JP2009124821A - 回転電機における回転子及び電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】端板にリベットよりも軟質な材料を用いることなく、リベットのかしめ浮きを抑制した回転子を提供する。
【解決手段】回転電機を構成する回転子11は、ロータコア27と、ロータコア27内に埋設された複数の永久磁石28とからなる。ロータコア27は、複数枚の磁性体製のロータコア板29を積層することにより構成されている。ロータコア27の両端面には、一方及び他方の端板30，31が配置されている。一方の端板30のロータコア27とは反対側の面である外端面301上には複数枚のバランスウェイト32A，32Bが設けられている。バランスウェイト32A，32Bは、真鍮製である。複数枚のロータコア板29、端板30，31及び複数枚のバランスウェイト32A，32Bは、複数本のリベット34A，34Bのかしめによって結束されている。リベット34A，34Bは、鉄系の材料で作られており、バランスウェイト32A，32Bは、リベット34A，34Bよりも軟質である。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のロータコア板を積層したロータコアと、当該ロータコアの両端面に配置された非磁性体の端板とが複数のリベットのかしめによって結束されている回転電機における回転子に関する。

複数のロータコア板をリベットのかしめ（塑性変形）によって結束して構成した回転子は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示のモータでは、リベットは、バランスウェイト及びロータコアを貫通している。一般的に、ロータコアの結束に用いられるリベットは、頭部とは反対側の端部に中空部を有しており、カールポンチを中空部に嵌入してカールポンチに荷重を掛けることによって中空部が拡径するようにかしめられる（塑性変形される）。
特開２０００−６９７０９号公報

リベットの中空部がリベットよりも硬質の部材の上でかしめられると、かしめられた中空部と硬質の部材との間に隙間ができ、前記硬質の部材から浮いてしまう（所謂かしめ浮き）という状況が発生することがある。かしめ浮きは、結束する部品間の結束強度不足をもたらす。

通常、荷重付与装置を用いてカールポンチに荷重を掛けるため、カールポンチに掛かる荷重（かしめ力）は、一定であり、中空部の塑性変形の程度は、常に略同一である。そのため、前記硬質の部材に空けられた孔内に通されている中空部が拡径するように塑性変形する場合、前記部材の硬質性によって十分に拡径してゆくことができず、塑性変形した中空部が前記硬質の部材の表面に接触しない。

又、リベットに接触するカールポンチの部位の摩耗によりこの部位の摩擦係数が増加すると、カールポンチの掛けられる荷重のうち、中空部を塑性変形させる力として振り分けられる分が少なくなる。そのために中空部の塑性変形量が少なくなり、塑性変形した中空部が前記硬質の部材の表面に接触しないということもある。

一般的にリベットは、鉄系の材料で構成されており、端板及びバランスウェイトを鉄よりも軟質の材料である真鍮で構成すれば、上記のようなかしめ浮きを防止することが可能となる。しかし、真鍮は、材料費が高く、結果としてモータのコストが高くなってしまうという問題がある。

本発明は、端板にリベットよりも軟質な材料を用いることなく、かしめ浮きを抑制できる回転子を提供することを目的とする。

請求項１乃至請求項５の発明は、複数のロータコア板を積層したロータコアと、当該ロータコアの両端面に配置された非磁性体の端板とが複数のリベットのかしめにより結束されている回転電機における回転子を対象とし、請求項１の発明は、前記端板を前記リベットよりも硬質の材料で構成し、一方の端板の前記ロータコアとは反対側の面上に前記リベットよりも軟質の材料で構成されるかしめ受け座が設けられており、前記複数のリベットは、前記かしめ受け座の座面上でかしめられていることを特徴とする。

かしめ受け座がリベットよりも軟質の材料で構成されているため、かしめ受け座におけるリベット通し孔がリベットの塑性変形に追随して塑性変形する。そのため、かしめ後には、リベットのかしめ部（塑性変形部）がかしめ受け座の座面に接触し、かしめ浮きを抑制できる。また、端板がリベットよりも硬質の材料で構成されているため、例えば、端板が真鍮のようなリベットよりも軟質の材料で構成される場合と比較して、回転子のコストを安価にすることができる。

請求項２の発明は、前記端板を前記リベットよりも硬質の材料で構成し、前記端板の前記ロータコアとは反対側の面上に前記リベットよりも軟質の材料で構成されるかしめ受け座が設けられており、前記複数のリベットのうち一部のリベットは、一方の端板上に設けられた前記かしめ受け座の座面上でかしめられており、前記複数のリベットのうち残りのリベットは、他方の端板上に設けられた前記かしめ受け座の座面上でかしめられていることを特徴とする。

かしめ受け座がリベットよりも軟質の材料で構成されているため、かしめ受け座におけるリベット通し孔がリベットの塑性変形に追随して塑性変形する。そのため、かしめ後には、リベットのかしめ部（塑性変形部）がかしめ受け座の座面に接触し、かしめ浮きを抑制できる。また、端板がリベットよりも硬質の材料で構成されているため、例えば、端板が真鍮のようなリベットよりも軟質の材料で構成される場合と比較して、回転子のコストを安価にすることができる。

好適な例では、前記かしめ受け座は、少なくとも一方の端板の前記ロータコアとは反対側の面上に設けられたバランスウェイトである。
回転子の回転バランスを向上するためのバランスウェイトは、かしめ受け座として好適である。

好適な例では、前記かしめ受け座の材料は、真鍮であり、前記リベットの材料は、鉄である。
真鍮は、非磁性体の軟質の材料として好適である。

好適な例では、環状の固定子の内周に複数配列されたティース間のスロットに巻き線が施されており、前記回転子は、前記固定子の内側で回転する。
請求項６の発明は、回転電機によって駆動される回転軸の回転に基づく圧縮動作体の圧縮動作によってガスを圧縮室内で圧縮して吐出し、前記ガスが前記回転電機のモータハウジング内を流通する電動圧縮機において、請求項５に記載の回転子を備えた回転電機が前記回転軸を回転させる回転電機として用いられていることを特徴とする。

本発明の回転子では、カールポンチに潤滑油を塗布しなくても、かしめ浮きを防止できるため、異物が潤滑油に付着して電動圧縮機内に持ち込まれることが抑制される。従って、電動圧縮機内に持ち込まれた異物により電動圧縮機の性能が低下することを抑制できる。

本発明の回転電機の回転子は、端板にリベットよりも軟質の材料を用いることなく、かしめ浮きを抑制することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を電動圧縮機に具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示す電動圧縮機１０は、スクロール型電動圧縮機である。回転電機Ｍを構成する回転子１１は、回転軸１２に止着されており、回転電機Ｍを構成する固定子１３は、モータハウジング１４の内周面に嵌合して固定されている。電動圧縮機１０を構成する圧縮動作体としての可動スクロール１５は、回転電機Ｍを構成する回転軸１２の回転によって旋回し、可動スクロール１５と固定スクロール１６との間の圧縮室１７が容積減少する。

モータハウジング１４の端壁３３には導入ポート３３１が設けられている。導入ポート３３１は、図示しない外部冷媒回路に接続されており、外部冷媒回路から冷媒（ガス）が導入ポート３３１を介してモータハウジング１４内へ導入される。モータハウジング１４内へ導入された冷媒は、可動スクロール１５の旋回（吸入動作）によって、モータハウジング１４の内周面と固定子１３の外周面との間の通路１４１〔図３に図示〕及び吸入ポート１８を経由して圧縮室１７へ吸入される。モータハウジング１４内を流通して圧縮室１７へ吸入された冷媒は、可動スクロール１５の旋回（吐出動作）によって、圧縮され、吐出ポート１９から吐出弁２０を押し退けて吐出室２１へ吐出される。吐出室２１内の冷媒は、外部冷媒回路へ流出してモータハウジング１４内へ還流する。

図３に示すように、回転電機Ｍを構成する固定子１３は、環状のステータコア２２と、ステータコア２２の内周に複数配列されたティース２３間のスロット２４に施された巻き線２５とからなる。本実施形態では、ティース２３及びスロット２４の個数は、１２個である。スロット２４は、環状の固定子１３の周方向に等ピッチで配列されている。

図１に示すように、ステータコア２２は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板２６を積層して構成されている。
図２（ａ）に示すように、回転電機Ｍを構成する回転子１１は、ロータコア２７と、ロータコア２７内に埋設された複数の永久磁石２８（本実施形態では４つ）とからなる。ロータコア２７は、複数枚の磁性体（電磁鋼板）製のロータコア板２９が積層されて構成されており、ロータコア２７の両端には、一方及び他方の端板３０，３１が設けられている。端板３０のロータコア２７とは反対側の面である外端面３０１上には複数枚のバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂが設けられている。端板３０，３１は、ステンレス製であり、バランスウェイト３２Ａ，３２Ｂは、真鍮製である。端板３０の外端面３０１は、回転子１１の端面となる。

ロータコア２７及び端板３０,３１には通し孔２７１，２７２が貫設されている。通し孔２７１にはリベット３４Ａが通されており、通し孔２７２にはリベット３４Ｂが通されている。複数枚のロータコア板２９、端板３０，３１及び複数枚のバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂは、複数本のリベット３４Ａ（本実施形態では２本）及び複数本のリベット３４Ｂ（本実施形態では２本）のかしめによって結束されている。リベット３４Ａ，３４Ｂは、鉄系の材料で作られており、端板３０，３１は、リベット３４Ａ,３４Ｂよりも硬質の材料であり、バランスウェイト３２Ａ，３２Ｂは、リベット３４Ａ，３４Ｂよりも軟質の材料である。

ロータコア２７及び端板３０,３１の中心部には軸孔２７３が貫設されており、軸孔２７３には回転軸１２が通されて固定されている。
図２（ｂ），（ｃ）に示すように、かしめ前のリベット３４Ａ，３４Ｂは、一端部に頭部３４１を有し、他端部に中空部３４２を有する。頭部３４１は、端板３１側に配置され、中空部３４２は、端板３０側に配置される。かしめ前のリベット３４Ａを通し孔２７１に通した状態では、リベット３４Ａの頭部３４１が端板３１に接し、且つリベット３４Ａの中空部３４２がバランスウェイト３２Ａの外端面３２１から突出する。かしめ前のリベット３４Ｂを通し孔２７２に通した状態では、リベット３４Ｂの頭部３４１が端板３１に接し、且つリベット３４Ｂの中空部３４２がバランスウェイト３２Ｂの外端面３２２から突出する。

リベット３４Ａ，３４Ｂの中空部３４２は、ダイス鋼製のカールポンチ３５の先端部を中空部３４２の孔内に嵌入した状態で、荷重付与装置（図示略）を用いてカールポンチ３５に荷重を掛けることによってかしめられる（塑性変形される）。図２（ｂ），（ｃ）に仮想線で示す中空部３４２の状態は、かしめ後の状態を表す。

バランスウェイト３２Ａは、リベット３４Ａに対するかしめ受け座となり、バランスウェイト３２Ａの外端面３２１は、かしめ受け座の座面となる。バランスウェイト３２Ｂは、リベット３４Ｂに対するかしめ受け座となり、バランスウェイト３２Ｂの外端面３２２は、かしめ受け座の座面となる。即ち、リベット３４Ａ及びリベット３４Ｂは、全て端板３０のかしめ受け座である座面上でかしめられていることになる。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）リベット３４Ａ，３４Ｂの中空部３４２は、かしめ受け座としてのバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂの座面としての外端面３２１，３２２上でかしめられる。バランスウェイト３２Ａ，３２Ｂがリベット３４Ａ，３４Ｂよりも軟質の材料で作られているため、バランスウェイト３２Ａ，３２Ｂにおける通し孔２７１，２７２がリベット３４Ａ，３４Ｂの中空部３４２の塑性変形に追随して塑性変形する。そのため、かしめ後には、リベット３４Ａ，３４Ｂのかしめ部である中空部３４２がバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂの外端面３２１，３２２に接触し、かしめ浮きを抑制できる。

（２）かしめ受け座としてのバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂは、端板３０の外端面３０１に設けられている。そのため、かしめ浮きを考慮することなく、端板３０の材料としてリベット３４Ａ，３４Ｂよりも硬質の非磁性体であるステンレスの採用が可能である。一般にステンレスは、真鍮よりも材料費が安価であるため、回転子の製造コストを、端板に真鍮を用いた場合と比較して、安価にすることができる。

（３）本実施形態では、回転子１１の回転バランスを向上するためのバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂをかしめ受け座として兼用している。バランスウェイト３２Ａ，３２Ｂは、かしめ受け座として好適である。

（４）リベット３４Ａ,３４Ｂの材料は、鉄であり、かしめ受け座としてのバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂの材料は、真鍮である。非磁性体であることが好ましいバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂの材料を真鍮とした構成は、非磁性体の軟質の材料として好適である。

（５）リベット３４Ａ，３４Ｂの中空部３４２は、端板３０側という回転子１１の一端側でかしめられるため、荷重付与装置及びカールポンチ３５を用いて複数のリベット３４Ａ，３４Ｂに荷重を掛ける作業工程の短期化が可能である。

（６）リベット３４Ａ，３４Ｂに接触するカールポンチ３５の部位の摩耗を防止するため、この部位に潤滑油を塗布したとすると、カールポンチ３５の部位に塗布された潤滑油がリベット３４Ａ，３４Ｂにも付着する。潤滑油が付着したリベット３４Ａ，３４Ｂによってロータコアを結束された回転子を用いて電動圧縮機１０を組み立てるまでに異物がリベット３４Ａ，３４Ｂに付着した潤滑油に付くと、異物が電動圧縮機１０内に持ち込まれることになる。

かしめ受け座としてのバランスウェイト３２Ａ，３２Ｂの外端面３２１，３２２上でリベット３４Ａ，３４Ｂをかしめた回転子１１では、カールポンチ３５に潤滑油を塗布しなくても、かしめ浮きを抑制できるため、異物が電動圧縮機１０内に持ち込まれる可能性が低くなる。

次に、図４の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳しい説明を省略する。
この実施形態では、一方の端板３０の外端面３０１上にバランスウェイト３２Ａが設けられており、他方の端板３１のロータコア２７とは反対側の面である外端面３１１上にもバランスウェイト３２Ｃが設けられている。リベット３４Ｂの中空部３４２がバランスウェイト３２Ｃの外端面３２３上でかしめられている。バランスウェイト３２Ｃは、リベット３４Ｂに対するかしめ受け座となり、バランスウェイト３２Ｃの外端面３２２は、かしめ受け座の座面となる。端板３１の外端面３１１は、回転子１１の端面となる。この実施形態では、外端面３０１,３１１上にバランスウェイト３２Ａ,３２Ｃが設けられており、リベット３４Ａ，３４Ｂがそれぞれバランスウェイト３２Ａ,３２Ｃの外端面３０１,３１１上でかしめられている。即ち、リベット３４Ａ,３４Ｂは、回転子１１の異なる端面上に設けられたバランスウェイト３２Ａ,３２Ｃ上でかしめられている。従って、リベット３４Ａ,３４Ｂは、それぞれ逆方向でかしめられている。 第２の実施形態では、第１の実施形態における（１）〜（４），（６）項と同様の効果が得られる。

次に、図５の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳しい説明を省略する。
第３の実施形態では、バランスウェイトは使用されておらず、複数のリング形状のかしめ受け座３６が端板３０の外端面３０１上に接合されており、リベット３４Ｂの中空部３４２がかしめ受け座３６の座面３６１上でかしめられている。かしめ受け座３６は、真鍮製である。

第３の実施形態では、第１の実施形態における（１）〜（３），（６）項と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。

○かしめ受け座の材料として、例えば、アルミニウムのようなリベットよりも軟質材料である非磁性体を用いてもよい。
○中空部３４２のないリベットを用いてもよい。

○スクロール型圧縮機以外の電動圧縮機（例えばピストン式圧縮機）に本発明を適用してもよい。ピストンは、圧縮動作体である。
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。

〔１〕前記かしめ受け座は、非磁性体で作られている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機における回転子。

第１の実施形態を示す電動圧縮機全体の側断面図。 （ａ）は部分拡大側断面図。（ｂ），（ｃ）は、要部拡大側断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 第２の実施形態を示す部分拡大側断面図。 第３の実施形態を示す部分拡大側断面図。

符号の説明

１１…回転子。１２…回転軸。１３…固定子。１４…モータハウジング。１５…圧縮動作体としての可動スクロール。１７…圧縮室。２３…ティース。２４…スロット。２５…巻き線。２９…ロータコア板。３０，３１…端板。３０１…外端面。３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…かしめ受け座としてのバランスウェイト。３２１，３２２，３２３…回転子の端面となる座面としての外端面。３４Ａ，３４Ｂ…リベット。３６…かしめ受け座。３６１…座面。Ｍ…回転電機。

Claims (6)

1. 複数のロータコア板を積層したロータコアと、当該ロータコアの両端面に配置された非磁性体の端板とが複数のリベットのかしめにより結束されている回転電機における回転子において、
   前記端板を前記リベットよりも硬質の材料で構成し、
   一方の端板の前記ロータコアとは反対側の面上に前記リベットよりも軟質の材料で構成されるかしめ受け座が設けられており、前記複数のリベットは、前記かしめ受け座の座面上でかしめられている回転電機における回転子。
2. 複数のロータコア板を積層したロータコアと、当該ロータコアの両端面に配置された非磁性体の端板とが複数のリベットのかしめにより結束されている回転電機における回転子において、
   前記端板を前記リベットよりも硬質の材料で構成し、
   前記端板の前記ロータコアとは反対側の面上に前記リベットよりも軟質の材料で構成されるかしめ受け座が設けられており、
   前記複数のリベットのうち一部のリベットは、一方の端板上に設けられた前記かしめ受け座の座面上でかしめられており、
   前記複数のリベットのうち残りのリベットは、他方の端板上に設けられた前記かしめ受け座の座面上でかしめられている回転電機における回転子。
3. 前記かしめ受け座は、少なくとも一方の端板の前記ロータコアとは反対側の面上に設けられたバランスウェイトである請求項１又は２に記載の回転子。
4. 前記かしめ受け座の材料は、真鍮であり、前記リベットの材料は、鉄である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機における回転子。
5. 環状の固定子の内周に複数配列されたティース間のスロットに巻き線が施されており、前記回転子は、前記固定子の内側で回転する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機における回転子。
6. 回転電機によって駆動される回転軸の回転に基づく圧縮動作体の圧縮動作によってガスを圧縮室内で圧縮して吐出し、前記ガスが前記回転電機のモータハウジング内を流通する電動圧縮機において、
   請求項５に記載の回転子を備えた回転電機が前記回転軸を回転させる回転電機として用いられている電動圧縮機。

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