(57)【要約】【課題】モータおよびその支持構造の軸方向長さを短くでき、小型化が容易にできる遠心型圧縮機を提供する。【解決手段】  ケーシング１と、ケーシング１内に配置され、アキシャルギャップ型モータ用のロータとなる背面側部分３を有する羽根車２と、ケーシング１内かつ羽根車２の背面側に配置されたアキシャルギャップ型モータ用のステータ４とを備える。上記ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４で構成されたアキシャルギャップ型モータにより羽根車２を回転駆動する。上記ロータとステータ４との間に働く磁気吸引力の少なくとも一部を、羽根車２の低圧側と高圧側との差圧によりキャンセルする。【選択図】図１
2007009717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング(１)と、
上記ケーシング(１)内に配置され、アキシャルギャップ型モータ用ロータとなる背面側部分(３)を有する羽根車(２)と、
上記ケーシング(１)内かつ上記羽根車(２)の背面側に配置されたアキシャルギャップ型モータ用ステータ(４)と
を備え、
上記ロータと上記ステータ(４)で構成されたアキシャルギャップ型モータにより上記羽根車(２)を回転駆動することを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心型圧縮機において、
上記ロータとしての上記羽根車(２)の背面側部分(３)と上記ステータ(４)との間に働く磁気吸引力は、上記羽根車(２)の低圧側と高圧側との差圧により、少なくとも一部がキャンセルされていることを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の遠心型圧縮機において、
上記羽根車(２)の前面側に配置され、上記羽根車(２)の回転軸(２３)を回転自在に支持する軸受(１３)を備えたことを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の遠心型圧縮機において、
停止時に上記羽根車(２)が軸方向背面側に移動することを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の遠心型圧縮機において、
上記ロータとしての上記羽根車(２)の背面側部分(３)と上記ステータ(４)との間に働く磁気吸引力によって、停止時に上記羽根車(２)を軸方向背面側に向かって移動させることを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項６】
請求項４または５に記載の遠心型圧縮機において、
上記羽根車(２)が軸方向背面側に移動した停止状態からの起動時に、上記羽根車(２)が前面側に向かって移動することを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載の遠心型圧縮機において、
上記ロータとしての上記羽根車(２)の背面側部分(３)と上記ステータ(４)との間に働く磁気反発力によって、上記羽根車(２)を前面側に向かって移動させることを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１つに記載の遠心型圧縮機において、
上記ステータ(４)が、巻線間、巻線内部および巻線とエアギャップの間に軟磁性体を有しないことを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の遠心型圧縮機において、
上記羽根車(２)の背面側部分(３)に永久磁石(３２)を配置したことを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項１０】
請求項８に記載の遠心型圧縮機において、
上記羽根車(２)の背面側部分(３)に軟磁性体を用いたことを特徴とする遠心型圧縮機。
【請求項１１】
請求項９に記載の遠心型圧縮機において、
上記羽根車(２)の背面側部分(３)の上記軟磁性体の厚みが上記羽根車(２)の他の部分よりも厚いことを特徴とする遠心型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍装置等に使用される遠心型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠心型圧縮機としては、図６に示すものがある(例えば、特開平１０−２８１５７３号公報(特許文献１)参照)。この遠心型圧縮機は、図６に示すように、ケーシング１０２の内部に、上側のインペラ室１０４とその下側のモータ室１０５とを仕切る隔壁１０３を設けている。上記インペラ室１０４に羽根車１０６を配置し、モータ室１０５にラジアルギャップ型モータ１１０を配置している。上記ラジアルギャップ型モータ１１０により羽根車１０６を回転駆動することにより、吸入管１０７から吸入された冷媒を羽根車１０６の遠心力により半径方向外向に吐出して圧縮を行う。
【０００３】
ところで、上記遠心型圧縮機では、圧縮機構部の軸方向長さが短いにもかかわらず、ラジアルギャップ型モータおよびその支持構造の軸方向の長さが長いため、小型化が困難であるという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２８１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、この発明の目的は、モータおよびその支持構造の軸方向長さを短くでき、小型化が容易にできる遠心型圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明の遠心型圧縮機は、
ケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、アキシャルギャップ型モータ用のロータとなる背面側部分を有する羽根車と、
上記ケーシング内かつ上記羽根車の背面側に配置されたアキシャルギャップ型モータ用のステータと
を備え、
上記ロータと上記ステータで構成されたアキシャルギャップ型モータにより上記羽根車を回転駆動することを特徴とする。
【０００６】
上記構成の遠心型圧縮機によれば、上記ロータとステータで構成されたアキシャルギャップ型モータにより羽根車を回転駆動することによって、羽根車の前面側から中心近傍に吸入された流体を半径方向外向に向かって吐出することにより圧縮を行う。したがって、ラジアルギャップ型モータに比べてアキシャルギャップ型モータおよびその支持構造の軸方向の長さを短くでき、大幅に小型化できる。また、この発明の遠心型圧縮機は、従来のように羽根車とモータとの間の隔壁がないので、構造を簡略化でき、小型化に適している。
【０００７】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記ロータとしての上記羽根車の背面側部分と上記ステータとの間に働く磁気吸引力は、上記羽根車の低圧側と高圧側との差圧により、少なくとも一部がキャンセルされていることを特徴とする。
【０００８】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、ロータとしての羽根車の背面側部分とステータとの間に働く磁気吸引力によって生じるスラスト力(羽根車に対して軸方向ステータ側に向かって働く)の少なくとも一部を、羽根車の低圧側と高圧側との差圧(羽根車に対して軸方向前面側に向かって働く)によりキャンセルする。そうして、アキシャルギャップ型モータ特有のスラスト力と差圧(羽根車の低圧側と高圧側との間)とが少なくとも部分的に打ち消し合うようにする。これにより、アキシャルギャップ型モータを用いて小型化を図りつつ、簡単な構成でアキシャルギャップ型モータのスラスト力と羽根車に作用する差圧とが少なくとも部分的に打ち消し合うことで、羽根車に対して軸方向に働く力を低減できる。
【０００９】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記羽根車の前面側に配置され、上記羽根車の回転軸を回転自在に支持する軸受を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車の前面側に配置された軸受によって、上記羽根車の回転軸の一方を回転自在に支持し、回転軸の他方をアキシャルギャップ型モータの軸受により回転自在に支持することになるので、羽根車の回転軸を安定して支持できる両持ち構造を実現できる。
【００１１】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、停止時に上記羽根車が軸方向背面側に移動することを特徴とする。
【００１２】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、運転状態の羽根車を停止するときに羽根車を軸方向背面側に移動させることによって、羽根車の前面側に逆流通路が形成され、その逆流通路を介して羽根車の高圧側(吐出側)から低圧側(吸入側)に流体が逆流するので、羽根車の逆転を防止できる。
【００１３】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記ロータとしての上記羽根車の背面側部分と上記ステータとの間に働く磁気吸引力によって、停止時に上記羽根車を軸方向背面側に向かって移動させることを特徴とする。
【００１４】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記ロータとしての上記羽根車の背面側部分とステータとの間に働く磁気吸引力によって、停止時に羽根車を軸方向背面側に向かって移動させるので、別に移動手段を設けることなく、アキシャルギャップ型モータを利用する簡単な構成で羽根車の逆転を防止できる。したがって、小型でかつ低コストで逆転防止機構を実現できる。
【００１５】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記羽根車が軸方向背面側に移動した停止状態からの起動時に、上記羽根車が前面側に向かって移動することを特徴とする。
【００１６】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車が軸方向背面側に移動した停止状態からの起動時に、羽根車が前面側に向かって移動することによって、羽根車の前面側に形成された逆流通路をなくし、羽根車を運転位置に復帰させることができる。
【００１７】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記ロータとしての上記羽根車の背面側部分と上記ステータとの間に働く磁気反発力によって、上記羽根車を前面側に向かって移動させることを特徴とする。
【００１８】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、起動時に、ロータとしての羽根車の背面側部分とステータとの間に働く磁気反発力によって、羽根車を前面側に向かって移動させるので、別に移動手段を設けることなく、アキシャルギャップ型モータを利用する簡単な構成で羽根車を運転位置に復帰させることができる。
【００１９】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記ステータが、巻線間、巻線内部および巻線とエアギャップの間に軟磁性体を有しないことを特徴とする。
【００２０】
上記アキシャルギャップ型モータのステータのコアがある場合、停止状態から運転可能な位置に羽根車を復帰させるときに、羽根車の背面側部分の磁石とステータのコアとの間の磁気吸引力に抗して、ステータの磁力により羽根車を前面側に向かって移動させることになるため、羽根車を復帰させる力を大きくしなければならない。これに対して、上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記ステータをコアレスとすることによって、羽根車の背面側部分とステータのコアとの間の磁気吸引力が発生しないので、起動時の羽根車の復帰を容易に行うことができる。
【００２１】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記羽根車の背面側部分に永久磁石を配置したことを特徴とする。
【００２２】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、羽根車の背面側部分に永久磁石を用いることにより、磁束密度が高くなるので、モータ出力が向上して、効率を向上できる。
【００２３】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記羽根車の背面側部分に軟磁性体を用いたことを特徴とする。
【００２４】
上記実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車の背面側部分に軟磁性体を用いることによって、羽根車の背面側部分に配置された永久磁石の磁束をより多くステータの巻線に鎖交させることができる。
【００２５】
また、一実施形態の遠心型圧縮機は、上記羽根車の背面側部分の上記軟磁性体の厚みが上記羽根車の他の部分よりも厚いことが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上より明らかなように、この発明の遠心型圧縮機によれば、ロータ(羽根車の背面側部分)とステータで構成されたアキシャルギャップ型モータにより羽根車を回転駆動して圧縮を行うことによって、ラジアルギャップ型モータに比べてアキシャルギャップ型モータおよびその支持構造の軸方向の長さを短くでき、遠心型圧縮機を大幅に小型化できる。
【００２７】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータ特有のスラスト力と差圧(羽根車の低圧側と高圧側との間)とが少なくとも部分的に打ち消し合うようにすることによって、アキシャルギャップ型モータを用いて小型化を図りつつ、簡単な構成で羽根車に働く軸方向の力を低減することができる。
【００２８】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車の前面側に配置された軸受により羽根車の回転軸の一方を回転自在に支持し、回転軸の他方をアキシャルギャップ型モータの軸受により回転自在に支持することによって、羽根車の回転軸を安定して支持することができ、信頼性の高い遠心型圧縮機を実現できる。
【００２９】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、停止時に羽根車を軸方向背面側に移動させて、ケーシングの内面と羽根車の前面との間に逆流通路を形成することによって、その逆流通路を介して羽根車の高圧側(吐出側)から低圧側(吸入側)に流体を逆流させて、羽根車の逆転を止めることができ、停止時の異音の発生を防止することができる。
【００３０】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、ロータとしての羽根車の背面側部分とステータとの間に働く磁気吸引力により、停止時に羽根車を軸方向背面側に向かって移動させることによって、小型でかつ低コストで羽根車の逆転防止機構を実現できる。
【００３１】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車が軸方向背面側に移動した停止状態からの起動時に、羽根車が前面側に向かって移動することによって、羽根車の前面側に形成された逆流通路をなくして、羽根車を運転位置に復帰させることができる。
【００３２】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、起動時に、ロータとしての羽根車の背面側部分とステータとの間に働く磁気反発力により羽根車を前面側に向かって移動させることによって、簡単な構成で羽根車を運転位置に容易に復帰させることができる。
【００３３】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記アキシャルギャップ型モータのステータをコアレスとすることによって、軸方向背面側に移動した停止状態の羽根車を運転位置に復帰させるときに妨げとなる磁気吸引力(羽根車の背面側部分とステータのコアとの間)が発生しないので、羽根車の運転位置への移動を容易に行うことができる。
【００３４】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車の背面側部分に永久磁石を用いることによって、磁束密度が高くなってモータ出力が向上し、効率を向上できる。さらに停止時に通電しなくても軸方向の磁気吸引力を発生させることができる。
【００３５】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車の背面側部分に磁性体を用いることによって、羽根車の背面側部分に配置された永久磁石の磁束をより多くステータの巻線に鎖交させることができ、磁束密度がより高くなる。
【００３６】
また、一実施形態の遠心型圧縮機によれば、上記羽根車の背面側部分の磁性体の厚みが羽根車の他の部分よりも厚くすることによって、羽根車の背面側部分の磁性体に、アキシャルギャップ型モータのロータとして有効な厚さを確保しつつ、羽根車全体として軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、この発明の遠心型圧縮機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３８】
図１はこの発明の実施の一形態の冷凍装置に用いられる遠心型圧縮機の運転時の状態を示す断面図を示している。
【００３９】
この遠心型圧縮機は、図１に示すように、内径が下方に向かって徐々に拡径する略円錐台形状のインペラ室１aとそのインペラ室１aの下方に略円柱形状のモータ室１bとを有するケーシング１と、上記ケーシング１内のインペラ室１a側に配置された羽根車２と、上記ケーシング１内のモータ室１b側かつ羽根車２の背面側に配置されたアキシャルギャップ型モータ用のステータ４とを備えている。
【００４０】
上記羽根車２は、外径が下方に向かって徐々に拡径する中空の略円錐台形状のコーン部２０と、上記コーン部２０の下側に設けられた円板形状の背面側部分３と、上記コーン部２０と背面側部分３の中心を貫通する回転軸２３とを有する。上記羽根車２の背面側部分３は、アキシャルギャップ型モータ用のロータとなる。また、上記コーン部２０の前面側に、複数の羽根２１が放射状に設けている。上記羽根車２は、前面側の吸入管５が接続された吸入口１１から中心近傍に吸入された冷媒を半径方向外向に向かって吐出するラジアル型の回転体である。なお、上記羽根車２全体が鉄または磁性ステンレスなどの軟磁性体により形成されていてもよいし、羽根車２の背面側部分３のみが磁性体により形成されていてもよい。上記羽根車２全体が軟磁性体により形成されていている場合は、部品点数を削減でき、羽根車２の背面側部分３のみが軟磁性体により形成すれば、羽根車はアルミなどを用いて軽量化を図ることが可能である。
【００４１】
また、上記ケーシング１内の羽根車２の外周に圧縮空間１０を形成している。この圧縮空間１０は、羽根車２によって与えられる遠心力によって動圧と静圧とを得て放出される冷媒から動圧を回収するための空間である。この圧縮空間１０に連通する吐出口１２に吐出管６を接続している。また、上記ケーシング１の吸入口１１の近傍すなわち羽根車２の前面側に軸受１３を配置すると共に、ケーシング１のステータ４の下方に軸受１４を配置している。上記軸受１３,１４により羽根車２の回転軸２３の両端を回転自在に支持している。
【００４２】
上記構成の遠心型圧縮機は、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４で構成されたアキシャルギャップ型モータにより羽根車２を回転駆動する。上記遠心型圧縮機では、羽根車２の背面側部分３とステータ４との間に数百μｍのエアギャップを設けている。
【００４３】
図３は上記アキシャルギャップ型モータのロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４の分解斜視図を示している。
【００４４】
図３に示すように、ロータ(羽根車２の背面側部分３)は、中央孔３１aを有する磁性体からなる円板形状のバックヨーク３１と、バックヨーク３１のステータ４に対向する面側に、周方向に所定の間隔をあけて配列された扇形状の４つの永久磁石３２と、中央孔３３aを有する円板形状の磁性板３３とを重ね合わせて形成されている。なお、磁性板３３は必須ではないが、圧粉鉄心等により形成することにより、ロータの渦電流低減や減磁耐力の向上等に有用である。
【００４５】
また、上記磁性板３３に放射状に４つのスリット３３bを設け、その４つのスリット３３bで区切られた領域に、周方向に所定の間隔をあけて４つの永久磁石３２を配置している。なお、永久磁石はリング状のものを多極着磁したものでもよい。
【００４６】
上記ロータ(羽根車２の背面側部分３)は、４つの永久磁石３２を円周方向に磁極が交互になるように配置している。また、各磁性板３３のスリット３３bによって、４つの永久磁石３２を互いに磁気的に絶縁している。
【００４７】
また、上記ステータ４は、中央孔４１aを有する円板形状の磁性板４１と、磁性体からなる基板４３と、上記基板４３上に周方向に所定の間隔をあけて立設された６つの磁心(コア)４４と、その６つの磁心４４に巻回されたコイル４２とを有している。上記ステータ４の磁性板４１には、複数の磁心４４を互いに磁気的に絶縁するための６つのスリット４１bを放射状に設けている。なお、磁性板４１は必須ではないが、永久磁石３２の磁束をより多く巻線に鎖交させるために有用である。
【００４８】
上記６つの磁心４４は、基板４３によって互いに磁気的に接続され、ロータに対向する側が、磁性板４１により接続されている。上記コイル４２は、例えば３相スター結線され、インバータ(図示せず)から電流を供給する。
【００４９】
上記構成の遠心型圧縮機において、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４で構成されたアキシャルギャップ型モータにより羽根車２を回転駆動することによって、ケーシング１に設けられた吸入口１１を介して羽根車２の前面側から中心近傍に吸入された冷媒を半径方向外向に向かって吐出することにより圧縮を行う。そうして、圧縮された冷媒は、圧縮空間１０,吐出口１２を介して吐出管６に吐出される。
【００５０】
このように、上記遠心型圧縮機によれば、ラジアルギャップ型モータに比べてアキシャルギャップ型モータの軸方向の長さを短くでき、大幅に小型化することができる。また、この遠心型圧縮機は、従来のように羽根車とモータとの間の隔壁がないので、構造を簡略化でき、小型化に適している。
【００５１】
また、上記遠心型圧縮機では、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４との間に働く磁気吸引力によって生じるスラスト力(羽根車２に対して軸方向ステータ側に向かって働く)を、羽根車２の低圧側と高圧側との差圧(羽根車２に対して軸方向前面側に向かって働く)によりキャンセルするか、または、極めて小さくしている。そうして、アキシャルギャップ型モータ特有のスラスト力と差圧(羽根車２の低圧側と高圧側との間)とが少なくとも部分的に打ち消し合うようにしている。したがって、アキシャルギャップ型モータを用いて小型化を図りつつ、簡単な構成でアキシャルギャップ型モータのスラスト力と羽根車２に作用する差圧とが少なくとも部分的に打ち消し合うようにして、羽根車２に軸方向に働く力を低減できる。ステータの羽根車側の反対側に、更に別のロータを設けてもよいが、その場合、双方のロータに生じる磁気吸引力の差が差圧と少なくとも部分的に打ち消しあえばよい。
【００５２】
また、上記羽根車２の前面側と背面側に配置された軸受１３,１４によって、羽根車２の回転軸２３を回転自在に支持することによって、羽根車２の回転軸２３を安定して支持できる両持ち構造を実現することができる。
【００５３】
なお、上記羽根車２の回転軸２３の下端にはフランジ部２３aを設けている。運転時にアキシャルギャップ型モータのスラスト力と羽根車２に作用する差圧とが少なくとも部分的に打ち消し合って羽根車２に軸方向前面側に働く力をわずかに残すことにより、上記羽根車２のフランジ部２３aが軸受１４の端面に当接し、運転時の羽根車２の位置決めがされている。
【００５４】
また、上記羽根車２の背面側部分３に永久磁石３２を用いることによって、磁束密度が高くなってモータ出力が向上し、効率を向上できる。
【００５５】
また、上記羽根車２の背面側部分３に磁性体(例えば鉄やステンレス)を用いることによって、羽根車２の背面側部分３に配置された永久磁石３２の磁束をより多く巻線に鎖交させることができる。
【００５６】
また、上記羽根車２の背面側部分３の厚みを羽根車２の他の部分よりも厚くすることが好ましい。
【００５７】
図４は図１に示す遠心型圧縮機を前面側(図１の上側)から見た模式図であり、図を見やすくするため、ケーシング１などを省略し、羽根車２の背面側部分３とステータ４を示している。
【００５８】
図４に従って遠心型圧縮機の羽根車２の運転を停止するときの動作について以下に説明する。
【００５９】
図４に示すように、羽根車２の背面側部分３の４つの永久磁石３２は、図４の上側の第１の永久磁石３２のステータ４側がＮ極となっており、時計回りに順に第２〜第４の永久磁石３２のステータ４側がＳ極,Ｎ極,Ｓ極となるように円周方向に交互に配置されている。この遠心型圧縮機の運転停止時、例えば、第１,第３の永久磁石３２,３２に対して対向するコイル４２,４２に電流を流して、コイル４２,４２の永久磁石３２,３２側をＳ極にすることにより、第１,第３の永久磁石３２,３２とそれに対向するコイル４２,４２が互いに磁気吸引力により引き合う。そうすることによって、図２に示すように、羽根車２を軸方向背面側にスライドさせて、羽根車２の背面側部分３がステータ４に当接する。ここで、当接するとは、完全に羽根車２の背面側部分３がステータ４に接触する場合のほか、磁気吸引力による吸引力が十分発揮できる程度に近接している状態も含む。この場合、タッチダウンベアリング等を用い、羽根車２の背面側部分３とステータ４との距離を極めて小さい量に保つべく調整し、羽根車２の背面側部分３とステータ４との接触による磨耗や異音を防止することが可能である。
【００６０】
このように、停止時に羽根車２を軸方向背面側に移動させることによって、羽根車２の前面側とケーシング１との間に逆流通路１５が形成され、その逆流通路１５を介して羽根車２の高圧側(吐出側)から低圧側(吸入側)に冷媒が逆流するので、羽根車２の逆転を防止することができる。これにより、停止時の異音の発生を防ぐことができる。
【００６１】
また、停止時に、ロータ(羽根車２の背面側部３分)とステータ４との間に働く磁気吸引力によって、羽根車２を軸方向背面側に向かって移動させるので、別に移動手段を設ける必要がなく、アキシャルギャップ型モータを利用する簡単な構成で羽根車２の逆転防止機構を小型かつ低コストで実現できる。ここでは、永久磁石を用いるため、電流を流さなくても磁気吸引力が発生するため、逆流防止のための特段の通電を必要としない。永久磁石を用いない場合でもよいが、その場合、逆流防止のために、一定時間磁気吸引力を発生させるための通電が必要となる。運転中の磁気吸引力をキャンセルさせるモータ駆動方式(例えば磁気軸受方式)をとっていた場合、永久磁石を使っていると、停止後にその吸引力が活用できるので、逆流防止の制御が必要なく、停止制御の通電時間を短くできる。このような永久磁石使用による停止制御の通電時間の短縮化は、どの駆動方式をとっていても可能である。
【００６２】
次に、図５Ａ,図５Ｂは図１に示す遠心型圧縮機を前面側(図１の上側)から見た模式図であり、図を見やすくするため、ケーシング１と羽根車２の背面側部分３を除く部分などを省略し、羽根車２の背面側部分３とステータ４を示している。
【００６３】
図５Ａ,図５Ｂに従って遠心型圧縮機の羽根車２を起動するときの動作について以下に説明する。
【００６４】
図４に示す停止状態から起動するためにステータ４の各コイル４２にインバータ(図示せず)から駆動電流を流すとき、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４が反発し合うプッシュフォースが働く駆動電流をインバータから出力する。そうすることにより、図５Ａ,図５Ｂに示すように、コイル４２側のＮ極(またはＳ極)と永久磁石３２のＮ極(またはＳ極)とが互いに磁気反発力により反発し合って、図１に示すように、羽根車２を前面側にスライドさせて、羽根車２を運転可能な位置にする。上記プッシュフォースが働くインバータからの駆動電流により羽根車２が十分に回転して、羽根車２の低圧側と高圧側との差圧がついた後は、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４が引き寄せ合うプルフォースが働く駆動電流をインバータから出力する。すなわち、いわゆるアキシャル磁気軸受の機能を兼ね備えている。磁気軸受用の巻線と回転用の巻線の双方備えていてもよく、ひとつの巻線に、磁気軸受用の電流と回転用の電流を複合して流してもよい。
【００６５】
このように、上記羽根車２が軸方向背面側に移動した停止状態からの起動時に、羽根車２を前面側に向かって移動させることによって、羽根車２の前面側に形成された逆流通路１５をなくし、羽根車２を運転可能な位置に復帰させることができる。
【００６６】
また、起動時に、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４との間に働く磁気反発力によって、羽根車２を前面側に向かって移動させるので、別に移動手段を設ける必要がなく、簡単な構成で羽根車２を運転位置に復帰させることができる。
【００６７】
上記実施の形態では、ロータ(羽根車２の背面側部分３)とステータ４との間に働く磁気反発力によって、起動時に羽根車２を前面側に向かって移動させる遠心型圧縮機について説明したが、プランジャ等の他の移動手段により羽根車を前面側に向かって移動させてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、アキシャルギャップ型モータにコアを有するステータ４を用いたが、ステータをコアレスとすることによって、羽根車の背面側部分の磁石とステータのコアとの間に大きな磁気吸引力が発生せず、羽根車の運転可能な位置への復帰を容易に行うことができるとともに、運転時の軸方向の力の制御も容易となる。
【００６９】
また、上記実施の形態では、冷凍装置に用いられる遠心型圧縮機について説明したが、この発明の遠心型圧縮機は他の装置に適用してもよい。また、アキシャルギャップ型モータは、軸方向に対向するステータとロータ(羽根車の背面側)を有すればよく、トルク向上のために、ラジアルギャップを一部併せ持ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態の遠心型圧縮機の運転中の状態を示す断面図である。
【図２】図２は上記遠心型圧縮機の停止中の状態を示す断面図である。
【図３】図３は上記遠心型圧縮機のアキシャルギャップ型モータの構成を示す分解斜視図である。
【図４】図４は上記遠心型圧縮機のプルフォースによる羽根車の停止を説明するための図である。
【図５Ａ】図５Ａは上記遠心型圧縮機の起動時のプッシュフォースによる羽根車の押し上げを説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは上記遠心型圧縮機の起動時のプッシュフォースによる羽根車の押し上げを説明する図である。
【図６】図６は従来の遠心型圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…ケーシング
２…羽根車
３…背面側部分
４…ステータ
５…吸入管
６…吐出管
１０…圧縮空間
１１…吸入口
１２…吐出口
１３,１４…軸受
１５…逆流通路
２０…コーン部
２１…羽根
２３…回転軸
３１…バックヨーク
３１a…中央孔
３２…永久磁石
３３…磁性板
３３a…中央孔
３３b…スリット
４１…磁性板
４１a…中央孔
４１b…スリット
４２…コイル
４３…基板
４４…磁心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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