(57)【要約】【課題】  希土類磁石を使用し、回転子の電磁鋼板積層厚が小さい場合、回転子自体の重量増分が小さく、回転時の慣性力が小さくなるので、回転負荷変動の影響を大きく受け易い。【解決手段】  冷凍回路内に用いられる希土類磁石電動機搭載ロータリ圧縮機において、回転子３ｂにフェライト磁石搭載回転子と同等の電磁鋼板積層厚となるようにイナーシャ部５ａに所定の厚みがあり、バランスウェイト部質量よりイナーシャ部質量が重い非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を付設することにより、回転子３ｂ自体の重量が重くなり、慣性力を大きくなるため、回転負荷変動の影響を小さくすることができ、性能向上、騒音・振動の低減を図ることができる。【選択図】        図１
2005248843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内１に圧縮機構部２と電動機部３が回転軸４で連結され収容され、
また、前記電動機部の回転子に希土類磁石使用し、
前記回転子の上部及び下部の端面に先端側がバランスウエイト部であり、前記端面側がイナーシャ部である非磁性体のイナーシャ機能付きバランスウエイトを設け、前記圧縮機構部の偏心部の回転運動により発生する不平衡力を静的及び動的にバランスさせ、また、前記回転子の質量と前記イナーシャ機能付きバランスウエイトの前記イナーシャ部の質量との合計が回転負荷変動の影響を小さくする所定の質量以上としたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記イナーシャ機能付きバランスウエイトを、前記回転子の下部の端面にのみ設け、下部のイナーシャ部は、上部のイナーシャ部を合体したことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記回転子の下部の端面で、前記回転軸の偏心部と反対側に前記バランスウエイト部を設け、また、前記回転軸の偏心部と同じ側に非磁性のスペーサを設け、両者を介して前記イナーシャ部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記イナーシャ機能付きバランスウエイトの前記バランスウエイト部と前記イナーシャ部とを別部材としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機器などの冷凍回路内に用いられる希土類磁石電動機搭載密閉型圧縮機に関するものであり、特に、回転系バランスを釣り合わせるために用いられる電動機部の回転子に付設されるバランスウェイトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、密閉型圧縮機の回転系バランスを釣り合わせるには、例えば、次のようにしていた。
回転子の圧縮機構部から遠い側の端面に偏心部の偏心方向に偏心した上部バランスウエイトを取り付け、回転子の圧縮機構部に近い側の端面にスペーサを介して偏心部の偏心方向と反対側に偏心した下部バランスウエイトを取り付け、スペーサを挿入することにより、下部バランスウエイトを回転子端面から遠ざけることにより質量の小さな上部バランスウエイトの場合でも不平衡力を相殺して振動を抑制するとともに、高速回転時の回転軸の撓みを防止する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１３３５７号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、冷凍回路内に用いられる希土類磁石電動機搭載密閉型圧縮機においては、電動機部の回転子に希土類磁石を用いているため、フェライト磁石を用いた回転子よりも、磁力が強力となり、同一出力を必要とする場合、電磁鋼板の積層厚を小さくすることができる。そのため、密閉型圧縮機自体の軽量化、小型化、低コスト化を図ることができると共に、ユニット搭載性の自由度が広がるという利点がある。
【０００４】
しかしながら、希土類磁石を用いた電動機の場合、電磁鋼板の積層厚が小さくなるため、回転子自体の重量が軽くなり、回転時の慣性力が小さくなるので、回転負荷変動の影響を大きく受けることがある。これにより、性能が低下し、騒音、振動が大きくなるといった不具合が生じることがある。
【０００５】
特許文献１に記載の密閉型圧縮機においても、希土類磁石を使用し、回転子の電磁鋼板積層厚が小さい場合、比重の軽い材質のスペーサーでは、回転子自体の重量増分が小さく、回転時の慣性力が小さくなるので、回転負荷変動の影響を大きく受けてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、希土類磁石を使用し、磁石を小型化することにより原価低減を図るとともに、回転子の電磁鋼板積層厚を小さくしても、回転負荷変動の影響を大きく受けることのない密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
また、希土類磁石を使用し、磁石を小型化することにより原価低減を図るとともに、回転子の電磁鋼板積層厚を小さくしても、振動が少なく、軸受信頼性も確保された密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
また、希土類磁石を使用し、磁石を小型化することにより原価低減を図るとともに、回転子の電磁鋼板積層厚を小さくしても、回転軸の撓み変形を小さくし、回転時に振れ回らないようにすることで、軸受と金属接触を起すことを防止する密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る密閉型圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構部と電動機部が回転軸で連結され収容され、また、電動機部の回転子に希土類磁石使用し、回転子の上部及び下部の端面に先端側がバランスウエイト部であり、端面側がイナーシャ部である非磁性体のイナーシャ機能付きバランスウエイトを設け、圧縮機構部の偏心部の回転運動により発生する不平衡力を静的及び動的にバランスさせ、また、回転子の質量とイナーシャ機能付きバランスウエイトのイナーシャ部の質量の合計が回転負荷変動の影響を小さくする所定の質量以上としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の密閉型圧縮機は、電動機部の回転子に希土類磁石使用し、回転子の上部及び下部の端面に先端側がバランスウエイト部であり、端面側がイナーシャ部である非磁性体のイナーシャ機能付きバランスウエイトを設け、圧縮機構部の偏心部の回転運動により発生する不平衡力を静的及び動的にバランスさせ、また、回転子の質量とイナーシャ機能付きバランスウエイトのイナーシャ部の質量の合計が回転負荷変動の影響を小さくする所定の質量以上としたことにより、磁石の小型化による原価低減を図るとともに、電動機部の回転子とイナーシャ部の重量を重く、慣性力を大きくすることで、回転負荷変動の影響を小さくし、性能向上、騒音、振動の低減を図った密閉型圧縮機を得るという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機であるロータリ圧縮機を示す断面図であり、図２は、同じくロータリ圧縮機の回転時のバランスの釣り合いを説明する図である。
図１において、密閉容器内１に圧縮機構部２と電動機部３が回転軸４で連結され収容される。圧縮機構部２は、密閉容器１に固定されたシリンダ２ａと、シリンダ２ａ内で回転軸４の偏心部４ａの外周部に取付けられたピストン２ｅと、シリンダ２ａの両端面を閉塞する上端板２ｂ、下端板２ｃ等とで構成される。また、電動機部３は、密閉容器に固定された固定子３ａと、固定子３ａに囲われ、回転軸４に固定された回転子３ｂとで構成される。
このロータリ圧縮機は、吸入管１１から吸入した冷媒をシリンダ室２ｄの圧縮室で圧縮後、圧縮冷媒を密閉容器１内に吐出し、吐出管１２から機外に吐出する。
【００１０】
電動機部３は、希土類磁石電動機であり、回転子３ｂには、希土類磁石が用いられている。
この電動機部３の回転子３ｂの構造は、積層された電磁鋼板の磁石挿入孔に希土類磁石を挿入し、挿入した磁石の落下を防止するため、電動機部３の回転子３ｂの両端面に非磁性体の端板一体型のバランスウェイトを付設している。そして、これらをリベット等によってかしめている。バランスウェイトは、回転系バランスを釣り合わせるために付設するものであるが、希土類磁石を用いた電動機の場合、電磁鋼板の積層厚が小さくなった分、フェライト磁石を用いた電動機の場合よりも大きなバランスウェイトを付設し、慣性力を大きくする必要がある。
【００１１】
本実施の形態では、回転子３ｂの上下に、非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を付設している。この非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５は、回転子３ｂの端面側のイナーシャ部５ａと、イナーシャ部５ａの上端（回転子３ｂの上の場合）又は下端（回転子３ｂの下の場合）のバランスウエイト部５ｂとからなり、上端のバランスウエイト部５ｂは、回転軸４の偏心部４ａと同じ側に偏心するように、また、下端のバランスウエイト部５ｂは、偏心部４ａと反対側に偏心するように取付ける。また、上下のイナーシャ部５ａと回転子３ｂとで、フェライト磁石搭載回転子と同等の電磁鋼板積層厚となるように、上下のイナーシャ部５ａは合わせて所定の厚さとする。図１では、上下の厚さを等しくしている。さらに、イナーシャ部５ａの質量Ｗ１を、バランスウエイト部５ｂの質量Ｗ２より大きくし、かつ、回転子３ｂの質量とイナーシャ機能付きバランスウェイト５のイナーシャ部５ａ（上下共）の質量との合計の質量が、所定の質量、例えば、フェライト磁石搭載回転子の質量以上とする。そして、これらをリベット等によってかしめている。
【００１２】
図２により回転系バランスの釣り合いを説明する。
回転軸４の回転時、偏心部４ａの回転により発生する不平衡力Ｆ１は、上下のバランスウエイト部５ｂの不平衡力Ｆ３、Ｆ２によりバランスされる。即ち、Ｆ１＋Ｆ３＝Ｆ２とし、静的バランスを釣り合わせる。
また、回転軸４は、軸受を兼ねる上端板２ｂに支持され回転する。その際、偏心部４ａ及び上下のバランスウエイト５ｂのアンバランスによる力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、圧縮機重心位置を支点として、モーメントが釣り合うように設定される。即ち、支点からアンバランスによる力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３までの距離を図２のように表して、Ｆ１×Ｌ１＋Ｆ２×Ｌ２＝Ｆ３×Ｌ３とし、動的バランス（モーメント）を釣り合わせる。
このように、静的及び動的バランスを釣り合わせることにより、偏心部４ａのアンバランスを相殺し、また、回転軸４をスリコギ運動させようとするモーメント力も相殺することができるので、振動が少なく、軸受信頼性も確保されたロータリ圧縮機が得られる。
【００１３】
さらに、図1に示すように、フェライト磁石搭載回転子と同等の電磁鋼板積層厚となるようにイナーシャ部５ａに所定の厚みがあり、バランスウェイト部５ｂの質量Ｗ２よりイナーシャ部５ａの質量Ｗ１が重い非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂの両端に付設し、かつ、回転子３ｂの質量とイナーシャ機能付きバランスウェイト５のイナーシャ部５ａ（上下共）の質量との合計の質量が、所定の質量、例えば、フェライト磁石搭載回転子の質量以上とするので、回転子３ｂ自体の重量が重くなり、慣性力を大きくすることで、回転負荷変動による影響を小さくすることができる。
【００１４】
上記のように、上下のイナーシャ部５ａと回転子３ｂとで、フェライト磁石搭載回転子と同等の電磁鋼板積層厚となるように、上下のイナーシャ部５ａは合わせて所定の厚さとしたが、上下のイナーシャ部５ａと回転子３ｂとの厚さを、フェライト磁石搭載回転子の電磁鋼板積層厚より小さくしてもよい。但し、慣性力を高めるために必要な上下のイナーシャ部５ａの所定の重量増加を行う。また、Ｌ２、Ｌ３を小さくして、静的及び動的バランスを釣り合わせる。このようにすれば、同様の効果が得られる。
また、上記では、イナーシャ部５ａの質量Ｗ１を、バランスウエイト部５ｂの質量Ｗ２より大きくしているが、これにこだわらずにイナーシャ部５ａの質量Ｗ１と回転の質量とを合わせた質量とで、回転負荷変動による影響を小さくすることができる所定の質量、例えば、フェライト磁石搭載回転子の質量以上とすればよく、同様な効果が得られる。
【００１５】
実施の形態２．
実施の形態１では、回転子３ｂに非磁性体イナーシャ機能付きバランスウエイト５を加えることにより、慣性力を大きくし、回転負荷変動による影響を小さくし、また、静的及び動的バランスを釣り合わせることで、性能向上と騒音、振動の低減を図るものであるが、本実施の形態では、ロータリ圧縮機の断面図である図３に示すように、イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂの下部端面にのみ付設する。即ち、希土類磁石電動機搭載ロータリ圧縮機において、フェライト磁石搭載回転子と同等の電磁鋼板積層厚となるようにイナーシャ部５ａに所定の厚みがあり、バランスウェイト部５ｂの質量よりイナーシャ部５ａの質量が重い非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂの下端面にのみ付設する。そこで、図１の回転子３ｂの上部端面のイナーシャ部５ａは、下部端面のイナーシャ部５ａと上下方向に合わさり一体となり、また、上部のバランスウエイト部５ｂは削除する。また、回転子３ｂの質量とイナーシャ機能付きバランスウェイト５のイナーシャ部５ａの質量との合計の質量が、所定の質量、例えば、フェライト磁石搭載回転子の質量以上とする。そして、回転子３ｂの上部端面は、端板９で希土類磁石が抜け落ちないようにする。その他は実施の形態１と同様である。
【００１６】
このように、フェライト磁石搭載回転子の電磁鋼板積層厚と同等なるようにイナーシャ部５ａに所定の厚みがあり、バランスウェイト部５ｂの質量よりイナーシャ部５ａの質量が重い非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂの下部端面にのみ付設し、回転子３ｂの上部端面は端板９で塞ぐことにより、密閉圧縮機の重心位置が低くなり、付設するバランスウェイト部の大きさを小さくすることができる。また、非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を付設したことで慣性力はおおきくなる。そのため、振れ回りによる信頼性への影響を受けることなく、回転系バランスの保持することができ、コスト低減を図ることができる。
【００１７】
本実施の形態のロータリ圧縮機は、図３において、回転子３ｂの上部端面の偏心部４ａと同じ側にバランスウエイト５ｂを設けてもよい。非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂの下部端面にのみ付設することにより、下部のバランスウエイト部５ｂが軸受を兼ねる上端板の支点に近くなり、即ち、図２に示すＬ２が小さくなり、上記の静的及び動的バランスの釣り合いの式より、上部のバランスウエイト部５ｂの質量Ｗ２は小さくできる。そこで、静的及び動的バランスを釣り合わせることにより、振動が少なくでき、また、非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５により、慣性力を大きくすることで回転負荷変動による影響を小さくでき、さらに、回転軸４が撓わみ、振れ回ることが防止でき、軸受との金属接触を起こし信頼性が失われるのが防止できる。
なお、回転軸４の撓み量は遠心力が作用する部分と上端板２ｂの支点との距離の３乗に比例するので、特に上部バランスウエイト部５ｂの質量Ｗ２の影響が大きい。
【００１８】
実施の形態３．
本実施の形態のロータリ圧縮機は、実施の形態２において、回転子３ｂの下部端面に取付ける非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５の形状、取付け方法を変えたものである。
図４は、非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂに取付けた状態を断面で示す説明図である。回転軸４は、記載を省略しているが、図４の上下方向に回転子３ｂを左右に分け、また、バランスウエイト部５ｂを右に、非磁性スペーサ８を左になるような配置となる。
図４に示すように、回転子４にフェライト磁石搭載回転子と同等の電磁鋼板積層厚となるようにイナーシャ部５ａに所定の厚みがあり、バランスウェイト部５ｂの質量Ｗ２よりイナーシャ部５ａの質量Ｗ１が重い非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５（回転子３ｂの質量とイナーシャ部５ａの質量との合計の質量が、所定の質量、例えば、フェライト磁石搭載回転子の質量以上とするのは同じ）を付設する際、回転子４の下部端面の回転軸４の偏心部４ａと反対側にバランスウェイト部５ｂをに取付け、また、回転軸４の偏心部４ａと同じ側には非磁性体スペーサー８を取付け、これらを介して、イナーシャ部５ａを取付ける。
【００１９】
このようにすることで、密閉圧縮機の重心位置が低くなり、付設するバランスウェイト部の大きさを小さくすることができる。また、非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を付設したことで慣性力はおおきくなる。そのため、振れ回りによる信頼性への影響を受けることなく、回転系バランスの保持することができ、コスト低減を図ることができる。
また、圧縮機構部で圧縮、吐出された冷媒ガスが、バランスウェイトの平面形状側（図４のイナーシャ機能付きバランスウェイト５側）に吐出されるため、密閉容器内に封入された冷凍機油の巻上げを抑え、また、吐出された冷媒ガスの油分離効果が向上するため、密閉容器から搭載ユニットへの油持ち出し量が低減し、ユニット搭載時の性能向上を図ることができるものである。
【００２０】
実施の形態４．
本実施の形態は、図５に示すように、実施の形態１〜３において、希土類磁石電動機搭載ロータリ圧縮機の回転子３ｂに付設されるイナーシャ機能付きバランスウェイト５をイナーシャ部５ａとバランスウェイト部５ｂとの別部品にし、回転子３ｂに組合わせて付設するものである。
【００２１】
このように別部品として作成することにより、回転子３ｂに付設されるイナーシャ機能付きバランスウェイト５は、偏芯部４ａの質量が変更させた場合のシリーズ展開に対し、バランスウェイト部５ｂのみの変更で容易に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の回転時のバランスの釣り合いを説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における非磁性体イナーシャ機能付きバランスウェイト５を回転子３ｂに取付けた状態を断面で示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態４におけるイナーシャ機能付きバランスウェイトを別部品にしたものを示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  密閉容器、２  圧縮機構部、３  電動機部、３ｂ  回転子、４  回転軸、４ａ  偏心部、５  イナーシャ機能付きバランスウエイト、５ａ  イナーシャ部、５ｂ  バランスウエイト部、８  スペーサ。
【図１】
2005248843.tif 000003
【図２】
2005248843.tif 000004
【図３】
2005248843.tif 000005
【図４】
2005248843.tif 000006
【図５】
2005248843.tif 000007