JPH07236239A - 圧縮機用電動機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所要の出力を維持しつつ、圧縮機用電動機の
回転子の寸法縮小を図り、その信頼性及び運転効率を向
上させる。 【構成】 圧縮機用電動機の回転子５は、積層された回
転子鉄心２６内に磁性体４５を有する。磁性体４５を希
土類系磁石材により構成する。回転子鉄心２６の直径Ｄ
と回転軸方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小さく
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転子内に磁性体を有
する圧縮機用電動機に関し、特に前記回転子の改良構成
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に従来の圧縮機用電動機の回転子の
構造としては、特開昭５７−５２３５９号公報に記載さ
れたようなものがあった。この公報に記載されたものは
金属製のパイプの中に予め積層した回転子鉄心、磁性体
（永久磁石）を配置した後、ダイカストによってこれら
のパイプ、回転子鉄心、磁性体を一体に構成したもので
あった。

【０００３】また他の従来技術としては、特開平２−２
４６７４８号公報に記載されたようなものがあった。こ
の公報に記載されたものも前記公報に記載されたものと
同様に金属製のパイプに中に予め積層した回転子鉄心、
磁性体（永久磁石）を配置した後、クランプピンによっ
てこれらの回転子鉄心を一体に構成したものであった。
この際、隣り合う磁性体間に空隙によるエアギャップ部
を設けて磁性体の極分離を確保し、効率の向上を図った
ものであった。

【０００４】また、他の従来技術としては、特公昭６０
−２３５８４号公報に記載されたようなものもあった。
この公報に記載されたものは、回転子の鉄心内に磁極に
なる磁性体を挿入（埋め込み）したものであった。特
に、この公報に記載されたものは、自己始動可能な同期
電動機に関するものであった。

【０００５】更に、他の従来技術としては、特開平４−
１８５２４７号公報に記載されたようなものもあった。
この公報に記載されたものは、突極構造を有する回転子
鉄心の突極部に磁性体を埋め込んで回転子を構成したも
のであった。特に、この公報に記載されたものは磁性体
を埋め込んだ回転子鉄心及び回転子鉄心の両端面を覆う
端面部材を回転軸に圧入することによって一体に構成さ
せるものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の圧縮機用電動機（ブラシレスＤＣモータ）の回転
子においては、界磁を構成する磁性体としてストロンチ
ウムフェライト等のフェライト系磁石材が用いられてい
た。このフェライト系磁石材は、アルニコ系磁石材より
も保持力Ｈｃが大きく、また、原料の単位重量当たりの
価格が低い等の利点があるものの、残留磁束密度Ｂｒは
最大でも約０．４（Ｔ）と小さく、磁気エネルギー積は
小さい。そのため、ギャップの磁束数を大きくして所要
の出力を得るためには、回転子の寸法を大きくしてギャ
ップの面積を大きくとる必要がある。

【０００７】ここで、回転子鉄心の直径を変更したり、
圧縮機の密閉容器の外径を変更することは、製造設備等
の大がかりな変更に繋がるため、事実上困難である。従
って、回転子の寸法拡大は一般的には回転子の直径の拡
大よりも軸方向の寸法を拡張することで対処され、従来
のフェライト系磁石材の場合には回転子鉄心の直径Ｄと
回転軸方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄが１．２〜１．４とさ
れていた。

【０００８】しかしながら、この種圧縮機用電動機の回
転軸は圧縮要素部分の軸受けで保持された片持ち式であ
るため、上述の如く回転子の回転軸方向の寸法が大きく
なると、特に高速回転時において大きな振れが発生し、
振動・騒音が増大すると共に、信頼性及び運転効率が共
に低下すると云う問題があった。

【０００９】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、所要の出力を維持しつ
つ、圧縮機用電動機の回転子の寸法縮小を図り、その信
頼性及び運転効率を向上させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機用電動機
２の回転子５は、積層された回転子鉄心２６内に磁性体
４５を有するものであり、この磁性体４５を希土類系磁
石材により構成すると共に、回転子鉄心２６の直径Ｄと
回転軸６方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小さく
したものである。

【００１１】また、請求項２の発明の圧縮機用電動機２
の回転子５は、上記に加えて磁性体４５の厚さ寸法ｔと
回転軸６方向の寸法ｌとの比ｔ／ｌを０．０８より小さ
くしたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】図７は界磁を構成する磁性体として使用する永
久磁石であるフィライト系磁石材と希土類系磁石材の減
磁曲線を示し、縦軸は磁束密度Ｂ、横軸は保持力Ｈｃを
示している。尚、同図中、破線で示したのが一般的なフ
ェライト系磁石材の場合、実線で示したのが一般的な希
土類系磁石材の場合で、Ｔ１は＋２５℃、Ｔ２は＋１５
０℃の各場合である。同図より分かる通り、希土類系磁
石材は、フェライト系磁石材に比して残留磁束密度Ｂｒ
及び保持力Ｈｃ共に大きく、磁気エネルギー積もきわめ
て大きい。従って、磁石面積を小さくしても必要なギャ
ップ磁束数を確保でき、所要の出力を得ることが可能と
なる。

【００１３】そこで、本発明では積層された回転子鉄心
２６内に設ける磁性体４５を係る希土類系磁石材とした
ので、従来の如きフェライト系磁石材を用いた場合に比
して、所要の出力を維持しつつ、回転子鉄心２６の寸法
を縮小することができるようになり、回転子５の振れに
よって発生する振動・騒音を低減して信頼性及び運転効
率の向上を図ることが可能となる。

【００１４】特に、回転子鉄心２６の直径Ｄと回転軸６
方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小さくして、回
転子鉄心２６の寸法縮小を専ら回転軸６方向の寸法Ｌの
縮小に当てたので、回転子鉄心２６の直径、或いは圧縮
機Ｃの密閉容器１の外径変更による製造設備等の変更の
必要性を解消することができるようになる。

【００１５】また、請求項２の如く磁性体４５の厚さ寸
法ｔと回転軸６方向の寸法ｌとの比ｔ／ｌを０．０８よ
り小さくすれば、比較的高価な希土類系磁石材を用いた
ことによるコストの高騰を解消若しくは最小限に抑える
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述す
る。図１は本発明を適用する圧縮機Ｃの縦断側面図であ
る。この図において、１は密閉容器であり、内部の上側
に電動機（ブラシレスＤＣモータ）２、下側にこの電動
機２で回転駆動される圧縮要素３が収納されている。密
閉容器１は予め２分割されたものに電動機２、圧縮要素
３を収納した後、高周波溶着などによって密閉されたも
のである。

【００１７】電動機２は、密閉容器１の内壁に固定され
た固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心に
して回転自在に支持された回転子５とから構成されてい
る。そして、固定子４は回転子５に回転磁界を与える固
定子巻線７を備えている。

【００１８】圧縮要素３は中間仕切板８で仕切られた第
１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリーシリ
ンダ１０を備えている。各のシリンダ９、１０には回転
軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が取り付けられ
ており、これら偏心部１１、１２は偏心位置がお互いに
１８０度位相がずれている。

【００１９】１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０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１１、１２の回転でシリンダ内を回る。１５、
１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の
枠体１５は仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空
間を形成させ、第２の枠体１６は同様に仕切板８との間
にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成させている。ま
た、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸
６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備え
ている。

【００２０】１９、２０は吐出マフラーであり、それぞ
れ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取付ら
れている。尚、シリンダ９と吐出マフラー１９は第１の
枠体１５に設けられた図示しない吐出孔にて連通されて
おり、シリンダ１０と吐出マフラー２０も第２の枠体１
６に設けられた図示しない吐出孔にて連通されている。
２１は密閉容器１の外部に設けられたバイパス管であ
り、吐出マフラー２０の内部に連通している。

【００２１】２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管
であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつな
がる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであ
り、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電
力を供給するものである（密閉ターミナル２５と固定子
巻線７とをつなぐリード線は図示せず）。

【００２２】図２は図１に示した回転子５の一部縦断側
面図、図３は平面図である（回転軸６に圧入する前の状
態）。各図において、２６は回転子鉄心であり、厚さ
０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図４の如き形状
に打ち抜いた回転子用鉄板２７を複数枚積層し、お互い
にかしめて一体に積層されている（尚、かしめによらず
に溶接にて一体化しても良い）。

【００２３】この回転子用鉄板２７は、図４に示す如く
四極の磁極を構成する突極部２８〜３１が形成されるよ
うに電磁鋼板から打ち抜かれており、３２〜３５はそれ
ぞれの突極部２８〜３１間に突極部が形成されるように
設けられた切欠部である。このとき、各突極部２８〜３
１の頂点間の外径Ｄは４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲とさ
れ、実施例では例えば５０ｍｍである。

【００２４】４１〜４４は後述する磁性体４５（永久磁
石）を圧入するための挿入孔であり、各突極部２８〜３
１に対応し、回転子用鉄板２７の外周側において、回転
軸６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。そし
て、各挿入孔４１〜４４と隣接する突極部２８〜３１の
側壁間の狭路幅ｄは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ未満とさ
れている。

【００２５】また、４６は回転子用鉄板２７の中心に形
成され、回転軸６が焼バメされる孔である。４７〜５０
は後述するかしめ用のリベット５１〜５４が通される大
きさと形状の貫通孔であり、各挿入孔４１〜４４の内側
に対応して穿設されている。５６〜５９は各回転子用鉄
板２７相互をかしめ固定するためのかしめ部であり、各
貫通孔４７〜５０とほぼ同心円上で各挿入孔４１〜４４
の間に形成されている。更に、６１〜６４は各かしめ部
５６〜５９の内側に穿設されたオイル通路を形成するた
めの孔である。

【００２６】各回転子用鉄板２７は複数枚積層され、前
記かしめ部５６〜５９において相互にかしめられて一体
化されることにより、図５の側面図に示す如き回転子鉄
心２６が形成される。このとき、回転子鉄心２６の外径
は前述の回転子用鉄板２７の外径Ｄ（５０ｍｍ）であ
り、回転軸６方向の積層寸法Ｌは例えば４０ｍｍとされ
ている。ここで、前記外径Ｄと寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは１．
１より小さくなるように形成し、実施例では０．８とな
る。即ち、回転軸６方向の寸法Ｌが小さくなるように設
定する。

【００２７】一方、磁性体４５は、例えばプラセオジウ
ム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオ
ジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成されており、
その外形は図６に示す如き矩形状とされている。そし
て、磁性体４５の厚さｔは例えば２．６５ｍｍとし、そ
の回転軸６方向の寸法ｌは前述の寸法Ｌと同じ４０ｍｍ
とする。ここで、前記厚さｔと寸法ｌの比ｔ／ｌは０．
０８より小さくなるように形成し、実施例では０．０６
６となる（尚、各挿入孔４１〜４４は、この磁性体４５
がきっちり圧入される大きさとされている）。

【００２８】６６、６７は回転子鉄心２６の上下端に取
りつけられる平板状の端面部材であり、アルミや樹脂材
料等の非磁性材料により、前記回転子用鉄板２７と略同
形状に成形されている。尚、この端面部材６６、６７の
外径は前記回転子鉄心２６の外径Ｄと同一若しくは若干
小さくする。また、端面部材６６、６７には前記貫通孔
４７〜５０に対応する位置に貫通孔７１〜７４が穿設さ
れ、前記孔５９及び６１〜６４に対応する位置に孔７６
及び７７〜８０が穿設されている。

【００２９】そして、回転子鉄心２６の挿入孔４１〜４
４内に前記磁性体４５を圧入した後、上下の端面部材６
６、６７をセットして挿入孔４１〜４４の上下を塞ぐ。
この状態で貫通孔４７〜５０及び７１〜７４は回転子鉄
心２６及び端面部材６６、６７を回転軸６方向に沿って
貫通している。また、孔６１〜６４及び７７〜８０は回
転子鉄心２６と端面部材６６、６７を貫通している。そ
の後、前記リベット５１〜５４を各貫通孔４７〜５０及
び７１〜７４に挿通させ、上下をかしめて一体に構成す
る。尚、Ａはバランスウエイトであり、上方の端面部材
６６と共にリベット５１にて回転子鉄心２６に固定され
ている。

【００３０】以上の構成で固定子２の固定子巻線７に直
流電流を通電すると、磁性体４５から生ずる磁界との反
発・吸引作用により、回転子５は固定子巻線７に印加さ
れる電圧と負荷とがバランスする速度（例えば印加電圧
を変えることによって５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍ
の範囲で可変される）で前述の如く図４中時計回りに回
転する。回転子５の回転によって回転軸６は回転し、そ
れによって偏心部１１、１２が回転することにより、第
１及び第２のローラ１３、１４が回転して圧縮作用を発
揮する。

【００３１】このとき、回転軸６は前述の如く下部の軸
受部１７、１８によって軸支された片持ち式であるた
め、回転子５の回転軸６方向の寸法が大きくなると、前
述した如く特に高速回転時において大きな振れが発生
し、振動・騒音が増大すると共に、信頼性及び運転効率
が共に低下する。

【００３２】しかしながら、本発明では回転子鉄心２６
内に設ける磁石材４５を、フェライト系磁石材に比して
残留磁束密度Ｂｒ及び保持力Ｈｃ共に大きく、磁気エネ
ルギー積もきわめて大きい希土類系磁石材としているの
で、従来の如きフェライト系磁石材を用いた場合に比し
て、所要の出力を維持しつつ、回転子鉄心２６の寸法を
縮小することができる。従って、回転子５の振れにより
発生する振動・騒音を低減し、信頼性及び運転効率の向
上を図ることができる。

【００３３】特に、前述の如く回転子鉄心２６の直径Ｄ
と回転軸６方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小さ
くして、回転子鉄心２６の寸法縮小を専ら回転軸６方向
の寸法Ｌの縮小に当てたので、回転子鉄心２６の直径、
或いは圧縮機Ｃの密閉容器１の外径変更による製造設備
等の変更の必要性を解消することができるようになる。

【００３４】また、希土類系磁石材の係る特性を生かし
て、磁性体４５の厚さ寸法ｔと回転軸６方向の寸法ｌと
の比ｔ／ｌを０．０８より小さくすれば、比較的高価な
希土類系磁石材を用いたことによるコストの高騰を解
消、若しくは最小限に抑えることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明では積層され
た回転子鉄心内に設ける磁性体を希土類系磁石材とした
ので、従来の如きフェライト系磁石材等を用いた場合に
比して、所要の電動機出力を維持しつつ、回転子鉄心の
寸法を縮小することができるようになる。従って、回転
子の振れによって発生する振動・騒音を低減し、信頼
性、及び、運転効率の向上を図ることが可能となる。

【００３６】特に、回転子鉄心の直径Ｄと回転軸方向の
寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小さくして、回転子鉄
心の寸法縮小を専ら回転軸方向の寸法Ｌの縮小に当てた
ので、回転子鉄心の直径、或いは圧縮機の密閉容器の外
径変更による製造設備等の変更の必要性を解消すること
ができるものである。

【００３７】また、請求項２の発明如く磁性体の厚さ寸
法ｔと回転軸方向の寸法ｌとの比ｔ／ｌを０．０８より
小さくすれば、比較的高価な希土類系磁石材を用いたこ
とによるコストの高騰を解消若しくは最小限に抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する圧縮機の縦断側面図である。

【図２】本発明の回転子の一部縦断側面図である。

【図３】本発明の回転子の平面図である。

【図４】本発明の回転子を構成する回転子用鉄板の平面
図である。

【図５】本発明の回転子を構成する回転子鉄心の側面図
である。

【図６】本発明の回転子を構成する磁性体の斜視図であ
る。

【図７】磁性体として使用される永久磁石の減磁曲線を
示す図である。

【符号の説明】

Ｃ 圧縮機 ２ 電動機 ４ 固定子 ５ 回転子 ６ 回転軸 ２６ 回転子鉄心 ２７ 回転子用鉄板 ４５ 磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 恵司郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 新井 和彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層された回転子鉄心内に磁性体を有す
   る圧縮機用電動機の回転子において、前記磁性体を希土
   類系磁石材により構成すると共に、前記回転子鉄心の直
   径Ｄと回転軸方向の寸法Ｌとの比Ｌ／Ｄを１．１より小
   さくしたことを特徴とする圧縮機用電動機の回転子。
2. 【請求項２】 磁性体の厚さ寸法ｔと回転軸方向の寸法
   ｌとの比ｔ／ｌを０．０８より小さくしたことを特徴と
   する請求項１に記載の圧縮機用電動機の回転子。