KR20210046744A - 로터, 모터, 압축기 및 냉동 공조 장치 - Google Patents

로터, 모터, 압축기 및 냉동 공조 장치 Download PDF

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Abstract

로터(2)는 전자 강판(20)과, 제 1 영구자석(22)과, 제 2 영구자석(22)을 갖는다. 전자 강판(20)은 V자로 배열된, 제 1 자석 삽입 구멍(211) 및 제 2 자석 삽입 구멍(212)과, 제 1 자석 삽입 구멍(211)과 제 2 자석 삽입 구멍(212) 사이의 센터 리브(213)를 갖는다. 로터(2)는 전자 강판(20)의 두께를 T로 하고, 센터 리브(213)의 최소 폭을 W1로 하고, 센터 리브(213)의 최대 폭을 W2로 했을 때, T≤W1≤2×T≤W2를 만족한다.

Description

로터, 모터, 압축기 및 냉동 공조 장치
본 발명은 모터에 이용되는 로터에 관한 것이다.
공간인 플럭스 배리어가 형성된 자석 삽입 구멍을 갖는 로터가 이용되어 있다. 이러한 로터에서는, 누설 자속을 저감할 수 있고, 모터 효율을 개선할 수 있다. 그렇지만, 로터의 외주면과 플럭스 배리어 사이의 박육부가 얇으므로, 로터의 회전시에 이 박육부에 응력이 집중하기 쉽다. 로터의 회전수가 증가함에 따라, 이 응력이 증대하여, 로터, 특히, 박육부가 변형하기 쉽다. 그래서, 2개의 자석 삽입 구멍 사이에 센터 리브(간단히, 「리브」라고도 말함)를 갖는 로터가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 센터 리브를 갖는 로터에서는, 로터에 생기는 일부의 응력이 센터 리브에 분산되고, 박육부에 생기는 응력이 완화된다. 이에 의해, 로터의 변형을 막을 수 있다.
일본 특허 공개 제 2017-192211 호 공보
그렇지만, 2개의 자석 삽입 구멍의 사이에 센터 리브가 존재하는 경우, 원심력에 대한 로터의 강도가 높아지지만, 센터 리브를 통과하는 자속, 즉, 누설 자속이 증가하여, 모터 효율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 원심력에 대한 로터의 강도를 높이는 동시에, 로터에 있어서의 누설 자속을 저감하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 로터는, 축방향과 직교하는 평면에 있어서 V자로 배열된, 제 1 자석 삽입 구멍 및 제 2 자석 삽입 구멍과, 상기 제 1 자석 삽입 구멍과 상기 제 2 자석 삽입 구멍 사이의 센터 리브를 갖는 전자 강판과, 상기 제 1 자석 삽입 구멍에 배치된 제 1 영구자석과, 상기 제 2 자석 삽입 구멍에 배치된 제 2 영구자석을 구비하고, 상기 전자 강판의 두께를 T로 하고, 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최소 폭을 W1로 하고, 상기 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최대 폭을 W2로 했을 때, T≤W1≤2×T≤W2를 만족한다.
본 발명에 의하면, 원심력에 대한 로터의 강도를 높이는 동시에, 로터에 있어서의 누설 자속을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 모터의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 스테이터의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 로터 코어의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 로터의 1개 자극을 구성하는 영역을 도시하는 확대도이다.
도 5는 센터 리브의 구조를 개략적으로 도시하는 확대도이다.
도 6은 센터 코어에 생기는 응력과 센터 리브의 최소 폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 비교예에 따른 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 전자 강판의 외주면과 제 1 자석 삽입 구멍 사이의 박육부의 구조를 도시하는 확대도이다.
도 9는 전자 강판의 외주면과 제 2 자석 삽입 구멍 사이의 박육부의 구조를 도시하는 확대도이다.
도 10은 로터 코어에 생기는 응력과 박육부의 최소 폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 로터 코어의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 2에 따른 압축기의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 따른 공기 조화기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
실시형태 1.
각 도면에 도시되는 xyz 직교 좌표계에 있어서, z축 방향(z축)은 로터(2)의 축선(Ax)과 평행한 방향을 나타내고, x축 방향(x축)은 z축 방향(z축)으로 직교하는 방향을 나타내고, y축 방향(y축)은 z축 방향 및 x축 방향의 양방에 직교하는 방향을 나타낸다. 축선(Ax)은 로터(2)의 회전 중심이다. 축선(Ax)은 후술하는 모터(1)의 축선도 나타낸다. 축선(Ax)과 평행한 방향은 「로터(2)의 축방향」 또는 간단히 「축방향」이라고도 말한다. 「반경방향」은 로터(2) 또는 스테이터(3)의 반경방향이며, 축선(Ax)과 직교하는 방향이다. xy 평면은 축방향과 직교하는 평면이다. 화살표(D1)는 축선(Ax)을 중심으로 하는 둘레방향을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 모터(1)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
모터(1)는 로터(2)와, 스테이터(3)를 갖는다.
본 실시형태에서는, 모터(1)는 예를 들면, 3상 동기 모터이다. 구체적으로는, 모터(1)는 영구자석 매입형 모터 등의 영구자석 동기 모터(브러쉬리스 DC 모터라고도 함)이다.
로터(2)는 스테이터(3)의 내측에 회전 가능하게 배치되어 있다. 로터(2)와 스테이터(3) 사이에는, 에어 갭이 형성되어 있다. 로터(2)는 축선(Ax)을 중심으로 회전한다. 로터(2)는 로터 코어(21)와, 적어도 1개의 영구자석(22)과, 샤프트(24)를 갖는다.
스테이터(3)는 로터(2)의 외측에 배치되어 있다. 스테이터(3)는 예를 들면, 원환 형상의 스테이터 코어와, 스테이터 코어에 감기는 스테이터 코일을 갖는다. 도 1에 도시되는 예에서는, 스테이터(3)는 스테이터(3)의 둘레방향으로 연장되는 요크(35)와, 요크(35)로부터 반경방향으로 연장되는 복수의 티스(34)를 갖는다. 티스(34) 사이의 공간은 스테이터 코일이 배치되는 슬롯(33)이다.
스테이터(3)에 이용되는 스테이터 코일은 예를 들면, 구리 또는 알루미늄 등의 도체의 주위에 절연 피막이 형성된 코일이다.
스테이터(3)의 스테이터 코어는 예를 들면, 축방향으로 적층된 원환 형상의 전자 강판으로 형성된다. 각 전자 강판은 사전 결정된 형상으로 펀칭되어 있다. 각 전자 강판의 두께는 예를 들면, 0.25㎜ 내지 0.5㎜이다. 전자 강판은 서로 스웨이징(swaging)으로 고정된다.
도 2는 스테이터(3)의 다른 예를 도시되는 도면이다.
도 2에 도시되는 스테이터(3)는 요크(35) 및 복수의 티스(34)에 더하여, 축방향으로 연장되는 적어도 1개의 구멍(36)과, 스테이터(3)의 외주면에 형성된 적어도 1개의 절결부(37)를 갖는다. 도 1에 도시되는 스테이터(3) 대신에, 도 2에 도시되는 스테이터(3)를 모터(1)에 이용해도 좋다.
도 2에 도시되는 예에서는, 복수의 구멍(36)이 요크(35)에 형성되어 있다. 각 구멍(36)은 축방향으로 연장되어 있다. 예를 들어, 모터(1)가 압축기의 구동원으로서 이용될 때 각 구멍(36)은 압축기 내에 있어서, 냉매가 빠져나가는 유로로서 이용된다. 이에 의해, 압축기 내에 있어서, 모터(1)를 효과적으로 냉각할 수 있다.
도 2에 도시되는 예에서는, 복수의 절결부(37)가 스테이터(3)의 외주면에 형성되어 있다. 이에 의해, xy 평면에 있어서, 스테이터(3)는 최대 반경(Ra)과, 최대 반경(Ra)보다 작은 반경(Rb)을 갖는다. 반경(Rb)은 축선(Ax)으로부터 절결부(37)까지의 최소 반경이다. 예를 들어, 모터(1)가 압축기의 구동원으로서 이용될 때 압축기의 하우징과 절결부(37) 사이에 공간이 형성되고, 이 공간은 냉매가 빠져나가는 유로로서 이용된다. 이에 의해, 압축기 내에 있어서, 모터(1)를 효과적으로 냉각할 수 있다.
로터(2)의 구조를 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시되는 예에서는, 로터(2)는 로터 코어(21)와, 로터 코어(21)에 매립된 복수의 영구자석(22)과, 로터 코어(21)의 중앙부(23)에 끼워넣어진 샤프트(24)를 갖는다. 로터(2)는 2개 이상의 자극을 갖는다. 2개 이상의 영구자석(22)이 로터(2)의 1개 자극을 구성한다.
도 3은 로터 코어(21)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 로터(2)의 1개 자극을 구성하는 영역을 도시하는 확대도이다.
로터 코어(21)는 원환 형상의 로터 코어이다. 로터 코어(21)는 적어도 1개의 전자 강판(20)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 복수의 전자 강판(20)이 축방향으로 적층되어 있다. 각 전자 강판(20)은 2세트 이상의 자석 삽입 구멍(210)과, 적어도 1개의 센터 리브(213)와, 적어도 1개의 박육부(214)와, 중앙부(23)(자석 삽입 구멍이라고도 함)를 갖는다.
1세트의 자석 삽입 구멍(210)은 제 1 자석 삽입 구멍(211) 및 제 2 자석 삽입 구멍(212)을 포함한다. xy 평면에 있어서, 1세트의 자석 삽입 구멍(210)의 중앙은 로터 코어(21)의 중심(즉, 축선(Ax))을 향해서 돌출되어 있다. 즉, 1세트의 자석 삽입 구멍(210)(즉, 제 1 자석 삽입 구멍(211) 및 제 2 자석 삽입 구멍(212))은 xy 평면에 있어서, V자로 배열되어 있다. 센터 리브(213)는 제 1 자석 삽입 구멍(211)과 제 2 자석 삽입 구멍(212) 사이에 형성되어 있다.
제 1 자석 삽입 구멍(211)은 제 1 영구자석으로서의 영구자석(22)이 배치되는 자석 배치부(211a)(제 1 자석 배치부라고도 함)와, 영구자석(22)과 박육부(214) 사이에 공간인 플럭스 배리어(211b)(제 1 플럭스 배리어라고도 함)를 갖는다.
제 2 자석 삽입 구멍(212)은 제 2 영구자석으로서의 영구자석(22)이 배치되는 자석 배치부(212a)(제 2 자석 배치부라고도 함)와, 영구자석(22)과 박육부(214) 사이에 공간인 플럭스 배리어(212b)(제 2 플럭스 배리어라고도 한다)를 갖는다.
전자 강판(20)의 외주면과 제 1 자석 삽입 구멍(211) 사이의 박육부(214)를, 「제 1 박육부」라고도 말한다. 전자 강판(20)의 외주면과 제 2 자석 삽입 구멍(212) 사이의 박육부(214)를, 「제 2 박육부」라고도 말한다.
도 3에 도시되는 예에서는, 각 전자 강판(20)은 중앙부(23)와, 6세트의 자석 삽입 구멍(210)과, 6개의 센터 리브(213)와, 12개의 박육부(214)를 갖는다. 6세트의 자석 삽입 구멍(210)은 로터(2)의 둘레방향으로 배열되어 있다. 각 제 1 자석 삽입 구멍(211) 및 각 제 2 자석 삽입 구멍(212)은 축방향으로 연장되어 있다. 중앙부(23)는 축방향으로 연장되는 구멍이다.
각 제 1 자석 삽입 구멍(211)에는, 제 1 영구자석으로서의 영구자석(22)이 배치되어 있다. 각 제 2 자석 삽입 구멍(212)에는, 제 2 영구자석으로서의 영구자석(22)이 배치되어 있다.
각 영구자석(22)은 예를 들면, 평판 형상의 영구자석이다. 각 영구자석(22)은 예를 들면, Nd(네오디뮴) 및 Dy(디스프로슘)를 함유하는 희토류 자석이다. 희토류 자석은 잔류 자속밀도 및 보자력(保磁力)이 높다. 따라서, 영구자석(22)으로서 희토류 자석을 이용하는 경우, 고효율 또는 감자내력이 향상한 모터(1)를 얻을 수 있다. 단, 영구자석(22)으로서, 페라이트 소결 자석 등의 희토류 자석 이외의 자석을 이용해도 좋다.
1세트의 자석 삽입 구멍(210)은 로터(2)의 1개 자극에 대응한다. 즉, 1세트의 자석 삽입 구멍(210)에 배치된 2개의 영구자석(22)(즉, 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석)이 로터(2)의 1개 자극을 구성한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 로터(2)는 6개 자극을 갖는다.
일반적으로, 로터의 회전시, 로터 코어에 원심력이 작용하기 때문에, 로터 코어에 센터 리브가 형성되어 있지 않은 경우, 로터 코어의 외주면과 자석 삽입 구멍(구체적으로는, 플럭스 배리어) 사이의 박육부에 큰 응력이 생긴다. 이 응력이 클 때, 로터 코어(특히, 박육부)가 변형하기 쉽다. 한편, 본 실시형태에서는, 로터 코어(21)에 센터 리브(213)가 형성되어 있으므로, 로터(2)에 생기는 일부의 응력이 센터 리브(213)에 분산되고, 박육부(214)에 생기는 응력이 완화된다. 이에 의해, 로터 코어(21), 특히, 각 박육부(214)의 변형을 막을 수 있다.
도 5는 센터 리브(213)의 구조를 개략적으로 도시하는 확대도이다.
일반적으로, 펀칭 가공에 의해서 형성된 전자 강판의 표면으로부터, 1개의 전자 강판의 두께(T)의 범위에 있어서 자기 특성의 열화(즉, 비투자율의 저하)가 생긴다. 도 5에 도시하는 예에서는, 센터 리브(213)의 해칭이 실시된 부분에 자기 특성의 열화가 생긴다. 이에 의해, 자기 특성의 열화가 생긴 부분에, 영구자석(22)으로부터의 자속을 통과시키기 어렵게 할 수 있다. 즉, 센터 리브(213)에 있어서의 누설 자속을 저감할 수 있다.
한편, 자기 특성의 열화가 생긴 부분에서는, 강도가 저하한다. 그래서, 로터(2)의 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 센터 리브(213)의 최대 폭을 W2로 했을 때, 로터(2)는 2×T≤W2를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 센터 리브(213) 중 영역(213a)에서는, 강도가 저하하지 않는다. 그 결과, 로터(2)(특히, 로터 코어(21))의 강도를 개선할 수 있다. 도 5에 도시되는 예에서는, 로터(2)의 반경방향과 직교하는 방향은, x축 방향이다. 도 5에 있어서, 영역(213a)은 해칭이 실시되지 않은 영역이다. 도 5에 도시되는 폭(T)은, 1개의 전자 강판의 두께(T)에 대응한다. 본 실시형태에서는, 최대 폭(W2)은 센터 리브(213)의 반경방향 내측 단부에 있어서의 폭이다.
로터(2)의 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 센터 리브(213)의 최소 폭을 W1로 했을 때, 로터(2)는 T≤W1를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 펀칭 가공으로 제 1 자석 삽입 구멍(211), 제 2 자석 삽입 구멍(212), 및 센터 리브(213)를 용이하게 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 최소 폭(W1)은 센터 리브(213)의 반경방향 외측 단부에 있어서의 폭이다.
게다가, 로터(2)는 W1≤2×T를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 펀칭 가공으로 센터 리브(213)를 형성했을 때에, 센터 리브(213)의 일부의 영역에 있어서의 자기 특성을 열화시킬 수 있다. 도 5에 도시되는 예에서는, 센터 리브(213)의 상측의 영역, 즉, 해칭이 실시된 영역에 있어서의 자기 특성을 열화시킬 수 있다. 그 결과, 상술한 바와 같이, 센터 리브(213)에 있어서의 누설 자속을 저감할 수 있다.
따라서, 센터 리브(213)의 최소 폭(W1)은 T≤W1≤2×T를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술의 이점을 얻을 수 있다.
도 6은 로터 코어(21)에 생기는 응력과 센터 리브(213)의 최소 폭(W1)과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에 있어서, 제 1 종축은 로터 코어(21)에 생기는 최대 응력(구체적으로는, 비교예에 대한 비율)을 나타내고, 제 2 종축은 로터(2)의 최대 자력(구체적으로는, 비교예에 대한 비율)을 나타내고, 횡축은 W1/T를 나타낸다.
도 6에 있어서, 파선(F1)은 비교예에 따른 로터(2a)의 로터 코어(21a)에 생기는 최대 응력을 100%로 했을 때에 있어서의, 최소 폭(W1)의 변화에 대한 로터 코어(21)에 생기는 최대 응력을 나타낸다. 도 6에 있어서, 실선(F2)은 비교예에 따른 로터(2a)의 최대 자력을 100%로 했을 때에 있어서의, 최소 폭(W1)의 변화에 대한 로터(2)의 최대 자력을 나타낸다.
도 7은 비교예에 따른 로터(2a)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 비교예에 따른 로터(2a)에서는, 로터 코어(21a)에 센터 리브(213)가 형성되어 있지 않다. 게다가, 비교예에 따른 로터(2a)에서는, 1개의 자석 삽입 구멍(210a)이 1개 자극에 대응하고 있고, 각 자석 삽입 구멍(210a)에 1개의 평판 형상의 영구자석(22a)이 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 전자 강판(20)의 두께(T)에 대한 최소 폭(W1)의 비율(W1/T)이, 0.9≤W1/T≤1.9를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 로터 코어(21), 특히, 센터 리브(213) 및 박육부(214)에 생기는 응력을 저감할 수 있다. 게다가, 센터 리브(213)에 있어서의 누설 자속이 저감되므로 로터(2)의 자력을 높일 수 있다. 본 실시형태에서는, 로터(2)는 W1＜W2 또한 0.9≤W1/T≤1.9를 만족하므로, 상술의 이점을 얻을 수 있다.
특히, 로터(2)가 W1＜W2 또한 0.9≤W1/T≤1.5를 만족할 때, 로터 코어(21), 특히, 센터 리브(213) 및 박육부(214)에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있는 동시에, 로터(2)의 자력을 높일 수 있다.
도 8은 전자 강판(20)의 외주면과 제 1 자석 삽입 구멍(211) 사이의 박육부(214)의 구조를 도시하는 확대도이다.
도 9는 전자 강판(20)의 외주면과 제 2 자석 삽입 구멍(212) 사이의 박육부(214)의 구조를 도시하는 확대도이다.
도 8에 도시되는 바와 같이, xy 평면에 있어서, 제 1 박육부로서의 박육부(214)의 반경방향(제 1 반경방향이라고도 함)에 있어서의 최소 폭은 W3으로 나타내고 있다.
도 9에 도시되는 바와 같이, xy 평면에 있어서, 제 2 박육부로서의 박육부(214)의 반경방향(제 2 반경방향이라고도 함)에 있어서의 최소 폭은 W4로 나타내고 있다. 단, 본 실시형태에서는, 최소 폭(W3)은 최소 폭(W4)과 동등하다. 본 실시형태에서는, 각 박육부(214)는 동일 형상 및 동일 최소 폭을 갖는다. 단, 박육부(214)는 서로 상이한 형상을 갖고 있어도 좋다.
도 10은 로터 코어(21)에 생기는 응력과 박육부(214)의 최소 폭(W3 및 W4)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 10에 있어서, 제 1 종축은 로터 코어(21)에 생기는 최대 응력(구체적으로는, 비교예에 대한 비율)을 나타내고, 제 2 종축은 로터(2)의 최대 자력(구체적으로는, 비교예에 대한 비율)을 나타내고, 횡축은 W3/T 및 W4/T를 나타낸다. 본 실시형태에서는, W3은 W4에 동등하다.
도 10에 있어서, 파선(F3)은 비교예에 따른 로터(2a)의 로터 코어(21a)에 생기는 최대 응력을 100%로 했을 때에 있어서의, 최소 폭(W3) 및 최소 폭(W4)의 변화에 대한 로터 코어(21)에 생기는 최대 응력을 나타낸다. 도 10에 있어서, 실선(F4)은 비교예에 따른 로터(2a)의 최대 자력을 100%로 했을 때에 있어서의, 최소 폭(W3 및 W4)의 변화에 대한 로터(2)의 최대 자력을 나타낸다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 전자 강판(20)의 두께(T)에 대한 최소 폭(W3)의 비율(W3/T)이, 0.6≤W3/T≤1.5를 만족하는 것이 바람직하다. 게다가, 전자 강판(20)의 두께(T)에 대한 최소 폭(W4)의 비율(W4/T)이, 0.6≤W4/T≤1.5를 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 로터(2)는 0.6≤W3/T≤1.5 또한 0.6≤W4/T≤1.5를 만족하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 로터 코어(21), 특히, 박육부(214)에 생기는 응력을 저감할 수 있다. 게다가, 박육부(214)에 있어서의 누설 자속이 저감되므로 로터(2)의 자력의 현저한 저하를 억제할 수 있다. 본 실시형태에서는, 로터(2)는 0.6≤W3/T≤1.5 또한 0.6≤W4/T≤1.5를 만족하므로, 상술의 이점을 얻을 수 있다.
특히, 로터(2)가 0.6≤W3/T≤1.0 또한 0.6≤W4/T≤1.0을 만족할 때, 로터 코어(21), 특히, 박육부(214)에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다. 게다가, 박육부(214)에 있어서의 누설 자속이 보다 저감되므로, 로터(2)의 자력을 높일 수 있다.
도 11은 로터 코어(21)의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 11에 도시되는 바와 같이, 로터 코어(21), 구체적으로는, 각 전자 강판(20)은 적어도 1개의 구멍(215)을 더 가져도 좋다. 각 구멍(215)은 축방향으로 연장되어 있다. xy 평면에 있어서, 각 구멍(215)은 원형이다. 예를 들어, 모터(1)가 압축기의 구동원으로서 이용될 때, 각 구멍(215)은 압축기 내에 있어서, 냉매가 빠져나가는 관통 구멍으로서 이용된다.
전자 강판(20)(즉, 로터 코어(21))의 직경(R1)을 φ로 하고, xy 평면에 있어서 축선(Ax)(즉, 로터(2)의 회전 중심)으로부터 구멍(215)의 중심까지의 거리를 r로 했을 때, 직경(φ) 및 거리(r)의 관계는 φ/4≤r을 만족한다. 축선(Ax)으로부터, 복수의 구멍(215) 중 적어도 1개의 구멍(215)의 중심까지의 거리(r)가 φ/4 이상이면 좋다. 즉, 거리(r)가 전자 강판(20)(즉, 로터 코어(21))의 반경의 반분 이상이면 좋다. 이에 의해, 적어도 1개의 구멍(215)을, 영구자석(22)의 근처에 배치할 수 있으므로, 영구자석(22)을 효과적으로 냉각할 수 있고, 영구자석(22)의 감자를 억제할 수 있다.
도 11에 도시되는 예에서는, 모든 구멍(215)에 관해서, 축선(Ax)으로부터, 각 구멍(215)의 중심까지의 거리(r)가 φ/4 이상이다. 도 11에 있어서, 파선으로 나타내는 원의 반경(R2)은 φ/4이다. 즉, 도 11에 있어서, 모든 구멍(215)의 중심은 파선으로 나타내고 있는 반경(R2)의 원의 외측에 위치한다. 이에 의해, 영구자석(22)을 보다 효과적으로 냉각할 수 있고, 영구자석(22)의 감자를 억제할 수 있다.
로터(2)의 효과를 설명한다.
로터(2)에 있어서, 로터 코어(21)에 센터 리브(213)가 형성되어 있으므로, 로터(2)에 생기는 일부의 응력이 센터 리브(213)에 분산되고, 박육부(214)에 생기는 응력이 완화된다. 이에 의해, 로터 코어(21), 특히, 각 박육부(214)의 변형을 막을 수 있다. 즉, 원심력에 대한 로터(2)의 강도를 높일 수 있는 동시에, 로터(2)(특히, 각 박육부(214))에 있어서의 누설 자속을 저감할 수 있다.
게다가, 본 실시형태에서는, 로터(2)는 T≤W1≤2×T를 만족한다. 이에 의해, 펀칭 가공으로 제 1 자석 삽입 구멍(211), 제 2 자석 삽입 구멍(212), 및 센터 리브(213)를 용이하게 형성할 수 있는 동시에, 센터 리브(213)에 있어서의 누설 자속을 저감할 수 있다.
게다가, 로터(2)는 2×T≤W2를 만족한다. 이에 의해, 센터 리브(213) 중 영역(213a)에서는, 강도가 저하하지 않는다. 그 결과, 로터(2)(특히, 로터 코어(21))의 강도를 개선할 수 있다.
즉, 로터(2)는 T≤W1≤2×T≤W2를 만족하므로, 원심력에 대한 로터(2)의 강도를 높일 수 있는 동시에, 로터(2)에 있어서의 누설 자속을 저감할 수 있다. 그 결과, 로터(2)의 자력을 개선할 수 있고, 모터 효율을 개선할 수 있다.
로터(2)가 W1＜W2 또한 0.9≤W1/T≤1.9를 만족할 때, 로터 코어(21), 특히, 센터 리브(213) 및 박육부(214)에 생기는 응력을 저감할 수 있다. 게다가, 센터 리브(213)에 있어서의 누설 자속이 저감되므로 로터(2)의 자력을 높일 수 있다. 그 결과, 모터 효율을 보다 개선할 수 있다.
특히, 로터(2)가 W1＜W2 또한 0.9≤W1/T≤1.5를 만족할 때, 로터 코어(21), 특히, 센터 리브(213) 및 박육부(214)에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있는 동시에, 로터(2)의 자력을 높일 수 있다. 그 결과, 모터 효율을 보다 개선할 수 있다.
로터(2)가 0.6≤W3/T≤1.5 또한 0.6≤W4/T≤1.5를 만족할 때, 로터 코어(21), 특히, 박육부(214)에 생기는 응력을 저감할 수 있다. 게다가, 박육부(214)에 있어서의 누설 자속이 저감되므로 로터(2)의 자력의 현저한 저하를 억제할 수 있다.
특히, 로터(2)가 0.6≤W3/T≤1.0 또한 0.6≤W4/T≤1.0을 만족할 때, 로터 코어(21), 특히, 박육부(214)에 생기는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다. 게다가, 박육부(214)에 있어서의 누설 자속이 보다 저감되므로, 로터(2)의 자력을 높일 수 있다. 그 결과, 모터 효율을 더욱 개선할 수 있다.
게다가, 각 전자 강판(20)은 적어도 1개의 구멍(215)을 더 갖고, 로터(2)가 φ/4≤r를 만족할 때, 적어도 1개의 구멍(215)을, 영구자석(22)의 근처에 배치할 수 있으므로, 영구자석(22)을 효과적으로 냉각할 수 있고, 영구자석(22)의 감자를 억제할 수 있다.
실시형태 1에 따른 모터(1)는 로터(2)를 가지므로, 모터(1)에 있어서 상술의 로터(2)의 효과와 동일한 효과가 얻어진다.
실시형태 1에 따른 모터(1)는 로터(2)를 가지므로, 모터(1)에 있어서의 모터 효율을 개선할 수 있다.
스테이터(3)가 적어도 1개의 절결부(37)를 가질 때, 압축기의 하우징과 절결부(37) 사이에 공간이 형성되고, 이 공간은 냉매가 빠져나가는 유로로서 이용된다. 이에 의해, 압축기 내에 있어서, 모터(1)를 효과적으로 냉각할 수 있다.
스테이터(3)가 적어도 1개의 구멍(36)을 가질 때, 이 구멍(36)은 압축기 내에 있어서, 냉매가 빠져나가는 유로로서 이용된다. 이에 의해, 압축기 내에 있어서, 모터(1)를 효과적으로 냉각할 수 있다.
실시형태 2.
본 발명의 실시형태 2에 따른 압축기(6)에 대해서 설명한다.
도 12는 실시형태 2에 따른 압축기(6)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
압축기(6)는 전동 요소로서의 모터(60)와, 하우징으로서의 밀폐 용기(61)와, 압축 요소로서의 압축 기구(62)를 갖는다. 본 실시형태에서는, 압축기(6)는 로터리 압축기이다. 단, 압축기(6)는 로터리 압축기로 한정되지 않는다.
모터(60)는 실시형태 1에 따른 모터(1)이다. 본 실시형태에서는, 모터(60)는 영구자석 매입형 모터이지만, 이에 한정되지 않는다.
밀폐 용기(61)는 모터(60) 및 압축 기구(62)를 덮는다. 밀폐 용기(61)의 바닥부에는, 압축 기구(62)의 미끄럼운동 부분을 윤활하는 냉동기유가 저류되어 있다.
압축기(6)는 밀폐 용기(61)에 고정된 유리 단자(63)와, 어큐뮬레이터(64)와, 흡입 파이프(65)와, 토출 파이프(66)를 갖는다.
압축 기구(62)는 실린더(62a)와, 피스톤(62b)과, 상부 프레임(62c)(제 1 프레임)과, 하부 프레임(62d)(제 2 프레임)과, 상부 프레임(62c) 및 하부 프레임(62d)에 각각 장착된 복수의 머플러(62e)를 갖는다. 압축 기구(62)는 실린더(62a) 내를 흡입측과 압축측으로 나누는 베인을 갖는다. 압축 기구(62)는 모터(60)에 의해서 구동된다.
모터(60)는 압입 또는 수축 끼워맞춤으로 밀폐 용기(61) 내에 고정되어 있다. 압입 및 수축 끼워맞춤 대신에 용접으로 스테이터(3)를 밀폐 용기(61)에 직접 장착해도 좋다.
모터(60)의 스테이터(3)의 코일에는, 유리 단자(63)를 거쳐서 전력이 공급된다.
모터(60)의 로터(구체적으로는, 샤프트(24)의 일단측)는 상부 프레임(62c) 및 하부 프레임(62d)의 각각에 구비된 베어링에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다.
피스톤(62b)에는, 샤프트(24)가 관통 삽입되어 있다. 상부 프레임(62c) 및 하부 프레임(62d)에는, 샤프트(24)가 회전 가능하게 관통 삽입되어 있다. 상부 프레임(62c) 및 하부 프레임(62d)은 실린더(62a)의 단부면을 폐색한다. 어큐뮬레이터(64)는 흡입 파이프(65)를 거쳐서 냉매(예를 들면, 냉매 가스)를 실린더(62a)에 공급한다.
다음에, 압축기(6)의 동작에 대해서 설명한다. 어큐뮬레이터(64)로부터 공급된 냉매는, 밀폐 용기(61)에 고정된 흡입 파이프(65)로부터 실린더(62a) 내로 흡입된다. 인버터의 통전에 의해서 모터(60)가 회전하는 것에 의해, 샤프트(24)에 끼워맞춤된 피스톤(62b)이 실린더(62a) 내에서 회전한다. 이에 의해, 실린더(62a) 내에서 냉매의 압축이 실행된다.
냉매는 머플러(62e)를 통하고, 밀폐 용기(61) 내를 상승한다. 압축된 냉매에는, 냉동기유가 혼입되어 있다. 냉매와 냉동기유의 혼합물은 로터 코어에 형성된 구멍을 통과할 때에, 냉매와 냉동기유의 분리가 촉진되고, 이에 의해, 냉동기유가 토출 파이프(66)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 하여, 압축된 냉매가, 토출 파이프(66)를 통해서 냉동 사이클의 고압측으로 공급된다.
압축기(6)의 냉매로서, R410A, R407C, 또는 R22 등을 이용할 수 있다. 단, 압축기(6)의 냉매는 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 압축기(6)의 냉매로서, GWP(지구 온난화 계수)가 작은 냉매 등을 이용할 수 있다.
GWP가 작은 냉매의 대표 예로서, 이하의 냉매가 있다.
(1) 조성 중에 탄소의 이중 결합을 갖는 할로겐화 탄화수소는 예를 들면, HFO-1234yf(CF3CF=CH2)이다. HFO는, Hydro-Fluoro-Olefin의 약칭이다. Olefin은, 이중 결합을 1개 갖는 불포화탄화수소이다. HFO-1234yf의 GWP는, 4이다.
(2) 조성 중에 탄소의 이중 결합을 갖는 탄화수소는 예를 들면, R1270(프로필렌)이다. R1270의 GWP는 3이며, HFO-1234yf의 GWP보다 작지만, R1270의 가연성은 HFO-1234yf의 가연성보다 좋다.
(3) 조성 중에 탄소의 이중 결합을 갖는 할로겐화 탄화수소 및 조성 중에 탄소의 이중 결합을 갖는 탄화수소 중 적어도 1개를 포함하는 혼합물은 예를 들면, HFO-1234yf와 R32의 혼합물이다. HFO-1234yf는 저압 냉매 때문에, 압손(壓損)이 커져서, 냉동 사이클(특히, 증발기에 있어서)의 성능이 저하하기 쉽다. 그 때문에, 고압 냉매인 R32 또는 R41 등의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
실시형태 2에 따른 압축기(6)에 의하면, 실시형태 1에서 설명한 효과를 갖는다.
게다가, 모터(60)로서 실시형태 1에 따른 모터(1)를 이용하는 것에 의해, 모터(60)의 효율을 개선할 수 있고, 그 결과, 압축기(6)의 효율을 개선할 수 있다.
실시형태 3.
본 발명의 실시형태 3에 따른 공기 조화기(50)(냉동 공조 장치 또는 냉동 사이클 장치라고도 함)에 대해서 설명한다.
도 13은 실시형태 3에 따른 공기 조화기(50)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
실시형태 3에 따른 공기 조화기(50)는 송풍기(제 1 송풍기)로서의 실내기(51)와, 냉매 배관(52)과, 냉매 배관(52)을 거쳐서 실내기(51)에 접속된 송풍기(제 2 송풍기)로서의 실외기(53)를 구비한다.
실내기(51)는 모터(51a)(예를 들면, 실시형태 1에 따른 모터(1))와, 모터(51a)에 의해서 구동되는 것에 의해, 송풍하는 송풍부(51b)와, 모터(51a) 및 송풍부(51b)를 덮는 하우징(51c)을 갖는다. 송풍부(51b)는 예를 들면, 모터(51a)에 의해서 구동되는 날개(51d)를 갖는다. 예를 들어, 날개(51d)는 모터(51a)의 축(예를 들면, 샤프트(24))에 고정되어 있고, 기류를 생성한다.
실외기(53)는 모터(53a)(예를 들면, 실시형태 1에 따른 모터(1))와, 송풍부(53b)와, 압축기(54)와, 열교환기(도시되지 않음)를 갖는다. 송풍부(53b)는 모터(53a)에 의해서 구동되는 것에 의해 송풍한다. 송풍부(53b)는 예를 들면, 모터(53a)에 의해서 구동되는 날개(53d)를 갖는다. 예를 들어, 날개(53d)는 모터(53a)의 축(예를 들면, 샤프트(24))에 고정되어 있고, 기류를 생성한다. 압축기(54)는 모터(54a)(예를 들면, 실시형태 1에 따른 모터(1))와, 모터(54a)에 의해서 구동되는 압축 기구(54b)(예를 들면, 냉매 회로)와, 모터(54a) 및 압축 기구(54b)를 덮는 하우징(54c)을 갖는다. 압축기(54)는 예를 들면, 실시형태 2에서 설명한 압축기(6)이다.
공기 조화기(50)에 있어서, 실내기(51) 및 실외기(53) 중 적어도 하나는 실시형태 1에서 설명한 모터(1)를 갖는다. 구체적으로는, 송풍부의 구동원으로서, 모터(51a 및 53a) 중 적어도 일방에, 실시형태 1에서 설명한 모터(1)가 적용된다. 게다가, 압축기(54)의 모터(54a)로서, 실시형태 1에서 설명한 모터(1)를 이용해도 좋다.
공기 조화기(50)는 예를 들면, 실내기(51)로부터 차가운 공기를 송풍하는 냉방 운전, 또는 따뜻한 공기를 송풍하는 난방 운전 등의 운전을 실행할 수 있다. 실내기(51)에 있어서, 모터(51a)는 송풍부(51b)를 구동하기 위한 구동원이다. 송풍부(51b)는 조정된 공기를 송풍할 수 있다.
실시형태 3에 따른 공기 조화기(50)에 의하면, 모터(51a 및 53a) 중 적어도 일방에, 실시형태 1에서 설명한 모터(1)가 적용되므로, 실시형태 1에서 설명한 효과와 동일 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 공기 조화기(50)의 효율을 개선할 수 있다.
게다가, 송풍기(예를 들면, 실내기(51))의 구동원으로서, 실시형태 1에 따른 모터(1)를 이용하는 것에 의해, 실시형태 1에서 설명한 효과와 동일 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 송풍기의 효율을 개선할 수 있다. 실시형태 1에 따른 모터(1)와 모터(1)에 의해서 구동되는 날개(예를 들면, 날개(51d 또는 53d))를 갖는 송풍기는, 송풍하는 장치로서 단독으로 이용할 수 있다. 본 송풍기는 공기 조화기(50) 이외의 기기에도 적용 가능하다.
게다가, 압축기(54)의 구동원으로서, 실시형태 1에 따른 모터(1)를 이용하는 것에 의해, 실시형태 1에서 설명한 효과와 동일 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 압축기(54)의 효율을 개선할 수 있다.
실시형태 1에서 설명한 모터(1)는 공기 조화기(50) 이외에, 환기 팬, 가전 기기, 또는 공작기 등, 구동원을 갖는 기기에 탑재할 수 있다.
이상에 설명한 각 실시형태에 있어서의 특징은 서로 적절하게 조합시킬 수 있다.
1, 51a, 54a, 60 : 모터, 2 : 로터, 3 : 스테이터, 6 : 압축기, 20 : 전자 강판, 21 : 로터 코어, 22 : 영구자석, 33 : 슬롯, 34 : 티스, 35 : 요크, 36, 215 : 구멍, 37 : 절결부, 50 : 공기 조화기(냉동 공조 장치), 210 : 자석 삽입 구멍, 211 : 제 1 자석 삽입 구멍, 211a : 자석 배치부, 211b : 플럭스 배리어, 212 : 제 2 자석 삽입 구멍, 213 : 센터 리브, 214 : 박육부

Claims (11)

  1. 축방향과 직교하는 평면에 있어서 V자로 배열된, 제 1 자석 삽입 구멍 및 제 2 자석 삽입 구멍과, 상기 제 1 자석 삽입 구멍과 상기 제 2 자석 삽입 구멍 사이의 센터 리브를 갖는 전자 강판과,
    상기 제 1 자석 삽입 구멍에 배치된 제 1 영구자석과,
    상기 제 2 자석 삽입 구멍에 배치된 제 2 영구자석을 구비하고,
    상기 전자 강판의 두께를 T로 하고, 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최소 폭을 W1로 하고, 상기 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최대 폭을 W2로 했을 때,
    T≤W1≤2×T≤W2
    를 만족하는
    로터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    W1＜W2 또한 0.9≤W1/T≤1.9를 만족하는
    로터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    W1＜W2 또한 0.9≤W1/T≤1.5를 만족하는
    로터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 강판은, 상기 전자 강판의 외주면과 상기 제 1 자석 삽입 구멍 사이에 제 1 박육부를 갖고,
    상기 전자 강판은, 상기 전자 강판의 외주면과 상기 제 2 자석 삽입 구멍 사이에 제 2 박육부를 갖고,
    상기 제 1 자석 삽입 구멍은 상기 제 1 영구자석과 상기 제 1 박육부 사이에 공간인 제 1 플럭스 배리어를 갖고,
    상기 제 2 자석 삽입 구멍은 상기 제 2 영구자석과 상기 제 2 박육부 사이에 공간인 제 2 플럭스 배리어를 갖고,
    상기 평면에 있어서, 상기 제 1 박육부의 제 1 반경방향에 있어서의 최소 폭을 W3로 하고, 상기 평면에 있어서, 상기 제 2 박육부의 제 2 반경방향에 있어서의 최소 폭을 W4로 했을 때,
    0.6≤W3/T≤1.5 또한 0.6≤W4/T≤1.5
    를 만족하는
    로터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    0.6≤W3/T≤1.0 또한 0.6≤W4/T≤1.0을 만족하는
    로터.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 강판은 축방향으로 연장되는 구멍을 갖고,
    상기 전자 강판의 직경을 φ로 하고, 상기 평면에 있어서 상기 로터의 회전 중심으로부터 상기 구멍의 중심까지의 거리를 r로 했을 때, φ/4≤r를 만족하는
    로터.
  7. 스테이터와,
    상기 스테이터의 내측에 배치된 로터를 구비하고,
    상기 로터는,
    축방향과 직교하는 평면에 있어서 V자로 배열된, 제 1 자석 삽입 구멍 및 제 2 자석 삽입 구멍과, 상기 제 1 자석 삽입 구멍과 상기 제 2 자석 삽입 구멍 사이의 센터 리브를 갖는 전자 강판과,
    상기 제 1 자석 삽입 구멍에 배치된 제 1 영구자석과,
    상기 제 2 자석 삽입 구멍에 배치된 제 2 영구자석을 갖고,
    상기 전자 강판의 두께를 T로 하고, 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최소 폭을 W1로 하고, 상기 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최대 폭을 W2로 했을 때,
    T≤W1≤2×T≤W2
    를 만족하는
    모터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이터는, 상기 스테이터의 외주면에 형성된 적어도 1개의 절결부를 갖는
    모터.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 스테이터는 축방향으로 연장되는 적어도 1개의 구멍을 갖는
    모터.
  10. 모터와,
    상기 모터에 의해서 구동되는 압축 기구와,
    상기 모터 및 상기 압축 기구를 덮는 하우징을 구비하고,
    상기 모터는,
    스테이터와,
    상기 스테이터의 내측에 배치된 로터를 갖고,
    상기 로터는,
    축방향과 직교하는 평면에 있어서 V자로 배열된, 제 1 자석 삽입 구멍 및 제 2 자석 삽입 구멍과, 상기 제 1 자석 삽입 구멍과 상기 제 2 자석 삽입 구멍 사이의 센터 리브를 갖는 전자 강판과,
    상기 제 1 자석 삽입 구멍에 배치된 제 1 영구자석과,
    상기 제 2 자석 삽입 구멍에 배치된 제 2 영구자석을 갖고,
    상기 전자 강판의 두께를 T로 하고, 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최소 폭을 W1로 하고, 상기 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최대 폭을 W2로 했을 때,
    T≤W1≤2×T≤W2
    를 만족하는
    압축기.
  11. 실내기와,
    상기 실내기에 접속된 실외기를 갖고,
    상기 실내기 및 상기 실외기 중 적어도 1개는 모터를 갖고,
    상기 모터는,
    스테이터와,
    상기 스테이터의 내측에 배치된 로터를 갖고,
    상기 로터는,
    축방향과 직교하는 평면에 있어서 V자로 배열된, 제 1 자석 삽입 구멍 및 제 2 자석 삽입 구멍과, 상기 제 1 자석 삽입 구멍과 상기 제 2 자석 삽입 구멍 사이의 센터 리브를 갖는 전자 강판과,
    상기 제 1 자석 삽입 구멍에 배치된 제 1 영구자석과,
    상기 제 2 자석 삽입 구멍에 배치된 제 2 영구자석을 갖고,
    상기 전자 강판의 두께를 T로 하고, 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최소 폭을 W1로 하고, 상기 반경방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 센터 리브의 최대 폭을 W2로 했을 때,
    T≤W1≤2×T≤W2
    를 만족하는
    냉동 공조 장치.
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