(57)【要約】【課題】永久磁石の耐食性を確保しつつ、モータのトルク低下を低減することを実現した電動圧縮機用モータを提供することを目的とする。【解決手段】電動圧縮機１用のモータ６の回転子２１は、電磁鋼板を積層した回転子コア２３と、回転子コア２３のスロット２６内に設けられる永久磁石２５とを備えている。平板状の部材である永久磁石２５には、各面の間にある角部のうちスロット２６に挿通する方向に延在する外角部２５ｇのみに、腐食を防止するための耐食性被覆層３０が設けられており、上面２５ａ、下面２５ｂ及び側面２５ｃ〜２５ｆのそれぞれが少なくとも一部で露出している。【選択図】図３
2014039432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮部と共に共通のハウジング内に配置される電動圧縮機用モータであって、
前記電動圧縮機用モータは、回転子コアと回転軸と板状の永久磁石とを有する回転子を備え、
前記回転子コアには、前記回転軸が挿通される回転軸孔と前記永久磁石が挿通される永久磁石孔とが形成されており、
前記永久磁石は、少なくとも挿通方向に延在する外角部に耐食性被覆層を備える一方、挿通方向に延在する外表面の少なくとも一部を、該耐食性被覆層を介することなく前記永久磁石孔と対峙させていることを特徴とする電動圧縮機用モータ。
【請求項２】
前記永久磁石孔は、前記耐食性被覆層が施された前記外角部を囲む端側部と、前記耐食性被覆層が施されていない前記外表面と対峙する中央部からなり、
前記端側部は、前記中央部に比べ、前記永久磁石との挿通間隙を大きくしたことを特徴とする、請求項１に記載の電動圧縮機用モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動圧縮機用モータに係り、特に、エアコンシステムを構成する電動圧縮機用モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等のエアコンシステムを構成する圧縮機として、圧縮部及び電動モータを共通のハウジングに内蔵した電動圧縮機が用いられる。電動圧縮機のモータは、複数の永久磁石を内部に有する回転子とコイルが巻回された固定子とを備えており、永久磁石の磁界とコイルに電流を流すことによって発生する磁界との相互作用により回転子が回転する。圧縮部及び電動モータが共通のハウジングに内蔵されている場合、電動モータは圧縮部に吸入される又は圧縮部から吐出される冷媒ガスに常時晒されることになる。ここで、永久磁石は耐食性が低い部材であり、エアコンシステム内に侵入した水や、水と冷媒との化学反応や水と潤滑油との化学反応によって発生した酸あるいは水素等によって腐食してしまう。したがって、永久磁石には腐食を防止するための表面処理を施すことが一般的となっており、例えば特許文献１には、アルミニウム製の被覆層によって永久磁石の全面を覆うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２５６３６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、特許文献１に記載の永久磁石を被覆しているアルミニウムは、回転子の材料である電磁鋼板と比較すると磁気抵抗が大きいために磁束が通りにくくなっており、永久磁石が発生させる磁界を弱めてしまう。また、上述したように、モータの回転子は、その内部の永久磁石の磁界と固定子のコイルから発生する磁界との相互作用によって回転するものである。つまり、特許文献１に記載されているように、耐食性を高めるための表面処理を永久磁石の全面に施した場合、永久磁石の磁界が弱くなってモータのトルクが低下するという問題点を有していた。尚、表面処理の別例として、例えば樹脂コーティングが挙げられるが、樹脂の磁気抵抗も電磁鋼板より大きいため、同様にモータのトルクが低下する。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、永久磁石の耐食性を確保しつつ、モータのトルク低下を低減することを実現した電動圧縮機用モータ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】
本発明者らは、上記問題点を解決するために研究及び開発を鋭意遂行した結果、板状の永久磁石における腐食は、各表面間にある角部を起点として発生することを見出した。
すなわち、本発明に係る電動圧縮機用モータは、圧縮部と共に共通のハウジング内に配置される電動圧縮機用モータであって、電動圧縮機用モータは、回転子コアと回転軸と板状の永久磁石とを有する回転子を備え、回転子コアには、回転軸が挿通される回転軸孔と永久磁石が挿通される永久磁石孔とが形成されており、永久磁石は、少なくとも挿通方向に延在する外角部に耐食性被覆層を備える一方、挿通方向に延在する外表面の少なくとも一部を、耐食性被覆層を介することなく永久磁石孔と対峙させていることを特徴とするものである。
【０００７】
尚、永久磁石孔は、耐食性被覆層が施された外角部を囲む端側部と、耐食性被覆層が施されていない外表面と対峙する中央部からなり、端側部は、中央部に比べ、永久磁石との挿通間隙を大きくしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、板状の永久磁石において腐食の起点となる角部に耐食性被覆層が設けられる一方で、それ以外の部位では回転子と永久磁石が耐食性被覆層を介さずに当接しているので、永久磁石の耐食性を確保しつつ、モータのトルク低下を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転子を備えた電動圧縮機を示す断面側面図である。
【図２】実施の形態１に係るモータの回転子を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係るモータの回転子の永久磁石を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係るモータの回転子及び永久磁石を示す断面正面図である。
【図５】この発明に係るモータの回転子における永久磁石の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
この実施の形態に係る電動圧縮機用モータの回転子について、車両用のエアコンシステムを構成するスクロール式電動圧縮機用モータの回転子として適用した場合を例として、図１〜４を用いて説明する。
スクロール式の電動圧縮機１は、図１に矢印で示す前方側で開口した略円筒状のコンプレッサハウジング２と、コンプレッサハウジング２の開口部を塞ぐフロントハウジング３とを備えている。コンプレッサハウジング２の内部には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮部である圧縮機構部４と、圧縮機構部４を駆動するための回転軸と一体化されたクランクシャフト５を回転させるモータ６とが収容されている。
【００１１】
コンプレッサハウジング２の内部には、後方側にある底部２ａとモータ６との間に吸入側空間７が形成されている。吸入側空間７には、コンプレッサハウジング２に設けられた吸入ポート２ｂを介して図示しないエアコンシステムの冷媒通路の一端が接続されており、エアコンシステム内を循環した冷媒が吸入側空間７に吸入されるようになっている。一方、圧縮機構部４の前方側には、フロントハウジング３によって閉じられた吐出側空間８が形成されている。吐出側空間８には、フロントハウジング３に設けられた吐出ポート３ａを介して上記冷媒通路の他端が接続されており、圧縮機構部４によって圧縮された冷媒が、吐出側空間８から吐出されてエアコンシステム内を循環するようになっている。
【００１２】
圧縮機構部４は、互いに対向するように配置された固定スクロール１１と可動スクロール１２とを備えている。固定スクロール１１は、コンプレッサハウジング２の内部に固定されており、可動スクロール１２に向かって突出する螺旋状のスクロール部１１ａを有している。一方、可動スクロール１２は、コンプレッサハウジング２の内部に揺動可能に設けられており、固定スクロール１１に向かって突出する螺旋状のスクロール部１２ａを有している。固定スクロール１１と可動スクロール１２との間には、スクロール部１１ａ、１２ａによって仕切られた空間である圧縮室１３が形成されている。また、圧縮室１３は、固定スクロール１１に設けられた吐出口１１ｂ及び吐出弁１１ｃを介して吐出側空間８に連通している。
【００１３】
可動スクロール１２には、その後部に設けられたベアリング１４ａ及びブッシュ１４ｂを介してクランクシャフト５の偏心部５ａが連結されている。偏心部５ａは、クランクシャフト５の軸中心から偏心された部位となっており、それにより、クランクシャフト５の回転に応じて可動スクロール１２が揺動するようになっている。また、可動スクロール１２とモータ６との間には、コンプレッサハウジング２に固定されたベアリングホルダ１５が設けられている。クランクシャフト５は、ベアリングホルダ１５及びモータ６を貫通するように設けられており、ベアリングホルダ１５に嵌入されたベアリング１５ａと、コンプレッサハウジング２の底部２ａに嵌入されたベアリング２ｃとによって回転可能に支持されている。
【００１４】
モータ６は、クランクシャフト５の外周部に配置される回転子２１と、回転子２１の外周部に配置される固定子２２とを備えている。回転子２１は、中空の円筒形状を有する回転子コア２３を備えており、その中心部の回転軸孔としての貫通孔２４内にクランクシャフト５が挿通されている。また、回転子２１は、回転子コア２３の内部に設けられた複数の永久磁石２５を備えている。回転子コア２３は、永久磁石孔として形成されたスロット２６を外周側の複数箇所に有しており、これらのスロット２６の内部に永久磁石２５がそれぞれ挿通されている。尚、永久磁石２５としては、例えば希土類磁石やフェライト磁石等を用いることが可能である。
【００１５】
固定子２２は、コンプレッサハウジング２の内周部に固定される固定子コア２２ａを有している。固定子コア２２ａにはコイル２２ｂが巻回されており、コイル２２ｂには図示しない外部電源が電気的に接続されている。つまり、モータ６は、コイル２２ｂを流れる電流が発生させる磁界と、回転子２１の永久磁石２５が発生させる磁界との相互作用によって回転子２１を回転させるものである。
【００１６】
ここで、モータ６の回転子２１の構成と、回転子２１の内部に設けられた永久磁石２５の構成とについて詳細に説明する。
図２に示すように、回転子コア２３は、薄板状に形成された複数の電磁鋼板２３ａを積層することにより、全体として中空の円筒形状を形成している。また、回転子コア２３の内部に永久磁石２５を挿通するためのスロット２６は、貫通孔２４を環状に囲むように４箇所に形成されている。尚、回転子コア２３の両端部には、永久磁石２５をスロット２６内に係止するための円環状のエンドプレート２７がそれぞれ固定されている。
【００１７】
図３に示すように、永久磁石２５は、上面２５ａ及び下面２５ｂを４つの側面２５ｃ〜２５ｆでつないだ平板形状を有している。また、永久磁石２５の各面の間にある角部のうちスロット２６に挿通する方向に延在する外角部２５ｇには、耐食性を有する材料、例えばアルミ等の金属や樹脂等の非金属が連続的にコーティングされており、このコーティングによって耐食性被覆層３０が形成されている。つまり、永久磁石２５の上面２５ａ、下面２５ｂ及び側面２５ｃ〜２５ｆは、耐食性被覆層３０が設けられた外角部２５ｇの近傍を除いて露出した状態となっている。
【００１８】
ここで、耐食性被覆層３０を形成する材料、すなわち上述したアルミ等の金属や樹脂等の非金属は、回転子コア２３を形成する電磁鋼板と比較するとより大きな磁気抵抗を有している。したがって、仮にこれらの材料によって永久磁石２５を全面的に覆った場合、永久磁石２５が発生させる磁界が弱められてしまうこととなる。すなわち、本発明における耐食性被覆層３０は、永久磁石２５の各面２５ａ〜２５ｆを少なくとも一部で露出させているため、永久磁石２５が発する磁界が弱められないようになっている。
【００１９】
図４に示すように、クランクシャフト５に垂直な断面において、スロット２６は平板形状を有する永久磁石２５と同様に矩形の断面形状を有しているが、その両端部は外側に向かって広げられており、耐食性被覆層３０を包囲する形状を有する端側部２６ａをそれぞれ形成している。スロット２６において、端側部２６ａに挟まれた領域を中央部２６ｂとする。端側部２６ａは中央部２６ｂに比べ、永久磁石２５との挿通間隙が大きくなっている。永久磁石２５の上面２５ａ及び下面２５ｂは中央部２６ｂに当接しており、それにより、永久磁石２５の磁束が直接回転子コア２３を通過するようになっている。
【００２０】
次に、電動圧縮機１の動作と、この実施の形態１に係る回転子２１の作用とについて説明する。
図１に示すように、図示しない外部電源から給電されてモータ６のコイル２２ｂに電流が流れると、コイル２２ｂが発生する磁界と回転子コア２３内の永久磁石２５の磁界との相互作用によって回転子２１とクランクシャフト５とが回転する。クランクシャフト５の回転に応じて可動スクロール１２が揺動すると、固定スクロール１１と可動スクロール１２とで仕切られた圧縮室１３の容積が変化して、吸入側空間７内の冷媒が図示しない冷媒通路を介して圧縮部側へ供給され、圧縮室１３内で圧縮される。
【００２１】
圧縮された冷媒は固定スクロール１１の吐出口１１ｂ及び吐出弁１１ｃを介して吐出側空間８に吐出され、吐出ポート３ａを介して外部のエアコンシステムに吐出される。外部のエアコンシステムを循環した冷媒は、コンプレッサハウジング２の吸入ポート２ｂを介して再び電動圧縮機１内に吸入される。
【００２２】
ここで、モータ６の回転子２１は、露出した状態でコンプレッサハウジング２の内部に収容されているため、エアコンシステムを循環してコンプレッサハウジング２内を流通する冷媒に晒されることとなる。また、永久磁石、特に希土類磁石は耐食性が低い部材であるため、エアコンシステム内に侵入した水や、水と冷媒との化学反応や水と潤滑油との化学反応によって発生した酸あるいは水素等によって腐食してしまう。したがって、永久磁石には腐食を防止するための表面処理を施すことが一般的となっているが、この場合、表面処理によって永久磁石の磁界が弱められてしまう。
【００２３】
本発明者らは、板状の部材である永久磁石２５における腐食は、永久磁石２５の上面２５ａ及び下面２５ｂと側面２５ｃ〜２５ｆとの間の角部を起点として発生することを見出した。つまり、永久磁石２５は、その角部のうち外角部２５ｇのみを覆う耐食性被覆層３０を有しつつも上面２５ａ及び下面２５ｂの大部分では回転子コア２３に当接していることにより、磁界を弱めることなく耐食性を極力確保することが可能となっている。また、耐食性被覆層３０によって永久磁石の磁界が弱められることが極力少ないため、モータ６のトルクが低下することもない。
【００２４】
以上に述べたように、板状の永久磁石２５において腐食の起点となる角部のうち外角部２５ｇに耐食性被覆層３０が設けられる一方で、永久磁石２５の上面２５ａ、下面２５ｂ及び側面２５ｃ〜２５ｆのそれぞれは角部近傍を除く部位で露出しているため、永久磁石２５の耐食性を極力確保しつつ、モータ６のトルク低下を極力低減することが可能となる。尚、この実施の形態では、スロット２６に挿通する方向に延在する外角部２５ｇのみに耐食性被覆層３０が設けられているが、スロット２６内に永久磁石２５を挿入する上で障害にならない限度で他の角部にも耐食性被覆層３０を設けてもよい。
【００２５】
上述した実施の形態において、電動圧縮機はスクロール式の圧縮機として構成されたが、電動圧縮機の構成をスクロール式に限定するものではなく、スクロール式以外の構成に適宜変更することが可能である。
また、上述した実施の形態において、回転子は４つの永久磁石を有するものとして構成されたが、磁石の数を４つに限定するものではなく、適宜変更することが可能である。
さらに、永久磁石の形状は平板状として説明されたが、例えば図５に示す永久磁石５５のように、上面５５ａ、下面５５ｂ及び側面５５ｃ〜５５ｆのうち、上面５５ａ、下面５５ｂ、側面５５ｃ、側面５５ｅが湾曲した形状とすることも可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  電動圧縮機、２  コンプレッサハウジング（ハウジング）、４  圧縮機構部（圧縮部）、５  クランクシャフト（回転軸）、６  モータ、２１  回転子、２３  回転子コア、２４  貫通孔（回転軸孔）、２５，５５  永久磁石、２５ａ  （永久磁石の）上面（外表面）、２５ｂ  （永久磁石の）下面（外表面）、２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ  （永久磁石の）側面（外表面）、２５ｇ  外角部、２６  スロット（永久磁石孔）、２６ａ  （スロットの）端側部、２６ｂ  （スロットの）中央部、３０  耐食性被覆層。
【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５】
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