JP2673708B2 - 永久磁石型回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インバータ等の制御装置を介して供給され
る電源によって密閉型電動圧縮機等を駆動する無刷子電
動機に関し、特に高速回転に適した無刷子電動機の永久
磁石型回転子に関するものである。

［従来技術］ 密閉型電動圧縮機に使用される無刷子電動機の永久磁
石型回転子（以下回転子と称す）は、例えば特開昭58−
151855号公報等に開示された構造のものが量産されてい
る。この構造は、複数の薄鉄板を積層して厚肉円筒状の
ヨークを形成し、このヨークの外周部に瓦状の永久磁石
を複数個配置し、また前記永久磁石の外周部をステンレ
ス管等による外周保護部材によって多い、一方アルミニ
ウム又は亜鉛等のダイキャストにより前記ヨークに設け
た軸方向の貫通孔に溶湯を通して積層薄鉄板の相互を固
定すると共に、軸方向両端部をそれぞれ保護する端板と
バランスウェイトとを一体形成して、ヨーク、永久磁
石、外周保護部材の相互を固定して構成されている。

しかしながら、上記構成の回転子にあっては、ダイキ
ャスト材が永久磁石相互間、永久磁石とヨーク間、さら
には永久磁石と外周保護部材間のそれぞれの隙間に進入
して固化し、この部分に電動機の運転によって多大な渦
電流が発生して、いわゆる漂遊負荷損と称される損失が
生じて電動機の特性を著しく低下させてしまう。

従って上記構成に代えて例えば特開昭59−167459号公
報、あるいは特開昭63−1355号公報等に開示された構造
のものが提案されている。これらの構造は、回転子全体
にダイキャストを施すことなく、回転子端部を保護する
端板をリベット又はカシメピンによってヨークに固定す
るものである。第８図（ａ）及び（ｂ）に基づいてこの
構造を説明すると、１は複数の薄鉄板を軸方向に積層し
たヨーク、２はヨーク１の外周部に複数配置された瓦状
の永久磁石、３は永久磁石２の外周部を覆う円筒状ステ
ンレス管等の外周保護部材、6a,6bはバランスウェイト
部7a,7bと共に非磁性金属により一体形成された端板、
４はヨーク１及び端板6a,6bを貫通してかしめられたリ
ベットである。上記構成により端板6a,6bをヨーク１の
端部に固定し、永久磁石２を保護すると共にバランスウ
ェイトを端部に有する回転子が構成される。尚必要に応
じて、永久磁石の固定を一層強固にするために、永久磁
石２の相互間に軸方向に生じる隙間８、及び永久磁石２
と端板6a又は6bとの間に生じる隙間（図示せず）等の隙
間に樹脂を充填する場合もある。

またバランスウェイトは、端板と別材料のものを端板
上の別途取り付けたり、あるいはリベット４を利用して
端板と同時にかしめ付けても良いが、高速回転に供され
る回転子にあっては耐遠心力、耐振動といった強度上の
信頼性が要求されるため端板と一体形成したものが好ま
しく、さらにリベットの長さも極力短くして機械的強度
を損なわないように構成するものである。そしてバラン
スウェイト7a,7bをそれぞれ一体に備えた端板6a,6bの材
質としては、体格縮小の必要上高比重であり、また電動
機の磁気特性維持の必要上非磁性であることが必要条件
となり、一般に亜鉛や真ちゅう等が使用される。

［発明が解決しようとする課題］ 第８図（ａ）及び（ｂ）に示す回転子において、端板
6a,6bを亜鉛によって構成する場合は、ダイキャストに
より形成された亜鉛の端板を使用するものであるが、一
般に亜鉛材は熱に弱く、応力が加わった状態で温度が10
0℃以上になると塑性流動（クループ）を起こす欠点が
ある。そして第８図（ｂ）に示す端板6a及び6bにおい
て、リベット４の頭部10及びかしめ部分11に接する近傍
部では、ヨーク１の積層体を圧縮してかしめられたリベ
ット４によって多大な応力を受けて構成されており、一
方この回転子が組み込まれる密閉型電動圧縮機の密閉容
器内の温度は120℃程度にも達する。この結果電動機の
運転によって亜鉛製の端板が塑性流動を起こして、かし
め部分が緩んで回転子が破壊に至る危険を有するもので
あり、信頼性の面で好ましくない。

従って密閉型電動圧縮機等に使用する回転子にあって
は、上記亜鉛製の端板に代えて、真ちゅう製の端板を使
用するのが好ましいのであるが、熱間鍛造又はダイキャ
ストにより形成される真ちゅうの端板は寸法精度が非常
に悪いため、特にバランスウェイト部7a,7bの重量精度
が悪くなり、この結果高速回転での振動、騒音が増大し
てしまう。従って端板を機械加工することによって精度
を管理しなくてはならず、真ちゅう自体が材料として高
価な上に、歩留まりが悪く且つ余分な工数を要すること
からコストアップが避けられないものである。

またリベット４のかしめ部分11は、第９図に示すよう
に、かしめ治具12によってかしめられるが、このとき端
板6bは図中矢印で示す方向へ荷重を受ける。この斜め方
向の荷重によって機械的強度の弱い亜鉛や真ちゅう製の
端板にはしばしばクラックが生じ、端板の固着強度上の
信頼性に乏しいものとなってしまう。そこで上記端板に
生じるクラックを防止するためには、端板を厚くする必
要があり、著しいコストアップを余儀なくされてしま
う。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、複数の薄鉄板を積層して厚肉円筒状のヨー
クを形成し、前記ヨークの外周部に永久磁石を配置し、
前記ヨークの軸方向端部にバランスウェイトを一体に備
えた端板を受前記ヨークを軸方向に貫通するリベットに
よって装着して成る永久磁石型回転子において、前記端
板は前記ヨークを構成すべき薄鉄板の少なくとも１枚と
結合状態に予めダイキャスト形成されており、前記端板
と結合した薄鉄板を端板と共にヨークの軸方向端部に配
置し、前記端板と結合した薄鉄板上で上記リベットをか
しめて構成するものである。

［作用］ リベットの頭部又はかしめ部分にはヨーク端部に配置
される薄鉄板が位置するため、かしめ後のリベットによ
る応力及びかしめ時の荷重は全て機械的及び熱的強度に
優れる鉄材より成るヨークが受けることになり、亜鉛材
等にて形成された端板には前記応力や荷重が加わること
はない。一方、端板はヨーク端部に配置される薄鉄板と
結合して一体化されているため、ヨークを構成する薄鉄
板相互をリベットによりかしめ固定することにより、端
板もヨーク端部に固定される。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す回転子の断面図であ
る。第１図において、1aは複数の薄鉄板を軸方向に積層
したヨーク、２はヨーク1aの外周部に複数配置された瓦
状の永久磁石、３は永久磁石２の外周部を覆う円筒状ス
テンレス管等の外周保護部材、12a,12bはバランスウェ
イト部7a,7bと一体に亜鉛等のダイスキャストにより形
成された端板、４はヨーク1aに設けたリベット通し穴９
を貫通してヨーク1aの両端でかしめられた複数のリベッ
トである。ヨーク1aを構成する複数の薄鉄板のうち、両
端部に配置される薄鉄板14a,14aには、第２図に示すよ
うに、複数のリベット通し穴９及びシャフト穴５以外に
ブリッジ状の切り起こし部13が複数設けてある。この薄
鉄板14aは、端板12a又は12bをダイキャスト形成する
際、端板を形成する溶湯の一部が上記切り起こし部13の
内部に進入して、第１図（ｂ）に図示されるように、端
板12a又は12bと結合状態に構成される。第３図はダイキ
ャストにより結合された端板12a（又は12b）とヨーク端
部の薄鉄板14aの外観を示しており、端板12a（又は12
b）にはリベット通し穴９の周囲にそれぞれ座ぐり状の
リベット逃げ部15が設けられる。尚、16は外周保護部材
３が嵌入される凹部である。

端板12a又は12bと結合状態に形成された上記構成の薄
鉄板14a,14aは、第１図に示されるように、永久磁石２
及び外周保護部材３が装着されたヨーク1aの両端部にそ
れぞれ配置され、しかる後ヨーク1aのリベット通し穴９
にリベット４が挿通されて、端部の薄鉄板14a,14a上で
このリベット４がかしめられる。このときリベット４の
頭部10及びかしめ部分11は、それぞれ端板12a及び12bに
設けたリベット逃げ部15内に収まるため、亜鉛材等にて
形成された端部12a及び12bにかしめ時に荷重やかしめ後
の応力が加わることはない。

上記構成により、薄鉄板14a,14aを含むヨーク1aの積
層薄鉄板の相互が固定され、同時に端板12a,12bをヨー
ク1aの端部に固定し、永久磁石２を保護すると共にバラ
ンスウェイト部7a,7bを端部に有する回転子が構成され
る。尚、永久磁石２の固定を一層強固にするために、永
久磁石２の相互間の軸方向に生じる隙間８、及び永久磁
石２と端板12a又は12bとの間に生じる隙間（図示せず）
等の永久磁石２の周囲の隙間に樹脂を充填してもよい。

第４図は本発明の別の実施例を示す回転子の断面図で
ある。第４図に示す回転子は、端板12c又は12dをダイキ
ャストにより形成すると同時にヨーク端部の薄鉄板14a,
14aと結合する際、溶湯が切り起こし部13の内部に進入
した後、薄鉄板14aの裏側へ回ってはみ出し頭部18を形
成しており、一方、ヨーク1bを構成する薄鉄板のうち端
部の薄鉄板14a以外の薄鉄板14bには、前記溶湯のはみ出
し頭部18の逃がし穴17が、端部の薄鉄板14aの切り起こ
し部13に対応する位置に複数設けてあり、その他の部分
については第１図のものと同一構成である。この結果、
端部の薄鉄板14a,14a上でリベット４をかしめて、ヨー
ク1bの積層薄鉄板の相互の固定と端部12c,12dのヨーク1
bの端部への固定を行ったとき、溶湯のはみ出し等部18
は薄鉄板14bの逃がし穴17に収納される。この構成によ
り、端板と端部の薄鉄板14aとの結合をより強固にする
ことができ、また上記逃がし穴17によって回転子の重量
を削減できる効果も有している。

第５図はヨーク端部に配置される薄鉄板の別の実施例
を示すものであり、第２図に示した切り起こし部13に代
えて、複数のバーリング穴19を設けたものである。

第６図は第５図に示した薄鉄板14cを用いた回転子を
バーリング穴19の部分で縦断して示す半断面図であり、
ヨーク端部の薄鉄板14cを用いた点以外は第４図に示し
た回転子と同一構成となっている。第６図に示す回転子
は、端板12e,12fをダイキャストにより形成すると同時
にヨーク端部の薄鉄板14c,14cと結合する際、溶湯がバ
ーリング穴19の内部に進入した後、薄鉄板14cの裏側へ
回ってはみ出し頭部18cを形成しており、一方、ヨーク1
cを構成する薄鉄板のうち端部の薄鉄板14c以外の薄鉄板
14bは第４図のものと同様に構成されて、この結果、端
部の薄鉄板14c,14c上でリベット４をかしめて、ヨーク1
cの積層薄鉄板の相互の固定と端板12e,12fのヨーク1cの
端部への固定を行ったとき、溶湯のはみ出し頭部18cを
薄鉄板14bの逃がし穴17に収納される。この薄鉄板14cを
用いることにより、ヨーク端部の薄鉄板を形成する際の
型費を安価となし、さらに精度管理も容易になる特長が
ある。

以上実施例においては、端板をダイキャストにより形
成する際に、ヨーク端部に配置される薄鉄板の一枚と結
合状態に形成した例を示したが、一層の強度を要する場
合はヨーク端部の薄鉄板の数枚と結合するようにしても
よく、また端板と結合させるヨーク端部の薄鉄板を若干
厚手の板材を用いてもよい。さらに必要に応じて、端板
とヨーク端部の薄鉄板とを結合して前記ヨーク端部の薄
鉄板上でリベットをかしめる本発明の構成は、回転子に
おける一方の端部のみに適用しても十分な効果が得られ
るものであり、この場合はリベットのかしめ部分が位置
する一方端が好ましい。

また第７図は本発明の変形例を示すものであり、第８
図（ｂ）に相当する回転子の断面図であり、第８図のも
のと同一又は均等構成の部分には第８図と同一の符号を
付してある。第７図の回転子の場合は、リベット４のか
しめ部分11に鉄ワッシャ20を介してリベット４をかしめ
たものであり、このように構成することにより、リベッ
ト４のかしめ時における斜め方向の荷重は鉄ワッシャ20
が負担するため、端板6cには軸方向の圧縮荷重が加わる
のみであり、この結果端板6cのクラック発生が防止され
て端板を薄く構成することが可能となる。

［発明の効果］ 本発明によれば、リベットの頭部又はかしめ部分には
機械的及び熱的強度に優れる鉄材が位置して、かしめ時
の荷重及びかしめ後の応力は全てヨークで負担するた
め、真ちゅうと比較して材料上及び製造工数上安価な亜
鉛材を端板に用いることが可能となり、回転子のコスト
ダウンに寄与できるものである。またリベットのかしめ
時の荷重が加わらないため、端板を薄く構成することが
可能となって、この点からも回転子のコストダウンが達
成される。

さらに、従来構造と比較してリベットの長さが大幅に
短縮できるため、回転子の強度上の信頼性が向上する特
長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示し、第１図
（ａ）は回転子の平面断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）
をＡ−Ｂ−Ｃ線にて切断して示す正面断面図、第２図及
び第５図は回転子のヨーク端部に配置される薄鉄板のそ
れぞれ別の例を示す斜視図、第３図は端板とヨーク端部
の薄鉄板とが結合された状態を示す斜視図、第４図
（ａ）は別の例を示す回転子の平面断面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）をＤ−Ｅ−Ｆ線にて切断して示す正面断面
図、第６図はさらに別の例を示す回転子の正面半断面
図、第７図は本発明の変形例を示す回転子の正面断面
図、第８図は従来の回転子の実施例を示し、（ａ）は平
面断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）をＰ−Ｑ−Ｒ線にて
切断して示す正面断面図、第９図は第８図に示すリベッ
トのかしめ時の状態を示す断面図である。 1,1a,1b,1c……ヨーク、２……永久磁石、４……リベッ
ト、５……シャフト穴、6a,6b,6c,12a,12b,12c,12d,12
e,12f……端板、7a,7b……バランスウェイト部、９……
リベット通し穴、14a,14c……ヨーク端部の薄鉄板。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の薄鉄板を積層して厚肉円筒状のヨー
   クを形成し、前記ヨークの外周部に永久磁石を配置し、
   前記ヨークの軸方向端部にバランスウェイトを一体に備
   えた端板を前記ヨークを軸方向に貫通するリベットによ
   って装着して成る永久磁石型回転子において、前記端板
   は前記ヨークの端部に配置される薄鉄板の少なくとも１
   枚と結合状態に予めダイキャスト形成され、この端板と
   結合した薄鉄板を前記ヨークの端部に配置し、前記端板
   と結合した薄鉄板上で前記リベットをかしめて構成した
   ことを特徴とする永久磁石型回転子。