JP2020148108A - モータの取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子に残る応力を低減できるモータの取付方法を提供する。【解決手段】モータ（10）の回転子（11）に繋がる軸（15）を支持する軸受（22）を有した部材（20）を、回転子（11）の径方向の位置を規制するように構成されたケーシング（30）内に固定する第１工程と、モータ（10）の固定子（12）を、ケーシング（30）の内面（32a）に対して、固定子（12）の径方向に隙間を開けて固定する第２工程とを含み、第１工程と第２工程とを任意の順で行う。【選択図】図１

Description

本開示は、モータの取付方法に関するものである。

空気調和装置などに用いられる圧縮機では、ケーシング内にモータが設けられる（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の例では、モータの固定子がケーシングに焼嵌めによって固定されている。

特開２００７−９２６４３号公報

特許文献１のように、固定子を焼嵌めすると、モータの取付後、固定子に応力が残る（換言すると歪みが残る）。固定子に応力が残ると、モータにおいて鉄損が増える懸念がある。

本開示の目的は、固定子に残る応力を低減できるモータの取付方法を提供することにある。

本開示の第１の態様は、
モータ（10）の回転子（11）に繋がる軸（15）を支持する軸受（22）を有した部材（20）を、前記回転子（11）の径方向の位置を規制するように構成されたケーシング（30）内に固定する第１工程（A4,B2）と、
前記モータ（10）の固定子（12）を、前記ケーシング（30）の内面（32a）に対して、前記固定子（12）の径方向に隙間を開けて固定する第２工程（A3,B4）と、
を含み、前記第１工程と前記第２工程とを任意の順で行うことを特徴とするモータの取付方法である。

第１の態様では、ケーシング（30）の内面（32a）に対して、固定子（12）の径方向に隙間（W）を開けて、固定子（12）が固定される。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記ケーシング（30）内には、前記固定子（12）の軸方向の位置を規制する台座（40）が設けられており、
前記第２工程では、前記固定子（12）と前記台座（40）とを、ボルト、リベット、接着、及び溶接の何れかによって固定することを特徴とするモータの取付方法である。

第２の態様では、台座（40）を介して、固定子（12）とケーシング（30）とが固定される。

本開示の第３の態様は、第２の態様において、
前記台座（40）を前記ケーシング（30）内に固定する工程を含むことを特徴とするモータの取付方法である。

本開示の第４の態様は、第１から第３の態様の何れかにおいて、
前記軸受（22）を有する部材（20）は、冷媒を圧縮する圧縮機構（20）であり、
前記第１工程では、前記圧縮機構（20）を前記回転子（11）の径方向の位置を規制するように前記ケーシング（30）に固定することを特徴とするモータの取付方法である。

図１は、実施形態１にかかる圧縮機の断面図である。 図２は、圧縮機の他の断面図を示す。 図３は、圧縮機構と回転子とを駆動軸で連結した状態を示す。 図４は、本体部に台座を取り付けた状態を示す。 図５は、固定子を台座に取り付けた状態を示す。 図６は、サブアセンブリを本体部に取り付けた状態を示す。 図７は、第１鏡板及び第２鏡板を本体部に取り付けた状態を示す。 図８は、サブアセンブリを本体部に取り付けた状態を示す。 図９は、本体部に台座を取り付けた状態を示す。

以下では、モータを有した圧縮機を組み立てる方法の例（製造方法の例）を説明する。

《実施形態１》
図１は、実施形態１にかかる圧縮機（1）の断面図である。この圧縮機（1）は、冷媒（例えばR32,R410A等）を圧縮する。図１に示すように、圧縮機（1）は、モータ（10）、圧縮機構（20）、ケーシング（30）、台座（40）、及びアキュムレータ（50）を備えている。図２に、圧縮機（1）の他の断面図を示す。図２は、図１のII-II断面に相当する。図２は、図１の断面に直交する断面である。以下では、圧縮機（1）の各構成要素について説明した後に、圧縮機（1）を組み立てる方法（換言するとモータ（10）の取り付け方法）を説明する。

〈圧縮機の構成〉
ケーシング（30）は、両端が閉じた円筒状の密閉容器である。ケーシング（30）は、本体部（32）、第１鏡板（33）、第２鏡板（34）を備えている。ケーシング（30）を構成するこれらの部材は、何れも鉄などの金属で構成されている。

本体部（32）は、円筒形状である。本体部（32）は、圧縮機構（20）の径方向の位置を規制している。具体的には、圧縮機構（20）を本体部（32）に圧入できるように、本体部（32）の内径と圧縮機構（20）の外径の寸法関係が設定されている。

第１鏡板（33）、および第２鏡板（34）は、カップ状の部材である。第１鏡板（33）は、本体部（32）の一端に溶接されている。第２鏡板（34）は、本体部（32）の他端に溶接される。

ケーシング（30）には、冷媒を吐出するための吐出管（31）が設けられている。吐出管（31）は、第１鏡板（33）に溶接されている。ケーシング（30）には、アキュムレータ（50）からの配管を固定するためのパイプ材（35）も設けられている。パイプ材（35）は、本体部（32）の側面に溶接されている。

モータ（10）は、この例では、いわゆる磁石埋込型のモータ（IPMモータ）である。モータ（10）は、回転子（11）、固定子（12）、及び駆動軸（15）を備えている。モータ（10）は、ケーシング（30）内に固定されている。具体的には、固定子（12）が、台座（40）を介してケーシング（30）に固定されている。固定子（12）とケーシング（30）との固定については、後に詳述する。

回転子（11）は、電磁鋼板を積層して形成されている。回転子（11）には、永久磁石（11a）が埋め込まれている。回転子（11）の中心には、駆動軸（15）が嵌め込まれている。この例では、回転子（11）と駆動軸（15）とは、圧入で固定されている。駆動軸（15）は、一端が圧縮機構（20）に接続されている（図１参照）。

固定子（12）は、例えば、電磁鋼板を積層して形成される。固定子（12）には、電磁石を形成する複数のコイル（14）が設けられている。固定子（12）の外径は、固定子（12）をケーシング（30）内に入れた状態で、本体部（32）の内面（32a）と固定子（12）の外周面（12a）との間で隙間（W）ができるように設定されている。

固定子（12）には、外側の周縁に、複数の貫通孔（13）が周方向に等ピッチで形成されている（図２を参照）。この例では、貫通孔（13）は、９０°ピッチで設けられている。これらの貫通孔（13）は、固定子（12）の固定に利用される（詳細は後述）。これらの貫通孔（13）は、丸穴である。貫通孔（13）は、後述の絶縁部材（70）を挿入できる直径を有している。

圧縮機構（20）は、いわゆるロータリ式の圧縮機構である。圧縮機構（20）は、ケーシング（30）に収容されている。具体的には、圧縮機構（20）は、ケーシング（30）に圧入されている。圧縮機構（20）は、駆動軸（15）で駆動される。圧縮機構（20）には、駆動軸（15）を支持する軸受（22）が設けられている。

モータ（10）が駆動すると、圧縮機構（20）は、冷媒を吸入する。圧縮機構（20）は、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮機構（20）は、圧縮した冷媒をケーシング（30）内に吐出する。このとき、モータ（10）は、ケーシング（30）内において冷媒に曝される。ケーシング（30）内に吐出された冷媒は、吐出管（31）から吐出される。

台座（40）は、モータ（10）（より正確には固定子（12））をケーシング（30）に固定するための部材である。台座（40）は、固定子（12）の軸方向の位置を規制する。台座（40）は、環状の部材である。台座（40）は、鉄などの金属部材で形成されている。台座（40）は、導電性を有している。

台座（40）には、後述のボルト（60）に対応する複数の雌ねじ（41）が設けられている。台座（40）は、これらの雌ねじ（41）と固定子（12）の貫通孔（13）とが対応するように、ケーシング（30）内に圧入によって固定されている（固定の工程については後述する）。

アキュムレータ（50）は、液冷媒とガス冷媒が混ざった状態の冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離するものである。アキュムレータ（50）と圧縮機構（20）とは、配管によって接続される。

〈圧縮機の組み立て（モータの取り付け）〉
既述の通り、固定子（12）は、台座（40）を介してケーシング（30）に固定されている。この固定には、ボルト（60）、及び絶縁部材（70）が用いられている。本実施形態では、圧縮機（1）を組み立てるために、以下の工程（Ａ１〜Ａ６）を行う。

−工程Ａ１−
工程Ａ１では、圧縮機構（20）と回転子（11）とを駆動軸（15）で連結する（図３を参照）。具体的には、例えば、駆動軸（15）を圧縮機構（20）に圧入する。その後、例えば圧入によって、回転子（11）に駆動軸（15）を取り付ける。以下では、圧縮機構（20）と回転子（11）とを駆動軸（15）で連結したものを「サブアセンブリ」と呼ぶ。

−工程Ａ２−
工程Ａ２では、ケーシング（30）の本体部（32）に、台座（40）を取り付ける。図４は、本体部（32）に台座（40）を取り付けた状態を断面図で示す。この工程では、台座（40）を本体部（32）に圧入することによって、両者を互いに固定している。この工程では、パイプ材（35）を本体部（32）に溶接している。

−工程Ａ３−
工程Ａ３では、固定子（12）を台座（40）に取り付ける。図５に固定子（12）を台座（40）に取り付けた状態を示す。本実施形態では、固定子（12）と台座（40）との固定に、ボルト（60）及び絶縁部材（70）を用いる。

ボルト（60）は、いわゆる六角ボルトである。絶縁部材（70）は、筒状の部材である。絶縁部材（70）は、電気絶縁性を有している。この例では、絶縁部材（70）は、ポリフェニレンサルファイド（Poly Phenylene Sulfide：略称PPS）によって形成されている。絶縁部材（70）には、軸方向（前記筒状の形態における軸方向を意味する）に貫通孔が形成されている。絶縁部材（70）の貫通孔の直径は、ボルト（60）の胴部を通すことができる大きさである。

工程Ａ３では、固定子（12）の貫通孔（13）に、絶縁部材（70）を嵌め込む。工程Ａ３では、ボルト（60）を、絶縁部材（70）の貫通孔に通す。工程Ａ３では、ボルト（60）を、台座（40）の雌ねじ（41）にねじ込む。これにより、固定子（12）は、ケーシング（30）（本体部（32））内に固定される。この状態では、固定子（12）の外周面と本体部（32）の内周面との間には隙間（W）がある。

−工程Ａ４−
工程Ａ４では、サブアセンブリを本体部（32）に取り付ける。図６に、サブアセンブリを本体部（32）に取り付けた状態を示す。この例では、圧縮機構（20）を本体部（32）に圧入している。この圧入によって、ケーシング（30）内では、圧縮機構（20）の径方向の位置が規制される。その結果、回転子（11）の径方向の位置も規制される。

−工程Ａ５−
工程Ａ５では、第１鏡板（33）及び第２鏡板（34）を本体部（32）に取り付ける。図７に第１鏡板（33）及び第２鏡板（34）を本体部（32）に取り付けた状態を示す。工程Ａ５では、第１鏡板（33）及び第２鏡板（34）を本体部（32）にそれぞれ溶接している。これにより、ケーシング（30）が密閉容器として完成する。

−工程Ａ６−
工程Ａ６では、アキュムレータ（50）からの配管を圧縮機構（20）に取り付ける。これにより、圧縮機（1）は完成である（図１を参照）。

〈本実施形態における効果〉
以上の通り本実施形態のモータの取付方法では、ケーシング（30）の内面（32a）に対して、固定子（12）の径方向に隙間（W）を開けて、固定子（12）を固定している。これにより、モータの取付後に固定子（12）に残る応力を低減できる。固定子（12）に残る応力を低下できると、固定子に応力が残る工法（従来工法という）と比べ、モータにおける鉄損が低減する。

例えば、従来工法では、この工法に起因するモータの性能低下を見込んでモータを設計する必要がある。具体的には、固定子のバックヨークの厚みにマージンを持たせる設計等が必要になる。それに対して、本実施形態では、そのようなマージンが不要である。換言すると、本実施形態を採用することで、モータのコストダウンも可能になる。

《実施形態２》
実施形態２では、圧縮機（1）の組み立て工程の他の例を説明する。圧縮機（1）の各構成要素（例えば圧縮機構（20）等）は、実施形態１と同じである。各構成要素の説明は、ここでは割愛する。

〈圧縮機の組み立て（モータの取り付け）〉
本実施形態でも固定子（12）は、台座（40）を介してケーシング（30）に固定されている。この固定には、ボルト（60）、及び絶縁部材（70）が用いられている。本実施形態では、圧縮機（1）を組み立てるために、以下の工程（Ｂ１〜Ｂ６）を行う。

−工程Ｂ１−
工程Ｂ１は、工程Ａ１と同じ作業を行う。工程Ｂ１の実施により、サブアセンブリ（図３を参照）を得ることができる。

−工程Ｂ２−
工程Ｂ２では、サブアセンブリを本体部（32）に取り付ける。図８に、サブアセンブリを本体部（32）に取り付けた状態を示す。この工程では、工程Ａ４と同様の作業を行う。この例では、圧縮機構（20）を本体部（32）に圧入している。この圧入によって、ケーシング（30）内では、圧縮機構（20）の径方向位置が規制される。その結果、回転子（11）の径方向の位置も規制される。なお、この工程では、パイプ材（35）を本体部（32）に溶接している。

−工程Ｂ３−
工程Ｂ３では、ケーシング（30）の本体部（32）に、台座（40）を取り付ける。図９に、本体部（32）に台座（40）を取り付けた状態を示す。この工程では、工程Ａ２と同様の作業を行う。具体的には、台座（40）を本体部（32）に圧入することによって、両者を互いに固定している。

−工程Ｂ４−
工程Ｂ４では、固定子（12）を台座（40）に取り付ける。本実施形態でも、固定子（12）と台座（40）との固定に、ボルト（60）及び絶縁部材（70）を用いる。

工程Ｂ４では、固定子（12）の貫通孔（13）に、絶縁部材（70）を嵌め込む。ボルト（60）は、絶縁部材（70）の貫通孔に通している。ボルト（60）は、台座（40）の雌ねじ（41）にねじ込んでいる。これにより、固定子（12）がケーシング（30）（本体部（32））内に固定される。この状態では、固定子（12）の外周面と本体部（32）の内周面との間には隙間（W）がある。

−工程Ｂ６−
工程Ｂ５は、工程Ａ５と同じ作業を行う。これにより、ケーシング（30）が密閉容器として完成する。

−工程Ｂ６−
工程Ｂ６は、工程Ａ６と同じ作業を行う。工程Ｂ６の完了により、圧縮機（1）が完成する（図１を参照）。

〈本実施形態における効果〉
以上の通り、本実施形態では、圧縮機構（20）の取付を固定子（12）の取り付けに先行して行っている。この場合においても、固定子（12）を、ケーシング（30）の内面（32a）に対して、固定子（12）の径方向に隙間を開けて固定している。そのため、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

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

回転子（11）と駆動軸（15）との固定（工程Ａ１，Ｂ１）、駆動軸（15）と圧縮機構（20）との固定（工程Ａ１，Ｂ１）、台座（40）と本体部（32）との固定（工程Ａ２，Ｂ３）、及び圧縮機構（20）と本体部（32）との固定（工程Ａ４，Ｂ２）では、圧入に代えて、焼嵌め、冷やし嵌め、溶接等の工法を用いてもよい。

例えば、圧縮機構（20）と本体部（32）とを溶接によって固定する場合には、回転子（11）の径方向の位置を規制できるように、各部材の嵌め合いの寸法公差を定める必要がある。嵌め合いに関わる部材は、この寸法公差で加工する必要がある。

固定子（12）と台座（40）の固定方法も例示である。例えば、ボルト（60）に代えて、リベット、接着、溶接等の工法を用いることが考えられる。

工程Ａ１，Ｂ１における、駆動軸（15）、圧縮機構（20）、回転子（11）の組立順も例示である。例えば、先に回転子（11）に駆動軸（15）を取り付け、その後、駆動軸（15）を圧縮機構（20）に取り付けてもよい。

工程Ａ１と工程Ａ２の実施順に限定はない。どちらが先であってもよいし、同時に進行してもよい。

台座（40）に雌ねじ（41）を設ける代わりに、ナットを用いてもよい。ナットを用いる場合には、ボルト（60）を通す貫通孔を台座（40）に形成する。例えば、台座（40）の貫通孔を長穴にしておけば、固定子（12）の位置調整が可能になる。換言すると、固定子（12）と回転子（11）の間のエアギャップの調整が可能になる。

台座（40）とケーシング（30）とは、一体形成してもよい。

台座（40）の形状は例示である。環状には限定されない。台座（40）は、ボルト（60）毎に別個に設けてもよい。

絶縁部材（70）は、筒状の部材を用いる代わりに、流動性を有する樹脂を採用してもよい。具体的には、ボルト（60）の締結後に、その樹脂を貫通孔（13）内に流し込み、流し込んだ樹脂を硬化させればよい。

圧縮機構（20）の形式は例示である。例えば、スクロール式の圧縮機構を採用してもよい。

前記実施形態の製造方法の適用は圧縮機には限定されない。ケーシング内にモータを収容する構造の機器の製造方法として有用である。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、モータの取付方法について有用である。

１０ モータ
１１ 回転子
１２ 固定子
１５ 駆動軸（軸）
２０ 圧縮機構
２０ 圧縮機構（部材）
２２ 軸受
３０ ケーシング
３２ａ 内面
４０ 台座

Claims (4)

1. モータ（10）の回転子（11）に繋がる軸（15）を支持する軸受（22）を有した部材（20）を、前記回転子（11）の径方向の位置を規制するように構成されたケーシング（30）内に固定する第１工程（A4,B2）と、
   前記モータ（10）の固定子（12）を、前記ケーシング（30）の内面（32a）に対して、前記固定子（12）の径方向に隙間を開けて固定する第２工程（A3,B4）と、
   を含み、前記第１工程と前記第２工程とを任意の順で行うことを特徴とするモータの取付方法。
2. 請求項１において、
   前記ケーシング（30）内には、前記固定子（12）の軸方向の位置を規制する台座（40）が設けられており、
   前記第２工程では、前記固定子（12）と前記台座（40）とを、ボルト、リベット、接着、及び溶接の何れかによって固定することを特徴とするモータの取付方法。
3. 請求項２において、
   前記台座（40）を前記ケーシング（30）内に固定する工程を含むことを特徴とするモータの取付方法。
4. 請求項１から請求項３の何れかにおいて、
   前記軸受（22）を有する部材（20）は、冷媒を圧縮する圧縮機構（20）であり、
   前記第１工程では、前記圧縮機構（20）を前記回転子（11）の径方向の位置を規制するように前記ケーシング（30）に固定することを特徴とするモータの取付方法。