(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を内蔵したロータ及びステータからなる電動機と、
作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
前記電動機のロータに固定されると共に前記圧縮機構部に連結されるクランクシャフトと備えた電動圧縮機であって、
前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように保持されており、
前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように前記ロータと前記ステータのマグネットセンタを設定して保持されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記永久磁石としてネオジム磁石を用いたことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項３】
永久磁石を内蔵したロータ及びステータからなる電動機と、
作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
前記電動機のロータに固定されると共に前記圧縮機構部に連結されるクランクシャフトと備えた電動圧縮機であって、
前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように保持されており、
前記クランクシャフトがスラスト方向に所定距離以上に動くのを抑制する支持部材が前記圧縮機構部または前記クランクシャフトに弾性部材を介して保持されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項４】
永久磁石を内蔵したロータ及びステータからなる電動機と、
作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
前記電動機のロータに固定されると共に前記圧縮機構部に連結されるクランクシャフトと備えた電動圧縮機であって、
前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように保持されており、
前記クランクシャフトがスラスト方向に所定距離以上に動くのを抑制する支持部材が前記クランクシャフトの首部に形成されたフランジ部で形成されていることを特徴とする電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動圧縮機に係り、特に冷凍空調機器等に用いられる電動圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスクロール圧縮装置として、特開昭６０−７５７９５号公報（特許文献１）に記載されているものが知られている。
【０００３】
この特許文献１のスクロール圧縮装置は、密閉容器内に、固定要素を上側に可動要素を下側に位置させた圧縮機構と、この圧縮機構の下方に設けられ圧縮機構を駆動するためのモータと、この電動機の回転力を圧縮機構に伝達するための回転軸とを備えている。モータは、かご形の誘導電動機で構成され、回転子の磁気的中心が固定子の磁気的中心に対して下方にずれるように構成されている。そして、モータに給電すると、固定子の磁気的中心と回転子の磁気的中心とを一致させるように回転子に上向きの磁気力が常に作用し、回転軸を介して可動要素に上向きの推力が加えられる。これによって、可動要素に加わる下向きのスラスト力が軽減されるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−７５７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のスクロール圧縮装置では、可動要素の下向きのスラスト力を低減しているが、回転軸と可動要素とのスラスト方向に対する摺動が存在するため、当該箇所の摺動に起因する性能低下および磨耗、焼付きなどの信頼性低下を招くおそれがあった。
【０００６】
本発明の目的は、電動機効率の低下を抑制すると共に摺動損失を低減し、高効率且つ高信頼性の電動圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するために、本発明の第１の態様では、永久磁石を内蔵したロータ及びステータからなる電動機と、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記電動機のロータに固定されると共に前記圧縮機構部に連結されるクランクシャフトと備えた電動圧縮機であって、前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように保持されており、前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように前記ロータと前記ステータのマグネットセンタを設定して保持されている構成にしたことにある。
【０００８】
係る本発明の第１の態様のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記永久磁石としてネオジム磁石を用いたこと。
また、本発明の第２の態様では、永久磁石を内蔵したロータ及びステータからなる電動機と、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記電動機のロータに固定されると共に前記圧縮機構部に連結されるクランクシャフトと備えた電動圧縮機であって、前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように保持されており、前記クランクシャフトがスラスト方向に所定距離以上に動くのを抑制する支持部材が前記圧縮機構部または前記クランクシャフトに弾性部材を介して保持されている構成にしたことにある。
また、本発明の第３の態様では、永久磁石を内蔵したロータ及びステータからなる電動機と、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記電動機のロータに固定されると共に前記圧縮機構部に連結されるクランクシャフトと備えた電動圧縮機であって、前記クランクシャフトはスラスト方向に対する摺動部を通常運転時に一切有しないように保持されており、前記クランクシャフトがスラスト方向に所定距離以上に動くのを抑制する支持部材が前記クランクシャフトの首部に形成されたフランジ部で形成されている構成にしたことにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電動機効率の低下を抑制すると共に摺動損失を低減し、高効率且つ高信頼性の電動圧縮機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の密閉型のスクロール電動圧縮機を図１から図４を用いて説明する。図１は本実施形態のスクロール電動圧縮機の縦断面図、図２は図１のスクロール電動圧縮機のクランクシャフトの上端部付近を示す断面図、図３は図１のスクロール電動圧縮機のクランクシャフトの下端部付近を示す断面図、図４は図１のスクロール電動圧縮機の電動機付近を示す断面図である。
【００１２】
スクロール電動圧縮機５０は、図１に示すように、圧縮機構２と電動機７とを密閉容器１内に収納して構成している。圧縮機構２は、密閉容器１に固定したフレーム５と、フレーム５上にボルト止めした固定スクロール３との間に、固定スクロールと噛みあう旋回スクロール４を収納して構成している。旋回スクロール４は、例えばオルダムリング１０のような自転防止機構を介して旋回可能に支持されている。旋回スクロール４は、クランクシャフト６の端部のピン部６ａにて偏心駆動される。旋回スクロール４が駆動されると、固定スクロール３との間に形成する圧縮室１７が徐々に小さくなり、吸込パイプ１１および吸込口１２から流入した作動流体が圧縮され、固定スクロール３の中央部の吐出口１４から密閉容器１内に作動流体が吐出される。
【００１３】
固定スクロール３には、圧縮室１７と旋回スクロール４の背面の背圧室１３とを連通させる背圧穴８が設けられている。これによって、圧縮途中の圧縮室１７の作動流体が背圧室１３に導かれ、背圧室１３の圧力が吸入圧力と吐出圧力との中間の圧力（中間圧力）に保たれている。ここで、旋回スクロール４の背面に構成される背圧室１３は、旋回スクロール４とフレーム５と固定スクロール３とで囲まれて形成される空間である。
【００１４】
クランクシャフト６は、フレーム５に配された主軸受５ａおよび密閉容器１内に固定された副軸受部材１５によりラジアル方向が軸受され、安定に回転することができる。
【００１５】
電動機７は、フレーム５と副軸受部材１５との間に位置しており、密閉容器１に固定されたステータ７ｂと、クランクシャフト６に固定されたロータ７ａとにより構成された同期電動機である。電動機７は、ロータ７ａの回転をクランクシャフト６によって旋回スクロール４に伝達し、圧縮機構２を駆動している。ロータ７ａの上下端面にはピンにより止め付けられたバランスウェイト１６が設けられている。これによりロータ７ａおよびクランクシャフト６が安定して回転し、旋回スクロール４を安定して円軌道運動させることができる。なお、本実施形態のロータ７ａには、ネオジム磁石が内蔵されている。
【００１６】
クランクシャフト６の下端は密閉容器１の底部の油溜り９に達しており、油溜り９の油は密閉容器１内の吐出圧力と背圧室１３の中間圧力との差圧によって、シャフト６を貫通している給油経路６ｂ内を通して持ち上げられ、副軸受部材１５、主軸受５ａおよび圧縮機構２の各摺動部に供給され、これらの潤滑性およびシール性を高めている。
【００１７】
クランクシャフト６のピン部６ａ、首部６ｃの各端面は、図１及び図２に示すように、スラスト方向の摺動面を一切有しない。即ち、クランクシャフト６の首部６ｃはピン部６ａおよび主幹部６ｄよりも細くなっている。また、クランクシャフト６の主幹部６ｄの端面６ｅは、図３に示すように、スラスト方向の摺動面を一切有しない。従って、クランクシャフト６はスラスト方向の摺動部を一切有しない。このような構成では、クランクシャフト６およびクランクシャフト６に締結されたロータ７ａやバランスウェイト１６等の自重、および、ロータ７ａとステータ７ｂのマグネットセンタのずれによって起こる磁気推力によるスラスト荷重はどこにも負荷されない。
【００１８】
クランクシャフト６およびロータ７ａの自重が図４の黒塗矢印のように下方に作用するが、ロータ７ａとステータ７ｂと間のマグネットセンタのずれにより生じる磁気推力が図４の斜線矢印のように上方に作用し、これらが釣り合った位置でクランクシャフト６およびロータ７ａが保持される。即ち、磁気推力が作用する方向に対してクランクシャフト６がスラスト方向に拘束されずロータ７ａが可動であるため、ロータ７ａとステータ７ｂのマグネットセンタが、クランクシャフト６およびクランクシャフトに締結されたロータやバランスウェイト等の重量と、電動機７のステータ７ａとロータ７ｂとのずれにより生じる磁気推力とが釣り合う位置に自動的に調整される。
【００１９】
本実施形態によれば、運転中のロータ７ａのマグネットセンタとステータ７ｂのマグネットセンタとは磁気推力により適性に設定され、電動機７の効率の低下を抑制することができる。さらに、スラスト力による摺動損失をなくすことができるため、圧縮機の性能を向上させることができる。また、摺動箇所を削減できることから、信頼性を向上させることができる。従って、高効率かつ高信頼性の電動圧縮機を得ることができる。
【００２０】
なお、横型の電動機圧縮機に本発明を適用した場合は、クランクシャフト６およびロータ７ａの自重はスラスト方向には作用しないため、常にロータ７ａとステータ７ｂとのマグネットセンタを一致させることができる。
【００２１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。図５は本発明の第２実施形態のスクロール電動圧縮機の縦断面図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００２２】
この第２実施形態では、クランクシャフト６の首部６ｃにはピン部６ａおよび主幹部６ｄより大きなフランジ部６ｃ１を有している。このフランジ部６ｃ１を組み立て時の位置決めに用いることにより、その組み立てを容易にすることができる。特に、ロータ７ａに設けるネオジム磁石の着磁を組み立て後に行う場合に有効である。なお、このフランジ部６ｃ１は、通常の運転中にはスラスト方向に対する摺動面を構成しない。
【００２３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６を用いて説明する。図６は本発明の第３実施形態のスクロール電動圧縮機のクランクシャフトの上端部付近を示す断面図である。この第３実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００２４】
この第３実施形態では、クランクシャフト６がスラスト方向に動いた際に、その動きを抑制する支持部材１８を設けたものである。この支持部材１８はコイルバネ１８ａを介して旋回スクロール４に保持されている。これによって、ロータ７ａとステータ７ｂとのマグネットセンタのずれを微小な範囲に保つようにし、仮にクランクシャフト６に大きく移動しようとしても、クランクシャフト６のピン部６ａの端面が支持部材１８に衝突することとなり、スラスト方向に生じる衝撃や摺動を支持部材１８及びコイルバネ１８ａにより低減することができる。
【００２５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７を用いて説明する。図７は本発明の第４実施形態のスクロール電動圧縮機の一部クランクシャフトの上端部付近を示す断面図である。この第４実施形態は、次に述べる点で第２実施形態と相違するものであり、その他の点については第２実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００２６】
この第４実施形態では、クランクシャフト６がスラスト方向に動いた際に、その動きを抑制する支持部材１９を設けたものである。この支持部材１９はコイルバネ１９ａを介してクランクシャフトの主幹部６ｄに保持されている。これによって、ロータ７ａとステータ７ｂとのマグネットセンタのずれを微小な範囲に保つようにし、仮にクランクシャフト６が大きく移動しようとしても、支持部材１９の端面がクランクシャフト６の首部６ｃのフランジ部６ｃ１に衝突することとなり、スラスト方向に生じる衝撃や摺動を支持部材１９及びコイルバネ１９ａにより低減することができる。
【００２７】
（その他の実施形態）
上述した各実施形態は密閉型スクロール電動圧縮機を例に説明しているが、本願発明は、密閉型でなくても構成でき、ロータリ圧縮機等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態のスクロール電動圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のスクロール電動圧縮機のクランクシャフトの上端部付近を示す断面図である。
【図３】図１のスクロール電動圧縮機のクランクシャフトの下端部付近を示す断面図である。
【図４】図１のスクロール電動圧縮機の電動機付近を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のスクロール電動圧縮機の縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態のスクロール電動圧縮機のクランクシャフトの上端部付近を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態のスクロール電動圧縮機の一部クランクシャフトの上端部付近を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…密閉容器、２…圧縮機構、３…固定スクロール、４…旋回スクロール、５…フレーム、５ａ…軸受部、６…クランクシャフト、６ａ…ピン部、６ｂ…油供給穴、６ｃ…首部、６ｃ１…フランジ部、６ｄ…主幹部、６ｅ…主幹部下端面、７…電動機、７ａ…ロータ、７ｂ…ステータ、８…背圧穴、９…油溜り、１０…オルダムリング、１１…吸込パイプ、１２…吸込口、１３…背圧室、１４…吐出口、１５…副軸受部材、１６…バランスウェイト、１７…圧縮室、１８…支持部材、１８ａ…コイルバネ、１９…支持部材、１９ａ…コイルバネ、５０…電動圧縮機。
【図１】
0005066009.tif 000002
【図２】
0005066009.tif 000003
【図３】
0005066009.tif 000004
【図４】
0005066009.tif 000005
【図５】
0005066009.tif 000006
【図６】
0005066009.tif 000007
【図７】
0005066009.tif 000008