JP5155623B2

JP5155623B2 - 密閉型圧縮機の製造方法

Info

Publication number: JP5155623B2
Application number: JP2007221315A
Authority: JP
Inventors: 泉小野田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: JP2009052503A

Description

本発明は密閉型圧縮機の製造方法に係り、特に密閉容器の塑性変形を利用して電動機の固定子を密閉容器に固定する密閉型圧縮機の製造方法に関する。

一般に密閉型圧縮機は密閉容器内に電動機とこの電動機により駆動される圧縮機構部からなる電動圧縮機体とを収納してなる。

この電動圧縮機部の密閉容器への支持、固定には２通りの方式がある。

第１の固定方式を用いる密閉型圧縮機にあっては、密閉容器内に電動機と圧縮機構部からなる電動圧縮機体を密閉容器から離間した状態で収容し、圧縮機構部と密閉容器間に介設されるスプリングにより弾性支持している（例えば、特許文献１参照）。

このような特許文献１記載のスプリング支持方式の密閉型圧縮機にあっては、電動機で発生する振動が直接密閉容器に伝わらないため、インバータキャリア周波数付近の騒音が著しく低下する効果があるが、密閉容器の剛性が低下し、また固有振動数が下がるため、特にインバータ駆動時などで共振すると大きな低周波音が発生する。

第１の固定方式を用いる密閉型圧縮機にあっては、密閉容器内に電動機と圧縮機構部からなる電動圧縮機体を密閉容器内周面に密接した状態で収容、支持している（例えば、特許文献２参照）。

このような特許文献２記載の支持方式は、電動圧縮機部の電動機の固定子を密閉容器に焼嵌し、圧縮機構部をスポット溶接等により密閉容器に固定している。

このため、密閉容器の固定振動数が高くなるが、補強部がなく、密閉型圧縮機の外（例えば防音材や防音箱）での対応が難しい低周波数で共振し易い。

また、固定子の密閉容器への焼嵌は、密閉容器全体を加熱するため、加熱に大きなエネルギーを要する。さらに、この加熱は高周波加熱によるものが多く、電気エネルギーを使う。

また、密閉容器内での固定子の姿勢や位置を素早く決定させるため、あるいは後工程での有人作業に支障をきたさないように、高温になった密閉容器への冷却工程が設けられている。この冷却には電動ファンや冷凍サイクル等が併用される。

従来の製法（焼嵌）では単品精度（例えば密閉容器の真円度や円筒度）をミクロン単位に抑えても、焼嵌温度分布の不均一や、部品の加熱によって生じる加工歪の開放などで、組み込み後の精度は低下する。この精度悪化は電動機の固定子と回転子間のエアーギャップのアンバランス量の悪化を生じさせ、始動特性悪化や磁気アンバランス音などを引き起こす。

一方、密閉型圧縮機の製造工程での電気使用量削減は地球環境保護上、メーカとしての大きな課題となっている。

さらに、近年空気調和機等の省エネ向上を目的として圧縮機に集中巻電動機が搭載される（例えば、特許文献３参照）。

この特許文献３記載の電動機は同一の効率を期待した場合、他の分布巻電動機などと比較すると銅線使用量が少なく、省資源や軽量化に適している。

しかしながら、特許文献１などに記載のように、駆動されるインバータキャリア周波数付近の振動音が密閉容器に伝播し騒音となる場合が多かった。音源である電動機での電磁音低減は、性能とのトレードオフ関係もあり、難しい。また、電磁鋼板の特性上、焼嵌や圧入により固定子に圧縮荷重が加わると電動機効率が低下することが知られている。
特開昭６０−１５９３９１号公報特開２００３−９７４３５号公報特開２００２−１１２４７３号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、製造時の省エネルギーが実現し、部品単品の精度が向上し、電動機効率が向上し、電動機電磁音が低減できる密閉型圧縮機の製造方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る密閉型圧縮機の製造方法は、密閉容器内に電動機と、この電動機により駆動される圧縮機構部とを収納してなる密閉型圧縮機の製造方法において、前記電動機の固定子の外径を前記密閉容器の内径より小さくし、前記固定子の外周面と密閉容器の内周面間の隙間を、前記固定子の内周面と回転子の外周面間の隙間の１／１０以下にするとともに、前記固定子の外周面に凹部を設け、この凹部と対向する前記密閉容器の部分を局部的に加熱するとともに、この加熱部を前記密閉容器の外側から前記固定子側に塑性変形させることにより、前記固定子を前記密閉容器に固定することを特徴とする。

本発明に係る密閉型圧縮機の製造方法によれば、製造時の省エネルギーが実現し、部品単品の精度が向上し、電動機効率が向上し、電動機電磁音が低減できる密閉型圧縮機の製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法について図面を参照して説明する。

図１は本第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の縦断面図であり、図２はその電動機の固定子の密閉容器への固定状態を示す縦断面図である。なお、符号を付さない構成部品は図示しない。

図１に示すように、本第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機１は、密閉容器２を備え、この密閉容器２内には電動機３と、この電動機３により回転軸４を介して駆動される圧縮機構部５とが一体化されてなる電動圧縮機体６を収容してなる。

密閉容器２は主密閉容器２ａとこの主密閉容器２ａの上部に固着される端部密閉容器２ｂとからなる。

電動機３は巻線３ａが集中巻された固定子３ｂと、この固定子３ｂ内で回転し、回転軸４に取り付けられる回転子３ｃからなる。

圧縮機構部５は回転式圧縮方式であり、２個のシリンダ５ａ（シリンダブロック）を備え、この２個のシリンダ５ａには各々シリンダ室５ｂが形成され、さらに、シリンダ室５ｂには、回転軸４に一体に設けられる偏心部４ａと、この偏心部４ａの周面に係合されるローラ５ｃが配される。

このローラ５ｃは、その周方向に沿う肉厚は全て同一であり、回転軸４の回転にともなって偏心部４ａとともに偏心回転をなす。ローラ５ｃの軸方向に沿う外周壁一部はシリンダ室５ｂの内周壁に略接触するようになっており、ローラ５ｃの偏心回転に伴って、その接触位置がシリンダ室５ｂの周方向に沿って徐々に変位する。

ブレード５ｅの一端部はばね収容孔に収容されるばね部材によって弾性的に押圧付勢され、よってブレード５ｅの他端部はローラ５ｃの周面に弾性的に当接している。ブレード５ｅはシリンダ室５ｂに突出するとともに、一端がシリンダ室５ｂに開口し、他端が背面孔に開口するブレード溝内を摺動して、シリンダ室５ｂを圧縮室と、吸込孔５ｄに連通する吸込室とに仕切っている。

密閉型圧縮機１は吸込室に吸い込んだガス冷媒を圧縮室で圧縮し、高温、高圧のガス冷媒として、密閉容器２外へ吐出する。

次に本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法について説明する。

予め、電動機３、回転軸４および圧縮機構部５を用いて電動圧縮機体６を組み立てる。

しかる後、主密閉容器２ａに電動圧縮機体６を組み込む。

図２に示すように、電動機３の固定子３ｂは密閉容器２に嵌合し、固定する。

この固定は固定子３ｂと対向する密閉容器２の一部を局部的に加熱するとともに、加熱部を密閉容器２の外側から固定子側に塑性変形させることにより、固定子を密閉容器に固定して行う。

この固定方法を具体的に説明する。

密閉容器２の内径を、製造公差を持った真円形状に製造する。

この密閉容器２の主密閉容器２ａに挿入する固定子３ｂの外周３ｂ_１には、複数の外周窪み（凹部）３ｂ_２を設ける。

主密閉容器２ａの内周２ａ_１と固定子３ｂの外周３ｂ_１間の隙間は、ほぼゼロ（滑合ないし製造公差により部分的な軽圧入）にする。固定子３ｂと主密閉容器２ａ間は強固ではないが僅かな接触状態である。

所定の位置に固定子３ｂを挿入後、この固定子３ｂの外周窪み部３ｂ_２に対応する密閉容器２の外周部２ａ_２を局部的に、密閉容器２の構成材料の融点近くまで高周波加熱等で加熱する。

この加熱により軟化している個所を回転ポンチ等で突き、密閉容器２の内周２ａ_１に凸状突起２ａ_３を作る。

この凸状突起２ａ_３が固定子３ｂの外周窪み部３ｂ_２に食い込み、密閉容器２と固定子３ｂ間に保持力が生じる。これにより、落下等の上下、モータトルクなどの回転方向への強度を確保しつつ、法線方向に柔なる固定状態が実現する。

なお、局部的加熱は高周波加熱に限らず、レーザを用いてもよい。これにより、全体に影響を及ぼさない局所的な範囲での加熱が可能となり、また加熱した個所のケース内径真円度のみが熱変形し、固定子を保持でき、塑性加工が不要である。

固定子３ｂの密閉容器２への固定が終了したら、端部密閉容器２ｂを主密閉容器２ａに挿入し、溶接する。

本第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法によれば、主密閉容器２ａの内周２ａ_１と固定子３ｂの外周３ｂ_１間の隙間をほぼゼロにし、外周窪み部３ｂ_１に対応する外周部２ａ_２を局部的に加熱し、塑性加工することで固定するので、大量のエネルギーを必要とする従来の焼嵌と異なり、加熱熱量が少なくてすみ、また、大きな圧入力を必要としない。

従って、部品精度を維持することができ、電動機のギャップのアンバランス量など組立後の諸精度が確保でき、また、製造時の省エネルギー化が実現する。

さらに、焼嵌や圧入により固定子に圧縮荷重が加わることがないので、電磁鋼板の特性に起因する電動機効率の低下がない。

また、電動機で発生したインバータキャリア周波数近傍の電磁音の伝播通路が遮断され、密閉容器から放射されにくくなり、電動機電磁音が低減できる。

さらに、固定子と主密閉容器間は強固ではないが僅かな接触状態であり、ケースの振動を抑制する減衰効果を有する。

本第１実施形態の密閉型圧縮機の製造方法によれば、製造時の省エネルギーが実現し、部品単品の精度が向上し、電動機効率が向上し、電動機電磁音が低減できる密閉型圧縮機の製造方法が実現する。

また、本発明の第２実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法について説明する。

本第２実施形態は、第１実施形態が固定子と主密閉容器間は強固ではないが僅かな接触状態であるのに対して、固定子と主密閉容器間に隙間が形成される。

図３に示すように、例えば、本第２実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法は、固定子３ｂの外周３ｂ_１に少なくとも１個の外周窪み３ｂ_２を設けた電動機３、回転軸および圧縮機構部を用いて電動圧縮機体を組み立てる。

しかる後、主密閉容器２ａに電動圧縮機体を組み込む。

固定子３ｂの外周３ｂ_１は主密閉容器２ａの内周２ａ_１間に隙間ｇが形成される。

固定子３ｂの外周窪み部３ｂ_２に対応する密閉容器２の外周部２ａ_２を部分的に、密閉容器２の構成材料の融点近くまで加熱する。

この凸状突起２ａ_３が固定子３ｂの外周窪み部３ｂ_２に食い込み、密閉容器２と固定子３ｂ間に保持力が生じる。

また、密閉容器２の外周部２ａ_２の好ましい位置、例えば固定子の上部近傍に対応する部分を局部的に加熱し、凸状突起２ａ_４を作り、固定子の上部近傍を押圧、支持する。

これにより、最低限の固定子外周加工で、第１実施形態と同様の効果が得られ、さらに、外周切欠きによる電動機効率の劣化が少なく、製造時のポンチ部（凸形状）と固定子の凹部との位置合わせも容易となり生産性が向上する。

なお、その他の製造工程は第１実施形態と異ならないので、説明は省略する。

また、本発明の第３実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法について説明する。

本第３実施形態は、第１実施形態が固定子と主密閉容器間が僅かな接触状態でありかつ、密閉容器の内周に設けた凸状突起を固定子外周窪み部に食い込ませるのに対して、密閉容器と固定子間に隙間を設けるとともに、密閉容器の内周に設けた凸状突起を固定子外周に当接させて固定子を支持する。

図４に示すように、例えば、本第３実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法は、固定子３ｂを備える電動機３、回転軸および圧縮機構部を用いて電動圧縮機体を組み立てる。

しかる後、主密閉容器２ａに電動圧縮機体を組み込む。

固定子の外周に外周窪み（凹部）を設けず、主密閉容器２ａの内径を固定子ｂの外径より大きくし、主密閉容器２ａ外部から、回転かしめ等のポンチにて主密閉容器２ａに内径側に凸状突起２ａ_３を塑性加工で複数箇所設け、この凸状突起２ａ_３で固定子３ｂを密閉容器２の内周に対し数μ〜数十μｍｍ浮かすようにする。

固定子３ｂと回転子３ｃ間の総モータギャップ量をＡ、固定子と密閉容器間の総隙間量をＢとしたとき、Ａ／１０≧Ｂとなるように設定する。

これにより、複数点の均一打ちにより、固定子と密閉容器との接合を弱めることにより、振動伝達を抑えることができる。また、各凸部が均一にＢ寸法の１／２となるのが好ましいが、凸部加工の突き出し量産を考えた場合、ばらつき（偏り）を許容する必要がある。このばらつきは、モータギャップのアンバランス量として、軸の始動特性などに影響する。そこで、通常０．５〜０．７ｍｍ程度に設定されるモータギャップに対して、その１０％以下をモータギャップアンバランス許容値と設定することによって、図５に示すように、騒音特性のみならず始動特性なども良好な圧縮機が得られる。すなわち、図５は、横軸を固定子３ｂと回転子３ｃ間の総モータギャップ量Ａと固定子と密閉容器間の総隙間量Ｂの比Ａ／Ｂ、縦軸を必要始動トルクとして特性を示したもので、Ａ／Ｂが大きいほど（Ｂ／Ａが小さいほど）必要始動トルクが小さく、１０以上（Ｂ／Ａが１／１０以下）ではほぼ一定になる。

また、本発明の第４実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法について説明する。

本第４実施形態は、第１実施形態が固定子と主密閉容器間に僅かな接触状態でありかつ、密閉容器の内周に設けた凸状突起を固定子外周窪み部に食い込ませるのに対して、密閉容器と固定子間に隙間を設けるとともに、密閉容器の内周に設けた凸状突起を固定子外周に形成した切欠部に当接させて固定子を支持する。

図６に示すように、例えば、本第４実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法は、固定子を備える電動機３、回転軸および圧縮機構部を用いて電動圧縮機体を組み立てる。

しかる後、主密閉容器２ａに電動圧縮機体を組み込む。

固定子３ｂの外周３ｂ_１は主密閉容器２ａの内周２ａ_１間に軽圧入又は隙間ｇが形成される。

固定子３ｂの外周には切欠部３ｂ_３が設けられる。この切欠部３ｂ_３の回転方向端部に対応する密閉容器２の外周部２ａ_２を部分的に、密閉容器２の構成材料の融点近くまで加熱する。

この加熱により軟化している個所を回転ポンチ等で突き、密閉容器２の内周２ａ_１に凸状突起２ａ_３を作り、固定子３ｂを支持する。

これにより、固定子に特殊な加工を施さずに固定子の回転方向の動きをなくすことができる。

また、本発明の第５実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法について説明する。

本第５実施形態は、第１実施形態ないし第４実施形態の構成に加えて固定子の外周切欠部に、主軸受を設けたフレームを挿入する。

図７に示すように、例えば、本第５実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法は、上記第１実施形態ないし第４実施形態で説明した製造方法により、密閉型圧縮機を製造するとともに、固定子３ｂの外周に切欠部３ｅを設け、この切欠部３ｅに、主軸受５ｅを設けたフレーム５ｆを挿入して、組み立てる。

これにより、固定子保持強度が維持される。

なお、本発明の電動機の固定子は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心の外周面に環状の保持部材が予め固定されたものであっても良い。

本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の縦断面図。本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の固定子の密閉容器への固定状態を示す縦断面図。本発明の第２実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の固定子の密閉容器への固定状態を示す縦断面図。本発明の第３実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の固定子の密閉容器への固定状態を示す縦断面図。本発明の第３実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機のギャップと必要始動トルクの相関図。本発明の第４実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の固定子の密閉容器への固定状態を示す縦断面図。本発明の第５実施形態に係る密閉型圧縮機の製造方法により製造される密閉型圧縮機の固定子の密閉容器への固定状態を示す縦断面図。

符号の説明

１…密閉型圧縮機、２…密閉容器、２ａ…主密閉容器、２ａ_１…内周、２ａ_２…外周部、２ａ_３…凸状突起、２ａ_４…凸状突起、２ｂ…端部密閉容器、３…電動機、３ａ…巻線、３ｂ…固定子、３ｂ_１…外周、３ｂ_２…外周窪み（凹部）、３ｃ…回転子、４…回転軸、４ａ…偏心部、５…圧縮機構部、５ａ…シリンダ、５ｂ…シリンダ室、５ｃ…ローラ、５ｄ…吸込孔、５ｅ…ブレード、６…電動圧縮機体。

Claims

密閉容器内に電動機と、この電動機により駆動される圧縮機構部とを収納してなる密閉型圧縮機の製造方法において、前記電動機の固定子の外径を前記密閉容器の内径より小さくし、前記固定子の外周面と密閉容器の内周面間の隙間を、前記固定子の内周面と回転子の外周面間の隙間の１／１０以下にするとともに、前記固定子の外周面に凹部を設け、この凹部と対向する前記密閉容器の部分を局部的に加熱するとともに、この加熱部を前記密閉容器の外側から前記固定子側に塑性変形させることにより、前記固定子を前記密閉容器に固定することを特徴とする密閉型圧縮機の製造方法。