(57)【要約】【課題】漏れ磁束を低減できるモータを提供する。【解決手段】モータは、ステータコア(５１０)と、大部分がステータコア(５１０)と径方向において対向するように配置されたロータコア(６１０)と、ロータコア(６１０)に軸方向に埋め込まれて、軸方向の長さがステータコア(５１０)の軸方向の長さよりも長い磁石(６２０)とを備える。ロータコア(６１０)の軸方向の少なくとも一方の端部は、ステータコア(５１０)側の周縁部に段部(６１１,６１２)を有する。ロータコア(６１０)の軸方向の長さは上記ステータコア(５１０)側とは反対側よりもステータコア(５１０)側の方が短くなるように、段部(６１１,６１２)またはテーパ部が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコア(５１０)と、
大部分が上記ステータコア(５１０)と径方向において対向するように配置されたロータコア(６１０,１６１０,２６１０,３６１０,４６１０)と、
上記ロータコア(６１０,１６１０,２６１０,３６１０,４６１０)に軸方向に埋め込まれて、軸方向の長さが上記ステータコア(５１０)の軸方向の長さよりも長い磁石(６２０)と
を備え、
上記ロータコア(６１０,１６１０,２６１０,３６１０,４６１０)の軸方向の少なくとも一方の端部は、上記ステータコア(５１０)側の周縁部に段部(６１１,６１２,３６１１,４６１２)またはテーパ部を有し、
上記ロータコア(６１０,１６１０,２６１０,３６１０,４６１０)の軸方向の長さは上記ステータコア(５１０)側とは反対側よりも上記ステータコア(５１０)側の方が短くなるように、上記段部(６１１,６１２,３６１１,４６１２)またはテーパ部が設けられていることを特徴としているモータ(３)。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ(３)において、
上記ロータコア(６１０,１６１０,２６１０)の軸方向の各端部は、上記ステータコア(５１０)側の周縁部に上記段部(６１１,６１２)またはテーパ部を有することを特徴とするモータ(３)。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ(３)において、
上記ロータコア(６１０)の上記ステータコア(５１０)側の周面と、上記ステータコア(５１０)の上記ロータコア(６１０)側の周面とは、軸方向の長さ(Ｈｒ,Ｈｓ)が互いに同じであることを特徴とするモータ(３)。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のモータ(３)において、
上記ステータコア(５１０)の軸方向の中心に対して上記磁石(６２０)の軸方向の中心がオフセットするように、上記磁石(６２０)およびステータコア(５１０)が配置されていることを特徴とするモータ(３)。
【請求項５】
密閉容器(１)と、
上記密閉容器(１)内に配置された圧縮機構部(２)と、
上記密閉容器(１)内に配置され、上記圧縮機構部(２)を駆動する請求項１から４までのいずれか一項に記載のモータ(３)と
を備えたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータおよび圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータとしては、特開２０００ー２８７４２３号公報(特許文献１)に開示されているように、円筒形状のステータコアと、このステータの径方向内側に配置されたロータコアと、このロータコアに軸方向に埋め込まれた磁石とを備えたものがある。
【０００３】
上記ロータコアの軸方向の長さは、ステータコアの軸方向の長さよりも長くなるように設定されている。そして、上記ロータコアの軸方向の各端部は、ステータコアの軸方向の各端面よりも、軸方向外側に位置している。
【０００４】
また、上記磁石は、軸方向の長さがロータコアの軸方向の長さと同じになるように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８７４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来のモータでは、ロータコアの軸方向の各端部は、ステータコアの軸方向の各端面よりも、軸方向外側に位置するため、ロータコアの軸方向の各端部は径方向においてステータコアと対向しなくなる。その結果、上記ロータコアの軸方向の各端部から外部へ出る磁束がステータコアに入らず、漏れ磁束が増えてしまうという問題が生じていた。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、漏れ磁束を低減できるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明のモータは、
ステータコアと、
大部分が上記ステータコアと径方向において対向するように配置されたロータコアと、
上記ロータコアに軸方向に埋め込まれて、軸方向の長さが上記ステータコアの軸方向の長さよりも長い磁石と
を備え、
上記ロータコアの軸方向の少なくとも一方の端部は、上記ステータコア側の周縁部に段部またはテーパ部を有し、
上記ロータコアの軸方向の長さは上記ステータコア側とは反対側よりも上記ステータコア側の方が短くなるように、上記段部またはテーパ部が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
ここで、上記「大部分」とは、ロータコアの全領域の８０％以上の部分のことをいい、好ましくは９０％以上の部分のことをいい、さらに好ましくは９５％以上の部分のことをいう。
【００１０】
上記構成によれば、上記磁石から放出された磁束はロータコアを通ってステータコア側へ向かう。このとき、上記ロータコアの段部またはテーパ部により、磁石の軸方向の少なくとも一方の端部からの磁束がステータコアの軸方向の中心側へ向かう。その結果、上記磁石からステータコアへ入る磁束を増やすことができるので、漏れ磁束を低減できる。
【００１１】
一実施形態のモータでは、
上記ロータコアの軸方向の各端部は、上記ステータコア側の周縁部に上記段部またはテーパ部を有する。
【００１２】
上記実施形態によれば、仮に、上記ロータコアの軸方向の各端部を、ステータコアの軸方向の各端面よりも軸方向外側に配置しても、段部またはテーパ部がロータコアの軸方向の各端部にあるので、磁石からステータコアへ入らない磁束を効果的に減らすことができる。
【００１３】
一実施形態のモータでは、
上記ロータコアの上記ステータコア側の周面と、上記ステータコアの上記ロータコア側の周面とは、軸方向の長さが互いに同じである。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記ロータコアのステータコア側の周面から出る磁束を、ステータコアのロータコア側の周面に、効率良く入れることができる。
【００１５】
一実施形態のモータでは、
上記ステータコアの軸方向の中心に対して上記磁石の軸方向の中心がオフセットするように、上記磁石およびステータコアが配置されている。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記磁石およびステータコアの配置により、軸方向の力がロータコアに作用する。したがって、上記ロータコアの中心軸がステータコア側に倒れ込むのを防ぐことがでる。あるいは、上記ロータコアのガタツキを防ぐことができる。
【００１７】
この発明の圧縮機は、
密閉容器と、
上記密閉容器内に配置された圧縮機構部と、
上記密閉容器内に配置され、上記圧縮機構部を駆動するこの発明または一実施形態のモータと
を備えたことを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、上記モータにより、漏れ磁束を低減できるので、圧縮機構部の駆動効率を上げることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明のモータは、磁石の軸方向の少なくとも一方の端部からの磁束をステータコアの軸方向の中心側へ向かわせることができるので、漏れ磁束を低減できる。
【００２０】
この発明の圧縮機によれば、上記モータを備えることにより、圧縮機構部の駆動効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施形態の圧縮機の縦断面図である。
【図２】上記実施形態の圧縮要素の横断面図である。
【図３】上記実施形態のモータの要部の縦断面の模式図である。
【図４】上記実施形態のモータの要部の縦断面の模式図である。
【図５】モータシミュレータの電圧波形図である。
【図６】この発明の一変形例のモータの要部の縦断面の模式図である。
【図７】この発明の一変形例のモータの要部の縦断面の模式図である。
【図８】この発明の一変形例のモータの要部の縦断面の模式図である。
【図９】この発明の一変形例のモータの要部の縦断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、この発明の一実施形態の揺動ピストン型の圧縮機の縦断面図である。
【００２４】
上記圧縮機は密閉容器１、圧縮機構部の一例としての圧縮要素２と、モータ３とを備える。この密閉容器１内では、圧縮要素２が下側に配置される一方、モータ３が上側に配置されている。また、密閉容器１内の下部は、潤滑油が溜められる油溜まり部９となっている。
【００２５】
上記モータ３は、ロータ６と、このロータ６の外周側を囲むように配置されたステータ５とからなる。
【００２６】
上記ステータ５は、円筒形状のステータコア５１０と、このステータコア５１０のティース部に巻き付けられたコイル５２０とからなる。このステータコア５１０は、例えば、積層された複数の鋼板からなり、密閉容器１に、例えば、焼き嵌めなどによって固定されている。
【００２７】
一方、上記ロータ６は、円筒形状のロータコア６１０と、このロータコア６１０に埋設された複数の磁石６２０とからなる。また、ロータコア６１０は、例えば、積層された電磁鋼板からなって、大部分が径方向においてステータコア５１０に対向するように配置されている。また、ロータコア６１０の軸方向の各端面にはバランスウェイト(図示せず)が取り付けられている。そして、モータ３がクランク軸１２を介して圧縮要素２を駆動するために、ロータコア６１０にはクランク軸１２の一端部１２１が固定されている。また、複数の磁石６２０は、周方向に所定の間隔を空けて配置されており、それぞれが、平板状の永久磁石からなる。この各磁石６２０の軸方向の長さは、ステータコア５１０の軸方向の長さよりも長くなっている。なお、ロータコア６１０は、電磁鋼板以外の鋼板を複数積層して形成してもよいし、磁力線を通す鋳物で形成してもよい。
【００２８】
上記圧縮要素２は、シリンダ２１、ローラピストン２５、フロントヘッド５０およびリアヘッド６０を有する。
【００２９】
上記ローラピストン２５は、図２に示すように、略円筒形状の外周面を有するローラ部２５１と、このローラ部２５１の外周面から径方向外側に突出するブレード部２５２とを一体不可分に形成してなる。このローラピストン２５のローラ部２５１の内周面はクランク軸１２の偏心部１２２の外周面に摺動自在に外嵌されている。これにより、ローラ部２５１はシリンダ２１の略円筒形状のシリンダ室２１１内において公転できるようになっている。
【００３０】
また、図１に示すように、上記クランク軸１２の偏心部１２２の両側の軸部１２３，１２４のうち、モータ３側の軸部１２３は、フロントヘッド５０の軸受面５０ａで回転自在に支持し、反モータ３側の軸部１２４は、リアヘッド６０の軸受面６０ａで回転自在に支持している。
【００３１】
また、図２に示すように、上記ローラピストン２５のブレード部２５２は、略半円柱状の揺動ブッシュ２８，２８の平面部によって揺動可能に挟まれている。この揺動ブッシュ２８，２８は、シリンダ２１のブレード収納部２９内に揺動可能に配置されている。
【００３２】
上記ブレード部２５２は、ローラ部２５１と共に、シリンダ２１のシリンダ室２１１内を、吸入ポート３１に連通する吸入室Ｌと、吐出ポート３２に連通する圧縮室Ｈとに仕切っている。この吸入ポート３１は、図１,図２に示すように、吸入管３３を通してアキュムレータ３４から冷媒ガスを吸入する。一方、吐出ポート３２は、図１に示す例えばリード弁などの吐出弁３５によって開閉されて、吐出ポート３２から圧縮された高圧の冷媒ガスがマフラー４０内に吐出されて、さらに、密閉容器１の上部に取り付けられた吐出管１３から外部に供給される。
【００３３】
なお、図２において、Ｃはシリンダ室２１１の中心軸である。
【００３４】
図３は、上記ステータ５およびロータ６の縦断面の模式図である。
【００３５】
上記ロータコア６１０の軸方向の上端部は、ステータコア５１０の軸方向の上端面よりも、吐出管１３側に位置している。一方、ロータコア６１０の軸方向の下端部は、ステータコア５１０の軸方向の下端面よりも、圧縮要素２側に位置している。より詳しくは、ロータコア６１０の軸方向の一端部の外周縁部(ステータコア５１０側の周縁部)には、段部６１１が全周にわたって設けられている。また、ロータコア６１０の軸方向の他端部の外周縁部にも、段部６１１と同形状の段部６１２が設けられている。このような段部６１１,６１２により、ロータコア６１０の軸方向の長さは径方向内側よりも径方向外側の方が短くなっている。
【００３６】
また、上記ロータコア６１０の表面においてステータコア５１０に対向する部分と、ステータコア５１０の表面においてロータコア６１０に対向する部分とは、軸方向の長さが互いに同じなっている。すなわち、ロータコア６１０の外周面の軸方向の長さＨｒは、ステータコア５１０の内周面の軸方向の長さＨｓと同じになっている。
【００３７】
また、上記各磁石６２０の軸方向の中心は、ロータコア６１０の軸方向の中心よりも、上側に寄ってもいないし、下側に寄っていない。
【００３８】
また、上記ロータコア６１０において段部６１１,６１２よりも径方向内側の部分は、軸方向の長さが磁石６２０の軸方向の長さと同じになっている。
【００３９】
上記構成の圧縮機によれば、磁石６２０から放出された磁束はロータコア６１０を通ってステータコア５１０側へ向かう。このとき、ロータコア６１０の段部６１１,６１２により、磁石６２０の軸方向の各端部から発生した磁束は、図４の矢印で示すように、ステータコア５１０の軸方向の中心側へ向かう。これにより、磁石６２０の軸方向の各端部から発生した磁束がステータコア５１０に入らないで無駄になるのを防ぎ、磁石６２０からステータコア５１０へ入る磁束を増やすことができる。したがって、モータ３は漏れ磁束を低減できる。
【００４０】
また、上記段部６１１,６１２のうちの一方しか設けない場合よりも、段部６１１,６１２の両方を設ける場合の方が、磁石６２０からステータコア５１０へ入らない磁束を効果的に減らすことができる。
【００４１】
また、上記ロータコア６１０を例えば複数の鋼板で構成する場合、径が異なる２種類の鋼板を用意すれば、段部６１１,６１２を容易に形成することができると共に、段部６１１,６１２の段差を容易に調整することができる。
【００４２】
また、上記ロータコア６１０の外周面の軸方向の長さＨｒがステータコア５１０の内周面の軸方向の長さＨｓと同じであるので、ロータコア６１０の外周面から出る磁束をステータコア５１０の内周面に入れることができる。
【００４３】
また、上記圧縮機はモータ３を搭載しているので、圧縮要素２の駆動効率を上げることができる。
【００４４】
図５は、モータシミュレータ(製品名：ＪＭＡＧ−Ｄｅｓｉｇｎｅｒ)で求めたモデル１,２の無負荷誘起電圧の波形図である。このモデル１は、段部６１１,６１２のような段部がない従来のモータである。一方、モデル２は、段部６１１,６１２のような段部があるモータである。なお、図５の各波形は、モデル１とモデル２の差を判り易くするため、誇張して描いている。
【００４５】
上記モータシミュレータでは、下表内のＲｏ内径部積層厚Ｌｒ(ロータコアの内周面の軸方向の長さ)、Ｒｏ外径部積層厚Ｌｒ’(ロータコアの外周面の軸方向の長さ)、Ｓｔ積層厚みＬｓ(ステータコアの軸方向の長さ)の各数値をパラメータとして使用した。また、他のパラメータとしては一般的な数値を使用した。例えば、回転速度としては３０ｒｐｓに設定した。
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【００４６】
上記モデル１とモデル２の比較から明かなように、モデル２では漏れ磁束の低減効果が生じている。
【００４７】
上記実施形態では、ロータコア６１０の軸方向の各端部の外周縁部には、段部６１１が、周方向に連続的に設けられていたが、周方向に不連続的に設けられるようにしてもよい。
【００４８】
上記実施形態では、ロータコア６１０の軸方向の各端部の外周縁部には、段部６１１を設けていたが、テーパ部を設けてもよい。このテーパ部は、ステータコア５１０の軸方向の長さが径方向外側に近づくのにしたがって短くなるように設ければよい。
【００４９】
上記実施形態では、ロータコア６１０は、段部６１１,６１２を有していたが、段部６１１,６１２のうちの一方だけを有するようにしてもよい。すなわち、ロータコア６１０の軸方向の一方の端面は、環状の平坦面としてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、ロータコア６１０において段部６１１,６１２よりも径方向内側の部分は、軸方向の長さが磁石６２０の軸方向の長さと同じなるようにしていたが、軸方向の長さが磁石６２０の軸方向の長さよりも短くなるようにしてもよい。あるいは、ロータコア６１０において段部６１１,６１２よりも径方向内側の部分は、軸方向の長さが磁石６２０の軸方向の長さよりも長くなるようにしてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、モータ３は、圧縮機に搭載していたが、例えばハイブリッドカーや電気自動車などの様々な機器に搭載してもよい。
【００５２】
上記実施形態では、ロータコア６１０のステータコア５１０側の周面と、ステータコア５１０のロータコア６１０側の周面とは、軸方向の長さが互いに同じになるようにしていたが、軸方向の長さが互いに異なるようにしてもよい。
【００５３】
例えば、図６に示すように、ロータコア１６１０の外周面の軸方向の長さＨｒ'が、ステータコア５１０の内周面の軸方向の長さＨｓよりも短くなるようにしてもよい。
【００５４】
あるいは、図7に示すように、ロータコア２６１０の外周面の軸方向の長さＨｒ''が、ステータコア５１０の内周面の軸方向の長さＨｓよりも長くなるようにしてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、ステータコア５１０の軸方向の中心に対して、各磁石６２０の軸方向の中心は、オフセットしていなかったが、オフセットするようにしてもよい。
【００５６】
例えば、図８に示すように、ステータコア５１０の軸方向の中心に対して、各磁石６２０の軸方向の中が、図中上側(吐出管１３側)にオフセットするように、ロータコア３６１０およびステータコア５１０を配置してもよい。このようにした場合、図中下向きの力がロータコア３６１０およびクランク軸１２に作用するので、ローラピストン２５をリアヘッド６０に押し付け、ローラピストン２５の軸方向のガタツキを抑えることができる。
【００５７】
また、上記ロータコア３６１０の軸方向の下端面は、ステータコア５１０の軸方向の下端面を含む平面に含まれるので、ロータコア３６１０の軸方向の上端部の外周縁部にだけ、段部３６１１を設けるのが好ましい。
【００５８】
あるいは、図９に示すように、ステータコア５１０の軸方向の中心に対して、各磁石６２０の軸方向の中が、図中下側(圧縮要素２側)にオフセットするように、ロータコア４６１０およびステータコア５１０を配置してもよい。このようにした場合、図中上向きの力がロータコア４６１０およびクランク軸１２に作用するので、ロータコア４６１０およびクランク軸１２に作用する重力を打ち消すような効果が得られ、フロントヘッド５０およびリアヘッド６０に対してローラピストン２５の軸方向の端面を非接触にすることができる。
【００５９】
また、上記ロータコア４６１０の軸方向の上端面は、ステータコア５１０の軸方向の上端面を含む平面に含まれるので、ロータコア４６１０の軸方向の下端部の外周縁部にだけ、段部４６１２を設けるのが好ましい。
【００６０】
なお、図７〜図９において、図４の構成部と同一構成部には、図４の構成部の参照番号と同一参照番号を付している。
【００６１】
上記実施形態およびその変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  密閉容器
２  圧縮要素
３  モータ
５  ステータ
６  ロータ
１２  クランク軸
２５  ローラピストン
２６  ローラ部
２１  シリンダ
５１０  ステータコア
５２０  コイル
６１０,１６１０,２６１０,３６１０,４６１０  ロータコア
６１１,６１２,３６１１,４６１２  段部
６２０  磁石
Ｈｒ  ロータコア６１０の外周面の軸方向の長さ
Ｈｓ  ステータコア５１０の内周面の軸方向の長さ
【図１】
2016178734.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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