JP2012223064A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の永久磁石を環状に配置することによって構成された回転子を有するモータを備えた圧縮機において、回転子の振れ回りにより生じる電磁加振力を低減させる。
【解決手段】圧縮機（１）は、モータ（５）と、回転軸（１５）と、圧縮要素（３）とを有している。モータ（５）のロータ（５２）は、自転軸（Ｏ−Ｏ）が公転軸（Ｐ−Ｐ）に対して傾斜した状態で振れ回りする。ロータ（５２）の振れ回り方向側の部分には、大きさが自転軸（Ｏ−Ｏ）方向に変化する磁気障壁部（５６）が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機、特に、複数の永久磁石を環状に配置することによって構成された回転子を有するモータを備えた圧縮機に関する。

従来より、特許文献１（特開２００７−９７２８１号公報）に示すように、複数の永久磁石を環状に配置することによって構成された回転子を有するモータを備えた圧縮機がある。特許文献１には、回転子と固定子との間の磁束密度分布を正弦波状に改善して、騒音や振動の発生を抑える内容が記載されている。

上記従来の圧縮機では、回転子に設けられたバランスウェイト等に起因して、回転子に振れ回りが生じる。そして、このような回転子の振れ回りによって回転子と固定子との間のギャップが変動して（２Ｎ＋１）次の電磁加振力が生じる。この電磁加振力は、圧縮機の騒音や振動を増大させる原因となる。

しかし、特許文献１のような回転子と固定子との間の磁束密度分布の改善だけでは、振れ回りにより生じる電磁加振力を低減することはできない。

このため、回転子の振れ回りにより生じる電磁加振力を低減することが望ましい。また、回転子の振れ回りの程度は、回転子の軸方向位置によって変化することから、振れ回りにより生じる電磁加振力も回転子の軸方向位置によって変化する。したがって、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して振れ回りにより生じる電磁加振力を低減させることが望ましい。

本発明の課題は、複数の永久磁石を環状に配置することによって構成された回転子を有するモータを備えた圧縮機において、回転子の振れ回りにより生じる電磁加振力を低減させることにある。

第１の観点にかかる圧縮機は、モータと、回転軸と、圧縮要素とを有している。モータは、所定の自転軸周りに複数の永久磁石を環状に配置することによって構成された回転子と、回転子の外周側に配置された固定子と、を有しており、自転軸を中心として回転子が回転する。回転軸は、回転子に連結されており、回転子の回転によって回転する。圧縮要素は、固定側部材と、回転軸に連結されており回転軸の回転によって固定側部材に対して公転する可動側部材と、を有しており、固定側部材に対する可動側部材の公転によってガスを圧縮する。回転子は、自転軸が固定側部材に対する可動側部材の公転軌道の中心である公転軸に対して傾斜した状態で振れ回りする。回転子の振れ回り方向側の部分には、大きさが自転軸方向に変化する磁気障壁部が設けられている。

この圧縮機では、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、回転子の振れ回り方向側の部分に、適切な大きさの磁気障壁部を設けることができる。

これにより、この圧縮機では、回転子の振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第２の観点にかかる圧縮機は、第１の観点にかかる圧縮機において、回転子の自転軸方向の一方側には、バランスウェイトが設けられている。回転子の振れ回り方向側の部分は、回転子を自転軸に沿う方向から見た際におけるバランスウェイト側の部分である。磁気障壁部は、大きさが回転子の自転軸方向の一方側の端部から自転軸方向の他方側に向かって小さくなるように変化している。

この圧縮機では、回転子を自転軸に沿う方向から見た際におけるバランスウェイト側の部分が、回転子の振れ回り方向側の部分となっているため、回転子の自転軸方向の一方側の端部から自転軸方向の他方側に向かって振れ回りの程度が小さくなる傾向にある。

これに対して、この圧縮機では、このような傾向を考慮して、上記のように、磁気障壁部の大きさを回転子の自転軸方向の一方側の端部から自転軸方向の他方側に向かって小さくなるように変化させるようにしている。

これにより、この圧縮機では、バランスウェイトを設けたことに起因する振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第３の観点にかかる圧縮機は、第１の観点にかかる圧縮機において、回転子が、自転軸が公転軸に対して回転子の内部において交差した状態で振れ回りする。磁気障壁部は、第１磁気障壁部と、第２磁気障壁部とを有している。第１磁気障壁部は、大きさが自転軸と公転軸との交点に対応する自転軸方向の位置から回転子の自転軸方向の一方側の端部に向かって大きくなるように変化する。第２磁気障壁部は、第１磁気障壁部と１８０度位相が異なる方向側の部分に設けられており、大きさが自転軸と公転軸との交点に対応する自転軸方向の位置から回転子の自転軸方向の他方側の端部に向かって大きくなるように変化する。

この圧縮機では、回転子の自転軸方向の一方側の端部と回転子の自転軸方向の他方側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りが生じる。このため、自転軸と公転軸との交点に対応する自転軸方向の位置から回転子の自転軸方向の一方側の端部に向かって振れ回りの程度が大きくなるとともに、自転軸と公転軸との交点に対応する自転軸方向の位置から回転子の自転軸方向の他方側の端部に向かって振れ回りの程度が大きくなる傾向がある。

これに対して、この圧縮機では、このような傾向を考慮して、上記のように、自転軸と公転軸との交点の位置から回転子の自転軸方向の一方側の端部に向かって大きくなる第１磁気障壁部と、自転軸と公転軸との交点の位置から回転子の自転軸方向の他方側の端部に向かって大きくなる第２磁気障壁部とを設けるようにしている。

これにより、この圧縮機では、回転子の自転軸方向の一方側の端部と回転子の自転軸方向の他方側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第４の観点にかかる圧縮機は、第３の観点にかかる圧縮機において、回転子の自転軸方向の一方側には、第１バランスウェイトが設けられており、回転子の自転軸方向の他方側には、第１バランスウェイトと１８０度位相が異なる方向側の部分に第２バランスウェイトが設けられている。回転子の振れ回り方向側の部分は、回転子を自転軸に沿う方向から見た際における第１バランスウェイト側の部分、及び、回転子を自転軸に沿う方向から見た際における第２バランスウェイト側の部分である。

この圧縮機では、回転子の自転軸方向の一方側に設けられた第１バランスウェイト及び回転子の自転軸方向の他方側に設けられた第２バランスウェイトによって、回転子の自転軸方向の一方側の端部と回転子の自転軸方向の他方側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りが生じる。

これに対して、この圧縮機では、自転軸と公転軸との交点の位置から回転子の自転軸方向の第１バランスウェイト側の端部に向かって大きくなる第１磁気障壁部と、自転軸と公転軸との交点の位置から回転子の自転軸方向の第２バランスウェイト側の端部に向かって大きくなる第２磁気障壁部とを設けるようにしている。

これにより、この圧縮機では、２つのバランスウェイトに起因して回転子の自転軸方向の一方側の端部と回転子の自転軸方向の他方側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第５の観点にかかる圧縮機は、第１〜第４の観点のいずれかにかかる圧縮機において、磁気障壁部が、回転子の外周面に形成された溝部である。

この圧縮機では、溝部の深さを変化させることによって、回転子と固定子とのギャップを変化させ、これを磁気障壁部として機能させるようにしている。

これにより、この圧縮機では、回転子の振れ回り方向側の部分に、大きさが自転軸方向に変化する磁気障壁部を容易に設けることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の観点にかかる圧縮機では、回転子の振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第２の観点にかかる圧縮機では、バランスウェイトを設けたことに起因する振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第３の観点にかかる圧縮機では、回転子の自転軸方向の一方側の端部と回転子の自転軸方向の他方側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第４の観点にかかる圧縮機では、２つのバランスウェイトに起因して回転子の自転軸方向の一方側の端部と回転子の自転軸方向の他方側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りにより生じる電磁加振力を、回転子の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

第５の観点にかかる圧縮機では、回転子の振れ回り方向側の部分に、大きさが自転軸方向に変化する磁気障壁部を容易に設けることができる。

本発明の第１実施形態にかかる圧縮機の概略縦断面図である。 第１実施形態にかかる圧縮機の圧縮要素の構成を示す概略平面断面図である。 第１実施形態にかかる圧縮機のモータロータを軸方向上方から見た概略平面図である。 第１実施形態にかかる圧縮機のモータロータの概略縦断面図であって、モータロータの振れ回り及び磁気障壁部の自転軸方向の大きさの変化を説明する図である。 本発明の第２実施形態にかかる圧縮機の概略縦断面図である。 第２実施形態にかかる圧縮機の圧縮要素の構成を示す概略斜視図である。 第２実施形態にかかる圧縮機のモータロータを軸方向上方から見た概略平面図である。 第２実施形態にかかる圧縮機のモータロータの概略縦断面図であって、モータロータの振れ回り及び磁気障壁部の自転軸方向の大きさの変化を説明する図である。

以下、本発明にかかる圧縮機の実施形態について、図面に基づいて説明する。

（１）第１実施形態
＜基本構造＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる圧縮機１の概略縦断面図である。図２は、第１実施形態にかかる圧縮機１の圧縮要素３の構成を示す概略平面断面図である。図３は、第１実施形態にかかる圧縮機１のモータロータ５２を軸方向上方から見た概略平面図である。尚、以下の説明においては、モータ５の自転軸線Ｏ−Ｏの方向を「軸方向」とし、自転軸線Ｏ−Ｏに直交する方向を「径方向」とし、自転軸線Ｏ−Ｏ周りの方向を「周方向」とする。また、固定側部材としてのシリンダ３１に対する可動側部材としてのブレード一体型ローラ３２の公転軌道の中心である公転軸線Ｐ−Ｐの方向、公転軸線Ｐ−Ｐに直交する方向、及び、公転軸線Ｐ−Ｐ周りの方向についても、自転軸線Ｏ−Ｏの方向に倣って、それぞれ、「軸方向」、「径方向」、及び「周方向」とする。

圧縮機１は、空気調和装置等の冷凍サイクル運転を行う冷媒回路に接続されて、作動ガスとしての冷媒を圧縮する機能を有する揺動ピストン型のロータリ圧縮機である。圧縮機１は、主として、ケーシング２と、圧縮要素３と、モータ５とを有している。圧縮機１は、圧縮要素３及びモータ５がケーシング２内に収納された密閉型構造となっている。

ケーシング２は、本実施形態において、縦型円筒状の容器であり、主として、円筒状のパイプ２１と、パイプ２１の上下の開口端を閉じる略椀状の上部鏡板２２及び下部鏡板２３とを有している。また、パイプ２１には、パイプ２１の下部を貫通する吸入管１１と、パイプ２１を貫通する吐出管１２とが設けられている。吐出管１２は、吸入管１１が貫通する位置よりも上部においてパイプ２１を貫通しており、ケーシング２の内部空間と外部とを連通している。そして、吐出管１２の上端は、冷媒回路を構成する図示しない冷媒管に接続されるようになっている。上部鏡板２２には、外部電源に接続されてモータ５に電力を供給するターミナル１３が設けられている。

圧縮要素３は、主として、固定側部材としてのシリンダ３１と、シリンダ３１に対して公転する可動側部材としてのブレード一体型ローラ３２とを有しており、ケーシング２内の下部に配置されている。シリンダ３１は、主として、シリンダ本体３３と、フロントヘッド３４と、リアヘッド３５とを有している。シリンダ本体３３は、略円筒状に形成され、ケーシング２のパイプ２１と同心に配置されている。フロントヘッド３４、シリンダ本体３３及びリアヘッド３５は、フロントヘッド３４がシリンダ本体３３の上側に配置されるとともに、リアヘッド３５がシリンダ本体３３の下側に配置されることによって、パイプ２１の軸方向に並んで配置されており、ボルト３６で締結されて一体に組み立てられている。シリンダ３１は、ケーシング２のパイプ２１に固定されている。また、シリンダ３１には、シリンダ本体３３の内周面と、フロントヘッド３４の下端面と、リアヘッド３５の上端面と、ブレード一体型ローラ３２の外周面とにより、圧縮室３７が区画形成されている。フロントヘッド３４及びリアヘッド３５には、中央を上下に貫通する軸孔３４ａ、３５ａが形成されており、この軸孔３４ａ、３５ａに回転軸１５が回転自在に嵌め込まれている。すなわち、回転軸１５は、ケーシング２内の中心を上下方向に延びるように配置されており、シリンダ３１のフロントヘッド３４、圧縮室３７及びリアヘッド３５を上下方向に貫通している。このように、フロントヘッド３４及びリアヘッド３５は、回転軸１５の下部を回転自在に支持する下部軸受として機能している。ブレード一体型ローラ３２は、シリンダ３１内に配置されており、回転軸１５の偏心カム１５ａに一体回転するように嵌め込まれている。ブレード一体型ローラ３２は、偏心カム１５ａの回転によってシリンダ３１に対して公転軸線Ｐ−Ｐ周りに公転し、これにより、冷媒が圧縮されるようになっている。

モータ５は、主として、固定子である環状のステータ５１と、回転子であるロータ５２とを有しており、圧縮要素３の上方に配置されている。ステータ５１は、主として、環状のステータコア５３と、ステータコア５３に装着される３相の巻線とを有している。そして、ステータ５１は、各巻線に通電することによって回転磁界を発生させるように構成されている。ロータ５２は、主として、ロータコア５４と、複数の永久磁石５５とを有している。複数の永久磁石５４は、例えば、希土類磁石からなる板状の部材であり、自転軸線Ｏ−Ｏ周りに環状に配置されている。尚、ここでは、ロータ５５は、４つの永久磁石５５を有しているが、２つや６つ等の他の個数の永久磁石５５を有していてもよい。ロータコア５４は、例えば、鉄等の軟磁性体からなる略円柱形状の部材である。複数の永久磁石５５は、ロータコア５４に嵌め込まれている。各永久磁石５５によって、ロータコア５４の外周面には、自転軸線Ｏ−Ｏ周りで交互に異なる極性の磁極が径方向に向かって発生する２Ｎ（Ｎは１以上の整数）個の磁極面が形成される。ステータ５１は、ロータ５２の外周面との間にギャップｔを空けた状態で、ロータ５２の外周側に配置されている。ロータ５２は、自転軸線Ｏ−Ｏを中心とする回転軸１５が嵌め込まれて圧縮要素３と連結されている。そして、ターミナル１３を介してモータ５に通電することによりロータ５２が自転軸線Ｏ−Ｏを中心として回転し、ロータ５２の回転によって回転軸１５が回転し、圧縮要素３に回転駆動力を付与して圧縮要素３を駆動するようになっている。

また、ロータ５２の自転軸線Ｏ−Ｏ方向の一方側（ここでは、ロータ５２の軸方向上端側）には、上バランスウェイト６１が設けられている。上バランスウェイト６１は、軸方向から見て略Ｃ字形状を有している。

また、圧縮機１には、吸入管１１を介してアキュムレータ１６が接続されている。アキュムレータ１６は、本実施形態において、縦型円筒状の密閉容器であり、その下端に吸入管１１が、上端に戻し管１７の下端がそれぞれ挿入されている。戻し管１７は、冷媒回路を循環する冷媒をアキュムレータ１６に導くためのものであり、その上端が冷媒回路を構成する図示しない冷媒管に接続可能に構成されている。

このように、本実施形態の圧縮機１は、主として、モータ５と、回転軸１５と、圧縮要素３とを有している。そして、モータ５は、所定の自転軸線Ｏ−Ｏ周りに複数の永久磁石５５を環状に配置することによって構成されたロータ５２と、ロータ５２の外周側に配置されたステータ５１と、を有しており、自転軸線Ｏ−Ｏを中心としてロータ５２が回転する。回転軸１５は、ロータ５２に連結されており、ロータ５２の回転によって回転する。圧縮要素３は、シリンダ３１と、回転軸１５に連結されており回転軸１５の回転によってシリンダ３１に対して公転するブレード一体型ローラ３２と、を有しており、シリンダ３１に対するブレード一体型ローラ３２の公転によってガスを圧縮する。また、ロータ５２は、回転軸１５の下部を回転自在に支持するフロントヘッド３４及びリアヘッド３５によって、その軸方向下端側が支持されているが、軸方向上端側が支持されていない。すなわち、本実施形態の圧縮機１は、ロータ５２が軸方向下端側で片持ち支持されており、軸方向上端側に上バランスウェイト６１が設けられた基本構造を有している。

＜モータロータの磁気障壁部＞
図４は、第１実施形態にかかる圧縮機１のモータロータ５２の概略縦断面図であって、モータロータ５２の振れ回り及び磁気障壁部５６の自転軸方向の大きさの変化を説明する図である。

上記の基本構造を有する圧縮機１では、ロータ５２の軸方向上端側に設けられた上バランスウェイト６１に起因して、ロータ５２に振れ回りが生じる。具体的には、ロータ５２は、自転軸線Ｏ−Ｏが公転軸Ｐ−Ｐに対して傾斜した状態で振れ回りする。このようなロータ５２の振れ回りによってロータ５２とステータ５１との間のギャップｔが変動して（２Ｎ＋１）次の電磁加振力が生じる。この電磁加振力は、圧縮機１の騒音や振動を増大させる原因となる。また、ロータ５２の振れ回りの程度は、ロータ５２の軸方向位置によって変化することから、振れ回りにより生じる電磁加振力もロータ５２の軸方向位置によって変化する。したがって、ロータ５２の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して振れ回りにより生じる電磁加振力を低減させることが望ましい。

そこで、本実施形態の圧縮機１では、ロータ５２の振れ回り方向側の部分に、大きさが自転軸Ｏ−Ｏ方向に変化する磁気障壁部５６を設けるようにしている。

これにより、圧縮機１では、ロータ５２の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、ロータ５２の振れ回り方向側の部分に、適切な大きさの磁気障壁部５６を設けることができる。ここで、ロータ５２の振れ回り方向側の部分は、ロータ５２を自転軸Ｏ−Ｏに沿う方向から見た際における上バランスウェイト６１側の部分である。このため、磁気障壁部５６を、ロータ５２の上バランスウェイト６１の重心ＢＰに対応する周方向位置に設けるようにしている。

また、圧縮機１では、ロータ５２を自転軸Ｏ−Ｏに沿う方向から見た際における上バランスウェイト６１側の部分が、ロータ５２の振れ回り方向側の部分となっているため、ロータ５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向上側の端部から自転軸Ｏ−Ｏ方向下側に向かって振れ回りの程度が小さくなる傾向にある。このため、磁気障壁部５６を、大きさがロータ５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向上側の端部から自転軸Ｏ−Ｏ方向下側に向かって小さくなるように変化させるようにしている。

これにより、圧縮機１では、上バランスウェイト６１を設けたことに起因する振れ回りにより生じる電磁加振力を、ロータ５２の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。

また、圧縮機１では、磁気障壁部５６がロータ５２の外周面に形成された溝部である。すなわち、溝部の深さを変化させることによって、ロータ５２とステータ５１とのギャップｔを変化させ、これを磁気障壁部５６として機能させるようにしている。

これにより、圧縮機１では、ロータ５２の振れ回り方向側の部分に、大きさが自転軸Ｏ−Ｏ方向に変化する磁気障壁部５６を容易に設けることができる。

（２）第２実施形態
＜基本構造＞
図５は、本発明の第２実施形態にかかる圧縮機１０１の概略縦断面図である。図６は、第２実施形態にかかる圧縮機１０１の圧縮要素１０３の構成を示す概略斜視図である。図７は、第２実施形態にかかる圧縮機１０１のモータロータ１５２を軸方向上方から見た概略平面図である。尚、以下の説明においては、モータ１０５の自転軸線Ｏ−Ｏの方向を「軸方向」とし、自転軸線Ｏ−Ｏに直交する方向を「径方向」とし、自転軸線Ｏ−Ｏ周りの方向を「周方向」とする。また、固定側部材としての固定スクロール１３１に対する可動側部材としての可動スクロール１３２の公転軌道の中心である公転軸線Ｐ−Ｐの方向、公転軸線Ｐ−Ｐに直交する方向、及び、公転軸線Ｐ−Ｐ周りの方向についても、自転軸線Ｏ−Ｏの方向に倣って、それぞれ、「軸方向」、「径方向」、及び「周方向」とする。

圧縮機１０１は、空気調和装置等の冷凍サイクル運転を行う冷媒回路に接続されて、作動ガスとしての冷媒を圧縮する機能を有するスクロール圧縮機である。圧縮機１０１は、主として、ケーシング１０２と、圧縮要素１０３と、モータ１０５とを有している。圧縮機１０１は、圧縮要素１０３及びモータ１０５がケーシング１０２内に収納された密閉型構造となっている。

ケーシング１０２は、本実施形態において、縦型円筒状の容器であり、主として、円筒状のパイプ１２１と、パイプ１２１の上下の開口端を閉じる略椀状の上部鏡板１２２及び下部鏡板１２３とを有している。また、パイプ１２１には、パイプ１２１の中部を貫通する吸入管１１１が設けられている。上部鏡板１２２には、上部鏡板１２２を貫通する吐出管１１２が設けられている。吐出管１１２は、ケーシング１０２の内部空間と外部とを連通している。そして、吐出管１１２の上端は、冷媒回路を構成する図示しない冷媒管に接続されるようになっている。パイプ１２１には、外部電源に接続されてモータ１０５に電力を供給するターミナル１１３が設けられている。

圧縮要素１０３は、主として、固定側部材としての固定スクロール１３１と、固定スクロール１３１に対して公転する可動側部材としての可動スクロール１３２とを有しており、ケーシング１０２内の上部に配置されている。固定スクロール１３１は、主として、平板状の鏡板１３１ａと、鏡板１３１ａの下面に形成された渦巻き形状の渦巻き部１３１ｂとを有している。可動スクロール１３２は、主として、平板状の鏡板１３２ａと、鏡板１３２ａの上面に形成された渦巻き形状の渦巻き部１３２ｂとを有している。可動スクロール１３２の渦巻き部１３２ｂは、固定スクロール１３１の渦巻き部１３１ｂの内部の隙間に配置されている。可動スクロール１３２は、その下端に回転軸１１５の外周側に嵌合する軸受部１３２ｃを有している。可動スクロール１３２は、オルダムリング１３３を介してハウジング１３４に支持されている。ハウジング１３４は、その下端に回転軸１１５を回転自在に支持する上軸受部１３４ａを有している。

モータ１０５は、主として、固定子である環状のステータ１５１と、回転子であるロータ１５２とを有しており、圧縮要素１０３の下方に配置されている。ステータ１５１は、主として、環状のステータコア１５３と、ステータコア１５３に装着される３相の巻線とを有している。そして、ステータ１５１は、各巻線に通電することによって回転磁界を発生させるように構成されている。ロータ１５２は、主として、ロータコア１５４と、複数の永久磁石１５５とを有している。複数の永久磁石１５４は、例えば、希土類磁石からなる板状の部材であり、自転軸線Ｏ−Ｏ周りに環状に配置されている。尚、ここでは、ロータ１５５は、４つの永久磁石１５５を有しているが、２つや６つ等の他の個数の永久磁石１５５を有していてもよい。ロータコア１５４は、例えば、鉄等の軟磁性体からなる略円柱形状の部材である。複数の永久磁石１５５は、ロータコア１５４に嵌め込まれている。各永久磁石１５５によって、ロータコア１５４の外周面には、自転軸線Ｏ−Ｏ周りで交互に異なる極性の磁極が径方向に向かって発生する２Ｎ（Ｎは１以上の整数）個の磁極面が形成される。ステータ１５１は、ロータ１５２の外周面との間にギャップｔを空けた状態で、ロータ１５２の外周側に配置されている。ロータ１５２は、自転軸線Ｏ−Ｏを中心とする回転軸１１５が嵌め込まれて圧縮要素１０３と連結されている。また、回転軸１１５は、モータ１０５の下方（すなわち、ロータ１５２の下側）まで延びており、パイプ１２１の下部に固定された下軸受１３５に回転自在に支持されている。そして、ターミナル１１３を介してモータ１０５に通電することによりロータ１５２が自転軸線Ｏ−Ｏを中心として回転し、ロータ１５２の回転によって回転軸１１５が回転し、圧縮要素１０３に回転駆動力を付与して圧縮要素１０３を駆動するようになっている。

また、ロータ５２の自転軸線Ｏ−Ｏ方向の一方側（ここでは、ロータ５２の軸方向上端側）には、第１バランスウェイトとしての上バランスウェイト１６１が設けられており、ロータ５２の自転軸線Ｏ−Ｏ方向の他端側（ここでは、ロータ５２の軸方向下端側）には、第２バランスウェイトとしての下バランスウェイト１６２が設けられている。下バランスウェイト１６２は、上バランスウェイト１６１と１８０度位相が異なる方向側の部分に設けられている。ここで、バランスウェイト１６１、１６２は、いずれも、軸方向から見て略Ｃ字形状を有している。

このように、本実施形態の圧縮機１０１は、主として、モータ１０５と、回転軸１１５と、圧縮要素１０３とを有している。そして、モータ１０５は、所定の自転軸線Ｏ−Ｏ周りに複数の永久磁石１５５を環状に配置することによって構成されたロータ１５２と、ロータ１５２の外周側に配置されたステータ１５１と、を有しており、自転軸線Ｏ−Ｏを中心としてロータ１５２が回転する。回転軸１１５は、ロータ１５２に連結されており、ロータ１５２の回転によって回転する。圧縮要素１０３は、固定スクロール１３１と、回転軸１１５に連結されており回転軸１１５の回転によって固定スクロール１３１に対して公転する可動スクロール１３２と、を有しており、固定スクロール１３１に対する可動スクロール１３２の公転によってガスを圧縮する。また、ロータ１５２は、回転軸１１５の上部及び下部を回転自在に支持する上軸受部１３４ａ及び下軸受１３５によって、その軸方向上端側及び下端側が支持されている。すなわち、本実施形態の圧縮機１０１は、ロータ１５２が軸方向上端側及び下端側で両持ち支持されており、軸方向上端側及び下端側に上バランスウェイト１６１及び下バランスウェイト１６２が設けられた基本構造を有している。

＜モータロータの磁気障壁部＞
図８は、第２実施形態にかかる圧縮機１０１のモータロータ１５２の概略縦断面図であって、モータロータ１５２の振れ回り及び磁気障壁部１５６、１５７の自転軸方向の大きさの変化を説明する図である。

上記の基本構造を有する圧縮機１０１では、ロータ１５２の軸方向上端側及び下端側に設けられた上バランスウェイト１６１及び下バランスウェイト１６２に起因して、ロータ１５２に振れ回りが生じる。具体的には、ロータ１５２は、自転軸線Ｏ−Ｏが公転軸Ｐ−Ｐに対してロータ１５２の内部において交差した状態で振れ回りする。すなわち、圧縮機１０１では、上バランスウェイト１６１が設けられたロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向上側の端部と、下バランスウェイト１６２が設けられたロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向下側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りが生じる。このため、自転軸Ｏ−Ｏと公転軸Ｐ−Ｐとの交点Ｘに対応する自転軸Ｏ−Ｏ方向の位置からロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向上側の端部に向かって振れ回りの程度が大きくなる。しかも、自転軸Ｏ−Ｏと公転軸Ｐ−Ｐとの交点Ｘに対応する自転軸Ｏ−Ｏ方向の位置からロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向下側の端部に向かって振れ回りの程度が大きくなる傾向がある。

そこで、本実施形態の圧縮機１０１では、このような傾向を考慮して、自転軸Ｏ−Ｏと公転軸Ｐ−Ｐとの交点Ｘの位置からロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向の一方側の端部に向かって大きさが大きくなるように変化する第１磁気障壁部１５６と、自転軸Ｏ−Ｏと公転軸Ｐ−Ｐとの交点Ｘの位置からロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向下側の端部に向かって大きさが大きくなるように変化する第２磁気障壁部１５７とを設けるようにしている。

これにより、圧縮機１０１では、ロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向上側の端部とロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向下側の端部とで１８０度位相が異なる振れ回りにより生じる電磁加振力を、ロータ１５２の軸方向位置による振れ回りの程度の変化も考慮して、低減することができる。ここで、ロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向上側における振れ回り方向側の部分は、ロータ５２を自転軸Ｏ−Ｏに沿う方向から見た際における上バランスウェイト１６１側の部分である。また、ロータ１５２の自転軸Ｏ−Ｏ方向下側における振れ回り方向側の部分は、ロータ５２を自転軸Ｏ−Ｏに沿う方向から見た際における下バランスウェイト１６２側の部分である。このため、第１磁気障壁部１５６を、ロータ１５２の上バランスウェイト１６１の重心ＢＰに対応する周方向位置に設け、第２磁気障壁部１５７を、ロータ１５２の下バランスウェイト１６２の重心ＢＰに対応する周方向位置に設けるようにしている。

また、圧縮機１では、磁気障壁部１５６、１５７がロータ１５２の外周面に形成された溝部である。すなわち、溝部の深さを変化させることによって、ロータ１５２とステータ１５１とのギャップｔを変化させ、これを磁気障壁部１５６、１５７として機能させるようにしている。

これにより、圧縮機１０１では、ロータ５２の振れ回り方向側の部分に、大きさが自転軸Ｏ−Ｏ方向に変化する磁気障壁部１５６、１５７を容易に設けることができる。

（３）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、揺動ピストン型のロータリ圧縮機からなる圧縮機１やスクロール圧縮機１０１に本発明を適用したが、これに限定されず、回転子の自転軸が公転軸に対して傾斜した状態で振れ回りする型式の圧縮機であれば、本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、磁気障壁部５６、１５６、１５７として溝を採用しているが、これに限定されず、孔や電磁鋼板を相互に固定する凹凸を採用してもよい。しかし、大きさが自転軸Ｏ−Ｏ方向に変化するように設けることの容易性という観点では、上記実施形態のように、溝を採用することが好ましい。

本発明は、複数の永久磁石を環状に配置することによって構成された回転子を有するモータを備えた圧縮機に対して、広く適用可能である。

１、１０１ 圧縮機
３、１０３ 圧縮要素
５、１０５ モータ
１５、１１５ 回転軸
３１ シリンダ（固定側部材）
３２ ブレード一体型ローラ（可動側部材）
５１、１５１ ステータ（固定子）
５２、１５２ ロータ（回転子）
５５、１５５ 永久磁石
１３１ 固定スクロール（固定側部材）
１３２ 可動スクロール（可動側部材）
５６、１５６、１５７ 磁気障壁部
６１、１６１、１６２ バランスウェイト

特開２００７−９７２８１号公報

Claims (5)

1. 所定の自転軸（Ｏ−Ｏ）周りに複数の永久磁石（５５、１５５）を環状に配置することによって構成された回転子（５２、１５２）と、前記回転子の外周側に配置された固定子（５１、１５１）と、を有しており、前記自転軸を中心として前記回転子が回転するモータ（５、１０５）と、
   前記回転子に連結されており、前記回転子の回転によって回転する回転軸（１５、１１５）と、
   固定側部材（３１、１３１）と、前記回転軸に連結されており前記回転軸の回転によって前記固定側部材に対して公転する可動側部材（３２、１３２）と、を有しており、前記固定側部材に対する前記可動側部材の公転によってガスを圧縮する圧縮要素（３、１０３）と、
   を備え、
   前記回転子は、前記自転軸が前記固定側部材に対する前記可動側部材の公転軌道の中心である公転軸（Ｐ−Ｐ）に対して傾斜した状態で振れ回りし、
   前記回転子の振れ回り方向側の部分には、大きさが前記自転軸方向に変化する磁気障壁部（５６、１５６）が設けられている、
   圧縮機（１、１０１）。
2. 前記回転子（５２、１５２）の前記自転軸（Ｏ−Ｏ）方向の一方側には、バランスウェイト（６１、１６１、１６２）が設けられており、
   前記回転子の振れ回り方向側の部分は、前記回転子を前記自転軸に沿う方向から見た際における前記バランスウェイト側の部分であり、
   前記磁気障壁部（５６、１５６、１５７）は、大きさが前記回転子の前記自転軸方向の一方側の端部から前記自転軸方向の他方側に向かって小さくなるように変化している、
   請求項１に記載の圧縮機（１、１０１）。
3. 前記回転子（１５２）は、前記自転軸（Ｏ−Ｏ）が前記公転軸（Ｐ−Ｐ）に対して前記回転子の内部において交差した状態で振れ回りし、
   前記磁気障壁部は、大きさが前記自転軸と前記公転軸との交点に対応する前記自転軸方向の位置から前記回転子の前記自転軸方向の一方側の端部に向かって大きくなるように変化する第１磁気障壁部（１５６）と、前記第１磁気障壁部と１８０度位相が異なる方向側の部分に設けられており、大きさが前記自転軸と前記公転軸との交点に対応する前記自転軸方向の位置から前記回転子の前記自転軸方向の他方側の端部に向かって大きくなるように変化する第２磁気障壁部（１５７）とを有している、
   請求項１に記載の圧縮機（１０１）。
4. 前記回転子（１５２）の前記自転軸（Ｏ−Ｏ）方向の一方側には、第１バランスウェイト（１６１）が設けられており、
   前記回転子の前記自転軸方向の他方側には、前記第１バランスウェイトと１８０度位相が異なる方向側の部分に第２バランスウェイト（１６２）が設けられており、
   前記回転子の振れ回り方向側の部分は、前記回転子を前記自転軸に沿う方向から見た際における前記第１バランスウェイト側の部分、及び、前記回転子を前記自転軸に沿う方向から見た際における前記第２バランスウェイト側の部分である、
   請求項３に記載の圧縮機（１０１）。
5. 前記磁気障壁部（６１、１６１、１６２）は、前記回転子（５２、１５２）の外周面に形成された溝部である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機（１、１０１）。

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