JP7290411B2 - DC motor and rotary compressor using DC motor - Google Patents

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Description

本発明は、コイルが巻回されたステータ内に磁石を備えたロータが回転可能に配置されたDCモータ、及び密閉容器内に前記DCモータの電動機要素及び前記ロータの回転にて駆動される回転圧縮要素が収容された回転圧縮機に関する。 The present invention provides a DC motor in which a rotor provided with a magnet is rotatably arranged in a stator wound with a coil, and a motor element of the DC motor and rotation driven by the rotation of the rotor in a closed container. It relates to a rotary compressor in which a compression element is housed.

この種の回転圧縮機Cは、例えば、特許文献1に示される。
この特許文献1の電動機要素を構成するDCモータは、4極6スロットタイプであり、ステータの固定子鉄心は、6個の歯部と6個のスロット部を有する形態であり、この歯部にスロット部の空間を利用して固定子巻線を直接巻回する、所謂集中巻き方式によってステータの磁極を形成する構成である。
A rotary compressor C of this type is disclosed in Patent Document 1, for example.
The DC motor constituting the electric motor element of Patent Document 1 is of the 4-pole, 6-slot type, and the stator core of the stator has 6 teeth and 6 slots. In this configuration, the magnetic poles of the stator are formed by a so-called concentrated winding method in which the stator winding is directly wound using the space of the slot.

ロータは、4極の磁極を構成するよう外面が円弧状の磁極を等角度間隔に形成し、ロータの中心に形成した軸孔に回転軸が焼きバメにて取り付けられており、ロータの直径を形成する各磁極の頂点間の外径は、ステータの各歯部の内径で形成されるステータの内径寸法よりも僅かに小さく、ステータとロータとの間に円形状のエアーギャップAGが形成され、ステータ内でロータが回転可能である。 The rotor has arcuate magnetic poles formed on the outer surface at equal angular intervals so as to form four magnetic poles. The outer diameter between the vertexes of each magnetic pole to be formed is slightly smaller than the inner diameter dimension of the stator formed by the inner diameter of each tooth of the stator, and a circular air gap AG is formed between the stator and the rotor, A rotor is rotatable within the stator.

ロータは、各磁極に対応して磁性体(永久磁石)が内蔵された構成であり、各磁極に対応して、ロータの回転中心から各磁極の中心部へ延びる半径方向の直線に直角状に形成されたスロットに永久磁石が挿入され、前記直線に直角状の配置である。
永久磁石は、表面にネオジ系磁石(ネオジ、鉄、ボロンからなる)や、サマリウムコバルト系磁石や、プラセオジウム系磁石等の、所謂希土類磁石が採用されている。
The rotor has a structure in which a magnetic material (permanent magnet) is built in corresponding to each magnetic pole. Permanent magnets are inserted into the slots formed and are arranged perpendicular to the straight line.
As the permanent magnet, so-called rare earth magnets such as neodymium magnets (consisting of neodymium, iron, and boron), samarium cobalt magnets, and praseodymium magnets are used on the surface.

上記のDCモータにおいて、ロータの各磁極のステータの歯部に対向する円弧状外周面には、ロータの回転方向(図示のものは時計方向)側の外面に、所定範囲で斜めにロータの内方に向かって直線でカットされたカット部36~39が形成されている。 In the above DC motor, on the arc-shaped outer peripheral surface facing the teeth of the stator of each magnetic pole of the rotor, on the outer surface on the rotational direction (clockwise direction in the figure) of the rotor, and on the inner surface of the rotor obliquely within a predetermined range. Cut portions 36 to 39 are formed by straight lines cut in the direction.

特開2005-210898の公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-210898

このような直線状のカット部36~39は、ロータの高速回転時における鉄損を低減して効率を改善する目的であるが、このカット部36~39によって、ステータとロータとの間に形成されるエアーギャップに生じる磁束密度変化が急激となり、ステータの歯部先端(エアーギャップ側)の左右両側の肉厚が薄い箇所に生じる吸引力の変化によって、この部分に僅かな変形が齎され、これによって特にロータの高速回転時の振動や騒音発生の原因となる。 Such linear cuts 36 to 39 are intended to reduce iron loss and improve efficiency when the rotor rotates at high speed. The change in magnetic flux density occurring in the air gap becomes abrupt, and due to the change in the attractive force occurring in the thin portions on both the left and right sides of the tooth tip of the stator (air gap side), this portion is slightly deformed, This causes vibration and noise especially when the rotor rotates at high speed.

本発明は、このような点に鑑み、ステータの歯部に掛かる吸引力を低下し、ロータの高速回転時の振動や騒音の低下を図ることができる技術を提供するものである。
また、ロータの低速回転から高速回転における平均トルクが大きく、変動トルクが小さなブラシレスDCモータを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique capable of reducing the attractive force acting on the teeth of the stator, thereby reducing vibration and noise during high-speed rotation of the rotor.
Another object of the present invention is to provide a brushless DC motor that has a large average torque and a small fluctuating torque when the rotor rotates from low speed to high speed.

1発明は、永久磁石により等間隔に磁極が形成されたロータをステータ内に配置したDCモータにおいて、
前記ロータの各磁極は、前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面をなし、
前記円弧状外周面は、前記ロータの回転中心から前記各磁極の左右間の中央部に向けて延びる直線を挟んで、ロータの回転方向側外周面のみが、ータの回転方向に沿って漸次深くなるよう円弧状に切除された切欠部を有する、
ことを特徴とするDCモータであり、このDCモータを提供して上記課題を解消するものである。
A first invention is a DC motor in which a rotor having magnetic poles formed at equal intervals by permanent magnets is arranged in a stator,
each magnetic pole of the rotor forms an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor;
The arc-shaped outer peripheral surface has a straight line extending from the rotation center of the rotor toward the center between the left and right magnetic poles, and only the outer peripheral surface on the rotation direction side of the rotor extends along the rotation direction of the rotor . having an arc-shaped cutout that gradually becomes deeper,
This DC motor is characterized in that the above problem is solved by providing this DC motor.

第2発明は、永久磁石により等間隔に磁極が形成されたロータをステータ内に配置したDCモータにおいて、
前記ロータの各磁極は、前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面をなし、
前記各磁極内には、前記ロータの回転中心から前記各磁極の中央部を通る直線に直角状に前記永久磁石が配置され、
前記ステータに対向する前記円弧状外周面での前記ロータの回転中心から前記各磁極の左右間の中央部に向けて延びる直線が通る部分からのロータの回転方向側外周面のみが、前記ロータの回転中心から前記直線上の前記磁極側へ寄った位置を中心として描かれる円に沿って弧状に切除された切欠部を有していて、
前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面と、
前記円弧状の切欠部であ前記回転方向側外周面とが、
連続して設けられている
ことを特徴とするDCモータであり、このDCモータを提供して上記課題を解消するものである。
A second invention is a DC motor in which a rotor having magnetic poles formed by permanent magnets at regular intervals is arranged in a stator,
each magnetic pole of the rotor forms an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor;
In each magnetic pole, the permanent magnet is arranged perpendicular to a straight line passing through the center of each magnetic pole from the center of rotation of the rotor,
Only the outer peripheral surface on the rotational direction side of the rotor from a portion through which a straight line extending from the center of rotation of the rotor toward the central portion between the left and right magnetic poles passes on the circular outer peripheral surface facing the stator. a notch cut in an arc shape along a circle drawn centering on a position closer to the magnetic pole side on the straight line from the center of rotation;
an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor;
The rotation direction side outer peripheral surface, which is the arc-shaped notch,
A DC motor characterized in that it is provided continuously , and the above problem is solved by providing this DC motor.

第3発明にあっては、前記切欠部は、前記ロータの回転中心から前記各磁極の中央部を通る直線上の前記磁極側へ所定寸法だけ寄った位置を中心として半径R2で描かれる円弧で形成され、
前記ロータの円弧状外周面を形成する半径をR1とした場合、
R2/(R1-R2=B)>2である、
ことを特徴とする請求項1に記載のDCモータであり、このDCモータを提供して上記課題を解消するものである。
In the third invention, the notch is an arc drawn with a radius R2 centered at a position shifted by a predetermined dimension toward the magnetic poles on a straight line passing through the centers of the magnetic poles from the center of rotation of the rotor. formed,
When the radius forming the arc-shaped outer peripheral surface of the rotor is R1,
R2/(R1−R2=B)>2,
It is a DC motor according to claim 1 , characterized in that the above problem is solved by providing this DC motor.

第4発明は、電動機要素と、前記電動機要素の回転軸の回転によって吸入ガスを圧縮する回転圧縮要素が密閉容器内に配置された回転圧縮機において、前記電動機要素が請求項1に記載のDCモータである、
ことを特徴とする回転圧縮機であり、この回転圧縮機を提供して上記課題を解消するものである。
A fourth aspect of the present invention is a rotary compressor in which an electric motor element and a rotary compression element for compressing intake gas by rotation of a rotary shaft of the electric motor element are arranged in a sealed container, wherein the electric motor element is the DC according to claim 1. is a motor,
The above problem is solved by providing this rotary compressor.

本発明は、永久磁石により等間隔に磁極が形成されたロータをステータ内に配置したDCモータにおいて、前記ロータの各磁極の外周面が、従来のような直線状カットでなく、ロータの回転方向に沿って漸次深くなるよう断面円弧状に切除された切欠部を有することにより、ステータの歯部に掛かる吸引力を低下し、ロータの高速回転時の振動や騒音の低下を図ることができる。
また、ロータの低速回転から高速回転における平均トルクが高く、変動トルクが小さなブラシレスDCモータを提供できる。
The present invention provides a DC motor in which a rotor having magnetic poles formed at equal intervals by permanent magnets is arranged in a stator, and the outer peripheral surface of each magnetic pole of the rotor is not cut linearly as in the conventional art, but is rotated in the direction of rotation of the rotor. By having cutouts cut in the shape of an arcuate cross section so that the depth gradually increases along the .theta., the attractive force applied to the teeth of the stator can be reduced, and vibration and noise during high-speed rotation of the rotor can be reduced.
In addition, a brushless DC motor can be provided that has a high average torque and a small fluctuating torque when the rotor rotates from low speed to high speed.

また、本発明に係るDCモータを回転圧縮機の電動機要素に採用することにより、回転圧縮機が家庭用エアコンディショナや冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルに採用される場合において、騒音の少ない家電機器を提供できるものとなる。 Further, by adopting the DC motor according to the present invention as an electric motor element of a rotary compressor, it is possible to provide home electric appliances with low noise when the rotary compressor is employed in a household air conditioner or a refrigerating cycle of a freezer/refrigerator. becomes possible.

本発明に係る回転圧縮機の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a rotary compressor according to the present invention; FIG. 本発明に係るDCモータのステータとロータの関係を説明する横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the relationship between the stator and rotor of the DC motor according to the present invention; 本発明に係るDCモータのロータの構成を説明する横断面図である。1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a rotor of a DC motor according to the present invention; FIG. 本発明に係るDCモータと他の形態のモータとのステータの歯部に生じる吸引力の比較を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison of the attraction forces generated in the stator tooth portions of the DC motor according to the present invention and motors of other forms; 本発明に係るDCモータと他の形態のモータとのトルク変動の比較を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison of torque fluctuations between the DC motor according to the present invention and motors of other forms; 本発明に係るDCモータと他の形態のモータとの平均トルクと変動トルクの比較を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison of average torque and fluctuating torque between the DC motor according to the present invention and motors of other forms; 本発明に係るDCモータのステータ歯部における吸引力のベクトル図である。FIG. 4 is a vector diagram of the attraction force in the stator tooth portion of the DC motor according to the present invention; 本発明に係るDCモータのロータが回転する場合の磁束線を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux lines when the rotor of the DC motor according to the present invention rotates; 本発明に係るDCモータのロータに形成する切欠部のカット最大の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the cut maximum of the notch formed in the rotor of the DC motor which concerns on this invention. 本発明に係るDCモータのロータに形成する切欠部のカット中の構成を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of cutouts formed in the rotor of the DC motor according to the present invention during cutting; 本発明に係るDCモータのロータに形成する従来形態の直線カットの構成を説 明する図である。 It is a figure explaining the structure of the linear cut of the conventional form formed in the rotor of the DC motor which concerns on this invention.

本発明は、永久磁石により等間隔に磁極が形成されたロータをステータ内に配置したDCモータにおいて、前記ロータの各磁極の外周面がロータの回転方向に沿って漸次深くなるよう断面円弧状に切除された切欠部を有することを特徴とする。 The present invention relates to a DC motor in which a rotor having magnetic poles formed at equal intervals by permanent magnets is arranged in a stator, and the outer peripheral surface of each magnetic pole of the rotor is arcuate in cross section so that it gradually becomes deeper along the direction of rotation of the rotor. It is characterized by having an excised notch.

その一つの構成として、前記各磁極は、前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面をなし、前記各磁極内には、前記ロータの回転中心から前記各磁極の中央部を通る直線に直角状に前記永久磁石が配置され、前記ステータに対向する前記円弧状外周面の前記ロータの回転方向側外周面が、前記ロータの回転中心から前記直線上の前記磁極側へ寄った位置を中心として描かれる円に沿って前記ロータの内方に向かって円弧状にカット(以下、カットは「切除」と同じ意味をなす)される形態により、前記ロータの各磁極の外周面がロータの回転方向に沿って漸次深くなるよう断面円弧状に切除された切欠部を有する、ことを特徴とする。 As one configuration, each of the magnetic poles has an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor, and each magnetic pole has a central portion extending from the center of rotation of the rotor. The permanent magnets are arranged perpendicular to a straight line, and the outer peripheral surface of the arc-shaped outer peripheral surface facing the stator on the rotor rotation direction side is shifted from the rotation center of the rotor toward the magnetic pole side on the straight line. An arc-shaped cut (hereinafter, cut has the same meaning as "cut") toward the inside of the rotor along a circle drawn with the position as the center makes it possible to cut the outer peripheral surface of each magnetic pole of the rotor. It is characterized in that it has a notch cut in an arcuate cross-section so that it gradually becomes deeper along the direction of rotation of the rotor.

また、本発明は、電動機要素と、前記電動機要素の回転軸の回転によって吸入ガスを圧縮する回転圧縮要素が密閉容器内に配置された回転圧縮機において、前記電動機要素を本発明に係るDCモータとすることによって、好ましい回転圧縮機を提供できる。
以下に、本発明に係るDCモータの実施例を記載するに当たり、DCモータを回転圧縮機に採用した場合の実施例について記載する。
Further, the present invention provides a rotary compressor in which an electric motor element and a rotary compression element for compressing intake gas by rotation of the rotary shaft of the electric motor element are arranged in a sealed container, wherein the electric motor element is the DC motor according to the present invention. By doing so, a preferable rotary compressor can be provided.
In describing embodiments of the DC motor according to the present invention, an embodiment in which the DC motor is employed in a rotary compressor will be described below.

この種の回転圧縮機Cは、図1に示すように、密閉容器1内に電動機要素2が配置され、この電動機要素2の下部に回転圧縮要素3が配置され収容されている。密閉容器1は、上端が開口した有底の円筒形状のシェル部1Aと、このシェル部1Aの上端開口を閉塞するエンドキャップ部1Bから構成され、シェル部1A内に電動機要素2及び回転圧縮要素3を収容配置した後、エンドキャップ部1Bをシェル部1Aに被せ、その接合部を高周波溶接等によって密閉する構成であり、シェル部1A内底部には回転圧縮要素3の潤滑用オイルを溜めるオイル溜め部SOが形成される。 In this type of rotary compressor C, as shown in FIG. 1, an electric motor element 2 is arranged in a sealed container 1, and a rotary compression element 3 is arranged and housed under the electric motor element 2. As shown in FIG. The sealed container 1 is composed of a bottomed cylindrical shell portion 1A with an upper end opened and an end cap portion 1B closing the upper end opening of the shell portion 1A. 3 is housed and arranged, the end cap portion 1B is put on the shell portion 1A, and the joint portion is sealed by high-frequency welding or the like. A reservoir SO is formed.

電動機要素2を構成する本発明に係るDCモータ2は、密閉容器1の内壁に溶接にて固定されたステータ(固定子)4と、このステータ4内で回転するように軸受部29、30で支持された回転軸12に固定したロータ(回転子)5を備えるブラシレスDCモータ2で構成される。
図2及び図3の実施例に示すDCモータ2は、4極6スロットタイプであり、そのステータ4は、略ドーナッツ状の珪素鋼板6Fを複数枚積層して構成された固定子鉄心6と、ロータ5に回転磁界を与えるための固定子巻線7とから構成される。固定子鉄心6は、シェル部1A内周面に当接して固定されており、6個の歯部6Aと6個のスロット部6Bを有する形態であり、複数の歯部6A間に内方及び上下に開放したスロット部6Bが形成され、この歯部6Aにスロット部6Bの空間を利用して固定子巻線7を直接巻回する、所謂集中巻き方式によってステータ4の磁極を形成する構成である。
A DC motor 2 according to the present invention constituting an electric motor element 2 includes a stator 4 fixed by welding to the inner wall of a closed container 1, and bearings 29 and 30 so as to rotate within the stator 4. It consists of a brushless DC motor 2 with a rotor 5 fixed to a supported rotating shaft 12 .
The DC motor 2 shown in the embodiment of FIGS. 2 and 3 is of a 4-pole, 6-slot type, and its stator 4 includes a stator core 6 constructed by laminating a plurality of substantially doughnut-shaped silicon steel plates 6F, and a stator winding 7 for applying a rotating magnetic field to the rotor 5 . The stator core 6 is fixed in contact with the inner peripheral surface of the shell portion 1A and has six teeth 6A and six slots 6B. The magnetic poles of the stator 4 are formed by a so-called concentrated winding method in which a slot portion 6B that is open vertically is formed, and the stator winding 7 is directly wound around the tooth portion 6A using the space of the slot portion 6B. be.

ロータ5は、厚さ1.3mm~0.7mm等の電磁鋼板を所定数の磁極5A~5Dを等角度間隔に形成するように、円板状の所定形状に打ち抜き加工した回転子鉄板5Pを複数枚積層し、互いにカシメや溶接にて一体に積層された構成であり、4極の磁極を構成するよう外面が円弧状の磁極5A~5Dが電磁鋼板から打ち抜かれ、等角度間隔配置の磁極5A~5Dの相互間に凹部8~11が形成される。
ロータ5の中心に形成した軸孔5Fには、回転軸12が焼きバメにて取り付けられる。
各磁極5A~5Dの頂点間の外径55(ロータ5の直径55)は、15フレームの圧縮機では例えば50mmであり、ステータ4の各歯6A部の内径で形成されるステータ4の内径SNの寸法より僅かに小さく、ステータ4とロータ5との間に円形状のエアーギャップAGが形成される。
The rotor 5 is a rotor iron plate 5P that is formed by punching an electromagnetic steel plate having a thickness of 1.3 mm to 0.7 mm into a predetermined disc shape so that a predetermined number of magnetic poles 5A to 5D are formed at equal angular intervals. The magnetic poles 5A to 5D with arc-shaped outer surfaces are punched out from an electromagnetic steel plate so as to constitute four magnetic poles, and the magnetic poles are arranged at equal angular intervals. Recesses 8-11 are formed between 5A-5D.
A rotating shaft 12 is attached to a shaft hole 5F formed in the center of the rotor 5 by shrink fitting.
The outer diameter 55 (diameter 55 of the rotor 5) between the vertices of the magnetic poles 5A to 5D is, for example, 50 mm in a 15-frame compressor, and the inner diameter SN of the stator 4 formed by the inner diameter of each tooth 6A of the stator 4 A circular air gap AG is formed between the stator 4 and the rotor 5 and is slightly smaller than the dimension of .

ロータ5は、等角度間隔に形成される各磁極5A~5Dを構成するように、各磁極5A~5D内には磁性体15(永久磁石15)が内蔵された構成であり、各磁極5A~5Dに対応して形成したスロットS1~S4に、平板状の磁性体15(永久磁石15)が挿入され、4極の磁極を構成する。
図示のものは、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの中央部を通る直線L1に直角状にスロットS1~S4が、ロータ5の軸方向長さ(ロータ5の厚さ)に亘って貫通状態に形成されており、各永久磁石15は、略ロータ5の軸方向長さ(ロータ5の厚さ)に亘る長さを有してそれぞれスロットS1~S4に挿入され、前記直線L1に直角状の配置となる。
図示した実施例のDCモータ2では、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの中央部を通る直線L1は、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの左右間の中心部へ延びる半径方向の直線L1で表している。
DCモータ2の小型化のために、永久磁石15は、フェライト系磁石に替わってBH積の大きなネオジ系磁石(ネオジ、鉄、ボロンからなり、表面にニッケルメッキを施している)や、サマリウムコバルト系磁石や、プラセオジウム系磁石等の、所謂希土類磁石が採用される。
The rotor 5 has a structure in which a magnetic body 15 (permanent magnet 15) is built in each of the magnetic poles 5A to 5D so as to configure the magnetic poles 5A to 5D formed at equal angular intervals. Flat magnetic bodies 15 (permanent magnets 15) are inserted into slots S1 to S4 formed corresponding to 5D to form four magnetic poles.
In the illustrated one, the slots S1 to S4 extend along the axial length of the rotor 5 (thickness of the rotor 5) perpendicular to a straight line L1 passing through the centers of the magnetic poles 5A to 5D from the rotation center C1 of the rotor 5. Each permanent magnet 15 has a length substantially covering the axial length of the rotor 5 (thickness of the rotor 5) and is inserted into each of the slots S1 to S4. are arranged at right angles to
In the DC motor 2 of the illustrated embodiment, a straight line L1 passing through the centers of the magnetic poles 5A to 5D from the rotation center C1 of the rotor 5 extends from the rotation center C1 of the rotor 5 to the centers between the left and right sides of the magnetic poles 5A to 5D. It is represented by an extending straight line L1 in the radial direction.
In order to reduce the size of the DC motor 2, the permanent magnet 15 is replaced with a ferrite magnet by a neodymium magnet with a large BH product (consisting of neodymium, iron, and boron, the surface of which is plated with nickel), or samarium cobalt. A so-called rare earth magnet such as a praseodymium-based magnet or a praseodymium-based magnet is employed.

ロータ5の回転時等におけるスロットS1~S4からの永久磁石15の飛び出しを防止するために、ロータ5の直径よりも若干小さな直径のアルミニウムのような非磁性の端面部材16、17がロータ5の上下面に取り付けられている。端面部材16の上方位置にてロータ5に取り付けられた円盤状のオイル分離板18を備える。ロータ5の回転時のバランスを取るためのバランスウエイト19が、端面部材16とオイル分離板18の間に取り付けられている。 In order to prevent the permanent magnets 15 from protruding from the slots S1 to S4 when the rotor 5 rotates, etc., the rotor 5 is provided with non-magnetic end members 16 and 17 such as aluminum having a slightly smaller diameter than the rotor 5. Mounted on top and bottom. A disk-shaped oil separator plate 18 is provided that is attached to the rotor 5 at a position above the end member 16 . A balance weight 19 for balancing the rotation of the rotor 5 is attached between the end member 16 and the oil separation plate 18 .

図1において、回転圧縮要素3は、中間仕切板20で仕切られた第1のロータリー用シリンダ21及び第2のロータリー用シリンダ22を備えている。各シリンダ21、22は、それぞれシェル部1A内周面に当接して固定されたシリンダ部材21F、22F内に上下に貫通して形成され、各シリンダ21、22には回転軸12で回転駆動される偏心部23、24が取り付けられており、これら偏心部23、24は偏心位置がお互いに180度位相がずれている。 In FIG. 1 , the rotary compression element 3 comprises a first rotary cylinder 21 and a second rotary cylinder 22 partitioned by an intermediate partition plate 20 . The cylinders 21 and 22 are formed vertically through cylinder members 21F and 22F fixed in contact with the inner peripheral surface of the shell portion 1A. eccentric portions 23, 24 are mounted, the eccentric positions of the eccentric portions 23, 24 being 180 degrees out of phase with each other.

25、26はそれぞれシリンダ21、22内を回転する第1のローラ、第2のローラであり、それぞれ偏心部23、24の回転でシリンダ21、22内を回る。27、28はそれぞれ第1の枠体、第2の枠体であり、第1の枠体27は複数のネジ50にてシリンダ部材21Fの上面に固定され、第1の枠体27は中間仕切板20との間にシリンダ21の閉じた圧縮空間を形成させる。また、第2の枠体22は複数のネジ51にてシリンダ部材22Fの下面に固定され、第2の枠体28は同様に中間仕切板8との間にシリンダ22の閉じた圧縮空間を形成している。また、第1の枠体27、第2の枠体28はそれぞれ回転軸12の下部を回転自在に軸支する軸受部29、30を備えている。 Reference numerals 25 and 26 denote a first roller and a second roller that rotate within the cylinders 21 and 22, respectively, and are rotated within the cylinders 21 and 22 by the rotation of the eccentric portions 23 and 24, respectively. Reference numerals 27 and 28 denote a first frame and a second frame, respectively. The first frame 27 is fixed to the upper surface of the cylinder member 21F with a plurality of screws 50, and the first frame 27 is an intermediate partition. A closed compression space of the cylinder 21 is formed between the plate 20 and the plate 20 . The second frame 22 is fixed to the lower surface of the cylinder member 22F by a plurality of screws 51, and the second frame 28 similarly forms a closed compression space for the cylinder 22 with the intermediate partition plate 8. are doing. The first frame 27 and the second frame 28 are provided with bearings 29 and 30 for rotatably supporting the lower portion of the rotary shaft 12, respectively.

31、32はカップマフラであり、それぞれ第1の枠体17、第2の枠体28を覆うように取り付けられている。尚、シリンダ21とカップマフラ31は第1の枠体27に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ22とカップマフラ32も第2の枠体28に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。そして、この発明では下面のカップマフラ32内は、シリンダ21、22を構成するシリンダ部材21F、22Fと、中間仕切板20を貫通する貫通孔33を介して、上面のカップマフラ31内に連通している。カップマフラ31、32は、消音室としての機能を有する。 Cup mufflers 31 and 32 are attached so as to cover the first frame 17 and the second frame 28, respectively. The cylinder 21 and the cup muffler 31 communicate with each other through a communication hole (not shown) provided in the first frame 27, and the cylinder 22 and the cup muffler 32 communicate with each other through a communication hole (not shown) provided in the second frame 28. They are communicated through holes. In this invention, the inside of the lower cup muffler 32 communicates with the inside of the upper cup muffler 31 via the cylinder members 21F and 22F constituting the cylinders 21 and 22 and the through holes 33 passing through the intermediate partition plate 20. ing. The cup mufflers 31 and 32 have a function as a muffling chamber.

34は密閉容器1の上に設けられた吐出管であり、35、36はアキュムレータ37からそれぞれシリンダ21、22へ繋がる吸入管である。また、38は密閉ターミナルであり、密閉容器1の外部から供給される電力が密閉ターミナル38へ供給され、図示しないリード線を介して固定子4の固定子巻線7へ電力を供給するものである。 A discharge pipe 34 is provided on the closed container 1, and suction pipes 35 and 36 are connected from the accumulator 37 to the cylinders 21 and 22, respectively. Reference numeral 38 denotes a closed terminal, to which electric power supplied from the outside of the closed container 1 is supplied, and power is supplied to the stator windings 7 of the stator 4 through lead wires (not shown). be.

DCモータ2の固定子4の固定子巻線7に通電されると、回転磁界が形成されて回転子5が回転する。この回転子5の回転により回転軸12を介してシリンダ21、22内のローラ25、26が偏心回転され、吸入管35、36から吸入された吸入ガスは圧縮される。オイル溜まりSOのオイルは、ロータ5と共に回転する回転軸12の回転によって、回転軸12に形成したオイル供給路(図示せず)から回転圧縮要素3へ供給され、その部分の潤滑が行われる。 When the stator winding 7 of the stator 4 of the DC motor 2 is energized, a rotating magnetic field is formed and the rotor 5 rotates. The rotation of the rotor 5 eccentrically rotates the rollers 25 and 26 in the cylinders 21 and 22 through the rotating shaft 12, and the suction gas sucked from the suction pipes 35 and 36 is compressed. The oil in the oil reservoir SO is supplied to the rotary compression element 3 from an oil supply passage (not shown) formed in the rotary shaft 12 by the rotation of the rotary shaft 12 that rotates together with the rotor 5 to lubricate that portion.

圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ21からカップマフラ31内に吐出され、このカップマフラ31に形成された吐出孔( 図示せず) から上方の密閉容器1内に吐出される。一方、シリンダ22からは前記連通孔を介してカップマフラ32に吐出され、貫通孔33を通って上面のカップマフラ31名へ供給され、カップマフラ31に形成された吐出孔(図示せず)から上方の密閉容器1内に吐出される。 The compressed high-pressure gas is discharged from the cylinder 21 into the cup muffler 31 through the communication hole, and discharged into the closed container 1 above through a discharge hole (not shown) formed in the cup muffler 31. . On the other hand, the air is discharged from the cylinder 22 to the cup muffler 32 through the communication hole, is supplied to the cup muffler 31 on the upper surface through the through hole 33, and is discharged from the discharge hole (not shown) formed in the cup muffler 31. It is discharged into the closed container 1 above.

このようにして密閉容器1内に吐出された高圧ガスは、DCモータ2の前記固定子4内に設けられた隙間や固定子鉄心6とロータ5との間のエアーギャップAG、ロータ5の凹部8~11等を通過して上昇する。そして、ガスはプレート18に当たり、遠心力で外側に向かい上昇して吐出管34から吐出される。またガスと一緒に吐出されたオイルは、プレート18の回転による遠心力によって外方へ向かい、電動機要素2(DCモータ2)や回転圧縮要素3と密閉容器1との隙間を経てオイル溜まりSOへ流下する。 The high-pressure gas discharged into the sealed container 1 in this way is released into the gaps provided in the stator 4 of the DC motor 2, the air gap AG between the stator iron core 6 and the rotor 5, and the recesses of the rotor 5. It passes 8-11 magnitudes and rises. Then, the gas hits the plate 18 and rises outward due to centrifugal force and is discharged from the discharge pipe 34 . The oil discharged together with the gas is directed outward by the centrifugal force generated by the rotation of the plate 18, passes through the gap between the electric motor element 2 (DC motor 2) and the rotary compression element 3, and the sealed container 1, and reaches the oil reservoir SO. flow down

回転圧縮機Cの出口側である吐出管34は凝縮器40に接続され、凝縮器40の出口側は図示しないが受液器、液管電磁弁を介して減圧装置としての膨張弁41に接続されている。膨張弁41は蒸発器42に接続され、蒸発器42の出口側はアキュムレータ37を介して回転圧縮機Cの吸込側35、36に接続された環状の冷媒回路が構成されている。回転圧縮機Cから吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器40にて放熱し、凝縮液化される。そして、膨張弁41で減圧された後、蒸発器42に入り、そこで周囲から熱を奪って気化するサイクルを繰り返すものである。 A discharge pipe 34 on the outlet side of the rotary compressor C is connected to a condenser 40, and the outlet side of the condenser 40 is connected to an expansion valve 41 as a decompression device via a liquid receiver and a liquid pipe electromagnetic valve (not shown). It is The expansion valve 41 is connected to an evaporator 42, and the outlet side of the evaporator 42 is connected to the suction sides 35 and 36 of the rotary compressor C via an accumulator 37 to form an annular refrigerant circuit. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the rotary compressor C radiates heat in the condenser 40 and is condensed and liquefied. After being decompressed by the expansion valve 41, it enters the evaporator 42, where it takes heat from the surroundings and evaporates, repeating the cycle.

本発明は、上記のように、永久磁石15により等間隔に磁極5A~5Dが形成されたロータ5をステータ4内に配置したDCモータ2において、ロータ5の各磁極5A~5Dの外周面がロータ5の回転方向Pに沿って漸次深くなるよう断面円弧状に切除された切欠部50を有する。
この実施形態として、ステータ4に対向する磁極5A~5Dの外面のうち、ロータ5の回転方向側外周面が、ステータ4に対向する磁極5A~5Dの外面のうち、ロータ5の回転方向側外周面には、ロータ5の回転方向側がロータ5の内方に向かって次第に深くなるように、ロータ5の内方に向かって漸次深くなるよう断面円弧状に切除された切欠部50を有する。
このため、切欠部50の形成の一つとして、ロータ5の磁極5A~5Dのステータ4の歯部6Aに対向する円弧状外周面(ロータ5の直径55を形成するように、ロータ5の中心C1からロータ5の半径R1で形成された外面)のうち、ロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側の外面には、ステータ4に対向する磁極5A~5Dの外面のうち、ロータ5の回転方向側外周面が、磁極5A~5Dの外面よりも小さな曲率で以ってロータ5の内方に向かって曲線でカットされることにより、切欠部50が形成される。
As described above, the present invention provides the DC motor 2 in which the rotor 5 having the magnetic poles 5A to 5D formed at equal intervals by the permanent magnet 15 is arranged in the stator 4, and the outer peripheral surface of each magnetic pole 5A to 5D of the rotor 5 It has a notch 50 that is cut in an arcuate cross-section so that it gradually becomes deeper along the rotation direction P of the rotor 5 .
As this embodiment, among the outer surfaces of the magnetic poles 5A to 5D facing the stator 4, the outer circumference on the rotation direction side of the rotor 5 is the outer circumference on the rotation direction of the rotor 5 among the outer surfaces of the magnetic poles 5A to 5D facing the stator 4. The surface has a cutout portion 50 that is cut in an arcuate cross-section so that the rotor 5 is gradually deepened toward the inside of the rotor 5 on the rotational direction side thereof.
For this reason, as one of the formation of the notch 50, the arc-shaped outer peripheral surface of the magnetic poles 5A to 5D of the rotor 5 facing the tooth 6A of the stator 4 (the center of the rotor 5 is formed so as to form the diameter 55 of the rotor 5) C1 to the radius R1 of the rotor 5), on the outer surface on the side of the rotation direction of the rotor 5 (counterclockwise direction in the drawing), among the outer surfaces of the magnetic poles 5A to 5D facing the stator 4, A notch 50 is formed by cutting the outer peripheral surface of the rotor 5 in the direction of rotation in a curved line toward the inside of the rotor 5 with a smaller curvature than the outer surfaces of the magnetic poles 5A to 5D.

この切欠部50の形成において好ましい一つの実施形態として、図示のように、各磁極5A~5D内にはそれぞれ永久磁石15が配置され、ステータ4に対向するロータ5の円弧状外周面のうち、ロータ5の回転方向側の外面には、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの左右間の中央部へ向けて延びる直線L1上の磁極5A~5D側へ所定寸法Bだけ寄った位置C2を中心として、所定の半径R2で描かれる円に沿ってロータ5の内方に向かってカットされた切欠部50が形成される。そして、図3に示されているようにロータ5の回転中心C1から所定半径R1で形成される円弧状外周面と円弧状の前記切欠部50とが、ロータ5の回転方向に沿って並び設けられている。 As a preferred embodiment for forming the notch 50, permanent magnets 15 are arranged in the magnetic poles 5A to 5D, respectively, as shown in the figure. On the outer surface of the rotor 5 in the direction of rotation, there is provided a position shifted by a predetermined dimension B toward the magnetic poles 5A to 5D on a straight line L1 extending from the rotation center C1 of the rotor 5 toward the center between the left and right sides of the magnetic poles 5A to 5D. A notch 50 is cut inwardly of the rotor 5 along a circle drawn with a predetermined radius R2 with C2 as the center. As shown in FIG. 3, an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius R1 from the rotation center C1 of the rotor 5 and the arc-shaped notch 50 are arranged along the rotation direction of the rotor 5. It is

具体的には、ロータ5の半径R1と、切欠部50を形成する半径R2の関係は、ロータ5の回転時にも、各磁極5A~5Dに変形が生じないように、永久磁石15の左右端部に形成される磁極5A~5Dの肉厚の薄い部分Qに最小限度の肉厚が残る状態とすることが望ましい。このため、切欠部50と永久磁石15との間にも、最小限度の各磁極5A~5Dの肉厚部が残存する状態でなければならない。
このため、R2/(R1-R2=B)が2より大きいことが望ましい、即ち、R2/(R1-R2=B)>2が望ましい。この点に関して、テストに採用されたDCモータ2に基づいて以下に説明する。
Specifically, the relationship between the radius R1 of the rotor 5 and the radius R2 forming the notch 50 is determined so that the magnetic poles 5A to 5D are not deformed even when the rotor 5 rotates. It is desirable that the thin portion Q of the magnetic poles 5A to 5D formed in the portion has a minimum thickness. Therefore, the minimum thickness of each of the magnetic poles 5A to 5D must remain between the notch 50 and the permanent magnet 15 as well.
Therefore, it is desirable that R2/(R1-R2=B) is greater than 2, that is, R2/(R1-R2=B)>2. This point will be explained below based on the DC motor 2 employed in the test.

本発明に係る作用効果を示すために、テストに採用されたDCモータ2は、図2及び図3に示すような4極6スロットタイプであり、ロータ5の直径55(円弧状外形寸法)は57mm、ステータ4の直径(外形寸法)は109mmであり、これを回転圧縮機Cに採用し、これを回転圧縮機Cの定格負荷近辺での運転状態において、電流は4Arms(発生トルクは2.8Nm)にてテストした。 In order to demonstrate the effects of the present invention, the DC motor 2 employed in the test is of the 4-pole, 6-slot type shown in FIGS. 57 mm, and the diameter (outer dimension) of the stator 4 is 109 mm. 8 Nm).

永久磁石15の左右端部に形成される磁極5A~5Dの肉厚の薄い部分Qに最小限度の肉厚が残る状態まで切欠部50がロータ5の内方へ食い込むように形成した状態(これをカット最大と称し、図9に示す)では、テストしたDCモータ2では、R1=20.5mm、B=8mmであり、R2/(R1-R2=B)=2.56である。
また、カット最大よりも切欠部50がロータ5の内方への食い込みが少ない状態(これをカット中と称し、図10に示す)では、R2の中心はロータ5の中心に寄った位置となり、テストした他のDCモータ2では、R1=24.5mm、B=4mmであり、R2/(R1-R2=B)=6.13である。
なお、他のDCモータ2では、カット最大の場合R2/(R1-R2=B)=2.1を得ており、カット中ではR2/(R1-R2=B)=6を得ている。
The notches 50 are formed so as to dig into the rotor 5 until the minimum thickness remains in the thin portions Q of the magnetic poles 5A to 5D formed at the left and right ends of the permanent magnet 15 (this is called cut maximum and shown in FIG. 9), for the tested DC motor 2, R1=20.5 mm, B=8 mm and R2/(R1-R2=B)=2.56.
In addition, in a state in which the notch 50 bites into the rotor 5 less than the cut maximum (this is called cutting and shown in FIG. 10), the center of R2 is at a position closer to the center of the rotor 5, For another DC motor 2 tested, R1=24.5 mm, B=4 mm and R2/(R1-R2=B)=6.13.
In the other DC motor 2, R2/(R1-R2=B)=2.1 is obtained at maximum cut, and R2/(R1-R2=B)=6 is obtained during cut.

これによって、図3においてG1で示すロータ5の後半部(ロータ5の回転方向から見て後方側)の外周面範囲は半径R1の円弧状外周面であるが、G2で示すロータ5の前半部(ロータ5の回転方向から見て前方側)の外周面範囲では、各磁極5A~5Dの円弧状の外周面は、直線L1からロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側の外周面が、直線L1上の点を中心とする半径R2で描かれる円に沿ってロータ5の内方に向かって円弧状にカットされた切欠部50となり、切欠部50は、ロータ5の内方に向かってロータ5の回転方向側が次第に深くなる。
このため、ステータ4の歯部6Aとロータ5の各磁極5A~5Dとの間のエアーギャップAGは、ロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側が円弧状に徐々に大きくなる関係となる。
As a result, the outer peripheral surface range of the rear half of the rotor 5 indicated by G1 in FIG. In the range of the outer peripheral surface (on the front side when viewed from the rotation direction of the rotor 5), the arc-shaped outer peripheral surfaces of the magnetic poles 5A to 5D are located on the side of the rotation direction of the rotor 5 (counterclockwise direction in the drawing) from the straight line L1. The outer peripheral surface forms a cutout portion 50 that is cut in an arc shape toward the inside of the rotor 5 along a circle drawn with a radius R2 centered on a point on the straight line L1. The rotation direction side of the rotor 5 gradually becomes deeper toward the direction.
Therefore, the air gap AG between the tooth portion 6A of the stator 4 and the magnetic poles 5A to 5D of the rotor 5 gradually increases in the direction of rotation of the rotor 5 (counterclockwise direction in the figure). becomes.

また、各磁極5A~5D内に内蔵される永久磁石15の配置として好ましい一つの実施形態として、図3に示すように、各磁極5A~5D内には、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの左右間の中央部へ向けて延びる直線L1に直角状にそれぞれ永久磁石15が配置される構成とする。
この場合、永久磁石15の左右端部に形成される磁極5A~5Dの肉厚の薄い部分Qの肉厚、即ち、切欠部50のロータ5の外面と永久磁石15との最短距離部分の肉厚、及び磁極5A~5Dの側壁と永久磁石15との最短距離tの部分の磁極5A~5Dの肉厚が、ロータ5の最大回転数においても変形しないような最小限の厚さを有する状態となるように、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの円弧状の外周面の中央部へ延びる直線L1上のいずれかの点を中心C2として描く円に沿って、円弧状にカットされたロータの外面が切欠部50となることが望ましい。図示は一つの磁極5Cについて記載しているが、他の磁極においても同様である。
As a preferred embodiment of the arrangement of the permanent magnets 15 contained in the magnetic poles 5A to 5D, as shown in FIG. Permanent magnets 15 are arranged at right angles to a straight line L1 extending toward the center between the left and right sides of 5A to 5D.
In this case, the thickness of the thin portion Q of the magnetic poles 5A to 5D formed at the left and right ends of the permanent magnet 15, that is, the thickness of the shortest distance portion between the outer surface of the rotor 5 and the permanent magnet 15 in the notch portion 50 is The thickness and the thickness of the magnetic poles 5A to 5D at the shortest distance t between the sidewalls of the magnetic poles 5A to 5D and the permanent magnet 15 have a minimum thickness that does not deform even at the maximum rotation speed of the rotor 5. , along a circle drawn with a center C2 at any point on a straight line L1 extending from the rotation center C1 of the rotor 5 to the center of the arc-shaped outer peripheral surface of each of the magnetic poles 5A to 5D. It is desirable that the cutout portion 50 be formed on the outer surface of the rotor. Although the illustration describes one magnetic pole 5C, the same applies to the other magnetic poles.

直線L1は、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの左右間の中央部へ向けて延びる直線であり、各磁極5A~5Dの左右間の中心から若干外れてもよいが、図2及び図3に示す形態では、ロータ5の回転中心C1から半径R1で形成された円弧状外周面の中心を通る直線L1とすることにより、切欠部50がロータ5の円弧状外周面の前半分に形成できるため、所期の効果を得るためロータ5の設計及び製造がし易くなる。 The straight line L1 is a straight line extending from the rotation center C1 of the rotor 5 toward the center between the left and right sides of the magnetic poles 5A to 5D. 3, the straight line L1 passing through the center of the arcuate outer peripheral surface formed with the radius R1 from the rotation center C1 of the rotor 5 allows the cutout portion 50 to extend to the front half of the arcuate outer peripheral surface of the rotor 5. , it becomes easier to design and manufacture the rotor 5 in order to obtain the desired effect.

実施例では、永久磁石15の左右端部に形成される磁極5A~5Dの肉厚の薄い部分Qの肉厚を最小限の範囲で確保するために、磁極5A~5Dにおいて、その側壁と永久磁石15との最短距離tの部分は、ロータ5の回転により生じる永久磁石15の遠心力にて変形しない肉厚が残存する構成とし、t=0.3mm~1.0mmの範囲とし、通常0.5mm程度が適切である。
図3では最短距離tについては、磁極5Cのみに図示しているが、磁極5A~5Dについても同様である。
In this embodiment, in order to ensure the thickness of the thin portions Q of the magnetic poles 5A to 5D formed at the left and right ends of the permanent magnet 15 within a minimum range, the magnetic poles 5A to 5D are provided with side walls and permanent magnets. The portion of the shortest distance t with the magnet 15 is configured to have a thickness that does not deform due to the centrifugal force of the permanent magnet 15 generated by the rotation of the rotor 5, and t is in the range of 0.3 mm to 1.0 mm. About 0.5 mm is appropriate.
Although the shortest distance t is shown only for the magnetic pole 5C in FIG. 3, the same applies to the magnetic poles 5A to 5D.

従来のように直線状カットとする場合は、DCモータ2が運転されロータ5の回転により、永久磁石15がステータ4の歯部6Aに近づき遠ざかるまでの間に、エアーギャップAG内の磁束密度変化が急激となり、それに伴ってステータ4の歯部6Aに生じる吸引力が急激に変化するため、それにより生じる歯部6Aの変形によって騒音が生じる。
図2に示すように、ステータ4の歯部6Aの先端(エアーギャップAG側)の左右両側には、スロット6Bの形成のために歯部6Aの肉厚が薄い箇所が形成されるため、前記吸引力によってこの部分に生じる変形が齎されれば、これによって騒音が発生し、特にロータの高速回転時の振動や騒音発生の原因となる。
In the case of a conventional linear cut, the DC motor 2 is operated and the rotor 5 rotates, so that the permanent magnet 15 approaches and moves away from the tooth portion 6A of the stator 4. The change in magnetic flux density in the air gap AG is becomes abrupt, and the attractive force generated in the tooth portion 6A of the stator 4 changes abruptly along with this, and noise is generated due to the deformation of the tooth portion 6A caused thereby.
As shown in FIG. 2, on both left and right sides of the tip of the tooth portion 6A of the stator 4 (on the side of the air gap AG), portions where the thickness of the tooth portion 6A is thin are formed for forming the slots 6B. If this portion is deformed by the attractive force, it will generate noise, especially when the rotor rotates at high speed.

本発明では、切欠部50の形成によって、エアーギャップAGはロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側が円弧状に次第に大きくなる関係となるため、直線状カットに比してエアーギャップAGの急激な変化が少なくなる。
このため、切欠部50によって、ロータ5の高速回転時における鉄損を低減して効率を改善することができると共に、振動による騒音の低減が達成できる。
即ち、ステータ4の歯部6Aに掛かる急激な吸引力の変化を低下し、ロータ5の高速回転時の振動や騒音の低下を図ることができる技術を提供できることとなる。
In the present invention, due to the formation of the notch 50, the air gap AG gradually increases in an arc shape in the direction of rotation of the rotor 5 (counterclockwise direction in the drawing). Abrupt changes in AG are reduced.
Therefore, the notch 50 can reduce iron loss and improve efficiency when the rotor 5 rotates at high speed, and can also reduce noise caused by vibration.
That is, it is possible to provide a technique capable of reducing sudden changes in the attractive force applied to the tooth portion 6A of the stator 4 and reducing vibration and noise when the rotor 5 rotates at high speed.

また、ロータ5の低速回転から高速回転における平均トルクが大きく、変動トルクが小さなブラシレスDCモータ2を提供するものである。
これらのことは、図4乃至図6に基づき以下に記載する。
Further, the present invention provides a brushless DC motor 2 in which the rotor 5 has a large average torque and small fluctuating torque when the rotor 5 rotates from low speed to high speed.
These will be described below with reference to FIGS.

本発明に係る作用効果を示すためのテストに採用されたDCモータ2は、図2及び図3に示すような4極6スロットタイプであり、ロータ5の直径55(円弧状外形寸法)は57mm、ステータ4の直径(外形寸法)は109mmであり、これを回転圧縮機Cに採用し、これを回転圧縮機Cの定格負荷近辺での運転状態において、電流は4Arms(発生トルクは2.8Nm)にてテストした。
磁極5A~5Dに働く吸引力の算出方法は、磁界解析を実施し、ステータ4の歯部6Aに働く節点力を計算したものが図7であり、図7において矢印で示す各ベクトルが吸引力を示しており、矢印の長さによって吸引力の大きさを表している。
図8には、ロータ5が回転する場合、その一つの状態における磁束密度を複数の線Jで示すものであり、固定子巻線7は省略して図示している。
The DC motor 2 employed in the tests for demonstrating the effects of the present invention is of the 4-pole, 6-slot type shown in FIGS. , the diameter (outer dimension) of the stator 4 is 109 mm, which is adopted in the rotary compressor C. When this is operated near the rated load of the rotary compressor C, the current is 4 Arms (the generated torque is 2.8 Nm ) was tested.
The method of calculating the attractive force acting on the magnetic poles 5A to 5D is shown in FIG. 7 by performing magnetic field analysis and calculating the nodal force acting on the tooth portion 6A of the stator 4. In FIG. , and the length of the arrow indicates the magnitude of the attractive force.
In FIG. 8, when the rotor 5 rotates, the magnetic flux density in one state is indicated by a plurality of lines J, and the stator winding 7 is omitted.

図4は、ロータ5の磁極5A~5Dのロータ5の回転方向側の外面に形成するカット部の形状の種類によって、DCモータ2の運転によってステータ歯部6Aに生じる吸引力がどのように変化するかを示す図である。
本発明の実施テストにおいて、DCモータ2の運転によってステータ4の各歯部6Aには、図2に矢印Yで示す方向に吸引力が発生する。実施したDCモータ2において、図7は一つの磁極についての吸引力をベクトルで示すものであるが、各磁極5A~5Dにおける吸引力も同様である。
ロータ5の外周面のカットの種類は、図3において、各磁極5A~5Dの円弧状の外周面は、直線L1からロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側の外周面が、半径R1の円弧状外周面と同一形成の形態(カット無の形態)、即ち図3においてロータ5の外周面がG1及びG2で示す全範囲で半径R1の円弧である形態と、特許文献1(特開2005-210898)のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧であるがG2の範囲が直線状にカットされた形態(直線カットの形態と称し、図11に示す)と、本発明のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧状であるがG2の範囲が円弧状にカットされた切欠部50であって小さな曲率でカットした形態(カット最大の形態と称し、図9で示す)と、本発明のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧状であるがG2の範囲が円弧状にカットされた切欠部50であってロータカット最大よりも大きな曲率でカットした形態(カット中の形態と称し、図10で示す)と、におけるロータの回転角に対するステータ歯部6Aに生じる吸引力の変化を示している。
FIG. 4 shows how the attraction force generated in the stator tooth portion 6A due to the operation of the DC motor 2 changes depending on the type of shape of the cut portions formed on the outer surface of the magnetic poles 5A to 5D of the rotor 5 on the rotational direction side of the rotor 5. It is a figure which shows whether it does.
In the implementation test of the present invention, the operation of the DC motor 2 generates an attractive force in the direction indicated by the arrow Y in FIG. In the implemented DC motor 2, FIG. 7 shows the attractive force with respect to one magnetic pole as a vector, and the same applies to the attractive force at each of the magnetic poles 5A to 5D.
The types of cuts on the outer peripheral surface of the rotor 5 are as follows. , the form of the same formation as the arc-shaped outer peripheral surface of radius R1 (form without cut), that is, the form in which the outer peripheral surface of the rotor 5 in FIG. As shown in (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-210898), the outer peripheral surface of the rotor 5 is in the form of an arc with a radius R1 in the range G1 of FIG. 11 ), and the outer peripheral surface of the rotor 5 has a circular arc shape with a radius R1 in the range G1 of FIG. (referred to as the maximum cut form, shown in FIG. 9), and the outer peripheral surface of the rotor 5 is an arc with a radius R1 in the range G1 in FIG. The shape of the notch 50 cut in an arc with a curvature larger than the rotor cut maximum (referred to as the shape during cutting, shown in FIG. 10), and the suction generated in the stator tooth 6A with respect to the rotation angle of the rotor in It shows a change in force.

上記において、カット最大とは、切欠部50のロータ5の外周面と永久磁石15との最短距離が、ロータの最大回転数においても変形しないような最小限の厚さを有する状態である。また、カット中とは、切欠部50がカット最大に至るほどに深くロータ5内方へ入り込んだ状態よりも少なくロータ5内方へ入り込んだ状態となるように、所定の曲率で以って円弧状に形成された場合である。 In the above, the cut maximum is a state in which the shortest distance between the outer peripheral surface of the rotor 5 and the permanent magnet 15 of the notch 50 has a minimum thickness that does not deform even at the maximum rotational speed of the rotor. In addition, "during cutting" means that the notched portion 50 is formed in a circular shape with a predetermined curvature so that the notch portion 50 is in a state in which the notch portion 50 enters the inside of the rotor 5 less than the state in which the notch portion 50 enters the inside of the rotor 5 so deeply as to reach the maximum cut. This is the case when it is formed in an arc shape.

このため、ロータの外径、各磁極5A~5Dの幅、各磁極5A~5Dにおける磁石15の挿入位置等によって、切欠部50のロータ5の外面と永久磁石15との最短距離及び磁極5A~5Dの側壁と永久磁石15との最短距離tが、ロータの最大回転数においても変形しないような最小限の厚さを有する状態となるように、ロータ5の回転中心C1から各磁極5A~5Dの円弧状の外周面へ延びる直線L1上のいずれかの点を中心C2として描く円に沿って円弧状にカットされたロータの外面が切欠部50となることが望ましい。 Therefore, depending on the outer diameter of the rotor, the width of each magnetic pole 5A to 5D, the insertion position of the magnet 15 in each magnetic pole 5A to 5D, etc., the shortest distance between the outer surface of the rotor 5 in the notch 50 and the permanent magnet 15 and the magnetic poles 5A to 5D Each of the magnetic poles 5A to 5D is arranged from the rotation center C1 of the rotor 5 so that the shortest distance t between the side wall of 5D and the permanent magnet 15 has a minimum thickness that does not deform even at the maximum rotational speed of the rotor. It is preferable that the notch 50 be the outer surface of the rotor cut in an arc shape along a circle drawn with the center C2 at any point on the straight line L1 extending to the arc-shaped outer peripheral surface of the rotor.

図4は、ステータ歯部6Aの一つに関して、ロータ5の回転角が0度~180度までの範囲におけるデータであり、ロータ5の1回転におけるステータ歯部6Aに生じる吸引力の変化は、同様の変化をするため、ロータ5の1回転におけるステータ歯部6Aに生じる吸引力の変化を知ることができる。 FIG. 4 shows data for one of the stator teeth 6A when the rotation angle of the rotor 5 is in the range of 0 degrees to 180 degrees. Since it changes in the same manner, the change in the attraction force generated in the stator tooth portion 6A in one rotation of the rotor 5 can be known.

これによって、ステータ歯部6Aに生じる吸引力は、従来の直線カットの形態と、本発明における円弧状の切欠部50の形態では、略同じであるため、本発明における円弧状の切欠部50によってステータ歯部6Aに生じる変形が憂慮されることはない。 As a result, the attraction force generated in the stator tooth portion 6A is substantially the same between the conventional linear cut configuration and the arc-shaped cutout portion 50 configuration of the present invention. There is no concern about deformation occurring in the stator tooth portion 6A.

図5のトルクは、図4のステータ歯部6Aの吸引力と同じ条件で計算したものである。
図5は、図4の場合と同様に、ロータ5の外周面のカットの種類は、図3において、各磁極5A~5Dの円弧状の外周面は、直線L1からロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側の外周面が、半径R1の円弧状外周面と同一形成の形態(カット無の形態)、即ち図3においてロータ5の外周面がG1及びG2で示す全範囲で半径R1の円弧である形態と、特許文献1(特開2005-210898)のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧であるがG2の範囲が直線状にカットされた形態(直線カットの形態と称し、図11に示す)と、本発明のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧であるがG2の範囲が円弧状にカットされた切欠部50であって小さな曲率でカットした形態(カット最大の形態と称し、図9に示す)と、本発明のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧であるがG2の範囲が円弧状にカットされた切欠部50であってロータカット最大よりも大きな曲率でカットした形態(カット中の形態と称し、図10に示す)と、におけるロータの回転角に対するトルク変動の状態を示している。
カット最大の形態とは、ロータ5の回転により切欠部50と永久磁石15との最短距離tの部分に変形が生じない状態まで最大限の切欠部50を形成した場合を言う。
The torque in FIG. 5 is calculated under the same conditions as the attractive force of the stator tooth portion 6A in FIG.
5, similar to the case of FIG. 4, the types of cuts on the outer peripheral surface of the rotor 5 are as follows: In FIG. 3, the outer peripheral surface on the counterclockwise direction) has the same shape as the circular arc-shaped outer peripheral surface with the radius R1 (form without cut), that is, the outer peripheral surface of the rotor 5 in FIG. A form that is an arc with a radius R1, and the outer peripheral surface of the rotor 5 is an arc with a radius R1 in the range G1 in FIG. 11 ), and, as in the present invention, the outer peripheral surface of the rotor 5 is an arc with a radius R1 in the range G1 in FIG. The shape of the cut notch 50 cut with a small curvature (referred to as the cut maximum shape, shown in FIG. 9), and the outer peripheral surface of the rotor 5 as in the present invention, the range of G1 in FIG. , but the range of G2 is an arc-shaped notch 50 cut with a curvature larger than the rotor cut maximum (referred to as a form during cutting, shown in FIG. 10), and the rotor in It shows the state of torque fluctuation with respect to the rotation angle.
The maximum cut form refers to the case where the notch 50 is formed to the maximum extent such that the portion of the shortest distance t between the notch 50 and the permanent magnet 15 is not deformed due to the rotation of the rotor 5 .

図5から明らかなように、本発明のDCモータ2は、ロータ5の回転角に対するトルクの変動幅が、0.5Nm以下である。
図5から明らかなように、カット無の形態と直線カットの形態に比して、本発明における円弧状の切欠部50の形態では、本発明の方がトルク変動が少なく、特に、カット最大の形態がトルク変動が小さい。
トルク変動が大きくなれば振動が生じ騒音発生の原因となり、特に、高速回転になる程、その状態が大きくなる。このことからすれば、本発明では、高速回転においても騒音が少なくなり、騒音の少ない家電機器への適用に優れたDCモータ2となる。
As is clear from FIG. 5, in the DC motor 2 of the present invention, the fluctuation range of torque with respect to the rotation angle of the rotor 5 is 0.5 Nm or less.
As is clear from FIG. 5, in the form of the arc-shaped notch 50 in the present invention, the torque fluctuation is smaller than in the form of no cut and the form of straight cut. Torque fluctuation is small due to the form.
If the torque fluctuation becomes large, vibration will occur and cause noise. In view of this, in the present invention, noise is reduced even at high speed rotation, and the DC motor 2 can be excellently applied to low-noise home electric appliances.

図6のトルクは、図4のステータ歯部6Aの吸引力と同じ条件で計算したものである。
図6は、図4の場合と同様に、ロータ5の外周面のカットの種類は、図3において、各磁極5A~5Dの円弧状の外周面は、直線L1からロータ5の回転方向(図示のものは反時計方向)側の外周面が、半径R1の円弧外周面と同一形成の形態(カット無の形態)、即ち図3においてロータ5の外周面がG1及びG2で示す全範囲で半径R1の円弧状である形態と、特許文献1(特開2005-210898)のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧状であるがG2の範囲が直線状にカットされた形態(直線カットの形態と称し、図11に示す)と、本発明のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧状であるがG2の範囲が円弧状にカットされた切欠部50であって小さな曲率でカットした形態(カット最大の形態と称し、図9に示す)と、本発明のようにロータ5の外周面が図3のG1の範囲が半径R1の円弧状であるがG2の範囲が円弧状にカットされた切欠部50であってロータカット最大よりも大きな曲率でカットした形態(カット中の形態と称し、図10に示す)と、における平均トルクと変動トルクの大きさを比較した図である。
The torque in FIG. 6 is calculated under the same conditions as the attractive force of the stator tooth portion 6A in FIG.
6, similar to the case of FIG. 4, the types of cuts on the outer peripheral surface of the rotor 5 are as follows: In FIG. 3, the outer peripheral surface on the counterclockwise direction) has the same shape as the circular arc outer peripheral surface with the radius R1 (the shape without cut), that is, the outer peripheral surface of the rotor 5 in FIG. R1 is arc-shaped, and the outer peripheral surface of the rotor 5 is arc-shaped in the range of G1 in FIG. In the cut form (referred to as a straight cut form, shown in FIG. 11 ), and as in the present invention, the outer peripheral surface of the rotor 5 is an arc with a radius R1 in the range G1 in FIG. The notch 50 is cut in an arc shape and is cut with a small curvature (referred to as the maximum cut form, shown in FIG. 9). A cutout portion 50 having an arc shape with a radius R1 but having a range of G2 cut in an arc shape and cut with a curvature larger than the rotor cut maximum (referred to as a shape during cutting, shown in FIG. 10); 2 is a diagram comparing the magnitude of average torque and fluctuating torque at .

平均トルクが大きく変動トルクが小さなDCモータ2が運転中の騒音が少ない。
図6から明らかなように、カット無の形態と直線カットの形態に比して、本発明における円弧状の切欠部50の形態では、本発明の方が平均トルクが大きく、変動トルクが小さいため、騒音が少なくなり、騒音の少ない家電機器への適用に優れたDCモータ2となる。
特に、カット最大の形態であれば、平均トルクが大きく変動トルクが小さなモータの形成となり、高速回転中での騒音の少ないDCモータ2とすることができるため、騒音の少ない家電機器への適用に優れたDCモータ2となる。
なお、カット無のものは、他のものに比して変動トルクも平均トルクも大きいため、騒音は無視して低速回転で使用するモータに適するものと言える。
The DC motor 2, which has a large average torque and a small fluctuating torque, makes little noise during operation.
As is clear from FIG. 6, in the form of the arc-shaped notch 50 in the present invention, the average torque is larger and the fluctuating torque is smaller than in the form of no cut and the form of straight cut. , the noise is reduced, and the DC motor 2 can be excellently applied to low-noise home electric appliances.
In particular, in the case of the maximum cut form, a motor having a large average torque and a small fluctuating torque can be formed, and the DC motor 2 can be made with less noise during high-speed rotation. An excellent DC motor 2 is obtained.
It should be noted that the non-cut type has larger fluctuating torque and average torque than other types, so it can be said that it is suitable for motors that are used at low speeds while ignoring noise.

図6から明らかなように、本発明に係るテストしたDCモータ2は、低速回転から高速回転までの平均トルクと変動トルクの差が、2Nm以上である。 As is clear from FIG. 6, the tested DC motor 2 according to the present invention has a difference of 2 Nm or more between the average torque and the fluctuating torque from low speed rotation to high speed rotation.

上記で説明したDCモータ2は、4極6スロットタイプであるが、磁極及びスロットの数によって、4極6スロット、6極9スロット、8極12スロットのように、所定の形態とすることができる。この場合においても、6極9スロット及び8極12スロットのDCモータにおいても、ステータ4及びロータ5の構成と極数及びスロット数が異なるだけで、それに係る構成、機能及び効果は、4極6スロットタイプで説明したことと基本的に同様である。 Although the DC motor 2 described above is of the 4-pole 6-slot type, it may be of a predetermined form such as 4-pole 6-slot, 6-pole 9-slot, 8-pole 12-slot depending on the number of magnetic poles and slots. can. In this case as well, in the 6-pole, 9-slot and 8-pole, 12-slot DC motors, the configuration, functions, and effects of the stator 4 and the rotor 5 differ only in the number of poles and the number of slots. It is basically the same as explained for the slot type.

本発明に係るDCモータが家庭用送風機に採用される場合や、本発明に係るDCモータを採用した回転圧縮機が家庭用エアコンディショナや冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルに採用される場合において、騒音の少ない家電機器を提供できるものとなる。 When the DC motor according to the present invention is used in a household air blower, or when a rotary compressor using the DC motor according to the present invention is used in a household air conditioner or a freezer/refrigerator refrigeration cycle, the noise is reduced. It becomes possible to provide a small number of home electric appliances.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the above description is intended to facilitate understanding of the present invention, and does not limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be modified and improved without departing from its spirit, and that equivalents thereof are included in the present invention.

1・・・・・・・密閉容器
2・・・・・・・電動機要素(DCモータ)
3・・・・・・・回転圧縮要素
4・・・・・・・ステータ
5・・・・・・・ロータ
5A~5D・・・磁極
6・・・・・・・固定子鉄心
6A・・・・・・歯部
6B・・・・・・スロット
7・・・・・・・固定子巻線
12・・・・・・回転軸
15・・・・・・永久磁石
20・・・・・・中間仕切版
21、22・・・シリンダ
23、24・・・偏心部
25、26・・・ローラ
27・・・・・・第1の枠体
28・・・・・・第2の枠体
29、30・・・軸受部
50・・・・・・切欠部
55・・・・・・ロータ5の直径
AG・・・・・・エアーギャップ
C・・・・・・・回転圧縮機
C1・・・・・・ロータ5の回転中心
C2・・・・・・切欠部50の中心L1・・・・・ロータの回転中心から各磁極の中央部を通る直線
R1・・・・・・ロータ5の半径
R2・・・・・・切欠部50を描く半径
S1~S4・・・永久磁石15の挿入用スロット
1...... Closed container 2... Electric motor element (DC motor)
3 Rotation compression element 4 Stator 5 Rotor 5A to 5D Magnetic pole 6 Stator core 6A Tooth portion 6B Slot 7 Stator winding 12 Rotating shaft 15 Permanent magnet 20 Intermediate partitions 21, 22 Cylinders 23, 24 Eccentric portions 25, 26 Rollers 27 First frame 28 Second frame 29, 30... Bearing portion 50... Notch portion 55... Diameter of rotor 5 AG... Air gap C... Rotary compressor C1. Rotation center C2 of the rotor 5 Center L1 of the notch 50 Straight line R1 passing through the center of each magnetic pole from the rotation center of the rotor Rotor 5 Radius R2 of ... Radius S1 to S4 drawing the notch 50 Slot for inserting the permanent magnet 15

Claims (4)

永久磁石により等間隔に磁極が形成されたロータをステータ内に配置したDCモータにおいて、
前記ロータの各磁極は、前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面をなし、
前記円弧状外周面は、前記ロータの回転中心から前記各磁極の左右間の中央部に向けて延びる直線を挟んで、ロータの回転方向側外周面のみが、ータの回転方向に沿って漸次深くなるよう円弧状に切除された切欠部を有する、
ことを特徴とするDCモータ。
In a DC motor in which a rotor having magnetic poles formed at equal intervals by permanent magnets is arranged in a stator,
each magnetic pole of the rotor forms an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor;
The arc-shaped outer peripheral surface has a straight line extending from the rotation center of the rotor toward the center between the left and right magnetic poles, and only the outer peripheral surface on the rotation direction side of the rotor extends along the rotation direction of the rotor . having an arc-shaped cutout that gradually becomes deeper,
A DC motor characterized by:
永久磁石により等間隔に磁極が形成されたロータをステータ内に配置したDCモータにおいて、
前記ロータの各磁極は、前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面をなし、
前記各磁極内には、前記ロータの回転中心から前記各磁極の中央部を通る直線に直角状に前記永久磁石が配置され、
前記ステータに対向する前記円弧状外周面での前記ロータの回転中心から前記各磁極の左右間の中央部に向けて延びる直線が通る部分からのロータの回転方向側外周面のみが、前記ロータの回転中心から前記直線上の前記磁極側へ寄った位置を中心として描かれる円に沿って弧状に切除された切欠部を有していて、
前記ロータの回転中心から所定半径で形成される円弧状外周面と、
前記円弧状の切欠部であ前記回転方向側外周面とが、
連続して設けられている
ことを特徴とするDCモータ。
In a DC motor in which a rotor having magnetic poles formed at equal intervals by permanent magnets is arranged in a stator,
each magnetic pole of the rotor forms an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor;
In each magnetic pole, the permanent magnet is arranged perpendicular to a straight line passing through the center of each magnetic pole from the center of rotation of the rotor,
Only the outer peripheral surface on the rotational direction side of the rotor from a portion through which a straight line extending from the center of rotation of the rotor toward the central portion between the left and right magnetic poles passes on the circular outer peripheral surface facing the stator. a notch cut in an arc shape along a circle drawn centering on a position closer to the magnetic pole side on the straight line from the center of rotation;
an arc-shaped outer peripheral surface formed with a predetermined radius from the center of rotation of the rotor;
The rotation direction side outer peripheral surface, which is the arc-shaped notch,
A DC motor, characterized in that it is provided continuously .
前記切欠部は、前記ロータの回転中心から前記各磁極の中央部を通る直線上の前記磁極側へ所定寸法だけ寄った位置を中心として半径R2で描かれる円弧で形成され、
前記ロータの円弧状外周面を形成する半径をR1とした場合、
R2/(R1-R2=B)>2である、
ことを特徴とする請求項1記載のDCモータ。
The notch portion is formed by an arc drawn with a radius R2 centered at a position shifted by a predetermined dimension toward the magnetic pole side on a straight line passing through the central portion of each magnetic pole from the center of rotation of the rotor,
When the radius forming the arc-shaped outer peripheral surface of the rotor is R1,
R2/(R1−R2=B)>2,
The DC motor according to claim 1, characterized in that:
電動機要素と、前記電動機要素の回転軸の回転によって吸入ガスを圧縮する回転圧縮要素が密閉容器内に配置された回転圧縮機において、前記電動機要素が請求項1記載のDCモータである、
ことを特徴とする回転圧縮機。
A rotary compressor in which an electric motor element and a rotary compression element that compresses intake gas by rotation of the rotary shaft of the electric motor element are arranged in a sealed container, wherein the electric motor element is the DC motor according to claim 1,
A rotary compressor characterized by:
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