(57)【要約】【課題】圧縮機に誘導同期電動機を組み込む場合、圧縮機の軸受け摩耗を防止するため、前記圧縮機軸受けを誘導同期電動機の回転子の軸方向深くまで入り込ませる場合がある。このとき軸受けが入るためのラップ部を設けるが、ラップ部の永久磁石内径側の磁気回路ヨーク部が狭くなるため磁束が飽和しトルク定数が低下するので、誘導同期電動機の効率が低下する。【解決手段】回転子鉄心に前記回転軸の軸受けが入りこむためのラップ部を設け、永久磁石の軸方向の長さは前記回転子鉄心の軸方向の長さよりも短く、ラップ部側の永久磁石の端面は、ラップ部の軸方向中心より下方に位置するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に巻線した固定子と、
、複数個の永久磁石が回転子鉄心に埋め込まれ、前記固定子の内径円筒面に対向して回転自在に回転する回転子と、
前記回転子鉄心の中心に固定される回転軸を有する誘導同期電動機であって、
前記回転子鉄心に前記回転軸の軸受けが入りこむためのラップ部を設け、
前記永久磁石の軸方向の長さは前記回転子鉄心の軸方向の長さよりも短く、
前記ラップ部側の前記永久磁石の端面は、前記ラップ部の軸方向中心より下方に位置することを特徴とした永久磁石式誘導同期電動機。
【請求項２】
反ラップ部側の前記永久磁石の端面は、前記回転子鉄心の下端に位置することを特長とした請求項１記載の永久磁石式誘導同期電動機。
【請求項３】
前記永久磁石は、希土類焼結磁石または希土類ボンド磁石またはフェライト磁石であることを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石式誘導同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調機器用の電動圧縮機等に搭載される永久磁石式の誘導同期電動機の回転子及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式誘導同期電動機の回転子鉄心の内部に、永久磁石を埋め込む方式の回転子や電動機が知られている。この種の電動機において、電動機特性その他の条件により、回転子鉄心の軸方向の長さに対して、永久磁石の軸方向長さを短くする必要が生じることがある。
【０００３】
その際に図５の回転子１の断面図に示すように、永久磁石埋め込み用穴３を有する回転子鉄板２ａを永久磁石４の長さ以上に積層して永久磁石４を挿入し、磁束短絡防止用穴７を有する回転子鉄板２ｂ１の磁束短絡防止用穴の外縁部８を、永久磁石４の軸方向端面９に当接するよう設けることにより永久磁石４の位置を固定し、回転子鉄心２の軸方向長さの中心と永久磁石４の軸方向長さの中心とを合致させる電動機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の回転子の構造により、固定子と回転子との磁気吸引力の軸方向の中心が合致し、回転子の軸方向の振れを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３７１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、圧縮機に誘導同期電動機を組み込む場合、圧縮機の軸受け摩耗を防止するため、前記圧縮機軸受けを誘導同期電動機の回転子の軸方向深くまで入り込ませる場合がある。このとき前記圧縮機軸受けが回転する回転子に触れないよう回転子の圧縮機軸受け側内径寸法を大きくしたラップ部を設けるが、ラップ部の永久磁石内径側の磁気回路ヨーク部が狭くなるため磁束が飽和しトルク定数が低下するので、誘導同期電動機の効率が低下する課題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の軸受けが誘導同期電動機の回転子の軸方向深くまで入り込み、前記圧縮機軸受けが回転する回転子に触れないよう回転子内径にラップ部を設けても、効率が低下しない永久磁石式誘導同期電動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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、固定子鉄心に巻線した固定子と、複数個の永久磁石が回転子鉄心に埋め込まれ、前記固定子の内径円筒面に対向して回転自在に回転する回転子と、前記回転子鉄心の中心に固定される回転軸を有する誘導同期電動機であって、前記回転子鉄心に前記回転軸の軸受けが入りこむためのラップ部を設け、前記永久磁石の軸方向の長さは前記回転子鉄心の軸方向の長さよりも短く、前記ラップ部側の前記永久磁石の端面は、前記ラップ部の軸方向中心より下方（反ラップ側）に位置することを特徴とした永久磁石式誘導同期電動機である。
【０００９】
誘導同期電動機において一般的には、始動用かご形導体による誘導トルクは固定子と回転子の軸方向の積厚長さが大きい方が大きくなり、同期トルクは永久磁石の回転子軸方向長さが大きい方が大きくなる。
【００１０】
ところが誘導同期電動機の始動トルクは、前記誘導トルクが正のトルクとして作用するが、始動時は同期運転ではないため永久磁石による同期トルクが負のトルクとして作用するため、始動トルクは前記正の誘導トルクと前記負の同期トルクを足した合計トルクとなる。そのため永久磁石の回転子軸方向の長さは短いほど始動性が良くなる。
【００１１】
しかし始動後の定常運転トルクは、同期運転となるため永久磁石による同期トルクが支配的となり、定常運転トルクを大きくするためには永久磁石の回転子軸方向長さを長くする必要がある。以上のことから、始動トルクと定常運転トルクの各々必要なトルクの大きさの兼ね合いから、永久磁石の回転子軸方向の長さが前記回転子鉄心軸方向の長さよりも短くする場合がある。
【００１２】
次に定常運転時の誘導同期電動機の効率を向上させるためには、回転子ヨーク部を広くして磁束飽和を防ぎトルク定数を高くする手段がある。ところが圧縮機の軸受けが誘導同期電動機の回転子の軸方向深くまで入り込み、前記軸受けが回転する回転子に触れないよう回転子内径にラップ部を設ける場合、前記ラップ部の永久磁石内径側の磁気回路ヨーク部が狭くなるため、磁束が飽和しトルク定数が低下して誘導同期電動機の効率が低下する課題がある。
【００１３】
この発明では、前記ラップ部の軸方向長さの少なくとも１／２のラップ部外径側には永久磁石が存在しない構成とするので、前記ラップ部の永久磁石埋め込み用穴の内径及び外径側の磁束密度が回転子軸方向に緩和されて磁束密度が低くなるので、磁束が飽和せずトルク定数が低下しないので誘導同期電動機の効率が低下しない。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記永久磁石の前記回転子の軸方向の配置を反ラップ部側に寄せるように構成されている。この発明により、前記永久磁石のできる限り多くの部分を前記反ラップ側の回転子ヨークの広い部分に配置することができるので、前記回転子ヨークの磁束が飽和せずトルク定数が低下しないので誘導同期電動機の効率が低下しない。
【００１５】
第３の発明は、第１から第２の発明において、前記永久磁石が希土類焼結磁石、希土類ボンド磁石、またはフェライト磁石で構成されている。この発明により、前記永久磁石の種類を変えることで磁束量や形状及び価格を自在に最適化設計することが可能となり、多種多様な誘導同期電動機の要求特性に答えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧縮機の軸受けが誘導同期電動機の回転子の軸方向深くまで入り込み、前記軸受けが回転する回転子に触れないよう回転子内径にラップ部を設けても、効率が低下しない永久磁石式誘導同期電動機を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１における誘導同期電動機の回転子と、圧縮機軸受けと回転子軸の配置を示す断面図
【図２】(ａ)同誘導同期電動機の回転子断面図(ｂ)ＢＢ断面図（ｃ）ＣＣ断面図
【図３】本発明の実施形態２における誘導同期電動機の回転子断面図
【図４】本発明の実施形態３における誘導同期電動機の回転子断面図
【図５】従来の誘導同期電動機の回転子断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した、固定子鉄心に巻線した固定子と、前記固定子の内径円筒面に対向して回転自在に回転する誘導同期電動機の回転子の実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１は誘導同期電動機の回転子と、圧縮機軸受けと回転子軸受けの配置を示した断面図で、図２（ａ）は図１の誘導同期電動機部で、Ｂ−Ｂで切断した断面図が図２（ｂ）で、Ｃ−Ｃで切断した断面図が図２（ｃ）である。
【００２０】
図１に示すように、回転子１は回転子鉄心２に複数個の永久磁石４が埋め込まれ、永久磁石４の外径側に始動用かご形導体１５を配設している。また回転子鉄心２に圧縮機軸受け１１が深く入り込めるように、回転子鉄心２の圧縮機軸受け側内径寸法を大きくしたラップ部１７を設けている。ここで永久磁石４の回転子軸１６方向の長さは回転子鉄心２の軸方向の長さよりも短く、ラップ部１７の軸方向長さの少なくとも１／２のラップ部外径側には永久磁石４が存在しないように構成している。つまりラップ部側の永久磁石の端面は、ラップ部の軸方向中心より下方（反ラップ側）に位置するようになっている。
【００２１】
図２（ａ）は図１を更に詳細に説明するもので、ラップ部１７を通るＢ−Ｂ断面は図２（ｂ）で示され、ラップ部１７の永久磁石４の内径側は、狭い磁石内径側ヨーク部１３で示すように磁気回路ヨーク部が狭い。これに対して図２（ａ）の回転子軸焼き嵌め部１２を通るＣ−Ｃ断面は図２（ｃ）で示され、回転子軸焼き嵌め部１２の永久磁石４の内径側は、広い磁石内径側ヨーク部１４で示すように磁気回路ヨーク部が広くなっている。
【００２２】
次に上記のように構成された誘導同期電動機の作用を説明する。
【００２３】
定常運転時の誘導同期電動機の効率を向上させる手段の一つとして、永久磁石４の内径側の磁気回路ヨーク部を広くして磁束飽和を防ぎトルク定数を高くする手段がある。
【００２４】
ところが図１のように圧縮機軸受け１１が回転子１の軸方向深くまで入り込み、圧縮機軸受け１１が回転する回転子１に触れないよう回転子内径にラップ部１７を設ける場合、図２（ｂ）のようにラップ部１７の永久磁石４内径側は、狭い磁石内径側ヨーク部１３となり、磁気回路ヨーク部が狭くなるため磁束が飽和しトルク定数が低下して誘導同期電動機の効率が低下する。
【００２５】
しかし本発明の実施形態では、図２（ａ）のラップ部１７の軸方向長さの少なくとも１／２のラップ部１７の外径側には、永久磁石４が存在しない永久磁石埋め込み用穴３のみで構成するので磁束密度は低く、更には永久磁石４の存在するラップ部１７の外径側の磁束密度の高くなる部分も、永久磁石４が存在しないラップ部１７の磁束密度の低い軸方向に磁束が緩和されて磁束飽和を防ぎトルク定数が低下しないので、誘導同期電動機にラップ部１７を設けても効率は低下しない。
【００２６】
この実施形態による効果は、圧縮機軸受け１１が誘導同期電動機の回転子１の軸方向深くまで入り込み、圧縮機圧機軸受け１１が回転する回転子１に触れないよう回転子内径にラップ部１７を設けても、効率が低下しない圧縮機用自己始動形永久磁石式誘導同期電動機を提供できることである。
【００２７】
（実施形態２）
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように具体化してもよい。例え
ば図３に示すように、前記実施形態の永久磁石４の回転子鉄心２の軸方向の配置をラップ部１７の反対側に寄せるように構成する。これにより永久磁石４のできる限り多くの部分を永久磁石４の内径側の回転子ヨークの広い部分に配置することができるので、前記回転子ヨークの磁束が飽和せずトルク定数が低下しないので誘導同期電動機の効率が低下しない。
【００２８】
（実施形態３）
また例えば図４に示すように、前記実施形態の永久磁石４の軸方向の長さが短く、ラップ部１７外径側には全く存在しないように配置すれば、ラップ部１７による影響を受けないので効率が低下しない。
【００２９】
なお、前記各実施形態の永久磁石４は希土類焼結磁石でも、希土類ボンド磁石、またはフェライト磁石等で構成されていてもよい。希土類焼結磁石の場合は、磁束量が高いので誘導同期電動機の高効率化や小型化が可能となる。希土類ボンド磁石の場合は、磁石形状に自由度をもたすことができるので、誘導同期電動機の磁気回路構成を最適化できる。フェライト磁石の場合は、磁石コストが安いので安価な誘導同期電動機が提供できる。
【００３０】
このように磁石の種類を変えることで、磁束量や形状及び価格を自在に最適化設計することが可能となり、多種多様な誘導同期電動機の要求特性に答えることができる。
【００３１】
なお、ラップ部を回転子軸方向の両側に設ける場合も、永久磁石の配置を各々のラップ部の軸方向長さの少なくとも１／２のラップ部外径側には永久磁石が存在しないように構成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明に係る誘導同期電動機はラップ部を設けても、効率が低下しないので圧縮機用電動機に最適である。
【符号の説明】
【００３３】
１  回転子
２  回転子鉄心
３  永久磁石埋め込み用穴
４  永久磁石
７  磁束短絡防止用穴
８  外縁部
９  軸方向端面
１１  圧縮機軸受け
１２  回転子軸焼き嵌め部
１３  狭い磁石内径側ヨーク部
１４  広い磁石内径側ヨーク部
１５  始動用かご形導体
１６  回転子軸
１７  ラップ部
【図１】
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【図２】
2016119727.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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