JP2007295770A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子の電磁振動を低減し、騒音の低い密閉型圧縮機を実現することを目的とする。
【解決手段】コア１６２に巻線１６８を施した固定子１１２と永久磁石１７２を内蔵した回転子１１４とを備えた電動要素１１０と、電動要素１１０によって駆動される圧縮要素１２０を備えるとともに、固定子１１２のコア１６２の側面に減衰部材１８０を接着したもので、コア１６２の横方向に作用する加振力によってコア１６２と減衰部材１８０間に固体摩擦を生じさせて、加振力のエネルギー損失を図ることで、電磁振動を減衰させ、密閉容器外に放射される電磁騒音を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に家庭用冷凍冷蔵庫などに使用される密閉型圧縮機に関するものである。

近年、地球環境に対する要求はますます強まってきており、冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置等においても、特に静音化、高効率化が強く要望されている。

従来の密閉型圧縮機としては、永久磁石を用いたＤＣブラシレスモータを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。なお、以下の説明において、上下の関係は密閉型圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。

図１３は従来の密閉型圧縮機の正面断面図、図１４は従来の密閉型圧縮機の側断面図、図１５は、従来の電動要素の平面断面図である。

密閉容器１の底部にはオイル２を貯留しており、圧縮機本体４はサスペンションスプリング６によって密閉容器１に対して弾性的に支持されている。

圧縮機本体４は、固定子１２と回転子１４からなる電動要素１０と、電動要素１０の上方に配設される圧縮要素２０から構成されている。

圧縮要素２０のクランクシャフト２２は主軸２４及び偏心軸２６から構成されており、主軸２４はシリンダブロック２８の軸受部３０に回転自在に軸支されるとともに、回転子１４が固定されている。さらに、クランクシャフト２２は主軸２４表面に設けたらせん状の溝などからなる給油機構３２を備えている。

また、ピストン３４はシリンダブロック２８に一体に形成されたシリンダ３６に往復自在に挿入されており、シリンダ３６はバルブプレート３８とともに圧縮室４０を形成する。ピストン３４に取り付けられたピストンピン４２が、連結手段４４に回転自在に挿入されると共に、連結手段４４に偏心軸２６が回転自在に挿入されることで、連結手段４４は偏心軸２６とピストン３４を連結している。また、バルブプレート３８を蓋するシリンダヘッド４６により、吸入マフラ５０が挟持されている。

電動要素１０は、シリンダブロック２８の下方に固定され、鋼板を積層したコア６２の磁極歯６４に絶縁材６６を介して巻線６８を直接巻回した固定子１２と、永久磁石７２を内蔵した回転子１４とから構成される突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータである。

商用電源の交流を一度直流に変換し、この直流からＰＷＭ制御において、パルス幅変調周期を決定するキャリア周波数を与えることで、任意の電圧（電流）、周波数を作り出すインバータ駆動回路（図示せず）と、電動要素１０であるＤＣブラシレスモータが連結されている。

また、コア６２は固定子１２の周囲壁のうち、磁極歯６４の略中心線上に位置する部分で積層した鋼板相互を溶接したものである。固定子１２は、コア６２に設けた貫通穴７４に挿入されるボルト９０によりシリンダブロック２８の脚部７６に対して締結されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下にその動作を説明する。

電動要素１０に通電がなされると、固定子１２に発生する回転磁界により、回転子１４はクランクシャフト２２とともに回転する。主軸２４の回転により、偏心軸２６の偏心運動が連結手段４４及びピストンピン４２を介してピストン３４に伝えられ、ピストン３４はシリンダ３６内で往復動する。密閉容器１外の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒ガスは、吸入マフラ５０を経由して圧縮室４０内へ導入され、圧縮室４０内でピストン３４により圧縮され、圧縮された冷媒ガスは密閉容器１外の冷凍サイクル（図示せず）へ送出される。
特開２００３−８３２５１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、固定子１２から発せられる電磁振動による騒音の増加が認められた。その原因を究明した結果、任意のキャリア周波数でチョッピングされた電圧が、電動要素１０であるＤＣブラシレスモータに印加されるために、キャリア周波数の基本成分や、その高調波成分により、磁極歯６４の回転子１４と対向した面にて加振力が発生し、回転子１４をはさんで対向した箇所に、密閉型圧縮機を正面から見てコア６２の横方向に作用していることが分かった。また、加振力が、回転子１４と磁極歯６４の相対位置によってその大きさを変動させながら伝播することも分かった。

すなわち、ＤＣブラシレスモータのコア６２の形を横方向に変形させようとする加振力の発生が、固定子１２を横方向に振動させる、いわゆる電磁振動となり、冷媒ガスやミスト状のオイルを介して、密閉容器外に放出される電磁騒音につながっている。

また、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータのように、固定子１２のコア６２の磁極歯６４に絶縁材６６を介して直接巻線をする方式では、一般的に、固定子１２のコア６２の磁極歯６４数が６から９個程度と少なく、１つの磁極歯６４に磁束が集中する結果、加振力が局所的に集中して、より電磁振動が大きくなる。

更に、永久磁石７２として、一般に使用されるフェライト磁石よりも、磁気特性が優れたＳｍ（サマリウム）やＮｄ（ネオジウム）などの希土類元素を含んだ希土類磁石を使用すれば、モータ効率を更に高めることができる。しかし、希土類磁石は非常に磁力が強いために、界磁分布、回転子１４と固定子１２の空隙（エアギャップ）、巻線分布、巻線電流などの不均一によって発生するトルクリップル（トルクの変動幅）が増大し、電磁振動がより加速される。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、固定子１２の電磁振動を低減し、騒音の低い密閉型圧縮機を実現することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、コアに巻線を施した固定子と永久磁石を内蔵した回転子とを備えた電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素を有し、圧縮要素は回転子を固定したシャフトと、固定子を脚部に固定するとともにシャフトを軸支するシリンダブロックとを備え、固定子のコアの側面に減衰部材を接着したもので、コアの横方向に作用する加振力によってコアと減衰部材間に固体摩擦を生じさせて、加振力のエネルギー損失を図ることで、電磁振動を減衰させ、密閉容器外に放射される電磁騒音を低減し、静音性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

本発明の密閉型圧縮機は、固定子の電磁振動を低減し、静音性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、コアに巻線を施した固定子と永久磁石を内蔵した回転子とを備えた電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素を有し、圧縮要素は回転子を固定したシャフトと、固定子を脚部に固定するとともにシャフトを軸支するシリンダブロックとを備え、固定子のコアの側面に減衰部材を接着したもので、コアの横方向に作用する加振力によってコアと減衰部材間に固体摩擦を生じさせて、加振力のエネルギー損失を図ることで、電磁振動を減衰させ、密閉容器外に放射される電磁騒音を低減し、静音性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、減衰部材が樹脂、または合成ゴムで形成されたもので、振動減衰率の高い材質で減衰部材を形成することで、固定子の電磁振動を吸収、減衰し、静音性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、減衰部材が微細な気泡を内包したもので、気泡の部分にて特に高い周波数の電磁振動を吸収、減衰するので、静音性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、シリンダブロックに設けた脚部の延出部によって固定子のコアの側面を拘止するとともに、脚部の延出部とコアの側面との間に減衰部材を挿嵌させたもので、脚部の延出部によりコアの横方向の剛性を向上させることで、コアの変形を抑制させるとともに、減衰部材が有する弾性力を接着に活用することで、工程副資材を用いずに減衰部材と延出部、並びにコア側面を接着するので、静音性が高く、生産性に優れた密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、電動要素が、固定子のコアに設けた磁極歯に絶縁材を介して巻線を直接巻回した突極集中巻方式であるもので、固定子の磁極歯数が少ない場合であっても、加振力が局所的に集中するコアの側面に減衰部材を接着することで、局所的な電磁振動を低減するとともに、コアの積厚を短縮することで、巻線抵抗が小さくなってモータ損失が低減できるので、静音性が高く、かつ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、回転子に内蔵した永久磁石が希土類磁石であるもので、磁力の強い磁石であっても、界磁分布、空隙、巻線分布、巻線電流などの不均一によって発生するトルクリップルの増大により生じる電磁振動を低減できるとともに、出力が高いのでコアの積厚を短縮することができ、かつ磁気特性に優れてモータ損失が小さいので、静音性が高く、小型で効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の正面断面図、図２は同実施の形態の密閉型圧縮機の側断面図、図３は同実施の形態の固定子の平面断面図、図４は図３のＡ−Ａ線における要部断面図、図５は減衰部材の断面拡大図である。

図１から図４において、密閉容器１０１内の底部にオイル１０２を貯留するとともに、電動要素１１０と、これによって駆動される圧縮要素１２０とからなる圧縮機本体１０４を収容し、例えばＲ６００ａなどの地球温暖化係数の低い炭化水素系の冷媒を充填している。また密閉容器１０１には電動要素１１０に電源を供給するための電源端子１０８が取り付けられている。

まず、電動要素１１０について説明する。

電動要素１１０は圧縮要素１２０の下方に配設されている。

電動要素１１０は、電磁鋼板を積層して形成されるコア１６２の磁極歯１６４に、絶縁材１６６を介して巻線１６８を直接巻回して形成される固定子１１２と、固定子１１２の内径側に配置され、永久磁石１７２としてフェライト磁石をコア１６２内に配置した回転子１１４とを備える突極集中巻き方式のＤＣブラシレスモータであり、固定子１１２の巻線１６８が電源端子１０８を経由してインバータ駆動回路（図示せず）と導線により接続されている。絶縁材１６６は、例えば、樹脂の一種である液晶ポリマー（液晶ポリエステル樹脂）を射出成型して形成される上下面の絶縁材１６６ａとコア１６２のスロットに装入される絶縁フィルム１６６ｂとから構成される。また、電動要素１１０は、インバータ駆動により、２０〜８０ｒ／ｓｅｃの間の複数の周波数で運転を行う。

次に、圧縮要素１２０について説明する。

圧縮要素１２０を構成するクランクシャフト１２２は、主軸１２４及び偏心軸１２６を備えるとともに、主軸１２４表面に設けたらせん状の溝などからなる給油機構１３２を備えている。給油機構１３２は、オイル１０２に浸漬される主軸１２４の下端から偏心軸１２６の上端まで連通している。シリンダブロック１２８には主軸１２４を回転自在に軸支する軸受部１３０およびシリンダ１３６を備える。

ピストン１３４はシリンダ１３６に往復自在に挿入されており、シリンダ１３６はバルブプレート１３８とともに圧縮室１４０を形成する。ピストン１３４に取り付けられたピストンピン１４２が、連結手段１４４に回転自在に挿入されると共に、連結手段１４４に偏心軸１２６が回転自在に挿入されることで、連結手段１４４は偏心軸１２６とピストン１３４を連結している。また、バルブプレート１３８を蓋するシリンダヘッド１４６により、吸入マフラ１５０が挟持されている。

シリンダブロック１２８は、下方に４本の脚部１７６を有し、脚部１７６の先端の平坦部１７６ａがコア１６２の上端面に当接され、固定子１１２は、コア１６２に設けた貫通穴１７４に挿入されるボルト１９０によりシリンダブロック１２８の脚部１７６に締結される。

ボルト１９０と一体成形されたスナッバ部１７０をサスペンションスプリング１０６の上端に嵌め込み、圧縮機本体１０４はサスペンションスプリング１０６により密閉容器１０１に対して弾性的に支持されている。

更に、本実施の形態では、耐油性、耐熱性、並びに金属や樹脂との接着性に優れたエポキシ系の接着剤１８４を固定子１１２のコア１６２の側面に適量塗布して、減衰部材１８０をコア１６２の側面に、約９０°間隔で４箇所接着している。

減衰部材１８０は、およそ２０ｍｍ四方で板厚は１０ｍｍであり、コアの側面に沿うように湾曲した形状をなしている。

また、図５に示すように、減衰部材１８０は、主にガラス繊維を添加した結晶性の樹脂であるポリブチレンテレフタレート合成樹脂で形成されている。更に、１００℃以上の耐熱温度を確保するためガラス繊維（図示せず）を添加している。この添加したガラス繊維が気泡核となるため、ポリブチレンテレフタレートは発泡成形に適した材料である。

減衰部材１８０は、超臨界発泡成形により成形されており、気泡径１〜５０μｍの微細な気泡１８７が１０^９〜１０^１５ｃｅｌｌｓ／ｃｍ^３程度の高密度で形成されている。そのため、最小板厚が数〜十数ｍｍ程度の薄肉の板厚寸法においてもその内部に５０μｍ程度以下の微細な気泡１８７を発泡倍率１．２倍以上で形成される。

ここで、本実施の形態の減衰部材１８０を成形するために用いた超臨界発泡とは、環境負荷物質であるアゾ化合物やフロンなどの発泡剤を用いる化学発泡成形法に比べ、気泡径が小さく高密度な発泡が可能であることと、二酸化炭素や窒素などの不活性ガスを用いるため環境にやさしい発泡成形ができる手法である。

尚、発泡成形された減衰部材１８０に加え、電磁鋼板を積層して形成したコア１６２の側面は構造上、ともに凹凸状をなしている。この各々の凹凸状の面に接着剤１８４が入り込んで、硬化、接着することで、せん断方向の接着強度の向上に寄与している。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。

所定のキャリア周波数を与えることで任意の電圧（電流）、周波数を作り出すインバータ駆動回路（図示せず）によって電動要素１１０に通電がなされると、固定子１１２に発生する磁界により回転子１１４はクランクシャフト１２２とともに回転する。主軸１２４の回転に伴い、偏心軸１２６は偏心回転し、この偏心運動は連結手段１４４を介して往復運動に変換され、ピストン１３４をシリンダ１３６内で往復運動させることで密閉容器１０１内の冷媒ガスを圧縮室１４０内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

また、任意のキャリア周波数でチョッピングされた電圧が、電動要素１１０であるＤＣブラシレスモータに印加されるために、キャリア周波数の基本成分や、その高調波成分により、磁極歯１６４の回転子１１４と対向した面にて加振力が発生し、密閉型圧縮機を正面から見てコア１６２の横方向に作用する。更に、加振力は、回転子１１４と磁極歯１６４の相対位置によってその大きさが変動しながら伝播する。加えて、突極集中巻方式のように磁極歯１６４が少ない場合では、１つの磁極歯１６４に磁束が集中して、局所的に加振力が大きくなる。

しかしながら、本実施の形態では、コア１６２側面に減衰部材１８０を配置することで、横方向に作用する加振力によるコア１６２、接着剤１８４、並びに減衰部材の変形量が各々異なる特性を活用することで、コア１６２と、接着剤１８４、並びに減衰部材１８０の各々の境界面にて固体摩擦を生じさせ、加振力のエネルギーを低減し、電磁振動を減衰させる。

加えて、減衰部材１８０が、振動減衰率の高いポリブチレンテレフタレート合成樹脂で形成されているとともに、その内部に微細な気泡を多数内包しているので、減衰部材１８０の材質自体が、横方向に生じる電磁振動を効果的に吸収、減衰することで、密閉容器１０１外に放射される騒音を低減する。

ここで、実際に、本実施の形態と従来例を用いた実機にて騒音を測定した騒音特性図を図６に示す。

尚、永久磁石としてフェライト磁石を用いた密閉型圧縮機を準備し、運転回転数を２７ｒ／ｓｅｃ、凝縮／蒸発温度を４０／−３０℃、キャリア周波数を９．６ｋＨｚとして、１／３オクターブバンド中心周波数毎の音圧レベルを計測した。図６では、本実施の形態を実施例１、比較に用いた従来例を従来例１と表記する。

図６の従来例１に示すように、密閉型圧縮機の騒音特性は、３．１５ｋＨｚから５ｋＨｚの高周波騒音が比較的大きい傾向を示す。この周波数帯域の音圧レベルは２０〜３０ｄＢ程度であるが、２７ｒ／ｓｅｃのような低速回転では他の帯域の音圧レベルが低いので、ユーザーにとって耳障りだと認識される場合がある。更に、キャリア周波数にチョッピングされて１０ｋＨｚの音圧レベルが他と比べてやや大きい傾向も示している。

これに対し、図６に示すように、本実施の形態では、特に、３．１５〜１０ｋＨｚの高周波の音圧レベルが顕著に低減していることが分かる。減衰部材１８０をコア１６２の側面の適正な位置に接着することで、電磁騒音を低減できていることが実機で確認された。

以上のことから、本実施の形態のような構成とすることで、コア１６２と、接着剤１８４や減衰部材１８０の境界面での固体摩擦による加振力のエネルギー損失や、減衰部材１８０が有する振動減衰性能により、電磁振動を効果的に減衰し、密閉容器１０１外に放射される騒音を低減させ、静音性に優れた密閉型圧縮機を実現することができる。

加えて、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータを使用することで、巻線１６８端の長さを短縮でき、巻線抵抗が小さくなってモータ損失が低減できるので、モータ効率が向上し、効率の高い密閉型圧縮機を実現することができる。

尚、本実施の形態では、２０ｍｍ四方で板厚が１０ｍｍであり、コア１６２の側面に沿うように湾曲した形状の減衰部材１８０を４枚作製し、コア１６２の側面に配置したが、インバータ駆動回路や、固定子１１２のコア１６２の構造に関わる電磁力、磁界分布等を解析、あるいは実測することにより、加振力を効果的に減衰できる減衰部材１８０の接着する場所、材質、形状、及び枚数を選定するのが望ましい。

材質に関して補足すると、本実施の形態では樹脂を使用したが、耐油性、耐熱性、耐膨潤性、及び機械的強度に優れた合成ゴムを使用しても同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の正面断面図、図８は同実施の形態の密閉型圧縮機の側断面図、図９は同実施の形態の固定子の平面断面図、図１０は図９のＢ−Ｂ線における要部断面図、図１１は減衰部材の断面拡大図である。

図７から図１０において、密閉容器２０１内の底部にオイル２０２を貯留するとともに、電動要素２１０と、これによって駆動される圧縮要素２２０とからなる圧縮機本体２０４を収容し、例えばＲ６００ａなどの地球温暖化係数の低い炭化水素系の冷媒を充填している。また密閉容器２０１には電動要素２１０に電源を供給するための電源端子２０８が取り付けられている。

まず、電動要素２１０について説明する。

電動要素２１０は圧縮要素２２０の下方に配設されている。

電動要素２１０は、電磁鋼板を積層して形成されるコア２６２の磁極歯２６４に、絶縁材２６６を介して巻線２６８を直接巻回して形成される固定子２１２と、固定子２１２の内径側に配置され、永久磁石２７２として希土類のＮｄ（ネオジウム）磁石をコア２６２内に配置した回転子２１４とを備える突極集中巻き方式のＤＣブラシレスモータであり、固定子２１２の巻線２６８が電源端子２０８を経由してインバータ駆動回路（図示せず）と導線により接続されている。絶縁材２６６は、例えば、樹脂の一種である液晶ポリマー（液晶ポリエステル樹脂）を射出成型して形成される上下面の絶縁材２６６ａとコア２６２のスロットに装入される絶縁フィルム２６６ｂとから構成される。また、電動要素２１０は、インバータ駆動により、２０〜８０ｒ／ｓｅｃの間の複数の周波数で運転を行う。

次に、圧縮要素２２０について説明する。

圧縮要素２２０を構成するクランクシャフト２２２は、主軸２２４及び偏心軸２２６を備えるとともに、主軸２２４表面に設けたらせん状の溝などからなる給油機構２３２を備えている。給油機構２３２は、オイル２０２に浸漬される主軸２２４の下端から偏心軸２２６の上端まで連通している。シリンダブロック２２８には主軸２２４を回転自在に軸支する軸受部２３０およびシリンダ２３６を備える。

シリンダ２３６に往復自在にピストン２３４が挿入されており、シリンダ２３６はバルブプレート２３８とともに圧縮室２４０を形成する。ピストン２３４に取り付けられたピストンピン２４２が、連結手段２４４に回転自在に挿入されると共に、連結手段２４４に偏心軸２２６が回転自在に挿入されることで、連結手段２４４は偏心軸２２６とピストン２３４を連結している。また、バルブプレート２３８を蓋するシリンダヘッド２４６により、吸入マフラ２５０が挟持されている。

また、シリンダブロック２２８は、下方に４本の脚部２７６と、各々の脚部２７６の平坦部２７６ａから更に下方に延出した延出部２８８を備えている。

延出部２８８の内面は、コア２６２の側面に沿うように湾曲状に形成され、より具体的には、延出部２８８の内面、及びコア２６２の側面は、軸受部２３０の軸芯を中心とする同等半径を有する円弧状に形成される。加えて、延出部２８８の内面には凹部２８８ａを設けている。尚、逆に、コア２６２の側面に凹部２８８ａを設けていても良い。

脚部２７６の平坦部２７６ａとコア２６２の上端面が当接し、延出部２８８の内面が、コア２６２の外周面に当接されるように、シリンダブロック２２８と固定子２１２を組合わせて、延出部２８８の内面に、コア２６２の側面を介して固定子２１２が拘止され、更に、脚部２７６の延出部２８８に備えた凹部２８８ａとコア２６２の側面との間に減衰部材２８０が挿嵌される。

ここで、減衰部材２８０は弾性体であり、耐油性、耐熱性、耐膨潤性、及び機械的強度に優れた合成ゴムの一種であるクロロプレンラバーを使用している。同様な特性を有するニトリルブタヂエンラバー、ブチルゴム、アクリルラバー、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの合成ゴムを使用しても良い。

更に、減衰部材２８０は、延出部２８８の内面に形成された凹部２８８ａとコア２６２の側面で形成される内容積よりもやや大きめとなるように成形されている。凹部２８８ａとコア２６２の側面との間に減衰部材２８０を挿嵌した際に、減衰部材２８０を形成する合成ゴムが有する圧縮反力により、減衰部材２８０が凹部２８８ａとコア２６２の側面に接着される。これにより、工程副資材を用いずに減衰部材と、延出部並びにコア側面を接着することができる。

また、図１１に示すように、減衰部材２８０は、超臨界発泡成形により成形されており、気泡径１〜５０μｍの微細な気泡２８７が１０^９〜１０^１５ｃｅｌｌｓ／ｃｍ^３程度の高密度で形成されている。そのため、最小板厚が数〜十数ｍｍ程度の薄肉の板厚寸法においてもその内部に５０μｍ程度以下の微細な気泡２８７を発泡倍率１．２倍以上で形成される。

固定子２１２は、コア２６２に設けた貫通穴２７４に挿入されるボルト２９０によりシリンダブロック２２８の脚部２７６に締結される。

ボルト２９０と一体成形されたスナッバ部２７０をサスペンションスプリング２０６の上端に嵌め込み、圧縮機本体２０４はサスペンションスプリング２０６により密閉容器２０１に対して弾性的に支持されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作と作用を説明する。

所定のキャリア周波数を与えることで任意の電圧（電流）、周波数を作り出すインバータ駆動回路（図示せず）によって電動要素２１０に通電がなされると、固定子２１２に発生する磁界により回転子２１４はクランクシャフト２２２とともに回転する。主軸２２４の回転に伴い、偏心軸２２６は偏心回転し、この偏心運動は連結手段２４４を介して往復運動に変換され、ピストン２３４をシリンダ２３６内で往復運動させることで密閉容器２０１内の冷媒ガスを圧縮室２４０内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

また、任意のキャリア周波数でチョッピングされた電圧が、電動要素２１０であるＤＣブラシレスモータに印加されるために、キャリア周波数の基本成分や、その高調波成分により、磁極歯２６４の回転子２１４と対向した面にて加振力が発生し、密閉型圧縮機を正面から見てコア２６２の横方向に作用する。更に、加振力は、回転子２１４と磁極歯２６４の相対位置によってその大きさが変動しながら伝播する。加えて、突極集中巻方式のように磁極歯２６４が少ない場合では、１つの磁極歯２６４に磁束が集中して、局所的に加振力大きくなる。更に、Ｎｄ磁石のように磁力の強い磁石では、トルクリップルが増大し、更に横方向の加振力が大きくなる。

しかしながら、本実施の形態では、コア２６２側面を介して、固定子２１２をシリンダブロック２２８に設けた脚部２７６の延出部２８８の内面によって拘止するとともに、脚部２７６の延出部２８８とコア２６２の側面との間に減衰部材２８０を挿嵌させることで、延出部２８８がコア２６２の横方向の剛性を増加させて変形し難い構造にするとともに、横方向に作用する加振力によるコア２６２、減衰部材の変形量が各々異なる特性を活用することで、コア２６２と、減衰部材２８０の境界面にて固体摩擦を生じさせ、加振力のエネルギーを低減し、電磁振動を減衰させる。

加えて、減衰部材２８０が、振動減衰率の高い合成ゴムの一つであるクロロプレンラバーで形成されているとともに、その内部には微細な気泡を多数内包しているので、減衰部材２８０の材質自体が、横方向に生じる電磁振動を効果的に吸収、減衰することで、密閉容器２０１外に放射される騒音を低減する。

ここで、実際に、本実施の形態と従来例を用いた実機にて騒音を測定した騒音特性図を図１２に示す。

尚、永久磁石としてＮｄ（ネオジウム）磁石を用いた密閉型圧縮機を準備し、運転回転数を２７ｒ／ｓｅｃ、凝縮／蒸発温度を４０／−３０℃、キャリア周波数を９．６ｋＨｚとして、１／３オクターブバンド中心周波数毎の音圧レベルを計測した。図１２では、本実施の形態を実施例２、比較に用いた従来例を従来例２と表記する。

図１２の従来例２に示すように、３．１５ｋＨｚから５ｋＨｚの高周波騒音が比較的大きい傾向を示す。また、キャリア周波数にチョッピングされ、かつ磁力の高いＮｄ磁石を使用したことに起因して、１０ｋＨｚの音圧レベルが他と比べて顕著に高い傾向が示される。

これに対し、本実施の形態では、特に、３．１５〜１０ｋＨｚの高周波の音圧レベルが顕著に低減している。コア２６２側面を介して、固定子２１２をシリンダブロック２２８に設けた脚部２７６の延出部２８８の内面によって拘止するとともに、脚部２７６の延出部２８８とコア２６２の側面との間に減衰部材２８０を挿嵌させることで、電磁騒音を低減できていることが実機で確認された。

以上のことから、本実施の形態のような構成とすることで、コア２６２の横方向の剛性を高めて変形し難くするとともに、コア２６２と、減衰部材２８０の境界面での固体摩擦による加振力のエネルギー損失や、減衰部材２８０が有する高振動減衰性により、電磁振動を効果的に減衰し、密閉容器２０１外に放射される騒音を低減させ、静音性に優れた密閉型圧縮機を実現することができる。

また、磁気特性が優れたＳｍ（サマリウム）やＮｄ（ネオジウム）などの希土類元素を含んだ希土類磁石を使用した場合においても、騒音低減の効果は顕著である。加えて、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータを使用することで、巻線１６８端の長さを短縮できる。

このように、希土類磁石を用い、かつ巻線抵抗が小さいので、モータ効率が格段に向上するとともに、コア２６２の積厚を低くすることができ、効率の高い小型の密閉型圧縮機を実現することができる。

また、シリンダブロック２２８の脚部２７６の適正な数、配置、形状については、インバータ駆動回路や固定子２１２のコア２６２の構造に関わる電磁力、磁界分布等を解析、あるいは実測することにより、加振力を効果的に減衰できる減衰部材２８０の接着する場所、材質、形状、及び枚数を選定するのが望ましい。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は騒音を低減できるので、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍装置等に広く適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の正面断面図 本発明の実施の形態１の密閉型圧縮機の側断面図 本発明の実施の形態１の固定子の平面断面図 本発明の実施の形態１の図３のＡ−Ａ線における要部断面図 本発明の実施の形態１の減衰部材の断面拡大図 本発明の実施の形態１の騒音特性図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の正面断面図 本発明の実施の形態２の密閉型圧縮機の側断面図 本発明の実施の形態２の固定子の平面断面図 本発明の実施の形態２の図９のＢ−Ｂ線における要部断面図 本発明の実施の形態２の減衰部材の断面拡大図 本発明の実施の形態２の騒音特性図 従来の密閉型圧縮機の正面断面図 従来の密閉型圧縮機の側断面図 従来の電動要素の平面断面図

符号の説明

１１０，２１０ 電動要素
１１２，２１２ 固定子
１１４，２１４ 回転子
１２０，２２０ 圧縮要素
１２２，２２２ シャフト
１２８，２２８ シリンダブロック
１６２，２６２ コア
１６４，２６４ 磁極歯
１６６，２６６ 絶縁材
１６８，２６８ 巻線
１７２，２７２ 永久磁石
１７６，２７６ 脚部
１８０，２８０ 減衰部材
１８７，２８７ 気泡
２８８ 延出部

Claims (6)

1. コアに巻線を施した固定子と永久磁石を内蔵した回転子とを備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を有し、前記圧縮要素は前記回転子を固定したシャフトと、前記固定子を脚部に固定するとともに前記シャフトを軸支するシリンダブロックとを備え、前記固定子の前記コアの側面に減衰部材を接着した密閉型圧縮機。
2. 減衰部材は樹脂、または合成ゴムで形成された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 減衰部材は微細な気泡を内包した請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. シリンダブロックに設けた脚部の延出部によって固定子のコアの側面を拘止するとともに、前記脚部の延出部と前記コアの側面との間に減衰部材を挿嵌させた請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 電動要素は、固定子のコアに設けた磁極歯に絶縁材を介して巻線を直接巻回した突極集中巻方式である請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 回転子に内蔵した永久磁石は希土類磁石である請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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