JP2019085953A

JP2019085953A - 圧縮機

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Publication number: JP2019085953A
Application number: JP2017216161A
Authority: JP
Inventors: 嘉文松本; Yoshifumi Matsumoto; 正貴角; Masaki Sumi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-09
Also published as: JP7012264B2

Abstract

【課題】密閉容器に固定した電動機の固定子に圧縮応力がかからないようにした高性能な圧縮機の提供。【解決手段】電動機部２と当該電動機部によって駆動される圧縮機構部３とを密閉容器１内に収容して構成した圧縮機構部であって、前記電動機部２の固定子１０は前記密閉容器１に固定した環状部材２２ａ，２２ｂによって挟み込み固定した構成としてある。これにより、電動機部２はその固定子１０を密閉容器１に溶接や焼きばめによって固定する必要がなく、溶接によるレーザ照射時間や熱量調整が不要となり、しかも、焼きばめによる強い圧縮応力で固定子を構成する固定子板が歪み、電動機部の効率低下を引き起こすことも防止でき、高性能な圧縮機とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用される圧縮機に関するものである。

一般に圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部とを密閉容器内に収納して構成してある。そして、上記電動機部は、密閉容器の内壁面に固定した固定子と、駆動軸に回転動力を伝える回転子とからなり、その固定子の固定は焼きばめ、あるいは溶接によって行っていた。

しかしながら、焼きばめによる固定は、密閉容器の収縮応力によって固定子が変形し、電動機部の効率が低下するという問題がある。すなわち、固定子に圧縮応力がかかり、固定子を構成する固定子板が歪み、回転子の回転時に磁界歪みが発生して電動機部の効率低下を引き起こす。

そこで、最近は固定子レーザ溶接等によって密閉容器に溶接固定する方法が主流となりつつある（例えば、特許文献１参照）。

図６は特許文献１記載の圧縮機で、この圧縮機は、電動機部１００の固定子１０１を密閉容器１０２の内周面に溶接１０３によって固定してある。

特開２００８−４５４３１号公報

しかしながら、上記特許文献１のように固定子を溶接固定する場合は、その溶接による高温、高熱によって固定子に局所的な歪が生じるので、溶接時間や熱量の調整に注意を要する。

特に、最近は、電動機部の高効率化のために、固定子を構成する固定子板の薄板化が進められており、この薄板化に伴って固定子の局所歪が大きくなる傾向にあるため、溶接時間や熱量の調整は大きな課題となってきている。

また、本発明者らは電動機の更なる高効率化を進めるため、固定子板をナノ結晶材で形成するとともに、その厚みを従来の略１／１０程度まで薄くすることを試みている。この固定子板をナノ結晶材で形成し、かつその厚みを０．１ミリ以下、好ましくは数十ミクロンと従来の略１／１０程度まで薄くすることによって電動機の効率を大きく向上させることができる。

しかしながら、このように構成した電動機部は、上記固定子板を構成するナノ結晶材が脆弱であり、そのうえ固定子板を０．１ミリ以下、好ましくは数十ミクロン程度まで薄くしてフィルム状態としているため、溶接固定すると、固定子の変形が大きく、溶接固定自体ができない、という状態になる。

そのため、本発明者らはもう一つの固定方式である焼きばめにより固定することを試みたが、ナノ結晶材が脆弱であるため固定子にかかる密閉容器からの圧縮応力により固定子板自体に亀裂等が入るなどして、従来の焼きばめの場合にみられる回転時の磁界歪みによる効率低下を加速して、電動機部の効率を大きく低下させてしまう。つまり、固定子板をナノ結晶材で形成し、かつその厚みを数十ミクロンと従来の略１／１０程度まで薄くしたことによって得られる電動機部の高い効率を十分に得られないという結果を引き起こしてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、薄板化した固定子板を用いていても高性能な圧縮機とすることを目的としたものである。

本発明は、上記目的を達成するため、電動機部と前記電動機部によって駆動される圧縮機構部とを密閉容器内に収容して構成した圧縮機構部であって、前記電動機部は固定子と回転子とからなり、前記固定子は前記密閉容器に固定した環状部材によって挟み込み固定した構成としてある。

これにより、電動機はその固定子を密閉容器に溶接や焼きばめによって固定する必要がなく、溶接時間や熱量の調整が不要になるのはもちろん、溶接による局所歪や焼きばめによる強い圧縮応力等で回転子が歪み、電動機部の効率低下を引き起こすことも防止でき、高性能な圧縮機とすることができる。

本発明は、上記構成により、焼きばめ固定や溶接固定による障害を解消して高性能な圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図同実施の形態１における圧縮機の電動機部の固定子を示す斜視図同実施の形態１における圧縮機の電動機部の固定子を示す分解斜視図本発明の実施の形態２における圧縮機の電動機部の固定子を示す分解斜視図本発明の実施の形態３における圧縮機の電動機部を示す断面図従来の圧縮機の縦断面図

第１の発明は、電動機部と前記電動機部によって駆動される圧縮機構部とを密閉容器内に収容して構成した圧縮機構部であって、前記電動機部は固定子と回転子とからなり、前記固定子は前記密閉容器に固定した環状部材によって挟み込み固定した構成としてある。

第２の発明は、第１の発明において、前記固定子の固定子板はナノ結晶材で形成するとともに０．１ミリ以下のフィルム状薄板とした構成としてある。

これにより、ナノ結晶材製の固定子が持つ電動機部の効率向上効果を十分に生かすことができ、焼きばめ固定する障害を解消して溶接に不向きな固定子板を用いた固定子であっても高性能な圧縮機とすることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記固定子の外径は固定子を挟み込み固定する環状部材の外径より小径とした構成としてある。

これにより、密閉容器の熱収縮等によって生じる縮径方向の圧縮応力は環状部材が受け止めるようになって電動機の固定子にかかる圧縮応力を抑制もしくは無くすることができ、固定子板を０．１ミリ以下のナノ結晶材からなるフィルム状薄板としても応力損傷を受けることを防止でき、ナノ結晶材が持つ性能効率を十分に生かした高性能な圧縮機とすることができる。

第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記環状部材はその線膨張係数が密閉容器の線膨張係数より小さい材料とした構成としてある。

これにより、密閉容器が温度低下に伴って縮径した時の圧縮応力を環状部材で受け止めて電動機の固定子にかかる圧縮応力を抑制もしくは解消することができ、固定子の固定品質を向上させることができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記環状部材には固定子が発生するトルクにより回転するのを防止する回り止め部を設けた構成としてある。

これにより、電動機の固定子を焼きばめや溶接等によって固定していなくても固定子の回転を防止することができ、効率低下を抑制して高性能な圧縮機とすることができる。

第６の発明は、第１〜第５の発明において、前記環状部材に固定子側に向かって突出するピン軸を設けるともに、固定子の固定子板には透孔を設け、前記環状部材のピン軸を前記固定子板の透過孔に挿入して固定子板を回り止めした構成としてある。

これにより、固定子板の回転を確実に防止できるとともに、固定子板積層時には上記回り止め防止用の透孔にピン冶具を挿入するなどして固定子板の積層ずれを防止し積層品質の高い固定子とすることができる。

第７の発明は、第１〜第５の発明において、前記環状部材の少なくとも一方は密閉容器の内周面に設けた段部によって代用した構成としてある。

これにより、電動機の固定子を密閉容器内周面に設けた段部と同内周面に固定した環状部材とによって挟み込み固定することができ、密閉容器に固定する環状部材の一つを廃止して生産性と生産コストを低減することができる。

第８の発明は、第１〜第５の発明において、前記環状部材は密閉容器に焼きばめ固定した構成としてある。

これにより、環状部材を密閉容器に溶接固定した時に生じる環状部材から固定子板への熱影響を低減することができ、脆弱なナノ結晶材からなる固定子板の高い性能を低減させることなく生かしてより高性能な圧縮機とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における圧縮機の縦断面図である。

また、図２は、同実施の形態１における圧縮機の電動機部の固定子を示す斜視図、図３は、同実施の形態１における圧縮機の電動機部の固定子を示す分解斜視図である。

本実施の形態の圧縮機は、密閉容器１内に電動機部２と圧縮機構部３を設けて構成してある。密閉容器１は、円筒状のハウジング５と、このハウジング５の開口を閉塞する上部カバー６、下部カバー７から構成されている。

圧縮機構部３は、ハウジング５の下部に配置されている。また、電動機部２は、ハウジング５の内部において、圧縮機構部３の上に配置されており、駆動軸４によって、圧縮機構部３と連結されている。

なお、上部カバー６には、電動機部２に電力を供給するための端子８が設けられている。そして、密閉容器１の底部には、潤滑用のオイルを保持するためのオイル溜まり９が形成されている。

電動機部２は、固定子１０及び回転子１１で構成されている。回転子１１は、駆動軸４に固定されており、かつ駆動軸４とともに回転する。駆動軸４は、上軸受部材１２と下軸受部材１３とにより回転自在に両端が支持されている。

電動機部２が付勢され、駆動軸４が回転すると、駆動軸４の駆動軸偏心部１４がシリンダ１５内において偏心回転し、ローリングピストン１６がベーン（図示せず）に当接しながら回転運動する。これにより、冷媒ガスの吸入、圧縮が繰り返される。圧縮機構部３は、上軸受部材１２、下軸受部材１３、シリンダ１５、ローリングピストン１６、ベーン（図示せず）から構成される。

密閉容器１の上部には、吐出管１７が設けられている。吐出管１７は、上部カバー６の上部を貫通しているとともに、密閉容器１の内部空間に向かって開口しており、圧縮機構部３で圧縮された冷媒ガスを密閉容器１の外部に導く吐出流路としての役割を担う。圧縮機の動作時において、密閉容器１の内部空間は、圧縮された冷媒で満たされる。

また、密閉容器１の下部には、圧縮機構部３に冷媒を供給する吸入接続管１９が設けられており、冷媒ガスを気液分離させるアキュームレータ１８が接続してある。アキュームレータ１８は、上部に冷媒ガス導入管２０、下部に吸入接続管１９に接続される冷媒ガス導出管が接続されて構成されている。

このように構成された圧縮機において、上記電動機部２はその固定子１０を構成する固定子板をナノ結晶材で形成するとともに、その厚みは０．１ミリ以下、本実施の形態では更に薄い数十ミクロン程度のシート状薄板としてある。そして、固定子１０の外周面には従来と同様、冷媒より分離されたオイルを密閉容器下部に戻す複数の凹状溝２１（図２参照）が形成してある。

さらに、上記電動機部２はその固定子１０の上下両端部分に当該固定子１０を挟み込む環状部材２２ａ，２２ｂが設けてあり、この環状部材２２ａ，２２ｂを密閉容器１の内周面に焼きばめすることにより固定してある。すなわち、電動機部２の固定子１０は密閉容器１に焼きばめ或いは溶接等することなく密閉容器１に焼きばめ固定した上下の環状部材２２ａ，２２ｂによって挟み込み固定した構成としてある。なお、上記固定子１０の密閉容器１に対する固定は、本実施の形態では、上記固定子１０を環状部材２２ａ，２２ｂで上下から軽く加圧しながら当該環状部材２２ａ，２２ｂを密閉容器１に焼きばめすることにより固定している。

また、上記電動機部２の固定子１０はその外径を、当該固定子１０を挟み込み固定した環状部材２２ａ，２２ｂの外径より小径としてある。そしてさらに、この実施の形態では、前記環状部材２２ａ，２２ｂはその線膨張係数が密閉容器１の線膨張係数より小さい材料としてある。

また、上記環状部材２２ａ，２２ｂはその一方の環状部材２２ａに前記固定子１０の外周の凹状溝２１に嵌まりこんで回転子１１の回転を防止する回り止め部となるピン軸２３が形成してあり、他方の環状部材２２ｂには前記ピン軸２３が嵌合する孔２４が設けてある。

なお、上記環状部材２２ａ，２２ｂの密閉容器１への固定は、焼きばめ固定に限定されるものではなくレーザ等による溶接、或いは軽く焼きばめした後溶接する等して固定してもよいものである。

以上のように構成された圧縮機について、次にその作用効果を説明する。

本実施の形態の圧縮機は、上記したように、電動機部２の固定子１０を密閉容器１に固定した環状部材２２ａ，２２ｂによって挟み込み固定してあるから、電動機部２の固定子１０を密閉容器１に溶接や焼きばめによって固定した時のような強い圧縮応力を受けることがなくなる。

したがって、電動機部２の固定子１０はその固定子板を脆弱なナノ結晶材で形成するとともに、その厚みを０．１ミリ以下、本実施の形態では更に薄い数十ミクロン程度のシート状薄板としていても、この固定子板が歪んで電動機部２の効率低下を引き起こすことを防止できる。また、溶接によるレーザ照射時間や熱量調整が不要となり、これらの調整バラつきによって効率が低下するなどのことも防止できる。

以上のようなことから、高性能な圧縮機とすることができる。

特に本実施の形態の圧縮機は、前記固定子１０の固定子板はナノ結晶材で形成するとともに０．１ミリ以下、本実施の形態では更に薄い数十ミクロン程度のシート状薄板としてあるので、ナノ結晶材が持つ効率向上効果を十分に生かすことができ、焼きばめ固定や溶接に不向きなナノ結晶材の固定子板を用いた高性能な圧縮機とすることができる。

また、上記電動機部２の固定子１０は、その外径を、当該固定子１０を挟み込み固定する環状部材２２ａ，２２ｂの外径より小径としてあるから、密閉容器１の熱収縮等によって生じる縮径方向の圧縮応力を環状部材２２ａ，２２ｂが受け止めるようになって電動機部２の固定子１０にかかる圧縮応力を抑制もしくは無くすることができる。

よって、固定子１０の固定子板をナノ結晶材で形成するとともに０．１ミリ以下のフィルム状薄板としても応力損傷を受けることを防止でき、ナノ結晶材が持つ性能効率を十分に生かした高性能な圧縮機とすることができる。

更に、前記環状部材２２ａ，２２ｂは密閉容器１に焼きばめ固定してあるから、環状部材２２ａ，２２ｂを溶接固定した時に生じる環状部材２２ａ，２２ｂから固定子板への熱影響を低減することができ、脆弱なナノ結晶材からなる固定子板の高い性能を低減させることなく生かしてより高性能な圧縮機とすることができる。

また、前記環状部材２２ａ，２２ｂはその線膨張係数が密閉容器１の線膨張係数より小さい材料としてあるから、密閉容器１が温度低下に伴って縮径した時の圧縮応力をも環状部材２２ａ，２２ｂが受け止めるようになって電動機部２の固定子１０にかかる圧縮応力を抑制もしくは無くすることができ、固定子１０の固定品質を向上させることができる。

また、前記圧縮機の一方の環状部材２２ａに設けたピン軸２３を固定子１０の外周の凹状溝２１に嵌め込んでいるので、電動機部２の固定子１０を焼きばめや溶接等によって固定していなくても固定子１０の回転を防止することができ、効率低下を抑制して高性能な圧縮機とすることができる。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２における圧縮機の電動機部を構成する固定子の分解斜視図である。

本実施の形態の圧縮機は、電動機部２の固定子１０にピン軸挿通孔２５を設け、このピン軸挿通孔２５に環状部材２２ａのピン軸２３を挿通させる構成としてある。

なお、図示しない他の構成は実施の形態１と同じであるとともに実施の形態１と同じ部分には同一番号を付与して説明を省略する。

以上のように構成した本実施の形態の圧縮機は、前記実施の形態１と同様の作用効果が得られるが、更に次のような効果も得られる。

すなわち、本実施の形態では、固定子１０の回り止めをするピン軸挿通孔２５を固定子１０、つまり固定子１０を構成する固定子板に形成しているので、固定子板積層時には上記回り止め防止用のピン軸挿通孔２５にピン冶具を挿入するなどして固定子板の積層ずれを防止することができ、積層品質の高い固定子とすることができる。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３における圧縮機の電動機部を示す縦断面図である。

本実施の形態の圧縮機は、環状部材の少なくとも一方を密閉容器１の内周面に一体形成した段部によって代用した構成としてある。

すなわち、密閉容器１の下部に環状の段部２６を一体形成し、この段部２６に電動機部２の固定子１０の下端部を載置し、更に固定子１０の上端部側に環状部材２２ａを挿入して前記段部２６に固定子１０を軽く押し付ける状態で密閉容器１に焼きばめ固定した構成としてある。

すなわち、本実施の形態では、電動機部２の固定子１０を密閉容器内周面に設けた段部２６と同内周面に固定した環状部材２２ａとによって挟み込み固定しているので、密閉容器１に固定する環状部材の一つを廃止することができ、生産性と生産コストを低減することができる。

以上、本発明に係る圧縮機について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態ではロータリ圧縮機構を持つもので説明したが、スクロール方式やレシプロ方式、スクリュー方式等の圧縮機であってもよく、各種圧縮方式の圧縮機に適用可能である。また、上記実施の形態では、密閉容器１の内部が高温高圧冷媒ガスで満たされる高圧型圧縮機に採用した場合を例にして説明したが、密閉容器内部が低圧冷媒ガスで満たされる低圧型圧縮機であってもよいものである。

つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれるものである。

以上のように、本発明は、焼きばめ固定や溶接固定による障害を解消して高性能な圧縮機を提供することができる。したがって、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等、各種機器の冷凍システムの圧縮機として使用することができる。

１密閉容器
２電動機部
３圧縮機構部
４駆動軸
５ハウジング
６上部カバー
７下部カバー
８端子
９オイル溜まり
１０固定子
１１回転子
１２上軸受部材
１３下軸受部材
１４駆動軸偏心部
１５シリンダ
１６ローリングピストン
１７吐出管
１８アキュームレータ
１９吸入接続管
２０冷媒ガス導入管
２１凹状溝
２２ａ，２２ｂ環状部材
２３ピン軸
２４孔
２５ピン軸挿通孔
２６段部

Claims

電動機部と前記電動機部によって駆動される圧縮機構部とを密閉容器内に収容して構成した圧縮機構部であって、前記電動機部は固定子と回転子とからなり、前記固定子は前記密閉容器に固定した環状部材によって挟み込み固定した圧縮機。
固定子の固定子板はナノ結晶材で形成するとともに０．１ミリ以下のフィルム状薄板とした請求項１に記載の圧縮機。
固定子の外径は固定子を挟み込み固定する環状部材の外径より小径とした請求項１又は２に記載の圧縮機。
環状部材はその線膨張係数が密閉容器の線膨張係数より小さい材料とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
環状部材には固定子が発生するトルクにより回転するのを防止する回り止め部を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
環状部材に固定子側に向かって突出するピン軸を設けるともに、固定子の固定子板には透孔を設け、前記環状部材のピン軸を前記固定子板の透孔に挿入して固定子板を回り止めした請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機。
環状部材の少なくとも一方は密閉容器の内周面に設けた段部によって代用した請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮機。
環状部材は密閉容器に焼きばめ固定した請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮機。