特許 5858076 圧縮機用電動機の回転子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5858076

(24)【登録日】2015年12月25日

(45)【発行日】2016年2月10日

(54)【発明の名称】圧縮機用電動機の回転子

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/22 20060101AFI20160128BHJP

   H02K 1/27 20060101ALI20160128BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/22 B

   H02K1/27 501Z

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-58914(P2014-58914)

(22)【出願日】2014年3月20日

(65)【公開番号】特開2015-186302(P2015-186302A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2014年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】泉 泰幸

(72)【発明者】

【氏名】森下 卓

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２３９８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１４６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１６０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０２６３７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−０２８２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２１１３４０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２２

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機用電動機の回転子において、
回転子積層鋼板と、前記回転子積層鋼板の内部に設けられ、回転軸心を中心とする円周方向に複数の磁極を構成するように配置された永久磁石と、前記回転子積層鋼板の両端面に設けられ、前記永久磁石の軸方向の移動を制限するための回転子端板と、前記回転子端板の外面にそれぞれ固定される積層金属板から成るバランスウェイトとを有し、
前記回転子積層鋼板と前記回転子端板には円周方向に等しい角度の間隔で配置した少なくとも３個の軸方向貫通穴が設けられ、前記回転子積層鋼板と前記回転子端板とは前記軸方向貫通穴に通される３本のリベットで固定され、
一方側の積層金属板から成るバランスウェイトは、前記３本のリベットのうち２本のリベットにより一方側の回転子端板に固定され、他方側の積層金属板から成るバランスウェイトは、カシメにより一体化されて外径Ｄ３の凸部が形成され、残りの１本のリベットにより他方側の回転子端板に固定されるとともに、前記凸部が他方側の回転子端板に設けた前記凸部外径Ｄ３よりも大きい内径Ｄ４の凹部または貫通孔に嵌合して他方側の回転子端板に対して位置決めされることを特徴とする圧縮機用電動機の回転子。

【請求項2】

前記電動機は、６極電動機であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機用電動機の回転子。

【請求項3】

前記バランスウェイトの材質は、非磁性体であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機用電動機の回転子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータリ圧縮機やスクロール圧縮機などの回転式圧縮機に用いる圧縮機用電動機の回転子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、密閉ケーシング内にモータと圧縮要素とを内装し、前記モータの回転子における端部にバランスウェイトを設けた電動圧縮機において、前記バランスウェイトを円弧状の薄板から成るバランスウェイト板を複数枚積層して形成すると共に、該バランスウェイト板に、断続するスリットで囲み、切り取り可能とした複数個のバランス調整部を形成した電動圧縮機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、従来、密閉容器の中に電動要素と、圧縮要素を収納して、前記電動要素の回転子のエンドリングにバランスウェイトを固着せしめた密閉型回転圧縮機において、前記バランスウェイトを１個の第１のバランスウェイトと１個または複数個の薄板から成る第２のバランスウェイトに軸方向に分割した密閉型回転圧縮機が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４−２３７８９１号公報

【特許文献2】特開平９−１１２４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記特許文献１，２に開示された従来の圧縮機用電動機の回転子の両端面の２つのバランスウェイトは、回転時のバランスを考慮して互いに位相が１８０°異なる位置（図２参照）に取り付ける必要がある。ここで、６極回転子を、１２０°の位相差で配置した３本のリベット２６ａ，２６ｂ，２６ｃで固定し、２つのバランスウェイト（円弧状の薄板から成るバランスウェイト板を複数枚積層して形成している）２０，２２を前記３本のリベット２６ａ，２６ｂ，２６ｃで固定する場合、一方側のバランスウェイト２０は、２つのリベット２６ａ，２６ｂで固定することができるものの、他方側のバランスウェイト２２は、１本のリベット２６ｃで固定しなければならない。

【0006】

しかしながら、この場合、リベット２６ｃで固定するときに、バランスウェイト２２の個々のバランスウェイト板が１本のリベット２６ｃを中心に個々に回転してしまい、バランスウェイト２２の位置を安定させることができなくなる。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、個々のバランスウェイト板を一体化し、安定して位置決めすることができる圧縮機用電動機の回転子を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は圧縮機用電動機の回転子において、回転子積層鋼板と、前記回転子積層鋼板の内部に設けられ、回転軸心を中心とする円周方向に複数の磁極を構成するように配置された永久磁石と、前記回転子積層鋼板の両端面に設けられ、前記永久磁石の軸方向の移動を制限するための回転子端板と、前記回転子端板の外面にそれぞれ固定される積層金属板から成るバランスウェイトとを有し、前記回転子積層鋼板と前記回転子端板には円周方向に等しい角度の間隔で配置した少なくとも３個の軸方向貫通穴が設けられ、前記回転子積層鋼板と前記回転子端板とは前記軸方向貫通穴に通される３本のリベットで固定され、一方側の積層金属板から成るバランスウェイトは、前記３本のリベットのうち２本のリベットにより一方側の回転子端板に固定され、他方側の積層金属板から成るバランスウェイトは、カシメにより一体化されて外径Ｄ３の凸部が形成され、残りの１本のリベットにより他方側の回転子端板に固定されるとともに、前記凸部が他方側の回転子端板に設けた前記凸部外径Ｄ３よりも大きい内径Ｄ４の凹部または貫通孔に嵌合して他方側の回転子端板に対して位置決めされることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、積層金属板から成るバランスウェイトを回転子に１本のリベットで固定するときに、回転子に対して安定して位置決めすることができる、という効果を奏する。さらに、バランスウェイトのカシメにより形成された凸部と回転子端板に設けた凹部または貫通孔との嵌合による位置決めによって、回転子の回転駆動中にバランスウェイトの個々の積層金属板が、リベット回りに個々に回転するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の圧縮機用電動機の回転子の実施例を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施例の圧縮機用電動機の回転子の分解斜視図である。

【図3】図３は、実施例のバランスウェイトの断面図である。

【図4】図４は、実施例のバランスウェイトの平面図である。

【図5】図５は、実施例のバランスウェイトの分解断面図である。

【図6】図６は、実施例の圧縮機用電動機の回転子を用いた圧縮機の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明に係る圧縮機用電動機の回転子の実施例を６極回転子の場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

【実施例】

【0012】

図１および図２に示すように、本発明に係る圧縮機用電動機の回転子１０は、圧縮機用の電動機の回転子であり、軸孔３０を有する円柱状の回転子積層鋼板１２と、回転子積層鋼板１２の内部に設けられ、回転軸心Ｚを中心とする円周方向にＮ極とＳ極とが交互に６個の極を構成するように配置された永久磁石１４とを備える（実施例の回転子１０は、６極回転子である）。

【0013】

また、回転子１０は、回転子積層鋼板１２の両端面に同軸上に設けられ、永久磁石１４の軸方向の移動を制限するための円板状の回転子端板１６，１８と、回転子端板１６、１８の外面に設けられる円弧板状のバランスウェイト２０，２２とをさらに備える。バランスウェイト２０，２２は、図示しない圧縮機構の偏芯回転部分に作用する遠心力を打ち消し、圧縮機全体のバランスを確保するためのものであり、回転軸心Ｚの周りに互いに位相が１８０°異なる位置に設けられる。

【0014】

回転子積層鋼板１２と回転子端板１６，１８には、円周方向に等しい角度の間隔（円周方向１２０°間隔）で配置した３個の軸方向貫通穴２４が設けられる。ここで、軸方向貫通穴２４は、永久磁石１４を回避した位置に設けられる。また、軸方向貫通穴２４の数は３個以上あればよく、図２に示すように、５個配置してもよい。

【0015】

回転子積層鋼板１２と回転子端板１６，１８とは、各軸方向貫通穴２４に通される３本のリベット２６ａ，２６ｂ，２６ｃで固定される。

【0016】

一方側のバランスウェイト２０は、複数枚の薄い金属板を積層した積層金属板から成り、３本のリベットのうち２本のリベット２６ａ,２６ｂにより一方側の回転子端板１６に固定される。積層金属板から成るバランスウェイト２０は、カシメにより一体化したものでもよいが、２本のリベット２６ａ，２６ｂにより位置決めされて固定されるので、一体化したものでなくてもよい。

【0017】

図３、図４に示すように、他方側のバランスウェイト２２は、複数枚の薄い金属板２２ａ、２２ｂを積層した積層金属板から成り、端側２箇所でカシメられて一体化され、このカシメにより端側２箇所に、凸部２８が形成されている。図５に示すように、カシメにより形成される薄い金属板２２ａの凸部２８ａの外径Ｄ１と、凸部２８ａが貫入されて形成される薄い金属板２２ｂの凹部２８ｂの内径Ｄ２との寸法関係は、Ｄ１＝Ｄ２となり、凸部２８ａが凹部２８ｂに圧入されて、複数枚の薄い金属板２２ａ，２２ｂが一体化される。夫々のバランスウェイト２０，２２の薄い金属板２２ａ，２２ｂの積層枚数は、後述の圧縮機構４０のアンバランス量に合わせて調整する。また、バランスウェイト２０，２２の材質は、後述の電動機４２の性能特性に影響しないように、非磁性体とするのがよい。

【0018】

また、これら凸部２８に対向する他方側の回転子端板１８の２箇所には、凹部３２が形成してある。ここで、凹部３２は回転子端板１８を貫通する貫通穴でもよいし、プレス成形等により形成した凹部でもよい。薄い金属板２２ｂの凸部２８の外径Ｄ３と、回転子端板１８の凹部３２の内径Ｄ４との寸法関係を、Ｄ３＜Ｄ４として、凸部２８を凹部３２に嵌合し易くするとよい。

【0019】

他方側のバランスウェイト２２は、残りの１本のリベット２６ｃにより他方側の回転子端板１８に固定されるとともに、凸部２８が凹部３２に嵌合することにより他方側の回転子端板１８に対して位置決めされる。

【0020】

このように、他方側のバランスウェイト２２に、カシメにより凸部２８を形成し、回転子端板１８に凹部３２を設け、凸部２８を凹部３２に嵌合することにより他方側のバランスウェイト２２を回転子端板１８に対して位置決めすることができ、バランスウェイト２２は、リベット２６ｃを中心に回転することがない。したがって、バランスウェイト２２を回転子１０に１本のリベット２６ｃで固定する場合に、位置決め用の治具等を使用することなしに、バランスウェイト２２を回転子１０に対して安定して位置決めすることができる。さらに、この凸部２８と凹部３２の係合による位置決めによって、回転子の回転駆動中にバランスウェイト２２がリベット２６ｃ回りに回転することを防止することができる。

【0021】

次に、本発明に係る圧縮機用電動機の回転子１０を２シリンダロータリ圧縮機に適用する場合について図６を参照して説明する。

【0022】

図６に示すように、２シリンダロータリ圧縮機１００は、圧縮流体を生成する圧縮機構４０と、圧縮機構４０を駆動する電動機４２（電動機４２は、６極電動機である）とを備える。電動機４２は、密閉ケーシング４４内に固定された固定子４６と、本発明の回転子１０とからなり、回転子１０の軸孔３０には圧縮機構４０に向けて下側に延出するシャフト軸４８が固定してある。シャフト軸４８の下側には、圧縮機構４０の偏芯クランク部５０ａ，５０ｂが設けてある。

【0023】

圧縮機構４０は、上下に配置された２つのシリンダ５２ａ，５２ｂを有しており、各シリンダ５２ａ，５２ｂの内部には上述した偏芯クランク部５０ａ，５０ｂがそれぞれ配置される。この偏芯クランク部５０ａ，５０ｂにはリング状のピストン５４ａ，５４ｂがそれぞれ嵌合してある。

【0024】

電動機４２の駆動により回転子１０のシャフト軸４８が回転すると、偏芯クランク部５０ａ，５０ｂには遠心力Ｆｃ１，Ｆｃ２が、ピストン５４ａ，５４ｂには遠心力Ｆｐ１，Ｆｐ２がそれぞれ作用するようになる。

【0025】

一方、電動機４２の回転子１０の上下に固定されたバランスウェイト２０、バランスウェイト２２には、遠心力Ｆｂ１，Ｆｂ２がそれぞれ作用するようになる。

【0026】

ここで、圧縮機全体としてバランスを確保するためには、下記の(1)，(2)式が成り立つように、２つのバランスウェイト２０，２２の位置および質量を予め設定すればよい。

【0027】

（Ｆｃ１＋Ｆｐ１）＋Ｆｂ２≒（Ｆｃ２＋Ｆｐ２）＋Ｆｂ１ (1)式
（Ｆｃ１＋Ｆｐ１＋Ｆｃ２＋Ｆｐ２）×Ｌｃ≒（Ｆｂ１＋Ｆｂ２）×Ｌｂ (2)式
ここで、Ｌｃは、遠心力Ｆｃ１とＦｃ２の作用点間の軸方向の距離である。
遠心力Ｆｐ１とＦｐ２の作用点間の軸方向の距離もＬｃである。
Ｌｂは、遠心力Ｆｂ１とＦｂ２の作用点間の軸方向の距離である。

【0028】

以上説明したように、本発明によれば、圧縮機用電動機４２の回転子１０において、回転子積層鋼板１２と、前記回転子積層鋼板１２の内部に設けられ、回転軸心を中心とする円周方向に複数の磁極を構成するように配置された永久磁石１４と、前記回転子積層鋼板１２の両端面に設けられ、前記永久磁石１４の軸方向の移動を制限するための回転子端板１６，１８と、前記回転子端板１６，１８の外面にそれぞれ固定される積層金属板から成るバランスウェイト２０，２２とを有し、前記回転子積層鋼板１２と前記回転子端板１６，１８には円周等配に配置した少なくとも３個の軸方向貫通穴２４が設けられ、前記回転子積層鋼板１２と前記回転子端板１６，１８とは前記軸方向貫通穴２４に通される３本のリベット２６ａ，２６ｂ，２６ｃで固定され、一方側の積層金属板から成るバランスウェイト２０は、前記３本のリベット２６ａ，２６ｂ，２６ｃのうち２本のリベット２６ａ，２６ｂにより一方側の回転子端板１６に固定され、他方側の薄い金属板２２ａ，２２ｂから成るバランスウェイト２２は、カシメにより一体化されて凸部２８が形成され、残りの１本のリベット２６ｃにより他方側の回転子端板１８に固定されるとともに、前記凸部２８が他方側の回転子端板１８に設けた凹部３２または貫通孔に嵌合して他方側の回転子端板１８に対して位置決めされる。

【0029】

そのため、バランスウェイト２２を回転子１０に１本のリベット２６ｃで固定する場合に、位置決め用の治具等を使用することなしに、バランスウェイト２２を回転子１０に対して安定して位置決めすることができるという効果を奏する。さらに、バランスウェイト２２のカシメにより形成された凸部２８と回転子端板１８に設けた凹部３２または貫通孔との嵌合による位置決めによって、回転子１０の回転駆動中にバランスウェイト２２の個々の薄い金属板２２ａ，２２ｂが、リベット２６ｃ回りに個々に回転するのを防止することができる。

【符号の説明】

【0030】

１０ 回転子（圧縮機用電動機の回転子）
１２ 回転子積層鋼板
１４ 永久磁石
１６，１８ 回転子端板
２０ バランスウェイト（一方側のバランスウェイト）
２２ バランスウェイト（他方側のバランスウェイト）
２２ａ，２２ｂ 薄い金属板
２４ 軸方向貫通穴
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ リベット
２８ 凸部
３０ 軸孔
３２ 凹部
４０ 圧縮機構
４２ 電動機
４４ 密閉ケーシング
４６ 固定子
４８ シャフト軸
５０ａ，５０ｂ 偏芯クランク部
５２ａ，５２ｂ シリンダ
５４ａ，５４ｂ ピストン
１００ 圧縮機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】