JP7381914B2 - 回転子、モータ、圧縮機および空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1~図4に示されるように、回転子10は、主として、回転子コア20、端板30、永久磁石40、および締結具50を有する。図1では、永久磁石40が省略されている。回転子10には、シャフト60を取り付けるためのシャフト貫通孔11が形成されている。
回転子コア20は、複数の鋼板が積層して形成されている。回転子コア20は、円柱形状を有する。回転子コア20は、その円柱形状の円形の2つの面の中心を通る回転軸Cを有する。回転子コア20には、主として、1つのシャフト収容孔21、複数の磁石収容孔22、および、複数の締結具収容孔23が形成されている。シャフト収容孔21、磁石収容孔22、および締結具収容孔23は、回転軸Cに沿って回転子コア20を貫く。
端板30は、永久磁石40が磁石収容孔22から外れることを抑制するための部材である。図4に示されるように、回転子コア20の上面25および下面26に、それぞれ、1枚の端板30が取り付けられている。端板30の材質は、ステンレス鋼やアルミニウム等の非磁性体である。
永久磁石40は、回転子コア20を着磁する。永久磁石40は、第1磁石41と第2磁石42と第3磁石43とから構成される。第1磁石41、第2磁石42および第3磁石43は、フェライト磁石である。第1磁石41、第2磁石42および第3磁石43は、ボンド磁石であってもよい。
締結具50は、回転子コア20と、2枚の端板30とを相互に固定する。締結具50は、例えば、リベット、ボルト、およびナットである。締結具50は、回転子コア20の上面25側の端板30の締結具開口33、回転子コア20の締結具収容孔23、および、回転子コア20の下面26側の端板30の締結具開口33、を通るように配置される。その後、締結具50の下端をかしめる等の方法によって、回転子コア20と、2枚の端板30とが相互に固定される。
図8に示されるように、モータ100は、主として、回転子10と、固定子70とを有する。回転子10は、回転軸Cの周りに回転可能に設けられる。回転子10のシャフト貫通孔11には、円柱形状のシャフト60が焼き嵌めによって固定されている。固定子70は、回転子10の外側において、回転子10を囲むように配置される。回転子10と固定子70との間には隙間が形成される。固定子70は、主として、固定子コア71と、コイル72とを有する。
圧縮機200は、冷凍装置に用いられる。冷凍装置は、例えば、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房および暖房を行うことが可能な空気調和装置である。空気調和装置は、例えば、本実施形態の圧縮機200と、四方切替弁と、室外熱交換器と、膨張機構と、室内熱交換器とが接続される冷媒回路を備える。この場合、圧縮機200、四方切替弁、室外熱交換器および膨張機構は、空気調和装置の室外機に搭載され、室内熱交換器は、空気調和装置の室内機に搭載される。四方切替弁は、冷房運転時の冷媒回路と、暖房運転時の冷媒回路とを切り替える。冷房運転時では、室外熱交換器は放熱器(凝縮器)として機能し、室内熱交換器は吸熱器(蒸発器)として機能する。暖房運転時では、室外熱交換器は吸熱器として機能し、室内熱交換器は放熱器として機能する。圧縮機200は、空気調和装置のような冷凍装置の冷媒回路を循環する冷媒を圧縮する。圧縮機200は、例えば、回転式の圧縮機、または、スクロール式の圧縮機である。
永久磁石が回転子の内部に埋め込まれているモータ(IPMモータ)では、永久磁石として、例えば、フェライト磁石または希土類磁石が用いられる。しかし、フェライト磁石は、希土類磁石と比較して磁力が小さい。そのため、フェライト磁石を用いる場合、モータの性能を向上させるために、図10に示されるように、磁石の表面積が大きくなるような電磁構造が採用される。図10は、図5と同様の断面図であり、回転子10の磁石収容孔22に収容され、略U字形状を有する永久磁石140が示されている。永久磁石140は、2つの平板状磁石141と、1つの湾曲磁石142とから構成される。平板状磁石141は、回転子10の外側から内側に向かって延びる。湾曲磁石142は、回転子10の内側に向かって凸となる形状を有する。湾曲磁石142の両端部は、各平板状磁石141の内側の端部と接触している。
(5-1)第1変形例
永久磁石40の変形例について、図面を参照しながら説明する。本変形例では、図11に示されるように、回転軸Cに沿って見た場合に、第3磁石43の中央部43eの厚みT1は、第3磁石43の第3端部43aおよび第4端部43bの厚みT2と等しく、かつ、第1磁石41および第2磁石42の厚みT3よりも小さい。そのため、回転軸Cに沿って見た場合に、第3磁石43の厚みは、第3磁石43の第3端部43aおよび第4端部43bから中央部43eに向かって一定である。この場合、例えば、回転軸Cに沿って見た場合に、第3磁石43の外縁43dの円弧の中心が、第3磁石43の内縁43cの円弧の中心と一致している。また、図11に示されるように、永久磁石40の厚みは、第1磁石41と第3磁石43との接触部、および、第2磁石42と第3磁石43との接触部において不連続的に変化する。第3磁石43の厚みT1は、第1磁石41および第2磁石42の厚みT3よりも5%~25%小さい。
永久磁石40の変形例について、図面を参照しながら説明する。本変形例では、図12に示されるように、回転軸Cに沿って見た場合に、第3磁石43の中央部43eの厚みT1は、第3磁石43の第3端部43aおよび第4端部43bの厚みT2よりも小さい。第3磁石43の第3端部43aおよび第4端部43bの厚みT2は、第1磁石41および第2磁石42の厚みT3と等しい。そのため、回転軸Cに沿って見た場合に、第3磁石43の厚みは、第3磁石43の第3端部43aおよび第4端部43bから中央部43eに向かって小さくなっている。本変形例では、第3磁石43の中央部43eの厚みT1は、第3磁石43の第3端部43aおよび第4端部43bの厚みT2よりも3%~50%小さい。
実施形態では、永久磁石40は、第1磁石41と第2磁石42と第3磁石43とから構成される。しかし、永久磁石40は、第1磁石41と第2磁石42と第3磁石43とが一体となった1つの磁石から構成されてもよい。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
41 :第1磁石
42 :第2磁石
43 :第3磁石
70 :固定子
100 :モータ
200 :圧縮機
C :回転軸
Claims (8)
- 回転軸(C)の周りに回転可能に設けられる、モータの回転子であって、
前記回転軸に沿って見た場合に前記回転子の内側から外側に向かって延び、かつ、平板状である、第1磁石(41)および第2磁石(42)と、
前記第1磁石の前記内側の端部と、前記第2磁石の前記内側の端部との間に配置され、かつ、前記回転軸に沿って見た場合に前記内側に向かって凸となる形状を有する第3磁石(43)と、
を備え、
前記回転軸に沿って見た場合に、前記回転子の周方向における前記第3磁石の中央部の厚みは、前記第1磁石および前記第2磁石の厚みよりも小さく、
前記回転軸に沿って見た場合に、前記第3磁石の前記内側の縁は、前記第3磁石の両端部において円弧形状を有し、前記第3磁石の中央部において直線形状を有する、
回転子(10)。 - 前記回転軸に沿って見た場合に、前記周方向における前記第3磁石の両端部の厚みは、前記第1磁石および前記第2磁石の厚みと等しい、
請求項1に記載の回転子。 - 前記回転軸に沿って見た場合に、前記第3磁石の厚みは、前記周方向における両端部から中央部に向かって徐々に小さくなる、
請求項1または2に記載の回転子。 - 前記回転軸に沿って見た場合に、前記第3磁石の前記外側の縁は、円弧であり、
前記第3磁石の前記内側の縁が有する前記円弧形状の中心は、前記第3磁石の前記外側の縁である円弧の中心よりも、前記外側に位置している、
請求項1から3のいずれか1項に記載の回転子。 - 前記第1磁石、前記第2磁石および前記第3磁石は、フェライト磁石である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の回転子。 - 固定子(70)と、
請求項1から5のいずれか1項に記載の回転子と、
を備える、
モータ(100)。 - 請求項6に記載のモータを備える、
圧縮機(200)。 - 請求項7に記載の圧縮機を備える、
空気調和装置。
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