(57)【要約】【課題】ロータと主軸との必要保持力を容易に確保し、信頼性の高い冷媒圧縮機が求められている。【解決手段】この冷媒圧縮機は、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、電動機は、密閉容器内に固着支持されたステータと、主軸を嵌着するためにロータ回転中心Ｃに形成された主軸嵌着孔８、および、永久磁石１０が収容されるスロット部５ａを有するロータ５とから構成されていて、ロータ５は加熱された後に主軸嵌着孔８に主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機において、ロータ５のスロット部５ａとスロット部５ａ内に収容される永久磁石１０との間にクリアランス９ａ，９ｂを設けたものである。【選択図】      図２
2005033893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、前記主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、前記電動機は、前記密閉容器内に固着支持されたステータと、前記主軸を嵌着するためにロータ回転中心に形成された主軸嵌着孔および永久磁石が収容されるスロット部を有するロータとから構成される永久磁石同期モータであり、前記ロータは加熱された後に当該主軸嵌着孔に前記主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機において、前記ロータのスロットと収容される永久磁石との間に、クリアランスを設けたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、前記主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、前記電動機は、前記密閉容器内に固着支持されたステータと、前記主軸を嵌着するためにロータ回転中心に形成された主軸嵌着孔および永久磁石が収容されるスロット部を有するロータとから構成される永久磁石同期モータであり、前記ロータは加熱された後に当該主軸嵌着孔に前記主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機において、前記ロータにおける主軸嵌着孔とスロット部との間の位置に、スリット部を設けたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷媒圧縮機を製造する方法であって、ロータのスロット部に永久磁石を収容し、前記ロータの主軸嵌着孔内に装入された第１加熱装置により前記主軸嵌着孔の内周面から加熱したのち、前記主軸嵌着孔に主軸を挿入して嵌着することを特徴とする冷媒圧縮機の製造方法。
【請求項４】
密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、前記主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、前記電動機は、前記密閉容器内に固着支持されたステータと、前記主軸を嵌着するためにロータ回転中心に形成された主軸嵌着孔および永久磁石が収容されるスロット部を有するロータとから構成される永久磁石同期モータであり、前記ロータは加熱された後に当該主軸嵌着孔に前記主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機を製造する方法であって、前記ロータのスロット部に前記永久磁石を収容し、前記ロータの主軸嵌着孔内に装入された第１加熱装置および前記ロータの外周面に沿って配置された第２加熱装置により、前記主軸嵌着孔の内周面および前記ロータの外周面の双方から加熱したのち、前記主軸嵌着孔に前記主軸を挿入して嵌着することを特徴とする冷媒圧縮機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和装置や冷凍装置などに使用される冷媒圧縮機およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷媒圧縮機は、下記の特許文献１に記載されているように、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、この圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、この主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備えて構成されている。この電動機は永久磁石同期モータであり、密閉容器内に固着支持されたステータと、永久磁石を内蔵したロータとから構成されている。
前記ロータの径方向断面を図６に示す。図に示したロータ５は、主軸を嵌着するためにロータ回転中心Ｃと同軸心で形成された主軸嵌着孔８と、永久磁石１０がそれぞれ収容される４つのスロット部５ａと、を有している。このロータ５に主軸を固着支持するにあたっては、ロータ５の外周面５ｃに沿い適宜離間して配置された加熱装置２０によりロータ５が加熱される。かかる加熱処理は、主軸嵌着孔８が熱により拡がって主軸を圧入可能な内径となる程度に実施される。そして、加熱されたロータ５の主軸嵌着孔８に主軸を挿入して嵌着する（いわゆる焼嵌）ようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８０２４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の冷媒圧縮機では、スロット部５ａ内に永久磁石１０を配したロータ５が主軸に焼嵌等により固着支持される。その場合、ロータ５を加熱して主軸を挿入する必要があるが、ロータ５内のスロット部５ａに挿入、保持された永久磁石１０は、過熱により磁石特性が性能低下することから加熱量に制限がある。そのため、焼嵌代を大きくすることができず、ロータ５と主軸との間にこれらを確実に固定保持するための必要保持力が得られない場合があった。一方、ロータ５を主軸に焼嵌もしくは圧入する際に、ロータ５内外周の温度差や主軸嵌着孔８の内径の膨張によってロータ５のスロット部５ａが歪んで、スロット部５ａと永久磁石１０が接触することがあり、主軸嵌着孔８の内径を十分に拡径できないことがあった。この場合も、焼嵌代または圧入代を大きくすることができず、ロータ５と主軸との間の必要保持力の確保が困難であった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解消するために為されたものであり、ロータと主軸との必要保持力を容易に確保し、信頼性の高い冷媒圧縮機の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係る冷媒圧縮機は、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、電動機は、密閉容器内に固着支持されたステータと、主軸を嵌着するためにロータ回転中心に形成された主軸嵌着孔および永久磁石が収容されるスロット部を有するロータとから構成される永久磁石同期モータであり、ロータは加熱された後に当該主軸嵌着孔に主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機において、ロータのスロットと収容される永久磁石との間に、クリアランスを設けたものである。
【０００７】
また、本発明に係る冷媒圧縮機は、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、電動機は、密閉容器内に固着支持されたステータと、主軸を嵌着するためにロータ回転中心に形成された主軸嵌着孔および永久磁石が収容されるスロット部を有するロータとから構成される永久磁石同期モータであり、ロータは加熱された後に当該主軸嵌着孔に主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機において、ロータにおける主軸嵌着孔とスロット部との間の位置に、スリット部を設けたものである。
【０００８】
そして、本発明は、上記した各構成の冷媒圧縮機を製造する方法であって、ロータのスロット部に永久磁石を収容し、ロータの主軸嵌着孔内に装入された第１加熱装置により主軸嵌着孔の内周面から加熱したのち、主軸嵌着孔に主軸を挿入して嵌着するものである。
【０００９】
更に、本発明に係る冷媒圧縮機の製造方法は、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部に駆動力を伝達する主軸と、主軸に連結されて駆動力を発生する電動機とを備え、電動機は、密閉容器内に固着支持されたステータと、主軸を嵌着するためにロータ回転中心に形成された主軸嵌着孔および永久磁石が収容されるスロット部を有するロータとから構成される永久磁石同期モータであり、ロータは加熱された後に当該主軸嵌着孔に主軸が嵌着されるようになっている冷媒圧縮機を製造する方法であって、ロータのスロット部に永久磁石を収容し、ロータの主軸嵌着孔内に装入された第１加熱装置およびロータの外周面に沿って配置された第２加熱装置により、主軸嵌着孔の内周面およびロータの外周面の双方から加熱したのち、主軸嵌着孔に主軸を挿入して嵌着するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施形態１〜３に係る冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断面図である。図において、この実施形態の冷媒圧縮機は、密閉容器７内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部Ａと、圧縮機構部Ａに回転駆動力を伝達する主軸４と、主軸４に連結されて回転駆動力を発生する電動機Ｂとを備えている。圧縮機構部Ａはスクロール圧縮式であって、台板の片側に渦巻き状の歯を有するとともに台板を貫通し且つ圧縮冷媒を吐出する吐出口が設けられた固定スクロール１と、台板の一方に渦巻状の歯を有するとともに台板の他方には軸受部を有する揺動スクロール２と、揺動スクロール２を自転させることなく軸方向に支持するとともに固定スクロール１を固着支持しているフレーム３と、から構成されている。電動機Ｂは永久磁石同期モータであり、密閉容器７内に固着支持されたステータ６と、永久磁石１０を内蔵したロータ５と、から構成されている。
【００１１】
そして、フレーム３は密閉容器７内部に固着支持され、フレーム３の外周部と密閉容器７内周面とが密着して上下の高圧空間３１と低圧空間３２とに分離区画されている。主軸４はフレーム３の軸受により回転自在に支持されるとともに揺動スクロール２の軸受部と回転自在に連結されている。また、電動機Ｂのステータ６は密閉容器７内の低圧空間３２に固着支持されている。また、ロータ５は焼嵌や圧入により主軸４に固着支持されている。３０は冷媒を取り入れるための吸入管であり、密閉容器７に設けられて低圧空間３２と連通している。
【００１２】
以上のような構成の冷媒圧縮機では、固定スクロール１の渦巻き歯と揺動スクロール２の渦巻き歯が組み合わされることで、冷媒を圧縮する圧縮室を形成する。そこで、電動機Ｂのステータ６に通電されると、ステータ６とロータ５により回転駆動力が発生し、主軸４を介してこの駆動力が揺動スクロール２に伝達され、揺動スクロール２が揺動運動をする。そして、揺動スクロール２の渦巻き歯と固定スクロール１の渦巻き歯により形成された圧縮室の容積が徐々に減少していくことにより、吸入管３０から密閉容器７内部の低圧空間３２に導入された冷媒が圧縮され、固定スクロール１の吐出口から高圧空間３１を経て機外へ吐出されるようになっている。
【００１３】
図２は本発明の実施形態１に係る冷媒圧縮機に用いる電動機のロータの横断面図である。図に示したロータ５は、主軸４（図１）を嵌着するためにロータ回転中心Ｃと同軸心で形成された主軸嵌着孔８と、永久磁石１０がそれぞれ収容される４つのスロット部５ａと、を有している。これらのスロット部５ａはロータ径方向と直角の接線方向に長い矩形状開口として形成されている。また、各スロット部５ａには矩形板状の永久磁石１０がそれぞれ収容されている。
主軸４へのロータ５の固着支持は、永久磁石１０の過熱を防止するためにロータ内周面５ｂの加熱による焼嵌もしくはロータ５を主軸４に圧入することにより行う。そして、スロット部５ａは主軸４への焼嵌または圧入前において、永久磁石１０収容位置以外に、接線方向にＣｒ１  の周方向クリアランス９ａを有し、ロータ径方向にＣｒ２  のクリアランス９ｂを有している。
【００１４】
ところで、焼嵌に際して、ロータ５を外側から加熱する場合と比べロータ５を内側から加熱すると、直に主軸嵌着孔８の近傍が加熱されるので、焼嵌に必要な加熱温度が低くて済むことが考えられる。そこで、主軸嵌着孔８内に第１加熱装置１２を装入してロータ５を内側から加熱することを考えた。ところが、充分なクリアランス９ａ，９ｂを設けることなく永久磁石１０全体がスロット部５ａ内に密接している状態でロータ５を内側のみから加熱した場合は、ロータ５の外周面５ｃ近傍が昇温せずに拡がらないので、ロータ５の内周面５ｂの近傍も単に温度が上がるだけで拡がらない。そのため、通常の加熱温度では焼嵌できなかった。
【００１５】
しかしながら、この実施形態では、ロータ５のスロット部５ａと収容される永久磁石との間にクリアランス９ａ，９ｂを設けたので、主軸嵌着孔８内に装入した第１加熱装置１２からの加熱によりロータ５の内周面５ｂ近傍の温度が上がった場合、例え外周面５ｃ近傍が昇温していなくても、ロータ５の内周面５ｂ近傍の伸びがスロット部５ａのクリアランス９ａ，９ｂで吸収され、主軸嵌着孔８が拡径する。そこで、拡径した主軸嵌着孔８に主軸４を挿入することができ、ロータ５の焼嵌が可能となる。従って、焼嵌に必要な加熱温度が低くて済む（後述する図５の曲線Ｆ参照）。尚、ロータ５の主軸４への焼嵌または圧入によりスロット部５ａに生じる接線方向の歪みをδ１  、径方向歪みをδ２  とすると、スロット部５ａはＣｒ１  ＞δ１  、Ｃｒ２  ＞δ２  となるように形成されている。そのため、主軸４への焼嵌または圧入によりスロット部５ａに歪みが生じても、スロット部５ａと永久磁石１０は接触することなく、ロータ５の内周面５ｂは十分に拡径され、ロータ５と主軸４との必要固着力を容易に確保することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施形態２における電動機のロータを示す横断面図である。図３に示したロータ５は、実施形態１（図２）で示したロータと比べ、永久磁石１０を収容したスロット部５ａと主軸嵌着孔８との間の位置にスリット部１１をそれぞれ設けた点が異なっている。
【００１７】
かかる構成を採用しているので、第１加熱装置１２により内周面５ｂから加熱したのちに焼嵌または圧入する際のロータ５の歪みはスリット部１１に吸収される。従って、永久磁石１０とスロット部５ａとの接触が防止されるから、必要最低限の加熱量で最適な焼嵌代、圧入代に設定することができる。これにより、ロータ５と主軸４の保持力を低下させることなくロータ５を主軸４に固着支持して、信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることができる。すなわち、この実施形態も実施形態１と同様に、ロータ５を内周面５ａ側から加熱することができ、焼嵌のための加熱温度が低くて済む。
【００１８】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施形態３に係る電動機のロータの横断面図である。図４に示したロータ５は、実施形態２（図３）で示したロータと比べ、スリット部１１を持たない構成となっている。そして、図４において、１２はロータ５の主軸嵌着孔８内に装入された第１加熱装置（例えば、誘導加熱方式）であり、１３はロータ５の外周面５ｃに沿って全周にわたり配置された第２加熱装置（例えば、誘導加熱方式）である。これらの第１加熱装置１２および第２加熱装置１３に高周波電流を流すことにより、ロータ５を主軸嵌着孔８の内周面５ｂおよび外周面５ｃの双方から誘導加熱する。その後、主軸嵌着孔８に主軸４を挿入して焼嵌するようになっている。
【００１９】
このようにロータ５の内周面５ｂ側と外周面５ｃ側の双方を共に加熱することで、必要最低限の加熱量で、ロータ５内部の温度分布を均一にすることができ、ロータ５内外周の温度差によって起こる歪みによる永久磁石１０とスロット部５ａの接触を防止することができる。これにより、最適な焼嵌代、圧入代に設定することが可能になる。従って、ロータ５と主軸４の保持力を低下させることなく、ロータ５を主軸４に強固に固着支持できるので、信頼性の高い冷媒圧縮機を得ることが可能となる。
【００２０】
図５に種々の電動機のロータ内部における温度分布曲線を示す。図５において、直線Ｅは焼嵌に必要なロータ平均加熱温度、すなわち主軸嵌着孔８の内周面５ｂを拡げるのに必要な温度を示している。曲線Ｆは実施形態１，２のようにロータ５を内周面５ｂ側からのみ加熱した場合のロータ内温度分布を示している。曲線Ｇは実施形態３のようにロータ５を内周面５ｂ側および外周面５ｃ側の双方から加熱した場合のロータ内温度分布を示している。また、曲線Ｈは従来技術のようにロータ５を外周面５ｃ側からのみ加熱した場合のロータ内温度分布を示している。因みに、内周面５ｂの温度は焼嵌に必要なロータ平均加熱温度（直線Ｅ）よりも高いほうが好ましい。
【００２１】
前記した実施形態３のように、ロータ５を内周面５ｂ側および外周面５ｃ側の双方から第１加熱装置１２および第２加熱装置１３により加熱するにあたっては、主軸４の焼嵌前においてロータ５内温度は永久磁石１０の加熱上限温度（直線Ｉ）以下としロータ５内部の温度分布を均一にするように、焼嵌条件が設定されている。これにより、ロータ５の内周面５ｂ側と外周面５ｃ側の温度差によって、スロット部５ａと永久磁石１０とが接触することはなく、ロータ５の内周面５ｂは十分に拡大され、ロータ５と主軸４との必要固着力を容易に確保することができる。
【００２２】
ところで、従来技術のように外周面５ｃ側のみから加熱して内周面５ｂを拡げるために、ロータ平均加熱温度を焼嵌に必要な温度（直線Ｅ）以上にすると（曲線Ｈ）、永久磁石１０が高い温度に曝される。これに対し、実施形態３のようにロータ５を内周面５ｂ側および外周面５ｃ側の双方から加熱した場合は、図５中の斜線部Ｊで示した程度に永久磁石１０の温度を低く保持することができるので、磁石性能を良質に保持することができる。また、実施形態１，２のように実施形態３の内周面５ｂ側のみから加熱した場合も、永久磁石１０の温度を低くして磁性を良質に保持できるし、そのときの熱歪みはクリアランス９ａ，９ｂやスリット部１１で吸収されるのである。
【００２３】
尚、上記では、冷媒圧縮機として、スクロール圧縮機を例に挙げたが、本発明はそれに限定されず、本発明特有のロータを有する電動機を配備したものであれば、圧縮機構部の機構や方式は問われない。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、ロータの主軸嵌着孔に主軸を焼嵌または圧入する際に生じる歪みよりも大きなクリアランスをロータに持たせた構造を採用してあるから、焼嵌または圧入時における永久磁石とスロット部との強い圧接を防止できる。これにより、必要最低限の加熱量で最適な焼嵌代、圧入代に設定することができる。従って、ロータと主軸の保持力を低下させることなくロータを主軸に固着支持できるので、信頼性の高い圧縮機を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１〜３に係る冷媒圧縮機の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る冷媒圧縮機に用いる電動機のロータの横断面図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る冷媒圧縮機に用いる電動機のロータの横断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る冷媒圧縮機に用いる電動機のロータの横断面図である。
【図５】種々の電動機のロータ内部における温度分布図である。
【図６】従来の冷媒圧縮機に用いる電動機のロータの横断面図である。
【符号の説明】
Ａ  圧縮機構部、Ｂ  電動機、Ｃ  回転中心、４  主軸、５  ロータ、５ａ  スロット部、５ｂ  内周面、５ｃ  外周面、６  ステータ、７  密閉容器、８  主軸嵌着孔、９ａ，９ｂ  クリアランス、１０  永久磁石、１１  スリット部、１２  第１加熱装置、１３  第２加熱装置。
【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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