JP2014202070A - Hermetic compressor and refrigerator - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient hermetic compressor by reducing loss torque due to a magnetic attraction force generated between a main shaft and a bearing and iron loss (eddy current loss, in particular) due to leakage flux without degradation of the efficiency of an electric element.SOLUTION: A rotor 159 is fixed to a rotor fixing portion 130 of a crankshaft 119 via a non-magnetic sleeve 157 formed of a non-magnetic material. By doing so, a magnetic shield effect of the non-magnetic sleeve 157 can reduce magnetic flux passing through the rotor fixing portion 130 and suppress magnetization of the crankshaft 119. In addition, the magnetic shield effect can avoid a reduction in magnetic paths of a rotor iron core 161 and an increase in leakage magnetic flux from the rotor 159. It is possible to reduce loss torque due to a magnetic attraction force generated between a main shaft 129 and a bearing 137 and iron loss (eddy current loss, in particular) due to the leakage magnetic flux without degrading efficiency of an electric element 103. Therefore, a highly efficient hermetic compressor can be provided.

Description

本発明は、家庭用電気冷凍冷蔵庫やショーケース等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a hermetic compressor used in a home electric refrigerator-freezer and a showcase.

近年、地球環境保護に対する要求はますます強まってきており、家庭用電気冷凍冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置等に使用される密閉型圧縮機においても高効率化が強く要望されている。   In recent years, the demand for protection of the global environment has been increasing, and there is a strong demand for higher efficiency in hermetic compressors used in household electric refrigerator-freezers and other refrigeration cycle devices.

従来、この種の密閉型圧縮機としては、効率を向上させるために、電動要素として誘導電動機ではなく、回転子に永久磁石を内蔵した２極の誘導同期電動機を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, in order to improve efficiency, this type of hermetic type compressor uses an induction synchronous motor having a built-in permanent magnet in a rotor instead of an induction motor as an electric element (for example, Patent Document 1).

図５は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。図６は、従来の密閉型圧縮機の回転子の横断面図である。   FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional hermetic compressor described in Patent Document 1. As shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a rotor of a conventional hermetic compressor.

図５に示すように、従来の密閉型圧縮機は、密閉容器１内には、電動要素３と、この電動要素３によって回転駆動される圧縮要素５とが収納されている。   As shown in FIG. 5, in a conventional hermetic compressor, an electric element 3 and a compression element 5 that is rotationally driven by the electric element 3 are accommodated in an airtight container 1.

圧縮要素５は、中間仕切板７で仕切られた第一のシリンダ９と、第二のシリンダ１１と、第一のシリンダ９内を回転する第一のローラ１３と、第二のシリンダ１１内を回転する第二のローラ１５と、第一の偏心部１７と第二の偏心部１９と主軸２１と副軸２３と回転子固定部２４を備えたシャフト２５と、主軸２１を軸支する主軸受２７と、副軸２３を軸支する副軸受２９とを備えている。   The compression element 5 includes a first cylinder 9 partitioned by an intermediate partition plate 7, a second cylinder 11, a first roller 13 rotating in the first cylinder 9, and the second cylinder 11. A rotating second roller 15, a first eccentric portion 17, a second eccentric portion 19, a main shaft 21, a sub shaft 23, a shaft 25 having a rotor fixing portion 24, and a main bearing that supports the main shaft 21. 27 and a secondary bearing 29 that supports the secondary shaft 23.

電動要素３は、密閉容器１の内壁に固定された固定子３１と、固定子３１の内側で、固定子３１と同軸上に配置され、かつシャフト２５の回転子固定部２４に焼き嵌め等で固定された回転子３３とで構成されている。   The electric element 3 includes a stator 31 fixed to the inner wall of the hermetic container 1, and is disposed on the inner side of the stator 31 and coaxially with the stator 31, and is shrink-fitted on the rotor fixing portion 24 of the shaft 25. The rotor 33 is fixed.

回転子３３は、図６に示すように、強磁性体で構成された回転子鉄心３５と、回転子鉄心３５の外周に位置してダイカスト成型されたかご形の２次導体３７と、２次導体３７の内側の回転子鉄心３５に埋め込まれた永久磁石３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄとで構成されている。   As shown in FIG. 6, the rotor 33 includes a rotor core 35 made of a ferromagnetic material, a cage-shaped secondary conductor 37 that is located on the outer periphery of the rotor core 35, and a secondary conductor 37. The permanent magnets 39a, 39b, 39c, and 39d are embedded in the rotor core 35 inside the conductor 37.

永久磁石３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、シャフト２５の回転子固定部２４に対向して埋め込まれると共に、対向する永久磁石３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄがそれぞれ異なる磁極で配置されることで、２極の回転子磁極を形成している。   The permanent magnets 39a, 39b, 39c, and 39d are embedded so as to face the rotor fixing portion 24 of the shaft 25, and the opposing permanent magnets 39a, 39b, 39c, and 39d are arranged with different magnetic poles, respectively. The rotor magnetic pole of the pole is formed.

また、回転子鉄心３５には、シャフト２５の回転子固定部２４の周囲に沿って、円弧状の空隙４１が設けられている。   Further, the rotor core 35 is provided with an arc-shaped gap 41 along the periphery of the rotor fixing portion 24 of the shaft 25.

ここで、図６の矢印破線で示すように、回転子鉄心３５には空隙４１が設けられているため、永久磁石３９によって形成された磁界が、シャフト２５の回転子固定部２４を回避するように形成される。そのため、シャフト２５の回転子固定部２４に磁束が通過せず、シャフト２５が磁化されることを防止できるので、主軸２１と主軸受２７、および、副軸２３と副軸受２９とが磁力によって吸引されることで発生する摩擦を低減することができる。   Here, as indicated by the broken arrow line in FIG. 6, the rotor core 35 is provided with the air gap 41, so that the magnetic field formed by the permanent magnet 39 avoids the rotor fixing portion 24 of the shaft 25. Formed. Therefore, the magnetic flux does not pass through the rotor fixing portion 24 of the shaft 25, and the shaft 25 can be prevented from being magnetized, so that the main shaft 21 and the main bearing 27, and the sub shaft 23 and the sub bearing 29 are attracted by the magnetic force. Thus, friction generated can be reduced.

特開２００３−１８７７６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-18776

しかしながら、前記従来の構成では、回転子鉄心３５に空隙４１が設けられるため、磁束が流れる磁路が減少し、鉄損が増加するので、電動要素３の効率が低下するという課題を有していた。   However, since the air gap 41 is provided in the rotor core 35 in the conventional configuration, the magnetic path through which the magnetic flux flows is reduced and the iron loss is increased, so that the efficiency of the electric element 3 is lowered. It was.

また、回転子鉄心３５の磁路が減少すると、狭い磁路を多くの磁束が通過するため、磁気飽和が生じ、回転子鉄心３５から漏れ出した磁束により、主軸受２７で鉄損（特に渦電流損）が発生し、この鉄損（特に渦電流損）を補って運転を続けるために、余分な電力が必要になり、運転時の入力が増加するという課題を有していた。   Further, when the magnetic path of the rotor core 35 decreases, a large amount of magnetic flux passes through the narrow magnetic path, so that magnetic saturation occurs, and the core loss (particularly vortex) occurs in the main bearing 27 due to the magnetic flux leaking from the rotor core 35. Current loss) occurs, and in order to compensate for this iron loss (especially eddy current loss) and continue the operation, extra power is required, and there is a problem that the input during operation increases.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動要素の効率を低下させずに、軸受と主軸との間で発生する磁気吸引力によるロストルクや、漏れ磁束による鉄損（特に渦電流損）を低減することで、効率の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and without reducing the efficiency of the electric element, loss torque due to magnetic attractive force generated between the bearing and the main shaft and iron loss due to leakage magnetic flux (especially eddy current loss). ) Is reduced to provide a highly efficient hermetic compressor.

前記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、回転子が非磁性スリーブを介してクランクシャフトに設けられた回転子固定部に固定されると共に、回転子固定部の外径が主軸の外径よりも小さく形成されたものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the hermetic compressor according to the present invention includes a rotor fixed to a rotor fixing portion provided on a crankshaft via a nonmagnetic sleeve, and an outer portion of the rotor fixing portion. The diameter is smaller than the outer diameter of the main shaft.

これによって、クランクシャフトの回転子固定部が非磁性スリーブによって、回転子鉄心に内蔵された永久磁石の磁束からシールドされるので、クランクシャフトの回転子固定部を通過する磁束が低減され、クランクシャフトの磁化を抑制することができると共に、回転子鉄心の磁路の減少がないので、回転子からの漏れ磁束の増加がなく、電動要素の効率を低下させずに、主軸と軸受との間で発生する磁気吸引力によるロストルクや、漏れ磁束による鉄損（特に渦電流損）を低減することができる。   As a result, the rotor fixing portion of the crankshaft is shielded from the magnetic flux of the permanent magnet built in the rotor core by the non-magnetic sleeve, so that the magnetic flux passing through the rotor fixing portion of the crankshaft is reduced, and the crankshaft Since the magnetic path of the rotor core is not reduced, there is no increase in leakage magnetic flux from the rotor, and the efficiency of the electric element is not lowered between the main shaft and the bearing. Loss torque due to the generated magnetic attractive force and iron loss (particularly eddy current loss) due to leakage magnetic flux can be reduced.

本発明の密閉型圧縮機は、電動要素の効率を低下させずに、軸受で発生する磁気吸引力によるロストルクや、漏れ磁束による鉄損（特に渦電流損）を低減することができるので、密閉型圧縮機の効率を向上させることができる。   The hermetic compressor of the present invention can reduce loss torque due to magnetic attractive force generated in the bearing and iron loss (particularly eddy current loss) due to leakage magnetic flux without reducing the efficiency of the electric element. The efficiency of the mold compressor can be improved.

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態における密閉型圧縮機の回転子とクランクシャフトの回転子固定部における横断面図Cross sectional view of rotor fixing portion of hermetic compressor and crankshaft in the same embodiment 同実施の形態における非磁性スリーブの厚みに対するクランクシャフトの回転子固定部を通過する磁束密度と電動要素の効率の関係を示した特性図The characteristic view which showed the relationship between the magnetic flux density which passes the rotor fixing | fixed part of a crankshaft with respect to the thickness of the nonmagnetic sleeve in the same embodiment, and the efficiency of an electric element 本発明の実施の形態２における冷凍装置の模式図Schematic diagram of a refrigeration apparatus in Embodiment 2 of the present invention 従来の密閉型圧縮機の縦断面図Vertical section of a conventional hermetic compressor 従来の密閉型圧縮機の回転子とシャフトの回転子固定部における横断面図Cross-sectional view of the rotor fixing part of the conventional hermetic compressor rotor and shaft

第１の発明は、密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、主軸と偏心軸と回転子固定部とから構成されるクランクシャ
フトと、前記クランクシャフトの主軸を軸支する軸受と、シリンダとを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内で往復運動するピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸と前記ピストンを連結する連結手段とを備え、前記電動要素は、固定子と、回転子とを備えた永久磁石型電動機であり、前記回転子が非磁性材料で形成された非磁性スリーブを介して前記クランクシャフトに固定されると共に、前記回転子固定部の外径が、主軸の外径よりも小さく形成されたことにより、回転子固定部が非磁性スリーブによって、回転子鉄心に内蔵された永久磁石の磁束からシールドされるので、回転子固定部を通過する磁束が低減され、クランクシャフトの磁化を抑制することができると共に、回転子鉄心の磁路の減少がないので、回転子からの漏れ磁束の増加がなく、電動要素の効率を低下させずに、主軸と軸受との間で発生する磁気吸引力によるロストルクや、漏れ磁束による鉄損（特に渦電流損）を低減することができる。 According to a first aspect of the present invention, an electric element and a compression element driven by the electric element are accommodated in a sealed container, and the compression element includes a crankshaft including a main shaft, an eccentric shaft, and a rotor fixing portion. A cylinder block having a bearing that supports the main shaft of the crankshaft, a cylinder, a piston that reciprocates within the cylinder, and a connecting means that connects the eccentric shaft of the crankshaft and the piston, The electric element is a permanent magnet type electric motor including a stator and a rotor, and the rotor is fixed to the crankshaft via a nonmagnetic sleeve formed of a nonmagnetic material, and the rotor Since the outer diameter of the fixed part is smaller than the outer diameter of the main shaft, the rotor fixed part is made of magnetic flux of the permanent magnet built in the rotor core by the nonmagnetic sleeve. Since shielding is performed, the magnetic flux passing through the rotor fixing portion is reduced, the magnetization of the crankshaft can be suppressed, and the magnetic path of the rotor core is not reduced, so that the leakage magnetic flux from the rotor is increased. In addition, loss torque due to magnetic attraction generated between the main shaft and the bearing and iron loss (particularly eddy current loss) due to leakage magnetic flux can be reduced without reducing the efficiency of the electric element.

第２の発明は、特に、第１の発明において、非磁性スリーブが、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されたことにより、オーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張係数は、鉄系のクランクシャフトや回転子鉄心の熱膨張係数に比べて、約１．５倍であるので、運転中に高温になったとしても、回転子が非磁性スリーブから抜け落ちることがないため、第１の発明の効果に加えて、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。   In the second invention, in particular, in the first invention, since the nonmagnetic sleeve is formed of austenitic stainless steel, the thermal expansion coefficient of the austenitic stainless steel is the same as that of the iron crankshaft or the rotor core. Since the coefficient of thermal expansion is about 1.5 times the thermal expansion coefficient, the rotor will not fall out of the non-magnetic sleeve even if the temperature becomes high during operation. In addition to the effects of the first invention, the reliability A highly reliable hermetic compressor can be provided.

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、非磁性スリーブの厚みが０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲であることにより、非磁性スリーブの厚みが薄いのでクランクシャフトの回転子固定部の外径寸法の減少を抑えられ、クランクシャフトの剛性低下が抑制できると共に、電動要素の効率を低下させずに、非磁性スリーブの磁気シールド効果により、回転子固定部への磁束の通過を低減することができるので、第１または第２の効果に加えて、さらに信頼性が高く、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。   In the third invention, in particular, in the first or second invention, the thickness of the nonmagnetic sleeve is in the range of 0.2 mm to 1.0 mm. The reduction of the outer diameter of the fixed part can be suppressed, the rigidity of the crankshaft can be suppressed, and the magnetic shield effect of the non-magnetic sleeve can be used to pass the magnetic flux to the rotor fixed part without reducing the efficiency of the electric element. Therefore, in addition to the first or second effect, a highly reliable and efficient hermetic compressor can be provided.

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明において、永久磁石が希土類磁石で形成されたことにより、希土類磁石は強い磁力を得ることができるので、第１から第３のいずれか１つの発明の効果に加えて、永久磁石の小型化により、電動要素の小型軽量化、ひいては、密閉型圧縮機の小型軽量化を図ることができる。   In the fourth invention, in particular, in any one of the first to third inventions, since the permanent magnet is formed of a rare earth magnet, the rare earth magnet can obtain a strong magnetic force. In addition to the effect of any one of the inventions, the size of the electric element can be reduced and the weight of the hermetic compressor can be reduced by reducing the size of the permanent magnet.

第５の発明は、特に、第１から第４のいずれか１つの発明において、回転子鉄心の外周に、かご形の２次導体を有し、永久磁石は、前記２次導体の内側に配設される構成の自己始動型永久磁石式誘導電動機としたことにより、始動時には、かご形の２次導体に電流が流れ、制御回路がなくても始動トルクが発生し起動できると共に、同期運転時には、励磁電力が不要となり、電動要素の高効率化が図れるので、第１から第４のいずれか１つの発明の効果に加えて、密閉型圧縮機の生産性および効率を向上させることができる。   According to a fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects of the invention, a cage-shaped secondary conductor is provided on the outer periphery of the rotor core, and the permanent magnet is disposed inside the secondary conductor. By using a self-starting permanent magnet induction motor configured as described above, at the time of starting, a current flows through the cage-shaped secondary conductor, and even if there is no control circuit, starting torque can be generated and started. Since the excitation power is not required and the efficiency of the electric element can be increased, the productivity and efficiency of the hermetic compressor can be improved in addition to the effects of any one of the first to fourth inventions.

第６の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を第１から５のいずれか１つの発明の密閉型圧縮機とした冷凍装置であることにより、効率を向上させた密閉型圧縮機の搭載によって冷凍装置の消費電力を低減し、省エネルギー化を実現することができる。   6th invention has a refrigerant circuit which connected the compressor, the heat radiator, the decompression device, and the heat absorber cyclically | annularly by piping, and the said compressor is the sealed compressor of any one invention of 1-5. With the refrigeration apparatus, the power consumption of the refrigeration apparatus can be reduced and energy saving can be realized by installing a hermetic compressor with improved efficiency.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図である。図２は、同実施の形態における密閉型圧縮機の回転子とクランクシャフトの回転子固定部における横断面図である。図３は、同実施の形態における非磁性スリーブの厚みに対する回転子固定部を通過する磁束密度と電動要素の効率の関係を示した特性図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a transverse cross-sectional view of the rotor fixing portion of the hermetic compressor and the crankshaft in the same embodiment. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the magnetic flux density passing through the rotor fixing portion and the efficiency of the electric element with respect to the thickness of the nonmagnetic sleeve in the same embodiment.

図１において、本実施の形態１における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１０１の内部に、電動要素１０３と、この電動要素１０３によって駆動される圧縮要素１０５とを備えた圧縮機本体１０７を配置している。この圧縮機本体１０７は、サスペンションスプリング１０９によって弾性的に支持されている。   In FIG. 1, the hermetic compressor according to the first embodiment includes an electric element 103 and a compression element 105 driven by the electric element 103 inside a hermetic container 101 formed by drawing a steel plate. A compressor main body 107 is disposed. The compressor body 107 is elastically supported by a suspension spring 109.

さらに、密閉容器１０１内には、潤滑用のオイル１１３が封入されている。また、密閉容器１０１には、一端が密閉容器１０１内空間に連通すると共に、他端が配管経路（図示せず）に接続される吸入パイプ１１５と、圧縮要素１０５で圧縮された冷媒ガス１１１を配管経路（図示せず）へ導く吐出パイプ１１７とを備えている。   Further, the oil 113 for lubrication is sealed in the sealed container 101. The sealed container 101 has a suction pipe 115 having one end communicating with the space inside the sealed container 101 and the other end connected to a piping path (not shown), and a refrigerant gas 111 compressed by the compression element 105. And a discharge pipe 117 leading to a piping path (not shown).

圧縮要素１０５は、クランクシャフト１１９、シリンダブロック１２１、ピストン１２３、連結手段１２５等で構成されている。   The compression element 105 includes a crankshaft 119, a cylinder block 121, a piston 123, a connecting means 125, and the like.

クランクシャフト１１９は、偏心軸１２７と主軸１２９とを備えており、オイル１１３に浸漬された主軸１２９の下端から偏心軸１２７の上端までオイル１１３を供給する給油機構１３１とを備えている。また、主軸１２９の下方部分は、主軸１２９より軸径の小さい回転子固定部１３０となっている。   The crankshaft 119 includes an eccentric shaft 127 and a main shaft 129, and includes an oil supply mechanism 131 that supplies the oil 113 from the lower end of the main shaft 129 immersed in the oil 113 to the upper end of the eccentric shaft 127. The lower portion of the main shaft 129 is a rotor fixing portion 130 having a smaller shaft diameter than the main shaft 129.

給油機構１３１は、主軸１２９の表面に形成された螺旋状の溝１３２等によって構成されている。シリンダブロック１２１は、圧縮室１３３を形成するシリンダ１３５が一体に形成され、また、主軸１２９を回転自在に軸支する軸受１３７を備えている。   The oil supply mechanism 131 includes a spiral groove 132 formed on the surface of the main shaft 129. The cylinder block 121 is integrally formed with a cylinder 135 that forms a compression chamber 133, and includes a bearing 137 that rotatably supports the main shaft 129.

また、シリンダ１３５の軸受１３７の反対側開口部端面には、吸入孔１３９と吐出孔１４１を備えたバルブプレート１４３と、吸入孔１３９を開閉する吸入バルブ１４５と、バルブプレート１４３を塞ぐシリンダヘッド１４７が、ヘッドボルト１４９によって共締めで固定されている。さらに、バルブプレート１４３とシリンダヘッド１４７との間に、吸入マフラー１５１が挟持されて固定されている。   Further, a valve plate 143 having a suction hole 139 and a discharge hole 141, a suction valve 145 for opening and closing the suction hole 139, and a cylinder head 147 for closing the valve plate 143 are provided on the end face of the cylinder 135 opposite to the bearing 137. Are fixed together by a head bolt 149. Further, a suction muffler 151 is sandwiched and fixed between the valve plate 143 and the cylinder head 147.

また、圧縮要素１０５には、ピストン１２３の往復運動により圧縮された冷媒ガス１１１を密閉容器１０１に固定された吐出パイプ１１７へ流す高圧管１５３が接続されている。   The compression element 105 is connected to a high-pressure pipe 153 that allows the refrigerant gas 111 compressed by the reciprocating motion of the piston 123 to flow to the discharge pipe 117 fixed to the sealed container 101.

電動要素１０３は、シリンダブロック１２１の下方に、ボルト（図示せず）によって固定された固定子１５５と、固定子１５５の内側で、固定子１５５と同軸上に配置され、かつクランクシャフト１１９の回転子固定部１３０に、非磁性スリーブ１５７を介して焼き嵌め等で固定された回転子１５９で構成されている。   The electric element 103 is arranged below the cylinder block 121 with a stator 155 fixed by bolts (not shown), on the inner side of the stator 155, coaxially with the stator 155, and rotating the crankshaft 119. The rotor 159 is fixed to the child fixing part 130 by shrink fitting or the like via a nonmagnetic sleeve 157.

また、非磁性スリーブ１５７は、ＳＵＳ３０５やＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成されている。さらに、非磁性スリーブ１５７の厚みｔは、１．０ｍｍに設定されている。なお、後述する解析結果に基づき、非磁性スリーブ１５７の厚みｔは、非磁性スリーブ１５７の磁気シールド効果により回転子固定部１３０に通過する磁束を低減できる０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲において任意に設定することができる。   The nonmagnetic sleeve 157 is made of austenitic stainless steel such as SUS305 or SUS316. Further, the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 is set to 1.0 mm. The thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 is arbitrarily set within the range of 0.2 mm to 1.0 mm that can reduce the magnetic flux passing through the rotor fixing portion 130 by the magnetic shield effect of the nonmagnetic sleeve 157 based on the analysis result described later. Can be set to

また、回転子固定部１３０の外径ｄ１は、主軸１２９の外径ｄ２よりも小さく設定されている。   In addition, the outer diameter d1 of the rotor fixing portion 130 is set smaller than the outer diameter d2 of the main shaft 129.

次に、回転子１５９は、例えば、ケイ素鋼板等の強磁性体で構成された回転子鉄心１６１と、回転子鉄心１６１の外周に位置して、アルミニウムをダイカストで成型したかご形の２次導体１６３と、２次導体１６３の内側の回転子鉄心１６１に埋め込まれた永久磁石
１６５とで構成されている。つまり、本実施の形態の電動要素１０３は、いわゆる自己始動型永久磁石式誘導同期電動機である。 Next, the rotor 159 includes, for example, a rotor core 161 made of a ferromagnetic material such as a silicon steel plate, and a cage-shaped secondary conductor formed by die-casting aluminum on the outer periphery of the rotor core 161. 163 and a permanent magnet 165 embedded in the rotor core 161 inside the secondary conductor 163. That is, the electric element 103 of the present embodiment is a so-called self-starting permanent magnet induction synchronous motor.

ここで、永久磁石１６５は、希土類磁石であるネオジウム・鉄・ボロン系の強磁性体からなる平板形の磁石である。   Here, the permanent magnet 165 is a flat-plate magnet made of a neodymium / iron / boron ferromagnetic material which is a rare earth magnet.

永久磁石１６５は、永久磁石１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄからなり、図２に示すように配置される。一対の同極性の永久磁石１６５ａおよび１６５ｂは、回転子固定部１３０の周りに、所定の角度および所定の間隔で対向設置され、一方、他の一対の同極性の永久磁石１６５ｃおよび１６５ｄは、回転子固定部１３０の周りに、所定の角度および所定の間隔で対向設置されている。   The permanent magnet 165 includes permanent magnets 165a, 165b, 165c, and 165d, and is arranged as shown in FIG. A pair of permanent magnets 165a and 165b having the same polarity are disposed opposite to each other around the rotor fixing portion 130 at a predetermined angle and a predetermined interval, while the other pair of permanent magnets 165c and 165d having the same polarity are rotated. Around the child fixing portion 130, they are opposed to each other at a predetermined angle and a predetermined interval.

永久磁石１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄは、いずれも回転子鉄心１６１の軸心方向と平行な方向に埋め込まれる。すなわち、一対の同極性の永久磁石１６５ａと１６５ｂで１極の回転子磁極を形成し、他の一対の同極性の永久磁石１６５ｃと１６５ｄでも１極の回転子磁極を形成する。従って、回転子１５９全体では２極の回転子磁極を形成している。   The permanent magnets 165a, 165b, 165c, 165d are all embedded in a direction parallel to the axial direction of the rotor core 161. That is, a pair of same-polarity permanent magnets 165a and 165b form a single-pole rotor magnetic pole, and another pair of same-polarity permanent magnets 165c and 165d also forms a single-pole rotor magnetic pole. Therefore, the rotor 159 as a whole forms two rotor magnetic poles.

また、隣り合う永久磁石１６５ａと１６５ｃとの間、または永久磁石１６５ｂと１６５ｄとの間の磁束の短絡を防止するために、非磁性材料であるアルミニウムをダイカストで成型したバリア１６７が形成されている。   In addition, a barrier 167 is formed by die-casting aluminum, which is a nonmagnetic material, in order to prevent a short circuit of magnetic flux between adjacent permanent magnets 165a and 165c or between permanent magnets 165b and 165d. .

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the hermetic compressor configured as described above will be described below.

密閉型圧縮機は、密閉容器１０１に備えられた吸入パイプ１１５と吐出パイプ１１７が、周知の構成からなる冷凍装置（図示せず）に接続され、冷凍サイクルを構成している。   In the hermetic compressor, a suction pipe 115 and a discharge pipe 117 provided in the hermetic container 101 are connected to a refrigeration apparatus (not shown) having a known configuration to constitute a refrigeration cycle.

その構成において、電動要素１０３に通電すると、固定子１５５に電流が流れ、磁界が発生し、主軸１２９に固定された回転子１５９が回転する。この時、電動要素１０３は、回転子１５９に備えられたかご形の２次導体１６３により、誘導電動機として始動する。そして、最大トルクを超え、同期回転数近くになると、永久磁石１６５による同期運転に移行し、定常運転を継続する。   In this configuration, when the electric element 103 is energized, a current flows through the stator 155, a magnetic field is generated, and the rotor 159 fixed to the main shaft 129 rotates. At this time, the electric element 103 is started as an induction motor by a cage-shaped secondary conductor 163 provided in the rotor 159. Then, when the maximum torque is exceeded and the synchronous rotational speed is approached, the operation shifts to the synchronous operation by the permanent magnet 165 and the steady operation is continued.

そして、この回転子１５９の回転により、クランクシャフト１１９が回転し、偏心軸１２７に回転自在に取り付けられた連結手段１２５を介して、ピストン１２３がシリンダ１３５内を往復運動する。このピストン１２３の往復運動に伴い、吸入パイプ１１５を通過して密閉容器１０１内に戻った冷媒ガス１１１は、吸入マフラー１５１を介して圧縮室１３３内へ吸入され、圧縮された後、高圧管１５３を介して吐出パイプ１１７へと流れる。そして、冷凍装置の配管経路（図示せず）を循環する。   The rotation of the rotor 159 causes the crankshaft 119 to rotate, and the piston 123 reciprocates in the cylinder 135 via the connecting means 125 that is rotatably attached to the eccentric shaft 127. As the piston 123 reciprocates, the refrigerant gas 111 that has passed through the suction pipe 115 and returned to the sealed container 101 is sucked into the compression chamber 133 via the suction muffler 151 and compressed, and then the high-pressure pipe 153. To the discharge pipe 117. And it circulates through the piping path | route (not shown) of a freezing apparatus.

次に、永久磁石１６５ａ、１６５ｂ、１６５ｃ、１６５ｄの磁束の流れを図２の矢印破線で概念的に説明する。   Next, the flow of magnetic flux of the permanent magnets 165a, 165b, 165c, and 165d will be conceptually described with reference to the broken line in FIG.

上部２個の永久磁石１６５ａ、１６５ｂから出た磁束は回転子鉄心１６１の中央部を通り、下部の永久磁石１６５ｃ、１６５ｄに流れていく。   The magnetic flux emitted from the upper two permanent magnets 165a and 165b passes through the central portion of the rotor core 161 and flows to the lower permanent magnets 165c and 165d.

ここで、回転子固定部１３０の周りを非磁性スリーブ１５７で磁気シールドせずに、回転子１５９を回転子固定部１３０に直接固定する一般的な構成においては、回転子固定部１３０にも磁束が通過し、クランクシャフト１１９が磁化され、主軸１２９と軸受１３７とが磁力によって吸引され、摩擦が増加する。   Here, in a general configuration in which the rotor 159 is directly fixed to the rotor fixing portion 130 without magnetically shielding the rotor fixing portion 130 around the non-magnetic sleeve 157, the rotor fixing portion 130 also has a magnetic flux. Passes, the crankshaft 119 is magnetized, the main shaft 129 and the bearing 137 are attracted by the magnetic force, and the friction increases.

しかしながら、本実施の形態のように、回転子１５９が非磁性スリーブ１５７を介して回転子固定部１３０に固定されることにより、回転子固定部１３０を通過する磁束が低減し、クランクシャフト１１９の磁化を抑制することができる。その結果、主軸１２９と軸受１３７との間で発生する磁気吸引力によるロストルクを低減し、密閉型圧縮機の効率を向上させることができる。   However, as in the present embodiment, the rotor 159 is fixed to the rotor fixing portion 130 via the nonmagnetic sleeve 157, whereby the magnetic flux passing through the rotor fixing portion 130 is reduced, and the crankshaft 119 is Magnetization can be suppressed. As a result, the loss torque due to the magnetic attractive force generated between the main shaft 129 and the bearing 137 can be reduced, and the efficiency of the hermetic compressor can be improved.

また、回転子固定部１３０の外径ｄ１を、主軸１２９の外径ｄ２よりも小さく設定したことにより、回転子１５９の内径を拡げずに非磁性スリーブ１５７を挿入することができるので、回転子鉄心１６１の磁路が減少しない。そのため、回転子鉄心１６１からの漏れ磁束の増加を抑制することができるので、電動要素１０３の効率の低下を防止し、密閉型圧縮機の効率を向上させることができる。   Further, since the outer diameter d1 of the rotor fixing portion 130 is set smaller than the outer diameter d2 of the main shaft 129, the nonmagnetic sleeve 157 can be inserted without increasing the inner diameter of the rotor 159. The magnetic path of the iron core 161 does not decrease. Therefore, an increase in leakage magnetic flux from the rotor core 161 can be suppressed, so that a reduction in the efficiency of the electric element 103 can be prevented and the efficiency of the hermetic compressor can be improved.

ここで、本実施の形態の非磁性スリーブ１５７は、鉄系のクランクシャフト１１９や回転子鉄心１６１に比べて熱膨張係数が約１．５倍であるオーステナイト系ステンレス鋼で形成されているので、運転中に高温になったとしても、回転子１５９が非磁性スリーブ１５７から抜け落ちることがなく、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。   Here, the nonmagnetic sleeve 157 of the present embodiment is formed of austenitic stainless steel having a thermal expansion coefficient of about 1.5 times that of the iron crankshaft 119 and the rotor core 161. Even if the temperature becomes high during operation, the rotor 159 does not fall out of the nonmagnetic sleeve 157, and a highly reliable hermetic compressor can be provided.

なお、非磁性スリーブ１５７を形成する材料として、本実施の形態では、オーステナイト系ステンレス鋼としたが、鉄の熱膨張係数に対して同等以上で、かつ、耐クリープ性の高い材料であれば、その他の非磁性材料でも、同様の効果が得られる。   In this embodiment, the material for forming the nonmagnetic sleeve 157 is austenitic stainless steel. However, if the material is equal to or higher than the thermal expansion coefficient of iron and has high creep resistance, Similar effects can be obtained with other nonmagnetic materials.

次に、非磁性スリーブ１５７の厚みｔに対する回転子固定部１３０を通過する磁束密度と電動要素１０３の効率の関係について説明する。   Next, the relationship between the magnetic flux density passing through the rotor fixing portion 130 and the efficiency of the electric element 103 with respect to the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 will be described.

図３に示すように、非磁性スリーブ１５７の厚みｔを、０．２ｍｍ以上にすることで、回転子固定部１３０を通過する磁束密度を約１割に減少させることができる。一方で、電動要素１０３の効率は、非磁性スリーブ１５７の厚みｔが０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲であれば、ほとんど低下しない。   As shown in FIG. 3, by setting the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 to 0.2 mm or more, the magnetic flux density passing through the rotor fixing portion 130 can be reduced to about 10%. On the other hand, the efficiency of the electric element 103 hardly decreases if the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 is in the range of 0.2 mm to 1.0 mm.

しかしながら、クランクシャフト１１９自身を非磁性材料にしてしまうと、回転子固定部１３０への磁束の通過はなくなるが、一方で、回転子鉄心１６１の磁束密度が増加し、磁気飽和が発生するため、電動要素１０３の効率が大きく低下してしまう。   However, if the crankshaft 119 itself is made of a nonmagnetic material, the magnetic flux does not pass to the rotor fixing portion 130, but on the other hand, the magnetic flux density of the rotor core 161 increases and magnetic saturation occurs. The efficiency of the electric element 103 is greatly reduced.

また、非磁性スリーブ１５７の厚みｔを厚くするということは、回転子固定部１３０の外径ｄ１が小さくなり、非磁性スリーブ１５７の厚みｔを厚くしすぎると、クランクシャフト１１９の剛性が低下するため、密閉型圧縮機の信頼性を低下させてしまう。   Further, increasing the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 means that the outer diameter d1 of the rotor fixing portion 130 is reduced, and if the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 is excessively increased, the rigidity of the crankshaft 119 is lowered. For this reason, the reliability of the hermetic compressor is reduced.

したがって、本実施の形態においては、非磁性スリーブ１５７の厚みｔを１．０ｍｍに設定したので、クランクシャフト１１９の剛性の低下を抑制しながら、電動要素１０３の効率を低下させずに、回転子固定部１３０への磁束の通過を低減することができるので、信頼性が高く、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。   Therefore, in the present embodiment, since the thickness t of the nonmagnetic sleeve 157 is set to 1.0 mm, the rotor without reducing the efficiency of the electric element 103 while suppressing the decrease in the rigidity of the crankshaft 119. Since the passage of magnetic flux to the fixed portion 130 can be reduced, a highly reliable and highly efficient hermetic compressor can be provided.

また、本実施の形態において、永久磁石１６５として希土類磁石であるネオジウム・鉄・ボロン系の強磁性体からなる磁石を用いたことで、強い磁力が得られる一方で、クランクシャフト１１９の磁化に及ぼす影響が大きくなる。   In the present embodiment, the permanent magnet 165 is made of a rare earth magnet made of a neodymium / iron / boron ferromagnetic material, so that a strong magnetic force can be obtained, while the magnetism of the crankshaft 119 is affected. The impact will increase.

しかしながら、本実施の形態の回転子１５９を回転子固定部１３０に非磁性スリーブ１５７を介して固定する方法を採用することにより、クランクシャフト１１９の磁化を抑制することができるので、電動要素１０３の効率を向上させることができると共に、永久磁
石１６５の小型化により、電動要素１０３の小型軽量化、ひいては、密閉型圧縮機の小型軽量化を図ることができる。 However, by adopting a method of fixing the rotor 159 of the present embodiment to the rotor fixing portion 130 via the nonmagnetic sleeve 157, the magnetization of the crankshaft 119 can be suppressed. The efficiency can be improved, and the permanent magnet 165 can be reduced in size, so that the electric element 103 can be reduced in size and weight, and thus the hermetic compressor can be reduced in size and weight.

さらに、本実施の形態のように、電動要素１０３を、回転子鉄心１６１の外周に、かご形の２次導体１６３を有し、永久磁石１６５を２次導体１６３の内側に配設した自己始動型永久磁石式誘導同期電動機としたことにより、始動時には、かご形の２次導体１６３に電流が流れ、制御回路がなくても始動トルクが発生し起動できると共に、同期運転時には、励磁電力が不要となり、電動要素１０３の高効率化が図れるので、密閉型圧縮機の効率を向上させることができる。   Further, as in the present embodiment, the electric element 103 has a squirrel-cage secondary conductor 163 on the outer periphery of the rotor core 161, and the permanent magnet 165 is disposed inside the secondary conductor 163. By adopting a permanent magnet type induction synchronous motor, current flows through the cage-shaped secondary conductor 163 at the time of starting, generating a starting torque without a control circuit and starting up, and at the time of synchronous operation, no excitation power is required. Thus, the efficiency of the electric element 103 can be increased, and the efficiency of the hermetic compressor can be improved.

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における冷凍装置の構成を示す模式図である。ここでは、冷媒回路に、実施の形態１で説明した密閉型圧縮機を搭載した構成とし、冷凍装置の基本構成の概略について説明する。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the refrigeration apparatus in Embodiment 2 of the present invention. Here, an outline of the basic configuration of the refrigeration apparatus will be described assuming that the hermetic compressor described in Embodiment 1 is mounted on the refrigerant circuit.

図４において、冷凍装置は、一面が開口した断熱性の箱体とその開口を開閉する扉体構成の本体２０１と、本体２０１の内部を、物品の貯蔵空間２０３と機械室２０５に区画する区画壁２０７と、貯蔵空間２０３内を冷却する冷媒回路２０９を具備している。   In FIG. 4, the refrigeration apparatus includes a heat-insulating box having an opening on one side, a main body 201 having a door structure that opens and closes the opening, and a section that divides the inside of the main body 201 into an article storage space 203 and a machine room 205. A wall 207 and a refrigerant circuit 209 for cooling the storage space 203 are provided.

冷媒回路２０９は、圧縮機２１１として実施の形態１で説明した密閉型圧縮機と、放熱器２１３と、減圧装置２１５と、吸熱器２１７とを環状に配管接続した構成となっている。   The refrigerant circuit 209 has a configuration in which the hermetic compressor described in Embodiment 1 as the compressor 211, the radiator 213, the decompression device 215, and the heat absorber 217 are connected in a ring shape.

また、搭載された密閉型圧縮機内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等の冷媒ガスが、冷凍装置（図示せず）の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入されると共に、密閉容器内底部には、潤滑用のオイルが封入されている。   In addition, in the mounted hermetic compressor, for example, a refrigerant gas such as hydrocarbon-based R600a having a low global warming potential is at the same pressure as the low-pressure side of a refrigeration apparatus (not shown) and is at a relatively low temperature. In addition to being sealed in a state, lubricating oil is sealed in the bottom of the sealed container.

そして、吸熱器２１７は、送風機（図示せず）を具備した貯蔵空間２０３内に配置されている。吸熱器２１７の冷却熱は、矢印で示すように、送風機によって貯蔵空間２０３内を循環するように撹拌され、貯蔵空間２０３内は冷却される。   And the heat absorber 217 is arrange | positioned in the storage space 203 which comprised the air blower (not shown). The cooling heat of the heat absorber 217 is agitated so as to circulate in the storage space 203 by the blower as indicated by an arrow, and the storage space 203 is cooled.

以上説明した冷凍装置に、圧縮機２１１として本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機を搭載することにより、圧縮機２１１は回転子固定部１３０が非磁性スリーブ１５７によって、回転子鉄心１６１に内蔵された永久磁石１６５から磁気シールドされて効率が向上しているので、冷凍装置の消費電力が低減でき、省エネルギー化を実現することができる。   By installing the hermetic compressor according to the first embodiment of the present invention as the compressor 211 in the refrigeration apparatus described above, the compressor 211 has a rotor fixing portion 130 that is attached to the rotor core 161 by the nonmagnetic sleeve 157. Since the efficiency is improved by being magnetically shielded from the built-in permanent magnet 165, the power consumption of the refrigeration apparatus can be reduced and energy saving can be realized.

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機および冷凍装置は、密閉型圧縮機の効率を向上することができるので、電気冷蔵庫、あるいはエアーコンディショナー等の家庭用に限らず、業務用ショーケース、自動販売機等の冷凍装置に広く適用することができる。   As described above, since the hermetic compressor and the refrigeration apparatus according to the present invention can improve the efficiency of the hermetic compressor, it is not limited to household use such as an electric refrigerator or an air conditioner, but is also a commercial showcase. It can be widely applied to refrigeration equipment such as vending machines.

１０１ 密閉容器
１０３ 電動要素
１０５ 圧縮要素
１１９ クランクシャフト
１２１ シリンダブロック
１２３ ピストン
１２５ 連結手段
１２７ 偏心軸
１２９ 主軸
１３０ 回転子固定部
１３５ シリンダ
１３７ 軸受
１５５ 固定子
１５７ 非磁性スリーブ
１５９ 回転子
１６１ 回転子鉄心
１６３ ２次導体
１６５ 永久磁石
２０９ 冷媒回路
２１１ 圧縮機
２１３ 放熱器
２１５ 減圧装置
２１７ 吸熱器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Airtight container 103 Electric element 105 Compression element 119 Crankshaft 121 Cylinder block 123 Piston 125 Connection means 127 Eccentric shaft 129 Main shaft 130 Rotor fixing | fixed part 135 Cylinder 137 Bearing 155 Stator 157 Nonmagnetic sleeve 159 Rotor 161 Rotor iron core 163 2 Secondary conductor 165 Permanent magnet 209 Refrigerant circuit 211 Compressor 213 Radiator 215 Pressure reducing device 217 Heat absorber

Claims (6)

密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、主軸と偏心軸と回転子固定部とから構成されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸を軸支する軸受と、シリンダとを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内で往復運動するピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸と前記ピストンを連結する連結手段とを備え、前記電動要素は、固定子と、回転子とを備えた永久磁石型電動機であり、前記回転子が非磁性材料で形成された非磁性スリーブを介して前記クランクシャフトに固定されると共に、前記回転子固定部の外径が、主軸の外径よりも小さく形成された密閉型圧縮機。 An airtight container contains an electric element and a compression element driven by the electric element. The compression element includes a crankshaft including a main shaft, an eccentric shaft, and a rotor fixing portion, and the main shaft of the crankshaft. And a cylinder block having a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting means that connects the eccentric shaft of the crankshaft and the piston, and the electric element includes a stator. And a rotor, and the rotor is fixed to the crankshaft via a nonmagnetic sleeve formed of a nonmagnetic material, and the outer diameter of the rotor fixing portion is A hermetic compressor formed smaller than the outer diameter of the main shaft. 非磁性スリーブが、オーステナイト系ステンレス鋼で形成された請求項１に記載の密閉型圧縮機。 The hermetic compressor according to claim 1, wherein the nonmagnetic sleeve is formed of austenitic stainless steel. 非磁性スリーブの厚みが、０．２ｍｍから１．０ｍｍの範囲である請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。 The hermetic compressor according to claim 1 or 2, wherein the nonmagnetic sleeve has a thickness in a range of 0.2 mm to 1.0 mm. 永久磁石が、希土類磁石で形成された請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。 The hermetic compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the permanent magnet is formed of a rare earth magnet. 回転子は、回転子鉄心の外周に、かご形の２次導体を有し、前記永久磁石は、前記２次導体の内側に配設される構成の自己始動型永久磁石式誘導同期電動機である請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。 The rotor has a squirrel-cage secondary conductor on the outer periphery of the rotor core, and the permanent magnet is a self-starting permanent magnet induction synchronous motor configured to be disposed inside the secondary conductor. The hermetic compressor according to any one of claims 1 to 4. 圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を、請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機とした冷凍装置。 A refrigerating apparatus having a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, a decompressor, and a heat absorber are connected in a ring shape by piping, and the compressor is the hermetic compressor according to any one of claims 1 to 5. .

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