(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁鋼板が積層された環状のコアと、
前記コアの軸方向の両端部に配置された端板と、
一方の前記端板の前記コアと反対側に配置されたバランスウェイトと、
前記一方の端板と前記バランスウェイトとの間に配置され、前記一方の端板と前記バランスウェイトとの間に隙間を形成するスペーサであって、前記バランスウェイトに一方の端面が接触するスペーサとを備え、
前記コアの周方向に配置された複数のリベットの一部が前記コア及び前記端板に前記軸方向に通されていると共に、残りが前記コア、前記端板、前記スペーサ及び前記バランスウェイトに前記軸方向に通されて全体が締結されている電動機。
【請求項２】
前記コアは、複数の電磁鋼板が互いにカシメ固定された積層カシメ部を有し、前記スペーサは、前記積層カシメ部を避けて配置されている請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記バランスウェイトは半円筒形状であり、
前記バランスウェイトの周方向の中心を径方向に延びる直線に対して対称に、前記スペーサが少なくとも２個配置されている請求項１又は請求項２記載の電動機。
【請求項４】
前記複数のリベットは、前記コアの中心軸を中心とした同心円上に等間隔に配置されている請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電動機。
【請求項５】
前記スペーサが前記バランスウェイトに一体形成されている請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の電動機と、前記電動機にシャフトを介して連結され、前記シャフトを介して前記電動機から伝達される駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構とを備えた圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランスウェイトを備えた電動機及びこれを備えた圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒などを圧縮するために利用される圧縮機は、密閉容器内に、電動機と、圧縮機構とを備えている。電動機は、密閉容器の内周面に固定されるステータと、ステータの内部で回転自在に支持されているローターとを有し、ローターと圧縮機構とがシャフトで連結されている。そして、ローターの回転力がシャフトを介して圧縮機構に伝達され、この伝達された動力によって圧縮機構で冷媒を圧縮するようになっている。【０００３】
従来より、ローターは、たとえば複数の電磁鋼板が積層されて構成された環状のコアと、コアの永久磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、永久磁石が永久磁石挿入孔から抜け落ちないようにコアの軸方向の両端部に配置された端板とを有する。ローターは更に、圧縮機構で発生する遠心力をキャンセルするためのバランスウェイトを有し、バランスウェイトがコアの軸方向の一端部において端板の外側に配置されている。そして、これらが重ねられた状態の組立体が複数のリベットで締結されて一体化され、ローターが構成されている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、特許文献１において、ローターとシャフトとは焼嵌めによって接続されている。すなわち、コアの中心部に形成されたシャフト挿入孔に加熱コイルを挿入し、加熱コイルに高周波電流を流してローターを発熱させることでコアのシャフト挿入孔の径を熱膨張させ、拡径したシャフト挿入孔にシャフトを挿入して固着するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、コアにおいてバランスウェイトが取りつけられる部分と、バランスウェイトが取りつけられない部分とで、リベットによる締結前後の軸方向の収縮量に差が生じ、故に、シャフト挿入孔の真直度が悪化する。シャフト挿入孔の真直度が悪化すると、シャフトの焼嵌め時にシャフト挿入孔とシャフトとの間に十分なクリアランスが確保されず、焼嵌め不良の要因となるという問題があった。【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、ローターのシャフト挿入孔の真直度の悪化を抑制することが可能な電動機及びこれを備えた圧縮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】
本発明に係る電動機は、複数の電磁鋼板が積層された環状のコアと、コアの軸方向の両端部に配置された端板と、一方の端板のコアと反対側に配置されたバランスウェイトと、一方の端板とバランスウェイトとの間に配置され、一方の端板とバランスウェイトとの間に隙間を形成するスペーサであって、バランスウェイトに一方の端面が接触するスペーサとを備え、コアの周方向に配置された複数のリベットの一部がコア及び端板に軸方向に通されていると共に、残りがコア、端板、スペーサ及びバランスウェイトに軸方向に通されて全体が締結されているものである。
【０００９】
本発明に係る圧縮機は、上記の電動機と、電動機にシャフトを介して連結され、シャフトを介して電動機から伝達される駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、全体が複数のリベットで締結される構成であって、コアのバランスウェイト側においては、バランスウェイトがスペーサ部分で端板と接触してリベットでコアに締結され、反バランスウェイト側ではリベットが端板と接触してコアに締結される構成した。このため、バランスウェイト側と反バランスウェイト側とでリベットによる締結荷重のバランスを図ることができ、コアの中心部のシャフト挿入孔の真直度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動機１ｂを備えた圧縮機１００の概要構成例図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３の分解概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３を、リベット挿入孔部分で切断した概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３にシャフト１ｃを高周波加熱で焼嵌めする工程の説明図である。
【図５】比較例のローター３０を、リベット挿入孔部分で切断した概略断面図である。
【図６】比較例のローター３０のカシメ状態におけるリベット締結荷重の作用範囲を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３のリベット締結状態におけるリベット締結荷重の作用範囲を示す図である。
【図８】比較例のローター３０における高周波加熱時のコア５の温度分布の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３における高周波加熱時のコア５の温度分布の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る電動機１ｂを備えた圧縮機１００の概要構成例図である。
本実施の形態に係る電動機１ｂは、ローター３のバランスウェイト形状に特徴を持たせる事により、ローター３とシャフト１ｃとを高周波加熱で焼嵌めする際の焼嵌め不良の要因を解消できる改良が加えられたものである。
【００１３】
［構成説明］
圧縮機１００は、密閉容器１内に、電動機１ｂと、圧縮機構１ｄとを備えており、密閉容器１外に液溜め容器１ｈが接続された構成を有する。密閉容器１には、密閉容器１内に冷媒を供給するための吸入パイプ１ｇと、圧縮された冷媒を密閉容器１から吐出する吐出パイプ１ｆとが接続されている。
【００１４】
（密閉容器１）
密閉容器１は、圧縮機１００の外郭を構成するものである。密閉容器１は、上シェル１ａ１と下シェル１ａ２とから構成されている。上シェル１ａ１は、密閉容器１の上部を構成する端部側シェルであり、たとえば絞り加工などが施され、椀形状をしているものである。また、図示は省略しているが、上シェル１ａ１には、電動機１ｂに電流を流すのに利用するガラス端子が設置される。
【００１５】
下シェル１ａ２は、密閉容器１の中間部分及び下部を構成するものであり、たとえば、下側が閉塞されている有底筒状をしているものである。すなわち、下シェル１ａ２には、上側に開口部が形成されて上シェル１ａ１が圧入されるとともに、下側が閉塞されて圧縮機構１ｄの摺動摩擦を軽減するのに利用される冷凍機油が貯留されるようになっている。
【００１６】
（吸入パイプ１ｇ及び液溜め容器１ｈ）
吸入パイプ１ｇは、一端が圧縮機構１ｄの後述のシリンダ１０と連通するように、密閉容器１の下シェル１ａ２に接続されている。吸入パイプ１ｇの他端は、液溜め容器１ｈに接続されている。液溜め容器１ｈは、液冷媒を貯留することができるアキュムレータとしての機能を有している。また、液溜め容器１ｈは、圧縮機１００に流入する冷媒の音などを低減するマフラーとしての機能も有するものである。
【００１７】
（吐出パイプ１ｆ）
吐出パイプ１ｆは、圧縮機構１ｄで圧縮された密閉容器１内の高温、高圧冷媒を吐出する配管である。吐出パイプ１ｆは、一端が流路の切り替えなどを行うのに利用される図示省略の四方弁などに接続され、他端が密閉容器１の内外を連通するように上シェル１ａ１に接続されている。
【００１８】
（圧縮機構１ｄ）
圧縮機構１ｄは、電動機１ｂにシャフト１ｃを介して連結され、シャフト１ｃを介して電動機１ｂから伝達される駆動力によって冷媒を圧縮し、密閉容器１の内部に放出するものである。圧縮機構１ｄは、下シェル１ａ２の内側面に取り付けられている。圧縮機構１ｄは、ローリングピストン型の圧縮機構であって、シリンダ１０、ピストン１１及びベーン（図示せず）等を備えている。シリンダ１０は平板で構成され、その略中心には、略円筒状の貫通孔が上方方向に貫通形成されている。この貫通孔の軸方向の両端は、シャフト１ｃを回転自在に支持する軸受１ｅによって閉塞され、シリンダ１０内に円筒形状のシリンダ室１０ａが形成されている。
【００１９】
シリンダ室１０ａ内にはピストン１１が配置されている。ピストン１１はリング状に形成されており、シャフト１ｃの偏心軸部に回転可能に嵌挿され、シャフト１ｃの回転に伴い、シリンダ室１０ａ内を偏心運動する。シリンダ室１０ａには、液溜め容器１ｈから吸入パイプ１ｇを介して冷媒が供給され、冷媒は、ピストン１１のシリンダ室１０ａ内での偏心運動に伴って圧縮され、密閉容器１の内部に放出されるようになっている。なお、本実施の形態では圧縮機構１ｄがローリングピストン型の圧縮機構１ｄであるものとして説明したが、これに限られたものではなく、スクロール型でもよい。
【００２０】
（電動機１ｂ）
電動機１ｂは、シャフト１ｃに固定されたローター３と、回転磁界によりローター３を回転させるステータ２とを有しており、密閉容器１内において圧縮機構１ｄの上方に配置されている。ステータ２は、密閉容器１の下シェル１ａ２の内周面であって圧縮機構１ｄの上側に固定されている。ローター３は、ステータ２の内側に、ステータ２から予め設定された間隔を空けて支持されている。以下、ローター３の構造について詳細に説明する。
【００２１】
［ローター３の詳細説明］
図２は、本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３の分解概略斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３を、リベット挿入孔部分で切断した概略断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３にシャフト１ｃを高周波加熱で焼嵌めする工程の説明図である。
【００２２】
ローター３は、複数の電磁鋼板が積層されて構成された環状のコア５と、永久磁石８と、コア５の軸方向の両端部に配置された端板９とを有する。複数の電磁鋼板のそれぞれには、カシメ結合用のたとえばＶ形などのカシメ部５ａ（後述の図６参照）が予め各薄板の打抜き工程で形成されている。このカシメ部５ａに圧着力が加えられることで電磁鋼板同士の結合が図られている。以下、カシメ部５ａでカシメ固定された部分を積層カシメ部５ａという。積層カシメ部５ａは、コア５の中心軸Ｏを中心とした同心円状にここでは６箇所、等間隔に形成されている。
【００２３】
また、コア５には、６個の永久磁石挿入孔３ａが形成されており、各永久磁石挿入孔３ａに永久磁石８が挿入されている。また、コア５の中心部はシャフト１ｃが挿入されるシャフト挿入孔１２ａとなっており、シャフト挿入孔１２ａの周囲には、後述のリベット４が挿入されるリベット挿入孔１３ａが中心軸Ｏを中心とした同心円上にここでは４箇所、等間隔に形成されている。
【００２４】
端板９は、永久磁石８が永久磁石挿入孔３ａから抜け落ちないように配置されているものである。端板９には、コア５のシャフト挿入孔１２ａ及びリベット挿入孔１３ａに対向してシャフト挿入孔１２ｂ及びリベット挿入孔１３ｂが形成されている。
【００２５】
また、一方の端板９、ここでは下側の端板９のコア５と反対側には、ローター３の回転精度を維持するためのバランスウェイト６が配置されている。バランスウェイト６は、圧縮機構１ｄにおける偏心回転時のシャフト１ｃ周りに生じる遠心力をキャンセルするために設けられるものであり、略半円筒形状に構成されている。バランスウェイト６には、端板９のリベット挿入孔１３ｂに対向してリベット挿入孔１３ｃが形成されている。バランスウェイト６の内周部はシャフト挿入孔１２ｃとなっている。バランスウェイト６は、磁界に影響を与えないように非磁性材又は反磁性材の材料を用いる事が一般的であるが、材料は特に限定されない。ローター３は、バランスウェイト６を備えることで、中心軸Ｏを含む平面を境にバランスウェイト側と反バランスウェイト側とで非対称性を持った構造になる。
【００２６】
そして、本実施の形態の特徴とする構成としては、端板９とバランスウェイト６との間にスペーサ７を備えたことにある。スペーサ７は、積層カシメ部５ａを避けた位置に配置されている。スペーサ７は、ここでは焼結等の製造方法によりバランスウェイト６と一体形成されている。なお、ここではスペーサ７がバランスウェイト６と一体形成されるとしたが、別体で構成してもよい。また、スペーサ７にはバランスウェイト６のリベット挿入孔１３ｃに対向してリベット挿入孔１３ｄが形成されている。
【００２７】
以上のように構成された各部品は、軸方向に重ねられ、重ねられた状態においてリベット挿入孔１３ａ〜１３ｄが軸方向に連通し、その連通孔にリベット４が挿入されて全体がカシメ締結され、ローター３が構成されている。具体的には、反バランスウェイト側では、コア５及び端板９に軸方向にリベット４が通され、またバランスウェイト側ではコア５、端板９、スペーサ７及びバランスウェイト６に軸方向にリベット４が通されて全体が締結されている。
【００２８】
ここで、バランスウェイト６の２つのリベット挿入孔１３ｃは、バランスウェイト６の周方向の中心を径方向に延びる直線に対して対称となる位置に形成されている。よって、バランスウェイト６のリベット挿入孔１３ｃに連通するリベット挿入孔１３ｄを有するスペーサ７もまた、バランスウェイト６に対して同様の位置に配置されている。そして、ローター３全体として、リベット４は中心軸Ｏを中心とした同心円上にここでは４箇所、等間隔に配置された構成としている。このため、ローター３においてリベット締結される箇所が等間隔に分散され、バランス良く締結が行われる。なお、ローター全体の締結に用いるリベット４の個数はここでは４個としたが、４個に限られたものではなく、任意に設定できる。
【００２９】
そして、全体が一体化されたローター３では、シャフト挿入孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃが連通してシャフト挿入孔１２（図３、図４参照）が形成される。このシャフト挿入孔１２に加熱コイル２０を挿入し、加熱コイル２０に高周波電流を流してコア５を加熱する。コア５の加熱によりシャフト挿入孔１２が拡径し、拡径したシャフト挿入孔１２にシャフト１ｃを挿入する。その後、コア５が冷えると、シャフト挿入孔１２が縮径し、シャフト１ｃとローター３とが固着される。
【００３０】
［スペーサ７の作用説明］
次に、本実施の形態のスペーサ７の作用を説明する。なお、本実施の形態のスペーサ７の作用をより明確に説明するため、比較例として、スペーサ７を備えていないローター３０を挙げ、これと比較して説明する。
【００３１】
まず、図５及び図６により、比較例のローター３０におけるリベット締結について説明する。図５は、比較例のローター３０を、リベット挿入孔部分で切断した概略断面図である。図６は、比較例のローター３０のカシメ状態におけるリベット締結荷重の作用範囲を示す図である。図６においてドットで示した部分がリベット締結荷重の作用範囲を示している。
【００３２】
比較例のローター３０ではスペーサ７を備えていないため、リベット４によりローター３０全体が締結された状態において、バランスウェイト６全体が端板９と接触する。このため、リベット締結荷重の作用範囲が、図６に示すようにバランスウェイト６の面全体となり、コア５の積層カシメ部５ａに及んでしまう。また、ローター３０の下部のうちバランスウェイト６が配置されていない反バランスウェイト側では、リベット４の座面７ａが端板９と接触する。このため、反バランスウェイト側のリベット締結荷重の作用範囲は、端板９に接触するリベット４の座面７ａの面積範囲分となる。つまり、反バランスウェイト側では、リベット締結荷重の作用範囲がコア５の積層カシメ部５ａまで及ばない。
【００３３】
このように、バランスウェイト側と反バランスウェイト側とでリベット締結荷重の作用範囲が異なるため、リベット４による締結前後の各積層カシメ部５ａにおいて軸方向に収縮量差が生し、コア５のシャフト挿入孔１２ａの真直度が悪化する。
【００３４】
次に、本実施の形態のスペーサ７を備えたローター３におけるリベット締結について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３のリベット締結状態におけるリベット締結荷重の作用範囲を示す図である。
【００３５】
本実施の形態のローター３はスペーサ７を備えているため、バランスウェイト側においてリベット締結状態で端板９と接触するのはスペーサ７部分である。このため、リベット締結荷重の作用範囲は端板９に接触するスペーサ７の上面部分となり、コア５の積層カシメ部５ａまで及ばない。一方、反バランスウェイト側のリベット締結荷重の作用範囲は、端板９に接触するリベット４の座面７ａの面積範囲分となる。このため、反バランスウェイト側のリベット締結荷重の作用範囲は、コア５の積層カシメ部５ａまで及ばない。従って、バランスウェイト側と反バランスウェイト側とで、コア５の各積層カシメ部５ａの軸方向の収縮量差が生じず、コア５のシャフト挿入孔１２ａの真直度の悪化を抑制することができる。
【００３６】
このようにシャフト挿入孔１２ａの真直度の悪化を抑制できるため、真直度の悪化に起因した焼嵌め不良を抑制することができる。ここで、シャフト挿入孔１２ａの真直度の悪化をより抑制するには、リベット４の座面７ａの面積と、スペーサ７の端板９との接触面の面積とを同じとすることが望ましい。
【００３７】
［ローター３の構造特徴に基づく高周波加熱時のコア温度分布］
次に、ローター３の高周波加熱時におけるスペーサ７の作用を説明する。ここでも、比較例として、スペーサ７を備えていないローター３０を挙げ、これと比較して説明する。
【００３８】
図８は、比較例のローター３０における高周波加熱時のコア５の温度分布の説明図である。
比較例のローター３０では、バランスウェイト６全体が端板９と接触するため、加熱コイル２０の高周波磁界によって発熱したコア５の熱が、端板９を介してバランスウェイト６全体に急速に吸熱されてしまう。従って、コア５の下部の温度がコア５の上部と比較して低くなり、コア５の軸方向において温度が均一にならず、ばらつきが生じる。それ故、シャフト挿入孔１２ａの熱膨張量も軸方向でばらつく。また、ローター３０に内包された永久磁石８には温度制約があるため、ローター上部温度の上限にて加熱条件を設定する必要があり、ローター下部は加熱不十分な状態となる。よって、ローター下部において焼嵌めに対しての十分なクリアランスが確保できず、焼嵌め不良の要因となる。
【００３９】
図９は、本発明の実施の形態に係る電動機１ｂのローター３における高周波加熱時のコア５の温度分布の説明図である。
本実施の形態のローター３では、スペーサ７が端板９に接触するため、バランスウェイト６は端板９から離間し、スペーサ７が熱遮蔽スペーサとして機能する。また、バランスウェイト６において端板９に接触する部分はスペーサ７であり、上記比較例と比較して端板９と接触する面積が小さい。このため、加熱コイル２０の高周波磁界によって発熱したコア５の熱が、端板９を介してバランスウェイト６に吸熱される現象を抑制することができる。その結果、コア５の温度は、軸方向下部から軸方向上部にかけて均温化される。よって、コア５のシャフト挿入孔１２ａの熱膨張量を均一化することができ、焼嵌めに対しての充分なクリアランスを確保することができ、シャフト１ｃの挿入が容易になる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、バランスウェイト６と端板９との間にスペーサ７が配置され、バランスウェイト６がスペーサ７部分で端板９と接触してリベット締結される構成とした。このため、バランスウェイト６側のリベット４による締結荷重の伝達範囲をスペーサ７部分に限定、つまり局所領域に限定することができる。よって、リベット４による締結荷重が積層カシメ部５ａに及ぶことを抑制できる。その結果、コア５のバランスウェイト側と反バランスウェイト側とでリベット４による締結荷重のバランスを図ることができ、シャフト挿入孔１２ａの真直度の悪化を抑制することができる。
【００４１】
また、ローター３を高周波加熱してシャフト１ｃを焼嵌めする工程において、バランスウェイト６はスペーサ７部分で端板９に接触し、バランスウェイト６自体は端板９から離間する。このため、スペーサ７が熱遮蔽スペーサとして作用し、コア５で発熱した熱がバランスウェイト６に吸熱される現象を抑制できる。よって、コア５の温度が、軸方向下部から軸方向上部にかけて均温化され、コア５のシャフト挿入孔１２ａの熱膨張量が均一となる。その結果、シャフト１ｃのシャフト挿入孔１２ａへの挿入が容易になり、焼嵌め不良を抑制できる。
【００４２】
また、スペーサ７は積層カシメ部５ａを避けて配置されているので、スペーサ７部分のリベット４による締結荷重が積層カシメ部５ａに及ぶことを防止できる。
【００４３】
また、バランスウェイト６は半円筒形状であり、バランスウェイト６の周方向の中心を径方向に延びる直線に対して対称にスペーサ７が配置されているので、バランスウェイト６に作用する締結荷重のバランスを図ることができる。そして、スペーサ７はこのように配置される関係から少なくとも２個備えられる。
【００４４】
また、各リベット４は、コア５の中心軸Ｏを中心とした同心円上に等間隔に配置されているので、ローター３においてリベット締結される位置が等間隔に分散され、バランス良く締結を行うことができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、バランスウェイト６とスペーサ７とを一体形成しており、スペーサ７部分を、焼結等の製造方法により安価に形成することができる。このため、スペーサ７をバランスウェイト６と別体に製造する場合に比べて製造コストを低減できる。また、本実施の形態の構成は、いわば、従来既存のバランスウェイト６に対してスペーサ７を設けるだけの簡単な構成である。よって、製造コストを増大することなく、シャフト挿入孔１２ａの真直度悪化の抑制及び高周波加熱時のコア５の温度不均一の抑制を図ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  密閉容器、１ａ１  上シェル、１ａ２  下シェル、１ｂ  電動機、１ｃ  シャフト、１ｄ  圧縮機構、１ｅ  軸受、１ｆ  吐出パイプ、１ｇ  吸入パイプ、１ｈ  液溜め容器、２  ステータ、３  ローター、３ａ  永久磁石挿入孔、４  リベット、５  コア、５ａ  カシメ部（積層カシメ部）、６  バランスウェイト、７  スペーサ、７ａ  座面、８  永久磁石、９  端板、１０  シリンダ、１０ａ  シリンダ室、１１  ピストン、１２  シャフト挿入孔、１２ａ  シャフト挿入孔、１２ｂ  シャフト挿入孔、１２ｃ  シャフト挿入孔、１３ａ  リベット挿入孔、１３ｂ  リベット挿入孔、１３ｃ  リベット挿入孔、１３ｄ  リベット挿入孔、２０  加熱コイル、３０  ローター、１００  圧縮機、Ｏ  中心軸。
【図１】
0006707180.tif 000002
【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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