CN110431725A - 电动机以及具备该电动机的压缩机 - Google Patents

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田村裕贵
本村贤次郎
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Abstract

电动机具备：环状的铁芯，其层叠多个电磁钢板而成；端板，其配置于铁芯的轴向的两端部；平衡配重件，其配置于一方的端板的与铁芯相反的一侧；以及隔离件，其配置于一方的端板与平衡配重件之间，从而在一方的端板与平衡配重件之间形成间隙。沿铁芯的周向配置的多个铆钉的一部分沿轴向穿过铁芯和端板，并且其余的铆钉沿轴向穿过铁芯、端板、隔离件以及平衡配重件从而将整体紧固。

Description

电动机以及具备该电动机的压缩机
技术领域
本发明涉及具备平衡配重件的电动机以及具备该电动机的压缩机。
背景技术
用于压缩制冷剂等所利用的压缩机，在密闭容器内具备电动机和压缩机构。电动机具有：固定于密闭容器的内周面的定子、和在定子的内部以旋转自如的方式支承的转子，并且转子与压缩机构用轴连结。而且，形成为将转子的旋转力经由轴向压缩机构传递，并利用该传递的动力在压缩机构压缩制冷剂。
以往，转子例如具有：环状的铁芯，其层叠多个电磁钢板而构成；永磁铁，其插入到铁芯的永磁铁插入孔；以及端板，其配置于铁芯的轴向的两端部，以使永磁铁不从永磁铁插入孔脱落。转子还具有用于抵消在压缩机构产生的离心力的平衡配重件，平衡配重件在铁芯的轴向的一端部且配置于端板的外侧。而且，将它们重叠的状态的组装体用多个铆钉紧固而一体化，从而构成转子(例如，参照专利文献1)。
另外，在专利文献1中，转子与轴通过热装而连接。即，将加热线圈插入于在铁芯的中心部形成的轴插入孔，使高频电流在加热线圈流动而使转子发热，从而使铁芯的轴插入孔的直径热膨胀，并将轴插入扩径后的轴插入孔进行固定。
专利文献1：日本特开2008-22601号公报
在专利文献1中，在铁芯中安装平衡配重件的部分和未安装平衡配重件的部分，在由铆钉引起的紧固前后的轴向的收缩量产生差异，因此轴插入孔的直线度变差。若轴插入孔的直线度变差，则存在在轴的热装时在轴插入孔与轴之间不能确保充分的间隙，从而成为热装不良的重要因素的问题。
发明内容
本发明是为了解决以上那样的课题所作出的，目的在于提供一种能够抑制转子的轴插入孔的直线度变差的电动机以及具备该电动机的压缩机。
本发明的电动机具备：环状的铁芯，其由多个电磁钢板层叠而成；端板，其配置于所述铁芯的轴向的两端部；平衡配重件，其配置于一方的所述端板的与所述铁芯相反的一侧；以及隔离件，其配置于所述一方的端板与所述平衡配重件之间，从而在所述一方的端板与所述平衡配重件之间形成间隙，沿所述铁芯的周向配置的多个铆钉中的一部分沿所述轴向穿过所述铁芯和所述端板，并且其余的铆钉沿所述轴向穿过所述铁芯、所述端板、所述隔离件以及所述平衡配重件，从而将整体紧固。
本发明的压缩机具备：上述的电动机；压缩机构，其经由轴而与所述电动机连结，并借助经由所述轴从所述电动机传递的驱动力对制冷剂进行压缩。
根据本发明，为整体被多个铆钉紧固的结构，并且构成为：在铁芯的平衡配重件侧，平衡配重件在隔离件部分与端板接触并利用铆钉紧固于铁芯，在平衡配重件的相反侧，铆钉与端板接触并紧固于铁芯。因此，能够在平衡配重件侧和平衡配重件相反侧实现基于铆钉的紧固载荷的平衡，从而能够抑制铁芯的中心部的轴插入孔的直线度变差。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式的电动机1b的压缩机100的概要结构例图。
图2是本发明的实施方式的电动机1b的转子3的分解概略立体图。
图3是将本发明的实施方式的电动机1b的转子3在铆钉插入孔部分切断后的概略剖视图。
图4是通过高频加热将轴1c热装于本发明的实施方式的电动机1b的转子3的工序的说明图。
图5是将比较例的转子30在铆钉插入孔部分切断后的概略剖视图。
图6是表示比较例的转子30的铆接状态下的铆钉紧固载荷的作用范围的图。
图7是表示本发明的实施方式的电动机1b的转子3的铆钉紧固状态下的铆钉紧固载荷的作用范围的图。
图8是比较例的转子30中的高频加热时的铁芯5的温度分布的说明图。
图9是本发明的实施方式的电动机1b的转子3中的高频加热时的铁芯5的温度分布的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
实施方式
图1是具备本发明的实施方式的电动机1b的压缩机100的概要结构例图。
本实施方式的电动机1b施加了改进，即：通过使转子3的平衡配重件形状具有特征，由此能够消除通过高频加热将转子3与轴1c热装时的热装不良的重要因素。
[结构说明]
压缩机100具有在密闭容器1内具备电动机1b和压缩机构1d，在密闭容器1外连接有液体贮存容器1h的结构。在密闭容器1连接有：用于向密闭容器1内供给制冷剂的吸入管1g、和将压缩后的制冷剂从密闭容器1排出的排出管1f。
(密闭容器1)
密闭容器1构成压缩机100的外轮廓。密闭容器1由上壳体1a1和下壳体1a2构成。上壳体1a1是构成密闭容器1的上部的端部侧壳体，例如实施拉伸加工等而呈碗形状。另外虽省略图示，但在上壳体1a1设置有用于使电流向电动机1b流动的玻璃端子。
下壳体1a2构成密闭容器1的中间部分和下部，例如呈下侧被封闭的有底筒状。即，形成为：在下壳体1a2，在上侧形成有开口部而将上壳体1a1压入，并且下侧被封闭并贮存有用于减轻压缩机构1d的滑动摩擦的制冷机油。
(吸入管1g和液体贮存容器1h)
吸入管1g以一端与压缩机构1d的后述的缸体10连通的方式连接于密闭容器1的下壳体1a2。吸入管1g的另一端连接于液体贮存容器1h。液体贮存容器1h具有作为能够贮存液体制冷剂的储能器的功能。另外，液体贮存容器1h也具有作为减少向压缩机100流入的制冷剂的声音等的消声器的功能。
(排出管1f)
排出管1f是将在压缩机构1d压缩后的密闭容器1内的高温、高压制冷剂排出的配管。排出管1f的一端与用于进行流路的切换等的省略图示的四通阀等连接，另一端以将密闭容器1的内外连通的方式连接于上壳体1a1。
(压缩机构1d)
压缩机构1d经由轴1c与电动机1b连结，借助经由轴1c从电动机1b传递的驱动力压缩制冷剂，并排放到密闭容器1的内部。压缩机构1d安装于下壳体1a2的内侧面。压缩机构1d是旋转活塞型的压缩机构，具备缸体10、活塞11以及叶片(未图示)等。缸体10由平板构成，在其大致中心，在上方方向上贯通形成有大致圆筒状的贯通孔。该贯通孔的轴向的两端被旋转自如地支承轴1c的轴承1e封闭，从而在缸体10内形成有圆筒形状的缸室10a。
在缸室10a内配置有活塞11。活塞11形成为环状，能够旋转地嵌插于轴1c的偏心轴部，并伴随轴1c的旋转而在缸室10a内进行偏心运动。从液体贮存容器1h经由吸入管1g向缸室10a供给制冷剂，制冷剂伴随活塞11的在缸室10a内的偏心运动而被压缩，并排放到密闭容器1的内部。另外，在本实施方式中对压缩机构1d是旋转活塞式的压缩机构1d的结构进行了说明，但并不局限于此，也可以是涡旋式的压缩机构。
(电动机1b)
电动机1b具有：固定于轴1c的转子3、和借助旋转磁场而使转子3旋转的定子2，在密闭容器1内配置于压缩机构1d的上方。定子2固定于密闭容器1的下壳体1a2的内周面，并且固定于压缩机构1d的上侧。转子3从定子2空出预先设定的间隔而支承于定子2的内侧。以下，对转子3的构造进行详细地说明。
[转子3的详细说明]
图2是本发明的实施方式的电动机1b的转子3的分解概略立体图。图3是将本发明的实施方式的电动机1b的转子3在铆钉插入孔部分切断后的概略剖视图。图4是通过高频加热将轴1c热装于本发明的实施方式的电动机1b的转子3的工序的说明图。
转子3具有：由多个电磁钢板层叠而构成的环状的铁芯5、永磁铁8、以及配置于铁芯5的轴向的两端部的端板9。预先通过各薄板的冲裁工序对多个电磁钢板分别形成有铆接结合用的例如V形等的铆接部5a(参照后述的图6)。通过在该铆接部5a施加压接力，从而实现电磁钢板彼此的结合。以下将在铆接部5a铆接固定的部分称为层叠铆接部5a。在此，层叠铆接部5a在六个位置以等间隔形成为以铁芯5的中心轴O为中心的同心圆状。
另外，在铁芯5形成有六个永磁铁插入孔3a，在各永磁铁插入孔3a插入有永磁铁8。另外，铁芯5的中心部成为供轴1c插入的轴插入孔12a，在此在轴插入孔12a的周围，在以中心轴O为中心的同心圆上以等间隔形成有四处供后述的铆钉4插入的铆钉插入孔13a。
端板9以永磁铁8不从永磁铁插入孔3a脱落的方式配置。在端板9以与铁芯5的轴插入孔12a以及铆钉插入孔13a对置的方式形成有轴插入孔12b以及铆钉插入孔13b。
另外，在一方的端板9、在此是在下侧的端板9的与铁芯5相反的一侧，配置有用于维持转子3的旋转精度的平衡配重件6。平衡配重件6设置为用于抵消在压缩机构1d中的偏心旋转时绕轴1c产生的离心力，并构成为大致半圆筒形状。在平衡配重件6以与端板9的铆钉插入孔13b对置的方式形成有铆钉插入孔13c。平衡配重件6的内周部成为轴插入孔12c。平衡配重件6通常使用非磁性材或反磁性材的材料，以便不影响磁场，但材料不特别限定。转子3通过具备平衡配重件6，从而成为以包括中心轴O在内的平面为边界在平衡配重件侧与平衡配重件相反侧具有非对称性的构造。
而且，作为本实施方式的特征的结构，是在端板9与平衡配重件6之间具备隔离件7。隔离件7配置于避开了层叠铆接部5a的位置。隔离件7在此通过烧结等制造方法而与平衡配重件6一体形成。另外，在此隔离件7与平衡配重件6一体形成，但也可以分体构成。另外，在隔离件7以与平衡配重件6的铆钉插入孔13c对置的方式形成有铆钉插入孔13d。
如以上那样构成的各部件在轴向上重叠，在重叠的状态下铆钉插入孔13a～13d沿轴向连通，在该连通孔中插入铆钉4将整体铆接紧固，从而构成转子3。具体而言，在平衡配重件相反侧，使铆钉4沿轴向穿过铁芯5和端板9，另外在平衡配重件侧使铆钉4沿轴向穿过铁芯5、端板9、隔离件7以及平衡配重件6，从而将整体紧固。
在此，平衡配重件6的两个铆钉插入孔13c形成于相对于经由平衡配重件6的周向的中心在径向上延伸的直线成为对称的位置。因此，具有与平衡配重件6的铆钉插入孔13c连通的铆钉插入孔13d的隔离件7也另外相对于平衡配重件6配置于相同的位置。而且，作为转子3整体，在此铆钉4构成为在以中心轴O为中心的同心圆上在四个位置以等间隔配置。因此，在转子3处将铆钉紧固的部位以等间隔分散，从而平衡良好地进行紧固。另外，在转子整体的紧固中使用的铆钉4的个数，在此为四个，但并不局限于四个，可以任意地设定。
而且，在整体一体化后的转子3中，轴插入孔12a、12b、12c连通并形成轴插入孔12(参照图3、图4)。将加热线圈20插入于该轴插入孔12，并使高频电流向加热线圈20流动从而加热铁芯5。通过铁芯5的加热由此轴插入孔12扩径，并在扩径后的轴插入孔12中插入轴1c。之后，若铁芯5冷却，则轴插入孔12缩径，从而将轴1c与转子3固定。
[隔离件7的作用说明]
接下来，对本实施方式的隔离件7的作用进行说明。另外，为了更明确地对本实施方式的隔离件7的作用进行说明，作为比较例列举出不具备隔离件7的转子30，并与其比较来进行说明。
首先，根据图5和图6，对比较例的转子30中的铆钉紧固进行说明。图5是将比较例的转子30在铆钉插入孔部分处切断后的概略剖视图。图6是表示比较例的转子30的铆接状态下的铆钉紧固载荷的作用范围的图。在图6中用点表示的部分表示铆钉紧固载荷的作用范围。
在比较例的转子30中不具备隔离件7，因此在通过铆钉4将转子30整体紧固后的状态下，平衡配重件6整体与端板9接触。因此，铆钉紧固载荷的作用范围如图6所示成为平衡配重件6的整个面，从而波及铁芯5的层叠铆接部5a。另外，在转子30的下部中未配置平衡配重件6的平衡配重件相反侧，铆钉4的座面7a与端板9接触。因此，平衡配重件相反侧的铆钉紧固载荷的作用范围为与端板9接触的铆钉4的座面7a的面积范围。即，在平衡配重件相反侧，铆钉紧固载荷的作用范围不波及铁芯5的层叠铆接部5a。
这样，在平衡配重件侧与平衡配重件相反侧，铆钉紧固载荷的作用范围不同，因此在基于铆钉4的紧固前后的各层叠铆接部5a处在轴向上产生收缩量差异，从而铁芯5的轴插入孔12a的直线度变差。
接下来，对具备本实施方式的隔离件7的转子3中的铆钉紧固进行说明。图7是表示本发明的实施方式的电动机1b的转子3的铆钉紧固状态下的铆钉紧固载荷的作用范围的图。
本实施方式的转子3具备隔离件7，因此在平衡配重件侧在铆钉紧固状态下与端板9接触的是隔离件7部分。因此，铆钉紧固载荷的作用范围成为与端板9接触的隔离件7的上表面部分，不波及到铁芯5的层叠铆接部5a。另一方面，平衡配重件相反侧的铆钉紧固载荷的作用范围成为与端板9接触的铆钉4的座面7a的面积范围。因此，平衡配重件相反侧的铆钉紧固载荷的作用范围不波及到铁芯5的层叠铆接部5a。因此，在平衡配重件侧与平衡配重件相反侧，不产生铁芯5的各层叠铆接部5a的轴向的收缩量差异，从而能够抑制铁芯5的轴插入孔12a的直线度变差。
这样能够抑制轴插入孔12a的直线度变差，因此能够抑制由直线度变差引起的热装不良。在此为了进一步抑制轴插入孔12a的直线度变差，优选使铆钉4的座面7a的面积、和隔离件7的与端板9的接触面的面积相同。
[基于转子3的构造特征的高频加热时的铁芯温度分布]
接下来，对转子3的高频加热时的隔离件7的作用进行说明。在此作为比较例也列举出不具备隔离件7的转子30，并与其比较来进行说明。
图8是比较例的转子30中的高频加热时的铁芯5的温度分布的说明图。
在比较例的转子30中，平衡配重件6整体与端板9接触，因此借助加热线圈20的高频磁场而发热的铁芯5的热，经由端板9迅速地被平衡配重件6整体吸收。因此，铁芯5的下部的温度与铁芯5的上部相比较变低，从而在铁芯5的轴向上温度变得不均匀而产生差别。因此，轴插入孔12a的热膨胀量也在轴向上产生差别。另外，由于在内藏于转子30的永磁铁8存在温度限制，因此需要在转子上部温度的上限中设定加热条件，从而转子下部成为加热不充分的状态。因此，在转子下部不能确保针对热装的充分的间隙，从而成为热装不良的重要因素。
图9是本发明的实施方式的电动机1b的转子3中的高频加热时的铁芯5的温度分布的说明图。
在本实施方式的转子3中，由于隔离件7与端板9接触，因此平衡配重件6离开端板9，隔离件7作为热遮挡隔离件发挥功能。另外，在平衡配重件6与端板9接触的部分是隔离件7，与上述比较例相比较，与端板9接触的面积较小。因此，能够抑制借助加热线圈20的高频磁场而发热的铁芯5的热，经由端板9被平衡配重件6吸收的现象。其结果，铁芯5的温度从轴向下部到轴向上部均温化。因此，能够将铁芯5的轴插入孔12a的热膨胀量均匀化，从而能够确保针对热装的充分的间隙，并且轴1c的插入变得容易。
如以上说明的那样，根据本实施方式，构成为：在平衡配重件6与端板9之间配置有隔离件7，平衡配重件6在隔离件7部分与端板9接触并铆钉紧固。因此，能够将基于平衡配重件6侧的铆钉4的紧固载荷的传递范围限定于隔离件7部分，即限定于局部区域。因此，能够抑制基于铆钉4的紧固载荷波及到层叠铆接部5a。其结果，能够在铁芯5的平衡配重件侧与平衡配重件相反侧实现基于铆钉4的紧固载荷的平衡，从而能够抑制轴插入孔12a的直线度变差。
另外，在对转子3进行高频加热并将轴1c热装的工序中，平衡配重件6在隔离件7部分与端板9接触，平衡配重件6本身离开端板9。因此，隔离件7作为热遮挡隔离件发挥作用，从而能够抑制在铁芯5发出的热被平衡配重件6吸收的现象。因此，将铁芯5的温度从轴向下部到轴向上部均温化，从而铁芯5的轴插入孔12a的热膨胀量变得均匀。其结果，轴1c向轴插入孔12a的插入变得容易，从而能够抑制热装不良。
另外，隔离件7避开层叠铆接部5a而配置，因此能够防止隔离件7部分的基于铆钉4的紧固载荷波及到层叠铆接部5a。
另外，平衡配重件6是半圆筒形状，并相对于经由平衡配重件6的周向的中心在径向上延伸的直线对称地配置有隔离件7，因此能够实现作用于平衡配重件6的紧固载荷的平衡。而且，根据这样配置的关系至少具备两个隔离件7。
另外，各铆钉4在以铁芯5的中心轴O为中心的同心圆上以等间隔配置，因此在转子3处将铆钉紧固的位置以等间隔分散，从而能够平衡良好地进行紧固。
另外，在本实施方式中，将平衡配重件6与隔离件7一体形成，并能够通过烧结等制造方法廉价地形成隔离件7部分。因此，与将隔离件7与平衡配重件6分体制造的情况相比，能够减少制造成本。另外，本实施方式的结构可以说是相对于以往现有的平衡配重件6仅设置隔离件7的简单的结构。因此，不增大制造成本就能够实现抑制轴插入孔12a的直线度变差和抑制高频加热时铁芯5的温度不均匀。
附图标记说明：1…密闭容器；1a1…上壳体；1a2…下壳体；1b…电动机；1c…轴；1d…压缩机构；1e…轴承；1f…排出管；1g…吸入管；1h…液体贮存容器；2…定子；3…转子；3a…永磁铁插入孔；4…铆钉；5…铁芯；5a…铆接部(层叠铆接部)；6…平衡配重件；7…隔离件；7a…座面；8…永磁铁；9…端板；10…缸体；10a…缸室；11…活塞；12…轴插入孔；12a…轴插入孔；12b…轴插入孔；12c…轴插入孔；13a…铆钉插入孔；13b…铆钉插入孔；13c…铆钉插入孔；13d…铆钉插入孔；20…加热线圈；30…转子；100…压缩机；O…中心轴。

Claims (6)

1.一种电动机，其特征在于，具备：
环状的铁芯，其由多个电磁钢板层叠而成；
端板，其配置于所述铁芯的轴向的两端部；
平衡配重件，其配置于一方的所述端板的与所述铁芯相反的一侧；以及
隔离件，其配置于所述一方的端板与所述平衡配重件之间，从而在所述一方的端板与所述平衡配重件之间形成间隙，
沿所述铁芯的周向配置的多个铆钉中的一部分沿所述轴向穿过所述铁芯和所述端板，并且其余的铆钉沿所述轴向穿过所述铁芯、所述端板、所述隔离件以及所述平衡配重件，从而将整体紧固。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，
所述铁芯具有将多个电磁钢板相互铆接固定而成的层叠铆接部，所述隔离件避开所述层叠铆接部而配置。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，
所述平衡配重件是半圆筒形状，
相对于经由所述平衡配重件的周向的中心而沿径向延伸的直线对称地配置有至少两个所述隔离件。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机，其特征在于，
所述多个铆钉在以所述铁芯的中心轴为中心的同心圆上以等间隔配置。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机，其特征在于，
所述隔离件一体形成于所述平衡配重件。
6.一种压缩机，其特征在于，具备：
权利要求1～5中的任一项所述的电动机；和
压缩机构，其经由轴而与所述电动机连结，并借助经由所述轴从所述电动机传递的驱动力对制冷剂进行压缩。
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