鉄心１１２の長さに比べて永久磁石１１５の長さを１．１倍程度に設計すると最もコストパフォーマンスが良くなる。 On the other hand, the rotor 111 includes an iron core 114 and a permanent magnet 115. In general, the permanent magnet 115 is a ferrite magnet having a low magnetic flux density, and in order to utilize more magnetic flux, the length of the permanent magnet 115 is made longer than the length (stack thickness) of the iron core 112 of the stator 110. Accordingly, the iron core 114 of the rotor 111 becomes the same length as the permanent magnet. By doing in this way, the amount of magnetic flux at the end portion was particularly increased, and the efficiency of the motor was increased. Generally, the cost performance is best when the length of the permanent magnet 115 is designed to be about 1.1 times the length of the iron core 112 of the stator 110.

回転子１１１の中心には、クランク軸１１６が設けられている。クランク軸１１６は、長い直線部分を持ち、その下端にはメカ部分にオイルを給油するための給油管１１７と、その上端にクランク部１１８が形成されたものである。またクランク軸１１６の中央部は摺動部としてのベアリングとして支持フレーム１０３の中に収められている。また、この摺動部をできるだけ広く取るために、一部回転子１１１の中央部にまで食い込んだような構成としている。これにより片軸受けで安定した運転を得ている。 A crankshaft 116 is provided at the center of the rotor 111. The crankshaft 116 has a long straight part, and an oil supply pipe 117 for supplying oil to the mechanical part at the lower end and a crank part 118 at the upper end. The central portion of the crankshaft 116 is housed in the support frame 103 as a bearing as a sliding portion. Further, in order to make this sliding portion as wide as possible, a configuration is adopted in which a part of the rotor 111 is cut into the central portion. As a result, stable operation is obtained with a single bearing.

また、クランク部１１８には、コンロッド１１９とピストン１２０が設けられ、回転子１１１の回転運動をクランク部１１８、コンロッド１１９を介して、ピストン１２０の往復運動に変化させる。 Further, the crank portion 118 is provided with a connecting rod 119 and a piston 120, and the rotational motion of the rotor 111 is changed to the reciprocating motion of the piston 120 via the crank portion 118 and the connecting rod 119.

支持フレーム１０３中には更にシリンダ孔１２１が設けられ、吸入弁・吐出弁（図示せず）などを設けたシリンダヘッド１２２がシリンダ孔１２１を密閉するように取り付けられている。 A cylinder hole 121 is further provided in the support frame 103, and a cylinder head 122 provided with a suction valve / discharge valve (not shown) and the like is attached so as to seal the cylinder hole 121.

また、シリンダヘッド１２２の吸い込み側にはプラスチックの成型部品であるサクションマフラー１２３を設け、冷媒戻り管１０８から戻ってくる冷媒を高効率にかつ低騒音にシリンダ内に送り込むようにしている。 Further, a suction muffler 123, which is a plastic molded part, is provided on the suction side of the cylinder head 122 so that the refrigerant returning from the refrigerant return pipe 108 is sent into the cylinder with high efficiency and low noise.

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.

密閉型圧縮機１００では、密閉容器１０１に取り付けられた気密ターミナル１０７にインバータ１２４からパルス幅変調された電圧が供給され、密閉容器１０１内のリード線を介して固定子１１０の巻線１１３に通電される。 In the hermetic compressor 100, pulse-width modulated voltage is supplied from the inverter 124 to the hermetic terminal 107 attached to the hermetic container 101, and the winding 113 of the stator 110 is energized via the lead wire in the hermetic container 101. Is done.

その結果、固定子１１０に回転磁界が生じ、通常のモータと同様に回転子１１１が回転し、これと一体となったクランク軸１１６が回転する。 As a result, a rotating magnetic field is generated in the stator 110, the rotor 111 rotates as in a normal motor, and the crankshaft 116 integrated therewith rotates.

そしてクランク軸１１６のコンロッド１１９に取り付けられたピストン１２０がシリンダ孔１２１内で直線運動し、シリンダヘッド１２２の作用によりサクションマフラー１２３から冷媒ガスを吸入し、圧縮して、排気マフラー側に排出する。 Then, the piston 120 attached to the connecting rod 119 of the crankshaft 116 linearly moves in the cylinder hole 121, and the refrigerant gas is sucked from the suction muffler 123 by the action of the cylinder head 122, compressed, and discharged to the exhaust muffler side.

そしてさらに冷媒は、排気マフラーから銅管を経て冷媒排出管１０９に入り、密閉容器１０１の外に排出される。 Further, the refrigerant enters the refrigerant discharge pipe 109 from the exhaust muffler through the copper pipe, and is discharged out of the sealed container 101.

冷媒排出管１０９をでた冷媒ガスは、通常外部に取り付けられた冷却システム（凝縮器、膨張器、蒸発器など、図示せず）を通って冷却または過熱作用を行い、再度冷媒戻り管１０８から冷媒ガスは戻ってくるように、冷却サイクルを構成している。 The refrigerant gas discharged from the refrigerant discharge pipe 109 usually cools or superheats through a cooling system (condenser, expander, evaporator, etc., not shown) attached to the outside, and again from the refrigerant return pipe 108. A cooling cycle is configured so that the refrigerant gas returns.

またクランク軸１１６の回転に応じてクランク軸１１６の下端に設けられた給油管１１７から潤滑オイルが吸い上げられ、クランク軸１１６の油溝や圧縮要素１０４に潤滑オイルが供給される。 Further, according to the rotation of the crankshaft 116, the lubricating oil is sucked up from an oil supply pipe 117 provided at the lower end of the crankshaft 116, and is supplied to the oil groove of the crankshaft 116 and the compression element 104.

上記従来の構成は、普遍的に使用されている構成であるが、インバータ１２４で駆動されることを考えれば、まだまだ改良の余地を残す。 The above-described conventional configuration is a configuration that is universally used, but considering that it is driven by the inverter 124, there is still room for improvement.

ピストン１２０がシリンダ孔１２１の中を往復運動することにより、冷媒ガスを圧縮する構成であるため、クランク軸１１６にかかる負荷トルクが１回転あたり大きく変動する。すなわち、吸入工程ではほとんど負荷がかからず、圧縮工程に大きな負荷がかかるものである。これに対し、電動要素１０２は、１回転あたりほぼ等しいトルクを出すために、
その負荷トルクと発生トルクの大小により、１回転中に回転数変動を起こすことになる。 Since the piston 120 reciprocates in the cylinder hole 121 and compresses the refrigerant gas, the load torque applied to the crankshaft 116 greatly fluctuates per rotation. That is, almost no load is applied in the suction process, and a large load is applied to the compression process. On the other hand, the electric element 102 generates almost equal torque per rotation,
Due to the magnitude of the load torque and the generated torque, the rotational speed fluctuates during one rotation.

この回転数変動は、最終的には振動応力となり電動要素１０２、圧縮要素１０４を含んだ支持フレーム１０３を振動させることになる。このような往復動式の密閉型圧縮機は、支持フレーム１０３を含むメカ部全体が、密閉容器１０１内にスプリングで懸架されているため、ある程度の振動までは圧縮機外部に伝わらない構成にはなっているが、これとて限界のあることである。 This rotational speed fluctuation eventually becomes vibrational stress, which causes the support frame 103 including the electric element 102 and the compression element 104 to vibrate. Such reciprocating hermetic compressor, the entire mechanism portion including the support frame 103, because it is suspended by a spring in a closed container 101, the structure is to a certain vibration is not transmitted to the outside of the compressor However, this is a limit.

現在低速時の回転数が２５回転／秒程度であるので、問題となる振動は外部には伝わっていないが、更にシステム側からの要求として低回転数を要求されると、振動が外側に伝わるようになってくる。 Since the rotation speed at the time of low speed is about 25 rotations / second at present, the problem vibration is not transmitted to the outside, but when a low rotation speed is further requested as a request from the system side, the vibration is transmitted to the outside. It becomes like this.

振動が密閉型圧縮機１００の外側に伝わると、冷媒戻り管１０８や冷媒排出管１０９を介して振動が配管などに伝わり、耳障りな騒音を発生させることになる。 When the vibration is transmitted to the outside of the hermetic compressor 100, the vibration is transmitted to the piping or the like via the refrigerant return pipe 108 and the refrigerant discharge pipe 109, and an unpleasant noise is generated.

もちろん、インバータ１２４での制御面で解決する方法はある。例えば、特許文献２などに記載されているように、負荷トルクとモータトルクを一致させるように制御することにより、回転数変動が少なくなり、振動も少なくなる。
特開２００２−７０７４０号公報特開平５−９５６９６号公報 Of course, there is a method for solving the problem in terms of control in the inverter 124. For example, as described in Patent Document 2 and the like, by controlling the load torque and the motor torque to coincide with each other, fluctuations in the rotational speed are reduced and vibration is also reduced.
JP 2002-70740 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-95696

しかしながら、負荷トルクとモータトルクを一致させるように制御する場合は、モータの電流脈動が大きくなるため、入力が高くなるという課題を有している。 However, when the control is performed so that the load torque and the motor torque coincide with each other, the current pulsation of the motor becomes large, which causes a problem that the input becomes high.

また、現行と同じ回転数でも、例えば永久磁石にネオジ磁石など現在より磁束量の高い磁石を使った薄型のモータを搭載した場合でも、回転子質量が薄型化に伴い軽くなるため、慣性モーメントが小さくなり、振動が大きくなるという課題を有していた。 In addition, even when a thin motor using a magnet with a higher magnetic flux, such as a neodymium magnet, is installed in a permanent magnet, for example, as a permanent magnet, the moment of inertia is reduced because the rotor mass becomes lighter. The problem is that the vibration becomes smaller and the vibration becomes larger.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低速時や薄型モータにした場合においても、入力を増加させることなく、振動が外部に伝わらず、耳障りな騒音を発生させない密閉型圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a hermetic compressor that does not increase the input, does not transmit vibration to the outside, and does not generate annoying noise even at low speeds or in a thin motor. The purpose is to provide.

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器に内蔵された回転子及び巻線を有する固定子からなる電動要素と、前記電動要素の回転子により駆動される圧縮要素と、前記電動要素の回転数を変化させるインバータとからなり、前記回転子は永久磁石を有し、前記回転子の長さを永久磁石の長さより長くするとともに、前記永久磁石の長さを、前記固定子の長さの０．９〜１．１倍の範囲内とし、さらに、前記回転子を、前記永久磁石がある部分以外に、圧縮要素側と、反圧縮要素側に位置する第２の鉄心を具備する構成とし、さらに、反圧縮要素側にある前記第２の鉄板を前記回転子の直径よりも大きい直径としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a hermetic compressor according to the present invention includes a hermetic container, an electric element including a rotor and a stator having a winding incorporated in the hermetic container, and rotation of the electric element. A compression element driven by a child and an inverter for changing the rotation speed of the electric element, the rotor having a permanent magnet, and making the length of the rotor longer than the length of the permanent magnet, The length of the permanent magnet is in the range of 0.9 to 1.1 times the length of the stator, and the rotor is further compressed with the compression element side, in addition to the portion where the permanent magnet is located, A second iron core located on the element side is provided , and the second iron plate on the anti-compression element side has a diameter larger than the diameter of the rotor .

これによって、固定子に得られる磁束量を減少させることなく、回転子の慣性モーメントのみを大きくすることができるものである。 As a result, only the moment of inertia of the rotor can be increased without reducing the amount of magnetic flux obtained in the stator.

本発明の密閉型圧縮機は、低回転数においても、入力を増加させることなく、振動を小さくすることができる。 The hermetic compressor of the present invention can reduce vibration without increasing input even at a low rotational speed.

請求項１に記載の発明は、密閉容器と、前記密閉容器に内蔵された回転子及び巻線を有する固定子からなる電動要素と、前記電動要素の回転子により駆動される圧縮要素と、前記電動要素の回転数を変化させるインバータとからなり、前記回転子は、積層された複数の鉄板を具備する第１の鉄心と、該第１の鉄心の積層構造内に埋設された永久磁石を有し、前記回転子の長さを永久磁石の長さより長くするとともに、前記永久磁石の長さを、前記固定子の長さの０．９〜１．１倍の範囲内とし、さらに、前記回転子を、前記永久磁石がある部分以外に、圧縮要素側と、反圧縮要素側に位置する第２の鉄心を具備する構成とし、さらに、前記第２の鉄心における反圧縮要素側の直径を、前記回転子の直径よりも大きくしたものであり、固定子に得られる磁束量を減少させることなく、回転子の慣性モーメントのみが大きくなるので、低回転数においても、入力を増加させることなく、振動を小さくすることができ、騒音も低くすることができる。 The invention according to claim 1 is an airtight container, an electric element composed of a rotor and a stator having a winding incorporated in the airtight container, a compression element driven by the rotor of the electric element, The rotor includes an inverter that changes the rotational speed of the electric element, and the rotor includes a first iron core having a plurality of laminated iron plates, and a permanent magnet embedded in the laminated structure of the first iron cores. The length of the rotor is longer than the length of the permanent magnet, the length of the permanent magnet is in the range of 0.9 to 1.1 times the length of the stator, and the rotation The child has a configuration including a compression element side and a second iron core positioned on the anti-compression element side in addition to the portion where the permanent magnet is provided , and further, the diameter of the anti-compression element side in the second iron core is , which is larger than the diameter of the rotor, the stator Without reducing the amount of magnetic flux that is, only the moment of inertia of the rotor increases, even at low engine speed, without increasing the input, it is possible to reduce the vibration, it is possible noise also low.

しかも、前記永久磁石の長さを、前記固定子の長さの０．９〜１．１倍とするものであり、この範囲においては、磁束量の減少による効率の低下が特に少なくなるので、低コストで高効率・低騒音を高めることができる。さらに、モータの特性に影響の大きい部分に第１の鉄板を積層し、モータの特性に影響を及ぼしにくいその他の部分については第２の鉄板を積層することによって、より経済的に高効率・低騒音化を図ることができる。 Moreover, the length of the permanent magnet is 0.9 to 1.1 times the length of the stator, and in this range, the decrease in efficiency due to the decrease in the amount of magnetic flux is particularly reduced. High efficiency and low noise can be increased at low cost. Furthermore, by laminating the first iron plate on the part that has a great influence on the motor characteristics, and on the other parts that do not easily affect the motor characteristics, the second iron plate is laminated to make it more economical and efficient. Noise can be reduced.

さらに、前記第２の鉄心における反圧縮要素側の直径を、前記回転子の直径よりも大きくしたことにより、密閉型圧縮機の基本的な構造を大幅に変えることなく、より慣性モーメントを大きくし、より高効率で低振動・低騒音を図ることができる。Furthermore, the diameter of the anti-compression element side in the second iron core is made larger than the diameter of the rotor, so that the moment of inertia can be increased without significantly changing the basic structure of the hermetic compressor. Therefore, it is possible to achieve low efficiency and low noise with higher efficiency.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転子の長さを、前記永久磁石の長さの１．２倍以上としたもので、低速時においても十分な慣性モーメントを確保することができるので、更に高効率・低騒音化を図ることができる。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the length of the rotor is 1.2 times or more of the length of the permanent magnet, and sufficient inertia is obtained even at a low speed. Since the moment can be ensured, the efficiency and noise can be further reduced.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記回転子の永久磁石に、希土類磁石を用いたもので、永久磁石からの磁束量を大幅にアップさせることができるので、非常に薄い薄型モータが実現できる。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein a rare earth magnet is used as the permanent magnet of the rotor, and the amount of magnetic flux from the permanent magnet can be significantly increased. Therefore, a very thin thin motor can be realized.

また、単純に薄型化してしまっては慣性モーメントが非常に小さくなり、振動が大幅に増加することとなるが、希土類磁石を採用して薄型モータにした場合は、慣性モーメントを大きくすることができ、高効率・低騒音化が図れ、シャフトとの接触面積も従来と同じ面積を確保できるので、信頼性も高くなる。 In addition, if the thickness is simply reduced, the moment of inertia will be very small and vibration will increase significantly. However, if a thin motor is adopted by using rare earth magnets, the moment of inertia can be increased. High efficiency and low noise can be achieved, and the same contact area with the shaft can be ensured, so that the reliability is also improved.

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記第２の鉄心を、複数の鉄板の積層構造とし、前記第１の鉄心を構成する第１の鉄板を、前記第２の鉄心を構成する第２の鉄板と異なる材料あるいは板厚としたものであり、モータの特性に影響の大きい部分に第１の鉄板（珪素鋼板）を積層して、モータの特性に影響を及ぼしにくいその他の部分については第２の鉄板を積層することになり、より経済的に高効率・低騒音化を図ることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention according to any one of the first to third aspects, the second iron core has a laminated structure of a plurality of iron plates, and constitutes the first iron core. The iron plate is made of a material or thickness different from that of the second iron plate constituting the second iron core, and the first iron plate (silicon steel plate) is laminated on a portion having a large influence on the characteristics of the motor, For other parts that do not easily affect the characteristics of the motor, the second iron plate is laminated, so that higher efficiency and lower noise can be achieved more economically.

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第１の鉄板を珪素鋼板とし、その珪素含有量が前記第２の鉄板以上であるか、または第１の鉄板の厚さを、前記第２の鉄板の厚さ以下としたもので、第２の鉄板はモータへの特性の影響が少なく、できるだけ価格の安い鉄板を使用できるので、コスト的に非常に安い材料を使うことができる。また、同様に第１の鉄板の厚みが第２の鉄板以下であるようにすることにより、第２の鉄板には価格が安く、加工のしやすい鉄板を使用できるので、コスト的に非常に安くでき
る。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the first iron plate is a silicon steel plate, and the silicon content is not less than the second iron plate, or the thickness of the first iron plate. The thickness of the second iron plate is less than the thickness of the second iron plate, and the second iron plate is less affected by the characteristics of the motor and can be used as cheap as possible. be able to. Similarly, by making the thickness of the first iron plate equal to or less than that of the second iron plate, the second iron plate is inexpensive and can be easily processed, so the cost is very low. it can.

請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記第１の鉄板と前記第２の鉄板との間に非磁性体を設けたもので、モータ駆動時に第２の鉄板に漏れる漏れ磁束が小さくなるので、より高効率な運転を行うことができる。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or claim 5, wherein a non-magnetic material is provided between the first iron plate and the second iron plate. Since the leakage magnetic flux leaking to the iron plate 2 is reduced, a more efficient operation can be performed.

請求項７に記載の発明は、密閉容器と、前記密閉容器に内蔵された回転子及び巻線を有する固定子からなる電動要素と、前記電動要素の回転子により駆動される圧縮要素と、前記電動要素の回転数を変化させるインバータとからなり、前記回転子は、積層された複数の鉄板を具備する第１の鉄心と、該第１の鉄心の積層構造内に埋設された永久磁石を有し、前記回転子の長さを永久磁石の長さより長くするとともに、前記永久磁石の長さを、前記固定子の長さの０．９〜１．１倍の範囲内とし、さらに、前記回転子を、前記永久磁石がある部分以外に、圧縮要素側と、反圧縮要素側に位置する非磁性体を具備する構成とし、さらに前記反圧縮要素側に位置する非磁性体の反圧縮要素側に、前記回転子の直径よりも大きい直径の第２の鉄板を設けたものであり、モータ特性に影響の大きい第１の鉄心から、モータ特性に影響の少ないその他の非磁性体（例えば真ちゅうやステンレス）部分への無駄な漏れ磁束が全くなくなり、より高効率な運転が可能になる。 The invention according to claim 7 is an airtight container, an electric element composed of a stator and a stator having a winding incorporated in the airtight container, a compression element driven by the rotor of the electric element, The rotor includes an inverter that changes the rotational speed of the electric element, and the rotor includes a first iron core having a plurality of laminated iron plates, and a permanent magnet embedded in the laminated structure of the first iron cores. The length of the rotor is longer than the length of the permanent magnet, the length of the permanent magnet is in the range of 0.9 to 1.1 times the length of the stator, and the rotation In addition to the portion where the permanent magnet is located, the child has a structure including a compression element side and a non-magnetic material located on the anti-compression element side, and further, a non-magnetic material on the anti-compression element side located on the anti-compression element side A second iron plate having a diameter larger than the diameter of the rotor. It is as hereinbefore, from a larger first core effect on motor characteristics, unnecessary leakage flux is eliminated entirely, a more efficient operation of the small other non-magnetic material (e.g., brass or stainless steel) portion of the influence on the motor characteristics Is possible.

さらに、前記反圧縮要素側に位置する非磁性体の反圧縮要素側に、前記回転子の直径よりも大きい直径の第２の鉄板を設けたことにより、密閉型圧縮機の基本的な構造を大幅に変える必要がなくなり、高効率・低騒音を達成することができる。 Furthermore, by providing a second iron plate having a diameter larger than that of the rotor on the non-compressive element side of the non-magnetic material located on the anti-compression element side, the basic structure of the hermetic compressor is obtained. High efficiency and low noise can be achieved without the need for significant changes.

以下、本発明の参考例および実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この参考例および実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Reference examples and embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this reference example and embodiment.

（参考例１）
図１は、本発明の参考例１における密閉型圧縮機の断面図である。 ( Reference Example 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention.

図１において、密閉型圧縮機１は、密閉容器２内に電動要素３と支持フレーム４及び圧縮要素５が内蔵されたものである。ここで密閉容器２は、上容器６と下容器７からなり、両者が接合されて一体的な密閉空間が形成されたものである。そして密閉容器２には、内部に電気を取り入れるための気密ターミナル８が取り付けられている。また密閉容器２には、冷媒を内部に戻す冷媒戻り管９と、冷媒を外部に排出する冷媒排出管１０が設けられている。 In FIG. 1, a hermetic compressor 1 includes an electric element 3, a support frame 4, and a compression element 5 contained in a hermetic container 2. Here, the sealed container 2 includes an upper container 6 and a lower container 7, and both are joined to form an integral sealed space. And the airtight terminal 8 for taking in electricity inside is attached to the airtight container 2. The sealed container 2 is provided with a refrigerant return pipe 9 for returning the refrigerant to the inside and a refrigerant discharge pipe 10 for discharging the refrigerant to the outside.

密閉容器２内に内蔵されている電動要素３は、固定子１１と回転子１２からなるモータであり、インバータ制御されるものである。また電動要素３は、密閉容器２に、回転軸を垂直に配置して内蔵されている。ここで密閉型圧縮機１の電動要素３の固定子１１は、鉄心１３にエナメル線の巻線１４が巻き付けられたものである。この鉄心１３は薄い厚み（例えば０．３５ｍｍ）の珪素鋼板を積み重ねて構成している。 The electric element 3 built in the hermetic container 2 is a motor composed of a stator 11 and a rotor 12, and is inverter-controlled. The electric element 3 is built in the hermetic container 2 with the rotation axis arranged vertically. Here, the stator 11 of the electric element 3 of the hermetic compressor 1 is obtained by winding an enamel wire 14 around an iron core 13. The iron core 13 is formed by stacking thin steel plates (for example, 0.35 mm).

また、固定子１１の巻線１４は電気的に気密ターミナル８と接続されており、密閉型圧縮機１の外部に設けられたインバータ１５に接続されており、回転させるのに必要なパワーの供給を行う。 The winding 14 of the stator 11 is electrically connected to the hermetic terminal 8 and is connected to an inverter 15 provided outside the hermetic compressor 1 to supply power necessary for rotation. I do.

一方、回転子１２は、鉄心１６と永久磁石１７とからなる。この鉄心１６は薄い厚み（例えば０．３５ｍｍ）の珪素鋼板を積み重ねて構成している。永久磁石１７は相対する固定子１１の鉄心１３とほぼ同じ長さのものを使用している。回転子１２の永久磁石１７のある部分以外のところでは、そのまま鉄板を積み重ねている構成となっている。 On the other hand, the rotor 12 includes an iron core 16 and a permanent magnet 17. The iron core 16 is formed by stacking thin steel plates having a small thickness (for example, 0.35 mm). The permanent magnet 17 has a length substantially the same as the iron core 13 of the opposite stator 11. In a portion other than the portion where the permanent magnet 17 of the rotor 12 is provided, the iron plates are stacked as they are.

また、回転子１２の永久磁石１７には、磁束密度の高い希土類の磁石を用いることにより、従来のものより固定子１１の鉄心１３の長さ（積厚）が大幅に薄くなったモータとなっている。 Further, the permanent magnet 17 of the rotor 12 is a motor in which the length (stacked thickness) of the iron core 13 of the stator 11 is significantly thinner than that of the conventional one by using a rare earth magnet having a high magnetic flux density. ing.

回転子１２の中心には、クランク軸１８が設けられている。クランク軸１８は、長い直線部分を持ち、その下端にはメカ部分にオイルを給油するための給油管１９と、その上端にクランク部２０が形成されたものである。またクランク軸１８の中央部は摺動部としてのベアリングとして支持フレーム４の中に収められている。また、この摺動部をできるだけ広く取るために、一部回転子１２の中央部にまで食い込んだような構成としている。これにより片軸受けで安定した運転を得ている。また、クランク部２０には、コンロッド２１とピストン２２が設けられ、回転子１２の回転運動をクランク部２０、コンロッド２１を介して、ピストン２２の往復運動に変化させる。 A crankshaft 18 is provided at the center of the rotor 12. The crankshaft 18 has a long straight part, and an oil supply pipe 19 for supplying oil to the mechanical part at the lower end and a crank part 20 formed at the upper end thereof. The central portion of the crankshaft 18 is housed in the support frame 4 as a bearing as a sliding portion. Further, in order to make this sliding part as wide as possible, a part of the rotor 12 is bitten into the center part. As a result, stable operation is obtained with a single bearing. Further, the crank portion 20 is provided with a connecting rod 21 and a piston 22, and the rotational motion of the rotor 12 is changed to the reciprocating motion of the piston 22 via the crank portion 20 and the connecting rod 21.

支持フレーム４中には更にシリンダ孔２３が設けられ、吸入弁・吐出弁（図示せず）などを設けたシリンダヘッド２４がシリンダ孔２３を密閉するように取り付けられている。 A cylinder hole 23 is further provided in the support frame 4, and a cylinder head 24 provided with a suction valve / discharge valve (not shown) is attached so as to seal the cylinder hole 23.

また、シリンダヘッド２４の吸い込み側にはプラスチックの成型部品であるサクションマフラー２５を設け、冷媒戻り管９から戻ってくる冷媒を高効率にかつ低騒音にシリンダ内に送り込むようにしている。 A suction muffler 25, which is a plastic molded part, is provided on the suction side of the cylinder head 24 so that the refrigerant returning from the refrigerant return pipe 9 is fed into the cylinder with high efficiency and low noise.

密閉型圧縮機１では、密閉容器２に取り付けられた気密ターミナル８に、商用電源からの電力を変換するインバータ１５からパルス幅変調された電圧が供給され、密閉容器２内のリード線を介して固定子１１の巻線１４に通電される。その結果、固定子１１に回転磁界が生じ、通常のモータと同様に回転子１２が回転し、これと一体となったクランク軸１８が回転する。そしてクランク軸１８のコンロッド２１に取り付けられたピストン２２がシリンダ孔２３内で直線運動し、シリンダヘッド２４の作用によりサクションマフラー２５から冷媒ガスを吸入し、圧縮して、排気マフラー側に排出する。そしてさらに冷媒は、排気マフラーから銅管を経て冷媒排出管１０に入り、密閉容器２の外に排出される。 In the hermetic compressor 1, a pulse-width-modulated voltage is supplied to an airtight terminal 8 attached to the hermetic container 2 from an inverter 15 that converts electric power from a commercial power source, and the lead wire in the hermetic container 2 is passed through. The windings 14 of the stator 11 are energized. As a result, a rotating magnetic field is generated in the stator 11, the rotor 12 is rotated in the same manner as a normal motor, and the crankshaft 18 integrated therewith is rotated. Then, the piston 22 attached to the connecting rod 21 of the crankshaft 18 linearly moves in the cylinder hole 23, and the refrigerant gas is sucked from the suction muffler 25 by the action of the cylinder head 24, compressed, and discharged to the exhaust muffler side. Further, the refrigerant enters the refrigerant discharge pipe 10 from the exhaust muffler through the copper pipe and is discharged out of the sealed container 2.

冷媒排出管１０をでた冷媒ガスは、通常外部に取り付けられた冷却システム（凝縮器、膨張器、蒸発器など、図示せず）を通って冷却または過熱作用を行い、再度冷媒戻り管９から冷媒ガスは戻ってくるように、冷却サイクルを構成している。 The refrigerant gas discharged from the refrigerant discharge pipe 10 is usually cooled or superheated through a cooling system (condenser, expander, evaporator, etc., not shown) attached to the outside, and again from the refrigerant return pipe 9. A cooling cycle is configured so that the refrigerant gas returns.

またクランク軸１８の回転に応じてクランク軸１８の下端に設けられた給油管１９から潤滑オイルが吸い上げられ、クランク軸１８の油溝や圧縮要素５に潤滑オイルが供給される。 Further, according to the rotation of the crankshaft 18, the lubricating oil is sucked up from an oil supply pipe 19 provided at the lower end of the crankshaft 18, and the lubricating oil is supplied to the oil groove of the crankshaft 18 and the compression element 5.

次に本発明の参考例１における電動要素３について、更に詳しく説明する。 Next, the electric element 3 in Reference Example 1 of the present invention will be described in more detail.

図２は本発明の参考例１における密閉型圧縮機の回転子の断面図、図３は本発明の参考例１における密閉型圧縮機の回転子の横断面図、図４は本発明の参考例１における密閉型圧縮機の固定子の斜視図である。 2 is a cross-sectional view of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention, and FIG. 4 is a reference of the present invention. 3 is a perspective view of a stator of a hermetic compressor in Example 1. FIG.

図２において、回転子１２は前述で説明したとおり、鉄心１６と永久磁石１７からなる。永久磁石１７は磁束量の多い希土類の永久磁石を用いている。磁束量が従来のフェライト磁石に比べて非常に大きいため、磁束集中による磁束量アップはあまり考慮しなくてよく、固定子１１の鉄心１３の長さとほぼ等しい長さの磁石で十分であった。 In FIG. 2, the rotor 12 includes an iron core 16 and a permanent magnet 17 as described above. The permanent magnet 17 is a rare earth permanent magnet having a large amount of magnetic flux. Since the amount of magnetic flux is much larger than that of a conventional ferrite magnet, the increase in the amount of magnetic flux due to the concentration of magnetic flux need not be considered so much, and a magnet having a length substantially equal to the length of the iron core 13 of the stator 11 is sufficient.

発明者らのシミュレーションによるとこの永久磁石１７の長さと固定子１１の長さとの比が０．９〜１．１倍の範囲においては、その差が０．２％程度とほとんど効率の低下はなく、モータ特性に影響を与えないことがわかった。また、０．９倍より小さければ磁束量が不足し、最大回転数が得られなくなり、１．１倍を超えると効率はほとんど変わらないものの、磁石量アップにより大幅にコストがアップしていくことがわかった。そのため、この長さの比がもっともコストパフォーマンスに優れている。 According to the simulations of the inventors, when the ratio of the length of the permanent magnet 17 to the length of the stator 11 is in the range of 0.9 to 1.1 times, the difference is about 0.2%, which is almost a decrease in efficiency. It was found that the motor characteristics were not affected. Also, if it is smaller than 0.9 times, the amount of magnetic flux is insufficient and the maximum number of revolutions cannot be obtained, and if it exceeds 1.1 times, the efficiency will hardly change, but the cost will increase significantly by increasing the amount of magnets. I understood. Therefore, this length ratio has the best cost performance.

従来の考え方で行くと、回転子１２の鉄心１６の長さは永久磁石１７の長さとほぼ等しくなるようにしていた。しかしながら、このように磁束量の多い希土類の永久磁石１７を使い薄型モータにして、回転子自体を薄型化すると、慣性モーメントが非常に小さくなる。特に往復動式の密閉型圧縮機の場合、負荷トルクの脈動が非常に大きいため、回転子１２が低速で回っている場合には特に１回転あたりの回転数変動が大きくなる。また、シャフトとの接触部分１２ａの面積が極端に少なくなる。そのため、強度的にも課題があった。 According to the conventional concept, the length of the iron core 16 of the rotor 12 is set to be approximately equal to the length of the permanent magnet 17. However, if the rotor is thinned by using the rare earth permanent magnet 17 having a large amount of magnetic flux as described above to make the rotor itself thin, the moment of inertia becomes very small. In particular, in the case of a reciprocating hermetic compressor, the pulsation of the load torque is very large. Therefore, when the rotor 12 is rotating at a low speed, the fluctuation in the number of rotations per rotation is particularly large. Moreover, the area of the contact part 12a with a shaft becomes extremely small. Therefore, there was a problem in strength.

そこで、本参考例１においては、磁石がある部分の鉄心１６ｂ以外にも、圧縮要素側の鉄心１６ａと、反圧縮要素側の鉄心１６ｃとを設けることにより、従来と同等もしくはそれ以上の慣性モーメントが得られるようにしている。これにより、従来と同等の低振動の動作が可能になる。 Therefore, in this reference example 1 , by providing the iron core 16a on the compression element side and the iron core 16c on the anti-compression element side in addition to the iron core 16b where the magnet is present, an inertia moment equal to or higher than that of the conventional case is provided. Is to be obtained. Thereby, the operation | movement of the low vibration equivalent to the past is attained.

発明者らのシミュレーションによると、回転子１２の長さと永久磁石１７の長さとの比が１．２倍以上あるとほぼ従来と同等の慣性モーメントが得られた。すなわち薄型モータにおいても十分な低振動が得られることとなる。 According to the simulations of the inventors, when the ratio between the length of the rotor 12 and the length of the permanent magnet 17 is 1.2 times or more, an inertia moment substantially equal to that in the conventional case is obtained. That is, sufficient low vibration can be obtained even in a thin motor.

本参考例１においては希土類磁石を用いた薄型モータでの例について示したが、従来のフェライト磁石を用いたものでも、同様の考え方を導入すれば、現行より低い回転数でも低振動・低騒音の密閉型圧縮機が実現できることはいうまでもない。 In this reference example 1 , an example of a thin motor using a rare earth magnet was shown. However, even if a conventional ferrite magnet is used, if the same concept is introduced, low vibration and low noise even at a lower rotational speed than the current one. Needless to say, a hermetic compressor can be realized.

また、本発明は薄い鉄板を積層して、鉄心１６ａと鉄心１６ｃの部分を構成できるので、従来の回転子の製造方法をそのまま使用することができ、かつ密閉型圧縮機１の生産設備も従来のまま使用できるので、コスト的にも非常に安い構成で大きな効果を得ることができる。 Further, in the present invention, since the iron core 16a and the iron core 16c can be configured by laminating thin iron plates, the conventional method for manufacturing the rotor can be used as it is, and the production equipment of the hermetic compressor 1 is also conventional. Since it can be used as it is, a great effect can be obtained with a very low cost configuration.

また、回転子１２におけるクランク軸１８との接触部分１２ａは、回転子１２とクランク軸１８とを十分に密着固定するという非常に重要な役割を行っている。モータを薄型する場合、この接触部分１２ａを少なくするか、支持フレーム４の入り込みを小さくする必要があったが、どちらの場合でも密閉型圧縮機の信頼性を低下させることになる。しかし、本参考例１においては鉄心１６ｃにおいて十分な接触部分１２ａが確保できるため、従来と同じ信頼性が確保できることとなる。 Further, the contact portion 12a of the rotor 12 with the crankshaft 18 plays a very important role of sufficiently fixing the rotor 12 and the crankshaft 18 in close contact. When the motor is thin, it is necessary to reduce the contact portion 12a or to reduce the entry of the support frame 4. In either case, the reliability of the hermetic compressor is lowered. However, in the first reference example , since the sufficient contact portion 12a can be secured in the iron core 16c, the same reliability as in the conventional case can be secured.

次に、回転子１２の横断面図を示す図３において、回転子１２の鉄心１６には６枚の平板型の希土類の永久磁石１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆが埋め込まれている。永久磁石を埋め込むことによって、鉄心１６で発生する渦電流損を減らすことができ、かつ突極比（ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの比）によるリラクタンストルクもうまく使用できるのでより高効率な運転が可能となる。 Next, in FIG. 3 showing a cross-sectional view of the rotor 12, six flat-plate rare earth permanent magnets 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, and 17f are embedded in the iron core 16 of the rotor 12. . By embedding a permanent magnet, eddy current loss generated in the iron core 16 can be reduced, and reluctance torque based on salient pole ratio (ratio between d-axis inductance and q-axis inductance) can be used well, so that more efficient operation is possible. Is possible.

おのおのの永久磁石１７ａ〜ｆは外向きにＮ極、Ｓ極と交互に配置されており全体で６極の回転子として構成している。また各永久磁石の間には、磁束のショートを防止するためにギャップ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆを設けている。これにより多くの磁束をモータの運転に使うことができ、効率がよりアップする。 Each of the permanent magnets 17a to 17f is alternately arranged outwardly with N and S poles, and is configured as a 6 pole rotor as a whole. In addition, gaps 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, and 26f are provided between the permanent magnets in order to prevent magnetic flux from being short-circuited. As a result, a large amount of magnetic flux can be used for the operation of the motor, and the efficiency is further improved.

次に、固定子１１の斜視図を示す図４において、密閉型圧縮機１では、固定子１１は突極集中巻型の巻線が採用されている。固定子１１の形状は、図４の通りであり、リング状の鉄心２７を持ち、その内部に中心に向かって突出する９個の突極２８ａ〜２８ｉを持つ。またリング状鉄心２７の上には、３個の入力端子２９と一つの中性点端子台３０が設けられている。 Next, in FIG. 4 showing a perspective view of the stator 11, in the hermetic compressor 1, the stator 11 employs a salient pole concentrated winding. The shape of the stator 11 is as shown in FIG. 4, has a ring-shaped iron core 27, and has nine salient poles 28 a to 28 i projecting toward the center thereof. On the ring-shaped iron core 27, three input terminals 29 and one neutral point terminal block 30 are provided.

中性点端子台３０は、リング状鉄心２７から外側に張り出されて設けられており、中性点端子台３０の底は、リング状鉄心２７よりも外側に位置している。ここでは後述するエナメル線Ｕ，Ｖ，Ｗの３本の端部がお互いに結線されている。いわゆる３相スター結線がされている。 The neutral point terminal block 30 is provided so as to protrude outward from the ring-shaped iron core 27, and the bottom of the neutral point terminal block 30 is located outside the ring-shaped iron core 27. Here, three ends of enameled wires U, V, and W, which will be described later, are connected to each other. So-called three-phase star connection is made.

また、エナメル線Ｕは、突極２８ｃ，２８ｆ，２８ｉに独立的に巻線３１ｃ，３１ｆ，３１ｉを形成している。すなわち入力端子２９からは、３本のエナメル線Ｕ，Ｖ，Ｗが接続され、これらのエナメル線によって各突極２８ａ〜２８ｉに集中巻の巻線３１ａ〜３１ｉが形成されている。お互い隣り合った巻線はおのおの違う相となっており、同一相は突極が３つおきに巻かれていることとなる。すなわち６極９スロットの巻線となっている。 Further, the enameled wire U forms windings 31c, 31f, 31i independently on the salient poles 28c, 28f, 28i. That is, three enamel wires U, V, W are connected from the input terminal 29, and concentrated windings 31a to 31i are formed on the salient poles 28a to 28i by these enamel wires. The windings adjacent to each other are in different phases, and every three salient poles are wound in the same phase. That is, it is a 6 pole 9 slot winding.

このような集中巻による固定子１１とすることにより、コイルエンドが最小にでき、モータの薄型化が可能であるとともに、銅損の削減による効率アップも可能となる。薄型のモータは密閉型圧縮機を小型化するためにも非常に重要な技術のひとつである。 By using such a concentrated winding stator 11, the coil end can be minimized, the motor can be made thinner, and the efficiency can be increased by reducing the copper loss. Thin motors are one of the most important technologies for downsizing hermetic compressors.

次に、動作について図１及び図５を用いて、更に詳しく説明する。図５は本発明の参考例１における密閉型圧縮機の回転子の回転特性図である。 Next, the operation will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a rotational characteristic diagram of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention.

図５において、（ａ）は横軸に回転角度、縦軸に負荷トルク及びモータトルクを示す。また、（ｂ）は横軸に回転角度、縦軸に角速度を示す。横軸の回転角度は３６０度でクランク軸１８が１回転することを示す。 In FIG. 5, (a) shows the rotation angle on the horizontal axis and the load torque and motor torque on the vertical axis. (B) shows the rotation angle on the horizontal axis and the angular velocity on the vertical axis. The rotation angle of the horizontal axis is 360 degrees, indicating that the crankshaft 18 rotates once.

まず、負荷トルクについて説明する。負荷トルクは１回転中で図５（ａ）の実線に示すように変化する。回転角度が０〜１８０度においては、ピストン２２がシリンダ孔２３内でシリンダヘッド２４から遠ざかる方向で動作し、冷媒ガスを吸い込んでいるところである。このとき、ピストン２２にはほとんど力はかからず、負荷トルクは非常に小さい。 First, the load torque will be described. The load torque changes as shown by the solid line in FIG. When the rotation angle is 0 to 180 degrees, the piston 22 operates in a direction away from the cylinder head 24 in the cylinder hole 23 and sucks the refrigerant gas. At this time, almost no force is applied to the piston 22, and the load torque is very small.

１８０度を超えると、ピストン２２がシリンダ孔２３内でシリンダヘッド２４へ近づく方向で動作し、冷媒ガスの圧縮を始める。シリンダ孔２３内の圧力が圧縮仕事により高くなることで負荷トルクも急激に増加を始める。その後、回転角度がθ１で吐出弁が動作し、冷媒ガスの吐出を始めるため、ここで負荷トルクはピーク値ＴＬＭとなる。その後、冷媒ガスが吐出されるに従って、負荷トルクは急激に減少する。往復動式密閉型圧縮機においてはこのように、１回転の後半に負荷トルクが集中するということになる。 When the angle exceeds 180 degrees, the piston 22 operates in a direction approaching the cylinder head 24 in the cylinder hole 23 and starts to compress the refrigerant gas. As the pressure in the cylinder hole 23 increases due to compression work, the load torque also starts to increase rapidly. Thereafter, the discharge valve operates at the rotation angle θ1 and starts to discharge the refrigerant gas, so the load torque becomes the peak value TLM here. Thereafter, as the refrigerant gas is discharged, the load torque rapidly decreases. Thus, in the reciprocating hermetic compressor, the load torque is concentrated in the latter half of one rotation.

一方、モータトルクは１回転中で図５（ａ）の点線に示すように変化する。基本的にはモータトルクは一定値を出すが、負荷トルクの脈動に応じて、慣性モーメントを含めたフィードバック系の動作により、若干の変動が発生する。モータトルクの平均値はＴＭＡであり、このモータトルクの平均値と負荷トルクの平均値は一致する。回転角度０〜θ２との間においては、モータトルクは負荷トルクより大きく、逆にθ２より大きくなると負荷トルクがモータトルクより大きくなる。 On the other hand, the motor torque changes as shown by the dotted line in FIG. Basically, the motor torque takes a constant value, but a slight fluctuation occurs due to the operation of the feedback system including the moment of inertia according to the pulsation of the load torque. The average value of the motor torque is TMA, and the average value of the motor torque matches the average value of the load torque. Between the rotation angles 0 and θ2, the motor torque is greater than the load torque, and conversely, when it is greater than θ2, the load torque is greater than the motor torque.

次に、このような負荷トルク、モータトルクの状況下において、角速度の特性を図５（ｂ）に示す。基本的な動作としては、回転角度０〜θ２の間においては、モータトルクは
負荷トルクより大きく、その結果この区間において、クランク軸１８は加速されて角速度は順次大きくなってくる。一方、回転角度がθ２を超えると負荷トルクがモータトルクより大きくなるので、その結果この区間において、クランク軸１８は減速されて角速度は順次小さくなってくる。 Next, the characteristics of the angular velocity are shown in FIG. 5B under such load torque and motor torque conditions. As a basic operation, the motor torque is larger than the load torque between the rotation angles 0 and θ2, and as a result, in this section, the crankshaft 18 is accelerated and the angular velocity gradually increases. On the other hand, when the rotation angle exceeds θ2, the load torque becomes larger than the motor torque. As a result, in this section, the crankshaft 18 is decelerated and the angular velocity gradually decreases.

図５（ｂ）において、一点鎖線は従来の密閉型圧縮機の場合を示し、実線は本発明の参考例１における密閉型圧縮機の場合を示す。従来の密閉型圧縮機の回転子はモータの特性のみを考慮した設計となっていたため、現在よりより低速（例えば１５回転／秒）などで動かすと１回転あたりの角速度変動が非常に大きくなり、内部での振動吸収が十分できずに、外部に振動が伝わり、騒音が発生することになる。 In FIG.5 (b), a dashed-dotted line shows the case of the conventional hermetic compressor, and a continuous line shows the case of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention. Since the rotor of the conventional hermetic compressor was designed only considering the characteristics of the motor, if it is moved at a lower speed (for example, 15 revolutions / second) than the present, the angular speed fluctuation per revolution becomes very large. The internal vibration cannot be sufficiently absorbed, and the vibration is transmitted to the outside and noise is generated.

それに対し、本発明の密閉型圧縮機１の回転子１２は、モータ特性に影響しないレベルで、新たに鉄板などで慣性モーメントを追加できるようにしたので、従来に比べて大幅に、回転子の慣性モーメントを増やすことができ、低速で駆動した場合も１回転あたりの角速度変動が大幅に低減でき、内部で振動吸収ができるレベルとなり、外部の振動が低下し、騒音も低くなるという顕著な効果が得られる。また、磁束量の多い希土類の永久磁石１７を用いて薄型モータにした場合その効果は一層顕著となる。 On the other hand, the rotor 12 of the hermetic compressor 1 according to the present invention can add a moment of inertia with a steel plate or the like at a level that does not affect the motor characteristics. The moment of inertia can be increased, and even when driven at low speed, the fluctuation of angular velocity per rotation can be greatly reduced, the vibration can be absorbed internally, the external vibration is reduced, and the noise is reduced. Is obtained. Further, when a thin motor is formed by using a rare earth permanent magnet 17 having a large amount of magnetic flux, the effect becomes more remarkable.

以上のように、本参考例１においては、回転子１２は永久磁石１７を有し、回転子１２の長さを永久磁石１７の長さより長くすることにより、固定子１１に得られる磁束量を減少させることなく、回転子１２の慣性モーメントのみを大きくすることができるので、低回転数においても、入力を増加させることなく、振動を小さくすることができる。また、従来と同等の工法で組み立てることができ、コストも非常に安くできる。 As described above, in Reference Example 1 , the rotor 12 has the permanent magnet 17, and the amount of magnetic flux obtained in the stator 11 is increased by making the length of the rotor 12 longer than the length of the permanent magnet 17. Since only the moment of inertia of the rotor 12 can be increased without decreasing, the vibration can be reduced without increasing the input even at a low rotational speed. Moreover, it can be assembled by the same construction method as the conventional one, and the cost can be very low.

また、回転子１２の永久磁石１７の長さを固定子１１の長さと略等しくすることにより、余分な永久磁石を使うことなく、高効率・低騒音を維持して低コストが可能になる。 Further, by making the length of the permanent magnet 17 of the rotor 12 substantially equal to the length of the stator 11, it is possible to reduce the cost while maintaining high efficiency and low noise without using an extra permanent magnet.

また、回転子１２の長さが永久磁石１７の長さの１．２倍以上とすることにより、低速時においても十分な慣性モーメントを確保することができるので、高効率・低騒音を図ることができる。 In addition, since the length of the rotor 12 is 1.2 times the length of the permanent magnet 17 or more, a sufficient moment of inertia can be secured even at low speeds, so that high efficiency and low noise can be achieved. Can do.

また、永久磁石１７の長さが固定子１１の長さの０．９〜１．１倍の範囲においては、磁束量の減少による効率の低下も特に少なく、低コストで高効率・低騒音が可能になる。 Moreover, when the length of the permanent magnet 17 is in the range of 0.9 to 1.1 times the length of the stator 11, there is particularly little decrease in efficiency due to a decrease in the amount of magnetic flux, and high efficiency and low noise can be achieved at low cost. It becomes possible.

また、回転子１２の永久磁石１７に希土類磁石を用いたことにより、永久磁石１７からの磁束量を大幅にアップさせることができるので、従来に比べて非常に薄い薄型モータが実現できる。しかしながら、単純に薄型化してしまっては慣性モーメントが非常に小さくなり、振動が大幅に増加することとなる。本発明においては、希土類磁石を採用して薄型モータにした場合においても、慣性モーメントを大きくすることができ、高効率・低騒音が可能にできる。また、シャフトとの接触面積も従来と同じ面積を確保できるため、信頼性も高くなる。 In addition, since a rare earth magnet is used as the permanent magnet 17 of the rotor 12, the amount of magnetic flux from the permanent magnet 17 can be significantly increased, so that a very thin thin motor can be realized as compared with the conventional one. However, if the thickness is simply reduced, the moment of inertia becomes very small and the vibration is greatly increased. In the present invention, even when a thin motor is adopted by employing a rare earth magnet, the moment of inertia can be increased, and high efficiency and low noise can be achieved. Moreover, since the contact area with a shaft can ensure the same area as the past, reliability also becomes high.

（参考例２）
図６は本発明の参考例２における密閉型圧縮機の回転子の断面図を示す図である。 ( Reference Example 2)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 2 of the present invention.

参考例１と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。 About the same structure as the reference example 1, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

図６において、１２は鉄心１６と永久磁石１７とからなる回転子であり、鉄心１６のうち、３２ｂは第１の鉄板、３２ａ，３２ｃは第２の鉄板である。第１の鉄板３２ｂはその内部に永久磁石１７を埋め込んでなり、また、固定子１１とも相対しているため、モータ
の特性に大きな影響を与える。 In FIG. 6, 12 is a rotor composed of an iron core 16 and a permanent magnet 17. Of the iron core 16, 32b is a first iron plate, and 32a and 32c are second iron plates. Since the first iron plate 32b has the permanent magnet 17 embedded therein and is also opposed to the stator 11, it greatly affects the characteristics of the motor.

そのため、この第１の鉄板３２ｂは鉄損が少なくなる珪素を多く含んだ珪素鋼板であることが望ましい。グレードの高い鉄板を使うことで固定子１１や永久磁石１７がつくる磁束による損失（鉄損）を最小にすることにより、効率を最も高くすることができる。また、より薄い鉄板を使うことも有効である。 Therefore, it is desirable that the first iron plate 32b is a silicon steel plate containing a large amount of silicon that reduces iron loss. The efficiency can be maximized by minimizing the loss (iron loss) due to the magnetic flux generated by the stator 11 and the permanent magnet 17 by using a high-grade iron plate. It is also effective to use a thinner iron plate.

また、第２の鉄板３２ａ，３２ｃはモータの特性に与える影響は少ない。すなわち、永久磁石１７もなく、固定子１１とも相対していないためである。そのために、この部分に鉄損の少ない鉄板を使用する必要はなく、コストの安い珪素の少ない珪素鋼板や厚みの厚い珪素鋼板を使ってもモータの特性の劣化は少ない。すなわちモータ特性に影響を与える第１の鉄板３２ｂに比べて、鉄損特性の悪いコストの安い珪素鋼板や厚みの厚い鋼板を使うことが可能である。 The second iron plates 32a and 32c have little influence on the motor characteristics. That is, there is no permanent magnet 17 and it is not opposed to the stator 11. For this reason, it is not necessary to use an iron plate with a small iron loss in this portion, and even if a silicon steel plate with less silicon or a thick silicon steel plate with a low cost is used, the deterioration of the motor characteristics is small. That is, it is possible to use a low cost silicon steel plate or a thick steel plate having poor iron loss characteristics as compared with the first iron plate 32b that affects the motor characteristics.

３３は非磁性体板であり、第１の鉄板３２ｂと第２の鉄板３２ａ，３２ｃの間に設けられている。この部分に非磁性体板３３を設けることにより、永久磁石１７の表と裏（Ｎ極とＳ極）との間の磁束の漏れを防ぐことができ、磁束量を増加させ、さらに効率を上げることができる。 Reference numeral 33 denotes a non-magnetic plate, which is provided between the first iron plate 32b and the second iron plates 32a and 32c. By providing the non-magnetic plate 33 at this portion, leakage of magnetic flux between the front and back (N pole and S pole) of the permanent magnet 17 can be prevented , the amount of magnetic flux is increased, and the efficiency is further increased. be able to.

３４は第２の鉄板３２ａ内に設けられた第１のギャップである。３５は第２の鉄板３２ｃ内に設けられた第２のギャップである。第１のギャップ３４や第２のギャップ３５は永久磁石１７の厚み方向のできるだけ内側に設けることが望ましい。このようにすることにより、永久磁石１７の表と裏（Ｎ極とＳ極）との間の磁束の漏れを防ぐことにより、磁束量を増加させ、さらに効率を上げることができるとともに、慣性モーメントをできるだけ大きくすることができ振動も抑えることも十分できる。 Reference numeral 34 denotes a first gap provided in the second iron plate 32a. Reference numeral 35 denotes a second gap provided in the second iron plate 32c. It is desirable to provide the first gap 34 and the second gap 35 as much as possible in the thickness direction of the permanent magnet 17. By doing so, by preventing leakage of magnetic flux between the front and back (N pole and S pole) of the permanent magnet 17, the amount of magnetic flux can be increased, the efficiency can be further increased, and the moment of inertia can be increased. Can be made as large as possible and vibration can be suppressed sufficiently.

以上のように、本参考例２においては、回転子１２の永久磁石１７のある部分、すなわちモータの特性に影響の大きい部分に第１の鉄板３２ｂ（珪素鋼板）を積層して、モータの特性に影響を及ぼしにくいその他の部分については第２の鉄板３２ａ，３２ｃを積層することにより、第２の鉄板３２ａ，３２ｃには特性面よりコスト面を優先した鉄板を使用できるので、より経済的に高効率・低騒音が可能にできる。 As described above, in this second reference example , the first iron plate 32b (silicon steel plate) is laminated on a portion of the rotor 12 where the permanent magnet 17 is present, that is, a portion having a large influence on the motor characteristics, and the motor characteristics are thus increased. For the other parts that do not easily affect the steel plate, the second iron plates 32a and 32c can be stacked, and the second iron plates 32a and 32c can be made of an iron plate that gives priority to the cost rather than the characteristics. High efficiency and low noise can be achieved.

また、第１の鉄板３２ｂと第２の鉄板３２ａ，３２ｃとの間に非磁性体板３３を設けることにより、モータ駆動時に第２の鉄板３２ａ，３２ｃに漏れる漏れ磁束を小さくすることができ、より高効率な運転を行なうことができる。 Moreover, by providing the non-magnetic material plate 33 between the first iron plate 32b and the second iron plates 32a, 32c, the leakage magnetic flux leaking to the second iron plates 32a, 32c when the motor is driven can be reduced. More efficient operation can be performed.

また、第１の鉄板３２ｂは珪素鋼板であり、その珪素含有量が第２の鉄板３２ａ，３２ｃ以上であるようにすることにより、第２の鉄板３２ａ，３２ｃはモータへの特性の影響が少ないため、コストのできるだけ安い鉄板が使用できるので、価格を非常に安くすることができる。また、同様に第１の鉄板３２ｂの厚みが第２の鉄板３２ａ，３２ｃ以下であるようにすることにより、第２の鉄板３２ａ，３２ｃにはコストが安く、加工のしやすい鉄板を使用でき、コスト的に非常に安くすることができる。 Moreover, the 1st iron plate 32b is a silicon steel plate, and the 2nd iron plates 32a and 32c have little influence on the characteristic to a motor by making the silicon content more than the 2nd iron plates 32a and 32c. Therefore, since the iron plate with the lowest possible cost can be used, the price can be greatly reduced. Similarly, by setting the thickness of the first iron plate 32b to be equal to or less than the second iron plates 32a and 32c, the second iron plates 32a and 32c can be used at low cost and easily processed. The cost can be very low.

（参考例３）
図７は本発明の参考例３における密閉型圧縮機の回転子の断面図を示す図である。 ( Reference Example 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 3 of the present invention.

参考例１または２と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。 About the same structure as the reference example 1 or 2, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

図７において、１２は鉄心１６と永久磁石１７とからなる回転子であり、鉄心１６は永
久磁石１７を内蔵している。鉄心１６の長さは永久磁石１７とほぼ同一としている。この部分についてはモータの特性への影響が大きく、ここに使う鉄板は参考例２で説明したように、できるだけ鉄損の少ない珪素鋼板を使うことが望ましい。 In FIG. 7, reference numeral 12 denotes a rotor composed of an iron core 16 and a permanent magnet 17, and the iron core 16 contains a permanent magnet 17. The length of the iron core 16 is substantially the same as that of the permanent magnet 17. This part has a great influence on the motor characteristics, and as described in Reference Example 2, it is desirable to use a silicon steel sheet with as little iron loss as possible.

３６は第１の非磁性体であり、例えば真ちゅうやステンレスなどを使用する。また、３７は第２の非磁性体であり、材質は第１の非磁性体と同等のものである。この様にすることにより、モータの特性にはまったく影響を与えず、振動を少なくするための慣性モーメントも大きくすることができる。 Reference numeral 36 denotes a first nonmagnetic material, for example, brass or stainless steel. Reference numeral 37 denotes a second nonmagnetic material, and the material is the same as that of the first nonmagnetic material. By doing so, the motor characteristics are not affected at all, and the moment of inertia for reducing vibration can be increased.

以上のように本参考例３においては、モータ特性に影響の大きい回転子１２の永久磁石１７の有する部分は第１の鉄板１６を積層してなり、モータ特性に影響の少ないその他の部分には非磁性体３６，３７（例えば真ちゅうやステンレス）とすることにより、無駄な漏れ磁束がまったくなくなり、より高効率な運転が可能になる。 As described above, in Reference Example 3 , the portion of the permanent magnet 17 of the rotor 12 that has a great influence on the motor characteristics is formed by laminating the first iron plate 16, and the other parts that have a small influence on the motor characteristics are not included. by the non-magnetic member 36 and 37 (e.g., brass or stainless steel), totally eliminates the useless leakage flux, thereby enabling more efficient operation.

（実施の形態１）
図８は本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の回転子の断面図を示す図である。 (Embodiment 1 )
FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotor of the hermetic compressor according to the first embodiment of the present invention.

参考例１から３と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。 The same components as those in Reference Examples 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図８において、回転子１２は鉄心１６と永久磁石１７とからなり、非磁性体３６，３７をもつ。非磁性体３７の下には、さらに回転子１２の鉄心１６の直径より大きな第２の鉄板３８が設けられている。これにより、長さを変えることなく、慣性モーメントをさらに上げることができるので、より低回転化やモータの薄型化を行っても振動を増やすことがない。ここでは半径の大きな第２の鉄板３８で説明したが、もちろん非磁性体３７自体の半径を増やしてももちろん同じ効果が得られる。 In FIG. 8, the rotor 12 includes an iron core 16 and a permanent magnet 17, and has non-magnetic materials 36 and 37. A second iron plate 38 larger than the diameter of the iron core 16 of the rotor 12 is further provided under the nonmagnetic material 37. As a result, the moment of inertia can be further increased without changing the length, so that vibration is not increased even if the rotation speed is reduced or the motor is made thinner. Here, the second iron plate 38 having a large radius has been described. Of course, the same effect can be obtained even if the radius of the nonmagnetic material 37 itself is increased.

また、この半径を大きくする部分は、圧縮要素５の反対側としている。圧縮要素５側には支持フレーム４をはじめ多くの要素が所狭しと並んでおり、こちらの部分の半径を大きくすると多くの部分の設計変更が必要である。半径を大きくする部分を圧縮要素５の反対側とすることにより、設計変更部分が非常に少なく、低振動などの大きな効果を簡単に得ることができる。 Moreover, the part which enlarges this radius is on the opposite side of the compression element 5. Many elements such as the support frame 4 are arranged narrowly on the compression element 5 side, and if the radius of this part is increased, many parts need to be changed in design. By setting the portion where the radius is increased to the opposite side of the compression element 5, the design change portion is very small, and a large effect such as low vibration can be easily obtained.

以上のように本実施の形態においては、モータの特性に影響を与えない非磁性体３７または第２の鉄板３８からなる部分のすべてまたは一部の直径を、鉄心１６の直径より大きくすることにより、より慣性モーメントを大きくすることができるので、より高効率で低振動・低騒音の運転ができる。 As described above, in the present embodiment, the diameter of all or part of the non-magnetic material 37 or the second iron plate 38 that does not affect the motor characteristics is made larger than the diameter of the iron core 16. Since the moment of inertia can be further increased, operation with lower vibration and noise can be performed with higher efficiency.

また、回転子１２の直径が大きくなる部分を圧縮要素５の反対側とすることにより、密閉型圧縮機１の基本的な構造を大幅に変えることなく、高効率・低騒音が達成できる。 Further, by setting the portion where the diameter of the rotor 12 is increased on the opposite side of the compression element 5, high efficiency and low noise can be achieved without drastically changing the basic structure of the hermetic compressor 1.

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、安いコストで慣性モーメントを大きくし、低回転数または薄型モータ採用時の振動を抑制させて低騒音化ができるので、電気冷蔵庫やエアーコンディショナー、あるいは自動販売機等への適用だけではなく、特に騒音が気になる屋内設置での製品分野等の用途にも適用できる。 As described above, the hermetic compressor according to the present invention can increase the moment of inertia at a low cost, and can suppress the vibration at the time of adopting a low rotation speed or a thin motor, thereby reducing noise, so that an electric refrigerator or an air conditioner can be used. In addition, it can be applied not only to vending machines, but also to applications such as product fields in indoor installations where noise is a concern.

本発明の参考例１における密閉型圧縮機の断面図Sectional drawing of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例１における密閉型圧縮機の回転子の断面図Sectional drawing of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例１における密閉型圧縮機の回転子の横断面図Cross section of rotor of hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例１における密閉型圧縮機の固定子の斜視図The perspective view of the stator of the hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例１における密閉型圧縮機の回転子の回転特性図Rotation characteristic diagram of rotor of hermetic compressor in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例２における密閉型圧縮機の回転子の断面図Sectional drawing of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 2 of the present invention 本発明の参考例３における密閉型圧縮機の回転子の断面図Sectional drawing of the rotor of the hermetic compressor in Reference Example 3 of the present invention 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の回転子の断面図Sectional drawing of the rotor of the hermetic compressor in Embodiment 1 of this invention 従来の密閉型圧縮機の断面図Cross section of a conventional hermetic compressor

１密閉型圧縮機
２密閉容器
３電動要素
５圧縮要素
１１固定子
１２回転子
１５インバータ
１７永久磁石
３２ａ第２の鉄板
３２ｂ第１の鉄板
３２ｃ第２の鉄板
３３非磁性体板
３６第１の非磁性体
３７第２の非磁性体
３８第２の鉄板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hermetic compressor 2 Sealed container 3 Electric element 5 Compression element 11 Stator 12 Rotor 15 Inverter 17 Permanent magnet 32a 2nd iron plate 32b 1st iron plate 32c 2nd iron plate 33 Nonmagnetic board 36 1st non-magnetic material plate 36 Magnetic body 37 Second non-magnetic body 38 Second iron plate

Claims

An airtight container, an electric element composed of a rotor and a stator having windings incorporated in the airtight container, a compression element driven by the rotor of the electric element, and an inverter that changes the rotational speed of the electric element The rotor includes a first iron core having a plurality of laminated iron plates, and a permanent magnet embedded in the laminated structure of the first iron core, and the length of the rotor is increased. The length of the permanent magnet is longer than the length of the permanent magnet, the length of the permanent magnet is within a range of 0.9 to 1.1 times the length of the stator, and the rotor is a portion where the permanent magnet is located. In addition to the above, the structure includes a compression element side and a second iron core positioned on the anti-compression element side, and the diameter of the anti-compression element side in the second iron core is larger than the diameter of the rotor. Sealed compressor.

The hermetic compressor according to claim 1, wherein a length of the rotor is 1.2 times or more of a length of the permanent magnet.

The hermetic compressor according to claim 1, wherein a rare earth magnet is used as the permanent magnet of the rotor.

The second iron core has a laminated structure of a plurality of iron plates, and the first iron plate constituting the first iron core has a material or thickness different from that of the second iron plate constituting the second iron core. Item 4. The hermetic compressor according to any one of Items 1 to 3.

The said 1st iron plate is made into a silicon steel plate, The silicon content is more than the said 2nd iron plate, or the thickness of the 1st iron plate was made into the thickness of the said 2nd iron plate or less. The hermetic compressor as described.

The hermetic compressor according to claim 4 or 5, wherein a nonmagnetic material is provided between the first iron plate and the second iron plate.

An airtight container, an electric element composed of a rotor and a stator having windings incorporated in the airtight container, a compression element driven by the rotor of the electric element, and an inverter that changes the rotational speed of the electric element The rotor includes a first iron core having a plurality of laminated iron plates, and a permanent magnet embedded in the laminated structure of the first iron core, and the length of the rotor is increased. While making it longer than the length of the permanent magnet, the length of the permanent magnet is set to 0.9 to 1 of the length of the stator.
. Further, the rotor is configured to include a compression element side and a non-magnetic material positioned on the anti-compression element side in addition to the portion where the permanent magnet is located, and further, the anti-compression element side. A hermetic compressor in which a second iron plate having a diameter larger than the diameter of the rotor is provided on the non-compressing element side of the non-magnetic material positioned at the side .