JP2010011645A - 積層鉄心、モータ及び圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の薄板を、変形を抑えつつ互いに溶接する。
【解決手段】固定子３１の積層鉄心４１は、複数の固定子コア４３が互いに積層されることによって形成される。積層鉄心４１には、各固定子コア４３の外周面に沿って形成された複数の溶接ビート４７ａが互いに重なることにより、固定子コア４３の外周面に沿って互いに離隔して配置されるとともに複数の固定子コア４３の全てにまたがって鉛直方向に延びた複数の溝４７が形成されている。各溝４７には、溶接部４８が形成されており、溶接部４８において、固定子コア４３同士が接合されている。溶接部４８は、複数の固定子コア４３の一部だけにまたがるように延びており、溝４７には、溶接部４８が形成されていない溶接非形成部４７ｂができている。溶接非形成部４７ｂには複数の固定子コア４３の境界が少なくとも１つ含まれている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の薄板が互いに積層されることによって構成された積層鉄心、前記積層鉄心を固定子に用いたモータ、及び、前記モータを備えた圧縮機に関する。

特許文献１に記載の積層鉄心は、複数枚の鉄心（薄板）が互いに積層されることによって構成されている。各鉄心は電磁鋼板を打ち抜くことによって形成され、形成された鉄心には切り込みが形成されている。そして、互いに積層された複数枚の鉄心にプレス加工を施すことにより、鉄心同士は、切り込みが形成された箇所においてかしめられて互いに接合される。

特公平４−４８１９号公報

ここで、特許文献１に記載の積層鉄心のように、複数枚の薄板がかしめられることによって互いに接合されている場合には、薄板の間に隙間ができてしまう。そして、このような薄板の間に隙間がある積層鉄心を用いて構成された回転子、固定子を有するモータを駆動させると、騒音が発生してしまう。

ここで、このような騒音の発生を抑えるために、複数枚の薄板をかしめて接合した後、積層鉄心に積層方向の圧力を加えながら、薄板同士を溶接することが一般に行われている。さらには、複数枚の薄板同士をかしめて接合することなく、薄板同士を溶接のみによって接合することも一般的に行われている。

ここで、複数枚の薄板同士を溶接によって接合する場合には、十分な接合強度を得るために、溶接の幅をある程度大きくする必要がある。しかしながら、溶接の幅を大きくすると、溶接の際の入熱量が多くなり、薄板が変形してしまう虞がある。

本発明の目的は、複数枚の薄板の接合強度を十分に得ることができるとともに、薄板の変形が極力抑えられた積層鉄心、前記積層鉄心を固定子に用いたモータ、及び、前記モータを備えた圧縮機を提供することである。

第１の発明に係る積層鉄心は、金属材料からなり、互いに積層された複数の薄板と、前記複数の薄板の外周面にその周方向に沿って互いに離隔して配置されているとともに、前記複数の薄板の全てにまたがって延びており、前記複数の薄板同士を溶接によって接合することができるように構成された複数の溶接可能領域と、前記複数の溶接可能領域に形成されており、前記複数の薄板同士を溶接によって接合させる複数の溶接部とを備えており、前記複数の溶接部のうちの少なくとも１つは、前記複数の薄板の一部だけにまたがって延びていることを特徴としている。

全ての溶接部を全ての薄板にまたがるように形成すると、溶接を行う際の入熱量が大きくなり、薄板が変形してしまう虞がある。しかしながら、この積層鉄心では、溶接可能領域のうち少なくとも１つに形成された溶接部が複数の薄板の一部だけにまたがって延びているので、溶接を行う際の入熱量を低減することができ、薄板の変形を抑制することができる。なお、溶接部が複数の薄板の一部だけにまたがって延びている場合でも、薄板同士の接合強度が大幅に低下してしまうことはない。

第２発明に係る積層鉄心は、第１の発明に係る積層鉄心であって、互いに隣接する前記複数の溶接可能領域における前記複数の溶接部が形成されていない位置同士が、前記複数の薄板の積層方向に関して互いに重ならないことを特徴としている。

隣接する溶接可能領域における溶接部が形成されていない位置同士が、薄板の積層方向に関して互いに重なっていると、この部分において薄板の積層強度が大きく低下してしまう虞がある。しかしながら、この積層鉄心では、隣接する溶接可能領域における溶接部が形成されていない位置同士が、薄板の積層方向に関して互いに重なっていないので、薄板の接合強度が大きく低下してしまうのを確実に防止することができる。

第３の発明に係る積層鉄心は、第２の発明に係る積層鉄心であって、前記複数の溶接可能領域の数が３以上であることを特徴としている。

溶接可能領域が２箇所しか設けられていないと、複数の薄板に１箇所でしか接合されていない箇所ができてしまい、薄板同士の接合が不安定になってしまう。しかしながら、この積層鉄心では、溶接可能領域が３箇所以上設けられているので、薄板同士は、どの部分においても少なくとも２箇所以上で接合されることになり、薄板同士の接合が安定する。

第４の発明に係る積層鉄心は、第１〜第３のいずれかの発明に係る積層鉄心であって、溶接部が前記複数の薄板のうち少なくとも一方の端に配置されたものにまたがらないように形成されている溶接可能領域があることを特徴としている。

この積層鉄心では、積層された複数の薄板のうち、両端に配置されたものは、溶接の際の入熱によって特に変形しやすいが、溶接部が少なくとも一方の端に配置された薄板にまたがらないように形成されている溶接可能領域があるため、端に配置された薄板に加えられる熱が少なくなり、端に配置された薄板の変形を抑制することができる。

第５の発明に係る積層鉄心は、第１〜第４のいずれかの発明に係る積層鉄心であって、前記複数の溶接可能領域における前記複数の溶接部が形成されていない部分には、前記複数の薄板の境界のうち少なくとも１つが含まれていることを特徴としている。

この積層鉄心では、溶接可能領域における溶接部が形成されていない部分に、薄板の境界が含まれているので、この部分において薄板の変形が拘束されず広い範囲にわたって変形可能となっている。このため、入熱の際に薄板が局所的に大きく変形してしまうのを防止することができる。

第６の発明に係る積層鉄心は、第１〜第５のいずれかの発明に係る積層鉄心であって、前記複数の溶接部が、前記複数の薄板の積層方向と平行に延びていることを特徴としている。

この積層鉄心では、溶接部の長さを短くすることができるので、溶接の際の入熱量を少なくすることができる。

第７の発明に係る積層鉄心は、第１〜第６のいずれかの発明に係る積層鉄心であって、前記溶接部の幅が１ｍｍ以上であることを特徴としている。

溶接部の幅が大きくなるにつれて、溶接の際の入熱量が増加するため、薄板が変形しやすくなり、特に、溶接部の幅が１ｍｍ以上の場合には、全ての溶接可能領域において、溶接部を全ての薄板にまたがるように形成すると、薄板が変形してしまう可能性が高い。しかしながら、この積層鉄心では、溶接部の少なくとも１つが薄板の一部だけにまたがるように形成されているので、溶接の際の入熱量を低減することができ、溶接部の幅が１ｍｍ以上の場合でも、薄板の変形を極力抑えることができる。

第８の発明に係る積層鉄心は、第１〜第７のいずれかの発明に係る積層鉄心であって、本発明の積層鉄心においては、前記複数の薄板の厚みが、０．７ｍｍ以下であることを特徴としている。

薄板は、厚みが薄くなるほど、溶接の際の入熱によって変形しやすく、特に、厚みが０．７ｍｍ以下の場合には、全ての溶接部を全ての薄板にまたがるように形成すると、薄板が変形してしまう可能性が高い。しかしながら、この積層鉄心では、溶接部の少なくとも１つが複数の薄板の一部だけにまたがるように形成されているため、溶接の際の入熱量を低減することができ、薄板の変形を抑制することができる。

第９の発明に係る積層鉄心は、金属材料からなり、互いに積層された複数の薄板と、前記複数の薄板の外周面にその周方向に沿って互いに離隔して配置されているとともに、前記複数の薄板の全てにまたがって延びた、前記複数の薄板同士を溶接によって接合させる複数の溶接部とを備えており、前記複数の溶接部のうちの少なくとも１つには、溶接の幅が他の部分よりも狭くなった溶接幅低下部が設けられていることを特徴としている。

全ての溶接部を、一定の幅で全ての薄板にまたがるように形成すると、溶接部の幅が大きい場合には、溶接を行う際の入熱量が大きくなり、薄板が変形してしまう虞がある。逆に、溶接部の幅が小さい場合には、薄板同士の接合強度が十分に得られない虞がある。しかしながら、この積層鉄心では、溶接可能領域のうちのうちの少なくとも１つに形成された溶接部が、他の部分よりも溶接の幅が狭くなった溶接幅低下部を有しているので、薄板同士の接合強度を保持しつつ、溶接を行う際の入熱量を低減して薄板の変形を抑制することができる。

第１０の発明に係るモータは、第１〜９のいずれかの発明に係る積層鉄心を固定子に用いていることを特徴としている。

このモータでは、第１〜９の発明と同様の効果を得ることができる。また、モータを駆動させる際には、積層鉄心に磁束が発生することになるが、この磁束によって、溶接部において渦電流が発生し、その結果、モータの効率が低下してしまう。しかしながら、溶接部が全ての薄板にはまたがっておらず、溶接可能領域には、溶接部が形成されていない部分ができているため、この部分における渦電流を低減することができ、モータの効率を向上させることができる。

第１１の発明に係る圧縮機は、第１０の発明に係るモータを備えていることを特徴としている。

この圧縮機では、第１〜１０の発明と同様の効果を得ることができる。

第１２の発明に係る圧縮機は、第１１の発明に係る圧縮機であって、前記固定子が固定される胴体をさらに備えており、前記固定子が、予め加熱されて膨張した前記胴体の内部に配置された後に、前記胴体が冷却されて収縮することにより前記胴体に固定される焼きバメによって、前記胴体に固定されていることを特徴としている。

この圧縮機では、固定子を焼きバメによって胴体に固定すると、固定子は胴体から大きな圧力を受けることになるため、固定子コアの変形を防止するためには、固定子コア同士を強く接合しておく必要がある。一方、溶接部に複数の固定子コアの一部だけにまたがって延びているものがあったとしても、あるいは、溶接部に幅が部分的に狭くなったものがあったとしても、固定子コア同士の接合強度が大きく低下してしまうことはない。したがって、焼きバメによって胴体に固定される固定子を構成する固定子コア同士を接合させる溶接部に複数の固定子コアの一部だけにまたがって延びているものがあったとしても、あるいは、溶接部に幅が部分的に狭くなったものがあったとしても、胴体からの圧力によって固定子が変形してしまうことがない。

第１３の発明に係る圧縮機は、第１２の発明に係る圧縮機であって、圧縮冷媒が二酸化炭素であることを特徴としている。

この圧縮機では、圧縮冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いたＣＯ_２圧縮機においては、圧縮冷媒である二酸化炭素を高圧に圧縮するため、圧縮冷媒の圧力に耐えることができるよう、胴体の厚みを大きくする必要がある。そして、厚みの大きい胴体に焼きバメによって固定子を固定した場合には、固定子は胴体から特に大きな圧力を受けることになる。しかしながら、溶接部に複数の固定子コアの一部だけにまたがって延びているものがあったとしても、あるいは、溶接部に幅が部分的に狭くなったものがあったしても、固定子コア同士の溶接強度が大きく低下しないので、胴体からの圧力によって固定子が変形してしまうことがない。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、溶接可能領域のうち少なくとも１つに形成された溶接部が複数の薄板の一部だけにまたがって延びているので、溶接を行う際の入熱量を低減することができ、薄板の変形を抑制することができる。なお、溶接部が複数の薄板の一部だけにまたがって延びている場合でも、薄板同士の接合強度が大幅に低下してしまうことはない。

第２の発明では、隣接する溶接可能領域における溶接部が形成されていない位置同士が、薄板の積層方向に関して互いに重なっていないので、薄板の接合強度が大きく低下してしまうのを確実に防止することができる。

第３の発明では、溶接可能領域が３箇所以上設けられているので、薄板同士は、どの部分においても少なくとも２箇所以上で接合されることになり、薄板同士の接合が安定する。

第４の発明では、積層された複数の薄板のうち、両端に配置されたものは、溶接の際の入熱によって特に変形しやすいが、溶接部が少なくとも一方の端に配置された薄板にまたがらないように形成されている溶接可能領域があるため、端に配置された薄板に加えられる熱が少なくなり、端に配置された薄板の変形を抑制することができる。

第５の発明では、溶接可能領域における溶接部が形成されていない部分に、薄板の境界が含まれているので、この部分において薄板の変形が拘束されず広い範囲にわたって変形可能となっている。このため、入熱の際に薄板が局所的に大きく変形してしまうのを防止することができる。

第６の発明では、溶接部の長さを短くすることができるので、溶接の際の入熱量を少なくすることができる。

第７の発明では、溶接部の少なくとも１つが薄板の一部だけにまたがるように形成されているので、溶接の際の入熱量を低減することができ、溶接部の幅が１ｍｍ以上の場合でも、薄板の変形を極力抑えることができる。

第８の発明では、溶接部の少なくとも１つが複数の薄板の一部だけにまたがるように形成されているため、溶接の際の入熱量を低減することができ、薄板の変形を抑制することができる。

第９の発明では、溶接可能領域のうちのうちの少なくとも１つに形成された溶接部が、他の部分よりも溶接の幅が狭くなった溶接幅低下部を有しているので、薄板同士の接合強度を保持しつつ、溶接を行う際の入熱量を低減して薄板の変形を抑制することができる。

第１０の発明では、第１〜９の発明と同様の効果を得ることができる。また、モータを駆動させる際には、積層鉄心に磁束が発生することになるが、この磁束によって、溶接部において渦電流が発生し、その結果、モータの効率が低下してしまう。しかしながら、溶接部が全ての薄板にはまたがっておらず、溶接可能領域には、溶接部が形成されていない部分ができているため、この部分における渦電流を低減することができ、モータの効率を向上させることができる。

第１１の発明では、第１〜１０の発明と同様の効果を得ることができる。

第１２の発明では、固定子を焼きバメによって胴体に固定すると、固定子は胴体から大きな圧力を受けることになるため、固定子コアの変形を防止するためには、固定子コア同士を強く接合しておく必要がある。一方、溶接部に複数の固定子コアの一部だけにまたがって延びているものがあったとしても、あるいは、溶接部に幅が部分的に狭くなったものがあったとしても、固定子コア同士の接合強度が大きく低下してしまうことはない。したがって、焼きバメによって胴体に固定される固定子を構成する固定子コア同士を接合させる溶接部に複数の固定子コアの一部だけにまたがって延びているものがあったとしても、あるいは、溶接部に幅が部分的に狭くなったものがあったとしても、胴体からの圧力によって固定子が変形してしまうことがない。

第１３の発明では、圧縮冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いたＣＯ_２圧縮機においては、圧縮冷媒である二酸化炭素を高圧に圧縮するため、圧縮冷媒の圧力に耐えることができるよう、胴体の厚みを大きくする必要がある。そして、厚みの大きい胴体に焼きバメによって固定子を固定した場合には、固定子は胴体から特に大きな圧力を受けることになる。しかしながら、溶接部に複数の固定子コアの一部だけにまたがって延びているものがあったとしても、あるいは、溶接部に幅が部分的に狭くなったものがあったしても、固定子コア同士の溶接強度が大きく低下しないので、胴体からの圧力によって固定子が変形してしまうことがない。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係る圧縮機の概略構成図である。圧縮機１は、アキュムレータ２から導入される、水分が除去された圧縮冷媒を圧縮して、その上端部に配置された排出流路２５から圧縮した圧縮冷媒を排出するものである。図１に示すように、圧縮機１は、ケーシング１１、モータ１２及び圧縮機構１３を備えている。

ケーシング１１は、胴体２１、トップ２２及びボトム２３によって構成されている。胴体２１は、上下方向に延びた略円筒状の部材であり、その上下端が開口している。また、胴体２１の側面には右下端部にアキュムレータ２から圧縮冷媒を導入するための導入口２４が形成されている。トップ２２は、胴体２１の上端の開口を塞ぐ部材である。また、トップ２２には、前述した排出流路２５が設けられている。ボトム２３は胴体２１の下端の開口を塞ぐ部材である。そして、ケーシング１１には、胴体２１、トップ２２及びボトム２３によって囲まれた密閉空間２６が形成されている。

図２、図３は、それぞれ、図１のモータ１２の斜視図及び平面図である。図４は、図２の固定子３１の側面図である。ただし、図面を分かりやすくするため、図２においては、後述する固定子３１のコイル、並びに、回転子３２の端板５４及びオイルセパレータ５５の図示を省略している。図２〜図４に示すように、モータ１２は固定子３１及び回転子３２を有している。

固定子３１は、積層鉄心４１及びコイル４２を有している。積層鉄心４１は、厚みが０．７ｍｍ以下（例えば、０．３５ｍｍ）の金属材料からなる薄板である複数枚の固定子コア４３が互いに積層されることによって形成されている。積層鉄心４１は、胴体２１の内壁面に固定されている。具体的には、積層鉄心４１は、予め加熱されて膨張した胴体２１の内部に積層鉄心４１を配置した後に、胴体２１を冷却させて収縮させる焼きバメにより、胴体２１に固定されている。

積層鉄心４１には、その略中央部に上下方向に延びた平面視で略円形の貫通孔４４が形成されている。貫通孔４４の内部には、回転子３２が配置される。また、積層鉄心４１には、貫通孔４４の外側に貫通孔４４の周方向に沿って配置された複数のスロット４５が形成されている。複数のスロット４５は、それぞれ個別に貫通孔４４と連通しているとともに、積層鉄心４１を貫通している。積層鉄心４１の、隣接するスロット４５の間の部分には、銅線が巻きつけられることによって形成された複数のコイル４２が配置されている。これら複数のコイル４２のうち、互いに対向する位置に配置されたもの（平面視で積層鉄心４１の中心に対して互いに１８０°ずれた位置に配置されたもの）は、それぞれ、同じ位相の電圧が印加される１組のコイルの組を構成している。なお、上述した貫通孔４４及び複数のスロット４５は、積層鉄心４１を構成する複数の固定子コア４３の、貫通孔４４及びスロット４５に対応する部分に形成された貫通孔が互いに重なることによって形成されたものである。

さらに、積層鉄心４１には、その側面に複数（好ましくは３以上）の、より詳細には６つの溝４７（溶接可能領域）が形成されている。複数の溝４７は、積層鉄心４１の側面の周方向に沿って互いに離隔して配置されているとともに、それぞれが、鉛直方向に（複数の固定子コア４３の積層方向と平行に）複数の固定子コア４３の全てにまたがって延びている。なお、溝４７は、各固定子コア４３の溝４７に対応する部分に形成された溶接ビート４７ａが互いに重なったものである。

溝４７には固定子コア４３同士を溶接によって接合させる、幅が１ｍｍ以上の溶接部４８が形成されている。溶接部４８は、溝４７に沿って鉛直方向に延びているが、複数の固定子コア４３の全てにはまたがっておらず、複数の固定子コア４３のうちの一部にのみまたがるように形成されている。これにより、各溝４７には、溶接部４８が形成されていない溶接非形成部４７ｂができている。

ここで、全ての溶接部が、全ての固定子コア４３にまたがって延びているとすると、溶接の際の入熱量が大きくなり、固定子コア４３が変形してしまう虞がある。さらに、固定子コア４３の厚みが薄いほど、あるいは、溶接部の幅が大きいほど、このような固定子コア４３の変形は生じやすい。そして、固定子コア４３の厚みが０．７ｍｍ以下の場合、あるいは、溶接部の幅が１ｍｍ以上の場合には、固定子コア４３が変形してしまう可能性が特に高くなることが知られている。

しかしながら、本実施の形態の場合には、溶接部４８が複数の固定子コア４３の全てにまたがって形成されていないため、溶接を行う際の入熱量が小さくなり、固定子コア４３が変形してしまうのを抑制することができる。なお、溶接部４８が複数の固定子コア４３の全てにまたがって形成されておらず、溝４７に溶接非形成部４７ｂができていたとしても、複数の固定子コア４３の接合強度が大きく低下してしまうということはない。

また、図４に示すように、隣接する溝４７における溶接非形成部４７ｂの高さが互いに異なっている。すなわち、隣接する溝４７における溶接部４８が形成されていない位置が、鉛直方向に関して互いに重ならない。ここで、隣接する溝４７における溶接非形成部４７ｂの高さが一致していると、これらの溝４７の近傍における固定子コア４３同士の接合強度が大きく低下してしまう虞がある。しかしながら、本実施の形態では、隣接する溝４７における溶接非形成部４７ｂの高さが互いに異なっているので、上述したように、固定子コア４３同士の接合強度が大きく低下してしまうことがない。

このとき、積層鉄心４１に溝４７が２つしか設けられていないとすると、複数の固定子コア４３に１箇所でしか接合されていない箇所ができてしまい、固定子コア４３同士の接合が不安定になってしまうが、本実施の形態では、積層鉄心４１に６つ（３以上）の溝４７が設けられているので、固定子コア４３同士がいずれの部分においても２箇所以上で接合されることになり、固定子コア４３同士の接合が安定する。

さらに、各溶接非形成部４７ｂには、積層された固定子コア４３の境界が少なくとも１つ含まれている。したがって、溶接非形成部４７ｂに境界が含まれる固定子コア４３は、溶接非形成部４７ｂにおいては拘束されておらず、溶接非形成部４７ｂを含む広い範囲にわたって変形可能である。したがって、溶接の際の入熱によってこの固定子コア４３が変形したとしても、局所的に大きく変形してしまうことがない。

ここで、積層鉄心４１は、前述したように焼きバメによって胴体２１に固定されるが、焼きバメによって胴体２１に固定された積層鉄心４１には、胴体２１から大きな圧力が加えられることになるため、固定子コア４３が変形してしまうのを防止するためには、固定子コア４３同士を強く接合しておく必要がある。さらに、圧縮機１が二酸化炭素（ＣＯ_２）を圧縮冷媒として用いるＣＯ_２圧縮機である場合には、圧縮冷媒を特に高圧に圧縮することになるため、この高圧に耐えることができるよう、胴体２１を厚みの大きいものとする必要がある。そして、焼きバメによって固定子３１を厚みの大きい胴体２１に固定したときには、固定子３１に特に大きな圧力が加わることとなる。

しかしながら、前述したように、溶接部４８が複数の固定子コア４３の全てにはまたがっておらず、溝４７に溶接非形成部４７ｂができていたとしても、複数の固定子コア４３の接合強度が大きく低下してしまうということはないので、焼きバメによって積層鉄心４１を胴体２１に固定したときに、積層鉄心４１に加わる圧力によって固定子コア４３が変形してしまうことがない。

さらに、後述するようにモータ１２を駆動させる際には、積層鉄心４１に磁束が発生することになるが、この磁束によって、溶接部４８において渦電流が発生し、その結果、モータ１２の効率が低下してしまう。しかしながら、本実施の形態では、溶接部４８が全ての固定子コア４３にはまたがっておらず、溝４７に溶接非形成部４７ｂができているため、溶接部４８における渦電流を低減することができ、モータ１２の効率を向上させることができる。

ここで、上述したような溶接部４８は、例えば、溶接を行うための溶接棒を溝４７に当接させつつ溝４７に沿って移動させ、溶接非形成部４７ｂにきたときに、溶接棒を溝４７から離すことによって形成される。あるいは、溶接非形成部４７ｂにきたときに、溶接棒の移動速度を、溶接部４８が形成されない程度まで速めることによって形成される。

回転子３２は、積層鉄心５１、４つの永久磁石５２、端板５３、５４及びオイルセパレータ５５を有している。積層鉄心５１は、金属材料からなる薄板である複数の回転子コアが互いに積層されて接合されたものである。また、積層鉄心５１には、その略中央部に、平面視で略円形の貫通孔５７が形成されている。貫通孔５７には、クランク軸６０の上端部が挿し込まれており、クランク軸６０が積層鉄心５１に固定されている。

また、積層鉄心５１には、貫通孔５７の外側の部分に、積層鉄心５１の周方向に沿って、互いに９０°ずつずれて配置された４つの貫通孔５８が形成されている。貫通孔５８は、その略中央部が永久磁石５２を収納するための収納空間５８ａとなっているとともに、その両端部が、収納空間５８ａから積層鉄心５１の径方向に延びたバリア空間５８ｂとなっている。バリア空間５８ｂは、収納空間５８ａに配置された永久磁石５２の磁束が、隣接する貫通孔５８の収納空間５８ａに収納された永久磁石５２に達し、磁束が積層鉄心５１内で短絡してしまうのを防止するための空間である。

４つの永久磁石５２は、略直方体形状を有しており、４つの貫通孔５８の収納空間５８ａに収納されている。これら４つの永久磁石５２のうち、互いに対向して配置された（平面視で回転子３２の中心に対して互いに１８０°ずれて配置された）２組の貫通孔５８のうち一方の収納空間５８ａに収納された永久磁石５２は、積層鉄心５１の径方向外側がＮ極となるように配置されており、これにより、積層鉄心５１のこれら２つの永久磁石５２が配置された貫通孔５８の外側の部分がＮ極に磁化されている。一方、上記２組の貫通孔５８のうち、他方の収納空間５８ａ収納された永久磁石５２は、積層鉄心５１の径方向外側がＳ極となるように配置されており、これにより、積層鉄心５１のこれら２つの永久磁石５２が配置された貫通孔５８の外側の部分がＳ極に磁化されている。

端板５３は、ステンレスなどの非磁性体からなる平面視で略円形の板状体であり、積層鉄心５１の下端に接合されている。端板５３は、収納空間５８ａに収納された永久磁石５２が下方に飛び出てしまうのを防止しているとともに、永久磁石５２の磁束が回転子３２の下方に漏れ出してしまうのを防止している。また、端板５３の略中央部には、クランク軸６０を通過させるための貫通孔５３ａが形成されている。

端板５４は、端板５３と同様、ステンレスなどの非磁性体からなる平面視で略円形の板状体であり、積層鉄心５１の上端に接合されている。端板５４は、収納空間５８ａに収納された永久磁石５２が上方に飛び出してしまうのを防止しているとともに、永久磁石５２の磁束が回転子３２の上方に漏れ出してしまうのを防止している。また、端板５４の略中央部には、上方に突出した突出部５４ａが形成されている。

オイルセパレータ５５は、平面視で略円形の板状体であり、突出部５４ａの上面に接合されている。ここで、圧縮機１においては、モータ１２、圧縮機構１３などの動作を滑らかにするため、密閉空間２６内には、潤滑油が循環している。そして、オイルセパレータ５５は、回転子３２近傍を上方に流れる潤滑油が、回転子３２よりも上方に流れてしまうのを抑制することにより、密閉空間２６内の圧縮冷媒と潤滑油とを分離している。

次に、モータ１２の駆動方法について説明する。モータ１２を駆動させるためには、前述した複数のコイル４２の組に、所定量ずつ位相がずれた交流電圧を印加する。各コイル４２には、印加された電圧に応じた磁界が発生するが、交流電圧の位相の変化によって磁界の方向が変化する。その結果、貫通孔４４の内部には、平面視で時計回りの回転磁界が発生する。そして、この回転磁界と永久磁石５２の磁界とによって発生する磁力によって回転子３２が回転する。そして、回転子３２の回転により、回転子３２に固定されたクランク軸６０も回転する。

圧縮機構１３は、モータ１２の下方に配置されている。圧縮機構１３は、いわゆるロータリー型の圧縮機構であり、シリンダ部６１、ピストン６２、フロントヘッド６３及びリアヘッド６４を有している。

シリンダ部６１は、その側面が胴体２１の内壁面に固定されている。また、シリンダ部６１には、その略中央部に、シリンダ部６１を上下方向に貫通する平面視で略円形のシリンダ室７１が形成されている。さらに、シリンダ部６１には、シリンダ室７１の図１における右側の側面から図１の右方に導入口２４まで延びた、圧縮冷媒をシリンダ室７１に導入するための導入流路７２が形成されている。これにより、アキュムレータ２から圧縮機１に導入された圧縮冷媒は、シリンダ室７１に流れ込むことになる。

フロントヘッド６３は、シリンダ部６１の上面に接合されており、シリンダ室７１の上端の開口を塞いでいる。また、フロントヘッド６３には、その略中央部に平面視で略円形の貫通孔６３ａが形成されており、クランク軸６０が貫通孔６３ａを通過している。

リアヘッド６４は、シリンダ部６１の下面に接合されており、シリンダ室７１の下端の開口を塞いでいる。また、リアヘッド６４には、その略中央部に平面視で略円形の貫通孔６４ａが形成されており、クランク軸６０が貫通孔６４ａを通過している。

ピストン６２は、シリンダ室７１の内部に収納されており、その略中央部に、貫通孔６２ａが形成されている。貫通孔６２ａには、クランク軸６０の下端部近傍に設けられており、その中心軸がクランク軸６０の中心軸からずれた偏心部６０ａが挿入されており、ピストン６２が偏心部６０ａに固定されている。

ここで、前述したように、モータ１２を駆動させることにより、回転子３２及びクランク軸６０を回転させると偏心部６０ａも回転する。これにより、圧縮機構１３においては、偏心部６０ａに固定されたピストン６２が回転し、シリンダ室７１の容積が変化することによりシリンダ室７１内の圧縮冷媒が圧縮され、圧縮された圧縮冷媒が、シリンダ室７１から密閉空間２６に排出される。そして、密閉空間２６内の圧縮冷媒は、排出流路２５から排出される。なお、圧縮機構１３の構成は、従来のロータリー型の圧縮機構と同様の構成を有するものであるので、ここでは、圧縮機構１３についてのこれ以上の詳細な説明は省略する。

以上に説明した本実施の形態に係る、圧縮機１、モータ１２及び固定子３１では、溶接部４８が複数の固定子コア４３の全てにはまたがっておらず、複数の固定子コア４３の一部だけにまたがっていいるので、溶接部が全ての固定子コア４３の全てにまたがって形成されている場合と比較して、溶接の際の入熱量を低減することができる。これにより、溶接の際の入熱による固定子コア４３の変形を抑制することができる。また、溶接部４８が複数の固定子コア４３の一部にのみまたがって延びている場合でも、固定子コア４３同士の接合強度が大幅に低下してしまうことはない。

また、隣接する溝４７における、溶接非形成部４７ｂの高さが互いに重なっていないので、溶接非形成部４７ｂ近傍において、複数の固定子コア４３の接合強度が大きく低下してしまうのを確実に防止することができる。

このとき、積層鉄心４１に溝４７が２つしか設けられていない場合には、複数の固定子コア４３に１箇所でしか接合されていない箇所ができてしまい、固定子コア４３同士の接合が不安定になってしまうが、積層鉄心４１に３以上の溝４７が設けられているので、固定子コア４３同士がいずれの部分においても２箇所以上で接合されることになり、固定子コア４３同士の接合が安定する。

また、溝４７における溶接部４８が形成されていない溶接非形成部４７ｂに固定子コア４３の境界が少なくとも１つ含まれているため、溶接非形成部４７ｂにおいて固定子コア４３が拘束されず、溶接非形成部４７ｂ近傍において固定子コア４３が広い範囲にわたって変形可能となっている。このため、入熱の際に固定子コア４３が局所的に大きく変形してしまうのを防止することができる。

また、溝４７が複数の固定子コア４３の積層方向と平行な鉛直方向に延びており、これに伴って溶接部４８も鉛直方向に延びているため、溶接部４８の長さを短くすることができ、溶接の際の入熱量をさらに低減することができる。

また、溶接部４８の幅が１ｍｍ以上となっているため、複数の固定子コア４３の全てにまたがるように溶接部４８を形成すると、固定子コア４３が変形してしまう可能性は高くなるが、溶接部４８が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがっているので、溶接の際の入熱量を低減することができ、固定子コア４３の変形を抑制することができる。

また、固定子コア４３の厚みが０．７ｍｍ以下であるので、複数の固定子コア４３の全てにまたがるように溶接部４８を形成すると、固定子コア４３が変形してしまう可能性は高くなるが、溶接部４８が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがっているので、溶接の際の入熱量を低減することができ、固定子コア４３の変形を抑制することができる。

また、溶接部４８が全ての固定子コア４３にはまたがっておらず、溝４７に溶接非形成部４７ｂができているため、モータ１２を駆動させる際の溶接部４８における渦電流を低減することができ、モータ１２の効率を向上させることができる。

また、固定子３１を焼きバメによって胴体２１に固定すると、固定子３１は、胴体２１から大きな圧力を受けることとなるため、この圧力によって固定子が変形してしまうのを防止するためには、固定子コア４３同士を強く接合しておく必要がある。しかしながら、溶接部４８が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがるように形成されていたとしても、固定子コア４３同士の接合強度が大きく低下してしまうことはないので、固定子３１を焼きバメによって胴体２１に固定したとしても、胴体２１から受ける圧力によって固定子３１が変形してしまうことがない。

ここで、圧縮機１が、圧縮冷媒として二酸化炭素を用いたＣＯ_２圧縮機である場合には、圧縮冷媒を特に高圧に圧縮する必要があるため、この圧力に耐えることができるよう胴体２１の厚みを大きくする必要があるが、胴体２１の厚みが大きい場合には、固定子３１を焼きバメによって胴体２１に固定すると、固定子３１は胴体２１から特に大きな圧力を受けることとなる。しかしながら、前述したように、溶接部４８が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがるように形成されていたとしても、固定子コア４３同士の接合強度が大きく低下してしまうことはないので、固定子３１を焼きバメによって厚みの大きな胴体２１に固定したとしても、胴体２１から受ける圧力によって固定子３１が変形してしまうことがない。

以上、本発明の実施の形態について図面を用いて説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

上述の実施の形態では、各溝４７に複数の溶接部４８が形成されており、これらのうちのいずれかが、複数の固定子コア４３のうち両端に配置されたものにまたがるように延びていたが、これには限られない。例えば、一変形例では、図５に示すように、複数の溝４７の中に、溶接部４８が複数の固定子コア４３のうち両端に配置されたもののいずれにもまたがっていないもの（以下、溝４７’とする）があり、溝４７’においては、その両端部に溶接非形成部４７ｂ’が形成されている（変形例１）。

複数の固定子コア４３のうち両端に配置されたものは、溶接の際の入熱によって特に変形しやすいが、変形例１においては、溝４７’に形成された溶接部４８が、両端に配置された固定子コア４３のいずれにもまたがっていないため、溶接部４８を形成する際に、両端に配置された固定子コア４３に加えられる入熱量を低減することができる。したがって、両端に配置された固定子コア４３の変形を効果的に抑制することができる。

さらに、溶接部は、変形例１のように、両端に配置された固定子コア４３のいずれにもまたがっていないことには限られない。例えば、別の一変形例では、図６に示すように、複数の溝４７のうち、固定子コア４３の周方向に沿って交互に配置された溝４７’’及び溝４７’’’に、それぞれ、上端に配置された固定子コア４３にまたがらないように延びた溶接部１４８ａ、及び、下端に配置された固定子コア４３にまたがらないように延びた溶接部１４８ｂが形成されている（変形例２）。

この場合でも、溶接部１４８ａを形成する際に、上端に配置された固定子コア４３への入熱量を低減することができるとともに、溶接部１４８ｂを形成する際に、下端に配置された固定子コア４３への入熱量を低減することができるので、特に変形しやすい、両端に配置された固定子コア４３の変形を効果的に抑制することができる。

また、上述の実施の形態では、各溝４７の溶接非形成部４７ｂが、少なくとも１つの固定子コア４３の境界を含んでいたが、これには限られない。例えば、別の一変形例では、図７に示すように、溶接非形成部２４７ｂに、固定子コア４３の境界が１つも含まれていない（変形例３）。この場合でも、溶接非形成部２４７ｂ設けられている分だけ、溶接の際の入熱量を低減することができるので、固定子コア４３の変形を抑制することができる。

また、上述の実施の形態では、複数の固定子コア４３に、全ての溝４７に対応する溶接ビート４７ａが形成されていたが、これには限られない。別の一変形例では、図８に示すように、固定子コア４３のいくつかに、複数の溝３４７のうちの一部を構成する溶接ビート４７ａが形成されておらず、溝３４７がその途中で切れている。そして、各溝３４７の全域に溶接部３４８が形成されており、溝３４７が切れた部分には溶接部３４８が形成されていない（変形例４）。なお、変形例４においては、溝３４７と、溶接ビート４７ａが形成されておらず溝３４７が切れた部分とを合わせた領域が、本発明に係る溶接可能領域に相当する。

溶接ビート３４７ａが形成されておらず、溝３４７が切れている部分には、溝３４７が形成されている部分と同様に溶接棒を当接させただけでは、溶接部３４８は形成されない。したがって、溶接棒を複数の固定子コア４３の積層方向に一定の速度で移動させるだけで、複数の固定子コア４３の一部だけにまたがった溶接部３４８を容易に形成することができる。

また、上述の実施の形態では、溝４７が鉛直方向（複数の固定子コア４３の積層方向と平行）に延びており、これに伴って、溶接部４８も鉛直方向に延びていたが、これには限られない。例えば、別の一変形例では、図９に示すように、複数の溝４４７が鉛直方向に対して傾斜した互いに異なる方向に延びており、これらの溝４４７に、溝４４７に沿って延びるとともに、複数の固定子コア４３の一部だけにまたがった溶接部４４８が形成されている（変形例５）。

この場合には、溝４４７及び溶接部４４８の長さが、それぞれ、本実施の形態の溝４７及び溶接部４８と比較して、溶接の際の入熱量が大きくなってしまうが、溶接部４４８の延在方向によって、固定子コア４３の変形の方向が異なるため、各溝４４７で延在方向を異ならせることにより、固定子コア４３の変形の方向を全体として小さなものとすることができる。

また、上述の実施の形態では、隣接する溝４７における溶接非形成部４７ｂの高さが互いに重ならないように溶接部４８が形成されていたが、隣接する溝４７における溶接非形成部４７ｂの高さが互いに重なるように溶接部４８が形成されていてもよい。ただし、全ての溝４７における溶接非形成部４７ｂの高さが重なっていると、溶接非形成部４７ｂを構成する固定子コア４３同士が接合されないことになるため、固定子コア４３同士を接合させるためには、いずれの固定子コア４３においても、少なくとも１つの溶接部４８がまたがっていることが必要である。

また、以上の説明では、全ての溶接部が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがっていたが、複数の溝のうち、少なくとも１つの溝において溶接部が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがるように形成されていればよく、それ以外の溝においては、全ての固定子コア４３にまたがって溶接部が形成されていてもよい。

また、以上の説明では、溶接部が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがって形成されていたが、これには限られない。別の一変形例では、図１０に示すように、複数の溝４７に複数の固定子コア４３の全てにまたがって延びた溶接部５４８が形成されており、溶接部５４８に、溶接の幅が他の部分よりも小さくなった溶接幅低下部５４８ａが設けられている（変形例６）。なお、図１０（ａ）は変形例６の図４相当の側面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の部分拡大図である。

複数の固定子コア４３の全てにまたがる溶接部を一定の幅で形成すると、溶接の幅が大きい場合には、溶接の際の入熱量が大きくなってしまい、固定子コア４３が変形してしまう虞がある。一方、溶接の幅が小さい場合には、固定子コア４３同士の接合において十分な接合強度が得られない虞がある。しかしながら、変形例６の場合には、溶接幅低下部５４８ａを形成する際の入熱量が、溶接部５４８の他の部分を形成する際の入熱量よりも小さくなるため、複数の固定子コア４３の全てにまたがって、一定の幅を有する溶接部を形成する場合と比較して、溶接の際の入熱量を低減することができる。また、溶接部が、その全域にわたって幅が小さくなっているわけではないので、固定子コア４３の接合強度が大きく低下してしまうこともない。

また、本実施の形態では、固定子コア４３の厚みが０．７ｍｍ以下となっていたが、固定子コアの厚みは０．７ｍｍよりも大きくてもよい。固定子コアの厚みが大きい場合でも、溶接の際の入熱量が大きくなるにつれて固定子コアが変形しやすくなるため、本実施の形態と同様、溶接部を形成する際の入熱量を低減することにより固定子コアの変形を抑制することができる。

また、本実施の形態では、溶接部４８の幅が１ｍｍ以上となっていたが、溶接部４８の幅は１ｍｍより小さくてもよい。溶接部４８の幅が小さい場合でも、溶接部４８の数（溝４７）の数を増加させるなどすれば、固定子コア４３同士の接合強度を十分に得ることは可能であるが、この場合でも、溶接部４８の数が多くなるほど、溶接の際の入熱量が大きくなり、固定子コア４３が変形してしまう虞がある。しかしながら、この場合でも、溶接部４８が複数の固定子コア４３の一部だけにまたがって形成されているので、溶接の際の入熱量が低減され、固定子コア４３の変形が抑制される。

また、以上に説明した溶接部は、アーク溶接、アルゴン溶接など、公知の溶接によって形成されることになるが、複数の溶接部が同じ種類の溶接によって形成されていてもよく、互いに異なる種類の溶接によって形成されていてもよい。固定子コア４３の変形方向は、溶接の種類によって異なるため、複数の溶接部を複数種類の溶接によって形成する場合には、溶接の種類を適切に選択することにより、固定子コア４３の全体的な変形を抑制することも可能となる。

また、以上では、複数の固定子コア４３が溶接によってのみ接合された積層鉄心４１に本発明を適用した例について説明したが、複数の固定子コア同士が互いにかしめられることによって接合された積層鉄心に本発明を適用することも可能である。

より詳細には、前述したように、複数の固定子コア同士が互いにかしめられることによって接合された積層鉄心においても、固定子コア同士の隙間によってモータを駆動させたときに騒音が発生するのを防止するため、互いにかしめられて接合された固定子コアを、圧力を加えながら溶接することが一般に行われるが、この場合でも、溶接の際の入熱量が大きいと、固定子コアが変形してしまう虞がある。しかしながら、このような積層鉄心を構成する固定子コア同士を、複数の固定子コアの一部だけにまたがる溶接部によって接合することにより、本実施の形態と同様、溶接の際の入熱量が小さくなり、固定子コアの変形を抑制することができる。

さらに、以上では、いわゆるロータリー型の圧縮機構１３のピストン６２を回転させるためのモータ１２の固定子３１に本発明を適用した例について説明したが、ロータリー型以外の圧縮機構のピストンを回転させるためのモータの固定子に本発明を適用することも可能である。また、モータ１２の回転子３２に本発明を適用することも可能である。さらには、圧縮機以外に用いられるモータの固定子あるいは回転子に本発明を適用することも可能である。

本発明を利用すれば、溶接を行う際の入熱量を低減することができ、薄板の変形を抑制することができる。

本発明における実施の形態に係る圧縮機の概略構成図である。 図１のモータの斜視図である。 図２の平面図である 図２の側面図である。 変形例１の図４相当の図である。 変形例２の図４相当の図である。 変形例３の図４相当の図である。 変形例４の図４相当の図である。 変形例５の図４相当の図である。 （ａ）が変形例６の図４相当の図であり、（ｂ）が（ａ）の部分拡大図である。

符号の説明

１ 圧縮機
１３ モータ
２１ 胴体
３１ 固定子
３２ 回転子
４１ 積層鉄心
４３ 固定子コア
４７ 溝
４７ｂ 溶接非形成部
４８ 溶接部
５１ 積層鉄心
１４８ａ、１４８ｂ 溶接部
２４７ａ 溶接非形成部
３４７ 溝
４４７ 溝
４４８ 溶接部
５４８ 溶接部
５４８ａ 溶接幅低下部

Claims (13)

1. 金属材料からなり、互いに積層された複数の薄板（４３）と、
   前記複数の薄板（４３）の外周面にその周方向に沿って互いに離隔して配置されているとともに、前記複数の薄板（４３）の全てにまたがって延びており、前記複数の薄板（４３）同士を溶接によって接合することができるように構成された複数の溶接可能領域（４７、３４７、４４７）と、
   前記複数の溶接可能領域（４７、３４７、４４７）に形成されており、前記複数の薄板（４３）同士を溶接によって接合させる複数の溶接部（４８、１４８ａ、１４８ｂ、４４８）とを備えており、
   前記複数の溶接部（４８、１４８ａ、１４８ｂ、４４８）のうちの少なくとも１つは、前記複数の薄板（４３）の一部だけにまたがって延びていることを特徴とする積層鉄心（４１）。
2. 互いに隣接する前記複数の溶接可能領域（４７、３４７、４４７）における前記複数の溶接部（４８、１４８ａ、１４８ｂ、４４８）が形成されていない位置同士が、前記複数の薄板（４３）の積層方向に関して互いに重ならないことを特徴とする請求項１に記載の積層鉄心（４１）。
3. 前記複数の溶接可能領域（４７、３４７、４４７）の数が３以上であることを特徴とする請求項２に記載の積層鉄心（４１）。
4. 溶接部が前記複数の薄板（４３）のうち少なくとも一方の端に配置されたものにまたがらないように形成されている溶接可能領域（３４７）があることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層鉄心（４１）。
5. 前記複数の溶接可能領域（４７、３４７、４４７）における前記複数の溶接部（４８、１４８ａ、１４８ｂ）が形成されていない部分には、前記複数の薄板（４３）の境界のうち少なくとも１つが含まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層鉄心。
6. 前記複数の溶接部（４８、１４８ａ、１４８ｂ）が、前記複数の薄板（４３）の積層方向と平行に延びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層鉄心。
7. 前記溶接部（４８、１４８ａ、１４８ｂ）の幅が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層鉄心（４１）。
8. 前記複数の薄板（４３）の厚みが、０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の積層鉄心（４１）。
9. 金属材料からなり、互いに積層された複数の薄板（４３）と、
   前記複数の薄板（４３）の外周面にその周方向に沿って互いに離隔して配置されているとともに、前記複数の薄板（４３）の全てにまたがって延びた、前記複数の薄板（４３）同士を溶接によって接合させる複数の溶接部（５４８）とを備えており、
   前記複数の溶接部（５４８）のうちの少なくとも１つには、溶接の幅が他の部分よりも狭くなった溶接幅低下部（５４８ａ）が設けられていることを特徴とする積層鉄心（４１）。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の積層鉄心（４１）を固定子（３１）に用いていることを特徴とするモータ（１２）。
11. 請求項１０に記載のモータを備えていることを特徴とする圧縮機（１）。
12. 前記固定子（３１）が固定される胴体（２１）をさらに備えており、
    前記固定子（３１）が、予め加熱されて膨張した前記胴体（２１）の内部に配置された後に、前記胴体（２１）が冷却されて収縮することにより前記胴体（２１）に固定される焼きバメによって、前記胴体（２１）に固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の圧縮機（１）。
13. 圧縮冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１２に記載の圧縮機（１）。

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