JP2006183474A - Enclosed electric compressor and refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
本発明は、スロットに巻線を施した固定子と、この固定子の外周側に配置される回転子とからなる電動機部を備えた密閉型電動圧縮機と、この密閉型電動圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。 The present invention includes a hermetic electric compressor including an electric motor unit including a stator having a winding wound in a slot and a rotor disposed on an outer peripheral side of the stator, and the hermetic electric compressor. The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus.
密閉ケース内に、電動機部および圧縮機構部を回転軸を介して連結してなる電動圧縮機本体を収納する密閉型電動圧縮機が、冷凍サイクル回路を構成する冷凍サイクル装置に用いられている。上記電動機部は、従来、電磁鋼板を複数枚積層させてなる固定子を密閉ケース内面に取付け、この固定子の内周面と間隙を存して永久磁石と鉄心とからなる回転子を対向させた、いわゆるインナーロータータイプのものが用いられている。上記固定子には巻線が施されていて、巻線方法としては、固定子に形成される歯部を絶縁体で覆い、この絶縁体上に巻線を巻回する集中巻き方式と、異なるスロット間に亘って巻線を施す分布巻き方式とがある。 A hermetic type electric compressor that houses an electric compressor body in which an electric motor part and a compression mechanism part are connected via a rotating shaft in a hermetic case is used in a refrigeration cycle apparatus that constitutes a refrigeration cycle circuit. Conventionally, the motor section has a stator in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated and attached to the inner surface of the sealed case, and a rotor composed of a permanent magnet and an iron core is opposed to the inner peripheral surface of the stator and a gap. The so-called inner rotor type is also used. The stator is wound with a winding, and the winding method is different from the concentrated winding method in which the teeth formed on the stator are covered with an insulator and the winding is wound on the insulator. There is a distributed winding method in which winding is performed between slots.
これに対して上記回転子を構成する永久磁石は、はじめフェライト磁石が用いられていた。このフェライト磁石の特性は、磁力が弱いことにあり、配置スペースを拡大することなく必要な磁力を確保するために、回転子自体を軸方向に長く延ばすことで対処していた。したがって、回転子の重量が大で慣性モーメントが大となり、圧縮機構部の１回転中の負荷トルク変動が大きい場合にも、いわゆる滑らかな回転を確保することができる。その反面、圧縮機の大型化を招くとともに、この圧縮機を配置する室外機の重量増大に繋がる不具合がある。 On the other hand, as the permanent magnet constituting the rotor, a ferrite magnet was first used. The characteristic of this ferrite magnet is that the magnetic force is weak, and in order to secure the necessary magnetic force without expanding the arrangement space, the rotor itself is extended long in the axial direction. Therefore, even when the weight of the rotor is large and the moment of inertia is large and the load torque fluctuation during one rotation of the compression mechanism is large, so-called smooth rotation can be ensured. On the other hand, there is a problem in that the size of the compressor is increased and the weight of the outdoor unit in which the compressor is arranged is increased.
近時、上記永久磁石はフェライト磁石に代って、より磁力が大である特性を備えた、希土類元素を含む磁石が多用される傾向にある。この種の磁石を用いることにより、フェライト磁石で構成される回転子よりも軸方向長さを短縮でき、軽量化する。具体的には、直径と軸方向長さとの比がほぼ１の構成が可能となる。したがって、圧縮機自体の高さ寸法も短縮するが、回転子の軽量化にともない慣性モーメントが小さくなって、圧縮機構部の１回転中の負荷トルク変動により回転ムラが生じ易い。 Recently, instead of ferrite magnets, magnets containing rare earth elements tending to be frequently used instead of ferrite magnets. By using this type of magnet, the axial length can be shortened and the weight can be reduced compared to a rotor composed of a ferrite magnet. Specifically, a configuration in which the ratio of the diameter to the axial length is approximately 1 is possible. Therefore, although the height of the compressor itself is shortened, the moment of inertia is reduced with the weight reduction of the rotor, and rotation unevenness is likely to occur due to load torque fluctuation during one rotation of the compression mechanism.
そこで、本出願人においては、［特許文献１］に、固定子の外周側に回転子を備えた、いわゆるアウターロータータイプの密閉型圧縮機を提案している。具体的には、上記回転子は、回転軸に取付けられる傘型に形成されるフレームに吊り下げられ、固定子は回転子の内側に位置し、圧縮機構部に取付け固定される。
上記［特許文献１］によれば、永久磁石と薄板の電磁鋼板を複数枚積層してなる回転子鉄心とで回転子を構成していて、回転子の直径が大となり、慣性モーメントの拡大化を図ることができて、低速度回転においても回転ムラがなく、円滑な回転駆動を確保できる。
According to the above [Patent Document 1], a rotor is composed of a permanent magnet and a rotor core formed by laminating a plurality of thin electromagnetic steel sheets, the rotor diameter is increased, and the moment of inertia is increased. Therefore, there is no rotation unevenness even at low speed rotation, and smooth rotation drive can be ensured.
ところで、上記したインナーロータータイプの電動機部を基礎として、［特許文献１］に示すようなアウターロータータイプの電動機部に変更するには、適切な条件を整えなければならない。
たとえば、インナーロータータイプの電動機部における鉄心（固定子鉄心および回転子鉄心）の積厚と外径を同一とし、すなわち電動機部の体積を変えずに、磁路断面積（回転子鉄心幅×積厚）をほぼ等しくし、さらに減磁耐力を同一とするため磁石の厚さを変えずにアウターロータータイプの電動機部に変更することが考えられる。
By the way, on the basis of the above-described inner rotor type electric motor part, in order to change to the outer rotor type electric motor part as shown in [Patent Document 1], appropriate conditions must be prepared.
For example, the inner rotor type motor part has the same core (stator core and rotor core) thickness and outer diameter, that is, without changing the volume of the motor part, the magnetic path cross-sectional area (rotor core width x product) It is conceivable to change to an outer rotor type electric motor part without changing the thickness of the magnet in order to make the thickness) substantially equal and to make the demagnetization resistance the same.
この場合、回転子の外周側に設けられるインナーロータータイプの固定子と比較して、回転子の内周側に設けられるアウターロータータイプの固定子におけるスロットの断面積が小さくなる。そして、固定子の内周側に設けられるインナーロータータイプにおける回転子よりも固定子の外周側に設けられるアウターロータータイプの回転子の径が大きくなり、回転子を構成する永久磁石の周長が長くなる。
永久磁石の磁束量は、永久磁石の断面積である周長×高さ（積厚）と、永久磁石の厚さに大きく依存するが、アウターロータータイプでは周長が大きくなるので、インナーロータータイプの電動機部と同じ厚さおよび特性の永久磁石を用いた場合は、磁束量が大幅に増加する。
In this case, the slot cross-sectional area of the outer rotor type stator provided on the inner peripheral side of the rotor is smaller than that of the inner rotor type stator provided on the outer peripheral side of the rotor. And the diameter of the outer rotor type rotor provided on the outer peripheral side of the stator is larger than the rotor in the inner rotor type provided on the inner peripheral side of the stator, and the peripheral length of the permanent magnet constituting the rotor is become longer.
The amount of magnetic flux of a permanent magnet depends largely on the circumference of the permanent magnet x the height (stack thickness) and the thickness of the permanent magnet, but the outer rotor type has a larger circumference, so the inner rotor type When a permanent magnet having the same thickness and characteristics as the motor part is used, the amount of magnetic flux is significantly increased.
電動機部を設計する際に、インナーロータータイプとアウターロータータイプの違いはあっても、磁束量や磁路断面積、スロット断面積（巻線量、巻線抵抗）の適正値には大差がない。一般的に、特性を同じくするときには、電動機部の鉄心の体積を同一の体積とするので、鉄心の体積と磁路断面積を同一にしてインナーロータータイプのものを基礎にアウターロータータイプを設計すると、スロット断面積が小さくなる一方で磁束量は増大する。
スロット断面積が小さくなると、巻線径を小さくする必要があり、巻線抵抗増大による銅損増大、すなわち効率低下や、電流密度増大による巻線温度の上昇によって信頼性の低下を招く。このため、磁石の厚さを小さくして磁束量を適切にするが、磁石の厚さを小さくすると減磁し易くなり、電機子反作用が大きくなって特性悪化や騒音増大を招く。なお、磁石の高さ寸法を鉄心の積厚よりも小さくすることも考えられるが、高さ方向で磁束の分布にアンバランスが生じ、電動機特性が悪化してしまう。
When designing the motor section, there is no great difference in the appropriate values of the magnetic flux amount, magnetic path cross-sectional area, and slot cross-sectional area (winding amount, winding resistance) even if there is a difference between the inner rotor type and the outer rotor type. Generally, when the characteristics are the same, the volume of the iron core of the motor part is the same volume, so the outer rotor type is designed based on the inner rotor type with the same volume and magnetic path cross-sectional area. The amount of magnetic flux increases while the slot cross-sectional area decreases.
When the slot cross-sectional area is reduced, it is necessary to reduce the winding diameter, which leads to a decrease in reliability due to an increase in copper loss due to an increase in winding resistance, that is, a decrease in efficiency and an increase in winding temperature due to an increase in current density. For this reason, the magnet thickness is reduced to make the amount of magnetic flux appropriate, but if the magnet thickness is reduced, demagnetization is facilitated, and the armature reaction increases, leading to deterioration in characteristics and increase in noise. Although it is conceivable to make the height of the magnet smaller than the thickness of the iron core, imbalance occurs in the distribution of magnetic flux in the height direction, and the motor characteristics deteriorate.
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、アウターロータータイプの電動機部を備えるうえで、巻線抵抗および電流密度を抑制しながら、回転子の慣性モーメントを大きくして、１回転中の回転速度の変動を抑制するとともに、回転子の重心を圧縮機構部に近づけて、回転軸の振れ、撓みが小さく安定した回転を行う密閉型圧縮機と、この密閉型圧縮機を備えて冷凍サイクルを構成することにより、冷凍効率の向上化を得られる冷凍サイクル装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the purpose of the present invention is to provide an outer rotor type electric motor part, while suppressing the winding resistance and current density, while reducing the rotor inertia moment. A hermetic compressor that suppresses fluctuations in the rotational speed during one rotation, moves the center of gravity of the rotor closer to the compression mechanism, and performs stable rotation with little rotation and deflection of the rotating shaft, and this hermetic seal An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus that can improve the refrigeration efficiency by configuring a refrigeration cycle with a mold compressor.
上記目的を達成するため本発明の密閉型圧縮機は、密閉ケース内に電動機部および圧縮機構部を収納し、上記電動機部は、複数枚の電磁鋼板を積層して鉄心を構成するとともに、この鉄心の中心から放射状に複数のスロットを設け、これらスロットに巻線を施した固定子と、この固定子の外周側に配置され、永久磁石および複数枚の電磁鋼板を積層した鉄心からなる回転子とを備え、上記回転子は、回転子鉄心の外径Ｄと積層厚さＨとの比（Ｄ／Ｈ）を、２．０と等しいか、それ以上（ Ｄ ≧ ２Ｈ ）に設定した。
上記目的を達成するため本発明の冷凍サイクル装置は、上記密閉型電動圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを冷凍サイクル回路を構成するよう冷媒管を介して連通してなる。
In order to achieve the above object, the hermetic compressor of the present invention houses an electric motor part and a compression mechanism part in a hermetic case, and the electric motor part constitutes an iron core by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. A rotor comprising a stator in which a plurality of slots are provided radially from the center of the iron core, and windings are provided on the slots, and an iron core disposed on the outer peripheral side of the stator and laminated with a permanent magnet and a plurality of electromagnetic steel plates. The ratio of the outer diameter D of the rotor core to the stacking thickness H (D / H) was set to be equal to or greater than 2.0 (D ≧ 2H).
In order to achieve the above object, a refrigeration cycle apparatus according to the present invention is configured such that the hermetic electric compressor, a condenser, an expansion device, and an evaporator communicate with each other via a refrigerant pipe so as to constitute a refrigeration cycle circuit. .
本発明によれば、回転軸の回転安定性を向上させて、高効率で信頼性の高いアウターロータータイプの電動機部を備えた密閉型電動圧縮機と、この密閉型圧縮機を備えて冷凍効率の向上化を得られる冷凍サイクル装置を提供できる。 According to the present invention, a hermetic electric compressor including an outer rotor type electric motor unit that improves the rotational stability of the rotating shaft and has high efficiency and reliability, and a refrigeration efficiency including the hermetic compressor. It is possible to provide a refrigeration cycle apparatus that can improve the efficiency.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
密閉型電動圧縮機Ｃにおいて、図中１は密閉ケースである。この密閉ケース１内には、回転軸２を介して圧縮機構部３と電動機部４とが連結されてなる電動圧縮機本体５が収容される。上記圧縮機構部３は、主軸受け６と副軸受け７との間にシリンダ８が介在される。上記電動機部４は、固定子９の外周側に傘型回転子１０を備えた、いわゆるアウターロータータイプの電動機部である。
なお、圧縮機構部３について詳述すると、シリンダ８の外周部は複数の取付けボルト１１を介して密閉ケース１に設けられる取付け座１２に取付け固定される。シリンダ８の上部側開口面は主軸受け６で閉成され、シリンダ８の下部側開口面は副軸受け７で閉成されていて、シリンダ８内にはこれら主軸受け６と副軸受け７とで囲まれるシリンダ室（図示しない）が形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the hermetic electric compressor C,
The
このシリンダ室には、上記回転軸２に一体に設けられる偏心部が収容され、偏心部にはローラーが回転自在に嵌め込まれる。回転軸２の回転にともなって、シリンダ室において回転軸偏心部とローラーが偏心回転をなす。ローラーの周面一部は常に軸方向に沿ってシリンダ室周面と線状に接触し、この接触部分はシリンダ室を二室に区分する。ローラーの回転方向でシリンダ室の区分された一方の室部分には弁機構を備えている。
密閉ケース１の底部中心軸部分は下面側に膨出形成されていて、潤滑油を集溜する油溜り部１１が形成される。この油溜り部１１を設けることによって、上記副軸受け７に対する密閉ケース１の干渉が回避される。
In this cylinder chamber, an eccentric part provided integrally with the
The bottom central shaft portion of the sealed
上記主軸受け６は、シリンダ８上に直接載置されて、シリンダの開口面を閉成するフランジ部６ａと、このフランジ部６ａから回転軸２に沿い上方へ一体に突設され、内径部で回転軸２の一部を回転自在に軸支し、外径部に上記電動機部４を構成する固定子９が圧入固定されるボス部６ｂとから構成される。
本来、主軸受け６は回転軸２を軸支するために備えられるので、主軸受け６の全長に亘って回転軸２を軸支するのが通常の構成である。ところが、ここではあえて主軸受けボス部６ｂの内径部を回転軸２周面と間隙を存して形成しており、この間隙部分を空間逃げ部１４と呼ぶ。
The main bearing 6 is directly mounted on the
Since the main bearing 6 is originally provided to support the rotating
上記空間逃げ部１４の上端は開放され、空間逃げ部１４下端は固定子９下端面よりも下方にある。主軸受けボス部６ｂは断面凹状の容器と同一構成となり、空間逃げ部１４に潤滑油を集溜することが可能である。
上記主軸受けボス部６ｂに、空間逃げ部１４と主軸受けボス部６ｂの外径部とを連通する、小孔からなる油逃し孔１５が設けられる。上記油逃し孔１５は主軸受けボス部６ｂの外径部に取付けられる固定子９の下端面から露出するよう設けられていて、密閉ケース１内に開放する。
The upper end of the
The main bearing
一方、回転軸２の上端部は固定子９の上端面よりも上方へ突出していて、この上端部に上記傘型回転子１０が取付けられる。傘型回転子１０は、回転軸２の上端面に取付けボルト１６を介して取付けられる傘部１０Ａと、傘部に一体に設けられる回転子部１０Ｂとから構成される。
上記傘部１０Ａは、中心部位である回転軸２に対する取付け部分から径方向へ延出され、固定子９外周面と所定間隔を存した位置で、固定子９外周面と平行に折曲形成される。上記回転子部１０Ｂは、傘部１０Ａの固定子９外周面と並行な部位に一体に取付けられ、この内周面は固定子９外周面と所定（狭小）の間隙を存するように配置されて円環状をなす。
On the other hand, the upper end portion of the rotating
The
なお、上記した固定子９および傘型回転子１０を構成する回転子部１０Ｂについては、さらに後述する。
密閉型電動圧縮機Ｃとしては、以上のように構成されていて、密閉ケース１上部に接続される冷媒管Ｐには凝縮器２０と、膨張装置３０と、蒸発器４０および図示しない気液分離器が順次設けられ、気液分離器と密閉型電動圧縮機Ｃとは冷媒管Ｐによって連通され、冷凍サイクル装置の冷凍サイクル回路Ｒが構成される。
上記密閉型電動圧縮機Ｃに通電すると、電動機部４を構成する固定子９に駆動信号が入力され、傘型回転子１０が回転駆動される。傘型回転子１０と一体に連結される回転軸２が回転して、回転軸２の偏心部とローラーが圧縮機構部３を構成するシリンダ室で偏心回転する。
The
The hermetic electric compressor C is configured as described above. The refrigerant pipe P connected to the upper portion of the
When the hermetic electric compressor C is energized, a drive signal is input to the
それにともなって、冷媒ガスが冷媒管Ｐを介して圧縮機構部３のシリンダ室に吸込まれ、かつ圧縮されて高圧ガスとなる。高圧ガスは、シリンダ室から密閉ケース１内へ吐出され充満し、さらに吐出冷媒管Ｐを介して冷凍サイクル回路Ｒを構成する凝縮器２０へ吐出され、膨張装置３０と蒸発器４０に導かれて冷凍サイクル作用がなされる。そのあと、気液分離器を介して密閉型電動圧縮機Ｃに吸込まれて再び上述の径路を循環する。
油溜り部１３の潤滑油は、圧縮機構部３の作用にともなって圧縮機構部３に吸上げられ、圧縮機構部３を構成する各摺接部に給油されて、これらの潤滑性を確保する。そのあと、潤滑油は主軸受けボス部６ｂに形成される空間逃げ部１４に一旦溜まり、ここに設けられる油逃し孔１５から導出され、ついには油溜り部１３に戻る。
Accordingly, the refrigerant gas is sucked into the cylinder chamber of the
Lubricating oil in the
つぎに、上記電動機部４について詳述する。
図２（Ａ）は本発明に適用されるアウターロータータイプ電動機部４の平面図と断面図、図２（Ｂ）は比較例としてのアウターロータータイプタイプ電動機部４Ａの平面図と断面図である。
図２（Ａ）に示すように、本発明のアウターロータータイプ電動機部４は、中心軸に沿って上記回転軸２が嵌着される孔部ａを備えるとともに、周面に沿って放射状に複数のスロット５０（歯部５５）が形成される固定子９と、この固定子９の外周側に配置され、永久磁石Ｍと回転子鉄心Ｔを組合せた回転子部１０Ｂ（以下、単に回転子１０と呼ぶ）とから構成される。
Next, the
2A is a plan view and a cross-sectional view of an outer rotor type
As shown in FIG. 2 (A), the outer rotor type
上記回転子鉄心Ｔは、薄板からなる電磁鋼板を複数枚、積み重ねて構成したものであり、この外径φＤ２と、積厚Ｈ２との比（Ｄ２／Ｈ２）を、 ２．６ に設定している。また、上記永久磁石Ｍは、円弧状に形成された複数の永久磁石片ｇからなり、残留磁束密度Ｂｒ：０．６〜０．７（Ｔ：テラス）の希土類ボンド磁石が用いられている。
図２（Ｂ）に示すように、比較例としてのアウターロータータイプ電動機部４Ａは、インナーロータータイプと同じ回転子鉄心の外径と積厚の比とした条件にもとづいて設計されている。
すなわち、インナーロータータイプの固定子鉄心の外径と上記アウターロータータイプ電動機部４Ａの回転子鉄心の外径を同一にしている。中心軸に沿って、上記回転軸２が嵌着される孔部ａを備えるとともに、周面に沿って放射状に複数のスロット５０ａ（歯部５５）が形成される固定子９Ｚと、この固定子９Ｚの外周側に配置される永久磁石Ｍａおよび回転子鉄心Ｔａからなる回転子１０Ｚとから構成される。
The rotor core T is formed by stacking a plurality of thin magnetic steel plates, and the ratio (D2 / H2) between the outer diameter φD2 and the stack thickness H2 is set to 2.6. Yes. The permanent magnet M is composed of a plurality of permanent magnet pieces g formed in an arc shape, and a rare earth bonded magnet having a residual magnetic flux density Br: 0.6 to 0.7 (T: terrace) is used.
As shown in FIG. 2 (B), the outer rotor type
That is, the outer diameter of the inner rotor type stator core and the outer diameter of the rotor core of the outer rotor type
回転子１０Ｚを構成する回転子鉄心Ｔａは、外径φＤ１と、積厚Ｈ１との比（Ｄ１／Ｈ１）を、 １．８３ に設定している。また、永久磁石Ｍａは、円弧状に形成された複数の永久磁石片ｇａからなり、残留磁束密度：０．６〜０．７（Ｔ：テラス）の希土類ボンド磁石が用いられている。
いずれの永久磁石Ｍ，Ｍａも、希土類ボンド磁石としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂材、またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂材、またはＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂材をバインダーとした射出成形磁石が用いられている。
In the rotor core Ta constituting the rotor 10Z, the ratio (D1 / H1) between the outer diameter φD1 and the stack thickness H1 is set to 1.83. The permanent magnet Ma is composed of a plurality of permanent magnet pieces ga formed in an arc shape, and a rare earth bonded magnet having a residual magnetic flux density of 0.6 to 0.7 (T: terrace) is used.
Both of the permanent magnets M and Ma are, as rare earth bonded magnets, injection molded magnets using a PPS (polyphenylene sulfide) resin material, a PBT (polybutylene terephthalate) resin material, or an LCP (liquid crystal polymer) resin material as a binder. It has been.
図３は、固定子９に形成されるスロット５０の有効断面積Ｓの範囲を示す説明図である。上記固定子９は、薄板の電磁鋼板を複数枚積み重ねて鉄心を構成していて、この鉄心の外周面に放射状に設けられるそれぞれのスロット５０には絶縁材５１が嵌め込まれている。そして、絶縁材５１を介してスロット５０（歯部５５）に巻線５２が巻回される。巻線５２は、巻線ノズル５３を用いて巻回されるので、スロット５０には巻線ノズル５３が挿入できる幅寸法が必要である。
したがって、スロット５０に巻線５２を巻回できるスロット有効断面積Ｓは、スロット５０から絶縁体５１の板厚分と、巻線ノズル５３が通過する範囲の幅寸法Ｗｎを除いたものであり、スロット５０底部における幅寸法Ｗは巻線５２の重なりを考慮して、一定の値以上とする。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the range of the effective cross-sectional area S of the
Therefore, the slot effective cross-sectional area S in which the winding 52 can be wound around the
図４は、回転子鉄心Ｔの外径Ｄに対する、固定子９のスロット５０の断面積、巻線抵抗、磁束量の関係および、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積層厚さＨとの比の関係を表す図である。
すなわち、磁路断面積（回転子鉄心Ｔの幅１０ｃ×積厚）および磁石厚さを一定にした条件のもとで、インナーロータータイプの電動機部をアウターロータータイプの電動機部４に設計変更したとき、回転子鉄心Ｔの外径に対してスロット有効断面積等の変化をグラフ化したものである。
FIG. 4 shows the relationship between the cross-sectional area of the
That is, the design of the inner rotor type motor unit was changed to the outer rotor
インナーロータータイプの電動機部を備えた密閉型電動圧縮機を搭載する家庭用エアコンにおいて、通常、電動機部鉄心（回転子鉄心）は、外径を１１０ｍｍとし、積厚を６０ｍｍに設定している。回転子鉄心とともに回転子を構成する永久磁石は、複数の円弧形状をなす永久磁石片を用意し、これら永久磁石片を円環状に配置していて、残留磁束密度Ｂｒは１．０（Ｔ）程度である。
この円弧形磁石は作り易く、かつ希土類焼結磁石のように運転時において磁石内部に渦電流損が発生しないことで採用されている。残留磁束密度Ｂｒ：１．０（Ｔ）は、希土類ボンド磁石として一般に得られる最大のものであり、形状を小さくして使用量を減らすのに都合がよい。
In a home air conditioner equipped with a hermetic electric compressor having an inner rotor type electric motor part, the electric motor part iron core (rotor iron core) is normally set to have an outer diameter of 110 mm and a stack thickness of 60 mm. The permanent magnet that constitutes the rotor together with the rotor core has a plurality of arc-shaped permanent magnet pieces arranged in an annular shape, and the residual magnetic flux density Br is 1.0 (T). Degree.
This arc-shaped magnet is easy to make, and is adopted because no eddy current loss occurs in the magnet during operation like a rare earth sintered magnet. The residual magnetic flux density Br: 1.0 (T) is the maximum value generally obtained as a rare earth bonded magnet, and is convenient for reducing the amount of use by reducing the shape.
図３に示すようにスロット有効面積Ｓを設定するうえに、巻線抵抗はスロット断面積に反比例し、磁路の周長（歯幅＋積厚）×２に比例することを前提として計算している。また、スロット断面積比、巻線抵抗比、磁束量比はいずれもインナーロータータイプを基準としている。
［表１］に、基準となるインナーロータータイプの仕様を示している。
[Table 1] shows the specifications of the standard inner rotor type.
再び、図４に示すように、スロット断面積比は回転子鉄心Ｔの外径Ｄが大きくなるにしたがって大きくなり、磁束量比は逆に小さくなる。巻線抵抗比は、回転子鉄心Ｔの外径Ｄが１２０ｍｍ程度で１となり、巻線抵抗がインナーロータータイプと同等となる。なお、スロット断面積比および巻線抵抗比におけるＬは、Ｍを基準として磁路幅を０．８５倍したものであり、Ｈは同様に磁路幅をＭの１．１倍としたものであり、磁路幅（スロット断面積）を変えても大きく変らない。外径と積厚の比（外径／積厚）でみると、２．６程度で巻線抵抗比が１となる。 Again, as shown in FIG. 4, the slot cross-sectional area ratio increases as the outer diameter D of the rotor core T increases, and the magnetic flux amount ratio decreases conversely. The winding resistance ratio is 1 when the outer diameter D of the rotor core T is about 120 mm, and the winding resistance is equivalent to the inner rotor type. Note that L in the slot cross-sectional area ratio and the winding resistance ratio is obtained by multiplying the magnetic path width by 0.85 with respect to M, and H is similarly obtained by setting the magnetic path width to 1.1 times M. Yes, even if the magnetic path width (slot cross-sectional area) is changed, it does not change greatly. In terms of the ratio between the outer diameter and the product thickness (outer diameter / product thickness), the winding resistance ratio becomes 1 at about 2.6.
図２（Ａ）はこの条件にもとづいて図示したものであり、回転子鉄心の外径をインナーロータータイプの固定子鉄心の外形と同じにし、積厚も同じにした条件（比較例）の図２（Ｂ）のものと比べて、スロット断面積が大きくなっている。
一方、磁束量比は１．６程度もあり、依然として磁束量が多過ぎるが、永久磁石の材質を残留磁束密度Ｂｒ：１．０（Ｔ）から残留磁束密度Ｂｒ：０．６（Ｔ）に変更すると、ほぼ同じ磁束量となる。したがって、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積厚Ｈの比を２．６程度とし、かつ永久磁石Ｍの材質を残留磁束密度Ｂｒ：０．６５（Ｔ）程度とすることにより、インナーロータータイプとほぼ等価な電動機部となり、特性のよい、信頼性の高い電動機部４を得られる。
FIG. 2 (A) is a diagram based on this condition, and shows a condition (comparative example) in which the outer diameter of the rotor core is the same as that of the inner rotor type stator core and the thickness is also the same. The slot cross-sectional area is larger than that of 2 (B).
On the other hand, the magnetic flux amount ratio is about 1.6 and the magnetic flux amount is still too much, but the material of the permanent magnet is changed from the residual magnetic flux density Br: 1.0 (T) to the residual magnetic flux density Br: 0.6 (T). If changed, the amount of magnetic flux becomes substantially the same. Accordingly, by setting the ratio of the outer diameter D and the thickness H of the rotor core T to about 2.6 and the material of the permanent magnet M to about the residual magnetic flux density Br: 0.65 (T), the inner rotor type Thus, the
なお、スロット断面積（巻線径）が小さくなり過ぎると、運転時の電流密度が大きくなり過ぎて信頼性が問題となる。スロット断面積比０．８（電流密度１．２５倍）を限度と考えると回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積厚Ｈとの比は、２．０以上となる。
スロット断面積比および巻線抵抗比は、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積厚Ｈの比が、３．５程度で変化が飽和状態になる。回転子鉄心Ｔの外径Ｄが大き過ぎて、圧縮機Ｍ自体の外形が大きくなり過ぎると圧縮機の商品性が低下するところから、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積厚Ｈとの比は、３．５以下が望ましい。
Note that if the slot cross-sectional area (winding diameter) becomes too small, the current density during operation becomes too large and reliability becomes a problem. Considering the slot cross-sectional area ratio 0.8 (current density 1.25 times) as the limit, the ratio of the outer diameter D and the thickness H of the rotor core T is 2.0 or more.
The slot cross-sectional area ratio and the winding resistance ratio are saturated when the ratio of the outer diameter D and the thickness H of the rotor core T is about 3.5. Since the outer diameter D of the rotor core T is too large and the outer shape of the compressor M itself becomes too large, the commercial value of the compressor deteriorates. Is preferably 3.5 or less.
設計上、電動機部４に用いられる永久磁石Ｍの磁束量にも幅があるところから、永久磁石Ｍの残留磁束密度Ｂｒは、０．５５〜０．７（Ｔ）とする。残留磁束密度Ｂｒが０．５５〜０．７（Ｔ）の希土類ボンド磁石は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂材、またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂材、またはＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂材をバインダーとした射出成形磁石としたほうが、耐冷媒性や回転子の組立て性（鉄心との一体成形）、磁石の強度（圧縮成形に比べて機械的強度が高い）のうえで有利である。
In terms of design, the amount of magnetic flux of the permanent magnet M used in the
以上の検討は、冷房定格出力が２．２〜８ＫＷの家庭用エアコンに使用される電動圧縮機Ｍに搭載されている電動機部鉄心鉄心（固定子鉄心）外径が１１０ｍｍ程度の電動機を前提としている。電動機部鉄心の外径が変っても効果が劣ることはないが、本発明は、冷房定格出力が上述の家庭用エアコンの密閉型圧縮機Ｃを構成する電動機部４において、より確実に得られる。
The above study is based on the assumption that the motor part core iron core (stator iron core) with an outer diameter of about 110 mm is mounted on the electric compressor M used in home air conditioners with a cooling rated output of 2.2 to 8 KW. Yes. Although the effect is not inferior even if the outer diameter of the motor part iron core is changed, the present invention is more reliably obtained in the
また、上記した実施の形態では、固定子９の歯部に巻線を直接施す集中巻き方式を採用しているが、異なるスロット間に亘って巻線を施す分布巻き方式を採用する電動機部においても同様である。そして、以上は４極６スロットの電動機部４について述べているが、６極９スロットの集中巻の電動機部についても同様である。６極９スロットの方がスロット形状はより細長くなり、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積厚Ｈの比を大きくする必要がある。なお、回転子の外周に強磁性体のフレームを装着し、フレームが回転子のヨーク部の一部を構成する場合は、フレームの外径を電動機の外径とみなす。
Further, in the above-described embodiment, the concentrated winding method in which the winding is directly applied to the tooth portion of the
以上説明したように、本発明の密閉形圧縮機によれば、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積層Ｈとの比を、２．０と等しい、もしくはそれ以上とすることにより、巻線抵抗および電流密度を抑制しながら、回転子１０の慣性モーメントを大きくできて、１回転中の回転速度の変動を抑制するとともに、回転子１０の重心を圧縮機構部３に近づけて、回転軸２の振れ、撓みを小さくした安定した回転が行われる。
As described above, according to the hermetic compressor of the present invention, by setting the ratio of the outer diameter D of the rotor core T to the lamination H to be equal to or greater than 2.0, the winding resistance In addition, the moment of inertia of the
さらに、上述の前提条件にプラして、回転子鉄心Ｔの外径Ｄと積層Ｈとの比を、３．５以下とすることにより、上述の効果にプラスして、インナーロータータイプと同等の巻線抵抗となり、特性のよい、信頼性の高い電動機とすることができる。
上記回転子１０を構成する永久磁石Ｍは、複数の円弧形永久磁石片ｇを円環状に配置するとともに、この残留磁束密度Ｂｒを、０．５５〜０．７（Ｔ）の希土類ボンド磁石とすることにより、インナーロータータイプと同等の磁束量となり、特性のよい電動機が得られる。
Furthermore, in addition to the above-mentioned preconditions, the ratio of the outer diameter D of the rotor core T and the stack H is 3.5 or less, which is equivalent to the inner rotor type in addition to the above-described effects. It becomes winding resistance, and it can be set as a reliable electric motor with good characteristics.
The permanent magnet M constituting the
上記希土類ボンド磁石は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂材、またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂材、またはＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂材をバインダーとした射出成形磁石とすることにより、耐冷媒性があり、組立て性や機械的強度の優れた電動機部４を構成することができる。
The rare earth bonded magnet has refrigerant resistance by being an injection-molded magnet using a PPS (polyphenylene sulfide) resin material, a PBT (polybutylene terephthalate) resin material, or an LCP (liquid crystal polymer) resin material as a binder, The
そして、上述の密閉型電動圧縮機Ｍを備えて冷凍サイクル回路Ｒを構成する冷凍サイクル装置であれば、冷凍効率の向上化を得られる。
また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
And if it is the refrigeration cycle apparatus which comprises the above-mentioned sealed electric compressor M and comprises the refrigeration cycle circuit R, the improvement of refrigeration efficiency can be obtained.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments.
１…密閉ケース、５０…スロット、５２…巻線、９…固定子、１０…回転子、４…電動機部、３…圧縮機構部、Ｍ…密閉型電動圧縮機、Ｔ…回転子鉄心、Ｍ…永久磁石、２０…凝縮器、３０…膨張装置、４０…蒸発器。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記電動機部は、
複数枚の電磁鋼板を積層して鉄心を構成するとともに、この鉄心の中心から放射状に複数のスロットを設け、これらスロットに巻線を施した固定子と、
この固定子の外周側に配置され、永久磁石および複数枚の電磁鋼板を積層した鉄心からなる回転子とを備え、
上記回転子は、回転子鉄心の外径Ｄと積層厚さＨとの比（Ｄ／Ｈ）を、２．０と等しいか、それ以上（ Ｄ ≧ ２Ｈ ）に設定したことを特徴とする密閉型電動圧縮機。 In a hermetic type electric compressor that houses an electric motor part and a compression mechanism part in a hermetic case,
The motor section is
A plurality of electromagnetic steel plates are laminated to form an iron core, a plurality of slots are provided radially from the center of the iron core, and a stator with windings on these slots,
It is arranged on the outer peripheral side of this stator, and comprises a rotor made of an iron core in which a permanent magnet and a plurality of electromagnetic steel plates are laminated,
The rotor is hermetically sealed, characterized in that the ratio (D / H) between the outer diameter D of the rotor core and the stacking thickness H is set to be equal to or greater than 2.0 (D ≧ 2H). Type electric compressor.
The hermetic electric compressor according to any one of claims 1 to 4, the condenser, the expansion device, and the evaporator are communicated via a refrigerant pipe so as to constitute a refrigeration cycle circuit. A characteristic refrigeration cycle apparatus.
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