WO2020003390A1 - 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electric motor having a permanent magnet.
- an electric motor having a rotor whose shaft is supported on only one side in the axial direction is used.
- a bearing supporting the shaft becomes a fulcrum during driving of the motor, and the shaft may bend. If the shaft bends, the position of the rotor moves in the radial direction, so that the rotor may come into contact with the stator.
- By increasing the air gap on the free end side it is possible to prevent the rotor from contacting the stator.
- there is a problem that the larger the air gap, the lower the magnetic force in the electric motor. Therefore, there has been proposed an electric motor in which the air gap on the free end side is set wide and the air gap on the support side is set narrower than the air gap on the free end side for example, Patent Document 1).
- the winding of the winding is performed using a jig for positioning the stator core, and the inner peripheral surface of the tooth tip is used to insert the winding into a slot (that is, an area between the teeth). Used for positioning.
- the shape of the slot opening which is a region between adjacent tooth tips, is different in the axial direction. Therefore, it is necessary to adjust or change the jig according to the inner diameter of the stator core. As a result, the winding process becomes complicated.
- An object of the present invention is to provide a motor in which a magnetic force in the motor is prevented from lowering and winding is easily wound.
- the electric motor of the present invention includes a rotor having a shaft, a rotor core fixed to the shaft, a permanent magnet fixed to the rotor core, and a first tooth extending in a radial direction.
- a first stator core located on a first side, and a second stator located on a second side adjacent to the first stator core in the axial direction and opposite to the first side in the axial direction.
- a stator positioned outside the rotor, wherein the shaft is supported only on the first side, and the shaft is supported from the rotor core in the radial direction to the first stator core.
- the first teeth are shorter than the shortest distance from the rotation center to the second stator core, and the first teeth are formed from the main body portion extending in the radial direction, the first portion extending in the circumferential direction, and the first portion. And a first tooth tip having a second portion protruding in the radial direction.
- FIG. 2 is a plan view schematically showing a first-side structure of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention. It is a top view which shows the structure of the 2nd side of an electric motor schematically. It is sectional drawing which shows the structure of an electric motor schematically.
- FIG. 2 is an enlarged view schematically showing a structure of a first stator core shown in FIG. 1.
- FIG. 3 is an enlarged view schematically showing a structure of a second stator core shown in FIG. 2. It is a figure showing an example of a state of a rotor during drive of an electric motor. It is a figure showing other examples of the structure of the 1st stator core. It is a figure which shows another example of the structure of a 1st rotor core.
- FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a compressor according to a second embodiment.
- FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a configuration of an air conditioner according to Embodiment 3.
- the z-axis direction indicates a direction parallel to the axis Ax of the electric motor 1
- the x-axis direction is orthogonal to the z-axis direction (z-axis).
- the y-axis direction indicates a direction orthogonal to both the z-axis direction and the x-axis direction.
- the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2.
- the direction parallel to the axis Ax is also referred to as “axial direction of the rotor 2” or simply “axial direction”.
- the radial direction is a direction orthogonal to the axis Ax.
- the xy plane is a plane orthogonal to the axial direction.
- FIG. 1 is a plan view schematically showing a first-side structure of the electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the bearing 4 is removed from the shaft 26.
- the arrow D1 indicates the circumferential direction of the stator 3 about the axis Ax.
- the arrow D1 also indicates the circumferential direction of the rotor 2 about the axis Ax.
- the circumferential direction of the rotor 2 and the stator 3 is also simply referred to as “circumferential direction”.
- FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure of the second side of the electric motor 1.
- FIG. 3 is a sectional view schematically showing the structure of the electric motor 1. In FIG.
- the lower side ie, the + z side
- the upper side ie, the ⁇ z side
- the second side is opposite to the first side.
- the first side is also called a bearing side
- the second side is also called an opposite bearing side.
- the electric motor 1 includes a rotor 2, a stator 3, and a bearing 4.
- the electric motor 1 is, for example, a permanent magnet synchronous motor (also referred to as a brushless DC motor) such as an embedded permanent magnet electric motor.
- the electric motor 1 is used, for example, as an electric motor in a high-efficiency hermetic compressor used in a refrigeration cycle device.
- the rotor 2 is rotatably arranged inside the stator 3.
- the rotor 2 has a rotor core 21, at least one permanent magnet 220, and a shaft 26.
- the rotation axis of the rotor 2 coincides with the axis Ax.
- the rotor core 21 is fixed to a shaft 26.
- the bearing 4 supports the first side of the shaft 26 (FIG. 3).
- the shaft 26 is inserted into a shaft hole 202 formed at the center of the rotor 2 in the xy plane.
- the shaft 26 is fixed to the rotor core 21 (specifically, the shaft hole 202) and is rotatably supported only on the first side. Specifically, the shaft 26 is rotatably supported by the bearing 4 on the first side.
- the rotor core 21 has a plurality of electromagnetic steel plates 201 stacked in the axial direction, a shaft hole 202, and at least one magnet insertion hole 203.
- the rotor core 21 has a cylindrical shape.
- each of the plurality of electromagnetic steel plates 201 is, for example, 0.1 mm or more and 1 mm or less.
- Each electromagnetic steel plate 201 is formed by punching into a predetermined shape.
- the shaft hole 202 and the magnet insertion hole 203 are formed in the plurality of electromagnetic steel plates 201.
- the shaft hole 202 is formed at the center of the electromagnetic steel plate 201 on the xy plane.
- the number of magnet insertion holes 203 is the same as the number of magnetic poles of the rotor 2.
- Each permanent magnet 220 is embedded in the rotor core 21. Specifically, the permanent magnet 220 is inserted into the magnet insertion hole 203, and is fixed to the rotor core 21.
- the permanent magnet 220 is, for example, a rare earth magnet. However, the permanent magnet 220 is not limited to a rare earth magnet.
- the width of the permanent magnet 220 in the radial direction is smaller than the width of the magnet insertion hole 203 in the radial direction.
- the permanent magnet 220 is located inside the magnet insertion hole 203 in the radial direction. Therefore, a gap is formed between the inner wall of the magnet insertion hole 203 and the outer surface of the permanent magnet 220 in the radial direction. Oil or refrigerant may be present in this gap.
- the stator 3 is located outside the rotor 2. As shown in FIGS. 1 to 3, the stator 3 has a first stator core 31 and a second stator core 32. As shown in FIG. 3, the stator 3 further has a winding 33 wound around a first stator core 31 and a second stator core 32. In the stator 3 shown in FIGS. 1 and 2, the winding 33 is removed from the first stator core 31 and the second stator core 32. For example, an insulator is arranged between the windings 33 and the first and second stator cores 31 and 32. When the electric motor 1 is driven, an electric current is supplied to the winding 33, whereby the rotor 2 rotates.
- the first stator core 31 is located on the first side in the axial direction.
- the second stator core 32 is located on the second side.
- the second stator core 32 is adjacent to the first stator core 31 in the axial direction. That is, the first stator core 31 is located on the first side of the stator 3, and the second stator core 32 is located on the second side of the stator 3.
- the first stator core 31 is formed in an annular shape.
- the first stator core 31 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. Each of the plurality of magnetic steel sheets is punched into a predetermined shape.
- the first stator core 31 has at least one tooth 311 extending in the radial direction and a yoke 312 extending in the circumferential direction.
- the first stator core 31 has a plurality of teeth 311 (specifically, six teeth 311).
- FIG. 4 is an enlarged view schematically showing the structure of the first stator core 31 shown in FIG. FIG. 4 shows a partial structure of the first stator core 31.
- the teeth 311 of the first stator core 31 have a main body 313 extending in the radial direction and a tooth tip 314 extending in the circumferential direction.
- the main body 313 extends from the yoke 312 in the radial direction.
- the tooth tip 314 has a first portion 315 extending in the circumferential direction, and a second portion 316 projecting radially from the first portion 315.
- the tooth tip 314 (specifically, the second portion 316) faces the rotor core 21.
- the first portion 315 protrudes from both sides of the main body 313 in the circumferential direction.
- the shapes of the teeth 311 are the same as each other.
- the surface of the first portion 315 facing the rotor core 21 (also referred to as an inner peripheral surface) has an arc shape with a radius R3 in the xy plane.
- the radius R3 is also called a distance R3.
- the surface (also referred to as an inner peripheral surface) of the second portion 316 facing the rotor core 21 has an arc shape with a radius R1 in the xy plane.
- the radius R1 is also called a distance R1.
- the radius of curvature of the inner peripheral surface of the first portion 315 is constant, and the radius of curvature of the inner peripheral surface of the second portion 316 is also constant.
- the length E1 of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 is larger than 0.4 mm. This makes it easier to fix the jig to the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 in the winding step.
- the lengths C1 of both ends of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 in a direction perpendicular to the radial direction are the minimum width C2 of the main body 313 of the tooth 311 in a direction perpendicular to the radial direction. Greater than. In other words, the first portion 315 protrudes from both sides of the main body 313 in a direction perpendicular to the radial direction.
- the effective magnetic flux from the permanent magnet 220 can be increased. That is, many magnetic fluxes from the rotor 2 can flow into the teeth 311.
- the second stator core 32 is formed in an annular shape.
- the second stator core 32 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. Each of the plurality of magnetic steel sheets is punched into a predetermined shape.
- the second stator core 32 has at least one tooth 321 extending in the radial direction and a yoke 322 extending in the circumferential direction.
- the second stator core 32 has a plurality of teeth 321 (specifically, six teeth 321).
- the distance from the axis Ax to the teeth 321 of the second stator core 32 is constant in the circumferential direction.
- FIG. 5 is an enlarged view schematically showing the structure of the second stator core 32 shown in FIG.
- FIG. 5 shows a partial structure of the second stator core 32.
- the teeth 321 of the second stator core 32 have a main body 323 extending in the radial direction and a tooth tip 324 extending in the circumferential direction.
- the main body 323 extends from the yoke 322 in the radial direction.
- the tooth tip 324 extends in the circumferential direction.
- the tooth tip 324 faces the rotor core 21.
- the surface of the tooth tip 324 facing the rotor core 21 (also referred to as an inner peripheral surface) has an arc shape with a radius R2 in the xy plane.
- the radius R2 is also called a distance R2.
- the radius of curvature of the inner peripheral surface of the tooth tip 324 is constant.
- the shapes of the plurality of teeth 321 are the same as each other.
- the first stator core 31 further has at least one slot opening 317.
- the slot opening 317 is a region surrounded by a broken line in FIG. In the example shown in FIG. 1, the first stator core 31 has a plurality of slot openings 317 (specifically, six slot openings 317).
- the slot opening 317 is also called a first side slot opening.
- first tooth 311 The central tooth of the three teeth 311 shown in FIG. 4 is referred to as “first tooth 311”, and the left tooth 311 or the right tooth 311 adjacent to the first tooth 311 in the circumferential direction is referred to as “second tooth 311”.
- second tooth 311 the tooth tip 314 of the first tooth 311
- first tooth tip 314 the tooth tip 314 of the second tooth 311
- second tooth tip 314 That is, in the circumferential direction, the second tooth tip 314 is adjacent to the first tooth tip 314.
- the slot opening 317 is a space between the first portion 315 of the first tooth tip 314 and the first portion 315 of the second tooth tip 314 in the xy plane.
- the second stator core 32 further has at least one slot opening 325.
- the slot opening 325 is a region surrounded by a broken line in FIG. In the example shown in FIG. 2, the second stator core 32 has a plurality of slot openings 325 (specifically, six slot openings 325).
- the slot opening 325 is also referred to as a second side slot opening.
- the center tooth of the three teeth 321 shown in FIG. 5 is referred to as “third tooth 321”, and the left tooth 321 or the right tooth 321 adjacent to the third tooth 321 in the circumferential direction is referred to as “fourth tooth 321”.
- the tooth tip 324 of the third tooth 321 is referred to as “third tooth tip 324”
- the tooth tip 324 of the fourth tooth 321 is referred to as “fourth tooth tip 324”. That is, the fourth tooth tip 324 is adjacent to the third tooth tip 324 in the circumferential direction.
- the slot opening 325 is a space between the third tooth tip 324 and the fourth tooth tip 324 on the xy plane.
- the shape of the slot opening 317 (ie, the first side slot opening) is the same as the shape of the slot opening 325 (ie, the second side slot opening).
- the radial width and the circumferential width of the slot opening 317 are the same as the radial width and the circumferential width of the slot opening 325. That is, in the xy plane, the area of the slot opening 317 is the same as the area of the slot opening 325.
- the shapes of the slot openings 317 and 325 in the xy plane are constant in the axial direction. Thereby, winding of the winding 33 can be easily performed.
- the position of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 coincides with the position of the inner peripheral surface of the tooth tip 324.
- the curvature of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 is the same as the curvature of the inner peripheral surface of the tooth tip 324. Therefore, in the xy plane, the radius R3 from the rotation center of the rotor 2 to the first portion 315 of the teeth tip 314 is the same as the radius R2 from the rotation center of the rotor 2 to the teeth tip 324. It is desirable that the inner circumferential surface of the first portion 315, the inner circumferential surface of the second portion 316, and the inner circumferential surface of the tooth tip 324 form concentric circles.
- the distance R1 is the shortest distance from the rotation center of the rotor 2 to the first stator core 31 in the radial direction when the rotation center of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane.
- the distance R2 is the shortest distance from the rotation center of the rotor 2 to the second stator core 32 in the radial direction when the rotation center of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane.
- the distance R1 is shorter than the distance R2.
- the distance L1 is the shortest distance from the second end of the second stator core 32 to the bearing 4 in the axial direction.
- the distance L1 is also the shortest distance from the second end of the rotor core 21 to the bearing 4 in the axial direction.
- the distance M1 is the shortest distance from the first stator core 31 to the bearing 4.
- the thickness N1 is the thickness of the first stator core 31 in the axial direction.
- the distance G1 is the shortest distance from the rotor core 21 to the first stator core 31 in the radial direction when the center of rotation of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane. In other words, the distance G1 is the shortest distance of the air gap between the rotor core 21 and the first stator core 31.
- the distance G2 is the shortest distance from the rotor core 21 to the second stator core 32 in the radial direction when the rotation center of the rotor 2 and the center of the stator 3 coincide on the xy plane.
- the distance G2 is the shortest distance of the air gap between the rotor core 21 and the second stator core 32.
- the center of rotation of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane, the center of rotation of the rotor 2 matches the axis Ax. That is, the axis Ax is also a line indicating the center of the stator 3. In this case, the electric motor 1 satisfies G2> G1.
- the electric motor 1 satisfies G1> G2 ⁇ (M1 + N1) / L1 (that is, G2 ⁇ (M1 + N1) / L1 ⁇ G1 ⁇ G2). This prevents the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) from contacting the first stator core 31 and the second stator core 32 when the shaft 26 is inclined while the air gap is reduced. Can be prevented.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a state of the rotor 2 during driving of the electric motor 1.
- the axis Ax ' indicates the center of the axis 26 shown in FIG.
- the axis Ax ' which is the center of rotation of the rotor 2 is shifted from the initially set axis Ax.
- the inclination ⁇ 1 is the maximum inclination of the axis 26 in a plane parallel to the axial direction, that is, the zx plane.
- the inclination ⁇ 1 is the maximum inclination of the axis 26 from the axis Ax on the zx plane. That is, the inclination ⁇ 1 is the inclination when the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) contacts the stator 3.
- the radial movement distance of the rotor core 21 is represented by L1 ⁇ sin ⁇ 1 at the second end of the rotor core 21. Therefore, the distance G2 (FIG. 3) needs to be larger than L1 ⁇ sin ⁇ 1. Therefore, the electric motor 1 satisfies G2> L1 ⁇ sin ⁇ 1 (that is, L1 ⁇ sin ⁇ 1 ⁇ G1 ⁇ G2). This makes it possible to prevent the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) from coming into contact with the second stator core 32 while reducing the air gap.
- the rotor core 21 is located at the end of the first stator core 31 in the ⁇ z direction, that is, at the second side end of the first stator core 31. Is represented by (M1 + N1) ⁇ sin ⁇ 1. Therefore, the distance G1 needs to be larger than (M1 + N1) ⁇ sin ⁇ 1. Therefore, the electric motor 1 satisfies G1> (M1 + N1) ⁇ sin ⁇ 1 (that is, (M1 + N1) ⁇ sin ⁇ 1 ⁇ G1 ⁇ G2). This prevents the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) from contacting the first stator core 31 and the second stator core 32 when the shaft 26 is inclined while the air gap is reduced. Can be prevented.
- the air gap between the stator and the rotor is designed to be narrow. Thereby, the magnetic resistance of the electric motor can be reduced, and a decrease in magnetic force can be prevented.
- the rotor shaft is rotatably supported in only one direction in the axial direction, the rotor receives a magnetic force in the radial direction, and the shaft of the rotor may bend. Therefore, when the shaft of the rotor is rotatably supported in only one direction in the axial direction, it is desirable to design the air gap between the stator and the rotor to be wide.
- the magnetic force decreases as the air gap increases.
- the rotor shaft is likely to bend because the permanent magnets have a large magnetic force in the radial direction. Therefore, when the shaft of the rotor is rotatably supported by only one bearing in the axial direction, the bearing side of the shaft serves as a fulcrum, and the shaft may bend. In this case, the air gap on the opposite bearing side becomes smaller than the air gap on the bearing side. Therefore, in the conventional electric motor, it is necessary to reduce the outer diameter of the rotor core in order to prevent the non-bearing side of the rotor core from contacting the stator. However, when the outer diameter of the rotor core is reduced, a large portion of the air gap is generated, which causes a decrease in magnetic force.
- distance G1 is shorter than distance G2.
- the air gap between the stator 3 and the rotor 2 can be appropriately set in consideration of the deflection of the shaft 26. That is, even when the shaft 26 of the rotor 2 is bent, the second side of the rotor 2 does not contact the second stator core 32, and the air gap (for example, the distance G2) on the second side is kept small. . Further, since the distance G1 is shorter than the distance G2, the air gap on the first side (for example, the distance G1) can be kept small. As a result, a decrease in the magnetic force of the electric motor 1 can be prevented.
- the outer diameter of the rotor core 21 is constant in the circumferential direction. Accordingly, by setting the inner diameter of the first stator core 31 and the inner diameter of the second stator core 32, the sizes of the two types of air gaps (that is, the distances G1 and G2) can be easily adjusted. . In the electric motor 1, since the distance R1 is shorter than the distance R2, the distance G1 can be shorter than the distance G2.
- the magnetic force of the permanent magnet 220 in the radial direction is large, so that the shaft 26 of the rotor 2 is easily bent.
- the electric motor 1 satisfies G1> G2 ⁇ (M1 + N1) / L1 (that is, G2 ⁇ (M1 + N1) / L1 ⁇ G1 ⁇ G2). This prevents the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) from contacting the first stator core 31 and the second stator core 32 when the shaft 26 is inclined while the air gap is reduced. Can be prevented.
- the radial movement distance of the rotor core 21 is represented by L1 ⁇ sin ⁇ 1 at the end of the rotor core 21 on the second side.
- the electric motor 1 satisfies G2> L1 ⁇ sin ⁇ 1 (that is, L1 ⁇ sin ⁇ 1 ⁇ G1 ⁇ G2). This makes it possible to prevent the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) from coming into contact with the second stator core 32 while reducing the air gap.
- the electromagnetic steel sheet forming the stator core is formed by press working. If the first stator core 31 and the second stator core 32 have many different shapes, a mold for processing the respective electromagnetic steel plates of the first stator core 31 and the second stator core 32 is required, The cost of the mold increases. On the other hand, in the electric motor 1 according to the present embodiment, since the shape of the tooth tip 314 may be changed so that the relationship between the distances G1 and G2 satisfies G1 ⁇ G2, the processing cost and the die cost are reduced. be able to.
- the winding of the winding is performed using a jig for positioning the stator core, and the inner peripheral surface of the tooth tip is used to insert the winding into a slot (that is, an area between the teeth). Used for positioning. If the inner diameter of the stator core is different in the axial direction, the winding is likely to be caught on the stator core. If the winding is caught on the stator core, the quality of the winding will be degraded. Therefore, it is necessary to adjust or change the jig according to the inner diameter of the stator core. In this case, the winding process becomes complicated and the manufacturing cost increases.
- the distance R1 is shorter than the distance R2
- the shape of the slot opening 317 that is, the first side slot opening
- the shape of the slot opening 325 that is, the second side slot. Opening
- the shapes of the slot openings 317 and 325 in the xy plane are constant in the axial direction. Accordingly, the jig can be prevented from being caught on the first stator core 31 and the second stator core 32, and the arrangement of the electromagnetic steel sheets forming the first stator core 31 and the second stator core 32 is disturbed. Can be prevented.
- the position of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 and the position of the inner peripheral surface of the tooth tip 324 coincide with each other.
- the curvature of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 is the same as the curvature of the inner peripheral surface of the tooth tip 324. Therefore, in the xy plane, the radius R3 from the rotation center of the rotor 2 to the first portion 315 of the teeth tip 314 is the same as the radius R2 from the rotation center of the rotor 2 to the teeth tip 324.
- an air gap between a rotor and a stator is managed using a gap gauge.
- the position of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 coincides with the position of the inner peripheral surface of the tooth tip 324 in the xy plane
- the management of the air gap using the gap gauge becomes easy.
- the curvature of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 is the same as the curvature of the inner peripheral surface of the tooth tip 324, the management of the air gap using the gap gauge becomes easy.
- the accuracy of the air gap between the rotor 2 and the stator 3 can be improved.
- the length E1 of the inner peripheral surface of the first portion 315 decreases.
- the length E1 of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 is larger than 0.4 mm. This makes it easier to fix the jig to the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 in the winding step.
- a circumferential end of the first portion 315 is chamfered with a radius of about 0.2 mm to prevent chipping of corners.
- the length E1 of the inner peripheral surface of the first portion 315 is larger than 0.4 mm, an inner peripheral surface that can contact the jig in the circumferential direction can be formed on the first portion 315.
- the inner peripheral surface of the first portion 315 can be brought into contact with the jig. Therefore, it is desirable that the inner peripheral surface of the first portion 315 and the inner peripheral surface of the tooth tip 324 have the same curvature in the xy plane.
- the lengths C1 of both ends of the inner peripheral surface of the first portion 315 of the tooth tip 314 in a direction perpendicular to the radial direction are the minimum width C2 of the main body 313 of the tooth 311 in a direction perpendicular to the radial direction. Greater than.
- the effective magnetic flux from the permanent magnet 220 can be increased. That is, many magnetic fluxes from the rotor 2 can flow into the teeth 311.
- the tooth tip 314 has a second portion 316 that projects radially from the first portion 315.
- the air gap between the first stator core 31 and the rotor 2 can be reduced in a region where the magnetic flux from the rotor 2 easily flows into the teeth 311, and the magnetic flux from the rotor 2 is efficiently reduced. Can flow into the first stator core 31.
- the permanent magnet 220 is a rare-earth magnet
- the magnetic force of the rotor 2 becomes very large, so that a large force is applied to the shaft 26.
- the shaft 26 is supported by only one bearing 4 in the axial direction, the shaft 26 is easily bent. Therefore, in the conventional electric motor, it is necessary to increase the air gap between the rotor core and the stator in order to prevent the rotor core from contacting the stator.
- increasing the air gap causes a decrease in magnetic force.
- motor 1 since motor 1 has the above-described structure, even when a rare earth magnet is used as the permanent magnet, rotor 2 contacts first stator core 31 and second stator core 32. In this case, the air gap between the rotor 2 and the stator 3 can be kept small. Thus, the magnetic force of the electric motor 1 can be prevented from lowering, and the winding 33 can be easily wound in the winding step.
- FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the structure of the first stator core 31.
- the first stator core 31 has a first core part 31a and a second core part 31b.
- the structure other than the first stator core 31 is the same as that of the first embodiment.
- the distance G1 is the shortest distance from the rotor core 21 to the second core portion 31b in the radial direction when the rotation center of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane. is there.
- the distance G3 is the shortest distance from the rotor core 21 to the first core portion 31a in the radial direction when the center of rotation of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane. is there.
- Distance G1 is smaller than distance G3. Therefore, the relationship between the distances G1, G2, and G3 satisfies G1 ⁇ G2 and G1 ⁇ 3. Thereby, since the air gap is small on the first side of the electric motor 1, the magnetic flux from the rotor 2 can easily flow into the first stator core 31. As a result, the efficiency of the electric motor 1 can be increased.
- the distance M2 is the shortest distance from the second end of the second core portion 31b to the bearing 4 in the axial direction.
- the electric motor 1 satisfies G3 ⁇ M2 / (M1 + N1) ⁇ G1 ⁇ G3.
- the inclination ⁇ 1 is the inclination when the rotor 2 (specifically, the rotor core 21) contacts the stator 3. Therefore, the electric motor 1 satisfies M2 ⁇ sin ⁇ 1 ⁇ G1 ⁇ G3. Thereby, it is possible to prevent the rotor core 21 from contacting the first stator core 31.
- FIG. 8 is a diagram showing still another example of the structure of the first stator core 31.
- the first stator core 31 has a first core 31a and a second core 31b.
- the structure other than the first stator core 31 is the same as that of the first embodiment.
- the distance G1 is the shortest distance from the rotor core 21 to the first core part 31a in the radial direction when the center of rotation of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane. is there.
- the distance G3 is the shortest distance from the rotor core 21 to the second core portion 31b in the radial direction when the rotation center of the rotor 2 and the center of the stator 3 match on the xy plane. is there.
- Distance G1 is smaller than distance G3. Therefore, the relationship between the distances G1, G2, and G3 satisfies G1 ⁇ G2 and G1 ⁇ 3. Thereby, since the air gap is small on the first side of the electric motor 1, the magnetic flux from the rotor 2 can easily flow into the first stator core 31. As a result, the efficiency of the electric motor 1 can be increased.
- the electric motors 1 shown in the first and second modifications can obtain the same advantages as those described in the first embodiment. That is, as described in the first and second modifications, the electric motor 1 only needs to satisfy G1 ⁇ G2, and the structure of the air gap between the first stator core 31 and the rotor 2 is the same as that of the first embodiment. Not limited.
- FIG. 9 is a sectional view schematically showing a structure of a compressor 6 according to the second embodiment.
- the compressor 6 has an electric motor 60 as an electric element, a sealed container 61 as a housing, and a compression mechanism 62 as a compression element.
- the compressor 6 is a rotary compressor.
- the compressor 6 is not limited to a rotary compressor.
- the electric motor 60 is the electric motor 1 according to the first embodiment.
- the electric motor 60 is an embedded permanent magnet electric motor, but is not limited to this.
- the closed container 61 covers the electric motor 60 and the compression mechanism 62. Refrigeration oil for lubricating the sliding portion of the compression mechanism 62 is stored at the bottom of the closed container 61.
- the compressor 6 further includes a glass terminal 63 fixed to the closed container 61, an accumulator 64, a suction pipe 65, and a discharge pipe 66.
- the compression mechanism 62 includes a cylinder 62a, a piston 62b, an upper frame 62c (first frame), a lower frame 62d (second frame), and a plurality of mufflers attached to the upper frame 62c and the lower frame 62d, respectively. 62e.
- the compression mechanism 62 further has a vane for dividing the inside of the cylinder 62a into a suction side and a compression side.
- the compression mechanism 62 is driven by the electric motor 60.
- the electric motor 60 is fixed in the closed container 61 by press fitting or shrink fitting.
- the stator 3 may be directly attached to the closed container 61 by welding instead of press-fitting and shrink fitting.
- Electric power is supplied to the windings of the stator 3 of the electric motor 60 via the glass terminals 63.
- the rotor of the electric motor 60 (specifically, one end of the shaft 26) is rotatably supported by bearings provided on each of the upper frame 62c and the lower frame 62d.
- the shaft 26 is inserted through the piston 62b.
- the shaft 26 is rotatably inserted into the upper frame 62c and the lower frame 62d.
- the upper frame 62c and the lower frame 62d close the end surface of the cylinder 62a.
- the accumulator 64 supplies a refrigerant (for example, a refrigerant gas) to the cylinder 62a via the suction pipe 65.
- the refrigerant supplied from the accumulator 64 is drawn into the cylinder 62a from a suction pipe 65 fixed to the closed container 61.
- the rotation of the electric motor 60 by energization of the inverter causes the piston 62b fitted to the shaft 26 to rotate in the cylinder 62a. Thereby, the refrigerant is compressed in the cylinder 62a.
- the refrigerant passes through the muffler 62e and rises in the closed container 61.
- Refrigeration oil is mixed in the compressed refrigerant.
- the mixture of the refrigerant and the refrigerating machine oil passes through the air holes 36 formed in the rotor core, the separation of the refrigerant and the refrigerating machine oil is promoted, thereby preventing the refrigerating machine oil from flowing into the discharge pipe 66. it can.
- the compressed refrigerant is supplied to the high pressure side of the refrigeration cycle through the discharge pipe 66.
- R R410A, R407C, R22, or the like can be used as the refrigerant of the compressor 6.
- the refrigerant of the compressor 6 is not limited to these.
- a refrigerant having a small GWP global warming potential
- GWP global warming potential
- the following refrigerants are typical examples of the refrigerant having a small GWP.
- HFO is an abbreviation for Hydro-Fluoro-Olefin.
- Olefin is an unsaturated hydrocarbon having one double bond.
- the GWP of HFO-1234yf is 4.
- the hydrocarbon having a carbon double bond in the composition is, for example, R1270 (propylene).
- the GWP of R1270 is 3, which is smaller than the GWP of HFO-1234yf, but the flammability of R1270 is better than that of HFO-1234yf.
- a mixture containing at least one of a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond in the composition and a hydrocarbon having a carbon double bond in the composition is, for example, a mixture of HFO-1234yf and R32. is there. Since HFO-1234yf is a low-pressure refrigerant, the pressure loss increases, and the performance of a refrigeration cycle (particularly, in an evaporator) tends to decrease. Therefore, it is desirable to use a mixture with a high-pressure refrigerant such as R32 or R41.
- the efficiency of the electric motor 60 can be improved, and as a result, the efficiency of the compressor 6 can be improved.
- FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of an air conditioner 50 according to Embodiment 3.
- the air conditioner 50 according to Embodiment 3 includes an indoor unit 51 as a blower (first blower), a refrigerant pipe 52, and a blower (second blower) connected to the indoor unit 51 via the refrigerant pipe 52. )).
- the indoor unit 51 includes an electric motor 51a (for example, the electric motor 1 according to Embodiment 1), a blower 51b that blows air when driven by the motor 51a, and a housing 51c that covers the motor 51a and the blower 51b.
- the blower 51b has, for example, a blade 51d driven by an electric motor 51a.
- the blade 51d is fixed to a shaft (for example, the shaft 26) of the electric motor 51a, and generates an airflow.
- the outdoor unit 53 includes an electric motor 53a (for example, the electric motor 1 according to the first embodiment), a blowing unit 53b, a compressor 54, and a heat exchanger (not shown).
- the blower 53b blows air when driven by the electric motor 53a.
- the blower 53b has, for example, a blade 53d driven by an electric motor 53a.
- the blade 53d is fixed to a shaft (for example, the shaft 26) of the electric motor 53a, and generates an airflow.
- the compressor 54 includes an electric motor 54a (for example, the electric motor 1 according to the first embodiment), a compression mechanism 54b (for example, a refrigerant circuit) driven by the electric motor 54a, and a housing 54c that covers the electric motor 54a and the compression mechanism 54b.
- the compressor 54 is, for example, the compressor 6 described in the second embodiment.
- At least one of the indoor unit 51 and the outdoor unit 53 has the electric motor 1 described in the first embodiment.
- the electric motor 1 described in the first embodiment is applied to at least one of the electric motors 51a and 53a as a driving source of the blower.
- the electric motor 1 described in the first embodiment may be used as the electric motor 54a of the compressor 54.
- the air conditioner 50 can perform operations such as a cooling operation for blowing cool air from the indoor unit 51 and a heating operation for blowing warm air.
- the electric motor 51a is a driving source for driving the blowing unit 51b.
- the blower 51b can blow the adjusted air.
- the electric motor 1 described in the first embodiment is applied to at least one of the electric motors 51a and 53a. Therefore, the same effect as that described in the first embodiment is obtained. Obtainable. Thereby, the efficiency of the air conditioner 50 can be improved.
- the electric motor 1 according to the first embodiment as a drive source of the blower (for example, the indoor unit 51), the same effect as that described in the first embodiment can be obtained. Thereby, the efficiency of the blower can be improved.
- the blower including the electric motor 1 according to Embodiment 1 and the blades driven by the electric motor 1 can be used alone as a device for blowing air. This blower is applicable to equipment other than the air conditioner 50.
- the electric motor 1 according to the first embodiment as a drive source of the compressor 54, the same effect as that described in the first embodiment can be obtained. Thus, the efficiency of the compressor 54 can be improved.
- the electric motor 1 described in the first embodiment can be mounted on a device having a driving source such as a ventilation fan, a home appliance, or a machine tool, in addition to the air conditioner 50.
- a driving source such as a ventilation fan, a home appliance, or a machine tool
Landscapes
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- Compressor (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
電動機(1)は、回転子(2)と固定子(3)とを有する。固定子(3)は、軸方向における第1側に位置する第1固定子鉄心(31)と、第2側に位置する第2固定子鉄心(32)とを有する。径方向における回転子(2)の回転子鉄心(21)から第1固定子鉄心(31)までの最短距離(G1)は、径方向における回転子鉄心(21)から第2固定子鉄心(32)までの最短距離(G2)よりも短い。第1固定子鉄心(31)のティース(311)は、ティース先端部(314)を有する。ティース先端部(314)は、径方向に延在する本体部(313)と、周方向に延在する第1部分(315)と第1部分から径方向に突出する第2部分(316)とを有する。
Description
本発明は、永久磁石を有する電動機に関する。
一般に、軸が軸方向における一方のみで支持された回転子を備えた電動機が用いられている。このような電動機では、電動機の駆動中に、軸を支持する軸受が支点になり、軸がたわむことがある。軸がたわむと、回転子の位置が径方向に移動するため、回転子が固定子に接触することがある。自由端側のエアギャップを大きくすることにより、回転子が固定子に接触することを防ぐことができる。しかしながら、エアギャップが大きい程、電動機における磁力が低下するという問題がある。そのため、自由端側のエアギャップを広く設定し、且つ支持側のエアギャップを自由端側のエアギャップよりも狭く設定した電動機が提案されている(例えば、特許文献1)。
通常、巻線の巻回は、固定子鉄心の位置決めのための治具を用いて行われ、ティース先端部の内周面は、巻線をスロット(すなわち、ティース間の領域)に挿入するための位置決めに使用される。特許文献1に記載の技術では、互いに隣り合うティース先端部間の領域であるスロットオープニングの形状が軸方向において異なっている。そのため、固定子鉄心の内径に応じて治具の調整又は変更が必要となる。その結果、巻線工程が複雑化する。
本発明の目的は、電動機における磁力の低下を防ぐと共に、巻線の巻回が容易な電動機を提供することである。
本発明の電動機は、軸と前記軸に固定された回転子鉄心と前記回転子鉄心に固定された永久磁石とを有する回転子と、径方向に延在する第1ティースを有し軸方向における第1側に位置する第1固定子鉄心と、前記軸方向において前記第1固定子鉄心に隣接しており前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側に位置する第2固定子鉄心とを有し、前記回転子の外側に位置する固定子とを備え、前記軸は前記第1側のみで支持されており、前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、前記径方向における前記回転子の回転中心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子の前記回転中心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、前記第1ティースは、前記径方向に延在する本体部と、周方向に延在する第1部分と前記第1部分から前記径方向に突出する第2部分とを有する第1ティース先端部とを有する。
本発明によれば、電動機における磁力の低下を防ぐと共に、巻線の巻回が容易な電動機を提供することができる。
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
各図に示されるxyz直交座標系において、z軸方向(z軸)は、電動機1の軸線Axと平行な方向を示し、x軸方向(x軸)は、z軸方向(z軸)に直交する方向を示し、y軸方向(y軸)は、z軸方向及びx軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Axは、回転子2の回転中心である。軸線Axと平行な方向は、「回転子2の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、軸線Axと直交する方向である。xy平面は、軸方向と直交する平面である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
各図に示されるxyz直交座標系において、z軸方向(z軸)は、電動機1の軸線Axと平行な方向を示し、x軸方向(x軸)は、z軸方向(z軸)に直交する方向を示し、y軸方向(y軸)は、z軸方向及びx軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Axは、回転子2の回転中心である。軸線Axと平行な方向は、「回転子2の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、軸線Axと直交する方向である。xy平面は、軸方向と直交する平面である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電動機1の第1側の構造を概略的に示す平面図である。図1に示される電動機1では、軸26から軸受け4が外されている。矢印D1は、軸線Axを中心とする固定子3の周方向を示す。矢印D1は、軸線Axを中心とする回転子2の周方向も示す。回転子2及び固定子3の周方向は、単に「周方向」ともいう。
図2は、電動機1の第2側の構造を概略的に示す平面図である。
図3は、電動機1の構造を概略的に示す断面図である。図3において、下側(すなわち、+z側)が第1側であり、上側(すなわち、-z側)が第2側である。すなわち、軸方向において、第2側は第1側の反対側である。本実施の形態では、第1側を軸受側とも呼び、第2側を反軸受側とも呼ぶ。
図2は、電動機1の第2側の構造を概略的に示す平面図である。
図3は、電動機1の構造を概略的に示す断面図である。図3において、下側(すなわち、+z側)が第1側であり、上側(すなわち、-z側)が第2側である。すなわち、軸方向において、第2側は第1側の反対側である。本実施の形態では、第1側を軸受側とも呼び、第2側を反軸受側とも呼ぶ。
電動機1は、回転子2と、固定子3と、軸受け4とを有する。電動機1は、例えば、永久磁石埋込型電動機などの永久磁石同期電動機(ブラシレスDCモータともいう)である。電動機1は、例えば、冷凍サイクル装置に用いられる高効率密閉型圧縮機内の電動機として用いられる。
回転子2は、固定子3の内側に回転可能に配置されている。回転子2は、回転子鉄心21と、少なくとも1つの永久磁石220と、軸26とを有する。図1から3に示される例では、回転子2の回転軸は、軸線Axと一致する。回転子鉄心21は、軸26に固定されている。軸受け4は、軸26の第1側を支持している(図3)。
軸26は、xy平面における回転子2の中心部に形成された軸孔202に挿入されている。軸26は、回転子鉄心21(具体的には、軸孔202)に固定されているとともに第1側のみで回転可能に支持されている。具体的には、軸26は、第1側において、軸受け4によって回転可能に支持されている。
回転子鉄心21は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板201と、軸孔202と、少なくとも1つの磁石挿入孔203とを有する。回転子鉄心21は、円筒形状である。
複数の電磁鋼板201の各々の厚さは、例えば、0.1mm以上1mm以下である。各電磁鋼板201は、予め定められた形状に打ち抜きで形成されている。軸孔202及び磁石挿入孔203は、複数の電磁鋼板201に形成されている。軸孔202は、xy平面における電磁鋼板201の中心に形成されている。
図1及び図2に示される例では、磁石挿入孔203の数は、回転子2の磁極の数と同じである。
各永久磁石220は、回転子鉄心21に埋め込まれている。具体的には、永久磁石220は、磁石挿入孔203に挿入されており、回転子鉄心21に固定されている。永久磁石220は、例えば、希土類磁石である。ただし、永久磁石220は、希土類磁石に限定されない。径方向における永久磁石220の幅は、径方向における磁石挿入孔203の幅よりも小さい。
図1及び図2に示されるように、永久磁石220は、磁石挿入孔203内において径方向における内側に位置している。したがって、磁石挿入孔203の内壁と径方向における永久磁石220の外側の表面との間には空隙が形成されている。この空隙には、油又は冷媒が存在していてもよい。
固定子3は、回転子2の外側に位置する。図1から図3に示されるように、固定子3は、第1固定子鉄心31と、第2固定子鉄心32とを有する。図3に示されるように、固定子3は、さらに、第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に巻回された巻線33を有する。図1及び図2に示される固定子3では、第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32から巻線33が外されている。例えば、第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32と巻線33との間にはインシュレータが配置される。電動機1が駆動するとき、電流が巻線33に供給され、これにより、回転子2が回転する。
図3に示されるように、第1固定子鉄心31は、軸方向における第1側に位置する。第2固定子鉄心32は、第2側に位置する。第2固定子鉄心32は、軸方向において第1固定子鉄心31に隣接している。すなわち、第1固定子鉄心31は固定子3の第1側に位置し、第2固定子鉄心32は固定子3の第2側に位置する。
第1固定子鉄心31は、環状に形成されている。第1固定子鉄心31は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成されている。複数の電磁鋼板の各々は、予め定められた形状に打ち抜かれている。
図1に示されるように、第1固定子鉄心31は、径方向に延在する少なくとも1つのティース311と、周方向に延在するヨーク312とを有する。図1に示される例では、第1固定子鉄心31は、複数のティース311(具体的には、6つのティース311)を有する。
図4は、図1に示される第1固定子鉄心31の構造を概略的に示す拡大図である。図4では、第1固定子鉄心31の一部の構造が示されている。
第1固定子鉄心31のティース311は、径方向に延在する本体部313と、周方向に延在するティース先端部314とを有する。
第1固定子鉄心31のティース311は、径方向に延在する本体部313と、周方向に延在するティース先端部314とを有する。
本体部313は、ヨーク312から径方向に延在する。ティース先端部314は、周方向に延在する第1部分315と、第1部分315から径方向に突出する第2部分316とを有する。ティース先端部314(具体的には、第2部分316)は、回転子鉄心21に面している。第1部分315は、本体部313の両側から周方向に突出している。図1及び図4に示される例では、複数のティース311の形状は、互いに同じである。
回転子鉄心21に面する第1部分315の表面(内周面ともいう)は、xy平面において半径R3の円弧形状である。半径R3は、距離R3ともいう。回転子鉄心21に面する第2部分316の表面(内周面ともいう)は、xy平面において半径R1の円弧形状である。半径R1は、距離R1ともいう。図4に示される例では、第1部分315の内周面の曲率半径は一定であり、第2部分316の内周面の曲率半径も一定である。
xy平面において、ティース先端部314の第1部分315の内周面の長さE1は、0.4mmよりも大きい。これにより、巻線工程において、治具をティース先端部314の第1部分315の内周面に固定させやすくなる。
xy平面において、径方向と直交する方向における、ティース先端部314の第1部分315の内周面の両端の長さC1は、径方向と直交する方向におけるティース311の本体部313の最小幅C2よりも大きい。言い換えると、第1部分315は、本体部313の両側から径方向と直交する方向に突出している。これにより、永久磁石220からの有効な磁束を増加させることができる。すなわち、回転子2からの多くの磁束をティース311に流入させることができる。
第2固定子鉄心32は、環状に形成されている。第2固定子鉄心32は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成されている。複数の電磁鋼板の各々は、予め定められた形状に打ち抜かれている。
図2に示されるように、第2固定子鉄心32は、径方向に延在する少なくとも1つのティース321と、周方向に延在するヨーク322とを有する。図2に示される例では、第2固定子鉄心32は、複数のティース321(具体的には、6つのティース321)を有する。図2に示される例では、xy平面において、軸線Axから第2固定子鉄心32のティース321までの距離は、周方向において一定である。
図5は、図2に示される第2固定子鉄心32の構造を概略的に示す拡大図である。図5では、第2固定子鉄心32の一部の構造が示されている。
第2固定子鉄心32のティース321は、径方向に延在する本体部323と、周方向に延在するティース先端部324とを有する。本体部323は、ヨーク322から径方向に延在する。ティース先端部324は、周方向に延在する。
第2固定子鉄心32のティース321は、径方向に延在する本体部323と、周方向に延在するティース先端部324とを有する。本体部323は、ヨーク322から径方向に延在する。ティース先端部324は、周方向に延在する。
ティース先端部324は、回転子鉄心21に面している。回転子鉄心21に面するティース先端部324の表面(内周面ともいう)は、xy平面において半径R2の円弧形状である。半径R2は、距離R2ともいう。図5に示される例では、ティース先端部324の内周面の曲率半径は一定である。図2及び図5に示される例では、複数のティース321の形状は、互いに同じである。
第1固定子鉄心31は、さらに、少なくとも1つのスロットオープニング317を有する。スロットオープニング317は、図1において破線で囲まれた領域である。図1に示される例では、第1固定子鉄心31は、複数のスロットオープニング317(具体的には、6つのスロットオープニング317)を有する。スロットオープニング317は、第1側スロットオープニングともいう。
図4に示される3つのティース311の内の中央のティースを「第1ティース311」とし、周方向において第1ティース311に隣接する、左側のティース311又は右側のティース311を「第2ティース311」という。この場合、第1ティース311のティース先端部314を「第1ティース先端部314」と称し、第2ティース311のティース先端部314を「第2ティース先端部314」と称する。すなわち、周方向において、第2ティース先端部314は、第1ティース先端部314に隣接する。
スロットオープニング317は、xy平面において、第1ティース先端部314の第1部分315と第2ティース先端部314の第1部分315との間の空間である。
第2固定子鉄心32は、さらに、少なくとも1つのスロットオープニング325を有する。スロットオープニング325は、図2において破線で囲まれた領域である。図2に示される例では、第2固定子鉄心32は、複数のスロットオープニング325(具体的には、6つのスロットオープニング325)を有する。スロットオープニング325は、第2側スロットオープニングともいう。
図5に示される3つのティース321の内の中央のティースを「第3ティース321」とし、周方向において第3ティース321に隣接する、左側のティース321又は右側のティース321を「第4ティース321」という。この場合、第3ティース321のティース先端部324を「第3ティース先端部324」と称し、第4ティース321のティース先端部324を「第4ティース先端部324」と称する。すなわち、周方向において、第4ティース先端部324は、第3ティース先端部324に隣接する。
スロットオープニング325は、xy平面において、第3ティース先端部324と第4ティース先端部324との間の空間である。
xy平面において、スロットオープニング317(すなわち、第1側スロットオープニング)の形状は、スロットオープニング325(すなわち、第2側スロットオープニング)の形状と同じである。言い換えると、xy平面において、スロットオープニング317の径方向の幅及び周方向の幅は、スロットオープニング325の径方向の幅及び周方向の幅と同じである。すなわち、xy平面において、スロットオープニング317の面積は、スロットオープニング325の面積と同じである。xy平面におけるスロットオープニング317及び325の形状は、軸方向において一定である。これにより、巻線33の巻回を容易に行うことができる。
xy平面において、ティース先端部314の第1部分315の内周面の位置は、ティース先端部324の内周面の位置に一致する。言い換えると、xy平面において、ティース先端部314の第1部分315の内周面の曲率は、ティース先端部324の内周面の曲率と同じである。したがって、xy平面において、回転子2の回転中心からティース先端部314の第1部分315までの半径R3と、回転子2の回転中心からティース先端部324までの半径R2とが同じである。第1部分315の内周面、第2部分316の内周面、及びティース先端部324の内周面は、同心円を形成することが望ましい。
距離R1は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子2の回転中心から第1固定子鉄心31までの最短距離である。距離R2は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子2の回転中心から第2固定子鉄心32までの最短距離である。距離R1は、距離R2よりも短い。
距離L1は、軸方向における第2固定子鉄心32の第2側の端部から軸受け4までの最短距離である。距離L1は、軸方向における回転子鉄心21の第2側の端部から軸受け4までの最短距離でもある。距離M1は、第1固定子鉄心31から軸受け4までの最短距離である。厚みN1は、軸方向における第1固定子鉄心31の厚みである。
距離G1は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子鉄心21から第1固定子鉄心31までの最短距離である。言い換えると、距離G1は、回転子鉄心21と第1固定子鉄心31との間のエアギャップの最短距離である。
距離G2は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子鉄心21から第2固定子鉄心32までの最短距離である。言い換えると、距離G2は、回転子鉄心21と第2固定子鉄心32との間のエアギャップの最短距離である。
xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているとき、回転子2の回転中心は、軸線Axと一致する。すなわち、軸線Axは、固定子3の中心を示す線でもある。この場合において、電動機1は、G2>G1を満たす。
図3に示されるように、zx平面において軸26が傾いたとき、第1固定子鉄心31の-z方向における端部、すなわち、第1固定子鉄心31の第2側端部において、回転子鉄心21の径方向の最大移動距離は、G2×(M1+N1)/L1で近似される。したがって、第1固定子鉄心31の-z方向における端部において、第1固定子鉄心31と回転子2との間のエアギャップは、G2×(M1+N1)/L1よりも大きくする必要がある。したがって、距離G1は、G2×(M1+N1)/L1よりも大きくする必要がある。
図3に示される例において、電動機1は、G1>G2×(M1+N1)/L1を満たす(すなわち、G2×(M1+N1)/L1<G1<G2)。これにより、エアギャップを小さくしながらも軸26が傾いたときに回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に接触することを防ぐことができる。
図6は、電動機1の駆動中における回転子2の状態の一例を示す図である。軸線Ax´は、図6に示される軸26の中心を示す。図6に示される例では、回転子2の回転中心である軸線Ax´は、当初設定された軸線Axからずれている。
傾きθ1は、軸方向と平行な平面、すなわち、zx平面における軸26の最大傾きである。言い換えると、傾きθ1は、zx平面における軸線Axからの軸26の最大傾きである。すなわち、傾きθ1は、回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が固定子3と接触するときの傾きである。
zx平面において軸26の傾きがθ1であるとき、回転子鉄心21の径方向の移動距離は、回転子鉄心21の第2側の端部においてL1×sinθ1で表される。それゆえ、距離G2(図3)は、L1×sinθ1よりも大きくする必要がある。したがって、電動機1は、G2>L1×sinθ1を満たす(すなわち、L1×sinθ1<G1<G2)。これにより、エアギャップを小さくしながらも回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が第2固定子鉄心32と接触することを防ぐことができる。
さらに、zx平面において軸26の最大傾きがθ1であるとき、第1固定子鉄心31の-z方向における端部、すなわち、第1固定子鉄心31の第2側端部において、回転子鉄心21の径方向の移動距離は、(M1+N1)×sinθ1で表される。それゆえ、距離G1は、(M1+N1)×sinθ1よりも大きくする必要がある。したがって、電動機1は、G1>(M1+N1)×sinθ1を満たす(すなわち、(M1+N1)×sinθ1<G1<G2)。これにより、エアギャップを小さくしながらも軸26が傾いたときに回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に接触することを防ぐことができる。
本実施の形態に係る電動機1の効果を以下に説明する。
一般に、固定子と回転子との間のエアギャップは狭く設計される。これにより、電動機における磁気抵抗を小さくすることができ、磁力の低下を防ぐことができる。しかしながら、回転子の軸が軸方向における一方のみで回転可能に支持されている場合、回転子が径方向の磁力を受け、回転子の軸がたわむことがある。そのため、回転子の軸が軸方向における一方のみで回転可能に支持されている場合、固定子と回転子との間のエアギャップは広く設計することが望ましい。しかしながら、エアギャップが大きくなるほど磁力が低下する。
一般に、固定子と回転子との間のエアギャップは狭く設計される。これにより、電動機における磁気抵抗を小さくすることができ、磁力の低下を防ぐことができる。しかしながら、回転子の軸が軸方向における一方のみで回転可能に支持されている場合、回転子が径方向の磁力を受け、回転子の軸がたわむことがある。そのため、回転子の軸が軸方向における一方のみで回転可能に支持されている場合、固定子と回転子との間のエアギャップは広く設計することが望ましい。しかしながら、エアギャップが大きくなるほど磁力が低下する。
永久磁石を用いた電動機では、径方向における永久磁石の磁力が大きいため、回転子の軸がたわみやすい。そのため、回転子の軸が軸方向における一方の軸受けのみで回転可能に支持されている場合、軸の軸受け側が支点となり、軸がたわむことがある。この場合、反軸受け側におけるエアギャップが、軸受け側のエアギャップよりも狭くなる。したがって、従来の電動機では、回転子鉄心の反軸受け側が固定子と接触するのを防ぐため、回転子鉄心の外径を小さくする必要がある。しかしながら、回転子鉄心の外径を小さくすると、エアギャップの広い部分が生じ、磁力の低下を引き起こす。
本実施の形態に係る電動機1では、図3に示されるように、距離G1は、距離G2よりも短い。これにより、軸26のたわみを考慮して固定子3と回転子2との間のエアギャップを適切に設定することができる。すなわち、回転子2の軸26がたわんだ場合でも、回転子2の第2側が第2固定子鉄心32と接触せずに、第2側におけるエアギャップ(例えば、距離G2)が狭く維持される。さらに、距離G1が距離G2よりも短いので、第1側におけるエアギャップ(例えば、距離G1)も狭く維持することができる。その結果、電動機1における磁力の低下を防ぐことができる。
周方向において回転子鉄心21の外径は一定である。これにより、第1固定子鉄心31の内径及び第2固定子鉄心32の内径を設定することにより、2種類のエアギャップ(すなわち、距離G1及びG2)の大きさを容易に調整することができる。電動機1において、距離R1は距離R2よりも短いので、距離G1を距離G2よりも短くすることができる。
永久磁石220を用いた電動機1では、径方向における永久磁石220の磁力が大きいため、回転子2の軸26がたわみやすい。電動機1は、G1>G2×(M1+N1)/L1を満たす(すなわち、G2×(M1+N1)/L1<G1<G2)。これにより、エアギャップを小さくしながらも軸26が傾いたときに回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に接触することを防ぐことができる。
さらに、zx平面において軸26の傾きがθ1であるとき、回転子鉄心21の径方向の移動距離は、回転子鉄心21の第2側の端部においてL1×sinθ1で表される。電動機1は、G2>L1×sinθ1を満たす(すなわち、L1×sinθ1<G1<G2)。これにより、エアギャップを小さくしながらも回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が第2固定子鉄心32と接触することを防ぐことができる。
通常、固定子鉄心を形成する電磁鋼板は、プレス加工で形成される。第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32において互いに異なる形状が多いと、第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32のそれぞれの電磁鋼板を加工するための金型が必要となり、金型のコストが増加する。これに対し、本実施の形態に係る電動機1では、距離G1及びG2の関係がG1<G2を満たすようにティース先端部314の形状を変更すればよいので、加工コスト及び金型費を低減することができる。
通常、巻線の巻回は、固定子鉄心の位置決めのための治具を用いて行われ、ティース先端部の内周面は、巻線をスロット(すなわち、ティース間の領域)に挿入するための位置決めに使用される。固定子鉄心の内径が、軸方向において異なっている場合、巻線が固定子鉄心に引っ掛かりやすくなる。巻線が固定子鉄心に引っ掛かると、巻線の品質が低下する。したがって、固定子鉄心の内径に応じて治具の調整又は変更が必要となる。この場合、巻線工程が複雑化し、製造コストが増加する。
スロットオープニングの形状が軸方向において異なるとき、各スロットオープニングの形状に応じて治具の調整又は変更が必要となる。その結果、巻線工程が複雑になり、製造コストが増加する。本実施の形態に係る電動機1では、距離R1は距離R2よりも短く、且つxy平面において、スロットオープニング317(すなわち、第1側スロットオープニング)の形状は、スロットオープニング325(すなわち、第2側スロットオープニング)の形状と同じである。これにより、距離G1及びG2の関係がG1<G2を満たしながら、巻線工程において治具の調整又は変更を減らすことができ、巻線33の巻回を容易に行うことができる。その結果、製造コストを低減することができる。
さらに、xy平面におけるスロットオープニング317及び325の形状は、軸方向において一定である。これにより、治具が第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に引っ掛かることを防ぐことができ、第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32を形成する電磁鋼板の配列が乱れることを防ぐことができる。
xy平面において、ティース先端部314の第1部分315の内周面の位置と、ティース先端部324の内周面との位置は、互いに一致する。言い換えると、ティース先端部314の第1部分315の内周面の曲率が、ティース先端部324の内周面の曲率と同じである。したがって、xy平面において、回転子2の回転中心からティース先端部314の第1部分315までの半径R3と、回転子2の回転中心からティース先端部324までの半径R2とが同じである。これにより、上述のように、治具の調整又は変更を減らすことができ、巻線33の巻回を容易に行うことができる。その結果、製造コストを低減することができる。
通常、電動機の製造工程において、回転子と固定子との間のエアギャップは、ギャップゲージを用いて管理される。xy平面において、ティース先端部314の第1部分315の内周面の位置が、ティース先端部324の内周面の位置に一致するとき、ギャップゲージを用いたエアギャップの管理が容易になる。言い換えると、ティース先端部314の第1部分315の内周面の曲率が、ティース先端部324の内周面の曲率と同じであるとき、ギャップゲージを用いたエアギャップの管理が容易になる。その結果、回転子2と固定子3との間のエアギャップの精度を改善することができる。
一般に、巻線の挿入は、固定子鉄心の内径が小さい側から行うことが望ましい。したがって、本実施の形態に係る電動機1の製造工程では、第1側から巻線33を固定子3内に挿入することが望ましい。第2側から巻線33を固定子3内に挿入する場合、巻線33が径方向に突出する第2部分316に引っ掛かりやすい。したがって、第1側から巻線33を固定子3内に挿入することにより、巻線を容易に行うことができる。
ティース先端部314の第2部分316の周方向における長さが大きいほど、回転子2からの磁束がティース311に流入しやすい。一方、第2部分316の周方向における長さが長くなるほど、第1部分315の内周面の長さE1が短くなる。第1部分315の内周面の長さE1が短い場合、巻線工程において治具が不安定になる。xy平面において、ティース先端部314の第1部分315の内周面の長さE1は、0.4mmよりも大きい。これにより、巻線工程において、治具をティース先端部314の第1部分315の内周面に固定させやすくなる。
第1部分315の周方向における端部は、角の欠けを防ぐため、半径0.2mm程度で面取りされる。この場合、第1部分315の内周面の長さE1は、0.4mmよりも大きいので、周方向において治具に接触可能な内周面を第1部分315に形成することができ、巻線工程において第1部分315のその内周面を治具に接触させることができる。そのため、第1部分315の内周面とティース先端部324の内周面とは、xy平面において互いに同じ曲率であることが望ましい。
xy平面において、径方向と直交する方向における、ティース先端部314の第1部分315の内周面の両端の長さC1は、径方向と直交する方向におけるティース311の本体部313の最小幅C2よりも大きい。これにより、永久磁石220からの有効な磁束を増加させることができる。すなわち、回転子2からの多くの磁束をティース311に流入させることができる。この場合において、ティース先端部314は、第1部分315から径方向に突出する第2部分316を有する。これにより、回転子2からの磁束がティース311に流入しやすい領域において第1固定子鉄心31と回転子2との間のエアギャップを小さくすることができ、回転子2からの磁束を効率的に第1固定子鉄心31に流入させることができる。
永久磁石220が希土類磁石であるとき、回転子2の磁力は非常に大きくなるので、軸26に大きな力が加わる。この場合、電動機1では、軸26が軸方向における一方の軸受け4のみで支持されているので、軸26がたわみやすい。したがって、従来の電動機では、回転子鉄心が固定子と接触するのを防ぐため、回転子鉄心と固定子との間のエアギャップを大きくする必要がある。しかしながら、エアギャップを大きくすると、磁力の低下を引き起こす。本実施の形態では、電動機1が上述の構造を持つことで、永久磁石として希土類磁石を用いた場合であっても、回転子2が第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に接触することを防ぎながら、回転子2と固定子3との間のエアギャップを小さく維持することができる。これにより、電動機1における磁力の低下を防ぐと共に、巻線工程において巻線33の巻回を容易に行うことができる。
変形例1.
図7は、第1固定子鉄心31の構造の他の例を示す図である。
変形例1において、第1固定子鉄心31は、第1鉄心部31aと第2鉄心部31bとを有する。第1固定子鉄心31以外の構造は、上述の実施の形態1と同じである。
図7は、第1固定子鉄心31の構造の他の例を示す図である。
変形例1において、第1固定子鉄心31は、第1鉄心部31aと第2鉄心部31bとを有する。第1固定子鉄心31以外の構造は、上述の実施の形態1と同じである。
変形例1において、距離G1は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子鉄心21から第2鉄心部31bまでの最短距離である。変形例1において、距離G3は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子鉄心21から第1鉄心部31aまでの最短距離である。距離G1は距離G3よりも小さい。したがって、距離G1,G2,及びG3の関係は、G1<G2且つG1<3を満たす。これにより、電動機1の第1側においてエアギャップが小さいので、回転子2からの磁束を第1固定子鉄心31に流入させやすくすることができる。その結果、電動機1の効率を高めることができる。
電動機1の第2側では、エアギャップが大きいので、軸26が傾いたときに回転子2が第2固定子鉄心32に接触することを防ぐことができる。すなわち、電動機1は、G1<G2且つG1<3を満たすので、回転子2が第2固定子鉄心32に接触することを防ぎながら、電動機1の効率を高めることができる。
距離M2は、軸方向における第2鉄心部31bの第2側の端部から軸受け4までの最短距離である。この場合において、電動機1は、G3×M2/(M1+N1)<G1<G3を満たす。これにより、エアギャップを小さくしながらも軸26が傾いたときに回転子2が第1固定子鉄心31及び第2固定子鉄心32に接触することを防ぐことができる。
変形例1では、図6に示される例と同様に、zx平面において軸26の傾きがθ1であるとき、第2鉄心部31bの第2側端部において、回転子鉄心21の径方向の移動距離は、M2×sinθ1で表される。上述のように、傾きθ1は、回転子2(具体的には、回転子鉄心21)が固定子3と接触するときの傾きである。それゆえ、電動機1は、M2×sinθ1<G1<G3を満たす。これにより、回転子鉄心21が第1固定子鉄心31と接触することを防ぐことができる。
変形例2.
図8は、第1固定子鉄心31の構造のさらに他の例を示す図である。
変形例2において、第1固定子鉄心31は、第1鉄心部31aと第2鉄心部31bとを有する。第1固定子鉄心31以外の構造は、上述の実施の形態1と同じである。
図8は、第1固定子鉄心31の構造のさらに他の例を示す図である。
変形例2において、第1固定子鉄心31は、第1鉄心部31aと第2鉄心部31bとを有する。第1固定子鉄心31以外の構造は、上述の実施の形態1と同じである。
変形例2において、距離G1は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子鉄心21から第1鉄心部31aまでの最短距離である。変形例2において、距離G3は、xy平面において回転子2の回転中心と固定子3の中心とが一致しているときの径方向における回転子鉄心21から第2鉄心部31bまでの最短距離である。距離G1は距離G3よりも小さい。したがって、距離G1,G2,及びG3の関係は、G1<G2且つG1<3を満たす。これにより、電動機1の第1側においてエアギャップが小さいので、回転子2からの磁束を第1固定子鉄心31に流入させやすくすることができる。その結果、電動機1の効率を高めることができる。
電動機1の第2側では、エアギャップが大きいので、軸26が傾いたときに回転子2が第2固定子鉄心32に接触することを防ぐことができる。すなわち、電動機1は、G1<G2且つG1<3を満たすので、回転子2が第2固定子鉄心32に接触することを防ぎながら、電動機1の効率を高めることができる。
変形例1及び2に示される電動機1は、実施の形態1で説明した利点と同じ利点を得られる。すなわち、変形例1及び2で説明したように、電動機1はG1<G2を満たしていればよく、第1固定子鉄心31と回転子2との間のエアギャップの構造は実施の形態1に限定されない。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る圧縮機6について説明する。
図9は、実施の形態2に係る圧縮機6の構造を概略的に示す断面図である。
本発明の実施の形態2に係る圧縮機6について説明する。
図9は、実施の形態2に係る圧縮機6の構造を概略的に示す断面図である。
圧縮機6は、電動要素としての電動機60と、ハウジングとしての密閉容器61と、圧縮要素としての圧縮機構62とを有する。本実施の形態では、圧縮機6は、ロータリー圧縮機である。ただし、圧縮機6は、ロータリー圧縮機に限定されない。
電動機60は、実施の形態1に係る電動機1である。本実施の形態では、電動機60は、永久磁石埋込型電動機であるが、これに限定されない。
密閉容器61は、電動機60及び圧縮機構62を覆う。密閉容器61の底部には、圧縮機構62の摺動部分を潤滑する冷凍機油が貯留されている。
圧縮機6は、さらに、密閉容器61に固定されたガラス端子63と、アキュムレータ64と、吸入パイプ65と、吐出パイプ66とを有する。
圧縮機構62は、シリンダ62aと、ピストン62bと、上部フレーム62c(第1のフレーム)と、下部フレーム62d(第2のフレーム)と、上部フレーム62c及び下部フレーム62dにそれぞれ取り付けられた複数のマフラ62eとを有する。圧縮機構62は、さらに、シリンダ62a内を吸入側と圧縮側とに分けるベーンを有する。圧縮機構62は、電動機60によって駆動される。
電動機60は、圧入又は焼き嵌めで密閉容器61内に固定されている。圧入及び焼き嵌めの代わりに溶接で固定子3を密閉容器61に直接取り付けてもよい。
電動機60の固定子3の巻線には、ガラス端子63を介して電力が供給される。
電動機60の回転子(具体的には、軸26の一端側)は、上部フレーム62c及び下部フレーム62dの各々に備えられた軸受けによって回転自在に支持されている。
ピストン62bには、軸26が挿通されている。上部フレーム62c及び下部フレーム62dには、軸26が回転自在に挿通されている。上部フレーム62c及び下部フレーム62dは、シリンダ62aの端面を閉塞する。アキュムレータ64は、吸入パイプ65を介して冷媒(例えば、冷媒ガス)をシリンダ62aに供給する。
次に、圧縮機6の動作について説明する。アキュムレータ64から供給された冷媒は、密閉容器61に固定された吸入パイプ65からシリンダ62a内へ吸入される。インバータの通電によって電動機60が回転することにより、軸26に嵌合されたピストン62bがシリンダ62a内で回転する。これにより、シリンダ62a内で冷媒の圧縮が行われる。
冷媒は、マフラ62eを通り、密閉容器61内を上昇する。圧縮された冷媒には、冷凍機油が混入されている。冷媒と冷凍機油との混合物は、回転子鉄心に形成された風穴36を通過する際に、冷媒と冷凍機油との分離が促進され、これにより、冷凍機油が吐出パイプ66へ流入するのを防止できる。このようにして、圧縮された冷媒が、吐出パイプ66を通って冷凍サイクルの高圧側へと供給される。
圧縮機6の冷媒として、R410A、R407C、又はR22等を用いることができる。ただし、圧縮機6の冷媒は、これらに限られない。例えば、圧縮機6の冷媒として、GWP(地球温暖化係数)が小さい冷媒等を用いることができる。
GWPが小さい冷媒の代表例として、以下の冷媒がある。
(1)組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、例えば、HFO-1234yf(CF3CF=CH2)である。HFOは、Hydro-Fluoro-Olefinの略称である。Olefinは、二重結合を1つ持つ不飽和炭化水素のことである。HFO-1234yfのGWPは、4である。
(2)組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素は、例えば、R1270(プロピレン)である。R1270のGWPは3であり、HFO-1234yfのGWPよりも小さいが、R1270の可燃性は、HFO-1234yfの可燃性よりもよい。
(3)組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素及び組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくとも1つを含む混合物は、例えば、HFO-1234yfとR32との混合物である。HFO-1234yfは、低圧冷媒のため、圧損が大きくなり、冷凍サイクル(特に、蒸発器において)の性能が低下しやすい。そのため、高圧冷媒であるR32又はR41等との混合物を使用することが望ましい。
実施の形態2に係る圧縮機6によれば、実施の形態1で説明した効果を有する。
さらに、電動機60として実施の形態1に係る電動機1を用いることにより、電動機60の効率を改善することができ、その結果、圧縮機6の効率を改善することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る空気調和機50(冷凍空調装置又は冷凍サイクル装置ともいう)について説明する。
図10は、実施の形態3に係る空気調和機50の構成を概略的に示す図である。
本発明の実施の形態3に係る空気調和機50(冷凍空調装置又は冷凍サイクル装置ともいう)について説明する。
図10は、実施の形態3に係る空気調和機50の構成を概略的に示す図である。
実施の形態3に係る空気調和機50は、送風機(第1の送風機)としての室内機51と、冷媒配管52と、冷媒配管52を介して室内機51に接続された送風機(第2の送風機)としての室外機53とを備える。
室内機51は、電動機51a(例えば、実施の形態1に係る電動機1)と、電動機51aによって駆動されることにより、送風する送風部51bと、電動機51a及び送風部51bを覆うハウジング51cとを有する。送風部51bは、例えば、電動機51aによって駆動される羽根51dを有する。例えば、羽根51dは、電動機51aの軸(例えば、軸26)に固定されており、気流を生成する。
室外機53は、電動機53a(例えば、実施の形態1に係る電動機1)と、送風部53bと、圧縮機54と、熱交換器(図示しない)とを有する。送風部53bは、電動機53aによって駆動されることにより、送風する。送風部53bは、例えば、電動機53aによって駆動される羽根53dを有する。例えば、羽根53dは、電動機53aの軸(例えば、軸26)に固定されており、気流を生成する。圧縮機54は、電動機54a(例えば、実施の形態1に係る電動機1)と、電動機54aによって駆動される圧縮機構54b(例えば、冷媒回路)と、電動機54a及び圧縮機構54bを覆うハウジング54cとを有する。圧縮機54は、例えば、実施の形態2で説明した圧縮機6である。
空気調和機50において、室内機51及び室外機53の少なくとも1つは、実施の形態1で説明した電動機1を有する。具体的には、送風部の駆動源として、電動機51a及び53aの少なくとも一方に、実施の形態1で説明した電動機1が適用される。さらに、圧縮機54の電動機54aとして、実施の形態1で説明した電動機1を用いてもよい。
空気調和機50は、例えば、室内機51から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。室内機51において、電動機51aは、送風部51bを駆動するための駆動源である。送風部51bは、調整された空気を送風することができる。
実施の形態3に係る空気調和機50によれば、電動機51a及び53aの少なくとも一方に、実施の形態1で説明した電動機1が適用されるので、実施の形態1で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、空気調和機50の効率を改善することができる。
さらに、送風機(例えば、室内機51)の駆動源として、実施の形態1に係る電動機1を用いることにより、実施の形態1で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、送風機の効率を改善することができる。実施の形態1に係る電動機1と電動機1によって駆動される羽根(例えば、羽根51d又は53d)とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和機50以外の機器にも適用可能である。
さらに、圧縮機54の駆動源として、実施の形態1に係る電動機1を用いることにより、実施の形態1で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、圧縮機54の効率を改善することができる。
実施の形態1で説明した電動機1は、空気調和機50以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。
以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
1,51a,53a,54a,60 電動機、 2 回転子、 3 固定子、 4 軸受け、 6 圧縮機、 21 回転子鉄心、 26 軸、 31 第1固定子鉄心、 32 第2固定子鉄心、 50 空気調和機、 51 室内機(送風機)、 53 室外機(送風機)、 220 永久磁石、 311,321 ティース、 314,324 ティース先端部、 315 第1部分、 316 第2部分、 317,325 スロットオープニング。
Claims (12)
- 軸と前記軸に固定された回転子鉄心と前記回転子鉄心に固定された永久磁石とを有する回転子と、
径方向に延在する第1ティースを有し軸方向における第1側に位置する第1固定子鉄心と、前記軸方向において前記第1固定子鉄心に隣接しており前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側に位置する第2固定子鉄心とを有し、前記回転子の外側に位置する固定子と
を備え、
前記軸は前記第1側のみで支持されており、
前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記径方向における前記回転子の回転中心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子の前記回転中心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記第1ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
周方向に延在する第1部分と前記第1部分から前記径方向に突出する第2部分とを有する第1ティース先端部と
を有する
電動機。 - 前記第1固定子鉄心は、前記周方向において前記第1ティースに隣接し径方向に延在する第2ティースを有し、
前記第2ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
前記周方向に延在する第1部分と前記第1部分から前記径方向に突出する第2部分とを有する第2ティース先端部と
を有し、
前記第2固定子鉄心は、径方向に延在する第3ティースと、前記周方向において前記第3ティースに隣接し径方向に延在する第4ティースとを有し、
前記第3ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
前記周方向に延在する第3ティース先端部と
を有し、
前記第4ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
前記周方向に延在する第4ティース先端部と
を有し、
前記軸方向と直交する平面において、前記第1ティース先端部の前記第1部分と前記第2ティース先端部の前記第1部分との間の第1側スロットオープニングの形状は、前記第3ティース先端部と前記第4ティース先端部との間の第2側スロットオープニングの形状と同じである
請求項1に記載の電動機。 - 前記軸方向と直交する平面において、前記第1ティース先端部の前記第1部分の内周面の曲率が、前記第3ティース先端部の内周面の曲率と同じである請求項2に記載の電動機。
- 前記軸方向と直交する平面において、前記回転中心から前記第1ティース先端部の前記第1部分までの半径と、前記回転中心から前記第3ティース先端部までの半径とが同じである請求項2又は3に記載の電動機。
- 前記軸方向と直交する平面において、前記第1ティース先端部の前記第1部分の内周面の長さは0.4mmよりも大きい請求項1から4のいずれか1項に記載の電動機。
- 前記軸方向と直交する平面において、径方向と直交する方向における、前記第1ティース先端部の前記第1部分の内周面の両端の長さは、前記径方向と直交する方向における前記第1ティースの前記本体部の最小幅よりも大きい請求項1から5のいずれか1項に記載の電動機。
- 前記永久磁石は希土類磁石である請求項1から6のいずれか1項に記載の電動機。
- 前記軸の前記第1側を支持する軸受けをさらに備え、
前記軸方向における前記第2固定子鉄心の前記第2側の端部から前記軸受けまでの最短距離をL1とし、前記第1固定子鉄心から前記軸受けまでの最短距離をM1とし、前記軸方向における前記第1固定子鉄心の厚みをN1とし、前記軸方向と直交する平面において前記回転子の前記回転中心と前記固定子の中心とが一致しているときの前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離をG1とし、前記平面において前記回転子の回転中心と前記固定子の中心とが一致しているときの前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離をG2とすると、
前記電動機は、
G2×(M1+N1)/L1<G1<G2
を満たす請求項1から7のいずれか1項に記載の電動機。 - 前記軸の前記第1側を支持する軸受けをさらに備え、
前記軸方向と平行な平面において前記軸の最大傾きをθ1とし、前記第1固定子鉄心から前記軸受けまでの最短距離をM1とし、前記軸方向における前記第1固定子鉄心の厚みをN1とし、前記軸方向と直交する平面において前記回転子の前記回転中心と前記固定子の中心とが一致しているときの前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離をG1とし、前記軸方向と直交する前記平面において前記回転子の回転中心と前記固定子の中心とが一致しているときの前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離をG2とすると、
前記電動機は、
(M1+N1)×sinθ1<G1<G2
を満たす請求項1から7のいずれか1項に記載の電動機。 - 電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮機構と、
前記電動機及び前記圧縮機構を覆うハウジングと
を備え、
前記電動機は、
軸と前記軸に固定された回転子鉄心と前記回転子鉄心に固定された永久磁石とを有する回転子と、
径方向に延在する第1ティースを有し軸方向における第1側に位置する第1固定子鉄心と、前記軸方向において前記第1固定子鉄心に隣接しており前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側に位置する第2固定子鉄心とを有し、前記回転子の外側に位置する固定子と
を有し、
前記軸は前記第1側のみで支持されており、
前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記径方向における前記回転子の回転中心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子の前記回転中心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記第1ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
周方向に延在する第1部分と前記第1部分から前記径方向に突出する第2部分とを有する第1ティース先端部と
を有する
圧縮機。 - 電動機と、
前記電動機によって駆動される羽根と
を備え、
前記電動機は、
軸と前記軸に固定された回転子鉄心と前記回転子鉄心に固定された永久磁石とを有する回転子と、
径方向に延在する第1ティースを有し軸方向における第1側に位置する第1固定子鉄心と、前記軸方向において前記第1固定子鉄心に隣接しており前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側に位置する第2固定子鉄心とを有し、前記回転子の外側に位置する固定子と
を有し、
前記軸は前記第1側のみで支持されており、
前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記径方向における前記回転子の回転中心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子の前記回転中心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記第1ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
周方向に延在する第1部分と前記第1部分から前記径方向に突出する第2部分とを有する第1ティース先端部と
を有する
送風機。 - 室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも1つは電動機を有し、
前記電動機は、
軸と前記軸に固定された回転子鉄心と前記回転子鉄心に固定された永久磁石とを有する回転子と、
径方向に延在する第1ティースを有し軸方向における第1側に位置する第1固定子鉄心と、前記軸方向において前記第1固定子鉄心に隣接しており前記軸方向において前記第1側の反対側である第2側に位置する第2固定子鉄心とを有し、前記回転子の外側に位置する固定子と
を有し、
前記軸は前記第1側のみで支持されており、
前記径方向における前記回転子鉄心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子鉄心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記径方向における前記回転子の回転中心から前記第1固定子鉄心までの最短距離は、前記径方向における前記回転子の前記回転中心から前記第2固定子鉄心までの最短距離よりも短く、
前記第1ティースは、
前記径方向に延在する本体部と、
周方向に延在する第1部分と前記第1部分から前記径方向に突出する第2部分とを有する第1ティース先端部と
を有する
冷凍空調装置。
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