壓縮機用電動機、壓縮機以及製冷循環裝置的製作方法

2023-06-14 21:22:11

專利名稱：壓縮機用電動機、壓縮機以及製冷循環裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮機用電動機、壓縮機以及製冷循環裝置。
背景技術：
在空調機等製冷空調裝置所使用的壓縮機中，作為驅動壓縮機構的電動機，使用 無刷DC電動機、感應電動機等。在感應電動機中，主要使用普通籠型感應電動機(單籠型)。在感應電動機中具有三相感應電動機和單相感應電動機。在壓縮機中使用感應電 動機時，由於三相感應電動機的起動轉矩大，因此起動涉及的課題少。然而，在單相感應電 動機中，僅通過與外部連接的運轉用的電容器無法得到充分的起動轉矩。因此，除運轉用的 電容器之外，有時還追加起動用的電容器(例如，參照專利文獻1)。另外，也可以將卷繞在單相感應電動機的定子上的主繞組與輔助繞組的相位差錯 開90° (電角)。再者，也可以增大轉子的二次電阻、增大起動轉矩。專利文獻1 日本特開平6-213167號公報然而，如上述專利文獻1那樣，由於追加起動用的電容器的方法需要開閉起動用 的電容器的開閉器，因此存在部件價格變高的課題。另外，將主繞組與輔助繞組的相位差錯開90° (電角)的方法，存在由於定子鐵心 的槽數而無法實現的課題。再者，增大轉子的二次電阻而增大起動轉矩的方法存在單相感應電動機的運轉中 的效率降低的課題。

發明內容
本發明就是為了解決如上所述的課題而提出的，其目的在於提供一種能夠抑制部 件價格的高漲以及運轉中的效率降低，且能夠增大起動轉矩的壓縮機用電動機及壓縮機以 及製冷循環裝置。本發明的壓縮機用電動機與壓縮製冷劑的壓縮元件一起收納在密閉容器的內部， 並通過驅動軸與壓縮元件連結而驅動壓縮元件，壓縮機用電動機的特徵在於，具備定子，其固定在密閉容器的內周部；轉子，其設置在定子的內側，且具有轉子鐵心；雙籠型導體，其鑄入到轉子鐵心內，且由具備外層二次導體及內層二次導體的二 次導體和端環構成，其中，在轉子鐵心上設置有成為製冷劑的通路的通風孔，端環的內徑側以堵住通風孔的方式向驅動軸側擴大，並且為了不堵住通風孔而設 有使通風孔與密閉容器的空間連通的避讓部。本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，通過設置在端環的內周上的切除部構成避 讓部。
本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，通過設置在端環上的端環通風孔構成避讓 部。本發明的壓縮機用電動機與壓縮製冷劑的壓縮元件一起收納在密閉容器的內部，並通過驅動軸與壓縮元件連結而驅動該壓縮元件，其特徵在於，具備定子，其固定在密閉容器的內周部；轉子，其設置在定子的內側，且具有轉子鐵心；雙籠型導體，其鑄入到轉子鐵心內，且由具備外層二次導體及內層二次導體的二 次導體和端環構成，其中，在定子上設置有成為製冷劑的通路的定子通風孔，使端環的內徑側位於驅動軸的附近。本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，定子具備定子鐵心，在定子鐵心的外周部 設置切除部，在密閉容器與定子鐵心的外周部的切除部之間設置定子通風孔。本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，轉子鐵心具備與驅動軸嵌合的軸孔，使端 環的內徑比軸孔的直徑大8mm以上。本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，端環的總計體積為轉子鐵心的體積的13% 以上。本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，壓縮元件具備軸承，壓縮機用電動機是通 過壓縮元件的軸承支承單側的軸承懸臂結構，定子與轉子之間的空隙的徑向長度如下所 述。(1)在定子的外徑小於140mm時，空隙的徑向長度為0. 6mm以下；(2)在所述定子的外徑超過140mm時，空隙的徑向長度為0. 8mm以下。本發明的壓縮機用電動機的特徵在於，切削轉子鐵心的壓縮元件的軸承的相反側 的外周，使其外徑比轉子鐵心的壓縮元件的軸承側的外周小。本發明的壓縮機的特徵在於，搭載有上述壓縮機用電動機。本發明的壓縮機的特徵在於，製冷劑使用R22。本發明的壓縮機的特徵在於，製冷劑使用R410a。本發明的壓縮機的特徵在於，製冷劑使用C02。本發明的製冷循環裝置的特徵在於，通過製冷劑配管連接上述壓縮機、冷凝器、減 壓裝置、蒸發器。發明效果本發明的壓縮機用電動機通過上述結構能夠抑制部件價格的高漲以及運轉中的 效率降低，且能夠增大起動轉矩。


圖1是表示實施方式1的圖，是旋轉式壓縮機100的縱向剖視圖。圖2是表示實施方式1的圖，是表示電動元件13的橫向剖視圖。圖3是表示實施方式1的圖，是表示電動元件13的轉子11的橫向剖視圖。圖4是表示實施方式1的圖，是表示電動元件13的轉子11的立體圖。圖5是表示實施方式1的圖，是在端環32上設有切除部34的轉子11的側視圖。
圖6是表示實施方式1的圖，是設有端環通風孔32a的轉子11的側視圖。圖7是表示實施方式1的圖，是表示在定子12側設置通風孔的例子的電動元件13附近的橫向剖視圖。圖8是表示實施方式1的圖，是轉子11的槽的橫向剖視圖。圖9是表示實施方式1的圖，是轉子11的槽的橫向剖視圖。圖10是表示實施方式1的圖，是表示端環32與轉子鐵心Ila的體積比率、二次電 阻R2及電動機效率的關係的圖。圖11是表示實施方式1的圖，是電動元件13的局部橫向剖視圖。圖12是表示實施方式1的圖，是表示單籠型和雙籠型的轉矩脈動波形的圖。圖13是表示實施方式1的圖，是在外周的一部分上設有切削部的轉子11的側視 圖。圖14是表示實施方式1的圖，是使用旋轉式壓縮機100的製冷循環裝置的構成 圖。符號說明1 主體部2 上皿容器3 下皿容器4密閉容器5 紅部6 上軸承7 下軸承8 驅動軸9旋轉柱塞10 壓縮元件11 轉子Ila 轉子鐵心12 定子12a 定子鐵心12b 定子槽12c 切除部13 電動元件14 吸入消音器15 吸入管16 排出管17 玻璃端子18 單相電源20 繞組20a主繞組20b輔助繞組
21導線30鋁條30a外層鋁條30b內層鋁條31軸孔32端環32a端環通風孔33通風孔34切除部35定子通風孔36空隙38切削部40a夕卜層槽40b內層槽51四通閥52室外熱交換器53減壓裝置54室內熱交換器60運轉電容器100旋轉式壓縮機
具體實施例方式實施方式1圖1至圖14是表示實施方式1的圖，圖1是旋轉式壓縮機100的縱向剖視圖，圖 2是表示電動元件13的橫向剖視圖，圖3是表示電動元件13的轉子11的橫向剖視圖，圖4 是表示電動元件13的轉子11的立體圖，圖5是在端環32上設有切除部34的轉子11的側 視圖，圖6是設有端環通風孔32a的轉子11的側視圖，圖7是表示在定子12側設置通風孔 的例子的電動元件13附近的橫向剖視圖，圖8、圖9是轉子11的槽的橫向剖視圖，圖10是 表示端環32與轉子鐵心Ila的體積比率、二次電阻R2及電動機效率的關係的圖，圖11是 電動元件13的局部橫向剖視圖，圖12是表示單籠型和雙籠型的轉矩脈動的圖，圖13是在 外周的一部分上設有切削部的轉子11的側視圖，圖14是使用旋轉式壓縮機100的製冷循 環裝置的構成圖。本實施方式的特徵在於旋轉式壓縮機等的壓縮機中使用的電動機的轉子的結構。旋轉式壓縮機中的電動機的轉子的結構以外的結構是公知的結構。因此，參照圖1簡要說明單缸的旋轉式壓縮機(壓縮機的一例)的整體結構。如圖1所示，旋轉式壓縮機100 (壓縮機的一例)在密閉容器4內收納有壓縮元件 10、電動元件13 (稱為壓縮機用電動機)、未圖示的制冷機油。制冷機油貯存在密閉容器4 內的底部。制冷機油主要潤滑壓縮元件10的滑動部。密閉容器4包括主體部1、上皿容器 2、下皿容器3。
壓縮元件10包括缸部5、上軸承6 (軸承的一例)、下軸承7 (軸承的一例)、驅動 軸8、旋轉柱塞9、葉片等。缸部5在內部形成有壓縮室。上軸承6、下軸承7封閉缸部5的 兩端開口部(軸向)。而且，上軸承6、下軸承7支承驅動軸8的偏心部所承受的壓縮載荷。 旋轉柱塞9與驅動軸8的偏心部嵌合。葉片在缸部5的槽內進行往復運動，且前端與旋轉 柱塞9相接。由缸部5、旋轉柱塞9和葉片形成壓縮室。電動元件13具有固定在密閉容器4的主體部1內的定子12 ；在定子12的內部 旋轉的轉子11。詳細情況如下所述，轉子11是鑄鋁製的雙籠型轉子。轉子11在 其內周固定有驅 動軸8。在定子12的繞組20上連接有導線21。導線21與玻璃端子17連接。玻璃端子 17通過焊接而固定在密閉容器4上。從外部的電源向玻璃端子17供給電力。旋轉式壓縮機100在密閉容器4的外部具備吸入消音器14。吸入消音器14為了 不將液體製冷劑直接吸入旋轉式壓縮機100而設置。吸入消音器14的吸入管15與壓縮元 件10的缸部5連接。由壓縮元件10壓縮後的高溫、高壓的氣體製冷劑通過電動元件13，最 後從排出管16向外部噴出。在此，預先說明本實施方式的基本概念。在單相的交流電源用的旋轉式壓縮機100 的電動元件13中使用單相感應電動機。為了抑制部件價格，單相感應電動機採用僅使用運 轉用的電容器的電容器電動機。電容器電動機與三相感應電動機相比起動轉矩小。而且， 電容器電動機的起動轉矩與轉子11 (籠型轉子)的二次電阻相關。電容器電動機的起動轉 矩在轉子11的二次電阻越大時越大。然而，轉子11的二次電阻與電容器電動機的運轉中 的效率也相關。轉子11的二次電阻大時，電容器電動機的運轉中的效率下降。當鋁條的電阻為Rb、端環的電阻為Rr時，轉子11的二次電阻R2由下式表示。其 中，kl為常數。R2 = kl X (Rb+Rr) (1)在轉子11為普通籠型轉子(單籠型)時，鋁條的電阻Rb在滑動(定子12的繞組 20所形成的旋轉磁場與轉子11的相對速度)大的起動時和滑動小的運轉時幾乎不改變。 在鋁條的徑向深度深時，與起動時的電阻Rb相比，運轉時的電阻Rb或多或少地變小。考慮運轉中的效率，轉子11的二次電阻R2不能太大。因此，與二次電阻R2相關 的起動轉矩較小。因此，通常追加起動用的電容器來增大起動轉矩。然而，當追加起動用的電容器 時，部件價格上升。摸索了在不使部件價格上升且也不使運轉中的效率下降的條件下改善起動轉矩 的方法。其結果，判明了雙籠型轉子適合。雙籠型轉子具有以下所示的特徵。S卩，雙籠型轉子具備電阻大的外層槽(沿轉子鐵心的外周設置的插槽)和電阻小 的內層槽(在比外層槽接近轉子鐵心的內周的部分沿外層槽設置的槽)。作為具有雙籠型 轉子的感應電動機的一般的特徵，起動時滑動頻率變高。因此，磁通沿轉子外周側流動。主 要通過使二次電流在電阻高的外層槽中流動來增大起動轉矩。而且，在通常運轉時，滑動頻 率低。因此，二次電流向外層槽和內層槽這雙方流動。因此，二次電阻變小，二次銅損降低。由此，具有能夠實現高效率化的特性。關於將雙籠型轉子適用於旋轉式壓縮機100的轉子11時的實施例，進行以下說明。首先，通過圖2至圖4，簡單說明使用單相感應電動機的電動元件13的結構。電動元件13具有定子12和在定子12的內部旋轉的轉子11。圖1所示的定子12是二極的單相感應電動機的定子。定子12具備定子鐵心12a 和插入定子槽12b內的主繞組20a及輔助繞組20b。通過主繞組20a及輔助繞組20b構成 繞組20。雖然為了確保繞組20與定子鐵心12a之間的絕緣而在定子槽12b內插入有絕緣 件，但是在此省略。在該例中，定子槽12b的數目為24。但是，這是一個例子，槽數並未限定 於24。將板厚為0. 1 1.5mm的電磁鋼板衝裁為規定的形狀，沿軸向層疊，並通過鉚接或 焊接等進行固定而製作定子鐵心12a。在定子鐵心12a的外周面上設有切除部12c，該切除 部12c成為將外周圓形狀切成大致直線狀的大致直線部。在旋轉式壓縮機100中使用單相感應電動機時，定子12熱裝在旋轉式壓縮機100 的圓筒狀的密閉容器4上，所述單相感應電動機使用了圖2的定子12。因此，為了在定子 12與密閉容器4之間確保製冷劑的通路而需要切除部12c。在定子槽12b內插入有同心卷繞方式或者重疊卷繞方式的主繞組20a。通過在主 繞組20a中流通電流，產生主繞組磁通。另外，在定子槽12b內與主繞組20a相同地插入有 同心卷繞方式或者重疊卷繞方式的輔助繞組20b。通過在輔助繞組20a中流通電流產生輔 助繞組磁通。通常，主繞組磁通與輔助繞組磁通所成的角度按電角為90度(在此，由於極數為 二極，所以機械角也為90度)。將運轉電容器(未圖示)與輔助繞組20b串聯連接，並使主 繞組與該串聯連接結構並列連接。然後，將其兩端與單相交流電源連接。由此，能夠產生主 繞組磁通及輔助繞組磁通，並產生二極的旋轉磁場。另外，轉子11具備轉子鐵心Ila和雙籠型導體。雙籠型導體包括鋁條30和端環 32。鋁條30包括鑄入到外層槽40a內的外層鋁條30a (外層二次導體)和鑄入到內層槽40b 內的內層鋁條30b(內層二次導體)。端環32(兩個)設置在轉子11的軸向兩端。端環32 按照字面理解為環狀(環形)。端環32與各鋁條30 (外層鋁條30a、內層鋁條30b)的兩端連結。與定子鐵心12a同樣地，將板厚為0. 1 1. 5mm的電磁鋼板衝裁為規定的形狀，沿 軸向層疊而製作轉子鐵心11a。通常，轉子鐵心Ila多從與定子鐵心12a相同的材料進行衝 裁。但是，也可以改變轉子鐵心Ila和定子鐵心12a的材料。轉子鐵心Ila具有雙籠形狀的轉子槽40。轉子槽40包括外層槽40a和內層槽 40b。外層槽40a設置在徑向外周側。內層槽40b設置在外層槽40a的內側。外層槽40a及內層槽40b都鑄入有作為導電性材料的鋁。並且，在外層槽40a內 鑄入有外層鋁條30a。而且，在內層槽40b內鑄入有內層鋁條30b。外層鋁條30a及內層鋁 條30b與設置在轉子11的層疊方向兩端面上的端環32 —起形成籠型二次繞組。通常，鋁 條30和端環32通過模鑄同時鑄入鋁而製作。在圖2中，構成雙籠形狀的外層槽40a和內層槽40b通過由電磁鋼板構成的內周薄壁(設置在外層槽40a和內層槽40b之間的薄壁部分)而分離。外層槽40a內部的外層 鋁條30a與內層槽40b內部的內層鋁條30b是通過端環32進行電連結的結構。如上所述，使用雙籠型轉子的電動元件13 (單相感應電動機)，在起動時電流流向 外層鋁條30a。電流幾乎不流向內層鋁條30b。因此，鋁條30的電阻Rb變大，二次電阻R2 變大。如(1)式所示，二次電阻R2與鋁條30的電阻Rb、端環32的電阻Rr的和成比例。為 了輸出所要求的起動轉矩而需要的二次電阻R2能夠通過鋁條30的電阻Rb得到。因此，端 環32的電阻Rr小為好。為了提高電動元件13 (單相感應電動機)的運轉中的效率，二次電阻R2小為好。 在電動元件13 (單相感應電動機)的運轉中，從上述理由可知，電流也流向內層鋁條30b。 相應地，鋁條30的面積增加，鋁條30的電阻Rb在運轉時比起動時變小。當端環32的電阻Rr也小時，二次電阻R2進一步減小。在電動元件13中使用普通籠型轉子(單籠型)時，鋁條30的電阻Rb在起動時和 運轉時幾乎不改變。因此，為了輸出所要求的起動轉矩，不能使端環32的電阻Rr過小。
通過在電動元件13中使用雙籠型轉子，為了輸出要求的起動轉矩而需要的二次 電阻R2能夠通過鋁條30的電阻Rb而得到。因此，能夠縮小端環32的電阻Rr，提高運轉中 的效率。為了減小端環32的電阻Rr而增大端環32的體積。在增大端環32的體積時，難 以將端環32的外周沿徑向延伸。這是由於端環32的鑄模需要按壓轉子鐵心Ila的軸向的 端面的外周部附近的按壓量。即，端環32無法沿轉子11的徑向外側擴大。端環32能夠沿軸向延伸。然而，當端環32沿軸向延伸時，旋轉式壓縮機100的高 度變高。尤其是，圖1的上軸承6側的端環32對旋轉式壓縮機100的高度的影響大。因此，使端環32的體積變大的剩餘的方法就是使端環32向轉子11的徑向內側延 伸。使端環32向轉子11的徑向內側延伸的情況受到各種制約。(1)在旋轉式壓縮機100的轉子11上開設通常成為製冷劑的通路的通風孔33 (圖 2、圖3)。當使端環32向轉子11的徑向內側延伸時，堵住該通風孔33。因此，需要避讓部 (使通風孔33與外部連通的部分)，以使端環32不堵住通風孔33。(2)在通過鑄鋁製作轉子11時，鑄模的內周部按壓轉子鐵心Ila的按壓量至少需 要幾毫米。例如，按壓量需要為4mm以上。因此，端環32的內徑需要比轉子11的軸孔31 (圖 2、圖3)的直徑大8mm以上。由於端環32的內徑側以堵住通風孔33的方式向驅動軸側擴大，因此為了不堵住 通風孔33，需要在端環32上設置避讓部(使通風孔33與外部連通的部分，例如使通風孔 33與密閉容器4內的空間連通的部分)，下面說明這樣的例子。圖5所示的例子是通過在端環32的內周設置的切除部34來形成避讓部。切除部 34形成在與端環32的通風孔33相當的部分。切除部34設置成使通風孔33露出。在圖5 所示的轉子11上開設有四個通風孔33。因此，切除部34也設在四處。另外，為了確保通過鑄鋁製作轉子11時的鑄模的內周部按壓轉子鐵心Ila的按壓 量，將端環32的內周與軸孔31的距離L形成為4mm以上。轉子鐵心Ila的通風孔33與端環32的切除部34的定位，能夠通過在鑄模的切除部34對應部分的軸向前端設置定位用突起來實現。將定位用突起插入轉子鐵心Ila的通 風孔33而進行定位。單相感應電動機的通常轉子11的鋁條30進行偏置。S卩，鋁條30與轉子11的軸 不平行而傾斜。進行偏置是為了使定子12的繞組20產生的磁場中的高次諧波成分(尤其 是槽高次諧波)的電壓不對鋁條30進行感應。當轉子11的鋁條30被偏置時，難以將鋁鑄模的定位用突起插入轉子鐵心Ila的 通風孔33。因此，鋁條30的軸向兩端部的規定的長度(比鋁鑄模的定位用突起的軸向長度 長)與軸平行。由此，能夠將鋁鑄模的定位用突起平滑地插入轉子鐵心Ila的通風孔33。 但是，即使轉子11的鋁條30在整個長度上被偏置，只要縮小鋁鑄模的定位用突起的直徑就 能夠插入。在這種情況下，轉子鐵心Ila的通風孔33與端環32的切除部34的定位精度稍 微變差。由於端環32的內徑側以堵住通風孔33的方式向驅動軸側擴大，因此，為了不堵住 通風孔33而在端環32上設置避讓部(使通風孔33與外部連通的部分，例如使通風孔33 與密閉容器4內的空間連通的部分)，通過圖6對這樣的其它的例子進行說明。如圖6所示，形成與轉子鐵心Ila的通風孔33連通的端環通風孔32a。為了與轉 子鐵心Ila的通風孔33連通而在鑄鋁時定位並形成端環通風孔32a。在圖6所示的轉子 11上開設四個通風孔33。因此，端環通風孔32a也設置在四處。另外，與圖5的情況相同，為了確保通過鑄鋁製作轉子11時的鑄模的內周部按壓 轉子鐵心Ila的按壓量，將端環32的內周與軸孔31的距離L形成為4mm以上。再者，轉子鐵心Ila的通風孔33與端環32的端環通風孔32a的定位，能夠通過在 鋁鑄模的端環通風孔32a對應部分的軸向前端設置定位用突起來實現。將定位用突起插入 轉子鐵心Ila的通風孔33而進行定位。因此，端環通風孔32a的直徑比轉子鐵心Ila的通風孔33的直徑略大。在圖5、圖6中，表示了在轉子11上設置通風孔33的例子。如圖7所示，也可以 將通風孔設置在定子12側。如圖7所示，在定子鐵心12a的外周設置切除部12c。在圖7 中，將切除部12c設置在六處。在定子鐵心12a的切除部12c與密閉容器4(主體部1)之 間形成空間。該空間成為定子通風孔35。所述六處的定子通風孔35、和定子12與轉子11 之間的空隙36 (徑向的尺寸為例如0. 5mm左右)，成為從壓縮元件10排出的高溫、高壓的氣 體製冷劑的通路。通過電動元件13的高溫、高壓的氣體製冷劑從排出管16向外部(製冷 循環)排出。在圖7中，雖然在定子鐵心12a的外周設置了切除部12c，但是也可以不在外周而 在定子鐵心12a的鐵心背承(定子槽12b的外側的部分)上設置定子通風孔35。如此，通過將通風孔(定子通風孔35)設置在定子12側，能夠擴大端環32 (使端 環32的內徑側以位於驅動軸附近的方式延伸)。而且，由於通過定子12的製冷劑流量增 力口，因此也具有冷卻定子12的繞組20而抑制溫度上升的效果。此外，在圖7中，定子12省略了槽12b等。轉子11的槽形狀是如圖8、圖9所示的 所謂雙籠型。外層槽40a與內層槽40b可以如圖8所示那樣連結，也可以如圖9所示不連結。接下來，通過圖10說明兩側的端環32的總計的體積與轉子鐵心Ila的體積的比(將其作為端環體積比)、和轉子11的二次電阻R2及電動機效率之間的關係。如已說明的那樣，轉子11的二次電阻R2由(1)式表示。S卩，二次電阻R2與鋁條 的電阻Rb和端環的電阻Rr的和成比例。因此，即使增大端環體積比而減小端環的電阻Rr， 二次電阻R2也收斂為鋁條的電阻Rb。當端環體積比增大時，通過減小二次電阻R2來增加電動機效率。然而，二次電阻 R2接近下限值(收斂)，並且電動機效率也收斂為上限值。因此，端環體積比優選例如為13%以上。接下來，說明作用在定子12與轉子11之間的磁吸引力。作用在定子12與轉子11 之間的磁吸引力P由下式表示。P = k2XWXBm2(2)其中，k2為常數，W為定子鐵心12a的鐵心寬度(軸向長度)，Bm為空隙36 (定子 12與轉子11之間的距離，參照圖11)中的最大磁通密度。通過使用雙籠型轉子作為轉子11，能夠減小轉子11的二次電阻R2。因此，能夠增 大停轉轉矩(稱為從起動開始接近無負載的轉速的最大轉矩)。因此，若停轉轉矩恆定，則 能夠進行將空隙41的最大磁通密度Bm減小相應量的設計(改變定子12的繞組20的規 格)。若減小空隙36的最大磁通密度Bm，則根據⑵式作用在定子12與轉子11之間的 磁吸引力P減小。如圖1所示，電動元件13僅是通過壓縮元件10的上軸承6支承單側的 結構。即，電動元件13的軸承為懸臂結構。因此，未由軸承支承的上軸承6側的相反側的 轉子11部分(圖1中轉子11的上部)進行振擺迴轉。該轉子11的振擺迴轉與磁吸引力 P相關。磁吸引力P大時，轉子11的振擺迴轉也變大。如此，由於旋轉式壓縮機100存在轉子11的振擺迴轉，因此空隙長度(空隙36的 徑向長度)比電動元件13的軸承為雙臂支承結構時長。通過使用雙籠型轉子作為轉子11，能夠減小作用在定子12與轉子11之間的磁吸 引力P。因此，與使用單籠型轉子(普通籠型)作為轉子11的情況相比，能夠縮短空隙長 度。例如，能夠將定子12與轉子11之間的空隙長度(空隙的徑向長度)形成為以下那樣。(1)在定子12的外徑為140mm以下時，空隙長度為0. 6mm以下；(2)在定子12的外徑超過140mm時，空隙長度為0. 8mm以下。另外，如圖12所示，在電動元件13(感應電動機)產生的轉矩中重疊有高次諧波 成分(轉矩脈動)。在圖12中，橫軸是負載轉矩[Nm]，縱軸是轉矩脈動](相對於基本 波轉矩的比率)。在比較雙籠型和單籠型(普通籠型)時，在負載轉矩的大致整個區域，雙 籠型的轉矩脈動比單籠型的轉矩脈動小。通過將轉子11形成為雙籠型，在同一停轉轉矩下磁吸引力P(P = k2XWXBm2)減 小，能夠抑制轉子11的振擺迴轉，能夠與定子12的外徑相對應地將空隙長度形成為0. 6mm 或0. 8mm以下，這種情況已經進行了敘述。再者，如圖13所示，對轉子鐵心Ila的外周的局 部(圖1的上軸承6側的相反側)進行規定量切削而形成切削部38。並且，若將切削部38 的空隙長度與定子12的外徑相對應地形成為0. 6mm或0. 8mm以下，則能夠進一步減小切削 部38以外的部分(圖1的接近上軸承6的部分)的空隙長度，並提高電動機效率。雙籠型轉子的轉子鐵心Ila的槽40包括外層槽40a和內層槽40b。因此，在槽40部分處，鐵心(轉子鐵心11a)與二次導體(外層鋁條30a和內層鋁條30b)的接觸面積大， 鐵心與二次導體之間的絕緣惡化，因此通過發藍處理或後熱，進行鐵心與二次導體的絕緣。 所謂發藍處理是對轉子鐵心Ila進行熱處理而在轉子鐵心Ila表面形成氧化覆膜的處理。 所謂後熱是在對導體進行鑄模後加熱轉子11，之後浸漬在水等液體中進行急冷，在槽40內 的二次導體與轉子鐵心Ila之間形成間隙，對轉子鐵心和二次導體進行絕緣的處理。當轉子鐵心Ila與二次導體之間的絕緣惡化時，在電動元件13的轉矩波形(相對 於轉速的轉矩特性)中產生松馳。當在電動元件13的轉矩波形中產生鬆弛時，會引起旋轉 式壓縮機100的起動不良。作為裝入旋轉式壓縮機100的製冷循環的製冷劑有時也使用R22製冷劑。在這種 情況下，在使用R22製冷劑時，定子12的繞組20溫度容易上升。因此，電動機難以小型化。 由於通過在電動元件13中使用雙籠型轉子來改善效率，因此能夠在小型化或相同尺寸下 提高能力。另外，在裝入旋轉式壓縮機100的製冷循環的製冷劑中使用R410a製冷劑。在使 用R410a製冷劑時，與R22製冷劑相比，製冷能力增加約10%。因此，使用R410a製冷劑的 情況與R22製冷劑相比，電動元件13的轉矩也需要增大該量(約10% )。在這種情況下， 在轉子11中使用雙籠型轉子所產生的轉矩改善有效。僅通過相對於使用R22製冷劑的旋轉式壓縮機100以製冷能力比選定電動機，從 現有的單籠型轉子置換為雙籠型轉子，就能夠構成R410a製冷劑對應的電動元件13。再者，作為裝入旋轉式壓縮機100的製冷循環的製冷劑使用CO2 (R744)製冷劑。CO2 製冷劑的壓縮比非常高，當前，使用CO2製冷劑的旋轉式壓縮機100的電動元件13使用無 刷DC電動機成為主要傾向。通過在使用CO2製冷劑的旋轉式壓縮機100中使用雙籠型電 動機，能夠不使壓縮機尺寸大型化而實現搭載了等速感應電動機的、使用了 CO2製冷劑的旋 轉式壓縮機100。圖14是使用旋轉式壓縮機100的製冷循環裝置的結構圖。製冷循環裝置例如是 空調機。旋轉式壓縮機100與單相電源18連接。在旋轉式壓縮機100的單相感應電動機 的輔助繞組20b與單相電源18之間連接有運轉電容器60。從單相電源18向旋轉式壓縮機 100供給電力，驅動旋轉式壓縮機100。製冷循環裝置(空調機)包括旋轉式壓縮機100、切 換製冷劑的流動方向的四通閥51、室外熱交換器52、減壓裝置53、室內熱交換器54等。上 述部件通過製冷劑配管連接。製冷循環裝置(空調機)例如在製冷運轉時，其製冷劑如圖14的箭頭所示那樣流 動。而且，室內熱交換器54為蒸發器。雖然未圖示，但是在製冷旋環裝置(空調機)的採暖運轉時，製冷劑向圖11的箭 頭的相反方向流動。通過四通閥51切換製冷劑的流動方向。此時，室外熱交換器52為蒸 發器。而且，室內熱交換器54為冷凝器。另外，使用以R134a、R410a、R407c等為代表的IIFC系製冷劑以及以R744(C02)、 R717(氨)、R600a(異丁烷)、R290(丙烷)等為代表的自然製冷劑作為製冷劑。使用以烷 基苯系油為代表的弱相溶性的油或以酯化油為代表的相溶性的油作為制冷機油。壓縮機除 旋轉式(迴轉式)以外，還可以使用往復式、渦旋式等。通過在製冷循環中使用搭載有雙籠型轉子的旋轉式壓縮機100，能夠實現製冷循環裝置的性能的提高、小型化、低價格化。在以上說明中，雖然表示了作為籠型繞組的材料使用鋁的例子，但是也可以取代 鋁而使用銅。另外，雖然說明了使用雙籠型轉子的單相感應電動機，但是即使適用於兩相感應 電動機也能起到同樣的效果。本發明的實施方式的壓縮機用電動機，通過利用在端環的內周上設 置的切除部來 構成避讓部，能夠不堵住轉子鐵心的通風孔而擴大端環。本發明的實施方式的壓縮機用電動機，通過利用設置在端環上的端環通風孔來構 成避讓部，能夠不堵住轉子鐵心的通風孔而進一步擴大端環。本發明的實施方式的壓縮機用電動機與壓縮製冷劑的壓縮元件一起收納在密閉 容器的內部，並通過驅動軸與壓縮元件連結而驅動壓縮元件，所述壓縮機用電動機具備定 子，其固定在密閉容器的內周部；轉子，其設置在定子的內側，且具有轉子鐵心；雙籠型導 體，其鑄入到轉子鐵心內，且由具備外層二次導體及內層二次導體的二次導體和端環構成， 在定子上設置成為製冷劑的通路的定子通風孔，並使端環的內徑側位於驅動軸的附近，由 此，能夠進一步擴大端環。如(1)式所示，轉子11的二次電阻R2是鋁條的電阻Rb與端環的 電阻Rr的和。通過擴大端環，端環的電阻Rr減小，其結果是轉子11的二次電阻R2減小。 當轉子11的二次電阻R2減小時，壓縮機用電動機的運轉中的效率提高。本發明的實施方式的壓縮機用電動機的定子具備定子鐵心，在定子鐵心的外周部 設置切除部，在密閉容器與定子鐵心的外周部的切除部之間設置定子通風孔，由此，利用通 過定子通風孔的製冷劑來冷卻定子的繞組而抑制溫度上升。本發明的實施方式的壓縮機用電動機的轉子鐵心具備與驅動軸嵌合的軸孔，使端 環的內徑比軸孔的直徑大8mm以上，由此，能夠確保雙籠型導體的鑄模時的模具的按壓量。本發明的實施方式的壓縮機用電動機的端環的總計體積為轉子鐵心的體積的 13 %以上，由此，能夠改善電動機效率。本發明的實施方式的壓縮機用電動機的壓縮元件具備軸承，壓縮機用電動機是通 過壓縮元件的軸承支承單側的軸承懸臂結構，定子與轉子之間的空隙的徑向長度如下所 述，由此，能夠改善電動機效率。(1)在定子的外徑小於140mm時，空隙的徑向長度為0.6mm以下；(2)在定子的外徑超過140mm時，空隙的徑向長度為0. 8mm以下。本發明的實施方式的壓縮機用電動機，通過切削轉子鐵心的壓縮元件的軸承的相 反側的外周，使其外徑比轉子鐵心的壓縮元件的軸承側的外周小，能夠進一步縮短定子與 轉子之間的空隙的徑向長度，改善電動機效率。本發明的實施方式的壓縮機搭載有上述壓縮機用電動機，由此，能夠實現省能源、 小型化及低價格化。本發明的實施方式的壓縮機，即使在使用R22作為製冷劑時，在小型化或相同尺 寸下也能夠提高能力。本發明的實施方式的壓縮機，在使用R410a作為製冷劑時，使用雙籠型轉子作為 轉子所產生的轉矩改善有效。本發明的實施方式的壓縮機，即使在使用CO2作為製冷劑時，也能夠不使壓縮機尺寸大型化而實現搭載有等速電動機的使用了 CO2製冷劑的壓縮機。 本發明的實施方式的製冷循環裝置，通過利用製冷劑配管連接上述壓縮機、冷凝器、減壓裝置、蒸發器，能夠實現製冷循環裝置的性能的提高、小型化、低價格化。
權利要求
一種壓縮機用電動機，其與壓縮製冷劑的壓縮元件一起收納在密閉容器的內部，並通過驅動軸與所述壓縮元件連結而驅動該壓縮元件，所述壓縮機用電動機的特徵在於，具備定子，其固定在所述密閉容器的內周部；轉子，其設置在所述定子的內側，且具有轉子鐵心；雙籠型導體，其鑄入到所述轉子鐵心內，且由具備外層二次導體及內層二次導體的二次導體和端環構成，在所述轉子鐵心上設置有成為所述製冷劑的通路的通風孔，所述端環的內徑側以堵住所述通風孔的方式向所述驅動軸側擴大，並且為了不堵住所述通風孔而設有使所述通風孔與所述密閉容器的空間連通的避讓部。
2.根據權利要求1所述的壓縮機用電動機，其特徵在於， 通過設置在所述端環的內周的切除部構成所述避讓部。
3.根據權利要求1所述的壓縮機用電動機，其特徵在於， 通過設置在所述端環上的端環通風孔構成所述避讓部。
4.一種壓縮機用電動機，其與壓縮製冷劑的壓縮元件一起收納在密閉容器的內部，並 通過驅動軸與所述壓縮元件連結而驅動該壓縮元件，其特徵在於，具備定子，其固定在所述密閉容器的內周部； 轉子，其設置在所述定子的內側，且具有轉子鐵心；雙籠型導體，其鑄入到所述轉子鐵心內，且由具備外層二次導體及內層二次導體的二 次導體和端環構成，在所述定子上設置有成為所述製冷劑的通路的定子通風孔， 使所述端環的內徑側位於所述驅動軸的附近。
5.根據權利要求4所述的壓縮機用電動機，其特徵在於，所述定子具備定子鐵心，在所述定子鐵心的外周部設置切除部，在所述密閉容器與所 述定子鐵心的外周部的切除部之間設置所述定子通風孔。
6.根據權利要求1所述的壓縮機用電動機，其特徵在於，所述轉子鐵心具備與所述驅動軸嵌合的軸孔，使所述端環的內徑比所述軸孔的直徑大 8mm以上。
7.根據權利要求4所述的壓縮機用電動機，其特徵在於，所述轉子鐵心具備與所述驅動軸嵌合的軸孔，使所述端環的內徑比所述軸孔的直徑大 8mm以上。
8.根據權利要求1所述的壓縮機用電動機，其特徵在於， 所述端環的總計體積為所述轉子鐵心的體積的13%以上。
9.根據權利要求4所述的壓縮機用電動機，其特徵在於， 所述端環的總計體積為所述轉子鐵心的體積的13%以上。
10.根據權利要求1所述的壓縮機用電動機，其特徵在於，所述壓縮元件具備軸承，在所述壓縮機用電動機中，通過所述壓縮元件的軸承支承單 側、軸承是懸臂結構，所述定子與所述轉子之間的空隙的徑向長度如下，(1)在所述定子的外徑小於140mm時，所述空隙的徑向長度為0.6mm以下；(2)在所述定子的外徑超過140mm時，所述空隙的徑向長度為0.8mm以下。
11.根據權利要求10所述的壓縮機用電動機，其特徵在於，切削所述轉子鐵心的所述壓縮元件的軸承的相反側的外周，使其外徑比所述轉子鐵心 的所述壓縮元件的軸承側的外周小。
12.—種壓縮機，其特徵在於，搭載有權利要求1所述的壓縮機用電動機。
13.根據權利要求12所述的壓縮機，其特徵在於， 製冷劑使用R22。
14.根據權利要求12所述的壓縮機，其特徵在於， 製冷劑使用R410a。
15.根據權利要求12所述的壓縮機，其特徵在於，製冷劑使用C02。
16.一種製冷循環裝置，其特徵在於，通過製冷劑配管連接權利要求12所述的壓縮機、冷凝器、減壓裝置、蒸發器。
17.一種製冷循環裝置，其特徵在於，通過製冷劑配管連接權利要求13所述的壓縮機、冷凝器、減壓裝置、蒸發器。
18.一種製冷循環裝置，其特徵在於，通過製冷劑配管連接權利要求14所述的壓縮機、冷凝器、減壓裝置、蒸發器。
19.一種製冷循環裝置，其特徵在於，通過製冷劑配管連接權利要求15所述的壓縮機、冷凝器、減壓裝置、蒸發器。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種可抑制部件價格的高漲及運轉中的效率降低，且能夠增大起動轉矩的壓縮機用電動機。本發明的壓縮機用電動機與壓縮製冷劑的壓縮元件一起收納在密閉容器的內部，並通過壓縮元件和驅動軸連結而驅動壓縮元件，所述壓縮機用電動機具備定子，其固定在密閉容器的內周部；轉子(11)，其設置在定子的內側，且具有轉子鐵心(11a)；雙籠型導體，其鑄入到轉子鐵心(11a)內，且由具備外層二次導體及內層二次導體的二次導體和端環(32)構成，在轉子鐵心(11a)上設置成為製冷劑的通路的通風孔(33)，端環(32)的內徑側以堵住通風孔(33)的方式向驅動軸側擴大，並且為了不堵住通風孔(33)而設有使通風孔(33)與密閉容器的空間連通的切除部(34)。
文檔編號H02K7/14GK101821925SQ20088011065
公開日2010年9月1日 申請日期2008年2月26日 優先權日2007年12月27日
發明者及川智明, 吉野勇人, 堤貴弘, 奧川貞美, 田島庸賀, 矢部浩二, 風間修 申請人:三菱電機株式會社