JP6113409B2 - ロータおよび圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、ロータおよび圧縮機に関する。

従来、圧縮機に用いられるロータとしては、図６Ａと図６Ｂと図６Ｃに示すように、ロータコア１３１と、ロータコア１３１の上下端面に配置された上端部材１３４および下端部材１３５と、ロータコア１３１、上端部材１３４および下端部材１３５を軸方向に貫通して締結する複数のリベット１３３とを備えたものがある（特開平２−１８４２３２号公報：特許文献１参照）。

上記リベット１３３の一端は、頭部１３３ａを有し、リベット１３３の他端は、かしめられている被かしめ部１３３ｂを有する。頭部１３３ａは、下端部材１３５側に位置し、被かしめ部１３３ｂは、上端部材１３４側に位置する。

図７は、図６ＡのＣ−Ｃ’断面図を示し、図７に示すように、上記ロータコア１３１には、ロータコア１３１の軸方向に沿って、複数の磁石１３２が埋め込まれ、複数の磁石１３２は、ロータコア１３１の周方向に沿って配列されている。磁石１３２は、ロータコア１３１の周方向において、隣り合うリベット１３３，１３３の間に位置する。

特開平２−１８４２３２号公報

しかしながら、上記従来のロータでは、上記磁石１３２が未着磁であるときに、この磁石１３２を着磁装置にて着磁すると、下端部材１３５の付近で火花が発生する問題があった。

この原因として、本願発明者は、リベット１３３の頭部１３３ａと下端部材１３５との間で放電が発生し、この放電による火花であることを、初めて発見した。

具体的に説明すると、上記磁石１３２を着磁する際、着磁装置からの磁束は、図７の矢印Ｂに示すように、隣り合う磁石１３２，１３２の一方の磁石１３２からロータコア１３１を通って他方の磁石に至るように、流れる。

これにより、図６ＢのＤ−Ｄ’断面である図８に示すように、隣り合うリベット１３３，１３３と上端部材１３４と下端部材１３５とで形成された電気的な閉回路において、着磁装置からの磁束を妨げる方向に電位差が生じ、この電位差により、電気的な閉回路内に、矢印Ｉに示すように、電流が流れる。この電気的エネルギーは、閉回路内で熱等に変化して消費される。なお、磁石１３２の着磁が終了すれば、電流も消滅する。

ここで、上記リベット１３３には、鉄等の硬い材料を用い、上記端部材１３４，１３５には、ステンレス等の硬い材料を用いることが、一般的である。

図９の拡大図に示すように、上記リベット１３３の被かしめ部１３３ｂおよびその近傍部分と、上記上端部材１３４との接触面積は、被かしめ部１３３ｂのかしめ時の変形により、大きくなって、リベット１３３の被かしめ部１３３ｂ側と上端部材１３４とは、電気的に十分な接続となる。

一方、上記リベット１３３の頭部１３３ａ側では、図１０の拡大図に示すように、頭部１３３ａと下端部材１３５が、被カシメ部１３３ｂをかしめる時に、互いに押し付けられても、頭部１３３ａおよび下端部材１３５のそれぞれは、硬いため、頭部１３３ａおよび下端部材１３５の製造時に生じた面取り、打抜きだれ、バリ、歪等は、変形による吸収をされずに残ってしまう。

このため、上記頭部１３３ａと上記下端部材１３５との間の隙間は埋まらず、頭部１３３ａと下端部材１３５との接触面積は、図中丸印Ｃで示すように、小さいものとなり、頭部１３３ａと下端部材１３５とは、電気的に十分に接触していなかった。

そして、上記リベット１３３の頭部１３３ａと上記下端部材１３５とが電気的に十分に接触していなかったため、隣り合うリベット１３３，１３３と端部材１３４，１３５とで形成される閉回路（図８参照）が、電気的に不十分な閉回路となっていた。

したがって、上記磁石１３２の着磁の際に、上記閉回路を電流が流れ難くなって、上記電位差により、リベット１３３の頭部１３３ａと下端部材１３５との間（図１０中の丸印Ｃ）で放電が発生していた。

また、これによって、放電によるロータの破損および汚損や、放電によって着磁エネルギーが減ってしまうことによる磁石の着磁不足や、この着磁不足による磁石の減磁や、着磁装置の放電による寿命低下や、製造時の放電による騒音および不安全などの不具合が生じていた。

そこで、この発明の課題は、磁石の着磁の際にリベット頭部と端部材との間に生じる放電を回避するロータおよび圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のロータは、
ロータコアと、
上記ロータコアに上記ロータコアの軸方向に沿って埋め込まれると共に、上記ロータコアの周方向に沿って配列された複数の磁石と、
上記ロータコアの軸方向の両端面のそれぞれに配置された端部材と、
上記ロータコアと上記端部材とを軸方向に貫通して締結する複数のリベットと
を備え、
上記リベットの一端は、頭部を有し、
上記リベットの他端は、かしめられている被かしめ部を有し、
上記隣り合うリベットと上記端部材とが電気的に接続された閉回路であって、かつ、放電することなく電流を流すことが可能な閉回路が形成されるように、全ての上記リベットの上記頭部と、上記端部材とが、導体の接合部材によって、接合されていることを特徴としている。

この発明のロータによれば、全てのリベットの頭部と端部材とは、導体の接合部材によって、接合されているので、リベットや端部材の製造時に生じた面取り、打抜きだれ、バリ、歪等により、リベットの頭部と端部材との間に隙間が発生する可能性があるが、この隙間を、接合部材によって埋めることができる。

これによって、リベットの頭部と端部材との電気的に接触する面積が増え、リベットの頭部と端部材とは、電気的に十分な接続となる。なお、リベットの被かしめ部およびその近傍部分と端部材との接触面積は、被かしめ部のかしめ時の変形により、もともと、大きくて、リベットの被かしめ部側と端部材とは、電気的に十分な接続となる。

したがって、磁石が未着磁であるときにこの磁石を着磁する際に、着磁の磁束を妨げる方向の電位差が生じても、電気的に十分な閉回路ができているため、リベットの頭部と端部材との間に放電が発生しない。

また、これによって、放電によるロータの破損および汚損や、放電によって着磁エネルギーが減ってしまうことによる磁石の着磁不足や、この着磁不足による磁石の減磁や、着磁装置の放電による寿命低下や、製造時の放電による騒音および不安全などの不具合を回避できる。

また、一実施形態のロータでは、上記磁石は、上記ロータコアの周方向において、隣り合う上記リベットの間に位置する。

この実施形態のロータによれば、上記磁石は、上記ロータコアの周方向において、隣り合う上記リベットの間に位置するので、磁石を着磁する際に、着磁の磁束を妨げる方向の電位差が生じ易くなる。しかし、電気的に十分な閉回路ができているため、リベットの頭部と端部材との間に放電が発生しない。

また、一実施形態のロータでは、上記接合部材は、溶接部、ロウ付け部、または、半田付け部である。

この実施形態のロータによれば、上記接合部材は、溶接部、ロウ付け部、または、半田付け部であるので、リベットの頭部と端部材とを、簡単かつ強固に、接合できる。また、溶融した接合部材が、リベットの頭部と端部材との間の隙間に入り込んで、この隙間をほぼ完全に埋めることができ、リベットの頭部と端部材との電気的接触面積を一層確実に増大できる。

また、一実施形態の圧縮機では、
密閉容器と、
この密閉容器内に配置された圧縮機構部と、
上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮機構部を回転軸を介して駆動するモータと
を備え、
上記モータは、
上記ロータと、
このロータの外周側を囲むように配置されたステータと
を有する。

この実施形態の圧縮機によれば、上記ロータを有するので、ロータの破損および汚損の不具合を回避できて、特に、清浄度や寸法精度が求められる圧縮機に有用となる。

この発明のロータによれば、全てのリベットの頭部と端部材とは、接合部材によって、接合されているので、磁石の着磁の際にリベット頭部と端部材との間に生じる放電を回避できる。

本発明の一実施形態のロータを含む圧縮機を示す縦断面図である。 本発明のロータを示す正面図である。 図２のＡ−Ａ’断面図である。 図２の底面図である。 図４のＢ−Ｂ’断面図である。 従来のロータを示す正面図である。 従来のロータを示す上面図である。 従来のロータを示す底面図である。 図６ＡのＣ−Ｃ’断面図である。 図６ＢのＤ−Ｄ’断面図である。 リベットの被かしめ部の拡大断面図である。 リベットの頭部の拡大断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態のロータを含む圧縮機を示す縦断面図である。この圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１内に配置された圧縮機構部２およびモータ３とを備えている。この圧縮機は、ロータリ圧縮機である。

上記密閉容器１の下側側方に、吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上側に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１から供給される冷媒ガスは、上記圧縮機構部２の吸込側に導かれる。

上記モータ３は、上記圧縮機構部２の上側に配置され、上記圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動する。上記モータ３は、上記圧縮機構部２から吐出された高圧の冷媒ガスが満たされる上記密閉容器１内の高圧領域に配置されている。

上記圧縮機構部２は、シリンダ２０と、このシリンダ２０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられたフロントヘッド８およびリアヘッド９とを備える。

上記回転軸４は、フロントヘッド８およびリアヘッド９を貫通して、シリンダ２０の内部に挿入されている。上記回転軸４は、圧縮機構部２のフロントヘッド８に設けられた軸受２１と、圧縮機構部２のリアヘッド９に設けられた軸受２２により回転自在に支持されている。

上記シリンダ２０内の回転軸４にクランクピン５が設けられ、このクランクピン５に嵌合されて駆動されるローラ６とそれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室７により圧縮を行う。ローラ６は、偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室７の容積を変化させる。

上記モータ３は、上記回転軸４に固定された円筒形状のロータ３０と、上記ロータ３０の外周側を囲むように配置されたステータ４０とを有する。上記ステータ４０は、上記ロータ３０の径方向外側にエアギャップを介して配置されている。つまり、上記モータ３は、インナーロータ型のモータである。

上記ステータ４０は、ステータコア４１と、このステータコア４１に巻回されたコイル４２とを有する。

図２に示すように、上記ロータ３０は、ロータコア３１と、第１端部材３４および第２端部材３５と、複数のリベット３３とを備える。ロータコア３１は、積層された複数の電磁鋼板からなる。第１端部材３４は、ロータコア３１の軸方向の上端面に配置されている。第２端部材３５は、ロータコア３１の軸方向の下端面に配置されている。複数のリベット３３は、ロータコア３１、第１端部材３４および第２端部材３５を軸方向に貫通して締結する。

上記リベット３３は、軸部３３ｃと、軸部３３ｃの一端に設けられた頭部３３ａと、軸部３３ｃの他端に設けられると共にかしめられている被かしめ部３３ｂとを有する。頭部３３ａは、第２端部材３５側に位置し、被かしめ部３３ｂは、第１端部材３４側に位置する。

図３は、図２のＡ−Ａ’断面図であり、図３に示すように、上記ロータコア３１には、ロータコア３１の軸方向に沿って、複数の磁石３２が埋め込まれ、複数の磁石３２は、ロータコア３１の周方向に沿って配列されている。

上記磁石３２および上記リベット３３の数量は、それぞれ、６つある。隣り合う磁石３２，３２の間の中心角度は、全て等しく、６０°である。隣り合うリベット３３，３３の間の中心角度は、全て等しく、６０°である。

上記磁石３２は、ロータコア３１の周方向において、隣り合うリベット３３，３３（軸部３３ｃ，３３ｃ）の間に位置する。つまり、隣り合うリベット３３，３３において、一方のリベット３３の中心軸とロータコア３１の中心軸とを結ぶ第１平面Ｓ１と、他方のリベット３３の中心軸とロータコア３１の中心軸とを結ぶ第２平面Ｓ２との間に、磁石３２が存在し、磁石３２は、リベット３３（軸部３３ｃ）の径方向に、存在しない。隣り合う磁石３２とリベット３３との間の中心角度は、全て等しく、３０°である。

図４は、図２の底面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ’断面図であり、図４と図５に示すように、全てのリベット３３の頭部３３ａと、第２端部材３５とは、導体の接合部材５０によって、接合されている。接合部材５０は、リベット３３毎に独立するように、設けられている。

上記接合部材５０は、溶接部、ロウ付け部、または、半田付け部である。リベット３３の材料は、例えば、鉄やアルミであり、端部材３４，３５の材料は、例えば、ステンレスである。接合部材５０が、ロウ付け部または半田付け部である場合、接合部材５０の材料は、例えば、真鍮や銅やアルミや燐や錫や銀や亜鉛である。なお、接合部材５０の材料を、非磁性材料とすることが好ましい。

上記接合部材５０は、リベット３３の頭部３３ａの外周面３３１ａと、第２端部材３５とを、接合する。また、リベット３３の頭部３３ａの座面３３２ａと第２端部材３５との間に隙間があれば、接合部材５０は、この隙間に入り込んで、頭部３３ａの座面３３２ａと第２端部材３５とを接合する。

上記構成のロータ３０によれば、全てのリベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５とは、導体の接合部材５０によって、接合されているので、リベット３３や第２端部材３５の製造時に生じた面取り、打抜きだれ、バリ、歪等により、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５との間に隙間が発生する可能性があるが、この隙間を、接合部材５０によって埋めることができる。

これによって、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５との電気的に接触する面積が増え、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５とは、電気的に十分な接続となる。なお、リベット３３の被かしめ部３３ｂおよびその近傍部分と第１端部材３４との接触面積は、図９にて説明したように、被かしめ部３３ｂのかしめ時の変形により、もともと、大きくて、リベット３３の被かしめ部３３ｂ側と第１端部材３４とは、電気的に十分な接続となる。

つまり、隣り合うリベット３３，３３と第１端部材３４と第２端部材３５とで形成される閉回路（図８参照）は、電気的に十分な閉回路となる。

したがって、磁石３２が未着磁であるときにこの磁石３２を着磁する際に、着磁の磁束を妨げる方向の電位差が生じても、隣り合うリベット３３，３３と第１端部材３４と第２端部材３５とで電気的に十分な閉回路ができているため、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５との間に放電が発生しない。

また、これによって、放電によるロータ３０の破損および汚損や、放電によって着磁エネルギーが減ってしまうことによる磁石３２の着磁不足や、この着磁不足による磁石３２の減磁や、着磁装置の放電による寿命低下や、製造時の放電による騒音および不安全などの不具合を回避できる。

ここで、リベット３３の被かしめ部３３ｂと第１端部材３４とを、接合部材５０によって接合する必要は、全くない。これは、被かしめ部３３ｂと第１端部材３４は、もともと、電気的に十分接触しているため、被かしめ部３３ｂ側において、本願発明の接触不良による放電に関する課題は、そもそも、発生しない。このため、被かしめ部３３ｂと第１端部材３４とを、接合部材５０によって接合したとしても、あらためて本願発明の放電回避の効果が生じるということは、全くない。

また、上記磁石３２は、ロータコア３１の周方向において、隣り合うリベット３３，３３の間に位置するので、磁石３２を着磁する際に、着磁の磁束を妨げる方向の電位差が生じ易くなる。しかし、電気的に十分な閉回路ができているため、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５との間に放電が発生しない。

また、上記接合部材５０は、溶接部、ロウ付け部、または、半田付け部であるので、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５とを、簡単かつ強固に、接合できる。また、溶融した接合部材５０が、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５との間の隙間に入り込んで、この隙間をほぼ完全に埋めることができ、リベット３３の頭部３３ａと第２端部材３５との電気的接触面積を一層確実に増大できる。

なお、接合部材５０が、ロウ付け部または半田付け部である場合、接合部材５０の材料を、非磁性材料とすることで、接合部材５０が、隣り合う磁石３２の間に跨るように配置されても、隣り合う磁石３２の一方の磁石３２から出た磁束は、接合部材５０を通らずにロータコア３１を通って、他方の磁石３２に至る。このように、磁束は、接合部材５０に短絡して漏れることなく、モータ効率を向上できる。

また、上記圧縮機は、上記ロータ３０を有するので、ロータ３０の破損および汚損の不具合を回避できて、特に、清浄度や寸法精度が求められる圧縮機に有用となる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、全てのリベットの頭部は、下側の第２端部材側に位置していたが、少なくとも一つの頭部を、上側の第１端部材側に配置してもよく、この場合、頭部と第１端部材とを、接合部材によって、接合する。

上記実施形態では、磁石は、隣り合うリベットの間に位置したが、磁石とリベットを径方向に重なるようにしてもよく、磁石の着磁の際に、隣り合うリベットと第１、第２端部材とで形成される電気的な閉回路内に、電流が流れように、磁石とリベットを配置すればよい。

上記実施形態では、６極のロータとしたが、４極などのロータであってもよい。また、磁石およびリベットの数量や、接合部材の数量は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。

また、圧縮機構部として、ロータリタイプ以外に、スクロールタイプやレシプロタイプを用いてもよい。また、上記実施形態のロータを、圧縮機以外の機器に搭載してもよい。

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ モータ
４ 回転軸
７ 圧縮室
２０ シリンダ
３０ ロータ
３１ ロータコア
３２ 磁石
３３ リベット
３３ａ （リベットの）頭部
３３１ａ （リベット頭部の）外周面
３３２ａ （リベット頭部の）座面
３３ｂ （リベットの）被かしめ部
３３ｃ （リベットの）軸部
３４ 第１端部材
３５ 第２端部材
４０ ステータ
４１ ステータコア
４２ コイル
５０ 接合部材

Claims (4)

1. ロータコア（３１）と、
   上記ロータコア（３１）に上記ロータコア（３１）の軸方向に沿って埋め込まれると共に、上記ロータコア（３１）の周方向に沿って配列された複数の磁石（３２）と、
   上記ロータコア（３１）の軸方向の両端面のそれぞれに配置された端部材（３４，３５）と、
   上記ロータコア（３１）と上記端部材（３４，３５）とを軸方向に貫通して締結する複数のリベット（３３）と
   を備え、
   上記リベット（３３）の一端は、頭部（３３ａ）を有し、
   上記リベット（３３）の他端は、かしめられている被かしめ部（３３ｂ）を有し、
   上記隣り合うリベット（３３，３３）と上記端部材（３４，３５）とが電気的に接続された閉回路であって、かつ、放電することなく電流を流すことが可能な閉回路が形成されるように、全ての上記リベット（３３）の上記頭部（３３ａ）と、上記端部材（３４，３５）とが、導体の接合部材（５０）によって、接合されていることを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   上記磁石（３２）は、上記ロータコア（３１）の周方向において、隣り合う上記リベット（３３，３３）の間に位置することを特徴とするロータ。
3. 請求項１または２に記載のロータにおいて、
   上記接合部材（５０）は、溶接部、ロウ付け部、または、半田付け部であることを特徴とするロータ。
4. 密閉容器（１）と、
   この密閉容器（１）内に配置された圧縮機構部（２）と、
   上記密閉容器（１）内に配置されると共に上記圧縮機構部（２）を回転軸（４）を介して駆動するモータ（３）と
   を備え、
   上記モータ（３）は、
   請求項１から３の何れか一つに記載のロータ（３０）と、
   このロータ（３０）の外周側を囲むように配置されたステータ（４０）と
   を有することを特徴とする圧縮機。

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