JP2014109204A

JP2014109204A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2014109204A
Application number: JP2012262852A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takanezawa; 悟高根沢; Takeshi Fukunaga; 剛福永
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】流体を圧縮する圧縮機において、電動機の効率を低下させず且つ圧縮機の運転音を大きくせずに、ケーシングに電動機のステータを固定する。
【解決手段】ケーシング（11）の内面に雌ねじ部（1）を形成し、電動機（20）のステータ（21）の外面に、雌ねじ部（1）に螺合してステータ（21）をケーシング（11）に固定する雄ねじ部（2）を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機に関し、特に電動機のステータの固定対策に係るものである。

従来より、駆動軸で連結された状態の圧縮機構及び電動機をケーシング内に収容した圧縮機が知られている（例えば、特許文献１を参照）。そして、これらの圧縮機の中には、ケーシングと電動機のステータとを焼き嵌めで固定するものがある。

この場合には、ケーシングの内面とステータの外面とが密着した状態で、ケーシング及びステータが互いにしっかりと固定されることにより、ケーシングの振動が抑制される。

特開平３−１１１６９２号公報

しかしながら、ケーシングとステータとを焼き嵌めで固定した場合、ケーシングからステータへ向かって径方向に圧縮応力が作用すると、電動機の効率が低下するという問題がある。

そこで、ケーシングとステータとを点溶接で固定することが考えられる。この場合には、上述した焼き嵌めに比べて、ステータに作用する圧縮応力を小さくすることができ、電動機の効率を低下させずに両者を固定することができる。しかし、上述した焼き嵌めの場合に比べて、ケーシングとステータとの間に隙間が生じ、ケーシング及びステータが互いにしっかりと固定されないため、ケーシングの振動が抑制できない。この結果、上述した焼き嵌めの場合に比べて、圧縮機の運転音が大きくなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体を圧縮する圧縮機において、電動機の効率を低下させず且つ圧縮機の運転音を大きくせずに、ケーシングに電動機のステータを固定することにある。

第１の発明は、ケーシング（11）と、前記ケーシング（11）内に収容され且つステータ（21）及びロータ（29）を有する電動機（20）と、前記ケーシング（11）内に収容され且つ前記電動機（20）のロータ（29）に駆動軸（35）を介して接続される圧縮機構（30）とを備え、前記ケーシング（11）の内面には、雌ねじ部（1）が形成され、前記電動機（20）のステータ（21）の外面には、前記雌ねじ部（1）に螺合して前記ステータ（21）を前記ケーシング（11）に固定する雄ねじ部（2）が形成されている。

第１の発明では、ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込むと、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）とステータ（21）の雄ねじ部（2）とが螺合し、雌ねじ部（1）と雄ねじ部（2）との間に摩擦力が作用して、ケーシング（11）とステータ（21）とが密着した状態で固定される。尚、雌ねじ部（1）とは、中空円筒の内面に切ったねじのことをいい、雄ねじ部（2）とは、中空円筒に挿入される挿入体の外面に切ったねじのことをいう。

第２の発明は、第１の発明において、前記電動機（20）のステータ（21）は、外縁部に凹部（3）又は凸部（7）が形成された複数の鋼板（5）を有し、該鋼板（5）の凹部（3）又は凸部（7）で前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）が形成されるように、前記鋼板（5）を周方向にずらしながら積層して構成されている。

第２の発明では、複数の鋼板（5）を周方向にずらしながら積層することにより、複数の鋼板（5）の凹部（3）又は凸部（7）が前記電動機（20）のステータ（21）の雄ねじ部（2）を構成する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記ケーシング（11）の雌ねじ部（1）と前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）との間に、前記ケーシング（11）内の流体が通過する第１流体通路（6）が形成されるように、前記雌ねじ部（1）のねじ山の高さ（H2）と前記雄ねじ部（2）のねじ山の高さ（H1）とを異ならせている。

第３の発明では、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）のねじ山とステータ（21）の雄ねじ部（2）のねじ山との寸法差を大きくすることよって、両者のねじ山の間に隙間が形成される。例えば、前記ケーシング（11）内に前記圧縮機構（30）の吐出口のみが開口する、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機の場合には、前記圧縮機構（30）から吐出された後の流体が、上述した隙間に形成された第１流体通路（6）を通過する。また、前記ケーシング（11）内に前記圧縮機構（30）の吸入口のみが開口する、いわゆる低圧ドーム型の圧縮機の場合には、前記圧縮機構（30）へ吸入される前の流体が、上述した隙間に形成された第１流体通路（6）を通過する。

第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記電動機（20）のステータ（21）の外面には、前記雄ねじ部（2）と該雄ねじ部（2）の未形成部分とが形成され、前記電動機（20）のステータ（21）の外面の雄ねじ部（2）の未形成部分と前記ケーシング（11）の内面との間には、前記ケーシング（11）内の流体が通過する第２流体通路（9）が形成されている。

第４の発明では、ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込むと、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）にステータ（21）の雄ねじ部（2）が螺合しながら、ケーシング（11）にステータ（21）が固定される。ここで、ステータ（21）の外面には、前記雄ねじ部（2）が形成されている部分と前記雄ねじ部（2）が形成されていない部分とがあり、前記雄ねじ部（2）が未形成の部分とケーシング（11）との間に形成された第２流体通路（9）を前記圧縮機構（30）の流体が通過する。

第５の発明は、第１から第４の何れか１つの発明において、前記ケーシング（11）に取り付けられて、前記ケーシング（11）にねじ込まれたステータ（21）を前記ケーシング（11）に固定する止めネジ部（8）を備えている。

第５の発明では、ケーシング（11）にねじ込まれたステータ（21）が、前記止めネジによって緩むことなく前記ケーシング（11）に固定される。

本発明によれば、ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込んで、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）とステータ（21）の雄ねじ部（2）との間に作用する周方向の摩擦力によって両者を固定するようにしたので、焼き嵌めの場合とは違い、ステータ（21）の径方向に圧縮応力を作用させずに固定することができる。また、ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込んで固定するようにしたので、点溶接の場合とは違い、両者を密着した状態で固定することができる。

以上より、焼き嵌めの場合に比べて電動機（20）の効率を低下させず、且つ点溶接の場合に比べて運転音を大きくさせずに、圧縮機のケーシング（11）に電動機（20）のステータ（21）を固定することができる。

また、前記第２の発明によれば、前記電動機（20）のステータ（21）において、各鋼板（5）の凹部（3）又は凸部（7）で前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）を形成したので、複数の鋼板（5）を積層した後に前記ステータ（21）の外面に雄ねじ部（2）を形成する必要がなくなり、ステータ（21）の製作を容易に行うことができる。

また、前記第３の発明によれば、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）のねじ山とステータ（21）の雄ねじ部（2）のねじ山との寸法差を大きくすることよって、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）とステータ（21）の雄ねじ部（2）との間に隙間を形成し、その隙間に第１流体通路（6）を形成した。これにより、ケーシング（11）とステータ（21）との間に容易に第１流体通路（6）を形成することができる。

また、前記第４の発明によれば、前記電動機（20）のステータ（21）の外面に前記雄ねじ部（2）を断続的に形成し、前記ステータ（21）の外面の雄ねじ部（2）の未形成の部分と前記ケーシング（11）の内面との間に第２流体通路（9）を形成したので、この流体通路を通じて前記電動機（20）の一方側から他方側へ前記圧縮機構（30）の流体を流通させることができる。

また、前記第５の発明によれば、前記ケーシング（11）に前記止めネジ部（8）を取り付けたので、前記ケーシング（11）にねじ込まれたステータ（21）を緩ませることなく、しっかりと固定することができる。

図１は、本実施形態の圧縮機の縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、電動機のステータの雄ねじ部の拡大図である。図４は、図３のＢ−Ｂ断面で雄ねじ部と雌ねじ部との拡大断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面で、実施形態の変形例に係る雄ねじ部と雌ねじ部との拡大断面図である。図６は、その他の実施形態に係る電動機のステータの雄ねじ部の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態の圧縮機は、図１に示すように、圧縮機構（30）及び電動機（20）が駆動軸（35）で連結された状態でケーシング（11）内に収容された、いわゆる密閉型の圧縮機である。本実施形態では、圧縮機構（30）の上側に電動機（20）が配置されている。この圧縮機（10）は、例えば冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続されて該冷媒回路内で冷媒を循環させるものである。

ケーシング（11）は、上下に延びる円筒状の胴部（11a）と、該胴部（11a）の上側開口部を閉塞する椀状の上部鏡板部（11b）と、該胴部（11a）の下側開口部を閉塞する椀状の下部鏡板部（11c）とを有している。このケーシング（11）は、胴部（11a）の上側に上部鏡板部（11b）を溶接で固定し、胴部（11a）の下側に下部鏡板部（11c）を溶接で固定することによって密閉容器に構成されている。ケーシング（11）の上部鏡板部（11b）の頂部を貫通して吐出管（13）が取り付けられている。圧縮機構（30）からケーシング（11）内へ吐出された冷媒は、この吐出管（13）を通じてケーシング（11）の外側へ流出する。ケーシング（11）の胴部（11a）の下側部分には吸入管（12）が取り付けられている。この吸入管（12）の端部は圧縮機構（30）の吸入口に連通している。また、圧縮機構（30）の吐出口は、ケーシング（11）内に開口している。

また、ケーシング（11）の胴部（11a）の内面には、該内面の上側部分に雌ねじ部（1）が形成されている。

圧縮機構（30）は、いわゆる偏心回転式ピストン機構である。この圧縮機構（30）はシリンダ（31）とピストン（32）を備えている。ピストン（32）はシリンダ（31）の内部に収容されている。このピストン（32）は、偏心して駆動軸（35）に取り付けられてシリンダ（31）の内部を偏心回転する。シリンダ（31）とピストン（32）との間には圧縮室（S）が形成され、ピストン（32）の偏心回転に伴って前記ケーシング（11）の吸入管（12）を通じて流体が圧縮室（S）へ吸入されて該圧縮室（S）内で圧縮された後に、前記ケーシング（11）内へ吐出される。

電動機（20）は、ステータ（21）とロータ（29）とを備えている。ロータ（29）は、円柱状に形成されている。ロータ（29）の中央部分には、駆動軸（35）が挿通されて固定されている。ロータ（29）は、図２に示すように、永久磁石（28）を備えている。

ステータ（21）は、ロータ（29）の外周面から所定の距離（G）をおいて、該ロータ（29）の外周面を径方向外方側から覆うようにケーシング（11）内に配置されている。ステータ（21）は、ステータコア（22）と、コイル部（25）とを備えている。

ステータコア（22）は、円筒状のコアバック（23）と、該コアバック（23）の内周面から径方向内方に突出するように形成される複数のティース（24）とを備えている。各ティース（24）は、周方向に等間隔となるように配列されている。

また、ステータコア（22）は、図３に示すように、複数の鋼板（5）が軸方向に積層されることにより形成される。各鋼板（5）は、互いに同じ形状となるように、プレス加工によって形成されている。各鋼板（5）には、図４に示すように、外周縁から径方向内方へ凹む第１凹部（3）が周方向に沿って複数形成されている。各鋼板（5）を所定の枚数ごとに周方向にずらしながら軸方向に積層して固定することにより、ステータコア（22）が形成される。このステータコア（22）の外周面には、各鋼板（5）の第１凹部（3）が連なって螺旋状の溝が形成されている。この螺旋状の溝が、前記ケーシング（11）の雌ねじ部（1）に対応する雄ねじ部（2）を構成する（図３を参照）
ここで、前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）のねじ山の高さ（H1）は、前記ケーシング（11）の雌ねじ部（1）のねじ山よりの高さ（H2）よりも高く形成されされている。この両者のねじ山の間の隙間に第１流体通路（6）が形成されている。この第１流体通路（6）は、前記ステータ（21）の上端面と下端面とに開口している。ケーシング（11）内において、前記圧縮機構（30）から前記電動機（20）の下側の空間へ吐出された流体は、ステータ（21）の第１流体通路（6）を通って前記電動機（20）の上側の空間へ流出する。

また、ステータコア（22）の各鋼板（5）には、第１凹部（3）とは別に、外周縁から径方向内方へ凹む第２凹部（4）が形成されている。各鋼板（5）を所定の枚数ごとに周方向にずらしながら軸方向に積層することにより、ステータコア（22）の外周面には、各鋼板（5）の第２凹部（4）が連なった螺旋状の溝部が形成される。この螺旋状の溝部が第２流体通路（9）を構成する。この第２流体通路（9）は、第１流体通路（6）と同様に、前記ステータ（21）の上端面と下端面とに開口し、前記圧縮機構（30）から吐出された流体が通過する。

コイル部（25）は、いわゆる分布巻きによって、各ティース（24）に巻回されている。コイル部（25）のうちステータコア（22）よりも軸方向外方に位置する部分は、コイルエンド部（25a）を構成している。コイル部（25）には、電源装置（図示省略）によって所定の電流が流れる。これにより、ステータ（21）内に回転磁界が発生する。

〈ケーシングと電動機のステータとの固定〉
ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込むと、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）とステータ（21）の雄ねじ部（2）とが螺合し、雌ねじ部（1）と雄ねじ部（2）との間に周方向の摩擦力が作用して、ケーシング（11）とステータ（21）とが密着した状態で固定される。

ここで、圧縮機（10）には止めネジ部（8）が設けられている。この止めネジ部（8）は、ステータ（21）をケーシング（11）にねじ込んだ後に、ステータ（21）の上端面に当接するまでケーシング（11）にねじ込まれる。これにより、ステータ（21）が緩まずにケーシング（11）に固定される。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込んで、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）とステータ（21）の雄ねじ部（2）との間に作用する周方向の摩擦力によって両者を固定するようにしたので、焼き嵌めの場合とは違い、ステータ（21）の径方向に圧縮応力を作用させずに固定することができる。また、ケーシング（11）にステータ（21）をねじ込んで固定するようにしたので、点溶接の場合とは違い、両者を密着した状態で固定することができる。

また、本実施形態によれば、前記電動機（20）のステータ（21）において、各鋼板（5）の第１凹部（3）でステータ（21）の雄ねじ部（2）を形成したので、複数の鋼板（5）を積層した後に前記ステータ（21）の外面に切削加工等を施して雄ねじ部（2）を形成する必要がなくなり、ステータ（21）の製造工程が簡素化される。

また、本実施形態によれば、前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）のねじ山の高さ（H1）を、前記ケーシング（11）の雌ねじ部（1）のねじ山よりの高さ（H2）よりも高くして、ケーシング（11）の雌ねじ部（1）とステータ（21）の雄ねじ部（2）との間に隙間を形成し、その隙間に第１流体通路（6）を形成した。これにより、前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）のねじ山の高さ（H1）を高くするだけで、ケーシング（11）とステータ（21）との間に容易に第１流体通路（6）を形成することができる。

また、本実施形態によれば、前記電動機（20）のステータ（21）の外面に前記雄ねじ部（2）を断続的に形成し、前記雄ねじ部（2）が未形成の部分と前記ケーシング（11）の内面との間に第２流体通路（9）を形成したので、この流体通路を通じて前記電動機（20）の下側から上側へ前記圧縮機構（30）の流体を流通させることができる。

また、本実施形態によれば、前記ケーシング（11）に前記止めネジ部（8）を取り付けたので、前記ケーシング（11）にねじ込まれたステータ（21）を緩ませることなく、しっかりと固定することができる。

−実施形態の変形例−
前記実施形態では、ステータ（21）の各鋼板（5）に第１凹部（3）を設けて、該ステータ（21）の外周面に雄ねじ部（2）を形成したが、これに限定されず、図５に示すように、各鋼板（5）に凸部（7）を設けて、ステータ（22）の外周面に雄ねじ部（2）を形成してもよい。この場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

このとき、前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）のねじ山の高さ（H1）を、前記ケーシング（11）の雌ねじ部（1）のねじ山よりの高さ（H2）よりも低くすれば、ケーシング（11）とステータ（21）との間に容易に第１流体通路（6）を形成することができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

前記実施形態では、ケーシング（11）に雌ねじ部（1）を形成し、ステータ（21）に雄ねじ部（2）を形成している。これらのねじ部（1,2）は、一条ねじで構成されていてもよいし、多条ねじで構成されていてもよい。

前記実施形態では、同じ形状の鋼板（5）を周方向へずらしてステータ（21）の雄ねじ部（2）を形成したが、これに限定されず、第１凹部（3）を各鋼板（5）ごとに周方向に少しずつずらして形成し、これらの鋼板（5）を周方向にずらさずに積層してステータ（21）の雄ねじ部（2）を形成してもよい。

この場合において、各鋼板（5）の同じ位置に第２凹部（4）を形成すれば、図６に示すように、ステータ（21）の軸方向に沿う形状の第２流体通路（9）を形成することが可能となる。このとき、前記電動機（20）のステータ（21）の雄ねじ部（2）は断続的に形成されることになり、前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）の未形成部と前記ケーシング（11）の内面との間に第２流体通路（9）が形成される。尚、第２流体通路（9）を構成する各鋼板（5）の切欠形状は、凹部に限定されず、各鋼板（5）の外周縁を直線状にカットした形状であってもよい。

以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、いわゆる密閉型の圧縮機に関し、特にケーシングに電動機のステータを固定する技術について有用である。

3 第１凹部（凹部）
5 鋼板
6 第１流体通路
7 第２凹部
10 圧縮機
11 ケーシング
20 電動機
21 ステータ
22 ステータコア
29 ロータ
30 圧縮機構

Claims

ケーシング（11）と、
前記ケーシング（11）内に収容され且つステータ（21）及びロータ（29）を有する電動機（20）と、
前記ケーシング（11）内に収容され且つ前記電動機（20）のロータ（29）に駆動軸（35）を介して接続される圧縮機構（30）とを備え、
前記ケーシング（11）の内面には、雌ねじ部（1）が形成され、
前記電動機（20）のステータ（21）の外面には、前記雌ねじ部（1）に螺合して前記ステータ（21）を前記ケーシング（11）に固定する雄ねじ部（2）が形成されていることを特徴とする圧縮機。
請求項１において、
前記電動機（20）のステータ（21）は、外縁部に凹部（3）又は凸部（7）が形成された複数の鋼板（5）を有し、該鋼板（5）の凹部（3）又は凸部（7）で前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）が形成されるように、前記鋼板（5）を周方向にずらしながら積層して構成されていることを特徴とする圧縮機。
請求項１又は２において、
前記ケーシング（11）の雌ねじ部（1）と前記ステータ（21）の雄ねじ部（2）との間に、前記ケーシング（11）内の流体が通過する第１流体通路（6）が形成されるように、前記雌ねじ部（1）のねじ山の高さ（H2）と前記雄ねじ部（2）のねじ山の高さ（H1）とを異ならせたことを特徴とする圧縮機。
請求項１から３の何れか１つにおいて、
前記電動機（20）のステータ（21）の外面には、前記雄ねじ部（2）と該雄ねじ部（2）の未形成部分とが形成され、
前記電動機（20）のステータ（21）の外面の雄ねじ部（2）の未形成部分と前記ケーシング（11）の内面との間には、前記ケーシング（11）内の流体が通過する第２流体通路（9）が形成されていることを特徴とする圧縮機。
請求項１から４の何れか１つにおいて、
前記ケーシング（11）に取り付けられて、前記ケーシング（11）にねじ込まれたステータ（21）を前記ケーシング（11）に固定する止めネジ部（8）を備えていることを特徴とする圧縮機。