JP2004364444A

JP2004364444A - 密閉型電動圧縮機

Info

Publication number: JP2004364444A
Application number: JP2003161795A
Authority: JP
Inventors: Jun Funami; 準舟見
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】密閉型電動圧縮機用ブラシレスモータの分割構成される固定子の剛性を高めて振動を抑え一体型並の低騒音化を図る。
【解決手段】固定子１を歯部１６の円周方向の中心で半径方向に分割してその延長状の外周を薄肉部１７として所定数連結したものを円形状に曲げて形成し、外部からの締め付け力を歯部全体で受けるようにして変形を防ぎながら、内部応力により見かけの剛性を上げた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機および冷凍機器などに用いられる密閉型電動圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉型電動圧縮機に用いられる集中巻ブラシレスモータの固定子は、図７のような固定子ヨークが一体型の積層鉄板からなるのが主流である。近年、巻線効率向上と金型コストの低減を目的として、図８のような固定子の歯部と歯部をつなぐヨークの中心で分割した積層鉄板からなる固定子片を組み合わせてなるヨークにより構成される分割型の固定子（以降分割型と称す）が使われ始めてきた。分割型固定子の構成方法としては、図９（ａ）に示す様に各々の分割された固定子片を単独で構成した後組み合わせて溶接等で固定するか、図９（ｂ）の様に分割された固定子片の接合面に噛合わせの為のフックを設け直線状に連結後円形状に形成するか、図９（ｃ）の様に分割された固定子片の接合面の一箇所をあらかじめ薄肉で連結し直線状に形成して後、円形状に曲げて固定する方法などがとられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７において２２は固定子２１のヨーク、１４は絶縁紙、１５は固定子ヨークの歯部１６に巻回された巻線。図８において２３は固定子で、分割された固定子片２４の接合面Ｘａ、Ｘｂにて組み合わされて構成される。２４は固定子の歯部である。固定子ヨーク２３の接合面Ｘにおける従来の形状例を図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【０００４】
図９（ａ）において、２６ａ、２６ｂが接合面で、２９ａ、２９ｂの噛合部で固定し接合面外周各々を溶接等で固定する。図９（ｂ）において、２７ａ、２７ｂが接合面で、３０ａ、３０ｂのフック部で連結固定し最終組合わせ面を溶接等で固定する。図９（ｃ）において、分割部はあらかじめ薄肉部で直線状に連結しておき、該薄肉部を円形に曲げて接合面２８ａ、２８ｂを接合し、最後の接合面にて溶接等で固定される。
【０００５】
図７と図８に示す構成には、コアに巻線を巻回後に円形上に成型して固定子にするか、円形状態で巻線を挿入するかの大きな違いがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９―１９１５８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す密閉型電動圧縮機の電動機固定子では、巻線工数と、ヨークの形成における材料の歩留まりが低く、打ち抜く金型のコストも大きいいう課題があった。
【０００８】
その解決を目的とした図８に示すいずれの密閉型圧縮機の電動機固定子においても巻線効率は上がるものの、以下の課題を有していた。
【０００９】
１つ目はいずれの構成においても固定子の歯部と歯部を繋ぐヨーク部に接合面があるため剛性が低くなり振動し易くなるため騒音が大きくなること。２つ目は一般的な固定子の圧縮機への組込み方法である圧力容器の胴シェルへの絞まりバメ固定により、固定子内周側が変形し性能に影響を与えること。３つ目は各接合面で磁束の漏れ損失が増加することである。更に図９（ａ）に示す密閉型圧縮機の場合は前記課題に加え歯部各々が単独で構成されるため組立が煩雑になる課題も有していた。
【００１０】
本発明はかかる従来の課題に鑑み、図７に示す密閉型圧縮機の電動機固定子と同じ巻線挿入タイプでありながら、固定子ヨーク歯部を周方向の中心で半径方向に分割し、各々の固定子片を外周にて薄肉で連結し直線的に展開して形成後円形に曲げて固定子となす事により、従来例図８の分割型並みの打抜き歩留まりを実現し、打抜く金型のコストも下げ、一般的な固定子の圧縮機への組込み方法である圧力容器の胴シェルへの絞まりバメにより働く力を該固定子の歯部の広い接合面で受けさせることで歪を抑え、且つ該歯部の接合面に発生する内部応力による見かけの剛性アップによってトルク変動による振動を抑えて、分割型で有りながら一体型並の低騒音の密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の密閉型電動圧縮機は、圧縮機構とこれを駆動するブラシレスモータとを密閉容器内に収納し、前記ブラシレスモータの固定子は、略環状の固定子ヨークと前記固定子ヨークの内周から中心に向かって延設された複数の歯部とからなる固定子鉄心と、前記歯部に電気絶縁体を介して巻装された巻き線とからなる密閉型電動圧縮機であって、前記複数の歯部はそれぞれが径方向に分割されてなり、少なくとも１つの歯部を除いて、前記分割は固定子ヨークの外周で薄肉部が残る様になされ、隣り合う歯部が前記薄肉部により互いに連結してなるものであり、固定子鉄心をヨーク部が略直線になるように展開した形で打ち抜くことにより、２枚分の固定子鉄心鉄板を互いの歯部を噛合わせるようにレイアウトして、材料の鉄板シートから効率良く固定子鉄心鉄板を打ちぬくことが出きるという作用を有する。また、一般的な固定子の圧縮機への組込み方法である圧力容器の胴シェルへの絞まりバメによる力を、該固定子の歯部の広い接合面で受けさせる事で歪が生じ難くなる。また歯面全体に発生する内部応力により見かけの歯部剛性がアップするという作用を有する。
【００１２】
請求項２記載の密閉型電動圧縮機は、請求項１記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子鉄心は鉄板を積層して形成され、前記鉄板は一部が固定子ヨークの薄肉部を有し、他は薄肉部に該当する部分が切り離されてなるものであり、ヨーク部が略直線状に打ちぬかれて積層された固定子鉄心を円筒形状に折り曲げる際に一部の鉄板に形成された薄肉部を変形させるだけで良いので、より小さな力で折り曲げることが可能となるという作用を有する。
【００１３】
請求項３記載の密閉型電動圧縮機は、請求項１乃至２記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に空間を設けたものであり、薄肉部が折り曲げられて変形した時に、内側に向かって変形して押し出されてきた薄肉部を、空間を設けたことで逃がすことが出きるので、より滑らかに折り曲げ加工が可能となるという作用を有する。
【００１４】
請求項４に記載の密閉型電動圧縮機は、請求項３記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に設けた空間が、歯部の周方向中心位置に配置されてなるものであり、空間が磁束密度の最も小さな所に配置されるので、特性の劣化が殆ど無いという作用を有する。
【００１５】
請求項５に記載の密閉型圧縮機は、請求項３記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に設けた空間に噛合わせを兼ねたガイド部を設けてなるものであり、噛み合わされた歯部どうしの噛み合い力を強固に出来るという作用を有する。
【００１６】
請求項６に記載の密閉型圧縮機は、請求項３乃至４記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に設けた空間を冷媒通路として用いたものであり、電動機を冷却する働きを持つ冷媒を温度上昇の大きな巻き線の近くで通過させることでより大きな冷却効果を得ることが出きるという作用を有する。
【００１７】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の密閉型電動圧縮機におけるブラシレスモータの、固定子を示す図である。
【００１９】
図１において１２が固定子ヨーク、１３は接合面、１４が絶縁紙、１５が固定子の歯部１６に巻回された巻線、１７は薄肉部、１８はスロット、１９が冷媒通路である。
【００２０】
図２（ａ）は円筒形状に成型される前の直線上に連結された展開状態の固定子鉄心を示す図である。図２（ｂ）は固定子鉄心を構成する鉄板を示す図である。
【００２１】
図２（ｂ）において、歯部１６はその円周方向の中心で半径方向に分割され、ヨーク部が略直線状になるように展開している。直線上に並べたヨークの外周の一部を薄肉部１７で連結してある。１３ａ、１３ｂは分割した歯部１６ａ、１６ｂの各々の接合面、１８はスロット部を構成する空間、１９ａ、１９ｂは冷媒通路１９となる空間を構成する部分、２０ａ、２０ｂは噛合わせを兼ねたガイド部を示す。
【００２２】
図３は図２（ａ）の展開状態の固定子鉄心を円形に成型する過程を示す図で、固定子ヨークの薄肉部１７の中心を支点にして円形に曲げて環状に形成し、最後の合わせ面を溶接等で固定する。この時の曲げ加工は噛合わせを兼ねたガイド部２０ａ，２０ｂによって円滑になされる。この成型によって薄肉部は両側から引張力を受け、該引張力によって太い矢印の方向、すなわち１９ａ，１９ｂで構成する冷媒用空間１９の方向へ変形する。
【００２３】
図４は本発明のブラシレスモータの固定子を用いた密閉型電動機圧縮機の断面図を示す。
【００２４】
図４において、１は固定子で胴シェル６に絞まりバメ固定され２は回転子で圧縮機の圧縮機構３の回転軸４に固定されている。５は軸受、７、８は上下シェルで、９はアキューム、１０は吐出管、１１は電源用端子である。
【００２５】
図５（ａ）は胴シェルに組み込まれた本発明の固定子１の状態を簡略化して示した横断面図で、図５（ｂ）は従来例で示した図８における密閉型電動圧縮機の胴シェルに組み込まれた固定子２３の状態を簡略化して示した横断面図である。かかる構成にしたことによって、一般的な固定子の圧縮機への組込み方法である圧力容器の胴シェルへの絞まりバメによって働く力（図中矢印）により、図５（ｂ）の従来例の固定子の歯部間を繋ぐヨークで分割された場合では、接合面Ｘａ、Ｘｂが短いため力のアンバランスによってモーメント力ｆ１又はｆ２が働き歯部の中心位置がずれて内径に変形を引き起こし易いのに対して、図５（ａ）の本発明の密閉型電動圧縮機では、歯部の接合面１３ａ、１３ｂに力が加わっても、接合面が広いので、少々のアンバランスが有っても歯部全体での歪の差は僅かとなり、モーメント力も働かない。又、運転時に発生するモータトルクによる歯部間に働く力Ｆに対しては、図５（ｂ）の従来例の固定子の歯部間を繋ぐヨークで分割された場合では、ヨークの接合面を支点として歯部にモーメント力として加わるため歯部の中心位置がずれて内径に変形を引き起こし易いのに対して、図５（ａ）の本発明の密閉型電動圧縮機では、接合面に加わる力による内部応力σ（図中太矢印）が見かけの剛性を高める為変形が押さえられる。
【００２６】
以上の結果図７に示す一体型固定子鉄心の場合と遜色のない剛性が得られる。また従来例の構成図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）いずれの場合も図６（ｂ）に模式的に示す様に主磁束の流れの中に多くの接合面（実施例では９箇所）が存在し、且つ噛合わせ構造や薄肉連結部を接合面近傍に構成されているため、磁束のもれ損失の増大を招く原因となっているのに対し、本実施例では図６（ａ）に示す様に接合面が広く薄肉部や噛合い部が主磁束に影響を及ぼさない部分で構成できるため磁束のもれ損失は非常に小さい。したがって、図７に示す一体型固定子鉄心の場合と同等の性能が確保できる。図６（ａ）、（ｂ）において矢印（実線と破線）が主磁束の２方向の流れを示す。
【００２７】
【発明の効果】
以上の様に本発明の密閉型電動圧縮機によれば、密閉型電動圧縮機に用いられるブラシレスモータを構成する固定子であって、集中巻である固定子の積層された鉄板からなる該固定子ヨークの歯部を、あらかじめ円周方向の中心で半径方向に分割してその延長上の外周を薄肉で所定数連結したものを直線上に展開した形状で形成した後、該薄肉部を支点として円形状に曲げて形成することによってヨークの打抜き時の歩留まりが上がり、一般的な固定子の圧縮機への組込み方法である圧力容器の胴シェルへの絞まりバメにより働く力を該固定子の広い接合面で受けさせる事で歪が生じ難くなる。また該歯部の接合面に発生する内部応力による見かけの剛性アップによってトルク変動による振動を抑えて、分割型で有りながら一体型並の低騒音の密閉型電動圧縮機を実現できる。
【００２８】
また、連結された薄肉部と円形状に形成される際の歯部の接合面との間に冷媒の通路としての空間を設け、該空間に噛合わせを兼ねたガイド部を設けたことによって、円形に曲げた時の薄肉部の変形による該固定子ヨークへの影響がなくなり、該空間に噛合わせを兼ねたガイド部を構成することによって、円形への曲げ加工が滑らかになり、且つ噛合い力を強固に出来ると共に、接合面が少なく且つ主磁束の流れへの影響の少ない所に噛合い部がある為、磁束の漏れが非常に少なくなり、分割型でありながら従来の一体型並の低損失で性能も遜色のない低騒音の密閉型電動圧縮機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における密閉型電動圧縮機の固定子を示す図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態における成形前の固定子鉄心斜視図
（ｂ）成形前の固定子鉄心を構成する鉄板の平面図
【図３】本発明の一実施の形態における固定子鉄心を成型する方法を説明する図
【図４】本発明の一実施の形態における密閉型電動圧縮機の断面図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態における固定子絞まりバメの力を説明する図
（ｂ）従来の密閉型電動圧縮機の固定子絞まりバメの力を説明する図
【図６】（ａ）本発明の一実施の形態におけるの磁束の流れを示す図
（ｂ）従来の密閉型電動圧縮機固定子ヨークにおける磁束の流れを示す図
【図７】従来の一体型固定子ヨークからなるブラシレスモータの固定子を示す図
【図８】従来の分割型固定子ヨークからなるブラシレスモータの固定子を示す図
【図９】（ａ）第１の従来の密閉型電動圧縮機固定子鉄心鉄板平面図
（ｂ）第２の従来の密閉型電動圧縮機固定子鉄心鉄板平面図
（ｃ）第３の従来の密閉型電動圧縮機固定子鉄心鉄板平面図
【符号の説明】
１、２１、２３固定子
２回転子
３圧縮機構
４回転軸
５軸受
６胴シェル
７、８上下シェル
９アキューム
１０吐出管
１１電源端子
１２、２２固定子ヨーク
２４固定子片
１３ａ、１３ｂ接合面
２６ａ、２６ｂ接合面
２７ａ、２７ｂ接合面
２８ａ、２８ｂ接合面
１４絶縁紙
１５巻線
１６、１６ａ、１６ｂ歯部
２５歯部
１７薄肉部
１８スロット
１９、１９ａ、１９ｂ冷媒通路用空間
２０ａ、２０ｂガイド部
２９ａ、２９ｂ噛合部
３０ａ、３０ｂフック部

Claims

圧縮機構とこれを駆動するブラシレスモータとを密閉容器内に収納し、前記ブラシレスモータの固定子は、略環状の固定子ヨークと前記固定子ヨークの内周から中心に向かって延設された複数の歯部とからなる固定子鉄心と、前記歯部に電気絶縁体を介して巻装された巻き線とからなる密閉型電動圧縮機であって、前記複数の歯部はそれぞれが径方向に分割されてなり、少なくとも１つの歯部を除いて、前記分割は固定子ヨークの外周で薄肉部が残る様になされ、隣り合う歯部が前記薄肉部により互いに連結されてなることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項１記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子鉄心は鉄板を積層して形成され、前記鉄板は一部が固定子ヨークの薄肉部を有し、他は薄肉部に該当する部分が切り離されてなることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項１乃至２記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に空間を設けたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項３記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に設けた空間が、歯部の周方向中心位置に配置されてなることを特徴とする密閉型圧縮機。
請求項３記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に設けた空間に噛合わせを兼ねたガイド部を設けてなることを特徴とする密閉型圧縮機。
請求項３乃至４記載の密閉型電動圧縮機であって、固定子ヨーク薄肉部と歯部分割接合面との間に設けた空間を冷媒通路として用いたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。