(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する圧縮機構と、この圧縮機構を駆動する電動機部とを備えた圧縮機において、前記電動機部はロータ抜き板が積層されたロータ鉄心と、このロータ鉄心に駆動用回転軸を囲うように略正方形状に配置された平板状の永久磁石とを有し、前記ロータ鉄心の一側に前記圧縮機構で生じる回転アンバランス量を低減するための複数個のバランス用打抜き穴が設けられ、このバランス用打抜き穴は前記永久磁石端部近傍で、かつ、永久磁石の内周側および外周側にそれぞれ設けられ、
上記永久磁石の外周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、隣り合う永久磁石間の中心とロータの中心軸を結ぶ線の両側に上記線に対して線対称に、かつ、上記線を基準として周方向にそれぞれ３０度以内の範囲に配置され、
上記永久磁石の内周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、上記線上に配置され、
上記永久磁石の内周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、永久磁石の外周側に配設されたバランサ用打抜き穴よりも大きな直径であることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、上記複数個のバランサ用打抜き穴は、全て同じ深さであることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮機において、上記ロータ鉄心の他側に圧縮機構で生じる回転アンバランス量を低減するためのバランサを設けることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１に記載の圧縮機において、上記永久磁石は希土類磁石からなり、ステータは集中巻きであることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体圧縮用の圧縮機に係わり、特に圧縮機構を駆動する電動機部用ロータに生じる回転アンバランス量を低減するロータ構造を有する圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エアコンに使用される圧縮機は、密閉された密閉ケース内に流体を圧縮する圧縮機構とこの圧縮機構を駆動する電動機部とが設けられている。この電動機部に使用されるＤＣモータのロータとしては、図７あるいは図１０に示すようなものが知られている。
【０００３】
図７に示すような電動機部のロータ３１は、図８および図９に示すように、圧縮機を駆動する駆動用回転軸が嵌合される軸穴３２が形成されたロータ鉄心３３と、このロータ鉄心３３に形成された永久磁石収納部３４に収納された永久磁石３５と、上記ロータ鉄心３３の軸方向の両端部に配設された上端板３６および下端板３７と、この両端板３６、３７の外側でバランスがとれる位置に各々固定された上バランサ３８および下バランサ３９と、ロータ鉄心３３、両端板３６、３７、両バランサ３８、３９とを固定するリベット４０とを有している。そして、両バランサ３８、３９によって、圧縮機とロータ３１全体のバランスを保つようにしている。しかし、この図７に示すような電動機部のロータ３１は、上バランサ３８をロータ鉄心３３の上端板３６に取付けてあり、このようにロータ鉄心３３の上側に上バランサ３８を取付けることは、新たなバランサ部品が必要となり、しかも上バランサ３８が上部に突出するため高速運転時における風損によるエネルギーロスを引き起こす問題がある。
【０００４】
また、図１０に示すような電動機部のロータ４１は、図１１および図１２に示すように、ロータ鉄心４３と、このロータ鉄心４３に形成された永久磁石収納部４４に収納された永久磁石４５と、ロータ鉄心４３の上側で永久磁石４５の外側に設けられたバランス用穴４８と、下端板４７と、この下端板４７の外側に固定された下バランサ４９と、ロータ鉄心４３、下端板４７、下バランサ４９とを固定するリベット５０とを有している。そして、バランス用穴４８および下バランサ４９によって、圧縮機とロータ４１全体のバランスを保つようにしている。しかし、この図１０に示すような電動機部のロータ４１は、バランス用穴４８はいずれも永久磁石４５の外側に設けられており、かつ、図１１中、対称中心線ｓ１に線対称に設けられているので、駆動回転軸をロータ４１に焼嵌し固定する際に、駆動回転軸の偏心方向を合わせることが難しく、また、磁束の流れを考慮して永久磁石４５を曲線形状にすることなどから磁石製造のコストが高くなるなどの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、安価で組立てが容易、高速運転時に風損によるエネルギーロスがなく、ロータ内を通る磁力に影響を与えることがない永久磁石を用いた電動機部用ロータを有する圧縮機が要望されていた。
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、安価で組立てが容易、高速運転時に風損によるエネルギーロスがなく、ロータ内を通る磁力に影響を与えることがない永久磁石を用いた電動機部用ロータを有する圧縮機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、流体を圧縮する圧縮機構と、この圧縮機構を駆動する電動機部とを備えた圧縮機において、前記電動機部はロータ抜き板が積層されたロータ鉄心と、このロータ鉄心に駆動用回転軸を囲うように略正方形状に配置された平板状の永久磁石とを有し、前記ロータ鉄心の一側に前記圧縮機構で生じる回転アンバランス量を低減するための複数個のバランス用打抜き穴が設けられ、このバランス用打抜き穴は前記永久磁石端部近傍で、かつ、永久磁石の内周側および外周側にそれぞれ設けられ、上記永久磁石の外周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、隣り合う永久磁石間の中心とロータの中心軸を結ぶ線の両側に上記線に対して線対称に、かつ、上記線を基準として周方向にそれぞれ３０度以内の範囲に配置され、上記永久磁石の内周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、上記線上に配置され、上記永久磁石の内周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、永久磁石の外周側に配設されたバランサ用打抜き穴よりも大きな直径であることを特徴とする圧縮機であることを要旨としている。
【０００９】
本願請求項２の発明では、請求項１に記載の圧縮機において、上記複数個のバランサ用打抜き穴は、全て同じ深さであることを特徴とする圧縮機であることを要旨としている。
【００１１】
本願請求項３の発明では、請求項１に記載の圧縮機において、上記ロータ鉄心の他側に圧縮機構で生じる回転アンバランス量を低減するためのバランサを設けることを特徴とする圧縮機であることを要旨としている。
【００１２】
本願請求項４の発明では、請求項１に記載の圧縮機において、上記永久磁石は希土類磁石からなり、ステータは集中巻きであることを特徴とする圧縮機であることを要旨としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる圧縮機の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係わる圧縮機の実施形態の縦断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係わる圧縮機１は、例えば、縦型ロータリ圧縮機であり、密閉ケース２内にロータリ式圧縮機構３と、この圧縮機構３を駆動回転軸４により駆動する電動機部５とが縦方向に気密的に収容されて構成されている。
【００１６】
圧縮機構３は、２個のシリンダ６と、このシリンダ６内で回転し駆動回転軸４に偏心して取り付られたローラ７と、このローラ７の外周面と接触し、圧縮室８を形成するブレード（図示せず）とで構成されている。
【００１７】
電動機部５は、図１および図２に示すように、ロータ９とステータ１０とからなり、ステータ１０は密閉ケース２の内壁面に固定支持され、ロータ９は駆動回転軸４に嵌合固定され、ステータ１０に電流が流れることでロータ９に回転動力が与えられるようになっている。
【００１８】
ステータ１０は内周面に軸方向へ延びる複数のスロット１１ａが設けられている円筒状のステータ鉄心１１を有し、このステータ鉄心１１のスロット１１ａ間には磁極突起としてのティース部１１ｂが形成され、ティース部１１ｂに直接巻き付けで集中巻線１２が巻き付けられている。集中巻きステータ１０を用いることで、分布巻きステータを用いるのに比べて、ステータ１０のコイルエンド部を小さくさせることができるため、圧縮機１を小型にすることができる。
【００１９】
図３ないし図５に示すように、ロータ９は、圧縮機１を駆動する駆動用回転軸４が嵌合される軸孔１３が形成されたロータ鉄心１４と、このロータ鉄心１４に形成された永久磁石収納孔１５に挿入されロータ鉄心１４の中に埋設される形で設けられた永久磁石１６と、ロータ鉄心１４の軸方向両端部に配設された上端板１７および下端板１８と、この下端板１８の外側でバランスがとれる位置に固定されたバランサ１９と、ロータ鉄心１４、両端板１７、１８、バランサ１９とを固定するリベット２０とを有している。
【００２０】
なお、バランサ１９を設けることにより、効果的に回転アンバランスを低減することができるが、後述するバランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌを設けることに回転アンバランスを解消できる場合には、バランサ１９は必ずしも設ける必要がない。
【００２１】
また、ロータ９は、図２および図３に示すように、複数枚のロータ抜き板１４ａを積層して形成した上記ロータ鉄心１４を有し、このロータ鉄心１４には中心部に駆動回転軸４が貫通する上記軸孔１３が設けられており、さらに、上記永久磁石１６が収納される上記磁石収納孔１５が軸孔１３の周りに略正方形状に４個形成されている。永久磁石１６は、Ｎ極とＳ極が交互になるように着磁されており、一般に用いられる永久磁石でもよいが、例えば、サマリウムコバルトやネオジム−鉄−ホウ素などの希土類磁石を用いるのが好ましく、希土類磁石は高磁束密度と耐熱性に優れているので、高温環境下での使用にも適する小型で高性能の電動機部を得ることができる。
【００２２】
さらに、図３に示すように、ロータ鉄心１４の一側、例えば、上側１４ｕには、圧縮機構３で生じる回転アンバランス量を低減するための複数個のバランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌが設けられて、他側、例えば、下側１４ｌには下端板の上にほぼ半周にわたって配設された上記バランサ１９が設けられている。このようにロータ鉄心１４の両側にバランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌとバランサ１９を設けることにより、回転アンバランス量を容易に低減することができ、さらに、バランス用打抜き穴２１ｌを設けることにより、バランスをとることができ、別個のバランサを設ける必要がなく、部品点数を低減でき、構造を簡単にすることができる。
【００２３】
バランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌは永久磁石１６の端部１６近傍、すなわち、正方形の頂点近傍で、かつ、永久磁石１６の外周側１６ｏおよび内周側１６ｉ側にそれぞれ設けられている。このように永久磁石１６の端部１６ａ近傍にバランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌを設ける理由は、バランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌを重量調整する際にバランサ重量が大きい場合、一つのバランサ穴では深さが深くなり過ぎるためバランサ穴を複数個設ける必要があるが、この場合でも、磁束の流れへの影響を抑制することができるためである。
【００２４】
永久磁石１６の外周側１６ｏに設けられたバランス用打抜き穴２１ｓは、永久磁石２１とロータ鉄心１４の外周面間で、かつ、対称中心線ｓに対して線対称に２個形成されており、さらに、対称中心線ｓに対して左右に各々角度３０°以内の位置に形成されている。このように左右に各々角度３０°以内の位置に形成することにより、ロータ９とステータ１０の間に流れる磁力の流れへの悪影響を低減でき、効率低下を抑制することができる。角度３０°を超えた位置に形成されると、磁力の流れへの悪影響が生じ、効率低下を招く。
【００２５】
永久磁石１６の内周側１６ｉに設けられたバランス用打抜き穴２１ｌは、対称軸線ｓ上に設けられ、その直径はバランス用打抜き穴２１ｓよりも大きく形成されている。このようにバランス用打抜き穴２１ｌが対称中心線ｓ上にあることによって、駆動回転軸４にロータ９を焼嵌固定する際に、駆動回転軸４の偏心方向とバランサ１９の取付方向を合わせて組み込み易くできる。また、バランス用打抜き穴２１ｌをバランス用打抜き穴２１ｓよりも大きくすることにより、バランサ１９と駆動回転軸４の位置あわせが容易になる。
【００２６】
図３に示すように、バランス用打抜き穴２１ｓとバランス用打抜き穴２１ｌとの深さは同じになるよう形成されている。深さを同じにする理由は、バランサ用打抜き穴２１ｓ、２１ｌの深さを、バランサ用穴が打抜かれたロータ抜き板を何枚積層するかによって容易に調整できるので、そのバランサ用打抜き穴２１ｓ、２１ｌの深さを同じにすることで、バランサ用穴が複数個あるロータ抜き型とバランサ用穴がないロータ抜き型との２種類を用意しておけば足り、金型の種類を抑制できロータ鉄心１４を安価に製造できるようにするためである。
【００２７】
なお、２２は圧縮室に連通管を介して連通され、圧縮機への液バック量を規制するアキュムレータである。
【００２８】
次に本発明に係わる圧縮機による流体の圧縮について説明する。
【００２９】
図２に示すような電動機部５のステータ１０のティース部１１ｂに巻き付けられた集中巻線１２に通電されると、図６に示すように、ティース部１１ｂに発生する磁力とロータに設けられた永久磁石１６の作用により、ロータ９に回転力が発生し、ロータ９は回転する。このとき、バランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌは永久磁石１６の端部１６ａ近傍、かつ、永久磁石１６の外周側１６ｏおよび内周側１６ｉ側に設けられているので、一つのバランサ用穴を深くする場合に比べてバランサ用穴の深さを浅くでき磁束の流れへの影響を低減できる。また、バランス用打抜き穴２１ｓは、対称中心線ｓに対して左右に各々角度３０°以内の位置に形成されているので、ロータ９とステータ１０の間に流れる磁力の流れへの悪影響を低減でき、効率低下を抑制することができる。
【００３０】
電動機部５のロータ９が回転すると、このロータ９に嵌合固定された駆動回転軸４も回転し、圧縮機構３のシリンダ６のローラ７も偏心回転する。
【００３１】
このローラ７の偏心回転に伴って、流体、例えば、ガス冷媒はアキュムレータ２２を介して圧縮室８に吸い込まれ、圧縮される。このガス冷媒の圧縮過程において、圧縮機構３で回転アンバランス（規則的負荷変動）が発生する。
【００３２】
このような回転アンバランスが発生するが、ロータ９には圧縮機構３に発生する回転アンバランスに対して逆バランスとなるようなバランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌおよびバランサ１９が設けられているので、回転アンバランスは矯正され、高速運転時にもロータ９の変形などが発生せず、信頼性の向上が図れる。
【００３３】
また、ロータ鉄心１４の上側１４ｕのバランスはバランス用打抜き穴２１ｓ、２１ｌの働きより解消するので、従来のようにロータ鉄心の上側に上バランサを取付ける必要がなく、新たなバランサ部品が必要なく、さらに、上バランサがないので、高速運転時における風損がなく、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係わる圧縮機によれば、安価で組立てが容易、高速運転時に風損によるエネルギーロスがなく、ロータ内を通る磁力に影響を与えることがない永久磁石を用いた電動機部用ロータを有する圧縮機を提供することができる。
【００３５】
すなわち、電動機部はロータ抜き板が積層されたロータ鉄心と、このロータ鉄心に駆動用回転軸を囲うように略正方形状に配置された平板状の永久磁石とを有し、上記ロータ鉄心の一側に圧縮機構で生じる回転アンバランス量を低減するための複数個のバランス用打抜き穴が設けられ、このバランス用打抜き穴は上記永久磁石端部近傍で、かつ、永久磁石の内周側および外周側にそれぞれ設けられているので、別個のバランサを設ける必要がなく、部品点数を低減でき、構造を簡単にすることができ、また、高速運転時における風損がなく、エネルギー効率を向上させることができ、また、駆動回転軸にロータを焼嵌め固定する際に、駆動回転軸の偏心方向とバランサの取付方向を合わせて組み込み易くできる。さらに、バランス用打抜き穴を重量調整する際、バランサ重量が大きい場合、一つのバランサ穴では深さが深くなり過ぎるためバランサ穴を複数個設けても、磁束の流れへの影響を抑制することができる。
【００３６】
また、永久磁石の内周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、永久磁石の外周側に配設されたバランサ用打抜き穴よりも大きな直径であるので、バランサと駆動回転軸の位置あわせが容易になる。
【００３７】
また、複数個のバランサ用打抜き穴は、全て同じ深さであるので、バランサ穴の深さを、バランサ穴が打抜かれたロータ抜き板を何枚積層するかによって容易に調整でき、バランサ穴が複数個あるロータ抜き型とバランサ穴がないロータ抜き型との２種類を用意しておけば足り、金型の種類を抑制できロータ鉄心を安価に製造することができる。
【００３８】
また、永久磁石の外周側に配設されたバランサ用打抜き穴は、隣り合う永久磁石間の中心とロータの中心軸を結ぶ線を基準として、周方向にそれぞれ３０度以内の範囲に配置されているので、ロータとステータの間に流れる磁力の流れへの悪影響を低減でき、効率低下を抑制することができる。
【００３９】
また、ロータ鉄心の他側に圧縮機構で生じる回転アンバランス量を低減するためのバランサを設けるので、回転アンバランス量を容易に低減することができる。
【００４０】
また、永久磁石は希土類磁石からなり、ステータは集中巻きであるので、高磁束密度と耐熱性に優れており高温環境下での使用にも適し、また、ステータのコイルエンド部を小さくさせることができるため、小型で高性能の電動機部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる圧縮機の縦断面図。
【図２】本発明に係わる圧縮機の電動機部の横断面図。
【図３】本発明に係わる圧縮機の電動機部に用いられるロータの縦断面図。
【図４】本発明に係わる圧縮機の電動機部に用いられるロータの側面図。
【図５】本発明に係わる圧縮機の電動機部に用いられるロータの側面図。
【図６】本発明に係わる圧縮機の電動機部に用いられるロータの回転を説明する概念図。
【図７】従来の圧縮機の電動機部に用いられるロータの縦断面図。
【図８】従来の圧縮機の電動機部に用いられるロータの側面図。
【図９】従来の圧縮機の電動機部に用いられるロータの側面図。
【図１０】従来の圧縮機の電動機部に用いられるロータの縦断面図。
【図１１】従来の圧縮機の電動機部に用いられるロータの側面図。
【図１２】従来の圧縮機の電動機部に用いられるロータの側面図。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  密閉ケース
３  ロータリ式圧縮機構
４  駆動回転軸
５  電動機部
６  シリンダ
７  ローラ
８  圧縮室
９  ロータ
１０  ステータ
１１ａ  スロット
１１  ステータ鉄心
１１ｂ  ティース部
１２  集中巻線
１３  軸孔
１４  ロータ鉄心
１４ｌ  下側
１４ｕ  上側
１５  永久磁石収納孔
１６  永久磁石
１６ａ  端部
１６ｉ  内周側
１６ｏ  外周側
１７  上端板
１８  下端板
１９  バランサ
２０  リベット
２１ｌ  バランス用打抜き穴
２１ｓ  バランス用打抜き穴
２２  アキュムレータ
【図１】
0004464584.tif 000002
【図２】
0004464584.tif 000003
【図３】
0004464584.tif 000004
【図４】
0004464584.tif 000005
【図５】
0004464584.tif 000006
【図６】
0004464584.tif 000007
【図７】
0004464584.tif 000008
【図８】
0004464584.tif 000009
【図９】
0004464584.tif 000010
【図１０】
0004464584.tif 000011
【図１１】
0004464584.tif 000012
【図１２】
0004464584.tif 000013