JP2010226932A - 電動回転機械、及びこの電動回転機械を用いた冷媒圧縮機及び流体圧縮機、並びに電動回転機械の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的容易に加工ができ、低コストで、高信頼性・高性能を実現することができる電動回転機械を得る。
【解決手段】複数の鋼板２ａを積層して構成された固定子２が容器１の内部に固定された電動回転機械７において、固定子２を積層方向に挟持する固定部材５及び固定部材６を備え、固定子２の外径を、容器１の内径以下に形成し、固定部材５及び固定部材６で固定子２を挟持し、固定部材５及び固定部材６を容器１の内部に固定して、固定子２を容器１の内部に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動回転機械、及びこの電動回転機械を用いた冷媒圧縮機及び流体圧縮機、並びに電動回転機械の組立方法に関するものである。

例えば冷媒圧縮機や流体圧縮機等に用いられる従来の電動回転機械は、容器内部に収容されている。一般的に、このような従来の電動回転機械の固定子は、容器内部に焼嵌めすることにより固定される。このため、焼嵌めによる保持力の確保や、焼嵌めたときの固定子の変形や歪による性能低下の回避のため、容器内部を切削加工により高精度に加工していた。このとき、一般的に固定子は容器の略中央部に備えられるため、容器内部の切削範囲は広範囲となる。さらに、薄肉の容器の場合には、高度な加工も必要となる。したがって、電動回転機械のコストが増加してしまうという問題点があった。また、容器内部の圧力が容器外部の圧力に対して大きくなる場合、容器が内圧により膨れるように変形して、容器と固定子との焼嵌め代を小さくしてしまい、固定子の保持力を低下させてしまうという問題点もあった。

このような課題を解決するため、例えば「圧縮機モータ(30)のステータコア(34)をケーシング(10)に溶接する。」（特許文献１参照）という電動回転機械を用いた密閉型圧縮機が提案されている。また、例えば「固定子２を圧力容器に固定する胴シェル６に設けた貫通穴１４を通して固定子コア１２に設けた径方向穴１８にピン１３を圧入し、胴シェル６とピン１３のみを溶接により接合一体化し、貫通穴とピンとの間を密封状態とする。」（特許文献２参照）という電動回転機械を備えた密閉型電動圧縮機も提案されている。

特開２００３−２６２１９２号公報（要約、図１） 特開２００８−２６７２４１号公報（要約、図２）

しかしながら、例えば特許文献１の電動回転機械は、固定子が容器に直接溶接されているため、固定子の積層鋼板を溶接により溶かしてしまう。このため、渦電流の発生が助長され、電動回転機械の性能低下を招いてしまうという問題点があった。また、溶接時の熱によって固定子に使用されている樹脂を劣化してしまい、電動回転機械の信頼性が低下してしまうという問題点があった。

また、例えば特許文献２の電動回転機械は、固定子の積層鋼板に径方向の穴を形成する必要がある。固定子の積層鋼板に径方向の穴を形成するには、複数の打ち抜き型で積層鋼板を打ち抜き加工したり、回転工具を使用して固定子の積層鋼板に切削加工（穴開け加工）をしたりする必要がある。このため、複数の打ち抜き型で積層鋼板を打ち抜き加工する場合、電動回転機械のコストが増加してしまうという問題点があった。また、回転工具を使用して固定子の積層鋼板に切削加工（穴開け加工）をする場合、積層された鋼板どうしが連結してしまう。このため、渦電流の発生が助長され、電動回転機械の性能低下を招いてしまうという問題点があった。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、比較的容易に加工ができ、低コストで、高信頼性・高性能を実現することができる電動回転機械、及びこの電動回転機械を用いた冷媒圧縮機及び流体圧縮機、並びに電動回転機械の組立方法を得ることを目的とする。

本発明に係る電動回転機械は、複数の鋼板を積層して構成された固定子が容器の内部に固定された電動回転機械において、前記固定子を積層方向に挟持する第１の固定部材及び第２の固定部材を備え、前記固定子の外径を、前記容器の内径以下に形成し、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材で前記固定子を挟持し、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材を前記容器の内部に固定して、前記固定子を前記容器の内部に固定するものである。

また、本発明に係る冷媒圧縮機は、上記の電動回転機械と、巻方向が互いに逆の渦巻状突起を有する固定スクロール及び揺動スクロールを組み合わせて構成された圧縮部と、を備えたものである。

また、本発明に係る流体圧縮機は、上記の電動回転機械と、巻方向が互いに逆の渦巻状突起を有する固定スクロール及び揺動スクロールを組み合わせて構成された圧縮部と、を備えたものである。

また、本発明に係る電動回転機械の組立方法は、上記の電動回転機械の組立方法であって、前記第１の固定部材又は前記第２の固定部材の一方を前記容器の内部に固定する工程と、前記固定子を前記容器の内部に挿入する工程と、前記第１の固定部材又は前記第２の固定部材の他方を前記容器の内部に挿入し、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材で前記固定子を挟持した状態で、前記第１の固定部材又は前記第２の固定部材の他方を前記容器の内部に固定する工程と、を有するものである。

本発明においては、容器内径以下に形成された固定子を第１の固定部材及び第２の固定部材で挟持し、第１の固定部材及び第２の固定部材を容器内部に固定することにより、固定子を容器内部に固定する。このため、容器内部を広範囲に切削加工しなくてもよい。また、固定子を容器内部に固定する際、固定子の変形やひずみを抑制することができる。また、固定子に溶接や穴開け加工を行うことなく、固定子を容器内部に固定することができる。したがって、比較的容易に加工ができ、低コストで、高信頼性・高性能を実現することができる電動回転機械、及びこの電動回転機械を用いた冷媒圧縮機及び流体圧縮機、並びに電動回転機械の組立方法を得ることができる。

実施の形態１に係る冷媒圧縮機の縦断面模式図である。 図１に示す電動回転機械の要部拡大図である。 図２の電動機械の固定子を示す平面図である。 実施の形態１に係る固定部材を示す外観斜視図である。 実施の形態１に係る冷媒圧縮機の揺動軸受部分を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係る冷媒圧縮機の主軸受部分を示す分解斜視図である。 実施の形態２に係る電動回転機械の縦断面模式図である。 図７の電動機械の固定子を示す平面図である。 実施の形態３に係る空気圧縮機の縦断面模式図である。

以下、実施の形態１及び実施の形態２では、本発明に係る電動回転機械を冷媒圧縮機に用いた例について説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機の縦断面模式図である。図２は、図１に示す電動回転機械の要部拡大図である。図３は、この電動機械の固定子を示す平面図である。また、図４は、本実施の形態１に係る固定部材を示す外観斜視図である。以下、これら図１〜図４に基づき、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００について説明する。

冷媒圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。この冷媒圧縮機１００は、固定スクロール９及び揺動スクロール１０等からなる圧縮部と、電動回転機械７等からなる駆動部とにより構成されている。これら圧縮部及び駆動部は、容器１内に収納されている。この容器１は、中間部容器１ａの上部及び下部に上部容器１ｃ及び下部容器１ｂが設けられた密閉容器となっている。下部容器１ｂは、潤滑油を貯留する油溜め２３となっている。中間部容器１ａには、冷媒ガスを吸入するための吸入管２４が接続されている。上部容器１ｃには、冷媒ガスを吐出するための吐出管２５が接続されている。

圧縮部は、揺動スクロール１０、固定スクロール９、及びフレーム１１等で構成されている。図１に示すように、揺動スクロール１０は下側に、固定スクロール９は上側に配置されるようになっている。また、揺動スクロール１０とフレーム１１との間には、揺動スクロール１０を支承するスラストプレート１４が設けられている。揺動スクロール１０とスラストプレート１４が潤滑油を介して密着することにより、スラスト軸受を構成する。

固定スクロール９には、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部９ａが形成されている。また、揺動スクロール１０にも、一方の面に立設され、ラップ部９ａと実質的に同一形状の渦巻状突起であるラップ部１０ａが形成されている。揺動スクロール１０及び固定スクロール９は、ラップ部１０ａとラップ部９ａとを互いに組み合わせ、容器１内に装着されている。揺動スクロール１０及び固定スクロール９が組み合わされた状態では、ラップ部９ａとラップ部１０ａの巻方向が互いに逆となる。そして、ラップ部１０ａとラップ部９ａとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室２６が形成される。固定スクロール９及び揺動スクロール１０には、ラップ部９ａ及びラップ部１０ａの先端面からの冷媒漏れを低減するため、ラップ部９ａ及びラップ部１０ａの先端面にシール２７，２８を配設している。

固定スクロール９は、フレーム１１に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール９の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート９ｂが形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、固定スクロール９の上部に設けられている吐出空間３３に排出されるようになっている。揺動スクロール１０は、自転運動を阻止するためのオルダムリング１５により、固定スクロール９に対して自転運動することなく公転旋回運動（揺動運動）を行うようになっている。また、揺動スクロール１０のラップ部１０ａ形成面とは反対側の面（以下、スラスト面と称する）の略中心部には、中空円筒形状の揺動軸受１３が形成されている。この揺動軸受１３には、スライダー１６が回転自在に挿入され、このスライダー１６のスライド面１６ａ（図６）には主軸４の上端に設けられた偏芯軸部４ａが挿入されている。揺動軸受１３の内周部とスライダー１６の外周部とが潤滑油を介して密着し、揺動軸受部を構成する。なお、本実施の形態１では、主軸４の芯ずれを吸収するため、スライド面１６ａと偏芯軸部４ａとの間に芯ずれ吸収機構を設けている。この芯ずれ吸収機構の詳細については、後述する。

駆動部は、主軸４に固定された回転子３、固定子２、及び回転軸である主軸４等で構成されている。回転子３は、主軸４に固定され、固定子２への通電が開始することにより回転駆動し、主軸４を回転させるようになっている。すなわち、固定子２及び回転子３で電動回転機械７を構成している。なお、電動回転機械７については、以下で詳細に説明するものとする。

主軸４は、回転子３の回転に伴って回転し、揺動スクロール１０を旋回させるようになっている。この主軸４の上部（偏芯軸部４ａ近傍）は、フレーム１１に設けられた主軸受１２によって支持されている。この主軸受１２と主軸４との間には、主軸４を円滑に回転運動させるため、スリーブ１７が設けられている。一方、主軸４の下部は、ボールベアリング２１によって回転自在に支持されている。このボールベアリング２１は、容器１の下部に設けられたサブフレーム２０の中央部に形成された軸受収納部２０ａに圧入固定されている。また、サブフレーム２０には、容積型のオイルポンプ２２が設けられている。このオイルポンプ２２に回転力を伝達するポンプ軸４ｂは主軸４と一体形成されている。オイルポンプで吸引された潤滑油は、主軸４の内部形成された油穴４ｃ等を介して各摺動部に送られる。なお、本実施の形態１では、主軸４の芯ずれを吸収するため、スリーブ１７と主軸４との間に芯ずれ吸収機構を設けている。この芯ずれ吸収機構の詳細については、後述する。

また、主軸４の上部及び回転子３の下部には、揺動スクロール１０と主軸４の回転中心に対してアンバランスを相殺するため、バランサ１８及びバランサ１９のそれぞれが設けられている。

（電動回転機械、固定部材）
上述のように電動回転機械７は、固定子２及び回転子３等により構成され、容器１内に収納されている。

固定子は、例えば電磁鋼板等の鋼板２ａを複数枚積層させることにより構成されている。鋼板２ａは略円形状をしており、その外径寸法は容器１の内径以下となっている。また、鋼板２ａの外周部には、複数の切り欠き８ｂが形成されている。本実施の形態１では、４つの切り欠き８ｂを鋼板２ａの外周部に形成している。この固定子２には、固定子２の内周部の溝に電線が分布巻きされ、電線部２ｂが形成されている。

この固定子２の上部及び下部には、固定部材５及び固定部材６が設けられている。これら固定部材５及び固定部材６は、図４に示すように、略円形のリング形状となっている。そして、固定部材５及び固定部材６の外径寸法は、容器１の内径よりもわずかに大きくなっている。また、固定部材５及び固定部材６の外周部には、固定子２の切り欠き８ｂと対応する位置に、切り欠き８ａが形成されている。つまり、固定部材５及び固定部材６を容器１内の適正な位置へ圧入又は焼嵌めして固定し、固定部材５及び固定部材６で固定子２を積層方向に挟持することにより、固定子２を容器１の内部に固定している。
なお、固定部材５及び固定部材６の形状は、略円形のリング形状に限らず、種々の形状が可能である。固定子２を挟持して容器１の内部に固定できる形状であればよい。

このように構成された電動回転機械７においては、容器１の内部は寸法精度を確保するため切削加工をすることが望ましいが、素材の寸法精度が必要な寸法精度（固定部材５及び固定部材６との嵌め合い精度）になっていれば切削加工は必要ない。また、容器１の内部の切削加工を行う必要がある場合でも、固定部材５及び固定部材６の固定箇所のみを切削すればよい。このとき、固定子２は固定部材５及び固定部材６の嵌めしろを多くとってもよい。つまり、従来の電動回転機械の固定子が固定される位置の加工精度よりも低い加工精度で、容器１の内部を切削加工してもよい。このように切削加工しても、固定子２は容器１の内径以下に形成されているので、固定子２の変形や歪を抑制して、容器１内に固定子２を固定することができる。また、固定部材５及び固定部材６の嵌めしろを多くすることにより、容器１が内圧によって膨れるように変形した際でも、固定子２をしっかりと固定することができる。

また、固定部材５及び固定部材６はリング形状に形成されているので、固定部材５及び固定部材６で固定子２を積層方向に挟持する際、固定子２（鋼板２ａ）を全周にわたって押圧することができる。このため、固定子２の変形を、全周にわたって分散して吸収することができ、固定子２の変形をさらに抑制することができる。また、固定部材５及び固定部材６の外周部に切り欠き８ａを形成しているので、固定子２で区画された容器１内の空間（図示せず）を連通する通路ができ、これら二つの空間の温度差や圧力差を抑制することができる。さらに、この通路を冷媒が流通することにより、固定子２の冷却効果も期待できる。したがって、高性能で信頼性の高い電動回転機械７を得ることができる。

（芯ずれ吸収機構）
上述のように、本実施の形態１では、スリーブ１７と主軸４との間、スライド面１６ａと偏芯軸部４ａとの間に芯ずれ吸収機構を設けている。

図５は、本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機の主軸受部分を示す分解斜視図である。
図５に示すように、フレーム１１の略中央部に設けられた中空円筒形状の主軸受１２には、略円筒形状のスリーブ１７が回転自在に挿入されている。このスリーブ１７の略中央部には横断面略円形状の貫通孔１７ａが形成されている。また、主軸４の上部外周には、縦断面略円弧状の第二ピポッド部４ｅが形成されている。主軸４の上部がスリーブ１７の貫通孔１７ａに挿入された際、貫通孔１７ａの内面部と第二ピポッド部４ｅが接触した状態となる。

ここで、固定子２の外径は、容器１の内径以下の寸法となっている。また、固定子２を構成する各鋼板２ａの加工誤差もある。また、主軸４に撓みが発生している場合もある。冷媒圧縮機１００を組み立てた際、これらの要因によって主軸４が芯ずれを発生する場合がある。このため、主軸受１２と主軸４、ボールベアリング２１と主軸４は必ずしも平行にはならない。

しかしながら、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００では、主軸４に芯ずれが発生した場合でも、常に貫通孔１７ａの内面部と第二ピポッド部４ｅが接触した状態となる。このため、主軸４に芯ずれが発生した場合でも、スリーブ１７の外周部と主軸受１２とは、常時平行に摺動することが可能となる。なお、本実施の形態では第二ピポッド部４ｅを縦断面略円弧状の円管形状に形成したが、例えば球状突起等により第二ピポッド部４ｅを形成してもよい。

図６は、本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機の揺動軸受部分を示す分解斜視図である。
図６に示すように、中空円筒形状の揺動軸受１３には、略円筒形状のスライダー１６が回転自在に挿入されている。このスライダー１６の略中央部には横断面長穴形状のスライド面１６ａが形成されている。また、主軸４の上端部には、横断面長穴形状の偏芯軸部４ａが設けられている。偏芯軸部４ａの側面（平面部）には、縦断面略円弧状の第一ピポッド部４ｄが形成されている。この偏芯軸部４ａは、スライダー１６のスライド面１６ａに挿入される。主軸４が回転すると、スライダー１６は主軸４（偏芯軸部４ａ）とともに回転する。このとき、スライダー１６のスライド面１６ａと第一ピポッド部４ｄが接触した状態となっている。また、スライダー１６は揺動軸受１３内を摺動する。

ここで、冷媒圧縮機１００が駆動した際、揺動スクロール１０には遠心力が発生し、主軸４の偏芯軸部４ａは、スライド面１６ａ内でスライドする。これにより、揺動スクロール１０のラップ部１０ａと固定スクロール９のラップ部９ａが接触して圧縮室２６を構成している。揺動スクロール１０の遠心力及び冷媒圧縮時に圧縮室２６で発生する半径方向の荷重は、主軸４の偏芯軸部４ａに働く。これらの遠心力や荷重により偏芯軸部４ａ等がたわむと、揺動スクロール１０の揺動軸受１３とスライダー１６とが、必ずしも平行にはならなくなる。

しかしながら、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００では、主軸４に芯ずれが発生した場合でも、常にスライド面１６ａと第一ピポッド部４ｄが接触した状態となる。このため、主軸４に芯ずれが発生した場合でも、揺動スクロール１０の揺動軸受１３とスライダー１６とは、常時平行に摺動することが可能となる。なお、揺動スクロール１０の下面部に形成された溝は、オルダムリング１５のキー部が摺動するオルダム溝３０である。本実施の形態では第一ピポッド部４ｄを縦断面略円弧状の棒形状に形成したが、例えば球状突起等により第一ピポッド部４ｄを形成してもよい。

（組立方法）
続いて、冷媒圧縮機１００の電動回転機械７部分の組立方法の一例について説明する。
まず、固定部材５又は固定部材６のどちらか一方を、例えば圧入や焼嵌め等により容器１の内部に固定する。以下では、固定部材６を初めに容器１の内部に固定した場合について説明する。

固定部材６を容器１の内部に固定した後、固定子２を容器１の内部に挿入する。その後、固定部材５を容器１の内部に挿入する。そして、固定子２を積層方向へわずかに押圧するように、固定部材５を固定子２の上面部に密着させる。この状態で、固定部材５を、例えば圧入や焼嵌め等により容器１の内部に固定する。

このように組み立てることで、積層された各鋼板２ａ間の隙間の発生を抑制することができる。このため、低コストで、高信頼性、さらに高性能を実現する電動回転機械を得ることが可能となる。

（冷媒圧縮機動作説明）
続いて、冷媒圧縮機１００の動作について説明する。電動回転機械７に電圧が印加されると、固定子２の電線部２ｂに電流が流れ磁界が発生する。この磁界は回転子３を回転させるように働き、回転子３と共に主軸４が回転駆動される。主軸４が回転駆動されると、偏芯軸部４ａを介してスライダー１６も揺動軸受１３内で回転する。そして、オルダムリング１５により自転を抑制された揺動スクロール１０は、揺動運動を行う。これにより、冷媒ガスの一部はフレーム１１の吸入ポート（図示せず）を介して圧縮室２６内へ流れ、吸入過程が開始される。また、冷媒ガスの残りの一部は、固定子２の鋼板２ａの切り欠き８ｂ及び固定部材５及び固定部材６の切り欠き８ａを通って、電動回転機械７と潤滑油を冷却する。

圧縮室２６は、揺動スクロール１０の揺動運動により揺動スクロール１０の中心へ移動し、さらに体積を縮小される。この工程により、圧縮室２６に吸入された冷媒ガスは圧縮される。このとき、圧縮される冷媒ガスにより固定スクロール９と揺動スクロール１０は軸方向に離れようとする荷重が働くが、この荷重はスラストプレート１４（スラスト軸受）で支持される。圧縮された冷媒は、固定スクロール９の吐出ポート９ｂを通り、吐出弁２９を押し開けて吐出空間３３に流入する。そして、吐出管２５を介して容器１から吐出される。

以上のような一連の動作中、揺動スクロール１０とスラストプレート１４との間、揺動スクロール１０のラップ部１０ａと固定スクロール９のラップ部９ａとの間（圧縮室２６）、ラップ部９ａのシール２８と揺動スクロール１０との間、ラップ部１０ａのシール２７と固定スクロール９との間、オルダム溝３０とオルダムリング１５のキー部との間、揺動軸受１３とスライダー１６との間、偏芯軸部４ａの第一ピポッド部４ｄとスライダー１６のスライド面１６ａとの間、主軸受１２と、スリーブ１７との間、スリーブ１７の貫通孔１７ａと主軸４の第二ピポッド部４ｅとの間等、各摺動部には、潤滑油が供給されている。また、これら摺動部は、容器１内に吸入された比較的温度の低い冷媒と同雰囲気になっている。これにより、これら摺動部は、容器１内に吸入された比較的温度の低い冷媒により冷却され、温度上昇が抑制されている。

このように構成された冷媒圧縮機１００（より詳しくは冷媒圧縮機１００の電動回転機械７）は、容器１内部を広範囲に切削加工しなくてもよい。また、固定子２を容器内部に固定する際、固定子２の変形やひずみを抑制することができる。また、固定子２に溶接や穴開け加工を行うことなく、固定子を容器内部に固定することができる。したがって、比較的容易に加工ができ、低コストで、高信頼性・高性能を実現することができる冷媒圧縮機１００（より詳しくは冷媒圧縮機１００の電動回転機械７）を得ることができる。

また、固定部材５及び固定部材６はリング形状に形成されているので、固定部材５及び固定部材６で固定子２を積層方向に挟持する際、固定子２（鋼板２ａ）を全周にわたって押圧することができる。このため、固定子２の変形を、全周にわたって分散して吸収することができ、固定子２の変形をさらに抑制することができる。また、固定部材５及び固定部材６の外周部に切り欠き８ａを形成しているので、固定子２で区画された容器１内の空間（図示せず）を連通する連通路ができ、これら二つの空間の温度差や圧力差を抑制することができる。さらに、この通路を冷媒が流通することにより、固定子２の冷却効果も期待できる。したがって、高性能で信頼性の高い電動回転機械７を得ることができる。なお、固定部材５及び固定部材６の側面部に形成された切り欠き８ａのかわりに、固定部材５及び固定部材６に例えば貫通孔等を形成してもよい。つまり、固定子２で区画された容器１内の空間（図示せず）を連通する連通路が固定部材５及び固定部材６に形成されていればよい。

なお、固定部材５及び固定部材６のうち少なくとも一方を、溶接により容器１内に固定してもよい。例えばＣＯ₂ 等の高圧冷媒を使用した場合、容器１内が高圧になり容器１が膨らむように変形する。つまり、容器１内には、容器１の内径が大きくなるように力が働く。その場合は、固定部材５及び固定部材６のうち少なくとも一方を溶接により容器１内に固定することにより、容器１の内径を大きくする力を溶接強度を以って相殺することができる。

また、本実施の形態１では使用冷媒について特に言及していないが、例えばハロゲン化炭化水素や炭化水素を冷媒として用いることができる。また、例えば、ハロゲン化炭化水素や炭化水素を含む混合物を冷媒として用いることもできる。また、例えば、ＣＯ₂ 等の自然冷媒を用いてもよい。

また、本実施の形態１では本発明に係る電動回転機械７をスクロール圧縮機に用いたが、ロータリー式圧縮機等のその他の冷媒圧縮機に本発明に係る電動回転機械７を用いてももちろんよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、分布巻型の電動回転機械７を用いた冷媒圧縮機１００について説明した。つまり、分布巻型の電動回転機械７に本発明を実施した場合について説明した。これに限らず、集中巻型の電動回転機械に本発明を実施することも可能である。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図７は、本発明の実施の形態２に係る電動回転機械の縦断面模式図である。図８は、この電動機械の固定子を示す平面図である。
これら図７及び図８に示す電動回転機械７の固定子２には、その内周部に形成されたティース２ｃに電線２ｄが集中巻きされ、電線部２ｂが形成されている。つまり、本実施の形態２に係る電動回転機械７は、集中巻型の電動回転機械である。本実施の形態２に係る固定子２も、実施の形態１と同様に、その外径寸法が容器１の内径以下となっている。そして、固定部材５及び固定部材６で固定子２を積層方向に挟持することにより、固定子２を容器１の内部に固定している。

本実施の形態２に係る集中巻型の電動回転機械７と実施の形態１に係る分布巻型の電動回転機械７とを比較すると、図２と図７を比較するとわかるように、本実施の形態２に係る電動回転機械７の電線部２ｂは実施の形態１に係る電動回転機械７の電線部２ｂよりも小さく形成されている。また、本実施の形態２の鋼板２ａはティース２ｃを大きく形成している。そして、本実施の形態２に係る鋼板２ａの外周部に形成された切り欠き８ｂは、実施の形態１の切り欠き８ｂと同程度の面積を確保するため、その数を増やして形成されている。このため、本実施の形態２に係る鋼板２ａの外周部の径方向寸法は、実施の形態１に係る鋼板２ａの外周部の径方向寸法よりも小さくなっている。

上述した本実施の形態２に係る集中巻型の電動回転機械７と実施の形態１に係る分布巻型の電動回転機械７との比較からもわかるように、本実施の形態２に係る集中巻型の電動回転機械７は、固定子２（鋼板２ａ）の剛性が小さい。このため、従来の集中巻型の電動回転機械は、焼嵌め等によって固定子を容器１の内部に固定することが困難であった。しかしながら、本実施の形態２のように集中巻型の電動回転機械７を構成することで、固定子２を容器１の内部へ容易に固定することができる。したがって、高効率電動回転機械である集中巻型の電動回転機械７を容器１の内部に固定しても、鋼板２ａのひずみや変形を抑制したことによる低騒音な電動回転機械を実現できる。また、高効率電動回転機械である集中巻型の電動回転機械７を容器１の内部に固定しても、電線２ｄへのダメージを軽減できることから、高信頼性・高性能を実現する電動回転機械を得ることが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、本発明に係る電動回転機械を冷媒圧縮機に用いていた。しかしながら、本発明に係る電動回転機械は、他の流体を圧縮する圧縮機に用いることももちろん可能である。以下、本実施の形態３では、空気を圧縮する空気圧縮機に本発明に係る電動回転機械を用いた例について説明する。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図９は、本発明の実施の形態３に係る空気圧縮機の縦断面模式図である。
本実施の形態３に係る空気圧縮機２００は、スクロール式の圧縮機である。この空気圧縮機２００は、固定スクロール９及び揺動スクロール１０等からなる圧縮部と、電動回転機械７等からなる駆動部とにより構成されている。これら圧縮部及び駆動部は、容器１内に収納されている。この容器１は、中間部容器１ａの上部及び下部に上部容器１ｃ及び下部容器１ｂが設けられた密閉容器となっている。下部容器１ｂは、潤滑油を貯留する油溜め２３となっている。中間部容器１ａには、空気を吸入するための吸入管２４が接続されている。上部容器１ｃには、空気を吐出するための吐出管２５が接続されている。

圧縮部は、揺動スクロール１０、固定スクロール９、及びフレーム１１等で構成されている。また、揺動スクロール１０とフレーム１１との間には、揺動スクロール１０支承するスラストプレート１４が設けられている。揺動スクロール１０とスラストプレート１４が潤滑油を介して密着することにより、スラスト軸受を構成する。

固定スクロール９には、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部９ａが形成されている。また、揺動スクロール１０にも、一方の面に立設され、ラップ部９ａと実質的に同一形状の渦巻状突起であるラップ部１０ａが形成されている。揺動スクロール１０及び固定スクロール９は、ラップ部１０ａとラップ部９ａとを互いに組み合わせ、容器１内に装着されている。揺動スクロール１０及び固定スクロール９が組み合わされた状態では、ラップ部９ａとラップ部１０ａの巻方向が互いに逆となる。そして、ラップ部１０ａとラップ部９ａとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室２６が形成される。固定スクロール９及び揺動スクロール１０には、ラップ部９ａ及びラップ部１０ａの先端面からの冷媒漏れを低減するため、ラップ部９ａ及びラップ部１０ａの先端面にシール２７，２８を配設している。

固定スクロール９は、フレーム１１に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール９の中央部には、圧縮され、高圧となった空気を吐出する吐出ポート９ｂが形成されている。また、この吐出ポート９ｂを閉塞するように吐出弁２９が設けられている。そして、圧縮され、高圧となった空気は、固定スクロール９の左側に設けられている吐出空間３３に排出されるようになっている。揺動スクロール１０は、自転運動を阻止するためのオルダムリング１５により、固定スクロール９に対して自転運動することなく揺動運動を行うようになっている。また、揺動スクロール１０のラップ部１０ａ形成面とは反対側の面（以下、スラスト面と称する）の略中心部には、中空円筒形状の揺動軸受１３が形成されている。この揺動軸受１３には、スライダー１６が回転自在に挿入され、このスライダー１６のスライド面１６ａ（図６）には主軸４の左側端部に設けられた偏芯軸部４ａが挿入されている。揺動軸受１３の内周部とスライダー１６の外周部とが潤滑油を介して密着し、揺動軸受部を構成する。主軸４の芯ずれを吸収するため、スライド面１６ａと偏芯軸部４ａとの間には、実施の形態１と同様の芯ずれ吸収機構が設けられている。

駆動部は、主軸４に固定された回転子３、固定子２、及び回転軸である主軸４等で構成されている。回転子３は、主軸４に固定され、固定子２への通電が開始することにより回転駆動し、主軸４を回転させるようになっている。すなわち、固定子２及び回転子３で電動回転機械７を構成している。つまり、固定子２は、その外径寸法が容器１の内径以下となっている。そして、固定部材５及び固定部材６で固定子２を積層方向に挟持することにより、固定子２を容器１の内部に固定している。

主軸４は、回転子３の回転に伴って回転し、揺動スクロール１０を旋回させるようになっている。この主軸４の左側端部の偏芯軸部４ａ近傍は、フレーム１１に設けられた主軸受１２によって支持されている。この主軸受１２と主軸４との間には、主軸４を円滑に回転運動させるため、スリーブ１７が設けられている。一方、主軸４の右側端部は、ボールベアリング２１によって回転自在に支持されている。このボールベアリング２１は、下部容器１ｂの略中央部に形成された軸受収納部２０ａに圧入固定されている。主軸４の芯ずれを吸収するため、スリーブ１７と主軸４との間には、実施の形態１と同様の芯ずれ吸収機構が設けられている。

また、主軸４の内部には、軸方向に油穴４ｃが形成されている。この油穴４ｃは、スリーブ１７に形成された油穴を介して、油供給管３１と連通している。各摺動部への潤滑油の供給は、空気圧縮機２００の外部にある油溜め（図示せず）から油供給管３１を介して行われる。つまり、油溜めから供給された潤滑油は、油供給管３１、スリーブ１７に設けられた油穴、及び主軸４の油穴４ｃを通って各摺動部に供給される。各摺動部に供給された潤滑油は、吸入管２４から吸入された空気とともに圧縮室２６に取り込まれ、圧縮された空気と共に吐出管２５から吐出される。そして、圧縮された空気と共に回路中に吐出された潤滑油は、回路中にある油分離器（図示せず）で圧縮空気と潤滑油とに分離され、油溜め（図示せず）に戻される。なお、中間部容器１ａ内の電動回転機械７の雰囲気は、大気もしくは熱伝達効率の良い気体となっている。このため、潤滑油がこの雰囲気に入り込まないように、中間部容器１ａと主軸４の間にオイルシール３２を設けている。

また、主軸４の上部及び回転子３の下部には、揺動スクロール１０と主軸４の回転中心に対してアンバランスを相殺するため、バランサ１８及びバランサ１９のそれぞれが設けられている。

空気圧縮機２００の多くは例えば輸送機器等に搭載される。そして、ブレーキ等の停止装置の制動や、サスペンション等の振動等を抑制するため制振装置の制動や、扉や荷台を動かす開閉装置や昇降装置の制動に使用される。このような空気圧縮機２００は、輸送機器の効率改善等のために、軽量化が要求されている。このため、容器１にアルミ系金属を使用して、空気圧縮機２００の軽量化を図っている。アルミ系金属は熱膨張率が大きいため、固定子２と容器１との間に形成される隙間が大きくなってしまう。

しかしながら、本実施の形態３に係る空気圧縮機２００を用いることにより、固定子２が容器１内の適切な位置からずれることはなくなる。したがって、より軽量で高信頼性・高効率を実現する空気圧縮機２００を得ることができる。

以上、実施の形態１〜実施の形態３では、本発明に係る電動回転機械を圧縮機に用いた例について説明した。これに限らず、例えばファンモーター等、圧縮機以外の機器に本発明に係る電動回転機械を用いてももちろんよい。

１ 容器、１ａ 中間部容器、１ｂ 下部容器、１ｃ 上部容器、２ 固定子、２ａ 鋼板、２ｂ 電線部、２ｃ ティース、２ｄ 電線、３ 回転子、４ 主軸、４ａ 偏芯軸部、４ｂ ポンプ軸、４ｃ 油穴、４ｄ 第一ピポッド部、４ｅ 第二ピポッド部、５ 固定部材、６ 固定部材、７ 電動回転機械、８ａ 切り欠き、８ｂ 切り欠き（固定子）、９ 固定スクロール、９ａ ラップ部、９ｂ 吐出ポート、１０ 揺動スクロール、１０ａ ラップ部、１１ フレーム、１２ 主軸受、１３ 揺動軸受、１４ スラストプレート、１５ オルダムリング、１６ スライダー、１６ａ スライド面、１７ スリーブ、１７ａ 貫通孔、１８ バランサ、１９ バランサ、２０ サブフレーム、２０ａ 軸受収納部、２１ ボールベアリング、２２ オイルポンプ、２３ 油溜め、２４ 吸入管、２５ 吐出管、２６ 圧縮室、２７ シール（揺動）、２８ シール（固定）、２９ 吐出弁、３０ オルダム溝、３１ 油給油管、３２ オイルシール、３３ 吐出空間、１００ 冷媒圧縮機、２００ 空気圧縮機。

Claims (8)

1. 複数の鋼板を積層して構成された固定子が容器の内部に固定された電動回転機械において、
   前記固定子を積層方向に挟持する第１の固定部材及び第２の固定部材を備え、
   前記固定子の外径を、前記容器の内径以下に形成し、
   前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材で前記固定子を挟持し、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材を前記容器の内部に固定して、前記固定子を前記容器の内部に固定することを特徴とする電動回転機械。
2. 前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の少なくとも一方をリング形状に構成したことを特徴とする請求項１に記載の電動回転機械。
3. 前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材に連通路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動回転機械。
4. 前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材の少なくとも一方と前記容器とは、溶接により固定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動回転機械。
5. 前記固定子は、ティースに電線を集中巻きにした固定子であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電動回転機械。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項の電動回転機械と、
   巻方向が互いに逆の渦巻状突起を有する固定スクロール及び揺動スクロールを組み合わせて構成された圧縮部と、
   を備えたことを特徴とする冷媒圧縮機。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか一項の電動回転機械と、
   巻方向が互いに逆の渦巻状突起を有する固定スクロール及び揺動スクロールを組み合わせて構成された圧縮部と、
   を備えたことを特徴とする流体圧縮機。
8. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電動回転機械の組立方法であって、
   前記第１の固定部材又は前記第２の固定部材の一方を前記容器の内部に固定する工程と、
   前記固定子を前記容器の内部に挿入する工程と、
   前記第１の固定部材又は前記第２の固定部材の他方を前記容器の内部に挿入し、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材で前記固定子を挟持した状態で、前記第１の固定部材又は前記第２の固定部材の他方を前記容器の内部に固定する工程と、
   を有することを特徴とする電動回転機械の組立方法。

Images