JP6465496B2 - 電動ロータ及び電動圧縮機 - Google Patents
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Description
本発明は、電動ロータ及び電動圧縮機に関する。
例えば、空調機、冷凍機などには、冷媒ガスなどの流体を圧縮するための圧縮機が具備されている。また、この種の圧縮機には、円筒形状のケースと、ケース内に収容される電動ロータ(電動モータ)と、ケース内で電動ロータに従動して駆動する圧縮機構とを備えてなる電動圧縮機が多用されている(例えば、特許文献1参照)。
より具体的に、この種の電動圧縮機は、例えば、ケース内に電動ロータ及び圧縮機構が密閉して収容され、圧縮機構に、アキュムレータなどを通じて冷媒ガスなどの流体を圧縮機構に供給するための吸入管が接続されている。
一方、電動モータは、ケースの内周面に固定されるステータと、ステータの内側に配置され、ステータに通電するとともに軸心/軸線周りに回転するロータ(電動ロータ)とを備えている。
ステータは、薄肉の磁性鋼板を多数積層してなる円筒状コアに、その周方向に所定の間隔をあけて設けられた複数のスロットを通し多数の電線を巻付けて構成されている。なお、ステータの上端及び下端にそれぞれ、コイルの巻束の端部であるコイルエンドが設けられている。
ロータ100は、例えば図13に示すように、薄肉の磁性鋼板を多数積層してなる鉄芯101を備え、鉄芯101の周方向に所定の間隔を隔てて4本、6本等、複数の永久磁石102を軸線O1方向に埋設して構成されている。また、鉄芯101には、その所定位置に軸線O1方向に沿う複数の永久磁石挿入孔103が貫通形成され、これら永久磁石挿入孔103に挿入して永久磁石102が一体に埋設されている。
さらに、ロータ100は、鉄芯101の中心に回転軸が貫通固定され、且つ鉄芯101の上端に上端板104、下端に下端板105が永久磁石挿入孔103と上下方向の軸線O1方向に重なるように配設されている。また、鉄芯101の上端側や下端側には、電動モータの駆動時にロータ100の心振れを抑制するためのカウンタウェイト(バランスウェイト)106が取り付けられている。
鉄芯101、上端板104、下端板105、カウンタウェイト106には、軸線O1方向に延びて互いに連通するリベット孔107が貫通形成されている。そして、このリベット孔107にリベット108を挿通配置し、リベット108の上端部及び下端部をかしめることによって上端板104や下端板105、カウンタウェイト106を鉄芯101の上端側、下端側にそれぞれかしめ固定するように構成されている。
また、リベット108のかしめ部で固定された上端板104、下端板105で押え、永久磁石挿入孔103に挿入した永久磁石102をロータ101に埋設した状態で保持するように構成されている。
しかしながら、上記従来の電動ロータ、電動圧縮機においては、部品点数を減らし、コスト削減を図ることが望まれ、例えば永久磁石固定用の端板をなくし、この端板の機能を他部材で担うようにする手法が強く望まれていた。
本発明の電動ロータは、複数の鋼板を軸線方向に積層してなり、互いの軸線を同軸上に配して回転軸に固着される鉄芯と、前記鉄芯に前記軸線に沿って貫通形成されるとともに前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された4つの磁石挿入孔にそれぞれ挿入して前記鉄芯に埋設される4つの磁石と、前記鉄芯の前記軸線方向の一端部と他端部との少なくとも一方に一体に設けられるカウンタウェイトと、前記鉄芯及び前記カウンタウェイトに前記軸線に沿って貫通形成された複数のリベット孔にそれぞれ挿入し、前記複数の鋼板及び前記カウンタウェイトを一体に固定するためのリベットとを備え、前記4つの磁石は、前記周方向一方側に向かって順に環状に配列された第一の磁石、第二の磁石、第三の磁石及び第四の磁石であって、前記軸線方向から見て、前記カウンタウェイトが前記第一の磁石の周方向一方側の端部から、前記第二の磁石、前記第三の磁石を経て前記第四の磁石の周方向他方側の端部まで至るように、周方向の一部の領域のみに延びていることで、該カウンタウェイトの少なくとも一部が前記第一の磁石、第二の磁石、第三の磁石及び第四の磁石と前記軸線方向に重なるように設けられ、該カウンタウェイトで前記磁石を保持するように構成されている。
本発明の電動ロータ及びこれを備えた電動圧縮機においては、従来の端板をなくして電動ロータの磁石を固定することができる。これにより、電動ロータひいては電動モータの部品点数を減らし、低コスト化を実現することが可能になる。
以下、図1から図5を参照し、本発明の一実施形態に係る電動ロータ及び電動圧縮機について説明する。
はじめに、本実施形態の電動圧縮機は、例えば、空気調和装置、冷凍機などに具備され、電動モータの駆動によって冷媒ガスなどの流体を圧縮するためのものである。
具体的に、本実施形態の電動圧縮機1は、密閉型の電動ロータリー圧縮機であり、図1に示すように、円筒形状のケース2と、ケース2内に収容される電動モータ3と、ケース2内で電動モータ3に従動して駆動する圧縮機構4とを備えて構成されている。なお、この電動圧縮機1は、例えば、凝縮器、膨張弁、蒸発器などを有する冷媒回路に組み込まれ、冷媒回路の配管内を流れる冷媒を圧縮する。
ケース2は、筒状の胴体6と、胴体6の上端に取り付けられる上蓋7と、胴体6の下端に取り付けられる下蓋8とを備え、その内部の密閉空間に電動モータ3及び圧縮機構4を収容するように構成されている。また、胴体6には、例えばアキュムレータを介して冷媒ガスを圧縮機構4に供給するための吸入管10が接続されている。
圧縮機構4は、回転軸11の一端部と反対の他端部に偏心して取り付けられたピストンロータ12と、内部にピストンロータ12が配設されるシリンダ13と、回転軸11を軸心(軸線)O1周りに回転可能に支持する上方軸受14及び下方軸受15とを備えている。この圧縮機構4は、シリンダ13内に形成される圧縮室16の容積をピストンロータ12の回転に伴って順次減少、増大させ、容積を減少させることによって冷媒ガスを圧縮する。
ピストンロータ12は、回転軸11の軸心O1に対して偏心した形状を有し、回転軸11の外周に嵌合して設けられている。また、ピストンロータ12は、上方軸受14と下方軸受15との間の回転軸11の偏心部に挿入され、回転軸11の軸心O1周りに旋回するように設けられている。
シリンダ13は、ピストンロータ12の外周面の一部がその円筒面状の内周面に摺接するように設けられている。また、シリンダ13はその内周面13aの軸心が回転軸11の軸心O1と同軸上に配され、シリンダ13の内周面13aの内側の空間が上方軸受14と下方軸受15で密閉されて圧縮室16を形成している。
また、シリンダ13には、図2に示すように、その周方向の一箇所で径方向に貫通するスロット20が形成されている。スロット20には、板状のブレード21が挿入されている。また、ブレード21は、その基端がコイルバネ22によって径方向内側に押圧/付勢されている。そして、コイルバネ22による押圧力と、ケース2内の圧縮冷媒の圧力とにより、ブレード21の先端がピストンロータ12の外周面に常に押し付けられ、ブレード21がピストンロータ12に従動してスロット20に沿ってシリンダ13内部に対して出没/進退するように構成されている。
また、ブレード21は、ピストンロータ12の軸方向の寸法と同等の高さに形成されており、図2に示すように、シリンダ13の内周面13aとピストンロータ12の外周面との間に形成される断面三日月状空間の圧縮室16を二つに仕切る。これにより、ブレード21で仕切られる二つの空間はピストンロータ12の回転角に応じてその容積が按分されることになる。
本実施形態の電動モータ3は、図1に示すように、ケース2の内周面に固定されるステータ25と、ステータ25の内側に配置され、ステータ25に通電するとともに回転するロータ(電動ロータ)Aとを備えて構成されている。また、ステータ25の上端及び下端にはそれぞれ、コイルの巻束の端部であるコイルエンド17が設けられている。
ステータ25は、薄肉の磁性鋼板を多数積層してなる円筒状コアに、その周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数のスロットを通して多数の電線を巻付けて構成されている。
一方、本実施形態のロータ(電動ロータ)Aは、図3及び図4に示すように、薄肉の磁性鋼板を多数積層してなる鉄芯26を備え、鉄芯26に周方向に所定の間隔を隔てて複数(本実施形態では4個)貫通形成された磁石挿入孔28にそれぞれ、永久磁石27(本実施形態では4個の永久磁石27)を挿入し、磁極が周方向に向かうように各永久磁石27を鉄芯26に埋設して構成されている。また、鉄芯26の中心に回転軸11が貫通して固定される。
さらに、本実施形態のロータAには、鉄芯26に貫通形成されたリベット孔29にリベット30を挿通配置し、このリベット30の上端部及び下端部をかしめ、鉄芯26の複数の磁性鋼板を一体に固定している。
ここで、本実施形態の電動ロータAにおいては、リベット30がリベット孔29に挿通されるリベット本体30aと、リベット本体30aの上端部及び下端部側に形成され、鉄芯26の上端部側及び下端部側(ロータAの軸線O1方向一端部側及び他端部側)をかしめ固定する一対のかしめ部30bとを備えている。そして、少なくとも一部のリベット30のかしめ部30bが磁石挿入孔28ひいては永久磁石27と軸線O1方向に重なるように設けられ、このかしめ部30bに当接することによって永久磁石27を固定/保持するように構成されている。
したがって、本実施形態の電動ロータA及び電動圧縮機1においては、リベット30のかしめ部30bによって永久磁石27を固定/保持することができるため、従来の永久磁石固定用の端板104、105をなくすことができる。これにより、電動ロータAひいては電動モータ3、電動圧縮機1の部品点数を減らし、低コスト化を実現することが可能になる。
ここで、本実施形態では、電動モータ3の駆動時にロータAの心振れを抑制するためのカウンタウェイト(バランスウェイト)を設けずに電動ロータA、電動モータ3を構成するようにしているが、勿論、カウンタウェイトを設けても構わない。
また、カウンタウェイトを設けない場合において、電動モータ3の電動ロータAに軸線O1方向に貫通して圧縮室16と連通する複数の貫通孔を形成し、これら複数の貫通孔を形成によって電動モータ3の駆動時におけるロータAの心振れを抑制するようにしてもよい。すなわち、鉄芯26に貫通孔を設け、ピストンロータ12による遠心力と同方向の遠心力を生じさせるカウンタウェイトと同様の機能を発揮させるようにしてもよい。さらに、ロータAの磁性鋼板の積層数を調整するなどしてカウンタウェイトと同様の機能を発揮させるように構成しても構わない。
また、カウンタウェイトを設けない場合において、電動モータ3の電動ロータAに軸線O1方向に貫通して圧縮室16と連通する複数の貫通孔を形成し、これら複数の貫通孔を形成によって電動モータ3の駆動時におけるロータAの心振れを抑制するようにしてもよい。すなわち、鉄芯26に貫通孔を設け、ピストンロータ12による遠心力と同方向の遠心力を生じさせるカウンタウェイトと同様の機能を発揮させるようにしてもよい。さらに、ロータAの磁性鋼板の積層数を調整するなどしてカウンタウェイトと同様の機能を発揮させるように構成しても構わない。
以上、本発明に係る電動ロータ及び電動圧縮機の第1実施形態について説明したが、本発明は上記の第1実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、電動ロータAが電動圧縮機1に具備されるものとして説明を行ったが、本発明に係る電動ロータAは圧縮機1に限定して適用する必要はない。
また、本実施形態では、電動ロータAが4極式ロータ(4個の磁石27を備えたロータ)であるものとしたが、例えば、図5に示すように6極式ロータ(6個の磁石27を備えたロータ)であってもよく、特に磁石27の数を限定する必要はない。
次に、図6及び図7(図1、図2)を参照し、本発明の第2実施形態に係る電動ロータ及び電動圧縮機について説明する。ここで、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、本発明に係る電動ロータ、電動圧縮機が空気調和装置、冷凍機などに具備されるものとして説明を行う。よって、本実施形態では、第1実施形態と同様の構成に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の電動圧縮機1/電動モータ3は、第1実施形態と同様、図1に示すように、ケース2の内周面に固定されるステータ25と、ステータ25の内側に配置され、ステータ25に通電することにより回転するロータAとを備えて構成されている。
一方、本実施形態のロータ(電動ロータ)Aにおいては、図6及び図7に示すように、鉄芯26の上端部側と下端部側のそれぞれの所定位置に、電動モータ3の駆動時にロータAの心振れを抑制するためのカウンタウェイト(バランスウェイト)31が一体に取り付けられている。
ここで、各カウンタウェイト31には、リベット孔31bが形成されており、ロータAのリベット孔29とカウンタウェイト31のリベット孔31bにリベット本体30aを挿通し、リベット30の上端部及び下端部をそれぞれかしめて各カウンタウェイト31がロータAに一体に取り付けられている。
そして、本実施形態の電動ロータAにおいては、このとき、リベット30のかしめ部30bでかしめ固定されるカウンタウェイト31が磁石挿入孔28ひいては永久磁石27と軸線O1方向に重なるように設けられ、カウンタウェイト31に当接することによって永久磁石27を固定/保持するように構成されている。
したがって、本実施形態の電動ロータA及び電動圧縮機1においては、リベット30のかしめ部30bによってロータAの所定位置にカウンタウェイト31を固定し、このカウンタウェイト31によって永久磁石27を固定/保持することができる。これにより、第1実施形態と同様、従来の永久磁石固定用の端板104、105をなくすことができ、電動ロータAひいては電動モータ3、電動圧縮機1の部品点数を減らし、低コスト化を実現することが可能になる。
以上、本発明に係る電動モータ及び圧縮機の第2実施形態について説明したが、本発明は上記の第2実施形態に限定されるものではなく、第1実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第1実施形態でも説明した通り、例えば、図5に示すように6極式ロータ(6個の磁石27を備えたロータ)であってもよく、特に磁石27の数を限定する必要はない。また、このように磁石27の数を増やした場合などでは、上端部側や下端部側に設けるカウンタウェイト31の形状、厚さを適宜部分的に変化させるなどして、確実に電動モータ3の駆動時にロータAの心振れを抑制できるようにすることも考え得る。
次に、図8及び図9(図1、図2)を参照し、本発明の第3実施形態に係る電動ロータ及び圧縮機について説明する。ここで、本実施形態においても、第1、第2実施形態と同様に、本発明に係る電動ロータ、圧縮機が空気調和装置、冷凍機などに具備されるものとして説明を行う。よって、本実施形態では、第1、第2実施形態と同様の構成に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の電動圧縮機1/電動モータ3は、第1、第2実施形態と同様、図1に示すように、ケース2の内周面に固定されるステータ25と、ステータ25の内側に配置されるとともにステータ25への通電により回転するロータAとを備えて構成されている。
また、本実施形態のロータ(電動ロータ)Aは、図8及び図9に示すように、鉄芯26に貫通形成されたリベット孔29にリベット30を挿通配置し、このリベット30の上端部及び下端部をかしめ、複数の磁性鋼板を一体に固定して形成されている。
一方、本実施形態のロータAにおいては、ロータAの上端部側及び/又は下端部側に、上端部及び/又は下端部から軸線O1方向に延びるかしめ用孔32が設けられている。また、このかしめ用孔32は、複数の磁石挿入孔28のそれぞれの側近に形成されている。
そして、リベット30の上端部及び下端部をかしめ、複数の磁性鋼板を一体に固定し、且つ、各磁石挿入孔28に永久磁石27を挿入して埋設した状態で、例えば、かしめ用孔32にかしめ用工具を挿入し、かしめ用孔32から側近の永久磁石27側に向けて鉄芯26の磁性鋼板にかしめ力を負荷する。これにより、鉄芯26の磁性鋼板が変形して永久磁石27に強固に固着し、各永久磁石27を磁性鋼板のかしめ固定部33によってかしめ固定することができる。
したがって、本実施形態の電動ロータA及び電動圧縮機1においては、ロータAにかしめ用孔32を設け、このかしめ用孔32を利用して永久磁石27に鉄芯26からかしめ力を作用させ、各永久磁石27をかしめ固定することができる。これにより、第1、第2実施形態と同様、従来の永久磁石固定用の端板104、105をなくすことができ、電動ロータA、電動モータ3、電動圧縮機1の部品点数を減らし、低コスト化を実現することが可能になる。
以上、本発明に係る電動モータ及び圧縮機の第3実施形態について説明したが、本発明は上記の第3実施形態に限定されるものではなく、第1、第2実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態と、第1、第2実施形態の構成を適宜選択的に組み合わせて永久磁石27を固定するようにしてもよい。
例えば、本実施形態と、第1、第2実施形態の構成を適宜選択的に組み合わせて永久磁石27を固定するようにしてもよい。
次に、図10から図12(図1、図2)を参照し、本発明の第4実施形態に係る電動ロータ及び圧縮機について説明する。ここで、本実施形態においても、第1、第2、第3実施形態と同様に、本発明に係る電動ロータ、圧縮機が空気調和装置、冷凍機などに具備されるものとして説明を行う。よって、本実施形態では、第1、第2、第3実施形態と同様の構成に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の電動圧縮機1/電動モータ3は、第1、第2、第3実施形態と同様、ステータ25とロータAとを備えて構成されている。
一方、本実施形態のロータ(電動ロータ)Aにおいては、図12(図10、図11)に示すように、鉄芯26の下端部側(及び/又は上端部側)の磁石挿入孔28の側近に、打出し(以下、オートクランプという)34が設けられている。すなわち、鉄芯26の下端部側(及び/又は上端部側)には、磁石挿入孔28の側近に凹凸部よりなるオートクランプ34が打出された薄肉の磁性鋼板26aが用いられている。また、この打出し凸部を、重なり合う隣層の薄肉の磁性鋼板26aにおける凸部背面の凹部に嵌合させて加圧することにより、上下の鋼板26a同士相互を固着させ所定の厚さに積層して鉄芯26ひいてはロータAが形成されている。
さらに、本実施形態の電動ロータAにおいては、複数個のオートクランプ34によって、積層固着された鉄芯26の磁石挿入孔28に永久磁石27を挿入した後、鉄芯26を積層固着する際の圧力より大きい再加圧力で鉄芯26を積層方向に再度加圧する。
このとき、オートクランプ34が磁石挿入孔28に近接して設けてあるため、この再加圧によってオートクランプ34が相互に更に深くかみ合うと同時に、オートクランプ34の近傍の鉄芯26に位置する磁石挿入孔28の壁面に積層方向全域に亘ってふくらみ部35が生じる。そして、ふくらみ部35によって永久磁石27が押圧され、磁石挿入孔28内にかしめ固定される。
このとき、オートクランプ34が磁石挿入孔28に近接して設けてあるため、この再加圧によってオートクランプ34が相互に更に深くかみ合うと同時に、オートクランプ34の近傍の鉄芯26に位置する磁石挿入孔28の壁面に積層方向全域に亘ってふくらみ部35が生じる。そして、ふくらみ部35によって永久磁石27が押圧され、磁石挿入孔28内にかしめ固定される。
したがって、本実施形態の電動ロータA及び電動圧縮機1においては、オートクランプ(オートクランプ機構)34によって永久磁石27をかしめ固定することができる。これにより、従来の永久磁石固定用の端板104、105をなくすことができ、電動ロータA、電動モータ3、電動圧縮機1の部品点数を減らし、低コスト化を実現することが可能になる。
以上、本発明に係る電動ロータ及び電動圧縮機の第4実施形態について説明したが、本発明は上記の第3実施形態に限定されるものではなく、第1、第2、第3実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態と、第1から第3実施形態の構成を適宜選択的に組み合わせて永久磁石27を固定するようにしてもよい。
例えば、本実施形態と、第1から第3実施形態の構成を適宜選択的に組み合わせて永久磁石27を固定するようにしてもよい。
1 電動圧縮機
2 ケース
3 電動モータ
4 圧縮機構
6 胴体
7 上蓋
8 下蓋
10 吸入管
11 回転軸
12 ピストンロータ
13 シリンダ
13a 内周面
14 上方軸受
15 下方軸受
16 圧縮室
17 コイルエンド
20 スロット
21 ブレード
25 ステータ
26 鉄芯
26a 磁性鋼板(鋼板)
27 永久磁石(磁石)
28 磁石挿入孔
29 リベット孔
30 リベット
30a リベット本体
30b かしめ部
31 カウンタウェイト
31a リベット孔
32 かしめ用孔
33 かしめ固定部
34 オートクランプ
35 ふくらみ部
A 電動ロータ(ロータ)
O1 軸線
2 ケース
3 電動モータ
4 圧縮機構
6 胴体
7 上蓋
8 下蓋
10 吸入管
11 回転軸
12 ピストンロータ
13 シリンダ
13a 内周面
14 上方軸受
15 下方軸受
16 圧縮室
17 コイルエンド
20 スロット
21 ブレード
25 ステータ
26 鉄芯
26a 磁性鋼板(鋼板)
27 永久磁石(磁石)
28 磁石挿入孔
29 リベット孔
30 リベット
30a リベット本体
30b かしめ部
31 カウンタウェイト
31a リベット孔
32 かしめ用孔
33 かしめ固定部
34 オートクランプ
35 ふくらみ部
A 電動ロータ(ロータ)
O1 軸線
Claims (2)
- 複数の鋼板を軸線方向に積層してなり、互いの軸線を同軸上に配して回転軸に固着される鉄芯と、
前記鉄芯に前記軸線に沿って貫通形成されるとともに前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された4つの磁石挿入孔にそれぞれ挿入して前記鉄芯に埋設される4つの磁石と、
前記鉄芯の前記軸線方向の一端部と他端部との少なくとも一方に一体に設けられるカウンタウェイトと、
前記鉄芯及び前記カウンタウェイトに前記軸線に沿って貫通形成された複数のリベット孔にそれぞれ挿入し、前記複数の鋼板及び前記カウンタウェイトを一体に固定するためのリベットとを備え、
前記4つの磁石は、前記周方向一方側に向かって順に環状に配列された第一の磁石、第二の磁石、第三の磁石及び第四の磁石であって、
前記軸線方向から見て、前記カウンタウェイトが前記第一の磁石の周方向一方側の端部から、前記第二の磁石、前記第三の磁石を経て前記第四の磁石の周方向他方側の端部まで至るように、周方向の一部の領域のみに延びていることで、該カウンタウェイトの少なくとも一部が前記第一の磁石、第二の磁石、第三の磁石及び第四の磁石と前記軸線方向に重なるように設けられ、該カウンタウェイトで前記磁石を保持するように構成されている電動ロータ。 - ケース内に収容される電動モータと、前記ケース内で前記電動モータに従動して駆動する圧縮機構とを備え、
且つ、前記電動モータが、前記ケースの内周面に固定されるステータと、前記ステータの内側に配置され、前記ステータに通電するとともに回転する電動ロータとを備え、
前記電動ロータが請求項1に記載の電動ロータである電動圧縮機。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016210860A JP6465496B2 (ja) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 電動ロータ及び電動圧縮機 |
EP17198064.2A EP3316452A1 (en) | 2016-10-27 | 2017-10-24 | Electric rotor and electric compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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