JP2010041852A - 固定子、モータ、及び圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制する。
【解決手段】電線２７を巻回するための歯部２６ａをそれぞれ有する複数の分割コア２６が環状に配列され、その内側に回転可能な回転子２２が配置された固定子２３において、複数の分割コア２６は、金属材料からなる薄板で同一形状の複数の板状部材４３がそれぞれ積層されている。そして、複数の分割コア２６の全てが、その外周面に互いに異なる形状の切り欠きが形成された板状部材４３から構成されており、複数の分割コア２６の全ての形状が異なっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の分割コアから構成された固定子、モータ、及び、そのモータを備えた圧縮機に関する。

圧縮機等に用いられるモータの固定子は、複数の分割コアが周方向に配列され、全体として円環形状に構成されているものが一般的である。この固定子は、その周囲に配置された円筒状のケーシング内に配置され、焼き嵌めなどの方法でケーシングの内周面に対して固定される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−８８０１３号公報

ここで、固定子を構成する各分割コアは、鋼板から打ち抜かれた同一形状の板状部材が複数枚積層されることで同一形状に構成されている。このため、複数の分割コアが環状に配列された固定子と、その周囲に配置された円筒状のケーシングとが焼き嵌めにより固定される場合に、複数の分割コアの固有振動数は、全ての分割コアにおいて同一となることがある。そのため、分割コアからケーシングに伝達される振動によって、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が顕著に現れて、騒音の原因となるという問題がある。

そこで、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することが可能な固定子、モータ、及びそれを備えた圧縮機を提供することを目的とする。

第１の発明に係る固定子は、電線を巻回するための歯部をそれぞれ有する複数の分割コアが環状に配列され、その内側に回転可能な回転子が配置された固定子において、前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの固有振動数は、他の分割コアの固有振動数とは異なることを特徴としている。

この固定子では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの固有振動数が他の分割コアの固有振動数と異なることで、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。そのため、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

第２の発明に係る固定子は、第１の発明に係る固定子であって、前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの形状は、他の分割コアの形状と異なることを特徴としている。

この固定子では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの形状が他の分割コアの形状と異なることで、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。

第３の発明に係る固定子は、第２の発明に係る固定子であって、前記複数の分割コアは、それぞれ、積層された複数の同一形状の板状部材から構成されており、前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する板状部材の形状は、他の分割コアを構成する板状部材の形状と異なることを特徴としている。

この固定子では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する板状部材の形状が他の分割コアを構成する板状部材の形状と異なることで、分割コアの形状が全て同一とならず、その結果、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。

第４の発明に係る固定子は、第３の発明に係る固定子であって、前記複数の分割コアは、それぞれ、互いに異なる形状の板状部材から構成されていることを特徴としている。

この固定子では、複数の分割コアが、それぞれ、互いに異なる形状の板状部材から構成されることで、複数の分割コアの形状が全て異なり、その結果、複数の分割コアの固有振動数が全て異なるようになる。特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを最も抑制することができる。

第５の発明に係る固定子は、第１〜第４のいずれかの発明に係る固定子であって、前記複数の分割コアは、それぞれ、積層された複数の同一形状の板状部材から構成されており、前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する複数の板状部材は、他の分割コアを構成する複数の板状部材とは異なる方法で互いに固定されることを特徴としている。

この固定子では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する複数の板状部材を固定する方法が、他の分割コアを構成する複数の板状部材を固定する方法と異なることで、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。そのため、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

第６の発明に係るモータは、第１〜第５のいずれかの発明に係る固定子を備えていることを特徴としている。

このモータでは、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

第７の発明に係る圧縮機は、第１〜第５のいずれかの発明に係る固定子を備えていることを特徴としている。

この圧縮機では、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

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、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの固有振動数が他の分割コアの固有振動数と異なることで、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。そのため、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

第２の発明では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの形状が他の分割コアの形状と異なることで、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。

第３の発明では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する板状部材の形状が他の分割コアを構成する板状部材の形状と異なることで、全ての分割コアの形状が同一でなくなり、その結果、全ての分割コアの固有振動数が同一となるのを抑制することができる。

第４の発明では、複数の分割コアが、それぞれ、互いに異なる形状の板状部材から構成されることで、複数の分割コアの形状が全て異なり、その結果、複数の分割コアの固有振動数が全て異なるようになる。そのため、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを最も抑制することができる。

第５の発明では、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する複数の板状部材を固定する方法が、他の分割コアを構成する複数の板状部材を固定する方法と異なることで、分割コアの固有振動数が全て同一となるのを抑制することができる。

第６の発明では、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

第７の発明にでは、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る固定構造を備えた圧縮機について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機の概略構成図であり、図２は、図１のロータリ圧縮機の駆動機構を説明する断面図である。ロータリ圧縮機１は、アキュムレータ（図示せず）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。

ロータリ圧縮機１は、図１に示すように、密閉ケーシング１０と、密閉ケーシング１０内に配置される駆動機構２０及び圧縮機構３０とを備えている。このロータリ圧縮機１は、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機であって、密閉ケーシング１０内において、圧縮機構３０が駆動機構２０のボトム１３側に配置される。また、密閉ケーシング１０の下部には、圧縮機構３０の各摺動部に供給される潤滑油４０が貯留されている。

密閉ケーシング１０は、ケーシング１１、トップ１２及びボトム１３によって構成されている。ケーシング１１は、上下方向に延びた円筒状の部材であり、その上下端が開口しており、後述する固定子２３の周囲に配置される。また、ケーシング１１の側面（図１の右下）にアキュムレータ（図示せず）から圧縮冷媒を導入するための導入口１４が形成されている。トップ１２は、ケーシング１１の上端の開口を塞ぐ部材であり、前述した排出流路２５が設けられている。ボトム１３は、ケーシング１１の下端の開口を塞ぐ部材である。そして、密閉ケーシング１０には、ケーシング１１、トップ１２及びボトム１３によって囲まれた密閉空間１６が形成されている。

駆動機構２０は、圧縮機構３０を駆動するために設けられており、駆動源となるモータ２１と、モータ２１に取り付けられたモータ軸２４とを備えている。

モータ２１は、回転子２２と、この回転子２２の径方向外側にエアギャップ（図示せず）を介して配置される固定子２３とを有している。

回転子２２は、図２に示すように、固定子２３の内側に回転可能に配置されている。そして、回転子２２は、積層された電磁鋼板からなる積層鉄心５１と、積層鉄心５１内の外周側近傍に配置される複数の永久磁石５２とを有している。積層鉄心５１は、金属材料からなる薄板の複数の回転子コアが互いに積層され、それら複数の回転子コアが溶接やリベット（図示せず）やカシメ（図示せず）などにより互いに接合されることによって形成されている。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、モータ軸２４が挿しこまれ、積層鉄心５１に固定されている。複数の永久磁石５２は、略直方体形状を有しており、例えば、比較的磁力が大きい希土類磁石（ネオジ−鉄−ボロン）などで構成される。また、複数の永久磁石５２は、遠心力によって離脱しないように、積層鉄心５１に埋め込まれている。そして、積層鉄心５１の複数の永久磁石５２が配置された部分は、Ｎ極またはＳ極に磁化されている。

固定子２３は、環状に配列された複数の分割コア２６に、電線２７が巻回されて構成されている。複数の分割コア２６は、金属材料からなる薄板で同一形状の複数の板状部材４３がそれぞれ積層されている。分割コア２６を構成する複数の板状部材４３は、かしめや溶接などによって互いに接合されている。複数の板状部材４３は、それぞれ、電線２７を巻回するための１つの歯部２６ａを有している。そして、複数の分割コア２６の内周側には、回転子２２が配置され、複数の分割コア２６の外周側には、ケーシング１１が配置される。このとき、複数の分割コア２６の外周面２６ｂは、ケーシング１１の内周面１１ｂに対して、溶接や焼嵌めや圧入による固定領域２６ｃで固定されている。

モータ軸２４は、上述した回転子２２と共に回転することによって、圧縮機構３０のローラ３４を回転させる。このモータ軸２４には、後述するシリンダ３３のシリンダ室Ｂ１内に位置するように偏心部２２ａが設けられている。これらの偏心部２２ａには、ローラ３４がそれぞれ装着されている。これにより、モータ軸２４の回転に伴って、偏心部２２ａに装着されるローラ３４がシリンダ室Ｂ１で回転する。

そして、駆動機構２０を駆動させるためには、複数の分割コア２６の歯部２６ａに巻回された電線２７に、所定量ずつ位相がずれた交流電圧を印加する。電線２７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、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２２が回転する。そして、回転子２２の回転により、回転子２２に固定されたモータ軸２４も回転する。

一方、圧縮機構３０は、アキュムレータから吸入した冷媒を圧縮して吐出するために設けられている。この圧縮機構３０により吐出された冷媒は、駆動機構２０の固定子２３と回転子２２との間のエアギャップを通過して、駆動機構２０を冷却した後、排出流路２５から吐出される。この圧縮機構３０は、駆動機構２０のモータ軸２４の回転軸に沿ってトップ１２側からボトム１３側に向かって、フロントマフラ３１と、フロントヘッド３２と、シリンダ３３と、リアヘッド３５とを有している。

フロントマフラ３１は、フロントヘッド３２との間にマフラー空間Ａ１を形成するように取り付けられ、冷媒の吐出に伴う騒音の低減を図っている。このフロントマフラ３１は、フロントヘッド３２が嵌挿される開口３１ａが内側に形成されており、また、フロントヘッド３２とシールされるための鍔部３１ｂが外側に形成されている。そして、フロントマフラ３１には、マフラー空間Ａ１から圧縮された冷媒が吐出される吐出孔（図示せず）が形成されている。

フロントヘッド３２は、シリンダ３３のトップ１２側に配置され、シリンダ３３のシリンダ室Ｂ１のトップ１２側の開口を閉塞する。このフロントヘッド３２は、モータ軸２４が嵌挿される軸受け孔３２ａを有している。そして、フロントヘッド３２には、トップ１２側が開口した凹状の弁収容室（図示せず）と、シリンダ３３のシリンダ室Ｂ１におけるローラ３４の回転によって圧縮された冷媒が吐出される吐出ポート（図示せず）とが設けられている。吐出ポートから吐出される冷媒は、上記したマフラー空間Ａ１を介して、フロントマフラ３１に形成される吐出孔から吐出される。また、弁収容室内には、吐出ポートの出口を開閉する吐出弁（図示せず）と、その吐出弁の開放を規制する押え部材（図示せず）とが設けられている。

シリンダ３３には、モータ軸２４の回転に伴って偏心運動するローラ３４が配置されるシリンダ室Ｂ１が設けられる。このシリンダ室Ｂ１とマフラー空間Ａ１とは、フロントヘッド３２に設けられた上記した吐出ポートを介して連通される。従って、モータ軸２４の偏心部２２ａに装着されるローラ３４の偏心運動によって圧縮された冷媒は、シリンダ室Ｂ１から上記した吐出ポートを介してマフラー空間Ａ１に導かれる。

リアヘッド３５は、シリンダ３３のボトム１３側に配置され、シリンダ３３のシリンダ室Ｂ１のボトム１３側の開口を閉塞する。また、リアヘッド３５には、その略中央部に、平面視で略円形の軸受け孔３５ａが形成されており、モータ軸２４が軸受け孔３５ａを通過している。

次に、上述した固定子を構成する複数の分割コアについて、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機における固定子を説明する外観斜視図であり、図４は、図３の固定子の平面図である。なお、図３において、接着部２６ｃの図示を省略する。

固定子２３を構成する複数の分割コア２６は、モータの電磁振動やモータ軸２４の回転に伴って振動し、その振動はケーシング１１に伝達される。ここで、複数の分割コア２６から生じる振動は、それら分割コア２６の形状と関係している。本実施形態では、複数の分割コア２６が、それぞれ、互いに異なる形状の板状部材４３から構成されており、全体として互いに異なる形状に構成されている。そのため、複数の分割コア２６の固有振動数は全て異なっている。また、本実施形態では、複数の分割コア２６を構成する複数の板状部材４３は、かしめや溶接などの同一の固定方法で互いに固定されている。例えば、図３及び図４に示すように、複数の分割コア２６の２つの分割コア２６Ａと分割コア２６Ｂとについて考えると、分割コア２６Ａを構成する板状部材４３Ａでは、その外周面の一部分に略三角形状の切り欠きが形成され、分割コア２６Ｂを構成する板状部材４３Ｂでは、その外周面の一部分に略円弧状の切り欠きが形成されている。このように、分割コア２６Ａを構成する板状部材４３Ａと、分割コア２６Ｂを構成する板状部材４３Ｂとは、その外周の一部分にそれぞれ異なる形状の切り欠きが形成されており、全体としてそれぞれ異なる形状に構成されている。

そして、複数の分割コア２６の全てが、その外周面に互いに異なる形状の切り欠きが形成された板状部材４３から構成されている場合には、複数の分割コア２６の全ての形状が異なるため、複数の分割コア２６の全てにおいて固有振動数は異なるようになる。

［第１実施形態の固定子の特徴］
第１実施形態の固定子２３には、以下のような特徴がある。

本実施形態の固定子２３では、複数の分割コア２６が互いに異なる形状の切り欠きが形成された板状部材４３から構成されており、複数の分割コア２６の全ての形状が異なるため、複数の分割コア２６の全てにおいて固有振動数は異なるようになる。そのため、複数の分割コア２６からケーシング１１に伝達される振動は大きく分散されるようになり、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

（第２実施形態）

図５は、本発明の第２実施形態に係るロータリ圧縮機における固定子を説明する外観斜視図であり、図６は、図５の固定子の平面図である。この第２実施形態では、複数の分割コアを構成する複数の板状部材は全ての分割コアにおいて異なる方法で互いに固定される点で、複数の分割コアを構成する複数の板状部材が全ての分割コアにおいて同一の固定方法で互いに固定される第１実施形態と異なる。また、分割コア１２６は、その外周面１２６ｂに切り欠きは形成されていないが、分割コア２６と同様に構成されている。

固定子１２３を構成する複数の分割コア１２６は、モータの電磁振動やモータ軸２４の回転に伴って振動し、その振動はケーシング１１に伝達される。ここで、複数の分割コア１２６から生じる振動は、それら分割コア１２６を構成する複数の板状部材１４３の固定方法と関係している。本実施の形態では、複数の分割コア１２６を構成する複数の板状部材１４３が、それぞれ、互いに異なる固定方法で固定されており、複数の分割コア１２６の剛性は互いに異なるため、固有振動数は全て異なっている。例えば、図６に示すように、複数の分割コア１２６の２つの分割コア１２６Ａと分割コア１２６Ｂとについて考えると、分割コア１２６Ａを構成する複数の板状部材１４３Ａと、分割コア１２６Ｂを構成する複数の板状部材１４３Ｂとは、同一形状である。そして、分割コア１２６Ａを構成する複数の板状部材１４３Ａは、その円周方向に沿った２箇所の領域及び半径方向に沿った１箇所の領域でかしめられて固定され、分割コア１２６Ｂを構成する複数の板状部材１４３Ｂは、その円周方向に沿った２箇所の領域でかしめられて固定される。このように、分割コア１２６Ａを構成する板状部材１４３Ａと、分割コア１２６Ｂを構成する板状部材１４３Ｂとは、それぞれ異なる位置及び数のかしめによって、互いに異なる固定方法で固定されている。

そして、複数の分割コア１２６の全てが、互いに異なる固定方法で固定されている場合には、複数の分割コア１２６の全てにおいて剛性は互いに異なるため、固有振動数は異なるようになる。

この第２実施形態の固定子１２３でも、第１実施形態の固定子２３と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の第１実施形態では、複数の分割コア２６は、全て、互いに異なる形状の板状部材４３から構成されている例について説明したが、本発明はこれに限らず、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する板状部材４３の形状が、他の分割コアを構成する板状部材４３の形状と異なっていてもよい。また、上述の第２実施形態では、複数の分割コア１２６は、それぞれ、同一形状の複数の板状部材１４３から構成されていたが、本発明はこれに限らず、複数の異なる形状の板状部材から構成されていてもよい。

また、上述の第１実施形態では、複数の分割コア２６を構成する板状部材４３は、その外周面に切り欠きが形成されることで、全体として形状が異なる例について説明したが、本発明はこれに限らず、図７に示すように、固定子２２３において、複数の分割コア２２６を構成する板状部材２４３は、その内部に切り欠きが形成されることで、全体として形状が異なっていてもよい。従って、例えば、分割コア２２６Ａを構成する板状部材２４３Ａ及び分割コア２２６Ｂを構成する板状部材２４３Ｂのように、その内部に略円形状または略三角形状などの切り欠きまたは穴が形成されてもよい。また、図７の板状部材２４３Ａ及び板状部材２４３Ｂでは、ほぼ同じ位置に１つの穴が形成されているが、穴の形成する位置や、穴の数は異なっていてもよい。また、穴が形成されていない分割コアがあってもよい。

また、上述の第２実施形態では、複数の分割コア１２６を構成する複数の板状部材１４３は、全ての分割コア１２６において異なる固定方法で互いに固定される例について説明したが、本発明はこれに限らず、複数の分割コアの少なくとも１つの分割コア１２６を構成する板状部材１４３が、他の分割コア１２６を構成する板状部材１４３の形状と異なる固定方法で互いに固定されてもよい。

また、上述の第２実施形態では、複数の分割コア１２６を構成する複数の板状部材１４３は、それぞれ異なる位置及び数のかしめによって、互いに異なる固定方法で固定される例について説明したが、本発明はこれに限らず、複数の分割コア１２６を構成する複数の板状部材１４３は、それぞれの外周面において異なる形状、数及び位置（高さ）の溶接部によって、互いに異なる固定方法で固定されてもよい。

また、上述の実施形態では、ロータリ圧縮機１に固定子２３、１２３を適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の圧縮機に適用可能である。

また、上述の実施形態では、複数の分割コア２６、１２６は、互いに独立している例について説明したが、本発明はこれに限らず、隣接する２つの分割コア２６、１２６が薄肉等により連結されていてもよい。

また、上述の実施形態では、複数の板状部材４３、１４３は、それぞれ、電線２７を巻回するための１つの歯部２６ａを有していたが、本発明はこれに限らず、２つ以上の歯部を有していてもよい。

本発明を利用すれば、特定の周波数帯の音のピーク（突出）が現れるのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機の概略構成図である。 図１のロータリ圧縮機の駆動機構を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機における固定子を説明する外観斜視図である。 図３の固定子の平面図である。 本発明の第２実施形態に係るロータリ圧縮機における固定子を説明する外観斜視図である。 図５の固定子の平面図である。 本発明の変形例に係る固定子の平面図である。

符号の説明

１ ロータリ圧縮機
１１ ケーシング
１１ｂ ケーシングの内周面
２２ 回転子
２３、１２３、２２３ 固定子
２６、１２６、２２６ 分割コア
２６ａ 歯部
２６ｂ 分割コアの外周面
２７ 電線

Claims (7)

1. 電線を巻回するための歯部をそれぞれ有する複数の分割コアが環状に配列され、その内側に回転可能な回転子が配置された固定子において、
   前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの固有振動数は、他の分割コアの固有振動数とは異なることを特徴とする固定子。
2. 前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアの形状は、他の分割コアの形状と異なることを特徴とする請求項１に記載の固定子。
3. 前記複数の分割コアは、それぞれ、積層された複数の同一形状の板状部材から構成されており、
   前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する板状部材の形状は、他の分割コアを構成する板状部材の形状と異なることを特徴とする請求項２に記載の固定子。
4. 前記複数の分割コアは、それぞれ、互いに異なる形状の板状部材から構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の固定子。
5. 前記複数の分割コアは、それぞれ、積層された複数の同一形状の板状部材から構成されており、
   前記複数の分割コアの少なくとも１つの分割コアを構成する複数の板状部材は、他の分割コアを構成する複数の板状部材とは異なる方法で互いに固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固定子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の固定子を備えたモータ。
7. 請求項６に記載のモータを備えた圧縮機。

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