JP2022072839A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機筐体にステータを固定する際にステータに生じる歪みを低減する。【解決手段】圧縮機筐体と、圧縮機筐体の内部に配置されて冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮機筐体の内部に配置されて圧縮部を駆動するモータと、を備える。モータは、圧縮部の回転軸と同軸に設けられるロータと、ロータの外周側に配置されるステータと、を有する。ステータは、ステータの周方向において、圧縮機筐体の内周面と接触する複数の大径部と、モータの回転中心から外周面までの距離が大径部よりも小さい複数の小径部とが形成される。ステータには、圧縮機筐体の内周面とステータの外周面とが接合された複数の溶接部が設けられ、溶接部がステータの小径部に設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機に関する。

例えば、ロータリ圧縮機は、圧縮機筐体の内部内に配置されたモータを備えており、モータのステータの外周面が圧縮機筐体の内周面に溶接されて固定されたものがある。この種のロータリ圧縮機の製造工程では、圧縮機筐体をステータに焼き嵌め（熱による膨張と収縮を利用し、２つの部品を結合する方法。［１］外側に位置する穴の空いた部品を加熱膨張させて穴の内径を拡げる。［２］内径が広がった外側の部品の穴に、内側に位置する部品を嵌め込む。［３］外側の部品を冷却することで穴の内径が狭まり、外側の部品が内側の部品を締め付けるようにして２つの部品が相互に固定される。）することによりステータを圧縮機筐体に仮止めした後、ステータが嵌め込まれた圧縮機筐体を溶接工程に搬送して溶接を行うことが知られている。

特開２００６－１９１７０２号公報 特開２０１１－５５５７６号公報

圧縮機筐体内に配置されるモータは、ステータに歪みが生じると、ステータの磁化特性が劣化して鉄損が増加し、モータ効率が低下する。このため、圧縮機筐体の焼き嵌めによってステータの仮止めを行う場合、一般に、嵌め合い公差が締まり嵌め（公差の範囲内でステータの外径が圧縮機筐体の内径よりも常に大きい状態）と隙間嵌め（公差の範囲内でステータの外径が圧縮機筐体の内径よりも常に小さい状態）の中間となる中間嵌め（公差の範囲内でのばらつきによって、ステータの外径が圧縮機筐体の内径より大きくもなり小さくもなる状態）になるように、圧縮機筐体の内径が、ステータの外径に対して形成される。これにより、焼き嵌めされた圧縮機筐体から加わる外力によってステータに歪みが生じることが抑制されている。そして、ステータは、焼き嵌めによって圧縮機筐体に対して仮止めされた後、溶接によって圧縮機筐体に対して固定される。つまり、圧縮機筐体内に配置されたステータの仮止め状態を中間嵌めによって維持しながら、溶接によってステータを圧縮機筐体内に固定することで、ステータの歪みを低減しつつステータを圧縮機筐体に強固に固定している。

しかし、中間嵌めとなるように圧縮機筐体の内径を形成する場合であっても、寸法ばらつきで寸法公差の下限値付近になったときには、締まり嵌めと同様に締め代（ステータの外径が圧縮機筐体の内径よりも大きい場合の、ステータの外径と圧縮機筐体の内径との差）が大きくなるおそれがある。締め代が大きくなった場合には、圧縮機筐体に締め付けられたステータに生じる歪みよってモータ効率が低下し、溶接によってステータを圧縮機筐体に固定することの利点も無くなる。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、圧縮機筐体にステータを固定する際にステータに生じる歪みを低減することができる圧縮機を提供することを目的とする。

本願の開示する圧縮機の一態様は、圧縮機筐体と、圧縮機筐体の内部に配置されて冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮機筐体の内部に配置されて圧縮部を駆動するモータと、を備え、モータは、圧縮部の回転軸と同軸に設けられるロータと、ロータの外周側に配置されるステータと、を有し、ステータは、ステータの周方向において、圧縮機筐体の内周面と接触する複数の大径部と、モータの回転中心から外周面までの距離が大径部よりも小さい複数の小径部とが形成され、ステータには、圧縮機筐体の内周面とステータの外周面とが接合された複数の溶接部が設けられ、溶接部がステータの小径部に設けられている。

本願の開示する圧縮機の一態様によれば、圧縮機筐体にステータを固定する際にステータに生じる歪みを低減し、モータ効率の低下を抑えることができる。

図１は、実施例の圧縮機を示す縦断面図である。 図２は、実施例の圧縮機の３相モータを示す横断面図である。 図３は、実施例における３相モータのステータを示す平面図である。 図４は、実施例におけるステータコアを示す平面図である。 図５は、実施例におけるステータコアの要部を示す平面図である。 図６は、実施例におけるステータコアの小径部を拡大して示す平面図である。 図７は、実施例におけるステータコアの貫通孔を拡大して示す平面図である。 図８は、実施例の圧縮機の製造工程においてステータコアに作用する外力および応力を説明するための平面図である。 図９は、実施例におけるステータコアに生じる変形を示す図である。 図１０は、実施例におけるステータコアの変形の矯正を示す図である。 図１１は、実施例におけるステータコアの変形が、溶接によって矯正されることを示すグラフである。 図１２は、実施例におけるステータコアの締め代とモータ効率の減少率との関係を示すグラフである。 図１３は、実施例におけるＡＰＦ効率を説明するためのグラフである。

以下に、本願の開示する圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する圧縮機が限定されるものではない。

図１は、実施例の圧縮機を示す縦断面図である。図１に示すように、圧縮機１は、いわゆるロータリ圧縮機であり、圧縮機筐体としての容器２と、回転軸としてのシャフト３と、圧縮部５と、３相モータ６と、を備える。容器２は、金属材料によって形成されており、密閉された内部空間７を形成している。内部空間７は、概ね円柱状に形成されている。容器２は、水平面上に縦置きされたときに、内部空間７をなす円柱の中心軸が鉛直方向に平行になるように形成されている。容器２には、内部空間７の下部に油溜め８が形成されている。油溜め８には、圧縮部５を潤滑させる潤滑油である冷凍機油８ａが貯留される。容器２には、冷媒を吸入する吸入部としての吸入管１１と、圧縮された冷媒を吐出する吐出部としての吐出管１２と、が接続されている。回転軸としてのシャフト３は、棒状に形成されており、一端が油溜め８に配置されるように、容器２の内部空間７に配置されている。シャフト３は、内部空間７をなす円柱の中心軸を中心に回転可能に容器２に支持されている。シャフト３は、回転することにより、油溜め８に貯留された冷凍機油８ａを圧縮部５に供給する。

圧縮部５は、内部空間７の下部に配置され、油溜め８の上方に配置されている。圧縮機１は、さらに、上マフラーカバー１４と、下マフラーカバー１５と、を備える。上マフラーカバー１４は、内部空間７における圧縮部５の上部に配置されている。上マフラーカバー１４は、内部に上マフラー室１６を形成している。下マフラーカバー１５は、内部空間７における圧縮部５の下部に設けられており、油溜め８の上部に配置されている。下マフラーカバー１５は、内部に下マフラー室１７を形成している。下マフラー室１７は、圧縮部５に形成されている連通路（図示せず）を介して上マフラー室１６に連通している。上マフラーカバー１４とシャフト３との間には、圧縮冷媒吐出孔１８が形成され、上マフラー室１６は、圧縮冷媒吐出孔１８を介して内部空間７に連通している。

圧縮部５は、シャフト３が回転することにより、吸入管１１から供給される冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を上マフラー室１６と下マフラー室１７とに供給する。その冷媒は、冷凍機油８ａと相溶性を有する。３相モータ６は、内部空間７のうちの圧縮部５の上方に配置されている。

図２は、実施例の圧縮機１の３相モータ６を示す横断面図である。図１及び図２に示すように、３相モータ６は、ロータ２１と、ステータ２２と、を備える。ロータ２１は、複数の金属板を積層して円柱状に形成されており、後述のカシメ部２８や、複数のリベット９により一体化されている。ロータ２１の中心にはシャフト３が挿通され、ロータ２１がシャフト３に対して固定されている。ロータ２１には、６個のスリット状の磁石埋め込み孔１０ａが、シャフト３を中心として６角形の各辺をなすように形成されている。各磁石埋め込み孔１０ａは、ロータ２１の周方向に所定間隔をあけて形成されている。磁石埋め込み孔１０ａには、板状の永久磁石１０ｂが埋め込まれている。

ステータ２２は、概ね円筒形に形成されており、ロータ２１の外周側を囲むように配置されている。ステータ２２は、環状のステータコア２３と、上インシュレータ２４及び下インシュレータ２５と、複数の巻き線４６と、を備える（図１参照）。ステータ２２と容器２とは、ステータ２２の周方向に形成された複数の溶接部２０で溶接されている。すなわち、ステータコア２３の外周面は、容器２の内周面に対して、溶接部２０においてスポット溶接されている。各溶接部２０は、ステータ２２の周方向（シャフト３の軸まわり）に間隔をあけて設けられている。また、各溶接部２０は、ステータ２２の軸方向（シャフト３の軸方向）にも複数設けられている。

上インシュレータ２４は、ステータコア２３の上端部に固定されている。下インシュレータ２５は、ステータコア２３の下端部に固定されている。また、図１及び図２に示すように、ステータコア２３には、絶縁フィルム２６が、後述する各ステータコアティース部３２－１～３２－９の間のスロットの内周面に沿って挿入されており、絶縁フィルム２６によってステータコア２３と巻き線４６とが絶縁されている。絶縁フィルム２６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂材料によって形成されている。また、上インシュレータ２４及び下インシュレータ２５は、樹脂材料によって形成されており、ステータコア２３と巻き線４６とを絶縁する絶縁部材である。

（ステータの構造）
図３は、実施例における３相モータ６のステータ２２を示す平面図である。ステータコア２３における後述の複数のステータコアティース部３２－１～３２－９には、図３に示すように、電線である巻き線４６がそれぞれ巻回されている。各ステータコアティース部３２－１～３２－９には、各巻き線４６によって巻回部４５がそれぞれ形成されている。実施形態における３相モータ６は、６極９スロットの集中巻型のモータである（図２参照）。複数の巻き線４６は、複数のＵ相巻き線４６－Ｕ１～４６－Ｕ３と、複数のＶ相巻き線４６－Ｖ１～４６－Ｖ３と、複数のＷ相巻き線４６－Ｗ１～４６－Ｗ３と、を備える。また、ステータ２２において、各巻回部４５から引き出されて一束にまとめられた中性線は、絶縁チューブで覆われて、ステータ２２の周方向（ロータ２１の回転方向）に隣り合う巻回部４５の隙間に挿入されている（図２参照）。

図４は、実施例におけるステータコア２３を示す平面図である。ステータコア２３は、図４に示すように、環状のヨーク部３１と、巻胴部としての複数のステータコアティース部３２－１～３２－９と、を備えており、複数の金属板が積層されて形成されている。金属板は、例えば、ケイ素鋼板等の軟磁性体によって形成されている。

ヨーク部３１は、概ね円筒形に形成されている。複数のステータコアティース部３２－１～３２－９のうちの第１ステータコアティース部３２－１は、概ね柱体状に形成されている。第１ステータコアティース部３２－１は、一端がヨーク部３１の内周側に連続して形成され、すなわち、ヨーク部３１の内周面からステータコア２３の中心軸に向かって突出するように形成されている。複数のステータコアティース部３２－１～３２－９のうちの第１ステータコアティース部３２－１以外のステータコアティース部３２－２～３２－９も、第１ステータコアティース部３２－１と同様に、概ね柱体状に形成されており、ヨーク部３１の内周面からステータコア２３の中心軸に向かって突出している。また、複数のステータコアティース部３２－１～３２－９は、ヨーク部３１の内周面に、ヨーク部３１の周方向において４０度ごとの等間隔に配置されて形成されている。以下、ステータコア２３の複数のステータコアティース部３２－１～３２－９を、ステータコアティース部３２と称する。

また、図４に示すように、ステータコア２３の外周面には、ステータコア２３の周方向における各ステータコアティース部３２に対応する位置に、冷凍機油８ａ及び冷媒が通過する６つの第１凹部３５及び３つの第２凹部３６がステータコア２３の軸方向にわたってそれぞれ設けられている。ステータコア２３の周方向において、隣り合う第２凹部３６同士の間に、２つの第１凹部３５が挟まれるように配置されている。また、３つの第２凹部３６には、上インシュレータ２４及び下インシュレータ２５をステータコア２３に対して位置決めして取り付けるための切欠き溝３６ａが形成されている。ステータコア２３の要部については後述する。

（圧縮機の特徴的な構成）
次に、実施例の圧縮機１の特徴的な構成について説明する。実施例の特徴には、３相モータ６におけるステータコア２３が含まれる。本実施例の圧縮機１の製造工程では、容器２をステータ２２に焼き嵌めすることにより、ステータ２２は容器２に仮止めされる。ステータ２２は、容器２内に仮止めされた後、容器２にスポット溶接されることで固定される。実施例におけるステータ２２のステータコア２３は、その外径が容器２の内径に対して中間嵌めになる寸法に形成され、容器２をステータコア２３に焼き嵌めした際に、容器２からの外力を受ける部分を減らすと共に容器２から加わる外力を緩和するために、外径が異なる部分を有する。これにより、ステータコア２３は、容器２から加わる外力に伴って生じる圧縮歪みが低減される。

図５は、実施例におけるステータコア２３の要部を示す平面図である。図６は、実施例におけるステータコア２３の小径部を拡大して示す平面図である。図４、図５及び図６に示すように、ステータ２２のステータコア２３には、ステータコア２３の周方向において、容器２の内周面に中間嵌めにより嵌め合わされる複数の大径部３７と、容器２の内周面に隙間嵌めされる複数の小径部３８とが、冷凍機油８ａが通過する第１凹部３５または第２凹部３６を挟んで形成されている。つまり、ステータコア２３の周方向において、各大径部３７と各小径部３８が所定の間隔をあけて配置されている。大径部３７及び小径部３８は、ステータコア２３の環状のヨーク部３１の外周面の一部を指している。

したがって、３相モータ６の回転中心であるステータコア２３の中心Ｏから大径部３７の外周面までの距離（大径部外径）をＲ１、中心Ｏから小径部３８の外周面までの距離（小径部外径）をＲ２としたとき、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たす。また、中心Ｏから容器２の内周面までの距離（筐体内径）をＲ３とすると、Ｒ３＞Ｒ２の関係を満たす。また、容器２の内周面に隙間嵌めされる各小径部３８は、小径部３８の外周面と容器２の内周面との隙間Ｇ（＝Ｒ３－Ｒ２）（図６）が、０よりも大きく、２５０［μｍ］以下に形成されている。隙間Ｇは、例えば、５０［μｍ］≦Ｇ≦２５０［μｍ］に設定されている。

言い換えると、容器２をステータコア２３に焼き嵌めしたときにステータコア２３が容器２の内周面に接する接触部が大径部３７であり、ステータコア２３が容器２の内周面に接しない隙間嵌めとなる非接触部が小径部３８である。容器２内に各大径部３７が焼き嵌めにより嵌め合わされたステータコア２３は、容器２が各小径部３８のみでスポット溶接される。したがって、容器２には、容器２の内周面とステータコア２３の外周面とが接合された複数の溶接部２０が設けられており、溶接部２０が小径部３８のみに設けられている。なお、大径部３７は、ステータコア２３を容器２内に仮止めするための接触部であり、仮止めするために少なくとも２つの大径部３７がステータコア２３に設けられていればよい。

本実施例におけるステータコア２３は、３つの大径部３７と、６つの小径部３８と、を有する。３つの大径部３７は、ステータコア２３の周方向に等間隔に配置されている。６つの小径部３８は、ステータコア２３の周方向において、各大径部３７を挟んで２つずつ配置されている。なお、大径部３７及び小径部３８の各個数は、上述の個数に限定されず、３相モータ６のスロット数に応じて、例えば、小径部３８の個数が大径部３７の個数の２倍以上であればよい。

ステータコア２３の周方向において、ステータコア２３の外周面に沿う大径部３７の円周方向長さＷ１と小径部３８の円周方向長さＷ２が同等になるように形成されている。各大径部３７及び各小径部３８は、ステータコア２３の中心Ｏまわりの中心角が２０度程度に設定されている（図４参照）。

ステータコア２３の周方向において、ステータコア２３の外周面に沿う複数の小径部３８の各円周方向長さＷ２を合計した小径範囲は、複数の大径部３７の各円周方向長さＷ１を合計した大径範囲よりも大きい。すなわち、６つの小径部３８の各円周方向長さＷ２の合計である６Ｗ２は、３つの大径部３７の各円周方向長さＷ１の合計である３Ｗ１よりも大きい。これにより、ステータコア２３の周方向において、ステータコア２３の外周面が容器２の内周面に接する大径範囲を減らし、焼き嵌め時に容器２からステータコア２３へ加わる外力を適切に低減できる。

図４及び図５に示すように、複数の大径部３７の各々には、積層された複数の金属板が一体化されて固定されるカシメ部２８が設けられている。カシメ部２８は、金属板の一部を金属板の厚み方向に突出するようにかしめることで、金属板同士を互いに接合している。小径部３８には、カシメ部２８が設けられていない。

図７は、実施例におけるステータコア２３の貫通孔を拡大して示す平面図である。図５及び図７に示すように、複数の小径部３８の各々には、シャフト３の軸方向に沿ってステータコア２３を貫通する貫通孔２９が設けられている。貫通孔２９は、ステータコア２３の周方向に延びる幅狭な長孔状の開口に形成されている。貫通孔２９は、ステータコア２３の周方向に延びる円弧状の長辺２９ａと、ステータコア２３の周方向における長辺２９ａの両端に形成された頂点２９ｂと、を有する。

貫通孔２９は、小径部３８と容器２との溶接時にステータコア２３に加わる熱を遮断する断熱空間として作用する。また、溶接部２０から貫通孔２９に到達した熱の一部は、円弧状の長辺２９ａに沿うように周方向に逃がされるので、溶接部２０からの熱が貫通孔２９を回り込みにくくなっている。このため、溶接時の熱によって、ステータコアティース部３２の間に形成される絶縁フィルム２６（図１、２）が溶けてしまうことを抑えられる。なお、溶接部２０からステータコア２３に伝わる熱を遮断する観点では、ステータコア２３の径方向に対する貫通孔２９の位置が、小径部３８の外周側の近くに配置されることが好ましい。また、各貫通孔２９は、ステータコア２３の周方向における中心側（長辺２９ａの中点付近）が最も太くなるよう形成されていることで、溶接部２０に近い部分からの熱が内径側に伝わりにくくなっている。加えて、貫通孔２９は円弧状の長辺２９ａを備えることで、ステータコア２３を通る磁束の流れが妨げられにくくなっている。

（圧縮機の製造工程においてステータコアに作用する外力および応力）
以上のように構成されたステータコア２３に外力および応力について説明する。図８は、実施例の圧縮機１の製造工程においてステータコア２３に作用する外力および応力を説明するための平面図である。図９は、実施例の圧縮機１の製造工程において、容器２をステータコア２３へ焼き嵌め（仮止め）したことでステータコア２３に生じる変形を、数値解析の解析結果で示す図である。図１０は、実施例の圧縮機１の製造工程において、焼き嵌め（仮止め）によって生じたステータコア２３の変形が、仮止め後の溶接によって矯正（相殺）されることを、数値解析の解析結果から示した図である。図１０では、６つの小径部３８のうち、３つの小径部３８が容器２に溶接された状態を想定して解析されている。

図８は、実施例の圧縮機１の製造工程において、各工程でステータコア２３に加わる外力および応力を模式的に示したものである。図８は、矢印の順番に、焼き嵌め前のステータコア２３、焼き嵌めによって３か所の大径部３７が容器２に対して仮止めされたステータコア２３、焼き嵌めでの仮止め後に６か所の小径部３８が容器２に対して溶接されたステータコア２３を、それぞれ示している。

図９は、実施例の圧縮機１の製造工程において、図８の１番目の図と２番目の図で示した、焼き嵌めによって３か所の大径部３７が容器２に対して焼き嵌めされる前後での、ステータコア２３の変形量の解析結果である。図９では、３か所の大径部３７の各々に加わる焼き嵌めによる外力を、約６ＭＰａと仮定して解析している。図９において、輪郭のみの線は、焼き嵌め前のステータコア２３の輪郭を示しており、内側が塗りつぶされている線は、焼き嵌め後のステータコア２３の輪郭を示している。なお、変形の仕方を分かりやすく示すため、図９ではステータコア２３の変形が誇張して描かれている。また、塗りつぶしの色が濃い箇所は、焼き嵌め前後での変形量が大きい箇所を示しており、塗りつぶしの色が薄い箇所は、焼き嵌め前後での変形量が小さい箇所を示している。

図１０は、実施例１の圧縮機１の製造工程において、図８の１番目の図と３番目の図で示した、焼き嵌めによる仮止めを行う前と、焼き嵌め後の溶接によって６か所の小径部３８が容器２に対して溶接された後での、ステータコア２３の変形量の解析結果である。図１０では、３か所の大径部３７の各々に加わる焼き嵌めによる外力を約６ＭＰａと仮定し、６か所の小径部３８の各々に加わる溶接による外力を５～２０ＭＰａと仮定して解析している。図１０において、輪郭のみの線は、図８の１番目の図で示される、焼き嵌め前のステータコア２３の輪郭を示しており、内側が塗りつぶされている線は、図８の３番目の図で示される、焼き嵌めと溶接とを行なった後のステータコア２３の輪郭を示している。図９と同様に、変形の仕方を分かりやすく示すため、図１０ではステータコア２３の変形が誇張して描かれている。また、塗りつぶしの色が濃い箇所は、焼き嵌めと溶接とを行う前後での変形量が大きい箇所を示しており、塗りつぶしの色が薄い箇所は、焼き嵌めと溶接とを行う前後での変形量が小さい箇所を示している。

図８及び図９に示すように、圧縮機１の製造工程では、容器２の内周面にステータコア２３の各大径部３７の外周面が中間嵌めでの焼き嵌めにより嵌め合わされると共に、容器２の内周面に各小径部３８の外周面が隙間嵌めにより嵌め合わされた状態で、容器２がステータコア２３に焼き嵌めされる。これにより、容器２とステータコア２３とが各大径部３７によって仮止めされる。

９スロットの３相モータ６の場合、従来のステータコアを容器２内に仮止めしたときは、ステータコアの周方向の９箇所が容器２内に接する（９面嵌め）。この構造と比較して、実施例では、ステータコア２３の周方向の３箇所である３つの大径部３７のみが容器２内に接する（３面嵌め）。このため、実施例は、ステータコア２３に焼き嵌めされる容器２によってステータコア２３が外力を受ける箇所を９箇所から３箇所に減らすことが可能になる。このため、実施例では、容器２からステータコア２３に加わる外力が低減されている。

また、容器２に対して中間嵌めとなる大径部３７が、ステータコア２３の寸法ばらつきによって寸法公差の下限値になることで、容器２に対して締め代が生じる（Ｒ１＞Ｒ３となる）場合であっても、３つの大径部３７のみが容器２内に接することにより、ステータコア２３が溶接部２０からの外力を受ける箇所を減らすことが可能になる。

上述のように容器２がステータコア２３に焼き嵌めされたとき、図８及び図９に示すように、ステータコア２３は、ステータコア２３の中心軸に直交する平面上において、容器２の内周面に接する３つの大径部３７が、ステータコア２３の中心Ｏ側に向かう外力を容器２から受ける（図８の中央の図の実線矢印を参照）。また、３つの大径部３７が中心Ｏ側に向かう外力を受けることに伴い、ステータコア２３の内部には、溶接部２０からの外力に対する抵抗力として、ステータコア２３の周方向において隣り合う大径部３７間の中央部分に、外周側に向かう応力（圧縮応力）が生じる（図８の中央の図の破線矢印を参照）。このため、図９における輪郭のみの線と内側が塗りつぶされた線とのずれから分かるように、焼き嵌めによって、ステータコア２３は、３つの各大径部３７近傍が内径側に潰れ、６つの各小径部３８近傍が外径側に押し出されたような、三角形状に変形する。

続いて、図８および図１０に示すように、容器２内にステータコア２３が焼き嵌めされた後、ステータコア２３の各小径部３８が容器２とスポット溶接されることで各溶接部２０が形成される。各小径部３８と容器２が各溶接部２０によって接合されると、図８に示すように、６つの各小径部３８は、溶接部２０からステータコア２３の中心Ｏへ向かう方向へ外力を受ける。同時に、各小径部３８が中心Ｏへ向かう外力を受けることに伴い、この外力への抵抗力として、各大径部３７にステータコア２３の外周側に向かう応力（圧縮応力）が生じる。このような外力および応力が各小径部３８と各大径部３７に作用することで、ステータコア２３の中心軸に直交する平面上において、容器２の焼き嵌めに伴ってステータコア２３に生じた三角形状の変形が円形状に矯正される。これにより、ステータコア２３の内周側の形状を、ロータ２１の外周面に沿った円形状に維持でき、ステータコア２３とロータ２１の間のエアギャップの偏りを小さくできる。よって、ステータコア２３の周方向での磁気バランスが均一化され、振動の悪化を防止し騒音を抑制することができる。また、ステータコア２３の内周側の形状が円形状に保たれることで、ステータコア２３の内周側にロータ２１を挿入しやすくなり、寸法のばらつきによる３相モータ６の組み立て性の悪化を防止できる。

ここで、ステータコア２３の大径部３７と容器２との間に締め代Ｓが生じる条件は、焼き嵌め前の時点でのステータコア２３の大径部３７の大径部外径Ｒ１と容器２の筐体内径Ｒ３とがＲ１＞Ｒ３の関係を満たすことであり、このときの締め代ＳはＳ＝Ｒ１－Ｒ３で表される。よって、締め代Ｓが生じるとき、Ｓ＝Ｒ１－Ｒ３＞０よりＲ１＞Ｒ３を満たす。一方、ステータコア２３の小径部３８と容器２との間に隙間Ｇが生じる条件は、焼き嵌め前の時点でのステータコア２３の小径部３８の小径部外径Ｒ２と容器２の筐体内径Ｒ３とがＲ３＞Ｒ２の関係を満たすことであり、このときの隙間ＧはＧ＝Ｒ３－Ｒ２で表される。よって、隙間Ｇが生じるとき、Ｇ＝Ｒ３－Ｒ２＞０よりＲ３＞Ｒ２を満たす。これら２つの条件をまとめると、焼き嵌め前の時点でＲ２＜Ｒ３＜Ｒ１を満たすとき、焼き嵌めで生じた変形を溶接により緩和することが可能になる。

変形したステータコア２３の小径部３８を容器２に溶接したとき、上述のように各小径部３８にステータコア２３の中心Ｏ側に向かう外力が作用するので、ステータコア２３の溶接部２０に荷重（溶接荷重と称する。）が加わる。溶接部２０に加わる溶接荷重に応じて、ステータコア２３のティース部３２における中心Ｏからの内径が変化する。

（小径部の溶接によるステータコアの変形の矯正）
図１１は、上述のように容器２の焼き嵌めに伴ってステータコア２３に生じた変形が、小径部３８を容器２に溶接することによって矯正されたことを示すグラフである。図１１は、中間嵌めにおいてステータコア２３の締め代Ｓ（ステータコア２３の大径部３７の大径部外径Ｒ１と容器２の筐体内径Ｒ３との差：Ｒ１－Ｒ３）が０以上の場合に、焼き嵌めや溶接によってステータコア２３のティース部３２が最も変形した箇所の変形量を示している。図１１において、横軸がステータコア２３の締め代Ｓ［μｍ］を示し、縦軸がステータコア２３のティース部３２の内径における最大の変位量［μｍ］を示している。

図１１のＱ１は、実施例の圧縮機１の製造工程において、容器２がステータコア２３の３か所の大径部３７で焼き嵌めされた際にステータコア２３のティース部３２に生じる最大の変形量を示している。図１１のＱ１が示すように、ステータコア２３の３つの大径部３７での焼き嵌めのみの場合（６つの小径部３８の溶接前の時点）では、ステータコア２３の締め代Ｓが大きいほど、ステータコア２３のティース部３２が大きく変形していることが分かる。

図１１のＱ２～Ｑ５は、実施例の圧縮機１の製造工程において、３か所の大径部３７で焼き嵌めされた後のステータコア２３が、さらにステータコア２３の６か所の小径部３８で溶接された際に、ステータコア２３のティース部３２に生じる最大の変形量を示している。Ｑ２～Ｑ５では、それぞれ、溶接時に６か所の溶接部２０の各々からステータコア２３に対して加わると想定される外力を、５ＭＰａ刻みの５～２０ＭＰａであると仮定して解析した。ここでステータコア２３の内径とは、ティース部３２（図４、５参照）の内径Ｒ４を指す。

まず、図１１のＱ２（溶接荷重：５ＭＰａ）に着目すると、ステータコア２３の締め代が０μｍのとき、ステータコア２３の内径Ｒ４の変位量は約６μｍであり、Ｑ１の焼き嵌めのみ（溶接無し）の場合の０μｍよりも変位量が大きくなっている。すなわち、締め代が０μｍのときは溶接によって溶接前よりもステータコア２３が大きく変形してしまう。一方、Ｑ２においてステータコア２３の締め代が２０μｍのときのステータコア２３の変位量は約５μｍであり、Ｑ１において締め代が２０μｍのときのステータコア２３の変位量８μｍよりも変位量が小さい。すなわち、溶接荷重が５ＭＰａかつ締め代が２０μｍのときは、溶接によって溶接前よりもステータコア２３の変形を緩和することができる。同様に、ステータコア２３の締め代が４０μｍ以上の範囲では、同じ締め代の場合で比較すると、溶接前よりも溶接後の方がステータコア２３の内径Ｒ４の変位量（ステータコア２３の変形量）が緩和されている。以上のことから、溶接荷重が５ＭＰａの場合は、締め代が２０μｍ以上の（１０μｍよりも大きい）範囲では、溶接前よりも溶接後の方がステータコア２３の変形が緩和されていると言える。

同様に、図１１のＱ３（溶接荷重：１０ＭＰａ）に着目すると、ステータコア２３の締め代が０μｍのときは、ステータコア２３の内径Ｒ４の変位量は約１３μｍであり、Ｑ１の焼き嵌めのみ（溶接無し）の場合の０μｍよりも変位量が大きくなっている。すなわち、Ｑ３においても締め代が０μｍのときは溶接によって溶接前よりもステータコア２３が大きく変形してしまう。これに対し、ステータコア２３の締め代が２０μｍのときは、Ｑ３におけるステータコア２３の内径Ｒ４の変位量は約８μｍであり、溶接前のＱ１の場合と比べてもステータコア２３の変形量は変わらない。一方、ステータコア２３の締め代が４０μｍのときは、Ｑ３におけるステータコア２３の変位量が約９μｍであり、Ｑ１において締め代が４０μｍのときのステータコア２３の変位量１６μｍよりも変位量が小さい。すなわち、溶接荷重が１０ＭＰａかつ締め代が４０μｍのときは、溶接によって溶接前よりもステータコア２３の変形を緩和することができる。同様に、ステータコア２３の締め代が６０μｍ以上の範囲では、同じ締め代の場合で比較すると、溶接前よりも溶接後の方がステータコア２３の内径Ｒ４の変位量（ステータコア２３の変形量）が緩和されている。以上のことから、溶接荷重が１０ＭＰａの場合は、締め代が２０μｍよりも大きい範囲で、溶接前よりも溶接後の方がステータコア２３の変形が緩和されていると言える。

同様に、図１１のＱ４（溶接荷重：１５ＭＰａ）から、溶接荷重が１５ＭＰａの場合は、締め代が４０μｍ以上の（３０μｍよりも大きい）範囲で、溶接前よりも溶接後の方がステータコア２３の変形が緩和されていると言える。また、図１１のＱ５（溶接荷重：２０ＭＰａ）から、溶接荷重が２０ＭＰａの場合は、締め代が４０μｍよりも大きい範囲で、溶接前よりも溶接後の方がステータコア２３の変形が緩和されていると言える。

すなわち、図１１に示すように、Ｑ１で示される溶接前の時点では、焼き嵌めしたときのステータコア２３の締め代が大きくなる程（容器２からステータコア２３が受ける外力が大きくなる程）、ステータコア２３の内径Ｒ４の変位量は大きくなっている。一方、Ｑ２～Ｑ５で示される溶接後の時点では、溶接前であるＱ１の線を基準として、Ｑ１よりも下側に位置するような締め代と溶接荷重の組合せでは、ステータコア２３の内径Ｒ４の変位量が増大している（すなわち、溶接することによって溶接前よりもステータコア２３が大きく変形してしまう）。しかし、Ｑ２～Ｑ５において溶接前であるＱ１の線よりも上側に位置するような締め代と溶接荷重の組合せでは、溶接前の時点よりも溶接後の方がステータコア２３の内径Ｒ４の変位量が小さく抑えられている（すなわち、溶接することによって溶接前よりもステータコア２３の変形が抑えられる）。このとき、溶接荷重をＱ（ＭＰａ）とし、焼き嵌めにおける締め代をＳ（μｍ）とすると、図１１から、Ｓ／Ｑ＞２０／１０＝２［μｍ／ＭＰａ］を満たす範囲で、溶接後に変形が緩和されていることがわかる。

以上のように、小径部３８が容器２に接合された溶接部２０によって、焼き嵌めによってステータコア２３に生じた変形が矯正される。また、ステータコア２３の締め代が増えた場合にも、溶接部２０によって、ステータコア２３の変位量が増えることが抑えられる。したがって、小径部３８が容器２に接合された溶接部２０は、ステータコア２３の変形を抑えて、ステータコア２３とロータ２１間エアギャップの歪みを緩和できる。

（実施例と比較例との比較）
図１２は、実施例におけるステータコア２３の締め代とモータ効率（３相モータ６に入力された電気的エネルギーに対する、３相モータ６から出力される機械的エネルギーの比）の減少率との関係を示すグラフである。図１２において、縦軸がモータ効率の減少率［％］を示し、横軸がステータコア２３の締め代［μｍ］を示している。比較例は、ステータコア２３の外周面の９箇所が容器２の内周面に接する９面嵌め構造であり、比較例のモータ効率の減少率を図１２において実線Ｌ１及び破線Ｌ２で示している。実施例は、ステータコア２３の３つの大径部３７の外周面が容器２の内周面に接する３面嵌め構造であり、実施例のモータ効率の減少率を図１２において実線Ｌ３及び破線Ｌ４で示している。図１２において、実線Ｌ１、Ｌ３が解析値であり、破線Ｌ２、Ｌ４が実測値である。また、破線Ｍは、嵌め合い交差の下限値となる最大締め代であり、例えば、６０～８０［μｍ］程度に設定されている。

図１２に示すように、実施例と比較例では共に、ステータコアの締め代の増加に従ってモータ効率が低下するが、実線Ｌ３及び破線Ｌ４で示す実施例におけるモータ効率の減少率は、実線Ｌ１及び破線Ｌ２で示す比較例におけるモータ効率の減少率よりも小さい。すなわち、実施例の３面嵌め構造によれば、比較例の９面嵌め構造よりもモータ効率の低下を抑えられる。

図１３は、実施例におけるＡＰＦ効率（通年エネルギー消費効率）を説明するためのグラフである。図１３では、実施例と比較例について、ステータコアに対する容器２の焼き嵌め前と焼き嵌め後のＡＰＦ効率の変化を示している。上述と同様に、比較例は、９面嵌め構造である。実施例は３面嵌め構造である。

図１３に示すように、比較例では、容器２の焼き嵌め前にＡＰＦ効率が９１．５８％だったのが、容器２の焼き嵌め後にはＡＰＦ効率が９１．１９［％］まで低下する。これに対して、実施例では、容器２の焼き嵌め前にＡＰＦ効率が９１．５８％だったのが、容器２の焼き嵌め後はＡＰＦ効率が９１．４４［％］となっている。すなわち、実施例では、焼き嵌め前後におけるＡＰＦ効率の低下が比較例よりも抑えられている。これは、９面の大径部を備えた比較例では、外力が大径部全てにかかっていたのに対し、３面の大径部３７と６面の小径部３８とを備えた実施例では、小径部３８には外力がかからなくなり、ステータコア２３の歪みが抑えられたためと推定される。

（実施例の効果）
上述したように実施例の圧縮機１の３相モータ６において、ステータ２２のステータコア２３は、ステータコア２３の周方向において、焼き嵌めにより嵌め合わされることで容器２の内周面に接触する複数の大径部３７と、中心Ｏから外周面までの距離が大径部３７よりも小さい複数の小径部３８とが、第１凹部３５または第２凹部３６を挟んで形成されている。容器２およびステータコア２３には、容器２の内周面とステータコア２３の外周面とが接合された複数の溶接部２０が設けられており、溶接部２０はステータコア２３における小径部３８のみに設けられている。そして、小径部３８は、容器２の内周面に隙間嵌めされることで、溶接部２０を除き容器２の内周面には接触しない。これにより、各大径部３７が容器２の内周面に焼き嵌めにより嵌め合わされることで、容器２の内周面にステータコア２３を仮止めできるので、圧縮機１の組み立て性を確保できる。また、各小径部３８が容器２の内周面に隙間嵌めされることで、ステータコア２３の周方向においてステータコア２３の外周面が容器２の内周面に接する領域を減らせるので、ステータコア２３に生じる圧縮歪みを低減できる。また、小径部３８が容器２と接合された溶接部２０が設けられることで、ステータコア２３を容器２に対して強固に固定しつつ、焼き嵌め時にステータコア２３に生じた変形を矯正し、ステータコア２３とロータ２１間のエアギャップを周方向で均整化できる。したがって、実施例によれば、圧縮機１の組み立て性を確保しながら、ステータコア２３の歪みを低減して３相モータ６の効率の低下を抑えることができる。また、図１１に示されるように、小径部３８が溶接されることで、ステータコア２３の内径Ｒ４の変位（ステータコア２３の変形）を、焼き嵌め後の溶接する前の時点よりも緩和できる。さらに、図１２に示されるように、焼き嵌めにおける締め代の大きさに伴うモータ効率の減少を抑制できる。その上、図１３に示されるように、容器２に対して３面の大径部３７で仮止めされることで、容器２に対して９面全てで仮止めされる場合よりも、焼き嵌め前後のＡＰＦ効率の低下を抑制できる。

また、実施例の圧縮機１は、ステータコア２３の周方向において、ステータコア２３の外周面に沿う複数の小径部３８の各円周方向長さＷ２を合計した小径範囲が、複数の大径部３７の各円周方向長さＷ１を合計した大径範囲よりも大きい。これにより、ステータコア２３の周方向において、ステータコア２３の外周面が容器２の内周面に接する大径範囲を減らし、ステータコア２３にかかる外力および応力を低減できる。

また、実施例の圧縮機１において、ステータコア２３の複数の小径部３８の各々には、シャフト３の軸方向に沿ってステータコア２３を貫通する貫通孔２９が設けられている。これにより、貫通孔２９が、小径部３８と容器２との溶接時にステータコア２３に加わる熱を断熱する断熱空間として作用するので、溶接時の熱によってスロットの絶縁フィルム２６が溶けることを防止できる。

また、実施例の圧縮機１において、ステータコア２３の小径部３８の貫通孔２９は、ステータコア２３の周方向に延びて形成されて、ステータコア２３の周方向における貫通孔２９の長さが、ステータコア２３の周方向における溶接部２０の長さよりも大きくなるように形成されている。これにより、溶接部２０から伝わる熱を貫通孔２９で遮断しつつ、ステータコア２３の周方向に沿って熱が逃がされることで、貫通孔２９を回り込んでステータコア２３の内径側へ熱が伝達されるのを抑制できる。このため、溶接時の熱による絶縁フィルム２６の溶けを更に防止できる。

なお、本実施例の圧縮機１は、ロータリ圧縮機に限定されず、スクロール圧縮機等の他の圧縮機に適用されてもよい。

１ 圧縮機
２ 容器（圧縮機筐体）
３ シャフト（回転軸）
５ 圧縮部
６ ３相モータ
８ａ 冷凍機油（潤滑油）
１１ 吸入管（吸入部）
１２ 吐出管（吐出部）
２０ 溶接部
２１ ロータ
２２ ステータ
２３ ステータコア
２９ 貫通孔
３５ 第１凹部（凹部）
３６ 第２凹部（凹部）
３７ 大径部
３８ 小径部
Ｇ 隙間
Ｏ 回転中心（中心）
Ｒ１ 大径部外径
Ｒ２ 小径部外径
Ｒ３ 筐体内径
Ｒ４ ステータコアの内径
Ｓ 締め代
Ｗ１、Ｗ２ 円周方向長さ

Claims (7)

1. 圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体の内部に配置されて冷媒を圧縮する圧縮部と、前記圧縮機筐体の内部に配置されて前記圧縮部を駆動するモータと、を備え、
   前記モータは、前記圧縮部の回転軸と同軸に設けられるロータと、前記ロータの外周側に配置されるステータと、を有し、
   前記ステータは、前記ステータの周方向において、前記圧縮機筐体の内周面と接触する複数の大径部と、前記モータの回転中心から外周面までの距離が前記大径部よりも小さい複数の小径部とが形成され、
   前記ステータには、前記圧縮機筐体の内周面と前記ステータの外周面とが接合された複数の溶接部が設けられ、前記溶接部が前記ステータの前記小径部に設けられている、圧縮機。
2. 前記ステータの外周面には、前記圧縮機筐体内の潤滑油が前記外周面に沿って通過する複数の凹部が、前記ステータの周方向に間隔をあけて形成され、
   前記ステータの周方向において隣り合う前記小径部と前記大径部とが、前記凹部を挟んで形成されている、
   請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ステータの周方向において、各々の前記大径部の前記ステータの外周面に沿う円周方向長さと、各々の前記小径部の円周方向長さとが等しい、
   請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記ステータの周方向において、前記ステータの外周面に沿う前記複数の小径部の各円周方向長さを合計した小径範囲は、前記複数の大径部の各円周方向長さを合計した大径範囲よりも大きい、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧縮機。
5. 前記ステータは、前記小径部の個数が前記大径部の個数の２倍以上である、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧縮機。
6. 前記複数の小径部の各々には、前記回転軸の軸方向に沿って前記ステータを貫通する貫通孔が設けられている、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧縮機。
7. 前記回転中心から前記大径部の外周面までの距離である大径部外径をＲ１、前記回転中心から前記小径部の外周面までの距離である小径部外径をＲ２、前記回転中心から前記圧縮機筐体の内周面までの距離である筐体内径をＲ３としたとき、Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ１を満たし、
   前記ステータは、前記大径部が前記圧縮機筐体に焼き嵌めされ、前記小径部が前記圧縮機筐体に溶接されている、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧縮機。

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