WO2010021019A1 - 偏心駆動スクロール流体機械 - Google Patents

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WO2010021019A1
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eccentric
rotor
fluid machine
force
scroll fluid
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English (en)
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光宣 黄
富石 黄
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株式会社リッチストーン
リッチストーン リミテッド
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0021—Systems for the equilibration of forces acting on the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0064—Magnetic couplings

Definitions

  • the present invention relates to an eccentric drive scroll fluid machine used as an air compressor, a vacuum pump, a refrigerant gas compressor, a compressor for an oxygen suction machine, a generator expander, and the like, for example, an eccentric drive scroll fluid machine capable of driving a belt. It is.
  • an eccentric bushing is provided on a rotating shaft, and a turning shaft is rotatably supported in an eccentric hole of the eccentric bushing.
  • a scroll is provided.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an eccentric drive scroll fluid machine that operates stably.
  • a casing a fixed scroll fixed to the casing, an eccentric bush supported rotatably on the casing, and rotatably supported in an eccentric hole of the eccentric bush.
  • a plurality of permanent magnets provided on the rotor, and a total of magnetic attraction force vectors acting between the permanent magnets and the stator is integrated. It is characterized by a working fluid force moment canceling force.
  • intersection of the center lines of the widths of the permanent magnets may be eccentric with respect to the center of the rotor. That is, the position of the center of gravity of each permanent magnet may be shifted from the center of the rotor.
  • the thick permanent magnet and the thin permanent magnet may be provided.
  • the above-described wide permanent magnet and the narrow permanent magnet may be provided.
  • the permanent magnet having a long length and the permanent magnet having a short length may be provided.
  • a main weight is attached to the eccentric bush, and a hole for changing the position of the center of gravity of the rotor may be provided in the rotor.
  • a rotary bearing provided in the casing for rotatably supporting the eccentric bush and a rotary bearing provided in an eccentric hole of the eccentric bush for rotatably supporting the pivot shaft have an inner circumference at the same axial position. And may be on the outer periphery.
  • the rotary bearing and the slewing bearing may be characterized by being capable of receiving a thrust load and a radial load at the same time.
  • the rotating shaft and the eccentric bush can be prevented from tilting, so that the operation is stable and no vibration is generated.
  • the centrifugal force acting on the orbiting scroll can be canceled, so that the rotating shaft and eccentric bush can be prevented from tilting. Also, since it is not necessary to add parts such as a balancer and a weight, the configuration is simple.
  • a rotary bearing provided in the casing for rotatably supporting the eccentric bush and a rotary bearing provided in the eccentric hole of the eccentric bush for rotatably supporting the rotary shaft are on the inner circumference and the outer circumference at the same axial position. In some cases, the entire length of the eccentric bushing in the direction of the rotation center line can be shortened.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention
  • 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing forces acting on the eccentric drive scroll fluid machine shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a diagram showing forces acting on the eccentric drive scroll fluid machine shown in FIG. 1
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing a part of another eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention
  • FIG. 6 is a schematic sectional view showing a part of another eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of another eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention
  • FIG. 8 is a schematic BB cross-sectional view of FIG.
  • (First embodiment) 1 and 2 show an eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention.
  • An eccentric bush 3 is rotatably supported on the casing 1 via one rotary bearing 2.
  • the rotary bearing 2 is composed of a combination angular contact ball bearing and can receive a thrust load and a radial load simultaneously.
  • the eccentric bush 3 has an eccentric hole 3a, and the center line of the eccentric bush 3 is offset from the center line of the eccentric hole 3a. That is, the eccentric hole 3 a is provided eccentric to the main body of the eccentric bush 3.
  • the pivot shaft 5 is rotatably supported in the eccentric hole 3a of the eccentric bush 3 through one pivot bearing 4.
  • the slewing bearing 4 is a combination angular bearing and can receive a thrust load and a radial load at the same time.
  • the orbiting scroll 6 is attached to the orbiting shaft 5 so as to be movable in the center line direction of the orbiting shaft 5.
  • the orbiting scroll 6 is provided with a spiral wrap.
  • a back pressure chamber 7 is formed between the orbiting shaft 5 and the orbiting scroll 6.
  • a back pressure seal 8 such as an O-ring is provided in the radial gap around the back pressure chamber 7.
  • the fixed scroll 9 is fixed to the casing 1.
  • the fixed scroll 9 is provided with a spiral wrap.
  • the wrap of the fixed scroll 9 and the wrap of the orbiting scroll 6 overlap each other, and a plurality of compression chambers 10 are formed between the wrap of the fixed scroll 9 and the wrap of the orbiting scroll 6.
  • a back pressure port 11 for communicating the compression chamber 10 and the back pressure chamber 7 is provided in the orbiting scroll 6.
  • a discharge port 12 is provided in the fixed scroll 9, and the discharge port 12 communicates with the compression chamber 10 in the center.
  • a discharge chamber 13 is formed between the casing 1 and the fixed scroll 9, and the discharge chamber 13 communicates with the discharge port 12.
  • the casing 1 is provided with a suction port 14 and a discharge port 15, the suction port 14 communicates with the peripheral compression chamber 10, and the discharge port 15 communicates with the discharge chamber 13.
  • the fluid machine main body is constituted by the fixed scroll 9, the orbiting scroll 6, and the like.
  • An Oldham ring 16 is provided on the outer peripheral portion of the orbiting scroll 6.
  • the Oldham ring 16 is provided with a casing key and a turning key.
  • a casing key and a turning key are engaged with a keyway provided in the casing 1 and a keyway provided in the turning scroll 6.
  • etc., And the rotation prevention apparatus are comprised. This anti-rotation device allows an eccentric orbiting movement of the orbiting scroll 6, but prevents the rotation.
  • the main weight 17 is attached to the eccentric bush 3.
  • a rotating shaft 18 is provided on the eccentric bush 3, and the rotating shaft 18 protrudes from the casing 1.
  • a gas seal 19 is provided between the casing 1 and the rotating shaft 18.
  • a pulley 21 is rotatably supported on the casing 1 via a pulley bearing 20.
  • An electromagnetic clutch 22 is provided in the pulley 21.
  • a clutch plate 23 is attached to an end portion 18 a protruding from the casing 1 of the rotating shaft 18.
  • a stator 24 is attached to the casing 1.
  • a rotor 25 is attached to the rotating shaft 18.
  • a plurality of holes 27 are provided in the rotor 25 so as to be biased to the right side in FIG.
  • the rotor 25 is provided with a plurality of permanent magnets 100, 101, 102, 103, 104, 105.
  • Each permanent magnet 100, 101, 102, 103, 104, The intersection P of the 105 center line is eccentric with respect to the center O of the rotor 25. That is, in the paper surface of FIG. 2, the angle formed by the surface 101a of the permanent magnet 101 adjacent to the surface 100a of the permanent magnet 100 is 120 °.
  • Each permanent magnet 100, The intersection of the lines passing through the centers of the widths 101, 102, 103, 104, and 105 and the center of the rotating shaft 18 are shifted.
  • each of the permanent magnets 100, 101, 102, The center of gravity of the rotor 25 is shifted from the position of the center of gravity obtained by combining 103, 104, and 105.
  • the total of magnetic attractive force vectors acting between the permanent magnets 101, 102, 103, 104, 105 and the stator 24 is defined as a total working fluid force moment canceling force Fc.
  • the centrifugal force based on the change in the center of gravity of the rotor 25 due to the provision of the plurality of holes 27 in the rotor 25, and the permanent magnets 100 The resultant force with the centrifugal force based on the change in the center of gravity of the rotor 25 due to the provision of 101, 102, 103, 104, 105 is the centrifugal force Fw2.
  • the stator 24, the rotor 25, etc. constitute an electric motor.
  • FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing forces acting on the eccentric drive scroll fluid machine shown in FIG. 1 and FIG.
  • the centrifugal force Fs generated when the orbiting scroll 6 performs the eccentric orbiting motion acts on the orbiting scroll 6.
  • This centrifugal force Fs acts in the eccentric direction (the direction of the center line 201 of the turning shaft 5 with respect to the center line 200 of the rotating shaft 18 in FIG. 4).
  • the centrifugal force Fw1 generated by the rotation of the main weight 17 acts on the eccentric bush 3.
  • This centrifugal force Fw1 acts in the opposite direction to the centrifugal force Fs.
  • the action points of the centrifugal force Fs and the centrifugal force Fw1 are shifted in the axial direction.
  • the centrifugal force Fs, the centrifugal force Fw1, and the centrifugal force Fw2 are completely balanced by applying the centrifugal force Fs, the centrifugal force Fw1, and the centrifugal force Fw2 whose action points are shifted in the axial direction, thereby canceling the centrifugal force Fs.
  • the moment is prevented from being generated.
  • the tangential working fluid force Ft and the radial working fluid force Fr can be canceled by Fc.
  • the total working fluid moment canceling force Fc is a resultant force of the tangential working fluid moment canceling force Ftc and the radial working fluid moment canceling force Frc.
  • the tangential working fluid force Ft and the radial working fluid force Fr can be canceled by the total working fluid moment canceling force Fc. Further, the centrifugal force Fs can be canceled by the centrifugal force Fw1. Furthermore, the centrifugal force Fs, the centrifugal force Fw1, and the centrifugal force Fw2 are completely balanced so that no moment is generated. For this reason, since it can prevent that the rotating shaft 18 and the eccentric bush 3 incline, this scroll fluid machine operate
  • the total working fluid moment canceling force Fc, the tangential working fluid force Ft, and the radial working fluid force Fr are all internal forces, and the internal force (Fc) and the internal force (Ft And Fr) are balanced, no vibration occurs.
  • the total working fluid moment canceling force Fc is a resultant force of a magnetic attractive force vector acting between the permanent magnet embedded in the rotor 25 and the stator 24.
  • the centrifugal force Fw2 is generated by providing the hole 27 in the rotor 25 and changing the position of the center of gravity of the rotor 25. For this reason, since it is not necessary to add components, such as a balancer and a weight, a structure is simple. Further, an eccentric bush 3 is rotatably supported on the casing 1 via a single rotary bearing 2, and a rotary shaft 5 is rotatably supported within an eccentric hole 3 a of the eccentric bush 3 via a single rotary bearing 4. Yes. For this reason, the whole apparatus length of the eccentric bush 3 in the rotation center line direction can be shortened.
  • the pressure in the back pressure chamber 7 becomes equal to the pressure in the compression chamber 10.
  • the pressure in the back pressure chamber 7 increases, so that the tip of the wrap of the fixed scroll 9 is pressed against the orbiting scroll 6.
  • the tip of the wrap is pressed against the fixed scroll 9. For this reason, the leakage between the compression chambers 10 is reduced, and the working fluid can be efficiently compressed.
  • FIG. 5 shows a part of another eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention.
  • the rotor 25 is provided with a plurality of thick permanent magnets 31 and a plurality of thin permanent magnets 32.
  • the total of the magnetic attractive force vectors acting between the permanent magnets 31 and 32 and the stator 24 is defined as a total working fluid force moment canceling force Fc.
  • the rotor 25 is provided with a plurality of holes 27.
  • the center of gravity in a plane perpendicular to the center line of the rotation shaft 18 of the rotor 25 is positioned to the left of the page of FIG. Therefore, when the rotating shaft 18 and the rotor 25 rotate, the centrifugal force Fw2 acts on the rotating shaft 18.
  • the present scroll fluid machine since the rotation shaft 18 and the eccentric bush 3 can be prevented from tilting, the present scroll fluid machine operates stably. Further, since the total working fluid moment canceling force Fc, which is an internal force, is balanced with the tangential working fluid force Ft and the radial working fluid force Fr, no vibration is generated. Further, since the centrifugal force Fw2 is generated by providing the hole 27 in the rotor 25 and changing the position of the center of gravity of the rotor 25, it is not necessary to add parts such as a balancer and a weight, so the configuration is simple. is there.
  • FIG. 6 shows a part of another eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention.
  • the rotor 25 is provided with a plurality of wide permanent magnets 41 and a plurality of narrow permanent magnets 42.
  • the total of the magnetic attractive force vectors 300, 301, 302, 303, 304, 305 acting between the permanent magnets 41, 42 and the stator 24 is used as the total working fluid force moment canceling force Fc.
  • Fc total working fluid force moment canceling force
  • a surface perpendicular to the center line of the rotating shaft 18 of the rotor 25 is provided. Since the center of gravity is located on the left side of FIG. 6 with respect to the center of the rotation shaft 18, when the rotation shaft 18 and the rotor 25 rotate, the centrifugal force Fw2 acts on the rotation shaft 18.
  • the present scroll fluid machine since the rotation shaft 18 and the eccentric bush 3 can be prevented from tilting, the present scroll fluid machine operates stably. Further, since the scroll fluid machine balances the total working fluid moment canceling force Fc, which is an internal force, with the tangential working fluid force Ft and the radial working fluid force Fr, no vibration is generated. Further, since the centrifugal force Fw2 is generated by providing the hole 27 in the rotor 25 and changing the position of the center of gravity of the rotor 25, it is not necessary to add components such as a balancer and a weight. The configuration is simple.
  • FIG. 7 and 8 show a part of another eccentric drive scroll fluid machine according to the present invention.
  • the rotor 25 is provided with a plurality of long permanent magnets 51 and a plurality of short permanent magnets 52.
  • the total of the magnetic attractive force vectors acting between the permanent magnets 51 and 52 and the stator 24 is defined as a total working fluid force moment canceling force Fc.
  • the rotor 25 is provided with a plurality of holes 27.
  • the center of gravity of the surface of the rotor 25 perpendicular to the center line of the rotation shaft 18 is positioned substantially to the right of the page of FIG. Therefore, when the rotating shaft 18 and the rotor 25 rotate, the centrifugal force Fw2 acts on the rotating shaft 18.
  • the present scroll fluid machine since the rotation shaft 18 and the eccentric bush 3 can be prevented from tilting, the present scroll fluid machine operates stably. Further, since the total working fluid moment canceling force Fc, which is an internal force, is balanced with the tangential working fluid force Ft and the radial working fluid force Fr, no vibration is generated. Further, since the centrifugal force Fw2 is generated by providing the hole 27 in the rotor 25 and changing the position of the center of gravity of the rotor 25, it is not necessary to add parts such as a balancer and a weight, so the configuration is simple. is there.
  • the combination angular ball bearing is used as the rotary bearing 2 and the slewing bearing 4, but a deep groove ball bearing, a tapered roller bearing, or the like may be used as the rotary bearing or the slewing bearing.
  • the hybrid compressor capable of driving the belt and the motor has been described as an example. However, it is obvious that the present invention can be applied to a motor-driven compressor, an expander, and the like.

Abstract

　ケーシング１に偏心ブシュ３を回転可能に支持し、偏心ブシュ３の偏心穴３ａ内に旋回軸５を回転可能に支持し、旋回軸５に旋回スクロール６を取り付け、ケーシング１に固定スクロール９を固定し、固定スクロール９のラップと旋回スクロール６のラップとを重なり合わせ、偏心ブシュ３に主ウエイト１７を取り付け、偏心ブシュ３に回転軸１８を設け、ケーシング１にステータ２４を取り付け、回転軸１８にロータ２５を取り付け、ロータ２５に複数の穴２７を設け、ロータ２５に複数の永久磁石を設け、各永久磁石の幅の中心線の交点がロータ２５の中心に対して偏心しており、各永久磁石とステータ２４との間に作用する磁気吸引力ベクトルの合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力Ｆｃとし、複数の穴２７および複数の永久磁石によりロータ２５の重心位置を変更する。

Description

偏心駆動スクロール流体機械
　本発明は空気圧縮機、真空ポンプ、冷媒ガス圧縮機、酸素吸入機用圧縮機、発電膨張機等として用いられる偏心駆動スクロール流体機械、たとえばベルト駆動を行なうことができる偏心駆動スクロール流体機械に関するものである。
　従来の偏心駆動スクロール流体機械においては、特開平１１－２８０６７４号公報に示されるように、回転軸に偏心ブシュを設け、偏心ブシュの偏心穴内に回転可能に旋回軸を支持し、旋回軸に旋回スクロールを設けている。
　しかし、このような偏心駆動スクロール流体機械においては、旋回スクロールに作動流体力が作用するから、回転軸、偏心ブシュが傾き、安定して作動しない。
　本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、安定して作動する偏心駆動スクロール流体機械を提供することを目的とする。
特開平１１－２８０６７４号公報
　上記目的を達成するため、本発明においては、ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに回転可能に支持された偏心ブシュと、上記偏心ブシュの偏心穴内に回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールと、上記旋回スクロールの偏心旋回運動は許容するが自転は防止する自転防止装置と、上記ケーシングに固定されたステータと、上記偏心ブシュに取り付けられた回転軸と、上記回転軸に取り付けられたロータとを具備し、上記ロータに複数の永久磁石を設け、上記各永久磁石と上記ステータとの間に作用する磁気吸引力ベクトルの合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力としたことを特徴とする。
　また、上記各永久磁石の幅の中心線の交点が上記ロータの中心に対して偏心していることを特徴としてもよい。すなわち、上記各永久磁石全体の重心位置と上記ロータの中心とをずらしてもよい。
　また、厚い上記永久磁石と薄い上記永久磁石とを設けたことを特徴としてもよい。
　また、幅の広い上記永久磁石と幅の狭い上記永久磁石とを設けたことを特徴としてもよい。
　また、長さの長い上記永久磁石と長さの短い上記永久磁石とを設けたことを特徴としてもよい。
　また、上記偏心ブシュに主ウエイトを取り付け、上記ロータに上記ロータの重心位置を変更するための穴を設けたことを特徴としてもよい。
　また、上記ケーシングに設けられ上記偏心ブシュを回転可能に支持する回転軸受と、上記偏心ブシュの偏心穴内に設けられ回転可能に上記旋回軸を支持する旋回軸受とが軸方向の同じ位置の内周と外周にあることを特徴としてもよい。
　また、上記回転軸受および上記旋回軸受がスラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができることを特徴としてもよい。
　本発明に係る偏心駆動スクロール流体機械においては、旋回スクロールに作用する作動流体力をキャンセルできるから、回転軸、偏心ブシュが傾くのを防止できるので、安定して作動し、また振動が発生しない。
　また、偏心ブシュに主ウエイトを取り付け、ロータにロータの重心位置を変更するための穴を設けたときには、旋回スクロールに作用する遠心力をキャンセルできるから、回転軸、偏心ブシュが傾くのを防止でき、またバランサ、錘などの部品を付加する必要がないので、構成が簡単である。
　また、ケーシングに設けられ偏心ブシュを回転可能に支持する回転軸受と、偏心ブシュの偏心穴内に設けられ回転可能に旋回軸を支持する旋回軸受とが軸方向の同じ位置の内周と外周にあるときには、偏心ブシュの回転中心線方向の装置全体長さを短くできる。
図１は本発明に係る偏心駆動スクロール流体機械を示す断面図であり、 図２は図１の概略Ａ―Ａ断面図であり、 図３は図１、図２に示した偏心駆動スクロール流体機械に作用する力を示す図であり、 図４は図１、図２に示した偏心駆動スクロール流体機械に作用する力を示す図であり、 図５は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す概略断面図であり、 図６は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す概略断面図であり、 図７は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す断面図であり、 図８は図７の概略Ｂ－Ｂ断面図である。
　（第１の実施の形態）
　図１、図２に本発明に係る偏心駆動スクロール流体機械を示す。１つの回転軸受２を介して、ケーシング１に偏心ブシュ３が回転可能に支持されている。回転軸受２は組合せアンギュラ玉軸受からなり、スラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができる。偏心ブシュ３は偏心穴３ａを有しており、偏心ブシュ３の本体の中心線と偏心穴３ａの中心線とは偏っている。すなわち、偏心穴３ａは偏心ブシュ３の本体に偏心して設けられている。１つの旋回軸受４を介して、偏心ブシュ３の偏心穴３ａ内に旋回軸５が回転可能に支持されている。旋回軸受４は組合せアンギュラ軸受からなり、スラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができる。旋回軸５に旋回スクロール６が旋回軸５の中心線方向に移動可能に取り付けられている。旋回スクロール６には渦巻状のラップが設けられている。旋回軸５と旋回スクロール６との間に背圧室７が形成されている。背圧室７の周辺部のラジアル方向の隙間にＯリングなどの背圧シール８が設けられている。
　ケーシング１に固定スクロール９が固定されている。固定スクロール９には渦巻状のラップが設けられている。そして、固定スクロール９のラップと旋回スクロール６のラップとが重なり合っており、固定スクロール９のラップと旋回スクロール６のラップとの間に複数の圧縮室１０が形成されている。圧縮室１０と背圧室７とを連通する背圧ポート１１が旋回スクロール６に設けられている。固定スクロール９に吐出ポート１２が設けられ、吐出ポート１２は中央部の圧縮室１０に連通している。ケーシング１と固定スクロール９との間に吐出室１３が形成され、吐出室１３は吐出ポート１２と連通している。ケーシング１に吸入口１４および吐出口１５が設けられ、吸入口１４は周辺部の圧縮室１０と連通しており、吐出口１５は吐出室１３と連通している。そして、固定スクロール９、旋回スクロール６等により流体機械本体が構成されている。また、旋回スクロール６の外周部にオルダムリング１６が設けられている。オルダムリング１６にケーシングキーおよび旋回キーが設けられている。ケーシングキー、旋回キーがケーシング１に設けられたキー溝、旋回スクロール６に設けられたキー溝に係合している。そして、オルダムリング１６等によって自転防止装置が構成されている。この自転防止装置は旋回スクロール６の偏心旋回運動は許容するが、自転は防止する。
　また、偏心ブシュ３に主ウエイト１７が取り付けられている。偏心ブシュ３に回転軸１８が設けられ、回転軸１８はケーシング１から突出している。ケーシング１と回転軸１８との間にガスシール１９が設けられている。ケーシング１にプーリ軸受２０を介してプーリ２１が回転可能に支持されている。プーリ２１内に電磁クラッチ２２が設けられている。回転軸１８のケーシング１から突出した端部１８aにクラッチ板２３が取り付けられている。
　ケーシング１にステータ２４が取り付けられている。回転軸１８にロータ２５が取り付けられている。ロータ２５に複数の穴２７が図２紙面右側に偏って設けられている。ロータ２５に複数の永久磁石100, 101, 102, 103, 104, 105が設けられている。前記各永久磁石100, 101, 102, 103, 104,
105の幅の中心線の交点Ｐはロータ２５の中心Ｏに対して偏心している。すなわち、図２の紙面において、永久磁石１００の面１００ａと隣接する永久磁石１０１の面１０１ａがなす角度は１２０°である。また、前記各永久磁石100,
101, 102, 103, 104, 105の幅の中心を通る線の交点と回転軸１８の中心はずれている。換言すれば、前記各永久磁石100, 101, 102,
103, 104, 105を総合した重心位置とロータ２５の中心はずれている。そして、前記各永久磁石101, 102, 103, 104, 105とステータ２４との間に作用する磁気吸引力ベクトルの合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力Ｆｃとしている。
　また、前記各永久磁石100, 101, 102, 103, 104, 105を設けたことによるロータ２５の重心位置の変化を考慮して、ロータ２５に複数の穴２７を設けることにより、図２におけるロータ２５の重心を回転軸１８の中心よりも紙面左方に位置させている。このため、回転軸１８、ロータ２５が回転したときには、回転軸１８に遠心力Ｆｗ２が作用する。換言すれば、ロータ２５に複数の穴２７を設けたことによるロータ２５の重心位置の変化に基づく遠心力と、ロータ２５に前記各永久磁石100,
101, 102, 103, 104, 105を設けたことによるロータ２５の重心位置の変化に基づく遠心力との合力は遠心力Ｆｗ２である。また、ステータ２４、ロータ２５等により電動機が構成されている。
　この偏心駆動スクロール流体機械においては、プーリ２１がベルトにより回転し、かつ電磁クラッチ２２が励磁されると、回転軸１８、偏心ブシュ３が回転する。偏心ブシュ３が回転すると、旋回スクロール６は偏心ブシュ３の中心線を中心として偏心旋回運動する。この場合、自転防止装置１６が設けられているから、旋回スクロール６は自転しない。このため、固定スクロール９と旋回スクロール６との間に形成された圧縮室１０が徐々に縮小する。したがって、作動流体は圧縮室１０で圧縮されて吐出ポート１２から吐出され、吐出室１３、吐出口１５を介して外部に送られる。また、ステータ２４の巻線に通電したときにも、回転軸１８、偏心ブシュ３が回転し、作動流体が圧縮室１０で圧縮されて吐出ポート１２から吐出され、吐出室１３、吐出口１５を介して外部に送られる。
　ここで、図３、図４は図１、図２に示した偏心駆動スクロール流体機械に作用する力を示す図である。図3, 図４に示すように、旋回スクロール６が偏心旋回運動をすることにより生ずる遠心力Ｆｓが旋回スクロール６に作用する。この遠心力Ｆｓは偏心方向（図４における回転軸１８の中心線２００に対する旋回軸５の中心線２０１の方向）に作用する。また、主ウエイト１７が回転することにより生ずる遠心力Ｆｗ１は偏心ブシュ３に作用する。この遠心力Ｆｗ１は遠心力Ｆｓと反対方向に作用する。遠心力Ｆｓと遠心力Ｆｗ１は軸方向に作用点がずれている。しかし、遠心力Ｆｓ、遠心力Ｆｗ１と軸方向に作用点がずれた遠心力Ｆｗ２を作用させることにより、遠心力Ｆｓ、遠心力Ｆｗ１および遠心力Ｆｗ２を完全につりあわせて、遠心力Fsをキャンセルするとともに、モーメントが発生しないようにしている。
　さらに、作動流体を圧縮するときに、各圧縮室１０内の圧力が異なるため、旋回スクロールの軌道円の接線方向に作用する接線作動流体力（軸に垂直な接線ガス力）Ｆｔおよび旋回スクロールの偏心方向の逆方向に作用する半径作動流体力（軸に垂直な半径ガス力）Ｆｒが旋回スクロール６に作用する。そして、総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃの大きさ、向きおよび方向を接線作動流体力Ｆｔと半径作動流体力Ｆｒとの合力の大きさ、向きおよび方向と同じにすれば、総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃにより接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒをキャンセルできる。なお、図３、図４に示すように、総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃは接線作動流体モーメントキャンセル力Ｆｔｃと半径作動流体モーメントキャンセル力Ｆｒｃの合力である。
　すなわち、遠心力Ｆｓと、遠心力Ｆｗ１によるモーメントをキャンセルし、また回転軸受２と、旋回軸受４を支点とする、接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒをキャンセルするために、遠心力Ｆｗ２、半径作動流体モーメントキャンセル力Ｆｒｃを作用させている。
　このような偏心駆動スクロール流体機械においては、総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃにより接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒをキャンセルできる。また、遠心力Ｆｗ１により遠心力Ｆｓをキャンセルできる。さらに、遠心力Ｆｓ、遠心力Ｆｗ１および遠心力Ｆｗ２を完全に釣り合わせて、モーメントが発生しないようにしている。このため、回転軸１８、偏心ブシュ３が傾くのを防止できるので、本スクロール流体機械は、安定して作動する。
　また、接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒは内力であり、ウエイトの遠心力などは外力であるから、内力（ＦｔおよびＦｒ）を外力（ウェイトの遠心力など）と釣り合わせようとすると、振動が発生する。しかし、図１、図２に示した偏心駆動スクロール流体機械では、総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃと接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒはすべて内力であり、内力（Ｆｃ）と内力（ＦｔおよびＦｒ）を釣り合わせているから、振動が発生しない。ここで、総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃはロータ２５に埋め込まれた永久磁石とステータ２４との間に作用する磁気吸引力ベクトルの合力である。
　また、ロータ２５に穴２７を設けて、ロータ２５の重心位置を変更することにより、遠心力Ｆｗ２を発生させている。このため、バランサ、錘などの部品を付加する必要がないので、構成が簡単である。また、ケーシング１に１つの回転軸受２を介して回転可能に偏心ブシュ３を支持し、偏心ブシュ３の偏心穴３ａ内に１つの旋回軸受４を介して旋回軸５を回転可能に支持している。このため、偏心ブシュ３の回転中心線方向の装置全体長さを短くできる。また、背圧ポート１１により圧縮室１０と背圧室７とが連通されているから、背圧室７内の圧力が圧縮室１０内の圧力と等しくなる。背圧室７内の圧力が圧縮室１０内の圧力と等しくなると、背圧室７内の圧力が高くなるから、固定スクロール９のラップの先端部が旋回スクロール６に押し付けられ、また旋回スクロール６のラップの先端部が固定スクロール９に押し付けられる。このため、圧縮室１０間の漏れが少なくなり、作動流体を効率よく圧縮できる。
　（第２の実施の形態）
　図５に本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す。ロータ２５に複数の厚い永久磁石３１および複数の薄い永久磁石３２が設けられている。そして、各永久磁石３１、３２とステータ２４との間に作用する磁気吸引力ベクトルの合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力Ｆｃとしている。また、永久磁石３１、３２を設けたことによりロータ２５の重心位置が変化することを考慮して、ロータ２５に複数の穴２７を設ける。ロータ２５の回転軸１８の中心線と直角な面における重心を回転軸１８の中心よりも図５紙面左方に位置させることになる。したがって、回転軸１８、ロータ２５が回転したときには、回転軸１８に遠心力Ｆｗ２が作用する。
　このような偏心駆動スクロール流体機械においても、回転軸１８、偏心ブシュ３が傾くのを防止できるから、本スクロール流体機械は、安定して作動する。また、内力である総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃと接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒとを釣り合わせているから、振動が発生しない。また、ロータ２５に穴２７を設けて、ロータ２５の重心位置を変更することにより、遠心力Ｆｗ２を発生させているから、バランサ、錘などの部品を付加する必要がないので、構成が簡単である。
　（第３の実施の形態）
　図６に本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す。ロータ２５に複数の幅の広い永久磁石４１および複数の幅の狭い永久磁石４２が設けられている。そして、各永久磁石４１、４２とステータ２４との間に作用する磁気吸引力ベクトル300, 301, 302, 303, 304, 305の合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力Ｆｃとしている。また、永久磁石４１、４２を設けたことによるロータ２５の重心位置の変化を考慮して、ロータ２５に複数の穴２７を設けることにより、ロータ２５の回転軸１８の中心線と直角な面における重心を回転軸１８の中心よりも図６紙面左方に位置させているから、回転軸１８、ロータ２５が回転したときには、回転軸１８に遠心力Ｆｗ２が作用する。
　このような偏心駆動スクロール流体機械においても、回転軸１８、偏心ブシュ３が傾くのを防止できるから、本スクロール流体機械は、安定して作動する。また、本スクロール流体機械は、内力である総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃと接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒとを釣り合わせているから、振動が発生しない。また、ロータ２５に穴２７を設けて、ロータ２５の重心位置を変更することにより、遠心力Ｆｗ２を発生させているから、バランサ、錘などの部品を付加する必要がないので、本スクロール流体機械は、構成が簡単である。
　（第４の実施の形態）
　図７、図８に本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す。ロータ２５に複数の長さの長い永久磁石５１および複数の長さの短い永久磁石５２が設けられている。そして、各永久磁石５１、５２とステータ２４との間に作用する磁気吸引力ベクトルの合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力Ｆｃとしている。また、永久磁石５１、５２を設けたことによりロータ２５の重心位置が変化することを考慮して、ロータ２５に複数の穴２７を設ける。これにより、ロータ２５の回転軸１８の中心線と直角な面における重心を回転軸１８の中心よりも図８紙面のほぼ右方に位置させることになる。したがって、回転軸１８、ロータ２５が回転したときには、回転軸１８に遠心力Ｆｗ２が作用する。
　このような偏心駆動スクロール流体機械においても、回転軸１８、偏心ブシュ３が傾くのを防止できるから、本スクロール流体機械は、安定して作動する。また、内力である総合作動流体モーメントキャンセル力Ｆｃと接線作動流体力Ｆｔおよび半径作動流体力Ｆｒとを釣り合わせているから、振動が発生しない。また、ロータ２５に穴２７を設けて、ロータ２５の重心位置を変更することにより、遠心力Ｆｗ２を発生させているから、バランサ、錘などの部品を付加する必要がないので、構成が簡単である。
　（その他の実施の形態）
　なお、上述実施の形態においては、回転軸受２、旋回軸受４として組合せアンギュラ玉軸受を用いたが、回転軸受、旋回軸受として深溝玉軸受、テーパころ軸受などを用いてもよい。また、上述実施の形態においては、ベルト駆動およびモータ駆動が可能なハイブリッド型圧縮機を例にとって説明したが、モータ駆動の圧縮機、膨張機等に本発明を適用できることは明らかである。

Claims (8)

  1. 　ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに回転可能に支持された偏心ブシュと、上記偏心ブシュの偏心穴内に回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールと、上記旋回スクロールの偏心旋回運動は許容するが自転は防止する自転防止装置と、上記ケーシングに固定されたステータと、上記偏心ブシュに取り付けられた回転軸と、上記回転軸に取り付けられたロータとを具備し、上記ロータに複数の永久磁石を設け、上記各永久磁石と上記ステータとの間に作用する磁気吸引力ベクトルの合計を総合作動流体力モーメントキャンセル力としたことを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  2. 　請求項１に記載の偏心駆動スクロール流体機械において、上記各永久磁石の幅の中心線の交点が上記ロータの中心に対して偏心していることを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  3. 　請求項１に記載の偏心駆動スクロール流体機械において、厚い上記永久磁石と薄い上記永久磁石とを設けたことを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  4. 　請求項１に記載の偏心駆動スクロール流体機械において、幅の広い上記永久磁石と幅の狭い上記永久磁石とを設けたことを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  5. 　請求項１に記載の偏心駆動スクロール流体機械において、長さの長い上記永久磁石と長さの短い上記永久磁石とを設けたことを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかに記載の偏心駆動スクロール流体機械において、上記偏心ブシュに主ウエイトを取り付け、上記ロータに上記ロータの重心位置を変更するための穴を設けたことを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかに記載の偏心駆動スクロール流体機械において、上記ケーシングに設けられ上記偏心ブシュを回転可能に支持する回転軸受と、上記偏心ブシュの偏心穴内に設けられ回転可能に上記旋回軸を支持する旋回軸受とが軸方向に同じ位置の内周と外周にあることを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
  8. 　請求項７に記載の偏心駆動スクロール流体機械において、上記回転軸受および上記旋回軸受がスラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができることを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
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