JP5135779B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、空気調和機や冷蔵庫等に用いられる圧縮機に関する。

従来、圧縮機としては、密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備えたものがある（特開２００３−３４３４３９号公報：特許文献１参照）。

上記モータは、ロータと、このロータの径方向外側に配置されたステータとを有している。上記ステータは、ステータコアと、上記ステータコアに巻かれたコイルとを有し、上記ステータコアは、上記密閉容器内面に、焼バメもしくは圧入により、取り付けられている。以下は、焼バメを例にして説明しているが、圧入に置き換えても良い。
特開２００３−３４３４３９号公報

しかしながら、上記ステータコアの公差を含めたMIN外径寸法から上記密閉容器の公差を含めたMAX内径寸法を引いた寸法を焼バメ代MIN寸法とし、逆に、上記ステータコアの公差を含めたMAX外径寸法から上記密閉容器の公差を含めたMIN内径寸法を引いた寸法を焼バメ代MAX寸法とすると、焼バメ代MIN寸法から焼バメ代MAX寸法までの範囲は、50μm〜300μm程度となり、通常、この焼きバメ代の範囲で、上記ステータコアは、上記密閉容器内面に取り付けられることになって、上記ステータコアに歪みが発生して、歪みによる鉄損が増加し、モータ効率が低下していた。また、上記ステータコアの振動が上記密閉容器に直接に伝わって、圧縮機の騒音や振動の問題があった。

そこで、この発明の課題は、上記ステータコアと上記密閉容器との上記焼バメ代MIN寸法を50μm未満とし、もしくは、上記ステータコアと上記密閉容器との間に隙間をあけることにより、ステータコアの歪みを抑えてモータ効率を向上できると共に、騒音や振動を低減した圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備え、
上記モータは、ロータと、このロータの径方向外側に配置されたステータとを有し、
上記ステータは、ステータコアと、上記ステータコアの軸方向の両端面のそれぞれに取り付けられた取付用端板と、上記ステータコアの上記両端面のそれぞれに配置されたインシュレータと、上記ステータコアおよび上記インシュレータに共に巻き付けられたコイルとを有し、
上記取付用端板の外径は、上記ステータコアの外径よりも大きく、
上記取付用端板は、上記密閉容器の内面に取り付けられ、
上記取付用端板は、上記ステータコアと上記インシュレータとの間に、位置し、
上記取付用端板の外周部には、流体が通過する流路空間を設けていることを特徴としている。

この発明の圧縮機によれば、上記取付用端板は、上記密閉容器内面に取り付けられているので、上記ステータコアは、上記密閉容器との焼バメなどによる焼バメ代を従来より減らし、または、なくすことができて、上記ステータコアは、主として上記取付用端板を介して、上記密閉容器に取り付けられている。

したがって、上記ステータを上記密閉容器に取り付けたときの上記ステータコアの歪みを抑えて、歪みによる鉄損を低減し、モータ効率を向上できる。また、上記ステータコアの振動が上記密閉容器に直接に伝わることを減らし、または、防止することにより、圧縮機の騒音や振動を低減できる。
また、上記取付用端板の外周部には、流体が通過する流路空間を設けているので、上記流路空間に、潤滑油や冷媒などの流体を、流すことができる。
したがって、上記モータの下流側に流れた潤滑油を、上記流路空間を通して、上記モータの上流側に戻すことができる。また、上記ステータコアは上記取付用端板を介して上記密閉容器に取り付けられているので、上記密閉容器内面と上記ステータコア外面の間には、流体を流すための隙間を確保できるので、上記ステータコアのコアカットを小さくしたり、上記ステータコア外周の形状を自由にできる。

また、一実施形態の圧縮機では、
上記取付用端板は、
上記ステータコアの端面に取り付けられている平板部と、
この平板部の外周面に設けられて周面が上記密閉容器の内面に取り付けられている周壁部と
を有している。

この実施形態の圧縮機によれば、上記取付用端板は、上記ステータコアの端面に取り付けられている平板部と、この平板部の外周面に設けられて周面が上記密閉容器の内面に取り付けられている周壁部とを有するので、上記取付用端板と上記密閉容器の内面との接触面積を増やすことができて、上記取付用端板を上記密閉容器に強固に取り付けることができる。

また、一実施形態の圧縮機では、上記取付用端板は、溶接によって、上記密閉容器の内面に取り付けられている。

また、一実施形態の圧縮機では、上記取付用端板は、溶接によって、上記ステータコアの端面に取り付けられている。

また、一実施形態の圧縮機では、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素である。

この実施形態の圧縮機によれば、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素であるので、上記密閉容器内が非常に高圧になり、膨張変形が大きくなり、上記ステータを上記密閉容器に固定するために、上記ステータの焼バメ代や圧入代を大きくしたり、溶接を行ったり、もしくは、それらを組み合わせた方法により、固定する必要がある。そして、上記ステータコアは、上記取付用端板を介して、上記密閉容器に取り付けられているので、上記取付用端板に歪みが生じても、上記ステータコアに歪みは生じず、性能の向上を図ることができる。

この発明の圧縮機によれば、上記取付用端板は、上記密閉容器内面に取り付けられて、上記ステータコアは、上記密閉容器との焼バメなどによる焼バメ代を従来より減らし、または、なくすことができて、上記ステータコアの歪みを抑えてモータ効率を向上できると共に、騒音や振動を低減できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明の圧縮機の第１実施形態である縦断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１内に配置された圧縮要素２と、上記密閉容器１内に配置され、上記圧縮要素２をシャフト１２を介して駆動するモータ３とを備えている。

この圧縮機は、いわゆる縦型の高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、上記密閉容器１内に、上記圧縮要素２を下に、上記モータ３を上に、配置している。このモータ３のロータ６によって、上記シャフト１２を介して、上記圧縮要素２を駆動するようにしている。

上記圧縮要素２は、アキュームレータ１０から吸入管１１を通して冷媒ガスを吸入する。この冷媒ガスは、この圧縮機とともに、冷凍システムの一例としての空気調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得られる。この冷媒は、例えば、二酸化炭素やＨＣやＲ４１０Ａ等のＨＦＣ、Ｒ２２等のＨＣＦＣである。

上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを、上記圧縮要素２から吐出して密閉容器１の内部に満たすと共に、上記モータ３のステータ５と上記ロータ６との間の隙間を通して、上記モータ３を冷却した後、上記モータ３の上側に設けられた吐出管１３から外部に吐出するようにしている。

上記密閉容器１内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部９が形成されている。この潤滑油は、上記油溜まり部９から、上記シャフト１２に設けられた（図示しない）油通路を通って、上記圧縮要素２等の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。この潤滑油は、例えば、（ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等の）ポリアルキレングリコール油や、エーテル油や、エステル油や、鉱油である。

上記圧縮要素２は、上記密閉容器１の内面に取り付けられるシリンダ２１と、このシリンダ２１の上下の開口端のそれぞれに取り付けられている上側の端板部材５０および下側の端板部材６０とを備える。上記シリンダ２１、上記上側の端板部材５０および上記下側の端板部材６０によって、シリンダ室２２を形成する。

上記上側の端板部材５０は、円板状の本体部５１と、この本体部５１の中央に上方へ設けられたボス部５２とを有する。上記本体部５１および上記ボス部５２は、上記シャフト１２に挿通されている。

上記本体部５１には、上記シリンダ室２２に連通する吐出口５１ａが設けられている。上記本体部５１に関して上記シリンダ２１と反対側に位置するように、上記本体部５１に吐出弁３１が取り付けられている。この吐出弁３１は、例えば、リード弁であり、上記吐出口５１ａを開閉する。

上記本体部５１には、上記シリンダ２１と反対側に、上記吐出弁３１を覆うように、カップ型のマフラカバー４０が取り付けられている。このマフラカバー４０は、（ボルト等の）固定部材３５によって、上記本体部５１に固定されている。上記マフラカバー４０は、上記ボス部５２に挿通されている。

上記マフラカバー４０および上記上側の端板部材５０によって、マフラ室４２を形成する。上記マフラ室４２と上記シリンダ室２２とは、上記吐出口５１ａを介して、連通されている。

上記マフラカバー４０は、孔部４３を有する。この孔部４３は、上記マフラ室４２と上記マフラカバー４０の外側とを連通する。

上記下側の端板部材６０は、円板状の本体部６１と、この本体部６１の中央に下方へ設けられたボス部６２とを有する。上記本体部６１および上記ボス部６２は、上記シャフト１２に挿通されている。

要するに、上記シャフト１２の一端部は、上記上側の端板部材５０および上記下側の端板部材６０に支持されている。すなわち、上記シャフト１２は、片持ちである。上記シャフト１２の一端部（支持端側）は、上記シリンダ室２２の内部に進入している。

上記シャフト１２の支持端側には、上記圧縮要素２側の上記シリンダ室２２内に位置するように、偏心ピン２６を設けている。この偏心ピン２６は、ローラ２７に嵌合している。このローラ２７は、上記シリンダ室２２内で、公転可能に配置され、このローラ２７の公転運動で圧縮作用を行うようにしている。

言い換えると、上記シャフト１２の一端部は、上記偏心ピン２６の両側において、上記圧縮要素２のハウジング７で支持されている。このハウジング７は、上記上側の端板部材５０および上記下側の端板部材６０を含む。

次に、上記シリンダ室２２の圧縮作用を説明する。

図２に示すように、上記ローラ２７に一体に設けたブレード２８で上記シリンダ室２２内を仕切っている。すなわち、上記ブレード２８の右側の室は、上記吸入管１１が上記シリンダ室２２の内面に開口して、吸入室（低圧室）２２ａを形成している。一方、上記ブレード２８の左側の室は、（図１に示す）上記吐出口５１ａが上記シリンダ室２２の内面に開口して、吐出室（高圧室）２２ｂを形成している。

上記ブレード２８の両面には、半円柱状のブッシュ２５，２５が密着して、シールを行っている。上記ブレード２８と上記ブッシュ２５，２５との間と、上記ブッシュ２５，２５と上記シリンダ２１との間は、上記潤滑油で潤滑を行っている。

そして、上記偏心ピン２６が、上記シャフト１２と共に、偏心回転して、上記偏心ピン２６に嵌合した上記ローラ２７が、このローラ２７の外周面を上記シリンダ室２２の内周面に接して、公転する。

上記ローラ２７が、上記シリンダ室２２内で公転するに伴って、上記ブレード２８は、このブレード２８の両側面を上記ブッシュ２５，２５によって保持されて進退動する。すると、上記吸入管１１から低圧の冷媒ガスを上記吸入室２２ａに吸入して、上記吐出室２２ｂで圧縮して高圧にした後、（図１に示す）上記吐出口５１ａから高圧の冷媒ガスを吐出する。

その後、図１に示すように、上記吐出口５１ａから吐出された冷媒ガスは、上記マフラ室４２を経由して、上記マフラカバー４０の外側に排出される。そして、上記密閉容器１内の冷媒ガスは、上記吐出管１３から吐出されて、図外の冷媒回路を循環する。

図１と図３に示すように、上記モータ３は、上記ロータ６と、このロータ６の径方向外側にエアギャップを介して配置された上記ステータ５とを有する。

上記ロータ６は、ロータ本体６１０と、このロータ本体６１０に埋設された磁石６２０とを有する。上記ロータ本体６１０は、円筒形状であり、例えば積層された電磁鋼板からなる。上記ロータ本体６１０の中央の孔部には、上記シャフト１２が取り付けられている。上記磁石６２０は、平板状の永久磁石である。６つの上記磁石６２０が、上記ロータ本体６１０の周方向に等間隔の中心角度で、配列されている。

上記ステータ５は、ステータコア５１０と、上記ステータコア５１０の軸５１０ａ方向の両端面のそれぞれに取り付けられた取付用端板５４０と、上記ステータコア５１０の両端面のそれぞれに配置されたインシュレータ５３０と、上記ステータコア５１０および上記インシュレータ５３０に共に巻き付けられたコイル５２０とを有する。なお、図３では、上記コイル５２０を一部省略し、上記インシュレータ５３０および上記取付用端板５４０を省略して描いている。

上記ステータコア５１０は、積層された複数の鋼板からなる。上記ステータコア５１０は、環状部５１１と、この環状部５１１の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に等間隔に配列された９つのティース部５１２とを有する。

上記コイル５２０は、上記各ティース部５１２にそれぞれ巻かれて複数の上記ティース部５１２に渡って巻かれていない、いわゆる集中巻きである。上記モータ３は、いわゆる６極９スロットである。上記コイル５２０に電流を流して上記ステータ５に発生する電磁力によって、上記ロータ６を、上記シャフト１２と共に、上記シャフト１２の回転軸１２ａを中心として、回転させる。

上記インシュレータ５３０は、上記ステータコア５１０と上記コイル５２０との間に挟持され、上記ステータコア５１０と上記コイル５２０とを絶縁している。

上記取付用端板５４０は、例えば厚さ０．５〜５ｍｍの非磁性の板（例えばステンレス板）にて、環状の平板に形成されている。上記取付用端板５４０は、例えばカシメやピン（リベット）や溶接などによって、上記ステータコア５１０の端面に、取り付けられている。

特に、ピン（リベット）の場合は、上記取付用端板５４０と上記ステータコア５１０の固定穴径について、焼バメ代が少なく上記ステータコア５１０の変形が少ない場合は、同じ寸法でも良いが、逆にどちらかを大きくすることにより、上記取付用端板５４０の焼バメによる変形を、上記ステータコア５１０に伝えない方法もある。

上記取付用端板５４０の外径Ｄｔは、上記ステータコア５１０の外径Ｄｓよりも大きい。上記取付用端板５４０は、上記密閉容器１の内面に取り付けられて、上記ステータコア５１０は、上記密閉容器１との間に隙間を有し、上記密閉容器１との焼バメなどによる焼バメ代を従来より減らす又は、なくしている。

上記取付用端板５４０は、上記密閉容器１に、焼き嵌めなどによって、嵌め込まれている。つまり、上記ステータ５は、上記上下の取付用端板５４０によって、上記密閉容器１に取り付けられている。なお、上記取付用端板５４０を、溶接や圧入などによって、上記密閉容器１に取り付けてもよい。

上記取付用端板５４０の外周部には、潤滑油や冷媒ガス等の流体が通過する流路空間５４１を設けている。この流路空間５４１は、上記取付用端板５４０の外周面を切り欠いた凹部である。なお、上記流路空間５４１を貫通孔としてもよい。上記流路空間５４１には、潤滑油や冷媒などの流体を、流すことができる。

したがって、上記モータ３の下流側に流れた潤滑油を、上記流路空間５４１を通して、上記モータ３の上流側に戻すことができる。具体的に述べると、上記密閉容器１内の冷媒には潤滑油が含まれており、この潤滑油は上記密閉容器１の内面を伝わって、上記密閉容器１の内側と上記ステータコア５の外周との間の隙間を流れ、上記油溜り部９に溜められる。そのため、上記流路空間５４１は、上記密閉容器１の内側と上記ステータコア５１０の外周との間の隙間に対応するように、設けられている。

また、上記ステータコア５１０は上記取付用端板５４０を介して上記密閉容器１に取り付けられているので、上記密閉容器１内面と上記ステータコア５１０外面の間には、流体を流すための隙間を確保できるので、上記ステータコア５１０のコアカットを小さくしたり、上記ステータコア５１０外周の形状を自由にできる。

上記構成の圧縮機によれば、上記取付用端板５４０は、上記密閉容器１の内面に取り付けられて、上記ステータコア５１０は、上記密閉容器１との焼バメなどによる焼バメ代を、従来より減らす又は、なくすことができるので、上記ステータコア５１０は、主として上記取付用端板５４０を介して、上記密閉容器１に取り付けられている。

したがって、上記ステータ５を上記密閉容器１に取り付けたときの上記ステータコア５１０の歪みを抑えて、歪みによる鉄損を低減し、モータ効率を向上できる。また、上記ステータコア５１０の振動が上記密閉容器１に直接に伝わることを減らす又は防止して、圧縮機の騒音や振動を低減できる。

また、上記密閉容器１内の冷媒を、二酸化炭素とした場合、上記密閉容器１内が非常に高圧になり、膨張変形が大きくなり、上記ステータ５を上記密閉容器１に固定するために、上記ステータ５の焼バメ代や圧入代を大きくしたり、溶接を行ったり、もしくは、それらを組み合わせた方法により、固定する必要がある。そして、上記ステータコア５１０は、上記取付用端板５４０を介して、上記密閉容器１に取り付けられているので、上記取付用端板５４０に歪みが生じても、上記ステータコア５１０に歪みは生じず、性能の向上を図ることができる。

（第２の実施形態）
図４は、この発明の圧縮機の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、取付用端板の形状が相違する。図４に示す取付用端板５５０は、環状の平板部５５１と、この平板部５５１の外周面に設けられた周壁部５５２とを有する。

上記平板部５５１は、例えばカシメやピンや溶接などによって、上記ステータコア５１０の端面に取り付けられている。特に、ピン（リベット）の場合は、上記第１の実施形態と同様に、上記取付用端板５５０と上記ステータコア５１０の固定穴径について、焼バメ代が少なく上記ステータコア５１０の変形が少ない場合は、同じ寸法でも良いが、逆にどちらかを大きくすることにより、上記取付用端板５５０の焼バメによる変形を、上記ステータコア５１０に伝えない方法もある。上記周壁部５５２の周面５５２ａは、例えば焼き嵌めや溶接や圧入などによって、上記密閉容器１の内面に、取り付けられている。

上記取付用端板５５０の外周部には、上記第１の実施形態と同様に、潤滑油や冷媒ガス等の流体が通過する（図示しない）流路空間を設けている。

つまり、上記第１の実施形態と同様に、上記取付用端板５５０の外径Ｄｔは、上記ステータコア５１０の外径Ｄｓよりも大きく、上記取付用端板５５０は、上記密閉容器１の内面に取り付けられて、上記ステータコア５１０は、上記密閉容器１との焼バメなどによる焼バメ代を従来より減らす又は、なくしている。上記取付用端板５５０は、例えば厚さ０．５〜５ｍｍの非磁性の板（例えばステンレス板）にて、形成されている。

したがって、上記周壁部５５２の上記周面５５２ａと上記密閉容器１の内面との接触面積を増やすことができて、上記取付用端板５５０を上記密閉容器１に強固に取り付けることができる。

また、上記取付用端板５５０は、上記周壁部５５２が上記ステータコア５１０の端面の外側に向かって延びるように、上記ステータコア５１０に取り付けられている。したがって、上記ステータ５を、上記ステータ５の端部側で、上記密閉容器１に取り付けることができて、上記ステータ５の安定した姿勢を保持できる。

また、図５に示すように、上記取付用端板５５０を、上記周壁部５５２が上記ステータコア５１０の端面よりも内側に向かって延びるように、上記ステータコア５１０に取り付けてもよい。したがって、上記ステータ５を、軸方向の長さを短くしつつ、上記密閉容器１に強固に取り付けることができる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定するものではなく、筒状の例えばパイプにステータを固定する構造であれば適用可能とする。例えば、上記圧縮要素２として、ローラとブレードが別体であるロータリタイプでもよい。上記圧縮要素２として、ロータリタイプ以外に、スクロールタイプやレシプロタイプを用いてもよい。また、上記圧縮要素２として、２つのシリンダ室を有する２シリンダタイプでもよい。上記圧縮要素２が上、上記モータ３が下に配置されていてもよい。

また、集中巻き、分布巻きなどの巻線方法は問わない。フェライト磁石や希土類磁石等の磁石の有無も問わない。ＤＣモータだけでなくＡＣモータでも構わない。回転子を支えるシャフトについても、片持ち、両持ちについても問わない。スロット数や磁極数も問わない。

本発明の圧縮機の第１実施形態を示す縦断面図である。 圧縮機の要部の平面図である。 圧縮機のモータ付近の横断面図である。 本発明の圧縮機の第２実施形態を示す縦断面図である。 取付用端板の他の実施形態を示す縦断面図である。

１ 密閉容器
２ 圧縮要素
３ モータ
５ ステータ
５１０ ステータコア
５１０ａ 軸
５１１ 環状部
５１２ ティース部
５２０ コイル
５３０ インシュレータ
５４０ 取付用端板
５４１ 流路空間
５５０ 取付用端板
５５１ 平板部
５５２ 周壁部
５５２ａ 周面
６ ロータ
１２ シャフト
１２ａ 回転軸
２１ シリンダ
５０ 上側の端板部材
６０ 下側の端板部材
Ｄｓ ステータコアの外径
Ｄｔ 取付用端板の外径

Claims (4)

1. 密閉容器（１）と、この密閉容器（１）内に配置された圧縮要素（２）と、上記密閉容器（１）内に配置されると共に上記圧縮要素（２）をシャフト（１２）を介して駆動するモータ（３）とを備え、
   上記モータ（３）は、ロータ（６）と、このロータ（６）の径方向外側に配置されたステータ（５）とを有し、
   上記ステータ（５）は、ステータコア（５１０）と、上記ステータコア（５１０）の軸（５１０ａ）方向の両端面のそれぞれに取り付けられた取付用端板（５４０，５５０）と、上記ステータコア（５１０）の上記両端面のそれぞれに配置されたインシュレータ（５３０）と、上記ステータコア（５１０）および上記インシュレータ（５３０）に共に巻き付けられたコイル（５２０）とを有し、
   上記取付用端板（５４０，５５０）の外径（Ｄｔ）は、上記ステータコア（５１０）の外径（Ｄｓ）よりも大きく、
   上記取付用端板（５４０，５５０）は、上記密閉容器（１）の内面に取り付けられ、
   上記取付用端板（５４０，５５０）は、上記ステータコア（５１０）と上記インシュレータ（５３０）との間に、位置し、
   上記取付用端板（５４０，５５０）の外周部には、流体が通過する流路空間（５４１）を設けていることを特徴とする圧縮機。
   
2. 請求項１に記載の圧縮機において、
   上記取付用端板（５５０）は、
   上記ステータコア（５１０）の端面に取り付けられている平板部（５５１）と、
   この平板部（５５１）の外周面に設けられて周面（５５２ａ）が上記密閉容器（１）の内面に取り付けられている周壁部（５５２）と
   を有することを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１または２に記載の圧縮機において、
   上記取付用端板（５４０，５５０）は、溶接によって、上記密閉容器（１）の内面に取り付けられていることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載の圧縮機において、
   上記取付用端板（５４０，５５０）は、溶接によって、上記ステータコア（５１０）の端面に取り付けられていることを特徴とする圧縮機。

Images