JP2017180175A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアの磁路を適正に設定して電動機の効率を向上させることができる圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】密閉ハウジング２は、内部に圧縮機構と圧縮機構を駆動するモータ８とを収容する。モータ８はステータ９とロータ１０とを有し、ステータ９はステータコア９ａを有する。密閉ハウジング２の横断面の形状を略正五角形とし、密閉ハウジング２と円筒形の外周面を有するステータコア９ａとの間に冷媒等を導く通路３２を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば空調機に用いられて好適な電動式の圧縮機に関するものである。

電動式の空調用圧縮機には、圧縮機構を駆動させる電動機がハウジング内部に収容されている。このような空調用圧縮機では、電動機の駆動による発熱が問題となる。そのため、空調用圧縮機の電動機近傍には冷媒用の通路が形成され、その通路に冷媒を通し、冷媒と電動機とが熱交換を行うことで、電動機の過熱を防止している。
また、空調用圧縮機の潤滑方式として、ハウジング内部に収容した給油ポンプによって、ハウジング内の油溜まりに貯留されている冷凍機油を、圧縮機構の所定の潤滑部位に給油し、所定の潤滑部位を潤滑した後に油溜まりに戻すように、循環させるものがある。この潤滑方式の場合、上述の通路が潤滑油の通路として用いられる。

このような通路には、電動機の一部である円筒形のステータコアの外周面の一部に凹所を形成することによって、円筒形のハウジング内周との間に通路を形成したもの（例えば特許文献１参照）がある。

特開２００１−２１８４０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、円筒形のステータコアの外周面の一部に凹所を形成しているので、ステータコアの肉厚に厚い部分（厚肉部）と薄い部分（薄肉部）とが形成されることになる。薄肉部においては、磁場が飽和して磁路の確保が不十分になるとともに、鉄損が増加し易い。このため、電動機の効率が悪化することになり、電動機の出力限界により空調機の運転範囲の制限を招いてしまう。また、薄肉部で磁場が飽和することで、電動機外部へ磁場が漏えいし易く、電動機周辺の電子機器の誤作動を引き起こす可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ステータコアの磁路を適正に設定して電動機の効率を向上させることができる圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧縮機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る圧縮機は、円筒形の外周面を有するステータコアとステータコアの内部で回転するロータとを有する電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構と、電動機と圧縮機構とを内部に収容するハウジングと、を備える。ハウジングは、ステータコアと接触してステータコアを保持する保持部と、保持部と隣接しステータコアの外周面から離間する離間部とを有する。

上記構成では、ステータコアの外周面が円筒形とされており、冷媒や冷凍機油等を所定の場所まで導く通路のための凹所が形成されていない。このようにステータコアの外周面が円筒形とされていても、ハウジングに離間部を設けているので、離間部とステータコアとの間に冷媒や冷凍機油等を所定の場所まで導く通路が形成される。すなわち、ステータコアの横断面の外周の形状は略円形であるので、外周面側からステータコアの肉厚に及ぼす影響が少ない。したがって、ステータコアの肉厚を均一に保ちつつ、冷媒や冷凍機油等を所定の場所に供給できるとともに電動機を冷却できる。
ステータコアの肉厚を均一にできるので、ステータコア内の磁路を十分に確保し、鉄損を抑制することができ、電動機の効率を向上させることができる。また、ステータコア内に磁路を十分に確保できるので、磁場が電動機外部へ漏えいせず、周辺の電子機器の誤作動等を防止することができる。

また、上記圧縮機は、ハウジングの横断面の形状は略多角形であり、保持部は略多角形の辺に対応する部分に形成され、離間部には略多角形の角に対応する部分が含まれていてもよい。

上記構成では、ハウジングの横断面を略多角形に形成し、多角形の辺に対応する部分に保持部を設け、離間部には略多角形の角に対応する部分が含まれている。略多角形とは、例えば、典型的には、正多角形（正五角形等）である。ハウジングの横断面は略多角形であり、ステータコアの横断面は略円形であるので、離間部は、ステータコアを囲うように、ステータコアの外周面の周方向に所定の間隔で形成される。したがって、ステータコアの外周面を偏りなく冷媒等と接触させることができるので、好適に電動機を冷却できる。

また、上記圧縮機は、ハウジングの横断面の形状における辺の数が前記電動機の極数のｎ倍（ｎは１以上の整数）でない略多角形であってもよい。

一般に、電動機の駆動による磁気加振力によって強制加振されるハウジングの振動モードは、電動機の極数と同数の頂点を持つ正多角形に対応する。上記構成では、略多角形の辺の数が電動機の極数のｎ倍ではないので、電動機の駆動による加振力によって励起されるハウジングの振動モードを複雑にして励起される振動モードの次数を上げることができる。したがって、ハウジングが振動する際の振幅が比較的小さくなり、電動機駆動時のハウジングの振動に起因する騒音を低減することができる。

また、上記圧縮機は、ハウジングの横断面の形状が、少なくとも一辺の長さが他の辺の長さとは異なっている略多角形であってもよい。

一般に、電動機の駆動による磁気加振力によって強制加振されるハウジングの振動モードは、電動機の極数と同数の頂点を持つ正多角形に対応する。上記構成では、ハウジングの横断面の形状が少なくとも一辺の長さが他の辺の長さとは異なる略多角形とすることで、磁気加振力の加振モードに対応したハウジング形状を回避することができる。したがって、電動機からハウジングに入力される加振力がハウジングの振動へ変換し難く、電動機駆動時のハウジングの振動に起因する騒音を低減することができる。

本発明によれば、ステータコアの磁路を適正に設定して電動機の効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機の横断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例の図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロール圧縮機の横断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係るスクロール圧縮機１の縦断面図が示され、図２には、そのスクロール圧縮機１の密閉ハウジング２の横断面図が示されている。
スクロール圧縮機１は、例えば、空調機に用いられ、スクロール圧縮機１から吐出された圧縮後の冷媒は凝縮器へと送られ、蒸発器にて蒸発した冷媒が吸入されるようになっている。スクロール圧縮機１として、本実施形態では、密閉型のスクロール圧縮機１が例示されている。このスクロール圧縮機１は、底部が下部カバーによって密閉された密閉ハウジング（ハウジング）２を備えている。

密閉ハウジング２の上部は、ディスチャージカバー３および上部カバー４により密閉されており、このディスチャージカバー３と上部カバー４間に、圧縮された高圧のガスが吐出される吐出チャンバー５が形成されている。密閉ハウジング２内には、上方部位に上部軸受部材６が固定設置されており、その上部軸受部材６を介してスクロール圧縮機構（圧縮機構）７が組み込まれるとともに、その下方部位にステータ９とロータ１０とからなるモータ（電動機）８が設置されている。モータ８は、ステータ９が密閉ハウジング２に焼き嵌めされることにより組み込まれ、ロータ１０には、駆動軸１１が固定されている。

図２に示されているように、ステータ９は、鉄等の磁性体材料によって形成され、中空円筒形状とされたステータコア９ａを備えている。ステータコア９ａの内周側にはコイル（図示省略）を巻いた複数のスロット９ｂが形成されている。ステータコア９ａの外周は、円筒形とされている。
ロータ１０は、ロータコア１０ａとその周方向に配置される４つのスロット１０ｂとを有し、ステータコア９ａの内周側に形成された空間内で回転する。ロータ１０に設けられた各スロット１０ｂ内にはそれぞれ磁石１０ｃが設けられている。本実施形態では、磁石１０ｃが４つ設けられており、モータ８の極数は４とされている。

図１に示されているように、駆動軸１１の上端には、軸心が所定の寸法だけ偏心されているクランクピン１２が設けられ、そのクランクピン１２をスクロール圧縮機構７に連結することによって、スクロール圧縮機構７がモータ８により駆動可能とされている。駆動軸１１は、上部軸受部材６のジャーナル軸受部６ａに上方端部が回転自在に軸支されるとともに、下方端部が密閉ハウジング２の下方部位に設けられているジャーナル下部軸受１３により回転自在に支持されている。

ジャーナル下部軸受１３と駆動軸１１の下端部との間には、容積型の給油ポンプ１４が設けられ、密閉ハウジング２の底部に形成されている油溜まり１５に貯蔵されている潤滑油１６を、吸入パイプ１７を介して吸い込み、駆動軸１１内に軸方向に沿って穿設されている給油孔１８に吐出するように構成されている。この潤滑油１６は、給油孔１８を介して上部軸受部材６、スクロール圧縮機構７およびジャーナル下部軸受１３等の潤滑が必要な部位に給油可能とされている。

スクロール圧縮機構７は、上部軸受部材６を構成部品の１つとし、その上部軸受部材６上に固定設置されている固定スクロール１９と、上部軸受部材６のスラスト軸受部６ｂに摺動自在に支持され、固定スクロール１９と噛み合わされることにより圧縮室２１を形成する旋回スクロール２０と、上部軸受部材６と旋回スクロール２０との間に介在され、旋回スクロール２０の自転を阻止し、公転旋回運動を許容するオルダムリング等の自転阻止機構２２と、駆動軸１１のクランクピン１２と旋回スクロール２０の背面に設けられている軸受ボス２０ａとの間に設けられ、旋回スクロール２０に駆動軸１１の回転力を伝えるドライブブッシュ２３および旋回軸受２４と、を備えており、固定スクロール１９の端板中心部がディスチャージカバー３に接続された状態で上部軸受部材６上に設置されている。

固定スクロール１９は、端板と、その端板上に立設された渦巻き状ラップとを備え、端板の中心部に吐出口２５が設けられるとともに、渦巻き状ラップのラップ歯先面に、チップシール（図示省略）が設置された構成とされ、同様に、旋回スクロール２０は、端板と、その端板上に立設された渦巻き状ラップとを備え、端板の背面に軸受ボス２０ａが設けられるとともに、渦巻き状ラップのラップ歯先面に、チップシール（図示省略）が設置された構成とされている。

密閉ハウジング２は、ステータ９を密閉ハウジング２に焼き嵌めることで、ステータ９を保持する。また、密閉ハウジング２は、図２に示されているように、横断面が略正五角形の筒状であって、上下に延びる５つの側壁部２ｃを有する。側壁部２ｃは、ステータコア９ａの外周面と接触してステータコア９ａを保持する保持部２ａと、保持部２ａに隣接してステータコア９ａの外周面から離間する離間部２ｂとを有する。保持部２ａは、密閉ハウジング２の側壁部２ｃに１つずつ形成され、合計５つ形成される。離間部２ｂは、密閉ハウジング２の側壁部２ｃと側壁部２ｃとの連結部分（以下「角部２ｄ」という。）を含むように形成され、各角部２ｄ近傍に合計５つ形成される。すなわち、密閉ハウジング２の５つの角部２ｄ近傍には、それぞれ、角部２ｄを挟んだ両側の離間部２ｂとステータコア９ａの外周面とによって区画された通路３２が上下方向に延びて形成される。

スクロール圧縮機構７は、吸入配管２６を介して密閉ハウジング２内に吸い込まれた冷媒ガスを、密閉ハウジング２内に設けられている吸入口２７から圧縮室２１内に吸い込み、高温高圧のガスに圧縮する。この圧縮ガスは、固定スクロール１９の中心部に設けられている吐出口２５およびディスチャージカバー３に設けられている吐出弁２８を介して吐出チャンバー５内に吐出され、更に吐出チャンバー５に接続されている吐出配管２９を介してスクロール圧縮機１が接続されている冷凍サイクル側の凝縮器へと吐出される。また、図示しない蒸発器から吸入配管２６を介して密閉ハウジング２内に吸い込まれた冷媒ガスの一部は、通路３２を通過し、その際にモータ８を冷却する。

一方、給油ポンプ１４により給油孔１８を介してクランクピン１２の端部から、ドライブブッシュ２３および旋回軸受２４に給油される。それらを潤滑した潤滑油１６は、上部軸受部材６に設けられている排油孔３０を経て密閉ハウジング２内のモータ上部空間（吸入領域）に排出され、油ガイド３１およびステータコア９ａと密閉ハウジング２の離間部２ｂとの間に設けられている通路３２（図２参照）を介して密閉ハウジング２底部の油溜まり１５に流下されるようになっている。

以上説明した本実施形態の圧縮機が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態のスクロール圧縮機１によれば、ステータコア９ａの外周面が円筒形とされていても、密閉ハウジング２の横断面を略五角形とすることで、密閉ハウジング２の角部２ｄ近傍がステータコア９ａと離間する離間部２ｂを形成することができる。したがって、離間部２ｂとステータコア９ａとの間に冷媒や冷凍機油等を油溜まり１５等の所定の場所まで導く通路３２がステータコア９ａに特別な加工を施さなくても形成することができる。すなわち、ステータコア９ａの横断面の外周の形状は略円形であるので、外周面側からステータコア９ａの肉厚に及ぼす影響が少ない。したがって、ステータコア９ａの肉厚を均一に保ちつつ、冷媒や冷凍機油等を油溜まり１５等の所定の場所に供給できるとともにモータ８を冷却できる。
ステータコア９ａの肉厚を均一にできるので、ステータコア９ａ内の磁路を十分に確保し、鉄損を抑制することができ、モータ８の効率を向上させることができる。また、ステータコア９ａ内に磁路を十分に確保できるので、磁場がモータ８の外部へ漏えいせず、周辺の電子機器の誤作動等を防止することができる。

また、本実施形態のスクロール圧縮機１によれば、密閉ハウジング２の横断面を略五角形に形成し、密閉ハウジング２の側壁部２ｃすべてに保持部２ａを設けているので、密閉ハウジング２の５つの角部近傍はすべて離間部２ｂとなる。すなわち、図２に示すように、ステータコア９ａの外周面に沿ってステータコア９ａを囲うように通路３２が形成される。したがって、ステータコア９ａを偏りなく冷媒等と接触させることができるので、好適にモータ８を冷却できる。

また、モータ８の振動モードと密閉ハウジング２の側壁部２ｃとが重なると、密閉ハウジング２の側壁部２ｃの振動が励起され、その振動が騒音となって放射される。一般に、モータ８の駆動による磁気加振力の振動モードは、モータ８の極数と同数の頂点を持つ正多角形となるので、本実施形態のモータ８の振動モードは正方形となる。ロータ１０の回転に伴い、モータ８の振動モードも回転するが、本実施形態の密閉ハウジング２の横断面は略正五角形であるので、モータ８の振動モードと重なる密閉ハウジング２の側壁部２ｃの数が少なくなる。具体的には、モータ８の振動モードと重なる密閉ハウジング２の側壁部２ｃは多くとも一つのみとなる。したがって、密閉ハウジング２が振動する際の振幅が小さくなり、モータ８駆動時の密閉ハウジング２の振動に起因する騒音を低減することができる。

また、本実施形態のスクロール圧縮機１では、密閉ハウジング２の側壁部２ｃの数をモータ８の極数のｎ倍を避けつつ、比較的少ない５つとしているので、モータ８の振動モードと密閉ハウジング２の側壁部２ｃとが重なるタイミングを減らすことができ、密閉ハウジング２の振動に起因する騒音を低減することができる。

なお、本実施形態では、密閉ハウジング２の横断面が略正五角形である例について説明したが、本実施形態の変形例として図３に示すように密閉ハウジング２の横断面は略正七角形でもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、密閉ハウジング２の構成が一部異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様につき説明は省略する。
本実施形態においては、図４に示されているように、密閉ハウジング２の横断面の形状が略六角形に形成されている。六角形の各辺の長さはそれぞれ異なっている。

以上説明した本実施形態の圧縮機が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態のスクロール圧縮機１によれば、密閉ハウジング２の横断面の形状が辺の長さがそれぞれ異なる略六角形なので、磁気加振力の加振モードに対応したハウジング形状を回避することができる。したがって、モータ８から密閉ハウジング２の側壁部２ｃに入力される加振力が密閉ハウジング２の振動へ変換し難く、モータ８駆動時の密閉ハウジング２の振動に起因する騒音を低減することができる。

なお、本発明は、各上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をスクロール圧縮機１に適用した例について説明したが、ロータリ圧縮機にも同様に適用できる。

また、密閉ハウジング２の側壁部２ｃは、各上記実施形態のように平板形状に限定されるものではなく、ステータコア９ａの外周面に沿うような湾曲形状であってもよい。この場合、保持部２ａにおける接触面積を大きくすることができ、ステータ９を確実に保持することができる。また、密閉ハウジング２の角部２ｄは、丸みを帯びていてもよい。この場合、密閉ハウジング２を一枚の板から曲折加工する場合に、加工し易い。

また、上記実施形態では、横断面の形状を五角形、六角形及び七角形とした密閉ハウジング２について説明したが、密閉ハウジングの２の横断面の形状はこれに限定されない。密閉ハウジング２が保持部２ａと離間部２ｂとを有していればよく、密閉ハウジング２の横断面の形状は他の多角形でもよいし、多角形でなくてもよい。

また、密閉ハウジング２は保持部２ａと離間部２ｂとを形成可能な内周面の形状であればよく、外周面の形状はどんな形状でもよい。例えば、内周面が略多角形状に形成され、外周面が円筒形状に形成されてもよい。

１ スクロール圧縮機（圧縮機）
２ 密閉ハウジング（ハウジング）
２ａ 保持部
２ｂ 離間部
２ｃ 側壁部
２ｄ 角部
７ スクロール圧縮機構（圧縮機構）
８ モータ（電動機）
９ ステータ
９ａ ステータコア
１０ ロータ
３２ 通路

Claims (4)

1. 円筒形の外周面を有するステータコアと前記ステータコアの内部で回転するロータとを有する電動機と、
   前記電動機によって駆動される圧縮機構と、
   前記電動機と前記圧縮機構とを内部に収容するハウジングと、を備え、
   前記ハウジングは、前記ステータコアと接触して前記ステータコアを保持する保持部と、前記保持部と隣接し前記ステータコアの外周面から離間する離間部とを有する圧縮機。
2. 前記ハウジングの横断面の形状は略多角形であり、前記保持部は前記略多角形の辺に対応する部分に形成され、前記離間部には前記略多角形の角に対応する部分が含まれる請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記略多角形は、辺の数が前記電動機の極数のｎ倍（ｎは１以上の整数）ではない請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記略多角形は、少なくとも一辺の長さが他の辺の長さとは異なっている請求項２または３に記載の圧縮機。
   

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