JP2012055120A - 電動機及びその電動機を備えた冷媒圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低振動且つ低騒音な電動機及びその電動機を備えた冷媒圧縮装置を提供する。
【解決手段】固定子鉄心２Ａに固定子巻線１３が巻装されてなる固定子２を備えた電動機部４と、電動機部４を内部に収容するシェル１と、固定子鉄心２Ａの軸方向端面から突出した固定子巻線１３の巻線端部１４をシェル１の内周面に押圧してシェル１の振動を拘束する拘束部材（主軸受フレーム６）とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、空調機やヒートポンプ給湯機、冷蔵庫等に使用される電動機及びその電動機を備えた冷媒圧縮装置に関するものである。

従来の電動機として、外郭を形成するシェルの内周面に固定子巻線の巻線端部を面接触させ、面接触させた巻線端部とシェル内周面とを絶縁体を介して固着するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。電動機では、電動機の振動によってシェルが振動するため、特許文献１のように巻線端部がシェルに固着されていると、シェルの振動が僅かながら拘束され、シェルの振動が抑制される。

特開昭５９−０３７８５９号公報（第３頁、図２）

しかしながら、特許文献１の電動機では、単に巻線端部をシェルに固着しているだけであるため、シェルの振動を拘束する力が弱い。また、経年劣化により巻線端部がシェルから剥離する可能性もあり、この場合、振動低減効果が損なわれる問題がある。

また、この種の電動機を冷媒圧縮装置に適用した場合、冷媒圧縮装置では電動機部分のみならず圧縮機構部も振動発生源となるため、シェルの振動が増大する。また、シェル内において電動機部と圧縮機構部との間には距離があるため、シェル内に空間が生じ、シェルの剛性が弱くなる。このため、電動機の振動低減が課題である。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、低振動且つ低騒音な電動機及びその電動機を備えた冷媒圧縮装置を得ることを目的としている。

この発明に係る電動機は、固定子鉄心に固定子巻線が巻装されてなる固定子を備えた電動機部と、電動機部を内部に収容するシェルと、固定子鉄心の軸方向端面から突出した固定子巻線の巻線端部をシェルの内周面に押圧してシェルの振動を拘束する拘束部材とを備えたものである。

この発明に係る冷媒圧縮装置は、上記電動機と、電動機によって駆動され、電動機と共にシェル内に収容される圧縮機部と、電動機部の回転軸を軸受を介して支持する軸受フレームとを備え、軸受フレームが拘束部材を兼ねるものである。

この発明によれば、固定子巻線の巻線端部を拘束部材によりシェル内周面に押圧してシェルの振動を拘束するようにしたため、シェルの剛性が向上し、シェルの振動及び騒音を抑制することができる。

この発明の実施の形態１による電動機を備えた冷媒圧縮装置を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 集中巻の場合のＡ−Ａ断面図相当の図である。 冷媒圧縮装置の他の構成例を示す図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 この発明の実施の形態２による電動機を備えた冷媒圧縮装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による電動機を備えた冷媒圧縮装置を示す断面図である。 図７の拘束部材の他の構成例を示す図である。

以下、この発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、各図中、同一部分には同一符号を付すものとする。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電動機を備えた冷媒圧縮装置を示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
冷媒圧縮装置は、外郭を構成する容器であるシェル１の内部に、電動機部４と、電動機部４により駆動され、冷媒を圧縮する圧縮機構部１０とを収容している。電動機部４により駆動される回転軸５は、電動機部４を挟んで対向配置された主軸受フレーム６と副軸受フレーム７とに軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。回転軸５には、回転軸５の回転と共に回転する揺動スクロール８が取付けられており、揺動スクロール８とシェル１に固定された固定スクロール９とにより圧縮機構部１０が構成されている。

固定スクロール９には、圧縮機構部１０の圧縮室（図示せず）に連通する吸入通路９ａが形成されており、この吸入通路９ａにシェル外部から吸入配管１１が接続されている。この吸入配管１１から吸入通路９ａを介して圧縮室内に吸入された冷媒は、圧縮室内にて圧縮された後、固定スクロール９に設けた吐出孔９ｂからシェル１内の上部空間（主軸受フレーム６よりも上側の空間）に吐出される。シェル１内の上部空間へと吐出された冷媒は、主軸受フレーム６の貫通孔６ａを介してシェル１内の下部空間（主軸受フレーム６よりも下側の空間）に流出し、その後、吐出配管１２から外部に吐出される。

電動機部４は、固定子鉄心２Ａに固定子巻線１３が巻装された固定子２と回転子３とを備えている。固定子巻線１３は、その巻線端部１４が固定子鉄心２Ａの軸方向端面から突出しており、その突出した巻線端部１４とシェル１との間には、図２に示すように熱伝導性の良い絶縁シートでなる複数の弾性体１５Ａが間隔を空けて周状に配置されている。この弾性体１５Ａは、シェル１の振動減衰効果を発揮する他、巻線端部１４の熱をシェル１に伝達し、シェル１から放熱させる効果も有している。

巻線端部１４と主軸受フレーム６の後述のテーパー状外面６Ａとの間にも同様に、熱伝導性の良い絶縁体でなる複数の弾性体１５Ｂが間隔を空けて周状に配置されており、その配置位置は、巻線端部１４を挟んで弾性体１５Ａと対向する位置となっている。各弾性体１５Ａ間の隙間１６Ａ及び弾性体１５Ｂ間の隙間１６Ｂは、下部空間において弾性体１５Ａ及び弾性体１５Ｂを境とした上下の空間を連通させるための流路空間を形成している。よって、吐出孔９ｂから上部空間内に吐出された冷媒は、主軸受フレーム６の貫通孔６ａを介して下部空間に流入した後、隙間１６Ａ及び１６Ｂを介して電動機部４側に流入し、シェル１内全体が吐出圧力雰囲気となっている。

主軸受フレーム６は、段差のある円筒状に形成され、外面の一部（少なくとも巻線端部１４の内側に位置する部分）が、冷媒圧縮装置製造時の主軸受フレーム６の組み付け方向（この例では下方向）に径が狭まるテーパー状に形成されている。このテーパー状外面６Ａが弾性体１５Ｂを介して固定子巻線１３の巻線端部１４に接触している。主軸受フレーム６は、製造時に回転軸５に取り付けられる際、主軸受フレーム６のテーパー状外面６Ａによって巻線端部１４を回転軸半径方向（図中矢印方向）に押し込む。これにより、巻線端部１４がテーパー状外面６Ａとの接触面側から回転軸半径方向にシェル１内周面に対して強く押圧された状態となり、シェル１の振動が拘束されている。

このように、巻線端部１４をその内側から主軸受フレーム６により回転軸半径方向に押圧し、シェル１内周面に強く当接させるようにしたことにより、以下の効果が得られる。電動機部４が駆動すると、電動機部４と圧縮機構部１０のそれぞれで発生する振動がシェル１に加わり、シェル１が振動する。しかし、巻線端部１４がシェル１に強く当接しているため、シェル１の振動に対して巻線端部１４が抵抗し、その振動を抑えることができる。すなわち、シェル１が内部から強く抑えられてシェル１の剛性が向上するため、シェル１の振動及び騒音を低減することができる。また、従来のように巻線端部１４を単にシェル１の内周面に固着した場合では、経年劣化によって巻線端部１４がシェル１の内周面から離れる可能性があり、この場合、シェル１の振動及び騒音といった問題が生じる。しかし、本例の構造の場合、巻線端部１４がシェル１の内周面から離れるといった事態を防止できるため、長期使用に際しても、シェル１の振動低減効果及び騒音低減効果を発揮し続けることができる。

また、主軸受フレーム６を用いて巻線端部１４をシェル１に押圧するようにしたため、巻線端部１４を押し付けるための拘束部材を新たに用意する必要がない。よって、部品点数を増加させることなく上記効果を奏することができる。

また、巻線端部１４とシェル１との間及び巻線端部１４と主軸受フレーム６との間にそれぞれ弾性体１５Ａ、１５Ｂを設けたため、弾性体１５Ａ、１５Ｂの減衰作用によるシェル振動の減衰効果も得られる。また、弾性体１５Ａ、１５Ｂにより、巻線端部１４とシェル１との間や巻線端部１４と主軸受フレーム６との間が互いの接触により擦れることを抑制でき、擦過傷による絶縁被覆の損傷を防止することができる。なお、ここでは、巻線端部１４とシェル１との間、巻線端部１４と拘束部材との間の両方に弾性体１５Ａ、１５Ｂを設けた例を示したが、この発明はどちらか一方のみ設けた構成及び両方を省略した構成も含むものとする。

また、主軸受フレーム６のテーパー状外面６Ａがシェル１の振動を拘束する拘束部材として機能するため、簡単な構成で巻線端部１４のシェル１への押圧を実現できる。

なお、弾性体１５Ａ、１５Ｂによって減衰効果を得ることに代えて、巻線端部１４を主軸受フレーム６及びシェル１内周面の何れか一方又は両方にワニスやモールド等の弾性を有する固着材で固着し、固着材の減衰作用により弾性体１５Ａ、１５Ｂと同様の減衰効果を得るようにしてもよい。また、固着することによって、振動による固定子巻線１３の擦過傷を低減して絶縁被覆が損傷することも防止できる。また、固定子巻線１３の絶縁被覆が堅牢であれば、弾性体１５Ａ、１５Ｂと固着材のどちらも用いず、巻線端部１４を直接、シェル１と主軸受フレーム６に接触させてもよい。

なお、図２には、固定子巻線１３の巻線方式が、隣接巻線間に空隙がない分布巻の形式を示しているが、隣接巻線間に空隙のある集中巻の形式をとってもよい。集中巻の場合のＡ−Ａ断面図相当のものを図３に示す。集中巻の場合も上記と同様の効果を得ることができる。なお、集中巻の場合、巻線端部１４間の空隙１７が分布巻の場合の隙間１６Ａ及び隙間１６Ｂと同様の役割を果たす。

また、図１では、圧縮機構部１０が電動機部４の上部に位置しているが、圧縮機構部１０は電動機部４の下部に位置していてもよい。
また、図１では、回転軸５の上下両側を主軸受フレーム６と副軸受フレーム７とにより把持する両持構成としたが、片側で把持する片持構成であっても同様の効果が得られる。
また、図１では、吸入配管１１及び吐出配管１２の両方が電動機部４の上部に設置されているが、図４に示すように吸入配管１１及び吐出配管１２のどちらか一方が電動機部４の下部に位置した構成であってもよい。
さらに、図４に示すように、固定子２及び回転子３のそれぞれに、上下に貫通する流路口１８を設けた構成であってもよい。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。流路口１８は、主軸受フレーム６の軸受潤滑のために装置下部から回転軸５により汲み上げられた潤滑油（図示せず）を、下部へと戻す流路となるものである。

実施の形態２．
実施の形態１では、主軸受フレーム６にて巻線端部１４をシェル１に押圧する構成を示したが、主軸受フレーム６に限られたものではなく、副軸受フレーム７によって巻線端部１４をシェル１に押圧するようにしてもよい。実施の形態２は、副軸受フレーム７によって巻線端部１４をシェル１に押圧する構成について説明する。

図６は、この発明の実施の形態２による冷媒圧縮装置を示す断面図である。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態２において、副軸受フレーム７は、実施の形態１と同様、段差のある円筒状に形成され、外面の一部（少なくとも巻線端部１４の内側に位置する部分）が、冷媒圧縮装置製造時の副軸受フレーム７の組み付け方向（この例では上方向）に径が狭まるテーパー状に形成されている。また、副軸受フレーム７のＣ−Ｃ断面は、図２と同様である。副軸受フレーム７は、主軸受フレーム６と同様、製造時に回転軸５に取り付けられる際、副軸受フレーム７のテーパー状外面７Ａにて巻線端部１４を回転軸半径方向（図中矢印方向）に押し込む。これにより、巻線端部１４がテーパー状外面７Ａとの接触面側から回転軸半径方向にシェル１内周面に対して強く押圧された状態となり、シェル１の振動が拘束される。なお、図６の例では、副軸受フレーム７側だけでなく、主軸受フレーム６側についても巻線端部１４を押圧した構成を示している。

以上説明したように、副軸受フレーム７によって巻線端部１４を押圧するようにしてもよい。この場合も実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、図６に示したように主軸受フレーム６と副軸受フレーム７の両方で固定子巻線の両方の巻線端部１４を押圧するようにしてもよく、この場合、更に振動抑制効果を高めることができる。

実施の形態３．
上記実施の形態１及び実施の形態２では、冷媒圧縮装置がスクロール圧縮機の形態をとった例を示したが、この発明はスクロール圧縮機の形態に限られたものではなく、ロータリ圧縮機の形態をとってもよい。実施の形態３は、ロータリ圧縮機の形態をとった場合を説明するものである。また、実施の形態１及び実施の形態２では、巻線端部１４を主軸受フレーム６及び副軸受フレーム７にて押圧する構成を示したが、実施の形態３は別途設けた拘束部材により巻線端部１４を押圧するようにしている。実施の形態３においてその他の構成は実施の形態１と同様である。

図７は、この発明の実施の形態３による冷媒圧縮装置を示す断面図である。以下、実施の形態３が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態３の冷媒圧縮装置は、吸入通路１６ａを介して冷媒が吸入されるシリンダ室２０を有するシリンダ２１と、回転軸５の偏心軸部５ａに回転自在に嵌入され、シリンダ室２０内に配置されたローリングピストン２２とを備えている。また、シリンダ２１の上下には主軸受フレーム６０及び副軸受フレーム７０が配置され、この主軸受フレーム６０と副軸受フレーム７０とに軸受を介して回転軸５が回転可能に支持されている。シリンダ室２０を有するシリンダ２１と主軸受フレーム６０と副軸受フレーム７０とローリングピストン２２とにより圧縮機構部１０ａが構成されている。

この構成によると、冷媒が吸入配管１１から吸入通路１６ａを介して圧縮機構部１０ａのシリンダ室２０内に供給され、シリンダ室２０内にて圧縮された冷媒が、主軸受フレーム６０に設けた吐出孔６０ａからシェル１内の空間に吐出される。そして、シェル１内の空間に吐出された冷媒は、固定子２と回転子３の間の空隙や固定子巻線１３の隙間等を通り、吐出配管１２から外部へと吐出される。

ここで、シリンダ２１には略円筒状の拘束部材２３が固定されている。拘束部材２３の外面の一部（少なくとも巻線端部１４の内側に位置する部分）は、冷媒圧縮装置製造時のシリンダ２１の組み付け方向（この例では上方向）に径が狭まるテーパー状に形成されている。このテーパー状外面２３Ａが絶縁性の弾性体１５Ｂを介して固定子巻線１３の巻線端部１４に接触している。シリンダ２１は、製造時に回転軸５に取り付けられる際、拘束部材２３のテーパー状外面２３Ａにて巻線端部１４を回転軸半径方向（図中矢印方向）に押し込む。これにより、巻線端部１４が回転軸半径方向にシェル１内周部に対して強く押圧された状態となり、シェル１の振動が拘束される。なお、弾性体１５Ａ、１５Ｂの配置等に関しては実施の形態１と同様である。

以上説明したように、この実施の形態３によれば、冷媒圧縮装置がロータリ圧縮機の形態をとった場合でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、上記実施の形態１及び２では主軸受フレーム６及び副軸受フレーム７が拘束部材２３を兼ねていたが、この構成に限られず、実施の形態３で説明したように、別途設けた拘束部材２３により巻線端部１４を押圧するようにしてもよい。

また、図７にはシリンダ２１に拘束部材２３を設置した例を示したが、図８に示すように、拘束部材２３を主軸受フレーム６０と一体に成形した構成としてもよく、この場合も同様の効果が得られる。

また、上記各実施の形態では、巻線端部１４を押圧してシェル１の振動を拘束する拘束部材（主軸受フレーム６、副軸受フレーム７、拘束部材２３）が円筒部を有すると説明したが、その円筒部は分割されていても良く、全体として円筒状を成していればよい。

また、上記実施の形態では、冷媒圧縮装置がスクロール圧縮機及びロータリ圧縮機の形態をとった例を示したが、スクリュー圧縮機の形態をとってもよい。

また、実施の形態１と同様の構成部分について適用される変形例は、実施の形態２及び実施の形態３についても同様に適用される。

１ シェル、２ 固定子、２Ａ 固定子鉄心、３ 回転子、４ 電動機部、５ 回転軸、５ａ 偏心軸部、６ 主軸受フレーム、６Ａ テーパー状外面、６ａ 貫通孔、７ 副軸受フレーム、７Ａ テーパー状外面、８ 揺動スクロール、９ 固定スクロール、９ａ 吸入通路、９ｂ 吐出孔、１０ 圧縮機構部、１０ａ 圧縮機構部、１１ 吸入配管、１２ 吐出配管、１３ 固定子巻線、１４ 巻線端部、１５Ａ 弾性体、１５Ｂ 弾性体、１６ａ 吸入通路、１６Ａ 隙間、１６Ｂ 隙間、１７ 空隙、１８ 流路口、２０ シリンダ室、２１ シリンダ、２２ ローリングピストン、２３ 拘束部材、２３Ａ テーパー状外面、６０ 主軸受フレーム、６０ａ 吐出孔、７０ 副軸受フレーム。

Claims (6)

1. 固定子鉄心に固定子巻線が巻装されてなる固定子を備えた電動機部と、
   前記電動機部を内部に収容するシェルと、
   前記固定子鉄心の軸方向端面から突出した前記固定子巻線の巻線端部を前記シェルの内周面に押圧して前記シェルの振動を拘束する拘束部材と
   を備えたことを特徴とする電動機。
2. 前記巻線端部と前記シェルとの間及び前記巻線端部と前記拘束部材との間の何れか一方又は両方に弾性体が配置されていることを特徴とする請求項1記載の電動機。
3. 前記巻線端部と前記シェルとの間及び前記巻線端部と前記拘束部材との間の何れか一方又は両方を、弾性を有する固着材で固着したことを特徴とする請求項1記載の電動機。
4. 前記拘束部材は、前記巻線端部の内側に位置する円筒状の円筒部を有し、前記円筒部の外面が、電動機製造時の前記拘束部材の組み付け方向に向かって外径が狭まるテーパ状に形成され、そのテーパ状外面により、前記巻線端部を、前記巻線端部の内側から前記電動機部の回転軸半径方向に押圧することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電動機。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電動機と、
   前記電動機によって駆動され、前記電動機と共に前記シェル内に収容される圧縮機部と、
   前記電動機部の回転軸を軸受を介して支持する軸受フレームとを備え、
   前記軸受フレームが前記拘束部材を兼ねることを特徴とする冷媒圧縮装置。
6. 前記軸受フレームは、前記電動機部を挟んで対向配置された主軸受フレーム及び副軸受フレームからなり、前記主軸受フレーム及び副軸受フレームにより前記固定子巻線の両方の巻線端部を前記シェルの内周面に押圧することを特徴とする請求項５記載の冷媒圧縮装置。

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