JP5839913B2 - 流体機械及び流体機械の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば冷媒ガスや空気等の気体を圧縮する電動圧縮機や、たとえば水や油等の液体を移動させるポンプとして利用される流体機械及び流体機械の製造方法に関するものである。

従来から、流体機械の一つである電動圧縮機（以下、単に圧縮機と称する）は、たとえば空気調和装置、給湯機又は冷凍装置等のヒートポンプ装置の一構成要素として利用されている。一般的な圧縮機は、圧縮機構部と電動機を備えている。電動機は、回転子と固定子で構成されており、回転力を圧縮機構部に伝達するための主軸が回転子に固定されている。回転子は、主軸に焼嵌めや圧入することで固定されることが多い（たとえば、特許文献１参照）。

また、回転子を主軸に圧入して固定しているものもある（たとえば、特許文献２参照）。さらに、主軸にいわゆるキー溝（スプライン溝、切り溝）を設け、回転子にいわゆるキー部材（スプライン歯、突部）を設け、回転及び軸方向の移動を規制し、主軸と回転子とを締結しているものもある（たとえば、特許文献２、３参照）。

また、複数枚の鋼板を積層させ構成した回転子が存在している。このような回転子は、積層した鋼板の内部に永久磁石を配置し、積層鋼板の両側（両端部）に非磁性体からなる端板を有し、端板と積層鋼板とを貫通するリベットにより締結していることが多い。さらに、回転子の一端もしくは両端にバランスウエイトを配し、端板、積層鋼板、及び、バランスウエイトをリベットで締結しているものもある。

特開２０１０−２２６９３２号公報（たとえば、図２等） 特開昭５９−１０６８３８号公報（たとえば、図２〜図５等） 特開昭６２−１６０３４号公報（たとえば、図５等）

主軸と回転子とを焼嵌め固定しているものにおいては、焼嵌め時の加熱による熱で回転子内の永久磁石も加熱されてしまい、永久磁石の特性が劣化する可能性があった。焼嵌めによらず、圧入で主軸と回転子を固定するものにおいては、回転子と主軸の強度に関する配慮が必要であり、製造コストの上昇を招くことになっていた。また、キー溝方式では、キー溝の加工やキー部材が必要となり、更に製造コストの上昇を招くことになってしまう。さらに、端板、積層鋼板及びバランスウエイトをリベットで締結するものにおいては、リベットをかしめる作業が必要となり、作業工数の増加を招いていた。

本発明は、以上のような課題のうち少なくとも１つを解決するためになされたもので、回転子を加熱することなく組み立てることができる流体機械及び流体機械の製造方法を提供することを目的としている。

本発明に係る流体機械は、密閉容器と、前記密閉容器内に配置され、流体を圧縮する圧縮機構部と、前記密閉容器内に配置され、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、前記圧縮機構部と前記電動機とを連結する主軸と、を備え、前記電動機は、鉄心に複数相の巻線が装着された固定子と、前記主軸が固着され、前記固定子の内周面側に回転可能に配設した回転子と、で構成されており、前記回転子は、前記主軸の外径と略同一又は前記主軸の外径以上の径を有し、前記主軸が挿通される第１貫通孔、永久磁石が装着される磁石挿入孔、及び、前記回転子の円周方向の位置を決める位置決めピンが圧入される第１位置決め孔が形成された鋼板が複数枚積層された積層鋼板と、前記主軸が挿通される第２貫通孔、及び前記位置決めピンの先端が装着される位置決め凹部が形成され、前記積層鋼板の一方の面側に設けられた固定部材と、前記積層鋼板に形成された前記第１位置決め孔に圧入され、先端が前記固定部材に装着されることで前記回転子の円周方向の位置を決めるとともに、前記積層鋼板を固定する位置決めピンと、を備え、前記位置決めピンの直径は、前記第１位置決め孔の直径より大きく構成されており、前記位置決めピンは、前記第１位置決め孔に圧入されており、前記主軸の上端側には、外径が前記第１貫通孔の径よりも大きく、前記第１貫通孔の周縁に係止することで軸方向の位置を決定する段部が形成されており、前記主軸が前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に挿通され、前記段部が前記第１貫通孔の周縁に係止し、前記位置決め凹部と前記位置決めピンの先端が合致した状態で、前記固定部材を前記主軸に固着されたものである。

本発明に係る流体機械の製造方法は、主軸が挿通される第１貫通孔、永久磁石が装着される磁石挿入孔、及び、回転子の円周方向の位置を決める位置決めピンが圧入される第１位置決め孔が形成された複数枚の鋼板を積層させた積層鋼板内に永久磁石を装着し、前記積層鋼板の上下端に、前記主軸が挿通される第３貫通孔、及び前記位置決めピンが圧入される第２位置決め孔が形成された端板を配置し、前記端板の一方側に、前記位置決めピンが圧入される第３位置決め孔が形成されたバランスウエイトを配置し、前記第１位置決め孔、前記第２位置決め孔、及び、前記第３位置決め孔に、前記第１位置決め孔、前記第２位置決め孔、及び、前記第３位置決め孔の直径より大きく構成された直径を有する位置決めピンを圧入し、前記第１貫通孔、及び、前記第３貫通孔に前記主軸を圧入又は隙間嵌めし、前記主軸が挿通される第２貫通孔、及び前記位置決めピンの先端が装着される位置決め凹部が形成された固定部材を前記主軸に挿通し、前記位置決め凹部と前記位置決めピンの先端が合致した状態で前記固定部材を前記主軸に固着するものである。

本発明に係る流体機械によれば、回転子を加熱することなく組立作業が行え、加熱による磁石特性の劣化を大幅に抑制することができる。

本発明に係る流体機械の製造方法によれば、回転子の加熱のためのエネルギーが不要であり、回転子を加熱、冷却する時間も短縮できる。そのため、製造工数、組立作業時間、製造コストの削減を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機の回転子を概略的に示す概略図である。 積層鋼板の平面図である。 端板の平面図である。 従来構造の回転子を概略的に示す参考図である。 本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機の主軸と回転子との組み立てを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態２に係る電動圧縮機の回転子を概略的に示す概略図である。 本発明の実施の形態３に係る電動圧縮機の回転子を概略的に示す概略図である。 積層鋼板内に配した永久磁石が抜け落ちないように開放側を上向きに組み立てを行う場合の参考説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機（以下、圧縮機１００と称する）の概略構成の一例を示す概略縦断面図である。図１に基づいて、流体機械の１つである圧縮機１００の構成及び動作について説明する。この圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置の一構成要素となるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

この圧縮機１００は、冷媒などの流体を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出するものである。圧縮機１００は、圧縮機構部Ａと駆動機構部Ｂとを有している。この圧縮機構部Ａ及び駆動機構部Ｂは、シェル（密閉容器）１内に収納されている。このシェル１０は、圧力容器となっている。図１に示すように、圧縮機構部Ａがシェル１０の上側に配置され、駆動機構部Ｂがシェル１０の下側に配置されている。シェル１０の底部は、冷凍機油を貯留する油だめ１１となっている。また、シェル１０には、流体を吸入するための吸入管１２と、流体を吐出するための吐出管１３とが連接されている。

圧縮機構部Ａは、吸入管１２から吸入した流体を圧縮してシェル１０内の吐出空間１５に排出する機能を有している。この吐出空間１５に排出された流体は、吐出管１３から圧縮機１００の外部に吐出されるようになっている。駆動機構部Ｂは、圧縮機構部Ａで流体を圧縮するために、圧縮機構部Ａを構成する揺動スクロール２４を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、駆動機構部Ｂが主軸２を介して揺動スクロール２４を駆動することによって、圧縮機構部Ａで流体を圧縮するようになっているのである。

圧縮機構部Ａは、揺動スクロール２４と、固定スクロール２８とで概略構成されている。図１に示すように、揺動スクロール２４は下側に、固定スクロール２８は上側に配置されるようになっている。固定スクロール２８には、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部２９が形成されている。また、揺動スクロール２４にも、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部２５が形成されている。揺動スクロール２４及び固定スクロール２８は、ラップ部２５とラップ部２９とを互いに噛み合わせ、シェル１０内に装着されている。そして、ラップ部２５とラップ部２９との間には、相対的に容積が変化する圧縮室１８が形成される。

固定スクロール２８は、フレーム３１に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール２８の中央部には、圧縮され、高圧となった流体を吐出する吐出ポート３０が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった流体は、固定スクロール２８の上部に設けられている吐出空間１５に排出されるようになっている。揺動スクロール２４は、固定スクロール２８に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。また、揺動スクロール２４のラップ部２５形成面とは反対側の面（以下、スラスト面２７と称する）の略中心部には、中空円筒形状の旋回スクロールボス部２６が形成されている。この旋回スクロールボス部２６には、後述する主軸２の上端に設けられた偏心ピン部２ｃが嵌入（係合）される。

駆動機構部Ｂは、主軸２に固定された回転子１と、シェル１０に収容され、固着保持された固定子２０と、回転軸である主軸２とで構成されている。回転子１は、主軸２に固定され、固定子２０への通電が開始することにより回転駆動し、主軸２を回転させるようになっている。また、固定子２０の外周面は焼嵌め等によりシェル１０に固着支持されている。そして、回転子１は、固定子２０の内周面側に回転可能に配設されている。すなわち、回転子１及び固定子２０でモーター（永久磁石形電動機）を構成しているのである。なお、回転子１の構成については、以下で詳細に説明するものとする。

固定子２０は、固定子鉄心（図示省略）に複数相の固定子巻線（図示省略）を装着して構成されている。主軸２は、回転子１の回転に伴って回転し、揺動スクロール２４を旋回させるようになっている。この主軸２の上端部は、揺動スクロール２４の旋回スクロールボス部２６と回転自在に嵌合する偏心ピン部２ｃが形成されている。油だめ１１に溜まっている冷凍機油は、主軸２の回転に伴い、吸い上げられて、主軸２に形成されている図示省略の給油流路を流れて圧縮機構部Ａに給油されるようになっている。

主軸２の上方部分は、フレーム３１の貫通孔に設けられている主軸受３４で回転自在に支持され、主軸の下方部分は、サブフレーム３２の貫通孔に設けられている副軸受（図示省略）で回転自在に支持されている。

フレーム３１は、シェル１０の内周面に固着され、中心部に主軸２を挿通される貫通孔が形成されている。この貫通孔には、主軸２を回転自在に支持する主軸受３４が設けられている。また、フレーム３１に、揺動スクロール２４のスラスト面２７側から軸方向下側に貫通する排油穴を形成し、スラスト面２７を潤滑した冷凍機油を油だめ１１に戻すようにしておくとよい。なお、フレーム３１は、その外周面を焼嵌めや溶接等によってシェル１０の内周面に固定するとよい。

サブフレーム３２は、シェル１０の内周面に外周面が焼嵌めや溶接等によって固着され、中心部に主軸２が挿通される貫通孔が形成されている。この貫通孔には、主軸２を回転自在に支持させるための副軸受が設けられている。このサブフレーム３２は、シェル１０内の下方に設置され、主軸２の下方部分を支持している。

揺動スクロール２４と固定スクロール２８との間、もしくは揺動スクロール２４とフレーム３１との間には、揺動スクロール２４の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング３３が配設されている。このオルダムリング３３は、揺動スクロール２４と固定スクロール２８との間に配設され、揺動スクロール２４の自転運動を阻止するとともに、公転旋回運動を可能とする機能を果たすようになっている。つまり、オルダムリング３３は、揺動スクロール２４の自転防止機構として機能している。なお、図１では、揺動スクロール２４と固定スクロール２８との間にオルダムリング３３を配設した例を示しているが、上述したように揺動スクロール２４とフレーム３１との間にオルダムリング３３を配設してもよい。

ここで、圧縮機１００の動作について簡単に説明する。
モータを構成する回転子１は、固定子２０が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、回転子１に固定された主軸２が回転駆動する。揺動スクロール２４は、主軸２の偏心ピン部２ｃに係合されており、揺動スクロール２４の自転回転運動がオルダムリング３３の自転防止機構によって公転旋回運動に変換される。この主軸２の回転駆動によって、シェル１０内の流体が固定スクロール２８のラップ部２９と揺動スクロール２４のラップ部２５とにより形成される圧縮室１８内へ流れ、吸入過程が開始する。

圧縮室１８内に流体が吸入されると、偏心させられた揺動スクロール２４の公転旋回運動で、圧縮室１８の容積を減少させる圧縮過程へと移行する。つまり、圧縮機構部Ａでは、揺動スクロール２４が公転旋回運動すると、流体が吸入口となる揺動スクロール２４のラップ部２５及び固定スクロール２８のラップ部２９の最外周開口部から取り込まれて、揺動スクロール２４の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。なお、流体は、吸入管１２からシェル１０内に流入するようになっている。そして、圧縮室１８で圧縮された流体は、吐出過程に移行する。つまり、流体は、固定スクロール２８の吐出ポート３０を通過し、吐出空間１５を経由してから圧縮機１００の外部へと吐出されるのである。

図２は、本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機１００の回転子１を概略的に示す概略図である。図３は、積層鋼板１ａの平面図である。図４は、端板１ｃ、端板１ｄの平面図である。図２〜図４に基づいて、回転子１について説明する。なお、図５は、従来構造の回転子１’を概略的に示す参考図である。この図５では、図２に示す回転子１と同一部分には、同一符号に「’」を付加して図示するものとする。また、図５では回転子内に収めた永久磁石１ｂを図示しているが、図２では永久磁石の図示を省略している。

図２に示す回転子１は、主軸２が回転子１に形成されている第１貫通孔１ｇ−１に圧入又は隙間嵌めによって固定されているものである。この回転子１は、主軸２に固定され、固定子２０及び主軸２とともにモーターの一部を構成し、固定子２０の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。

また、図２において、回転子１は、複数枚の鋼板（以下、積層鋼板１ａと称する）を積層させて構成されている。そして、回転子１の上端及び下端には、それぞれ積層鋼板１ａの外径と略等しい外径を有する端板１ｃ、端板１ｄが設置されている。つまり、端板１ｃ、端板１ｄは、積層鋼板１ａを上下から挟むように設置されている。また、下端側の端板１ｄの下側には、回転時のバランスを保つためのバランスウエイト１ｆが取り付けられている。さらに、バランスウエイト１ｆの下側には、固定部材３が主軸２に対し固着されている。この固定部材３は、略中央部に形成されている第２貫通孔１ｇ−２に主軸２が固定されることで回転子１を下方で支持している。

積層鋼板１ａ、端板１ｃ、端板１ｄ、バランスウエイト１ｆには、軸方向に貫通する位置決め孔が形成されている。なお、積層鋼板１ａに形成されている位置決め孔を第１位置決め孔１ｈ−１、端板１ｃ及び端板２ｄに形成されている位置決め孔を第２位置決め孔１ｈ−２、バランスウエイト１ｆに形成されている位置決め孔を第３位置決め孔１ｈ−３とそれぞれ称し、以下の説明においては、それらをまとめて位置決め孔１ｈと称する場合がある。

位置決め孔１ｈには、位置決めピン１ｉが挿通されるようになっている。位置決めピン１ｉは、回転子１の円周方向の位置を決定するとともに、積層鋼板１ａを固定するものである。そして、位置決めピン１ｉの直径は、積層鋼板１ａ、端板１ｃ、端板１ｄ、バランスウエイト１ｆのそれぞれに形成されている位置決め孔１ｈの直径より大きく構成されている。また、固定部材３には、位置決めピン１ｉの先端（図面下側）が装着される位置決め凹部３ａが形成されている。この固定部材３には、上述したように、主軸２が挿通される第２貫通孔１ｇ−２が形成されている。

図３に示すように、積層鋼板１ａには、第１位置決め孔１ｈ−１の他に、主軸２が挿通される第１貫通孔１ｇ−１（以下、第１貫通孔１ｇ−１の内径を１ｇ−１と称する場合がある）が略中央部に貫通形成されている。また、積層鋼板１ａには、第１位置決め孔１ｈ−１及び第１貫通孔１ｇ−１の他に、永久磁石１ｂが装着される空隙である磁石挿入孔１ｊが貫通形成されている。図３では、磁石挿入孔１ｊが６個形成されている場合を例に示しているが、磁石挿入孔１ｊの個数を特に限定するものではない。

図４に示すように、端板１ｃ、端板１ｄには、第２位置決め孔１ｈ−２の他に、主軸２が挿通される第３貫通孔１ｇ−３が形成されている。なお、端板１ｃ、端板１ｄには、磁石挿入孔が形成されていない。つまり、端板１ｃ、端板１ｄが装着された永久磁石１ｂのストッパーとして機能している。このとき、端板１ｃ、端板１ｄを非磁性体で構成することにより、回転子軸方向の漏れ磁束を抑制する機能を持たせることもある。

なお、バランスウエイト１ｆには、第３位置決め孔１ｈ−３の他に、主軸２が挿通される貫通孔が形成されているものもある。なお、バランスウエイト１ｆには、磁石挿入孔が形成されていない。また、バランスウエイト１ｆの貫通孔の有無は、バランスウエイト１ｆの形状による。

主軸２の回転子１の取り付け部の上端には、軸方向の位置決め用の回転子位置決め用段部（以下、段部２ａと称する）が形成されている。この段部２ａは、主軸２の上端側が第１貫通孔１ｇ−１に入り込まないように内径１ｇ−１よりも外径を大きくした部分である。この段部２ａが、端板１ｃの上端側の周縁に係止することで、回転子１の軸方向の位置が決定されることになる。また、主軸２の回転子１の第１貫通孔１ｇ−１に対応する位置の外径には、符号「２ｂ」を付記している。そして、図２に示す回転子１は、回転子１の内径１ｇ−１を主軸２の外径２ｂに対して略同一または大きく設定（内径１ｇ−１＞外径２ｂ）し、主軸２を圧入または隙間嵌めによって固定するようにしたものである。

それに対し、図５に示す従来の回転子１’は、主軸２’が回転子１’に焼嵌めによって固定されているものである。図５に示す回転子１’も、主軸２’に固定され、固定子２０’及び主軸２’とともにモーターの一部を構成し、固定子の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。しかしながら、回転子１’は、固定部材３が設置されておらず、積層鋼板１ａ’、端板１ｃ’、端板１ｄ’、バランスウエイト１ｆ’に貫通形成したリベット挿通孔１ｈ’（位置決め孔１ｈに相当）にリベット１ｅを挿通させたものである。

主軸２’と回転子１’とを焼嵌めで固定すると、回転子１’の焼嵌め加熱による熱で回転子１’内に装着されている永久磁石も加熱され、磁石特性が劣化してしまう可能性がある。そこで、回転子１は、主軸２を圧入又は隙間嵌め固定することによって、主軸２’を焼嵌め固定するものに比べ、磁石特性の劣化を大幅に抑制している。そして、回転子１は、主軸２の段部２ａ及び固定部材３によって、積層鋼板１ａを上下から挟み込み、主軸２と回転子１の固定力をも増強するようにしている。以下に、圧入又は隙間嵌めを利用した場合の主軸２と回転子１との組み立てについて説明する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００の主軸２と回転子１との組み立てを説明するための説明図である。図６に基づいて、主軸２と回転子１との組み立てについて詳細に説明する。

図６（ａ）
複数枚の鋼板を積層させた積層鋼板１ａ内に永久磁石１ｂを装着する。それから、積層鋼板１ａの上端に端板１ｃ、下端に端板１ｄを配置する。その後、端板１ｄの下側にバランスウエイト１ｆを配置し、これらに形成した位置決め孔１ｈに位置決めピン１ｉを圧入する。

図６（ｂ）
このようにして回転子１が組み立てられる。

図６（ｃ）
回転子１の内径１ｇ−１は、主軸２の外径２ｂと略同一または１ｇ−１＞２ｂとなるよう設定されている。そのため、回転子１は、主軸２に対し焼嵌めすることなく圧入または隙間嵌めできる構成となっている。
このとき、締め代（（２ｂ）−（１ｇ−１））については、焼嵌めによる組立方法では必要保持力を満足するために主軸径に対し２／１００００〜１００／１００００として設計するのが一般的だが、隙間嵌めでは締め代＜０、圧入では主軸径に対し２／１００００〜３０／１００００の小さな締め代で設計するとよい。これにより、圧入時の圧入荷重による主軸２、回転子１の損傷や製造コストの増大を回避、抑制することが可能である。
固定部材３は、第２貫通孔１ｇ−２に主軸２が挿通され、位置決め凹部３ａと位置決めピン１ｉの先端が合致するように主軸２に対し固着される。固定部材３の固着を特に限定するものではないが、たとえば焼嵌め等により主軸２を固定部材３の第２貫通孔１ｇ−２に固着するとよい。

なお、主軸２に各部材を順次投入して組み立てていく場合、位置決め孔１ｈに予めガイド（図示省略）を通しながら組み立てするとよい。このようにすれば、各部材の位置決めが確実に行える。最後に、位置決めピン１ｉを、固定部材３、積層鋼板１ａ、端板１ｃ、端板１ｄ、バランスウエイト１ｆに対して一回圧入し、回転子１が組み立てられる。さらに、端板１ｃ、端板１ｄや積層鋼板１ａの打ち抜きプレス機と主軸２―回転子１の組立装置を一体にすることもできる。このような組立装置を用いれば、打ち抜かれた端板１ｃ、端板１ｄ、積層鋼板１ａを順次、主軸２に積層していき、所定の積厚まで打ち抜き終わると、永久磁石１ｂを挿通し、端板１ｄとバランスウエイト１ｆを被せ、その上から固定部材３を主軸２に挿通し固着するといった方法もあり、更なる製造工程の効率化が可能である。

以上のように、電動圧縮機１００によれば、主軸２に形成した段部２ａと、回転子１の下端に固着した固定部材３と、により回転子１を挟み込むことで、軸方向の位置決めと固定が可能になっている。したがって、電動圧縮機１００によれば、複雑な構造にすることなく、主軸２の軸方向の位置決めと、主軸２と回転子１との固定を容易にでき、永久磁石の磁石特性の劣化抑制も実現できる。また、位置決めピン１ｉの一端が固定部材３の位置決め凹部３ａに係合するようにしているので円周方向の位置決めと固定も確実に行える。さらに、リベットによるカシメの工程も省略できるので、製造工数の削減もできる。

よって、電動圧縮機１００によれば、回転子１を加熱することなく組み立てることができ、加熱による磁石特性の劣化を大幅に抑制することができる。また、回転子１の加熱のためのエネルギーも不要であり、回転子１を加熱、冷却する時間も短縮でき、製造に要する工数、時間、コストの削減に繋がる。

なお、図２では、位置決め凹部３ａが固定部材３を貫通していない状態を例に示したが、位置決め凹部３ａを位置決め孔部として固定部材３を貫通していてもよい。ただし、この場合も位置決めピン１ｉの先端が位置決め孔部に到達した位置で組み立てる。また、位置決めピン１ｉは、位置決め孔１ｈの径よりも大きな径を有し、位置決め孔１ｈに圧入可能な棒状部材であればよく、材質や形状を特に限定するものではない。さらに、主軸２を回転子１に圧入又は隙間嵌めされると説明したが、回転子１を主軸２に圧入又は隙間嵌めされることを含んでいるものとする。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る電動圧縮機の回転子１Ａを概略的に示す概略図である。図７に基づいて、回転子１Ａについて説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、回転子１Ａにも永久磁石が収められているが、図７では永久磁石の図示を省略している。

図７に示す回転子１Ａは、主軸２が回転子１Ａに圧入又は隙間嵌めによって固定されているものである。この回転子１Ａは、主軸２に固定され、固定子２０及び主軸２とともにモーターの一部を構成し、固定子２０の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。つまり、回転子１Ａは、実施の形態１で説明した電動圧縮機１００等の流体機械に組み込まれて利用される。実施の形態１では、バランスウエイト１ｆと固定部材３とを分けた例を示したが、実施の形態２では、バランスウエイト１ｆと固定部材３とを一体（以下、固定部材３Ａと称する）とした例を示している。それ以外は、実施の形態１と同様である。

固定部材３Ａは、平面視した状態において略円環状の部分（図７に示す部分３Ａ−１）と、平面視した状態において略扇状（扇形環形状）の部分（図７に示す部分３Ａ−２）と、で構成されている。部分３Ａ−１は、回転子１Ａを固定するために機能する部分である。部分３Ａ−２は、バランスウエイトとして機能する部分である。固定部材３Ａの部分３Ａ−１には、位置決めピン１ｉの先端（図面下側）が装着される位置決め凹部３ａＡが形成されている。

以下に、主軸２と回転子１Ａとの組み立てについて説明する。
複数枚の鋼板を積層させた積層鋼板１ａ内に永久磁石１ｂ（図３、図６参照）を装着する。それから、積層鋼板１ａの上端に端板１ｃ、下端に端板１ｄを配置する。その後、これらに形成した位置決め孔１ｈに位置決めピン１ｉを圧入する。このようにして回転子１Ａが組み立てられる。回転子１Ａの内径１ｇ−１は、主軸２の外径２ｂと略同一または１ｇ−１＞２ｂとなるよう設定されている。そのため、回転子１Ａは、主軸２に対し焼嵌めすることなく圧入または隙間嵌めできる構成となっている。固定部材３Ａは、位置決め凹部３ａＡと位置決めピン１ｉの先端が合致するように主軸２に対し固着される。固定部材３Ａの固着を特に限定するものではないが、たとえば焼嵌め等により固定部材３を主軸に固着するとよい。

なお、主軸２に各部材を順次投入して組み立てていく場合、位置決め孔１ｈに予めガイド（図示省略）を通しながら組み立てするとよい。このようにすれば、各部材の位置決めが確実に行える。最後に、位置決めピン１ｉを、固定部材３Ａ、積層鋼板１ａ、端板１ｃ、端板１ｄに対して一回圧入し、回転子１Ａが組み立てられる。また、端板１ｃ、端板１ｄや積層鋼板１ａの打ち抜きプレス機と主軸２―回転子１Ａの組立装置を一体にすることもできる。このような組立装置を用いれば、打ち抜かれた端板１ｃ、端板１ｄ、積層鋼板１ａが順次、主軸２に積層していき、所定の積厚まで打ち抜き終わると、永久磁石１ｂを挿通し、端板１ｄを被せ、その上から固定部材３Ａを主軸２に挿通し固着するといった方法もあり、更なる製造工程の効率化が可能である。

以上のように、実施の形態２に係る電動圧縮機によれば、主軸２に形成した段部２ａと、回転子１Ａの下端に固着した固定部材３Ａと、により回転子１Ａを挟み込むことで、軸方向の位置決めと固定が可能になっている。したがって、実施の形態２に係る電動圧縮機によれば、複雑な構造にすることなく、主軸２の軸方向の位置決めと、主軸２と回転子１Ａとの固定を容易にでき、永久磁石の磁石特性の劣化抑制も実現できる。また、位置決めピン１ｉの一端が固定部材３Ａの位置決め凹部３ａＡに係合するようにしているので円周方向の位置決めと固定も確実に行える。さらに、リベットによるカシメの工程も省略できるので、製造工数の削減もできる。加えて、固定部材３Ａは、固定部材としての機能とバランスウエイトとして機能を併せ持つ構成なので、その分部品点数を削減することができる。

よって、実施の形態２に係る電動圧縮機によれば、回転子１Ａを加熱することなく組み立てることができ、加熱による磁石特性の劣化を大幅に抑制することができる。また、回転子１Ａの加熱のためのエネルギーも不要であり、回転子１Ａを加熱、冷却する時間も短縮でき、製造に要する工数、時間、コストの削減に繋がる。また、一部の部品を一体化することで、部品点数の削減にも繋がる。

なお、図７では、位置決め凹部３ａＡが固定部材３Ａを貫通していない状態を例に示したが、位置決め凹部３ａＡを位置決め孔部として固定部材３Ａを貫通していてもよい。ただし、この場合も位置決めピン１ｉの先端が位置決め孔部に到達した位置で組み立てる。また、位置決めピン１ｉは、位置決め孔１ｈの径よりも大きな径を有し、位置決め孔１ｈに圧入可能な棒状部材であればよく、材質や形状を特に限定するものではない。さらに、主軸２を回転子１Ａに圧入又は隙間嵌めされると説明したが、回転子１Ａを主軸２に圧入又は隙間嵌めされることを含んでいるものとする。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る電動圧縮機の回転子１Ｂを概略的に示す概略図である。図８に基づいて、回転子１Ｂについて説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１、実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１、実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、回転子１Ｂにも永久磁石が収められているが、図８では永久磁石の図示を省略している。

図８に示す回転子１Ｂは、主軸２が回転子１Ｂに圧入又は隙間嵌めによって固定されているものである。この回転子１Ｂは、主軸２に固定され、固定子２０及び主軸２とともにモーターの一部を構成し、固定子２０の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。つまり、回転子１Ｂは、実施の形態１で説明した電動圧縮機１００等の流体機械に組み込まれて利用される。実施の形態２では、バランスウエイト１ｆと固定部材３とを一体として固定部材３Ａで主軸２と回転子１Ａとを固定する場合を例に示したが、実施の形態３では、バランスウエイト１ｆと固定部材３とを非磁性体材料で一体（以下、固定部材３Ｂと称する）とし、端板１ｄを省略した場合を例に示している。それ以外は、実施の形態２と同様である。

固定部材３Ｂは、平面視した状態において略円環状の部分（図８に示す部分３Ｂ−１）と、平面視した状態において略扇状（扇形環形状）の部分（図８に示す部分３Ｂ−２）と、で構成されている。部分３Ｂ−１は、回転子１Ｂを固定するために機能する部分である。部分３Ｂ−２は、バランスウエイトとして機能する部分である。固定部材３Ｂの部分３Ｂ−１には、位置決めピン１ｉの先端（図面下側）が装着される位置決め凹部３ａＢが形成されている。

以下に、主軸２と回転子１Ｂとの組み立てについて説明する。
複数枚の鋼板を積層させた積層鋼板１ａ内に永久磁石１ｂ（図３、図６参照）を装着する。それから、積層鋼板１ａの上端に端板１ｃを配置する。その後、これらに形成した位置決め孔１ｈに位置決めピン１ｉを圧入する。このようにして回転子１Ｂが組み立てられる。回転子１Ｂの内径１ｇ−１は、主軸２の外径２ｂと略同一または１ｇ−１＞２ｂとなるよう設定されている。そのため、回転子１Ｂは、主軸２に対し焼嵌めすることなく圧入または隙間嵌めできる構成となっている。固定部材３Ｂは、位置決め凹部３ａＢと位置決めピン１ｉの先端が合致するように主軸２に対し固着される。固定部材３Ｂの固着を特に限定するものではないが、たとえば焼嵌め等により固定部材３Ｂを主軸に固着するとよい。

なお、回転子１Ｂには端板１ｄが設けられておらず、回転子１Ｂを主軸２に対し圧入又は隙間嵌めするとき、磁石挿入孔１ｊの下方が開放されている。そのため、積層鋼板１ａ内に配した永久磁石１ｂが抜け落ちないように開放側を常に上向きに組み立てを行う、もしくは抜け落ち防止のための支持や仮蓋の処置を取らなければならない（図９参照）。

図９は、積層鋼板１ａ内に配した永久磁石１ｂ（図３、図６参照）が抜け落ちないように開放側を上向きに組み立てを行う場合の参考説明図である。上述したように、回転子１Ｂには端板１ｄが設けられていない。そのため、回転子１Ｂを主軸２に対し圧入又は隙間嵌めするとき、磁石挿入孔１ｊの下方が開放され、永久磁石１ｂが抜け落ちてしまう可能性がある。そこで、図９に示すように、積層鋼板１ａ内に配した永久磁石１ｂが抜け落ちないように開放側を上向きにする。

まず、主軸２の下端を上に向けて、主軸２をセットする（図９（１））。それから、主軸２を第１貫通孔１ｇ−１に圧入又は隙間嵌めする（図９（２））。主軸２が第１貫通孔１ｇ−１に挿通された状態で、固定部材３Ｂを、固定部材３Ｂの位置決め凹部３ａＢと位置決めピン１ｉの先端とが合致するように配置し、主軸２に対して固着する（図９（３））。このようにすれば、永久磁石１ｂが抜け落ちることもなく、複雑な作業工程を経ることもなく、主軸２と回転子１Ｂとを組み立てることが可能になる。

積層鋼板１ａ内に配した永久磁石１ｂが抜け落ちないように開放側を上向きに組み立てを行う場合であって、主軸２に各部材を順次投入して組み立てていく場合、位置決め孔１ｈに予めガイド（図示省略）を通しながら組み立てするとよい。このようにすれば、各部材の位置決めが確実に行える。最後に、位置決めピン１ｉを、固定部材３Ｂ、積層鋼板１ａ、端板１ｃに対して一回圧入し、回転子１Ｂが組み立てられる。また、端板１ｃや積層鋼板１ａの打ち抜きプレス機と主軸２―回転子１Ｂの組立装置を一体にすることもできる。このような組立装置を用いれば、打ち抜かれた端板１ｃ、積層鋼板１ａが順次、主軸２に積層していき、所定の積厚まで打ち抜き終わると、永久磁石１ｂを挿通し、その上から固定部材３Ｂを主軸に固着するといった方法もあり、更なる製造工程の効率化が可能である。

以上のように、実施の形態３に係る電動圧縮機によれば、主軸２に形成した段部２ａと、回転子１Ｂの下端に固着した固定部材３Ｂと、により回転子１Ｂを挟み込むことで、軸方向の位置決めと固定が可能になっている。したがって、実施の形態３に係る電動圧縮機によれば、複雑な構造にすることなく、主軸２の軸方向の位置決めと、主軸２と回転子１Ｂとの固定を容易にでき、永久磁石の磁石特性の劣化抑制も実現できる。また、位置決めピン１ｉの一端が固定部材３Ｂの位置決め凹部３ａＢに係合するようにしているので円周方向の位置決めと固定も確実に行える。さらに、リベットによるカシメの工程も省略できるので、製造工数の削減もできる。加えて、固定部材３Ｂは、固定部材としての機能とバランスウエイトとして機能と端板としての機能とを併せ持つ構成なので、その分部品点数を削減することができる。

よって、実施の形態３に係る電動圧縮機によれば、回転子１Ｂを加熱することなく組み立てることができ、加熱による磁石特性の劣化を大幅に抑制することができる。また、回転子１Ｂの加熱のためのエネルギーも不要であり、回転子１Ｂを加熱、冷却する時間も短縮でき、製造に要する工数、時間、コストの削減に繋がる。また、一部の部品を一体化することで、部品点数の削減にも繋がる。

なお、図８では、位置決め凹部３ａＢが固定部材３Ｂを貫通していない状態を例に示したが、位置決め凹部３ａＢを位置決め孔部として固定部材３Ｂを貫通していてもよい。ただし、この場合も位置決めピン１ｉの先端が位置決め孔部に到達した位置で組み立てる。また、位置決めピン１ｉは、位置決め孔１ｈの径よりも大きな径を有し、位置決め孔１ｈに圧入可能な棒状部材であればよく、材質や形状を特に限定するものではない。さらに、主軸２を回転子１Ｂに圧入又は隙間嵌めされると説明したが、回転子１Ｂを主軸２に圧入又は隙間嵌めされることを含んでいるものとする。

以上、本発明の特徴事項を実施の形態に分けて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、各実施の形態では、流体機械の一例として電動圧縮機を挙げて説明したが、各実施の形態に係る回転子を搭載する流体機械、たとえば水や油等の液体を移動させるポンプなどにも適用可能である。

１ 回転子、１Ａ 回転子、１Ｂ 回転子、１ａ 積層鋼板、１ｂ 永久磁石、１ｃ 端板、１ｄ 端板、１ｅ リベット、１ｆ バランスウエイト、１ｇ−１ 第１貫通孔（内径）、１ｇ−２ 第２貫通孔、１ｇ−３ 第３貫通孔、１ｈ 位置決め孔、１ｈ−１ 第１位置決め孔、１ｈ−２ 第２位置決め孔、１ｈ−３ 第３位置決め孔、１ｉ 位置決めピン、１ｊ 磁石挿入孔、２ 主軸、２ａ 段部、２ｂ 外径、２ｃ 偏心ピン部、３ 固定部材、３Ａ 固定部材、３Ａ−１ 部分、３Ａ−２ 部分、３Ｂ 固定部材、３Ｂ−１ 部分、３Ｂ−２ 部分、３ａ 位置決め凹部、３ａＡ 位置決め凹部、３ａＢ 位置決め凹部、１０ シェル、１１ 油だめ、１２ 吸入管、１３ 吐出管、１５ 吐出空間、１８ 圧縮室、２０ 固定子、２４ 揺動スクロール、２５ ラップ部、２６ 旋回スクロールボス部、２７ スラスト面、２８ 固定スクロール、２９ ラップ部、３０ 吐出ポート、３１ フレーム、３２ サブフレーム、３３ オルダムリング、３４ 主軸受、１００ 電動圧縮機、Ａ 圧縮機構部、Ｂ 駆動機構部。

Claims (5)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器内に配置され、流体を圧縮する圧縮機構部と、
   前記密閉容器内に配置され、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、
   前記圧縮機構部と前記電動機とを連結する主軸と、を備え、
   前記電動機は、
   鉄心に複数相の巻線が装着された固定子と、
   前記主軸が固着され、前記固定子の内周面側に回転可能に配設した回転子と、で構成されており、
   前記回転子は、
   前記主軸の外径と略同一又は前記主軸の外径以上の径を有し、前記主軸が挿通される第１貫通孔、永久磁石が装着される磁石挿入孔、及び、前記回転子の円周方向の位置を決める位置決めピンが圧入される第１位置決め孔が形成された鋼板が複数枚積層された積層鋼板と、
   前記主軸が挿通される第２貫通孔、及び前記位置決めピンの先端が装着される位置決め凹部が形成され、前記積層鋼板の一方の面側に設けられた固定部材と、
   前記積層鋼板に形成された前記第１位置決め孔に圧入され、先端が前記固定部材に装着されることで前記回転子の円周方向の位置を決めるとともに、前記積層鋼板を固定する位置決めピンと、を備え、
   前記位置決めピンの直径は、前記第１位置決め孔の直径より大きく構成されており、前記位置決めピンは、前記第１位置決め孔に圧入されており、
   前記主軸の上端側には、外径が前記第１貫通孔の径よりも大きく、前記第１貫通孔の周縁に係止することで軸方向の位置を決定する段部が形成されており、
   前記主軸が前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に挿通され、前記段部が前記第１貫通孔の周縁に係止し、前記位置決め凹部と前記位置決めピンの先端が合致した状態で、前記固定部材を前記主軸に固着された
   ことを特徴とする流体機械。
2. 前記主軸が挿通される第３貫通孔、及び前記位置決めピンが圧入される第２位置決め孔が形成され、前記積層鋼板の両端面側に設けられた端板と、
   前記位置決めピンが圧入される第３位置決め孔が形成され、前記端板のうち少なくとも一方の前記積層鋼板とは反対側面に設けられたバランスウエイトと、を備え、
   前記固定部材は、
   前記バランスウエイトの前記端板とは反対側面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
3. 前記主軸が挿通される第３貫通孔、及び前記位置決めピンが圧入される第２位置決め孔が形成され、前記積層鋼板の両端面側に設けられた端板を備え、
   前記固定部材は、
   バランスウエイトとしての機能を併せ持っている
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
4. 前記固定部材は、
   非磁性体で構成され、
   端板及びバランスウエイトとしての機能を併せて持っている
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
5. 主軸が挿通される第１貫通孔、永久磁石が装着される磁石挿入孔、及び、回転子の円周方向の位置を決める位置決めピンが圧入される第１位置決め孔が形成された複数枚の鋼板を積層させた積層鋼板内に永久磁石を装着し、
   前記積層鋼板の上下端に、前記主軸が挿通される第３貫通孔、及び前記位置決めピンが圧入される第２位置決め孔が形成された端板を配置し、
   前記端板の一方側に、前記位置決めピンが圧入される第３位置決め孔が形成されたバランスウエイトを配置し、
   前記第１位置決め孔、前記第２位置決め孔、及び、前記第３位置決め孔に、前記第１位置決め孔、前記第２位置決め孔、及び、前記第３位置決め孔の直径より大きく構成された直径を有する位置決めピンを圧入し、
   前記第１貫通孔、及び、前記第３貫通孔に前記主軸を圧入又は隙間嵌めし、
   前記主軸が挿通される第２貫通孔、及び前記位置決めピンの先端が装着される位置決め凹部が形成された固定部材を前記主軸に挿通し、前記位置決め凹部と前記位置決めピンの先端が合致した状態で前記固定部材を前記主軸に固着する
   ことを特徴とする流体機械の製造方法。

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