JP2013133800A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】シャフトのたわみを低減する。
【解決手段】圧縮機1は、ステータ20と、ステータ20の内側に配置されたロータ30と、ロータ30に固定されると共に、偏心部7aを有するシャフトと、ロータ30における偏心部7a側の端面に配置された第1バランスウェイト41と、ロータ30における偏心部7aと反対側の端面に配置された第2バランスウェイト42と、第1バランスウェイト41をロータ30に固定する第1固定部材43と、第2バランスウェイト42をロータ30に固定する第2固定部材44とを備えており、第2固定部材44は、第1固定部材43よりも重くなっている。
【選択図】図1
【解決手段】圧縮機1は、ステータ20と、ステータ20の内側に配置されたロータ30と、ロータ30に固定されると共に、偏心部7aを有するシャフトと、ロータ30における偏心部7a側の端面に配置された第1バランスウェイト41と、ロータ30における偏心部7aと反対側の端面に配置された第2バランスウェイト42と、第1バランスウェイト41をロータ30に固定する第1固定部材43と、第2バランスウェイト42をロータ30に固定する第2固定部材44とを備えており、第2固定部材44は、第1固定部材43よりも重くなっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、偏心部を有するシャフトに固定されるロータと、ロータの軸方向端面に配置されるバランスウェイトとを備えた圧縮機に関する。
従来から、圧縮機として、偏心部を有するシャフトを介して、モータの駆動力を、圧縮機構に伝達する構成のものが知られている(例えば特許文献1参照)。偏心部は、その軸中心が回転軸に対して偏心しており、圧縮機構のローラが装着される。ローラは、シリンダの圧縮室内に配置されている。シャフトが回転することにより、ローラによって仕切られる圧縮室内の空間の容積が変化して冷媒が圧縮される。モータは、シャフトが固定されるロータと、ロータの外周側に配置されるステータとを有する。
このような圧縮機では、偏心部とロータの偏心回転による回転バランスの不均衡を防止するために、ロータの軸方向両端部にバランスウェイトを180°ずらして取り付けている。バランスウェイトに作用する遠心力と回転モーメントによって、偏心部とロータに作用する遠心力と回転モーメントを打ち消することで、回転バランスをとっている。
しかしながら、シャフトにわずかでもたわみが生じると、偏心部に遠い方のバランスウェイトに作用する遠心力がたわみを助長する方向に働くため、シャフトのたわみが大きくなってしまう。シャフトのたわみが大きいと、シャフトが軸受け部と接触したり、ロータとステータが接触したりするという問題が生じる。
そこで、本発明は、シャフトのたわみを低減できる圧縮機を提供することを目的とする。
第1の発明に係る圧縮機は、ステータと、前記ステータの内側に配置されたロータと、前記ロータに固定されると共に、偏心部を有するシャフトと、前記ロータにおける前記偏心部側の端面に配置された第1バランスウェイトと、前記ロータにおける前記偏心部と反対側の端面に配置された第2バランスウェイトと、前記第1バランスウェイトを前記ロータに固定する第1固定部材と、前記第2バランスウェイトを前記ロータに固定する第2固定部材とを備え、前記第2固定部材は、前記第1固定部材よりも重いことを特徴とする。
この圧縮機では、第2バランスウェイトをロータに固定する第2固定部材の重さが、第1バランスウェイトをロータに固定する第1固定部材よりも重いため、第2バランスウェイトを軽量化できる。そのため、第2バランスウェイトの遠心力によるシャフトのたわみを抑制できる。
また、第2バランスウェイトの厚みを薄くできるため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなる。シャフトのたわみ量は遠心力が作用する部分と軸の支点との距離の3乗に比例するため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなることで、第2バランスウェイトの遠心力によるシャフトのたわみを抑制できる。
また、第2固定部材を重くすることで、第2バランスウェイトと第2固定部材とを合わせた重心が偏心部に近くなるため、シャフトのたわみをより抑制できる。
また、第2バランスウェイトの厚みを薄くできるため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなる。シャフトのたわみ量は遠心力が作用する部分と軸の支点との距離の3乗に比例するため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなることで、第2バランスウェイトの遠心力によるシャフトのたわみを抑制できる。
また、第2固定部材を重くすることで、第2バランスウェイトと第2固定部材とを合わせた重心が偏心部に近くなるため、シャフトのたわみをより抑制できる。
第2の発明に係る圧縮機は、第1の発明において、前記第1固定部材及び前記第2固定部材が、前記ロータを軸方向に貫通するリベットであることを特徴とする。
この圧縮機では、固定部材の外周面にネジ溝を形成する必要がないため、固定部材がネジの場合に比べて固定部材を作成しやすい。
第3の発明に係る圧縮機は、第1または第2の発明において、前記第2固定部材は、前記第1固定部材より比重が大きい材料で形成されていることを特徴とする。
この圧縮機では、第2固定部材を第1固定部材と同じ形状にしつつ、第1固定部材よりも重くすることができる。
第4の発明に係る圧縮機は、第1〜第3の発明のいずれかにおいて、前記第1固定部材および前記第2固定部材が、前記ロータの回転軸回りに等間隔に配置されていることを特徴とする。
この圧縮機では、ロータの剛性がより等方性を持つことで、ロータ内部に発生するひずみが等方的となり、効率の低下を防止できる。
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の発明では、第2バランスウェイトをロータに固定する第2固定部材の重さが、第1バランスウェイトをロータに固定する第1固定部材よりも重いため、同じ重さの場合に比べて、第2バランスウェイトを軽量化できる。そのため、第2バランスウェイトの遠心力によるシャフトのたわみを抑制できる。
また、第2バランスウェイトの厚みを薄くできるため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなる。シャフトのたわみ量は遠心力が作用する部分と軸の支点との距離の3乗に比例するため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなることで、第2バランスウェイトの遠心力によるシャフトのたわみを抑制できる。
また、第2固定部材を重くすることで、第2バランスウェイトと第2固定部材とを合わせた重心が偏心部に近くなるため、シャフトのたわみをより抑制できる。
また、第2バランスウェイトの厚みを薄くできるため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなる。シャフトのたわみ量は遠心力が作用する部分と軸の支点との距離の3乗に比例するため、第2バランスウェイトの重心が偏心部に近くなることで、第2バランスウェイトの遠心力によるシャフトのたわみを抑制できる。
また、第2固定部材を重くすることで、第2バランスウェイトと第2固定部材とを合わせた重心が偏心部に近くなるため、シャフトのたわみをより抑制できる。
第2の発明では、固定部材の外周面にネジ溝を形成する必要がないため、固定部材がネジの場合に比べて固定部材を作成しやすい。
第3の発明では、第2固定部材を第1固定部材と同じ形状にしつつ、第1固定部材よりも重くすることができる。
第4の発明では、ロータの剛性がより等方性を持つことで、ロータ内部に発生するひずみが等方的となり、効率の低下を防止できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態の圧縮機1は、冷媒を圧縮する圧縮機構6と、圧縮機構6の上方に配置され、シャフト7を介して圧縮機構6を駆動する駆動機構8と、これらを収容するケーシング2とを備える。
圧縮機1は、吸入管3から導入された冷媒(例えばCO2)を圧縮して排出管4から排出する。この圧縮機1は、例えば空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、図1に示す向き、即ち、シャフト7の向きが上下方向となる向きに設置される。
図1に示すように、本実施形態の圧縮機1は、冷媒を圧縮する圧縮機構6と、圧縮機構6の上方に配置され、シャフト7を介して圧縮機構6を駆動する駆動機構8と、これらを収容するケーシング2とを備える。
圧縮機1は、吸入管3から導入された冷媒(例えばCO2)を圧縮して排出管4から排出する。この圧縮機1は、例えば空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、図1に示す向き、即ち、シャフト7の向きが上下方向となる向きに設置される。
ケーシング2の上部には、圧縮機構6で圧縮された冷媒を排出するための排出管4と、駆動機構8の後述するステータ20のコイル23に電流を供給するためのターミナル端子5が設けられている。なお、図1では、このコイル23とターミナル端子5とを接続する配線を省略している。また、ケーシング2の側部には、圧縮機1に冷媒を導入するための吸入管3が設けられている。ケーシング2内の底部には、圧縮機構6の摺動部の動作を滑らかにすると共に、圧縮機構6の隙間をシールするための潤滑油Lが貯留されている。
圧縮機構6は、シリンダ11と、シリンダ11の内部に配置されるピストン12と、シリンダ11の上側に配置されるフロントヘッド13と、フロントヘッド13の上側に配置されるマフラー部材14と、シリンダ11の下側に配置されるリアヘッド15とを備えている。
シリンダ11の中央部には、円形孔である圧縮室11aが形成されている。また、シリンダ11には、吸入管3から供給される冷媒を圧縮室11a内に冷媒を導入するための吸入路11bが形成されている。シャフト7は、圧縮室11a内の位置に偏心部7aを有している。偏心部7aは、略円柱状であって、その中心軸(以下、偏心軸という)がシャフト7の回転中心に対して偏心している。
ピストン12は、シャフト7の偏心部7aに装着された円環状のローラと、ローラの外周面から径方向外側に突出し、シリンダ11に揺動可能に支持されたブレードとによって構成される。シャフト7を回転させると、ピストン12のローラは、その外周部を圧縮室11aの内周面に接触させながら、シャフト7の回転軸回りを回転移動する。これにより、ピストン12によって仕切られた圧縮室11a内の2つの空間の容積が変化するため、圧縮室11a内で冷媒が圧縮される。
フロントヘッド13は、ケーシング2の内周面に固定されている。フロントヘッド13には、圧縮室11aで圧縮された冷媒を吐出するための吐出孔(図示省略)が形成されており、フロントヘッド13の上面には吐出孔の出口を開閉する弁機構(図示省略)が取り付けられている。また、フロントヘッド13の外周部には、冷媒および潤滑油を通過させるための油戻し孔(図示省略)が上下方向に貫通して形成されている。
マフラー部材14は、弁機構を覆うようにフロントヘッド13の上面に取り付けられている。マフラー部材14とフロントヘッド13との間に形成されるマフラー空間によって、冷媒の吐出に伴う騒音が低減される。マフラー部材14には、マフラー空間内の冷媒を吐出する吐出口(図示省略)が形成されている。
圧縮室11aの冷媒圧力が所定の圧力以上になると、フロントヘッド13に設けられた弁機構が開弁して、圧縮室11a内の冷媒と潤滑油が、マフラー空間に吐出される。そして、マフラー空間から吐出された冷媒は、ロータ30とステータ20との間のエアギャップ8a等を通って、駆動機構8の上方に移動する。
駆動機構8は、ケーシング2の内周面に固定された略円筒状のステータ20と、このステータ20の径方向内側にエアギャップ8aを介して配置された円筒状のロータ30と、ロータ30の下端面(偏心部7a側の端面)に配置された第1バランスウェイト41と、ロータ30の上端面(偏心部7aと反対側の端面)に配置された第2バランスウェイト42と、第1バランスウェイト41をロータ30に固定する2本の第1リベット(第1固定部材)43と、第2バランスウェイト42をロータ30に固定する2本の第1リベット(第2固定部材)44とを備える。
ステータ20は、ケーシング2の内周面に固定された略円筒状のステータコア21と、ステータコア21の上下両端部に取り付けられたインシュレータ22と、ステータコア21およびインシュレータ22の内周部に巻回されたコイル23とを有する。ステータコア21の外周部には、上下方向に延びる複数の溝部(図示省略)が形成されており、この溝部とケーシング2との間を冷媒および潤滑油が通過する。インシュレータ22は、ステータコア21とコイル23とを絶縁するために設けられている。
ロータ30は、シャフト7の外周面に固定された円筒状のロータコア31と、このロータコア31に埋設された複数の永久磁石(図示省略)と、このロータコア31の上下両端部に一体的に取り付けられた環状の端板32とを有する。コイル23を流れる電流と、ロータコア31に生じる磁束とによって発生した電磁力によって、ロータ30はシャフト7と共に回転する。
図2に示すように、ロータコア31および端板32には、リベット43、44が上下方向に貫通する4つのリベット挿通孔30aが、周方向に等間隔に形成されている。4つのリベット挿通孔30aの径は全て同じである。また、ロータコア31および端板32には、冷媒および潤滑油を通過させるための複数(本実施形態では2つ)の通風孔30bが上下方向に貫通して形成されている。
バランスウェイト41、42は、偏心部7aとローラ12の偏心回転によってシャフト7およびロータ30が傾くのを防止するために設けられている。第1および第2バランスウェイト41、42は、同じ非磁性体材料で形成された略C字状の板状部材である。ロータ30の下端面に配置される第1バランスウェイト41は、上下方向から見て、回転軸に対して偏心軸と反対側に配置されており、ロータ30の上端面に配置される第2バランスウェイト42は、上下方向から見て、回転軸に対して偏心軸と同じ側(回転軸に対して第1バランスウェイト41と反対側)に配置されている。第1バランスウェイト41は、第2バランスウェイト42よりも板厚が厚く、第2バランスウェイト42よりも重い。
第1バランスウェイト42には、2つのリベット挿通孔が形成されており、この2つのリベット挿通孔とロータ30に形成された2つのリベット挿通孔30aを貫通する2本の第1リベット43によって、第1バランスウェイト42はロータ30に固定されている。また、第2バランスウェイト42には、2つのリベット挿通孔が形成されており、この2つのリベット挿通孔とロータ30に形成された2つのリベット挿通孔30aを貫通する2本の第2リベット44によって、第2バランスウェイト42はロータ30に固定されている。2本の第1リベット43と2本の第2リベット44は、回転軸に対して対称に配置されている。
第1リベット43と第2リベット44の外形は同じである。第2リベット44は、第1リベット43より比重の大きい材料で形成されており、第1リベット43よりも重い。第1リベット43と第2リベット44の材料の一例としては、第1リベット43を炭素鋼で形成し、第2リベット44を鉛やコバルトなどで形成してもよい。また、第2リベット44を炭素鋼で形成し、第1リベット43をアルミニウム合金やマグネシウム合金で形成してもよい。
本実施形態の圧縮機では、第2バランスウェイト42をロータ30に固定する第2リベット44の重さが、第1バランスウェイト41をロータ30に固定する第1リベット43よりも重いため、第2バランスウェイト42を軽量化できる。第2バランスウェイト42は、偏心部7aから離れた位置に配置されているため、第2バランスウェイト42に作用する遠心力はたわみを助長する方向に働くものの、上述したように、第2バランスウェイト42を軽量化できるため、第2バランスウェイト42の遠心力によるシャフト7のたわみを抑制できる。
また、第2バランスウェイト42の厚みが薄くなり、第2バランスウェイト42の重心が偏心部7aに近くなる。シャフトのたわみ量は遠心力が作用する部分と軸の支点との距離の3乗に比例するため、第2バランスウェイト42の重心が偏心部7aに近くなることで、第2バランスウェイト42の遠心力によるシャフト7のたわみを抑制できる。
また、第2リベット44を重くすることで、第2バランスウェイト42と第2リベット44とを合わせた重心が偏心部7aに近くなるため、シャフト7のたわみをより抑制できる。
また、第2バランスウェイト42の厚みが薄くなり、第2バランスウェイト42の重心が偏心部7aに近くなる。シャフトのたわみ量は遠心力が作用する部分と軸の支点との距離の3乗に比例するため、第2バランスウェイト42の重心が偏心部7aに近くなることで、第2バランスウェイト42の遠心力によるシャフト7のたわみを抑制できる。
また、第2リベット44を重くすることで、第2バランスウェイト42と第2リベット44とを合わせた重心が偏心部7aに近くなるため、シャフト7のたわみをより抑制できる。
また、仮に、バランスウェイト41、42をロータ30に固定する固定部材としてネジを用いた場合、固定部材の外周面にネジ溝を形成する必要があるが、本実施形態では、固定部材としてリベット43、44を用いているため、ネジを用いた場合に比べて固定部材を作成しやすい。
また、第2リベット44は、第1リベット43よりも比重が大きい材料で形成されているため、第2リベット44を第1リベット43と同じ形状にしつつ、第1リベット43よりも重くすることができる。
また、第1リベット43および第2リベット44の合計4本のリベットが周方向に等間隔に配置されているため、ロータの剛性が等方的となる。そのため、ロータ内部に発生するひずみが等方的となり、効率の低下を防止できる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。なお、後述する変更形態は、適宜組み合わせて実施することも可能である。
上記実施形態では、バランスウェイト41、42は、リベット43、44によってロータ30に固定されているが、ネジ部材によってロータ30に固定されていてもよい。この場合、ロータ30に形成されるネジ孔は、ロータ30を貫通していてもよく、貫通していなくてもよい。
上記実施形態では、第2リベット44は、第1リベット43と形状が同じであって、第1リベット43よりも比重の大きい材料で形成されていることで第1リベット43よりも重くなっているが、第2リベット44は、第1リベット43と材料が同じであって、第1リベット43と形状が異なることで第1リベット43よりも重くなっていてもよい。具体的には例えば、第1リベット43を中空状に形成し、第2リベット44を第1リベット43よりも肉厚の中空状または非中空状に形成してもよい。
また、第1リベット43と第2リベット44の形状と材料を異ならせて、第2リベット44を第1リベット43よりも重くしてもよい。
また、第1リベット43と第2リベット44の形状と材料を異ならせて、第2リベット44を第1リベット43よりも重くしてもよい。
上記実施形態では、第1リベット43の本数と第2リベット44の本数が同じであるが、異なっていてもよい。
上記実施形態では、リベット43、44が周方向に等間隔に配置されているが、等間隔でなくてもよい。
上記実施形態では、偏心部7aの上方に2つのバランスウェイト41、42を配置しているが、偏心部7aの下方にもバランスウェイトを配置してもよい。具体的には、シャフト7の下端部(リアヘッド15から突出した部分)にバランスウェイトを取り付けてもよい。
上記実施形態では、バランスウェイト41、42の平面視の形状は、ロータ30の外周面に沿った略C字状であるが、これに限定されるものではない。例えば、円形状や矩形状などの多角形状であってもよい。
上記実施形態では、第1バランスウェイト41と第2バランスウェイト42の平面視の形状が同じであるが、異なっていてもよい。
本発明を利用すれば、圧縮機のシャフトのたわみを低減することができる。
1 圧縮機
7 シャフト
7a 偏心部
20 ステータ
30 ロータ
41 第1バランスウェイト
42 第2バランスウェイト
43 第1リベット
44 第2リベット
7 シャフト
7a 偏心部
20 ステータ
30 ロータ
41 第1バランスウェイト
42 第2バランスウェイト
43 第1リベット
44 第2リベット
Claims (4)
- ステータと、
前記ステータの内側に配置されたロータと、
前記ロータに固定されると共に、偏心部を有するシャフトと、
前記ロータにおける前記偏心部側の端面に配置された第1バランスウェイトと、
前記ロータにおける前記偏心部と反対側の端面に配置された第2バランスウェイトと、
前記第1バランスウェイトを前記ロータに固定する第1固定部材と、
前記第2バランスウェイトを前記ロータに固定する第2固定部材とを備え、
前記第2固定部材は、前記第1固定部材よりも重いことを特徴とする圧縮機。 - 前記第1固定部材及び前記第2固定部材が、前記ロータを軸方向に貫通するリベットであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
- 前記第2固定部材は、前記第1固定部材より比重が大きい材料で形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の圧縮機。
- 前記第1固定部材および前記第2固定部材が、前記ロータの回転軸回りに等間隔に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011286378A JP2013133800A (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011286378A JP2013133800A (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | 圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013133800A true JP2013133800A (ja) | 2013-07-08 |
Family
ID=48910662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011286378A Pending JP2013133800A (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | 圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013133800A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015020102A1 (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 遠心振子式吸振装置 |
-
2011
- 2011-12-27 JP JP2011286378A patent/JP2013133800A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015020102A1 (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 遠心振子式吸振装置 |
JPWO2015020102A1 (ja) * | 2013-08-09 | 2017-03-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 遠心振子式吸振装置 |
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