JP2004052657A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉容器が高温になる使用環境でもアキシャルギャップ型電動機が使用でき、軸方向の長さを短くし、組立公差、軸と軸受の隙間の許容量を大きくし、シャフトの傾きに対する余裕をもたすことで、軸と軸受が受ける負荷を軽減することができる密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１内に圧縮部２と電動機３を配置し、電動機３の回転力を前記圧縮部に伝達するシャフト７と、メインフレーム８とを備え、電動機３に、シャフト７の回りの円周上に磁性体の鉄心３ａ１　にコイル３ａ２　を巻回したステータ３ａと、シャフト７に固定され、ステータ３ａにより駆動され回転するロータ３ｂとからなるアキシャルギャップ型電動機を用いてなる密閉型圧縮機において、ステータ３ａの外周に、ステータ鉄心３ａ１　の夫々少なくとも一端を連結固定するフランジ１０ａ　を備えた円筒状の金属製の支持枠１０を設け、支持枠１０の外周面を密閉容器１内壁に固定する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機に係り、詳しくは圧縮機に、アキシャルギャップ型電動機を用いた場合の取付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉型のスクロール圧縮機は例えば図８に示すように、密閉容器２１の内壁に焼嵌された固定子２３ａ　と、同固定子２３ａ　により駆動され回転する回転子２３ｂ　とからなる電動機２３と、この電動機２３で駆動される圧縮部２２を前記密閉容器２１内に配置し、同圧縮部２２を鏡板に渦捲き状のラップを有する固定スクロール２４と、同固定スクロール２４と互いに噛み合わせて複数の圧縮室２５を形成する旋回スクロール２６と、前記回転子２３ｂ　に焼嵌され前記電動機２３の回転力を伝達し、前記旋回スクロール２６を旋回駆動するシャフト２７と、同シャフト２７の一端に形成された主軸２７ａ　を支承すると共に、前記固定スクロール２４を固定支持するメインフレーム２８とから構成し、前記シャフト２７の他端を支承する副軸受（　図示せず）を有するサブフレーム２９とで構成されている。
【０００３】
従来から一般的に密閉型圧縮機に使用されている電動機はラジアル型電動機で、磁性体を軸方向に積層したコアに銅線を巻いたステータと、ステータの中心に回転軸を持つロータからなる。その構造上トルクを得るためにコアを積層し軸方向に長くなり、圧縮機全体としても軸方向に長くなる。ステータ、ロータが軸方向に長いため、ロータの両側に軸受を設けることになり、軸受間の距離が長くなる。このため、ステータとロータがぶつからないための組立公差、軸と軸受の隙間の許容量は非常に小さい。このため、傾きに対する軸と軸受の逃げは小さく、当りが大きくなり、摩耗などの耐久性は重要な問題となる。
スクロール圧縮機の場合は、回転軸端にある旋回スクロールが圧縮および駆動部であるため、圧縮ガスや遠心力を受け軸が傾き易く、軸と軸受にかかる負荷が大きい構造である。これらの軸にかかる力を軸受で支えるのだが、前述のように軸と軸受は、耐久性に関して厳しい構造にあるため、圧縮機の製品寿命に大きな影響がある。
【０００４】
そこで、電動機に、シャフト２７の回りの円周上に磁性体の鉄心にコイルを巻回したステータと、シャフト２７に固定され、ステータにより駆動されるロータとからなり、軸方向の長さを短くし、組立公差、軸と軸受の隙間の許容量を大きくし、前記シャフト２７の傾きに対する余裕をもたすことで、軸と軸受が受ける負荷を軽減することがで、小型化が図れるアキシャルギャップ型電動機を用いることが望まれていた。
【０００５】
アキシャルギャップ型電動機には、例えば図９及び図１０（Ａ），（Ｂ）に示すような４極のＤＣブラシレスモータからなるものがある。図９は、アキシャルギャップ型電動機５０の半縦断面図，図１０（Ａ）は図９におけるａ−ａ線断面図，図１０（Ｂ）はロータの正面図である。まず、ロータ５１の構造について説明する。回転軸５２の中央部には、円板状のヨーク５３，５４が設けられている。そして、このヨーク５３の後面側には、円板状のマグネット５５が設けられている。円板状のマグネット５５には、４５°毎にＮ極とＳ極が配されている。また、ヨーク５４の前面側には、円板状のマグネット５６が設けられている。これら円板状のマグネット５５と５６とは平行に配され、かつ、マグネット５５のＮ極には、マグネット５６のＳ極が対向するように配されている。
【０００６】
ステータ５７は、図１０（Ａ）に示すように、小ステータ５８を回転軸５２の回りの円周上に６０°毎に６個並べたものであり、円板状のマグネット５５と５６との間に位置している。各小ステータ５８のステータ鉄心５９は、図９に示すように、Ｈ字状の鉄板を複数枚積層した形状であり、ステータ鉄心５９の回りにコイル６５が巻回され、各小ステータ５８間はモールド樹脂６０でモールドされている。そして、回転軸５２の前部は軸受６１を介してブラケット６２に取り付けられ、回転軸５２の後部は軸受６３を介してブラケット６２の後部に取り付けられている。そして、回転軸５２が軸受６１、６３に対して固定さている。
【０００７】
上記のようなアキシャルギャップ型電動機を密閉型圧縮機に使用する場合、各小ステータ５８を樹脂６０で連結し、この樹脂６０を流用して密閉型圧縮機の密閉容器の内壁に固定するようになっていた。
しかしながら、内部高圧型の密閉型圧縮機のように密閉容器の内部が高温になり、樹脂が軟化、溶解するような周囲温度となる使用環境では、ステータの位置ずれなどが生じ固定が不十分となるため、アキシャルギャップ型電動機の使用は不可能であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、密閉容器が高温になる使用環境でもアキシャルギャップ型電動機が使用でき、軸方向の長さを短くし、組立公差、軸と軸受の隙間の許容量を大きくし、シャフトの傾きに対する余裕をもたすことで、軸と軸受が受ける負荷を軽減することができ、かつ小型化が図れる密閉型圧縮機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためなされたもので、密閉容器内に、上下に圧縮部と電動機を配置し、同電動機の回転力を前記圧縮部に伝達するシャフトと、同シャフトの上部に形成された主軸を支承する主軸受を有するメインフレームと、前記シャフトの下部を支承する副軸受を有するサブフレームとを備え、前記電動機に、前記シャフトの回りの円周上に磁性体の鉄心にコイルを巻回した複数の小ステータよりなるステータと、前記シャフトに固定され、前記ステータにより駆動され回転するロータとからなるアキシャルギャップ型電動機を用いてなる密閉型圧縮機において、
前記ステータの外周に、前記複数のステータ鉄心の夫々少なくとも一端を連結固定するフランジを備えた円筒状の金属製の支持枠を設け、同支持枠の外周面を前記密閉容器内壁に固定してなる構成となっている。
【００１０】
また、前記支持枠の上下に夫々前記フランジを設け、同両フランジに前記ステータ鉄心の上下端部を連結固定してなる構成となっている。
【００１１】
また、前記メインフレームと、前記支持枠と、前記サブフレームの夫々外周部を連結部材により上下方向に連結し、前記密閉容器内壁と前記連結部材の外周面との間に、前記圧縮部から滴下する潤滑油を油溜めに導く油通路を形成してなる構成となっている。
【００１２】
また、前記密閉容器の側壁に、前記連結部材の内側と前記密閉容器外部とを連通する吐出パイプを接続してなる構成となっている。
【００１３】
また、前記ステータ鉄心の一端を前記支持枠で固定するとともに、他端を前記メインフレームに設けた溝に嵌合し、固定してなる構成となっている。
【００１４】
また、前記ロータは、自身の重心を偏芯させてバランスウエイトを兼ねてなる構成となっている。
【００１５】
また、前記支持枠を前記サブフレームと一体に形成し、同一体化支持枠の下部に前記ロータを設けてなる構成となっている。
【００１６】
また、前記一体化支持枠の下部外周に、下方に延伸するリムを設け、同リムと前記密閉容器内壁との間に、前記圧縮部から滴下する潤滑油を導く、油通路を形成してなる構成となっている。
【００１７】
また、前記ステータ鉄心をリング状に形成し、同ステータ鉄心の外周面を前記密閉容器内壁に直接固定してなる構成となっている。
【００１８】
また、前記ロータを前記ステータの一方にしか設けない場合、前記ステータ鉄心は前記ロータと反対側の端部で、少なくとも隣接する１個と連結してなるこ構成となっている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明の密閉型圧縮機をスクロール圧縮機を例に説明する。
図１は、本発明の実施例を示すスクロール圧縮機の側断面図、図２は、本発明の要部拡大で、（Ａ）は図１のＡ−Ａ　断面図、（Ｂ）はロータの上面図、図３（Ａ）は、本発明のアキシャルギャップ型電動機の要部拡大断面図、図３（Ｂ）はその要部拡大斜視図である。
【００２０】
図において、密閉容器１内に、上下に圧縮部２と電動機３を配置し、同圧縮部２を鏡板に渦捲き状のラップを有する固定スクロール４と、同固定スクロール４と互いに噛み合わせて複数の圧縮室５を形成する旋回スクロール６と、前記電動機３の回転力を伝達し、前記旋回スクロール６を旋回駆動するシャフト７と、同シャフト７の上部に形成された主軸７ａを支承すると主軸受８ａを有すると共に、前記固定スクロール４を固定支持するメインフレーム８とから構成し、前記シャフト７の下部を支承する副軸受９ａを有するサブフレーム９とを備え、前記電動機３に、前記シャフト７の回転方向に磁性体を鉄心３ａ１　とするコイル３ａ２　を複数並べたステータ３ａと、前記シャフト７に固定され、前記ステータ３ａにより駆動され回転するロータ３ｂとからなるアキシャルギャップ型電動機を用いてスクロール圧縮機を構成している。
【００２１】
前記電動機３のステータ３ａは、図２（Ａ）に示すように、小ステータ３ａ’　を前記シャフト７の回りの円周上に９０°毎に４個並べたものであり、各小ステータ３ａ’　は、前記シャフト７と平行に設けられたＩ字状の鉄板を複数枚積層したステータ鉄心３ａ１　に、コイル３ａ２　を巻回し、上下の円板状の前記ロータ３ｂの間に位置している。また、前記ロータ３ｂは９０°毎にＮ極とＳ極が配され、上側ロータ３ｂのＮ極には、下側のＳ極が対向するように配されている。
【００２２】
前記ステータ３ａは、上下に夫々環状のフランジ１０ａ　を備えた断面コ字状の円筒形の金属製からなる支持枠１０に取付けられている。その取付方法は前記フランジ１０ａ　に設けられた、前記ステータ鉄心３ａ１　と同形状の嵌合孔１０ａ１に、前記ステータ鉄心３ａ１　の上下端部を嵌合して固定されている。
そして、前記支持枠１０の外周面が前記密閉容器１の内壁に固定された構成となっている。
【００２３】
この結果、内部高圧型の密閉容器１内が高温となる使用環境のスクロール圧縮機に、アキシャルギャップ型電動機を用いることができる。
アキシャルギャップ型電動機を使用することで、ステータ３ａとロータ３ｂの軸方向の長さを短くし、前記シャフト７の上端を支承する主軸受８ａと、下端を支承する副軸受９ａとの両軸受間距離を短くすることができ、組立公差、軸と軸受の隙間の許容量を大きくし、前記シャフト７の傾きに対する余裕をもたすことで、軸と軸受が受ける負荷を軽減することができる。また、圧縮機全体としても、軸方向に短くでき小型化が図れる。
【００２４】
また、図１に示すように、前記メインフレーム８と、前記支持枠１０と、前記サブフレーム９の夫々外周部を連結部材１２により上下方向に連結し、前記密閉容器１の内壁と前記連結部材１２の外周面との間に、前記圧縮部２から滴下する潤滑油を前記密閉容器１下部の油溜め１８に導く油通路１３を形成した構成とすることにより、潤滑油が前記ロータ３ｂにより拡散されないため、潤滑油が圧縮機外に流出するのを防ぎ、潤滑油不足による効率低下を防ぐことができる。
【００２５】
また、前記密閉容器１の側壁に、前記連結部材１２の内側と前記密閉容器１の外部とを連通する吐出パイプ１４を接続する構成とすることにより、上記と同様に、潤滑油が圧縮機外に流出するのを防ぎ、潤滑油不足による効率低下を防ぐことができる。
【００２６】
図４は本発明による第二の実施例を示したもので、前記ステータ鉄心３ａ１　の下端を支持枠１０Ａ　で固定するとともに、他端を前記メインフレーム８に設けた溝８ｂに嵌合し、固定してなる構成とすることにより、部品点数を削減することができ、コスト的に有利となる。
また、前記ロータ３ｂは、一端の肉厚を変え、自身の重心を偏芯させてバランスウエイト３ｂ１　を兼ねてなる構成とすることにより、前記旋回スクロール６を安定した旋回駆動することができる。
【００２７】
図５は本発明による第三の実施例を示したもので、支持枠とサブフレームとを一体に形成し、同一体化支持枠１０Ｂ　の下部に前記ロータ３ｂを設けてなる構成とすることにより、上記と同様に、部品点数を削減することができ、コスト的に有利となる。
【００２８】
図６は本発明による第四の実施例を示したもので、前記一体化支持枠１０Ｂ　の下部外周に、下方に延伸するリム１６を設け、同リム１６と前記密閉容器１の内壁との間に、前記圧縮部２から滴下する潤滑油を前記密閉容器１下部の油溜め１８に導く油通路１７を形成した構成とすることにより、潤滑油が前記ロータ３ｂにより拡散されないため、潤滑油が圧縮機外に流出するのを防ぎ、潤滑油不足による効率低下を防ぐことができる。
【００２９】
図７は本発明による第四の実施例を示したもので、（Ａ）は要部断面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ　断面図である。図において、ステータ３ａ’　は、ステータ鉄心３ａ１’を垂直方向にリング状に形成し、同ステータ鉄心３ａ１’の内側の鉄心にコイル３ａ２’を巻回し、ステータ鉄心３ａ１’の上下と支持枠１０’　で連結固定し、ステータ鉄心３ａ１’の外周面を密閉容器１の内壁に直接固定する構成とすることにより、部品点数を削減することができ、コスト的に有利となる。
【００３０】
また、図示しないが、前記ロータを前記ステータの上下いずれかの一方にしか設けない場合、前記ステータ鉄心は前記ロータと反対側の端部で、少なくとも隣接する１個と連結してなるこ構成とすることにより、磁束を循環させ磁気飽和を防止することができる。
【００３１】
以上に説明したように、電動機に、シャフト７の回りの円周上に磁性体の鉄心３ａ１　にコイル３ａ２　を巻回した複数の小ステータ３ａ’　よりなるステータ３ａと、前記シャフト７に固定され、前記ステータ３ａにより駆動され回転するロータ３ｂとからなるアキシャルギャップ型電動機３を用い、前記ステータ３ａの外周に、複数のステータ鉄心３ａ１　の一端を連結固定するフランジ１０ａ　を備えた円筒状の金属製の支持枠１０を設け、同支持枠１０の外周面を前記密閉容器１の内壁に固定する構成とすることにより、密閉容器１が高温になる使用環境でもアキシャルギャップ型電動機３が使用でき、軸方向の長さを短くし、組立公差、軸と軸受の隙間の許容量を大きくし、前記シャフト７の傾きに対する余裕をもたすことで、軸と軸受が受ける負荷を軽減することがで、小型化が図れる密閉型圧縮機となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、密閉容器が高温になる使用環境でもアキシャルギャップ型電動機が使用でき、軸方向の長さを短くし、組立公差、軸と軸受の隙間の許容量を大きくし、シャフトの傾きに対する余裕をもたすことで、軸と軸受が受ける負荷を軽減することがで、小型化が図れる密閉型圧縮機となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における密閉型圧縮機の側断面図である。
【図２】本発明の要部拡大で、（Ａ）は図１のＡ−Ａ　断面図、（Ｂ）はロータの上面図、
【図３】（Ａ）は本発明のアキシャルギャップ型電動機の要部拡大断面図、（Ｂ）はその要部拡大斜視図である。
【図４】本発明の第二の実施例を示す密閉型圧縮機の側断面図である。
【図５】本発明の第三の実施例を示す密閉型圧縮機の側断面図である。
【図６】本発明の第四の実施例を示す密閉型圧縮機の側断面図である。
【図７】本発明の第５の実施例を示す、密閉型圧縮機の側断面図である。
【図８】従来例における密閉型圧縮機の側断面図である。
【図９】従来例におけるアキシャルギャップ型電動機の要部拡大断面図である。
【図１０】（Ａ）は図９のａ−ａ　線断面図で、（Ｂ）はロータの正面図である。
【符号の説明】
１　密閉容器
２　圧縮部
３　電動機（アキシャルギャップ型電動機）
３ａ　ステータ
３ｂ　ロータ
４　固定スクロール
５　　圧縮室
６　旋回スクロール
７　シャフト
７ａ　主軸
８　メインフレーム
８ａ　主軸受
９　サブフレーム
９ａ　副軸受
１０　支持枠
１０ａ　　フランジ
１４　吐出パイプ
１５　　吸入パイプ
１６　リム
１７　油通路
１８　油溜め

Claims (10)

1. 密閉容器内に、上下に圧縮部と電動機を配置し、同電動機の回転力を前記圧縮部に伝達するシャフトと、同シャフトの上部に形成された主軸を支承する主軸受を有するメインフレームと、前記シャフトの下部を支承する副軸受を有するサブフレームとを備え、前記電動機に、前記シャフトの回りの円周上に磁性体の鉄心にコイルを巻回した複数の小ステータよりなるステータと、前記シャフトに固定され、前記ステータにより駆動され回転するロータとからなるアキシャルギャップ型電動機を用いてなる密閉型圧縮機において、
   前記ステータの外周に、前記複数のステータ鉄心の夫々少なくとも一端を連結固定するフランジを備えた円筒状の金属製の支持枠を設け、同支持枠の外周面を前記密閉容器内壁に固定してなることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記支持枠の上下に夫々前記フランジを設け、同両フランジに前記ステータ鉄心の上下端部を連結固定してなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. 前記メインフレームと、前記支持枠と、前記サブフレームの夫々外周部を連結部材により上下方向に連結し、前記密閉容器内壁と前記連結部材の外周面との間に、前記圧縮部から滴下する潤滑油を油溜めに導く油通路を形成してなることを特徴とする請求項１または２記載の密閉型圧縮機。
4. 前記密閉容器の側壁に、前記連結部材の内側と前記密閉容器外部とを連通する吐出パイプを接続してなることを特徴とする請求項１、２または３記載の密閉型圧縮機。
5. 前記ステータ鉄心の一端を前記支持枠で固定するとともに、他端を前記メインフレームに設けた溝に嵌合し、固定してなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
6. 前記ロータは、自身の重心を偏芯させてバランスウエイトを兼ねてなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
7. 前記支持枠を前記サブフレームと一体に形成し、同一体化支持枠の下部に前記ロータを設けてなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
8. 前記一体化支持枠の下部外周に、下方に延伸するリムを設け、同リムと前記密閉容器内壁との間に、前記圧縮部から滴下する潤滑油を導く、油通路を形成してなることを特徴とする請求項１または７記載の密閉型圧縮機。
9. 前記ステータ鉄心をリング状に形成し、同ステータ鉄心の外周面を前記密閉容器内壁に直接固定してなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
10. 前記ロータを前記ステータの一方にしか設けない場合、前記ステータ鉄心は前記ロータと反対側の端部で、少なくとも隣接する１個と連結してなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。

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