JP3963211B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機用、冷凍機用及び冷蔵庫用等に使われる密閉型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の密閉型圧縮機を示すロータリ圧縮機の縦断面図であり、図６は、ロータリ圧縮機の固定子のコア片を示す断面図であり、図７は、コア片を積層して形成したロータリ圧縮機の固定子の断面図である（巻き線は省略している）。
図１において、１は密閉容器であり、胴部１ａ、上蓋部１ｄ及び下蓋部１ｅから成る。２は電動要素であり、密閉容器１に焼き嵌め固定された固定子２ａ及び駆動トルクを伝達する回転子２ｂから成る。
６は回転軸の軸受け機能を有するフレームであり、８は電動要素２の回転子２ｂからの駆動トルクを伝達する回転軸である。４はフレーム６の軸方向端面に固定され、密閉容器１に固定されたシリンダ、５はシリンダ４内に配置されたピストン、７はシリンダ４の片側に配置されて回転軸８の軸受け機能を有するシリンダヘッドである。シリンダ４、ピストン５、フレーム６、シリンダヘッド７、回転軸８を圧縮要素３と総称する。
１０は密閉容器１に固定され、冷媒ガスを圧縮要素３に導く吸入管である。１１は密閉容器から圧縮冷媒ガスを冷凍サイクルに吐出する吐出管である。
【０００３】
図６、図７において、２ｄは巻線の芯となる複数の磁気突起部で、２ｃは磁気突起部を支持しコアの外周を形成するバックヨーク部で、２ｅはバックヨーク部２ｃに設けられ、複数の磁気突起部２ｄ及びバックヨーク部２ｃを連結する連結部である。コア片２ｈは積層され、磁気突起部２ｄに巻き線され、図６の形状から連結部２ｅを軸にして折り曲げて図７の様に環状に形成し、コア連結溶接部２ｆにて接合して固定子２ａを形成する。
【０００４】
次に動作について説明する。電動要素２の回転子２ｂに発生する駆動トルクが圧縮要素３に伝達され、冷媒ガスの圧縮動作が実現する。吸入管１０から圧縮要素３内に取り込まれた冷媒ガスは圧縮された後、密閉容器１内に吐出され、吐出管１１から接続される冷凍サイクルに吐出される。
【０００５】
また、図８は特開昭５８−４１２８１に示されたロータリ圧縮機を示す縦断面図である。図８において、前記の図５の圧縮機と同じ又は相当する部分は同一番号を付し、説明を省略する。
本圧縮機では、電動要素２の固定子２ａは、密閉容器１の内面に密接に接合するようにされるとともに、密閉容器１の上部を径方向に縮小加工されることにより形成される段部１ｃとフレ−ム６の上方に伸長した立ち上げ部とで前記の電動要素２の固定子２ａを保持する。
【０００６】
本公報記載の圧縮機は、固定子２ａを段部１ｃとフレ−ム６の立ち上げ部とで保持する構成をとっているが、固定子２ａの外径及び密閉容器１の内径は機械加工等により高精度に維持された状態で、固定子２あは密閉容器１の内面に密接に接合する（整合）ものであり、圧縮機の組立性の改善を主目的とするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、分割式コアで形成された電動要素２の固定子２ａは一般的な一体型のコアの場合と比較して効率は増加するが、剛性が低く、容易に変形しやすくなっている。また、通常密閉容器１はプレス加工により成型されるので、内周面が良好な真円度を保つことは困難であり、内周面の真円度を向上させる為に機械加工を施すとコストが著しく増大する。
【０００８】
そこで、この剛性の弱い電動要素２の固定子２ａが密閉容器１内に焼き嵌め固定されると、固定子２ａのコアは密閉容器１内周の形状にならって大きく変形する。これにより電動要素２の固定子２ａのコアと回転子２ｂのコアとのギャップが不均一となるので、圧縮機運転中の電動要素２の効率が低下し、発生する電磁音も増加する。
【０００９】
また、特開昭５８−４１２８１に示されたロータリ圧縮機は、一般的な一体型のコアを対象とするものであり、密閉容器１内面と固定子２ａコア外面とは高精度加工を前提とし、この固定子２ａを密閉容器１内面に密接に接合して、調整作業を不要とする圧縮機の組立性の改善を主目的とするものである。
そこで、経済的観点から機械加工等の高精度の加工せずに、かつ効率が良い特性を生かすために、分割コア方式のコアを変形なしに密閉容器１に固定する場合に、前記の公報に記載の技術は示唆を与えるものとはならない。
さらに、密閉容器１の上部（電動要素２側）は胴部と一体構造であるため、電動要素２と圧縮要素３を密閉容器１に固定した後の電動要素２の固定子２ａのコアと回転子２ｂのコアのギャップを検査する事は困難であり、ギャップ不良による電磁音が増大した製品がそのままを出荷されてしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、効率の高い分割コア方式のコアから形成される固定子が、必ずしもその特性を発揮できない原因が密閉容器に固定するときの密閉容器内面の影響による変形のため、回転子とのエアギャップの均一性が確保できない点にあることを見出し、固定子の固定時の変形を経済的観点から密閉容器にできるだけ特別の加工をなさずに解決することを目的とする。
即ち、密閉容器に高精度な機械加工を行わず、コストの増加を抑制しながら、電動要素の分割式コアからなる固定子の変形を抑制し密閉容器に固定することにより、電動要素の効率の低下と発生する電磁音の増加を抑制できる密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
また、電動要素の固定子と回転子のギャップ管理を実施することにより、不良品の出荷が防止される密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
また、低コストで効率面と騒音面とで優れ、信頼性面でも優れた密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の密閉型圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、これによって駆動される圧縮要素を収納し、該電動要素の固定子が、巻線の芯となる磁気突起部と、磁気突起部を支持しコアの外周を形成するバックヨーク部と、これら磁気突起部及びバックヨーク部を複数連結する各バックヨーク部に設けられる連結部とからなるコア片を複数個積層し、磁気突起部に巻き線後、連結部により折り曲げて環状に形成される分割コア方式のコアから成る固定子である密閉型圧縮機において、電動要素の固定子が、密閉容器内周に隙間嵌め又は中間嵌めの状態で、固定されるものである。
【００１２】
請求項２の密閉型圧縮機は、請求項１の密閉型圧縮機において、電動要素の固定子が回転軸の軸方向で、両端から押圧され、固定されるものである。
【００１３】
請求項３の密閉型圧縮機は、請求項２の密閉型圧縮機において、密閉容器の一部を径方向に縮小加工して段部を形成し、電動要素の固定子が、回転軸の軸方向で、段部と反対側から押圧部材で段部に押圧され、固定されるものである。
【００１４】
請求項４の密閉型圧縮機は、請求項１〜請求項３のいずれかの密閉型圧縮機において、密閉容器が電動要素側の蓋部を有するものである。
【００１５】
請求項５の密閉型圧縮機は、請求項１〜請求項４のいずれかの密閉型圧縮機において、電動要素の固定子に切り欠き部を設け、密閉容器に切り欠き部に嵌合する突起部を設けることで回転子の回り止めを行うものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の密閉型圧縮機の縦断面図である。図１において、前記の従来技術の図５と同様な部分又は相当する部分は、同一番号を付し、説明を省略する。また、本実施の形態の電動要素の固定子は、所謂分割コア方式のコアから構成される固定子であり、分割コア方式のコア片は従来技術で記載の図６と同じであり、又電動要素の固定子は、同じく従来技術で記載の図７と同じである。
【００１７】
図１において、密閉容器１は、圧縮要素３側（図では下側）が径方向に縮小加工された縮小加工部１ｂであり、径変化部に段部１ｃを有する胴部１ａと、電動要素２側（図では上側）の蓋部である上蓋部１ｄと、圧縮要素３側の蓋部である下蓋部１ｅとから成る。
電動要素２の固定子２ａは、密閉容器１に隙間嵌め又は中間嵌めの状態で配置されている。
９は、密閉容器１に固定され、電動要素２の固定子２ａを回転軸８の軸方向片側（図では上側）から押さえるための図２に示すリング状をした押圧部材である。
上蓋部１ｄは、電動要素２と圧縮要素３が密閉容器１の胴部１ａに固定された後、密閉容器１に溶接される。
【００１８】
次に圧縮機の圧縮動作は、従来技術に記載の圧縮動作と同様であるので省略する。
【００１９】
本実施の形態の圧縮機は、電動要素２の固定子２ａを固定する密閉容器１の胴部１ａの内面は機械加工は施されておらず、電動要素２の固定子２ａは密閉容器１の胴部１ａ内に隙間嵌め又は中間嵌めの状態で配置されている。
また、固定子２ａは、回転軸８の軸方向で、一方は密閉容器１の縮小加工部１ｂの段部１ｃにより押圧され、もう一方は押圧部材９により押圧されているので、密閉容器内１内で固定された状態となっている。そして、電動要素２に駆動トルクが作用しても、密閉容器１内での電動要素２の固定子２ａの回転が生じない強さの力で固定子２ａは押圧されている。
【００２０】
分割コア方式のコア片２ｈから構成される固定子２ａは、一般的な一体型のコアの場合と比較して、環状に連結する前のコアに巻線を行なうため、巻線が比較的容易となり、巻線後環状に連結した後の状態を従来の一体型コアと比較すると、コア内の巻線用に設定した空間に対する巻線の占有量が大きくなる、即ち、巻線が大きく取れ、コア内の無駄な空間が減るのでモータ効率は増加する利点がある。しかしながら、剛性が低く、容易に変形しやすくなっている。また、本実施の形態の密閉容器１は、コストの増加を抑制するため、プレス加工により成型され、機械加工は施されていないので、内周面での真円度は機械加工を施したものと比較して良くない。
しかしながら、本実施の形態では、電動要素２の固定子２ａは、密閉容器１内に隙間嵌め又は中間嵌めの状態で配置されているので、密閉容器１の内面にならっての変形は抑制される。ここで、本発明の隙間嵌め、中間嵌め、又従来の焼き嵌めの嵌め合い代は大きい順に、焼き嵌め（締り嵌め）＞中間嵌め＞隙間嵌め、であり、ＪＩＳ Ｂ ０４０１の規定で、焼き嵌め（締り嵌め）は、「常にしめしろができるはめあい。穴の最大許容寸法より軸の最小許容寸法が大きい（等しい場合も含む）。すなわち、軸の公差域は、完全に穴の公差域より上にある。」、中間嵌めは、「それぞれ許容限界寸法内に仕上げられた穴と軸とをはめあわせるときは、その実寸法によってすきまができることも、しめしろができることもあるはめあい。軸の公差域は穴の公差域に重なりあう。」、隙間嵌めは、「常にすきまができるはめあい。穴の最小許容寸法より軸の最大許容寸法が小さい（等しい場合も含む）。すなわち軸の公差域は完全に穴の公差域の下にある。」と、それぞれ記載されている通りである。なお、穴が密閉容器１の内面であり、軸が固定子２ａに該当する。
そこで、電動要素２の固定子２ａのコアの変形により生じる電動要素２の固定子２ａのコアと回転子２ｂのコアとのギャップの不均一さが抑制され、圧縮機運転中の電動要素２の効率低下と発生する電磁音の増加が抑制される。
【００２１】
さらに、電動要素２の固定子２ａは回転軸８の軸方向で、段部１ｃと押圧部材９とで両側から押圧されている。そこで、密閉容器１内に回転することなく確実に固定され、圧縮機運転中の電動要素２の効率低下と発生する電磁音の増加が抑制される。
【００２２】
また、密閉容器１を胴部１ａと電動要素２側の蓋部である上蓋部１ｄとで構成し、電動要素２を密閉容器１に固定してから上蓋部１ｄを溶接する手順なので、溶接する前に電動要素２の固定子２ａと回転子２ｂのギャップを検査することが可能で、万一ギャップ不良が発生しても確実に見つけることができ、ギャップ不良による電磁音が増加した製品の出荷を防止することが可能となる。
【００２３】
本実施の形態では、固定子２ａを密閉容器１の段部１ｃに当接させ、密閉容器１内面に隙間嵌め又は中間嵌めで固定後、押圧部材９により固定子２ａの上端部を押圧しながら押圧部材９を密閉容器１に溶接等で固定するが、密閉容器１に固定せずに、上蓋部１ｄの下側の端部により押圧部材９を押圧し、上蓋部１ｄを溶接してもよい。さらに、押圧部材９を用いずに、直接上蓋部１ｄの下側の端部により固定子２ａを押圧するようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２の密閉型圧縮機としてのロータリ圧縮機の縦断面図である。図において、前記の実施の形態１と同一部分は同一符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態の密閉容器１は、胴部１ａが縮小加工部１ｂを有していない。そこで、固定子２ａは、上方の押圧部材９と下方の密閉容器１に固定したシリンダ４の伸長部４ａとで回転軸８の軸方向に押圧され、固定される。
その他の点は実施の形態１と同じである。
【００２５】
本実施の形態では、下側の押圧部材９は、シリンダ４の他にフレーム６に伸長部を形成してもよいし、前記の押圧部材９のようなものを密閉容器１の下部に設けてもよい。
さらに、密閉容器１の胴部１ａに縮小加工部１ｂを上部に形成し、これにより形成される段部１ｃを上方の押圧部としてもよい。
【００２６】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３の密閉型圧縮機の電動要素２の固定子２ａの断面図である。図において、前記の従来技術の図７と同一部分は同一符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態では、電動要素２の固定子２ａのコアの一部に切欠き部２ｇを設け、これに対応する密閉容器１の一部に固定子２の切欠き部２ｇに嵌合する回転止めのための突起部1ｆを設けた構造にする。その他の構成は実施の形態１又は実施の形態２と同じである。
本実施の形態の構造によると、固定子２ａの回転防止のために、回転軸８の軸方向から大きな力で電動要素２の固定子２ａを押さえる必要がなくなり、固定子２ａのコアの歪がさらに減少し、圧縮機運転中の電動要素２の効率低下と発生する電磁音の増加が一層抑制される。さらに、組立荷重を減少させることが可能になるので組立装置が安価となり組立装置の寿命も延びる等で圧縮機組立コストが低減化できる。
また、固定子２の切欠き部２ｇに嵌合する突起部1ｆを設けた構造において、固定子２の切欠き部２ｇは、固定子２に軸方向に一端から他端まで形成してもいいし、部分的に形成してもよい。また、突起部1ｆは密閉容器１に切欠き部２ｇに対応して形成する。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の密閉型圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、これによって駆動される圧縮要素を収納し、該電動要素の固定子が、巻線の芯となる磁気突起部と、磁気突起部を支持しコアの外周を形成するバックヨーク部と、これら磁気突起部及びバックヨーク部を複数連結する各バックヨーク部に設けられる連結部とからなるコア片を複数個積層し、磁気突起部に巻き線後、連結部により折り曲げて環状に形成される分割コア方式のコアから成る固定子である密閉型圧縮機において、電動要素の固定子が、密閉容器内周に隙間嵌め又は中間嵌めの状態で固定されるので、剛性の低い電動要素の分割コア方式のコアから成る固定子を使用した場合でも、変形量が抑制され、電動要素の固定子のコアと回転子のコアとのギャップが不均一になることが抑制され、電動要素の効率低下と発生する電磁音の増加が抑制され、効率面と騒音面で優れた密閉型圧縮機が得られる効果がある。
【００２８】
また、請求項２の密閉型圧縮機は、請求項１の密閉型圧縮機において、電動要素の固定子が回転軸の軸方向で、両端から押圧され、固定されるので、電動要素の効率低下と発生する電磁音の増加が抑制されるとともに、固定子の回転が防止できる等固定子が確実に固定され、効率面と騒音面で優れたかつ信頼性が高い圧縮機が得られる効果がある。
【００２９】
また、請求項３の密閉型圧縮機は、請求項２の密閉型圧縮機において、密閉容器の一部を径方向に縮小加工して段部を形成し、電動要素の固定子が、回転軸の軸方向で、段部と反対側から押圧部材で段部に押圧され、固定されるので、固定子の固定が容易に行える。
【００３０】
また、請求項４の密閉型圧縮機は、請求項１〜請求項３のいずれかの密閉型圧縮機において、密閉容器が電動要素側の蓋部を有するので、ギャップ管理が確実に実施でき、ギャップ不良品の出荷が防止できるので、信頼性面でも優れた圧縮機が得られる効果がある。
【００３１】
また、 請求項５の密閉型圧縮機は、請求項１〜請求項４のいずれかの密閉型圧縮機において、電動要素の固定子に切り欠き部を設け、密閉容器に切り欠き部に嵌合する突起部を設けることで回転子の回り止めを行うので、回転軸方向から大きな力で電動要素の固定子を押さえて回り止めを行う必要がなくなり、コアの歪がさらに減少するので、効率面と騒音面で優れた圧縮機が得られる効果があり、組立が容易になるので、組立装置が安価となり組立装置の寿命も延びる等低コストの圧縮機が得られる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の密閉型圧縮機の押圧部材の斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態２の密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３の密閉型圧縮機の電動要素の固定子の断面図である。
【図５】 従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図６】 分割コア方式のコア片を示す図である。
【図７】 分割コア方式のコア片を使用した圧縮要素の固定子の断面図である。
【図８】 従来の別の密閉型圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 密閉容器、１ｃ 段部、１ｄ 電動要素側の蓋部、１ｆ 突起部、２ 電動要素、２ａ固定子、２ｃ バックヨーク部、２ｄ 磁気突起部、２ｅ 連結部、２ｈ コア片、２ｇ 切り欠き部、３ 圧縮要素、９ 押圧部材。

Claims (5)

1. 密閉容器内に電動要素と、これによって駆動される圧縮要素を収納し、該電動要素の固定子が、巻線の芯となる磁気突起部と、前記磁気突起部を支持しコアの外周を形成するバックヨーク部と、これら磁気突起部及びバックヨーク部を複数連結する前記各バックヨーク部に設けられる連結部とからなるコア片を複数個積層し、前記磁気突起部に巻き線後、前記連結部により折り曲げて環状に形成される分割コア方式のコアから成る固定子である密閉型圧縮機において、前記電動要素の固定子が、前記密閉容器内周に隙間嵌め又は中間嵌めの状態で固定されることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記電動要素の固定子が回転軸の軸方向で、両端から押圧され、固定されることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. 前記密閉容器の一部を径方向に縮小加工して段部を形成し、前記電動要素の固定子が、回転軸の軸方向で、前記段部と反対側から押圧部材で前記段部に押圧され、固定されることを特徴とする請求項２記載の密閉型圧縮機。
4. 前記密閉容器が前記電動要素側の蓋部を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の密閉型圧縮機。
5. 前記電動要素の固定子に切り欠き部を設け、前記密閉容器に前記切り欠き部に嵌合する突起部を設けることで前記回転子の回り止めを行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の密閉型圧縮機。

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