(57)【要約】【課題】回転子がシャフトに確実に固定されるとともに性能の優れた回転電機を得る。【解決手段】回転子鉄心３１１は、鉄心孔を形成する鉄心孔形成部３１１１と鉄心孔よりも径の大きい大径孔を形成する大径孔形成部３１１２とを有し、一対の端板３１３は前記鉄心孔よりも径の大きい孔を形成しシャフト４と隙間を設けて嵌合する中央孔形成部３１３２を有し、回転子鉄心３１１は端板３１３により積層方向両側から挟持され、端板３１３の中央孔形成部３１３２、鉄心孔および大径孔形成部３１１１，３１１２を貫通してシャフト４が嵌合されており、中央孔形成部３１３２がシャフト４に溶接されている。シャフト４と回転子鉄心３１１の同軸度は、シャフト４と鉄心孔形成部３１１１とのはめあい公差で決定され、大径孔形成部３１１２の存在により溶接時の図示しない磁石が収容された回転子鉄心３１１への熱流が抑制され、磁石の性能低下が防止される。【選択図】図４
2018064372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと回転子と固定子とを有する回転電機であって、
前記回転子は、回転子鉄心と端部材と永久磁石と間隙形成部とを有し、
前記回転子鉄心は．磁性材料で形成された円板状の板材が積層されたものであって、前記積層方向に貫通する鉄心孔を形成する鉄心孔形成部と前記積層方向に延在する磁石保持部とを有し、
前記端部材は、金属材料で形成された第一部材と、第二部材とを有し、前記第一部材および前記第二部材は中央孔を形成する中央孔形成部を有し、
前記鉄心孔形成部と前記中央孔形成部とが同軸になるようにして前記積層された前記板材が前記第一部材および前記第二部材により前記積層方向に締めつけられ、前記磁石保持部に前記永久磁石が保持されたものであり、
前記間隙形成部は、前記回転子鉄心および前記端部材の少なくとも一方に設けられ、前記回転子鉄心と前記中央孔形成部との間に前記積層方向に間隙を形成するものであり、
前記鉄心孔形成部および前記中央孔形成部に前記シャフトが挿入され、前記中央孔形成部が前記シャフトに溶接されたものであり、
前記回転子が前記固定子内に配置されるものである
回転電機。
【請求項２】
前記鉄心孔形成部が形成する前記鉄心孔の径は、前記中央孔形成部が形成する前記中央孔の径よりも小さいものであり、前記シャフトと前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部とのはめあい公差は、前記シャフトと前記回転子とが予め決められた同軸度となるようにされたものであり、前記シャフトと前記鉄心孔形成部との嵌合により前記シャフトと前記回転子鉄心との同軸度が規制されたものである
請求項１項に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転子鉄心は、前記鉄心孔形成部の径方向外側に前記回転子鉄心の軸方向に貫通するとともに前記間隙形成部に連通する複数の貫通孔を形成する貫通孔形成部を有するものである
請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第一部材は、本体部と中空円筒部とを有し、前記中空円筒部は前記本体部から突出されたものであり、前記中空円筒部が前記中央孔形成部とされたものである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第一部材は、前記中央孔形成部の径方向外側に端部材孔を形成する複数の端部材孔形成部を有するものである
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の回転電機の製造方法であって、次の工程（ａ）〜（ｃ）を有する回転電機の製造方法。
（ａ）前記回転子鉄心を前記端部材で締めつけて前記間隙形成部を有する前記回転子を製造する回転子製造工程。
（ｂ）前記シャフトに前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部を嵌合させる嵌合工程。
（ｃ）前記第一部材の前記中央孔形成部を前記シャフトに溶接する溶接工程。
【請求項７】
前記シャフトと前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部とのはめあい公差は、前記シャフトと前記回転子とが予め決められた同軸度となるようにされたものであり、
前記嵌合工程は、前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部が前記シャフトに嵌合することにより前記シャフトと前記回転子鉄心との同軸度が規制される同軸度規制嵌合工程である
請求項６に記載の回転電機の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項５に記載の回転電機と圧縮部と収容器とを備え、前記圧縮部は前記シャフトに連結され気体を圧縮するものであって、前記回転電機および前記圧縮部が前記収容器に収容されたものである圧縮機。
【請求項９】
請求項８に記載の圧縮機の製造方法であって、次の工程（ａ）〜（ｇ）を有する圧縮機の製造方法。
（ａ）前記回転子鉄心を前記端部材で締めつけて前記間隙形成部を有する前記回転子を製造する回転子製造工程。
（ｂ）前記シャフトに前記圧縮部を連結する連結工程。
（ｃ）前記シャフトおよび前記シャフトに連結された前記圧縮部を前記収容器に収容する収容工程。
（ｄ）前記収容器に前記固定子を収容し固定する固定子収容工程。
（ｅ）前記圧縮部を前記収容器に固定する圧縮部固定工程。
（ｆ）前記シャフトに前記第一部材が前記第二部材よりも前記圧縮部から遠い方側にあるようにして前記回転子を嵌合させる嵌合工程。
（ｇ）前記第一部材の前記中央孔形成部を前記シャフトに溶接する溶接工程。
【請求項１０】
前記溶接工程は、タングステン−不活性ガス溶接法により行われるものである
請求項９に記載の圧縮機の製造方法。
【請求項１１】
前記溶接工程は、前記溶接される溶接部周辺の気圧が前記間隙形成部内の気圧よりも低くなるようにして溶接が行われるものである
請求項９または請求項１０に記載の圧縮機の製造方法。
【請求項１２】
前記シャフトと前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部とのはめあい公差は、前記シャフトと前記回転子とが予め決められた同軸度となるようにされたものであり、
前記嵌合工程は、前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部が前記シャフトに嵌合することにより前記シャフトと前記回転子鉄心との同軸度が規制される同軸度規制嵌合工程である
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の圧縮機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば圧縮機のように大きなトルクが要求される、永久磁石を用いた回転子を有する回転電機および回転電機の製造方法、並びに圧縮機および圧縮機の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機としての同期モータの永久磁石を有する回転子をシャフトに対して固定する方法としては、永久磁石回転子（回転子）を挟持端板（端板）を介してロータ軸（シャフト）に組み付け、挟持端板をロータ軸に溶接固定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１２１７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回転子は以上のように構成され、挟持端板をロータ軸に溶接固定するが、溶接の熱により回転子の永久磁石が加熱され、性能が低下するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、回転子がシャフトに確実に固定されるとともに性能の優れた回転電機を得ること、回転子をシャフトに確実に固定できるとともに性能の優れた回転電機の製造方法を提供すること、性能の優れた圧縮機を得ること、回転子をシャフトに確実に固定できるとともに性能が優れた圧縮機の製造方法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】
この発明に係る回転電機においては、
シャフトと回転子と固定子とを有する回転電機であって、
前記回転子は、回転子鉄心と端部材と永久磁石と間隙形成部とを有し、
前記回転子鉄心は．磁性材料で形成された円板状の板材が積層されたものであって、前記積層方向に貫通する鉄心孔を形成する鉄心孔形成部と前記積層方向に延在する磁石保持部とを有し、
前記端部材は、金属材料で形成された第一部材と、第二部材とを有し、前記第一部材および前記第二部材は中央孔を形成する中央孔形成部を有し、
前記鉄心孔形成部と前記中央孔形成部とが同軸になるようにして前記積層された前記板材が前記第一部材および前記第二部材により前記積層方向に締めつけられ、前記磁石保持部に前記永久磁石が保持されたものであり、
前記間隙形成部は、前記回転子鉄心および前記端部材の少なくとも一方に設けられ、前記回転子鉄心と前記中央孔形成部との間に前記積層方向に間隙を形成するものであり、
前記鉄心孔形成部および前記中央孔形成部に前記シャフトが挿入され、前記中央孔形成部が前記シャフトに溶接されたものであり、
前記回転子が前記固定子内に配置されるものである。
【０００７】
この発明に係る回転電機の製造方法においては、前記記載の回転電機を製造する製造方法であって、次の工程（ａ）〜（ｃ）を有するものである。
（ａ）前記回転子鉄心を前記端部材で締めつけて前記間隙形成部を有する前記回転子を製造する回転子製造工程。
（ｂ）前記シャフトに前記回転子鉄心の前記鉄心孔形成部を嵌合させる嵌合工程。
（ｃ）前記第一部材の前記中央孔形成部を前記シャフトに溶接する溶接工程。
【０００８】
この発明に係る圧縮機においては、前記記載の回転電機と圧縮部と収容器とを備え、前記圧縮部は前記シャフトに連結され気体を圧縮するものであって、前記回転電機および前記圧縮部が前記収容器に収容されたものである。
【０００９】
この発明に係る圧縮機の製造方法は、前記記載の圧縮機を製造する方法であって、次の工程（ａ）〜（ｇ）を有するものである。
（ａ）前記回転子鉄心を前記端部材で締めつけて前記間隙形成部を有する前記回転子を製造する回転子製造工程。
（ｂ）前記シャフトに前記圧縮部を連結する連結工程。
（ｃ）前記シャフトおよび前記シャフトに連結された前記圧縮部を前記収容器に収容する収容工程。
（ｄ）前記収容器に前記固定子を収容し固定する固定子収容工程。
（ｅ）前記圧縮部を前記収容器に固定する圧縮部固定工程。
（ｆ）前記シャフトに前記第一部材が前記第二部材よりも前記圧縮部から遠い方側にあるようにして前記回転子を嵌合させる嵌合工程。
（ｇ）前記第一部材の前記中央孔形成部を前記シャフトに溶接する溶接工程。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る回転電機は、回転子鉄心および端部材の少なくとも一方に設けられ、回転子鉄心と中央孔形成部との間に回転子鉄心の積層方向に間隙を形成する間隙形成部を有するので、回転子鉄心に保持された磁石の性能低下を招くことなく、回転子がシャフトに確実に固定されるとともに性能の優れた回転電機を得ることができる。
【００１１】
この発明に係る回転電機の製造方法は、回転子鉄心および端部材の少なくとも一方に設けられ、回転子鉄心と中央孔形成部との間に回転子鉄心の積層方向に間隙を形成する間隙形成部を設けて、シャフトと中央孔形成部とを溶接するときに溶接部から磁石が保持された回転子鉄心への熱流を抑制するので、回転子鉄心に保持された磁石の性能低下を招くことなく、回転子をシャフトに確実に固定できるとともに性能の優れた回転電機を製造することができる。
【００１２】
この発明に係る圧縮機は、回転子鉄心および端部材の少なくとも一方に設けられ、回転子鉄心と中央孔形成部との間に回転子鉄心の積層方向に間隙を形成する間隙形成部を有するので、回転子鉄心に保持された磁石の性能低下を招くことなく、回転子がシャフトに確実に固定されるとともに性能の優れた回転電機を有するので、性能にすぐれた圧縮機を得ることができる。
【００１３】
この発明に係る圧縮の製造方法は、回転子鉄心および端部材の少なくとも一方に設けられ、回転子鉄心と中央孔形成部との間に回転子鉄心の積層方向に間隙を形成する間隙形成部を設けて、シャフトと中央孔形成部とを溶接するときに溶接部から磁石が保持された回転子鉄心への熱流を抑制するので、回転子鉄心に保持された磁石の性能低下を招くことなく、回転子をシャフトに確実に固定できるとともに性能の優れた圧縮機を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１である回転式圧縮機の構成を示す構成図である。
【図２】図１の回転子鉄心の構成を示す斜視図である。
【図３】図１の端板の構成を示す斜視図である。
【図４】図１の溶接部近傍を拡大した断面図である。
【図５】図１の電動機の製造方法を説明するための説明図である。
【図６】図１の電動機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２である溶接部近傍を拡大した断面図である。
【図８】実施の形態２である端板の構成を示す斜視図である。
【図９】実施の形態３である溶接部近傍を拡大した断面図である。
【図１０】実施の形態３である端板の構成を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態４である溶接部近傍を拡大した断面図である。
【図１２】実施の形態４である溶接部の要部を示す要部拡大図である。
【図１３】実施の形態４である端板の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１〜図６は、この発明の実施の形態１を示すものであり、図１は回転式圧縮機の構成を示す構成図、図２は回転子鉄心の構成を示す斜視図、図３は端板の構成を示す斜視図である。図４は溶接部近傍を拡大した断面図、図５は電動機の製造方法を説明するための説明図、図６は電動機の製造方法を説明するためのフローチャートである。この実施の形態では、回転式圧縮機を例に説明する。これらの図において、圧縮機としての回転式圧縮機１００は、内部を密閉するシェル１と、シェル１の内部に固定された圧縮部としての負荷部２と、シェル１の内部に固定された回転電機としての電動機３と、負荷部２に対して回転自在に取り付けられ、負荷部２と電動機３とを連結する炭素鋼あるいは鋳鉄にて形成されたシャフト４、シェル１に設けられた吸入管８、吐出管９を有する。
【００１６】
シェル１は鋼板製の有底円筒状の本体部１１と鏡板状の蓋１２とを有し、本体部１１に蓋１２が嵌合され溶接されて、気密状態にされている。負荷部２は、上部端板兼軸受２１、下部端板兼軸受２２、偏心部２４を有する。なお、上部端板兼軸受２１および下部端板兼軸受２２は端板とスリーブ軸受とが一体に形成されたものである。偏心部２４はシャフト４（後述）と一体に形成されており、シャフト４は、上部端板兼軸受２１および下部端板兼軸受２２により回転自在に支持されている。偏心部２４は、上部端板兼軸受２１、下部端板兼軸受２２にて形成される圧縮室に収容されている。
【００１７】
電動機３は、回転子３１と固定子３２とを有する。なお、詳細は後述するが、回転子３１はシャフト４に溶接され、固定子３２はシェル１の本体部１１に固定される。円筒状の回転子３１は、回転子鉄心３１１と、回転子鉄心３１１の外周側に軸対象に配せられた永久磁石としての磁石３１２と、回転子鉄心３１１の軸方向の両端に当接された端部材としての端板３１３と、回転子鉄心３１１と端板３１３とを連結固定する連結棒３１４とを有する。なお、図１における反負荷側（上方側）の端板３１３がこの発明における第一部材であり、負荷側（下方側）の端板３１３がこの発明における第二部材である。回転子鉄心３１１は、磁性材料で形成された円板状の板材を積層して円筒形状に構成され、シャフト４と所定の精度（はめあい公差）で嵌合する鉄心孔形成部３１１１と、回転子鉄心３１１の軸方向端部から凹設された間隙形成部としての大径孔形成部３１１２と、連結棒３１４を挿通する挿通孔形成部３１１３と、磁石３１２を保持する磁石保持部３１１４と、鉄心孔形成部３１１１の周辺に軸対象に複数設けられた貫通孔を形成する貫通孔形成部としての円弧状孔形成部３１１５とを有する。磁石保持部３１１４は、回転子鉄心３１１を貫通してすなわち回転子鉄心３１１の積層方向に延在して設けられている。
【００１８】
鉄心孔形成部３１１１にて形成される鉄心孔の径は、シャフト４に対して間隙２０μｍ以下の嵌め合または軽い締まり嵌めまたは中間嵌めとなる寸法関係に設定されている。この鉄心孔形成部３１１１とシャフト４とのはめあい公差は、回転子鉄心３１１とシャフト４との予め決められた同軸度が確保されるように決められる。回転子鉄心３１１は、回転子鉄心３１１を構成する積層された薄板の反負荷側の端からの複数枚の中心孔の径を大きくすることによって、鉄心孔形成部３１１１と同軸に大径孔形成部３１１２が形成されている。大径孔形成部３１１２にて形成される大径孔の径ｄ２は、シャフト４の回転子３１との嵌合部の径ｄ１よりも２×ｂ（ｂは後述する溶接部５の径方向寸法、図４参照）以上大きくされている。すなわち、ｄ２＞ｄ１＋２ｂにされている。このような寸法関係に選ぶのは、溶接部５が形成されるときに、回転子鉄心３１１へ伝わる溶接の熱量を抑制し、回転子鉄心３１１に収容された磁石の温度上昇を防ぎ、性能を向上させるためである。
【００１９】
円板状の端板３１３は、ＳＵＳ３０４（オーステナイト系の１８％クロム（Ｃｒ）８％ニッケル（Ｎｉ）のステンレス鋼）などの非磁性金属材料にて形成されており、図３に示されるように、磁石３１２の軸端および回転子鉄心３１１を押さえる磁石押さえ部３１３１、中央孔を形成しシャフト４と寸法ｇの間隙（図４）を設けて嵌合する中央孔形成部３１３２、端部としての面取り部３１３３、円弧状の端部材孔を形成する複数の端部材孔形成部３１３４、円形孔形成部３１３５、重り３１３６、リベット３１３７を有する。中央孔形成部３１３２にて形成される円形孔の径は、前記鉄心孔形成部３１１１にて形成される鉄心孔の径（シャフト４の径とほぼ同じである）よりも寸法２ｇ（図４参照）だけ大きくされている。従って、中央孔形成部３１３２はシャフト４との間に比較的大きい寸法ｇの間隙を有している。中央孔形成部３１３２には、軸方向の端部に面取り部３１３３が設けられている。
【００２０】
端部材孔形成部３１３４は、弧状孔を形成する。磁石押さえ部３１３１の端部に重り３１３６がリベット３１３７により固定されている。重り３１３６は、シャフト４を介して回転子３１にて駆動される偏心部２４に対して動的バランスを図るものである。端板３１３は、回転子鉄心３１１の図１における上下方向（シャフト４の軸方向）両端に配置され、連結棒３１４により回転子鉄心３１１および端板３１３が回転子鉄心３１１の積層方向（軸方向）に締めつけられ固定されている。回転子３１は、以上のように構成されている。
【００２１】
以上のような回転子３１は、端板３１３の中央孔形成部３１３２がシャフト４に異種金属用のフィラを用いたＴＩＧ溶接（タングステン−不活性ガス溶接法）によって固定され、溶接部５が形成されている。固定子３２は、回転子３１の外周側面に対向して設けられた固定子鉄心３２１と、固定子鉄心３２１に巻回された固定子コイル３２２とを有し、固定子鉄心３２１の外周側でシェル１に対して固定されている。回転子３１は、固定子３２内に配置されている（図１）。
【００２２】
回転子３１が嵌合され溶接されたシャフト４が回転駆動され、シャフト４の回転に伴って偏心部２４が負荷部２の中で偏心運動することによって吸入口から吸入された気体としての冷媒が圧縮され電動機３を通過して吐出管９から送出される。効率的な冷媒の圧縮には負荷部２は高い組立精度が必要とされる一方で、摩擦抵抗による損失を抑えるために、シャフト４の上部端板兼軸受２１、下部端板兼軸受２２との摺動径はできるだけ小さいことが望ましい。このため、シャフト４の上部端板兼軸受２１と摺動（嵌合）する部位の径は、偏心部２４の径よりも小さくする必要があり、回転子３１をシャフト４に固定してから負荷部２を本体部１１内にて組み立てることは困難である。
【００２３】
以下、このような構成の回転式圧縮機１００の組立方法について、図５の説明図、図６のフローチャートにより説明する。まず、回転子３１の組立および回転子３１内部の磁石３１２の着磁を行っておく。並行して、シャフト４を含めた負荷部２の組立と、固定子３２の組立を行う（ステップＳ１１：回転子製造工程、連結工程）。なお、この実施の形態においては、シャフト４と偏心部２４とが一体に形成されているので、負荷部２の組立完了によりシャフト４と負荷部２との連結が完了する。負荷部２とシャフト４とが別々に形成されている場合は、このステップＳ１において、シャフトと負荷部とを連結することになり、このステップＳ１が連結工程となる。次に、シャフト４を含めた負荷部２をシェル１に入れる（ステップＳ１２：収容工程）。この段階では負荷部２はシェル１に固定しない。
【００２４】
次に、例えば焼き嵌めで、固定子３２をシェル１に挿入して固定し（ステップＳ１３：固定子収容工程）、その後固定子３２の内周面とシャフト４とが予め決められた同軸度となるように同軸度を調整し（ステップＳ１４）、負荷部２をシェル１に溶接により固定する（ステップＳ１５）。次に、回転子３１をシャフト４に嵌合させる（ステップＳ１６：同軸度規制嵌合工程、嵌合作業工程）。このとき、回転子鉄心３１１の鉄心孔形成部３１１１とシャフト４のはめあい公差により回転子３１とシャフト４との同軸度が自動的に規制され決定される。続いて、負荷部２と反対側にある端板３１３の中央孔形成部３１３２とシャフト４とを溶接接合する（ステップＳ１７：溶接工程、詳細後述）。負荷部２側にある端板３１３は、溶接しない。その後、本体部１１に蓋１２を嵌合させてシェル１が気密になるように溶接する（ステップＳ１８）。
【００２５】
ステップＳ１６において、シャフト４に回転子３１を嵌合させると、回転子３１は鉄心孔形成部３１１１とシャフト４とのはめあい公差に応じて同軸度が自動的に決定され、回転子３１がシャフト４と精度良く嵌合される。端板３１３の中央孔形成部３１３２の径は回転子鉄心３１１の鉄心孔形成部３１１１の径よりも大きいので、回転子３１とシャフト４との同軸度の決定には関与しないし、次のステップＳ１７において溶接により端板３１３が歪んでも、回転子３１とシャフト４との同軸度に悪影響を与えるおそれがない。また、ステップＳ１７における溶接に際しては、保護カバー９１により端板３１３の中央孔形成部３１３２の周辺を除いた部分を覆いながら、溶接トーチ９２を所定の位置に固定した状態でシャフト４の軸端をクランパ９３で把持して回転させることでシャフト４およびシャフト４に対して摩擦で保持されている回転子３１とが一体となって回転し、嵌合した中央孔形成部３１３２を全周にわたってシャフト４に溶接する。この時、保護カバー９１を挟んで溶接トーチ９２側の気圧が、端板３１３の中央孔形成部３１３２（図２、図４参照）の鉄心３１１側の気圧に対して負圧になるようにして溶接する。
【００２６】
端板３１３の中央孔形成部３１３２とシャフト４との間隙は、フィラにより充填されるが、図４に示されるように溶接トーチ９２と反対側つまり中央孔形成部３１３２の回転子鉄心３１１に近い側は溶融しないで、シャフト４との間にシャフト４の径方向の寸法ｇの間隙が残っている。溶接固定にあたっては、シャフト４の素材は炭素鋼あるいは鋳鉄からなることから、含有する炭素を抑制するために溶接部５の形状は、シャフト４の軸方向寸法ａと径方向寸法ｂとの間に、ａ＜ｂ、望ましくは１．５ａ＜ｂなる関係が成立する形状とするとともに、フィラの添加量を、溶接部５中の材料組成において、リンと硫黄の重量％合計が０．０２％以下、望ましくは０．０１％となるように設定する。なお、図４、図１等では構成の説明のために溶接前の端板３１３およびシャフト４の輪郭線を表示しているが、実際には溶融接合されるため境界線は変化する。
【００２７】
以上のような本実施の形態によれば、回転子鉄心３１１の反負荷側の端板３１３とシャフト４とを溶接するので、当該溶接部５近傍のみが局部的に加熱され、かつ端板３１３の中央孔形成部３１３２と回転子鉄心３１１との間の軸方向の間隙を形成する大径孔形成部３１１２が設けられているので、回転子鉄心３１１の磁石保持部３１１４に保持された磁石３１２への熱の流れを抑えることができる。これにより、溶接時の磁石３１２の温度上昇を抑制し特性の低下を抑えることができるため、電動機３の性能を向上させることができる。シャフト４は、回転子３１の反負荷側の端板３１３のみとの溶接であるため、シャフト４に対して間隙２０μｍ以下の嵌め合いまたは軽い締まり嵌めあるいは中間嵌めとなっている回転子鉄心３１１は、溶接の影響を受けずにシャフト４に対して精度よく固定される。なお、好ましくは中間嵌めを用いることが適切である。このため、シャフト４により回転子３１の位置決め（同軸度の規制）をすることが可能になり、溶接歪みに起因する回転子３１の軸ぶれが生じないため、電動機の振動や騒音を低く抑えることができる。
【００２８】
回転子３１の固定を開放側への溶接だけで上記の通り十分な強度で軸ぶれのない固定ができることから、シャフト４を負荷部２に組付けた後工程で固定することができ、シャフト４を分割したり上部端板兼軸受２１を分割したりすることなく回転子３１をシャフト４に対して固定することができる。よって、部品の分割や増加に伴う品質低下がなくシャフト４の径の小径化によるスリーブ軸受の摩擦抵抗の低減や磁石３１２を強化することによる大トルク化を進めることが可能となり、電動機設計の自由度を向上させることができる。
【００２９】
回転子鉄心３１１の鉄心孔形成部３１１１は、シャフト４に対して間隙２０μｍ以下の嵌め合いまたは軽い締まり嵌め、または中間嵌めによって精度よく嵌合していることから、回転子３１は高い精度でシャフト４に対して固定することができ、組立が容易であり、電動機の振動や騒音を低く抑えることができる。溶接を用いた固定により、シャフト４の径を小さくしても回転子３１と十分な強度で固定できる。これにより、負荷部２の上部端板兼軸受２１の摺動径（シャフト４の径）を小さくすることができ、摺動抵抗による損失を低くすることができるため、電動機の性能を向上させることができる。
【００３０】
また、端板３１３の中央孔形成部３１３２は、シャフト４に対して寸法ｇの間隙を設けて挿通されていることから、溶接部５の充分な軸方向溶け込み深さを得ることができ、接合強度を向上させることができる。また、面取り部３１３３を設けることにより、溶接部５の軸方向溶け込み深さをより深くし、更なる接合強度を得ることができる。これにより、シャフト４の径を小径化することによる摩擦抵抗の低減や、大トルク化が可能となり、電動機の性能を向上させることができる。回転子鉄心３１１は、鉄心孔形成部３１１１の周辺に複数の円弧状孔形成部３１１５が軸対象に設けられていることにより、溶接の際にシャフト４に加えられる熱が鉄心孔形成部３１１１から磁石３１２に伝達することを抑制することができる。
【００３１】
これにより、磁石３１２の温度上昇を抑制し特性の低下を抑えることができるため、電動機の性能を向上させることができる。また、円弧状孔形成部３１１５を設けることにより鉄心孔形成部３１１１の径方向の剛性を下げることができるため、回転子３１をシャフト４に挿入する際の挿入荷重が低減できることから、回転子３１とシャフト４との嵌合間隙をより小さく、あるいは締め代をより大きくすることが可能となるため、回転子３１を高い精度でシャフト４に対して固定することができ、電動機の振動や騒音を低く抑えることができる。
【００３２】
端板３１３は、シャフト４との嵌合部周辺に複数の端部材孔形成部３１３４が設けられていることにより、溶接の際に端板３１３の中央孔形成部３１３２に加えられる熱が端板３１３から磁石３１２に伝達することを抑制することができる。これにより、磁石３１２の温度上昇を抑制し磁気特性の低下を抑えることができるため、電動機の性能を向上させることができる。回転子鉄心３１１は、回転子鉄心３１１を構成する板材の反負荷側の軸端から複数枚によって、鉄心孔形成部３１１１と同軸でかつ径の大きな孔を形成する大径孔形成部３１１２が形成されていることによって、溶接時のアークや溶融金属から回転子鉄心３１１への熱流を低減することができることから、磁石３１２の反負荷側端部の温度上昇を抑制し磁気特性の低下を抑えることができるため、電動機の性能を向上させることができる。
【００３３】
また、端板３１３はＳＵＳ３０４等のステンレス系非磁性材料を用いることで、端板３１３の熱伝導率を低くし回転子鉄心３１１への熱の伝達を抑えることが可能となり、磁石３１２の温度上昇を抑制し磁気特性の低下を抑えることができる。フィラを用いたＴＩＧ溶接により溶接することにより、スパッタの飛散による周辺のダメージを防止することができるとともに、溶接部５は、母材であるシャフト４および端板３１３に広く浅い溶接幅を持った溶接部５を形成することができることから、母材組成に起因する溶接不具合を抑制しつつ溶接強度を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図７、図８は、実施の形態２を示すものであり、図７は溶接部近傍を拡大した断面図、図８は端板の構成を示す斜視図である。これらの図において、回転子４１は、回転子鉄心４１１、端部材および第一部材としての端板４１３、図示しない端板４１３と同様の第二部材としての端板を有する。回転子鉄心４１１（図８）は、磁性材料で形成された円板状の板材が積層されて形成され、シャフト４と高精度に嵌合する鉄心孔形成部４１１１と、鉄心孔形成部４１１１の周辺に軸対象に複数設けられた貫通孔を形成する貫通孔形成部としての円弧状孔形成部４１１５と、連結棒３１４を挿通する挿通孔形成部４１１３と、磁石を内部に保持する磁石保持部（図示せず、図２に示された磁石保持部３１１４と同様のものである）とを有する。鉄心孔形成部４１１１にて形成される鉄心孔の径は、図２に示された鉄心孔形成部３１１１にて形成される鉄心孔の径と同じにされており、シャフト４に対して間隙２０μｍ以下の嵌め合いまたは軽い締まり嵌めあるいは中間嵌めとなっている。回転子鉄心４１１は、実施の形態１の回転子鉄心３１１（図３、図４）に対し、大径孔形成部３１１２を有していない点が異なる。
【００３５】
端板４１３は、図８に示されるように、ＳＵＳ３０４などの非磁性材料にて円板状に形成されており、図示しない磁石の軸端および回転子鉄心４１１を押さえる磁石押さえ部３１３１、連結棒３１４が挿通される円形孔形成部３１３５、円環部４１３１を有する。円環部４１３１は、図８において磁石押さえ部３１３１よりも紙面に直角に手前側に凸になるように突設され中央孔を形成する中央孔形成部４１３２が設けられ、かつ反対側（裏側）が間隙形成部としての凹設部４１３８とされている。中央孔形成部４１３２には、軸方向の端部に端部としての面取り部４１３３が設けられている。中央孔形成部４１３２にて形成される孔の径は、図３に示された中央孔形成部３１３２にて形成される孔の径と同じにされている。磁石が収容された回転子鉄心４１１は、端板４１３と前述の図３における端板３１３と同様の図示しない端板とにその積層方向両側から挟まれ、連結棒３１４により締めつけられている。
【００３６】
これにより、図７に示されるように端板４１３にて回転子鉄心４１１を締めつけたとき、端板４１３（中央孔形成部４１３２）と回転子鉄心４１１との間に間隙が形成され、回転子４１は、回転子鉄心４１１の円弧状孔形成部４１１５と端板４１３の中央孔形成部４１３２と端部材孔形成部３１３４とが通じて、シャフト４の軸方向に連通し冷媒の通過する連通路が形成される。この後、実施の形態１と同様に回転子４１がシャフト４に嵌合され、中央孔形成部４１３２とシャフト４とが溶接され溶接部２０５が形成される。その他の構成については、図１〜図６に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、円環部４１３１を突出させなくても、裏側に凹設部を設けるだけでもよい。
【００３７】
以上のような本実施の形態によれば、端板４１３は、凹設部４１３８が設けられているので、回転子鉄心４１１との間に軸方向の間隙が形成されるため、回転子４１をシャフト４に溶接するとき、アークや溶融金属から回転子鉄心４１１に伝わる熱量を低減でき、図示しない磁石の反負荷側端部の温度上昇を抑制し磁気特性の低下を抑えることができるため、電動機の性能を向上させることができる。また、端板４１３に凹設部４１３８を設けて回転子鉄心４１１との間に間隙を確保していることから、回転子鉄心４１１は、実施の形態１に比し大径孔形成部３１１２（図２、図４）を設ける必要がない。このため、回転子鉄心４１１の製造が容易となるとともに、回転子鉄心４１１は全ての層においてシャフト４に対して高精度な嵌め合いで嵌合することが可能であるため、回転子３１の取付け精度すなわちシャフト４との同軸度を容易に確保することができ、組立が容易でかつ電動機の振動や騒音を低く抑えることができる。
【００３８】
また、回転子４１は、回転子鉄心４１１の円弧状孔形成部４１１５と端板４１３の凹設部４１３８にて形成される間隙とが連通して、回転子４１の軸方向に連通した連通路が形成されることから、形成された連通路の中を冷媒が通過することが可能となり、冷却性能が向上する。
【００３９】
実施の形態３．
図９、図１０は、実施の形態３を示すものであり、図９は溶接部近傍を拡大した断面図、図１０は端板他の構成を示す斜視図である。回転子５１は、図９に示されるように、回転子鉄心４１１の軸方向の反負荷側に設けられた端部材および第一部材としての端板５１３と、回転子鉄心４１１の軸方向の負荷側に設けられた第二部材としての端板（図示しないが端板５１３と同様のものである）とを有する。端板５１３は、図１０に示されるように、押さえ板５１４および結合部材５１５を有する。
【００４０】
押さえ板５１４は、ＳＵＳ３０４にて円板状に形成され、図示しない磁石の軸端および回転子鉄心４１１を押さえる磁石押さえ部５１４１およびクローバの葉状の孔を形成する孔形成部５１４２を有する。磁石押さえ部５１４１の外周部に重り３１３６がリベット３１３７により固定されている。結合部材５１５は、ＳＵＳ３０４にて正三角形板状に形成され、中央孔を形成しシャフト４と間隙を設けて嵌合する中央孔形成部５１５２を有する。中央孔形成部５１５２には、軸方向の端部に端部としての面取り部５１５３が設けられている。中央孔形成部５１３２にて形成される中央孔の径は、図３に示された中央孔形成部３１３２にて形成される中央孔の径と同じにされている。また、押さえ板５１４と結合部材５１５とが組み合わされて間隙形成部としての凹設部５１３８および端部材孔を形成する端部材孔形成部５１３４が形成されている（図１０）。
【００４１】
図示しない磁石が収容された回転子鉄心４１１は、端板５１３ともう一方の端板とにより積層方向両側から挟まれ、連結棒３１４により積層方向に締めつけられている。なお、押さえ板５１４と結合部材５１５とは別体に形成され、押さえ板５１４が回転子鉄心４１１側にあるようにして連結棒３１４により回転子鉄心の積層方向に一緒に締めつけられている。この後、実施の形態１におけるのと同様に回転子５１をシャフト４に嵌合させ、中央孔形成部５１５２とシャフト４とが溶接され溶接部３０５が形成される。これにより、図９に示すように、押さえ板５１４と結合部材５１５とが組み合わされて溶接部３０５と回転子鉄心４１１との間に間隙を形成する間隙形成部としての凹設部５１３８が形成されている。
【００４２】
回転子５１は、結合部材５１５の中央孔形成部５１５２と回転子鉄心４１１との間に軸方向に間隙が形成され、回転子５１は、回転子鉄心４１１の円弧状孔形成部４１１５と前記間隙とが連通して、回転子５１の軸方向に連通した冷媒の通過する連通路が形成される。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００４３】
実施の形態４．
図１１〜図１３は、実施の形態４を示すものであり、図１１は溶接部近傍を拡大した断面図、図１２は溶接部の要部を示す要部拡大図、図１３は端板の構成を示す斜視図である。回転子６１は、図１１に示されるように、回転子鉄心３１１の軸方向の反負荷側に設けられた端部材および第一部材としての端板６１３と、回転子鉄心３１１の軸方向の負荷側に設けられた第二部材としてのもう一方の端板（図示しないが端板６１３と同様のものである）とを有する。端板６１３は、図１３に示されるように、ＳＵＳ３０４などの非磁性材料にて円板状に形成されており、円板状の磁石押さえ部３１３１の中央部から突設された中央孔を形成する中央孔形成部としての中空円筒状の中空円筒部６１３２と端部としての面取り部６１３３とを有する。
【００４４】
中空円筒部６１３２の内径は、図３に示された中央孔形成部３１３２にて形成される孔の径と同じにされている。面取り部６１３３は中空円筒部６１３２の突設方向の端部の内側に設けられている。中空円筒部６１３２は、磁石押さえ部３１３１の中央部をバーリング加工により突設されたものであるので、磁石押さえ部３１３１との間に明確な区分線は生じないが、分かり易くするために仮想線Ｐを記入している。端部材孔形成部３１３４は、前記中空円筒部６１３２のバーリング加工後に形成される。中空円筒部６１３２の内径は、鉄心孔形成部３１１１の内径よりも大きくされている。
【００４５】
磁石が収容された回転子鉄心３１１は、端板６１３と図示しない別の端板とに積層方向両側から挟まれ、連結棒３１４により積層方向に締めつけられている。この後、実施の形態１におけるのと同様に回転子６１がシャフト４に嵌合され、中空円筒部６１３２の端部とシャフト４とが溶接され溶接部４０５が形成される。中空円筒部６１３２の先端部（図１２に一点鎖線で示す）は、溶接によって溶融し形状が消失する。
【００４６】
このように磁石押さえ部３１３１から突設された中空円筒部６１３２を設けることにより、溶接のアークは凸形状に尖った部位に飛びやすいため、アークが中空円筒部６１３２の先端のエッジ部に飛ぶことでアークが安定し、溶接品質が向上する。アークがバーリング加工された中空円筒部６１３２との間で発生し加熱されるため、溶接時のシャフト４側への入熱が低減され、炭素鋼あるいは鋳鉄からなるシャフト４から出る炭素、リン、硫黄の量を最小化して溶接品質を向上させることができる。
【００４７】
なお、前記では、バーリング加工により中空円筒部６１３２を設けるものを示したが、鋳造等で磁石押さえ部３１３１と中空円筒部６１３２とを一体に形成してもよい。
【００４８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  シェル、２  負荷部、３  電動機、４  シャフト、５  溶接部、３１  回転子、
３２  固定子、４１，５１，６１  回転子、１００  回転式圧縮機、
２０５，３０５  溶接部、３１１  回転子鉄心、３１２  磁石、３１３  端板、
４０５  溶接部、４１１  回転子鉄心、４１３，５１３，６１３  端板、
３１１１  鉄心孔形成部、３１１２  大径孔形成部、３１１４  磁石保持部、
３１１５  円弧状孔形成部、３１３２  中央孔形成部、３１３３  面取り部、
３１３４  端部材孔形成部、４１１１  鉄心孔形成部、４１１５  円弧状孔形成部、
４１３１  円環部、４１３２  中央孔形成部、４１３３  面取り部、４１３８  凹設部、
５１３２  中央孔形成部、５１３４  端部材孔形成部、５１３８  凹設部、
５１５２  中央孔形成部、５１５３  面取り部、６１３２  中空円筒部、
６１３３  面取り部。
【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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【図６】
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【図７】
2018064372.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018064372.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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