JP2019180119A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータと圧縮機構を収容したケーシング内に圧縮した流体を吐出する構造の圧縮機において、摺動部の潤滑油不足を防止する。【解決手段】圧縮機において、流体を圧縮する圧縮機構（3）、圧縮機構（3）を駆動するモータ（2）を設ける。圧縮機構（3）及びモータ（2）を収容するケーシング（4）を設ける。ケーシング（4）には、潤滑油（Lub）を貯蔵する。圧縮機構（3）は、圧縮した流体をケーシング（4）に吐出し、モータ（2）は、その回転軸（2a）が鉛直となるように配置する。モータ（2）のロータ（20）は、下側から上側に向かって外径が増加する部分を備えている。【選択図】図１１

Description

本開示は、圧縮機に関するものである。

圧縮機では、モータと圧縮機構を収容したケーシング内に圧縮した流体を吐出する構造のものがある。そのような圧縮機では、ケーシング内に貯留される潤滑油と流体とを分離する機構が必要になる（例えば特許文献１を参照）。

特許第５６４７９８９号公報

前記特許文献のように、圧縮機では、ケーシング内の潤滑油を流体と適切に分離して回収して、摺動部の潤滑油不足を防止する必要がある。

本開示の目的は、モータと圧縮機構を収容したケーシング内に圧縮した流体を吐出する構造の圧縮機において、摺動部の潤滑油不足を防止することにある。

本開示の第１の態様は、流体を圧縮する圧縮機構（3）と、
前記圧縮機構（3）を駆動するモータ（2）と、
前記圧縮機構（3）及びモータ（2）を収容するケーシング（4）と
を備え、
前記ケーシング（4）は、潤滑油（Lub）を貯蔵しており、
前記圧縮機構（3）は、圧縮した流体を前記ケーシング（4）に吐出し、
前記モータ（2）は、その回転軸（2a）が鉛直となるように配置され、
前記モータ（2）のロータ（20）は、下側から上側に向かって外径が増加する部分を備えていることを特徴とする圧縮機である。

第１の態様では、ロータ（20）に、下側から上側に向かって外径が増加する部分を構成したので、ロータ（20）とステータ（10）との間のエアギャップ（G）を通過する潤滑油（Lub）を回収できる。したがって、本実施形態によれば、モータ（2）と圧縮機構（3）を収容したケーシング（4）内に圧縮した流体を吐出する構造の圧縮機において、摺動部の潤滑油不足を防止することが可能になる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記ロータ（20）の上端は、前記モータ（2）のステータ（10）の上端よりも上方に出ていることを特徴とする圧縮機である。

第２の態様では、上端よりも上方に出ている部分（後述の「はみ出し部」）によって、潤滑油（Lub）が遠心力で外周側に飛ばされる。したがって、本実施形態では、従来の圧縮機では別個に設けられていた油分離部材を、ロータ（20）のはみ出し部が兼ねることができる。

本開示の第３の態様は第１又は第２の態様において、
前記ロータ（20）は、磁性材で形成されたブロック部材（31）と、磁極を形成するボンド磁石（36）とが一体成形されたコアブロック（30）が、軸方向に１つ以上重ねられて形成されていることを特徴とする圧縮機である。

本開示の第４の態様は、第３の態様において、
前記ボンド磁石（36）は、軸方向の一端側にゲートマーク（37）を有し、
前記コアブロック（30）の端面において、前記ボンド磁石（36）を軸方向から見て、時計回り方向の端点と前記回転軸（2a）の軸心（O）とを結ぶ線（Lr）と、反時計回り方向の端点と前記軸心（O）とを結ぶ線（Ll）とがなす角を２等分する線を、前記ボンド磁石（36）の中央線（CL）と定義し、
前記中央線（CL）と前記ボンド磁石（36）の最内周との交点をボンド磁石（36）の中央点（CP）と定義し、
前記軸心（O）から、前記中央点（CP）までの距離を前記コアブロック（30）の半径（R1,R2）と定義し、
前記ボンド磁石（36）の厚さは、前記中央線（CL）において径方向について求めるものと定義するとともに、パラメータｔ１，ｔ２，Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ、
ｔ１，ｔ２：各磁極の前記ボンド磁石（36）が１層の場合はそのボンド磁石（36）の厚さ、多層の場合は径方向に連なる層の前記ボンド磁石（36）の厚さの合計、
Ｒ１，Ｒ２：コアブロックの半径、
ただし、ｔ１，Ｒ１は、前記コアブロック（30）の前記ゲートマーク（37）側の端において求めた値、ｔ２，Ｒ２は、前記コアブロック（30）の前記ゲートマーク（37）とは反対側の端において求めた値であると定義すると、
前記パラメータは、Ｒ１＞Ｒ２， ｔ１＞ｔ２， Ｒ１−Ｒ２＝ｔ１−ｔ２の関係を有し、
前記コアブロック（30）では、前記ゲートマーク（37）側の端面における、前記軸心（O）から前記中央点（CP）までの距離（r1）と、前記ゲートマークとは反対側の端面における、前記軸心（O）から前記中央点（CP）までの距離（r2）とが等しいことを特徴とする圧縮機である。

第４の態様では、永久磁石の成形工程において、下側から上側に向かって外径が増加する部分を有した構造が実現される。

図１は、実施形態１に係る圧縮機を示す。 図２は、モータの断面形状を模式的に示す。 図３は、ロータの斜視図である。 図４は、ロータを軸方向から見た平面図を示す。 図５は、図４のV−V断面に相当するロータの断面図である。 図６は、プレート部材の平面図である。 図７は、射出成形用の成形型の縦断面を示す。 図８は、固定型の平面図である。 図９は、可動型の横断面を示す。 図１０は、注入工程の初期段階における磁石用スロット内のボンド磁石用材料の状態を模式的に示す。 図１１は、完成したコアブロックの断面形状を模式的に示す。 図１２は、半径等の定義を説明する図である。 図１３は、実施形態２に係るロータの構成を模式的に示している。 図１４は、コアブロックの重ね方を例示する。 図１５は、コアブロックの重ね方を例示する。 図１６は、コアブロックの重ね方を例示する。 図１７は、コアブロックの重ね方を例示する。 図１８は、コアブロックの重ね方を例示する。

《実施形態１》
図１は、実施形態１に係る圧縮機（1）を示す。圧縮機（1）は、例えば、空気調和装置の冷媒回路（図示を省略）に用いられる。圧縮機（1）は、流体（この例では冷媒回路の冷媒）を圧縮する圧縮機構（3）と、それを駆動するモータ（2）と、これらを収容するケーシング（4）とを備えている。図１から分かるように、圧縮機（1）では、モータ（2）の回転軸（2a）が鉛直となるように設置されている。また、本実施形態では、モータ（2）は、圧縮機構（3）の上側に配置されている。

圧縮機構（3）には、種々の圧縮機構を採用可能である。例えば、圧縮機構（3）には、ロータリ式圧縮機構やスクロール式圧縮機構を採用することができる。この例では、圧縮機構（3）は、ケーシング（4）の側面に設けられた吸入管（3b）から流体（冷媒）を吸入し、圧縮した流体をケーシング（4）内に吐出する。

ケーシング（4）内に吐出された流体は、ケーシング（4）の上部（上端の鏡板）に設けられた吐出管（3c）から吐出される。この明細書では、圧縮機（1）のように、圧縮機構（3）がケーシング（4）内に圧縮した流体を吐出する構造の圧縮機（1）を、説明の便宜のため「高圧ドーム型圧縮機」と命名する。

この圧縮機（1）では、圧縮機構（3）における摺動部（例えば軸受（3a））などを潤滑するために、ケーシング（4）内に潤滑油（Lub）が貯留されている。潤滑油（Lub）は、圧縮機（1）が停止している場合には、ケーシング（4）の底（図１では下方が底である）に溜まっている。一方、潤滑油（Lub）は、圧縮機（1）の運転中は、モータ（2）に連動して動作するポンプ（図示を省略）などによって、圧縮機構（3）に供給される。

［モータ（2）の構成］
図２は、モータ（2）の断面形状を模式的に示す。モータ（2）は、磁石埋込型のモータである。モータ（2）は、図２に示すように、ステータ（10）、ロータ（20）、及び回転軸（2a）を備えている。

なお、以下の説明において、軸方向とは回転軸（2a）の軸心の方向を、また、径方向とは軸方向と直交する方向をそれぞれ意味する。外周側とは軸心から遠離する側を、また、内周側とは軸心に近接する側をそれぞれ意味する。

〈ステータ（10）〉
ステータ（10）は、円筒状のステータコア（11）と、コイル（16）を備えている。

ステータコア（11）は、いわゆる積層コアである。ステータコア（11）は、プレス加工機によって電磁鋼板を同一形状に打ち抜き加工して形成された板状部材が、軸方向に複数枚積層されて構成されている。ステータコア（11）は、１つのバックヨーク部（12）、複数（この例では６つ）のティース部（13）、及び複数のツバ部（14）を備えている。

バックヨーク部（12）は、ステータコア（11）の外周側の平面視で環状の部分である。ステータコア（11）は、バックヨーク部（12）の外周面の一部分が、ケーシング（4）の内周面に接触するように嵌め入れられて固定されている。

このバックヨーク部（12）には、ケーシング（4）に面した切り欠き（以下、コアカット部（10a）という）が複数箇所に設けられている（図２を参照）。これらのコアカット部（10a）は、バックヨーク部（12）の軸方向一端から他端に亘って設けられている。そのため、ステータコア（11）をケーシング（4）に嵌め込むと、ケーシング（4）の内周面と、コアカット部（10a）との間には、モータ（2）の上方の空間（S1）と下方の空間（S2）とを繋ぐ貫通孔（H）が形成される。

また、各ティース部（13）は、ステータコア（11）において径方向に伸びる直方体状の部分である。各ティース部（13）には、例えば集中巻方式でコイル（16）が巻回され、相互に隣接するティース部（13）間の空間がコイル（16）を収容するためのコイル用スロット（15）に構成されている。以上により、各ティース部（13）には電磁石が構成されている。

ツバ部（14）は、各ティース部（13）の内周側に連続して両側に張り出した部分である。したがって、ツバ部（14）は、ティース部（13）よりも幅（周方向の長さ）が大きく形成されている。ツバ部（14）は、内周側の面が円筒面であり、その円筒面は、ロータ（20）の外周面（円筒面）と所定の隙間（エアギャップ（G））をもって対向している。

〈ロータ（20）〉
図３にロータ（20）の斜視図、図４にロータ（20）を軸方向から見た平面図を示す。また、図５には、ロータ（20）の縦断面図を示す。図５は、図４のV−V断面に相当している。ロータ（20）は、コアブロック（30）を備えている。ここでいう、コアブロック（30）とは、積層コアであるブロック部材（31）と、磁極を形成する永久磁石（この実施形態ではボンド磁石（36））とが一体成形されたものである。

本実施形態では、コアブロック（30）の数は、１つである。したがって、この実施形態では、コアブロック（30）とロータ（20）とを同視してよい。また、この例では、コアブロック（30）は、４つのボンド磁石（36）を備えている。すなわち、ロータ（20）は、４つの磁極を備えている。

なお、一般的には、ロータの軸方向両端に端板（例えばステンレス鋼等の非磁性体の材料を用いて形成した円板状の部材）やバランスウエイトが設けられるが、図１等では、端板やバランスウェイトの図示を省略してある。

−ブロック部材（31）−
ブロック部材（31）は、プレス加工機によって例えば厚さが０．３〜０．５ｍｍの電磁鋼板を同一形状に打ち抜き加工して形成した複数のプレート部材（32）が軸方向に積層されて構成されている。図６に、本実施形態におけるプレート部材（32）の平面図を示す。

プレート部材（32）には、後述の磁石用スロット（34）を形成するための貫通孔（35）が形成されている。この例では、多数枚のプレート部材（32）を積層して、これらのプレート部材（32）間をカシメによって接合することで、円筒状のブロック部材（31）が形成されている。なお、プレート部材（32）の原材料である電磁鋼板は、渦電流の発生を抑制する観点から、絶縁被覆されていることが好ましい。

ブロック部材（31）には、ボンド磁石（36）を収容するための４つの磁石用スロット（34）がブロック部材（31）の軸心（O）の回りに９０°ピッチで配置されている。これらの磁石用スロット（34）は、ブロック部材（31）を軸方向に貫通している。磁石用スロット（34）では、回転軸（2a）に直交する断面の形状は、ブロック部材（31）の半径に直交する矩形状の本体部と、本体部の両端部からそれぞれ外周側に向って折れ曲がって伸びた矩形状部とを組み合わせた形状である。

図４から分かるように、プレート部材（32）には、磁石用スロット（34）の両端の近傍に、径方向幅が薄くなっている部分（以下、ブリッジ部（32b）という）が存在する。ブロック部材（31）では、これらのブリッジ部（32b）によって、磁石用スロット（34）の外周側の面に面したブロック（以下、外周ブロック（31a）という）と、磁石用スロット（34）の内周側の面に面したブロックとが互いに連結されているとみることができる（図４参照）。

また、ブロック部材（31）は、その中心に軸穴（33）が形成されている。軸穴（33）には、負荷（この例では圧縮機構（3））を駆動するための回転軸（2a）が絞まり嵌め（例えば焼き嵌め）によって固定されている。したがって、ブロック部材（31）の軸心（O）と回転軸（2a）の軸心は同軸上に存在する。なお、回転軸（2a）は、その一端側のみが、圧縮機構（3）が備える軸受（3a）によって支持されており、回転軸（2a）の他端は支持されていない。すなわち、モータ（2）では、回転軸（2a）が片持ち支持されている。

−ボンド磁石（36）−
ボンド磁石（36）は、磁石材料である微小な粉状乃至粒状のフェライト系磁石や希土類系磁石を、ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）等のバインダと混合して固化させることにより形成された永久磁石である。

本実施形態では、後述するように、コアブロック（30）の製造時において、ブロック部材（31）の磁石用スロット（34）に、磁性を帯びていない粉状乃至粒状の磁石材料とバインダとを混合したボンド磁石用材料（36a）を供給すると共に、それを着磁させてボンド磁石（36）を形成する。

ボンド磁石（36）は、その両端面が、磁石用スロット（34）における開口部（以下、スロット開口（34a））に露出している。露出した端面の一方には、ゲートマーク（37）が形成されている。ここで、ゲートマーク（37）とは、後述の成形型（40）に設けられたゲート（48）の位置に対応して形成されるゲート形状（通常は円形）の材料供給痕である。

なお、ボンド磁石（36）の端面に形成されたゲートマーク（37）は後加工により除去されていてもよい。一般的には、ゲートマーク（37）を後加工（一例として、切削、研磨、樹脂封止）により除去しても、ゲートマーク（37）が存在した痕跡は視認できる。

［ロータ（20）の製造方法］
ロータ（20）を製造するには、コアブロック（30）を製造する必要がある。以下では、コアブロック（30）の製造方法を中心に説明する。

〈製造に用いる成形型〉
コアブロック（30）の製造工程では、ブロック部材（31）とボンド磁石（36）とが、射出成形によって一体成形される。図７は、コアブロック（30）の製造の際に用いる射出成形用の成形型（40）の縦断面を示す。図７に示すように、成形型（40）は、固定型（41）と可動型（42）とで構成されている。なお、図７では、ブロック部材（31）を型内に入れた状態を示している。

図７に示すように、固定型（41）は、ブロック部材（31）を内嵌め状に配置することができる凹部（41a）が形成されている。可動型（42）は、その凹部（41a）の開口側に設けられた板状の型である。そして、固定型（41）と可動型（42）とが型締めされて、固定型（41）の凹部（41a）が可動型（42）によって閉じられ、それによって内部にキャビティ（43）が形成されるように構成されている。

図８は、固定型（41）の平面図である。図８でも、ブロック部材（31）を型内に入れた状態を示している。図８に示すように、固定型（41）には、凹部（41a）の周囲に、永久磁石（44）とポールピース（45）とが周方向に交互に配置されている。ポールピース（45）は、ロータ（20）のボンド磁石（36）と１対１に対応するように、磁極数に応じた数が設けられている。

したがって、固定型（41）には、４つのポールピース（45）が設けられ、また、ポールピース（45）と同数の永久磁石（44）も設けられている。この構成によって成形型（40）では、キャビティ（43）内に磁場を発生させることができる。具体的に、成形型（40）では、各ポールピース（45）が、接触する永久磁石（44）からの磁束をキャビティ（43）にセットされたブロック部材（31）に印加する。

図９は、可動型（42）の横断面を示す。図９は、図７のIX−IX断面に対応する。図９には、凹部（41a）にセットされるブロック部材（31）の位置を二点鎖線で示してある。可動型（42）には、スプール（46）、及びそこから分岐したランナー（47）、並びにそれに連続してキャビティ（43）に開口したゲート（48）がそれぞれ形成されている。

ゲート（48）は、磁石用スロット（34）と同数が設けられている。それぞれのゲート（48）には、磁石用スロット（34）のスロット開口（34a）に面した開口が設けられている。以下、ゲート（48）の開口をゲート開口（48a）という。

〈射出成形〉
ボンド磁石（36）を形成するには、まず、射出成形機に成形型（40）を装着し、ブロック部材（31）を固定型（41）の凹部（41a）に配置する。このとき、ブロック部材（31）は、スロット開口（34a）とゲート開口（48a）とが対応するように、回転方向の位置決めをする（図９参照）。

次いで、固定型（41）及び可動型（42）を型締めする。このとき、ブロック部材（31）が成形型（40）のキャビティ（43）に配置される。

続いて、射出成形機から成形型（40）にボンド磁石用材料（36a）を射出供給して、キャビティ（43）内にセットしたブロック部材（31）のスロット開口（34a）からボンド磁石用材料（36a）を注入し（以下、この工程を注入工程と呼ぶ）、永久磁石（44）の磁場によって磁石用スロット（34）内のボンド磁石用材料（36a）を磁場配向させる。

ここで、本実施形態で用いるボンド磁石用材料（36a）は、磁性を帯びていない粉状乃至粒状の磁石材料とバインダとを混合したものである。射出成形機において加熱及び混練されて流動体となったボンド磁石用材料（36a）は、可動型（42）のスプール（46）及びランナー（47）を流動してゲート（48）からキャビティ（43）内に入り、磁石用スロット（34）に流入する。図７には、スプール（46）、ランナー（47）、及びゲート（48）を通過するボンド磁石用材料（36a）をハッチングで示した。

また、図１０は、注入工程の初期段階における磁石用スロット（34）内のボンド磁石用材料（36a）の状態を模式的に示す。注入工程において、キャビティ（43）内のボンド磁石用材料（36a）によって生じた圧力（以下、流動圧力という）が最も大きいのは、ゲート開口（48a）の直下である。そのため、ボンド磁石用材料（36a）は、磁石用スロット（34）内において、ゲート開口（48a）の直下付近が下方に盛り上がりつつ、ポールピース（45）からの磁束によって、射出方向に対して直交する方向（ここでは水平方向）に広がりながら、磁場配向及び着磁が行われる。

このように水平方向に広がったボンド磁石用材料（36a）は、ゲート（48）から継続的に注入されるボンド磁石用材料（36a）に押されて、磁石用スロット（34）の奥（図１０の下方）に押し込まれ、ボンド磁石用材料（36a）は、やがて、凹部（41a）の底面に到達する。

射出成形機の射出量は、それぞれの磁石用スロット（34）内にボンド磁石用材料（36a）が充満するように規定されている。射出成形機によって規定量の射出が終了すると磁石用スロット（34）内にボンド磁石（36）が形成される。このボンド磁石（36）は、ボンド磁石用材料（36a）注入側の端面に、ゲート（48）の位置に対応したゲートマーク（37）が形成されている。また、ボンド磁石（36）のもう一方の端面は、固定型（41）の凹部（41a）の底面が転写された平坦面に形成されている。

注入工程では、磁石用スロット（34）の内面（例えば、外周ブロック（31a）に対向した面）に流動圧力が作用する。磁石用スロット（34）の内面に作用する流動圧力が所定以上の大きさになると、ブロック部材（31）において最も強度が小さいブリッジ部（32b）が変形する。

ブリッジ部（32b）の変形に伴って、外周ブロック（31a）は、外周側に向かって移動することになる。ブリッジ部（32b）の変形は、弾性変形の場合もあれば塑性変形の場合もある。ブリッジ部（32b）の変形が弾性変形であっても、ボンド磁石用材料（36a）が固化すれば、その変形状態は維持される。

ブロック部材（31）では、プレート部材（32）毎に、変形量が異なってくる。それは、作用する流動圧力が、プレート部材（32）が積層された位置に応じて異なるからである。したがって、完成したコアブロック（30）の半径（半径の正確な定義は後述する）は、ゲート開口（48a）に面した側の端面（以下、ゲート側端面という）から、凹部（41a）の底面に面した側の端面（以下、反ゲート側端面という）に向かって徐々に変化する。

図１１に、完成したコアブロック（30）の断面形状を模式的に示す。このコアブロック（30）の上端側にボンド磁石（36）のゲートマーク（37）がある。図１１において、Ｒ１は、ゲート側端面において求めたコアブロック（30）の半径であり、Ｒ２は、反ゲート側端面において求めたコアブロック（30）の半径である。

図１２は、コアブロック（30）における半径定義を説明する図である。図１２におけるＬｒは、コアブロック（30）に形成されたボンド磁石（36）を軸方向から見て、該ボンド磁石（36）における時計回り方向の端点（Pr）と回転軸（2a）の軸心（O）とを結ぶ線である。また、Ｌｌは、コアブロック（30）に形成されたボンド磁石（36）を軸方向から見て、該ボンド磁石（36）における反時計回り方向の端点（Pl）と軸心（O）とを結ぶ線である。

また、ＣＬは、線（Ll）と線（Lr）とがなす角を、コアブロック（30）の端面において２等分する線（以下、中央線（CL）という）である。ここで、中央線（CL）においてボンド磁石（36）と交差部分（線分）に含まれる点で、最内周のものを中央点（CP）と定義する。そして、軸心（O）から、中央点（CP）を通り、コアブロック（30）の最外周に至るまでの距離をコアブロック（30）の半径と定義する。

また、図１１において、ｔ１は、ゲート側端面において求めたボンド磁石（36）の厚さであり、ｔ２は、ゲート側端面とは反対の端面において求めたボンド磁石（36）の厚さである。ただし、ボンド磁石（36）の厚さは、中央点（CP）において径方向について求めるもの定義する。

このようにパラメータｔ１，ｔ２，Ｒ１，Ｒ２を定義すると、コアブロック（30）では、射出成形に伴うブロック部材（31）の変形によって、以下の寸法関係が成立する。

Ｒ１＞Ｒ２
ｔ１＞ｔ２
Ｒ１−Ｒ２＝ｔ１−ｔ２
以上のような寸法関係が、コアブロック（30）において成立するのは、流動圧力によって、外周ブロック（31a）が移動するからである。

なお、コアブロック（30）では、ゲート側端面における、軸心（O）から中央点（CP）までの距離（r1）と、反ゲート側端面における、軸心（O）から中央点（CP）までの距離（r2）とは等しい。すなわち、ｒ１＝ｒ２である。ｒ１＝ｒ２となるのは、各プレート部材（32）において、ボンド磁石（36）よりも内周側となる部分は、射出成形によっては殆ど変形が起こらないからである。

以上のようにして形成されたコアブロック（30）、すなわちロータ（20）は、ステータ（10）とともにケーシングに組み込まれる。図１１は、圧縮機（1）のモータ（2）付近の縦断面図である。図１１に示すように、ロータ（20）は、コアブロック（30）のゲート側端面が上向きとなるように、圧縮機（1）内に組み込まれている。

したがって、本実施形態の圧縮機（1）では、モータ（2）のロータ（20）は、下側から上側に向かって外径が増加する。以下では、コアブロック（30）において、下側から上側に向かって外径が増加する部分を「外径増大部」と命名する。本実施形態では、ロータ（20）の上端も「外径増大部」に含まれている。

なお、このロータ（20）では、ロータ（20）の上端（すなわち外径増大部）が、ステータコア（11）の上端よりも上方に出ている。本明細書では、ロータ（20）（コアブロック（30））においてステータコア（11）の上端よりも上方に出ている部分を「はみ出し部」と命名する。

以上をまとめると、本実施形態の圧縮機（1）は、流体を圧縮する圧縮機構（3）と、圧縮機構（3）を駆動するモータ（2）と、圧縮機構（3）及びモータ（2）を収容するケーシング（4）とを備えている。ケーシング（4）は、潤滑油（Lub）を貯蔵しており、圧縮機構（3）は、圧縮した流体を前記ケーシング（4）に吐出する。モータ（2）は、その回転軸（2a）が鉛直となるように配置され、モータ（2）のロータ（20）は、下側から上側に向かって外径が増加する部分を備えていることを特徴とする。

［ケーシング（4）内の潤滑油の動き］
圧縮機（1）においてモータ（2）が回転すると、圧縮機構（3）からは圧縮された流体（この例では冷媒）が吐出される。圧縮機構（3）から吐出された流体は、ケーシング（4）の下方から、吐出管（3c）があるケーシング（4）上方の空間（S1）に流れて行く。その際、流体は、ロータ（20）とステータ（10）との間のエアギャップ（G）を通る。また、流体は、貫通孔（H）も通る。

圧縮機（1）の運転中は、ケーシング（4）内では、潤滑油（Lub）がポンプ（図示を省略）によって、圧縮機構（3）などに供給される。また、圧縮機（1）の運転中は、ケーシング（4）内には、霧状の潤滑油（Lub）が存在する。霧状の潤滑油（Lub）は、流体（冷媒）の流れに乗って、エアギャップ（G）などを通過して、モータ（2）の上方の空間（S1）に移動しようとする。しかしながら、このモータ（2）では、空間（S2）から空間（S1）への潤滑油（Lub）の移動が以下のように抑制される。また、空間（S2）から空間（S1）へ潤滑油（Lub）が移動しても、潤滑油（Lub）を容易に空間（S2）へ戻すことができる。

既述の通り、このモータ（2）では、ロータ（20）が、下側から上側に向かって外径が増加するように外径増大部が形成されている。そのため、エアギャップ（G）を通過する際にロータ（20）に付着した潤滑油（Lub）は、外径増大部において、遠心力で外周側に飛ばされる。外周側に飛ばされた潤滑油（Lub）の一部若しくは全部は、ステータ（10）の内周面にぶつかる。ステータ（10）の内周面にぶつかった潤滑油（Lub）は、重力によって徐々にステータ（10）の内周面上を下降し、最終的にはモータ（2）の下方の空間（S2）に戻る。

また、エアギャップ（G）内では、ロータ（20）の回転に伴って、外径増大部の付近において、外周側に向かう流体（冷媒）流れが形成される。この流体（冷媒）流れにより、ロータ（20）に付着しなかった潤滑油（Lub）も、ステータ（10）の内周面にぶつかることになる。このようにして、ステータ（10）の内周面にぶつかった潤滑油（Lub）も、重力によってステータ（10）の内周面上を下降し、最終的にはモータ（2）の下方の空間（S2）に戻る。

また、はみ出し部でも、付着した潤滑油（Lub）が遠心力で外周側に飛ばされる。はみ出し部から外周側に飛ばされた潤滑油（Lub）は、例えば、貫通孔（H）を通って、モータ（2）の下方の空間（S2）に戻る。すなわち、従来の圧縮機では別個に設けられていた油分離部材を、ロータ（20）のはみ出し部が兼ねることができる。

なお、ステータコア（11）内の外径増大部のみでも十分に潤滑油（Lub）を回収できる場合には、はみ出し部による潤滑油（Lub）の回収機能は不要である。すなわち、「はみ出し部」は、必須ではない。

［本実施形態における効果］
以上のように、本実施形態では、ロータ（20）を、下側から上側に向かって外径が増加するように構成したことで、エアギャップ（G）を通過する潤滑油（Lub）を回収できる。したがって、本実施形態によれば、高圧ドーム型圧縮機において、摺動部（例えば軸受（3a））の潤滑油不足を防止することが可能になる。

しかも、本実施形態では、ボンド磁石（36）を成形する工程において、流動圧力を利用して、ブロック部材（31）の半径を一端から他端に向かって変形させている。つまり、このロータ（20）の製造では、外径増大部を形成するだけのための工程を設ける必要がない。したがって、本実施形態では、下側から上側に向かって外径が増加する構造のロータを容易に実現できる。

また、モータ（2）の製造時などには、ロータ（20）とステータ（10）との隙間を検査する必要がある。本実施形態では、ロータ（20）とステータ（10）との隙間は、ステータコア（11）の上端部分で最も狭くなる。したがって、本実施形態では、最も隙間が狭くなる部分のみで寸法を管理すれば、その他の部分では、その部分以上の隙間を確保できる。すなわち、本実施形態では、１箇所のみの隙間の管理を行えばよい。換言すると、本実施形態では、検査、品質管理が容易になる。

《実施形態２》
図１３は、実施形態２に係るロータ（20）の構成を模式的に示している。この例でもモータ（2）は、その回転軸（2a）が鉛直となるように設置されている。なお、軸受（3a）は、モータ（2）の下側にのみ存在する。

図１３に示すように、本実施形態のロータ（20）は、２つのコアブロック（30）を備えている。これらのコアブロック（30）は、何れも、大径側の端面（半径（R1）側の端面）が上側となるように、軸方向に重ねられている。すなわち、この例では、下側のコアブロック（30）における大径側の端面と、上側のコアブロック（30）における小径側の端面（半径（R2）側の端面）とが接している。最も上側にあるコアブロック（30）の上端側にボンド磁石（36）のゲートマーク（37）がある。これらのコアブロック（30）は、実施形態１のコアブロック（30）と同様の構成であり、実施形態１と同様の工法で製造されている。

［本実施形態における効果］
このロータ（20）でも下側から上側に向かって外径が増加する部分が形成されている。したがって、本実施形態でも、モータ（2）の運転中は、実施形態１と同様に、潤滑油（Lub）をモータ（2）の下方の空間（S2）に誘導することが可能になる。すなわち、本実施形態のモータ（2）も、高圧ドーム型圧縮機に適用すれば、摺動部の潤滑油不足を防止することが可能になる。

《実施形態２の変形例》
ロータ（20）を構成する２つのコアブロック（30）の重ね方は例示であり、例えば、図１４のようにしてもよい。図１４では、下側が圧縮機（1）の下方である。すなわち、この例でも圧縮機構（3）の上にモータ（2）がある。

図１４の例では、コアブロック（30）の大径側の端面同士が重なるように両者が配置されてロータ（20）が形成されている。すなわち、２つのコアブロック（30）の合わせ面に面して、ボンド磁石（36）のゲートマーク（37）がある。この例では、下側のコアブロック（30）は、下側から上側に向かって外径が増加する外径増大部として機能する。したがって、このモータ（2）も、高圧ドーム型圧縮機に適用すれば、摺動部の潤滑油不足を防止することが可能になる。

また、コアブロック（30）の数も例示である。すなわち、ロータ（20）は、コアブロック（30）が、軸方向に１つ以上重ねられて形成される。図１５〜１８に３つのコアブロック（30）によってロータ（20）が構成された例を示す。図１５〜１８の例でも、下側が圧縮機（1）の下方である。つまり、これらの例でも圧縮機構（3）の上にモータ（2）がある。また、各コアブロック（30）の大径側に、ボンド磁石（36）のゲートマーク（37）がある。

図１５〜１８に示すように、これらの例では、少なくとも１つのコアブロック（30）が、外径増大部として機能する向きに配置されている。したがって、これらのモータ（2）も、高圧ドーム型圧縮機に適用すれば、摺動部の潤滑油不足を防止することが可能になる。

なお、これらの例のうち、図１５〜図１７の例は、ロータ（20）の上下を逆にしても、外径増大部が形成される。すなわち、図１５〜図１７の例は、ロータ（20）の上下を逆にしても、高圧ドーム型圧縮機において、摺動部の潤滑油不足を防止することが可能になる。

《その他の実施形態》
なお、外径増大部を有したロータ（20）（コアブロック（30））の製造方法や、外径増大部を実現する構造は例示である。

例えば、コアブロック（30）の外周面に切削加工を施すことによって、外径増大部を形成してもよい。また、コアブロック（30）の直径よりも大きな端板をロータ（20）の上端側に設けてもよい。この構成では、端板が「外径増大部」として機能する。また、直径が異なる複数種類のプレート部材（32）を用意し、それらを積層することで、外径増大部を有するロータ（20）を形成してもよい。

このように、射出成形を利用せずに外径増大部を形成するに場合には、ロータ（20）に設ける永久磁石は、ボンド磁石（36）には限定されない。例えば、ボンド磁石（36）に代えて、いわゆる焼結磁石を採用できる。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、圧縮機について有用である。

１ 圧縮機
２ モータ
２ａ 回転軸
３ 圧縮機構
４ ケーシング
１０ ステータ
２０ ロータ
３０ コアブロック
３１ ブロック部材
３６ ボンド磁石
３７ ゲートマーク

Claims (4)

1. 流体を圧縮する圧縮機構（3）と、
   前記圧縮機構（3）を駆動するモータ（2）と、
   前記圧縮機構（3）及びモータ（2）を収容するケーシング（4）と
   を備え、
   前記ケーシング（4）は、潤滑油（Lub）を貯蔵しており、
   前記圧縮機構（3）は、圧縮した流体を前記ケーシング（4）に吐出し、
   前記モータ（2）は、その回転軸（2a）が鉛直となるように配置され、
   前記モータ（2）のロータ（20）は、下側から上側に向かって外径が増加する部分を備えていることを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記ロータ（20）の上端は、前記モータ（2）のステータ（10）の上端よりも上方に出ていることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記ロータ（20）は、磁性材で形成されたブロック部材（31）と、磁極を形成するボンド磁石（36）とが一体成形されたコアブロック（30）が、軸方向に１つ以上重ねられて形成されていることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項３において、
   前記ボンド磁石（36）は、軸方向の一端側にゲートマーク（37）を有し、
   前記コアブロック（30）の端面において、前記ボンド磁石（36）を軸方向から見て、時計回り方向の端点と前記回転軸（2a）の軸心（O）とを結ぶ線（Lr）と、反時計回り方向の端点と前記軸心（O）とを結ぶ線（Ll）とがなす角を２等分する線を、前記ボンド磁石（36）の中央線（CL）と定義し、
   前記中央線（CL）と前記ボンド磁石（36）の最内周との交点をボンド磁石（36）の中央点（CP）と定義し、
   前記軸心（O）から、前記中央点（CP）までの距離を前記コアブロック（30）の半径（R1,R2）と定義し、
   前記ボンド磁石（36）の厚さは、前記中央線（CL）において径方向について求めるものと定義するとともに、パラメータｔ１，ｔ２，Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ、
   ｔ１，ｔ２：各磁極の前記ボンド磁石（36）が１層の場合はそのボンド磁石（36）の厚さ、多層の場合は径方向に連なる層の前記ボンド磁石（36）の厚さの合計、
   Ｒ１，Ｒ２：コアブロックの半径、
   ただし、ｔ１，Ｒ１は、前記コアブロック（30）の前記ゲートマーク（37）側の端において求めた値、ｔ２，Ｒ２は、前記コアブロック（30）の前記ゲートマーク（37）とは反対側の端において求めた値であると定義すると、
   前記パラメータは、Ｒ１＞Ｒ２， ｔ１＞ｔ２， Ｒ１−Ｒ２＝ｔ１−ｔ２の関係を有し、
   前記コアブロック（30）では、前記ゲートマーク（37）側の端面における、前記軸心（O）から前記中央点（CP）までの距離（r1）と、前記ゲートマークとは反対側の端面における、前記軸心（O）から前記中央点（CP）までの距離（r2）とが等しいことを特徴とする圧縮機。

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