JP4712026B2 - 永久磁石型モータ及び圧縮機 - Google Patents
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Description
永久磁石型モータは圧縮機運転中の振動、運転騒音を防止するために例えば次のようになされていた。
シャフトの出力軸端のアンバランスを修正するために、ロータの両側にバランスウエイトを設け、ロータコアの軸方向長さをステータコアの軸方向長さよりも大きくし、かつ、ロータコアの軸方向中心を、ステータの軸方向中心よりも反出力側にずらす。(例えば、特許文献1参照。)。
また、この発明に係る圧縮機は、上記の永久磁石型モータを用いたものである。
また、この発明の圧縮機によれば、上記の永久磁石型モータを用いることにより、圧縮機構部の吸入、圧縮、吐出工程の中で発生していた圧力変動に伴うロータの速度変動を緩和し、振動を低減でき、密閉容器や吐出管、吸入管を伝わって発生していた騒音を抑制でき、高効率で、振動・騒音を低減することができる。
図1は、この発明の実施の形態1を示す圧縮機駆動用の永久磁石型モータを組み込んだ圧縮機の縦断面図であり、図2は、同じく永久磁石型モータのロータの横断面図であり、図3は、同じく圧縮機の圧縮機構部を示す図である。
これらの図において、圧縮機は、密閉容器7内の上部にステータ5とロータ6からなる永久磁石型モータを配置し、下部に圧縮機構部15を配置し、両者を駆動軸13で連結し、永久磁石型モータにより駆動軸13を回転し、圧縮機構部15を働かせ、吸入冷媒を圧縮する。
ロータ鉄心部6aは、中心部が開口した厚さ0.3〜0.5mm程度の円板状の電磁鋼板を複数枚軸方向に積層し、一体化したものである。このロータ鉄心部6aには、駆動軸13直交面において、駆動軸13を中心にして、軸方向に複数の磁石挿入孔9が設けられ、永久磁石10がロータ鉄心部6aの軸方向全体にわたって挿入される。永久磁石10としては、ネオジウム、鉄、ボロンなどを主成分とした焼結希土類磁石が用いられる。
ステータ鉄心部5aとロータ鉄心部6aとは、ロータ鉄心部6aを中にして所定の空隙部12を設けて、駆動軸13方向に同心に形成される。
ロータ鉄心部6a及び高密度部材部6bの中心を貫通し、固定する駆動軸13の圧縮機構部15側は、密閉容器7下部の軸受部14、14により回転自在に保持される。
ロータ6のロータ鉄心部6aの軸方向長さL1をステータ5のステータ鉄心部5aの軸方向の長さL2と略同一とし、ロータ鉄心部6aの両端部にロータ鉄心部6aの外径D1よりも所定量小さい外径D2の高密度部材部6bを取り付け、かつ、ステータ鉄心部5aの軸方向長さL2に対し、高密度部材部6bを含むロータ6の軸方向長さL3を所定量大きくなるように構成した。
例えば、高密度部材部6bの外径D2は、ロータ鉄心部6aの外径D1に対し、およそ0.95倍以下となるように構成している。即ち、この高密度部材部6bの外径寸法D2は、永久磁石型モータの駆動時にコイルエンド部5bから発する漏れ磁束Φ2が高密度部材部6bに鎖交して渦電流が流れない寸法まで高密度部材部6bの外径D2を小さくなるように構成している。
さらに、ロータ6のロータ鉄心部6aの軸方向長さL1をステータ5のステータ鉄心部5aの軸方向の長さL2と略同一とせずに、ロータ鉄心部6aの軸方向長さL1をステータ鉄心部5aの軸方向の長さL2より長くしてもよい。
ステータ鉄心部5aの軸方向の長さL2に対してロータ鉄心部6aの軸方向長さL1を長くし、ロータ鉄心部6aの軸方向長さL1と略同一長さの永久磁石10を設けることによって、ロータ鉄心部6aの外周部を通りステータ鉄心部5aを鎖交する磁束を増加することができ、同一トルクを得るための電流を低減でき、銅損を低減できる。ロータ鉄心部6aの軸方向長さL1を長くすればするほど磁力が大きくなる訳ではなく、ある長さ以上では磁束はそれ以上増加しない。即ち、長さL1を長さL2の1.4倍以下とするのが望ましい。
両図の比較に示すように、高密度部材部6bを取り付けない状態では、1回転中に大きな電流脈動を発生していたのに対し、上記のような高密度部材部6bを取り付けることによって1回転中の電流脈動を低減し電流を均一化することができる。
即ち、ロータ鉄心部6aの軸方向長さL1をステータ鉄心部5aの軸方向の長さL2と略同一とし、ロータ鉄心部6aの両端部に金属の非磁性体からなる高密度部材部6bを設けたことにより、ロータ6の慣性力を増大させることができ、モータの振動・騒音を抑制できる。
なお、ステータ鉄心部5aの軸方向の長さL2に対してロータ鉄心部6aの軸方向長さL1を長くし、ロータ鉄心部6aの軸方向長さL1と略同一長さの永久磁石10を設けるようにしても同様の効果が得られる。
また、高密度部材部6bは、非磁性金属製に限らず、高密度部材からなるものであれば同様にロータ6の慣性力を増大させることができる。
また、駆動方式は120度矩形波駆動に限られるものではなく、120度以上の矩形波駆動や正弦波駆動など、他の如何なる駆動方式であっても同様の効果が得られる。
この際、高密度部材部6bは、非磁性金属製でなく、磁性金属製でもよい。
また、特に高密度部材部6bとロータ鉄心部6aの外径寸法関係をD2<D1としなくても、高密度部材部6bを、厚さの薄い非磁性金属板(例えば、薄い真鍮板)又は磁性金属板(例えば、薄い電磁鋼板)を絶縁皮膜を介して積層しても課題Cの解消ができる。
この際、高密度部材部6bは、非磁性金属製でなく、磁性金属製でもよい。
図6は、この発明の実施の形態2を示す圧縮機駆動用の永久磁石型モータを組み込んだ圧縮機の縦断面図であり、図7、図8は、それぞれ、同じく永久磁石型モータのロータ鉄心部の横断面図と高密度部材部の横断面図であり、図9、図10は、それぞれ、同じく永久磁石型モータの別のロータ鉄心部の横断面図と高密度部材部の横断面図である。
本実施の形態では、ロータ6のロータ鉄心部6aの端部に設けた高密度部材部6bの材質を金属の磁性体で構成し、且つ、高密度部材部6bの外形寸法D3をロータ鉄心部6aに設けた磁石挿入孔9の外形寸法D4以下となるように構成している。更に、ロータ鉄心部6aの端部に設けた高密度部材部6bは、少なくとも一面に絶縁皮膜を施した0.3〜0.5mm程度の薄い電磁鋼板を一枚づつ積層して構成する。
なお、磁性金属板は、非磁性金属板でも課題Cの解消に有効である。
また、このような永久磁石型モータを圧縮機に使用することにより、振動・騒音を低減し、同時に課題A、B、Cの少なくともいずれかを解消する効率の高い圧縮機を得ることができる。
Claims (5)
- 駆動軸と、希土類磁石からなる永久磁石が挿入され、中心を貫通する前記駆動軸に固定されて一体に回転するロータ鉄心部を有するロータと、前記ロータ鉄心部の外周部から所定の間隙を設けて前記ロータ鉄心部を囲むように形成されたステータ鉄心部を有し、巻線が施されたステータとを備えた永久磁石型モータにおいて、
前記ロータ鉄心部の軸方向の端部にロータの慣性力を増加させる高密度部材からなる筒体状の高密度部材部を設け、該高密度部材部の外径寸法を前記ロータ鉄心部の外径寸法より小さくし、
前記ロータを含む前記高密度部材部の前記軸方向と平行な方向の長さは、前記ステータ鉄心部の前記軸方向と平行な方向の長さに対して、2〜3倍である
ことを特徴とする永久磁石型モータ。 - 前記ロータ鉄心部の軸方向の端部に非磁性金属製の高密度部材部を設けたことを特徴とする請求項1記載の永久磁石型モータ。
- 前記高密度部材部を、厚さの薄い金属板の積層で形成したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石型モータ。
- 前記高密度部材部を、厚さの薄い金属板を絶縁皮膜を介して積層して形成したことを特徴とする請求項1記載の永久磁石型モータ。
- 圧縮機のモータに、請求項1〜請求項4のいずれかの請求項に記載の永久磁石型モータを使用したことを特徴とする圧縮機。
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