JP2005245101A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
電動圧縮機として、組立ての容易化や騒音の低減化が図れる技術を提供する。
【解決手段】
電動機部を、その固定子鉄心の外周部においてフレームの内壁部に対して当接される部分または固定される部分が、ティース部の数と異なる数設けられる構成とする。また、該当接される部分または該固定される部分が、該固定子鉄心の中心軸に対し非対称位置に複数個設けられる構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動圧縮機の構成に係り、特に、電動機部に起因する騒音を低減するための技術に関する。

従来、電動圧縮機の電動機部には、電動機効率の点から、固定子鉄心のティース部に集中巻きコイルが設けられ、回転子部に高磁束密度の磁石が用いられることが多い。かかる電動機部構成では、駆動電流による磁界と磁石による磁界との相互作用で、固定子鉄心のティース部と回転子の磁石との間に大きな吸引力が周期的に発生し、該固定子鉄心を振動させ、騒音を発生させる。該騒音を低減させるために、例えば、特開２００１−３４２９５４号公報（特許文献１）には、電動圧縮機において、固定子鉄心の外周面の中心軸方向の一部を切り欠き、フレームに対して該一部が非接触状態になるようにした構成が記載されている。

特開２００１−３４２９５４号公報

上記公報記載の従来技術では、積層する固定子鉄心の外周部の形状が２種類となる。このため、例えば、ホローダイ（通常、順送型）を用いたオートクランプ方式による加締（凹凸の結合）を用いた型内積層（固定子鉄心を形成する各積層用鉄板の外周を基準位置にして位置ずれが生じないように積重ねて積層するもの）によって固定子鉄心を形成しようとする場合、フレームの内壁と当接しない積層部の固定子鉄心については基準位置がないため、型内積層が行えないという不都合が生じる。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、電動圧縮機において、電動機部を含め、組立ての容易化や騒音の低減化が図れる構成とすることである。

上記課題点を解決するために、本発明では、（１）電動圧縮機の電動機部を、その固定子鉄心の外周部の一部においてフレームの内壁部に対して当接される部分または固定される部分が、ティース部の数と異なる数設けられる構成とする。（２）電動圧縮機の電動機部を、その固定子鉄心の外周部の一部においてフレームの内壁部に対して当接される部分または固定される部分が、該固定子鉄心の中心軸に対し非対称位置に複数個設けられる構成とする。また、（３）電動圧縮機の電動機部を、その固定子鉄心の外周部においてフレームの内壁部に対して当接される部分または固定される部分が、ティース部の半径方向位置から外れた位置に設けられる構成とする。
上記構成はそれぞれ、電動圧縮機において、電動機部の固定子鉄心からフレームへの振動の伝達性を抑え、固定子鉄心の触れ回り振動がフレーム側に伝わりにくくすることで電動圧縮機全体としての騒音を低減する。

本発明によれば、電動圧縮機を、組立ての容易化や騒音の低減化が図れる構成とすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明の電動圧縮機の実施例の説明図である。図１〜図４は第１の実施例の説明図、図５は第２の実施例の説明図、図６は第３の実施例の説明図である。各図中において、発明上同じ部分には同一符号を付す。各実施例における電動機部には、回転子の極数と固定子のスロット数との比が２：３とされた４極の永久磁石回転式電動機を用いるとする。
図１は本発明の第１の実施例としての電動圧縮機１の構成例図であって、軸方向の断面形状を示し、図２は、図１の電動圧縮機１の電動機部５の構成例図であって、径方向の断面形状を示し、図３は、図１の電動圧縮機１のフレーム２の構成例図、図４は、図１の電動圧縮機１の騒音特性測定結果例を示す。本第１の実施例は、電動機部５の構成として、その固定子鉄心の外周部においてフレーム２の内壁部に当接される部分または固定される部分が、該固定子鉄心のティース部の数よりも少ない数設けられ、かつ、該固定子鉄心の中心軸に対し非対称位置に設けられる構成とした場合の例である。

図１において、電動圧縮機１は、外部をケースで覆われている。該ケースは、円筒状のフレーム２と、フレーム上端側に設けられる上蓋３と、フレーム下端側に設けられる下蓋４とから構成される。フレーム２は密閉された容器状になっており、該フレーム２内には、圧縮機部６と、該圧縮機部６を回転駆動する電動機部５とが収納されている。
圧縮機部６は、圧縮機部６はスクロール式構成であり、固定スクロール部材７の端板８に直立する渦巻状ラップ９と、旋回スクロール部材１０の端板１１に直立する渦巻状ラップ１２とを噛み合わせて形成し、旋回スクロール部材１０をクランク回転軸１３によって旋回運動させることによって圧縮動作を行う。固定スクロール部材７及び旋回スクロール部材１０によって形成される圧縮室１４（１４ａ、１４ｂ、…）のうち、最も外径側に位置している圧縮室は、旋回運動に伴って両スクロール部材７、１０の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。圧縮室１４ａ、１４ｂが両スクロール部材７、１０の中心近傍に達すると、両圧縮室１４内の吸入パイプ１５からの圧縮ガスは圧縮室１４と連通した吐出口１６から吐出される。吐出された圧縮ガスは、固定スクロール部材７及び固定部材１７に設けられたガス通路（図示なし）を通って固定部材１７の下部のフレーム２内に至り、該フレーム２の側壁に設けられた吐出パイプ１８から電動圧縮機１の外部に排出される。

電動機部５は、別途設けられたインバータ（図示なし）によって制御され、圧縮動作に適した回転速度で回転する。該電動機部５は、回転子２０が４極の永久磁石を備え、その外周側の固定子１９が、固定子鉄心に６個のティース部が形成され、各ティース部には励磁用のコイル３１が集中巻きされている。固定子鉄心はその外周部においてフレーム２の内壁部に当接され固定される。本第１の実施例構成では、該固定子鉄心の外周部の、フレーム２の内壁部に当接される部分または固定される部分が、該固定子鉄心のティース部の数６個よりも少ない３個とされ、かつ、該３個の部分は、該固定子鉄心の中心軸に対し非対称位置に設けられる。回転子２０の両端にはバランスウェイト（図示なし）が取り付け可能となっている。回転子２０が固定される回転軸１３は、上側がクランク軸になっている。回転軸１３の内部には、油孔２１が形成され、回転軸１３の回転によってフレーム２の下部にある油溜め部２２の潤滑油が油孔２１を介して、滑り軸受タイプの上側軸受部２３、ボール軸受タイプの下側軸受部２４に供給される。また、ターミナル２５からは、インバータ（図示なし）からの電力が電動機部５に供給される。２６は、下蓋４の下部に設けられた台座である。

図２は、図１の電動圧縮機１の電動機部５の構成例図であって、径方向の断面形状を示す。
図２において、電動機部５は、固定子１９と回転子２０から構成され、固定子１９は、６個のティース部２７とコアバック部２８とから成る固定子鉄心２９と、ティース部２７相互間の６個のスロット３０内には該ティース部２７を取り囲むように集中巻きされたコイル３１が設けられている。該コイル３１は、Ｕ相コイル３１ａ、Ｖ相コイル３１ｂ、Ｗ相コイル３１ｃの３相構成とされる。ティース部２７が位置する半径方向の固定子鉄心２９の外周部には半円形状の凹部３２が設けられている。固定子鉄心２９は、例えば、０．３５×１０^−３ｍｍまたは０．５×１０^−３ｍｍの電磁鋼板を積層して構成する。電動機部５は４極６スロットであるため、スロット間ピッチは電気角で１２０゜とされている。回転子２０は、回転軸（図示せず）が挿入される回転軸孔４１を形成した回転子鉄心３３の外周表面近傍に永久磁石挿入孔３４を形成してあり、該永久磁石挿入孔３４中に、例えばネオジウムなどの成分として構成した永久磁石３５を固定している。固定子鉄心２９の３個の外周部３６は、固定子鉄心２９の外周部のうち、フレーム２の内壁に当接され固定される部分であり、また、固定子鉄心２９の３個の外周部３７は、固定子鉄心２９の外周部のうち、上記外周部３６よりも小半径位置に設けられ、上記フレーム２の内壁に当接も固定もされない部分である。すなわち３個の外周部３６のところでは固定子鉄心２９は外径が大きくされ、固定子鉄心の３個の外周部３７のところでは外径が小さくされている。フレーム２の内周３８は、固定子鉄心２９の３個の外周部３６とほぼ同一径とされ、該３個の外周部３６と当接し、固定子１９を支持する。該３個の外周部３６は、ティース部２７が位置する半径方向から外れた位置に設けられる。外周部３６、３７はそれぞれ、固定子鉄心２９の中心軸に対し非対称位置に設けられる。すなわち、固定子鉄心２９の中心軸に対し外周部３６の対称位置には外周部３７が配される。また、外周部３６、３７はいずれも、本実施例では回転軸と同心の円弧状とされている。

固定子鉄心の外周部３７を小さくし過ぎると、電動機部５の磁気特性を悪化させるため、外周部３６と外周部３７の半径位置の差は、例えば０．４×１０^−３〜０．５×１０^−３ｍｍとする。板状の鋼板を円筒状にしてフレーム２を形成する場合、該フレーム２の内周（内壁部）の寸法精度は通常、径寸法で±１００μｍ程度は変動するが、外周部３６と外周部３７の半径位置の差を上記範囲とすれば、固定子１９の固定子鉄心２９をフレーム２内に焼嵌めで嵌合する場合にも、外周部３６の位置でフレーム２の内周部（内壁部）３８に当接、外周部３７の位置でフレーム２の内周部（内壁部）３８に非当接の状態とすることができる。

図３は、図１の電動圧縮機１のフレーム２の構成例図である。
板状の鋼板３００を円筒状（Ｐ方向）に折り曲げて、合わせ面３０１を溶接して円筒状のフレーム２を形成する。３０２は溶接面である。円筒状にされた該フレーム２の上下端にそれぞれ、上蓋３、下蓋４が溶接され、全体として密閉状とされる。

図４は、図１の電動圧縮機１の騒音特性の測定結果例を示す。
騒音特性は、図１の電動圧縮機１を１２０゜通電式ＰＷＭインバータ（図示なし）で運転して測定した。測定した電動圧縮機１は、冷暖房能力が公称２．２〜２．８ｋＷであり、冷媒としてはＲ４１０Ａを用いている。騒音測定点は、電動機部５の軸方向中央部位置であって該電動機部５から１ｍ離れた位置である。騒音レベルは、比較のために、従来の電動圧縮機の場合も併せて示す。なお、従来の電動圧縮機は、固定鉄心２９の外周全周が積層方向（軸方向）にわたりフレーム２の内周部（内壁部）３８に当接した構成のものを用いている。測定の結果、本発明の電動圧縮機１（図１）の騒音レベルは、従来の電動圧縮機よりも低減されている。特に、周波数０．３〜３．０ｋＨｚの帯域での低減量が大きい。オーバーオール（ＯＡ）値では、従来の電動圧縮機が約７４．１ｄＢであるのに対し、本発明の電動圧縮機１（図１）は約７１．８ｄＢとなり、約２．３ｄＢ低減されている。この騒音低減効果は、本発明の電動圧縮機１（図１）においては電動機部５が、（１）固定子鉄心２９の外周部の、フレーム２の内周部（内壁部）３８に当接される部分または固定される部分が、該固定子鉄心２９のティース部２７の数６個よりも少なくされていること、（２）該当接される部分または固定される部分は、該固定子鉄心２９の中心軸に対し非対称位置に設けられていること、さらに、（３）該当接される部分または固定される部分は、ティース部２７が位置する半径方向位置から外れた位置に設けられていること、などにより、コイル３１への駆動電流通電時に固定子鉄心２９に周期的に発生する振動がフレーム２側に伝わりにくくなったためと考えられる。

上記本発明の第１の実施例によれば、電動圧縮機の騒音レベルを低減させることができる。また、固定子鉄心２９の組立てにあたっても、積層用板材個々の外周の半径方向位置を、例えばホローダイなどの積層型の内径に一致させることができるため、積層用板材の位置ずれのない状態で積層作業を行うことができる。このため、組立て作業が容易となり、低コスト化も図れる。

図５は、本発明の第２の実施例の説明図であって、本発明の第２の実施例としての電動圧縮機に用いる電動機部の構成例を示す。本第２の実施例は、電動機部５の構成として、その固定子鉄心の外周部においてフレーム２の内壁部に当接される部分または固定される部分の数が、該固定子鉄心のティース部の数よりも多くされ、かつ、該固定子鉄心の中心軸に対し非対称な位置に設けられる構成とした場合の例である。

図５において、フレーム２の内周部（内壁部）３８に当接される分または固定される固定子鉄心２９の外周部３６には、当接面積の異なる７個の凸部３９（３９ａ〜３９ｇ）が、固定子鉄心２９の中心軸に対し互いに非対称な位置に設けられている。他の部分の構成は、上記第１の実施例の場合と同様である。
上記電動機部を備える本発明の第２の実施例としての電動圧縮機においても、上記第１の実施例の場合と同様の作用・効果が得られる。

図６は、本発明の第３の実施例の説明図であって、本発明の第３の実施例としての電動圧縮機に用いる電動機部の構成例を示す。本第３の実施例は、電動機部５の構成として、その固定子鉄心の外周部においてフレーム２の内壁部に当接される部分または固定される部分の数が、該固定子鉄心のティース部の数６個よりも少ない５個とされ、かつ、該５個が、該固定子鉄心の中心軸に対し互いに非対称な位置に設けられる構成とした場合の例である。

図６において、フレーム２の内周部（内壁部）３８に当接される分または固定される固定子鉄心２９の外周部３６には、当接面積の異なる５個の凸部４０（４０ａ〜４０ｅ）が、固定子鉄心２９の中心軸に対し互いに非対称位置に設けられている。他の部分の構成は、上記第１の実施例の場合と同様である。
上記電動機部を備える本発明の第３の実施例としての電動圧縮機においても、上記第１、第２の実施例の場合と同様の作用・効果が得られる。

なお、上記各実施例では、電動機部５に、回転子２０の極数と固定子１９のスロット数との比が２：３とされた４極の永久磁石回転式電動機を用いるとしたが、本発明はこれに限定されない。また、その固定子鉄心の外周部においてフレーム２の内周部（内壁部）３８に当接される部分または固定される部分の数も、上記各実施例における数に限定されない。さらに、固定子１９は、集中巻きされたコイルを備えるものでなくともよい。また、上記第２の実施例及び第３の実施例では、電動機部５の固定子鉄心の外周部においてフレーム２の内周部（内壁部）３８に当接される部分または固定される部分の、フレーム２の内周部（内壁部）３８への当接面積が互いに異なる構成としたが、本発明はこれに限定されず、該当接面積は互いに同じであってもよいし、または、一部のものが互いに異なるようにしてもよい。また、圧縮機部６も、スクロール式のものに限定されず、例えばロータリ式のものなどであってもよい。

本発明の第１の実施例としての電動圧縮機の構成例図である。 図１の電動圧縮機の電動機部の構成例図である。 図１の電動圧縮機のフレームの構成例図である。 図１の電動圧縮機の騒音特性の測定結果例を示す図である。 本発明の第２の実施例の説明図である。 本発明の第３の実施例の説明図である。

符号の説明

１…電動圧縮機、
２…フレーム、
３…上蓋、
４…下蓋、
５…電動機部、
６…圧縮機部、
７、１０…スクロール部材、
８、１１…端板、
９、１２…渦巻状ラップ、
１０…旋回スクロール部材、
１３…クランク回転軸、
１４、１４ａ、１４ｂ…圧縮室、
１５…吸入パイプ、
１６…吐出口、
１７…固定部材、
１８…吐出パイプ、
１９…固定子、
２０…回転子、
２１…油孔、
２２…油溜め部、
２３…上側軸受部、
２４…下側軸受部、
２５…ターミナル、
２６…台座、
２７…ティース部、
２８…コアバック部、
２９…固定子鉄心、
３０…スロット、
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…コイル、
３２…凹部、
３３…回転子鉄心、
３４…永久磁石挿入孔、
３５…永久磁石、
３６、３７…固定子鉄心の外周部、
３８…フレームの内周部、
３９、３９ａ〜３９ｇ、４０、４０ａ〜４０ｅ…凸部、
４１…回転軸孔。

Claims (6)

1. 密閉されたフレーム内に圧縮機部と駆動用の電動機部とを備える電動圧縮機において、
   上記電動機部は、固定子鉄心の外周部の一部が上記フレームの内壁部に当接して固定され、かつ該当接される部分または該固定される部分が該固定子鉄心のティース部の数と異なる数設けられていることを特徴とする電動圧縮機。
2. 密閉されたフレーム内に圧縮機部と駆動用の電動機部とを備える電動圧縮機において、
   上記電動機部は、固定子鉄心の外周部の一部が上記フレームの内壁部に当接して固定され、かつ該当接される部分または該固定される部分が、該固定子鉄心の中心軸に対し非対称位置に複数個設けられていることを特徴とする電動圧縮機。
3. 密閉されたフレーム内に圧縮機部と駆動用の電動機部とを備える電動圧縮機において、
   上記電動機部は、固定子鉄心の外周部の一部が上記フレームの内壁部に当接して固定され、該当接される部分または該固定される部分が、該固定子鉄心のティース部の数と異なる数設けられ、かつ該固定子鉄心の中心軸に対し非対称位置に設けられていることを特徴とする電動圧縮機。
4. 上記電動機部の上記固定子鉄心は、上記フレームの内壁部に当接する部分または固定される部分の面積または周方向の長さが互いに異なるようにされている請求項１、２または３に記載の電動圧縮機。
5. 上記電動機部の上記固定子鉄心は、上記フレームの内壁部に当接する部分または固定される部分の数が３個である請求項１から４のいずれかに記載の電動圧縮機。
6. 上記電動機部の上記固定子鉄心は、上記フレームの内壁部に当接する部分または固定される部分が、上記ティース部の半径方向位置から外れた位置に設けられた構成である請求項１から５のいずれかに記載の電動圧縮機。

Images