KR101025366B1

KR101025366B1 - 모터 및 압축기

Info

Publication number: KR101025366B1
Application number: KR1020087031945A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 아사노
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2011-03-28
Also published as: EP2066004A1; AU2007298344A1; WO2008035599A1; KR20090027686A; JP4816358B2; AU2007298344B2; JP2008079362A; CN101517860A; US8179016B2; CN101517860B; EP2066004A4; US20090230811A1

Abstract

회전축(4)과, 회전축(4)에 고정된 회전자(50)와, 회전자(50)의 축 방향 양측에 공극을 사이에 두고 대향하는 제1, 제2 고정자(40, 60)를 갖는다. 상기 제1, 제2 고정자(40, 60)는 각각 백 요크(41, 61)와, 백 요크(41, 61)의 공극측에 주위 방향으로 복수 배치된 티스(44, 64)와, 티스(44, 64)의 주위에 감겨진 코일(42, 62)을 갖는다. 상기 제1 고정자(40)의 백 요크(41)는 회전축(4)의 단부면에 대향하는 부분을 갖고, 제2 고정자(60)의 백 요크(61)에 회전축(4)이 관통하는 축 구멍(61a)을 형성한다. 제1 고정자(40)의 백 요크(41)의 두께 Ty1을 제2 고정자(60)의 백 요크(61)의 두께 Ty2보다도 작게 한다.

백 요크, 압축기, 고정자, 공극, 티스

Description

모터 및 압축기{MOTOR AND COMPRESSOR}

본 발명은 모터 및 그것을 사용한 압축기에 관한 것이다.

종래, 모터로서는 회전축에 고정된 회전자의 축 방향 양측에 약간의 공극을 사이에 두고 제1, 제2 고정자가 대향하는 액시얼 갭형 모터가 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2005-318782호 공보 참조). 이 액시얼 갭형 모터는, 회전 자계에 의한 반경 방향의 힘이 발생하지 않아 중심의 어긋남 등에 의한 진동이나 소음을 방지할 수 있고, 축 방향의 치수를 작게 하여 소형화할 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 회전자에 작용하는 흡인력(스러스트력)을 축 방향 양측의 공극에 있어서 캔슬함으로써 베어링 손실을 줄여 베어링 수명을 연장시키는 이점을 함께 갖는다.

그러나, 상기 액시얼 갭형 모터는 회전자의 축 방향 양측에 고정자를 설치함으로써 모처럼의 액시얼 갭형 모터의 이점인 축 방향의 치수를 작게 한다는 장점을 저감시켜 버리는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 회전자의 축 방향 양측에 고정자를 대향시킨 구조에 있어서 소형화를 도모할 수 있는 모터 및 그것을 사용한 압축기를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 모터는,

회전축과, 상기 회전축에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 축 방향 양측에 공극을 사이에 두고 대향하는 제1, 제2 고정자를 갖는 모터이며,

상기 제1, 제2 고정자는 백 요크와, 상기 백 요크의 상기 공극측에 둘레 방향으로 복수 배치된 티스와, 상기 티스의 둘레에 감긴 코일을 갖고,

상기 제1 고정자의 상기 백 요크는 상기 회전축의 단부면에 대향하는 부분을 갖고,

상기 제2 고정자의 상기 백 요크에 상기 회전축이 관통하는 축 구멍이 마련되고,

상기 제1 고정자의 상기 백 요크의 두께 Ty1이 상기 제2 고정자의 상기 백 요크의 두께 Ty2보다도 작은 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 모터에 따르면 상기 제1 고정자의 백 요크가 회전축의 단부면에 대향하는 부분을 갖는 것으로서는, 예를 들어 제1 고정자의 백 요크에 구멍이 마련되어 있지 않은 구조나, 구멍이 마련되어 있어도 제2 고정자의 백 요크의 회전축이 관통하는 축 구멍보다도 작은 구조의 것이 있다. 이와 같은 모터 구조에서는 제1, 제2 고정자의 백 요크의 외경 치수가 동일하면 제1 고정자의 백 요크의 반경 방향의 치수가 축 구멍을 갖는 제2 고정자의 백 요크의 반경 방향의 치수보다도 길어진다. 따라서, 제1 고정자의 백 요크의 두께 Ty1을 제2 고정자의 백 요크의 두께 Ty2보다도 작게 해도 제1 고정자의 백 요크는 제2 고정자의 백 요크에 상당하는 단면적을 확보하여 회전자에 스러스트력이 작용하지 않도록 제1, 제2 고정자의 자기 저항을 대략 동일하게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 회전자의 축 방향 양측에 고정자를 대향시킨 구조에 있어서 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 제1 고정자의 상기 백 요크에 축을 중심으로 하는 구멍이 마련되고,

상기 제1 고정자의 상기 백 요크의 상기 구멍의 반경 Ri1이 상기 제2 고정자의 상기 백 요크의 상기 축 구멍의 반경 Ri2보다도 작다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 제1 고정자의 백 요크에 설치된 축을 중심으로 하는 구멍의 반경 Ri1을, 제2 고정자의 백 요크의 회전축이 관통하는 축 구멍의 반경 Ri2보다도 작게 함으로써 제1 고정자의 백 요크의 반경 방향 내측을 제1 고정자측보다도 길게 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 제1 고정자의 상기 백 요크의 외측 반경 Ro과, 상기 제2 고정자의 상기 백 요크의 외측의 반경은 대략 동일하고,

(Ro - Ri1)Ty1 = (Ro-Ri2)Ty2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 백 요크의 축을 포함하는 평면을 따른 단면적이 동등해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는, 상기 회전자에 설치된 자성체를 통과하는 자속은 상기 자성체를 통해 상기 제1 고정자와 상기 제2 고정자를 축 방향으로 관통하는 자기 회로를 형성하고 있다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 회전자에 설치된 자성체를 통과하는 자속이, 자성체를 통해 제1 고정자와 제2 고정자를 축 방향으로 관통하는 자기 회로를 형성하는 구성으로 함으로써 제1 고정자와 제2 고정자를 통과하는 자속이 동등해지므로, 제1, 제2 고정자의 자기 저항을 대략 동일하게 한 것과 아울러, 회전자에 작용하는 스러스트력이 캔슬된다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는, 상기 회전자보다도 상기 제2 고정자측에 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치되어 있다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 회전축의 제2 고정자측에 부하가 접속되므로, 회전자보다도 제2 고정자측에 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 설치함으로써 회전축을 안정되게 지지할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 제1 고정자의 상기 티스의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto1이라 하고,

상기 제1 고정자의 상기 티스의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti1이라 하고,

상기 제2 고정자의 상기 티스의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto2라 하고,

상기 제2 고정자의 상기 티스의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti2라 하였을 때,

Rto1 ＜ Rto2 또한 Rti1 ＜ Rti2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족함으로써 제1 고정자의 티스가 제2 고정자의 티스보다도 반경 방향 내측으로 전체적으로 어긋나서, 제1 고정자의 티스의 내주측 공간을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

(Rto1 - Rti1) ＞ (Rto2 - Rti2)

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 반경 방향 내측으로 어긋난 제1 고정자의 티스의 반경 방향의 길이를 제2 고정자의 티스보다도 길게 함으로써, 제1, 제2 고정자의 티스에 있어서 회전축에 대해 직각인 평면을 따른 단면적을 대략 동일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 제1 고정자의 상기 코일의 반경 방향의 폭을 Wc1이라 하고,

상기 제2 고정자의 상기 코일의 반경 방향의 폭을 Wc2라 하였을 때,

Wc1 ＞ Wc2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족시켜 제1 고정자의 코일의 반경 방향의 폭을 제2 고정자의 코일보다도 길게 함으로써 제1 고정자측의 공간의 이용 밀도가 높아진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 제1 고정자의 상기 코일의 축 방향의 길이를 Lc1이라 하고,

상기 제2 고정자의 상기 코일의 축 방향의 길이를 Lc2라 하였을 때.

Lc1 ＜ Lc2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 제1 고정자의 코일의 축 방향의 길이를 제2 고정자의 코일보다도 길게 함으로써 제1, 제2 고정자의 코일의 기자력을 대략 동일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

Wc1ㆍLc1 ≒ Wc2ㆍLc2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 제1, 제2 고정자의 코일의 단면적을 대략 동일하게 함으로써 제1, 제2 고정자의 기자력을 대략 동등하게 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 제1, 제2 고정자의 상기 티스 선단부의 공극면에 광폭부를 각각 갖고,

상기 제1 고정자의 상기 광폭부의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho1이라 하고,

상기 제1 고정자의 상기 광폭부의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi1이라 하고,

상기 제2 고정자의 상기 광폭부의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho2라 하고,

상기 제2 고정자의 상기 광폭부의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi2라 하였을 때,

Rho1 ≥ Rto1 또한 Rho2 ≥ Rto2 또한 Rhi1 ≤ Rti1 또한 Rhi2 ≤ Rti2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 티스로부터 광폭부로 자속이 원활하게 이동하도록 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 회전자의 상기 제1 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1이라 하고,

상기 회전자의 상기 제1 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi1이라 하고,

상기 회전자의 상기 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고,

상기 회전자의 상기 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였을 때,

RRo1 ＜ RRo2 또한 RRi1 ＜ RRi2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 티스의 선단부를 회전자의 자성체가 덮는 형태로 하여, 제1, 제2 고정자로부터 회전자에 걸친 자속의 누출을 적게 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

RRo1 ≒ Rto1 또한 RRo2 ≒ Rto2 또한 RRi1 ≒ Rti1 또한 RRi2 ≒ Rti2

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 티스의 선단부가 회전자의 자성체와 정면으로 마주한다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는,

상기 회전자의 상기 제1, 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo라 하고,

상기 회전자의 상기 제1, 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi라 하였을 때,

RRo ≥ Rto1 또한 RRo ≥ Rto2 또한 Rti1 ≥ RRi 또한 Rti2 ≥ RRi

의 조건을 만족한다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 조건을 만족함으로써 영구 자석의 단면적을 크게 취하면서 회전자의 자성체에 의해 제1, 제2 고정자의 티스의 선단부에 자속을 집중시킬 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는 상기 회전자에 영구 자석을 설치하였다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 회전자에 영구 자석을 사용함으로써 공극 자속 밀도를 증가시키고 토크를 향상시키는 효과를 갖는다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는, 상기 회전자에 축 방향으로 1층의 영구 자석을 설치하고, 그 영구 자석의 축 방향 단부면의 양측에 자극마다 자기적으로 분리된 자성체를 설치하였다.

상기 실시 형태에 따르면 영구 자석을 축 방향으로 1층으로 함으로써 자석량을 저감시키는 동시에 영구 자석 표면에 자성체를 설치함으로써 감자에 대해 강해져 와전류손의 저감에도 기여한다. 또한, 상기 회전자에 설치된 자석의 자속이 자석을 통해 제1 고정자와 제2 고정자를 축 방향으로 관통하는 자기 회로를 형성하므로 제1 고정자와 제2 고정자를 통과하는 자속이 동등해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에서는, 상기 제1 고정자의 상기 백 요크에 축 방향으로 돌출된 리브를 설치하였다.

상기 실시 형태에 따르면 상기 제2 고정자의 백 요크보다도 얇은 제1 고정자의 백 요크에 축 방향으로 돌출된 리브를 설치함으로써 제1 고정자의 백 요크의 강도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 압축기에서는, 상기 어느 하나의 모터를 탑재한 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면 상기 어느 하나의 모터를 탑재하여 압축 기구부를 구동함으로써 소형화를 도모할 수 있다.

이상으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 모터에 따르면 회전축에 고정된 회전자의 축 방향 양측에 공극을 사이에 두고 제1, 제2 고정자가 대향하는 모터 구조에 있어서 소형화를 도모할 수 있는 모터를 실현할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 제1 스테이터의 백 요크에 축을 중심으로 하여 마련된 구멍의 반경 Ri1을, 제2 고정자의 백 요크의 회전축이 관통하는 축 구멍의 반경 Ri2보다도 작게 함으로써 제1 고정자의 백 요크의 반경 방향 내측을 제1 고정자측보다도 길게 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면,

제1, 제2 고정자의 백 요크의 외측 반경이 대략 동일한 Ro이며,

(Ro - Ri1)Ty1 = (Ro - Ri2)Ty2

의 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 백 요크의 축을 포함하는 평면을 따른 단면적이 동등해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 회전자에 설치된 자성체를 통과하는 자속이 자성체를 통해 제1 고정자와 제2 고정자를 축 방향으로 관통하는 자기 회로를 형성함으로써 제1 고정자와 제2 고정자를 통과하는 자속이 동등해지므로 제1, 제2 고정자의 자기 저항을 대략 동일하게 한 것과 아울러, 회전자에 작용하는 스러스트력이 캔슬된다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 회전축의 제2 고정자측에 부하가 접속되므로, 회전자보다도 제2 고정자측에 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 설치함으로써 회전축을 안정되게 지지할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 제1 고정자의 티스의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto1이라 하고, 제1 고정자의 티스의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti1이라 하고, 상기 제2 고정자의 티스의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto2라 하고, 제2 고정자의 티스의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti2라 하였을 때,

Rto1 ＜ Rto2 또한 Rti1 ＜ Rti2

의 조건을 만족함으로써 제1 고정자의 티스 전체가 제2 고정자의 티스보다도 반경 방향 내측으로 어긋나서, 제1 고정자의 티스의 내주측 공간을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 반경 방향 내측으로 어긋난 제1 고정자의 티스의 반경 방향의 길이를 제2 고정자의 티스보다도 길게 함으로써 제1, 제2 고정자의 티스에 있어서, 회전축에 대해 직각인 평면을 따른 단면적을 대략 동일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 제1 고정자의 코일의 반경 방향의 폭을 제2 고정자의 코일보다도 길게 함으로써 제1 고정자측의 공간의 이용 밀도가 높아진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 제1 고정자의 코일의 축 방향의 길이를 제2 고정자의 코일보다도 길게 함으로써 제1, 제2 고정자의 기자력(起磁力)을 대략 동일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 제1, 제2 고정자의 코일의 단면적을 대략 동일하게 함으로써 제1, 제2 고정자의 기자력을 대략 동등하게 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 제1 고정자의 광폭부의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho1이라 하고, 제1 고정자의 광폭부의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi1이라 하고, 상기 제2 고정자의 광폭부의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho2라 하고, 제2 고정자의 광폭부의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi2라 하였을 때,

Rho1 ≥ Rto1 또한 Rho2 ≥ Rto2 또한 Rhi1 ≤ Rti1 또한 Rhi2 ≤ Rti2

의 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 티스로부터 광폭부로 자속이 원활하게 이동하도록 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 회전자의 제1 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1로 하고, 회전자의 제1 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi1이라 하고, 회전자의 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고, 회전자의 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였을 때,

RRo1 ＜ RRo2 또한 RRi1 ＜ RRi2

의 조건을 만족함으로써 회전자의 자성체가 제1, 제2 고정자의 티스의 선단부를 덮음으로써, 제1, 제2 고정자로부터 회전자에 걸친 자속의 누출을 적게 할 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 회전자의 제1 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1이라 하고, 회전자의 제1 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi1라 하고, 회전자의 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고, 회전자의 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였을 때,

RRo1 ≒ Rto1 또한 RRo2 ≒ Rto2 또한 RRi1 ≒ Rti1 또한 RRi2 ≒ Rti2

의 조건을 만족함으로써 제1, 제2 고정자의 티스의 선단부가 회전자의 자성체와 정면으로 마주한다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 회전자의 제1, 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo라 하고, 회전자의 제1, 제2 고정자에 대향하는 부분의 자성체의 회전축에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi라 하였을 때,

RRo ≥ Rto1 또한 RRo ≥ Rto2 또한 Rti1 ≥ RRi 또한 Rti2 ≥ RRi

의 조건을 만족함으로써 영구 자석의 단면적을 크게 취하면서, 회전자의 자성체에 의해 제1, 제2 고정자의 티스의 선단부에 자속을 집중시킬 수 있다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 회전자에 영구 자석을 사용함으로써 공극 자속 밀도를 증가시키고, 토크를 향상시키는 효과를 갖는다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 영구 자석을 축 방향으로 1층으로 함으로써 자석량을 저감시키는 동시에 영구 자석 표면에 자성체를 설치함으로써 감자에 대해 강해져 와전류손의 저감에도 기여하는 동시에, 회전자에 설치된 자석의 자속이 자석을 통해 제1 고정자와 제2 고정자를 축 방향으로 관통하는 자기 회로를 형성하므로 제1 고정자와 제2 고정자를 통과하는 자속이 동등해진다.

또한, 일 실시 형태의 모터에 따르면 상기 제2 고정자의 백 요크보다도 얇은 제1 고정자의 백 요크에 축 방향으로 돌출된 리브를 설치함으로써 제1 고정자의 백 코크의 강도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 압축기에 따르면 상기 모터를 탑재하여 압축 기구부를 구동함으로써 소형화의 압축기를 실현할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 액시얼 갭형 모터를 사용한 압축기의 단면도를 도시하고 있다.

도2는 상기 액시얼 갭형 모터의 회전자의 주요부의 사시도이다.

도3은 몰드된 회전자의 사시도이다.

도4는 상기 액시얼 갭형 모터의 제2 고정자의 사시도이다.

도5는 상기 액시얼 갭형 모터의 제1 고정자의 변형예의 사시도이다.

도6은 상기 액시얼 갭형 모터의 주요부의 종단면의 모식도이다.

도7은 티스 선단부에 광폭부를 설치한 고정자의 사시도이다.

도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 액시얼 갭형 모터를 사용한 압축기의 단면도를 도시하고 있다.

도9A는 상기 액시얼 갭형 모터의 주요부의 종단면의 모식도이다.

도9B는 상기 액시얼 갭형 모터의 주요부의 종단면의 모식도이다.

도10A는 회전자의 상하를 거꾸로 하여 비스듬하게 상방으로부터 본 사시도이다.

도10B는 회전자를 비스듬하게 상방으로부터 본 사시도이다.

도11은 상기 액시얼 갭형 모터의 주요부의 다른 예의 종단면의 모식도이다.

도12는 상기 액시얼 갭형 모터의 주요부의 다른 예의 종단면의 모식도이다.

도13은 제1, 제2 고정자에 사용되는 광폭부를 구비한 고정자의 사시도이다.

도14는 상기 액시얼 갭형 모터의 다른 변형예의 주요부의 종단면의 모식도이다.

도15 상기 액시얼 갭형 모터의 다른 변형예의 주요부의 종단면의 모식도이다.

도16은 백 요크의 상측에 축 방향으로 돌출된 리브를 설치한 제1 고정자의 사시도이다.

도17은 본 발명의 제3 실시 형태의 스위치 트릴럭턴스형 모터의 단면도이다.

이하, 본 발명의 모터 및 압축기를 도시의 실시 형태에 의해 상세하게 설명 한다.

(제1 실시 형태)

도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 액시얼 갭형 모터를 사용한 압축기의 단면도를 도시하고 있다. 이 제1 실시 형태의 압축기는, 고압 돔형이며, 고정자의 내경이 다르고, 또한 고정자의 백 요크의 두께가 다르다.

이 제1 실시 형태의 압축기는, 도1에 도시한 바와 같이 밀폐 용기(1)와, 상기 밀폐 용기(1) 내에 배치된 압축 기구부(2)와, 상기 밀폐 용기(1) 내 또한 압축 기구부(2)의 상측에 배치되고, 압축 기구부(2)를 회전축(4)을 통해 구동하는 액시얼 갭형 모터(3)를 구비하고 있다. 상기 밀폐 용기(1)의 하측 측방에 흡입관(11)을 접속하는 한편, 밀폐 용기(1)의 상측에 토출관(12)을 접속하고 있다. 상기 흡입관(11)으로부터 공급되는 냉매 가스는 압축 기구부(2)의 흡입측으로 유도된다.

상기 액시얼 갭형 모터(3)는 회전축(4)에 고정된 회전자(50)와, 상기 회전자(50)의 축 방향의 상측에 배치된 제1 고정자(40)와, 상기 회전자(50)의 축 방향의 하측에 배치된 제2 고정자(60)를 갖는다.

상기 회전자(50)는, 도2에 도시한 바와 같이 영구 자석(32)을 그 영구 자석(32)의 축 방향 양측으로부터 자성체(철 등의 연자성체)로 이루어지는 회전자 코어(33) 사이에 끼우도록 중첩하여 형성하고 있다. 또한, 다른 자극의 영구 자석(32)은 회전자 코어(33)도 포함하고, 자기적으로 분리되어 있다. 도2에 있어서, RRo는 회전자 코어(33)의 회전축(4)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경, RRi1은 회전자 코어(33)의 회전축(4)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경이다. 또 한, 영구 자석이 공극에 노출되어 있는 경우에는, RRo는 영구 자석의 회전축(4)(도1에 도시함)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경, RRi1은 영구 자석의 회전축(4)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경이 된다.

상기 회전자(50) 전체를 유지하기 위해, 도3에 도시한 바와 같이 도2에 도시하는 영구 자석(32)과 회전자 코어(33)를 일체로 하여 몰드하고 있다. 도3에서는 완전히 몰드된 예를 도시하나, 공극 길이를 짧게 하기 위해 회전자 코어를 수지로부터 노출시켜도 된다. 상기 회전자(50)에 영구 자석(32)을 사용함으로써 공극 자속 밀도를 증가시키고, 토크를 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, 영구 자석을 축 방향으로 1층으로 함으로써 자석량을 저감시킨다. 또한, 자석 표면에 철심(회전자 코어)을 설치함으로써 감자에 대해 강해져 회전자 코어를 압분 철심으로 하면 와전류손의 저감에도 기여한다.

도1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 고정자(40)는 중앙에 구멍(41a)을 갖는 원판 형상의 자성체로 이루어지는 백 요크(41)와, 상기 백 요크(41) 상에 원주를 따라 세워 설치된 복수의 티스(44)에 감긴 코일(42)을 갖고 있다. 또한, 상기 제2 고정자(60)는 중앙에 축 구멍(61a)을 갖는 원판 형상의 자성체로 이루어지는 백 요크(61)와, 상기 백 요크(61) 상에 원주를 따라 세워 설치된 복수의 티스(64)에 감긴 코일(62)을 갖고 있다.

또한, 도4는 상기 제2 고정자(60)의 사시도를 도시하고 있다. 또한, 제1 고정자(40)는 중앙의 구멍의 직경이 작은 것과, 백 요크의 두께가 얇은 것을 제외하고 제2 고정자(60)와 마찬가지의 구성을 하고 있다(상하가 반대).

도4에 도시한 바와 같이, 제2 고정자(60)는 축 방향으로 신장된 티스(64) 주위로 직접 축 방향 코일이 감겨 있다. 상기 복수의 티스(64)는 백 요크(61)에 의해 서로 자기적으로 접속되어 있다. 상기 코일(62)은, 예를 들어 3상 스타 결선되고, 인버터로부터 전류를 공급한다[제1 고정자(40)도 마찬가지임].

제1 고정자(40), 제2 고정자(60) 각각의 회전자(50)에 대향하는 위치에는 서로 반대의 극성이 발생하도록 코일(42, 62)이 감긴다. 즉, 축 방향의 한쪽의 방향으로부터 볼 때 동일 방향으로 감긴 코일이 설치되게 된다.

도4에 있어서, Ro는 백 요크(61)의 외측 반경, Rto2는 티스(64)의 회전축(4)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경, Rti2는 티스(64)의 회전축(4)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경, Ri2는 백 요크(61)의 내측의 반경이다.

상기 액시얼 갭형 모터(3)에서는, 회전자(50)의 영구 자석(32)의 양면의 자속이 제1 고정자(40), 제2 고정자(60)에 각각 쇄교되므로 토크가 향상된다.

또한, 상기 압축 기구부(2)는, 도1에 도시한 바와 같이 실린더 형상의 본체부(20)와, 이 본체부(20)의 상하의 개구단부의 각각에 설치된 상단부 판(8) 및 하단부 판(9)을 구비한다. 상기 회전축(4)은 상단부 판(8) 및 하단부 판(9)을 관통하여 본체부(20)의 내부에 삽입되어 있다. 상기 회전축(4)은 압축 기구부(2)의 상단부 판(8)에 설치된 베어링(21)과, 압축 기구부(2)의 하단부 판(9)에 설치된 베어링(22)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 본체부(20) 내의 회전축(4)에 크랭크핀(5)이 설치되고, 그 크랭크핀(5)에 끼워 맞추어져 구동되는 피스톤(6)과 그에 대응하는 실린더 사이에 형성된 압축실(7)에 의해 압축을 행한다. 피스톤(6) 은 편심된 상태로 회전하거나, 또는 공전 운동을 행하여 압축실(7)의 용적을 변화시킨다.

상기 구성의 압축기에 있어서, 액시얼 갭형 모터(3)를 회전시킴으로써 압축 기구부(2)를 구동하면 흡입관(11)으로부터 압축 기구부(2)로 냉매 가스가 공급되어, 압축 기구부(2)에서 냉매 가스를 압축한다. 그렇게 하여 압축 기구부(2)에서 압축된 고압 냉매 가스는 압축 기구부(2)의 토출 포트(23)로부터 밀폐 용기(1) 내로 토출되어 회전축(4)의 주위에 마련된 홈(도시하지 않음), 제1 고정자(40), 회전자(50), 제2 고정자(60) 각각의 내부를 축 방향으로 관통하는 구멍(도시하지 않음), 제1 고정자(40), 회전자(50), 제2 고정자(60) 각각의 외주부와 밀폐 용기(1)의 내면 사이의 공간 등을 지나, 액시얼 갭형 모터(3)의 상부 공간으로 운반된 후, 토출관(12)을 통해 밀폐 용기(1)의 외부로 토출된다.

다음에, 상기 액시얼 갭형 모터(3)의 상세 구조에 대해 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 상기 베어링(21)은 회전자(50)보다도 제2 고정자(60)측에만 있고, 외팔보 구조이다. 구체적으로는, 베어링(21)은 압축 기구부(2)의 상부의 토출 포트(23)가 있는 부분의 내측에 설치되나, 아울러 제2 고정자 내경에 설치되어 있어도 된다. 또한, 압축 기구부(2)는 베어링(21)에 대해 회전자(50)와 반대측에 설치된다.

제1 고정자(40)의 백 요크(41)의 구멍(41a)의 반경이 제2 고정자(60)의 백 요크(61)의 축 구멍(61a)의 반경보다도 작다. 이는 제1 고정자(40)에까지 회전축(4)이 신장되어 있을 필요가 없기 때문이며, 제1 고정자(40) 내부를 축이 관통하 지 않기 때문이다. 구체적으로는, 제2 고정자(60)의 축 구멍(61a)은 회전축(4)의 직경보다 큰 것이 필요하나, 제1 고정자(40)에는 축 구멍은 필요없다. 또는, 회전축(4)의 선단부는 다른 부분보다 직경을 작게 할 수 있기 때문에, 혹시 제1 고정자에 축이 관통되었다고 해도 제2 고정자의 축 구멍보다 반드시 작게 할 수 있다. 그러나, 압축기의 경우라면 냉매 통로가 필요하여 어느 한 관통 구멍이 필요하다.

예를 들어, 도5는 냉매 통로로서의 관통 구멍이 마련된 제1 고정자(140)의 사시도를 도시하고 있고, 도5에 도시한 바와 같이, 백 요크(141)의 축 주위에 복수의 작은 구멍(141a)이 있어도 된다. 또한, 제2 고정자의 축 주위에도 냉매 통로를 설치해도 된다. 또한, 백 요크(141)의 외주를 압축 용기 내측에 열간 끼움, 용접 등으로 고정하는 경우, 외주부에 오일 복귀 통로(141b)를 설치하고 있다. 이들의 냉매 및 오일의 통로 설계는 임의이다. 또한, 이들 통로에 의해 자기 저항이 증가하므로, 다음의 것을 고려할 필요가 있다.

제1 고정자의 구멍이 작다는 것은, 백 요크의 축을 포함하는 평면을 따른 단면적이 넓다는 것이다. 도6은 액시얼 갭형 모터의 주요부의 종단면의 모식도를 도시하고 있고, 도6에 도시한 바와 같이 제1 고정자(40)의 백 요크(41)의 두께 Ty1을 제2 고정자(60)의 백 요크(61)의 두께 Ty2보다도 작게 해도 제1 고정자(40)의 백 요크(41)의 폭이 있기 때문에 일정한 자로 면적을 확보할 수 있다. 따라서, 제1, 제2 고정자(40, 60)의 자기 저항을 대략 동일하게 하는 것이 가능해지므로, 회전자(50)의 축 방향 양측에 제1, 제2 고정자(40, 60)를 대향시킨 구조에 있어서 축 방향 치수의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 백 요크(41, 61)의 외측 반경을 Ro라 하고, 백 요크(41)의 구멍(41a)의 반경을 Ri1이라 하고, 백 요크(61)의 축 구멍(6h)의 반경을 Ri2라 한 경우,

(Ro - Ri1)Ty1 = (Ro - Ri2)Ty2

라 하면, 제1 고정자(40)와 제2 고정자(60)에 있어서 자로의 단면적이 일정해진다.

또한, 액시얼 갭형 모터에 냉매 통로가 있는 경우에는 백 요크의 축에 직교하는 절단면의 면적이 동등해지는 Ro 및 Ri1, Ri2를 등가의 반경으로서 사용하면 된다.

또한, 상기 영구 자석(32)을 축 방향 양측으로부터 회전자 코어(33) 사이에 끼우도록 중첩한 회전자(50)와 같이, 회전자 구조는 자석의 자극을 단락하는 백 요크를 갖지 않는 쪽이, 회전자의 축 방향의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 회전자 내부에서는 자속은 축 방향으로 관통한다.

상기 액시얼 갭형 모터를 압축기에 탑재한 경우, 제2 고정자의 백 요크에는 압축 기구부로부터의 토출 가스가 직접(또는 머플러를 통해) 작용하므로 강도가 필요하나, 제1 고정자의 백 요크에는 토출 가스가 모터의 공극 등을 통과하여 맥동이 충분히 감쇠되어 작용하므로, 강도는 그다지 필요없다. 즉, 제1 고정자측의 백 요크의 두께를 제2 고정자측보다도 얇게 하는 것이 구조면에서도 바람직하다.

또한, 제2 고정자(60)에 있어서, 도7에 도시한 바와 같이 티스(64) 선단부에 광폭부(65)가 있는 경우 광폭부(65)의 외경 및 내경을, 티스(64)의 외경 및 내경으로 다시 판독한다. 티스(64)의 선단부의 광폭부(65)는 회전자(60)의 자속을 보다 많이 쇄교시키는데 도움이 된다(제1 고정자도 마찬가지임). 도7에서는, 티스(64) 의 일부가 보이도록 광폭부(65)의 일부를 파단하고 있다.

(제2 실시 형태)

도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 액시얼 갭형 모터(303)를 사용한 압축기의 단면도를 도시하고 있다. 이 제2 실시 형태의 압축기는 고압 돔형이고, 고정자의 내경이 다르고, 또한 고정자의 백 요크 두께가 다르다. 백 요크의 내경, 외경, 두께의 관계는 제1 실시 형태와 동일하다. 상기 제1 실시 형태의 압축기와 동일한 구성은 동일 참조 번호를 부여하고 있다.

도8에 도시한 바와 같이, 제1 고정자(240)는 중앙의 구멍(241a)을 갖는 원판 형상의 자성체로 이루어지는 백 요크(241)와, 상기 백 요크(241) 상에 원주를 따라 세워 설치된 복수의 티스(244)에 감겨진 코일(242)을 갖고 있다. 또한, 상기 제2 고정자(260)는 중앙의 축 구멍(261a)을 갖는 원판 형상의 자성체로 이루어지는 백 요크(261)와, 상기 백 요크(621) 상에 원주를 따라 세워 설치된 복수의 티스(264)에 감겨진 코일(262)을 갖고 있다.

또한, 제2 고정자(260)의 내주에는 두꺼운 회전축(204)[적어도 베어링(21)에 대해 회전자(50)를 유지할 수 있는 굵기가 필요]이 있으므로, 제2 고정자(260)에서는 코일(262)이나 티스(264)를 수납할 수 있는 공간이 제한된다. 한편, 제1 고정자(240)에서는, 도8에 있어서는 코일(262)이나 티스(264)를 수납할 수 있는 공간은 다른 부분보다 가늘어진 회전축(204)의 선단부(204a)에만 제한된다. 즉, 제1 고정자(240)는 제2 고정자(260)보다 티스(244)를 더 내측에 설치하고, 코일(242)의 반경 방향의 폭을 크게 취하는 것이 가능해진다. 회전축(204)이 회전자(50)로부터 제1 고정자측으로 돌출되지 않으면 코일(242)의 반경 방향의 폭을 더 크게 취할 수 있다.

도9A는 상기 액시얼 갭형 모터(303)의 주요부의 종단면의 모식도를 도시하고 있다.

제1, 제2 고정자(240, 260)는 도4에 도시하는 제2 고정자(60)와 같은 것이나, 제1, 제2 고정자(240, 260)에서 티스의 위치나 코일의 형태 등이 다르다. 도9A에 도시한 바와 같이,

상측의 제1 고정자(240)의 티스(244)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 반경을 Rto1이라 하고,

상측의 제1 고정자(240)의 티스(244)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti1이라 하고,

하측의 제2 고정자(260)의 티스(264)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto2라 하고,

하측의 제2 고정자(260)의 티스(264)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti2라 할 때,

Rto1 ＜ Rto2 또한 Rti1 ＜ Rti2

로 하고 있다.

즉, 제1 고정자(240)에는 코일(242)을 내경부까지 설치할 수 있으므로, 압축 용기(1)의 내주와 티스(244) 사이를 크게 하고(Rto1 ＜ Rto2), 그만큼 티스(244)의 내경도 작게 한다(Rti1 ＜ Rti2).

또한, 제1 고정자(240)는 티스(244)의 직경이 작아지는 것이므로, 티스 단면적도 감소해 버릴 우려가 있으므로,

(Rto1 - Rti1) ＞ (Rto2 - Rti2)

로 함으로써 티스 단면적을 대략 동일하게 할 수 있다.

또한, 제1 고정자(240)의 코일 폭을 Wc1이라 하고, 제2 고정자(260)의 코일 폭을 Wc2라 하였을 때,

Wc1 ＞ Wc2

로 함으로써 제1 고정자(240)측의 공간의 이용 밀도가 높아진다.

이때, 도9A에 도시한 바와 같이, 제1 고정자(240)의 코일(242)의 단면적이 커져 버리므로, 단면적이 동일해지도록 코일(242)의 높이를 조정하면 제1, 제2 고정자(240, 260)에서 기자력이 동일해져 적합하다. 구체적으로는, 스러스트력이 더욱 캔슬된다. 수치로 나타내면, 제1 고정자(240)의 코일(242)의 축 방향 길이를 Lc1이라 하고, 제2 고정자(260)의 코일(262)의 축 방향 길이를 Lc2라 하였을 때,

Lc1 ＜ Lc2

로 하고 있다. 이에 의해, 제1 고정자의 축 방향 길이가 더욱 단축된다.

또한,

Wc1ㆍLc1 = Wc2ㆍLc2

로 하면, 제1, 제2 고정자(240, 260)의 단면적이 동일해진다.

이때, 제1 고정자(240)와 제2 고정자(260)에서, 회전자(250)에 대향하는 부분의 직경이 다르다. 따라서, 회전자(25o)와 제1, 제2 고정자(240, 260)의 대향 면적이 감소하는 경우가 있다. 이를 해결하는 수단으로서는, 예를 들어 다음 방법을 생각할 수 있다.

첫째, 회전자(250)의 공극에 대향하는 면의 자성체로 이루어지는 회전자 코어(233, 234)를 제1, 제2 고정자(240, 260)의 티스(244, 264)(또는 광폭부)에 맞추는 방법이다. 이는, 영구 자석(232)의 양측에 회전자 코어(233, 234)를 설치한 형태에 있어서, 실현 가능하다. 예를 들어, 도9A와 같이 제1, 제2 고정자(240, 260)의 티스(244, 264)의 직경에 맞게 회전자(250)의 상단부면의 회전자 코어(233)와, 하단부면의 회전자 코어(234)의 직경을 어긋나게 하고 있다.

구체적으로는, 도9B에 도시한 바와 같이,

회전자(250)의 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 회전자 코어(233)(철 등의 연자성체)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1이라 하고,

회전자(250)의 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 회전자 코어(233)(철 등의 연자성체)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi1이라 하고,

회전자(250)의 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 회전자 코어(234)(철 등의 연자성체)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고,

회전자(250)의 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 회전자 코어(234)(철 등의 연자성체)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였 을 때,

RRo1 ＜ RRo2 또한 RRi1 ＜ RRi2

로 하고 있다.

도9B에서는 RRo1은 Rto1보다도 약간 크고, RRo2는 Rto2보다도 약간 크고, 또한 RRi1은 Rti1보다도 약간 작고, RRi2는 Rti2보다도 약간 작다. 즉, 제1, 제2 고정자(240, 260)의 티스(244, 264)의 선단부를 회전자(250)의 회전자 코어(233, 234)가 덮는 형태로 된다.

도10A는 회전자(250)를 비스듬하게 상방으로부터 본 사시도를 도시하고 있고, 도10B는 회전자(250)를 상하 반대로 하여 비스듬하게 상방으로부터 본 사시도를 도시하고 있다. 도10A, 도10B에서는 유지용 몰드 등은 생략하고 있다.

또한, 도10A, 도10B에 있어서, 영구 자석(232)의 상하로 서로 인접하는 회전자 코어(233, 234)의 주변 가장자리부를 평행하게 하면, 상하의 서로 인접하는 회전자 코어(233, 234)에서 개방 각도가 서로 다르므로, 제1, 제2 고정자(240, 260)와의 사이에서 소위 스큐 효과를 얻을 수 있고, 코깅 토크 저감에도 효과를 갖는다.

도11에 도시한 바와 같이, 회전자(350)의 영구 자석(332)의 양단부에 영구 자석(332)과 대략 동일 단면 형상을 갖는 자성체로 이루어지는 회전자 코어(333, 334)를 설치해도 된다. 이 경우, 회전자 코어(333, 334)의 외경과 내경 사이에 제1, 제2 고정자(240, 260)의 티스(244, 264)도 포함되어 있다. 구체적으로는,

회전자(350)의 제1, 제2 고정자(240, 260)에 대향하는 부분의 회전자 코 어(333, 334)(철 등의 연자성체)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo라 하고,

회전자(350)의 제1, 제2 고정자(240, 260)에 대향하는 부분의 회전자 코어(333, 334)(철 등의 연자성체)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi로 하였을 때,

RRo ≥ Rto1 또한 RRo ≥ Rto2 또한 Rti1 ≥ RRi 또한 Rti2 ≥ RRi

로 하고 있다.

이 구성은, 영구 자석(332)의 단면적을 크게 취하면서 회전자 코어(333, 334)에 의해 티스(244, 264)의 선단부에 자속을 집중시킬 수 있다.

또한, 도12에 도시한 바와 같이, 회전자(450)의 백 요크(433)의 양면에 영구 자석(434, 435)을 설치하고, 영구 자석(434, 435)이 공극면에 노출되도록 해도 된다. 그러나, 백 요크(433)는 둘레 방향에 인접하는 자석의 자극을 단락하는 것 보다, 축 방향에 대향한 자석의 반자극면끼리를 단락하는 것을 생각하면 두께는 그다지 필요하지 않다.

도12에서는, 티스(244)의 선단부의 외경 및 내경을 영구 자석(434)의 외경 및 내경에 일치시키는 동시에 티스(264)의 선단부의 외경 및 내경을 영구 자석(435)의 외경 및 내경에 일치시키고 있다. 구체적으로는,

회전자(450)의 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 영구 자석(434)(연자성체와 경자성체 모두 포함함)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1이라 하고,

회전자(450)의 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 영구 자석(434)(연자성체와 경자성체 모두 포함함)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRil이라 하고,

회전자(450)의 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 영구 자석(435)(연자성체와 경자성체 모두 포함함)의 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고,

회전자(450)의 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 영구 자석(435)(연자성체와 경자성체 모두 포함함)의 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였을 때,

RRo1 ≒ Rto1 또한 RRo2 ≒ Rto2 또한 RRi1 ≒ Rti1 또한 RRi2 ≒ Rti2

로 하고 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 광폭부가 티스 선단부에 설치되는 경우는 티스의 외경 및 내경을 광폭부의 외경 및 내경으로 다시 읽는다.

둘째, 티스 선단부에 광폭부를 설치하고, 회전자의 자성체와 대향하도록 티스 선단부를 확장하는 방법이 있다.

도13은 상기 제1, 제2 고정자(240, 260)의 변형예로서의 고정자(360)의 구조를 도시하고 있고, 백 요크(361) 상에 원주를 따라 복수의 티스(364)가 세워 설치되고, 각 티스(364)에 코일(362)이 감겨 있다. 그리고, 티스(364)의 선단부의 광폭부(365)가 내주와 외주에 있어서 박육부(365a)에서 접속되어 일체화되어 있다. 이 광폭부(365)의 외측 반경을 Rho라 하고, 내측의 반경을 Rhi라 한다. 또한, 박 육부(365a)를 제외하고 Rho, Rhi를 정의해도 되며, 어느 경우에든 박육부(365a)는 용이하게 포화되어 자속이 단락되지 않을 정도로 충분히 가늘기 때문에, 무엇으로 정의하는지에 따른 큰 차는 없다.

도14는 상기 액시얼 갭형 모터의 다른 변형예의 주요부의 종단면의 모식도를 도시하고 있고, 영구 자석(532)의 양단부가 직접 공극에 면하고 있다. 이 영구 자석(532)은, 예를 들어 링 자석을 다극 착자함으로써 얻을 수 있다. 영구 자석(532)의 내주부(534)는 비자성체이어도 되고, 자석의 무착자 부분이어도 된다. 여기에서는, 내주부(534)는 회전축(504)을 유지한다. 제1, 제2 고정자(540, 560)의 티스(544, 564)의 선단부의 광폭부(545, 565)에도 영구 자석(532)의 자극면이 포함되어 있다. 이는, 특히 공극에 영구 자석(532)의 자극면이 노출되어 있는 표면 자석형인 경우에 유효하다.

도14에 도시한 바와 같이,

제1 고정자 고정자(540)의 광폭부(565)의 회전축(504)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho1이라 하고,

제1 고정자 고정자(540)의 광폭부(565)의 회전축(504)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi1이라 하고.

제2 고정자 고정자(560)의 광폭부(565)의 회전축(504)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho2라 하고,

제2 고정자 고정자(560)의 광폭부(565)의 회전축(504)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi2라 하였을 때,

Rho1 ≥ Rto1 또한 Rho2 ≥ Rto2 또한 Rhi1 ≤ Rti1 또한 Rhi2 ≤ Rti2

로 하고 있다.

이에 의해, 제1, 제2 고정자(540, 560)의 티스(544, 564)로부터 광폭부(545, 565)로 자속이 원활하게 이동한다.

또한, 도15는 상기 액시얼 갭형 모터의 다른 변형예의 주요부의 종단면의 모식도를 도시하고 있고, 도15에 도시한 바와 같이 광폭부(645, 665)는 상하의 제1, 제2 고정자(640, 660)에서 동일하고, 회전축(604)에 고정된 회전자(650)의 영구 자석(632)과 정면으로 마주하고 있다. 또한, 광폭부(645, 665)는 티스(644, 664)의 선단부의 전체 면적을 덮는다. 제1, 제2 고정자(640, 660)의 광폭부(645, 665)를 공용할 수 있다는 이점도 있다.

또한, 제1 고정자의 백 요크는 두께가 작기 때문에 도16에 도시한 바와 같이 제1 고정자(740)의 백 요크(741)에 축 방향으로 돌출된 리브(746)를 설치해도 된고, 제1 고정자(740)의 공극측에 설치하는 것이 더 바람직하다. 또한, 리브(746)는 원주 방향으로 설치된 원호 형상의 리브(746a), 반경 방향으로 설치된 직선 상의 리브(746b)의 조합이나, 어느 한쪽이어도 된다. 또한, 반경 방향으로 설치된 직선 상의 리브(746b)는 티스가 없는 부분에 설치하면 효과가 더 증가한다.

(제3 실시 형태)

도17은 본 발명의 제3 실시 형태의 모터의 분해 사시도를 도시하고 있다. 스위치트 릴릭턴스형 모터(switched reluctance motor)이다. 도17에 도시한 바와 같이, 회전축(804)에 고정된 회전자(850)의 축 방향 양측에 공극을 사이에 두고 제 1, 제2 고정자(840, 860)가 대향하고 있다. 또한, 회전축(804)은 제2 고정자(860)의 백 요크(861)에 설치된 축 구멍(861a)을 관통하고 있다.

상기 회전자(850)는 내주부를 연결한 기어 형상으로 되어 있고, 비연결부만 제1, 제2 고정자(840, 860)의 티스(864)와 대향한다. 회전자(850)의 연결부(852)는 주로 치형부(851)를 유지하고, 회전축(804)과 감합하는 작용을 갖지만, 부분적으로는 백 요크로서 작용해도 된다. 어떤 경우에도, 주자속은, 제1 고정자(840)의 티스(864)로부터 온 자속은, 치형부(851)를 통해 제2 고정자(860)의 티스(864)로 전달된다. 따라서, 연결부(852)는 백 요크로서의 의미는 작다. 이 도17에서는, 제1, 제2 고정자(840, 860)의 백 요크(841, 861)의 두께만 바꾸고 있으나, 상기 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로 티스 위치 등을 바꾸어도 된다.

Claims

회전축(4, 204, 504, 604, 804)과, 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)에 고정된 회전자(50, 250, 350, 450, 850)와, 상기 회전자(50, 250, 350, 450, 850)의 축 방향 양측에 공극을 사이에 두고 대향하는 제1, 제2 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840, 60, 260, 560, 660, 860, 360)를 갖는 모터이며,

상기 제1, 제2 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840, 60, 260, 560, 660, 860, 360)는 백 요크(41, 141, 241, 741, 841, 61, 261, 861)와, 상기 백 요크(41, 141, 241, 741, 841, 61, 261, 861)의 상기 공극측에 둘레 방향으로 복수 배치된 티스(44, 244, 544, 644, 64, 264, 564, 664, 864)와, 상기 티스(44, 244, 544, 644, 64, 264, 564, 664, 864)의 둘레에 감긴 코일(42, 242, 62, 262, 862, 362)을 갖고,

상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 백 요크(41, 141, 241, 741, 841)는 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)의 단부면에 대향하는 부분을 갖고,

상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상기 백 요크(61, 261, 861)에 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)이 관통하는 축 구멍(61a, 261a, 861a)이 마련되고,

상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 백 요크(41, 141, 241, 741, 841)의 두께 Ty1이 상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상 기 백 요크(61, 261, 861)의 두께 Ty2보다도 작은 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서, 상기 제1 고정자(40, 140)의 상기 백 요크(41, 141)에 축을 중심으로 하는 구멍(41a, 141a)이 마련되고,

상기 제1 고정자(40, 140)의 상기 백 요크(41, 141)의 상기 구멍(41a, 141a)의 반경 Ri1이 상기 제2 고정자(60)의 상기 백 요크(61)의 상기 축 구멍(61a)의 반경 Ri2보다도 작은 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서, 상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 백 요크(41, 141, 241, 741, 841)의 외측 반경 Ro와, 상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상기 백 요크(61, 261, 861)의 외측 반경은 동일하고,

(Ro - Ri1)Ty1 = (Ro - Ri2)Ty2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자(50, 250, 350)에 설치된 자성체를 통과하는 자속은 상기 자성체를 통해 상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740)와 상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660)를 축 방향으로 관통하는 자기 회로를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자(50, 250, 350, 450)보다도 상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660)측에 상기 회전축(4, 204, 504, 604)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(21)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 티스(44, 244, 544, 644)의 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto1이라 하고,

상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 티스(44, 244, 544, 644)의 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti1이라 하고,

상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상기 티스(64, 264, 564, 664, 864)의 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rto2라 하고,

상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상기 티스(64, 264, 564, 664, 864)의 상기 회전축(4, 204, 504, 604, 804)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rti2라 하였을 때,

Rto1 ＜ Rto2 또한 Rti1 ＜ Rti2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서, (Rto1 - Rti1) ＞ (Rto2 - Rti2)

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서, 상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 코일(42, 242)의 반경 방향의 폭을 Wc1이라 하고,

상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상기 코일(62, 262, 862, 362)의 반경 방향의 폭을 Wc2라 하였을 때,

Wc1 ＞ Wc2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제8항에 있어서, 상기 제1 고정자(40, 140, 240, 540, 640, 740, 840)의 상기 코일(42, 242)의 축 방향의 길이를 Lc1이라 하고,

상기 제2 고정자(60, 260, 560, 660, 860)의 상기 코일(62, 262, 862, 362)의 축 방향의 길이를 Lc2라 하였을 때,

Lc1 ＜ Lc2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제9항에 있어서,

Wc1ㆍLc1 ≒ Wc2ㆍLc2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서, 상기 제1, 제2 고정자(540, 640, 560, 660)와의 상기 티스(544, 644, 564, 664) 선단부의 공극면에 광폭부(545, 565, 645, 665)를 각각 갖고,

상기 제1 고정자(540, 640)의 상기 광폭부(545, 645)의 상기 회전축(504, 604)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho1이라 하고,

상기 제1 고정자(540, 640)의 상기 광폭부(545, 645)의 상기 회전축(504, 604)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi1이라 하고,

상기 제2 고정자(560, 660)의 상기 광폭부(565, 665)의 상기 회전축(504, 604)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 Rho2라 하고,

상기 제2 고정자(560, 660)의 상기 광폭부(565, 665)의 상기 회전축(504, 604)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 Rhi2라 하였을 때,

Rho1 ≥Rto1 또한 Rho2 ≥ Rto2 또한 Rhi1 ≤ Rti1 또한 Rhi2 ≤ Rti2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서, 상기 회전자(250, 450)의 상기 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1이라 하고,

상기 회전자(250, 450)의 상기 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi1이라 하고,

상기 회전자(250, 450)의 상기 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고,

상기 회전자(250, 450)의 상기 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였을 때,

RRo1 ＜ RRo2 또한 RRi1 ＜ RRi2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서, 상기 회전자(450)의 상기 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo1이라 하고,

상기 회전자(450)의 상기 제1 고정자(240)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi1이라 하고,

상기 회전자(450)의 상기 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo2라 하고,

상기 회전자(450)의 상기 제2 고정자(260)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi2라 하였을 때,

RRo1 ≒ Rto1 또한 RRo2 ≒ Rto2 또한 RRi1 ≒ Rti1 또한 RRi2 ≒ Rti2

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서, 상기 회전자(350)의 상기 제1, 제2 고정자(240, 260)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최외주측을 연결하는 원의 반경을 RRo라 하고,

상기 회전자(350)의 상기 제1, 제2 고정자(240, 260)에 대향하는 부분의 자성체의 상기 회전축(204)에 대해 최내주측을 연결하는 원의 반경을 RRi라 하였을 때,

RRo ≥ Rto1 또한 RRo ≥ Rto2 또한 Rti1 ≥ RRi 또한 Rti2 ≥ RRi

의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자(50, 250, 350, 450)에 영구 자석(32, 232, 332, 434, 435, 532, 632)을 설치한 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자(50, 250, 350)에 축 방향으로 1층의 영구 자석(32, 232, 332)을 설치하고, 그 영구 자석(32, 232, 332)의 축 방향 단부면의 양측에, 자극마다 자기적으로 분리된 자성체(33, 233, 234, 333, 334)를 설치한 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 고정자(740)의 상기 백 요크(741)에 축 방향으로 돌출된 리브(746)를 설치한 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 모터를 탑재한 것을 특징으로 하는 압축기.