(57)【要約】【課題】軸受の容量を確保できるとともに磁石の破損を抑制できる回転電機を提供する。【解決手段】電動モータ１３は、回転軸１２と、磁石６２と、ラジアル軸受７３とを備えている。磁石６２は、回転軸１２の外周面上に配設されている。ラジアル軸受７３は、回転軸１２を回転可能に支持する。回転軸１２は、磁石６２が配設される磁石配設部１２０と、ラジアル軸受７３によって支持される支持部１２１，１２２とを有している。磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ０は、支持部１２１，１２２におけるラジアル軸受７３と対向する部分と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１，Ｄ２よりも短い。【選択図】図１
2016192877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸の外周面上に配設され、前記回転軸の周方向に延びる磁石と、
前記回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受とを備え、
前記回転軸は、前記磁石が配設される磁石配設部と、前記ラジアル軸受によって支持される支持部とを有し、
前記磁石配設部と前記回転軸の軸線との距離は、前記支持部における前記ラジアル軸受と対向する部分と前記回転軸の軸線との距離よりも短い、回転電機。
【請求項２】
前記磁石を複数有し、複数の前記磁石は、前記回転軸の周方向に並んで配設されている、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
複数の前記磁石を前記回転軸の径方向外側から保持する保護リングをさらに備える、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記磁石配設部は、一部が平面状に形成された平坦面を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記回転軸は、前記回転軸において外径が最大である最大外径部を有し、
前記磁石の外周面の少なくとも一部は、前記最大外径部の外周面よりも前記回転軸の径方向外側に突出している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転軸の軸線方向において、前記磁石の端面と前記回転軸との間に空隙が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ラジアル軸受は、非接触型軸受である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機と、
前記回転電機により駆動され、流体を圧縮する圧縮部とを備える、圧縮機。
【請求項９】
前記圧縮機は、遠心式圧縮機である、請求項８に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機と、その回転電機を備えている圧縮機とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸および回転軸に連結されたインペラを備え、インペラの回転によって流体を圧縮して吐出室に吐出する圧縮機が知られている（たとえば、特開２００９−２５７１６５号公報（特許文献１）参照）。特許文献１には、回転軸に設けられたモータユニットの軸方向両側をラジアルエアベアリングで支持している構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転軸を支持する軸受の容量（軸受が支持できる荷重の大きさ）を増加させるためには、回転軸の外径を大きくする必要がある。しかし、回転軸の外径を大きくすると、モータの回転子に作用する遠心力が増大する。この場合、回転子が円環状の磁石を備えていると、遠心力で拡径した磁石に周方向の応力が作用し、磁石が破損する可能性がある。磁石の破損を回避するために予め周方向に分割された磁石を用いることが考えられるが、この場合、増大した遠心力のために、磁石の回転軸への固定が困難になる。
【０００５】
本発明の目的は、軸受の容量を確保できるとともに磁石の破損を抑制できる回転電機と、その回転電機を備えている圧縮機とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機は、回転軸と、磁石と、ラジアル軸受とを備えている。磁石は、回転軸の外周面上に配設されている。磁石は、回転軸の周方向に延びている。ラジアル軸受は、回転軸を回転可能に支持する。回転軸は、磁石が配設される磁石配設部と、ラジアル軸受によって支持される支持部とを有している。磁石配設部と回転軸の軸線との距離は、支持部におけるラジアル軸受と対向する部分と回転軸の軸線との距離よりも短い。
【０００７】
上記回転電機は、好ましくは、磁石を複数有し、複数の磁石は、回転軸の周方向に並んで配設されている。
【０００８】
上記回転電機は、好ましくは、複数の磁石を回転軸の径方向外側から保持する保護リングをさらに備えている。
【０００９】
上記回転電機において好ましくは、磁石配設部は、一部が平面状に形成された平坦面を有している。
【００１０】
上記回転電機において好ましくは、回転軸は、回転軸において外径が最大である最大外径部を有している。磁石の外周面の少なくとも一部は、最大外径部の外周面よりも回転軸の径方向外側に突出している。
【００１１】
上記回転電機において好ましくは、回転軸の軸線方向において、磁石の端面と回転軸との間に空隙が形成されている。
【００１２】
上記回転電機において好ましくは、ラジアル軸受は、非接触型軸受である。
本発明に係る圧縮機は、上記のいずれかの局面の回転電機と、回転電機により駆動され流体を圧縮する圧縮部とを備えている。
【００１３】
上記圧縮機は、好ましくは、遠心式圧縮機である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の回転電機によると、軸受の容量を確保でき、かつ磁石の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態の圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１中のＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ線に沿う、磁石の構成の第１の例を示す断面図である。
【図３】図１中のＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ線に沿う、磁石の構成の第２の例を示す断面図である。
【図４】第１の変形例を示す部分断面図である。
【図５】第２の変形例を示す部分断面図である。
【図６】第３の変形例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
図１は、本実施の形態の圧縮機１０の概略構成を示す縦断面図である。本実施の形態では、圧縮機１０は車両に搭載されている。圧縮機１０は、たとえば車両空調装置に用いられる。圧縮機１０は、遠心力を利用して流体を圧縮する遠心式圧縮機である。図１に示すように、圧縮機１０は、その外郭を構成するハウジング１１を備えている。ハウジング１１は、全体としてたとえば円筒形状である。
【００１８】
圧縮機１０は、回転軸１２を有する回転電機としての電動モータ１３と、回転軸１２に連結された圧縮部としての２つのインペラ１４，１５とを備えている。なお、回転軸１２に連結されるインペラの数は特に限定されない。たとえば、インペラは１つでもよい。回転軸１２は、本体部１２ａと、両インペラ１４，１５が連結された先端部１２ｂと、本体部１２ａよりも先端部１２ｂとは反対側に配置された基端部１２ｃとを有している。先端部１２ｂは、本体部１２ａよりも縮径されている。基端部１２ｃは、本体部１２ａより縮径されており、且つ、先端部１２ｂより拡径されている。なお図１などにおいては、図示の都合上、回転軸１２は側面図で示している。
【００１９】
なお、回転軸１２の先端部１２ｂ側（すなわち回転軸１２の先端側）を単に前側ともいい、回転軸１２の基端部１２ｃ側（すなわち回転軸１２の基端側）を単に後側とも言う。回転軸１２の先端部１２ｂ側とは、回転軸１２においてインペラ１４，１５が設けられている側とも言え、回転軸１２の基端部１２ｃ側とは、回転軸１２においてインペラ１４，１５とは反対側とも言える。
【００２０】
ハウジング１１は、フロントハウジング２０を備えている。フロントハウジング２０内に、インペラ１４が収容されたインペラ室２１と、インペラ１５が収容されたインペラ室２２とが区画されている。フロントハウジング２０には、回転軸１２の先端部１２ｂが挿通可能な挿通孔２０ｃｃが形成されている。回転軸１２の先端部１２ｂは、挿通孔２０ｃｃを貫通した状態で配置されている。回転軸１２の先端部１２ｂは、両インペラ室２１，２２に跨って配置されている。
【００２１】
フロントハウジング２０には、流体（たとえば冷媒）が吸入される第１吸入口３０が形成されている。第１吸入口３０は、回転軸１２の軸線Ｚに沿う方向（図１中の左右方向。以下「軸線方向」という）に沿って先端部１２ｂと対向する位置に配置されている。第１吸入口３０と、第１インペラ１４が収容されている第１インペラ室２１とは、回転軸１２の軸線方向に連通している。
【００２２】
図１に示すように、第１インペラ１４は、回転軸１２の先端部１２ｂに連結されている。第１インペラ１４は、略円錐台形状である。第１インペラ室２１は、第１インペラ１４の形状に対応させて形成されている。詳細には、第１インペラ室２１は、第１インペラ１４よりも一回り大きい円錐台形状である。
【００２３】
フロントハウジング２０には、第１ディフューザ流路３１と、第１吐出室３２と、第１吐出口３３とが区画されている。第１ディフューザ流路３１は、第１インペラ室２１の外周側に配置されている。第１ディフューザ流路３１は、第１インペラ１４を囲む環状（詳細には円環状）である。第１吐出室３２は、第１ディフューザ流路３１と連通している。第１吐出室３２は、第１ディフューザ流路３１の外周側に配置されている。第１インペラ室２１と第１吐出室３２とは、第１ディフューザ流路３１を介して連通している。第１吐出口３３は、第１吐出室３２と連通している。第１吐出口３３は、第１吐出室３２から後側に延びている。
【００２４】
第２インペラ１５は、第１インペラ１４と同様に、略円錐台形状である。本実施形態では、第２インペラ１５は、第１インペラ１４よりも一回り小さく形成されている。第２インペラ室２２は、第２インペラ１５に対応させて形成されている。詳細には、第２インペラ室２２は、第２インペラ１５よりも一回り大きい円錐台形状である。
【００２５】
フロントハウジング２０には、第２ディフューザ流路４２と、第２吐出室４３と、第２吐出口４４とが区画されている。第２ディフューザ流路４２は、第２インペラ室２２の外周側に配置されている。第２ディフューザ流路４２は、第２インペラ１５を囲む環状（詳細には円環状）である。第２吐出室４３は、第２ディフューザ流路４２と連通している。第２吐出室４３は、第２ディフューザ流路４２よりも外周側に設けられている。第２インペラ室２２と第２吐出室４３とは、第２ディフューザ流路４２を介して連通している。第２吐出口４４は、第２吐出室４３と連通している。第２吐出口４４は、第２吐出室４３から外周側に延びフロントハウジング２０の外周面に開口している。
【００２６】
図１に示すように、ハウジング１１は、モータハウジング５１と、エンドプレート５２とを備えている。モータハウジング５１およびエンドプレート５２は、協働して、電動モータ１３が収容されるモータ室５０を区画している。モータハウジング５１は有底円筒形状であって、その軸線方向の両端のうちの一方端には底壁が設けられ、他方端は開口している。
【００２７】
エンドプレート５２は、モータハウジング５１の外径と同一径の円板状のプレート本体部５３を有している。モータハウジング５１の底壁はフロントハウジング２０に突き合わさり、他方の開口端はプレート本体部５３に突き合わさっている。モータ室５０は、モータハウジング５１およびプレート本体部５３によって区画されている。
【００２８】
モータ室５０は、第２インペラ室２２に対して後側に配置されている。モータハウジング５１の底壁とフロントハウジング２０とに亘って、第２吸入口４１が形成されている。モータ室５０と第２インペラ室２２とは、第２吸入口４１を介して連通している。
【００２９】
電動モータ１３は、上述した回転軸１２と、回転軸１２（詳細には回転軸１２の本体部１２ａ）に固定されたロータ６１と、モータハウジング５１に固定されたステータ６７とを備えている。ステータ６７は、ロータ６１の外側に配置されている。ロータ６１とステータ６７とは、回転軸１２と同一軸線上に配置されており、回転軸１２の径方向に対向している。
【００３０】
ロータ６１は、回転軸１２の外周面の周方向に延びる磁石６２と、磁石６２を回転軸１２の径方向外側から保持する保護リング６３とを備えている。磁石６２は、回転軸１２の外周面上に配設されている。磁石６２は、回転軸１２の外周面の一部を覆っている。
【００３１】
保護リング６３は、磁石６２の外周に設けられている。保護リング６３は、磁石６２の外周を覆う円筒状に形成されている。保護リング６３は、ロータ６１の回転に伴う遠心力によって磁石６２が破損または飛散することを防止するために、設けられている。保護リング６３は、非磁性体材料で形成されている。保護リング６３は、ＳＵＳ、チタン、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）で形成されてもよい。
【００３２】
ステータ６７は、円筒形状のステータコア６８と、ステータコア６８に巻回されたコイル６９とを備えている。コイル６９に電流が流れることによって、ロータ６１と回転軸１２とが一体的に回転する。
【００３３】
図１に示すように、モータハウジング５１の底壁には、後側（換言すれば回転軸１２の基端側）に向かって立設する円筒形状の第１ボス７１が設けられている。第１ボス７１には、回転軸１２の本体部１２ａが挿通可能な第１挿通孔が形成されている。エンドプレート５２は、プレート本体部５３から前側（換言すれば回転軸１２の先端側）に向かって立設する円筒形状の第２ボス７２を有している。プレート本体部５３および第２ボス７２には、回転軸１２の本体部１２ａが挿通可能な第２挿通孔が形成されている。ボス７１，７２は、ロータ６１に対して回転軸１２の軸線方向の両側に配置されている。
【００３４】
ボス７１，７２は、回転軸１２の本体部１２ａの径よりもわずかに大きい内径を有する円筒形状である。ボス７１，７２の内周面と回転軸１２の本体部１２ａとの間には、回転軸１２を回転可能な状態で支持するラジアル軸受７３が設けられている。ラジアル軸受７３は、非接触型の軸受である。ラジアル軸受７３は、動圧軸受、静圧軸受、または磁気軸受であってもよい。
【００３５】
回転軸１２の基端部１２ｃには、板状の支持プレート（スラストライナ）８０が固定されている。支持プレート８０はたとえば円板状であって、その中央部には、基端部１２ｃが嵌合可能な貫通孔８０ａが形成されている。支持プレート８０は、その貫通孔８０ａに基端部１２ｃが嵌合した状態で、回転軸１２に固定されている。回転軸１２と支持プレート８０とは一体回転する。支持プレート８０は、スラスト軸受８１，８２によって、回転軸１２の軸線方向の両側から支持されている。
【００３６】
ハウジング１１は、リアハウジング９１を備えている。リアハウジング９１には、支持プレート８０およびスラスト軸受８１，８２の双方が収容されるスラスト室９０が区画されている。リアハウジング９１は、一方向に開口した有底円筒形状であり、リアハウジング９１の開口部分とエンドプレート５２とが突き合わさることによってスラスト室９０が区画されている。スラスト室９０とモータ室５０とは、エンドプレート５２のプレート本体部５３によって仕切られている。
【００３７】
第１スラスト軸受８１は、支持プレート８０に対して回転軸１２の軸線方向の一方側（すなわち支持プレート８０に対して後側）に設けられている。第１スラスト軸受８１は、円環板状である。第１スラスト軸受８１は、回転軸１２の回転に伴って回転しないように、リアハウジング９１に固定されている。
【００３８】
第２スラスト軸受８２は、支持プレート８０に対して回転軸１２の軸線方向の他方側（すなわち支持プレート８０に対して前側）に設けられている。第２スラスト軸受８２は、プレート本体部５３に固定されている。本実施形態では、第２スラスト軸受８２は、第１スラスト軸受８１と同一形状である。
【００３９】
回転軸１２の回転に伴って支持プレート８０が回転すると、支持プレート８０と第１スラスト軸受８１との間、および、支持プレート８０と第２スラスト軸受８２との間に動圧が発生する。これにより、両スラスト軸受８１，８２によって、支持プレート８０が両スラスト軸受８１，８２に対して非接触の状態で支持される。この場合、両スラスト軸受８１，８２と支持プレート８０との間には隙間がある。
【００４０】
回転軸１２の本体部１２ａは、磁石６２が配設される磁石配設部１２０と、一方のラジアル軸受７３を介して第１ボス７１と対向する支持部１２１と、他方のラジアル軸受７３を介して第２ボス７２と対向する支持部１２２とを有している。支持部１２１，１２２は、ラジアル軸受７３によって支持されている。
【００４１】
回転軸１２は、支持部１２１，１２２において、ラジアル軸受７３，７３によって回転可能に支持されている。支持部１２１は、磁石配設部１２０に対して前側に設けられている。支持部１２２は、磁石配設部１２０に対して後側に設けられている。回転軸１２は、ロータ６１に対し軸線方向の両側において、ラジアル軸受７３，７３によって支持されている。
【００４２】
回転軸１２は、回転軸１２において外径が最大である円筒状の最大外径部１２３を有している。最大外径部１２３は、回転軸１２の軸線方向において、支持部１２１と支持部１２２との間に設けられている。最大外径部１２３の外周面１２３ａは、回転軸１２の外周面の一部を構成している。
【００４３】
本実施形態の磁石配設部１２０は、最大外径部１２３の一部分を切り欠くことで形成されている。
【００４４】
磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離は、少なくとも支持部１２１，１２２の外周面と回転軸の軸線Ｚとの距離よりも短くなっている。。磁石配設部１２０において、回転軸１２は、最大外径部１２３と比較して窪んだ形状に形成されている。回転軸１２には、底面１２４と２つの端面１２５とで区画される切り欠きが２つ形成されており、この切り欠きが磁石配設部１２０に相当する。つまり、本実施形態では、２つの磁石配設部１２０が設けられている。２つの磁石配設部１２０は、各々の底面１２４が回転軸１２の径方向に互いに平行となるように配設されており、回転軸１２の周方向に並んで配設されている。
【００４５】
なお、本実施形態では、２つの磁石配設部１２０は、各々の底面１２４が回転軸１２の径方向に互いに平行となるように配設されているが、必ずしも平行となるように配設されていなくてもよい。また、磁石配設部１２０の数は、適宜変更可能であり、１つでもよい。底面１２４および端面１２５は、回転軸１２の外周面の一部を構成している。底面１２４は、平面状に形成された平坦面である。回転軸１２は、磁石配設部１２０において、外周面の一部が平面状に形成された平坦面を有している。
【００４６】
端面１２５は、劣弧を有する扇形形状である。端面１２５は、底面１２４から回転軸１２の径方向外側に立設する面である。本実施形態では、一対の端面１２５が、底面１２４における軸線方向と交わる方向に延びる一対の辺から回転軸１２の径方向外側へ向かって延在している。端面１２５は、劣弧の両端を結ぶ直線において、底面１２４につながっている。なお、端面１２５の劣弧は、最大外径部１２３の円周の一部であるとも言える。
【００４７】
ここで、磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離（詳述すると、磁石配設部１２０（底面１２４）と回転軸１２の軸線Ｚとを結ぶ最短の線分の長さ）をＤ０とする。また、支持部１２１の外周面（支持部１２１におけるラジアル軸受７３と対向する部分）と回転軸１２の軸線Ｚとの距離（詳述すると、支持部１２１の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとを結ぶ最短の線分の長さ）をＤ１とし、支持部１２２の外周面（支持部１２２におけるラジアル軸受７３と対向する部分）と回転軸１２の軸線Ｚとの距離（詳述すると、支持部１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとを結ぶ最短の線分の長さ）をＤ２とし、最大外径部１２３の半径（最大外径部１２３の外周面１２３ａと回転軸１２の軸線Ｚとを結ぶ最短の線分の長さ）をＤ３とする。
【００４８】
本実施形態では、Ｄ０は、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３よりも短くなっている。また、Ｄ３は、Ｄ１，Ｄ２よりも長くなっている。なお、Ｄ１およびＤ２は、等しくてもよく、または異なる値であってもよい。また、Ｄ１，Ｄ２のいずれか一方または両方が、Ｄ３と等しくてもよい。
【００４９】
図２は、図１中のＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ線に沿う、磁石６２の構成の第１の例を示す断面図である。図２および後述する図３には、回転軸１２の磁石配設部１２０、磁石６２および保護リング６３の、回転軸１２の軸線Ｚに直交する面に沿う断面が図示されている。
【００５０】
磁石６２は、２つ設けられている。磁石６２は、中実円筒状の磁石を、劣弧を有する部材と優弧を有する部材とに２分割されるように軸方向に沿って分割したときの、劣弧を有する部材である。磁石６２の外表面は、平坦面６２ｐと、２つの端面６２ｅ（図１参照）と、軸線方向に延在し最大外径部１２３の外周面１２３ａと同径かつ同心の円弧面６２ｓとの、４つの面から構成されている。
【００５１】
磁石６２の平坦面６２ｐは、回転軸１２の底面１２４と略同一の形状であり、底面１２４と対向している。２つの磁石６２は、平坦面である２つの底面１２４上に、それぞれ設けられている。磁石６２の端面６２ｅは、回転軸１２の軸線Ｚに交わる方向に延在する面である。また、磁石６２の端面６２ｅは、回転軸１２の端面１２５と略同一の形状であり、端面１２５と対向している。したがって、２つの磁石６２は、回転軸１２の周方向に並んで配設されている。
【００５２】
磁石６２の円弧面６２ｓが保護リング６３の内周面に対向しており、磁石６２は保護リング６３によって径方向外側から保持されている。
【００５３】
図３は、図１中のＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ線に沿う、磁石６２の構成の第２の例を示す断面図である。図３に示す第２の例では、磁石配設部１２０は、中空円筒形状の円筒面１２７と、円筒面１２７と最大外径部１２３の外周面１２３ａとを結ぶ図示しない円環状の２つの連結面とから構成されている。つまり、円筒面１２７は、軸線方向において２つの連結面の間に設けられている。磁石配設部１２０の円筒面１２７は、最大外径部１２３の外周面１２３ａと同心であり外周面１２３ａよりも小径である。円筒面１２７および２つの連結面は、回転軸１２の外周面の一部である。
【００５４】
磁石配設部１２０の円筒面１２７と回転軸１２の軸線Ｚとの距離（詳述すると、円筒面１２７と回転軸１２の軸線Ｚとを結ぶ最短の線分の長さ）は、支持部１２１の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１、支持部１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ２および最大外径部１２３の半径Ｄ３よりも小さくなっている。
【００５５】
磁石６２は、２つ設けられている。２つの磁石６２は、中空円筒状の磁石を軸方向に沿って略等分割することで形成されている。つまり、磁石６２の外表面は、第１の円弧面６２ｃ１と、第１の円弧面６２ｃ１より径が大きい第２の円弧面６２ｃ２と、軸線方向に交わる方向に延在する面である２つの端面６２ｆ（図１参照）と、軸線方向に延びる２つの平坦面６２ｑとの、６つの面から構成されている。２つの磁石６２は、２つの磁石６２によって磁石配設部１２０の円筒面１２７の全周を覆うように、回転軸１２の周方向に並んで配設されている。
【００５６】
磁石６２の第１の円弧面６２ｃ１は、２つの磁石６２が互いの平坦面６２ｑが突き合わさるように互いに組み合わさったときに、中空円筒形状の内周面を形成する。磁石６２の第１の円弧面６２ｃ１は、磁石配設部１２０の円筒面１２７と対向している。
【００５７】
磁石６２の第２の円弧面６２ｃ２は、２つの磁石６２が互いの平坦面６２ｑが突き合わさるように互いに組み合わさったときに、中空円筒形状の外周面を形成する。磁石６２の第２の円弧面６２ｃ２は、保護リング６３の内周面に対向しており、保護リング６３によって径方向外側から保持されている。磁石６２の第２の円弧面６２ｃ２は、軸線方向に延在し、最大外径部１２３の外周面１２３ａと同径かつ同心となっている。
【００５８】
図２および図３に示す例を比較すると、図３に示すように磁石６２によって円筒面１２７の全周を覆うような構成であれば、図２に示す例と比較して磁石６２の体積を増大できるので、磁石６２の性能を向上できる。一方、図２に示すように磁石６２および回転軸１２が平坦な面を有する形状にすれば、図３に示す例と比較して、磁石６２の熱膨張の影響を低減できる。
【００５９】
図４は、第１の変形例を示す部分断面図である。図２に示す例における磁石６２の円弧面６２ｓ、および図３に示す例における磁石６２の第２の円弧面６２ｃ２は、軸線方向に延在し最大外径部１２３の外周面１２３ａと同径かつ同心であるが、この構成に限られるものではない。たとえば、図４に示す第１の変形例のように、回転軸１２の径方向において、磁石６２の外周面の一部は最大外径部１２３の外周面１２３ａよりも外側へ突出してもよい。
【００６０】
図５は、第２の変形例を示す部分断面図である。図１，４に示す例では、回転軸１２に形成された端面１２５に接触して磁石６２が配置されており、回転軸１２の軸線方向における磁石６２の長さと一対の端面１２５間の距離とがほぼ等しいが、この構成に限られるものではない。図５に示す第２の変形例のように、磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆが回転軸１２から離れて配置され、磁石６２の両方の端面６２ｅ，６２ｆと回転軸１２の端面１２５との間に中空の空隙Ｇが形成されて、磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆが回転軸１２に対し非接触に配置されていてもよい。
【００６１】
図６は、第３の変形例を示す部分断面図である。図５に示す例では、磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆと回転軸１２の端面１２５との間の空隙Ｇが中空に形成されているが、この構成に限られるものではない。図６に示す第３の変形例のように、磁石６２の両方の端面６２ｅ，６２ｆと回転軸１２の端面１２５との間の空隙Ｇに、樹脂などの非磁性体材料１３０が充填されていてもよい。
【００６２】
圧縮機１０の動作について説明する。電動モータ１３に電力が供給されると、ロータ６１と共に回転軸１２が回転するとともに、両インペラ１４，１５が駆動される。回転軸１２の回転に伴い両インペラ１４，１５が回転すると、冷媒などの流体が第１吸入口３０からフロントハウジング２０内へ吸入される。第１インペラ室２１へ吸入された流体は、第１インペラ１４の遠心作用によって第１インペラ室２１から第１ディフューザ流路３１に送り込まれ、第１ディフューザ流路３１において圧縮されて第１吐出室３２に吐出される。
【００６３】
流体は、第１吐出室３２から第１吐出口３３を経由してモータ室５０に流入する。その後流体は、第２吸入口４１からフロントハウジング２０内へ吸入される。第２インペラ室２２へ吸入された流体は、第２インペラ１５の遠心作用によって第２インペラ室２２から第２ディフューザ流路４２に送り込まれ、第２ディフューザ流路４２において圧縮されて第２吐出室４３に吐出される。
【００６４】
第２吐出室４３に導かれた高圧の流体が、第２吐出口４４を経由して、ハウジング１１外へ吐出される。圧縮機１０はこのようにして、低圧の流体を吸入し、内部で流体を圧縮して、圧縮された高圧の流体を外部へ吐出する。
【００６５】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。なお、実施の形態の構成に参照番号を付すが、これは一例である。
【００６６】
本実施の形態の圧縮機１０は、図１に示すように、回転軸１２と、回転軸１２の外周面上に配設され、回転軸１２の周方向に延びる磁石６２と、回転軸１２を回転可能に支持するラジアル軸受７３とを備えている。回転軸１２は、磁石６２が配設される磁石配設部１２０と、ラジアル軸受７３によって支持される支持部１２１，１２２とを有している。図１に示す磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ０は、支持部１２１の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１および支持部１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ２よりも短くなっている。
【００６７】
ラジアル軸受７３によって支持される支持部１２１，１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１，Ｄ２を、磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ０よりも相対的に大きくすることにより、ラジアル軸受７３の受圧面積を増大でき、ラジアル軸受７３の容量を増加して、必要な容量を確保することができる。また、磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ０を、支持部１２１，１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１，Ｄ２よりも相対的に小さくすることにより、回転軸１２の軸線Ｚ（回転中心）から磁石６２までの距離を低減できるので、回転軸１２が回転するときに磁石６２に加わる遠心力を低減できる。これにより磁石６２に作用する応力を低減できるので、磁石６２の破損を抑制することができる。
【００６８】
また図２，３に示すように、磁石６２を複数有し、複数の磁石６２を回転軸１２の周方向に並べて配設する構成であるため、磁石６２を回転軸１２と共に回転するときに遠心力によって磁石６２が拡径しても磁石６２が破損することはない。したがって、磁石６２の破損を抑制することができる。
【００６９】
また図２，３に示すように、圧縮機１０は、複数の磁石６２を回転軸１２の径方向外側から保持する保護リング６３をさらに備えている。複数の磁石６２を保護リング６３で径方向外側から覆うことにより、遠心力によって磁石６２が回転軸１２から外れて飛散する事態を防止できるので、磁石６２を回転軸１２に確実に固定することができる。また、磁石６２に働く遠心力によって保護リング６３に発生する応力を低減できるため、保護リング６３の破損を抑制することができるとともに、保護リング６３に求められる強度が下がるため、コスト低減を図ることができる。なお、本実施の形態の圧縮機１０において保護リング６３は必須ではない。磁石６２を回転軸１２に接着などにより十分な強度を有して固定できるのであれば、保護リング６３を省略してもよい。
【００７０】
また図２に示すように、磁石配設部１２０は、一部が平面状に形成された平坦面を有している。たとえば、円筒状の回転軸１２の外周面を一部切り欠いて平坦面を形成する。この平坦面の形状と同様の形状の平坦面６２ｐを磁石６２に形成して、磁石６２を回転軸１２の平坦面上に設ける。これにより、回転軸１２に磁石６２を適切に組み付けることができるとともに、図３に示す例と比較して磁石６２の熱膨張の影響を低減できる。
【００７１】
また図１に示すように、回転軸１２は、回転軸１２において外径が最大である最大外径部１２３を有している。図４〜６に示すように、磁石６２の外周面の少なくとも一部は、回転軸１２の最大外径部１２３の外周面１２３ａよりも回転軸１２の径方向外側に突出している。このようにすれば、磁石６２の径方向外側に設けられる保護リング６３の内径が、回転軸１２の最大外径部１２３の外径よりも大きくなり、回転軸１２に対する保護リング６３の自在な相対移動が可能になる。そのため、保護リング６３の取り付けが容易になる。また、回転軸１２の軸線方向における磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆのうち、径方向外側の部分が、回転軸１２に対向しない配置となる。これにより、回転軸１２が磁性体である場合に磁石６２から回転軸１２へ吸収される漏れ磁束を低減でき、磁石６２からステータ６７へ向かう有効磁束を増大することができる。
【００７２】
また図５，６に示すように、回転軸１２の軸線方向において、磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆと回転軸１２との間に空隙Ｇが形成されている。磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆを回転軸１２から離して配置することにより、磁石６２から回転軸１２へ吸収される漏れ磁束をより低減できる。図６に示すように、空隙Ｇに非磁性体材料１３０を充填することにより、回転軸１２の軸線方向における磁石６２の位置決めが可能になるため、磁石６２の端面６２ｅ，６２ｆを回転軸１２から離す配置を、より確実に実現することができる。
【００７３】
また図１に示すように、ラジアル軸受７３は、非接触型軸受である。非接触型軸受の場合、軸受の容量を増大するには、受圧面積を大きくする必要がある。そのため、本実施の形態の構成に従って、支持部１２１，１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１，Ｄ２を磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ０よりも相対的に大きくすることにより、ラジアル軸受７３の容量を確実に増大できる効果を、より顕著に得ることができる。
【００７４】
また図１に示すように、圧縮機１０は、遠心式圧縮機である。回転軸１２の高速回転を必要とする遠心式圧縮機に本実施の形態の構成を適用し、磁石配設部１２０と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ０を、支持部１２１，１２２の外周面と回転軸１２の軸線Ｚとの距離Ｄ１，Ｄ２よりも小さくすることにより、磁石６２に作用する遠心力を低減して磁石６２の破損を抑制できる効果を、より顕著に得ることができる。
【００７５】
なお、これまでの説明においては、回転軸１２の軸線方向におけるロータ６１の両側にラジアル軸受７３が設けられており、ロータ６１に対し軸線方向の両側において回転軸１２がラジアル軸受７３によって支持される例について説明した。ラジアル軸受７３は、回転軸１２の軸線方向におけるロータ６１の片側にのみ設けられ、ロータ６１に対し軸線方向の片側においてのみ回転軸１２がラジアル軸受７３によって支持される構成としてもよい。
【００７６】
また、磁石６２は、２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。
また、磁石６２は円筒状の形状を有してもよい。この場合、磁石配設部１２０を回転軸１２の軸線Ｚと交わる方向において分割し、磁石６２の軸方向の端部のうちの一方の端部から分割した回転軸１２の一方を挿通し、磁石６２の他方の端部から分割した回転軸１２の他方を挿通すれば、円筒状の磁石６２を磁石配設部１２０上に配設することができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、支持部１２１，１２２の間に最大外径部１２３を設ける構成であったが、これに限定されない。たとえば、図３に示す実施形態において、支持部１２１，１２２と磁石配設部１２０との間の部分の回転軸１２の外径が、磁石配設部１２０の外径と同じであってもよい。
【００７８】
また、図２に示す実施形態では、回転軸１２に２つの切り欠きを設ける構成であるが、切り欠きの代わりに、回転軸１２の外周面の一部が窪む凹部を形成し、この凹部内に磁石６２を設ける構成としてもよい。
【００７９】
また、回転電機としての電動モータ１３が圧縮機１０に適用される例について説明したが、タービンなどの他の任意の回転機械に本実施形態の回転電機が適用されてもよい。回転電機は、電動機および発電機のいずれか一方または両方の機能を有する機器であってもよい。
【００８０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
１０  圧縮機、１１  ハウジング、１２  回転軸、１３  電動モータ、１４，１５  インペラ、５０  モータ室、５１  モータハウジング、５２  エンドプレート、５３  プレート本体部、６１  ロータ、６２  磁石、６２ｃ１，６２ｃ２  円弧面、６２ｅ，６２ｆ，１２５  端面、６２ｐ，６２ｑ  平坦面、６２ｓ  円弧面、６３  保護リング、６７  ステータ、６８  ステータコア、６９  コイル、７１  第１ボス、７２  第２ボス、７３  ラジアル軸受、１２０  磁石配設部、１２１，１２２  支持部、１２３  最大外径部、１２３ａ  外周面、１２４  底面、１２７  円筒面、１３０  非磁性体材料、Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２  距離、Ｄ３  半径、Ｇ  空隙、Ｚ  軸線。
【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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