JP5192440B2 - モータ及びこれを備えた圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機に適したモータ及びこれを備えた圧縮機に関する。

従来、圧縮機のモータには、複数本のアルミニウム素線をその端面から一定長さ撚り合わせてなる芯線が使用されている。その芯線を圧縮機の端子と接続するために、特許文献１には、アルミニウムからなる棒状の通電用端子の本体に軸方向に延びる嵌合穴を穿設し、その外周部分の一部に嵌合穴と連通する切り欠き部を形成して、芯線を嵌合穴に挿入し、切り欠き部上から加熱することにより少なくとも切り欠き部の端縁を溶融させ、芯線と本体とを溶接により固着して接続する方法が開示されている。

しかしながら、この方法ではアルミニウム素線と端子本体との結合が、端子本体の切り欠き部と径方向に反対側の内周部分で不十分となるために導電性が乏しくなる。また、両者が接触している部分では電気抵抗が大きくなり、発熱量を増加させる結果、モータの焼損を引き起こすことにもなりかねない。

また、特許文献２には、接続用端子の電線接続部に設けた電線挿入孔に電線の芯線部を挿入し、電線接続部を全周加締め手段により全周にわたって均一に径方向に加締めて電線と接続用端子とを接続する方法が開示されている。この方法を使用した半密閉型のモータに、電線の芯線部が加締められた電線挿入孔の奥の閉塞空間に空気が残留していると、モータケーシング内部の温度が上昇した場合、残留ガスの圧力上昇が生じる。これにより、接続用端子の電線挿入孔から電線が抜ける方向に移動し、接触抵抗が大きくなるという問題が発生する。

特開平９−１８０７７０号公報 特開２００３−３６８９８号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、モータ側からの複数の電線と、電源に接続するための端子棒との間の電気抵抗を少なくし、かつ、強固に結合できるモータ及びこれを備えたスクリュ圧縮機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明のモータ及びこれを備えたスクリュ圧縮機は、一方がモータケーシングの内部のモータ固定子に接続された複数の電線の他方を端子棒に接続し、前記モータケーシングに取り付けられた端子台を介して前記端子棒を前記モータケーシングの外部に露出させたモータにおいて、一端と他端との間に配設されたフランジ部と、前記他端に配設された圧着部とを備え、前記圧着部の端面に凹部が形成され、前記圧着部の外面と前記凹部とを連通する連通部が形成された端子棒と、前記端子台の前記モータケーシングの内部と接する面に設けられた前記端子棒のフランジ部を嵌合する窪みと、シール部材の添設されたシール部と、前記シール部と前記モータケーシングの外部とを貫通させた貫通部とを備える端子台とを備え、前記複数の電線の他方を前記圧着部の凹部に挿入した状態で前記圧着部の外面に圧力を加え、前記複数の電線の他方を前記圧着部に固着させている。

この構成によれば、一方がモータケーシングの内部のモータ固定子に接続された複数の電線の他方を、端子棒の圧着部の凹部に挿入した状態で圧着部の外面に圧力を加え、複数の電線の他方を圧着部に固着させることができる。複数の電線と凹部とは圧着により偏りなく接触しているので、複数の電線と端子棒との電気抵抗を少なくすることができる。電線と端子棒の凹部との間の空気は連通部を通して移動できるので、凹部の圧力を逃がすことができ凹部に挿入した電線が抜ける方向に移動するのを防止できる。したがって、電線と端子棒との間の電気抵抗を増加させることはない。

前記シール部は、前記窪みから前記モータケーシングの外部に向かう方向に縮径してなり、前記シール部材は、前記フランジ部の前記圧着部と反対側の前記端子棒に挿入されて、前記シール部に添設されてなることが好ましい。この構成によれば、シール部を容易に加工することができ、また、シール部材をシール部に添設する作業も容易となる。

前記端子台がポリフェニレンサルファイドからなることが好ましい。この構成によれば、モータケーシングの内部のガスに対する耐食性を備えるとともに、モータケーシングの内部の圧力に対する耐圧性を備えることができる。

前記電線及び前記端子棒がそれぞれアルミニウムを含有していることが好ましい。この構成によれば、腐食性のガスを圧縮しても、アルミニウムが耐食性を備えるので腐蝕しにくい。

前記電線がフッ素樹脂製の被覆を備えることが好ましい。この構成によれば、電線の損傷や腐蝕をより確実に防止できる。

本発明によれば、一方がモータケーシングの内部のモータ固定子に接続された複数の電線の他方を、端子棒の圧着部の凹部に挿入した状態で圧着部の外面に圧力を加え、複数の電線の他方を圧着部に固着させることができる。したがって、モータ側からの複数の電線を端子棒に強固に結合できる。複数の電線と凹部とは圧着により偏りなく接触しているので、複数の電線と端子棒との間の電気抵抗を少なくすることができる。電線と端子棒の凹部との間の空気は連通部を通して移動できるので、凹部の圧力を逃がすことができ凹部に挿入した電線が抜ける方向に移動するのを防止できる。したがって、電線と端子棒との間の電気抵抗を増加させることはない。

シール部が、窪みからモータケーシングの外部に向かう方向に縮径してなり、シール部材が、フランジ部の圧着部と反対側の端子棒に挿入されて、シール部に添設されてなることにより、シール部を容易に加工することができ、また、シール部材をシール部に添設する作業も容易となる。

端子台をポリフェニレンサルファイドからなるようにすることにより、モータケーシングの内部のガスに対する耐食性を備えるとともに、モータケーシングの内部の圧力に対する耐圧性を備えることができる。

電線及び端子棒がそれぞれアルミニウムを含有することにより、腐食性のガスを圧縮しても、腐蝕しにくい。

電線がフッ素樹脂製の被覆を備えることにより、損傷や腐蝕をより確実に防止できる。

本発明にかかるスクリュ圧縮機の断面図。 本発明にかかるスクリュ圧縮機のモータの端子台と端子棒の拡大図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 図１のスクリュ圧縮機の端子台の取り付けの手順を示す部分断面図。 複数の電線が圧着部での圧着により結合された端子棒の一部を示す図。 図１のスクリュ圧縮機の端子台の取り付けの手順を示す部分断面図。 図１のスクリュ圧縮機の端子台の取り付けの手順を示す部分断面図。 図１のスクリュ圧縮機の端子台の取り付けの手順を示す部分断面図。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は本発明にかかるスクリュ圧縮機の別のシール部を示す部分断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１に、本発明の１つの実施形態のスクリュ圧縮機１を示す。スクリュ圧縮機１は、互いに咬合するスクリュロータ（雄ロータ２および雌ロータ３）を収容するロータ室４を形成するロータケーシング５と、モータ固定子６および雄ロータ２と軸を共有するモータ回転子７を収容するモータ室８を形成するモータケーシング９とが一体に接続されている。図１において、ロータケーシング５とモータケーシング９の接続部分に対して紙面右側部分がモータ１０である。

スクリュロータ２，３は、モータ回転子７の回転力によって回転させられ、吸込流路１１ａから冷媒（アンモニアガス）を吸い込んで圧縮し、吐出流路１１ｂから圧縮した冷媒を吐出するようになっている。

モータケーシング９のロータ室４と反対側の端面には、開口部９ａが設けられている。モータケーシング９の開口部９ａの周縁には、スペーサ１２を介して端子台１３を取り付けるためのねじ孔９ｂが配設されている。

スペーサ１２は円筒形状を有し、その壁には後述する取付ボルト１９が挿通されるボルト孔１２ａが軸方向に形成されている。スペーサ１２は、端子台１３とともにモータ室８から連続する空間を閉塞している。スペーサ１２には、モータケーシング９との当接面および端子台１３との当接面に、それぞれ、Ｏリング２１が配設されており、モータケーシング９の開口部９ａを気密に封止する。スクリュ圧縮機１は、ロータ室４からモータ室８に冷媒が流入するが、モータ室８が密封されているので外部には冷媒が漏出しない密閉構造となっている。

端子台１３には、スペーサ１２のボルト孔１２ａに対応する位置に挿通孔１３ａが設けられている。図２に示すように、端子台１３は、モータケーシング９の内部と接する面に端子棒１５のフランジ部１５ｂと嵌合する窪み１３ｂと、窪み１３ｂからモータケーシング９の外部に向かう方向に縮径したシール部１３ｃと、シール部１３ｃとモータケーシング９の外部とを貫通させ、後述する端子棒１５の軸部１５ａを収容できる大きさの貫通部１３ｄとを備えている。端子台１３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなっている。ＰＰＳ樹脂は、モータケーシング９の内部のガス（アンモニアガス）に対する耐食性及びモータケーシング９の内部の圧力に対する耐圧性を備えている。本実施形態において、モータケーシング９はその内部の圧力が、約２ＭＰａ程度に昇圧しても耐え得るように設計されている。なお、通常の運転時のモータケーシング９の内部の圧力は０．１〜０．４ＭＰａ程度、停止時のそれは０．１〜０．８ＭＰａ程度であり、いずれの場合も大気圧力より高くなる。端子台１３は、モータ側からの複数の電線１４を接続した端子棒１５を固定するようになっている。

端子棒１５は、その端子棒１５の一端と他端の間に配設されたフランジ部１５ｂと、前記他端に設けられた圧着部１５ｅと、フランジ部１５ｂの圧着部１５ｅとは反対側に設けられた軸部１５ａと、軸部１５ａのフランジ部１５ｂとは反対側に設けられたねじ部１５ｆとを備えている。圧着部１５ｅの端面１５ｃには凹部１５ｄが設けられている。凹部１５ｄの奥には、凹部１５ｄの加工時にドリルの先端によって形成される円錐状の隙間部１５ｊを有する。圧着部１５ｅの外面１５ｇの凹部１５ｄの奥に対応する位置と凹部１５ｄとを連通する連通部１５ｈが設けられている。端子棒１５はアルミニウムを含有している。すなわち、端子棒１５は、純アルミニウム又はアルミ合金からなっている。端子棒１５は、銅に対して腐食性を有するアンモニアガスと接触しても腐蝕しにくいようになっている。端子棒１５は、フランジ部１５ｂが端子台１３の窪み１３ｂと嵌合した状態で、モータケーシング９の外部に露出したねじ部１５ｆに複数のナット１７ａ，１７ｂの螺合により端子台１３に固定されている。本実施形態において、ナット１７ａ，１７ｂはいわゆるダブルナットである。ナット１７ｂ，１７ｃの間には、電源から電力を供給する配線の接続端子１８を挟み込んで固定されている。電線及び端子棒がそれぞれアルミニウムを含有することにより、銅に対して腐食性を有するガスを圧縮しても、腐蝕しにくいようになっている。

端子棒１５には、一方がモータケーシング９の内部のモータ固定子６に接続された複数の電線１４の他方が凹部１５ｄに挿入された状態で、圧着部１５ｅの外面１５ｇに圧力を加えることにより圧着部１５ｅに固着されている。電線１４はアルミニウムを含有している。本実施形態において、複数の電線１４は、１６本のアルミニウム素線であり、図３に例示するように凹部１５ｄに挿入されている。電線１４は、損傷や腐蝕をより確実に防止できるフッ素樹脂製の被覆１４ａを備えている。

端子棒１５のフランジ部１５ｂが端子台１３の窪み１３ｂと嵌合した状態において、端子台１３のシール部１３ｃに位置するように、シール部材１６がフランジ部１５ｂの圧着部１５ｅと反対側の端子棒１５の軸部１５ａに挿入され取り付けられている（シール部材１６がシール部１３ｃに添設されている）。本実施形態において、シール部材１６はリング状の弾性部材である。シール部材１６は、モータケーシング９の外部に向かう方向に縮径した面と、端子棒１５の軸部１５ａと、フランジ部１５ｂとの間で包囲された端子台１３のシール部１３ｃで弾性変形してモータケーシング９の内部と外部との連通を遮断するようになっている。

端子棒１５の外部に露出した接続端子１８を含む部分は、スペーサ１２とともに端子台１３をモータケーシング９に取り付ける取付ボルト１９に共締めされた蓋２２を備える外箱２０により覆われている。

続いて、図４から図８に、圧縮機１の端子台１３の取り付け手順を示す。先ず、図４に示すように、モータ固定子６に接続されている１６本の電線１４の先端を、モータケーシング９の開口部９ａから引き出す。そして、電線１４の先端を端子棒１５に接続して導通するように被覆１４ａを剥離する。その後、図５に示すように、１６本の電線１４を束ね、先端を揃えた状態にして、端子棒１５の圧着部１５ｅの凹部１５ｄに端面１５ｃ側から奥まで挿入する。そして、複数の電線１４を圧着部１５ｅの凹部１５ｄに挿入した状態で圧着部１５ｅの連通部１５ｈを除く外面１５ｇに全周にわたって均等に圧力を加え、複数の電線１４を圧着部１５ｅに固着させる。これにより、モータ１０側からの複数の電線１４を端子棒１５に強固に結合できる。複数の電線１４と凹部１５ｄとは圧着により偏りなく接触しているので、複数の電線１４と端子棒１５との間の電気抵抗を少なくすることができる。

図６に示すように、端子棒１５に電線１４を結合した後、端子棒１５のねじ部１５ｆの側から軸部１５ａの方へフランジ部１５ｂに当接するまでシール部材１６を挿入する。これに限らず、端子棒１５に電線１４を結合する前に、予めシール部材１６を挿入していてもよい。

そして、図７に示すように、モータケーシング９との当接面および端子台１３との当接面に、それぞれ、Ｏリング２１が配設されたスペーサ１２を、開口部９ａを包囲するモータケーシング９の周縁の外壁に配置する。そして、図８に示すように、端子棒１５を端子台１３のフランジ部１３ｂから貫通部１３ｄに通しながら、端子台１３をスペーサ１２の外側に配置し、スペーサ１２、端子台１３および外箱２０を取付ボルト１９でモータケーシング９に取り付ける。そして、端子棒１５のフランジ部１５ｂを窪み１３ｂに嵌合させ、ねじ部１５ｆにナット１７ａ，１７ｂを螺合させて端子棒１５を端子台１３にダブルナットにより固定する。その後、ダブルナットのうち、ねじ部１５ｆの先端側のナット１７ｂと、ねじ部１５ｆにさらに螺合するナット１７ｃとの間に接続端子１８を挟み込んで固定する。そして、外箱２０に蓋２２を取り付ける。シール部材１６は、この取り付けにより端子台１３のシール部１３ｃで弾性変形し、モータケーシング９の内部と外部との連通を遮断する。なお、上述の取り付け手順に従って、圧縮機１に端子台１３が取り付けられた後、圧縮機１が通常の運転・停止の状態にある場合には、モータケーシング９の内部の圧力は大気圧力よりも高くなる。それゆえ、端子棒１５のフランジ部１５ｂはシール部１３ｃにむかう方向に押し付けられ、この作用によっても、シール部１３ｃにおけるシール効果が向上される。また、モータケーシング９との当接面および端子台１３との当接面に、それぞれ配設されたＯリング２１により、モータケーシング９の開口部９ａを気密に封止する。

圧縮機１は、スクリュロータ２，３がモータ回転子７の回転力によって回転させられ、吸込流路１１ａから冷媒（アンモニアガス）を吸い込んで圧縮し、吐出流路１１ｂから圧縮した冷媒を吐出する。

圧縮機１の運転により、モータ室８は温度が上昇する。これにより、モータ室８の内側で固定されている端子棒１５の圧着部１５ｅの凹部１５ｄも温度が上昇する。圧着部１５ｅに連通部１５ｈが設けられていない場合には、凹部１５ｄの奥の隙間部１５ｊの残留ガスの圧力がモータ室８内部の圧力以上に上昇して電線１４が凹部１５ｄから抜け出る方向に力が働くが、本実施形態においては連通部１５ｈが設けられているので、凹部１５ｄの温度上昇により残留ガスの圧力がモータ室８内部の圧力以上に上昇することはない。したがって、電線１４が凹部１５ｄから抜け出る方向に力が働くことはなく、電線１４と端子棒１５との間の電気抵抗を増加させることはない。

端子棒１５の凹部１５ｄの端面１５ｃに平行な断面での空隙率は、２０％以下とすることが好ましい。空隙率は、端子棒１５の端面１５ｃでの凹部１５ｄの直径をＤとした場合の断面積をＡ１、ｎ本の素線の断面積をＡ２とすると、次式で表される。

（１），（２）及び（３）式より、（４）式が表される。

例えば、電線１４としてφ１．２ｍｍのアルミニウム素線を１６本使用し、空隙率を２０％以下にする場合、ｄ＝１．２，ｎ＝１６を（４）式に代入する。

（５）式よりＤ≦５．３６となる。したがって、電線１４としてφ１．２ｍｍのアルミニウム素線１４を１６本使用した場合、端子棒１５の端面１５ｃでの凹部１５ｄの直径を５．３６ｍｍ以下となるようにすれば、空隙率を２０％以下にすることができる。圧着前のアルミニウム素線１４と端子棒１５の端面１５ｃに平行な断面での空隙率を２０％以下にすれば、圧着部１５ｅに圧力を加えた時に端子棒１５の変形を小さくすることができ、圧着部１５ｅに割れ等のトラブルが発生することを防止できる。すなわち、空隙率が大きい圧着部１５ｅに圧力を加えた時に、端子棒１５の変形が大きくなり、所定の強度が確保されなくなる問題を回避できる。

以上の実施形態では、スクリュ圧縮機１を例に説明したが、スクリュ圧縮機１以外の圧縮機であってもよい。また、端子台１３は、モータケーシング９の端部ではなく側部にスペーサ１２を介して取り付けられてもよい。また、モータケーシング９の内部に、電線１４を配設するのに容易な大きな空間がある場合には、スペーサ１２を設けることは必須ではなく、モータケーシング９と端子台１３とが直接、結合されるよう構成されても良い。尚、本発明のロータケーシング５とモータケーシング９とは、構造的一体性によって区分するものではなく、ロータ室４を形成する部分がロータケーシング５であり、モータ室８を形成する部分がモータケーシング９であると理解しなければならない。

また、本発明にかかるシール部は、上述の実施形態のシール部１３ｃ以外の形態のものでも良い。例えば、図９（ａ），（ｂ）は、本発明にかかるスクリュ圧縮機の、上述の実施形態のシール部１３ｃとは別のシール部を示す部分断面図である。

この図９（ａ）に示したものでは、フランジ部１５ｂの圧着部１５ｅとは反対側の面に対向する端子台１３の面に円環状の凹部を設け、その円環状の凹部にシール部材１６を嵌め込んで（添設して）シール部１３ｅを形成している。

また、図９（ｂ）に示したものでは、フランジ部１５ｂの圧着部１５ｅとは反対側の面に対向する端子台１３の面を平滑な面として、シール部１３ｆを形成している。なお、ここでは、フランジ部１５ｂの圧着部１５ｅとは反対側の面のほうに円環状の凹部１５ｋを設け、その円環状の凹部１５ｋにシール部材１６を嵌め込んでいる。

このような、図９（ａ），（ｂ）でも、上述の実施形態のシール部１３ｃと同等、あるいはそれ以上のシール効果を発揮することができる。ただし、上述の実施形態のシール部１３ｃのほうが、図９（ａ），（ｂ）に示したものより、シール部の加工の容易さ、シール部材をシール部に添設する作業の容易さの点では優位である。

１ スクリュ圧縮機
２ 雄ロータ
３ 雌ロータ
４ ロータ室
５ ロータケーシング
６ モータ固定子
７ モータ回転子
８ モータ室
９ モータケーシング
９ａ 開口部
９ｂ ねじ孔
１０ モータ
１２ スペーサ
１３ 端子台
１３ａ 挿通孔
１３ｂ 窪み
１３ｃ，１３ｅ，１３ｆ シール部
１３ｄ 貫通部
１４ アルミニウム電線
１４ａ 被覆
１５ 端子棒
１５ａ 軸部
１５ｂ フランジ部
１５ｃ 端面
１５ｄ 凹部
１５ｅ 圧着部
１５ｆ ねじ部
１５ｇ 外面
１５ｈ 連通部
１５ｊ 隙間部
１５ｋ 凹部
１６ シール部材
１７ ナット
１８ 接続端子

Claims (6)

1. 一方がモータケーシングの内部のモータ固定子に接続された複数の電線の他方を端子棒に接続し、前記モータケーシングに取り付けられた端子台を介して前記端子棒を前記モータケーシングの外部に露出させたモータにおいて、
   一端と他端との間に配設されたフランジ部と、前記他端に配設された圧着部とを備え、前記圧着部の端面に凹部が形成され、前記圧着部の外面と前記凹部とを連通する連通部が形成された端子棒と、
   前記端子台の前記モータケーシングの内部と接する面に設けられた前記端子棒のフランジ部を嵌合する窪みと、シール部材の添設されたシール部と、前記シール部と前記モータケーシングの外部とを貫通させた貫通部とを備える端子台と
   を備え、
   前記複数の電線の他方を前記圧着部の凹部に挿入した状態で前記圧着部の外面に圧力を加え、前記複数の電線の他方を前記圧着部に固着させたことを特徴とするモータ。
2. 前記シール部は、前記窪みから前記モータケーシングの外部に向かう方向に縮径してなり、
   前記シール部材は、前記フランジ部の前記圧着部と反対側の前記端子棒に挿入されて、前記シール部に添設されてなることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記端子台がポリフェニレンサルファイドからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ。
4. 前記複数の電線及び前記端子棒がそれぞれアルミニウムを含有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記複数の電線がフッ素樹脂製の被覆を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモータを備えることを特徴とする圧縮機。

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