JP2014020217A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機構を駆動する偏心部を有するシャフトが固定されたロータと、ロータの軸方向端面に配置されたバランスウェイトとを備える圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor including a rotor to which a shaft having an eccentric portion that drives a compression mechanism is fixed, and a balance weight disposed on an end surface in the axial direction of the rotor.
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、その中央部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ている。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。 2. Description of the Related Art Conventionally, a compressor having a configuration in which a driving force of a motor is transmitted to a compression mechanism via a shaft having an eccentric portion is known (see, for example, Patent Document 1). The center part of the eccentric part is eccentric with respect to the rotating shaft, and a roller of the compression mechanism is mounted. The roller is disposed in the compression chamber of the cylinder. As the shaft rotates, the volume of the space in the compression chamber partitioned by the roller changes and the refrigerant is compressed. The motor includes a rotor to which a shaft is fixed and a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor.
このような圧縮機では、偏心部とロータと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面に180°位相をずらしてバランスウェイトが取り付けられている。そして、バランスウェイトに生じる遠心力と回転モーメントによって、偏心部とロータとに作用する遠心力と回転モーメントを打ち消すことで、回転バランスをとっている。 In such a compressor, in order to prevent an imbalance in rotational balance due to the eccentric rotation between the eccentric portion and the rotor, balance weights are attached to both end surfaces in the axial direction of the rotor with a phase shift of 180 °. Then, the rotational balance is achieved by canceling out the centrifugal force and the rotational moment acting on the eccentric portion and the rotor by the centrifugal force and the rotational moment generated in the balance weight.
また、例えば特許文献2に記載の圧縮機では、偏心部を有するシャフトのうちロータに固定される側とは反対側にバランスウェイトが取り付けられている。このバランスウェイトは、シャフトに直交する断面の形状が翼型形状とされており、シャフトの回転に伴ってバランスウェイトに生じる遠心力の作用方向と同じ方向の揚力を発生させている。その結果、発生した揚力が遠心力を助長し、バランスウェイトを小型・軽量化できることが記載されている。
Further, for example, in the compressor described in
しかしながら、特許文献1に記載の圧縮機においては、ロータの回転時に、偏心部から遠い方の端面に取り付けられたバランスウェイトに生じる遠心力によりシャフトがたわむ問題がある。特に、ロータが高速回転するなどして、シャフトのたわみが大きくなると、シャフトが軸受け部と接触したり、ロータとステータとが接触して、音振動が発生するおそれがある。
However, in the compressor described in
また、特許文献2に記載の圧縮機においては、バランスウェイトで発生する揚力の方向が、このバランスウェイトによって生じる遠心力の作用方向と同じ方向であるので、遠心力によってシャフトがたわむ場合、発生した揚力がシャフトのたわみを助長してしまう。
Further, in the compressor described in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シャフトのたわみを低減できる圧縮機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a compressor capable of reducing the deflection of the shaft.
上記課題を解決するため、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、圧縮機構を駆動する偏心部を有するシャフトと、前記ロータにおける前記圧縮機構と反対側の第1端面において、前記シャフトの回転軸方向から見て前記回転軸に対して前記偏心部の中央部と同じ側に配置された第1バランスウェイトと、前記ロータにおける前記圧縮機構側の第2端面において、前記第1バランスウェイトと180度位相が異なる位置に配置された第2バランスウェイトとを備え、前記第1端面において、前記回転軸方向から見て前記回転軸に対して前記偏心部の中央部と同じ側には、前記ロータの回転に伴って前記回転軸に向かう方向の揚力を発生させる第1揚力発生部材が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a compressor according to a first invention includes a stator, a rotor disposed inside the stator, a shaft that is fixed to the rotor and has an eccentric portion that drives a compression mechanism. A first balance weight disposed on the same side as the central portion of the eccentric portion with respect to the rotation axis when viewed from the rotation axis direction of the shaft, on the first end surface opposite to the compression mechanism in the rotor; The second end surface of the rotor on the compression mechanism side includes a second balance weight disposed at a position that is 180 degrees out of phase with the first balance weight, and the first end surface is viewed from the rotation axis direction. A first lift generating member that generates lift in a direction toward the rotation shaft as the rotor rotates is provided on the same side as the central portion of the eccentric portion with respect to the rotation shaft. Vignetting wherein the are.
この圧縮機では、第1端面において、シャフトの回転軸に向かう方向の揚力を発生させることができるので、発生した揚力と第1バランスウェイトによって生じる遠心力とが打ち消しあい、この遠心力によるシャフトのたわみを低減できる。その結果、シャフトが軸受け部と接触したり、ロータとステータとが接触することを抑制でき、これら接触等によって発生する音振動を低減できる。 In this compressor, the first end face can generate lift in the direction toward the rotation axis of the shaft, so that the generated lift and the centrifugal force generated by the first balance weight cancel each other out, and the shaft due to this centrifugal force cancels. Deflection can be reduced. As a result, it is possible to suppress the shaft from coming into contact with the bearing portion and the rotor from coming into contact with the stator, and to reduce the sound vibration generated by these contacts.
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揚力発生部材は、前記第1端面において前記回転軸と前記ロータの外周面との中間部よりも外側の領域に設けられていることを特徴とする。 In a compressor according to a second aspect based on the first aspect, the first lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion between the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotor at the first end surface. It is characterized by.
この圧縮機では、第1揚力発生部材が回転軸とロータの外周面との中間部よりも外側の領域に設けられている。第1端面において、ロータの内周面から外周面に向かうにつれて回転速度は大きくなるため、第1揚力発生部材が当該中間部よりも外側の領域に設けられることによって、より多くの揚力の発生させることができる。その結果、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In this compressor, the first lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion between the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotor. At the first end face, the rotational speed increases as it goes from the inner peripheral face of the rotor to the outer peripheral face. Therefore, the first lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion, thereby generating more lift. be able to. As a result, lift can be generated efficiently.
第3の発明に係る圧縮機は、第1又は第2の発明において、前記第1揚力発生部材は、翼型であることを特徴とする。 A compressor according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, the first lift generating member is an airfoil.
この圧縮機では、第1揚力発生部材が翼型とされているので、第1揚力発生部材に発生する抗力を小さくでき、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In this compressor, since the first lift generating member is an airfoil, the drag generated in the first lift generating member can be reduced and the lift can be generated efficiently.
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揚力発生部材と前記第1バランスウェイトとが同一の部材であることを特徴とする。 A compressor according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the first lift generating member and the first balance weight are the same member.
この圧縮機では、第1揚力発生部材と第1バランスウェイトとが同一の部材であるので、第1揚力発生部材を第1バランスウェイトと別の部材とする場合に比べて、第1揚力発生部材を配置することによるコストアップを抑制できる。また、設置スペースに限りがある場合でも、第1揚力発生部材を配置できる。 In this compressor, since the first lift generating member and the first balance weight are the same member, the first lift generating member is compared with a case where the first lift generating member is different from the first balance weight. It is possible to suppress an increase in cost due to the arrangement. Further, even when the installation space is limited, the first lift generating member can be arranged.
第5の発明に係る圧縮機は、第1〜第4の発明のいずれかにおいて、前記第2端面において、前記回転軸方向から見て前記回転軸に対して前記偏心部の中央部と反対側には、前記ロータの回転に伴って前記回転軸に向かう方向と反対方向の揚力を発生させる第2揚力発生部材が設けられていることを特徴とする。 The compressor according to a fifth aspect of the present invention is the compressor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the second end surface is opposite to the central portion of the eccentric portion with respect to the rotational shaft when viewed from the rotational shaft direction. Is provided with a second lift generating member that generates a lift in a direction opposite to the direction toward the rotation axis as the rotor rotates.
この圧縮機では、第2端面において、第2揚力発生部材によってシャフトの回転軸に向かう方向と反対方向の揚力を発生させることができるので、発生した揚力と第1バランスウェイトによって生じる遠心力とが打ち消しあい、この遠心力によるシャフトのたわみをより低減することが可能となる。 In this compressor, the second lift generating member can generate lift in the direction opposite to the direction toward the rotation axis of the shaft at the second end surface, and thus the generated lift and the centrifugal force generated by the first balance weight are generated. By canceling out, it becomes possible to further reduce the deflection of the shaft due to this centrifugal force.
第6の発明に係る圧縮機は、第5の発明において、前記第2揚力発生部材は、前記第2端面において前記回転軸と前記ロータの外周面との中間部よりも外側の領域に設けられていることを特徴とする。 In a compressor according to a sixth aspect based on the fifth aspect, the second lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion between the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotor at the second end surface. It is characterized by.
この圧縮機では、第2揚力発生部材が回転軸とロータの外周面との中間部よりも外側の領域に設けられている。第2端面において、ロータの内周面から外周面に向かうにつれて回転速度は大きくなるため、第2揚力発生部材が当該中間部よりも外側の領域に設けられることによって、より多くの揚力の発生させることができる。その結果、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In this compressor, the second lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion between the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotor. At the second end surface, since the rotational speed increases from the inner peripheral surface of the rotor toward the outer peripheral surface, the second lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion, thereby generating more lift. be able to. As a result, lift can be generated efficiently.
第7の発明に係る圧縮機は、第5又は第6の発明において、前記第2揚力発生部材は、翼型であることを特徴とする。 In a compressor according to a seventh aspect based on the fifth or sixth aspect, the second lift generating member is an airfoil.
この圧縮機では、第2揚力発生部材が翼型であるので、第2揚力発生部材に発生する抗力を小さくでき、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In this compressor, since the second lift generating member is an airfoil, the drag generated in the second lift generating member can be reduced and the lift can be generated efficiently.
第8の発明に係る圧縮機は、前記第2揚力発生部材と前記第2バランスウェイトとが同一の部材であることを特徴とする。 In the compressor according to an eighth aspect of the invention, the second lift generating member and the second balance weight are the same member.
この圧縮機では、第2揚力発生部材と第2バランスウェイトとが同一の部材であるので、第2揚力発生部材を第2バランスウェイトと別の部材とする場合に比べて、第2揚力発生部材を配置することによるコストアップを抑制できる。また、設置スペースに限りがある場合でも、第2揚力発生部材を配置できる。 In this compressor, since the second lift generating member and the second balance weight are the same member, the second lift generating member is compared with the case where the second lift generating member is different from the second balance weight. It is possible to suppress an increase in cost due to the arrangement. Further, even when the installation space is limited, the second lift generating member can be arranged.
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。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
第1の発明では、第1端面において、シャフトの回転軸に向かう方向の揚力を発生させることができるので、発生した揚力と第1バランスウェイトによって生じる遠心力とが打ち消しあい、この遠心力によるシャフトのたわみを低減できる。その結果、シャフトが軸受け部と接触したり、ロータとステータとが接触することを抑制でき、これら接触等によって発生する音振動を低減できる。 In the first aspect of the invention, the first end face can generate lift in the direction toward the rotation axis of the shaft, so that the generated lift and the centrifugal force generated by the first balance weight cancel each other, and the shaft due to this centrifugal force Can be reduced. As a result, it is possible to suppress the shaft from coming into contact with the bearing portion and the rotor from coming into contact with the stator, and to reduce the sound vibration generated by these contacts.
第2の発明では、第1揚力発生部材が回転軸とロータの外周面との中間部よりも外側の領域に設けられている。第1端面において、ロータの内周面から外周面に向かうにつれて回転速度は大きくなるため、第1揚力発生部材が当該中間部よりも外側の領域に設けられることによって、より多くの揚力の発生させることができる。その結果、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In the second invention, the first lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion between the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotor. At the first end face, the rotational speed increases as it goes from the inner peripheral face of the rotor to the outer peripheral face. Therefore, the first lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion, thereby generating more lift. be able to. As a result, lift can be generated efficiently.
第3の発明では、第1揚力発生部材が翼型とされているので、第1揚力発生部材に発生する抗力を小さくでき、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In the third aspect of the invention, since the first lift generating member is an airfoil, the drag generated on the first lift generating member can be reduced and the lift can be generated efficiently.
第4の発明では、第1揚力発生部材と第1バランスウェイトとが同一の部材であるので、第1揚力発生部材を第1バランスウェイトと別の部材とする場合に比べて、第1揚力発生部材を配置することによるコストアップを抑制できる。また、設置スペースに限りがある場合でも、第1揚力発生部材を配置できる。 In the fourth invention, since the first lift generating member and the first balance weight are the same member, the first lift generating member is generated as compared with the case where the first lift generating member is different from the first balance weight. Cost increase due to the arrangement of the members can be suppressed. Further, even when the installation space is limited, the first lift generating member can be arranged.
第5の発明では、第2端面において、第2揚力発生部材によってシャフトの回転軸に向かう方向と反対方向の揚力を発生させることができるので、発生した揚力と第1バランスウェイトによって生じる遠心力とが打ち消しあい、この遠心力によるシャフトのたわみをより低減することが可能となる。 In the fifth aspect of the invention, the lift in the direction opposite to the direction toward the rotation axis of the shaft can be generated by the second lift generating member on the second end face, and thus the generated lift and the centrifugal force generated by the first balance weight And the deflection of the shaft due to the centrifugal force can be further reduced.
第6の発明では、第2揚力発生部材が回転軸とロータの外周面との中間部よりも外側の領域に設けられている。第2端面において、ロータの内周面から外周面に向かうにつれて回転速度は大きくなるため、第2揚力発生部材が当該中間部よりも外側の領域に設けられることによって、より多くの揚力の発生させることができる。その結果、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In the sixth invention, the second lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion between the rotating shaft and the outer peripheral surface of the rotor. At the second end surface, since the rotational speed increases from the inner peripheral surface of the rotor toward the outer peripheral surface, the second lift generating member is provided in a region outside the intermediate portion, thereby generating more lift. be able to. As a result, lift can be generated efficiently.
第7の発明では、第2揚力発生部材が翼型であるので、第2揚力発生部材に発生する抗力を小さくでき、揚力を効率よく発生させることが可能となる。 In the seventh invention, since the second lift generating member is an airfoil, the drag generated in the second lift generating member can be reduced, and the lift can be generated efficiently.
第8の発明では、第2揚力発生部材と第2バランスウェイトとが同一の部材であるので、第2揚力発生部材を第2バランスウェイトと別の部材とする場合に比べて、第2揚力発生部材を配置することによるコストアップを抑制できる。また、設置スペースに限りがある場合でも、第2揚力発生部材を配置できる。 In the eighth invention, since the second lift generating member and the second balance weight are the same member, the second lift generating member is compared with the case where the second lift generating member is different from the second balance weight. Cost increase due to the arrangement of the members can be suppressed. Further, even when the installation space is limited, the second lift generating member can be arranged.
以下、図1〜図3を参照しつつ本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
[圧縮機1]
圧縮機1は、図1に示すように、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とを備えている。この圧縮機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。また、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。
[Compressor 1]
As shown in FIG. 1, the
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とが設けられている。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。
An upper portion of the
[圧縮機構6]
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。
[Compression mechanism 6]
The compression mechanism 6 includes a cylinder 11, a
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、その中央部(偏心部7aの中心軸)がシャフト7の回転中心、即ち、シャフト7の回転軸Oに対して偏心している。
A
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12aと、ローラ12a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(図示省略)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12a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。
The
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。
The
マフラ部材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。マフラ部材14とフロントヘッド13との間に形成されるマフラ空間によって、冷媒の吐出に伴う騒音が低減される。マフラ部材14には、マフラ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。
The
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、マフラ空間に吐出される。そして、マフラ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。
When the refrigerant pressure in the
[駆動機構8]
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の上端面30U(第1端面)に配置された上バランスウェイト41(第1バランスウェイト、第1揚力発生部材)と、ロータ30の下端面30L(第2端面)に配置された下バランスウェイト42(第2バランスウェイト、第2揚力発生部材)とを備えている。
[Drive mechanism 8]
The
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。
The
ロータ30は、シャフト7の外周面を固定する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、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。
The
上および下バランスウェイト41、42は、共に非磁性体材料で形成されており、偏心部7aとローラ12a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設けられている。ロータ30の上端面30Uに配置された上バランスウェイト41は、シャフト7の回転軸方向から見て、回転軸Oに対して偏心部7aの中央部(偏心部7aの中心軸)と同じ側に配置されている。一方、ロータ30の下端面30Lに配置された下バランスウェイト42は、シャフト7の回転軸方向から見て、回転軸Oに対して偏心部7aの中央部と反対側(即ち、上バランスウェイト41と180度位相が異なる位置)に配置されている。そして、上および下バランスウェイト41、42に生じる遠心力と回転モーメントによって、シャフト7とロータ30とに作用する遠心力と回転モーメントを打ち消すことで、回転バランスをとっている。なお、下バランスウェイト42は、上バランスウェイト41よりも板厚が厚く、上バランスウェイト41よりも重くされている。
The upper and
また、上および下バランスウェイト41、42は、図2に示すように、シャフト7の回転軸方向から見て翼型形状とされている。その結果、上および下バランスウェイト41、42は、ロータ30の回転に伴って生じる流体の流れV(主に冷媒による)を受けて揚力を発生させている。
Further, as shown in FIG. 2, the upper and
上バランスウェイト41は、ロータ30の回転方向(図2中の矢印R方向)前方に位置する前縁41Fと、回転方向後方に位置する後縁41Bとを結ぶ2本の流線形の翼弦41I、41Oによって流線形の翼型形状とされている。ロータ30の内周側に位置する翼弦41Iは、前縁41F側がロータ30の内周側に向かう方向に膨らむように湾曲している。また、翼弦41Iの後縁41B側は、流体の流れの向きがロータ30の外周側を向くようロータ30の外周側に湾曲している。一方、ロータ30の外周側に位置する翼弦41Oは、翼弦41Iと同様、前縁41F側でロータ30の内周側に向かう方向に湾曲し、後縁41B側でロータ30の外周側に湾曲しているが、湾曲の大きさは翼弦41Iと比べて小さい。
The
上バランスウェイト41が上記のように形成されることにより、上バランスウェイト41でロータ30の径方向内側を向く揚力L1が発生する。この揚力L1は、翼弦41I、41Oの内外を通過する流体の圧力差によって生じる作用力のうち流体の流れと垂直な成分として得られるものである。この揚力L1は、上バランスウェイト41によって生じる遠心力F1の作用方向と反対方向(遠心力F1と打ち消し合う方向)を向いている。なお、流体の流れと平行方向には抗力が発生する。
By forming the
一方、下バランスウェイト42は、ロータ30の回転方向(図2中の矢印R方向)前方に位置する前縁42Fと、回転方向後方に位置する後縁42Bとを結ぶ2本の流線形の翼弦42I、42Oによって流線形の翼型形状とされている。下バランスウェイト42は、平面視の形状が上バランスウェイト41と同じとされている。但し、下バランスウェイト42は、その取り付け向きが上バランスウェイト41とは異なっている。ロータ30の外周側に位置する翼弦42Oは、ロータ30の外周に沿って湾曲している。また、ロータ30の内周側に位置する翼弦42Iは、翼弦42Oと同様、ロータ30の外周に沿って湾曲しているが、湾曲の大きさは翼弦42Iと比べて小さい。
On the other hand, the
下バランスウェイト42が上記のように形成されることにより、下バランスウェイト42でロータ30の径方向外側を向く揚力L2が発生する。この揚力L2は、翼弦42I、42Oの内外を通過する流体の圧力差によって生じる作用力のうち流体の流れと垂直な成分として得られるものである。この揚力L2は、上バランスウェイト41によって生じる遠心力F1の作用方向と反対方向(遠心力F1と打ち消し合う方向)を向いている。なお、流体の流れと平行方向には抗力が発生する。
By forming the
このようにして発生した揚力L1、L2は、上バランスウェイト41によって生じる遠心力F1と打ち消しあっている。その結果、遠心力F1によるシャフト7のたわみを低減することができる。
The lifts L1 and L2 generated in this way cancel each other with the centrifugal force F1 generated by the
ここで、図3を参照しつつ、揚力L1、L2を遠心力F1の作用方向と反対方向に発生させることによって、シャフト7のたわみが低減される原理について簡単に説明する。
Here, with reference to FIG. 3, the principle that the deflection of the
上および下バランスウェイト41、42は、例えば所定のモータ回転数に合わせてその大きさ等が設計される。この所定のモータ回転数(ロータ30の所定の回転速度)においては、シャフト7の偏心部7aとピストン12とロータ30とに生じる遠心力および回転モーメントと、上および下バランスウェイト41、42に生じる遠心力および回転モーメントとが釣り合うようにされている。
The sizes of the upper and
そのため、ロータ30の回転速度が通常の回転速度(上記所定の回転速度に近い速度)である場合においては、シャフト7の偏心部7aとピストン12とロータ30とに生じる遠心力と回転モーメントと、上および下バランスウェイト41、42に生じる遠心力と回転モーメントとが釣り合い、シャフト7のたわみはほとんど生じない。なお、通常の回転速度においては、上および下バランスウェイト41、42で発生する揚力L1、L2は小さく、この釣り合いへの寄与は小さい。
Therefore, when the rotational speed of the
一方、ロータ30が高速回転(所定の回転速度を超えて回転)する場合においては、上および下バランスウェイト41、42に生じる遠心力F1、F2は大きくなり、その回転モーメントも大きくなる。特に、圧縮機構6から遠い上バランスウェイト41側での回転モーメントは、非常に大きくなる。その結果、シャフト7の偏心部7aとピストン12とロータ30とに生じる遠心力と回転モーメントと、上および下バランスウェイト41、42に生じる遠心力と回転モーメントとが釣り合わなくなり、図3に示すように、シャフト7が遠心力F1によって、軸方向Oに対して上バランスウェイト41側に大きくたわむ。
On the other hand, when the
そこで、本願においては、上および下バランスウェイト41、42で遠心力F1と反対方向の揚力L1、L2を発生させて、このシャフト7のたわみを抑制している。揚力L1、L2は、速度の2乗に比例するため、ロータ30の高速回転時には、大きな揚力を得ることができる。なお、下バランスウェイト42で発生する揚力L2は、揚力L1を補助する力であり、例えば、揚力L1により、シャフト7のたわみを十分抑制できるのであれば、揚力L2を発生させる必要はない。
Therefore, in the present application, the upper and
図2に戻って、上および下バランスウェイト41、42は、共に、回転軸Oとロータ30の外周面30bとの中間部M(図2中に一点鎖線で示す部分)よりも外側の領域Sに設けられている。回転軸Oと中間部Mとの距離と、中間部Mとロータ30の外周面30bとの距離は同じとされている。
Returning to FIG. 2, the upper and
また、上および下バランスウェイト41、42は、上および下バランスウェイト41、42と、端板32、32と、ロータコア31とに形成されたリベット挿通孔(図示省略)にリベット(図示省略)が挿通されることにより、ロータ30に固定されている。但し、固定方法は、特に限定されるものではなく、ネジを用いて上および下バランスウェイト41、42をロータ30に固定してもよい。また、ロータコア31および端板32、32には、冷媒および潤滑油を通過させるための複数の通風孔(図示省略)がシャフト7の回転軸方向に貫通して形成されている。
The upper and
[本実施形態の圧縮機の特徴]
本実施形態の圧縮機には、以下の特徴がある。本実施形態の圧縮機1では、ロータ30の上端面30Uにおいて、シャフト7の回転軸Oに対して第1バランスウェイト(上バランスウェイト41)と同じ側に、ロータ30の回転に伴ってシャフト7の回転軸Oに向かう方向の揚力を発生させる第1揚力発生部材(上バランスウェイト41)が設けられている。そのため、上端面30Uで発生した揚力の方向が第1バランスウェイトによって生じる遠心力の作用方向と反対方向となり、この揚力とこの遠心力とが打ち消しあうことで、遠心力によりシャフト7のたわみを低減できる。その結果、シャフトが軸受け部と接触したり、ロータとステータとが接触することが抑制され、これら接触等によって発生する音振動を抑制できる。
[Characteristics of Compressor of this Embodiment]
The compressor of this embodiment has the following characteristics. In the
また、本実施形態の圧縮機1では、ロータ30の上端面30Uにおいて、第1揚力発生部材(上バランスウェイト41)が、シャフト7の回転軸Oとロータ30の外周との中間部Mよりも外側の領域Sに設けられている。上端面30Uにおいて、ロータ30の内周面30aから外周面30bに向かうにつれて回転速度は大きくなるため、第1揚力発生部材が、中間部Mよりも外側の領域Sに設けられていることによって、より多くの揚力の発生させることができる。その結果、揚力を効率よく発生させることが可能となる。
In the
また、本実施形態の圧縮機1では、第1揚力発生部材(上バランスウェイト41)は、翼型とされている。よって、第1揚力発生部材に発生する抗力を小さくでき、揚力を効率よく発生させることが可能となる。
Further, in the
また、本実施形態の圧縮機1では、第1揚力発生部材と第1バランスウェイトとが同一の部材(上バランスウェイト41)とされている。よって、第1揚力発生部材を第1バランスウェイトとは別部材として配置する場合に比べて、第1揚力発生部材を配置することによるコストアップを抑制できる。また、ロータ30の上端面30Uのスペースに限りがある場合でも、第1揚力発生部材を配置できる。
In the
また、本実施形態の圧縮機1では、ロータ30の下端面30Lにおいて、シャフト7の回転軸Oに対して第2バランスウェイト(下バランスウェイト42)と同じ側に、ロータ30の回転に伴ってシャフト7の回転軸Oに向かう方向とは反対方向の揚力を発生させる第2揚力発生部材(下バランスウェイト42)が設けられている。そのため、下端面30Lで発生した揚力の方向が第1バランスウェイトによって生じる遠心力の作用方向と反対方向となり、この揚力とこの遠心力とが打ち消しあうことで、遠心力によるシャフト7のたわみをより低減することが可能となる。
Further, in the
また、本実施形態の圧縮機1では、ロータ30の下端面30Lにおいて、第2揚力発生部材(下バランスウェイト42)が、シャフト7の回転軸Oとロータ30の外周との中間部Mよりも外側の領域Sに設けられている。下端面30Lにおいて、ロータ30の内周面30aから外周面30bに向かうにつれて回転速度は大きくなるため、第2揚力発生部材が、中間部Mよりも外側の領域Sに設けられていることによって、より多くの揚力の発生させることができる。その結果、揚力を効率よく発生させることが可能となる。
In the
また、本実施形態の圧縮機1では、第2揚力発生部材(下バランスウェイト42)は、翼型とされている。よって、第2揚力発生部材に発生する抗力を小さくでき、揚力を効率よく発生させることが可能となる。
Further, in the
また、本実施形態の圧縮機1では、第2揚力発生部材と第2バランスウェイトとが同一の部材(下バランスウェイト42)とされている。よって、第2揚力発生部材を第2バランスウェイトとは別部材として配置する場合に比べて、第2揚力発生部材を配置することによるコストアップを抑制できる。また、ロータ30の下端面30Lのスペースに限りがある場合でも、第2揚力発生部材を配置できる。
In the
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it should be thought that the specific structure of this invention is not limited to the said embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the description of the above-described embodiment but also by the scope of claims for patent, and further includes meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
[変形例]
本実施形態では、上バランスウェイト41が、第1バランスウェイトと第1揚力発生部材とを兼ねるものとし、下バランスウェイト42が、第2バランスウェイトと第2揚力発生部材とを兼ねるものとした。しかし、第1バランスウェイトと第1揚力発生部材とが別の部材であってもよいし、第2バランスウェイトと第2揚力発生部材とが別の部材であってもよい。
[Modification]
In the present embodiment, the
但し、かかる場合、第1揚力発生部材は、遠心力F1を打ち消す方向に揚力L1を発生させる観点から、シャフト7の回転軸方向から見て、第1バランスウェイトと同じ側(回転軸Oに対して偏心部7aの中央部と同じ側)に配置されていることを要する。また、第2揚力発生部材は、シャフト7の回転軸方向から見て、第2バランスウェイトと同じ側(回転軸Oに対して偏心部7aの中央部と反対側)に配置されていることを要する。
However, in such a case, the first lift generating member is the same as the first balance weight (relative to the rotation axis O) as viewed from the rotation axis direction of the
また、第2揚力発生部材はなくてもよい。即ち、下バランスウェイトが、通常のバランスウェイト(揚力を発生させないもの、或いは、揚力が発生しても小さいもの)であって、かつ揚力発生部材が別部材として存在しないことを指す。 Further, the second lift generating member may not be provided. That is, the lower balance weight is a normal balance weight (one that does not generate lift, or one that is small even when lift is generated), and the lift generation member does not exist as a separate member.
また、本実施形態では、上および下バランスウェイト41、42を翼型とし、上および下バランスウェイト41、42の形状を同一形状とした。但し、上および下バランスウェイト41、42の形状等は異なっていてもよい。また、上および下バランスウェイト41、42の形状は、翼型に限られず、上述した向きに揚力を発生させることができる範囲内において、様々な形状とすることができる。
In the present embodiment, the upper and
例えば、図4に示すように、上および下バランスウェイトは、平面視において矩形状の板状部材であって、流体の流れVの方向に対して、所定の角度θ1、θ2傾けて配置されるものであってもよい(θ1、θ2を仰角とも称する)。この場合、上バランスウェイト41’は、回転方向(図4中の矢印R方向)前方から回転方向後方に向かうにつれてシャフト7から離れるように傾けて配置されている。また、下バランスウェイト42’は、回転方向(図4中の矢印R方向)前方から回転方向後方に向かうにつれてシャフト7に近づくように傾けて配置されている。仰角θ1、θ2の大きさは、特に限定されるものではないが、抗力低減の観点、渦流の発生を抑制する観点から、少なくとも45°以下とされ、例えば5°〜10°とされる。
For example, as shown in FIG. 4, the upper and lower balance weights are rectangular plate-like members in plan view, and are arranged at predetermined angles θ1 and θ2 with respect to the direction of the fluid flow V. (Θ1 and θ2 are also referred to as elevation angles). In this case, the upper balance weight 41 'is disposed so as to be separated from the
また、本実施形態では、上および下バランスウェイト41、42が、回転軸Oとロータ30の外周面30bとの中間部Mよりも外側の領域Sに設けられているが、配置位置は、領域Sに限定されるものではない。
In the present embodiment, the upper and
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。 If the present invention is used, the deflection of the shaft of the compressor can be reduced.
1 圧縮機
6 圧縮機構
7 シャフト
7a 偏心部
20 ステータ
30 ロータ
30U 上端面(第1端面)
30L 下端面(第2端面)
41 上バランスウェイト(第1バランスウェイト、第1揚力発生部材)
42 下バランスウェイト(第2バランスウェイト、第2揚力発生部材)
DESCRIPTION OF
30L Lower end surface (second end surface)
41 Upper balance weight (first balance weight, first lift generating member)
42 Lower balance weight (second balance weight, second lift generating member)
Claims (8)
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、圧縮機構を駆動する偏心部を有するシャフトと、
前記ロータにおける前記圧縮機構と反対側の第1端面において、前記シャフトの回転軸方向から見て前記回転軸に対して前記偏心部の中央部と同じ側に配置された第1バランスウェイトと、
前記ロータにおける前記圧縮機構側の第2端面において、前記第1バランスウェイトと180度位相が異なる位置に配置された第2バランスウェイトと、
を備え、
前記第1端面において、前記回転軸方向から見て前記回転軸に対して前記偏心部の中央部と同じ側には、
前記ロータの回転に伴って前記回転軸に向かう方向の揚力を発生させる第1揚力発生部材が設けられていることを特徴とする圧縮機。 A stator,
A rotor disposed inside the stator;
A shaft fixed to the rotor and having an eccentric portion for driving a compression mechanism;
A first balance weight disposed on the same side as the central portion of the eccentric portion with respect to the rotation axis as viewed from the rotation axis direction of the shaft, on the first end surface of the rotor opposite to the compression mechanism;
A second balance weight disposed at a position 180 degrees out of phase with the first balance weight on the second end surface of the rotor on the compression mechanism side;
With
In the first end face, on the same side as the central part of the eccentric part with respect to the rotational axis as seen from the rotational axis direction,
The compressor characterized by the 1st lift generation member which generates the lift of the direction which goes to the said rotating shaft with rotation of the said rotor.
前記ロータの回転に伴って前記回転軸に向かう方向と反対方向の揚力を発生させる第2揚力発生部材が設けられている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧縮機。 In the second end face, on the side opposite to the central part of the eccentric part with respect to the rotational axis as seen from the rotational axis direction,
The compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein a second lift generation member that generates a lift in a direction opposite to a direction toward the rotation shaft as the rotor rotates is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012156707A JP2014020217A (en) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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CN114301224A (en) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 湖南汤普悦斯压缩机科技有限公司 | Water drop-shaped balance block, rotor and compressor |
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2012
- 2012-07-12 JP JP2012156707A patent/JP2014020217A/en active Pending
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CN114301224A (en) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 湖南汤普悦斯压缩机科技有限公司 | Water drop-shaped balance block, rotor and compressor |
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