(57)【要約】【課題】低電圧で駆動される電動機において、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができる。【解決手段】永久磁石９を備えた回転子６と、複数のティース部２を有する固定子鉄心３の積層体の前記ティース部２に巻線４を施してコイル部５を形成した固定子１とを備えた電動機において、回転子６の表面と固定子１の内径との間の空隙１２の大きさが、軸方向で２通りまたは２通り以上の値を有することを特徴とする電動機であって、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を備えた回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、回転子表面と固定子内径との間の空隙の大きさが、軸方向で２通りまたは２通り以上の値を有することを特徴とする電動機。
【請求項２】
固定子の積厚がＬｓであるとき、固定子の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さの部分における空隙の大きさが、他の部分における空隙の大きさより大きくなるようにし、かつ、Ｌ１＜Ｌｓ／２である、請求項１記載の電動機。
【請求項３】
回転子表面の径を２通りまたは２通り以上としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
固定子の内径を２通りまたは２通り以上としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機。
【請求項５】
永久磁石を備えた回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、固定子鉄心のティース先端部に補助溝を有する固定子鉄心と、補助溝のない固定子鉄心の両方からなることを特徴とする電動機。
【請求項６】
固定子の積厚がＬｓであるとき、固定子の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さの部分における固定子鉄心にのみ補助溝を設け、かつ、Ｌ１＜Ｌｓ／２である、請求項５記載の電動機。
【請求項７】
固定子の積厚がＬｓであるとき、固定子の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さの部分における固定子鉄心以外の固定子鉄心にのみ補助溝を設け、かつ、Ｌ１＜Ｌｓ／２である、請求項５記載の電動機。
【請求項８】
回転子鉄心の積層体の内部に永久磁石を埋設してなる、回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、回転子鉄心の一部に永久磁石よりも外周側にある回転子鉄心に磁束の流れを妨げる微少なスリットを設けたことを特徴とする電動機。
【請求項９】
電動機に流れる電流値が制限されたインバータにより駆動される請求項１から請求項８のいずれかに記載の電動機。
【請求項１０】
電動機の巻線にかかる電圧が５０Ｖ以下、巻線に流れる電流が５０Ａ以上で用いられることを特徴とした請求項１から請求項９のいずれかに記載の電動機。
【請求項１１】
電動機とともに移動する電源により駆動されることを特徴とした請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電動機。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電動機を搭載した自動車用電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に自動車等に搭載される電動圧縮機およびこの電動圧縮機に好適な電動機の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の電動機の横断面図、また、図９は、従来の電動機の縦断面図である。図８、図９において、固定子１は、複数のティース部２を有する積層された固定子鉄心３に、前記ティース部２に巻線４を複数回巻回して、コイル部５を形成している。また、固定子１の内径側には、回転子６が配置されている。この回転子６は、積層された回転子鉄心７に設けられた磁石挿入穴８内に永久磁石９が配置されている。
【０００３】
上記従来の電動機においては、自動車等に搭載される電動圧縮機の電源は、５０Ｖ以下の電圧であり、また、小型、軽量を考慮した電動圧縮機は、高出力を得る手段の一つとして、高回転で運転されることがある。従って、それに用いられる電動機は、永久磁石を用いた回転子を備えるとき、銅線の巻数が３回〜２０回程度と少なく、５０Ｖ以下の低電圧で、例えば、１００００ｒ／ｍｉｎ以上の高回転速度で駆動されている。
【０００４】
また、一旦、電動機の構成が決定した後、出力違い等など種々の機種構成を展開しようとした場合には、一般的には電動機の巻線仕様、特に銅線の巻数を変化させることが良く用いられる手法である（その他の従来技術としては、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３９０４７号公報
【特許文献２】
特開２０００−１５２５３９号公報
【特許文献３】
実開平７−２００７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような電動機においては、上述のように銅線の巻数が少ないため、銅線の巻数を減らして回転速度を上げる場合、例えば、銅線の巻数が３回の場合、１回だけ巻減らして２回巻とした場合、回転速度は概略３０％以上も変化してしまうことになるので、場合によっては、この電動機を搭載する電動圧縮機の構成などについて、大幅な修正等が必要となることが起こりえる。
【０００７】
また、電動機に流れる電流値は、同一出力の場合、銅線の巻数に概略反比例するため、前述のように銅線の巻数を、３回から２回に巻減らした場合、電動機に流れる電流値は、概略３０％程度増加してしまうので、電動機に流れる電流値が制限されたインバータにより駆動される電動機の場合は、電流値の上限をオーバーしてしまい、駆動できないという課題が起こりえる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、永久磁石を備えた回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、回転子表面と固定子内径との間の空隙の大きさが、軸方向で２通りまたは２通り以上の値を有する構成としたもの、または、前記電動機において、固定子鉄心のティース先端部の一部に補助溝を有する構成としたもの、または、前記電動機において、回転子鉄心の一部において、永久磁石よりも外周側にある回転子鉄心に磁束の流れを妨げる微少なスリットを設けた構成とすることによって、比較的容易に電動機の出力を変化させることが出来るようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願請求項１に記載の発明は、永久磁石を備えた回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、回転子表面と固定子内径との間の空隙の大きさが、軸方向で２通りまたは２通り以上の値を有することを特徴とする電動機であって、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００１０】
本願請求項２に記載の発明は、固定子の積厚がＬｓであるとき、固定子の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さの部分における空隙の大きさが、他の部分における空隙の大きさより大きくなるようにし、かつ、Ｌ１＜Ｌｓ／２である、請求項１記載の電動機であって、空隙の大きさを大きくする部分を軸方向の両端部について均等とすることにより、軸方向の磁気的なアンバランスが発生せず、比較的静粛な電動機を提供することができる。
【００１１】
本願請求項３に記載の発明は、回転子表面の径を２通りまたは２通り以上としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機であり、回転子表面の径を変えることにより、容易に電動機の出力を変えることができる。
本願請求項４に記載の発明は、固定子の内径を２通りまたは２通り以上としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機であり、固定子の内径を変えることにより、容易に電動機の出力を変えることができる。
【００１２】
本願請求項５に記載の発明は、永久磁石を備えた回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、固定子鉄心のティース先端部に補助溝を有する固定子鉄心と、補助溝のない固定子鉄心の両方からなることを特徴とする電動機であり、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００１３】
本願請求項６に記載の発明は、固定子の積厚がＬｓであるとき、固定子の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さの部分における固定子鉄心にのみ補助溝を設け、かつ、Ｌ１＜Ｌｓ／２である、請求項５記載の電動機であり、補助溝を設けた固定子鉄心を軸方向の両端部について均等とすることにより、軸方向の磁気的なアンバランスが発生せず、比較的静粛な電動機を提供することができる。
【００１４】
本願請求項７に記載の発明は、固定子の積厚がＬｓであるとき、固定子の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さの部分における固定子鉄心以外の固定子鉄心にのみ補助溝を設け、かつ、Ｌ１＜Ｌｓ／２である、請求項５記載の電動機であり、補助溝を設けていない固定子鉄心を軸方向の両端部について均等とすることにより、軸方向の磁気的なアンバランスが発生せず、比較的静粛な電動機を提供することができる。
【００１５】
本願請求項８に記載の発明は、回転子鉄心の積層体の内部に永久磁石を埋設してなる、回転子と、複数のティース部を有する固定子鉄心の積層体の前記ティース部に巻線を施してコイル部を形成した固定子とを備えた電動機において、回転子鉄心の一部に永久磁石よりも外周側にある回転子鉄心に磁束の流れを妨げる微少なスリットを設けたことを特徴とする電動機であり、磁束の流れを妨げる微小なスリットを設けたことにより、固定子と回転子の空隙部の磁束密度を低下させて、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００１６】
本願請求項９に記載の発明は、電動機に流れる電流値が制限されたインバータにより駆動される請求項１から請求項８のいずれかに記載の電動機であり、前述の請求項１から請求項８のいずれかの構成とすることにより、前述のインバータにより駆動された場合においても、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００１７】
本願請求項１０に記載の発明は、電動機の巻線にかかる電圧が５０Ｖ以下、巻線に流れる電流が５０Ａ以上で用いられることを特徴とした請求項１から請求項９のいずれかに記載の電動機であって、最大出力が２５００Ｗ前後であり、特に大型車の車内の空調が可能である。
【００１８】
本願請求項１１に記載の発明は、電動機とともに移動する電源により駆動されることを特徴とした請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電動機であり、低電圧用の電動機として、製造が容易で、出力を容易に変えることができるものである。
【００１９】
本願請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の電動機を搭載した自動車用電動圧縮機であり、製造が容易で、出力を容易に変えることができる電動圧縮機である。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の具体例について、図１から図７を参照して説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例における電動機の横断面図、また、図２は、本発明の一実施例における電動機の縦断面図である。図１、図２において、固定子１は、複数のティース部２を有する積層された固定子鉄心３に、前記ティース部２に巻線４を複数回巻回して、コイル部５を形成している。また、固定子１の内径側には、回転子６が配置されている。この回転子６は、積層された回転子鉄心７に設けられた磁石挿入穴８内に永久磁石９が配置されている。
【００２２】
前記固定子１と回転子６は、一定間隔Ｗの空隙部１２が存在するが、この空隙部１２は、固定子鉄心３の積厚をＬｓとした場合、固定子鉄心３の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さ（Ｌ１＜Ｌｓ／２とする）においては、空隙部１２ａの幅をＷａ、その他の部分においては、空隙部１２ｂの幅をＷｂとし、Ｗａ＞Ｗｂとなるように構成している。
【００２３】
ここで、空隙部１２ａ、１２ｂの幅Ｗａ、Ｗｂは、回転子６の外径をそれぞれＤｒａ、Ｄｒｂ（Ｄｒａ＜Ｄｒｂ）とすることによって構成している。
このように、空隙部１２の間隔Ｗを、固定子鉄心３の両端部とそれ以外の部分において、それぞれＷａ、Ｗｂと変えることにより、例えば、空隙部１２の間隔が、固定子鉄心３の積厚Ｌｓにおいて、すべてＷｂとした電動機よりも空隙部１２の間隔が拡がったことになり、出力トルクが同一の場合、電動機の出力を高くすることが出来る。
【００２４】
また、電動機の出力はＷａ、Ｗｂ、Ｌ１の構成によって、微小に変化させることが可能となるので、前記従来の技術に記載のように、電動機巻線の巻回数を調整するよりも細かく出力調整することが可能となる。
【００２５】
図３は、本発明の一実施例における電動機の縦断面図であり、図１、図２とは異なり、固定子１と回転子６との間の空隙部１２ａ、１２ｂの幅Ｗａ、Ｗｂを、固定子１の内径をＤｓａ、Ｄｓｂ（Ｄｓａ＞Ｄｓｂ）とすることによって構成したものであり、その効果は、図１、図２に示す構成とした場合と同一である。
【００２６】
（実施例２）
図４は、本発明の一実施例における電動機の横断面図、また、図５は、本発明の一実施例における電動機の縦断面図である。図４、図５において、固定子１は、複数のティース部２を有する積層された固定子鉄心３に、前記ティース部２に巻線４を複数回巻回して、コイル部５を形成している。また、固定子１の内径側には、回転子６が配置されている。この回転子６は、積層された回転子鉄心７に設けられた磁石挿入穴８内に永久磁石９が配置されている。
【００２７】
前記固定子１のティース部２には、固定子鉄心３の積厚をＬｓとした場合、固定子鉄心３の軸方向の両端部それぞれＬ１の長さ（Ｌ１＜Ｌｓ／２とする）においては、補助溝１３を設け、その他の部分においては、補助溝１３を設けない構成としている。
【００２８】
ここで、補助溝１３を設けた部分の固定子１と回転子６の間の空隙部１２の間隔Ｗｃは、補助溝を設けていない部分の空隙部１２の間隔Ｗｄよりも磁気的には大きくなっており、補助溝１３を全く設けない構成とした場合よりも、空隙部の磁束密度は低下しており、この補助溝１３の大きさと、補助溝１３を設けたコアの長さ（Ｌ１）を調整することにより、電動機の出力を細かく調整することが可能となる。
【００２９】
（実施例３）
図６は、本発明の一実施例における電動機の横断面図である。図６において、固定子１は、複数のティース部２を有する積層された固定子鉄心３に、前記ティース部２に巻線４を複数回巻回して、コイル部５を形成している。また、固定子１の内径側には、回転子６が配置されている。この回転子６は、積層された回転子鉄心７に設けられた磁石挿入穴８内に永久磁石９が配置されている。
【００３０】
また、回転子６の永久磁石９よりも外周側にある回転子鉄心表面部７ａにおいて、スリット１４を設けた構成としている。
【００３１】
上記のような構成とした場合、回転子鉄心表面部７ａに設けられたスリット１４は、永久磁石９より発生する磁束の流れを妨げる位置に配置され、このスリット１４によって、固定子１と回転子６との間の空隙部１２の磁束密度は、スリット１４を設けない場合よりも低下し、電動機の出力を上げることが可能となる。
【００３２】
また、このスリット１４の配置、大きさを任意に変えることにより、電動機の出力を細かく調整することが可能となる。
【００３３】
（実施例４）
図７は本発明の電動機を搭載した密閉型電動圧縮機を示している。図７において、密閉型電動圧縮機１５は、圧縮機内部を外部に対して密閉状態とするための圧縮機フレーム１６と圧縮を行う圧縮機メカ部１７と固定子１および回転子６から構成されている。固定子１は、圧縮機フレーム１６に対して焼きばめあるいは圧入によって固定されており、回転子６は、メカ部より伸びている回転軸１０に対して焼きばめあるいは圧入によって固定されており、回転子６が回転することにより、圧縮機メカ部１７が圧縮作用を行っている。
【００３４】
このような構成において、出力を若干大きくする仕様とした場合は、前述のように本発明の電動機を用いることは、圧縮部および電動機を駆動するインバータの構成を大きく変える必要が無いため、有用である。
【００３５】
【発明の効果】
上記説明からも明らかなように、本願請求項１に記載の発明は、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００３６】
本願請求項２に記載の発明は、空隙の大きさ大きくする部分を軸方向の両端部について均等とすることにより、軸方向の磁気的なアンバランスが発生せず、比較的静粛な電動機を提供することができる。
【００３７】
本願請求項３に記載の発明は、回転子表面の径を変えることにより、容易に電動機の出力を変えることができる。
【００３８】
本願請求項４に記載の発明は、固定子の内径を変えることにより、容易に電動機の出力を変えることができる。
【００３９】
本願請求項５に記載の発明は、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００４０】
本願請求項６に記載の発明は、補助溝を設けた固定子鉄心を軸方向の両端部について均等とすることにより、軸方向の磁気的なアンバランスが発生せず、比較的静粛な電動機を提供することができる。
【００４１】
本願請求項７に記載の発明は、補助溝を設けていない固定子鉄心を軸方向の両端部について均等とすることにより、軸方向の磁気的なアンバランスが発生せず、比較的静粛な電動機を提供することができる。
【００４２】
本願請求項８に記載の発明は、磁束の流れを妨げる微小なスリットを設けたことにより、固定子と回転子の空隙部の磁束密度を低下させて、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００４３】
本願請求項９に記載の発明は、前述の請求項１から請求項８のいずれかの構成とすることにより、前述のインバータにより駆動された場合においても、比較的容易に、また、電動機に流れる電流値をあまり変化させずに、電動機の出力を変えることができるものである。
【００４４】
本願請求項１０に記載の発明は、最大出力が２５００Ｗ前後であり、特に大型車の車内の空調が可能である。
【００４５】
本願請求項１１に記載の発明は、低電圧用の電動機として、製造が容易で、出力を容易に変えることができるものである。
【００４６】
本願請求項１２に記載の発明は、製造が容易で、出力を容易に変えることができる電動圧縮機である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電動機の横断面図
【図２】本発明の一実施例における電動機の縦断面図
【図３】本発明の一実施例における電動機の縦断面図
【図４】本発明の一実施例における電動機の横断面図
【図５】本発明の一実施例における電動機の縦断面図
【図６】本発明の一実施例における電動機の横断面図
【図７】本発明の一実施例における密閉型電動圧縮機の縦断面図
【図８】従来の電動機の横断面図
【図９】従来の電動機の縦断面図
【符号の説明】
１  固定子
２  ティース部
３  固定子鉄心
４  巻線
５  コイル部
６  回転子
７  回転子鉄心
８  磁石挿入穴
９  永久磁石
１０  回転子軸
１１  圧縮部
１２  空隙部
１３  補助溝
１４  スリット
１５  密閉型電動圧縮機
１６  圧縮機フレーム
１７  圧縮機メカ部
【図１】
2004260926.tif 000003
【図２】
2004260926.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004260926.tif 000008
【図７】
2004260926.tif 000009
【図８】
2004260926.tif 000010
【図９】
2004260926.tif 000011