JP3877620B2

JP3877620B2 - Concentrated winding DC motor and compressor equipped with the same

Info

Publication number: JP3877620B2
Application number: JP2002074796A
Authority: JP
Inventors: 和彦新井; 正昭竹澤; 俊人簗島; 恵司郎五十嵐
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-03-18
Also published as: KR20030076286A; TW200304719A; JP2003274591A; CN100373751C; TWI272753B; CN1445910A; KR100935508B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集中巻方式にてコイルが巻装されたステータと磁石内蔵のロータから成る集中巻式ＤＣモータ及びそれを搭載した冷蔵庫又は空気調和機用のコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より冷蔵庫や空気調和機の冷媒回路を構成するコンプレッサにおいては、小型化とエネルギー効率の向上が求められており、そのため、コンプレッサに使用するモータも小型・高出力のものが開発されてきている。この場合、従来一般的なコンプレッサのモータは分布巻方式のブラシレスＤＣモータが用いられていたが、近年では製造工程の簡素化と小型化及び効率向上を達成できる集中巻方式のブラシレスＤＣモータが提案されている。
【０００３】
図６に従来の集中巻方式のブラシレスＤＣモータ１０１の断面図を示す。モータ１０１はステータ１０２とロータ１０３により構成されており、ステータ１０２は電磁鋼板（珪素鋼板）を積層したステータコア１０４とステータコイル（図示せず）から構成される。ステータコア１０４には歯部１０６が設けられており、歯部１０６は所定の幅を有してその両脇にはロータの面に沿って歯部先端部１０７が設けられている。この歯部１０６にスロット部１０８の空間を利用してステータコイルを直接巻回し、集中直巻方式によってステータ１０２の磁極を形成している。
【０００４】
一方、ロータ１０３も電磁鋼板（珪素鋼板）を積層してロータコア１１１が形成されている。このロータコア１１１の外周部には切欠が四カ所形成されており、これら切欠間に突極形状の磁極１１２を四カ所形成し、各磁極１１２にはスロット１１３が形成されて各スロット１１３内に永久磁石１１４が埋め込まれている。
【０００５】
尚、永久磁石１１４としては通常のフェライト系の磁石でもよいが、モータの小型化のためにはＢＨ積の大きい磁石、即ち、ネオジュウム、鉄、ボロンからなるネオジ磁石、又は、サマリウムコバルト系磁石などの、所謂希土類磁石等が用いられる。また、図中１１６はオイル分離板、１１７はバランスウエイト、１１８、１１９は非磁性体から成る端面部材であり、これらがリベット１２１にて一体化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、単シリンダのロータリコンプレッサやレシプロコンプレッサなどの一回転中の負荷変動の大きいコンプレッサで集中巻式ＤＣモータを使用した場合、トルク変動の大きさによる振動・騒音の増大が問題となる。係る問題を解決するためにはロータ１０３のイナーシャ（慣性）を大きくすることが必要となるが、そのためにロータコア１１１の積厚を拡大して図６の如くステータコア１０６の積厚も同様に拡大し、永久磁石１１４の長さをロータコア１１１の積厚と同等とすると、ステータコア１０６及び永久磁石１１４が必要以上に拡大されてしまい、モータ特性の低下やコストの高騰を引き起こす。
【０００７】
また、図７の如く永久磁石１１４の長さをそのままとした場合、鉄損は減るものの、同様にステータコア１０６が必要以上に拡大されて銅損が増えて特性の低下が問題となる。特に、図７の如く永久磁石１１４を持ち上げてロータ１０３の上部に保持すると、ステータ１０２からの磁束が下側に抜けてしまって減磁し易くなり、モータ電流が増大する欠点がある。
【０００８】
更に、図８の如くステータコア１０６の積厚はそのままでロータコア１１１の積厚及び永久磁石１１４の長さのみ拡大した場合でも、やはり永久磁石１１４が必要以上に拡大され、コストが高騰すると共に、磁束密度が集中して鉄損が増える問題がある。
【０００９】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ロータイナーシャを向上させて振動の低減を図りながら、コストの高騰を抑えた集中巻式ＤＣモータ及びそれを搭載したコンプレッサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、ステータコアにコイルが集中巻方式にて巻装されるステータと、このステータ内で回転すると共に、ロータコアに形成されたスロット内に磁石を備えるロータとから成る集中巻式ＤＣモータにおいて、ロータコアの積厚をステータコアの積厚よりも大きくしたので、ロータイナーシャを向上させて振動の低減を図り、モータ電流の最大値を低減させてモータ特性の改善を図ることが可能となる。また、磁石の長さをステータコアの積厚よりも小さくして、当該ステータコアの範囲内に配置したので、コストの高騰も抑えることができるようになるものである。
【００１１】
また、ロータコアの両端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、一方の端面部材にはスロット内に進入して磁石を位置決めするための突起を形成し、磁石の他方の端面部材側のスロットには当該磁石を係止するための係止部をロータコアに形成したので、ロータコアの積厚よりも小さくなる磁石の組み込み位置を端面部材の突起とロータコアの係止部により規定できる。これにより、磁石の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。特に、ロータコアの係止部の分ロータの重量が増えるので、イナーシャが向上する効果もある。また、ロータコアの係止部にて磁石を係止するので、他方の端面部材は通常のもので済み、汎用性が増すものである。
【００１２】
更に、ステータコアのロータの外周面に沿って形成された歯部先端部の一部をカットして除去したので、モータのロータのロータコアの中心側に働く力の変化の幅が小さくなり、時間的な変動率も少なくなる。これにより、トルクの変動を低減でき、モータの回転時の振動を低減できるようになる。総じて、モータの特性を大幅に改善することができるようになる。
【００１３】
請求項２の発明では、ステータコアにコイルが集中巻方式にて巻装されるステータと、このステータ内で回転すると共に、ロータコアに形成されたスロット内に磁石を備えるロータとから成る集中巻式ＤＣモータにおいて、ロータコアの積厚をステータコアの積厚よりも大きくしたので、ロータイナーシャを向上させて振動の低減を図り、モータ電流の最大値を低減させてモータ特性の改善を図ることが可能となる。また、磁石の長さをステータコアの積厚よりも小さくして、当該ステータコアの範囲内に配置したので、コストの高騰も抑えることができるようになるものである。
【００１４】
また、ロータコアの両端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、両端面部材にはスロット内に進入して磁石を位置決めするための突起をそれぞれ形成したので、ロータコアの積厚よりも小さくなる磁石の組み込み位置を両端面部材の突起により規定できる。これにより、磁石の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。特に、ロータコアを変更する必要が無くなるので、ロータコアの汎用性が増すものである。
【００１５】
更に、ステータコアのロータの外周面に沿って形成された歯部先端部の一部をカットして除去したので、モータのロータのロータコアの中心側に働く力の変化の幅が小さくなり、時間的な変動率も少なくなる。これにより、トルクの変動を低減でき、モータの回転時の振動を低減できるようになる。総じて、モータの特性を大幅に改善することができるようになる。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項１又は請求項２に加えて磁石を希土類磁石としたので、比較的小型の磁石で十分成る能力を確保することが可能となるものである。
【００１７】
請求項４の発明では、上記各発明に加えてロータコアの端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、この端面部材にはスロット内に進入して磁石を位置決めするための突起を形成したので、ロータコアの積厚よりも小さくなる磁石の組み込み位置を端面部材の突起により規定できるようになり、磁石の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明では、上記各発明の集中巻式ＤＣモータをインバータによりトルク制御するに際して、上述の如くモータ電流が低減されることから、運転範囲が拡大し、トルク制御による効率低下も抑制することができるようになるものである。
【００１９】
請求項６又は請求項７の発明では、上記各発明の集中巻式ＤＣモータを冷蔵庫や空気調和機用のコンプレッサに搭載したので、騒音・振動の少ない高品質・高効率の冷蔵庫又は空気調和機を提供することができるようになるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を適用した実施例の集中巻式ブラシレスＤＣモータ１の平面図（コイルを除く）、図２は図１のＡ−Ｏ−Ａ断面図、図３は図２の円Ａ部分の拡大図である。実施例のモータ１は、例えば冷蔵庫や空気調和機の冷媒回路を構成する単シリンダのロータリコンプレッサ或いはレシプロコンプレッサの駆動モータとして搭載される集中巻方式のブラシレスＤＣモータであり、ステータ３とこのステータ３内で回転するロータ２とから構成され、インバータによりトルク制御が行われる。
【００２１】
ステータ３は、電磁鋼板（珪素鋼板）を積層して構成されたステータコア４とこのステータコア４に巻装された図示しないステータコイルとから構成される。ステータコア４には所定の幅を有した歯部６が設けられており、この歯部６の先端は両脇に延長されてロータ２の面に沿った歯部先端部７が形成されている。そして、この歯部６にスロット部８の空間を利用してステータコイル（図示せず）を直接巻回し、集中直巻方式によってステータ３の磁極を形成している。
【００２２】
この歯部先端部７は、図１に示されるように、その一部Ｐ１、Ｐ２がカットされて除去されている（図ではＰ１、Ｐ２を一カ所ずつ示すが全ての歯部先端部７が同様にカットされている）。カット部分はロータ２の回転が向かう方向の歯部先端部７のみ、例えばＰ１の片側で十分であるが、モータの組立時にステータ３のどちらの方向からもロータ２を挿入できるように、歯部先端部７の他方Ｐ２もカットする。このように、両側の歯部先端部７をカットしてもモータのトルク特性に与える影響は無視できる程度である。
【００２３】
係る構成により、ロータ２の外周面に沿ってロータ２との距離が一様に等間隔とはならなくなるので、歯部先端部７の所ではロータ２との距離がカットした分だけ大きくなることにより、カットした部分での磁気抵抗が大きくなり、ロータ２の回転が向かう方向の歯部先端部７に磁束の集中が生じることなく平均化される。
【００２４】
このカットがない場合には、モータ１のロータ２のロータコア９（後述）の中心側に働く力のピーク値が大きくなり、力の変化の幅も大きくなって時間的な変動率が増加し、モータの振動の要因となる。これに対して、カットがある場合は、ピーク値が大きくならず比較的なだらかな曲線となるので、力の変化の幅も小さくなり時間的な変動率も少なくなるために、モータ１の振動を抑制できる。
【００２５】
その結果、モータ１のロータ回転角とトルクの関係は、高調波成分を少なくして滑らかな波形となり、トルクの変動を低減でき、モータ１の回転時の振動を低減できるようになる。
【００２６】
一方、ロータ２は同様の電磁鋼板（珪素鋼板）を積層して構成されたロータコア９と、このロータコア９に形成されたスロット１１・・・内に埋め込まれた永久磁石１２・・・と、非磁性体から成る端面部材１３、１４と、バランスウエイト１６とオイル分離板１７から構成され、これらがリベット１８にて一体化されて構成されている（図２）。
【００２７】
この場合、ロータ２のロータコア９の積厚は、ステータ３のステータコア４の積厚よりも大きくされている（図３）。更に、永久磁石１２の長さはステータコア４の積厚よりも小さくされている。また、上下の端面部材１３、１４にはスロット１１・・・内に進入する突起１３Ａ、１４Ａがそれぞれ切り起こし形成されており、これらの突起１３Ａ、１４Ａが図３の如く各永久磁石１２の上下面に当接して各永久磁石１２をスロット１１内で動かないように保持する。
【００２８】
この場合、端面部材１３、１４の突起１３Ａ、１４Ａの長さは同一とされ、それによって、永久磁石１２はステータコア４の範囲内に配置されると共に、永久磁石１２の中心はロータコア９及びステータコア４の軸方向の中心と合致するように規定される。係る構成によりステータ３からの磁束が永久磁石１２の上下に均等に抜けるようになるため、減磁し難くなる。
【００２９】
尚、永久磁石１２としては通常のフェライト系の磁石でもよいが、モータの小型化のためにはＢＨ積の大きい磁石、即ち、ネオジュウム、鉄、ボロンからなるネオジ磁石、又は、サマリウムコバルト系磁石などの、所謂希土類磁石等が用いられる。
【００３０】
このように、ロータコア９の積厚をステータコア４の積厚よりも大きくしたので、ロータ２のイナーシャを向上させて振動の低減を図り、モータ電流の最大値を低減させてモータ特性の改善を図ることが可能となる。また、永久磁石１２の長さをステータコア４の積厚よりも小さくして、当該ステータコア４の範囲内に配置しているので、コストの高騰も抑えることができるようになる。
【００３１】
また、永久磁石１２を上述の希土類磁石とすれば、比較的小型の永久磁石で十分なる性能を確保することが可能となる。
【００３２】
更に、ロータ２の端面部材１３、１４に、スロット１１内に進入して永久磁石１２を位置決めするための突起１３Ａ、１４Ａを形成しているので、ロータコア９の積厚よりも小さくなる永久磁石１２の組み込み位置を端面部材１３、１４の突起１３Ａ、１４Ａにより規定できるようになり、永久磁石１２の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。
【００３３】
特に、端面部材１３、１４の突起１３Ａ、１４Ａの分ロータの重量が増えれば、ロータ２のイナーシャが向上する。また、この場合ロータコア９自体に永久磁石１２を保持する構造を施す必要が無いので、ロータコア９の汎用性が増す。
【００３４】
次に、図４及び図５は本発明の他の実施例を示している。各図において図１乃至図３と同一符号は同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合、一方（上側）の端面部材１３には突起１３Ａが形成されているが、他方（下側）の端面部材１４には突起は形成されない。その代わりに、永久磁石１２の端面部材１４側に位置するスロット１１部分のロータコア９には、当該スロット１１側に突出する係止部９Ａが形成されている。
【００３５】
この係止部９Ａは図５の如くスロット１１に面するロータコア９の両面若しくは一方の面の全て若しくは一部をスロット１１側に突出させる（例えば電磁鋼板の１枚のスロット内寸を縮小するなど）ことで構成される。
【００３６】
この場合、端面部材１３の突起１３Ａの長さとロータコア９の端面部材１４側の面から係止部９Ａまでの寸法は同一とされ、それによって、永久磁石１２はステータコア４の範囲内に配置されると共に、永久磁石１２の中心はロータコア９及びステータコア４の軸方向の中心と合致するように規定される。係る構成により同様にステータ３からの磁束が永久磁石１２の上下に均等に抜けるようになるため、減磁し難くなる。
【００３７】
このように、この場合の実施例では一方の端面部材１３にスロット１１内に進入して永久磁石１２を位置決めするための突起１３Ａを形成すると共に、永久磁石１２の他方の端面部材１４側のスロット１１には永久磁石１２を係止するための係止部９Ａをロータコア９に形成したので、ロータコア９の積厚よりも小さくなる永久磁石１２の組み込み位置を端面部材１３の突起１３Ａとロータコア９の係止部９Ａにより規定できる。
【００３８】
これにより、永久磁石１２の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。特に、ロータコア９の係止部９Ａの分ロータ２の重量が増えるので、イナーシャが向上する効果もある。また、ロータコア９の係止部９Ａにて永久磁石１２を係止するので、他方の端面部材１４は通常のもので済み、汎用性が増す。
【００３９】
そして何れの場合にも、集中巻式ＤＣモータ１をインバータによりトルク制御するに際して、上述の如くモータ電流が低減されることから、運転範囲が拡大し、トルク制御による効率低下も抑制することができるようになる。
【００４０】
また、係る集中巻式ＤＣモータ１を冷蔵庫や空気調和機用のコンプレッサに搭載することで、騒音・振動の少ない高品質・高効率の冷蔵庫又は空気調和機を提供することができるようになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、ステータコアにコイルが集中巻方式にて巻装されるステータと、このステータ内で回転すると共に、ロータコアに形成されたスロット内に磁石を備えるロータとから成る集中巻式ＤＣモータにおいて、ロータコアの積厚をステータコアの積厚よりも大きくしたので、ロータイナーシャを向上させて振動の低減を図り、モータ電流の最大値を低減させてモータ特性の改善を図ることが可能となる。また、磁石の長さをステータコアの積厚よりも小さくして、当該ステータコアの範囲内に配置したので、コストの高騰も抑えることができるようになるものである。
【００４２】
また、ロータコアの両端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、一方の端面部材にはスロット内に進入して磁石を位置決めするための突起を形成し、磁石の他方の端面部材側のスロットには当該磁石を係止するための係止部をロータコアに形成したので、ロータコアの積厚よりも小さくなる磁石の組み込み位置を端面部材の突起とロータコアの係止部により規定できる。これにより、磁石の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。特に、ロータコアの係止部の分ロータの重量が増えるので、イナーシャが向上する効果もある。また、ロータコアの係止部にて磁石を係止するので、他方の端面部材は通常のもので済み、汎用性が増すものである。
【００４３】
更に、ステータコアのロータの外周面に沿って形成された歯部先端部の一部をカットして除去したので、モータのロータのロータコアの中心側に働く力の変化の幅が小さくなり、時間的な変動率も少なくなる。これにより、トルクの変動を低減でき、モータの回転時の振動を低減できるようになる。総じて、モータの特性を大幅に改善することができるようになる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、ステータコアにコイルが集中巻方式にて巻装されるステータと、このステータ内で回転すると共に、ロータコアに形成されたスロット内に磁石を備えるロータとから成る集中巻式ＤＣモータにおいて、ロータコアの積厚をステータコアの積厚よりも大きくしたので、ロータイナーシャを向上させて振動の低減を図り、モータ電流の最大値を低減させてモータ特性の改善を図ることが可能となる。また、磁石の長さをステータコアの積厚よりも小さくして、当該ステータコアの範囲内に配置したので、コストの高騰も抑えることができるようになるものである。
【００４５】
また、ロータコアの両端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、両端面部材にはスロット内に進入して磁石を位置決めするための突起をそれぞれ形成したので、ロータコアの積厚よりも小さくなる磁石の組み込み位置を両端面部材の突起により規定できる。これにより、磁石の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。特に、ロータコアを変更する必要が無くなるので、ロータコアの汎用性が増すものである。
【００４６】
更に、ステータコアのロータの外周面に沿って形成された歯部先端部の一部をカットして除去したので、モータのロータのロータコアの中心側に働く力の変化の幅が小さくなり、時間的な変動率も少なくなる。これにより、トルクの変動を低減でき、モータの回転時の振動を低減できるようになる。総じて、モータの特性を大幅に改善することができるようになる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて磁石を希土類磁石としたので、比較的小型の磁石で十分なる性能を確保することが可能となるものである。
【００４８】
請求項４の発明によれば、上記各発明に加えてロータコアの端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、この端面部材にはスロット内に進入して磁石を位置決めするための突起を形成したので、ロータコアの積厚よりも小さくなる磁石の組み込み位置を端面部材の突起により規定できるようになり、磁石の組み込み位置不良を防止してモータ特性を確保することが可能となる。
【００４９】
請求項５の発明によれば、上記各発明の集中巻式ＤＣモータをインバータによりトルク制御するに際して、上述の如くモータ電流が低減されることから、運転範囲が拡大し、トルク制御による効率低下も抑制することができるようになるものである。
【００５０】
請求項６又は請求項７の発明によれば、上記各発明の集中巻式ＤＣモータを冷蔵庫や空気調和機用のコンプレッサに搭載したので、騒音・振動の少ない高品質・高効率の冷蔵庫又は空気調和機を提供することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の集中巻式ブラシレスＤＣモータの平面図である。
【図２】図１のモータのＡ−Ｏ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の円Ａ部分の拡大図である。
【図４】図１のモータの他の実施例の断面図である。
【図５】図４の円Ａ部分の拡大図である。
【図６】従来のモータの断面図である。
【図７】もう一つの従来のモータの断面図である。
【図８】更にもう一つの従来のモータの断面図である。
【符号の説明】
１モータ
２ロータ
３ステータ
４ステータコア
６歯部
７歯部先端部
９モータコア
９Ａ係止部
１１スロット
１２永久磁石
１３、１４端面部材
１３Ａ、１４Ａ突起[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a concentrated winding DC motor including a stator having a coil wound by a concentrated winding method and a rotor with a built-in magnet, and a compressor for a refrigerator or an air conditioner equipped with the same .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a compressor constituting a refrigerant circuit of a refrigerator or an air conditioner has been required to be downsized and improved in energy efficiency, and therefore, a motor used for the compressor has been developed with a small size and high output. . In this case, a conventional winding type brushless DC motor has been used as a general compressor motor. In recent years, however, a concentrated winding type brushless DC motor has been proposed which can achieve simplification of the manufacturing process, miniaturization, and improved efficiency. Has been.
[0003]
FIG. 6 is a sectional view of a conventional concentrated winding brushless DC motor 101. The motor 101 includes a stator 102 and a rotor 103, and the stator 102 includes a stator core 104 and a stator coil (not shown) in which electromagnetic steel plates (silicon steel plates) are laminated. The stator core 104 is provided with a tooth portion 106. The tooth portion 106 has a predetermined width, and on both sides thereof, tooth tip portions 107 are provided along the surface of the rotor. The stator coil is directly wound around the tooth portion 106 using the space of the slot portion 108, and the magnetic pole of the stator 102 is formed by a concentrated direct winding method.
[0004]
On the other hand, the rotor 103 also has a rotor core 111 formed by laminating electromagnetic steel plates (silicon steel plates). Four notches are formed in the outer peripheral portion of the rotor core 111, and four salient pole-shaped magnetic poles 112 are formed between the notches, and slots 113 are formed in the magnetic poles 112, and the slots 113 are permanent. A magnet 114 is embedded.
[0005]
The permanent magnet 114 may be a normal ferrite magnet. However, in order to reduce the size of the motor, a magnet having a large BH product, that is, a neodymium magnet made of neodymium, iron, or boron, or a samarium cobalt magnet, etc. A so-called rare earth magnet or the like is used. In the figure, 116 is an oil separation plate, 117 is a balance weight, 118 and 119 are end surface members made of a non-magnetic material, and these are integrated by a rivet 121.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Here, when a concentrated winding DC motor is used in a compressor having a large load fluctuation during one rotation, such as a single cylinder rotary compressor or a reciprocating compressor, an increase in vibration and noise due to the magnitude of torque fluctuation becomes a problem. In order to solve such a problem, it is necessary to increase the inertia (inertia) of the rotor 103. For this purpose, the stack thickness of the rotor core 111 is increased and the stack thickness of the stator core 106 is similarly increased as shown in FIG. If the length of the permanent magnet 114 is equal to the thickness of the rotor core 111, the stator core 106 and the permanent magnet 114 are enlarged more than necessary, causing a decrease in motor characteristics and an increase in cost.
[0007]
Further, when the length of the permanent magnet 114 is left as it is as shown in FIG. 7, the iron loss is reduced, but similarly, the stator core 106 is enlarged more than necessary and the copper loss is increased, resulting in a problem of deterioration of characteristics. In particular, when the permanent magnet 114 is lifted and held on the upper portion of the rotor 103 as shown in FIG. 7, the magnetic flux from the stator 102 is released downward, and is easily demagnetized, resulting in an increase in motor current.
[0008]
Furthermore, as shown in FIG. 8, even when the thickness of the stator core 106 and the length of the rotor magnet 111 and the length of the permanent magnet 114 are increased as they are, the permanent magnet 114 is enlarged more than necessary, the cost increases, and the magnetic flux increases. There is a problem that iron loss increases due to density concentration.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described conventional technical problems, and is equipped with a concentrated winding DC motor that suppresses an increase in cost while improving the rotor inertia and reducing vibrations, and the same. An object of the present invention is to provide a compressor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the invention of claim 1, a concentrated winding type DC comprising a stator in which a coil is wound around a stator core by a concentrated winding method, and a rotor that rotates in the stator and has a magnet in a slot formed in the rotor core. In the motor, since the rotor core has a larger thickness than the stator core, the rotor inertia can be improved to reduce vibrations, and the motor current can be reduced to improve the motor characteristics. . Further, since the length of the magnet is made smaller than the thickness of the stator core and disposed within the range of the stator core, it is possible to suppress an increase in cost.
[0011]
In addition, end face members made of a non-magnetic material are attached to both end faces of the rotor core, and one end face member is formed with a projection for positioning the magnet by entering the slot, and the slot on the other end face member side of the magnet is formed. Since the locking portion for locking the magnet is formed in the rotor core, the magnet mounting position smaller than the thickness of the rotor core can be defined by the protrusion of the end face member and the locking portion of the rotor core. As a result, it is possible to prevent a magnet mounting position failure and ensure motor characteristics. In particular, since the weight of the rotor is increased by the amount of the locking portion of the rotor core, there is an effect that the inertia is improved. Further, since the magnet is locked by the locking portion of the rotor core, the other end surface member is a normal one, and versatility is increased.
[0012]
Furthermore, since a part of the tip of the tooth portion formed along the outer peripheral surface of the rotor of the stator core is cut and removed, the width of change in the force acting on the center side of the rotor core of the motor rotor is reduced, and the time The fluctuation rate is also reduced. Thereby, the fluctuation | variation of a torque can be reduced and it becomes possible to reduce the vibration at the time of rotation of a motor. Overall, the motor characteristics can be greatly improved.
[0013]
In the invention of claim 2, a concentrated winding DC comprising a stator in which a coil is wound around the stator core by a concentrated winding method, and a rotor that rotates in the stator and has a magnet in a slot formed in the rotor core. In the motor, since the rotor core has a larger thickness than the stator core, the rotor inertia can be improved to reduce vibrations, and the motor current can be reduced to improve the motor characteristics. . Further, since the length of the magnet is made smaller than the thickness of the stator core and disposed within the range of the stator core, it is possible to suppress an increase in cost.
[0014]
Also, end face members made of a non-magnetic material are attached to both end faces of the rotor core, and projections for positioning the magnet by entering the slots are formed on both end face members, so that the magnet becomes smaller than the thickness of the rotor core. Can be defined by the protrusions of the end surface members. As a result, it is possible to prevent a magnet mounting position failure and ensure motor characteristics. In particular, since it is not necessary to change the rotor core, the versatility of the rotor core is increased.
[0015]
Furthermore, since a part of the tip of the tooth portion formed along the outer peripheral surface of the rotor of the stator core is cut and removed, the width of change in the force acting on the center side of the rotor core of the motor rotor is reduced, and the time The fluctuation rate is also reduced. Thereby, the fluctuation | variation of a torque can be reduced and it becomes possible to reduce the vibration at the time of rotation of a motor. Overall, the motor characteristics can be greatly improved.
[0016]
In the invention of claim 3, since the magnet is a rare earth magnet in addition to claim 1 or claim 2, it is possible to ensure a sufficient capacity with a relatively small magnet.
[0017]
In the invention of claim 4, in addition to each of the above inventions, an end face member made of a non-magnetic material is attached to the end face of the rotor core, and a protrusion for positioning the magnet by entering the slot is formed on this end face member. The magnet mounting position smaller than the rotor core thickness can be defined by the protrusion of the end face member, and it is possible to prevent the mounting position of the magnet and ensure the motor characteristics.
[0018]
In the invention of claim 5, when the torque control is performed on the concentrated winding DC motor of each of the above inventions by the inverter, the motor current is reduced as described above, so that the operating range is expanded and the efficiency reduction due to the torque control is suppressed. It will be able to.
[0019]
In the invention of claim 6 or claim 7, since the concentrated winding DC motor of each of the above inventions is mounted on a compressor for a refrigerator or an air conditioner, the refrigerator or air conditioner has a high quality and high efficiency with less noise and vibration. It will be able to provide.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a plan view of a concentrated winding brushless DC motor 1 according to an embodiment to which the present invention is applied (excluding a coil), FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-O-A in FIG. 1, and FIG. FIG. The motor 1 of the embodiment is a concentrated winding type brushless DC motor mounted as a drive motor of a single cylinder rotary compressor or a reciprocating compressor constituting a refrigerant circuit of a refrigerator or an air conditioner, for example. And a rotor 2 that rotates inside, and torque control is performed by an inverter.
[0021]
The stator 3 includes a stator core 4 configured by stacking electromagnetic steel plates (silicon steel plates) and a stator coil (not shown) wound around the stator core 4. The stator core 4 is provided with a tooth portion 6 having a predetermined width, and the tip end of the tooth portion 6 is extended to both sides to form a tooth portion tip portion 7 along the surface of the rotor 2. A stator coil (not shown) is directly wound around the tooth portion 6 using the space of the slot portion 8, and the magnetic pole of the stator 3 is formed by a concentrated direct winding method.
[0022]
As shown in FIG. 1, the tooth tip 7 is partially cut and removed (P1 and P2 are shown one by one in the figure, but all tooth tips 7 are shown in FIG. 1). Cut in the same way). Only the tooth tip 7 in the direction of rotation of the rotor 2 is sufficient for the cut portion, for example, one side of P1, but the tooth 2 is inserted so that the rotor 2 can be inserted from either direction of the stator 3 when the motor is assembled. The other end P2 of the tip 7 is also cut. Thus, even if the tooth tip portions 7 on both sides are cut, the influence on the torque characteristics of the motor is negligible.
[0023]
With such a configuration, the distance from the rotor 2 is not evenly spaced along the outer peripheral surface of the rotor 2, so that the distance from the rotor 2 is increased by the cut distance at the tooth tip 7. As a result, the magnetic resistance at the cut portion is increased, and the magnetic flux is concentrated on the tooth tip portion 7 in the direction in which the rotation of the rotor 2 proceeds without being concentrated.
[0024]
Without this cut, the peak value of the force acting on the center side of the rotor core 9 (described later) of the rotor 2 of the motor 1 increases, the width of the force change increases, and the temporal variation rate increases. It causes motor vibration. On the other hand, when there is a cut, the peak value does not become large and a comparatively gentle curve is formed, so that the width of the force change is small and the temporal fluctuation rate is small. Can be suppressed.
[0025]
As a result, the rotor rotation angle of the motor 1 and the torque have a smooth waveform with less harmonic components, torque fluctuations can be reduced, and vibration during rotation of the motor 1 can be reduced.
[0026]
On the other hand, the rotor 2 is composed of a rotor core 9 formed by laminating similar electromagnetic steel plates (silicon steel plates), permanent magnets 12 embedded in slots 11 formed in the rotor core 9, and the like. It is comprised from the end surface members 13 and 14 which consist of magnetic bodies, the balance weight 16, and the oil separation board 17, and these are integrated and comprised by the rivet 18 (FIG. 2).
[0027]
In this case, the stack thickness of the rotor core 9 of the rotor 2 is larger than the stack thickness of the stator core 4 of the stator 3 (FIG. 3). Further, the length of the permanent magnet 12 is set smaller than the thickness of the stator core 4. Further, the upper and lower end surface members 13 and 14 are respectively formed with protrusions 13A and 14A entering the slots 11..., And these protrusions 13A and 14A are formed on the respective permanent magnets 12 as shown in FIG. Each permanent magnet 12 is held in contact with the lower surface so as not to move in the slot 11.
[0028]
In this case, the lengths of the protrusions 13A and 14A of the end surface members 13 and 14 are the same, whereby the permanent magnet 12 is disposed within the range of the stator core 4 and the centers of the permanent magnet 12 are the rotor core 9 and the stator core 4. It is defined so as to coincide with the axial center. With this configuration, the magnetic flux from the stator 3 can be evenly removed from the upper and lower sides of the permanent magnet 12, so that it is difficult to demagnetize.
[0029]
The permanent magnet 12 may be a normal ferrite magnet. However, in order to reduce the size of the motor, a magnet having a large BH product, that is, a neodymium magnet made of neodymium, iron, or boron, or a samarium cobalt magnet, etc. A so-called rare earth magnet or the like is used.
[0030]
As described above, since the thickness of the rotor core 9 is larger than the thickness of the stator core 4, the inertia of the rotor 2 is improved to reduce the vibration, and the maximum value of the motor current is reduced to improve the motor characteristics. It becomes possible. In addition, since the length of the permanent magnet 12 is made smaller than the thickness of the stator core 4 and is disposed within the range of the stator core 4, it is possible to suppress an increase in cost.
[0031]
Moreover, if the permanent magnet 12 is the above-mentioned rare earth magnet, it is possible to ensure sufficient performance with a relatively small permanent magnet.
[0032]
Further, the end surface members 13 and 14 of the rotor 2 are formed with projections 13A and 14A for entering the slot 11 to position the permanent magnet 12, so that the permanent magnet 12 smaller than the thickness of the rotor core 9 is formed. Can be defined by the protrusions 13A and 14A of the end face members 13 and 14, and it is possible to prevent a defective position of the permanent magnet 12 and to secure motor characteristics.
[0033]
In particular, if the weight of the rotor is increased by the protrusions 13A and 14A of the end surface members 13 and 14, the inertia of the rotor 2 is improved. Further, in this case, since it is not necessary to provide the rotor core 9 itself with a structure for holding the permanent magnet 12, the versatility of the rotor core 9 is increased.
[0034]
Next, FIGS. 4 and 5 show another embodiment of the present invention. In each figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 have the same or similar functions. In this case, the protrusion 13A is formed on the one (upper) end surface member 13, but the protrusion is not formed on the other (lower) end surface member 14. Instead, the rotor core 9 in the slot 11 portion located on the end face member 14 side of the permanent magnet 12 is formed with a locking portion 9A that protrudes toward the slot 11 side.
[0035]
As shown in FIG. 5, this locking portion 9A causes both or a part of one or both surfaces of the rotor core 9 facing the slot 11 to protrude toward the slot 11 (for example, reducing the inner size of one slot of the electromagnetic steel sheet) ).
[0036]
In this case, the length of the protrusion 13A of the end surface member 13 and the dimension from the surface on the end surface member 14 side of the rotor core 9 to the locking portion 9A are the same, whereby the permanent magnet 12 is disposed within the range of the stator core 4. At the same time, the center of the permanent magnet 12 is defined so as to coincide with the axial center of the rotor core 9 and the stator core 4. With this configuration, similarly, the magnetic flux from the stator 3 can be evenly removed from the upper and lower sides of the permanent magnet 12, so that it is difficult to demagnetize.
[0037]
Thus, in the embodiment in this case, one end face member 13 is formed with a protrusion 13A for positioning the permanent magnet 12 by entering into the slot 11, and the slot on the other end face member 14 side of the permanent magnet 12 is formed. 11, the locking portion 9 </ b> A for locking the permanent magnet 12 is formed in the rotor core 9, so that the position where the permanent magnet 12 that is smaller than the thickness of the rotor core 9 is installed is positioned between the protrusion 13 </ b> A of the end face member 13 and the rotor core 9. It can be defined by the locking portion 9A.
[0038]
As a result, it is possible to prevent improper mounting position of the permanent magnet 12 and ensure motor characteristics. In particular, since the weight of the rotor 2 is increased by the amount of the locking portion 9A of the rotor core 9, there is an effect of improving the inertia. Further, since the permanent magnet 12 is locked by the locking portion 9A of the rotor core 9, the other end surface member 14 is a normal one, and versatility is increased.
[0039]
In any case, when the concentrated winding DC motor 1 is torque controlled by the inverter, the motor current is reduced as described above, so that the operating range is expanded and the efficiency reduction due to the torque control can be suppressed. It becomes like this.
[0040]
Further, by mounting the concentrated winding DC motor 1 in a refrigerator or a compressor for an air conditioner, a high-quality and high-efficiency refrigerator or air conditioner with less noise and vibration can be provided.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, a stator in which a coil is wound around a stator core by a concentrated winding method, and a rotor that rotates in the stator and includes a magnet in a slot formed in the rotor core. In the concentrated winding DC motor, the rotor core has a larger thickness than the stator core, so the rotor inertia is improved to reduce vibration and the motor current is reduced to improve the motor characteristics. Can be achieved. Further, since the length of the magnet is made smaller than the thickness of the stator core and disposed within the range of the stator core, it is possible to suppress an increase in cost.
[0042]
In addition, end face members made of a non-magnetic material are attached to both end faces of the rotor core, and one end face member is formed with a projection for positioning the magnet by entering the slot, and the slot on the other end face member side of the magnet is formed. Since the locking portion for locking the magnet is formed in the rotor core, the magnet mounting position smaller than the thickness of the rotor core can be defined by the protrusion of the end face member and the locking portion of the rotor core. As a result, it is possible to prevent a magnet mounting position failure and ensure motor characteristics. In particular, since the weight of the rotor is increased by the amount of the locking portion of the rotor core, there is an effect that the inertia is improved. Further, since the magnet is locked by the locking portion of the rotor core, the other end surface member is a normal one, and versatility is increased.
[0043]
Furthermore, since a part of the tip of the tooth portion formed along the outer peripheral surface of the rotor of the stator core is cut and removed, the width of change in the force acting on the center side of the rotor core of the motor rotor is reduced, and the time The fluctuation rate is also reduced. Thereby, the fluctuation | variation of a torque can be reduced and it becomes possible to reduce the vibration at the time of rotation of a motor. Overall, the motor characteristics can be greatly improved.
[0044]
According to the second aspect of the present invention, the concentrated winding includes a stator in which a coil is wound around the stator core by a concentrated winding method, and a rotor that rotates in the stator and includes a magnet in a slot formed in the rotor core. In the DC motor, the rotor core has a larger thickness than the stator core, so the rotor inertia can be improved to reduce vibrations, and the motor current can be reduced to improve motor characteristics. It becomes. Further, since the length of the magnet is made smaller than the thickness of the stator core and disposed within the range of the stator core, it is possible to suppress an increase in cost.
[0045]
Also, end face members made of a non-magnetic material are attached to both end faces of the rotor core, and projections for positioning the magnet by entering the slots are formed on both end face members, so that the magnet becomes smaller than the thickness of the rotor core. Can be defined by the protrusions of the end surface members. As a result, it is possible to prevent a magnet mounting position failure and ensure motor characteristics. In particular, since it is not necessary to change the rotor core, the versatility of the rotor core is increased.
[0046]
Furthermore, since a part of the tip of the tooth portion formed along the outer peripheral surface of the rotor of the stator core is cut and removed, the width of change in the force acting on the center side of the rotor core of the motor rotor is reduced, and the time The fluctuation rate is also reduced. Thereby, the fluctuation | variation of a torque can be reduced and it becomes possible to reduce the vibration at the time of rotation of a motor. Overall, the motor characteristics can be greatly improved.
[0047]
According to the invention of claim 3, since the magnet is a rare earth magnet in addition to the above inventions, it is possible to ensure sufficient performance with a relatively small magnet.
[0048]
According to the invention of claim 4, in addition to the above inventions, an end face member made of a non-magnetic material is attached to the end face of the rotor core, and a protrusion for positioning the magnet by entering into the slot is formed on the end face member. Therefore, it becomes possible to define the magnet installation position, which is smaller than the thickness of the rotor core, by the protrusion of the end face member, and it is possible to prevent the magnet installation position failure and to secure the motor characteristics.
[0049]
According to the invention of claim 5, when the torque control is performed on the concentrated winding DC motor of each of the above inventions by the inverter, the motor current is reduced as described above, so that the operating range is expanded and the efficiency reduction due to the torque control is also reduced. It will be able to be suppressed.
[0050]
According to the invention of claim 6 or claim 7, since the concentrated winding DC motor of each of the above inventions is mounted on a refrigerator or a compressor for an air conditioner, a high-quality and high-efficiency refrigerator or air with less noise and vibration. A harmony machine can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a concentrated winding brushless DC motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the motor of FIG. 1 taken along line A-O-A.
FIG. 3 is an enlarged view of a circle A portion in FIG. 1;
4 is a cross-sectional view of another embodiment of the motor of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of a circle A part in FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional motor.
FIG. 7 is a cross-sectional view of another conventional motor.
FIG. 8 is a sectional view of still another conventional motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Rotor 3 Stator 4 Stator core 6 Tooth part 7 Tooth part front-end | tip part 9 Motor core 9A Locking part 11 Slot 12 Permanent magnet 13, 14 End surface member 13A, 14A Protrusion

Claims

ステータコアにコイルが集中巻方式にて巻装されるステータと、該ステータ内で回転すると共に、ロータコアに形成されたスロット内に磁石を備えるロータとから成る集中巻式ＤＣモータにおいて、
前記ロータコアの積厚を前記ステータコアの積厚よりも大きくし、前記磁石の長さを前記ステータコアの積厚よりも小さくして、当該ステータコアの範囲内に配置すると共に、
前記ロータコアの両端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、一方の端面部材には前記スロット内に進入して前記磁石を位置決めするための突起を形成し、前記磁石の他方の端面部材側のスロットには当該磁石を係止するための係止部を前記ロータコアに形成し、且つ、前記ステータコアの前記ロータの外周面に沿って形成された歯部先端部の一部をカットして除去したことを特徴とする集中巻式ＤＣモータ。In a concentrated winding DC motor comprising a stator in which a coil is wound around a stator core by a concentrated winding method, and a rotor that rotates in the stator and includes a magnet in a slot formed in the rotor core,
The rotor core has a stack thickness larger than the stator core stack thickness, the magnet has a length smaller than the stator core stack thickness, and is disposed within the stator core.
End face members made of a non-magnetic material are attached to both end faces of the rotor core, and one end face member is formed with a protrusion for positioning the magnet by entering into the slot, and on the other end face member side of the magnet. A locking portion for locking the magnet is formed in the slot in the rotor core, and a part of the tip of the tooth portion formed along the outer peripheral surface of the rotor of the stator core is cut and removed. A concentrated winding DC motor characterized by the above.

ステータコアにコイルが集中巻方式にて巻装されるステータと、該ステータ内で回転すると共に、ロータコアに形成されたスロット内に磁石を備えるロータとから成る集中巻式ＤＣモータにおいて、
前記ロータコアの積厚を前記ステータコアの積厚よりも大きくし、前記磁石の長さを前記ステータコアの積厚よりも小さくして、当該ステータコアの範囲内に配置すると共に、
前記ロータコアの両端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、両端面部材には前記スロット内に進入して前記磁石を位置決めするための突起をそれぞれ形成し、且つ、前記ステータコアの前記ロータの外周面に沿って形成された歯部先端部の一部をカットして除去したことを特徴とする集中巻式ＤＣモータ。In a concentrated winding DC motor comprising a stator in which a coil is wound around a stator core by a concentrated winding method, and a rotor that rotates in the stator and includes a magnet in a slot formed in the rotor core,
The rotor core has a stack thickness larger than the stator core stack thickness, the magnet has a length smaller than the stator core stack thickness, and is disposed within the stator core.
End face members made of a non-magnetic material are attached to both end faces of the rotor core, and protrusions for positioning the magnet by entering the slots are formed on both end face members, and the outer periphery of the rotor of the stator core A concentrated winding DC motor characterized in that a portion of a tooth tip formed along a surface is cut and removed.

前記磁石を希土類磁石としたことを特徴とする請求項１又は請求項２の集中巻式ＤＣモータ。 3. The concentrated winding DC motor according to claim 1, wherein the magnet is a rare earth magnet.

前記ロータコアの端面に非磁性体から成る端面部材を取り付け、該端面部材には前記スロット内に進入して前記磁石を位置決めするための突起を形成したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の集中巻式ＤＣモータ。 3. An end face member made of a non-magnetic material is attached to an end face of the rotor core, and a protrusion for entering the slot to position the magnet is formed on the end face member. Alternatively, the concentrated winding DC motor according to claim 3.

インバータによりトルク制御されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の集中巻式ＤＣモータ。 5. The concentrated winding DC motor according to claim 1, wherein the torque is controlled by an inverter.

請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の集中巻式ＤＣモータを搭載した冷蔵庫用のコンプレッサ。 A compressor for a refrigerator equipped with the concentrated winding DC motor according to claim 1, 2, 3, 4, or 5 .

請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の集中巻式ＤＣモータを搭載した空気調和機用のコンプレッサ。A compressor for an air conditioner equipped with the concentrated winding DC motor according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.