JP2010206956A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁磁束がケーシングに漏洩することを回避又は抑制する技術を提供する。
【解決手段】回転軸Ｑを中心とし回転軸Ｑに垂直な径方向Ｒで回転軸Ｑから最も遠い界磁発生部２２の外縁２２Ｓは、径方向Ｒで回転軸Ｑから最も遠い電機子巻線１２の外縁１２Ｓよりも外側にあり、界磁発生部２２の外縁２２Ｓとケーシング６０の内縁６０Ｓとの間の最短距離たる第２距離ｄ２（＞ｄ１）は、界磁発生部２２の外縁２２Ｓと磁芯１４の外縁１４Ｓとの間の最長距離たる第３距離ｄ３よりも大きく、回転子１０の外縁１０Ｓとケーシング６０の内縁６０Ｓとは第４距離ｄ４（＞０）の空隙を介して対向する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アキシャルギャップ型の回転電機を搭載する圧縮機に関するものである。

回転電機の構成の一例として、界磁磁束を発生する界磁子たる回転子と、電機子巻線を有してこれに流れる電機子電流によって回転磁界を発生する電機子たる固定子とを備えるものがある。

これらの回転子と固定子とが、当該回転子の回転軸方向に空隙を介して対向するアキシャルギャップ型モータが実用化されている。このアキシャルギャップ型モータを、容器（ケーシング）の内部に収容して密閉型圧縮機を構成する技術が提案されている（例えば下記の特許文献１）。また、回転子と固定子とが回転軸に垂直な径方向に空隙を介して対向するラジアルギャップ型モータも実用化されている。このラジアルギャップ型モータを、ケーシングの内部に収容して密閉型圧縮機を構成する技術も提案されている（例えば下記の特許文献２、３）。

特開２００８−２２８３６３号公報 特開２００４−３３９９３９号公報 特開昭６２−０９９６９３号公報

圧縮機の運転効率向上を図るために、モータのトルクを向上することが望ましく、界磁子が有する永久磁石の量を増加させ、磁気装荷を高める必要がある。しかしながら、永久磁石の量を増加させようとすると、回転軸方向からの平面視で界磁子の面積が増大し、もって永久磁石とケーシングとの距離が近接する事態を招来する。

永久磁石とケーシングとの距離が近接すると例えば、次のような問題が生じる。すなわち、ケーシングが磁性体である場合、永久磁石の磁束の一部が固定子にわたらずにケーシングを介して回転子よりも外周で短絡する。当該短絡した磁束はケーシング内で渦電流を発生させ、渦電流が損失を招来する。特に、弱め磁束制御時には弱め磁束制御を行わない場合と比較して、界磁子と電機子とが同じ極性の磁極を呈して対向する状態が多くなるため、界磁磁束が電機子以外に漏洩しやすい。また、仮にケーシングが非磁性体であっても、金属である限り、漏れ磁束による渦電流は発生する。特に軽量化のためアルミを利用した場合、導電率が高く、その傾向が顕著である。

したがって、永久磁石とケーシングとの距離が小さい場合には、運転時、特に、弱め磁束制御時に界磁磁束がケーシングに漏洩する事態を招来する。ケーシングに漏洩した界磁磁束は渦電流を発生させ運転効率を損なう要因となる。

本発明は、上記課題に鑑み、界磁磁束がケーシングに漏洩することを回避又は抑制する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明に係る圧縮機の第１の態様は、予め定められた軸（Ｑ）を中心として環状に配列する電機子巻線（１２）と、前記電機子巻線に貫挿される磁芯（１４）とを含む固定子（１０，１０ｃ，１０ｄ）と、前記軸を中心として環状に配列する界磁発生部（２２，２２ｆ）を含み前記固定子に対して前記電機子巻線側で前記軸に平行な軸方向で第１距離（ｄ１）の空隙を介して対向する回転子（２０，２０ｆ）とを有するアキシャルギャップ型回転電機（５０，５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ）と、前記固定子の外縁を支持し、前記アキシャルギャップ型回転電機を格納するケーシング（６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ）とを備える圧縮機（１００，１００ｅ，１００ｆ）であって、前記軸を中心とし前記軸に垂直な径方向（Ｒ）で前記軸から最も遠い前記界磁発生部の外縁（２２Ｓ）は、前記径方向で前記軸から最も遠い前記磁芯の外縁（１４Ｓ）よりも外側にあり、前記界磁発生部の前記外縁と前記ケーシングの内縁との間の最短距離たる第２距離（ｄ２（＞ｄ１））は、前記界磁発生部の前記外縁と前記磁芯の外縁との間の最長距離たる第３距離（ｄ３）よりも大きく、前記回転子の外縁と前記ケーシングの内縁とは第４距離（ｄ４（＞０））の空隙を介して対向する。

本発明に係る圧縮機の第２の態様は、その第１の態様であって、前記軸（Ｑ）を中心とする前記ケーシング（６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ）の内縁の径は、前記固定子（１０，１０ｃ）の外縁と接する位置において第１値（ｒ１）をとり、前記径方向で前記回転子（２０，２０ｆ）と対向する位置において前記第１値よりも大きい第２値（ｒ２）をとる。

本発明に係る圧縮機の第３の態様は、その第２の態様であって、前記ケーシング（６０ａ，６０ｂ）では、径寸が前記第１値（ｒ１）をとる内縁を有する第１円筒体（６２）と、径寸が前記第２値（ｒ２）をとる内縁を有する第２円筒体（６４）とが接合されている。

本発明に係る圧縮機の第１の態様によれば、界磁発生部の外縁とケーシングとの間に形成されやすい漏洩磁路の形成を回避又は抑制でき、もって渦電流を低減できる。また、回転子の外縁と固定子の外縁とが同径であっても、アキシャルギャップ型回転電機をケーシング内に保持しつつ、回転子周辺のガス通路を確保できる。また、空芯コイルを採用した圧縮機でも奏功する。

本発明に係る圧縮機の第２の態様によれば、回転子の外周を広くとることができ、渦電流の低減に資する。また、ガス通路を確保できる。

本発明に係る圧縮機の第３の態様によれば、それぞれで径寸が一定で形成が容易な第１円筒体と第２円筒体とを接合して、容易にケーシングを形成できる。

本発明の第１実施形態に係る圧縮機を例示する縦断面図である。 図１の部分拡大図である。 ケーシングの形成手法を例示する概念図である。 本発明の第２実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図である。 本発明の第４実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図である。 本発明の第５実施形態に係る圧縮機を例示する部分断面図である。 本発明の第６実施形態に係る圧縮機を例示する縦断面図である。 本発明の第７実施形態に係る圧縮機を例示する縦断面図である。 回転子を例示する斜視図である。 図９の部分拡大図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。

〈第１実施形態〉
〈装置構成の概要〉
図１は本発明の第１実施形態に係る圧縮機１００を例示する縦断面図であり、アキシャルギャップ型回転電機５０の回転軸Ｑを含む面内での断面を示している。ただし、アキシャルギャップ型回転電機５０については側面図を示す。

本実施形態における圧縮機１００は、アキシャルギャップ型回転電機５０とケーシング６０と圧縮機構部７０とを備えている。ケーシング６０は例えば磁性体である。圧縮機構部７０はケーシング６０内に配置され、ケーシング６０内でかつ圧縮機構部７０の上側にアキシャルギャップ型回転電機５０が配置される。そして圧縮機構部７０は、シャフト５１を介してアキシャルギャップ型回転電機５０によって駆動される。

〈回転電機の構成〉
図２は図１の部分拡大図であり、図１で示す領域Ａを拡大して示している。領域Ａは回転軸Ｑ方向と回転軸Ｑを中心とする径方向Ｒとで規定される面における断面のうち、径方向Ｒの一方側でアキシャルギャップ型回転電機５０を含む領域である。

図２に示す如く、アキシャルギャップ型回転電機５０は、固定子１０，３０と回転子２０とを有している。固定子１０は電機子として機能する。回転子２０は界磁子として機能する。固定子３０は回転子２０に対して固定子１０と反対側に配置され、電機子巻線を有しない磁性体である。固定子１０の外縁１０Ｓ及び、固定子３０の外縁３０Ｓはそれぞれケーシング６０の内縁に固定されている。また、回転子２０は回転軸Ｑに沿って延在するシャフト５１に固定されて、固定子１０，３０との間で回転自在に設けられている。

固定子１０は例えば、ステータコア１１と、電機子巻線１２と、磁芯１４とを含む。ステータコア１１は、回転軸Ｑ方向を法線とする主面を呈し、その中心にシャフト５１が貫挿する円環板として例示される。電機子巻線１２は、当該主面の片側でシャフト５１を中心として環状に配列される。磁芯１４は、電機子巻線１２に貫挿される。電機子巻線１２は回転子２０側でステータコア１１に配置される。

なお、磁芯１４は絶縁体（図示省略）を介して電機子巻線１２の磁芯として機能するとともに、そのステータコア１１とは反対側の部分で電機子巻線１２を押さえて電機子巻線１２の脱落を防止する。なお、本願では特に断りのない限り、電機子巻線１２はこれを構成する導線の１本１本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指すものとする。これは図面においても同様である。また、巻始め及び巻終わりの引出線及び、それらの結線も図面においては省略している。

回転子２０は、固定子１０に対して回転軸Ｑ方向で距離ｄ１（課題を解決するための手段における「第１距離」に相当する；以下「第１距離ｄ１」とも称する）の空隙を介して対向する。本実施形態においては電機子巻線１２よりも回転子２０側に磁芯１４の一部が突出しているため、第１距離ｄ１は回転子２０と磁芯１４との間の最短距離である。なお、固定子１０に磁芯１４が設けられず、電機子巻線１２としていわゆる空芯コイルが適用された場合（図示省略）には当該空芯コイルと回転子２０との間の最短距離を第１距離ｄ１とする。

回転子２０は複数の界磁発生部２２を備えている。複数の界磁発生部２２のそれぞれは、回転軸Ｑ方向からの平面視で互いに略同形状を呈する永久磁石２２２と磁性体コア２２４とを有している。永久磁石２２２と磁性体コア２２４とが回転軸Ｑ方向に積層することで界磁発生部２２を形成する。

回転軸Ｑを中心とし回転軸Ｑに垂直な径方向Ｒで回転軸Ｑから最も遠い界磁発生部２２の外縁２２Ｓは、径方向Ｒで回転軸Ｑから最も遠い磁芯１４の外縁１４Ｓよりも外側（回転軸Ｑから遠い側）にある。そして、界磁発生部２２の外縁２２Ｓと磁芯１４の外縁１４Ｓとの間は最長で距離ｄ３（課題を解決するための手段における「第３距離」に相当する；以下「第３距離ｄ３」とも称する）を呈する。

磁性体コア２２４は、固定子１０側で、一の永久磁石２２２それぞれの磁極面上に設けられる。磁性体コア２２４は、永久磁石２２２より導電率の低い部材（例えば圧粉磁芯）又は、回転軸Ｑに直交する方向に積層された電磁鋼板を用いることで、固定子１０からの電機子磁束による永久磁石２２２での渦電流を低減し、永久磁石２２２の減磁を回避又は抑制するコアとして機能する。

なお、図１及び図２では１つの永久磁石２２２に対して１つの磁性体コア２２４が回転軸Ｑ方向の片側で隣接している例を示しているが、双方側に配置する態様であっても良い。このような態様は、固定子３０に置換して、電機子として機能する固定子が設けられる場合に好適である。いずれにせよ、換言すれば、永久磁石２２２には、電機子（固定子１０を含む）と対向する側に磁性体コア２２４が設けられることが望ましい。

複数の界磁発生部２２のそれぞれは、回転軸Ｑを中心とする円の周方向に沿って予め定められた間隔を空けて保持する非磁性体の保持部材２１によって保持されている。ここで、保持部材２１の具体的な材料としては例えば、ステンレス、アルミ若しくは真鍮等の非磁性金属、樹脂又はセラミックを採用することが望ましく、モールド成形やダイカスト等のインサート成形又は、一体成形により成形する。

保持部材２１が回転軸Ｑ方向を法線として呈する主面のうち、永久磁石２２２に対して磁性体コア２２４が隣接していない側の主面には短絡鋼板２３が設けられている。短絡鋼板２３は、保持部材２１と略同じ外形を呈し、界磁発生部２２及び保持部材２１を支持しつつ、磁石磁束の一部を短絡させて、回転子２０と固定子３０との間のスラスト力低減を図る。上述のように固定子３０と置換して電機子が設けられる場合には、界磁磁束の有効活用のため、短絡鋼板２３を設けないことが望ましい。また、固定子３０を設ける態様であっても、必ずしも短絡鋼板２３を必要とするものではない。

固定子３０は、回転子２０の短絡鋼板２３側でエアギャップを隔てて回転子２０と対向する。回転子２０と固定子３０との間には引力が作用する一方で、固定子１０と回転子２０との間にも引力が作用する。つまり、固定子３０は、固定子１０と回転子２０との間に働くスラスト力を緩和する機能を担う。２つの引力は略同じ強さで、回転子２０に作用する力が相殺されることが望ましい。

〈ケーシングの形態〉
上述のようなアキシャルギャップ型回転電機５０をケーシング６０内に収容して密閉型圧縮機１００を構成する。

ケーシング６０の内縁６０Ｓは、固定子１０の外縁１０Ｓ（本実施形態においては具体的にはステータコア１１の外縁）及び、固定子３０の外縁３０Ｓと接して、固定子１０，３０をケーシング６０内に保持する。つまりケーシング６０は、外縁１０Ｓと接する位置においては内縁６０Ｓの半径が値ｒ１（課題を解決するための手段における「第１値」に相当する；以下「第１値ｒ１」とも称する）をとり、当該値ｒ１は回転軸Ｑと外縁１０Ｓとの間の距離に略等しい。また、ケーシング６０は、外縁３０Ｓと接する位置においては内縁６０Ｓの半径が値ｒ３（課題を解決するための手段における「第３値」に相当する；以下「第３値ｒ３」とも称する）をとり、当該値ｒ３は回転軸Ｑと外縁３０Ｓとの間の距離に略等しい。

そして、界磁発生部２２の外縁２２Ｓとケーシング６０の内縁６０Ｓとの間の最短距離ｄ２（課題を解決するための手段における「第２距離」に相当する；以下「第２距離ｄ２」とも称する）は、第１距離ｄ１よりも大きくかつ、第３距離ｄ３よりも大きい。さらに、回転子２０の外縁２０Ｓとケーシング６０の内縁６０Ｓとは０より大きい距離ｄ４（課題を解決するための手段における「第４距離」に相当する；以下「第４距離ｄ４」とも称する）の空隙を介して対向する。

例えばケーシング６０は、固定子１０の外縁１０Ｓと接する位置において半径が第１値ｒ１をとり、径方向Ｒで回転子２０と対向する位置において第１値ｒ１よりも大きい値ｒ２（課題を解決するための手段における「第２値」に相当する；以下「第２値ｒ２」とも称する）をとる。

つまり、径方向Ｒで回転子２０とケーシング６０との間は所定距離（＞０）以上の空隙を呈してかつ、界磁発生部２２による界磁磁束が磁芯１４に流れるときに要する磁路の長さよりも、当該界磁磁束がケーシング６０に漏洩する場合に要する磁路の長さよりも短い。

以上のように、回転子２０の周辺に十分な空隙を有していれば、ケーシング６０に磁性体を用いても、界磁発生部２２の外縁２２Ｓとケーシング６０の内縁６０Ｓとの間に形成されやすい漏洩磁路の形成を回避又は抑制でき、もって渦電流を低減できる。また、空芯コイル（図示省略）を採用した圧縮機でも奏功する。また、ケーシング６０が非磁性体であっても、金属であれば、渦電流が発生するため、同様に奏効する。

〈圧縮機の構成〉
ケーシング６０の下側下方には吸入管６１が接続される一方、ケーシング６０の上側には吐出管６３が接続されている。吸入管６１から供給される冷媒は、圧縮機構部７０に導かれる。吸入管６１及び吐出管６３も、図１においてはその側面を示している。

ケーシング６０の内縁６０Ｓに固定子１０の外縁１０Ｓ及び固定子３０の外縁３０Ｓが固定されて、アキシャルギャップ型回転電機５０が固定される。シャフト５１の下端側が圧縮機構部７０に連結されている。

圧縮機構部７０は、シリンダ状の本体部７１と、上端板７２及び下端板７３とを備えている。上端板７２及び下端板７３は、それぞれ本体部７１の開口側の上側と下側に取付けられる。シャフト５１は、上端板７２及び下端板７３を貫通して、本体部７１の内部に挿入されている。

シャフト５１は、圧縮機構部７０の上端板７２に設けられた軸受７４と、圧縮機構部７０の下端板７３に設けられた軸受７５により回転自在に支持されている。本体部７１内のシャフト５１にはクランクピン７６が設けられる。クランクピン７６にはピストン７７が嵌合して駆動される。ピストン７７及びこれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室７８において、冷媒が圧縮される。ピストンは偏芯した状態で回転し、又は公転運動を行い、圧縮室７８の容積を変化させる。

アキシャルギャップ型回転電機５０が回転することにより、圧縮機構部７０が駆動されると、吸入管６１から圧縮機構部７０に冷媒が供給され、圧縮機構部７０（とりわけ圧縮室７８）で冷媒を圧縮する。圧縮機構部７０で圧縮された高圧冷媒は、圧縮機構部７０の吐出ポート７９からケーシング６０内に吐出される。さらに高圧冷媒は、シャフト５１の周りに設けられた溝（図示省略）、固定子１０，３０の内部を回転軸Ｑ方向に貫通する孔１０Ｈ，３０Ｈ、回転子２０及び固定子１０，３０の外周部とケーシング６０の内面との間の空間等を通ってアキシャルギャップ型回転電機５０の上部空間に運ばれる。その後、吐出管６２を介してケーシング６０の外部に吐出される。

〈ケーシングの形成手法〉
図３はケーシング６０の形成手法を例示する概念図である。上述のようなケーシング６０は例えば、次のような手法で形成できる。すなわち、互いに直交する２つの方向で規定される矩形状を呈する磁性体板６５に、当該２つの方向のうちの一方向に延在する凹条６７を施す。凹条６７の上側で凹条６７が延在する方向に直交する方向Ｑ１を中心として円筒形に形成する（換言すれば、磁性体板を円筒形に形成したときに凹条６７に相当する位置で外側に凸を呈するように形成し）。環状に形成された凹条６７が回転子２０の周辺に位置するように配することでケーシング６０として採用できる。又は、円筒形の磁性体（図示省略）のうち、回転軸Ｑ方向の一部において円筒の内径を拡大することによって形成できる。なお、図３では凹条６７は、予め定められた角度に屈曲する屈曲部６７Ｃ，６７Ｄによって規定されているが、滑らかに連続する湾曲部（図示省略）によって規定されていても良い。

例えばケーシング６０は、外縁１０Ｓと接する位置において半径が第１値ｒ１をとり、径方向Ｒで回転子２０と対向する位置において第１値ｒ１よりも大きい値ｒ２（課題を解決するための手段における「第２値」に相当する；以下「第２値ｒ２」とも称する）をとる。従来の密閉型圧縮機に搭載されるアキシャルギャップ型モータでは、回転子２０の径は固定子１０の径よりも小さくしなければならないという制約があった。しかし、ケーシング６０を採用することにより、回転子２０の径を固定子１０の同径以上にすることも可能となる。つまり、回転子２０の外縁２０Ｓと固定子１０の外縁１０Ｓとが同径以上であっても、アキシャルギャップ型回転電機５０をケーシング６０内に保持しつつ、回転子２０周辺のガス通路を確保できる。

〈第２実施形態〉
上記第１実施形態ではケーシング６０を一の部材で形成した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第２実施形態として、ケーシングを複数の部材で形成する態様について図面を参照しながら説明する。なお、特に断りのない限り、上記第１実施形態と同様の機能を有する要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図４は本発明の第２実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図であり、当該圧縮機のうち図１で示した領域Ａに相当する領域Ａ２の拡大図を示している。本実施形態におけるアキシャルギャップ型回転電機５０ａは、固定子１０，３０ａ及び、回転子２０を備えている。また、ケーシング６０ａは、例えば２つの円筒体６２，６４で構成される。固定子３０ａは固定子３０と同様の機能を果たす。

ケーシング６０ａを構成する第１円筒体６２は、その内縁６２Ｓの半径が第１値ｒ１をとってその回転子２０側の端が固定子１０の外縁１０Ｓに固定される。また、ケーシング６０ａを構成する第２円筒体６４は、その内縁６４Ｓの半径が第２値ｒ２をとり、その固定子１０側の端が第１円筒体６２の回転子２０側の端の外縁に接合される。つまり、内縁６４Ｓの半径が第２値ｒ２をとるとき、第１円筒体６２の外縁の半径が第２値ｒ２をとることが望ましい。ここで、第１円筒体６２と第２円筒体６４とは全周にわたる溶接等によって密に接合される。

また、内縁６４Ｓは固定子３０ａに固定されることが、アキシャルギャップ型回転電機５０ａとケーシング６０ａとを強固に固定する点で望ましい。つまり、固定子３０ａは回転軸Ｑと外縁３０ａＳとの間の距離が第２値ｒ２を呈する。

以上のように、ケーシング６０ａを２つの円筒体６２，６４で構成しても、ｄ２＞ｄ１かつｄ２＞ｄ３かつｄ４＞０を満足する構造を得ることができる。よって円筒体６４が磁性体であっても、界磁磁束がケーシング６０ａに漏洩することを回避又は抑制できる。もって渦電流を低減できる。また、２つの円筒体６２，６４のそれぞれに特殊な加工を施すことなく本構成を実現できるため、加工による強度低下を回避又は抑制できる。

〈第３実施形態〉
図５は本発明の第３実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図であり、当該圧縮機のうち図１で示した領域Ａに相当する領域Ａ３の拡大図を示している。本実施形態におけるケーシング６０ｂは、例えば３つの円筒体６２，６４ｂ，６６ｂで構成される。

第２円筒体６４ｂは、その内縁６４ｂＳの半径が第２値ｒ２をとり、回転軸Ｑ方向の長さがステータコア１１と固定子３０との間の距離に略等しい略円筒形を呈する。そして、その固定子１０側の端で内縁６４ｂＳが第１円筒体６２の回転子２０側の端の外縁に接合される。つまり、内縁６４ｂＳの半径が第２値ｒ２をとるとき、第１円筒体６２の外縁の半径も第２値ｒ２をとることが望ましい。

第３円筒体６６ｂは、その内縁６６ｂＳの半径が第３値ｒ３をとり、その固定子１０側の端の外縁が第２円筒体６４ｂの固定子３０側の端で内縁６４ｂＳに接合される。つまり、内縁６４ｂＳの半径が第２値ｒ２をとるとき、第３円筒体６６ｂの外縁の半径も第２値ｒ２をとることが望ましい。

以上のようなケーシング６０ｂを採用しても、ｄ２＞ｄ１かつｄ２＞ｄ３かつｄ４＞０を満足する構造を得ることができる。よって円筒体６４ｂが磁性体であっても、界磁磁束がケーシング６０ｂに漏洩することを回避又は抑制できる。もって渦電流を低減できる。また、回転子２０の近傍でだけ半径が大きい（第２値ｒ２をとる）第２円筒体６４ｂを採用すれば良いので、曲げ加工等による強度低下を回避又は抑制しつつ、円筒体の材料を削減できる。

〈第４実施形態〉
図６は本発明の第４実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図であり、当該圧縮機のうち図１で示した領域Ａに相当する領域Ａ４の拡大図を示している。本実施形態におけるアキシャルギャップ型回転電機５０ｃは、固定子１０ｃ，３０及び、回転子２０を備えている。このアキシャルギャップ型回転電機５０ｃがケーシング６０ｃの内部に収容される。固定子１０ｃは固定子１０と同様に電機子巻線１２及び磁芯１４を有し、電機子として機能する。

固定子１０ｃは上記第１ないし第３実施形態で示したステータコア１１に対応するステータコア１１ｃを採用している。ステータコア１１ｃはステータコア１１よりも回転軸Ｑを中心とする外縁の半径が異なる。具体的には、ステータコア１１ｃの回転軸Ｑを中心とする外縁（本願においては固定子１０ｃの外縁１０ｃＳに相当する）の半径が第２値ｒ２をとる。

ケーシング６０ｃは例えば、回転軸Ｑ方向で固定子３０と接する位置よりも回転子２０側で、その内縁６０ｃＳの半径が拡大するような段差６０ｃＴを呈する。具体的には、内縁６０ｃＳの半径は、ケーシング６０が固定子３０と接する位置において第３値ｒ３をとり、回転子２０と対向する位置において第２値ｒ２（ただし、ｒ２＞ｒ３）をとる。

以上のようなケーシング６０ｃを採用しても、ｄ２＞ｄ１かつｄ２＞ｄ３かつｄ４＞０を満足する構造を得ることができる。よってケーシング６０ｃが磁性体であっても、界磁磁束がケーシング６０ｃに漏洩することを回避又は抑制できる。もって渦電流を低減できる。また、電機子巻線１２の周囲も内縁６０ｃＳの半径が大であるため、より多くの巻線を巻回できる。

〈第５実施形態〉
図７は本発明の第５実施形態に係る圧縮機を例示する部分拡大図であり、当該圧縮機のうち図１で示した領域Ａに相当する領域Ａ５の拡大図を示している。本実施形態におけるアキシャルギャップ型回転電機５０ｄは、固定子１０ｄと回転子２０とを備えている（上記実施形態における固定子３０は備えられていない、あるいは図示省略）。このアキシャルギャップ型回転電機５０ｄがケーシング６０ｄの内部に収容される。

ケーシング６０ｄは例えば、２つの円筒体６２ｄ，６４ｄで構成される。第１円筒体６２ｄは、回転軸Ｑ方向で固定子１０ｄの外縁１０ｄＳと接する位置よりも回転子２０側で、その内縁６０ｄＳの半径が拡大するような段差６０ｄＴを呈する。具体的には、内縁６０ｄＳの半径は、ケーシング６０ｄが外縁１０ｄＳと接する位置において第１値ｒ１をとり、固定子１０ｄよりも回転子２０側において第２値ｒ２をとる。

第２円筒体６４ｄは、回転子２０よりも上側の位置で第１円筒体６２ｄと嵌合してケーシング６０ｄを構成する。具体的には、第１円筒体６２ｄのうち回転子２０よりも上側の位置で、第１円筒体６２ｄの内縁６２ｄＳと、第２円筒体６４ｄの外縁６４ｄＳとが接合する。これによりケーシング６０ｄの強度を高めることができる。

以上のような構成を採用し、円筒体６２ｄが磁性体であっても、界磁磁束がケーシング６０ｄに漏洩することを回避又は抑制できる。もって渦電流を低減できる。

〈第６実施形態〉
上記第１ないし第５実施形態で示したケーシング６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄの他に次のような形態のケーシングを採用することも可能である。

図８は本発明の第６実施形態に係る圧縮機１００ｅを例示する縦断面図であり、図１と同様に、アキシャルギャップ型回転電機５０ｃ、吸入管６１及び、吐出管６３については側面を示している。

圧縮機１００ｅは、ケーシング６０ｅの内部にアキシャルギャップ型回転電機５０ｃと圧縮機構部７０とを収容している。ケーシング６０ｅは２つの円筒体６２ｅ，６４ｅで構成される。

ケーシング６０ｅを構成する第１円筒体６２ｅは、内縁６２ｅＳの半径が第２値ｒ２をとり、内縁６２ｅＳには固定子１０ｃの外縁１０ｃＳが固定される。また、ケーシング６０ｅを構成する第２円筒体６４ｅは、内縁６４ｅＳの半径が第３値ｒ３をとり、その回転軸Ｑ方向の固定子１０ｃ側の端の内縁６４ｅＳが固定子３０の外縁３０Ｓに固定される。さらに、第２円筒体６４ｅの固定子１０ｃ側の端の外縁には第１円筒体６２ｅの回転子２０側の端の内縁６２ｅＳが接合する。

以上のような構成を採用し、円筒体６２ｅが磁性体であっても、界磁磁束がケーシング６０ｅに漏洩することを回避又は抑制できる。もって渦電流を低減できる。また、電機子巻線１２の近傍においても内縁６２ｅＳの半径が大であるため、より多くの巻線を巻回できる。

〈第７実施形態〉
上記第１ないし第６実施形態では、永久磁石２２２の磁極面が回転軸Ｑ方向を呈している態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第７実施形態として、磁極面が回転軸Ｑを中心とする円の周方向を呈している態様について説明する。

図９は本発明の第７実施形態に係る圧縮機１００ｆを例示する縦断面図であり、図１と同様に、アキシャルギャップ型回転電機５０ｆ、吸入管６１及び、吐出管６３については側面を示している。また、図１０はアキシャルギャップ型回転電機５０ｆに搭載される回転子２０ｆを例示する斜視図である。また、図１１は図９の部分拡大図であり、図９で示す領域Ｂを拡大して示している。領域Ｂは回転軸Ｑ方向と回転軸Ｑを中心とする径方向Ｒとで規定される面における断面のうち、径方向Ｒの一方側でアキシャルギャップ型回転電機５０ｆを含む領域である。

圧縮機１００ｆは、ケーシング６０の内部にアキシャルギャップ型回転電機５０ｆと圧縮機構部７０とを収容している。回転子２０ｆの回転軸Ｑ方向の両側には、電機子巻線１２を有する固定子１０を配置する。具体的には、２つの固定子１０のそれぞれが、電機子巻線１２及び磁芯１４を回転子２０側に向けて配置し、それぞれのステータコア１１の外縁がケーシング６０の内縁６０Ｓに固定される。

回転子２０ｆは例えば、永久磁石２２２ｆと、磁性体コア２２４ｆとを含む界磁発生部２２ｆと、非磁性体ボス２２６ｆとを有している。非磁性体ボス２２６ｆは、回転軸Ｑを中心として略円環状に形成され、その径方向Ｒ外側で略円環状に形成された磁性体コア２２４ｆが設けられる。磁性体コア２２４ｆには回転軸Ｑを中心とする放射状に複数（例えば図１０では６個）の孔が設けられており、当該孔のそれぞれに永久磁石２２２ｆが埋設されている。

永久磁石２２２ｆは、回転軸Ｑを中心とする円の周方向に磁極を呈し、当該周方向で隣接する永久磁石２２２ｆ同士が対向する側の主面が互いに同じ極性の磁極を呈する。つまり、一の永久磁石２２２ｆが周方向の一方側の主面においてＮ極の磁極を呈する場合、当該一方側で隣接する他の永久磁石は、当該周方向の他方側（当該一の永久磁石２２２ｆ側）の主面においてＮ極の磁極を呈する。

このような回転子２０ｆにおいては、磁性体コア２２４ｆのうち、２つの永久磁石２２２ｆに挟まれた領域が、当該２つの永久磁石２２２ｆが対向する主面が呈する磁極と同じ極性を呈する。このとき、回転子２０ｆの径方向Ｒ外側、より具体的には、磁性体コア２２４ｆのうち永久磁石２２２ｆが埋設されている部位の径方向Ｒ外側には、永久磁石２２２ｆの周方向の厚みｔ以上の長さの磁路が形成され、渦電流を招来し得る。

そこで、磁性体コア２２４ｆの外縁２２４Ｓと磁芯１４の外縁との間の最長距離ｄ５は、磁性体コア２２４ｆの外縁２２４Ｓとケーシング６０の内縁６０Ｓとの間の第２距離ｄ２よりも短いことが望ましい。

以上、本発明の好適な態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した実施形態を適宜に組合せても奏効する。また、上記第１ないし第６実施形態では、電機子巻線１２を有する固定子１０が、固定子３０よりも回転軸Ｑ方向で下側に設けられる態様を図示したが、回転子２０を境にして上下入替えても良い。

Ｑ 回転軸
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４ 距離
Ｒ 径方向
ｒ１，ｒ２，ｒ３ 値
１０，１０ｃ，１０ｄ 固定子
１２ 電機子巻線
１４ 磁芯
２０，２０ｆ 回転子
２２ 界磁発生部
５０，５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ アキシャルギャップ型回転電機
６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ ケーシング
６２ 第１円筒体
６４ 第２円筒体
１００，１００ｅ，１００ｆ 圧縮機

Claims (3)

1. 予め定められた軸（Ｑ）を中心として環状に配列する電機子巻線（１２）と、前記電機子巻線に貫挿される磁芯（１４）とを含む固定子（１０，１０ｃ，１０ｄ）と、
   前記軸を中心として環状に配列する界磁発生部（２２，２２ｆ）を含み前記固定子に対して前記電機子巻線側で前記軸に平行な軸方向で第１距離（ｄ１）の空隙を介して対向する回転子（２０，２０ｆ）と
   を有するアキシャルギャップ型回転電機（５０，５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ）と、
   前記固定子の外縁を支持し、前記アキシャルギャップ型回転電機を格納するケーシング（６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ）と
   を備える圧縮機（１００，１００ｅ，１００ｆ）であって、
   前記軸を中心とし前記軸に垂直な径方向（Ｒ）で前記軸から最も遠い前記界磁発生部の外縁（２２Ｓ）は、前記径方向で前記軸から最も遠い前記磁芯の外縁（１４Ｓ）よりも外側にあり、
   前記界磁発生部の前記外縁と前記ケーシングの内縁との間の最短距離たる第２距離（ｄ２（＞ｄ１））は、前記界磁発生部の前記外縁と前記磁芯の外縁との間の最長距離たる第３距離（ｄ３）よりも大きく、
   前記回転子の外縁と前記ケーシングの内縁とは第４距離（ｄ４（＞０））の空隙を介して対向する、
   圧縮機。
2. 前記軸（Ｑ）を中心とする前記ケーシング（６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ）の内縁の径は、
   前記固定子（１０，１０ｃ）の外縁と接する位置において第１値（ｒ１）をとり、
   前記径方向で前記回転子（２０，２０ｆ）と対向する位置において前記第１値よりも大きい第２値（ｒ２）をとる、
   請求項１記載の圧縮機（１００，１００ｅ，１００ｆ）。
3. 前記ケーシング（６０ａ，６０ｂ）では、径寸が前記第１値（ｒ１）をとる内縁を有する第１円筒体（６２）と、径寸が前記第２値（ｒ２）をとる内縁を有する第２円筒体（６４）とが接合されている、
   請求項２記載の圧縮機（１００）。

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