JP2016192859A

JP2016192859A - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP2016192859A
Application number: JP2015071867A
Authority: JP
Inventors: 博史深作; Hiroshi Fukasaku; 元浪　博之; Hiroyuki Motonami; 博之元浪
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-11-10
Also published as: US20160294251A1; DE102016105114A1

Abstract

【課題】ロータの回転バランスを効果的に釣り合わせることにより、電動圧縮機の重量および製造コストを低減する。【解決手段】電動モータ１４０は、ハウジング１１０に固定されるステータ１６０と、主軸１６４に固定されるロータ１５０とを有する。ロータ１５０は、ロータコアと、ロータコアに埋設される複数の磁石と、ロータコアに設けられる複数のバランスウエイトとを含む。ロータコアは、回転軸が挿入される第１孔部、磁石が挿入される複数の第２孔部、バランスウエイトが挿入される複数の第３孔部が設けられている。ロータコアの回転軸線方向にて圧縮機構１３０側に配置された第１バランスウエイトは、少なくとも一部が第３孔部に挿入されている。軸支部材１７０は、少なくとも一部分が、第１コイルエンド１６２ｅ１の内周と対向し、かつ、圧縮機構１３０側に配置された第１バランスウエイトと対向するように配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

電動圧縮機において、電動モータと圧縮部との並び方向における小型化、すなわち電動モータの回転軸の軸方向の小型化(以下、「軸短化」という。)を図るために、電動モータのロータと、回転軸を支持するフレームと、を一部オーバーラップさせる構造を採用した電動圧縮機が提案されている(特許文献１)。

一方、圧縮機構の可動部を回転軸の回転軸線から偏心した位置にある偏心軸に取付けた電動圧縮機では、可動部を公転させた際に可動部に作用する遠心力を相殺するために、バランスウエイトをロータコアの端部に配設するものが知られている。

車載用の電動圧縮機においては、大きな出力が要求されるため比較的大きな圧縮機構が使用される。この場合、可動部とのバランスを図るため、バランスウエイトも重量を重くする必要がある。

特開平７−１５８５６９号公報

しかしながら、重量を重くするためにバランスウエイトを大きくすると、電動圧縮機の軸短化を阻害するおそれがある。すなわち、ロータコアとフレームとの間に大きなバランスウエイトが配設されることになるため、ロータとフレームとをオーバーラップさせることが難しくなり、電動圧縮機を軸短化できなくなってしまう。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、圧縮機構の可動部を公転させた際のバランスを調整しつつ、電動圧縮機の軸短化を実現可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に基づく電動圧縮機は、可動部を有し、流体を圧縮する圧縮機構と、回転軸を有し、圧縮機構を駆動する電動モータと、圧縮機構と電動モータとの間に設けられ、回転軸を回転可能に支持する軸支部材と、圧縮機構と電動モータと軸支部材とを収容するハウジングと、を備える電動圧縮機である。回転軸は、主軸と、主軸の一端から延出し、かつ、主軸の回転軸線から偏心した位置に設けられる偏心軸とを有する。可動部は、偏心軸に支持されている。電動モータは、ハウジングに固定されるステータコアおよびステータコアに巻回されるコイルから構成されるステータと、主軸に固定される中空円筒状のロータとを有する。コイルは、ステータコアにおける主軸の回転軸線方向の両端から突出する第１コイルエンドと第２コイルエンドとを有する。第１コイルエンドは、ステータコアと圧縮機構との間に配置されている。ロータは、中空円筒状のロータコアと、ロータコアに埋設される複数の磁石と、ロータコアを構成する材料より比重の大きい非磁性体からなり、ロータコアに設けられる複数のバランスウエイトとを含む。ロータコアは、回転軸が挿入される第１孔部、磁石が挿入される複数の第２孔部、および、バランスウエイトが挿入される複数の第３孔部が設けられている。複数のバランスウエイトのうち、ロータコアの回転軸線方向にて圧縮機構側に配置された第１バランスウエイトは、少なくとも一部が第３孔部に挿入されている。軸支部材は、少なくとも一部分が、第１コイルエンドの内周と対向し、かつ、圧縮機構側に配置された第１バランスウエイトと対向するように配置されている。

本発明の一形態においては、複数のバランスウエイトは、ロータコアの回転軸線方向にて圧縮機構側とは反対側に配置された第２バランスウエイトを含む。第１バランスウエイトは、第２バランスウエイトより重い。

本発明の一形態においては、ロータコアは、内部に空洞部を有する複数の第４孔部がさらに設けられている。第４孔部は、第３孔部とは第１孔部を介して反対の位置に設けられている。

本発明の一形態においては、複数の第４孔部のうち、ロータコアの回転軸線方向にて圧縮機構側に設けられた第４孔部は、圧縮機構側とは反対側に設けられた第４孔部より大きな空洞部を有する。

本発明の一形態においては、複数の第３孔部および複数の第４孔部は、第１孔部と複数の第２孔部との間に配置されている。

本発明の一形態においては、ロータコアの回転軸線方向に直交する断面における、複数の第３孔部の各々の形状は、複数の第４孔部の各々の形状と同一である。

本発明の一形態においては、電動圧縮機は、ウエイト部を有し、偏心軸と嵌合するブッシュをさらに備える。

本発明によれば、ロータの回転バランスを効果的に釣り合わせることにより、電動圧縮機の重量および製造コストが低減できる。

本発明の実施形態１に係る電動圧縮機の構成を示す断面図である。本発明の実施形態１に係る電動圧縮機のロータをインバータ側から見た平面図である。本発明の実施形態１に係る電動圧縮機のロータの断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。第１電磁鋼板の形状を示す平面図である。第２電磁鋼板の形状を示す平面図である。本発明の実施形態２に係る電動圧縮機のロータの断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る電動圧縮機について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機の構成を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機１００は、可動部を有し、流体を圧縮する圧縮機構１３０と、回転軸１６３を有し、圧縮機構１３０を駆動する電動モータ１４０と、電動モータ１４０を駆動する駆動回路としてのインバータ１８０と、圧縮機構１３０と電動モータ１４０との間に設けられ、回転軸１６３を回転可能に支持する軸支部材１７０と、圧縮機構１３０と電動モータ１４０と軸支部材１７０とを収容するハウジング１１０と、ハウジング１１０に取り付けられ、ハウジング１１０との間にインバータ１８０を収容するカバー１２０とを備える。圧縮機構１３０，軸支部材１７０，電動モータ１４０，インバータ１８０は、この順序で、回転軸１６３の回転軸線方向に並べて設けられている。

ハウジング１１０は、一端に開口が形成された有底筒状をなす吸入ハウジング１１２と、吸入ハウジング１１２の一端に連結される有底筒状をなす吐出ハウジング１１１とから構成されている。吸入ハウジング１１２には、図示しない外部冷媒回路から冷媒が吸入される図示しない吸入口が形成されている。吐出ハウジング１１１には、吐出口１１１ｈが形成されている。吸入ハウジング１１２内には、圧縮機構１３０，軸支部材１７０および電動モータ１４０が収容されている。ハウジング１１０およびカバー１２０は、電動圧縮機１００の外郭を構成する。

圧縮機構１３０は、吸入口からハウジング１１０内に吸入された冷媒を圧縮するものである。本実施形態では、圧縮機構１３０は、固定スクロール１３１、および可動部としての可動スクロール１３５により構成されている。

固定スクロール１３１は、円板状をなす固定側基板１３２と、固定側基板１３２から立設される固定側渦巻壁１３３と、固定側渦巻壁１３３を取り囲むように固定側基板１３２の外周縁から立設された外周壁１３４とから構成されている。

可動スクロール１３５は、円板状をなす可動側基板１３６と、可動側基板１３６から固定側基板１３２へ向かって立設した可動側渦巻壁１３７とから構成されている。固定スクロール１３１と可動スクロール１３５とは、回転軸１６３の回転軸線方向において対向配置されている。

電動モータ１４０は、三相交流電力により駆動される電動モータであり、可動スクロールを旋回させて圧縮機構１３０を駆動する。電動モータ１４０は、吸入ハウジング１１２に固定されるステータコア１６１およびステータコア１６１に巻回される三相コイル１６２から構成されるステータ１６０と、主軸１６４に固定される中空円筒状のロータ１５０とを有する。ステータ１６０は、ロータ１５０の周囲を覆っている。

回転軸１６３は、主軸１６４、および、主軸１６４の回転軸線方向の一端から延出し、主軸１６４の回転軸線から偏心した位置に設けられる偏心軸１６５を有している。回転軸１６３の主軸１６４には、ロータ１５０が固定されている。よって、主軸１６４の回転軸線方向と、ロータ１５０の回転軸線とは一致している。

回転軸１６３の偏心軸１６５は、ウエイト部１３９を有するブッシュ１３８と嵌合している。ウエイト部１３９は、可動スクロール１３５が公転する際に可動スクロール１３５に作用する遠心力を低減する。ブッシュ１３８には、ブッシュ１３８の中心に対して偏心した位置に偏心穴１３８ｈが形成されている。偏心軸１６５が偏心穴１３８ｈと嵌合していることによって、ブッシュ１３８が、偏心軸１６５の周りを回動(スイング)可能になっている。

可動側基板１３６が、図示しない偏心軸用軸受を介してブッシュ１３８と相対的に回転可能に支持されている。つまり、可動スクロール１３５は、偏心軸１６５に支持されているといえる。

ブッシュ１３８の中心は、主軸１６４の回転軸線よりも主軸１６４の径方向外側に位置している。可動側基板１３６の中心は、ブッシュ１３８の中心と一致しており、ブッシュ１３８の中心と主軸１６４の回転軸線との距離が、可動スクロール１３５の公転半径となる。

ブッシュ１３８が偏心軸１６５の周りでスイングすることにより、ブッシュ１３８の中心と主軸１６４の回転軸線との距離が変化するため、可動スクロール１３５の公転半径が可変となる。このように、偏心軸１６５、ブッシュ１３８および偏心軸用軸受は、可動スクロール１３５の公転半径を可変させる、所謂、従動クランク機構を構成している。このような従動クランク機構は既に公知である。

ステータ１６０は、略筒状の本体部１６１ｂおよび図示しないティースからなるステータコア１６１と、三相コイル１６２とを有し、吸入ハウジング１１２に固定されている。なお、ステータ１６０の中心(ステータコア１６１の中心)は、主軸１６４の回転軸線と一致している。

三相コイル１６２は、ステータコア１６１のティースに巻回されており、その一部が本体部１６１ｂにおける中心軸線方向(主軸１６４の回転軸線方向)両端から突出している。三相コイル１６２における本体部１６１ｂから中心軸線方向に突出した部分が、コイルエンドとなる。コイルエンドには、圧縮機構１３０側に配置される第１コイルエンド１６２ｅ１と、インバータ１８０側(圧縮機構１３０側とは反対側)に配置される第２コイルエンド１６２ｅ２とが含まれる。

インバータ１８０によって制御された電力が、クラスタブロック１９０を通じて三相コイル１６２に供給される。クラスタブロック１９０は、ステータ１６０の内周側に配置されている。本実施形態では、クラスタブロック１９０は、第２コイルエンド１６２ｅ２における本体部１６１ｂの径方向内側の部分(第２コイルエンド１６２ｅ２の内周)に固定されている。

吸入ハウジング１１２内の開口寄りには、円筒状の軸支部材１７０が固定されている。詳述すると、軸支部材１７０は、圧縮機構１３０と電動モータ１４０との間に配置されており、軸支部材１７０の一部分が、第１コイルエンド１６２ｅ１の内周と対向し、かつ、後述する第１バランスウエイト１５６と対向するように配置されている。換言すると、軸支部材１７０の一部分は、第１コイルエンド１６２ｅ１と、本体部１６１ｂの径方向(主軸１６４の径方向)に並んで配置されているとともに、第１コイルエンド１６２ｅ１より本体部１６１ｂの径方向内側に配置されている。つまり、軸支部材１７０の一部分は、第１コイルエンド１６２ｅ１によって囲まれているともいえる。

軸支部材１７０の中央部には、回転軸１６３が挿通される挿通孔１７０ｈが形成されている。軸支部材１７０と吸入ハウジング１１２とにより電動モータ１４０が収容されるモータ室が区画されている。

吸入ハウジング１１２内には、回転軸１６３が収容されている。回転軸１６３における吸入ハウジング１１２の開口寄りに位置する第１端部１６４ｅ１は、軸支部材１７０の挿通孔１７０ｈよりも圧縮機構１３０側に位置するとともに、第１ラジアル軸受１７１を介して軸支部材１７０に回転可能に支持されている。なお、本実施形態においては、第１ラジアル軸受１７１の一部分も第１コイルエンド１６２ｅ１によって囲まれるように配置されるとともに、後述する第１バランスウエイト１５６と対向するように配置されている。

回転軸１６３における吸入ハウジング１１２の底壁１１２ｂ寄りに位置する第２端部１６４ｅ２は、第２ラジアル軸受１７２を介して吸入ハウジング１１２の底壁１１２ｂに回転可能に支持されている。

吸入ハウジング１１２の底壁１１２ｂの内面(底壁１１２ｂにおける電動モータ１４０側の面)からは、主軸１６４の回転軸線と同軸上に位置する中心軸線を有する円筒状の第２軸受支持部１１２ｓが突設されている。第２ラジアル軸受１７２は、第２軸受支持部１１２ｓの内側に収容されて支持されている。

以下、本実施形態に係る電動圧縮機１００のロータ１５０について詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機のロータをインバータ側から見た平面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機のロータの断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。

図２，３に示すように、中空円筒状のロータ１５０は、中空円筒状のロータコア１５０ｃ、ロータコア１５０ｃに埋設される６つの磁石１５５、並びに、ロータコア１５０ｃを構成する材料より比重の大きい非磁性体からなり、ロータコア１５０ｃに設けられる、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７を含む。

ロータ１５０は、ロータコア１５０ｃを構成する複数の電磁鋼板を挟み込む２枚の端板１５３と、２枚の端板１５３にて複数の電磁鋼板を挟持して一体に保持するための６本のリベットピン１５４をさらに含む。リベットピン１５４は、略円柱状の外形を有し、複数の電磁鋼板を挿通する挿通部、および軸方向の一端に設けられた頭部を含む。

６つの磁石１５５の各々は、ロータ１５０の回転軸線方向にてロータコア１５０ｃの全長に亘って設けられている。磁石１５５は、フェライト磁石または希土類磁石などからなる平板状の永久磁石で構成されている。

第１バランスウエイト１５６は、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図３の左側)に設けられている。第２バランスウエイト１５７は、ロータ１５０の軸方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)に設けられている。本実施形態においては、第１バランスウエイト１５６と第２バランスウエイト１５７とは、同一の断面形状を有し、ロータ１５０の回転軸線方向における長さのみ異なる。

第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の各々は、真鍮で構成されている。ただし、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の各々は、真鍮に限られず、ステンレス鋼などの電磁鋼板より比重の大きい非磁性体で構成されていてもよい。

ロータコア１５０ｃは、複数の電磁鋼板が積層されることにより構成されている。本実施形態においては、ロータコア１５０ｃは、複数の第１電磁鋼板１５１および複数の第２電磁鋼板１５２が積層されることにより構成されている。

図４は、第１電磁鋼板の形状を示す平面図である。図５は、第２電磁鋼板の形状を示す平面図である。図４，５に示すように、第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々は、略円形状の同一の外形を有している。

第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々の中心部には、円形状の１つの第１貫通孔５９が設けられている。第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々の外形の中心と、第１貫通孔５９の中心とは略重なっている。第１貫通孔５９の形状は、回転軸１６３の主軸１６４の直径より僅かに小さな直径を有する円形である。

第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々の周縁部には、略矩形状の６つの第２貫通孔５５が設けられている。６つの第２貫通孔５５は、仮想六角形の６つの頂点部を除いた６つの辺に沿うように、互いに間隔を置いて配置されている。６つの第２貫通孔５５は、第１貫通孔５９の中心に対して点対称に位置している。６つの第２貫通孔５５の各々の形状は、平面視における磁石１５５の外形より僅かに大きい。

第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々には、上記仮想六角形の６つの頂点の内側の位置に、円形状の６つの第３貫通孔５４が設けられている。６つの第３貫通孔５４は、第１貫通孔５９の中心に対して点対称に位置している。６つの第３貫通孔５４の各々の形状は、リベットピン１５４の挿通部の直径より僅かに大きな直径を有する円形である。

第１電磁鋼板１５１には、第１貫通孔５９と６つの第２貫通孔５５との間の位置に、２つの第４貫通孔５８が設けられている。本実施形態においては、第４貫通孔５８は、第１貫通孔５９と第３貫通孔５４との間に設けられているが、この構成に限られず、第４貫通孔５８は、第２貫通孔５５と第３貫通孔５４との間に設けられていてもよい。２つの第４貫通孔５８は、第１貫通孔５９の中心に対して点対称に位置している。２つの第４貫通孔５８の各々の形状は、平面視における第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の各々の外形より僅かに大きい。本実施形態においては、２つの第４貫通孔５８の各々は、中央部にて第１貫通孔５９に沿い、両端部にて２つの第３貫通孔５４に沿う、弓状の形状を有している。なお、第２電磁鋼板１５２には、第４貫通孔５８は設けられていない。

ロータコア１５０ｃにおいては、圧縮機構１３０側(図３の左側)から順に、Ｘ枚の第１電磁鋼板１５１、Ｙ枚の第２電磁鋼板１５２、Ｚ枚の第１電磁鋼板１５１が積層されており、Ｘ＞Ｚの関係を満たす。

ロータコア１５０ｃにおいては、第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々の第１貫通孔５９が連通することにより、回転軸１６３の主軸１６４が挿入される第１孔部１５９が設けられている。本実施形態では、焼き嵌めによって第１孔部１５９に主軸１６４が挿入されている。第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々の６つの第２貫通孔５５がそれぞれ１本に連通することにより、６つの磁石１５５がそれぞれ挿入される６つの第２孔部１５５ｈが設けられている。第１電磁鋼板１５１および第２電磁鋼板１５２の各々の６つの第３貫通孔５４がそれぞれ１本に連通することにより、６本のリベットピン１５４がそれぞれ挿入される６つの挿通孔部１５４ｈが設けられている。

ロータコア１５０ｃにおいては、圧縮機構１３０側(図３の左側)のＸ枚の第１電磁鋼板１５１の２つの第４貫通孔５８がそれぞれ１本に連通することにより、第２バランスウエイト１５７が挿入される第３孔部１５７ｈ、および、内部に空洞部１５８を有する第４孔部１５８ｈが設けられている。この第４孔部１５８ｈは、ロータコア１５０ｃの径方向にて第３孔部１５７ｈとは第１孔部１５９を介して反対の位置に設けられている。ロータ１５０の回転軸線方向に直交する断面における、第３孔部１５７ｈの形状は、第４孔部１５８ｈの形状と同一である。複数の第３孔部１５７ｈおよび複数の第４孔部１５８ｈは、第１孔部１５９と複数の第２孔部１５５ｈとの間に配置されている。

圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)のＺ枚の第１電磁鋼板１５１の２つの第４貫通孔５８がそれぞれ１本に連通することにより、第１バランスウエイト１５６が挿入される第３孔部１５６ｈ、および、内部に空洞部１５８を有する第４孔部１５８ｈが設けられている。この第４孔部１５８ｈは、ロータコア１５０ｃの径方向にて第３孔部１５６ｈの反対の位置に設けられている。ロータ１５０の回転軸線方向に直交する断面における、第３孔部１５６ｈの形状は、第４孔部１５８ｈの形状と同一である。

ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図３の左側)に設けられた第３孔部１５６ｈは、第１バランスウエイト１５６が挿入されて埋められている。ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)に設けられた第３孔部１５７ｈは、第２バランスウエイト１５７が挿入されて埋められている。

上記のように、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の各々は、真鍮で構成され、同一の断面形状を有し、ロータ１５０の回転軸線方向における長さのみ異なるため、第１バランスウエイト１５６の方が第２バランスウエイト１５７より重い。

第１バランスウエイト１５６は、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図３の左側)で、かつ、ロータ１５０の径方向にて回転軸１６３の偏心軸１６５側とは反対側(図３の下側)に位置する第３貫通孔５４内に配置されている。本実施形態の第１バランスウエイト１５６は、その全体が第３貫通孔５４内に埋没しているが、これに限られず、少なくとも第１バランスウエイト１５６の一部が第３貫通孔５４内に挿入されていればよい。

第２バランスウエイト１５７は、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)で、かつ、ロータ１５０の径方向にて回転軸１６３の偏心軸１６５側(図３の上側)に位置する第３貫通孔５４内に埋没されている。本実施形態の第２バランスウエイト１５７は、その全体が第３貫通孔５４内に埋没しているが、これに限られず、少なくとも第２バランスウエイト１５７の一部が第３貫通孔５４内に挿入されていればよい。

上記の配置から、第１バランスウエイト１５６は、第２バランスウエイト１５７と、ロータ１５０の径方向にてロータ１５０の回転軸線に対して点対称の位置に配置されていると言える。

圧縮機構１３０側(図３の左側)に設けられた第４孔部１５８ｈは、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)に設けられた第４孔部１５８ｈより大きな空洞部１５８を有する。

すなわち、大きい方の空洞部１５８は、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図３の左側)で、かつ、ロータ１５０の径方向にて回転軸１６３の偏心軸１６５側(図３の上側)に配置されている。小さい方の空洞部１５８は、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)、かつ、ロータ１５０の径方向にて回転軸１６３の偏心軸１６５側とは反対側(図３の下側)に配置されている。

つまり、大きい方の空洞部１５８は、小さい方の空洞部１５８と、ロータ１５０の径方向にてロータ１５０の回転軸線に対して点対称の位置に配置されていると言える。また、大きい方の空洞部１５８は、第１バランスウエイト１５６と、ロータ１５０の回転軸線に対して点対称の位置に配置されていると言え、小さい方の空洞部１５８は、第２バランスウエイト１５７と、ロータ１５０の回転軸線に対して点対称の位置に配置されていると言える。

上記の配置により、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図３の左側)は、第１バランスウエイト１５６と大きい方の空洞部１５８とによって比較的大きな重量アンバランスが生み出され、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)は、第２バランスウエイト１５７と小さい方の空洞部１５８とによって比較的小さな重量アンバランスが生み出されている。

また、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)の重量アンバランスと、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図３の左側)の重量アンバランスとは、重量の軽重分布が互いに反対である。

次に本実施形態の電動圧縮機１００の作用について説明する。
電動圧縮機１００において、インバータ１８０によって制御された電力が電動モータ１４０に供給されることにより、制御された回転速度で回転軸１６３が回転する。すると、可動スクロール１３５が偏心軸１６５を介して固定スクロール１３１の軸心の周りで公転する。この可動スクロールの公転運動により、可動スクロール１３５と固定スクロール１３１によって区画される圧縮室内の冷媒の圧縮が行われる。可動スクロール１３５が公転運動する際に可動スクロール１３５に作用する遠心力は、第１バランスウエイト１５６，第２バランスウエイト１５７および空洞部１５８によってロータ１５０に生み出された重量アンバランスと、ブッシュ１３８のウエイト部１３９とによって相殺される。

以上詳述した本実施形態の電動圧縮機１００によれば以下の効果を奏する。
(１)ロータコア１５０ｃには、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７が設けられており、圧縮機構１３０側に設けられる第１バランスウエイト１５６は、その全体が第３貫通孔５４内に埋没している。また、軸支部材１７０の一部分が、第１コイルエンド１６２ｅ１の内周および第１バランスウエイト１５６と対向するように配置されている。したがって、可動スクロール１３５を公転させた際のバランスを調整することができるとともに、軸支部材１７０の一部分を、ロータコア１５０ｃに十分に近づけることができるため、電動圧縮機１００を軸短化することができる。

(２)第１バランスウエイト１５６、第２バランスウエイト１５７およびウエイト部１３９を有するブッシュ１３８によって可動スクロール１３５を公転させた際のバランスを調整している。したがって、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の大きさを小さくすることができる。

(３)第１バランスウエイト１５６が第２バランスウエイト１５７より重い。したがって、第２バランスウエイト１５７が第１バランスウエイト１５６より重い場合と比べ、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の大きさを小さくすることができる。

(４)ロータコア１５０ｃの径方向にて、第３孔部１５７ｈに対応する第４孔部１５８ｈが第３孔部１５７ｈの反対の位置に設けられ、第３孔部１５６ｈに対応する第４孔部１５８ｈが第３孔部１５６ｈの反対の位置に設けられていることにより、重量アンバランスを効果的に生み出すことができる。

(５)ロータ１５０の回転軸線方向に直交する断面における、第３孔部１５６ｈおよび第３孔部１５７ｈの各々の形状は、第４孔部１５８ｈの形状と同一であるため、第１電磁鋼板１５１を積層する際に、第１電磁鋼板１５１の周方向１８０°の向きを考慮する必要がないため、容易に第１電磁鋼板１５１を積層することができる。

(６)第２バランスウエイト１５７の全体が第３貫通孔５４内に埋没しているため、第２バランスウエイト１５７とクラスタブロック１９０とが物理的に干渉することを防止することができる。

(７)複数の第３孔部１５７ｈおよび複数の第４孔部１５８ｈが、第１孔部１５９と複数の第２孔部１５５ｈとの間に配置されていることにより、モータトルクが低下することを防止しつつ、大きなバランスウエイトをロータ１５０に配置することができる。
なお、本実施形態においては、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の各々の長さを異ならせることにより重量を異ならせたが、これに限られず、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７の各々の断面形状または構成材料を異ならせることにより重量を異ならせてもよい。

また、ロータ１５０の各構成の配置、数量、形状は適宜変更可能である。たとえば、３種類以上の重量の異なるバランスウエイトが設けられていてもよい。この場合、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)から圧縮機構１３０側(図３の左側)に行くに従って、バランスウエイトの重量が大きくなっていることが好ましい。

また、３種類以上の大きさの異なる空洞部１５８が設けられていてもよい。この場合、ロータ１５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図３の右側)から圧縮機構１３０側(図３の左側)に行くに従って、空洞部１５８が大きくなっていることが好ましい。

また、圧縮機構１３０は、圧縮機構の可動部が、回転軸の主軸の回転軸線から偏心した位置にある偏心軸に支持されたものであればどのような構成でもよい。

以下、本発明の実施形態２に係る電動圧縮機について説明する。なお、本実施形態に係る電動圧縮機は、ロータの構成のみ実施形態１に係る電動圧縮機１００と異なるため、実施形態１に係る電動圧縮機１００と同一の構成には、同一の符号を付してその説明を繰り返さない。

(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る電動圧縮機のロータの断面図である。図６においては、図３と同一の断面視にて図示している。

図６に示すように、ロータ２５０は、中空円筒状のロータコア２５０ｃ、ロータコア２５０ｃに埋設される６つの磁石１５５、並びに、ロータコア２５０ｃを構成する材料より比重の大きい非磁性体からなり、ロータコア２５０ｃに設けられる、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７を含む。

ロータ２５０は、ロータコア２５０ｃを構成する複数の電磁鋼板を挟み込む２枚の端板１５３と、２枚の端板１５３にて複数の電磁鋼板を挟持して一体に保持するための６本のリベットピン１５４をさらに含む。

ロータコア２５０ｃは、複数の第１電磁鋼板１５１が積層されることにより構成されている。すなわち、ロータコア２５０ｃは、第１電磁鋼板１５１のみで構成されており、第２電磁鋼板１５２を含んでいない。

ロータコア２５０ｃにおいては、複数の第１電磁鋼板１５１の２つの第４貫通孔５８がそれぞれ１本に連通することにより、第１バランスウエイト１５６が挿入される第３孔部１５６ｈ、第２バランスウエイト１５７が挿入される第３孔部１５７ｈ、および、内部に空洞部１５８を有する第４孔部１５８ｈが設けられている。

ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図６の左側)に設けられた第３孔部１５６ｈは、第１バランスウエイト１５６が挿入されて埋められている。第１バランスウエイト１５６は、第３孔部１５６ｈと嵌合している。ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図６の右側)に設けられた第３孔部１５７ｈは、第２バランスウエイト１５７が挿入されて埋められている。第２バランスウエイト１５７は、第３孔部１５７ｈと嵌合している。

ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図６の左側)に設けられた第４孔部１５８ｈは、圧縮機構１３０側とは反対側(図６の右側)に設けられた第４孔部１５８ｈより大きな空洞部１５８を有する。

すなわち、大きい方の空洞部１５８は、ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図６の右側)で、かつ、ロータ２５０の径方向にて回転軸１６３の偏心軸１６５側(図６の上側)に配置されている。小さい方の空洞部１５８は、ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図６の左側)で、かつ、ロータ２５０の径方向にて回転軸１６３の偏心軸１６５側とは反対側(図６の上側)に配置されている。つまり、大きい方の空洞部１５８は、小さい方の空洞部１５８と、ロータ１５０の径方向にてロータ１５０の回転軸線に対して点対称の位置に配置されていると言える。

本実施形態においては、小さい方の空洞部１５８を有する第４孔部１５８ｈと第３孔部１５６ｈとは連通している。大きい方の空洞部１５８を有する第４孔部１５８ｈと第３孔部１５７ｈとは連通している。

ただし、第１バランスウエイト１５６は第３孔部１５６ｈと嵌合しており、第２バランスウエイト１５７は第３孔部１５７ｈと嵌合しているため、第３孔部１５６ｈおよび第３孔部１５７ｈの各々が、実施形態１のように第２電磁鋼板１５２によって閉じられていなくても、第１バランスウエイト１５６および第２バランスウエイト１５７がロータ２５０内で移動することはない。

また、第１バランスウエイト１５６は第３孔部１５６ｈと嵌合する構成に限られず、たとえば接着材などで第３孔部１５６ｈに固定されていてもよい。第２バランスウエイト１５７も第３孔部１５７ｈと嵌合する構成に限られず、たとえば接着材などで第３孔部１５７ｈに固定されていてもよい。

上記の配置により、ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図６の左側)において、第１バランスウエイト１５６と大きい方の空洞部１５８とによって比較的大きな重量アンバランスが生み出され、ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図６の右側)において、第２バランスウエイト１５７と小さい方の空洞部１５８とによって比較的小さな重量アンバランスが生み出されている。

また、ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側(図６の左側)の重量アンバランスと、ロータ２５０の回転軸線方向にて圧縮機構１３０側とは反対側(図６の右側)の重量アンバランスとは、重量の軽重分布が互いに反対である。

以上詳述した実施形態２の電動圧縮機によれば、実施形態１の効果と同様の効果を奏するほか、以下の効果を奏する。(８)ロータコア２５０ｃが第１電磁鋼板１５１のみで構成されているため、部品点数を削減することができる。さらに、本実施形態に係るロータ２５０は、実施形態１に係るロータ１５０と比較して、空洞部１５８の占める体積が大きいため、電動圧縮機の重量をさらに低減できる。

なお、上記の実施形態１，２に係る電動圧縮機において、第４孔部１５８ｈは、必ずしも設けられていなくてもよい。また、大きい方の空洞部１５８が、第１孔部１５９を介して第１バランスウエイト１５６の反対側に位置し、小さい方の空洞部１５８が、第１孔部１５９を介して第２バランスウエイト１５７の反対側に位置していてもよい。さらに、ブッシュ１３８が設けられずに、可動スクロール１３５が偏心軸用軸受を介して偏心軸１６５に支持されていてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

５４第３貫通孔、５５第２貫通孔、５８第４貫通孔、５９第１貫通孔、１００電動圧縮機、１１０ハウジング、１１１吐出ハウジング、１１１ｈ吐出口、１１２吸入ハウジング、１１２ｂ底壁、１１２ｓ第２軸受支持部、１２０カバー、１３０圧縮機構、１３１固定スクロール、１３２固定側基板、１３３固定側渦巻壁、１３４外周壁、１３５可動スクロール、１３６可動側基板、１３７可動側渦巻壁、１３８ブッシュ、１３８ｈ偏心穴、１３９ウエイト部、１４０電動モータ、１５０，２５０ロータ、１５０ｃ，２５０ｃロータコア、１５１第１電磁鋼板、１５２第２電磁鋼板、１５３端板、１５４リベットピン、１５４ｈ挿通孔部、１５５磁石、１５５ｈ第２孔部、１５６第１バランスウエイト、１５６ｈ，１５７ｈ第３孔部、１５７第２バランスウエイト、１５８空洞部、１５８ｈ第４孔部、１５９第１孔部、１６０ステータ、１６１ステータコア、１６１ｂ本体部、１６２三相コイル、１６２ｅ２第２コイルエンド、１６２ｅ１第１コイルエンド、１６３回転軸、１６４主軸、１６４ｅ２第２端部、１６４ｅ１第１端部、１６５偏心軸、１７０軸支部材、１７０ｈ挿通孔、１７１第１ラジアル軸受、１７２第２ラジアル軸受、１８０インバータ、１９０クラスタブロック。

Claims

可動部を有し、流体を圧縮する圧縮機構と、
回転軸を有し、前記圧縮機構を駆動する電動モータと、
前記圧縮機構と前記電動モータとの間に設けられ、前記回転軸を回転可能に支持する軸支部材と、
前記圧縮機構と前記電動モータと前記軸支部材とを収容するハウジングと、を備える電動圧縮機であって、
前記回転軸は、主軸と、前記主軸の一端から延出し、かつ、前記主軸の回転軸線から偏心した位置に設けられる偏心軸とを有し、
前記可動部は、前記偏心軸に支持され、
前記電動モータは、前記ハウジングに固定されるステータコアおよび該ステータコアに巻回されるコイルから構成されるステータと、前記主軸に固定される中空円筒状のロータとを有し、
前記コイルは、前記ステータコアにおける前記主軸の回転軸線方向の両端から突出する第１コイルエンドと第２コイルエンドとを有し、
前記第１コイルエンドは、前記ステータコアと前記圧縮機構との間に配置され、
前記ロータは、中空円筒状のロータコアと、該ロータコアに埋設される複数の磁石と、前記ロータコアを構成する材料より比重の大きい非磁性体からなり、前記ロータコアに設けられる複数のバランスウエイトとを含み、
前記ロータコアは、前記回転軸が挿入される第１孔部、前記磁石が挿入される複数の第２孔部および前記バランスウエイトが挿入される複数の第３孔部が設けられており、
前記複数のバランスウエイトのうち、前記ロータコアの回転軸線方向にて前記圧縮機構側に配置された第１バランスウエイトは、少なくとも一部が前記第３孔部に挿入され、
前記軸支部材は、少なくとも一部分が、前記第１コイルエンドの内周と対向し、かつ、前記圧縮機構側に配置された前記第１バランスウエイトと対向するように配置されている、電動圧縮機。
前記複数のバランスウエイトは、前記ロータコアの回転軸線方向にて前記圧縮機構側とは反対側に配置された第２バランスウエイトを含み、
前記第１バランスウエイトは、前記第２バランスウエイトより重い、請求項１に記載の電動圧縮機。
前記ロータコアは、内部に空洞部を有する複数の第４孔部がさらに設けられており、
前記第４孔部は、前記第３孔部とは前記第１孔部を介して反対の位置に設けられている、請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機。
前記複数の第４孔部のうち、前記ロータコアの回転軸線方向にて前記圧縮機構側に設けられた第４孔部は、前記圧縮機構側とは反対側に設けられた第４孔部より大きな前記空洞部を有する、請求項３に記載の電動圧縮機。
前記複数の第３孔部および前記複数の第４孔部は、前記第１孔部と前記複数の第２孔部との間に配置されている、請求項３または請求項４に記載の電動圧縮機。
前記ロータコアの回転軸線方向に直交する断面における、前記複数の第３孔部の各々の形状は、前記複数の第４孔部の各々の形状と同一である、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電動圧縮機。
ウエイト部を有し、前記偏心軸と嵌合するブッシュをさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動圧縮機。