JP2007043842A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステータをハウジングに対してより確実に固定して、電動機特性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】 各磁極歯４２ａ〜４２ｉと対向するヨーク４０ａの外周面にステータの軸方向に沿って切欠溝４１ａ〜４１ｉを設け、全部または一部の切欠溝４１ａ〜４１ｉにハウジングケースの内周面に沿って当接する係止凸部４５を突設する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧縮機に関し、さらに詳しく言えば、冷媒の循環流路を確保しつつ、圧縮機の密閉シェルの内側にステータを確実に固定することができる圧縮機に関する。

冷凍サイクルなどに用いられる冷媒圧縮用の電動機は、例えば特許文献１に示すように、円筒状の密閉シェル（ハウジング）の内部に沿って配置されたステータと、同ステータの中心に同軸的に配置されたロータとを有し、ロータに取り付けられた出力軸の先端を冷媒圧縮部に接続して冷媒を圧縮するようにしている。

ところで、冷媒圧縮用の電動機のステータの固定子鉄心（ヨーク）の外周面には、切欠溝が設けられている。切欠溝はステータの軸線方向に沿って上下を連通するように設けられており、この切欠溝を通って冷媒の一部や潤滑油が電動機の下に戻ることにより、電動機を冷却するようにしている。

しかしながら、切欠溝を設けた場合には次のような問題があった。すなわち、ステータは、ハウジングの内周面に沿って固定子鉄心を圧入もしくは焼嵌めされるが、切欠溝を向けた分、密閉シェルとの接触面積が減るため、電動機自体の剛性が低下おそれがあった。

剛性が低下すると、電動機自体のバランスが崩れるため、圧縮機の騒音が大きくなるという問題も生じる。さらには、ハウジングは厳密には真円ではないため、ステータを取り付けた場合、局部的に締め付け応力が集中して、鉄損が増加して電動機特性が低下するという問題も生じた。

特許第３５８６１４５号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、圧縮機において、ステータを密閉シェルに対してより確実に固定して、電動機特性の向上を図ることを目的としている。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、ステータの固定子鉄心が円筒状に形成された圧縮機の密閉シェルの内周面に沿って焼嵌めもしくは圧入され、上記固定子鉄心には、上記密閉シェルの内周面に沿って配置される環状のヨークと、上記ヨークの内側から中心に向かって突設された複数の磁極歯とを有し、上記各磁極歯と対向する上記ヨークの外周面には、上記ステータの軸方向に沿って流体循環用の切欠溝が複数設けられている圧縮機において、全部または一部の上記切欠溝には、上記ハウジングケースの内周面に沿って当接する係止凸部が突設されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記係止凸部は、上記密閉シェルによる圧縮応力を分散させる位置に選択的に配置されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記各切欠溝のｎ個（ｎは正の整数）おきに配置されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、上記各磁極歯と対向する上記ヨークの内部には、上記ステータの軸方向に沿って流体循環用の循環孔が設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項において、上記ヨークの外周面には、上記ハウジングケースの溶接部の突起を逃がす逃げ部が設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、切欠溝にハウジングケースの内周面に向かって当接する係止凸部が設けられていることにより、切欠溝の一部でハウジングを受け止めることができ、電動機の剛性が上がる。

請求項２に記載の発明によれば、圧入または焼嵌めしたときに密閉シェルによる圧縮応力をステータに均等に分散して受け止めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、係止凸部を各切欠溝にｎ個（ｎは正の整数）の間隔をもって配置することにより、ステータに係る密閉シェルによる圧縮応力をより均等に分散させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ヨークの内部に循環孔を設けたことにより、ヨークの外周面でハウジングの内周面を確実に受け止めることができる。

請求項５に記載の発明によれば、密閉シェルとステータとを溶接した際にできる凸部をの逃げ部を設けることにより、ハウジングケースの焼嵌めまたは圧入の作業性が向上する。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明はこの限りではない。図１は、本発明の一実施形態に係る電動機を備えた圧縮機の要部断面図であり、図２は、ステータの固定子鉄心の断面図である。

図１に示すように、電動機１０は、圧縮機の密閉シェル１（ハウジング）の内周面に沿って配置されたステータ２０と、同ステータ２０の中心に回転可能に配置されたロータ３０とを有し、ロータ３０には冷媒圧縮部３を駆動する出力軸２が同軸的に取り付けられている。

出力軸２は、一端がメインフレーム５に軸支され、その先端が冷媒圧縮部３に接続されている。出力軸２の他端は、電動機１０の下部に配置されたサブフレーム４に軸支されている。

メインフレーム５には、冷媒圧縮部３を潤滑した図示しない潤滑油を密閉シェル１の底部に戻すための冷凍機油引き戻し管６の一端が接続されている。冷凍機油引き戻し管６は、一端がメインフレーム５に接続され、他端が密閉シェル１とステータ２との間を通って密閉シェル１の底部に向かって延設された、Ｌ字状に折り曲げられた金属管からなる。

本発明において、密閉シェル１，出力軸２，冷媒圧縮部３，サブフレーム４，メインフレーム５，冷凍機油引き戻し管６およびロータ３０は、電動機１０および圧縮機を構成するに必要な基本的機能を備えていれば良く、それ以外は仕様に応じて任意に変更可能であるため、その形状や材質などの具体的な説明は省略する。

ステータ２０は中心にロータ３０が配置される円筒状の固定子鉄心４０と、同固定子鉄心４０の両端（図２では上下端）に取り付けられる一対の絶縁端板（インシュレータ）５０，５０とを有し、インシュレータ５０，５０を介して固定子４０にはコイル６０が巻回されている。この実施形態において、ステータ２０はインナーロータ型ブラシレスモータの固定子である。

固定子鉄心４０は、複数枚の電磁鋼板を軸線方向に沿って積層したものからなり、図２に示すように、密閉シェル１の内周面に沿って環状に形成されたヨーク４０ａと、円周方向に沿って等間隔に配置された９カ所に磁極歯４２ａ〜４２ｉとを備えている。各磁極歯４２ａ〜４２ｉの先端部にはロータの形状に沿って円弧状に湾曲された磁極面４２１が形成されている。

この例において、固定子鉄心４０は電磁鋼板の積層体からなるが、これ以外に鋳造成型品や金属粉体の焼結成型品などであってもよい。

磁極歯４２ａ〜４２ｉの数は９個であるため、各磁極歯４２ａ〜４２ｉの間に形成されるスロット４３も磁極歯４２ａ〜４２ｉの数と同じく９スロットであるが、磁極歯４２ａ〜４２ｉおよびスロット４３の数（スロットコンビネーション）は仕様に応じて任意に変更可能である。

各磁極歯４２ａ〜４２ｉはともに同一形状であるため、以下においては磁極歯４２ａを例にとって説明する。磁極歯４２ａは、ヨーク４０ａの内側から中心に向かって延設された巻胴部４２２を有し、巻胴部４２２の付け根側には、切欠溝４１の形成によって失われた磁路幅を補うための拡幅部４２３が設けられている。

各磁極歯４２ａ〜４２ｉに対向したヨーク４０ａの外周面には、軸線方向に沿って９カ所の切欠溝４１ａ〜４１ｉが設けられている。各切欠溝４１ａ〜４１ｉは、ヨーク４０ａの外周面から半径方向に沿って内側に凹まされた断面Ｕ字状に形成されている。

各切欠溝４１ａ〜４１ｉは、固定鉄心４０の軸線方向に沿って上端から下端に形成されており、これにより、密閉シェル１内部を流れる潤滑油や冷媒の一部がステータ２０の側面を通って下側に導かれることで、電動機１０を効率的に冷却することができる。

各切欠溝４１ａ〜４１ｉのうち、切欠溝４１ａ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｉには、密閉シェル１の内周面に当接する係止凸部４５が設けられている。係止凸部４５は同一形状であるため、以下においては、切欠溝４１ａの係止凸部４５を例に説明する。

係止凸部４５は、切欠溝４１ａの中央底部から半径方向に沿って外側に延設された断面矩形状を呈し、その先端は固定子鉄心４０の外周面と同一面となる位置まで突設されている。

この例において、係止凸部４５は、ステータ２０の外周面に冷凍機油引き戻し管６を引き回すために、切欠溝４１ａ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｉにのみ設けられているが、冷凍機油引き戻し管６を必要としない場合には、図３に示すように、全ての切欠溝４１ａ〜４１ｉに対して係止凸部４５を設けてもよい。

より好ましい態様として、係止凸部４５は、ステータ２０の中心軸を挟んで対向する範囲内に設けられた係止溝４１ａ〜４１ｄに設けられていることが好ましい。すなわち、例えば、図６（ａ）に示すように、中心軸を挟んで９０°間隔で仕切られた４つのエリアＡ〜Ｄ内に存在する係止溝４１ａ〜４１ｉを対向的に見て、それらに選択的に係止凸部４５を振り分けてもよい。これによれば、固定子鉄心２０の外周面をより均等に密閉シェル１の内周面に沿って接触させることができる。

これ以外に、図６（ｂ）に示すように、約１２０°間隔で仕切られた３つのエリアＡ〜Ｃの範囲内で係止凸部４５を均等的に振り分けて設けてもよい。すなわち、図７に示すように、各係止溝４１ａ〜４１ｉのうち、エリアＡに相当する係止溝４１ａ，４１ｉと、エリアＢに相当する係止溝４１ｃ，４１ｄと、エリアＣに相当する係止溝４１ｇに係止凸部４５がそれぞれ設けられており、これによっても密閉シェル１による圧縮応力を効率的に受け止めることができる。なお、各エリアの区画数は、ステータの磁極歯数などによって任意に設定される。

さらに、別の態様としては、図４に示すように、各磁極歯４２ａ〜４２ｉに対して所定の間隔をもって係止凸部４５を配置してもよい。図４では、係止凸部４５は、１カ所おきに設けられているが、これ以外に２カ所や３カ所おきに設けてもよく、一定のｎカ所（ｎは正の整数）間隔で設ければ、その態様は任意である。

また、図５に示すように、切欠溝４１ａ〜４１ｉに変えて冷媒循環孔４６を設けてもよい。すなわち、磁極歯４２ｃ，４２ｈに対向するヨーク４０ａには、冷媒循環用の冷媒循環孔４６が設けられている。

冷媒循環孔４６は、ヨーク４０ａ内を固定子鉄心４０の軸方向に沿って貫通する貫通孔からなり、冷媒循環孔４６を介して電動機１０の上下に冷媒や冷凍機油を循環させる循環孔として用いられる。

これによれば、貫通孔とすることにより、ヨーク４０ａの外周面が残されるため、密閉シェル１の内周面に対するステータ２の接触面積を増やすことができ、電動機１０の強度を上げることができる。このような形態も本発明に含まれる。なお、冷媒循環孔４６もステータ２の中心を挟んで対向的に配置される方が機械的性能上好ましい。

さらに、固定子鉄心４０の外周面には、密閉シェル１の溶接部の突起を逃がす逃げ部４７が設けられていることが好ましい。図５に示すように、逃げ部４７は、ヨーク４０ａの外周面に円周方向に沿って形成された所定深さの凹部からなり、この例では磁極歯４２ｄと磁極歯４１ｅの間に設けられている。

これによれば、密閉シェル１の溶接部の突起を固定子鉄心４０に設けた逃げ部４７で逃がすことができ、焼嵌めや圧入作業の作業性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電動機を備えた圧縮機の要部断面図。 上記電動機の固定子鉄心の平面図。 係止凸部の配置パターンの第１変形例を示す平面図。 係止凸部の配置パターンの第２変形例を示す平面図。 係止凸部の配置パターンの第３変形例を示す平面図。 （ａ）９０°間隔でエリア分けする場合の模式図，（ｂ）１２０°間隔でエリア分けする場合の模式図。 係止凸部の配置パターンの第４変形例を示す平面図。

符号の説明

１ 密閉シェル
２ 出力軸
３ 冷媒圧縮部
４ サブフレーム
５ メインフレーム
６ 冷凍機油引き戻し管
１０ 電動機
２０ ステータ
３０ ロータ
４０ 固定子鉄心
４１ａ〜４１ｉ 切欠溝
４２ａ〜４２ｉ 磁極歯
４３ スロット
４４ スロット開口部
４５ 係止凸部
４６ 冷媒循環孔
４７ 逃げ部
５０ インシュレータ
６０ コイル

Claims (5)

1. ステータの固定子鉄心が円筒状に形成された圧縮機の密閉シェルの内周面に沿って焼嵌めもしくは圧入され、上記固定子鉄心には、上記密閉シェルの内周面に沿って配置される環状のヨークと、上記ヨークの内側から中心に向かって突設された複数の磁極歯とを有し、上記各磁極歯と対向する上記ヨークの外周面には、上記ステータの軸方向に沿って流体循環用の切欠溝が複数設けられている圧縮機において、
   全部または一部の上記切欠溝には、上記ハウジングケースの内周面に沿って当接する係止凸部が突設されていることを特徴とする圧縮機。
2. 上記係止凸部は、上記密閉シェルによる圧縮応力を分散させる位置に選択的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 上記係止凸部は、上記各切欠溝のｎ個（ｎは正の整数）おきに配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 上記各磁極歯と対向する上記ヨークの内部には、上記ステータの軸方向に沿って流体循環用の循環孔が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の圧縮機。
5. 上記ヨークの外周面には、上記ハウジングケースの溶接部分の突起を逃がす逃げ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
   

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