JP2015214944A - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子と回転子間の空間距離を均一化し、モータの効率向上及び低騒音化を達成することを課題とする。【解決手段】本発明の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に固定子と回転子とからなる電動機と電動機によって駆動される圧縮機構とを有し、固定子は密閉容器内に隙間嵌され、固定子は６の自然数倍のスロット数を有し、固定子の軸方向に垂直の第１平面上に略１２０度間隔で配置した３点の第１点接合部及び固定子の軸方向に垂直の第２平面上に第１点接合部に対して略６０度間隔でそれぞれ配置した３点の第２点接合部により固定子が密閉容器に固定され、第１点接合部及び第２点接合部は固定子のティース部間に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は冷凍空調機器等に使用される密閉型電動圧縮機に関する。

従来の密閉型電動圧縮機として特許文献１が知られている。特許文献１の図１において、固定子と密閉容器との接続が空隙を介しており、固定子の軸方向の異なる２平面上に配置された各９点の点接合部により固定子が密閉容器固定される。特許文献１の圧縮機は固定子拘束力の向上及びモータに起因した騒音、振動の低減を目的としており、「ケーシングの剛性を向上させ、圧縮機の騒音を抑制することが可能な圧縮機」と記載されている（第３頁第１７行）。

特開２０１１−１０２５４３号公報

特許文献１に示された圧縮機では、焼嵌や圧入等により固定子外周部全周で固定子を密閉容器内に固定した場合と異なり、点接合部により固定子外周部に離散的な応力が生じる。従って固定子鉄芯内径では点接合の応力により、固定子鉄芯内側に対して凸形状の変形を生じ、また、各点接合部の間では、固定子鉄芯内側に対して凹形状の変形を生じ、固定子と回転子間の空間距離が不均一となることで、回転子１回転内での磁束線密度が増減し、モータ効率の低下や騒音の増加が懸念される。

さらに、点接合の数を固定子のティース数以上とするため、固定子のティース数の増加に伴い点接合が多くなり、点接合部の応力による固定子鉄芯内径の過度な変形、固定子と密閉容器の接合点増加によるモータに起因した騒音の増加が懸念され、生産面においてもコスト、時間の増加を考慮しなければならない。

このため、点接合部の応力による固定子鉄芯内径の変形は可能な限り小さく、且つ点接合部の数は固定子を安定して固定できる範囲で少数であることが望ましい。

しかし、引用文献１では、固定子の軸に垂直な２平面上の点接合部を各３点とした場合においても、固定子の軸方向に対して平行に配置するため、固定子鉄芯内径の凸形状変形及び凹形状変形が重ね合わせの原理によって助長され、固定子鉄芯内径の横断面形状は、本来の略円形状から略三角形状となることで、更なる固定子と回転子間の空間距離が不均一となり、モータ効率の低下や騒音の増加が懸念される。

本発明の目的は、固定子と回転子間の空間距離を均一化し、モータの効率向上及び騒音低減を達成することにある。

本発明の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に固定子と回転子とからなる電動機と電動機によって駆動される圧縮機構とを有し、固定子は密閉容器内に隙間嵌され、固定子は６の自然数倍のスロット数を有し、固定子の軸方向に垂直の第１平面上に略１２０度間隔で配置した３点の第１点接合部及び固定子の軸方向に垂直の第２平面上に第１点接合部に対して略６０度間隔でそれぞれ配置した３点の第２点接合部により固定子が密閉容器に固定され、第１点接合部及び第２点接合部は固定子のティース部間に配置される。

本発明の密閉型電動圧縮機によれば、固定子鉄芯内径の変形を抑制し、固定子鉄芯内径を略円形状に保ち、固定子と回転子間の空間距離を均一化することができるので、モータ効率が向上し、さらに、騒音を低減することができる。

本実施例１における密閉型電動圧縮機の縦断面図。 本実施例１における電動機部の縦断面図。 本実施例１における電動機部の横断面図。 電動機部の点接合による固定子鉄芯内径の変形の模式図。 本実施例１における電動機部の点接合による固定子鉄芯内径の変形の模式図。 本実施例２における電動機部の横断面図。 本実施例３における電動機部の横断面図。

本実施例の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に固定子と回転子とからなる電動機と電動機によって駆動される圧縮機構とを有し、固定子は密閉容器内に隙間嵌され、固定子は６の自然数倍のスロット数を有し、固定子の軸方向に垂直の第１平面上に略１２０度間隔で配置した３点の第１点接合部及び固定子の軸方向に垂直の第２平面上に第１点接合部に対して略６０度間隔でそれぞれ配置した３点の第２点接合部により固定子が密閉容器に固定され、第１点接合部及び第２点接合部は固定子のティース部間に配置される。本実施例の密閉型電動圧縮機によれば、固定子鉄芯内径の変形を抑制し、固定子鉄芯内径を略円形状に近く保ち、固定子と回転子間の空間距離を均一化することができるので、モータ効率が向上し、さらに、騒音を低減させることができる。

以下、第１の実施例に関して、図１〜図５を参照して説明する。本実施例においては、図１に示すように、密閉型電動圧縮機としてロータリ圧縮機を例にして説明する。

図１に示すロータリ圧縮機では、ケーシングとなる密閉容器１内に、固定子１２及び回転子１３を有する電動機と、回転子１３の回転を伝達する偏心部を有したクランク軸２と、クランク軸２の回転動力により圧縮仕事を行う圧縮機構部とを備える。圧縮機構部は、シリンダ３と、シリンダ３内に配置されクランク軸２の偏心部により回転駆動されるローラ４と、ローラ４外周に延びてローラ４の偏心運動に応じてシリンダ３に設けられた溝に出入りするベーン５と、シリンダ３の上端面を閉塞し且つクランク軸２を保持する軸受部を有する上ベア６と、シリンダ３の下端面を閉塞し且つクランク軸２を保持する軸受部を有する下ベア７とにより構成される。

圧縮機構部において冷媒ガスは、シリンダ３内に開口したタンク１５からシリンダ３内に流入し、シリンダ３の内壁面と、ローラ４の外壁面と、ベーン５の側面と、上ベア６の内壁面及び下ベア７の内壁面によって形成される圧縮室内で昇圧され、シリンダ３又はシリンダ３の上下方向の閉塞部材となる上ベア６又は下ベア７に設けられた吐出口８から密閉容器１内に排出される。

図１では、一例として吐出口８が上ベア６に設けられた際の例を示している。上ベア６には掘り込み部が設けられ、吐出口８と、吐出口８において密閉容器１内の高圧ガスを圧縮室内へ流入することを防止し密閉容器１内のガス圧力Ｐｄと圧縮室内のガス圧力Ｐｄ‘との差圧によりＰｄ’≧Ｐｄとなった際に開口する吐出弁９と、吐出弁９の開度を決定するリテーナ１０とが収納され、吐出弁９とリテーナ１０を覆うカップマフラー１1で構成される。

図２は、本実施例の密閉型電動圧縮機の固定子１２、密閉容器１及び点接合部１４ａ、１４ｂの縦断面図である。図２では、固定子１２及び密閉容器１の構成部のうち、本実施例の説明に必要な部位のみを簡易化して図示している。

密閉容器１の内径は、固定子１２が隙間嵌めとなるように設定されている。密閉容器１の外周の複数箇所において、点接合部１４ａ、１４ｂによって固定子１２と密閉容器１が点接合により固定される。また、固定子１２の鉄芯は積層鋼板により構成され、鋼板の結合は鉄芯を板金加工する際に同時にカシメ作業を行うオートクランプ方式等を実施し（溶接、溶着、ワニス等による接着、ネジ又はリベットによるカシメ等でもよい）、さらに強度を向上させることもできる。

図２では、隙間ｈを非常に大きく強調して表現しているが、隙間嵌めが可能である程度に小さければそれで足りる。目安としては、機械で芯出ししなければ固定子１２を密閉容器１内に挿入できないほどの小ささは要求されず、人手によって固定子１２を密閉容器１内に挿入できる程度に小さければ十分である。

点接合部は、図２に示した点溶接の他、固定子或いは外周又は密閉容器内周に設けた突起物を介した圧入、焼嵌、又はネジによる締付け等でもよい。本実施例では、点接合を点溶接とする例について説明する。

点溶接は、密閉容器１に孔を空けておき、そこに溶接剤を流し込むようにして行われる。図示の溶接剤の形状は漫画的にネジ又はリベットのように表現している。密閉容器１と固定子１２との間に表現されているネジやリベットの足に相当する部分は、実際は殆ど足の長さはないものの、その径が孔と略同じ６ｍｍ程度である。

図３は本実施例１における電動機部の横断面図の例であり、図４は電動機部の点接合による固定子鉄芯内径の変形の模式図であり、図５は本実施例１における電動機部の点接合による固定子鉄芯内径の変形の模式図である。但し、図３、４及び５は分かりやすくするため、固定子１２及び密閉容器１の構成部のうち、説明に必要な部位のみを図示している。

本実施例においては、固定子は、軸方向に垂直であり且つ固定子の軸方向に対して固定子の上端部から１０ｍｍの範囲の平面上に略１２０度間隔配置した３点の点接合部１４ａと、軸方向に垂直であり且つ固定子の軸方向に対して固定子の下端部から１０ｍｍの範囲の平面上に点接合部１４ａに対して略６０度間隔で配置した３点の点接合部１４ｂにより密閉容器に固定する。さらに、点接合１４ａ，１４ｂは６の自然数倍のスロット数を有する固定子のティース部の間に配置される。これらの効果について図２、図３を用いて説明する。

前述のように点接合の数は、固定子鉄芯内径の変形、固定子から密閉容器へのモータに起因した振動の伝播、生産コスト、時間の観点から固定子を安定して固定できる範囲で少数であることが望ましい。

一般的に、物体は３点を固定することで安定する。従って、固定子の軸方向に垂直な平面上の３点の点接合部により固定することで固定子は安定するが、固定子の軸方向の上下バランスを考慮すると、点接合部が形成される平面は固定子の軸方向の中央部となる。

しかしながら、点接合による固定子鉄芯内径の変形は、図４のような略三角形状となり、且つ固定子鉄芯内径の変形がモータの性能に最も影響を及ぼす固定子の軸方向の中央部となることで、固定子と回転子間の空間距離が不均一となり、回転子１回転内の磁束線密度が増減するため、モータ効率の低下、加えて騒音の増加が懸念される。

さらに、固定子は鋼板で製作されるため自重が大きく、且つ近年のモータの高効率化に伴い積層枚数の増加が求められるため、固定子を点接合による１平面上のみで固定する場合、積層鋼板の剥離が懸念される。

このため、固定子の軸方向に対しても安定して固定するためには、固定子の軸方向に垂直な２平面上に各３点の点接合を設けることが望ましい。このように点接合部を構成することで、固定子鉄芯内径の固定子の軸方向の中央部の変形を抑制することができる。さらに、各平面上の点接合を略１２０度間隔、且つ２平面間で略６０度間隔とすることで、固定子の軸方向の中央部では、各点接合の応力による凸形状及び凹形状の変形が互いに抑制し合うことで、より効果的に固定子と回転子間の空間距離を均一化することができる。ここで、点接合による固定子鉄芯内径の変形は、点接合の応力と固定子鉄芯の剛性の影響を受ける。すなわち、固定子鉄芯内径の変形は、応力に影響を及ぼす点接合の接合条件の他、応力を受ける固定子の形状が影響する。このため、点接合を６の自然数倍のスロット数を有する固定子のティース部の間に、前述の通り固定子の軸方向に垂直な２平面上に略１２０度間隔、且つ２平面間で略６０度間隔となる位置に配置する。点接合位置と点接合を受ける固定子鉄芯の形状の関係を同一とすることができるため、点接合による固定子鉄芯の変形のバラツキを効果的に抑制することができる。

点接合位置と点接合を受ける固定子鉄芯の形状が異なる関係となる場合においても、接合条件を調整することで変形のバラツキを抑制することは可能であるが、各点接合で接合条件が異なることは、生産面で管理の複雑化、工程の増加が懸念されることを考慮しなければならない。

ここで、２平面を可能な限り固定子の軸方向に対して固定子の両端部とすることで、固定子鉄芯内径の固定子の軸方向の中央部の変形を抑制することができる。しかしながら、前述の通り点接合部は６ｍｍ程度であることから、点接合部Ａは固定子の軸方向に対して固定子の上端部から１０ｍｍ程度以内、点接合部Ｂは固定子の軸方向に対して固定子の下端部から１０ｍｍ程度以内とすることが好ましい。

第２の実施例について説明する。本実施例においては、固定子は複数の鋼板を積層し、されら、点接合部でかしめることにより、密閉型電動圧縮機が製造される。図６は図３に対し、点接合位置に固定子鉄芯のオートクランプを設けた例である。オートクランプは、固定子鉄芯積層の剥離防止に設けられるが、オートクランプは固定子の軸方向に対して屈曲した構造を有するため、固定子半径方向に対しての機械的剛性が高い。このため、点接合位置にオートクランプを設けることで、点接合の応力による固定子鉄芯内径の凸形状変形を抑制することができる。これに伴い各点接合間の固定子鉄芯内径の凹形状変形も抑制することができるため、固定子鉄芯内径の変形を効果的に抑制でき、モータ効率が向上し、加えて騒音を低減させることができる。

第３の実施例について説明する。本実施例においては、固定子は複数の鋼板を積層し、されら、点接合部間でかしめることにより、密閉型電動圧縮機が製造される。図７は図３に対し、各点接合間に固定子鉄芯のオートクランプを設けた例である。各点接合の間に固定子鉄芯のオートクランプを設けることで、オートクランプによる固定子半径方向に対しての機械的剛性が高くなり、点接合の応力による各点接合間の凹形状変形を抑制することができるため、固定子鉄芯内径の変形を効果的に抑制でき、モータ効率が向上し、加えて騒音を低減させることができる。

尚、本実施例は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、図１〜９の構成部品は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての構成部品を示しているとは限らない。

１密閉容器
２クランク軸
３シリンダ
４ローラ
５ベーン
６上ベア
７下ベア
８吐出口
９吐出弁
１０リテーナ
１１カップマフラー
１２固定子
１３回転子
１４ａ点溶接部（上方）
１４ｂ点溶接部（下方）
１４ｃ点溶接部（中央）
１５タンク
１６オートクランプ

Claims (4)

1. 密閉容器内に、固定子と回転子とからなる電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを有し、
   前記固定子は前記密閉容器内に隙間嵌され、
   前記固定子は６の自然数倍のスロット数を有し、
   前記固定子の軸方向に垂直の第１平面上に略１２０度間隔で配置した３点の第１点接合部、及び、前記固定子の軸方向に垂直の第２平面上に前記第１点接合部に対して略６０度間隔でそれぞれ配置した３点の第２点接合部により、前記固定子が密閉容器に固定され、
   前記第１点接合部及び前記第２点接合部は前記固定子のティース部間に配置される密閉型電動圧縮機。
2. 請求項１において、前記第１点接合部は前記固定子の上端部から１０ｍｍの範囲に形成され、前記第２点接合部は前記固定子の下端部から１０ｍｍの範囲に形成される密閉型電動圧縮機。
3. 請求項１又は２において、前記固定子は複数の鋼板を積層し、前記点接合部でかしめることにより製造される密閉型電動圧縮機。
4. 請求項１又は２において、前記固定子は複数の鋼板を積層し、前記点接合部間でかしめることにより製造される密閉型電動圧縮機。