JP5353017B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮機に関する。

従来、ステータとしては、ステータコアと、このステータコアの軸方向の端面に取り付けられたインシュレータとを備えたものがある（特開２００３−３１９５９３号公報：特許文献１参照）。

上記ステータコアに上記インシュレータを組み付けるために、上記ステータコアに凹部が設けられ、上記インシュレータに上記凹部に嵌合される凸部が設けられている。

つまり、図９に示すように、上記ステータコア１４１は、円筒部１４５と、この円筒部１４５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された複数のティース部１４６とを有する。上記円筒部１４５は、上記ティース部１４６の径方向外側の位置に、外周面から切り欠かれる上記凹部１４３を有する。

上記凹部１４３の軸直交方向断面における輪郭線は、四角形である。つまり、上記ステータコア１４１の軸方向からみた上記凹部１４３の幅に関して、上記ステータコア１４１の外周面から離隔する側の幅は、上記ステータコア１４１の外周面側の幅と、等しい。
特開２００３−３１９５９３号公報

しかしながら、上記従来のステータでは、上記凹部１４３の軸直交方向断面における輪郭線は、四角形であるので、上記凹部１４３の内面から隣り合う上記ティース部１４６の間に形成されるスロット部の内面までの距離が短くなって、磁束通路が狭くなり、性能が低下する問題があった。特に、上記凹部１４３における上記ティース部１４６側の角（図９中の右下、左下の角）が、最も、磁束通路への影響が大きく、性能低下の原因になっている。

そこで、この発明の課題は、磁束通路を確保して、性能の低下を防ぐことができる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機構部と、
上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮機構部を駆動するモータと
を備え、
上記モータは、
ロータと、
このロータの外周側を囲むように配置されたステータと
を備え、
上記ステータは、
ステータコアと、
このステータコアの軸方向の端面に取り付けられたインシュレータと
を備え、
上記ステータコアは、円筒部と、この円筒部の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された複数のティース部とを有し、
上記円筒部は、上記ティース部の径方向外側の位置に、外周面から切り欠かれると共に両端面を貫通する油通過溝と、この油通過溝の内面に連設された嵌合用溝部とを有し、
上記インシュレータは、上記嵌合用溝部に嵌合される嵌合用爪部を有し、
上記嵌合用溝部の軸直交方向断面における輪郭線は、上記油通過溝の内面から離隔する側で径方向内側に位置する１つの辺および２つの角部を有する略四角形であり、
上記ステータコアの軸方向からみた上記嵌合用溝部の幅に関して、上記油通過溝の内面側で径方向外側に位置する幅に比べて、上記油通過溝の内面から離隔する側で径方向内側に位置する上記１つの辺の幅が、小さく、
上記油通過溝は、略半円形に形成され、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素であり、
上記２つの角部は、曲線に形成され、
上記角部の曲率半径をＲとし、上記嵌合用溝部の上記油通過溝内面側の幅をＡとし、上記嵌合用溝部の側辺をＢとしたとき、Ｒは、（Ａ／４またはＢ／２のどちらか小さい方）よりも大きく、（Ａ／２またはＢのどちらか小さい方）よりも小さいことを特徴としている。

この発明の圧縮機によれば、上記ステータコアの軸方向からみた上記嵌合用溝部の幅に関して、上記油通過溝の内面側の幅に比べて、上記油通過溝の内面から離隔する側の幅が、小さいので、上記嵌合用溝部の内面から隣り合う上記ティース部の間に形成されるスロット部の内面までの距離を大きく取ることができて、磁束通路を確保できて、性能の低下を防ぐことができる。

また、上記ステータコアを密閉容器にヤキバメや溶接する際に、上記ステータコアにおける上記嵌合用溝部内面と上記スロット部内面との間の部分に対する応力集中を防ぐことができて、上記ステータコアの変形に対する耐力が増加する。また、溶接のときには、熱による変形も抑えることができる。また、上記ステータコアの剛性低下が少なく、音振動が増加しない。
また、上記冷媒は、二酸化炭素であり、Ｒ４１０ＡやＲ２２等に比べ、密閉容器内の圧力が高くなり、高粘度の油を使う必要がある。高粘度の油を使うと、油が上記圧縮機構部に戻り難いため、上記ステータコアの上記油通過溝を大きくする必要がある。上記油通過溝を大きくしても、上記嵌合用溝部は、磁束通路の妨げになり難く、性能の低下を防ぐことができる。
また、上記嵌合用溝部の輪郭線は、略四角形であるが、上記油通過溝の内面から離隔する側の２つの角部が、曲線に形成されているので、上記嵌合用溝部は、磁束通路の妨げになり難く、一層、性能の低下を防ぐ。

また、一実施形態の圧縮機では、上記嵌合用溝部の内面と、隣り合う上記ティース部の間に形成されるスロット部の内面との間の最短距離は、上記ティース部の幅の５０％以上である。

この実施形態の圧縮機によれば、上記嵌合用溝部の内面と、上記スロット部の内面との間の最短距離は、上記ティース部の幅の５０％以上であるので、磁束通路を一層確実に確保できる。

この発明の圧縮機によれば、上記ステータコアの軸方向からみた上記嵌合用溝部の幅に関して、上記油通過溝の内面側の幅に比べて、上記油通過溝の内面から離隔する側の幅が、小さいので、上記嵌合用溝部の内面から上記スロット部の内面までの距離を大きく取ることができて、磁束通路を確保できて、性能の低下を防ぐことができる。

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一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機構部２およびモータ３とを備えている。この圧縮機は、ロータリ圧縮機である。

上記密閉容器１の下側側方に、吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上側に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１から供給される冷媒は、上記圧縮機構部２の吸込側に導かれる。この冷媒は、二酸化炭素であるが、Ｒ４１０ＡやＲ２２等であってもよい。

上記モータ３は、上記圧縮機構部２の上側に配置され、上記圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動する。上記モータ３は、上記圧縮機構部２から吐出された高圧の冷媒が満たされる上記密閉容器１内の高圧領域に配置されている。

上記圧縮機構部２は、シリンダ状の本体部２０と、この本体部２０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられた上端部８および下端部９とを備える。

上記回転軸４は、上端部８および下端部９を貫通して、本体部２０の内部に挿入されている。上記回転軸４は、圧縮機構部２の上端板８に設けられた軸受２１と、圧縮機構部２の下端部９に設けられた軸受２２により回転自在に支持されている。

上記本体部２０内の回転軸４にクランクピン５が設けられ、このクランクピン５に嵌合されて駆動されるピストン６とそれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室７により圧縮を行う。ピストン６は、偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室７の容積を変化させる。

上記モータ３は、上記回転軸４に固定された円筒形状のロータ３０と、上記ロータ３０の外周側を囲むように配置されたステータ４０とを有する。上記ステータ４０は、上記ロータ３０の径方向外側にエアギャップを介して配置されている。つまり、上記モータ３は、インナーロータ型のモータである。

上記ステータ４０は、上記密閉容器１に、溶接により固定されている。この溶接箇所は、上記ステータ４０の上下２断面にて各３ケ所に、設けられている。なお、溶接数は、上記モータ３の重量や固有振動数等により決めればよく、また、上記ステータ４０の上記密閉容器１への固定方法は、圧入や焼嵌めでもよい。

上記ロータ３０は、ロータコア３１と、このロータコア３１に軸方向に埋め込まれると共に周方向に配列された磁石３２とを有する。

上記ステータ４０は、ステータコア４１と、このステータコア４１の軸方向の両端面に取り付けられたインシュレータ５１と、上記ステータコア４１および上記インシュレータ５１に巻回されたコイル５０とを有する。

上記インシュレータ５１は、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリイミドやポリエステル等の耐熱性のよい樹脂材料からなる。

図２の平面図に示すように、上記ステータコア４１は、円筒部４５と、この円筒部４５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された９つのティース部４６とを有する。

上記コイル５０は、複数の上記ティース部４６に渡って巻かれておらず各ティース部４６に巻かれている集中巻きである。なお、図２では、仮想線にて、上記コイル５０を一部のみ描いている。

上記ステータコア４１は、内周側に開口すると共に周方向に配列された９つのスロット部４７を有する。つまり、このスロット部４７は、隣り合う上記ティース部４６の間に形成される。

上記円筒部４５は、上記ティース部４６の径方向外側の位置に、外周面から切り欠かれると共に軸方向両端面を貫通する油通過溝４２を有する。この油通過溝４２は、略半円形に形成されている。この油通過溝４２は、上記各ティース部４６に対応して、９つ設けられている。この油通過溝４２は、例えば、冷媒や油を通す通路や、冷却用通路に利用される。

上記円筒部４５は、この油通過溝４２の内面に連設された嵌合用溝部４３を有する。この嵌合用溝部４３は、上記油通過溝４２に開口し、上記円筒部４５の軸方向両端面を貫通する。この嵌合用溝部４３は、周方向に２つのティース部４６おきに、３つ設けられている。

図３の底面図に示すように、上記インシュレータ５１は、環状部５５と、この環状部５５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された９つの歯部５６とを有する。上記環状部５５は、上記ステータコア４１の上記円筒部４５の形状に対応して、形成され、上記歯部５６は、上記ステータコア４１の上記ティース部４６の形状に対応して、形成されている。

上記インシュレータ５１の上記環状部５５は、上記嵌合用溝部４３に嵌合される嵌合用爪部５３を有する。この嵌合用爪部５３は、上記嵌合用溝部４３の形状に対応して、形成されている。この嵌合用爪部５３は、周方向に２つのティース部４６おきに、３つ設けられている。

上記インシュレータ５１の上記嵌合用爪部５３を、上記ステータコア４１の上記嵌合用溝部４３に嵌合させて、上記インシュレータ５１を上記ステータコア４１に取り付けることで、上記インシュレータ５１は、上記コイル５０と上記ステータコア４１端面との間に、位置して、上記コイル５０と上記ステータコア４１端面との絶縁を保つことができる。

図４の拡大図に示すように、上記ステータコア４１の軸方向からみた上記嵌合用溝部４３の幅に関して、上記油通過溝４２の内面側の幅に比べて、上記油通過溝４２の内面から離隔する側の幅が、小さい。ここで、上記嵌合用溝部４３の幅方向とは、上記嵌合用溝部４３における上記油通過溝４２に開口する端部を結ぶ方向をいう。

上記嵌合用溝部４３の軸直交方向断面における輪郭線は、エッジのない滑らかに形成されている。つまり、上記嵌合用溝部４３の輪郭線は、略半円形の曲線である。なお、上記嵌合用溝部４３の輪郭線は、略半楕円形等の曲線であってもよい。

上記嵌合用溝部４３は、上記ティース部４６の幅Ｗの中央に位置する平面上にある。上記嵌合用溝部４３の内面と、上記スロット部４７の内面との間の最短距離Ｌは、上記ティース部４６の幅Ｗの５０％以上である。

上記構成のステータによれば、上記ステータコア４１の軸方向からみた上記嵌合用溝部４３の幅に関して、上記油通過溝４２の内面側の幅に比べて、上記油通過溝４２の内面から離隔する側の幅が、小さいので、上記嵌合用溝部４３の内面から上記スロット部４７の内面までの距離を大きく取ることができて、磁束通路を確保できて、性能の低下を防ぐことができる。

また、上記ステータコア４１を上記密閉容器１にヤキバメや溶接する際に、上記ステータコア４１における上記嵌合用溝部４３内面と上記スロット部４７内面との間の部分に対する応力集中を防ぐことができて、上記ステータコア４１の変形に対する耐力が増加する。また、溶接のときには、熱による変形も抑えることができる。また、上記ステータコア４１の剛性低下が少なく、音振動が増加しない。

また、上記嵌合用溝部４３の軸直交方向断面における輪郭線は、エッジのない滑らかに形成されているので、上記嵌合用溝部４３は、磁束通路の妨げになり難く、一層、性能の低下を防ぐ。

また、上記嵌合用溝部４３の輪郭線は、曲線であるので、上記嵌合用溝部４３は、一層、磁束通路の妨げになり難い。

また、上記嵌合用溝部４３の輪郭線は、略半円形または略半楕円形であるので、上記嵌合用溝部４３は、一層、磁束通路の妨げになり難い。

また、上記嵌合用溝部４３の内面と、上記スロット部４７の内面との間の最短距離Ｌは、上記ティース部の幅Ｗの５０％以上であるので、磁束通路を一層確実に確保できる。

上記構成のモータによれば、上記ステータ４０を備えるので、上記ステータコア４１の磁束通路を確保できて、性能の低下を防ぐことができる。

上記構成の圧縮機によれば、上記モータ３を備えるので、上記ステータコア４１の磁束通路を確保できて、性能の低下を防ぐことができる。

また、上記冷媒は、二酸化炭素であり、Ｒ４１０ＡやＲ２２等に比べ、密閉容器１内の圧力が高くなり、高粘度の油を使う必要がある。この油は、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や、エーテル油や、鉱油である。高粘度の油を使うと、油が上記圧縮機構部２に戻り難いため、上記ステータコア４１の上記油通過溝４２を大きくする必要がある。上記油通過溝４２を大きくしても、上記嵌合用溝部４３は、磁束通路の妨げになり難く、性能の低下を防ぐことができる。

（第２の実施形態）
図５と図６は、この発明のステータの第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、ステータコアの嵌合用溝部およびインシュレータの嵌合用爪部の形状が相違する。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図５に示すように、ステータコア４１Ａの嵌合用溝部４３Ａの軸直交方向断面における輪郭線は、油通過溝４２の内面から離隔する側に一つの辺および２つの角部を有する略四角形である。この２つの角部は、曲線に形成されている。

この角部の曲率半径をＲとし、嵌合用溝部４３Ａの油通過溝４２内面側の一辺をＡとし、嵌合用溝部４３Ａの他辺をＢとしたとき、Ｒは、（Ａ／４またはＢ／２のどちらか小さい方）よりも大きく、（Ａ／２またはＢのどちらか小さい方）よりも小さい。

図６に示すように、インシュレータ５１Ａの嵌合用爪部５３Ａの軸直交方向断面における輪郭線は、上記ステータコア４１Ａの上記嵌合用溝部４３Ａの形状に対応して、形成されている。

上記構成のステータによれば、上記嵌合用溝部４３Ａの輪郭線は、略四角形であるが、上記油通過溝４３Ａの内面から離隔する側の２つの角部が、曲線に形成されているので、上記嵌合用溝部４３Ａは、磁束通路の妨げになり難く、一層、性能の低下を防ぐ。

（第３の実施形態）
図７と図８は、この発明のステータの第３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３の実施形態では、ステータコアの嵌合用溝部およびインシュレータの嵌合用爪部の形状が相違する。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図７に示すように、ステータコア４１Ｂの嵌合用溝部４３Ｂの軸直交方向断面における輪郭線は、油通過溝４２の内面から離隔する側に１つの頂点を有する略三角形である。

図８に示すように、インシュレータ５１Ｂの嵌合用爪部５３Ｂの軸直交方向断面における輪郭線は、上記ステータコア４１Ｂの上記嵌合用溝部４３Ｂの形状に対応して、形成されている。

上記構成のステータによれば、上記嵌合用溝部４３Ｂの輪郭線は、略三角形であるが、上記油通過溝４２の内面から離隔する側に１つの頂点を有するので、上記嵌合用溝部４３Ｂは、磁束通路の妨げになり難く、一層、性能の低下を防ぐ。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、圧縮機構部として、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、嵌合用溝部および嵌合用爪部の数の増減は、自由である。また、嵌合用溝部の軸直交方向断面における輪郭線は、三角形や四角形以外の多角形であってもよい。

本発明の圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。 本発明のステータの第１実施形態を示すと共にステータコアの平面図である。 本発明のステータの第１実施形態を示すと共にインシュレータの平面図である。 図２の拡大図である。 本発明のステータの第２実施形態を示すと共にステータコアの拡大図である。 本発明のステータの第２実施形態を示すと共にインシュレータの拡大図である。 本発明のステータの第３実施形態を示すと共にステータコアの拡大図である。 本発明のステータの第３実施形態を示すと共にインシュレータの拡大図である。 従来のステータコアの部分平面図である。

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ モータ
４ 回転軸
５ クランクピン
６ ピストン
７ 圧縮室
８ 上端部
９ 下端部
１１ 吸入管
１２ 吐出管
２０ 本体部
２１，２２ 軸受
３０ ロータ
３１ ロータコア
３２ 磁石
４０ ステータ
４１，４１Ａ，４１Ｂ ステータコア
４２ 油通過溝
４３，４３Ａ，４３Ｂ 嵌合用溝部
４５ 円筒部
４６ ティース部
４７ スロット部
５０ コイル
５１，５１Ａ，５１Ｂ インシュレータ
５３，５３Ａ，５３Ｂ 嵌合用爪部
５５ 環状部
５６ 歯部

Claims (2)

1. 密閉容器（１）と、
   この密閉容器（１）内に配置された圧縮機構部（２）と、
   上記密閉容器（１）内に配置されると共に上記圧縮機構部（２）を駆動するモータ（３）と
   を備え、
   上記モータ（３）は、
   ロータ（３０）と、
   このロータ（３０）の外周側を囲むように配置されたステータ（４０）と
   を備え、
   上記ステータ（４０）は、
   ステータコア（４１Ａ）と、
   このステータコア（４１Ａ）の軸方向の端面に取り付けられたインシュレータ（５１Ａ）と
   を備え、
   上記ステータコア（４１Ａ）は、円筒部（４５）と、この円筒部（４５）の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された複数のティース部（４６）とを有し、
   上記円筒部（４５）は、上記ティース部（４６）の径方向外側の位置に、外周面から切り欠かれると共に両端面を貫通する油通過溝（４２）と、この油通過溝（４２）の内面に連設された嵌合用溝部（４３Ａ）とを有し、
   上記インシュレータ（５１Ａ）は、上記嵌合用溝部（４３Ａ）に嵌合される嵌合用爪部（５３Ａ）を有し、
   上記嵌合用溝部（４３Ａ）の軸直交方向断面における輪郭線は、上記油通過溝（４２）の内面から離隔する側で径方向内側に位置する１つの辺および２つの角部を有する略四角形であり、
   上記ステータコア（４１Ａ）の軸方向からみた上記嵌合用溝部（４３Ａ）の幅に関して、上記油通過溝（４２）の内面側で径方向外側に位置する幅（Ａ）に比べて、上記油通過溝（４２）の内面から離隔する側で径方向内側に位置する上記１つの辺の幅が、小さく、
   上記油通過溝（４２）は、略半円形に形成され、上記密閉容器（１）内の冷媒は、二酸化炭素であり、
   上記２つの角部は、曲線に形成され、
   上記角部の曲率半径をＲとし、上記嵌合用溝部（４３Ａ）の上記油通過溝（４２）内面側の幅をＡとし、上記嵌合用溝部（４３Ａ）の側辺をＢとしたとき、Ｒは、（Ａ／４またはＢ／２のどちらか小さい方）よりも大きく、（Ａ／２またはＢのどちらか小さい方）よりも小さい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、
   上記嵌合用溝部（４３，４３Ａ，４３Ｂ）の内面と、隣り合う上記ティース部（４６）の間に形成されるスロット部（４７）の内面との間の最短距離（Ｌ）は、上記ティース部（４６）の幅（Ｗ）の５０％以上であることを特徴とする圧縮機。

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