(57)【要約】【課題】圧縮機で生じる電磁音を低減する。【解決手段】圧縮機は、ステータと、ステータの内側に配置されたロータコア３１とを備え、ロータコア３１は、複数の薄板が積層されたものであって、磁石３５が挿通される孔３２をそれぞれ有し且つ周方向に並んだ複数の磁極３３を有する。複数の薄板の少なくとも１つの薄板において、複数の磁極３３は、それぞれ、孔３２より外周側に複数のスリット３４ａ〜３４ｅを有する。この複数のスリット３４ａ〜３４ｅは、軸方向から見て、磁極３３の中心線に対してロータコア３１の外周端に近付くにつれて回転方向側に向かう方向に傾斜している。また、複数の磁極３３のそれぞれについてスリットはロータコア３１の軸中心に対して同一位置に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータの内側に配置されたロータとを備え、
前記ロータは、磁石が挿通される孔をそれぞれ有し且つ周方向に並んだ複数の磁極を有し、
前記複数の磁極は、それぞれ、軸方向から見て、前記孔より外周側において磁極の中心線に対して前記ロータの外周端に近付くにつれて回転方向側に向かう方向に傾斜した１または複数のスリットをそれぞれ有しており、
前記複数の磁極のそれぞれについて前記スリットが前記ロータの軸中心に対して同一位置に配置されることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記複数の磁極のそれぞれについて前記複数のスリットが平行に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記複数の磁極のそれぞれについて前記複数のスリットが設けられており、
前記複数のスリットにおいて、前記磁極の中心線に対する傾斜角度が回転方向側のスリットほど小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ステータは、その内周部に、周方向に並んだ複数の歯部を有し、
軸方向から見て、前記複数のスリットの外周側への延長線が、前記歯部の先端が位置する円周上において交わることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記複数の磁極のそれぞれについて前記複数のスリットが設けられており、
前記複数のスリットにおいて、スリットの外端から前記ロータの外周端までの距離が同じであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石が埋設されたロータを有する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮機として、複数の永久磁石が埋設された筒状のロータと、ロータの外周側に隙間を空けて配置される略筒状のステータとを有するモータを備えたものが知られている。永久磁石は、磁極面がロータの径方向外側と径方向内側を向くように配置されるため、ロータの外周部では、ロータの径方向の磁束が生じる。ステータに設けられたコイルに通電することにより発生する電磁力によって、ロータはステータに対して相対回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２００９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、永久磁石として、磁力の大きい例えば希土類磁石を用いた場合、ロータの外周面とステータとの間に生じる径方向の磁束が増大するため、電磁力が大きくなる。その結果、ロータの振動により生じる電磁音が大きくなるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、電磁音を低減できる圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る圧縮機では、ステータと、前記ステータの内側に配置されたロータとを備え、前記ロータは、磁石が挿通される孔をそれぞれ有し且つ周方向に並んだ複数の磁極を有し、前記複数の磁極は、軸方向から見て、前記孔より外周側において磁極の中心線に対して前記ロータの外周端に近付くにつれて回転方向側に向かう方向に傾斜した１または複数のスリットをそれぞれ有しており、前記複数の磁極のそれぞれについて前記スリットが前記ロータの軸中心に対して同一位置に配置されることを特徴とする。
【０００７】
この圧縮機では、磁極の外周面とステータとの間に、スリットに沿った方向の磁束が発生する。スリットは、軸方向から見て、ロータの外周端に近付くにつれて回転方向側に向かうように磁極の中心線に対して傾斜しているため、磁極とステータとの間に発生する径方向の磁束を低減することができる。そのため、電磁力を低減することができ、その結果、電磁音を低減できる。
【０００８】
第２の発明に係る圧縮機では、第１の発明において、前記複数の磁極のそれぞれについて前記複数のスリットが平行に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この圧縮機では、磁極の外周面とステータとの間に、径方向に対して傾斜する磁束が平行に生じるため、磁束を分散することができ、電磁音を確実に低減できる。
【００１０】
第３の発明に係る圧縮機では、第１の発明において、前記複数の磁極のそれぞれについて前記複数のスリットが設けられており、前記複数のスリットにおいて、前記磁極の中心線に対する傾斜角度が回転方向側のスリットほど小さいことを特徴とする。
【００１１】
この圧縮機では、磁束が回転方向側に集まるように生じるため、トルクが増加し、効率が向上する。
【００１２】
第４の発明に係る圧縮機では、第３の発明において、前記ステータは、その内周部に、周方向に並んだ複数の歯部を有し、軸方向から見て、前記複数のスリットの外周側への延長線が、前記歯部の先端が位置する円周上において交わることを特徴とする。
【００１３】
この圧縮機では、磁束が歯部の先端に集まり、鎖交磁束が増加するため、トルクが増加し、効率が向上する。
【００１４】
第５の発明に係る圧縮機では、第１〜４のいずれかの発明において、前記複数の磁極のそれぞれについて前記複数のスリットが設けられており、前記複数のスリットにおいて、スリットの外端から前記ロータの外周端までの距離が同じであることを特徴とする。
【００１５】
この圧縮機では、磁極の外周面とステータとの間に生じる磁束の方向を、スリットに沿う方向に制御しやすい。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１７】
第１の発明では、磁極の外周面とステータとの間に、スリットに沿った方向の磁束が発生する。スリットは、軸方向から見て、ロータの外周端に近付くにつれて回転方向側に向かうように磁極の中心線に対して傾斜しているため、磁極とステータとの間に発生する径方向の磁束を低減することができる。そのため、電磁力を低減することができ、その結果、電磁音を低減できる。
【００１８】
第２の発明では、磁極の外周面とステータとの間に、径方向に対して傾斜する磁束が平行に生じるため、磁束を分散することができ、電磁音を確実に低減できる。
【００１９】
第３の発明では、磁束が回転方向側に集まるように生じるため、トルクが増加し、効率が向上する。
【００２０】
第４の発明では、磁束が歯部の先端に集まり、鎖交磁束が増加するため、トルクが増加し、効率が向上する。
【００２１】
第５の発明では、磁極の外周面とステータとの間に生じる磁束の方向を、スリットに沿う方向に制御しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２のロータを拡大した図である。
【図４】図２のロータとステータの部分拡大図であって、磁束線を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る圧縮機のロータの部分拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る圧縮機のロータの部分拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る圧縮機のロータの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機構６と、圧縮機構６の上方に配置され、シャフト７を介して圧縮機構６を駆動する駆動機構８と、これらを収容するケーシング２とを備える。圧縮機１は、吸入管３から導入された冷媒（例えばＣＯ２）を圧縮して排出管４から排出する。この圧縮機１は、例えば空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、図１に示す向き、即ち、シャフト７の向きが上下方向となる向きに設置される。
【００２４】
ケーシング２の上部には、圧縮機構６で圧縮された冷媒を排出するための排出管４と、駆動機構８の後述するステータ２０のコイル２３に電流を供給するためのターミナル端子５が設けられている。なお、図１では、このコイル２３とターミナル端子５とを接続する配線を省略している。また、ケーシング２の側部には、圧縮機１に冷媒を導入するための吸入管３が設けられている。ケーシング２内の底部には、圧縮機構６の摺動部の動作を滑らかにすると共に、圧縮機構６の隙間をシールするための潤滑油Ｌが貯留されている。
【００２５】
圧縮機構６は、シリンダ１１と、ピストン１２と、フロントヘッド１３と、マフラー部材１４と、リアヘッド１５とを備えている。
【００２６】
シリンダ１１の中央には圧縮室１１ａが形成されており、この圧縮室１１ａに吸入管３から冷媒が供給される。圧縮室１１ａの上側の開口と下側の開口は、フロントヘッド１３とリアヘッド１５によってそれぞれ閉塞されている。
【００２７】
ピストン１２は、圧縮室１１ａの内側に配置されている。ピストン１２は、シャフト７の偏心部７ａに装着された円環状のローラと、このローラの外周面から径方向外側に突出し、シリンダ１１に揺動可能に支持されたブレードとを有する。偏心部７ａは、その中心軸がシャフト７の回転中心に対して偏心している。そのため、シャフト７を回転させると、ピストン１２のローラは、圧縮室１１ａの内周面に沿ってシャフト７の回転軸回りを回転移動する。これにより、ピストン１２によって仕切られた圧縮室１１ａ内の２つの空間の容積が変化するため、圧縮室１１ａ内で冷媒が圧縮される。
【００２８】
フロントヘッド１３には、圧縮室１１ａで圧縮された冷媒を吐出するための吐出孔（図示省略）が形成されており、フロントヘッド１３の上面には吐出孔の出口を開閉する弁機構（図示省略）が取り付けられている。フロントヘッド１３は、ケーシング２の内周面に固定されている。また、フロントヘッド１３の外周部には、冷媒および潤滑油を通過させるための油戻し孔（図示省略）が上下方向に貫通して形成されている。
【００２９】
マフラー部材１４は、フロントヘッド１３の吐出孔から吐出される冷媒の騒音を低減するためのものであって、フロントヘッド１３の上側に配置されている。
【００３０】
駆動機構８は、ケーシング２の内周面に固定された略円筒状のステータ２０と、このステータ２０の径方向内側にエアギャップ８ａを介して配置された円筒状のロータ３０と、ロータ３０の上下端面に配置されたバランスウェイト４１、４２とを備える。バランスウェイト４１、４２は、偏心部７ａとピストン１２の偏心回転によりシャフト７およびロータ３０が傾くのを防止するためのものであって、リベット４３によってロータ３０に固定されている。
【００３１】
ステータ２０は、ケーシング２の内周面に固定された略円筒状のステータコア２１と、ステータコア２１の上下端面に配置された２つのインシュレータ２２と、ステータコア２１およびインシュレータ２２の内周部に巻回されたコイル２３とを有する。
【００３２】
ステータコア２１は、例えば積層された複数枚の電磁鋼板からなる。図２に示すように、ステータコア２１の内周部には、径方向内側に突出する複数の歯部２１ａが周方向に並んで形成されている。また、ステータコア２１の外周部とケーシング２の内周面との間には、冷媒および潤滑油が通過する複数の隙間が形成されている。
【００３３】
インシュレータ２２は、ステータコア２１とコイル２３とを絶縁するために設けられている。上下方向から見て、インシュレータ２２の内周部の形状は、ステータコア２１の内周部の形状とほぼ同じである。
【００３４】
コイル２３は、いわゆる集中巻方式のコイルであって、ステータコア２１の歯部２１ａごとに巻回された複数の巻線からなる。各巻線は、歯部２１ａと、その上下に配置されたインシュレータ２２の歯部に対して巻回されている。なお、コイル２３の巻線方式は、集中巻きに限らず、分布巻であってもよい。
【００３５】
ロータ３０は、シャフト７の外周面に固定された円筒状のロータコア３１と、このロータコア３１に埋設された４つの永久磁石３５と、このロータコア３１の上下両端部に一体的に取り付けられた非磁性体材料からなる環状の端板３６（図１参照）とを有する。コイル２３を流れる電流と、ロータコア３１に生じる磁束とによって発生した電磁力によって、ロータ３０はシャフト７と共に図２中反時計回りに回転する。
【００３６】
ロータコア３１は、複数の薄板状の電磁鋼板が上下方向に積層されて形成されている。図３に示すように、ロータコア３１には、略矩形状の４つの孔３２が上下方向に貫通して形成されている。また、４つの孔３２の内側には、バランスウェイト４１、４２を固定するためのリベット４３が挿通される４つの円形孔が形成されている。
【００３７】
孔３２は、矩形板状の永久磁石３５が嵌挿される磁石挿通部３２ａと、磁石挿通部３２ａの周方向両端からロータコア３１の外周面側に延びる短絡防止部３２ｂとで構成されている。孔３２の上下両側の開口は、端板３６によって塞がれている。
【００３８】
４つの磁石挿通部３２ａは、それぞれの長手方向中心位置と回転中心とを結ぶ直線が径方向であって、且つ、周方向に隣り合う磁石挿通部３２ａの延長線同士が直交するように形成されている。磁石挿通部３２ａに配置される永久磁石３５は、例えば希土類磁石（例えばネオジウム、鉄、ホウ素を主成分とした希土類磁石）であって、その厚み方向の両端面が磁極面となっている。４つの永久磁石３５は、周方向に隣り合う永久磁石３５の磁極面の磁性が逆向きになるように配置されている。
【００３９】
短絡防止部３２ｂは、永久磁石３５の厚さ方向両面において磁束が短絡するのを防止するために設けられている。
【００４０】
ロータコア３１において、永久磁石３５が配置される孔３２が形成された周方向範囲は、磁極３３を構成している。つまり、ロータコア３１は、周方向に並んだ４つの磁極３３を有する。なお、図３では、１つの磁極３３をドットのハッチングで表示するとともに、この磁極３３の周方向端部を二点鎖線で表示している。
【００４１】
複数の磁極３３は、それぞれ、孔３２より外周側に、５つのスリット３４ａ〜３４ｅを有する。複数の磁極３３において５つのスリット３４ａ〜３４ｅの回転中心に対する配置位置は互いに同じである。スリット３４ａ〜３４ｅは、ロータコア３１を上下方向に貫通している。
【００４２】
１つの磁極３３において、スリット３４ａ〜３４ｅは、上下方向から見て、当該磁極３３の周方向中心線Ｌ１に対して、ロータコア３１の外周端に近付くにつれて回転方向側に向かうように傾斜している。また、スリット３４ａ〜３４ｅは、等間隔に平行に形成されている。本実施形態では、スリット３４ａ〜３４ｅの直線Ｌ１に対する傾斜角度αは、３０°であるが、この角度に限定されるものではない。
【００４３】
スリット３４ａ〜３４ｅの径方向外側端部からロータコア３１の外周端までの距離（最短距離）は互いに同じである。また、スリット３４ａ〜３４ｅの径方向内側端部から磁石挿通部３２ａまでの距離（最短距離）も互いに同じである。また、スリット３４ａ〜３４ｅの幅は互いに同じである。
【００４４】
磁極３３の永久磁石３５より径方向外側の領域では、例えば図４に破線で示すように、永久磁石３５による磁束がスリット３４ａ〜３４ｅに沿って発生する。そのため、磁極３３の外周面とステータコア２１の歯部２１ａとの間に、径方向に対して傾斜した磁束が生じる。したがって、磁極３３とステータコア２１との間に発生する径方向の磁束が低減されるため、電磁力を低減することができ、その結果、電磁音を低減できる。
なお、図では、磁束線を簡略化して表示しており、ステータコア２１に生じる磁束線と永久磁石３５の両端付近に生じる磁束線を省略している。
【００４５】
また、本実施形態では、５つのスリット３４ａ〜３４ｅが平行に形成されているため、磁極３３の外周面とステータコア２１との間には、径方向に対して傾斜する磁束が平行に生じる。したがって、磁束が分散されるため、電磁音を確実に低減できる。
【００４６】
また、実施形態では、５つのスリット３４ａ〜３４ｅの径方向外側端部からロータコア３１の外周端までの距離が互いに同じであるため、磁極３３の外周面とステータコア２１との間に生じる磁束の方向を、スリットに沿う方向に制御しやすい。
なお、スリット３４ａ〜３４ｅの径方向外側端部からロータコア３１の外周端までの距離は短い方が好ましい。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。後述する変更形態は、適宜組み合わせて実施することも可能である。
【００４８】
上記実施形態では、各磁極３３に形成されたスリットの数は、５つであるが、４つ以下であっても、６つ以上であってもよい。
【００４９】
上記実施形態では、各磁極３３において、複数のスリットは、等間隔に形成されているが、等間隔でなくてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、各磁極３３において、複数のスリットは、平行に形成されているが、傾きが異なっていてもよい。例えば図５〜図７に示すように、１つの磁極３３における複数のスリット（１３４ａ〜１３４ｅ、２３４ａ〜２３４ｃ、３３４ａ〜３３４ｅ）の直線Ｌ１に対する傾斜角度が、回転方向側のスリットほど小さくなっていてもよい。例えば図５〜図７に示すように、磁束が回転方向側に集まるように生じることによって、トルクが増加し、効率が向上する。
【００５１】
図５では、複数のスリット１３４ａ〜１３４ｅの延長線が、歯部２１ａの先端より径方向外側の円周上の１点において交わっている。また、図６および図７では、複数のスリット（２３４ａ〜２３４ｃ、３３４ａ〜３３４ｅ）の外周側への延長線は、歯部２１ａの先端が位置する円周上において交わっている。図６および図７の構成によると、磁束が歯部２１ａの先端に集まり、鎖交磁束が増加するため、トルクが増加し、効率が向上する。複数のスリットの直線Ｌ１に対する傾斜角度が回転方向側のスリットほど小さくなっている場合、図５〜図７のように複数のスリットの延長線が１点で交わっていてもよいが、複数のスリットのうち２つのスリットの延長線同士が、歯部の先端が位置する円周上またはそれより径方向外側の円周上において交わっていれば、全てのスリットの延長線が１点で交わらなくてもよい。
【００５２】
複数のスリットの直線Ｌ１に対する傾斜角度が回転方向側のスリットほど小さくなっている場合、複数のスリットは、直線Ｌ１と平行なスリットや、直線Ｌ１に対してロータコア３１の外周端に近付くにつれて回転方向と反対側に向かう方向に傾斜するスリット（例えば図７のスリット３３４ａ）を含んでいてもよい。但し、これらのスリットは、直線Ｌ１よりも回転方向側の領域に設けることが好ましい。
【００５３】
上記実施形態では、複数のスリットの幅は互いに同じであるが、異なっていてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、複数のスリットの外端からロータコア３１の外周端までの距離が互いに同じであるが、異なっていてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、ロータコア３１が有する磁極３３の数は４つであるが、磁極３３の数（即ち、永久磁石３５が挿通される孔３２の数）は、２つであっても、６つ以上であってもよい。
【００５６】
上記実施形態では、４つの永久磁石３５のそれぞれが１つの界磁磁極を構成しているが、例えば１つの界磁磁極が複数の永久磁石によって構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明を利用すれば、圧縮機において発生する電磁音を低減することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  圧縮機
２０  ステータ
２１  ステータコア
２１ａ  歯部
３０  ロータ
３１  ロータコア
３２  孔
３２ａ  磁石挿通部
３２ｂ  短絡防止部
３３  磁極
３４ａ〜３４ｅ、１３４ａ〜１３４ｅ、２３４ａ〜２３４ｃ、３３４ａ〜３３４ｅ  スリット
３５  永久磁石
Ｌ１  磁極の周方向中心線（磁極の中心線）
α  磁極に中心線に対するスリットの傾斜角度
【図１】
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【図２】
2013255321.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013255321.tif 000007
【図６】
2013255321.tif 000008
【図７】
2013255321.tif 000009