JP7797618B2 - 回転体および回転電機並びに電動圧縮機、回転体の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、回転体および回転電機並びに電動圧縮機、回転体の製造方法に関するものである。

例えば、燃料電池は、高い圧力の空気を必要とすることから、２段圧縮式の電動圧縮機が適用される。２段圧縮式の電動圧縮機の高効率化を図るためには、高速化することが必要である。電動圧縮機が遠心圧縮式の場合、高効率の翼の設計が可能となり、電動機の小型化や軽量化が可能になる。電動圧縮機に適用される電動機（モータ）は、一般的に、圧縮空気への潤滑油の混入を阻止するために空気軸受が適用され、圧縮空気を空気軸受に供給して作動させている。

このような電動圧縮機としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された電動圧縮機は、回転軸における軸方向の中間部に磁石を配置し、その外側にスリーブを配置している。そして、回転軸は、スリーブにおける軸方向の一端部と他端部が空気軸受によりハウジングに対して回転自在に支持されている。

特許第６８４５９５３号公報

空気軸受は、圧縮空気が供給されていない状態で、回転軸の外周面と軸受の内周面とが接触している。そして、回転軸が回転すると、圧縮空気が空気軸受に供給されることで、回転する回転軸の外周面と軸受の内周面が離間し、空気軸受は、回転軸を所定の位置で回転自在に支持する。すなわち、回転軸の回転開始時に、回転軸の外周面と軸受の内周面が接触した状態で回転するため、摩耗が発生する。そのため、回転軸（スリーブ）は、一般的に、空気軸受に対向する外周面に耐摩耗性コーティングが施工される。ところが、従来の電動圧縮機は、構造上、スリーブの外周面に耐摩耗性コーティングを施工した後、スリーブを焼き嵌めにより回転軸の外周面に固定することとなる。この場合、スリーブにおける焼き嵌めの加熱処理温度が、耐摩耗性コーティングの施工温度を超えると、コーティング層が劣化を受けるおそれがある。そのため、耐摩耗性コーティングの施工温度の管理や焼き嵌めの加熱処理温度の管理が困難なものとなる。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、空気軸受のための耐摩耗性コーティングを適切に確保することができる回転体および回転電機並びに電動圧縮機、回転体の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の回転体は、磁性体よりなる回転軸と、前記回転軸に固定される回転子と、円筒形状をなして前記回転子の軸方向の一端部および他端部に装着されると共に外周面に耐摩耗性コーティング層を有する一対の空気軸受用軸受スリーブと、を備え、前記一対の空気軸受用軸受スリーブは、前記回転軸への組み付け前に前記耐摩耗性コーティング層が設けられる。

また、本開示の回転電機は、中空形状をなすハウジングと、円筒形状をなして前記ハウジングの内周面に固定される固定子と、前記回転子が前記固定子の内周面に隙間を空けて対向するように前記ハウジングに回転自在に支持される前記回転体と、前記一対の空気軸受用軸受スリーブの外周面に隙間を空けて対向するように前記ハウジングに設けられる一対の空気軸受と、を備える。

また、本開示の電動圧縮機は、前記回転電機と、前記回転軸における軸方向の一方に固定される低圧ホイールと、前記回転軸における軸方向の他方に固定される高圧ホイールと、を備える。

また、本開示の回転体の製造方法は、磁性体よりなる回転軸の外周部に鉄芯を配置する工程と、前記鉄芯の外周面に対して焼き嵌めにより保持スリーブを固定する工程と、耐摩耗性コーティング層を有する一対の空気軸受用軸受スリーブを前記回転軸の軸方向の一端部および他端部に装着する工程と、を有する。

本開示の回転体および回転電機並びに電動圧縮機、回転体の製造方法によれば、空気軸受のための耐摩耗性コーティングを適切に確保することができる。

図１は、本実施形態の電動圧縮機の内部構成を表す縦断面図である。 図２は、本実施形態の回転体を表す縦断面図である。 図３は、回転軸とロータ鉄芯と保持スリーブとの関係を表す図２のIII－III断面図である。 図４は、回転軸と保持スリーブとの関係を表す図２のIV－IV断面図である。 図５は、回転軸と軸受スリーブとの関係を表す図２のＶ－Ｖ断面図である。 図６は、回転体の組立方法を説明するための分解断面図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本実施形態にて、回転体は、回転電機に適用され、回転電機（モータ）は、電動圧縮機が適用される。但し、この構成に限定されるものではなく、回転体は、回転電機としての一般的な電動機に適用されてもよい。

＜電動圧縮機の構成＞
図１は、第１実施形態の電動圧縮機の内部構成を表す縦断面図である。

図１に示すように、電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、回転軸１２と、固定子１３と、回転子１４と、低圧ホイール１５と、高圧ホイール１６とを備える。なお、回転体は、回転軸１２と回転子１４により構成される。回転電機は、ハウジング１１と回転軸１２と固定子１３と回転子１４により構成される。

ハウジング１１は、モータハウジング２１と、低圧側軸受ハウジング２２と、高圧側軸受ハウジング２３とを有する。モータハウジング２１は、円筒形状をなし、軸方向の一方側（図１の右方側）の端部が拡径している。低圧側軸受ハウジング２２は、円盤形状をなし、モータハウジング２１における軸方向の一方側に配置される。低圧側軸受ハウジング２２は、モータハウジング２１における軸方向の一方側の端部に複数のボルトにより着脱自在に締結される。高圧側軸受ハウジング２３は、円盤形状をなし、モータハウジング２１における軸方向の他方側に配置される。高圧側軸受ハウジング２３は、モータハウジング２１における軸方向の他方側の端部に複数のボルトにより着脱自在に締結される。

円筒形状をなすモータハウジング２１は、軸方向の一方の開口が低圧側軸受ハウジング２２により閉塞され、軸方向の他方の開口が高圧側軸受ハウジング２３により閉塞される。そのため、ハウジング１１は、モータハウジング２１に低圧側軸受ハウジング２２と高圧側軸受ハウジング２３が締結されることで、中空形状をなす。

モータハウジング２１は、内周部に固定子１３が固定される。固定子１３は、円筒形状をなす。固定子１３は、ステータ鉄芯３１と、ステータコイル３２とを有する。ステータ鉄芯３１は、円筒形状をなし、外周面がモータハウジング２１の内周面に密着するように固定される。ステータコイル３２は、ステータ鉄芯３１の内部に収納される。

回転軸１２は、ハウジング１１の内部に配置される。回転軸１２は、ハウジング１１と同心の軸心Ｏに沿って配置され、軸心Ｏを中心にハウジング１１に回転自在に支持される。回転軸１２は、軸方向における中間位置の外周部に回転子１４が固定される。回転子１４は、ロータ鉄芯（永久磁石）３３と、保持スリーブ３４とを有する。ロータ鉄芯３３は、円筒形状をなし、回転軸１２の外周面に配置される。保持スリーブ３４は、円筒形状をなし、ロータ鉄芯３３の外側に配置される。

固定子１３と回転子１４は、内周面と外周面が径方向に対向する。固定子１３と回転子１４は、内周面と外周面との間に隙間が設けられる。そのため、固定子１３のステータコイル３２に電流が流れると、発生する磁力の吸引力および反発力により回転子１４が回転し、回転軸１２が回転力を出力する。

回転軸１２は、低圧側空気軸受３５と高圧側空気軸受３６により回転自在に支持される。回転軸１２は、回転子１４より軸方向の一方側に低圧側軸部１２ａが設けられ、回転子１４より軸方向の他方側に高圧側軸部１２ｂが設けられる。回転軸１２は、低圧側軸部１２ａに低圧側軸受スリーブ（空気軸受用軸受スリーブ）３７が一体回転可能に装着され、高圧側軸部１２ｂに高圧側軸受スリーブ（空気軸受用軸受スリーブ）３８が一体回転可能に装着される。低圧側軸受スリーブ３７は、低圧側軸部として機能し、高圧側軸受スリーブ３８は、高圧側軸部として機能する。

低圧側空気軸受３５は、低圧側軸受ハウジング２２に一体に設けられる。低圧側空気軸受３５は、円筒形状をなし、低圧側軸受ハウジング２２の内面から回転子１４側に延出して形成される。低圧側空気軸受３５は、回転軸１２に装着された低圧側軸受スリーブ３７の外方に配置される。回転軸１２が回転すると、低圧側空気軸受３５の内周面と低圧側軸受スリーブ３７の外周面との間に低圧側隙間が確保される。

高圧側空気軸受３６は、高圧側軸受ハウジング２３に一体に設けられる。高圧側空気軸受３６は、円筒形状をなし、高圧側軸受ハウジング２３の内面から回転子１４側に延出して形成される。高圧側空気軸受３６は、回転軸１２に装着された高圧側軸受スリーブ３８の外方に配置される。回転軸１２が回転すると、高圧側空気軸受３６の内周面と高圧側軸受スリーブ３８の外周面との間に高圧側隙間が確保される。

回転軸１２は、軸方向の一方側にスラスト軸受を構成するスラスト円板３９が固定されると共に、低圧側スラストスリーブ４０が配置される。スラスト円板３９は、回転軸１２における低圧側軸受スリーブ３７と低圧ホイール１５との間に固定される。スラスト円板３９は、回転軸１２と一体に回転する。低圧側軸受ハウジング２２は、軸心Ｏの外周辺に低圧側空間部４１が設けられる。スラスト円板３９は、低圧側空間部４１に配置される。低圧側空間部４１は、低圧側空気軸受３５の内周面と低圧側軸受スリーブ３７の外周面との低圧隙間に連通する。低圧側スラストスリーブ４０は、回転軸１２における低圧ホイール１５とスラスト円板３９との間に配置される。低圧側スラストスリーブ４０は、回転軸１２と一体に回転する。低圧側スラストスリーブ４０は、外周部にシール部材（図示略）が設けられる。シール部材は、外周部が低圧側軸受ハウジング２２の内周面に接触する。低圧側スラストスリーブ４０は、低圧側軸受ハウジング２２に対して回転自在である。

回転軸１２は、軸方向の他方側に高圧側スラストスリーブ４２が配置される。高圧側スラストスリーブ４２は、回転軸１２における高圧ホイール１６と高圧側軸受スリーブ３８との間に配置される。高圧側スラストスリーブ４２は、回転軸１２と一体に回転する。高圧側スラストスリーブ４２は、外周部にシール部材（図示略）が設けられる。シール部材は、外周部が高圧側軸受ハウジング２３の内周面に接触する。高圧側スラストスリーブ４２は、高圧側軸受ハウジング２３に対して回転自在である。

ハウジング１１は、低圧側軸受ハウジング２２側に低圧圧縮機５１が配置され、高圧側軸受ハウジング２３側に高圧圧縮機６１が配置される。低圧圧縮機５１は、低圧側ハウジング５２と、低圧ホイール１５とを有する。高圧圧縮機６１は、高圧側ハウジング６２と、高圧ホイール１６とを有する。

低圧側ハウジング５２は、低圧側軸受ハウジング２２の外面に複数のボルトにより締結される。低圧ホイール１５は、低圧側ハウジング５２の内部に配置される。低圧ホイール１５は、回転軸１２における軸方向の一端部にナット５３により一体回転可能に固定される。低圧圧縮機５１は、低圧側ハウジング５２と低圧ホイール１５により、吸入口５４、ディフューザ５５、渦巻き形状をなすスクロール部５６、吐出口（図示略）が設けられる。

高圧側ハウジング６２は、高圧側軸受ハウジング２３の外面に複数のボルトにより締結される。高圧ホイール１６は、高圧側ハウジング６２の内部に配置される。高圧ホイール１６は、回転軸１２における軸方向の他端部にナット６３により一体回転可能に固定される。高圧圧縮機６１は、高圧側ハウジング６２と高圧ホイール１６により、吸入口６４、ディフューザ６５、渦巻き形状をなすスクロール部６６、吐出口（図示略）が設けられる。

また、低圧圧縮機５１と高圧圧縮機６１は、吐出口（図示略）と吸入口６４とが連結流路７１により連結される。

低圧圧縮機５１は、低圧ホイール１５が回転すると、外部の空気が吸入口５４から吸入されて低圧ホイール１５の遠心力により加速され、加速された空気がディフューザ５５により減速加圧された後、スクロール部５６を流れ、吐出口から排出される。低圧圧縮機５１により圧縮された低圧空気は、連結流路７１により高圧圧縮機６１に送給される。高圧圧縮機６１は、高圧ホイール１６が回転すると、外部の空気が吸入口６４から吸入されて高圧ホイール１６の遠心力により加速され、加速された空気がディフューザ６５により減速加圧された後、スクロール部６６を流れ、吐出口から排出される。

また、ハウジング１１は、低圧側空気流路７２と、高圧側空気流路７３が設けられる。低圧側空気流路７２は、圧縮空気をハウジング１１から低圧側空気軸受３５に供給する。低圧側空気流路７２は、連結流路７１から分岐して設けられ、圧縮空気の一部を低圧側空間部４１に供給する。そして、低圧側空間部４１の圧縮空気は、低圧側空気軸受３５の内周面と低圧側軸受スリーブ３７の外周面との低圧隙間に供給されることで、回転軸１２を径方向の所定の位置に支持する。その後、低圧側空気軸受３５に供給された圧縮空気は、固定子１３と回転子１４との隙間に流れる。

高圧側空気流路７３は、圧縮空気をハウジング１１から高圧側空気軸受３６に供給する。高圧側空気流路７３は、連結流路７１から分岐して設けられ、圧縮空気の一部を高圧側空気軸受３６に供給する。圧縮空気は、高圧側空気軸受３６の内周面と高圧側軸受スリーブ３８の外周面との高圧隙間に供給されることで、回転軸１２を径方向の所定の位置に支持する。その後、高圧側空気軸受３６に供給された圧縮空気は、固定子１３と回転子１４との隙間に流れる。

＜回転体＞
図２は、本実施形態の回転体を表す縦断面図、図３は、回転軸とロータ鉄芯と保持スリーブとの関係を表す図２のIII－III断面図、図４は、回転軸と保持スリーブとの関係を表す図２のIV－IV断面図、図５は、回転軸と軸受スリーブとの関係を表す図２のＶ－Ｖ断面図である。

図２に示すように、回転体８０は、回転軸１２と、回転子１４と有する。回転子１４は、ロータ鉄芯３３と、保持スリーブ３４とを有する。ロータ鉄芯３３は、円筒形状をなす永久磁石であり、回転軸１２の外周面に配置される。保持スリーブ３４は、円筒形状をなし、ロータ鉄芯３３の外側に配置される。

回転軸１２は、軸心Ｏを有する磁性体である。回転軸１２は、低圧側軸部１２ａと、高圧側軸部１２ｂと、中間軸部１２ｃとを有する。低圧側軸部１２ａは、回転軸１２の軸方向の一方側に位置する。高圧側軸部１２ｂは、回転軸１２の軸方向の他方側に位置する。中間軸部１２ｃは、回転軸１２の軸方向における中間部であって低圧側軸部１２ａと高圧側軸部１２ｂとの間に位置する。また、回転軸１２は、低圧側軸部１２ａと中間軸部１２ｃとの間に低圧側フランジ部１２ｄが設けられる。回転軸１２は、高圧側軸部１２ｂと中間軸部１２ｃとの間に高圧側フランジ部１２ｅが設けられる。低圧側フランジ部１２ｄと高圧側フランジ部１２ｅとは、回転軸１２の軸方向に間隔を空けて設けられる。低圧側フランジ部１２ｄおよび高圧側フランジ部１２ｅは、外径が同径である。

また、回転軸１２は、中間軸部１２ｃの外周部に軸方向凹部１２ｆが設けられる。軸方向凹部１２ｆは、低圧側フランジ部１２ｄと高圧側フランジ部１２ｅとの間に、周方向に沿うと共に軸心Ｏ側に向けて凹む形状をなす。

図２および図３に示すように、ロータ鉄芯３３は、回転軸１２における中間軸部１２ｃの外側に配置される。ロータ鉄芯３３は、周方向に複数（本実施形態では、２個）に分割された分割鉄芯３３ａ，３３ｂを有する。分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、一体成形でもよいし、軸方向に複数に分割されていてもよい。また、分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、積層鋼板で構成してもよい。なお、分割鉄芯３３ａ，３３ｂの分割個数は、３個以上であってもよい。

分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、回転軸１２における中間軸部１２ｃの外周面に装着される。このとき、分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、内周部が中間軸部１２ｃに形成された軸方向凹部１２ｆに嵌合することで、軸方向の位置決めがなされる。このとき、分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、内周面が軸方向凹部１２ｆの外周面に接着される。そのため、分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、低圧側フランジ部１２ｄと高圧側フランジ部１２ｅとの間で、中間軸部１２ｃに装着される。なお、ロータ鉄芯３３の外径は、低圧側フランジ部１２ｄおよび高圧側フランジ部１２ｅの外径と同径、または、若干小径である。

保持スリーブ３４は、ロータ鉄芯３３の外側に配置される。保持スリーブ３４は、ロータ鉄芯３３の外側に位置し、軸方向の一端部が低圧側フランジ部１２ｄの外周部に固定され、他端部が高圧側フランジ部１２ｅの外周部に固定される。保持スリーブ３４は、回転軸１２における軸方向の一方側から、低圧側フランジ部１２ｄおよび高圧側フランジ部１２ｅの外周部に挿入される。保持スリーブ３４は、低圧側フランジ部１２ｄとロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅの外周面に対して焼き嵌めにより固定される。そのため、保持スリーブ３４は、内周面が低圧側フランジ部１２ｄの外周面、高圧側フランジ部１２ｅの外周面、ロータ鉄芯３３の外周面に密着する。

そして、図２及び図４に示すように、ロータ鉄芯３３は、各端部が低圧側フランジ部１２ｄおよび高圧側フランジ部１２ｅと、予め設定された所定間隔だけ回転軸１２の軸方向に離間して配置される。そのため、ロータ鉄芯３３と低圧側フランジ部１２ｄとの間に低圧側空間部８１が設けられ、ロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅとの間に高圧側空間部８２が設けられる。低圧側空間部８１は、ロータ鉄芯３３の軸方向の一端面と、中間軸部１２ｃの外面と、低圧側フランジ部１２ｄの一側面と、保持スリーブ３４の内面とにより区画される。高圧側空間部８２は、ロータ鉄芯３３の軸方向の他端面と、中間軸部１２ｃの外面と、高圧側フランジ部１２ｅの一側面と、保持スリーブ３４の内面とにより区画される。

なお、低圧側空間部８１および高圧側空間部８２は、非磁性体である。そのため、低圧側空間部８１および高圧側空間部８２は、非磁性体である樹脂材料が充填されていてもよい。低圧側空間部８１および高圧側空間部８２に樹脂材料が充填されることで、ロータ鉄芯３３の強度を高めることができる。

図１および図５に示すように、回転軸１２は、低圧側軸部１２ａに低圧側軸受スリーブ３７が固定される。低圧側軸受スリーブ３７は、円筒形状をなし、低圧側軸部１２ａに軽圧入（隙間嵌め）される。軽圧入とは、低圧側軸受スリーブ３７に対して軸方向に所定の応力が作用したとき、回転軸１２に対して低圧側軸受スリーブ３７が軸方向に移動する圧力で圧入することである。そのため、低圧側軸受スリーブ３７は、回転軸１２と一体回転可能である。

回転軸１２は、高圧側軸部１２ｂに高圧側軸受スリーブ３８が固定される。高圧側軸受スリーブ３８は、円筒形状をなし、高圧側軸部１２ｂに軽圧入（隙間嵌め）される。そのため、高圧側軸受スリーブ３８は、回転軸１２と一体回転可能である。

低圧側軸受スリーブ３７は、外周面に耐摩耗性コーティングが施工されることで、耐摩耗性コーティング層３７ａが設けられる。高圧側軸受スリーブ３８は、外周面に耐摩耗性コーティングが施工されることで、耐摩耗性コーティング層３８ａが設けられる。低圧側軸受スリーブ３７に対する耐摩耗性コーティングと、高圧側軸受スリーブ３８に対する耐摩耗性コーティングは、回転軸１２に対する組付前に施工される。

回転軸１２は、軸方向の一方側に低圧側軸受スリーブ３７に隣接してスラスト円板３９が挿入されると共に、低圧側スラストスリーブ４０が挿入される。そして、回転軸１２は、軸方向の一端部に低圧ホイール１５が装着され、ナット５３により一体回転可能に締結される。このとき、回転軸１２に対するナット５３の締結力により低圧ホイール１５が固定子１３側に押圧される。すると、低圧ホイール１５の押圧力が低圧側スラストスリーブ４０およびスラスト円板３９を介して低圧側軸受スリーブ３７に伝達され、低圧側軸受スリーブ３７が低圧側フランジ部１２ｄに当接して位置決めされる。

回転軸１２は、軸方向の他方側に高圧側軸受スリーブ３８に隣接して高圧側スラストスリーブ４２が挿入される。そして、回転軸１２は、軸方向の他端部に高圧ホイール１６が装着され、ナット６３により一体回転可能に締結される。このとき、回転軸１２に対するナット６３の締結力により高圧ホイール１６が固定子１３側に押圧される。すると、高圧ホイール１６の押圧力が高圧側スラストスリーブ４２を介して高圧側軸受スリーブ３８に伝達され、高圧側軸受スリーブ３８が高圧側フランジ部１２ｅに当接して位置決めされる。

＜回転体の組立方法＞
図６は、回転体の組立方法を説明するための分解断面図である。

図６に示すように、回転軸１２は、低圧側フランジ部１２ｄと高圧側フランジ部１２ｅを有する。ロータ鉄芯３３は、２個の分割鉄芯３３ａ，３３ｂから構成される。まず、回転軸１２の中間軸部１２ｃに対して、径方向の外方に分割鉄芯３３ａ，３３ｂを位置し、分割鉄芯３３ａ，３３ｂを回転軸１２の径方向の内方である矢印Ａ１，Ａ２方向に移動することで、中間軸部１２ｃに密着させる。

このとき、分割鉄芯３３ａ，３３ｂは、内周部が中間軸部１２ｃの軸方向凹部１２ｆに位置決めされ、内周面が軸方向凹部１２ｆに接着される。そのため、ロータ鉄芯３３は、軸方向の一端部が低圧側フランジ部１２ｄと所定間隔だけ離間して配置されると共に、軸方向の他端部が高圧側フランジ部１２ｅと所定間隔だけ離間して配置される。

次に、回転軸１２に対して軸方向の一方に保持スリーブ３４を位置し、保持スリーブ３４を回転軸１２の軸方向の他方である矢印Ａ３方向に移動することで、低圧側フランジ部１２ｄとロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅの径方向の外方に配置させる。このとき、保持スリーブ３４を低圧側フランジ部１２ｄとロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅに焼き嵌めにより固定する。すなわち、保持スリーブ３４を加熱することで膨張させて内径を広げ、この状態で、低圧側フランジ部１２ｄとロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅの外方に位置させる。その後、保持スリーブ３４を冷却すると収縮して内径が狭まり、保持スリーブ３４は、内周面が低圧側フランジ部１２ｄとロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅの各外周面を押圧する。

そのため、保持スリーブ３４は、低圧側フランジ部１２ｄとロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅに堅く結合された固着状態になる。つまり、回転軸１２と、ロータ鉄芯３３と、保持スリーブ３４が一体に結合される。このとき、ロータ鉄芯３３と低圧側フランジ部１２ｄとの間に低圧側空間部８１が形成され、ロータ鉄芯３３と高圧側フランジ部１２ｅとの間に高圧側空間部８２が形成される。

続いて、回転軸１２に対して軸方向の一方に低圧側軸受スリーブ３７を位置し、低圧側軸受スリーブ３７を回転軸１２の軸方向の他方である矢印Ａ４方向に移動することで、低圧側軸部１２ａに軽圧入する。また、回転軸１２に対して軸方向の他方に高圧側軸受スリーブ３８を位置し、高圧側軸受スリーブ３８を回転軸１２の軸方向の一方である矢印Ａ５方向に移動することで、高圧側軸部１２ｂに軽圧入する。この場合、低圧側軸受スリーブ３７および高圧側軸受スリーブ３８は、組み付け前に各外周面に耐摩耗性コーティングが施工されることで、それぞれ耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａが設けられている。

そして、図２に示すように、回転軸１２の一端部にスラスト円板３９および低圧側スラストスリーブ４０を挿入した後、低圧ホイール１５を装着され、ナット５３により締結する。また、回転軸１２の他端部に高圧側スラストスリーブ４２を挿入した後、高圧ホイール１６を装着し、ナット６３により締結する。

＜電動圧縮機の作用＞
電動圧縮機１０は、固定子１３を構成するステータコイル３２に電流（交流電圧）を流すと、固定子１３の周囲に磁界が発生し、回転磁界（磁力）が生成され、固定子１３の周囲にＮ極とＳ極が発生する。ロータ鉄芯３３（回転子１４）は、固定子１３の回転磁界に吸引されることで回転する。このとき、ロータ鉄芯３３は、磁性体であり、周方向に沿う磁束が発生する。そして、ロータ鉄芯３３における軸方向の一方側に低圧側空間部８１が形成され、他方側に高圧側空間部８２が形成される。低圧側空間部８１と高圧側空間部８２は、非磁性体であることから、ロータ鉄芯３３における軸方向の磁束の漏れが防止される。低圧側空間部８１および高圧側空間部８２に樹脂材料が充填されていた場合、ロータ鉄芯３３の強度が高まる。

そして、回転軸１２の低圧側フランジ部１２ｄおよび高圧側フランジ部１２ｅは、ロータ鉄芯３３より剛性が高い。そのため、保持スリーブ３４が焼き嵌めによりロータ鉄芯３３を回転軸１２に固定すると、保持スリーブ３４は、軸方向の中間部が軸心Ｏ側に変形してロータ鉄芯３３を押圧し、回転軸１２とロータ鉄芯３３と保持スリーブ３４との接触面積が増加し、遠心力に対する強度が高まる。

また、回転軸１２は、磁性体であり、ロータ鉄芯３３の磁束が回転軸１２に流れる。そして、ロータ鉄芯３３の回転力は、外周部の面接触部を介して保持スリーブ３４に伝達され、さらに、保持スリーブ３４と低圧側フランジ部１２ｄおよび高圧側フランジ部１２ｅの面接触を介して回転軸１２に伝達される。回転軸１２が回転すると、各端部に連結された低圧ホイール１５および高圧ホイール１６が回転し、空気を圧縮する。

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る回転体は、磁性体よりなる回転軸１２と、回転軸１２に固定される回転子１４と、円筒形状をなして回転子１４の軸方向の一端部および他端部に装着されると共に外周面に耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを有する一対の軸受スリーブ（空気軸受用軸受スリーブ）３７，３８とを備え、一対の軸受スリーブ３７，３８は、回転軸１２への組み付け前に耐摩耗性コーティング層３７ａ，３７ｂが設けられる。

第１の態様に係る回転体によれば、空気軸受３５，３６により支持される軸受スリーブ３７，３８を回転軸１２とは別体に製造し、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを施工してから回転軸１２に組み付けることで、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａの劣化を抑制し、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを適切に確保することができる。

第２の態様に係る回転体は、回転子１４が、円筒形状をなすと共に周方向に複数分割されて回転軸１２の径方向の外側に配置される磁石からなるロータ鉄芯３３を有する。これにより、回転軸１２に対して分割鉄芯３３ａ，３３ｂを外側から径方向に移動して装着することができ、ロータ鉄芯３３の組付性を向上することができる。

第３の態様に係る回転体は、回転軸１２が軸方向に間隔を空けて設けられる一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅを有し、ロータ鉄芯３３が一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅの間に配置され、円筒形状をなす保持スリーブ３４の軸方向の一端部および他端部が一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅの外周部に固定されることで、回転軸１２に一体に固定される。これにより、回転軸１２に一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅが設けられていることから、回転軸１２にロータ鉄芯３３を組み付けた後、保持スリーブ３４をロータ鉄芯３３の外側に配置して一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅに固定することで、回転体８０を容易に組み立てることができる。すなわち、回転軸１２に保持スリーブ３４を固定するための一対の端板（一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅ）を溶接などにより固定する作業が不要になる。その結果、部品点数の削減を図ることができると共に、組立作業の簡素化を図ることができる。

第４の態様に係る回転体は、保持スリーブ３４が一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅの外周面およびロータ鉄芯３３の外周面に対して焼き嵌めにより固定される。これにより、回転軸１２とロータ鉄芯３３と保持スリーブ３４とを一体に結合することができ、組立作業の簡素化を図ることができる。また、ロータ鉄芯３３に対して保持スリーブ３４により圧縮荷重が付与されることとなり、回転時にロータ鉄芯３３に作用する遠心力による破損を抑制することができる。さらに、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａが焼き嵌めのための熱処理による劣化を防止することができる。

第５の態様に係る回転体は、ロータ鉄芯３３は、円筒形状をなし、回転軸１２の外周部に配置され、保持スリーブ３４は、ロータ鉄芯３３の外周面に対して焼き嵌めにより固定される。すなわち、上述の実施形態では、回転軸１２に一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅを設け、分割鉄芯３３ａ，３３ｂを一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅの間に配置してロータ鉄芯３３としたが、この構成に限定されない。ロータ鉄芯３３を一体の円筒形状とし、ロータ鉄芯３３を回転軸１２の軸方向の一方から回転軸１２に挿入し、ロータ鉄芯３３の外周面に対して焼き嵌めにより保持スリーブ３４を固定してもよい。これにより、回転軸１２の構造を簡素化することができる。なお、ロータ鉄芯３３を接着剤により回転軸１２に固定したり、一対の端板（一対のフランジ部１２ｄ，１２ｅ）を溶接などにより回転軸１２に固定したりしてもよい。

第６の態様に係る回転体は、軸受スリーブ３７，３８が回転軸１２の軸方向の一端部および他端部にそれぞれ軽圧入される。これにより、回転軸１２に対して軸受スリーブ３７，３８を所定の位置に仮位置決めすることができ、軸受スリーブ３７，３８の組付性を向上することができる。

第７の態様に係る回転電機は、中空形状をなすハウジング１１と、円筒形状をなしてハウジング１１の内周面に固定される固定子１３と、回転子１４が固定子１３の内周面に隙間を空けて対向するようにハウジング１１に回転自在に支持される回転体８０と、一対の軸受スリーブ３７，３８の外周面に隙間を空けて対向するようにハウジング１１に設けられる一対の空気軸受３５，３６とを備える。これにより、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを適切に確保することができる。

第８の態様に係る電動圧縮機は、回転電機と、回転軸１２における軸方向の一方に固定される低圧ホイール１５と、回転軸１２における軸方向の他方に固定される高圧ホイール１６とを備える。これにより、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを適切に確保することができる。

第９の態様に係る回転体の製造方法は、磁性体よりなる回転軸１２の外周部にロータ鉄芯３３を配置する工程と、ロータ鉄芯３３の外周面に対して焼き嵌めにより保持スリーブ３４を固定する工程と、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを有する一対の軸受スリーブ３７，３８を回転軸１２の軸方向の一端部および他端部に装着する工程とを有する。これにより、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａの劣化を抑制し、耐摩耗性コーティング層３７ａ，３８ａを適切に確保することができる。

１０ 電動圧縮機
１１ ハウジング
１２ 回転軸
１２ａ 低圧側軸部
１２ｂ 高圧側軸部
１２ｃ 中間軸部
１２ｄ 低圧側フランジ部
１２ｅ 高圧側フランジ部
１２ｆ 軸方向凹部
１３ 固定子
１４ 回転子
１５ 低圧ホイール
１６ 高圧ホイール
２１ モータハウジング
２２ 低圧側軸受ハウジング
２３ 高圧側軸受ハウジング
３１ ステータ鉄芯
３２ ステータコイル
３３ ロータ鉄芯
３３ａ，３３ｂ 分割鉄芯
３４ 保持スリーブ
３５ 低圧側空気軸受
３６ 高圧側空気軸受
３７ 低圧側軸受スリーブ（空気軸受用軸受スリーブ）
３７ａ 耐摩耗性コーティング層
３８ 高圧側軸受スリーブ（空気軸受用軸受スリーブ）
３８ａ 耐摩耗性コーティング層
３９ スラスト円板
４０ 低圧側スラストスリーブ
４１ 低圧側空間部
４２ 高圧側スラストスリーブ
５１ 低圧圧縮機
５２ 低圧側ハウジング
５３，６３ ナット
５４，６４ 吸入口
５５，６５ ディフューザ
５６，６６ スクロール部
６１ 高圧圧縮機
６２ 高圧側ハウジング
７１ 連結流路
７２ 低圧側空気流路
７３ 高圧側空気流路
８０ 回転体
８１ 低圧側空間部
８２ 高圧側空間部

Claims (5)

1. 磁性体よりなる回転軸と、
   前記回転軸に固定される回転子と、
   円筒形状をなして前記回転軸の軸方向の一端部および他端部に装着されると共に外周面に耐摩耗性コーティング層を有する一対の空気軸受用軸受スリーブと、
   を備え、
   前記一対の空気軸受用軸受スリーブは、前記回転軸への組み付け前に前記耐摩耗性コーティング層が設けられ、
   前記回転子は、円筒形状をなすと共に周方向に複数分割されて前記回転軸の径方向の外側に配置される磁石からなる鉄芯を有し、
   前記回転軸は、軸方向に間隔を空けて設けられる一対のフランジ部を有し、前記鉄芯は、前記一対のフランジ部の間に配置され、円筒形状をなす保持スリーブの軸方向の一端部および他端部が前記一対のフランジ部の外周部に固定されることで、前記回転軸に一体に固定され、
   前記保持スリーブは、前記一対のフランジ部の外周面および前記鉄芯の外周面に対して焼き嵌めにより固定されることで、内周面が前記一対のフランジ部の外周面および前記鉄芯の外周面に密着する、
   回転体。
2. 前記一対の空気軸受用軸受スリーブは、前記回転軸の軸方向の一端部および他端部にそれぞれ軽圧入される、
   請求項１に記載の回転体。
3. 中空形状をなすハウジングと、
   円筒形状をなして前記ハウジングの内周面に固定される固定子と、
   前記回転子が前記固定子の内周面に隙間を空けて対向するように前記ハウジングに回転自在に支持される請求項１または請求項２に記載の回転体と、
   前記一対の空気軸受用軸受スリーブの外周面に隙間を空けて対向するように前記ハウジングに設けられる一対の空気軸受と、
   を備える回転電機。
4. 請求項３に記載の回転電機と、
   前記回転軸における軸方向の一方に固定される低圧ホイールと、
   前記回転軸における軸方向の他方に固定される高圧ホイールと、
   を備える電動圧縮機。
5. 磁性体よりなる回転軸の外周部に軸方向に間隔を空けて設けられる一対のフランジ部の間に、回転子を構成する円筒形状をなすと共に周方向に複数分割された磁石からなる鉄芯を配置する工程と、
   前記一対のフランジ部の外周面および前記鉄芯の外周面に対して焼き嵌めにより円筒形状をなす保持スリーブを固定することで、前記保持スリーブの内周面を前記一対のフランジ部の外周面および前記鉄芯の外周面に密着させる工程と、
   耐摩耗性コーティング層を有する一対の空気軸受用軸受スリーブを前記回転軸の軸方向の一端部および他端部に装着する工程と、
   を有する回転体の製造方法。