JP2001320859A - 電動機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】密閉型電動圧縮機のケーシング上部で冷媒ガス
と潤滑油の混入ガスを攪拌し、ケーシング上部に潤滑油
を停滞させることのない電動機を提供する。 【解決手段】永久磁石型回転子の端部に、バランスを補
正するために取りつけられた板状の馬蹄形バランスウェ
イトの両端部を、回転子軸孔より大きな輪形状の架橋部
で繋ぎ、この板状の馬蹄形バランスウェイトを永久磁石
回転子の端部に少なくとも１枚以上積層させることによ
り、密閉型電動圧縮機のケーシング内上部に潤滑油を停
滞させることなくケーシング底部の油溜りに戻すことが
でき、圧縮機内部の焼きつきを防ぎ圧縮機部を壊すよう
なことがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動機の回転子に関
して、特に密閉型電動圧縮機等に好適な永久磁石型回転
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に密閉型電動圧縮機の回転子は、圧
縮機部に発生するアンバランス量を補正するために永久
磁石回転子端部にバランスウェイトを装着させることに
より補正している。従来の永久磁石回転子のバランスを
補正する方法としては、ダイカストにより一体成形した
バランスウェイトを取り付けている。密閉型電動圧縮機
として必要とされるバランス量が小さい場合は、低比重
で射出成形が比較的容易なアルミニウム等の金属で成形
される。また、バランス量が大きい場合は、高比重の亜
鉛等の金属で成形されている。

【０００３】密閉型電動圧縮機は、圧縮容量の違いによ
りアンバランス量が変わるため、電動機の回転子端部で
補正するアンバランス量も異なってくる。したがって、
圧縮容量によて回転子に取りつけられるバランスウェイ
トの大きさを変えている。

【０００４】従来例を、図を用いて説明する。図４は、
密閉型電動圧縮機の正面断面図を示している。ケーシン
グ７により固定子鉄心１の外径を覆い、この固定子鉄心
１の内部には永久磁石回転子１９を備えた密閉型電動圧
縮機である。回転子鉄心２の内部には、永久磁石２０が
装着されており、回転子軸孔１３には圧縮機部６とを繋
ぐ軸５が圧入または、焼きバメ等により固着されてい
る。この軸５は、永久磁石回転子１９が回転駆動するこ
とにより圧縮機部６で冷媒ガスを圧縮している。永久磁
石回転子１９の両端部には、圧縮機部６のアンバランス
量を補正するためのバランスウェイト３，４が取り付け
られている。ケーシング７内底部には潤滑油の油溜り１
８があり永久磁石回転子１９が回転駆動されるとケーシ
ング７内の冷媒ガスと、この潤滑油の混入ガスが遠心力
により巻き上がりケーシング７上部の固定子端部から飛
び出した巻線１７や永久磁石回転子１９等に衝突した
後、潤滑油のみ固定子のコアカット部や、固定子鉄心１
と永久磁石回転子１９のエアギャップ部等を通り油溜り
１８に戻ってくる。冷媒ガスは、ケーシング７の横に設
けた吐出管８から外部に吐出されている。

【０００５】密閉型電動圧縮機として、一般に知られて
いるスクロール圧縮機等の場合においては、圧縮機部６
におけるアンバランス量が非常に大きくなるため、回転
子に取りつけるバランスウェイト３，４も大きなものと
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】永久磁石回転子の端部
に取りつけバランスウェイトが、ダイカストにより一体
成形されたバランスウェイトでは、ダイカスト時の製品
の熱収縮が非常に大きく、製品寸法のバラツキが大きい
ためバランス重量が安定しない。また、ダイカスト品に
は、巣または気泡等が多いため、このこともバランス重
量のバラツキを大きくしている要因となっている。この
問題を解決するためにバランスウェイトにキリ加工等に
より微調整を施して安定した製品にしている。

【０００７】また、必要とされるバランス量が小さい場
合は低比重で射出成形が比較的容易なアルミニウム等の
金属により成形されるが、射出成形が容易である反面、
先に述べたような巣や気泡の他に、型バリ等が発生し後
処理におけるバリ取り作業が必要となっている。また、
バランス量が大きい場合は高比重の亜鉛等の金属で成形
されるが、アルミニウムと同様に巣や気泡、型バリ等の
問題の他に、高温時の塑性変形が早いといった問題があ
る。このバランスウェイトが取り付けられた永久磁石回
転子が組み込まれる密閉型電動圧縮機内は、非常に高温
となり、尚且つ、永久磁石回転子が高速で回転し、遠心
力が直接バランスウェイト部にかかるため、アルミニウ
ムより早く塑性変形が始まりバランスウェイトが固定子
内径に接触する危険性がある。従って、密閉型電動圧縮
機においての使用については制限が必要となる。

【０００８】また、密閉型電動圧縮機は、圧縮容量の違
いによりアンバランス量が変わるため、電動機の永久磁
石回転子端部に発生するアンバランス量も変わることに
なる。従って、圧縮容量の仕様ごとに永久磁石回転子の
バランスウェイト型を製作しなければならないため型の
製作費がかかっていた。

【０００９】また、密閉型電動圧縮機内において、ケー
シング内の冷媒ガスと潤滑油の混入ガスが永久磁石回転
子等の遠心力により巻き上がりケーシング上部まで達
し、ケーシング内低部の油溜りに戻ってくる構造となっ
ているが、永久磁石回転子の端部に取りつけられたバラ
ンスウェイトのバランス量が大きい場合、必然的にバラ
ンス高さも高くなるため巻き上がった冷媒ガスと潤滑油
の混入ガスが、このバランスウェイトにより攪拌され、
潤滑油がケーシング底部の油溜りに戻らずケーシング上
部に停滞した後、この混入ガスが吐出管から吐出されて
しまうため圧縮機内の潤滑油が少なくなり圧縮機内部が
焼きつくこととなる。この結果、密閉型電動圧縮機を壊
すこととなる。また、吐出管から混入ガスが吐出される
と熱交換システムの熱交換効率が悪くなる。特に、密閉
型電動圧縮機が、先に述べたスクロール圧縮機である場
合においては、アンバランス量が非常に大きいため、回
転子に取り付けるバランスウェイトの高さも高くなり、
この傾向が顕著に表れる。

【００１０】また、永久磁石回転子に装着された永久磁
石の磁石粉や欠け等が、回転子外部に飛散することを防
ぐため回転子鉄心の軸方向の開口部は端板等により覆わ
れ、更に、表面張り付けタイプでは、非磁性の保護カバ
ー等により永久磁石表面を覆っている。また、永久磁石
回転子埋め込みタイプでは、回転子鉄心内部に永久磁石
を埋め込み回転子表面を鉄心によって覆われている。こ
のため回転子内部に装着させた永久磁石の着磁位置が目
視で確認することができず永久磁石回転子の着磁を非常
に困難なものとしていた。したがって、誤って着磁を加
えると本来の永久磁石の磁極位置とは、異なった位置に
て着磁をすることとなり、電動機の性能低下、音、振動
といった問題が発生している。

【００１１】また、電動機の固定子のスロット数が３Ｎ
（Ｎは自然数）であり、固定子歯部に集中巻き等による
巻線が施されている物においては、従来の分布巻きと比
べて巻線の高さを低くすことができ、巻線による損失、
即ち、銅損を減らすことができる。これにより巻線の固
定子端部からの飛び出し部を低くすることが可能とな
り、固定子の全長を低くすることができる。しかしなが
ら、先に述べた様に、２Ｎ（Ｎは自然数）の永久磁石回
転子の両端部に取りつけられたバランスウェイトの高さ
が非常に高いものが必要となっているため、実質的には
電動機の全長を低くすることができず密閉型電動機圧縮
機を低くすることもできなかった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】永久磁石型回転子の端部
にバランスを補正するための板状の馬蹄形バランスウェ
イトを設け、この板状の馬蹄形バランスウェイトは、永
久磁石回転子の軸孔より大きな輪形状の架橋部により、
この板状の馬蹄形バランスウェイトの両端部を繋いだ形
状であり、この板状の馬蹄形バランスウェイトを永久磁
石回転子の端部に少なくとも１枚以上積層させることに
より、密閉型電動圧縮機のケーシング上部で冷媒ガスと
潤滑油の混入ガスを攪拌し、ケーシング上部に停滞させ
することなく潤滑油をケーシング底部の油溜りに戻すこ
とができる。また、板状の高比重の馬蹄形バランスウェ
イトを使用することにより安定したバランス重量を得る
ことができる。

【００１３】また、この永久磁石型回転子に装着された
永久磁石を着磁するために、軸孔より大きな輪形状の架
橋部によって繋がれた板状の馬蹄形バランスウェイト
に、位置決め用目印を設け、この位置決め用目印に固定
子の極間等を合せることにより容易に着磁を施すことが
できる。

【００１４】また、固定子のスロット数が３Ｎ（Ｎは自
然数）であり、固定子歯部に集中巻き等による巻線が施
されているもので、尚且つ、磁極が２Ｎ（Ｎは自然数）
極の永久磁石回転子において、軸孔より大きな輪形状の
架橋部によって繋がれた板状の馬蹄形バランスウェイト
を備ることにより電動機の全長を低くすることができ、
密閉型電動圧縮機の全長をも低くすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を、図
を用いて説明する。図１は、本発明の永久磁石回転子を
軸方向から見たバランスウェイト取り付け図である。ま
た、図２には、図１の永久磁石回転子の斜視図であるた
め図面についての説明は図１の説明と共用し省略する。
図１または図２は、積層された回転子鉄心２に設けられ
た永久磁石収容孔に永久磁石を埋め込む、周知の埋め込
み型永久磁石回転子である。

【００１６】本第１の実施例では、三相４極になる様に
９０°等配にラジアル方向に４等配された回転子鉄心２
の各永久磁石収容孔に永久磁石を等配に挿入し配置され
ている。また、回転子鉄心２の軸方向両端部には端板１
０を装着させている。この端板１０には、馬蹄形バラン
スウェイト３ａ及び回転子鉄心２と同じ位置にクランプ
ピン孔が設けられ、このクランプピン孔にクランプピン
９を挿入しかしめることにより、永久磁石が挿入された
回転子鉄心２、端板１０、馬蹄形バランスウェイト３ａ
を一体固定している。尚、端板１０の材質としては非磁
性の材料を選ぶことが好ましい。また、クランプピン９
の材質としては、磁束の変化が少く電動機特性を悪化さ
せない位置や、機械応力の影響が受け難い位置等により
適宜磁性材料や非磁性材料を選択して使用する。また、
永久磁石回転子を形成する方法は、前記方法に限定され
るものではなく回転子鉄心２の外周に永久磁石を張り付
け非磁性材料等の保護カバーにより永久磁石表面を覆う
もの等も含む。

【００１７】第１の実施例のバランスウェイト３ａは、
真鍮、ステンレスまたは鉄等の板状の馬蹄形バランスウ
ェイトとするため、アルミニウムや亜鉛のダイカストに
よる一体成形されたバランスウェイトと違い、ダイカス
ト時の製品の熱収縮による製品寸法のバラツキや、巣ま
たは気泡等がなくなるためバランス重量のバラツキが小
さくなり、また、ダイカストの射出成形時の型バリが発
生することがなくなるため安定した製品とすることがで
きる。

【００１８】また、製品が安定することにより、後工程
によるバランスウェイトのキリ加工等の重量微調整をす
る必要がなくなる。また、密閉型電動機圧縮機内が高温
で、高速回転時の遠心力の影響により、バランスウェイ
ト部の塑性変形がおこるようなこともない。また、密閉
型電動圧縮機の圧縮容量の違いにより永久磁石回転子の
バランスウェイト型を製作する必要もなくなるため、バ
ランス量を調整する場合、バランスウェイトの板厚や、
この板状のバランスウェイトを複数枚積層することによ
りバランス重量を調整することができる。従って、バラ
ンスウェイト型の共用が可能となり型費をかける必要が
なくなる。バランスウェイト型は、１枚ずつ手動で積層
する１枚打ち抜きによる型や、複数枚を一度に積層し一
体にかしめる周知のオートクランプ型等により積層する
方法がある。後者は、手作業による積層作業を簡略化す
ることができる。

【００１９】また、永久磁石回転子端部に取り付くバラ
ンスウェイト３ａのバランス量が非常に大きく、バラン
ス高さも高い場合、第１の実施例のような馬蹄形バラン
スウェイト３ａの端部２１を繋ぐ回転子軸孔１３より大
きな輪形状の架橋部１１の壁を設けることにより、冷媒
ガスと潤滑油の混入ガスが永久磁石回転子等の遠心力に
より巻き上がり密閉型電動圧縮機のケーシング上部で、
この混入ガスを攪拌しケーシング上部で停滞させるよう
なことがなくなる。従って、この混入ガスが吐出管から
吐出されるようなことがなくなり、潤滑油をケーシング
底部の油溜りに戻すことができるため圧縮機内部の焼き
つきを防ぐことができ密閉型電動圧縮機を壊すようなこ
ともなくなる。また、吐出管から混入ガスが吐出されな
いため熱交換システムの熱交換効率を悪くすることもな
い。

【００２０】また、第２の実施例では、図１及び図２に
示したように、永久磁石回転子内部に装着させた永久磁
石の配置がわからない場合であっても、馬蹄形バランス
ウェイト３ａに、着磁をするための位置決め用目印１２
を設けることにより容易且つ、正確に永久磁石回転子を
着磁することができる。したがって、誤って本来の回転
子の磁極位置とは違った位置にて着磁をすることがなく
なるため、電動機の性能低下、音、振動と言った問題を
発生することがない。尚、この位置決め用目印１２は、
図１及び図２に示した切り欠き状のものに限定される物
ではなく、馬蹄形バランスウェイト表面部に凸状に突出
させたものや、凹状にへこませたもの、あるいは、溝形
状を設けた物等、着磁を施す際に永久磁石回転子の着磁
位置が判るものであればよい。

【０００２１】第３の実施例は、図３に示したように、
積層された固定子鉄心１に、３Ｎ（Ｎは自然数）のスロ
ットを有しており、この固定子歯部には集中巻きの三相
の巻線１６を備え、固定子内部には、２Ｎ極の永久磁石
回転子を備えている。固定子の各スロットの絶縁は、成
形絶縁１５等によりなされ、その上に直接巻線１６を巻
き付けて製作される集中巻き方式による。固定子に施さ
れた集中巻きの巻線１６は、点線で示した従来の分布巻
きの巻線１７の高さと比べて巻高を低くすることができ
るため、巻線による損失である銅損を減らすことができ
る。従って、集中巻きの巻線１６とすることにより固定
子鉄心１の端部からの飛び出し部を低くすることがで
き、固定子の全長を低くすることができる。しかしなが
ら、これに比べて、従来の永久磁石回転子は、図３の一
点破線に示したように従来のバランスウェイト３，４が
ダイカストで構成されている関係上、ダイカスト品の比
重の問題等によりバランスウェイト３，４の高さが高く
なっているため、固定子の全長が低いにも係らず、永久
磁石回転子の全長を低くできず、電動機としての全長を
低くすることができなっかた。本発明の第３の実施例の
ように高比重の板状の馬蹄形バランスウェイト３ａを積
層することによりバランスウェイトの高さを低くするこ
とができ、即ち、本発明の永久磁石回転子を用いること
により電動機の全長を低くすることができる。また、更
に密閉型電動圧縮機の全長も低くすることが可能となる
ため、密閉型電動機圧縮機の材料が低減できる。また、
板状の馬蹄形バランスウェイトを打ち抜き積層するた
め、従来発生していた巣、気泡、型バリ等の発生が無く
なり品質が向上し、また電動機の性能を向上させ、音や
振動の発生が無くなる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の永久磁石型回転子の端部にバラ
ンスを補正するための板状の馬蹄形バランスウェイトを
備え、この板状の馬蹄形バランスウェイトは、回転子軸
孔より大きな輪形状の架橋部により馬蹄形バランスウェ
イトの両端部を繋いだ形状であり、この板状の馬蹄形バ
ランスウェイトを永久磁石回転子の端部に少なくとも１
枚以上積層させることにより、密閉型電動圧縮機のケー
シング上部で冷媒ガスと潤滑油の混入ガスを攪拌し、ケ
ーシング上部に停滞させ、この混入ガスが吐出口から吐
出されるようなことがなくなり潤滑油をケーシング底部
の油溜りに戻すことができるため、圧縮機内部の焼きつ
きを防ぎ圧縮機部を壊すようなことがなくなる。また、
吐出管から混入ガスが吐出されないため熱交換システム
の熱交換効率を悪くすることもなくなる。

【００２３】また、本発明の永久磁石回転子に着磁を施
す時、この馬蹄形バランスウェイトに位置決め用目印を
設けることで、誤って着磁をすることがないため、永久
磁石回転子の磁極のズレによる電動機の性能低下、音、
振動と言った問題を発生することがなくなる。

【００２４】また、本発明の永久磁石型回転子を備えた
電動機の固定子のスロット数が３Ｎ（Ｎは自然数）であ
り、固定子歯部に集中巻き等による巻線が施されている
もので、尚且つ、永久磁石型回転子の磁極が２Ｎ（Ｎは
自然数）極の電動機にすることにより電動機の銅損を下
げ、電動機の効率を上げることができ、更に、電動機の
全長を低くすることができるため密閉型電動圧縮機の全
長をも低くすることができる。また、本発明は、エアコ
ンや冷蔵庫の駆動用電動機の密閉型電動圧縮機に利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２の実施例を示し永久磁石
回転子の軸方向から見たバランスウェイト取り付け図。

【図２】図１のバランスウェイトを取り付けた永久磁石
回転子の斜視図。

【図３】本発明の第３の実施例を示す電動機の正面断面
図。

【図４】従来の密閉型電動圧縮機の正面部分断面図。

【符号の説明】

１…固定子鉄心、２…回転子鉄心、３、３ａ、４…バラ
ンスウェイト、５…軸、６…圧縮機部、７…ケーシン
グ、８…吐出管、９…クランプピン、１０…端板、１１
…架橋部、１２…位置決め用目印、１３…軸孔、１４…
貫通孔、１５…成形絶縁、１６…巻線、１７…巻線、１
８…油溜り、１９…永久磁石回転子、２０…永久磁石、
２１…端部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石型回転子の端部にバランスを補
   正するための板状の馬蹄形バランスウェイトを備え、前
   記板状の馬蹄形バランスウェイトは、前記永久磁石回転
   子の軸孔より大きな輪形状の架橋部により、前記板状の
   馬蹄形バランスウェイトの両端部を繋いだ形状であり、
   前記板状の馬蹄形バランスウェイトを前記永久磁石回転
   子の端部に少なくとも１枚以上積層させたことを特徴と
   する永久磁石型回転子。
2. 【請求項２】 前記永久磁石型回転子に装着された永久
   磁石を着磁するために、前記馬蹄形バランスウェイトに
   位置決め用目印を設けたことを特徴とする請求項１項記
   載の永久磁石型回転子。
3. 【請求項３】 前記永久磁石型回転子を備えた電動機の
   固定子のスロット数が３Ｎ（Ｎは自然数）であり、尚且
   つ、前記永久磁石型回転子の磁極が２Ｎ（Ｎは自然数）
   極であることを特徴とする請求項１または請求項２項記
   載の電動機。