JP2012082783A - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】起動初期、回転子鉄心に内蔵された永久磁石よって回転子鉄心が磁化され、その磁気吸引力によって回転鉄心が主軸受側に吸引され、クリアランスが無い状態で回転子が起動しても、摩擦係数を小さく抑えることで入力の増加を抑えた密閉型電動圧縮機を実現する。
【解決手段】回転子鉄心１４２と主軸受１２６の間にスラストボールベアリング１６０を配置することで、回転子鉄心１４２が、内蔵された永久磁石１４４によって磁化され、主軸受１２６側に吸引され、主軸受１２６との間のクリアランスが無い状態で回転子１４０が起動しても摩擦係数を小さく抑え、圧縮機の入力増加を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に使用される密閉型電動圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型電動圧縮機は、効率向上を目的に電動要素として誘導電動機でなく、回転子に永久磁石を内蔵した同期電動機を採用し、入力を低減したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、この種の密閉型電動圧縮機は、電動要素として誘導電動機を採用し、効率向上を目的に回転子と主軸受の間にスラストボールベアリングを採用し、摺動ロスを低減したものがある。（例えば、特許文献２参照）。

図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図、図１０は、同従来の密閉型電動圧縮機の運転停止時の要部断面拡大図、図１１は、同従来の密閉型電動圧縮機の運転時の要部断面拡大図を示すものである。

図９に示すように、密閉容器１内には、電動要素２と、この電動要素２により回転駆動される圧縮要素４がそれぞれ収納され、底部にオイル６を貯留している。圧縮要素４は、電動要素２の上部に一体に配設され、複数のコイルばね８により、密閉容器１内に弾性的に支持されている。圧縮要素４は、主軸部１０とツバ部１２を介して形成された偏心軸部１４を備えたシャフト１６と、圧縮室２０を形成するシリンダブロック２２と、シリンダブロック２２に設けられ、かつ主軸部１０を支持する主軸受２６と、圧縮室２０内で往復運動するピストン２８と、ピストン２８と偏心軸部１４を連結するコンロッド３０を備え、レシプロ式圧縮機を形成している。

シリンダブロック２２は、剛性のある鋳物等の磁性体でできている。

シャフト１６は、一端が密閉容器１内に貯留したオイル６内に浸漬する給油機構３２と、主軸部１０の給油機構３２によって汲み上げられたオイル６の一部を上端面３４に供給する給油溝３８を有している。

電動要素２は、回転子４０の回転子鉄心４２に磁気エネルギーの大きい希土類の永久磁石４４を内蔵し、誘導電動機として始動するもので、同期回転数近くで同期運転に移行する同期電動機である。

この電動要素２は、シリンダブロック２２の下方に固定された固定子４６と主軸部１０に回転子鉄心４２を焼嵌め等で固定された回転子４０から構成されている。回転子４０の磁気中心４８は、固定子４６の磁気中心５０より圧縮要素４側にわずかにずらして組まれている。

主軸受２６の上端には、回転子４０とシャフト１６の重力荷重を受けるスラスト面５２が形成され、スラスト面５２は、シャフト１６のツバ部１２と接してスラストすべり軸受を形成している。

回転子鉄心４２に設けられた凹部状のカウンターボア５４内において、ボア底面５６と主軸受２６の下端における主軸受下面５８の間には、微小なクリアランスＬが設けてある。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。

停止状態においては、図１０に示すように、回転子４０と固定子４６は、それぞれの磁気中心４８、５０の位置が一致していない状態にある。

そして、電動要素２の固定子４６に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子４０は、始動時に誘導電動機として始動し、回転を始める。さらに、回転子４０が加速されて最大トルクを超えると、瞬時に同期速度に引き込まれ、同期電動機として定常運転を継続する。

この時、回転子４０の磁気中心４８と固定子４６の磁気中心５０は、図１１に示す如く一致するように下向きの力Ｆ１が働くため、シャフト１６は、回転子４０側に引っぱられる。これに伴い、ボア底面５６と主軸受下面５８との間に所定のクリアランスＬが確保され、またシャフト１６は、ツバ部１２とスラスト面５２で回転子４０とシャフト１６の重力荷重と下向きの力Ｆ１を受け、スラストすべり軸受として働き、正常に回転する。

回転子４０が回転すると、これに伴ってシャフト１６が回転し、偏芯軸部１４の運動がコンロッド３０を介してピストン２８に伝わることで、ピストン２８は、圧縮室２０内で往復運動を行い、圧縮要素４が所定の圧縮動作を行う。このときシャフト１６の給油機構３２は、オイル６を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。

図１２は、特許文献２に記載された従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図、図１３は、同従来の密閉型電動圧縮機のスラストボールベアリングの拡大図を示すものである。

図１２、図１３に示すように、密閉容器６０内には、電動要素６１と、この電動要素６１により回転駆動される圧縮要素６２がそれぞれ収納され、また、底部にオイル６３を貯留している。

圧縮要素６２は、電動要素６１の下部に一体に配設され、複数のコイルばね６４により密閉容器６０内に弾性的に支持されている。圧縮要素６２は、主軸部６５とツバ部６６を介して形成された偏心軸部６７を備えるシャフト６８と、圧縮室６９を形成するシリンダブロック７０と、シリンダブロック７０に設けられ、かつ主軸部６５を支持する主軸受７１と、圧縮室６９内で往復運動するピストン７３と、ピストン７３と偏心軸部６７を連結するコンロッド７４を備え、レシプロ式圧縮機を構成している。

偏芯軸部６７の下端部７５は、遠心ポンプを構成する給油コーン７６が取付けられ、一端が密閉容器６０内に貯留したオイル６３に浸漬する給油機構７７を設けている。また、主軸部６５に、給油機構７７によって汲み上げられたオイル６３の一部を主軸受７１の上端面７９に供給する給油溝８０を有している。

電動要素６１は、回転子８１の回転子鉄心８２の外周側に均等に配置されたスロット８３にアルミバー８４を入れ、両端をアルミニウムの短絡環８５、短絡環８６で短絡したかご形に構成された誘導電動機であり、シリンダブロック７０の上方に固定された固定子８７と、主軸部６５に回転子鉄心８２を焼嵌め等で固定された回転子８１から構成されている。

主軸受７１の上端面７９と回転子鉄心８２に設けられた凹部状のカウンターボア８８内のボア天面８９との間には、回転子８１とシャフト６８との重力荷重を受けるスラストボールベアリング９０が配設されている。

図１３に示すように、スラストボールベアリング９０は、複数のボール９１と、ボール９１を保持するナイロン等の樹脂で成型された保持器９３と、ボール９１の上下に各々配設された上レース９４および下レース９５を有している。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素６１の固定子８７に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子８１はアルミバー８４に電流が流れ、誘導電動機として始動し、回転する。このときシャフト６８と回転子８１の重力加重は、常時スラストボールベアリング９０で受けられるとともに、シャフト６８の回転時は、ボール９１が上レース９４と下レース９５の間で転がり、スラスト転がり軸受として働き、正常に回転する。

そして、回転子８１の回転に伴ってシャフト６８が回転し、偏芯軸部６７の運動がコンロッド７４を介してピストン７３に伝わることで、ピストン７３は、圧縮室６９内で往復運動を行い、圧縮要素６２が所定の圧縮動作を行う。このとき給油コーン７６の給油機構７７は、オイル６３を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。

特表２００８−５３８５９６号公報 米国特許第４６３２６４４号明細書

しかしながら、上記特許文献１の構成では、固定子４６に外部電源より通電されて固定子４６に電流が流れ、回転子４０が回転すると、回転子４０の磁気中心４８は、固定子４６の磁気中心５０に下向きの力Ｆ１で引き寄せられるため、図１１に示すようにボア底面５６と主軸受下面５８との間にクリアランスＬが確保され、シャフト１６は、ツバ部１２とスラスト面５２において、回転子４０とシャフト１６の重力荷重と、下向きの力Ｆ１を受け、スラストすべり軸受として働き、正常に回転する。

しかし、運転停止時は、固定子４６に外部電源より通電されず、電流が流れないため、図１０に示すように、回転子４０の磁気中心４８は、固定子４６の磁気中心５０側に引き寄せられず、ボア底面５６と主軸受下面５８の間のクリアランスＬが小さく近接し、また回転子４０の回転子鉄心４２に磁気エネルギーの大きい希土類の永久磁石４４が内蔵されて回転子鉄心４２が磁化されているため、図１０に示すように、回転子４０が、上方の磁性体でできた主軸受２６側に磁気吸引力で吸引される。

そのため、起動初期は、ボア底面５６と主軸受下面５８の接した状態で回転子４０が回転し始めるため、摩擦係数が増加し、起動時に入力が増加するという課題を有していた。

また長期間断続運転をした密閉型電動圧縮機を解体調査すると、ボア底面５６と主軸受下面５８が摺動し、摩耗が発生していた。

さらに、上記特許文献２の構成は、スラストボールベアリング９０が回転子鉄心８２と主軸受７１との間に配設されている点においては、本発明の密閉型電動圧縮機の構成と同一構成であるが、後述する三点において構成が異なり、本発明の目的と異なっている。

一つ目の点は、従来の構成の電動要素６１が誘導電動機あるのに対し、本発明の構成の
電動要素は、同期電動機を対称にしている。

二つ目の点は、従来の構成の電動要素６１の配置が、圧縮要素６２を電動要素６１の下部に一体に配設した構成であるのに対し、本発明の電動要素の配置は、その逆の圧縮要素を電動要素の上部に一体に配設している。

三つ目の点は、従来の構成は、スラストボールベアリング９０が常時回転子８１とシャフト６８の重力荷重を受けるスラスト転がり軸受として機能しているのに対し、本発明の構成は、起動時回転子鉄心の磁気吸引力によって、回転子と主軸受が吸引されている起動時のみ、スラストボールベアリングを、スラスト転がり軸受として機能させている。

本発明は、上記従来の課題を解決するのもで、同期電動機を搭載し、かつ信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するめに、本発明の密閉型電動圧縮機は、回転子鉄心と主軸受の間にスラストボールベアリングを配設したものである。

これによって運転停止時、回転子鉄心に内蔵された永久磁石よって回転子鉄心が磁化され、その磁気吸引力によって回転子が主軸受側に吸引され、回転子鉄心と主軸受との間のクリアランスが無い状態で回転子が起動しても、回転子鉄心と主軸受との間に配置したスラストボールベアリングにより、回転方向の摺動面積を減少して摩擦係数を小さくし、入力の増加を抑えることができる。

また、本発明の密閉型電動圧縮機は、主軸受の下端に下部スラスト面を形成し、回転子鉄心と主軸受との間にスラストワッシャーを配置したものである。

これによって運転停止時、回転子鉄心と主軸受の間のクリアランスが無い状態で回転子が起動しても、回転子鉄心と主軸受との間にスラストワッシャーを配置していることにより、スラストワッシャーと主軸受の下部スラスト面を、スラストすべり軸受として作用させ、摩擦係数を小さくして入力の増加を抑えることができる。

本発明の密閉型電動圧縮機は、起動初期、回転子鉄心に内蔵された永久磁石よって回転子鉄心が磁化され、その磁気吸引力によって回転鉄心が主軸受側に吸引されて回転子鉄心と主軸受とのクリアランスが無い状態で回転子が起動しても、摩擦係数を小さく抑えることができ、入力の増加を抑えた高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における密閉型電動圧縮機の運転停止時の要部断面図 同実施の形態１における密閉型電動圧縮機の運転時の要部断面図 同実施の形態１における密閉型電動圧縮機に設けられたスラストボールベアリングの分解斜視図 本発明の実施の形態２における密閉型電動圧縮機の縦断面図 同実施の形態２における密閉型電動圧縮機の運転停止時の要部断面図 同実施の形態２における密閉型電動圧縮機の運転時の要部断面図 同実施の形態２における密閉型電動圧縮機に設けられたスラストワッシャーと回転子の配置構成を示す説明図 従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図 従来の密閉型電動圧縮機の運転停止時の要部断面図 従来の密閉型電動圧縮機の運転時の要部断面図 異なる従来の密閉型電動圧縮機の縦断面図 同従来の密閉型電動圧縮機のスラストボールベアリングの拡大図

第１の発明は、密閉容器内にオイルを貯溜するとともに、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素の上部に配置され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を収納し、前記電動要素を、前記回転子の回転子鉄心に永久磁石を内蔵した同期電動機とし、前記圧縮要素を、主軸部と、ツバ部を介して形成された偏芯軸部を備え、かつ前記回転子鉄心を前記主軸部に焼嵌め固定したシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成され、かつ前記シャフトの前記主軸部を軸支して前記回転子と前記シャフトとの重力荷重を受けるスラスト面を有する主軸受を備えた構成とし、さらに、前記回転子鉄心と前記主軸受との間に、スラストボールベアリングを配設した密閉型電動圧縮機である。

かかる構成とすることにより、運転停止時、回転子鉄心に内蔵された永久磁石よって回転子鉄心が磁化され、その磁気吸引力によって回転鉄心が主軸受側に吸引された結果、回転子鉄心と主軸受との間のクリアランスが無い状態で回転子が起動しても、回転子鉄心と主軸受との間にスラストボールベアリングを配置したことにより、回転方向の摺動面積が減り、摩擦係数が小さくなるので、入力の増加を抑えることができ、高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記主軸受の少なくとも一部を、回転子鉄心に設けた凹部状のカウンターボア内に配置したものである。

かかる構成とすることにより、回転子鉄心のカウンターボア内は永久磁石に囲まれ、磁化された回転子鉄心の磁気吸引力がさらに強くなった状態となり、回転鉄心が、主軸受側に強く引き寄せられる。

しかしながら、固定子鉄心と主軸受との間にスラストボールベアリングを配置したことにより、回転方向の摺動面積が減り、摩擦係数を小さくして入力の増加を抑えることができるため、高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

また、主軸受の一部を、カウンターボア内に入り込ませたことにより、圧縮要素と電動要素の高さを低く抑えることができるため、第１の発明の効果に加えてコンパクトな密閉型電動圧縮機を提供することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記スラストボールベアリングのボールを、非磁性体としたものである。

かかる構成とすることにより、非磁性体のボールを使用することで、同期電動機の固定子鉄心に内蔵された希土類の永久磁石によってボールが磁化されなくなり、ボールとレースの間に鉄粉などのゴミを呼び込みにくくすることができる。その結果、第１または第２の発明の効果に加えて、さらに信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供できると共に、鉄損が減り効率の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

第４の発明は、密閉容器内にオイルを貯溜するとともに、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素の上部に配置され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素
を収納し、前記電動要素を、前記回転子の回転子鉄心に永久磁石を内蔵した同期電動機とし、前記圧縮要素を、主軸部と、ツバ部を介して形成された偏芯軸部を備え、かつ前記回転子鉄心を前記主軸部に焼嵌め固定したシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成され、かつ前記シャフトの前記主軸部を軸支して前記回転子の重力荷重を受けるスラスト面を有する主軸受を備えた構成とし、さらに、前記主軸受の下端に下部スラスト面を形成し、前記回転子鉄心と前記主軸受の下端部との間に、スラストワッシャーを配設した密閉型電動圧縮機である。

かかる構成とすることにより、運転停止時、回転子鉄心に内蔵された永久磁石よって回転子鉄心が磁化され、その磁気吸引力によって回転鉄心が主軸受側に吸引された結果、回転子鉄心と主軸受との間のクリアランスが無い状態で回転子が起動しても、回転子鉄心と主軸受の下部スラスト面との間にスラストワッシャーを配置したことにより、スラストワッシャーと主軸受の下部スラスト面がスラストすべり軸受として作用する。

したがって、摩擦係数が小さくなり、入力の増加を抑えることができるため、高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

また、前記スラストワッシャーは、プレスで成型可能であり、安価に作成でき、スラストワッシャーのみの簡素な構成で起動時の入力低減構成が実現できるため、生産性を向上させることができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記スラストワッシャーに回り止め突起を形成したものである。

かかる構成とすることにより、スラストワッシャーは、回転子鉄心の磁気吸引力で吸着され、固定されるだけでなく、回り止め突起によって確実に回転子鉄心に固定され、回転子と共に確実に回転する。その結果、主軸受の下部スラスト面との間でスラストすべり軸受として作用し、摩擦係数を小さくする。したがって、第４の発明に記載の効果に加えて、さらに確実に入力の増加を抑えることができる。

第６の発明は、第４または第５の発明において、前記スラストワッシャーを非磁性体としたものである。

かかる構成とすることにより、同期電動機の固定子鉄心に内蔵した希土類の永久磁石によってスラストワッシャーが磁化されることがなく、スラストワッシャーと主軸受の下部スラスト面との間に、鉄粉などの異物を呼び込みにくくすることができる。その結果、第４または第５の発明の効果に加えて、さらに、信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができると共に、鉄損が減り、効率の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態１における密閉型電動圧縮機の運転停止時の要部断面拡大図、図３は同実施の形態１における密閉型電動圧縮機の運転時の要部断面拡大図、図４は同実施の形態１における密閉型電動圧縮機に設けられたスラストボールベアリングの分解斜視図である。

図１において、密閉容器１０１内には、電動要素１０２とこの電動要素１０２により回
転駆動される圧縮要素１０４がそれぞれ収納され、底部にオイル１０６を貯留している。

圧縮要素１０４は、電動要素１０２の上部に一体に組み立てられ、複数のコイルばね１０８により密閉容器１０１内に弾性的に支持されている。圧縮要素１０４は、主軸部１１０と、ツバ部１１２を介して形成された偏心軸部１１４を備えたシャフト１１６と、圧縮室１２０を形成するシリンダブロック１２２と、シリンダブロック１２２に設けられ、かつ主軸部１１０を支持する主軸受１２６と、圧縮室１２０内で往復運動するピストン１２８と、ピストン１２８と偏心軸部１１４を連結するコンロッド１３０を備え、レシプロ式圧縮機を形成している。

シリンダブロック１２２は、剛性のある鋳物の磁性体で形成されている。

シャフト１１６は、一端に、密閉容器１０１内に貯留したオイル１０６に浸漬する給油機構１３２を備え、また、主軸部１１０には、給油機構１３２によって汲み上げられたオイル１０６の一部を、上端面１３４に供給する給油溝１３８を有している。

電動要素１０２は、回転子１４０の回転子鉄心１４２に磁気エネルギーの大きい希土類の永久磁石１４４を内蔵し、かつ誘導電動機として始動した後、同期回転数近くで同期運転に移行する同期電動機であり、シリンダブロック１２２の下方に固定された固定子１４６と、主軸部１１０に回転子鉄心１４２を焼嵌め等で固定した回転子１４０とから構成されている。

回転子１４０の磁気中心１４８は、固定子１４６の磁気中心１５０より圧縮要素１０４側にわずかにずらして組まれている。

主軸受１２６の上端には、回転子１４０とシャフト１１６の重力荷重を受けるスラスト面１５２が形成され、スラスト面１５２は、シャフト１１６のツバ部１１２と接してスラストすべり軸受を形成している。

回転子鉄心１４２には、凹部状のカウンターボア１５４が設けられ、主軸受１２６の下端部が挿入状態で配置されている。このカウンターボア１５４内のボア底面１５６と、主軸受１２６の下端の主軸受下面１５８との間には、スラストボールベアリング１６０が配設されている。その結果、後述する電動要素１０２の回転時には、主軸受下面１５８とスラストボールベアリング１６０の間に、微小なクリアランスＭ（図３）が形成される。

スラストボールベアリング１６０は、図４に示すように、複数のボール１６２と、ボール１６２を保持するナイロン等の樹脂で成型された保持器１６４と、ボール１６２の上下に各々配設された上レース１６８および下レース１７０を有している。ボール１６２は、非磁性体材料、例えばセラミクスにて形成されている。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下、その動作、作用を説明する。

電動要素１０２の固定子１４６に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子１４０は、始動時に誘導電動機として始動し、回転を始める。そして、回転子１４０が加速され、最大トルクを超えると瞬時に同期速度に引き込まれ、同期電動機として定常運転を継続する。

この時、回転子１４０と固定子１４６の間において、図２の状態から図３に示すように、固定子１４６に電流が流れて磁界が発生し、回転子１４０の磁気中心１４８と固定子１
４６の磁気中心１５０が一致するように回転子１４０に下向きの力Ｆ２が作用する。

その結果、シャフト１１６は、回転子１４０側に引っぱられ、主軸受下面１５８とスラストボールベアリング１６０の間に微小なクリアランスＭ（図３）が確保される。そして、シャフト１１６は、ツバ部１１２とスラスト面１５２において回転子１４０とシャフト１１６の重力荷重と下向きの力Ｆ２を受け、スラストすべり軸受として働き、正常に回転する。

回転子１４０が回転すると、これに伴ってシャフト１１６が回転し、偏心軸部１１４の運動が、コンロッド１３０を介してピストン１２８に伝わる。その結果、ピストン１２８は、圧縮室１２０内で往復運動を行い、圧縮要素１０４が、所定の圧縮動作を行う。この時、シャフト１１６の給油機構１３２は、オイル１０６を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。

運転停止時、図２に示すように回転子鉄心１４２は、内部に内蔵された永久磁石１４４によって磁化されているため、その磁気吸引力によって主軸受１２６側に吸引され、回転子鉄心１４２と主軸受１２６との間のクリアランスＭが形成されていない状態にある。

この状態で回転子１４０を起動すると、回転子鉄心１４２と主軸受下面１５８の間にスラストボールベアリング１６０が配置されていることから、回転方向の摺動面積が減り、摩擦係数が小さい状態で回転子１４０が回転し、その結果、電動要素１０２の入力の増加を抑えることができ、高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

また、カウンターボア１５４内は、永久磁石１４４に囲まれているため、磁気吸引力がさらに強くなっている。主軸受１２６が、カウンターボア１５４内に配置されている本実施の形態１の構成は、回転子鉄心１４２が、主軸受１２６側へさらに強く吸引されている。

かかる構成においても、回転子鉄心１４２と主軸受１２６の間にスラストボールベアリング１６０が配置されているため、回転方向の摺動面積が減り、摩擦係数が小さくなるので、電動要素１０２の入力の増加を抑えることができ、高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

また、主軸受１２６の下部をカウンターボア１５４内に入り込む構成とすることにより、圧縮要素１０４と電動要素１０２の高さを低く抑えることができ、コンパクトな密閉型電動圧縮機を提供することができる。

一方、スラストボールベアリング１６０のボール１６２は、非磁性体材料、例えばセラミクスにて形成されているので、同期電動機の回転子鉄心１４２に内蔵した希土類の永久磁石によって、ボール１６２が磁化されることもない。

その結果、ボール１６２と上レース１６８および下レース１７０の間に、鉄粉などの異物・ゴミを呼び込みにくくすることができ、信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができ、また、ボール１６２が非磁性体材料であることから、鉄損が減り、効率の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における密閉電動型圧縮機の縦断面図、図６は、同実施の形態２における密閉型電動圧縮機の運転停止時の要部断面図、図７は、同実施の形態に２おける密閉型電動圧縮機の運転時の要部断面図、図８は、同実施の形態２における密閉
電動型圧縮機に設けられたスラストワッシャーと回転子の配置構成を示す説明図である。

図５において、密閉容器２０１内には、電動要素２０２とこの電動要素２０２により回転駆動される圧縮要素２０４がそれぞれ収納され、底部にオイル２０６を貯留している。

圧縮要素２０４は、電動要素２０２の上部に一体に組み立てられ、複数のコイルばね２０８により密閉容器２０１内に弾性的に支持されている。圧縮要素２０４は、主軸部２１０と、ツバ部２１２を介して形成された偏心軸部２１４を備えたシャフト２１６と、圧縮室２２０を形成するシリンダブロック２２２と、シリンダブロック２２２に設けられ、かつ主軸部２１０を支持する主軸受２２６と、圧縮室２２０内で往復運動するピストン２２８と、ピストン２２８と偏心軸部２１４を連結するコンロッド２３０を備え、レシプロ式圧縮機を形成している。

シリンダブロック２２２は、剛性のある鋳物等の磁性体で形成されている。

シャフト２１６は、一端に、密閉容器２０１内に貯留したオイル２０６に浸漬する給油機構２３２を備え、また、主軸部２１０には、給油機構２３２によって汲み上げられたオイル２０６の一部を、上端面２３４に供給する給油溝２３８を有している。

電動要素２０２は、回転子２４０の回転子鉄心２４２に磁気エネルギーの大きい希土類の永久磁石２４４を内蔵し、かつ誘導電動機として始動した後、同期回転数近くで同期運転に移行する同期電動機であり、シリンダブロック２２２の下方に固定された固定子２４６と、主軸部２１０に回転子鉄心２４２を焼嵌め等で固定した回転子２４０とから構成されている。

回転子２４０の磁気中心２４８は、固定子２４６の磁気中心２５０より圧縮要素２０４側にわずかにずらして組まれている。

主軸受２２６の上端には、回転子２４０とシャフト２１６の重力荷重を受けるスラスト面２５２が形成され、スラスト面２５２は、シャフト２１６のツバ部２１２と接してスラストすべり軸受を形成している。

回転子鉄心２４２には、凹部状のカウンターボア２５４が設けられ、主軸受２２６の下端部が挿入状態で配置されている。このカウンターボア２５４内のボア底面２５６と、主軸受２２６の下端に形成された下部スラスト面２５８との間には、ＳＵＳ等の非磁性体金属でプレス成型されたスラストワッシャー２６２が配設されている。

電動要素２０２の停止状態においては、主軸受２２６の下部スラスト面２５８とスラストワッシャー２６２は、接触している状態にあり、後述する電動要素２０２の回転時には、下部スラスト面２５８とスラストワッシャー２６２の間に、微小なクリアランスＮ（図７）が形成される。

スラストワッシャー２６２は、リング形状に形成され、直径方向において１８０°の位置に凸形状の回り止め突起２６４、２６６が形成されている。この回り止め突起２６４、２６６は、カウンターボア２５４内のボア底面２５６に形成された二つの凹溝２７４、２７６に嵌合し、回り止め機能を形成している。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下、その動作、作用を説明する。

電動要素２０２の固定子２４６に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子２４０は、始動時に誘導電動機として始動し、回転を始める。そして、回転子２４０が加速され、最大トルクを超えると瞬時に同期速度に引き込まれ、同期電動機として定常運転を継続する。

この時、回転子２４０と固定子２４６の間において、図６の状態から図７に示すように、固定子２４６に電流が流れて磁界が発生し、回転子２４０の磁気中心２４８と固定子２４６の磁気中心２５０が一致するように回転子２４０に下向きの力Ｆ３が作用する。

その結果、シャフト２１６は、回転子２４０側に引っぱられ、下部スラスト面２５８とスラストワッシャー２６２の間に微小なクリアランスＮ（図７）が確保される。そして、シャフト２１６は、ツバ部２１２とスラスト面２５２において回転子２４０とシャフト２１６の重力荷重と下向きの力Ｆ３を受け、スラストすべり軸受として働き、正常に回転する。

回転子２４０が回転すると、これに伴ってシャフト２１６が回転し、偏心軸部２１４の運動が、コンロッド２３０を介してピストン２２８に伝わる。その結果、ピストン２２８は、圧縮室２２０内で往復運動を行い、圧縮要素２０４が、所定の圧縮動作を行う。この時シャフト２１６の給油機構２３２は、オイル２０６を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。

運転停止時、図６に示すように回転子鉄心２４２は、内部に内蔵された永久磁石２４４よって磁化されているため、その磁気吸引力によって主軸受２２６側に吸引され、回転子鉄心２４２と主軸受２２６との間のクリアランスＮが形成されていない状態にある。

この状態で回転子２４０を起動すると、回転子鉄心２４２と下部スラスト面２５８の間にスラストワッシャー２６２が配設されていることから、下部スラスト面２６０とスラストワッシャー２６２はスラストすべり軸受として働く。その結果、回転方向の摺動面積が減り、摩擦係数が小さい状態で回転子２４０が回転する。したがって、入力の増加を抑えることができ、実施の形態１と同様に、高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

また、プレスで成型された安価なスラストワッシャー２６２のみで起動時の入力低減が可能となるため、入力低減構成が簡素な構成で実現でき、生産性を向上させることができる。

さらに、スラストワッシャー２６２には、回転子鉄心２４２の凹溝２７４、２７６に嵌合し、回り止めを行う二つの回り止め突起２６４、２６６を設けているため、非磁性体金属製のスラストワッシャー２６２を確実に回転子鉄心２４２に固定することができ、その結果、回転子２４０と共に確実に回転する。したがって、主軸受２２６の下端の下部スラスト面２５８との間でスラストすべり軸受けとして働き、摩擦係数を小さくして電動要素２０２の入力の増加を確実に抑えることができる。

また、非磁性体のスラストワッシャー２６２であるため、スラストワッシャー２６２は、同期電動機の回転子鉄心２４２に内蔵した希土類の永久磁石によって磁化されることがない。

その結果、スラストワッシャー２６２と主軸受２２６の下部スラスト面２５８との間に、鉄粉などの異物・ゴミを呼び込みにくくすることができ、信頼性の高い圧縮機を提供することができ、また、スラストワッシャー２６２が非磁性体金属製であることから、鉄損
が減り、効率の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型電動圧縮機は、電動要素に同期電動機を使用し、回転子鉄心と主軸受との間にスラストボールベアリングを配設したことで、入力の低減をはかることができるもので、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用することができる。

１０１ 密閉容器
１０２ 電動要素
１０４ 圧縮要素
１０６ オイル
１１０ 主軸部
１１２ ツバ部
１１４ 偏心軸部
１１６ シャフト
１２０ 圧縮室
１２２ シリンダブロック
１２６ 主軸受
１４０ 回転子
１４２ 回転子鉄心
１４４ 永久磁石
１４６ 固定子
１５２ スラスト面
１５４ カウンターボア
１６０ スラストボールベアリング
１６２ ボール
２０１ 密閉容器
２０２ 電動要素
２０４ 圧縮要素
２０６ オイル
２１０ 主軸部
２１２ ツバ部
２１４ 偏心軸部
２１６ シャフト
２２０ 圧縮室
２２２ シリンダブロック
２２６ 主軸受
２４０ 回転子
２４２ 回転子鉄心
２４４ 永久磁石
２４６ 固定子
２５２ スラスト面
２５４ カウンターボア
２５８ 下部スラスト面
２６２ スラストワッシャー
２６４ 回り止め突起
２６６ 回り止め突起

Claims (6)

1. 密閉容器内にオイルを貯溜するとともに、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素の上部に配置され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を収納し、前記電動要素を、前記回転子の回転子鉄心に永久磁石を内蔵した同期電動機とし、前記圧縮要素を、主軸部と、ツバ部を介して形成された偏芯軸部を備え、かつ前記回転子鉄心を前記主軸部に焼嵌め固定したシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成され、かつ前記シャフトの前記主軸部を軸支して前記回転子と前記シャフトとの重力荷重を受けるスラスト面を有する主軸受を備えた構成とし、さらに、前記回転子鉄心と前記主軸受との間に、スラストボールベアリングを配設した密閉型電動圧縮機。
2. 前記主軸受の少なくとも一部を、回転子鉄心に設けた凹部状のカウンターボア内に配置した請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
3. 前記スラストボールベアリングのボールを、非磁性体とした請求項１または２に記載の密閉型電動圧縮機。
4. 密閉容器内にオイルを貯溜するとともに、固定子と回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素の上部に配置され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を収納し、前記電動要素を、前記回転子の回転子鉄心に永久磁石を内蔵した同期電動機とし、前記圧縮要素を、主軸部と、ツバ部を介して形成された偏芯軸部を備え、かつ前記回転子鉄心を前記主軸部に焼嵌め固定したシャフトと、円筒形の圧縮室を備えたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成され、かつ前記シャフトの前記主軸部を軸支して前記回転子の重力荷重を受けるスラスト面を有する主軸受を備えた構成とし、さらに、前記主軸受の下端に下部スラスト面を形成し、前記回転子鉄心と前記主軸受の下端部との間に、スラストワッシャーを配設した密閉型電動圧縮機。
5. 前記スラストワッシャーに回り止め突起を形成した請求項４記載の密閉型電動圧縮機。
6. 前記スラストワッシャーを非磁性体とした請求項４または５に記載の密閉型電動圧縮機。