JP6556342B2 - 固定子、モータ、圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、固定子、モータ、圧縮機および冷凍サイクル装置に関するものである。

圧縮機用モータ固定子では、モータ駆動時に発生する固定子内磁束により鉄損が生じる。鉄損は、磁束密度が高い部分ほど増加する傾向がある。

固定子鉄心の外周部が密閉容器の内周部に接触するようにモータ固定子が密閉容器に焼き嵌めされて固定された圧縮機がある。このような圧縮機では、焼き嵌めによる半径方向内側への圧縮応力が固定子に加わり、鉄損が増加する。

特許文献１には、鉄損の増加を抑制するために、磁束密度が低く、外径が大きい電磁鋼板と、磁束密度が高く、外径が小さい電磁鋼板とを交互にあるいは数枚おきに積層して構成されたモータ固定子が開示されている。

特開２０１２−２９４５８号公報

特許文献１に開示されているモータ固定子では、磁気回路内に配置された、外径が大きい電磁鋼板に対し、焼き嵌めによる応力が加わり、鉄損が増加する。磁気回路内における鉄損の増加は、モータ効率の低下を引き起こす。

本発明は、磁気回路内における鉄損の増加を抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係る固定子は、
巻線と、
それぞれ電磁鋼板であり、互いに積層されている複数枚の第一板状部材と、前記複数枚の第一板状部材よりも外径が大きく、前記複数枚の第一板状部材のうち、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材に積層されている少なくとも一枚の第二板状部材とを有し、前記複数枚の第一板状部材と前記少なくとも一枚の第二板状部材との両方によって、環状のバックヨークが形成され、前記複数枚の第一板状部材と前記少なくとも一枚の第二板状部材とのうち、少なくとも前記複数枚の第一板状部材によって、前記バックヨークの内周面から半径方向に延び、前記巻線が巻かれた複数個のティースが形成されている固定子鉄心とを備える。

本発明では、固定子の固定子鉄心が、互いに積層されている複数枚の第一板状部材と、これら複数枚の第一板状部材よりも外径が大きい少なくとも一枚の第二板状部材とを有する。第二板状部材は、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材に積層されている。よって、この固定子を備えるモータが密閉容器の内側に固定されたときには、磁気回路外または磁気回路の境界付近に位置する第二板状部材が密閉容器の内周面に接触して固定される。その結果、磁気回路内における鉄損の増加を抑制することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の回路図。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の回路図。 実施の形態１に係る圧縮機の縦断面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 実施の形態１に係る固定子の横断面図。 実施の形態１に係る第一板状部材の平面図。 実施の形態１に係る第二板状部材の平面図。 実施の形態１に係る圧縮機の一部の縦断面図。 実施の形態１に係る圧縮機の一部の横断面図。 実施の形態２に係る圧縮機の一部の縦断面図。 実施の形態２に係る圧縮機の一部の横断面図。 実施の形態２の変形例に係る圧縮機の一部の横断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。装置、器具、部品等の構成について、材質、形状、大きさ等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
本実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１および図２を参照して、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１０の構成を説明する。

図１は、冷房運転時の冷媒回路１１を示している。図２は、暖房運転時の冷媒回路１１を示している。

冷凍サイクル装置１０は、本実施の形態では空気調和機であるが、冷蔵庫、ヒートポンプサイクル装置といった空気調和機以外の装置であってもよい。

冷凍サイクル装置１０は、冷媒が循環する冷媒回路１１を備える。冷凍サイクル装置１０は、さらに、圧縮機１２と、四方弁１３と、室外熱交換器である第一熱交換器１４と、膨張弁である膨張機構１５と、室内熱交換器である第二熱交換器１６とを備える。圧縮機１２と、四方弁１３と、第一熱交換器１４と、膨張機構１５と、第二熱交換器１６は、冷媒回路１１に接続されている。

圧縮機１２は、冷媒を圧縮する。四方弁１３は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れる方向を切り換える。第一熱交換器１４は、冷房運転時には凝縮器として動作し、圧縮機１２により圧縮された冷媒を放熱させる。すなわち、第一熱交換器１４は、圧縮機１２により圧縮された冷媒を用いて熱交換を行う。第一熱交換器１４は、暖房運転時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張機構１５で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。膨張機構１５は、凝縮器で放熱した冷媒を膨張させる。第二熱交換器１６は、暖房運転時には凝縮器として動作し、圧縮機１２により圧縮された冷媒を放熱させる。すなわち、第二熱交換器１６は、圧縮機１２により圧縮された冷媒を用いて熱交換を行う。第二熱交換器１６は、冷房運転時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張機構１５で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。

冷凍サイクル装置１０は、さらに、制御装置１７を備える。

制御装置１７は、具体的には、マイクロコンピュータである。図１および図２では、制御装置１７と圧縮機１２との接続しか示していないが、制御装置１７は、圧縮機１２だけでなく、冷媒回路１１に接続された圧縮機１２以外の要素に接続されてもよい。制御装置１７は、制御装置１７に接続されている要素の状態を監視したり、制御したりする。

冷媒回路１１を循環する冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ等のＨＦＣ（ＨｙｄｒｏＦｌｕｏｒｏＣａｒｂｏｎ）系冷媒が使用される。あるいは、Ｒ１１２３、Ｒ１１３２（Ｅ）、Ｒ１１３２（Ｚ）、Ｒ１１３２ａ、Ｒ１１４１、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）等のＨＦＯ（ＨｙｄｒｏＦｌｕｏｒｏＯｌｅｆｉｎ）系冷媒が使用される。あるいは、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ７４４（二酸化炭素）、Ｒ７１７（アンモニア）等の自然冷媒が使用される。あるいは、その他の冷媒が使用される。あるいは、これらの冷媒のうち２種類以上の混合物が使用される。

図３を参照して、本実施の形態に係る圧縮機１２の構成を説明する。

図３は、圧縮機１２の縦断面を示している。

圧縮機１２は、本実施の形態では密閉型圧縮機である。圧縮機１２は、具体的には、単シリンダのロータリ圧縮機であるが、多シリンダのロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、あるいは、レシプロ圧縮機であってもよい。

圧縮機１２は、密閉容器２０と、圧縮機構３０と、モータ４０と、クランク軸６０とを備える。

密閉容器２０の底部には、冷凍機油が貯留されている。密閉容器２０には、冷媒を吸入するための吸入管２１と、冷媒を吐出するための吐出管２２とが取り付けられている。

圧縮機構３０は、密閉容器２０に収納されている。具体的には、圧縮機構３０は、密閉容器２０の内側下部に設置されている。

モータ４０も、密閉容器２０に収納されている。具体的には、モータ４０は、密閉容器２０の内側上部に設置されている。すなわち、モータ４０は、密閉容器２０の内部で圧縮機構３０の上方に配置されている。モータ４０は、本実施の形態では集中巻のモータであるが、分布巻のモータであってもよい。

圧縮機構３０とモータ４０は、クランク軸６０によって連結されている。クランク軸６０は、冷凍機油の給油路とモータ４０の回転軸とを形成している。

冷凍機油は、クランク軸６０の回転に伴い、クランク軸６０の下部に設けられたオイルポンプによって汲み上げられる。そして、冷凍機油は、圧縮機構３０の各摺動部へ供給され、圧縮機構３０の各摺動部を潤滑する。冷凍機油としては、合成油であるＰＯＥ（ポリオールエステル）、ＰＶＥ（ポリビニルエーテル）、ＡＢ（アルキルベンゼン）等が使用される。

圧縮機構３０は、クランク軸６０を介して伝達されるモータ４０の回転力によって駆動されることで冷媒を圧縮する。この冷媒は、具体的には、吸入管２１に吸入された低圧のガス冷媒である。圧縮機構３０で圧縮された高温かつ高圧のガス冷媒は、圧縮機構３０から密閉容器２０内に吐出される。

クランク軸６０は、偏心軸部６１と、主軸部６２と、副軸部６３とからなる。これらは、軸方向において主軸部６２、偏心軸部６１、副軸部６３の順に設けられている。すなわち、偏心軸部６１の軸方向一端側に主軸部６２、偏心軸部６１の軸方向他端側に副軸部６３が設けられている。偏心軸部６１、主軸部６２および副軸部６３は、それぞれ円柱状である。主軸部６２と副軸部６３は、互いの中心軸が一致するように、すなわち、同軸に設けられている。偏心軸部６１は、中心軸が主軸部６２および副軸部６３の中心軸からずれるように設けられている。主軸部６２および副軸部６３が中心軸周りに回転すると、偏心軸部６１は偏心回転する。

以下では、モータ４０の詳細を説明する。

モータ４０は、本実施の形態ではブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ・Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータであるが、誘導電動機等、ブラシレスＤＣモータ以外のモータであってもよい。

モータ４０は、固定子４１と、回転子４２とを備える。

固定子４１は、円筒状であり、密閉容器２０の内周面に接するように固定されている。回転子４２は、円柱状であり、固定子４１の内側に幅が０．３ミリメートル以上１．０ミリメートル以下の空隙を介して設置されている。

固定子４１は、固定子鉄心４３と、巻線４４とを備える。固定子鉄心４３は、鉄を主成分とする、厚さが０．１ミリメートル以上１．５ミリメートル以下の複数枚の電磁鋼板を一定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメにより固定して製作される。固定子鉄心４３の一部は、外径が密閉容器２０の中間部の内径よりも大きく、密閉容器２０の内側に焼き嵌めされて固定されている。巻線４４は、固定子鉄心４３に巻かれている。具体的には、巻線４４は、固定子鉄心４３に絶縁部材４５を介して集中巻で巻かれている。巻線４４には、リード線２５の一端が接続されている。巻線４４は、芯線と、芯線を覆う少なくとも一層の被膜とからなる。本実施の形態において、芯線の材質は、銅である。被膜の材質は、ＡＩ（アミドイミド）／ＥＩ（エステルイミド）である。絶縁部材４５の材質は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である。

なお、固定子鉄心４３の電磁鋼板同士を固定する方法は、カシメに限らず、溶接等、他の方法であってもよい。固定子鉄心４３を密閉容器２０の内側に固定する方法は、焼き嵌めに限らず、圧入であってもよい。巻線４４の芯線の材質は、アルミニウムであってもよい。絶縁部材４５の材質は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、または、フェノール樹脂であってもよい。

回転子４２は、回転子鉄心４６と、永久磁石４７とを備える。回転子鉄心４６は、固定子鉄心４３と同じように、鉄を主成分とする、厚さが０．１ミリメートル以上１．５ミリメートル以下の複数枚の電磁鋼板を一定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメにより固定して製作される。永久磁石４７は、回転子鉄心４６に形成された複数個の挿入孔に挿入されている。永久磁石４７は、磁極を形成する。永久磁石４７としては、フェライト磁石、または、希土類磁石が使用される。

なお、回転子鉄心４６の電磁鋼板同士を固定する方法は、カシメに限らず、溶接等、他の方法であってもよい。

永久磁石４７が軸方向に抜けないようにするために、回転子４２の軸方向両端には、それぞれ上端板５１および下端板５２が設けられている。上端板５１および下端板５２は、モータ４０の駆動時のトルクを安定化させる回転バランサを兼ねる。上端板５１および下端板５２は、固定用リベット等の固定具５３により回転子鉄心４６に固定されている。

なお、上端板５１および下端板５２が回転バランサを兼ねる代わりに、上端板５１および下端板５２とは別個の重りが回転バランサとして設けられていてもよい。

回転子鉄心４６の平面視中心には、クランク軸６０の主軸部６２が焼き嵌めまたは圧入される軸孔が形成されている。すなわち、回転子鉄心４６の内径は、主軸部６２の外径よりも小さくなっている。回転子鉄心４６の軸孔の周囲には、軸方向に貫通する複数個の貫通孔４８が形成されている。それぞれの貫通孔４８は、後述する吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の一つになる。それぞれの貫通孔４８は、密閉容器２０の上部に導かれた冷凍機油を密閉容器２０の下部に落とすための通路の一つにもなる。

図示していないが、モータ４０が誘導電動機として構成される場合には、回転子鉄心４６に形成された複数個のスロットにアルミニウムまたは銅等で形成される導体が充填または挿入される。そして、導体の両端をエンドリングで短絡したかご形巻線が形成される。

密閉容器２０の頂部には、インバータ装置等の外部電源と接続する端子２４が取り付けられている。端子２４は、具体的には、ガラス端子である。本実施の形態において、端子２４は、溶接により密閉容器２０に固定されている。端子２４には、リード線２５の他端が接続されている。これにより、端子２４とモータ４０の巻線４４とが電気的に接続されている。

密閉容器２０の頂部には、さらに、軸方向両端が開口した吐出管２２が取り付けられている。圧縮機構３０から吐出されるガス冷媒は、密閉容器２０内の空間から吐出管２２を通って外部の冷媒回路１１へ吐出される。

以下では、図３だけでなく図４も参照して、圧縮機構３０の詳細を説明する。

図４は、図３のＡ−Ａ線、すなわち、クランク軸６０の軸方向と垂直な平面で圧縮機構３０を切断した場合の切断面を示している。なお、図４において、断面を表すハッチングは省略している。

圧縮機構３０は、シリンダ３１と、ピストン３２と、主軸受３３と、副軸受３４と、吐出マフラ３５とを備える。

シリンダ３１の内周は、平面視円形である。シリンダ３１の内部には、平面視円形の空間であるシリンダ室７１が形成されている。シリンダ３１の外周面には、冷媒回路１１からガス冷媒を吸入するための吸入口が設けられている。吸入口から吸入された冷媒は、シリンダ室７１で圧縮される。シリンダ３１は、軸方向両端が開口している。

ピストン３２は、リング状である。よって、ピストン３２の内周および外周は、平面視円形である。ピストン３２は、シリンダ室７１内で偏心回転する。ピストン３２は、ピストン３２の回転軸となるクランク軸６０の偏心軸部６１に摺動自在に嵌められている。

シリンダ３１には、シリンダ室７１につながり、半径方向に延びるベーン溝７２が設けられている。ベーン溝７２の外側には、ベーン溝７２につながる平面視円形の空間である背圧室７３が形成されている。ベーン溝７２内には、シリンダ室７１を低圧の作動室である吸入室と高圧の作動室である圧縮室とに仕切るためのベーン７４が設置されている。ベーン７４は、先端が丸まった板状である。ベーン７４は、ベーン溝７２内で摺動しながら往復運動する。ベーン７４は、背圧室７３に設けられたベーンスプリングによって常にピストン３２に押し付けられている。密閉容器２０内が高圧であるため、圧縮機１２の運転が開始すると、ベーン７４の背圧室７３側の面であるベーン背面に密閉容器２０内の圧力とシリンダ室７１内の圧力との差による力が作用する。このため、ベーンスプリングは、主に密閉容器２０内とシリンダ室７１内の圧力に差がない圧縮機１２の起動時に、ベーン７４をピストン３２に押し付ける目的で使用される。

主軸受３３は、側面視逆Ｔ字状である。主軸受３３は、クランク軸６０の偏心軸部６１よりも上の部分である主軸部６２に摺動自在に嵌められている。クランク軸６０の内部には、給油路となる貫通孔６４が軸方向に沿って設けられており、主軸受３３と主軸部６２との間には、この貫通孔６４を介して吸い上げられた冷凍機油が供給されることで油膜が形成されている。主軸受３３は、シリンダ３１のシリンダ室７１およびベーン溝７２の上側を閉塞している。すなわち、主軸受３３は、シリンダ３１内の二つの作動室の上側を閉塞している。

副軸受３４は、側面視Ｔ字状である。副軸受３４は、クランク軸６０の偏心軸部６１よりも下の部分である副軸部６３に摺動自在に嵌められている。副軸受３４と副軸部６３との間には、クランク軸６０の貫通孔６４を介して吸い上げられた冷凍機油が供給されることで油膜が形成されている。副軸受３４は、シリンダ３１のシリンダ室７１およびベーン溝７２の下側を閉塞している。すなわち、副軸受３４は、シリンダ３１内の二つの作動室の下側を閉塞している。

主軸受３３と副軸受３４は、それぞれボルト等の締結具３６によってシリンダ３１に固定され、ピストン３２の回転軸であるクランク軸６０を支持している。主軸受３３は、主軸受３３と主軸部６２との間の油膜の流体潤滑によって主軸部６２に接触せずに主軸部６２を支持している。副軸受３４は、主軸受３３と同様に、副軸受３４と副軸部６３との間の油膜の流体潤滑によって副軸部６３に接触せずに副軸部６３を支持している。

図示していないが、主軸受３３には、シリンダ室７１で圧縮された冷媒を冷媒回路１１に吐出するための吐出口が設けられている。吐出口は、シリンダ室７１がベーン７４によって吸入室と圧縮室とに仕切られているときに圧縮室につながる位置にある。主軸受３３には、吐出口を開閉自在に閉塞する吐出弁が取り付けられている。吐出弁は、圧縮室内のガス冷媒が所望の圧力になるまで閉じ、圧縮室内のガス冷媒が所望の圧力になると開く。これにより、シリンダ３１からのガス冷媒の吐出タイミングが制御される。

吐出マフラ３５は、主軸受３３の外側に取り付けられている。吐出弁が開いたときに吐出される高温かつ高圧のガス冷媒は、一旦吐出マフラ３５に入り、その後吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間に放出される。

なお、吐出口および吐出弁は、副軸受３４、あるいは、主軸受３３と副軸受３４との両方に設けられていてもよい。吐出マフラ３５は、吐出口および吐出弁が設けられている軸受の外側に取り付けられる。

密閉容器２０の横には、吸入マフラ２３が設けられている。吸入マフラ２３は、冷媒回路１１から低圧のガス冷媒を吸入する。吸入マフラ２３は、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ３１のシリンダ室７１に入り込むことを抑制する。吸入マフラ２３は、シリンダ３１の外周面に設けられた吸入口に吸入管２１を介して接続されている。吸入口は、シリンダ室７１がベーン７４によって吸入室と圧縮室とに仕切られているときに吸入室につながる位置にある。吸入マフラ２３の本体は、溶接等により密閉容器２０の側面に固定されている。

本実施の形態において、シリンダ３１、主軸受３３および副軸受３４の材質は、焼結鋼であるが、ねずみ鋳鉄または炭素鋼であってもよい。ピストン３２の材質は、クロム等を含有する合金鋼である。ベーンの材質は、高速度工具鋼である。

図示していないが、圧縮機１２がスイング式のロータリ圧縮機として構成される場合には、ベーン７４が、ピストン３２と一体に設けられる。クランク軸６０が駆動されると、ベーン７４は、ピストン３２に回転自在に取り付けられた支持体の溝に沿って往復運動する。ベーン７４は、ピストン３２の回転に従って揺動しながら半径方向へ進退することによって、シリンダ室７１の内部を圧縮室と吸入室とに区画する。支持体は、横断面が半円形状の２個の柱状部材で構成される。支持体は、シリンダ３１の吸入口と吐出口との中間部に形成された円形状の保持孔に回転自在に嵌められる。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図３および図４を参照して、本実施の形態に係る圧縮機１２の動作を説明する。圧縮機１２の動作は、本実施の形態に係る冷媒圧縮方法に相当する。

端子２４からリード線２５を介してモータ４０の固定子４１に電力が供給される。これにより、固定子４１の巻線４４に電流が流れ、巻線４４から磁束が発生する。モータ４０の回転子４２は、巻線４４から発生する磁束と、回転子４２の永久磁石４７から発生する磁束との作用によって回転する。具体的には、回転子４２は、固定子４１の巻線４４に電流が流れることで発生する回転磁界と回転子４２の永久磁石４７の磁界との吸引反発作用によって回転する。回転子４２の回転によって、回転子４２に固定されたクランク軸６０が回転する。クランク軸６０の回転に伴い、圧縮機構３０のピストン３２が圧縮機構３０のシリンダ３１のシリンダ室７１内で偏心回転する。シリンダ３１とピストン３２との間の空間であるシリンダ室７１は、ベーン７４によって吸入室と圧縮室とに分割されている。クランク軸６０の回転に伴い、吸入室の容積と圧縮室の容積とが変化する。吸入室では、徐々に容積が拡大することにより、吸入マフラ２３から低圧のガス冷媒が吸入される。圧縮室では、徐々に容積が縮小することにより、中のガス冷媒が圧縮される。圧縮され、高圧かつ高温となったガス冷媒は、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間に吐出される。吐出されたガス冷媒は、さらに、モータ４０を通過して密閉容器２０の頂部にある吐出管２２から密閉容器２０の外へ吐出される。密閉容器２０の外へ吐出された冷媒は、冷媒回路１１を通って、再び吸入マフラ２３に戻ってくる。

＊＊＊詳細な構成の説明＊＊＊
図５、図６および図７を参照して、本実施の形態に係る固定子４１の構成を説明する。

前述したように、固定子４１は、巻線４４と、固定子鉄心４３とを備える。

固定子鉄心４３は、互いに積層されている複数枚の第一板状部材８１と、これら複数枚の第一板状部材８１のうち、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材８１に積層されている少なくとも一枚の第二板状部材８２とを有する。「複数枚の第一板状部材８１」に含まれる第一板状部材８１の枚数は、二枚以上であれば任意の枚数でよいが、本実施の形態では十枚である。「少なくとも一枚の第二板状部材８２」が積層方向の一端にある第一板状部材８１のみに積層されている場合、「少なくとも一枚の第二板状部材８２」に含まれる第二板状部材８２の枚数は、一枚でもよいし、複数枚でもよい。「少なくとも一枚の第二板状部材８２」が積層方向の両端にある第一板状部材８１に積層されている場合、「少なくとも一枚の第二板状部材８２」に含まれる第二板状部材８２の枚数は、複数枚であれば任意の枚数でよい。すなわち、積層方向の一端にある第一板状部材８１に積層されている第二板状部材８２の枚数は、一枚でもよいし、複数枚でもよい。積層方向の他端にある第一板状部材８１に積層されている第二板状部材８２の枚数も、一枚でもよいし、複数枚でもよい。本実施の形態では、一部の第二板状部材８２が、積層方向の一端にある第一板状部材８１に積層され、残りの第二板状部材８２が、積層方向の他端にある第一板状部材８１に積層されている。具体的には、一枚の第二板状部材８２が、積層方向の一端にある第一板状部材８１に積層され、別の一枚の第二板状部材８２が、積層方向の他端にある第一板状部材８１に積層されている。すなわち、積層方向の一端にある第一板状部材８１に積層されている第二板状部材８２の枚数、および、積層方向の他端にある第一板状部材８１に積層されている第二板状部材８２の枚数は、それぞれ一枚である。よって、本実施の形態では、「少なくとも一枚の第二板状部材８２」に含まれる第二板状部材８２の枚数は、合計二枚である。

第一板状部材８１は、電磁鋼板である。第二板状部材８２も、本実施の形態では電磁鋼板である。第二板状部材８２は、第一板状部材８１と同じ材質の電磁鋼板であってもよいし、異なる材質の電磁鋼板であってもよい。具体例として、第二板状部材８２は、第一板状部材８１とケイ素の含有率が同じ電磁鋼板であってもよいし、ケイ素の含有率が異なる電磁鋼板であってもよい。

それぞれの第二板状部材８２の外径は、いずれの第一板状部材８１の外径よりも大きい。具体的には、固定子鉄心４３が密閉容器２０の内側に焼き嵌めされる前の時点で、それぞれの第二板状部材８２の外径は、密閉容器２０の内径よりも大きく、それぞれの第一板状部材８１の外径は、密閉容器２０の内径よりも小さい。

本実施の形態において、それぞれの第二板状部材８２の内径は、いずれの第一板状部材８１の内径とも等しい。

固定子鉄心４３には、第一板状部材８１と第二板状部材８２との両方によって、環状のバックヨーク８３が形成されている。また、固定子鉄心４３には、第一板状部材８１と第二板状部材８２とのうち、少なくとも第一板状部材８１によって、複数個のティース８４が形成されている。本実施の形態では、第一板状部材８１と第二板状部材８２との両方によって、複数個のティース８４が形成されている。「複数個のティース８４」に含まれるティース８４の個数は、任意の個数でよいが、本実施の形態では九個である。なお、ティース８４の個数は、周方向でティース８４を数えた数である。「周方向」は、固定子鉄心４３を含むモータ４０が構成されたときに固定子鉄心４３の内側に設置される回転子４２の回転方向と同じ方向である。

ティース８４は、バックヨーク８３の内周面８５から半径方向に延びている。ティース８４には、巻線４４が巻かれている。本実施の形態では、ティース８４には、巻線４４が絶縁部材４５を介して集中巻で巻かれている。

本実施の形態において、固定子鉄心４３は、複数個の分割鉄心８０が周方向に連結された構造を持っている。そのため、本実施の形態では、第一板状部材８１と第二板状部材８２との両方が周方向に分割されている。分割鉄心８０の個数は、任意の個数でよいが、本実施の形態ではティース８４と同じ個数、すなわち、九個である。なお、分割鉄心８０の個数は、周方向で分割鉄心８０を数えた数である。前述したように、第一板状部材８１および第二板状部材８２の枚数は、本実施の形態では、それぞれ十枚および二枚であるが、これらの枚数は、軸方向だけで第一板状部材８１および第二板状部材８２を数えた数である。

それぞれの分割鉄心８０は、バックヨーク８３とティース８４とが一体に形成された構造を持っている。隣り合う分割鉄心８０同士は、互いのバックヨーク８３が結合されることで連結されている。

それぞれの分割鉄心８０において、ティース８４は、バックヨーク８３の半径方向の内側から延びている。ティース８４は、根元から一定の幅で半径方向の内側に延び、先端において幅が広がった形状となっている。巻線４４は、ティース８４の一定の幅で延びている部分に巻かれる。巻線４４に電流が流されると、巻線４４が巻きつけられたティース８４が磁極となる。磁極の方向は、巻線４４に流される電流の方向によって決まる。

図８および図９を参照して、本実施の形態に係る圧縮機１２においてモータ４０が密閉容器２０に固定されるしくみを説明する。

図９は、第一板状部材８１と密閉容器２０との関係を左側、第二板状部材８２と密閉容器２０との関係を右側に示している。なお、図９において、断面を表すハッチングは省略している。

固定子４１において、複数枚の第一板状部材８１は、モータ４０が密閉容器２０に焼き嵌めされた後、密閉容器２０の内周面２６に接触しない外周面８６を有する電磁鋼板である。一方、少なくとも一枚の第二板状部材８２は、モータ４０が密閉容器２０に焼き嵌めされた後、密閉容器２０の内周面２６に接触する外周面８７を有する電磁鋼板である。すなわち、本実施の形態では、複数枚の第一板状部材８１と少なくとも一枚の第二板状部材８２とのうち、複数枚の第一板状部材８１を除く少なくとも一枚の第二板状部材８２が密閉容器２０の内周面２６に接触して固定されている。そのため、第二板状部材８２は、焼き嵌めにより加わる半径方向内側への圧縮応力ＣＳを受けるが、第一板状部材８１は、圧縮応力ＣＳを受けない。

第一板状部材８１は、固定子４１内の磁束の通過する部分、すなわち、磁気回路内に配置されている。一方、第二板状部材８２は、主に、固定子４１内の磁束の通過しない部分、すなわち、磁気回路外または磁気回路の境界付近に配置されている。そのため、固定子４１は、磁気回路外または磁気回路の境界付近では圧縮応力ＣＳを受けるが、磁気回路内では圧縮応力ＣＳを受けない。よって、磁気回路内における鉄損の増加を抑制することができる。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、固定子４１の固定子鉄心４３が、互いに積層されている複数枚の第一板状部材８１と、これら複数枚の第一板状部材８１よりも外径が大きい少なくとも一枚の第二板状部材８２とを有する。第二板状部材８２は、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材８１に積層されている。よって、この固定子４１を備えるモータ４０が密閉容器２０の内側に固定されたときには、磁気回路外または磁気回路の境界付近に位置する第二板状部材８２が密閉容器２０の内周面２６に接触して固定される。その結果、磁気回路内における鉄損の増加を抑制することができる。したがって、本実施の形態によれば、従来よりも高性能かつ高効率なモータ４０を提供することが可能である。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、第二板状部材８２が電磁鋼板として構成されているが、変形例として、第二板状部材８２が電磁鋼板以外の板状部材として構成されていてもよい。すなわち、第二板状部材８２の材料は、電磁鋼板とは異なる材料であってもよい。これは、第二板状部材８２が、モータ４０の駆動に寄与しない磁気回路外に配置されるからである。

本実施の形態では、積層方向の両端にある第一板状部材８１のそれぞれに一枚の第二板状部材８２が積層されているが、変形例として、積層方向の両端にある第一板状部材８１のそれぞれに二枚以上の第二板状部材８２が積層されていてもよい。積層方向の両端にある第一板状部材８１のそれぞれに異なる枚数の第二板状部材８２が積層されていてもよい。あるいは、積層方向の一端にある第一板状部材８１に一枚以上の第二板状部材８２が積層され、積層方向の他端にある第一板状部材８１には第二板状部材８２が積層されていなくてもよい。

本実施の形態では、分割鉄心８０が、バックヨーク８３とティース８４とが一体に形成された構造を持っているが、変形例として、分割鉄心８０が、バックヨーク８３とティース８４とが半径方向に連結された構造を持っていてもよい。

本実施の形態では、固定子鉄心４３が、複数個の分割鉄心８０が周方向に連結された構造を持っているが、変形例として、固定子鉄心４３が、周方向において一体に形成された構造を持っていてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態について、図１０および図１１を用いて、主に実施の形態１との差異を説明する。

＊＊＊詳細な構成の説明＊＊＊
実施の形態１と同じように、固定子鉄心４３は、互いに積層されている複数枚の第一板状部材８１と、これら複数枚の第一板状部材８１のうち、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材８１に積層されている少なくとも一枚の第二板状部材８２とを有する。「複数枚の第一板状部材８１」に含まれる第一板状部材８１の枚数は、二枚以上であれば任意の枚数でよいが、本実施の形態では十二枚である。「少なくとも一枚の第二板状部材８２」に含まれる第二板状部材８２の枚数は、一枚以上であれば任意の枚数でよいが、望ましくは複数枚であり、本実施の形態では二枚である。

実施の形態１では、第一板状部材８１と第二板状部材８２との両方によって、複数個のティース８４が形成されている。これに対し、本実施の形態では、第一板状部材８１と第二板状部材８２とのうち、第二板状部材８２を除く第一板状部材８１によって、複数個のティース８４が形成されている。「複数個のティース８４」に含まれるティース８４の個数は、任意の個数でよいが、本実施の形態でも九個である。

ティース８４は、バックヨーク８３の第一板状部材８１によって形成された部分の内周面８５から半径方向に延びている。ティース８４には、実施の形態１と同じように、巻線４４が巻かれている。本実施の形態において、ティース８４は、バックヨーク８３の第二板状部材８２によって形成された部分の半径方向内側には存在しない。よって、それぞれの第二板状部材８２の内径は、いずれの第一板状部材８１の内径よりも小さい。

図１０および図１１を参照して、本実施の形態に係る圧縮機１２においてモータ４０が密閉容器２０に固定されるしくみを説明する。

図１１は、第一板状部材８１と密閉容器２０との関係を左側、第二板状部材８２と密閉容器２０との関係を右側に示している。なお、図１１において、断面を表すハッチングは省略している。

固定子４１において、複数枚の第一板状部材８１は、実施の形態１と同じように、モータ４０が密閉容器２０に焼き嵌めされた後、密閉容器２０の内周面２６に接触しない外周面８６を有する電磁鋼板である。一方、少なくとも一枚の第二板状部材８２は、本実施の形態では、モータ４０が密閉容器２０に焼き嵌めされた後、密閉容器２０の内周面２６に接触する外周面８７を有するだけでなく、巻線４４が巻かれる部分を持たない電磁鋼板である。すなわち、本実施の形態では、複数枚の第一板状部材８１と少なくとも一枚の第二板状部材８２とのうち、少なくとも一枚の第二板状部材８２を除く複数枚の第一板状部材８１に巻線４４が巻かれている。そのため、実施の形態１と比べて、巻線４４のコイル周長を短縮することができる。

実施の形態１と同じように、第一板状部材８１は、固定子４１内の磁束の通過する部分、すなわち、磁気回路内に配置されている。第二板状部材８２は、主に、固定子４１内の磁束の通過しない部分、すなわち、磁気回路外または磁気回路の境界付近に配置されている。実施の形態１では、モータ４０の駆動に寄与しない磁気回路外にも巻線４４が配置され、コイル周長が余分に増大して銅損が増加する場合がある。これに対し、本実施の形態では、磁気回路外に巻線４４が配置されないため、銅損の増加を抑制することができる。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、実施の形態１と同じような効果が得られるほか、実施の形態１と比べて、巻線４４のコイル周長を短くすることができ、銅損の増加を抑制することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、バックヨーク８３の第二板状部材８２によって形成される部分の半径方向内側の端部と、バックヨーク８３の第一板状部材８１によって形成される部分の半径方向内側の端部とが同じ位置にあるが、変形例として、それぞれの端部が異なる位置にあってもよい。具体例として、図１２に示すように、バックヨーク８３の第二板状部材８２によって形成される部分の半径方向内側の端部が、バックヨーク８３の第一板状部材８１によって形成される部分の半径方向内側の端部よりも半径方向外側にあってもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、一つの実施の形態または二つ以上の実施の形態の組み合わせを部分的に実施しても構わない。実施の形態１の変形例として説明した構成を実施の形態２に適用しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０ 冷凍サイクル装置、１１ 冷媒回路、１２ 圧縮機、１３ 四方弁、１４ 第一熱交換器、１５ 膨張機構、１６ 第二熱交換器、１７ 制御装置、２０ 密閉容器、２１ 吸入管、２２ 吐出管、２３ 吸入マフラ、２４ 端子、２５ リード線、２６ 内周面、３０ 圧縮機構、３１ シリンダ、３２ ピストン、３３ 主軸受、３４ 副軸受、３５ 吐出マフラ、３６ 締結具、４０ モータ、４１ 固定子、４２ 回転子、４３ 固定子鉄心、４４ 巻線、４５ 絶縁部材、４６ 回転子鉄心、４７ 永久磁石、４８ 貫通孔、５１ 上端板、５２ 下端板、５３ 固定具、６０ クランク軸、６１ 偏心軸部、６２ 主軸部、６３ 副軸部、６４ 貫通孔、７１ シリンダ室、７２ ベーン溝、７３ 背圧室、７４ ベーン、８０ 分割鉄心、８１ 第一板状部材、８２ 第二板状部材、８３ バックヨーク、８４ ティース、８５ 内周面、８６ 外周面、８７ 外周面。

Claims (8)

1. 巻線と、
   それぞれ電磁鋼板であり、互いに積層されている複数枚の第一板状部材と、前記複数枚の第一板状部材よりも外径が大きく、前記複数枚の第一板状部材のうち、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材に積層されている少なくとも一枚の第二板状部材とを有し、前記複数枚の第一板状部材と前記少なくとも一枚の第二板状部材との両方によって、環状のバックヨークが形成され、前記少なくとも一枚の第二板状部材を除く前記複数枚の第一板状部材によって、前記バックヨークの内周面から半径方向に延び、前記巻線が巻かれた複数個のティースが形成されている固定子鉄心と
   を備える固定子。
2. 前記少なくとも一枚の第二板状部材の材料は、前記電磁鋼板とは異なる材料である請求項１に記載の固定子。
3. 前記少なくとも一枚の第二板状部材として、複数枚の第二板状部材を備える請求項１または２に記載の固定子。
4. 前記複数枚の第二板状部材のうち、一部の第二板状部材は、前記複数枚の第一板状部材のうち、積層方向の一端にある第一板状部材に積層され、前記複数枚の第二板状部材のうち、残りの第二板状部材は、前記複数枚の第一板状部材のうち、積層方向の他端にある第一板状部材に積層されている請求項３に記載の固定子。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の固定子を備えるモータ。
6. 固定子と、回転子とを備えるモータであって、
   前記固定子は、
   巻線と、
   それぞれ電磁鋼板であり、互いに積層されている複数枚の第一板状部材と、前記複数枚の第一板状部材よりも外径が大きく、前記複数枚の第一板状部材のうち、積層方向の少なくとも一端にある第一板状部材に積層されている少なくとも一枚の第二板状部材とを有し、前記複数枚の第一板状部材と前記少なくとも一枚の第二板状部材との両方によって、環状のバックヨークが形成され、前記複数枚の第一板状部材と前記少なくとも一枚の第二板状部材とのうち、少なくとも前記複数枚の第一板状部材によって、前記バックヨークの内周面から半径方向に延び、前記巻線が巻かれた複数個のティースが形成されている固定子鉄心と
   を備え、
   前記回転子は、
   互いに積層されている複数枚の電磁鋼板を有する回転子鉄心を備え、
   前記固定子鉄心の積厚が前記回転子鉄心の積厚よりも大きくなっており、前記複数枚の第一板状部材の積厚と前記回転子鉄心の積厚とは同じであり、前記少なくとも一枚の第二板状部材全てが、前記固定子鉄心が前記回転子鉄心と対向する範囲の外に配置されているモータ。
7. 請求項５または６に記載のモータと、
   密閉容器と
   を備え、
   前記複数枚の第一板状部材を除く前記少なくとも一枚の第二板状部材が前記密閉容器の内周面に接触して固定されている圧縮機。
8. 請求項７に記載の圧縮機を備える冷凍サイクル装置。

Images