JP2004064800A - アウターロータ型モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ヘリカル圧縮機等の圧縮機に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機を実現できるアウターロータ型モータを提供する。
【解決手段】アウターロータ型モータは、固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータの両端側に設けられた2個のロータフレームによって固定軸に両持支持される。また、アウターロータ型モータは、ロータの片端側に設けられた1個のロータフレームによって、軸方向に複数設けられた転がり軸受によって固定軸に片持支持される。
【選択図】 図1
【解決手段】アウターロータ型モータは、固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータの両端側に設けられた2個のロータフレームによって固定軸に両持支持される。また、アウターロータ型モータは、ロータの片端側に設けられた1個のロータフレームによって、軸方向に複数設けられた転がり軸受によって固定軸に片持支持される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアウターロータ型モータに係わり、特に負荷に対して安定した回転が得られ圧縮機等の駆動用に適するアウターロータ型モータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、一般的なアウターロータ型モータは、回転側のロータがモータステータの一方側で片持ち支持される構造がとられている。
【0003】
このようなアウターロータ型モータを圧縮機の駆動に用いる場合には、電動機部と圧縮機部とを分離して、電動機部の回転を駆動軸により伝達する構造がとられている。しかし、このような構造では、圧縮機に多く用いられているインナーロータ型モータに比して、アウターロータ型モータの優れた特徴を発揮できない。
【0004】
アウターロータ型モータの特徴を活かして、ヘリカル圧縮機の小型化を図る研究がなされ、圧縮機部とアウターロータ型モータを用いた電動機部を一体にする構造が提案されている。
【0005】
しかしながら、このようにヘリカル圧縮機にアウターロータ型モータを用いコンパクト化を図る場合、アウターロータ型モータは、圧縮機部内部に配置されるが、圧縮機部のローラ内の限られた空間内での構成になるため、モータロータの支持が強固にして安定した回転を得る手段、バランサの配置、モータからの放熱、クランク機能の構成などで、改良点が存在する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機等を実現できるアウターロータ型モータが要望されていた。
【0007】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機等を実現できるアウターロータ型モータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の1つの態様によれば、固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータとからなるアウターロータ型モータにおいて、前記ロータは、このロータの両端側に設けられた2個のロータフレームによって前記固定軸に両持ち支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータが提供される。これにより、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、さらに、コンパクトな圧縮機等が実現される。
【0009】
好適な一例では、上記2個のロータフレームの一方のロータフレームの内周面にロータを固定するとともに、他方のロータフレームの外周面を嵌合させる。これにより、一方のロータフレームと他方のロータフレームを容易かつ強固に一体化できる。
【0010】
また、他の好適な一例では、上記ロータを両端側から2個のロータフレームで挟み込み、ロータと2個のロータフレームの外周側に円筒状のキャンが挿入固定される。これにより、ロータフレームとロータ部の芯出しが容易に実現される。
【0011】
また、他の好適な一例では、上記2個のロータフレームは、それぞれ、転がり軸受を介して中心軸に支持される。これにより、ローラスラスト面との直角度が確実に保たれ、さらに、いずれの軸受の摺動損失もなくせる。
【0012】
また、他の好適な一例では、上記固定軸の中心には孔が形成され、この孔を介してステータへの給電用リード線は外部に導出される。これにより、リード線の外部への導出が容易になる。
【0013】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームに、内部の熱を逃がすための孔が設けられる。これにより、ステータ及びロータの冷却が実現される。
【0014】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームは、冷却ファン部が設けられる。これにより、ステータ及びロータの冷却が実現される。
【0015】
また、本発明の他の態様によれば、固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータとからなるアウターロータ型モータにおいて、前記ロータは、このロータの一端側に設けられたロータフレームによって前記固定軸に支持され、前記ロータフレームは、軸方向に複数の転がり軸受によって前記固定軸に支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータが提供される。これにより、ヘリカル圧縮機等に用いても、ロータを複数個の転がり軸受で支持することにより、ロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、コンパクトな圧縮機等が実現され、さらに、部品点数が削減され、生産性の向上及びコストダウンが実現される。
【0016】
好適な一例では、上記ロータのロータ部は、積層鉄鈑とこの積層鉄鈑に設けられた収納溝に収納されたマグネットからなる。これにより、マグネットが容易かつ確実に保持される。
【0017】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームは、軸受部に偏心部が設けられる。これにより、複雑な構造を有することなくロータに偏心部が形成される。
【0018】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームは、バランサが設けられ。これにより、ロータにかかるアンバランスな力は軽減される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0020】
図1は本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態の縦断面図である。
【0021】
図1に示すように、本第一実施形態の圧縮機用アウターロータ型モータ1は、ステータ2と、このステータ2の外周面に所定の間隙を設けて外嵌され、ステータ2に嵌着された中心軸3に軸支されたロータ4とを有している。
【0022】
図1及び図2に示すように、このステータ2は、中空形状の中心軸3に嵌着されており、また、中心軸3には、ステータ2に給電するためのリード線5が貫通する線用孔、例えば、中心線cに沿って形成され、中心軸3を貫通する貫通軸孔6が設けられており、リード線5は貫通軸孔6を介して外部に導出されている。これにより、リード線5の外部への導出が容易になる。
【0023】
上記ロータ4は、一方のロータフレーム、例えば主ロータフレーム7と他方のロータフレーム、例えば副ロータフレーム8からなる2個のロータフレームを有しており、図1及び図3に示すように、主ロータフレーム7には、リング形状の拡径部9が形成され、この拡径部9には、ロータ部10が収納されており、図4に示すように、このロータ部10は、円弧状に4個分割され等間隔で円周上に配置されたマグネット11及びこのマグネット11が埋め込まれる収納溝12が形成された積層鉄鈑13とからなっている。また、主ロータフレーム7は、中空容器形状をなし、主フレーム平面部14が設けられており、この主フレーム平面部14には、中心軸3が貫通する主フレーム貫通孔15と外方に突出すリング形状の主フレーム軸受部16が設けられており、さらに、主フレーム平面部14及び主フレーム円筒部18には内部の熱を逃がすための主フレーム放熱孔19が設けられている。
【0024】
また、主フレーム軸受部16の内周円は、中心軸3の中心線cがその中心をなし、主フレーム軸受部16の内周側と中心軸3間に設けられた主フレーム転がり軸受17であるボール軸受によりロータ4が軸支されるようになっている。さらに、主フレーム軸受部16の外周円は中心線cに対して偏心し、主フレーム軸受部16には、リング形状で順次偏肉に形成された主フレーム偏心部20が形成されている。
【0025】
また、主ロータフレーム7の主フレーム平面部14と同様に、図5に示すように、副ロータフレーム8には、副フレーム平面部21が設けられており、この副フレーム平面部21には、副フレーム貫通孔22と副フレーム軸受部23が設けられ、また、副フレーム平面部21には、内部の熱を逃がすための副フレーム放熱孔24が設けられており、副フレーム軸受部23の内周円は中心軸3の中心線cがその中心をなし、副フレーム軸受部23の内周側と中心軸3間に設けられた副フレームボール軸受25によりロータ4が軸支され、副フレーム軸受部23の外周円は中心線cに対して偏心し、副フレーム軸受部23にはリング形状で順次偏肉に形成された副フレーム偏心部26が、上記主フレーム軸受部16の主フレーム偏心部20と偏心角度が一致するように形成されている。
【0026】
また、副ロータフレーム8の副フレーム円筒部27の内周には、冷却用ファン部28が設けられており、この冷却用ファン部28は等間隔で多数立設された突条からなっている。なお、冷却用フィンは2個のロータフレームの外周に設けられてもよい。
【0027】
次に本発明に係わる流体機械の組立方法について説明する。
【0028】
図2に示すように、リード線5を、貫通軸孔6を介して中心軸3外に導出した後、中心軸3をステータ2に嵌着する。次に図3及び図4に示すように、マグネット11と収納溝12にマグネット11が埋め込まれた積層鉄鈑13とからなるロータ部10を、予め主フレーム軸受部16を介して主フレームボール軸受16が取付けられた主ロータフレーム7に、挿入し固定する。これにより、マグネットが容易かつ確実に保持される。また、副フレーム軸受部23を介して副フレーム軸受21を取付ける。
【0029】
しかる後、図6に示すように、中心軸3を主フレームボール軸受17に貫通させながら、ステータ2を主ロータフレーム7に収納する。さらに、この主ロータフレーム7とは反対側から、中心軸3を副フレームボール軸受25に貫通させながら、主ロータフレーム7に収納したステータ2の一部を収納するように、副ロータフレーム8を主ロータフレーム7に嵌合し、組み立てる。
【0030】
この嵌合時、主ロータフレーム7に設けられた主フレーム偏心部20と副ロータフレーム8に設けられた副フレーム偏心部26はその偏心角度が一致するように位置合わせし、副ロータフレーム8がロータ部10に当接するまで押し込む。これにより、主ロータフレーム7と副ロータフレーム8を容易かつ強固に一体化できるとともに、ロータ部10の動きを防止することができる。
【0031】
本発明に係わるアウターロータ型モータは、上述のような構造を有するので、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせることができる。
【0032】
また、本発明に係わるアウターロータ型モータを縦型ヘリカル圧縮機に用いた例を説明する。
【0033】
図7に示すように、縦型ヘリカル圧縮機41は、ヘリカル圧縮機構部42と、このヘリカル圧縮機構部42を駆動し、これに内装された本発明に係わるアウターロータ型モータ1とを有している。
【0034】
上記ヘリカル圧縮機構部42は、円筒状のシリンダ43と、このシリンダ43の両端部に設けられ、上部軸用孔44を有する上部フレーム45及び下部軸用孔46を有する下部フレーム47と、シリンダ43内に旋回(公転)自在に偏心配置された環状のローラ48と、このローラ48とシリンダ43間に軸方向に次第に容積が小さくなる圧縮室49を区画する不等ピッチのヘリカルブレード50とを有している。
【0035】
上記ローラ48の外周面には、所定寸法の螺旋溝51が図7中上端の吸込側端から下端の吐出側端に向けてピッチが徐々に小さくなるように形成されており、この螺旋溝51内には弾性を有する螺旋状の上記ヘリカルブレード50が出没自在に嵌め込まれている。さらに、ヘリカルブレード50は、弾性材料、プラスチックまたはテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂もしくはフッ素プラスチック等により成形されている。ヘリカルブレード50はシリンダ43の内周面に気密に当接され、シリンダ43の内周面とローラ48の外周面との環状間隙をヘリカルブレード50により軸方向に沿って複数の上記圧縮室49に仕切っている。
【0036】
各圧縮室49はヘリカルブレード50の隣り合う2つの巻き間に規定されており、ヘリカルブレード50に沿ってシリンダ49の内周面とローラ48の外周面との接触部から、次の接触部まで延びたほぼ三日月状をなしている。これら圧縮室49の各容積はヘリカルブレード50のピッチに対応して図7中上端の吸込側から図中下端の吐出側へ向って徐々に小さくなっている。
【0037】
また、ローラ48の下端には下部軸受孔52を有する下端面部53が形成され、上端には上部軸受孔54を有するスリーブ55が取付けられている。主フレーム7の主フレーム軸受部16の外周側とスリーブ55の上部軸受孔54間に設けられたローラ用上部ボール軸受56により、ローラ48がロータ4に偏心して軸支されるようになっている。さらに、副ローラフレーム8の副フレーム軸受部23の外周側とローラ48の下部軸受孔52間に設けられたローラ用下部ボール軸受57により、ローラ48がロータ4に偏心して軸支されるようになっている。このロータ4の主ロータフレーム7及び副ロータフレーム8に主フレーム偏心部20及び副フレーム偏心部26が形成されることにより、複雑な構造を有することなくローラ48を容易に偏心させることができる。
【0038】
本発明に係わるアウターロータ型モータをヘリカル圧縮機のローラ内に組込んで用いることにより、オイルレスタイプのヘリカル圧縮機の構成が可能になり、モータと機構部が一体に形成された非常にコンパクトな構造を実現できる。
【0039】
さらに、次に本発明に係わるアウターロータ型モータをヘリカル圧縮機に用いた冷媒の圧縮方法について説明する。
【0040】
図7に示すように、アウターロータ型モータ1のステータ2への通電により、ロータ4が回転すると、このロータ4の主ロータフレーム7及び副ロータフレーム8に設けられた主フレーム偏心部20及び副フレーム偏心部26が、ローラ用上部ボール軸受56、ローラ用下部ボール軸受57を介して環状のローラ48の内周面にて摺動自在に当接しながら偏心回転する。
【0041】
このために、ローラ48がシリンダ43内で旋回(公転)し、ヘリカルブレード50の外周面がシリンダ43の内接面に当接した状態で摺動して回転する。このときローラ48の自転は、ローラ48がオルダムリング58によりシリンダ43に係合されているので、防止される。これにより、ヘリカルブレード50の各部はローラ48の外周面とシリンダ43の内周面との接触部に近付くに従って螺旋溝51内に大きく押し込まれ、一方、離れるに従って、この接触部から外径方向に飛び出す突出量を増大させる。
【0042】
これにより、吸込口59からの冷媒等の流体が、シリンダ43の吸込側で隣り合うヘリカルブレード50の巻き間の圧縮室49に順次吸い込まれ、吐出口側へ順次移送されつつ圧縮されてからシリンダ43の下端開口の吐出口60から吐出される。
【0043】
上記のような冷媒の圧縮過程において、ローラ48、ロータ4の偏心回転及び圧縮冷媒により、ローラ48、ロータ4には大きな力が作用するが、ローラ48はロータ用上部ボール軸受56及びロータ用下部ボール軸受57より、ロータ4は、主フレームボール軸受17及び副フレームボール軸受25により、ともに2箇所で支持されており、負荷に対して安定した構造になっている。これにより、ローラスラスト面との直角度が確実に保たれ、さらに、いずれの軸受の摺動損失もなくすことができる。
【0044】
また、冷媒の圧縮過程で、ステータ2は発熱するが、副ロータフレーム8に設けられた冷却用フィン28及び主フレーム放熱孔10及び副フレーム放熱孔24の働きで、ステータ2及びロータ4は冷却される。
【0045】
また、本発明に係わるアウターロータ型モータの第二実施形態について説明する。
【0046】
本第二実施形態のアウターロータ型モータは、上記第一実施形態にバランサを付加したものである。
【0047】
例えば、図8に示すように、アウターロータ型モータ1Aのロータ4Aは、主ロータフレーム7Aと副ロータフレーム8Aからなるロータフレーム65Aを有しており、主ロータフレーム7Aと副ロータフレーム8Aには、その外周に各々段部7Aa、8Aaが形成され、この各々段部7Aa、8Aaには、肉厚に変化を持たせたリング形状のバランサ7Ab、8Abが外嵌されている。これらのバランサ7Ab、8Abは、肉厚側が、各々主フレーム偏心部20A及び副フレーム偏心部26Aと反対側に位置するように配置され、積層鉄鈑13Aを貫通するリベット66Aによって固着されている。他の構成は図1に示すアウターロータ型モータと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【0048】
これにより、ロータ4Aがクランク機能を有しても、ロータ4Aにかかるアンバランスな力は軽減される。
【0049】
さらに、本発明に係わるアウターロータ型モータの第三実施形態について説明する。
【0050】
本第三実施形態のアウターロータ型モータは、上記第二実施形態のバランサをロータフレームの外周に設けたのに対して、ロータフレーム内に設けたものである。
【0051】
例えば、図9に示すように、アウターロータ型モータ1Bのロータ4Bは、第1ロータフレーム7Bと第2ロータフレーム8Bからなるロータフレーム65Bを有しており、ロータフレーム65B内にはリング形状のバランサ7Bb、8Bbが、設けられている。バランサ7Bb、8Bbは肉厚側が、各々第1フレーム偏心部20及び第2フレーム偏心部26と反対側に位置するように配置され、積層鉄鈑13Bを貫通するリベット66Bによって固着されている。また、ロータフレーム65Bとロータ部10Bの外周にはキャン67Bが挿入固定されて、ロータフレーム65Bとロータ部10Bの芯出しが容易になる。
【0052】
これにより、ロータフレーム65Bがクランク機能を有しても、ロータ4Bにかかるアンバランスな力は軽減される。
【0053】
また、本発明に係わるアウターロータ型モータの第四実施形態について説明する。
【0054】
本第四実施形態のアウターロータ型モータは、上記第一実施形態が中心軸を両持ち支持するのに対して、中心軸を片持ち支持し、かつ、バランサを付加したものである。
【0055】
例えば、図10に示すように、アウターロータ型モータ1Cの第2ロータフレーム8Cの平面部21Cには、フレーム貫通孔22Cとフレーム軸受部23Cが形成されており、フレーム軸受部23Cの内周円は中心軸3Cの中心線Ccがその中心をなし、フレーム軸受部23Cの内周側と中心軸3C間に設けられた複数個、例えば2個のフレームボール軸受25Cによりロータ4Cが軸支され、フレーム軸受部23Cの外周円は中心線Ccに対して偏心して、フレーム軸受部23Cにはフレーム偏心部26Cが形成されている。
【0056】
これにより、ロータを片持ち支持する構造にして、部品点数を削減し、生産性の向上及びコストダウンを図ることができ、さらに、ロータを複数個の転がり軸受で支持することにより、ロータを安定的に支持することができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明に係わるアウターロータ型モータによれば、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機等を実現できるアウターロータ型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態の縦断面図。
【図2】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられるステータの縦断面図。
【図3】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられる主ロータフレーム及びロータ部の縦断面図。
【図4】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられる主ロータフレーム及びロータ部の横断面図。
【図5】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられる副ロータフレームの縦断面図。
【図6】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態の組立状態を示す概念図。
【図7】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態を適用したヘリカル圧縮機の縦断面図。
【図8】本発明に係わるアウターロータ型モータの第二実施形態の縦断面図。
【図9】本発明に係わるアウターロータ型モータの第三実施形態の縦断面図。
【図10】本発明に係わるアウターロータ型モータの第四実施形態の縦断面図。
【符号の説明】
1 圧縮機用アウターロータ型モータ
2 ステータ
3 中心軸
4 ロータ
5 リード線
6 貫通軸孔
7 主ロータフレーム
8 副ロータフレーム
9 拡径部
10 ロータ部
11 マグネット
12 収納溝
13 積層鉄鈑
14 主フレーム平面部
15 主フレーム貫通孔
16 主フレーム軸受部
17 主フレーム転がり軸受
18 主フレーム円筒部
19 主フレーム放熱孔
20 主フレーム偏心部
21 副フレーム平面部
22 副フレーム貫通孔
23 副フレーム軸受部
24 副フレーム放熱孔
25 副フレーム転がり軸受
26 副フレーム偏心部
27 副フレーム円筒部
28 冷却用フィン
c 中心線
【発明の属する技術分野】
本発明はアウターロータ型モータに係わり、特に負荷に対して安定した回転が得られ圧縮機等の駆動用に適するアウターロータ型モータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、一般的なアウターロータ型モータは、回転側のロータがモータステータの一方側で片持ち支持される構造がとられている。
【0003】
このようなアウターロータ型モータを圧縮機の駆動に用いる場合には、電動機部と圧縮機部とを分離して、電動機部の回転を駆動軸により伝達する構造がとられている。しかし、このような構造では、圧縮機に多く用いられているインナーロータ型モータに比して、アウターロータ型モータの優れた特徴を発揮できない。
【0004】
アウターロータ型モータの特徴を活かして、ヘリカル圧縮機の小型化を図る研究がなされ、圧縮機部とアウターロータ型モータを用いた電動機部を一体にする構造が提案されている。
【0005】
しかしながら、このようにヘリカル圧縮機にアウターロータ型モータを用いコンパクト化を図る場合、アウターロータ型モータは、圧縮機部内部に配置されるが、圧縮機部のローラ内の限られた空間内での構成になるため、モータロータの支持が強固にして安定した回転を得る手段、バランサの配置、モータからの放熱、クランク機能の構成などで、改良点が存在する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機等を実現できるアウターロータ型モータが要望されていた。
【0007】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機等を実現できるアウターロータ型モータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の1つの態様によれば、固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータとからなるアウターロータ型モータにおいて、前記ロータは、このロータの両端側に設けられた2個のロータフレームによって前記固定軸に両持ち支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータが提供される。これにより、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、さらに、コンパクトな圧縮機等が実現される。
【0009】
好適な一例では、上記2個のロータフレームの一方のロータフレームの内周面にロータを固定するとともに、他方のロータフレームの外周面を嵌合させる。これにより、一方のロータフレームと他方のロータフレームを容易かつ強固に一体化できる。
【0010】
また、他の好適な一例では、上記ロータを両端側から2個のロータフレームで挟み込み、ロータと2個のロータフレームの外周側に円筒状のキャンが挿入固定される。これにより、ロータフレームとロータ部の芯出しが容易に実現される。
【0011】
また、他の好適な一例では、上記2個のロータフレームは、それぞれ、転がり軸受を介して中心軸に支持される。これにより、ローラスラスト面との直角度が確実に保たれ、さらに、いずれの軸受の摺動損失もなくせる。
【0012】
また、他の好適な一例では、上記固定軸の中心には孔が形成され、この孔を介してステータへの給電用リード線は外部に導出される。これにより、リード線の外部への導出が容易になる。
【0013】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームに、内部の熱を逃がすための孔が設けられる。これにより、ステータ及びロータの冷却が実現される。
【0014】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームは、冷却ファン部が設けられる。これにより、ステータ及びロータの冷却が実現される。
【0015】
また、本発明の他の態様によれば、固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータとからなるアウターロータ型モータにおいて、前記ロータは、このロータの一端側に設けられたロータフレームによって前記固定軸に支持され、前記ロータフレームは、軸方向に複数の転がり軸受によって前記固定軸に支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータが提供される。これにより、ヘリカル圧縮機等に用いても、ロータを複数個の転がり軸受で支持することにより、ロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、コンパクトな圧縮機等が実現され、さらに、部品点数が削減され、生産性の向上及びコストダウンが実現される。
【0016】
好適な一例では、上記ロータのロータ部は、積層鉄鈑とこの積層鉄鈑に設けられた収納溝に収納されたマグネットからなる。これにより、マグネットが容易かつ確実に保持される。
【0017】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームは、軸受部に偏心部が設けられる。これにより、複雑な構造を有することなくロータに偏心部が形成される。
【0018】
また、他の好適な一例では、上記ロータフレームは、バランサが設けられ。これにより、ロータにかかるアンバランスな力は軽減される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0020】
図1は本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態の縦断面図である。
【0021】
図1に示すように、本第一実施形態の圧縮機用アウターロータ型モータ1は、ステータ2と、このステータ2の外周面に所定の間隙を設けて外嵌され、ステータ2に嵌着された中心軸3に軸支されたロータ4とを有している。
【0022】
図1及び図2に示すように、このステータ2は、中空形状の中心軸3に嵌着されており、また、中心軸3には、ステータ2に給電するためのリード線5が貫通する線用孔、例えば、中心線cに沿って形成され、中心軸3を貫通する貫通軸孔6が設けられており、リード線5は貫通軸孔6を介して外部に導出されている。これにより、リード線5の外部への導出が容易になる。
【0023】
上記ロータ4は、一方のロータフレーム、例えば主ロータフレーム7と他方のロータフレーム、例えば副ロータフレーム8からなる2個のロータフレームを有しており、図1及び図3に示すように、主ロータフレーム7には、リング形状の拡径部9が形成され、この拡径部9には、ロータ部10が収納されており、図4に示すように、このロータ部10は、円弧状に4個分割され等間隔で円周上に配置されたマグネット11及びこのマグネット11が埋め込まれる収納溝12が形成された積層鉄鈑13とからなっている。また、主ロータフレーム7は、中空容器形状をなし、主フレーム平面部14が設けられており、この主フレーム平面部14には、中心軸3が貫通する主フレーム貫通孔15と外方に突出すリング形状の主フレーム軸受部16が設けられており、さらに、主フレーム平面部14及び主フレーム円筒部18には内部の熱を逃がすための主フレーム放熱孔19が設けられている。
【0024】
また、主フレーム軸受部16の内周円は、中心軸3の中心線cがその中心をなし、主フレーム軸受部16の内周側と中心軸3間に設けられた主フレーム転がり軸受17であるボール軸受によりロータ4が軸支されるようになっている。さらに、主フレーム軸受部16の外周円は中心線cに対して偏心し、主フレーム軸受部16には、リング形状で順次偏肉に形成された主フレーム偏心部20が形成されている。
【0025】
また、主ロータフレーム7の主フレーム平面部14と同様に、図5に示すように、副ロータフレーム8には、副フレーム平面部21が設けられており、この副フレーム平面部21には、副フレーム貫通孔22と副フレーム軸受部23が設けられ、また、副フレーム平面部21には、内部の熱を逃がすための副フレーム放熱孔24が設けられており、副フレーム軸受部23の内周円は中心軸3の中心線cがその中心をなし、副フレーム軸受部23の内周側と中心軸3間に設けられた副フレームボール軸受25によりロータ4が軸支され、副フレーム軸受部23の外周円は中心線cに対して偏心し、副フレーム軸受部23にはリング形状で順次偏肉に形成された副フレーム偏心部26が、上記主フレーム軸受部16の主フレーム偏心部20と偏心角度が一致するように形成されている。
【0026】
また、副ロータフレーム8の副フレーム円筒部27の内周には、冷却用ファン部28が設けられており、この冷却用ファン部28は等間隔で多数立設された突条からなっている。なお、冷却用フィンは2個のロータフレームの外周に設けられてもよい。
【0027】
次に本発明に係わる流体機械の組立方法について説明する。
【0028】
図2に示すように、リード線5を、貫通軸孔6を介して中心軸3外に導出した後、中心軸3をステータ2に嵌着する。次に図3及び図4に示すように、マグネット11と収納溝12にマグネット11が埋め込まれた積層鉄鈑13とからなるロータ部10を、予め主フレーム軸受部16を介して主フレームボール軸受16が取付けられた主ロータフレーム7に、挿入し固定する。これにより、マグネットが容易かつ確実に保持される。また、副フレーム軸受部23を介して副フレーム軸受21を取付ける。
【0029】
しかる後、図6に示すように、中心軸3を主フレームボール軸受17に貫通させながら、ステータ2を主ロータフレーム7に収納する。さらに、この主ロータフレーム7とは反対側から、中心軸3を副フレームボール軸受25に貫通させながら、主ロータフレーム7に収納したステータ2の一部を収納するように、副ロータフレーム8を主ロータフレーム7に嵌合し、組み立てる。
【0030】
この嵌合時、主ロータフレーム7に設けられた主フレーム偏心部20と副ロータフレーム8に設けられた副フレーム偏心部26はその偏心角度が一致するように位置合わせし、副ロータフレーム8がロータ部10に当接するまで押し込む。これにより、主ロータフレーム7と副ロータフレーム8を容易かつ強固に一体化できるとともに、ロータ部10の動きを防止することができる。
【0031】
本発明に係わるアウターロータ型モータは、上述のような構造を有するので、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせることができる。
【0032】
また、本発明に係わるアウターロータ型モータを縦型ヘリカル圧縮機に用いた例を説明する。
【0033】
図7に示すように、縦型ヘリカル圧縮機41は、ヘリカル圧縮機構部42と、このヘリカル圧縮機構部42を駆動し、これに内装された本発明に係わるアウターロータ型モータ1とを有している。
【0034】
上記ヘリカル圧縮機構部42は、円筒状のシリンダ43と、このシリンダ43の両端部に設けられ、上部軸用孔44を有する上部フレーム45及び下部軸用孔46を有する下部フレーム47と、シリンダ43内に旋回(公転)自在に偏心配置された環状のローラ48と、このローラ48とシリンダ43間に軸方向に次第に容積が小さくなる圧縮室49を区画する不等ピッチのヘリカルブレード50とを有している。
【0035】
上記ローラ48の外周面には、所定寸法の螺旋溝51が図7中上端の吸込側端から下端の吐出側端に向けてピッチが徐々に小さくなるように形成されており、この螺旋溝51内には弾性を有する螺旋状の上記ヘリカルブレード50が出没自在に嵌め込まれている。さらに、ヘリカルブレード50は、弾性材料、プラスチックまたはテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂もしくはフッ素プラスチック等により成形されている。ヘリカルブレード50はシリンダ43の内周面に気密に当接され、シリンダ43の内周面とローラ48の外周面との環状間隙をヘリカルブレード50により軸方向に沿って複数の上記圧縮室49に仕切っている。
【0036】
各圧縮室49はヘリカルブレード50の隣り合う2つの巻き間に規定されており、ヘリカルブレード50に沿ってシリンダ49の内周面とローラ48の外周面との接触部から、次の接触部まで延びたほぼ三日月状をなしている。これら圧縮室49の各容積はヘリカルブレード50のピッチに対応して図7中上端の吸込側から図中下端の吐出側へ向って徐々に小さくなっている。
【0037】
また、ローラ48の下端には下部軸受孔52を有する下端面部53が形成され、上端には上部軸受孔54を有するスリーブ55が取付けられている。主フレーム7の主フレーム軸受部16の外周側とスリーブ55の上部軸受孔54間に設けられたローラ用上部ボール軸受56により、ローラ48がロータ4に偏心して軸支されるようになっている。さらに、副ローラフレーム8の副フレーム軸受部23の外周側とローラ48の下部軸受孔52間に設けられたローラ用下部ボール軸受57により、ローラ48がロータ4に偏心して軸支されるようになっている。このロータ4の主ロータフレーム7及び副ロータフレーム8に主フレーム偏心部20及び副フレーム偏心部26が形成されることにより、複雑な構造を有することなくローラ48を容易に偏心させることができる。
【0038】
本発明に係わるアウターロータ型モータをヘリカル圧縮機のローラ内に組込んで用いることにより、オイルレスタイプのヘリカル圧縮機の構成が可能になり、モータと機構部が一体に形成された非常にコンパクトな構造を実現できる。
【0039】
さらに、次に本発明に係わるアウターロータ型モータをヘリカル圧縮機に用いた冷媒の圧縮方法について説明する。
【0040】
図7に示すように、アウターロータ型モータ1のステータ2への通電により、ロータ4が回転すると、このロータ4の主ロータフレーム7及び副ロータフレーム8に設けられた主フレーム偏心部20及び副フレーム偏心部26が、ローラ用上部ボール軸受56、ローラ用下部ボール軸受57を介して環状のローラ48の内周面にて摺動自在に当接しながら偏心回転する。
【0041】
このために、ローラ48がシリンダ43内で旋回(公転)し、ヘリカルブレード50の外周面がシリンダ43の内接面に当接した状態で摺動して回転する。このときローラ48の自転は、ローラ48がオルダムリング58によりシリンダ43に係合されているので、防止される。これにより、ヘリカルブレード50の各部はローラ48の外周面とシリンダ43の内周面との接触部に近付くに従って螺旋溝51内に大きく押し込まれ、一方、離れるに従って、この接触部から外径方向に飛び出す突出量を増大させる。
【0042】
これにより、吸込口59からの冷媒等の流体が、シリンダ43の吸込側で隣り合うヘリカルブレード50の巻き間の圧縮室49に順次吸い込まれ、吐出口側へ順次移送されつつ圧縮されてからシリンダ43の下端開口の吐出口60から吐出される。
【0043】
上記のような冷媒の圧縮過程において、ローラ48、ロータ4の偏心回転及び圧縮冷媒により、ローラ48、ロータ4には大きな力が作用するが、ローラ48はロータ用上部ボール軸受56及びロータ用下部ボール軸受57より、ロータ4は、主フレームボール軸受17及び副フレームボール軸受25により、ともに2箇所で支持されており、負荷に対して安定した構造になっている。これにより、ローラスラスト面との直角度が確実に保たれ、さらに、いずれの軸受の摺動損失もなくすことができる。
【0044】
また、冷媒の圧縮過程で、ステータ2は発熱するが、副ロータフレーム8に設けられた冷却用フィン28及び主フレーム放熱孔10及び副フレーム放熱孔24の働きで、ステータ2及びロータ4は冷却される。
【0045】
また、本発明に係わるアウターロータ型モータの第二実施形態について説明する。
【0046】
本第二実施形態のアウターロータ型モータは、上記第一実施形態にバランサを付加したものである。
【0047】
例えば、図8に示すように、アウターロータ型モータ1Aのロータ4Aは、主ロータフレーム7Aと副ロータフレーム8Aからなるロータフレーム65Aを有しており、主ロータフレーム7Aと副ロータフレーム8Aには、その外周に各々段部7Aa、8Aaが形成され、この各々段部7Aa、8Aaには、肉厚に変化を持たせたリング形状のバランサ7Ab、8Abが外嵌されている。これらのバランサ7Ab、8Abは、肉厚側が、各々主フレーム偏心部20A及び副フレーム偏心部26Aと反対側に位置するように配置され、積層鉄鈑13Aを貫通するリベット66Aによって固着されている。他の構成は図1に示すアウターロータ型モータと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【0048】
これにより、ロータ4Aがクランク機能を有しても、ロータ4Aにかかるアンバランスな力は軽減される。
【0049】
さらに、本発明に係わるアウターロータ型モータの第三実施形態について説明する。
【0050】
本第三実施形態のアウターロータ型モータは、上記第二実施形態のバランサをロータフレームの外周に設けたのに対して、ロータフレーム内に設けたものである。
【0051】
例えば、図9に示すように、アウターロータ型モータ1Bのロータ4Bは、第1ロータフレーム7Bと第2ロータフレーム8Bからなるロータフレーム65Bを有しており、ロータフレーム65B内にはリング形状のバランサ7Bb、8Bbが、設けられている。バランサ7Bb、8Bbは肉厚側が、各々第1フレーム偏心部20及び第2フレーム偏心部26と反対側に位置するように配置され、積層鉄鈑13Bを貫通するリベット66Bによって固着されている。また、ロータフレーム65Bとロータ部10Bの外周にはキャン67Bが挿入固定されて、ロータフレーム65Bとロータ部10Bの芯出しが容易になる。
【0052】
これにより、ロータフレーム65Bがクランク機能を有しても、ロータ4Bにかかるアンバランスな力は軽減される。
【0053】
また、本発明に係わるアウターロータ型モータの第四実施形態について説明する。
【0054】
本第四実施形態のアウターロータ型モータは、上記第一実施形態が中心軸を両持ち支持するのに対して、中心軸を片持ち支持し、かつ、バランサを付加したものである。
【0055】
例えば、図10に示すように、アウターロータ型モータ1Cの第2ロータフレーム8Cの平面部21Cには、フレーム貫通孔22Cとフレーム軸受部23Cが形成されており、フレーム軸受部23Cの内周円は中心軸3Cの中心線Ccがその中心をなし、フレーム軸受部23Cの内周側と中心軸3C間に設けられた複数個、例えば2個のフレームボール軸受25Cによりロータ4Cが軸支され、フレーム軸受部23Cの外周円は中心線Ccに対して偏心して、フレーム軸受部23Cにはフレーム偏心部26Cが形成されている。
【0056】
これにより、ロータを片持ち支持する構造にして、部品点数を削減し、生産性の向上及びコストダウンを図ることができ、さらに、ロータを複数個の転がり軸受で支持することにより、ロータを安定的に支持することができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明に係わるアウターロータ型モータによれば、ヘリカル圧縮機等に用いても、モータロータの支持が強固に安定し、荷重に対して安定した回転ができ、また、クランク機能を持たせ、バランサも配置することができて、コンパクトな圧縮機等を実現できるアウターロータ型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態の縦断面図。
【図2】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられるステータの縦断面図。
【図3】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられる主ロータフレーム及びロータ部の縦断面図。
【図4】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられる主ロータフレーム及びロータ部の横断面図。
【図5】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態に用いられる副ロータフレームの縦断面図。
【図6】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態の組立状態を示す概念図。
【図7】本発明に係わるアウターロータ型モータの第一実施形態を適用したヘリカル圧縮機の縦断面図。
【図8】本発明に係わるアウターロータ型モータの第二実施形態の縦断面図。
【図9】本発明に係わるアウターロータ型モータの第三実施形態の縦断面図。
【図10】本発明に係わるアウターロータ型モータの第四実施形態の縦断面図。
【符号の説明】
1 圧縮機用アウターロータ型モータ
2 ステータ
3 中心軸
4 ロータ
5 リード線
6 貫通軸孔
7 主ロータフレーム
8 副ロータフレーム
9 拡径部
10 ロータ部
11 マグネット
12 収納溝
13 積層鉄鈑
14 主フレーム平面部
15 主フレーム貫通孔
16 主フレーム軸受部
17 主フレーム転がり軸受
18 主フレーム円筒部
19 主フレーム放熱孔
20 主フレーム偏心部
21 副フレーム平面部
22 副フレーム貫通孔
23 副フレーム軸受部
24 副フレーム放熱孔
25 副フレーム転がり軸受
26 副フレーム偏心部
27 副フレーム円筒部
28 冷却用フィン
c 中心線
Claims (11)
- 固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータとからなるアウターロータ型モータにおいて、前記ロータは、このロータの両端側に設けられた2個のロータフレームによって前記固定軸に両持ち支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記2個のロータフレームの一方のロータフレームの内周面にロータを固定するとともに、他方のロータフレームの外周面を嵌合させたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記ロータを両端側から2個のロータフレームで挟み込み、ロータと2個のロータフレームの外周側に円筒状のキャンが挿入固定されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記2個のロータフレームは、それぞれ、転がり軸受を介して中心軸に支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記固定軸の中心には孔が形成され、この孔を介してステータへの給電用リード線は外部に導出されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記ロータフレームは、内部の熱を逃がすための孔が設けられたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記ロータフレームは、冷却ファン部が設けられたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 固定軸に固定されたステータと、このステータの外周側に配置されたロータとからなるアウターロータ型モータにおいて、前記ロータは、このロータの一端側に設けられたロータフレームによって前記固定軸に支持され、前記ロータフレームは、軸方向に複数の転がり軸受によって前記固定軸に支持されたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記ロータのロータ部は、積層鉄鈑とこの積層鉄鈑に設けられた収納溝に収納されたマグネットからなるアウターロータ型モータ。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記ロータフレームは、軸受部に偏心部が設けられたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
- 請求項10に記載のアウターロータ型モータにおいて、上記ロータフレームは、バランサが設けられたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2014027869A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | ハイブリッド車または電気自動車用の電気機械 |
CN105201839A (zh) * | 2014-06-17 | 2015-12-30 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 具有外转子式电机的旋转式压缩机 |
WO2021029309A1 (ja) * | 2019-08-09 | 2021-02-18 | ミネベアミツミ株式会社 | 回転機器 |
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2002
- 2002-07-24 JP JP2002215332A patent/JP2004064800A/ja active Pending
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