WO2015033488A1 - 圧縮機 - Google Patents

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WO2015033488A1
WO2015033488A1 PCT/JP2014/001376 JP2014001376W WO2015033488A1 WO 2015033488 A1 WO2015033488 A1 WO 2015033488A1 JP 2014001376 W JP2014001376 W JP 2014001376W WO 2015033488 A1 WO2015033488 A1 WO 2015033488A1
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laser
housing
stator
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laser welding
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昭徳 福田
昭三 長谷
大輔 船越
武志 平塚
健 苅野
仁 高尾
敏裕 杉江
信行 川畑
信一 吉塚
逸雄 清水
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a compressor used for an air conditioner, a refrigerator, a blower, a water heater, and the like.
  • a compressor is used for the refrigeration system and the air conditioner.
  • the compressor sucks in the working refrigerant evaporated in the evaporator, compresses the working refrigerant to a pressure necessary for condensation, and delivers the high-temperature high-pressure working refrigerant into the working refrigerant circuit.
  • Such a compressor houses a compression mechanism portion for compressing a refrigerant gas and a motor portion for driving the compression mechanism portion in a sealed container.
  • the motor unit includes a stator fixed to the inner wall surface of the hermetic container, and a rotor transmitting rotational power to the drive shaft.
  • the stator of the motor unit has been closely fixed to the inner wall of the sealed container by shrink fitting.
  • this method there is a problem that the stator is deformed due to the contraction stress of the closed container and the efficiency of the motor unit is reduced. That is, a compressive stress is applied to the stator, and the electromagnetic steel plates constituting the stator are distorted, and a magnetic field distortion occurs when the rotor rotates, causing a decrease in the efficiency of the motor unit.
  • the vibration generated in the stator is transmitted to the closed container, vibration and noise of the compressor become a problem.
  • Patent Document 1 the method of closely fixing a stator to a sealed container by laser welding is proposed (for example, refer patent document 1).
  • Patent Document 1 laser irradiation is performed all over the axial direction of the stator core.
  • the stator is fixed to the inner wall of the housing by the plurality of laser welds, and the plurality of laser welds are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the housing, and the respective laser welds Are formed over a predetermined length.
  • a compressor according to the present invention includes a motor unit including a stator and a rotor disposed inside the stator, a compression mechanism unit, and a housing.
  • the stator is fixed to the inner wall of the housing by a plurality of laser welds, and the plurality of laser welds are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the housing, and the respective laser welds are formed.
  • the part is formed over a predetermined length.
  • the efficiency fall of the motor part by deformation of a stator can be prevented. Further, according to the present invention, no swelling (convex portion) occurs in the laser welded portion, so that the damage of the covering material (heat insulating material, soundproofing material, heat storage material, etc.) covering the outer peripheral surface of the compressor can be prevented. it can.
  • Sectional view of a compressor according to an embodiment of the present invention A plan view of a motor unit according to an embodiment of the present invention
  • the figure explaining the laser welding part concerning the embodiment of the present invention The figure which shows the relationship of the motor part and housing which concern on embodiment of this invention.
  • the figure explaining the laser welding part concerning the modification 1 of the present invention The figure explaining the laser welding part concerning modification 2 of the present invention Diagram for explaining the distance between laser welds according to the embodiment of the present invention and the second modification Main part cross-sectional photograph of the compressor according to the present invention
  • the stator is fixed to the inner wall of the housing by a plurality of laser welds, and the plurality of laser welds are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the housing.
  • Each of the laser welds is formed over a predetermined length.
  • the laser welding is performed on the outer peripheral surface of the yoke portion by forming a plurality of air gaps that are refrigerant passages, between adjacent air gaps and at a position outside the radial direction of the slots. Form a part.
  • a refrigerant passage hole serving as the refrigerant passage is formed in the yoke portion which is between the adjacent air gaps and which is the outer side in the radial direction of the teeth portion.
  • the laser welding portion is formed by a fiber laser, and a focusing point of the fiber laser is used as the stator.
  • a fiber laser By using a fiber laser, the heat effect at the time of welding is small, and the focusing point of the fiber laser can be reliably welded with a small spot size by using the stator instead of the boundary position between the housing and the stator. .
  • a recess is formed on the outer wall of the housing by forming the laser welding portion.
  • a sixth aspect of the invention sets the length of the laser welding portion to 10% or more and 90% or less of the axial length of the stator core, from the end face of the stator core in the axial direction of the stator core
  • the laser welded portion is formed at a position beyond 5% of the axial length of the stator core.
  • the length of the laser weld exceeds 90% of the axial length of the stator core, or 5% of the axial length of the stator core in the axial direction of the stator core from the end face of the stator core If the laser weld is formed at a position within the length range, sparks generated when welding the stator and the housing may protrude from the upper and lower ends of the stator core into the housing.
  • the length of the laser welding portion is 10% or more and 20% or less of the axial length of the stator core.
  • the laser welding portion is formed at the same height in the axial direction of the housing.
  • the laser welds are formed at different heights in the axial direction of the housing.
  • distortion and vibration of the stator can be obtained by holding the distortion of the magnetic field generated during high-speed rotation of the motor and the axial vibration generated by the moment force of the rotational torque with the laser welds of different heights. It can be suppressed.
  • the laser welding portion is formed in parallel to the axial direction of the housing.
  • the laser welding portion is formed to be inclined with respect to the axial direction of the housing.
  • the welding range can be expanded in the circumferential direction of the housing, and the torque fluctuation received by the stator during compression and the torque fluctuation generated by the rotation of the motor unit can be evenly distributed and held by the plurality of welds.
  • the first laser welding portion, and the second laser welding portion circumferentially adjacent to the first laser welding portion are inclined directions with respect to the axial direction of the housing. The opposite.
  • the distance between adjacent laser welds can be partially shortened, and the circumferential rigidity of the housing can be increased.
  • welding can be performed while rotating the housing, the time required for welding can be shortened.
  • the fourth laser weld is formed at a position spaced 180 degrees in the circumferential direction from any third laser weld of the plurality of laser welds. Thereby, it becomes possible to offset the distortion in the circumferential direction due to the laser welding.
  • the width of the laser welded portion is twice or more the thickness of the electromagnetic steel sheet.
  • the fifteenth invention uses the HFC refrigerant R32 as the refrigerant compressed by the compression mechanism section.
  • the refrigerant circulation amount is increased by about 10%, and the efficiency is not reduced even if the load torque is increased, and noise and vibration of the motor portion can be suppressed to the same level or less as in the conventional refrigerant use.
  • the laser welded portion is formed after the stator is fitted in the housing. Since the gap between the housing and the stator can be eliminated by the intermediate fitting, welding at the laser welding portion can be performed reliably.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the compressor 100 includes a sealed container 1, a motor unit 2, a compression mechanism unit 3, and a drive shaft 4.
  • the closed container 1 comprises a cylindrical housing 5 and an upper cover 6 and a lower cover 7 closing the opening of the housing 5.
  • the compression mechanism portion 3 is disposed at the lower portion of the housing 5.
  • the motor unit 2 is disposed on the compression mechanism unit 3 inside the housing 5.
  • the compression mechanism unit 3 and the motor unit 2 are connected by the drive shaft 4.
  • the upper cover 6 is provided with a terminal 8 for supplying electric power to the motor unit 2.
  • An oil reservoir 9 for holding lubricating oil is formed at the bottom of the closed container 1.
  • the motor unit 2 is composed of a stator 10 and a rotor 11.
  • the stator 10 is fixed to the inner wall of the housing 5.
  • the rotor 11 is fixed to the drive shaft 4 and rotates with the drive shaft 4. Both ends of the drive shaft 4 are rotatably supported by the upper bearing member 12 and the lower bearing member 13.
  • the compression mechanism portion 3 includes an upper bearing member 12, a lower bearing member 13, cylinders 15a and 15b, rolling pistons 16a and 16b, and vanes (not shown).
  • a discharge pipe 17 is provided in the upper part of the closed container 1.
  • the discharge pipe 17 penetrates the upper portion of the upper cover 6 and is open toward the inner space of the closed container 1.
  • the discharge pipe 17 plays a role as a discharge flow path for guiding the refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit 3 to the outside of the closed container 1.
  • the internal space of the closed vessel 1 is filled with the compressed refrigerant.
  • the accumulator 18 is provided in order to prevent the liquid compression of the compressor 100.
  • the accumulator 18 separates the refrigerant gas into gas and liquid before directly drawing the refrigerant gas into the compressor 100.
  • the accumulator 18 includes a cylindrical case 19, a refrigerant gas introduction pipe connected to the upper portion of the case 19, and two refrigerant gas lead pipes connected to the lower portion of the case 19.
  • the compressor 100 As a refrigerant compressed by the compression mechanism section 3, it is preferable to use an HFC refrigerant R32.
  • the HFC refrigerant R32 By using the HFC refrigerant R32, the refrigerant circulation amount is increased by about 10% as compared to the conventional alternative refrigerant, and the noise and the vibration of the motor unit 2 can be suppressed without reducing the efficiency even if the load torque increases.
  • the stator 10 and the housing 5 of the motor unit 2 are welded and fixed by laser irradiation with a fiber laser.
  • FIG. 2 shows a plan view of the motor unit 2 according to the embodiment of the present invention.
  • a DC IPM motor having distributed winding of a winding method is suitable.
  • the motor unit 2 includes a stator 10 fixed to the inner wall surface of the housing 5 and a rotor 11 for transmitting rotational power to the shaft.
  • the stator 10 has a stator core 22 and a winding 25.
  • the stator core 22 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates made of a metal material.
  • the stator core 22 includes an annular yoke portion 22A, a tooth portion 22B projecting radially inward from the yoke portion 22A, a slot 23 formed between adjacent tooth portions 22B, and an inner side of the tooth portion 22B. And a through hole 22C in which the rotor 11 is disposed. Insulating paper (not shown) is inserted in the slot 23 in order to maintain the insulation with the winding 25.
  • a plurality of air gaps 24A serving as a refrigerant passage are provided on the outer peripheral portion of the stator 10, that is, the outer peripheral surface of the yoke portion 22A.
  • the gap 24A makes the width gap a in the circumferential direction of the yoke portion 22A larger than the depth gap in the radial direction of the yoke portion 22A. It is preferable that the width gap a in the gap 24A be wider than the circumferential width b of one slot 23, and the width gap a be twice or more the circumferential width b of the slot 23.
  • the air gap 24A is provided so as to penetrate the motor unit 2 in the axial direction, and allows the upper space and the lower space of the motor unit 2 to communicate with each other.
  • a refrigerant passage hole 24B serving as a refrigerant passage is formed in the yoke portion 22A, which is between the adjacent air gaps 24A and is the outer side in the radial direction of the teeth portion 22B.
  • the diameter c of the refrigerant passage hole 24B is smaller than the minimum width d of the teeth portion 22B. As described above, by making the diameter c of the refrigerant passage hole 24B smaller than the minimum width d of the teeth portion 22B, it is possible to secure the refrigerant passage and to prevent the efficiency reduction of the motor unit 2.
  • the refrigerant passage hole 24B is provided to penetrate the motor unit 2 in the axial direction, and allows the upper space and the lower space of the motor unit 2 to communicate with each other.
  • the refrigerant compressed by the compression mechanism 3 and discharged from the opening of the muffler cover 21 passes through the air gap 24A of the stator 10, the air gap (not shown) of the rotor 11 and the refrigerant passage hole 24B. It is led to space.
  • the stator 10 and the housing 5 are fixed by six laser welds 20.
  • the laser welding portion 20 is formed between the adjacent air gaps 24A and at a position which is on the outer side in the radial direction of the slot 23.
  • the laser welding portion 20 is formed such that the focusing point of the fiber laser is at the position of the stator 10.
  • FIG. 3 is a view (a developed view of the housing 5) for explaining the laser welding portion 20 according to the present embodiment.
  • the laser welds 20 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the housing 5. In the present embodiment, six laser welds 20 are provided. In addition, the mutual space
  • the width of the laser welded portion 20 is preferably twice or more the thickness of the electromagnetic steel sheet.
  • the width of the laser welded portion 20 By setting the width of the laser welded portion 20 to be twice or more the thickness of the electromagnetic steel sheet, the penetration depth into the stator 10 can be suppressed, and the efficiency reduction of the motor portion 2 can be prevented.
  • the width of the laser weld 20 is, for example, 0.5 mm to 3 mm.
  • the laser welding portion 20 in the present embodiment is formed over a predetermined length in the axial direction of the housing 5. That is, the laser welding portion 20 is linear.
  • the laser welding portion 20 is formed at a point like the welding point in the conventional spot welding, the local distortion in the stator 10 is large because it is necessary to irradiate the laser at a high temperature and high temperature locally. Become.
  • the laser welded portion 20 since the laser welded portion 20 has a predetermined length, laser irradiation at relatively low temperature and low temperature is possible, and local deformation of the stator 10 can be prevented.
  • the figure which shows the relationship between the motor part 2 and the housing 5 in this Embodiment in FIG. 4 is shown.
  • A is preferably 10% or more and 90% or less of B.
  • the laser welded portion 20 is formed at a position exceeding 5% of the axial length B of the stator core 22 in the axial direction of the stator core 22 from the end face of the stator core 22.
  • the welding strength is insufficient.
  • the length A of the laser weld 20 exceeds 90% of the axial length B of the stator core 22 or from the end face of the stator core 22 in the axial direction of the stator core 22
  • sparks generated when welding the stator 10 and the housing 5 are the upper and lower ends of the stator core 22. There is a risk that it may protrude into the housing 5.
  • the length A of the laser welded portion 20 is preferably 10% or more and 20% or less of the axial length B of the stator core 22.
  • the welding range can be made smaller, and deformation of the stator 10 generated at the time of laser welding can be more effectively prevented.
  • the length of the laser weld 20 is about 10 to 20 mm, and the length of the stator core 22 is about 60 mm.
  • the length of the laser welding part 20 means welding distance.
  • the length of the laser weld 20 is A shown in FIG.
  • all of the plurality of laser welds 20 have the same length, and laser welds 20 of different lengths may be included.
  • torque in the circumferential direction is dispersed at the same height. Therefore, the rotational torque generated in the stator 10 is not received as a moment force in the axial direction, and the vibration of the stator 10 can be suppressed.
  • the laser welds 20 in the present embodiment are formed at the same height in the axial direction of the housing 5. As a result, it becomes possible to evenly disperse and hold the torque fluctuation generated by the compression mechanism section 3 and the torque fluctuation generated by the rotation of the motor section 2 by the plurality of laser welding sections 20.
  • the same height does not necessarily mean exactly the same, and includes a state of being somewhat deviated within the range where the above-mentioned effect is exerted.
  • the fact that the housing 5 is formed at the same height in the axial direction can be rephrased as starting points in the housing 5 of the laser welding are made the same height.
  • Modification 1 The modification 1 of the laser welding part 20 which concerns on this Embodiment is shown in FIG.
  • the plurality of laser welded parts 20A are formed at different heights in the axial direction of the housing 5.
  • the distortion of the magnetic field generated during high-speed rotation of the motor unit 2 and the axial vibration generated by the moment force of the rotating torque are held by the laser welds 20A of different heights. Distortion and vibration can be suppressed.
  • a plurality of laser welds 20 are formed, and the laser welds 20 are formed at positions spaced 180 degrees apart in the circumferential direction. Thereby, the distortion of the outer peripheral direction by laser welding can be offset.
  • the laser welding portion 20 in the present embodiment is formed to be inclined with respect to the axial direction of the housing 5.
  • the welding range can be expanded with respect to the circumferential direction of the housing 5, and the torque fluctuation received by the stator 10 at the time of compression and the torque fluctuation generated by the rotation of the motor unit 2 can be equalized with the plurality of laser welds 20. It becomes possible to disperse and hold.
  • the inclination ⁇ of the laser welding portion 20 is inclined in the range of 10 degrees to 30 degrees with respect to the axial direction of the housing 5.
  • all six laser welding parts 20 do not need to be inclined and formed.
  • adjacent laser welds 20 are formed to be inclined in the opposite direction with respect to the axial direction of the housing 5.
  • the distance between the ends of the adjacent laser welds 20 can be shortened, and the circumferential rigidity of the housing 5 can be enhanced.
  • welding can be performed while rotating the housing 5, the time required for welding can be shortened.
  • Modification 2 The modification 2 of the laser welding part 20 which concerns on this Embodiment is shown in FIG.
  • a plurality of laser welded portions 20B are formed in parallel with the axial direction of the housing 5. With this configuration, since the laser welded portion 20B can be made longer in the axial direction of the stator 10, distortion and vibration of the stator 10 can be suppressed.
  • FIG. 7 is a view for explaining the distance between the end portions of each of the laser welds 20 and 20B according to the embodiment of the present invention and the second modification.
  • the distance (W) between the ends of the laser weld 20 in the embodiment is smaller than the distance (W ′) between the ends of the laser weld 20B according to the second modification (W ⁇ W ′).
  • the present invention is not limited to the configuration of the embodiment, and various changes can be made within the scope of the present invention, and the present invention can be implemented in the following other embodiments.
  • the embodiment shows an example in which the present invention is applied to a two-piston rotary compressor. However, the present invention can also be practiced with a one-piston rotary compressor. Moreover, it is applicable not only to a rotary compressor but, for example, to a scroll compressor.
  • the example in which six laser welding parts 20 were formed was shown in embodiment, it is not restricted to six. It is only necessary to form a plurality.
  • the embodiment shows an example in which the distributed winding type motor unit 2 is implemented, but the concentrated winding type motor unit 2 can also implement the present invention.
  • the embodiment shows an example in which the stator 10 and the housing 5 are fixed by laser welding, but first, the motor portion 2 is inserted into the cylindrical housing 5 by shrink fitting, After the clearance dimension with the rotor 11 is determined, welding and fixing may be performed by laser welding.
  • FIG. 8 is a cross-sectional photograph of the main part of the compressor 100 according to the present invention.
  • FIG. 8 shows a laser weld 20 formed by a fiber laser.
  • the laser welding portion 20 includes the housing 5 and the stator 10 so that the focusing point 20 a of the fiber laser is at the position of the stator 10 instead of the boundary position between the housing 5 and the stator 10.
  • Are formed across the A recess is formed on the outer wall of the housing 5 irradiated by the fiber laser.
  • the focusing point 20a of the fiber laser is a boundary position between the housing 5 and the stator 10
  • the spot size is small in the fiber laser and welding is performed. It may be insufficient.
  • the stator 10 is melted to fill the gap and the housing 5 is completed. Welded with.
  • the stator 10 is preferably fitted to the housing 5 before the laser welding portion 20 is formed. By eliminating the gap between the housing 5 and the stator 10 in advance by means of the intermediate fitting, welding at the laser welding portion 20 can be performed reliably.
  • the efficiency of the compressor can be enhanced by preventing the deformation and distortion of the motor unit.
  • it is applicable also to uses, such as a heat pump type hot-water heater other than the compressor for air conditioners.

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Abstract

 固定子10と固定子10の内側に配設されている回転子11とからなる電動機部2と、圧縮機構部3と、ハウジング5とを備え、固定子10はハウジング5の内壁に複数のレーザ溶接部20によって固定されており、複数のレーザ溶接部20は、ハウジング5の円周方向に互いに所定の間隔をおいて形成し、それぞれのレーザ溶接部20を、所定の長さに渡って形成し、電動機部2の高効率化、ハウジング5の外周面を被覆する被覆材の保護を実現する圧縮機を提供する。

Description

圧縮機
 本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用される圧縮機に関するものである。
 冷凍装置や空気調和装置には、圧縮機が使用されている。圧縮機は、蒸発器で蒸発した作動冷媒を吸入し、凝縮するために必要な圧力まで作動冷媒を圧縮し、作動冷媒回路中に高温高圧の作動冷媒を送り出す。このような圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部とを密閉容器内に収納する。電動機部は、密閉容器の内壁面に固定された固定子と、駆動軸に回転動力を伝えるロータとからなる。
 従来、電動機部の固定子は、密閉容器の内壁に焼きばめにより密着固定されていた。しかしながら、この方法では、密閉容器の収縮応力によって固定子が変形し、電動機部の効率が低下するという問題がある。すなわち、固定子に圧縮応力がかかり、固定子を構成する電磁鋼板が歪み、ロータ回転時に磁界歪みが発生して電動機部の効率低下を引き起こす。また、固定子で発生した振動が密閉容器に伝達されるので、圧縮機の振動及び騒音が問題となる。
 近年、省エネルギー化の観点から、直流電流により駆動される直流IPMモータが提案されている。また、高効率化の観点から、固定子を構成する電磁鋼板の薄板化が提案されている。この直流モータは、数rpmから6000rpm以上での幅広い回転数での運転が可能であるが、高速運転時には電流を多く流して、トルクを発生させる弱め界磁制御を用いるため、上述の磁界歪みによる効率の低下や騒音振動の増加がより顕著となる。
 そこで、固定子を密閉容器に、レーザ溶接によって密着固定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、固定子コアの軸線方向のすべてに亘ってレーザ照射が施されている。
特開昭63-189685号公報
 しかしながら、特許文献1のように固定子コアの軸線方向のすべてに亘ってレーザ照射が施されている場合、固定子コアのすべてと密閉容器とを溶着させる必要があり、レーザ照射時間や熱量調整が困難となる。また、レーザの照射によってモータが損傷しないように、モータと密閉容器との接触面を幅広く確保する必要がある。さらには、密閉容器の板厚を薄くできないことから、固定子コア設計に制限が生じる。
 本発明は、固定子がハウジングの内壁に複数のレーザ溶接部によって固定されており、複数のレーザ溶接部を、ハウジングの円周方向に互いに所定の間隔をおいて形成し、それぞれのレーザ溶接部を、所定の長さに渡って形成したものである。
 前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、固定子と前記固定子の内側に配設されている回転子とからなる電動機部と、圧縮機構部と、ハウジングとを備え、前記固定子は前記ハウジングの内壁に複数のレーザ溶接部によって固定されており、複数の前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの円周方向に互いに所定の間隔をおいて形成し、それぞれの前記レーザ溶接部を所定の長さに渡って形成したものである。
 これにより、電動機部の高効率化、圧縮機の外周面を被覆する被覆材(断熱材、防音材、蓄熱材等)の保護を実現することができる。
 本発明によれば、固定子の変形による電動機部の効率低下を防止することができる。また、本発明によれば、レーザ溶接部に盛り上がり(凸部)が生じないので、圧縮機の外周面を被覆する被覆材(断熱材、防音材、蓄熱材等)の破損を防止することができる。
本発明の一実施の形態に係る圧縮機の断面図 本発明の実施の形態に係る電動機部の平面図 本発明の実施の形態に係るレーザ溶接部を説明する図 本発明の実施の形態に係る電動機部とハウジングとの関係を示す図 本発明の変形例1に係るレーザ溶接部を説明する図 本発明の変形例2に係るレーザ溶接部を説明する図 本発明の実施の形態及び変形例2に係るレーザ溶接部間距離を説明する図 本発明による圧縮機の要部断面写真
 第1の発明は、前記固定子が前記ハウジングの内壁に複数のレーザ溶接部によって固定されており、複数の前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの円周方向に互いに所定の間隔をおいて形成し、それぞれの前記レーザ溶接部を、所定の長さに渡って形成している。
 これにより、固定子の変形による電動機部の効率低下を防止することができる。また、レーザ溶接部が所定の長さを有するので比較的低温・低熱でのレーザ照射が可能となり、局所的な固定子の変形を防止することができる。
 第2の発明は、前記ヨーク部の外周面には、冷媒通路となる複数の空隙を形成し、隣接する空隙の間であって、前記スロットの径方向の外側となる位置に、前記レーザ溶接部を形成する。
 スロットの径方向の外側となる位置にレーザ溶接部を形成することで、冷媒通路となる空隙を、ヨーク部の外周面に幅広く形成することが可能となる。よって、レーザ溶接部や空隙による電動機部の効率低下を防止することができる。
 第3の発明は、隣接する前記空隙の間であって、前記ティース部の径方向の外側となる前記ヨーク部に、前記冷媒通路となる冷媒通路孔を形成する。
 ヨーク部に冷媒通路となる冷媒通路孔を形成することで、ティース部の径方向の外側となるヨーク部に冷媒通路孔を形成することができる。また、冷媒通路孔を形成できるため、空隙を狭くでき、電動機部の効率低下を防止することができる。
 第4の発明は、前記レーザ溶接部を、ファイバーレーザによって形成し、前記ファイバーレーザの集光点を前記固定子とする。
 ファイバーレーザを用いることで溶接時の熱影響が少なく、ファイバーレーザの集光点を、ハウジングと固定子との境界位置ではなく、固定子とすることで小さなスポットサイズで確実に溶接することができる。
 第5の発明は、前記レーザ溶接部の形成によって、前記ハウジングの外壁には凹部が形成される。
 これにより、レーザ溶接点に盛り上がり(凸部)が生じないので、圧縮機の外周面を被覆する被覆材(断熱材、防音材、蓄熱材等)の破損を防止することができる。
 第6の発明は、前記レーザ溶接部の長さを、前記固定子コアの軸方向長さの10%以上90%以下とし、前記固定子コアの端面から前記固定子コアの前記軸方向に、前記固定子コアの前記軸方向長さの5%の長さを超えた位置に前記レーザ溶接部を形成する。
 レーザ溶接部の長さが固定子コアの軸方向長さの10%を下回ると溶接強度が不足する。また、レーザ溶接部の長さが固定子コアの軸方向長さの90%を越える、又は、固定子コアの端面から固定子コアの軸方向に、固定子コアの軸方向長さの5%の長さの範囲内の位置にレーザ溶接部が形成されると、固定子とハウジングを溶接する際に発生する火花が、固定子コアの上下端からハウジング内にはみ出すおそれがある。
 第7の発明は、前記レーザ溶接部の長さを、前記固定子コアの前記軸方向長さの10%以上20%以下である。
 レーザ溶接部の長さを、固定子コアの軸方向長さの20%以下とすることで、レーザを照射する範囲を減らして溶接時に発生する固定子の変形を効果的に防止することができる。
 第8の発明は、前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に同じ高さに形成する。
 これにより、圧縮機構部により発生するトルク変動と、電動機部の回転により発生するトルク変動とを、複数のレーザ溶接部で均等に分散して保持することができる。
 第9の発明は、前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に異なる高さに形成する。
 これにより、モータの高速回転時に発生する磁界の歪みと、回転トルクのモーメント力により発生する軸方向の振動とを、異なる高さのレーザ溶接部で保持することにより、固定子の歪み及び振動を抑えることができる。
 第10の発明は、前記レーザ溶接部は、前記ハウジングの軸方向に対して平行に形成される。
 これにより、固定子の軸方向におけるレーザ溶接部を長くできるため、固定子の歪み及び振動を抑えることができる。
 第11の発明は、前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に対して、傾斜して形成する。
 これにより、ハウジング円周方向に関して溶接範囲を広げることができ、圧縮時に固定子が受けるトルク変動と電動機部の回転により発生するトルク変動とを、複数の溶接部で均等に分散して保持することができる。
 第12の発明は、第1のレーザ溶接部と、前記第1のレーザ溶接部と円周方向に隣接して配置された第2のレーザ溶接部とは、前記ハウジングの前記軸方向に対する傾斜方向を反対とする。
 これにより、隣接するレーザ溶接部間の距離を部分的に短くすることができ、ハウジングの円周方向の剛性を高めることができる。また、ハウジングを回転させながら溶接を行えるため、溶接に要する時間を短縮できる。
 第13の発明は、複数の前記レーザ溶接部の中の任意の第3のレーザ溶接部から円周方向に180度間隔をおいた位置には、第4のレーザ溶接部を形成する。
 これにより、レーザ溶接による外周方向の歪を相殺することが可能となる。
 第14の発明は、レーザ溶接部の幅を、電磁鋼板の板厚の2倍以上とする。
 これにより、固定子内部への溶け込み深さを抑え、電動機部の効率低下を防止することができる。
 第15の発明は、圧縮機構部で圧縮する冷媒としてHFC冷媒R32を用いる。
 これにより、冷媒循環量が10%程度増え、負荷トルクが増加しても効率を低下させず、電動機部の騒音や振動を従来の冷媒使用時と同等以下に抑制できる。
 第16の発明は、ハウジングに固定子を中間ばめした後に、レーザ溶接部を形成する。
 中間ばめによってハウジングと固定子との隙間を無くすことができるため、レーザ溶接部での溶接を確実に行える。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
 (実施の形態)
 図1は、本発明の一実施の形態における圧縮機100の縦断面図である。圧縮機100は、密閉容器1、電動機部2、圧縮機構部3及び駆動軸4を備えている。密閉容器1は、円筒状のハウジング5と、このハウジング5の開口を閉塞する上部カバー6及び下部カバー7とから構成されている。圧縮機構部3は、ハウジング5の下部に配置されている。電動機部2は、ハウジング5の内部において、圧縮機構部3の上に配置されている。駆動軸4によって、圧縮機構部3と電動機部2とが連結されている。上部カバー6には、電動機部2に電力を供給するための端子8が設けられている。密閉容器1の底部には、潤滑用のオイルを保持するためのオイル溜まり9が形成されている。電動機部2は、固定子10及び回転子11で構成されている。固定子10は、ハウジング5の内壁に固定されている。回転子11は、駆動軸4に固定されており、かつ駆動軸4とともに回転する。駆動軸4は、上軸受部材12と下軸受部材13とにより回転自在に両端が支持されている。
 電動機部2が付勢され、駆動軸4が回転すると、駆動軸偏心部14a、14bがシリンダ15a、15b内において偏心回転し、ローリングピストン16a、16bがベーン(図示せず)に当接しながら回転運動する。そして、各々半回転ずれた周期で、両シリンダ15a、15bにおいて、冷媒ガスの吸入、圧縮が繰り返される。圧縮機構部3は、上軸受部材12、下軸受部材13、シリンダ15a、15b、ローリングピストン16a、16b、ベーン(図示せず)から構成される。
 密閉容器1の上部には、吐出管17が設けられている。吐出管17は、上部カバー6の上部を貫通しているとともに、密閉容器1の内部空間に向かって開口している。吐出管17は、圧縮機構部3で圧縮された冷媒ガスを密閉容器1の外部に導く吐出流路としての役割を担う。圧縮機100の動作時において、密閉容器1の内部空間は、圧縮された冷媒で満たされる。
 また、圧縮機100の液圧縮を防止するため、アキュームレータ18が設けられている。アキュームレータ18は、圧縮機100に冷媒ガスを直接吸入する前に、冷媒ガスを気液分離させる。アキュームレータ18は、円筒状のケース19と、ケース19の上部に接続される冷媒ガス導入管と、ケース19の下部に接続される二本の冷媒ガス導出管とで構成される。
 圧縮機構部3で圧縮する冷媒としては、HFC冷媒R32を用いることが好ましい。HFC冷媒R32を用いることで、従来の代替冷媒と比較して冷媒循環量が10%程度増え、負荷トルクが増加しても効率を低下させず、電動機部2の騒音や振動を抑制できる。
 このように構成された圧縮機100において、電動機部2の固定子10とハウジング5とは、ファイバーレーザによるレーザ照射によって溶接固定されている。
 図2に本発明の実施の形態に係る電動機部2の平面図を示す。
 図2に示すように、電動機部2には、巻線方式を分布巻きとした直流IPMモータが適している。電動機部2は、ハウジング5の内壁面に固定された固定子10と、シャフトに回転動力を伝える回転子11とからなる。
 固定子10は、固定子コア22と巻線25とを有する。
 固定子コア22は、金属材料からなる複数の電磁鋼板を積層して形成される。
 固定子コア22は、環状のヨーク部22Aと、ヨーク部22Aから径方向の内側に突出するティース部22Bと、隣接するティース部22Bの間に形成されるスロット23と、ティース部22Bの内側に形成されて回転子11が配置される貫通孔22Cとを有する。スロット23には巻線25との絶縁性を保持する為に絶縁紙(図示せず)が挿入されている。
 固定子10の外周部、すなわちヨーク部22Aの外周面には、冷媒通路となる複数の空隙24Aが設けられている。空隙24Aは、ヨーク部22Aの径方向の深さ隙間に対して、ヨーク部22Aの周方向の幅隙間aを大きくしている。空隙24Aにおける幅隙間aは、一つのスロット23の周方向幅bよりも広く、幅隙間aは、スロット23の周方向幅bの2倍以上とすることが好ましい。このように、空隙24Aにおける幅隙間aを広くすることで、深さ隙間を小さくしても、冷媒通路を確保できるとともに電動機部2の効率低下を防止できる。空隙24Aは、電動機部2を軸方向に貫通して設けられており、電動機部2の上部空間と下部空間を連通させる。
 隣接する空隙24Aの間であって、ティース部22Bの径方向の外側となるヨーク部22Aには、冷媒通路となる冷媒通路孔24Bを形成している。冷媒通路孔24Bの直径cは、ティース部22Bの最小幅dよりも小さい。このように、冷媒通路孔24Bの直径cをティース部22Bの最小幅dよりも小さくすることで、冷媒通路を確保できるとともに電動機部2の効率低下を防止できる。冷媒通路孔24Bは、電動機部2を軸方向に貫通して設けられており、電動機部2の上部空間と下部空間を連通させる。
 圧縮機構部3によって圧縮され、マフラカバー21の開口から吐出された冷媒は、固定子10の空隙24A、回転子11の空隙(図示せず)、及び冷媒通路孔24Bを通じて、密閉容器1の上部空間へと導かれる。
 固定子10とハウジング5とは、6個のレーザ溶接部20によって固定されている。
 レーザ溶接部20は、隣接する空隙24Aの間であって、スロット23の径方向の外側となる位置に形成している。レーザ溶接部20は、ファイバーレーザの集光点が固定子10の位置となるように形成される。ファイバーレーザを用いることで溶接時の熱影響が少ない。ファイバーレーザの集光点を、ハウジング5と固定子10との境界位置ではなく、固定子10とすることで、小さなスポットサイズで確実に溶接することができる。
 従来のスポット溶接では、溶接孔をロウ材等の溶接材で埋める必要があるため、溶接部に盛り上がり(凸部)が生じる。これに対し、本実施の形態では、レーザ溶接を用いているため、溶接部には盛り上がり(凸部)が生じず、レーザ溶接部20の形成によって、ハウジング5の外壁には凹部が形成される。これにより、圧縮機100の外周面を被覆する被覆材(断熱材、防音材、蓄熱材等)の破損を防止することができる。
 図3に本実施の形態に係るレーザ溶接部20を説明する図(ハウジング5の展開図)を示す。レーザ溶接部20は、ハウジング5の円周方向に互いに所定の間隔をおいて形成されている。本実施の形態では、6個のレーザ溶接部20が設けられている。なお、レーザ溶接部20の互いの間隔は同じである必要はなく、異なる間隔であってもよい。以下、レーザ溶接部20の長さ、配置および傾きについて詳細に説明する。
 なお、レーザ溶接部20の幅は、電磁鋼板の板厚の2倍以上とすることが好ましい。レーザ溶接部20の幅を、電磁鋼板の板厚の2倍以上とすることで、固定子10内部への溶け込み深さを抑え、電動機部2の効率低下を防止することができる。レーザ溶接部20の幅は、例えば0.5mm~3mmが適している。
 <長さ>
 本実施の形態におけるレーザ溶接部20は、ハウジング5の軸方向に所定の長さに渡って形成されている。すなわち、レーザ溶接部20は線状である。従来のスポット溶接における溶接点のように、レーザ溶接部20を点で形成した場合には、局所的に高温、高熱のレーザを照射する必要があるため、固定子10における局所的な歪が大きくなる。本実施の形態では、レーザ溶接部20は所定の長さを有するので、比較的低温・低熱でのレーザ照射が可能となり、局所的な固定子10の変形を防止することができる。
 図4に、本実施の形態における電動機部2とハウジング5との関係を示す図を示す。レーザ溶接部20の長さをA(図3参照)、固定子コア22の軸方向長さをB(図4参照)としたとき、AがBの10%以上90%以下が好ましい。
 また、固定子コア22の端面から固定子コア22の軸方向に、固定子コア22の軸方向長さBの5%の長さを超えた位置にレーザ溶接部20を形成する。
 また、レーザ溶接部20の長さAが固定子コア22の軸方向長さBの10%を下回ると、溶接強度が不足する。
 また、レーザ溶接部20の長さAが固定子コア22の軸方向長さBの90%を越える、又は、固定子コア22の端面から固定子コア22の軸方向に、固定子コア22の軸方向長さBの5%の長さの範囲内の位置にレーザ溶接部20が形成されると、固定子10とハウジング5を溶接する際に発生する火花が、固定子コア22の上下端からハウジング5内にはみ出すおそれがある。
 さらには、レーザ溶接部20の長さAが固定子コア22の軸方向長さBの10%以上20%以下が好ましい。20%以下とすることで、溶接範囲をより小さくして、レーザ溶接時に発生する固定子10の変形をより効果的に防止できる。
 一例として、実用的には、レーザ溶接部20の長さは10~20mm程度、固定子コア22の長さは60mm程度である。なお、レーザ溶接部20の長さとは溶接距離を意味する。レーザ溶接部20が傾斜している場合、レーザ溶接部20の長さとは図3に示されるAとなる。
 なお、複数のレーザ溶接部20のうち全てが同じ長さである必要はなく、異なる長さのレーザ溶接部20が含まれていてもよい。複数のレーザ溶接部20のうち全てが同じ長さである場合、円周方向のトルクを同一高さで分散化する。よって、固定子10に発生する回転トルクを軸方向のモーメント力として受けることがなくなり、固定子10の振動を抑えることが可能となる。
 <配置1>
 本実施の形態におけるレーザ溶接部20は、ハウジング5の軸方向に同じ高さに形成されている。これにより、圧縮機構部3により発生するトルク変動と、電動機部2の回転により発生するトルク変動とを、複数のレーザ溶接部20で均等に分散して保持することが可能となる。なお、「同じ高さ」とは、必ずしも厳密に同一を意味するのではなく、上記作用効果を奏する範囲内で、多少ずれている状態も含む。ハウジング5の軸方向に同じ高さに形成されているとは、レーザ溶接のハウジング5における開始点を、同じ高さにすると言い換えることができる。
 (変形例1)
 本実施の形態に係るレーザ溶接部20の変形例1を図5に示す。本変形例では、複数のレーザ溶接部20Aがハウジング5の軸方向に違う高さに形成されている。この構成により、電動機部2の高速回転時に発生する磁界の歪みと回転トルクのモーメント力により発生する軸方向の振動とを、異なる高さのレーザ溶接部20Aで保持することにより、固定子10の歪み及び振動を抑えることができる。
 <配置2>
 レーザ溶接部20は複数個形成され、レーザ溶接部20は互いに円周方向に180度間隔をおいた位置に形成されている。これにより、レーザ溶接による外周方向の歪を相殺することができる。
 <傾き>
 本実施の形態におけるレーザ溶接部20は、ハウジング5の軸方向に対して、傾斜して形成されている。これにより、ハウジング5の円周方向に関して溶接範囲を広げることができ、圧縮時の固定子10が受けるトルク変動と電動機部2の回転により発生するトルク変動とを複数のレーザ溶接部20で均等に分散して保持することが可能となる。実用的には、レーザ溶接部20の傾きθは、ハウジング5の軸方向に対して、10度以上30度以下の範囲で傾斜している。なお、6個全てのレーザ溶接部20が全て傾斜して形成されていなくてもよい。
 隣接するレーザ溶接部20同士で、ハウジング5の軸方向を基準に反対の方向に傾斜して形成されていることが好ましい。その理由の詳細については後述するが、隣接するレーザ溶接部20の端部間の距離を短くすることができ、ハウジング5の円周方向の剛性を高めることができる。また、ハウジング5を回転させながら溶接を行えるため、溶接に要する時間を短縮できる。
 (変形例2)
 本実施の形態に係るレーザ溶接部20の変形例2を図6に示す。本変形例では、複数のレーザ溶接部20Bがハウジング5の軸方向に平行に形成されている。この構成により、固定子10の軸方向においてレーザ溶接部20Bを長くできるため、固定子10の歪み及び振動を抑えることが可能となる。
 以下、本実施の形態に係るレーザ溶接部20と変形例2に係るレーザ溶接部20Bとのそれぞれの端部同士における間隔について説明する。図7に、本発明の実施の形態及び変形例2に係るレーザ溶接部20、20Bのそれぞれの端部間距離を説明する図を示す。実施の形態におけるレーザ溶接部20の端部間の距離(W)は、変形例2に係るレーザ溶接部20Bの端部間の距離(W’)よりも小さい(W<W’)。これにより、実施の形態においては、ハウジング5の円周方向における剛性を高めることができる。
 本願発明は、実施の形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のような、他の実施の形態で実施することができる。
(1)実施の形態では、2ピストンのロータリ式圧縮機に実施した例を示したが、1ピストンのロータリ式圧縮機においても本願発明を実施することができる。また、ロータリ式圧縮機に限らず、例えばスクロール式圧縮機にも適用できる。
(2)実施の形態では、レーザ溶接部20が6個形成されている例を示したが、6個に限られるものではない。複数個形成されていればよい。
(3)実施の形態では、分布巻き式の電動機部2に実施した例を示したが、集中巻き式の電動機部2においても本願発明を実施することができる。
(4)実施の形態では、固定子10とハウジング5とをレーザ溶接で固定する例を示したが、まず、円筒状のハウジング5に電動機部2を焼きばめにより挿入し、固定子10と回転子11との隙間寸法を確定した後に、レーザ溶接により溶接固定を行ってもよい。
 図8は、本発明による圧縮機100の要部断面写真である。
 図8では、ファイバーレーザによって形成したレーザ溶接部20を示している。
 図8に示すように、ファイバーレーザの集光点20aが、ハウジング5と固定子10との境界位置ではなく固定子10の位置となるように、レーザ溶接部20は、ハウジング5と固定子10とに跨って形成される。
 ファイバーレーザが照射したハウジング5の外壁には凹部が形成される。
 ファイバーレーザの集光点20aを、ハウジング5と固定子10との境界位置とすると、ハウジング5と固定子10とに隙間を生じている場合には、ファイバーレーザではスポットサイズが小さいために溶接が不十分となる可能性がある。これに対して、ファイバーレーザの集光点20aを固定子10とすることで、仮にハウジング5と固定子10とに隙間を生じていても、固定子10が溶融して隙間を埋めてハウジング5と溶接される。
 なお、ハウジング5と固定子10との間で隙間を生じさせないために、レーザ溶接部20を形成する前に、ハウジング5に固定子10を中間ばめすることが好ましい。中間ばめによってハウジング5と固定子10との隙間をあらかじめ無くすことで、レーザ溶接部20での溶接を確実に行える。
 以上のように、本発明の圧縮機は、電動機部の変形、歪みを防止することにより、圧縮機の高効率化を図ることが可能となる。これにより、空気調和機用圧縮機のほかに、ヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。
 1 密閉容器
 2 電動機部
 3 圧縮機構部
 4 駆動軸
 5 ハウジング
 6 上部カバー
 7 下部カバー
 8 端子
 9 オイル溜まり
 10 固定子
 11 回転子
 12 上軸受部材
 13 下軸受部材
 14 駆動軸偏心部
 15 シリンダ
 16 ローリングピストン
 17 吐出管
 18 アキュームレータ
 19 ケース
 20 レーザ溶接部
 20a 集光点
 21 マフラカバー
 22 固定子コア
 22A ヨーク部
 22B ティース部
 23 スロット
 24A 空隙
 24B 冷媒通路孔
 25 巻線
 100 圧縮機

Claims (16)

  1.  固定子と前記固定子の内側に配設されている回転子とからなる電動機部と、圧縮機構部と、ハウジングとを備え、
    前記固定子は前記ハウジングの内壁に複数のレーザ溶接部によって固定されており、
    複数の前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの円周方向に互いに所定の間隔をおいて形成し、
    それぞれの前記レーザ溶接部を、所定の長さに渡って形成したことを特徴とする圧縮機。
  2.  前記固定子が、固定子コアと巻線とを有し、
    前記固定子コアが、金属材料からなる複数の電磁鋼板を積層して形成され、
    前記固定子コアが、環状のヨーク部と、前記ヨーク部から径方向の内側に突出するティース部と、隣接する前記ティース部の間に形成されるスロットとを有し、
    前記ヨーク部の外周面には、冷媒通路となる複数の空隙を形成し、
    隣接する前記空隙の間であって、前記スロットの径方向の外側となる位置に、前記レーザ溶接部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
  3.  隣接する前記空隙の間であって、前記ティース部の径方向の外側となる前記ヨーク部に、前記冷媒通路となる冷媒通路孔を形成したことを特徴とする請求項2に記載の圧縮機。
  4.  前記レーザ溶接部を、ファイバーレーザによって形成し、
    前記ファイバーレーザの集光点を前記固定子としたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧縮機
  5.  前記レーザ溶接部の形成によって、前記ハウジングの外壁には凹部が形成されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧縮機。
  6.  前記レーザ溶接部の長さを、前記固定子コアの軸方向長さの10%以上90%以下とし、
    前記固定子コアの端面から前記固定子コアの前記軸方向に、前記固定子コアの前記軸方向長さの5%の長さを超えた位置に前記レーザ溶接部を形成したことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧縮機。
  7.  前記レーザ溶接部の長さを、前記固定子コアの前記軸方向長さの10%以上20%以下としたことを特徴とする請求項6に記載の圧縮機。
  8.  複数の前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に同じ高さに形成したことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の圧縮機。
  9.  複数の前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に異なる高さに形成したことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の圧縮機。
  10.  前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に対して平行に形成したことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の圧縮機。
  11.  前記レーザ溶接部を、前記ハウジングの軸方向に対して傾斜して形成したことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の圧縮機。
  12.  第1のレーザ溶接部と、前記第1のレーザ溶接部と円周方向に隣接して配置された第2のレーザ溶接部とは、前記ハウジングの前記軸方向に対する傾斜方向を反対としたことを特徴とする請求項11に記載の圧縮機。
  13.  複数の前記レーザ溶接部の中の任意の第3のレーザ溶接部から円周方向に180度間隔をおいた位置には、第4のレーザ溶接部を形成したことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれかに記載の圧縮機。
  14.  前記レーザ溶接部の幅を、前記電磁鋼板の板厚の2倍以上としたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の圧縮機。
  15.  前記圧縮機構部で圧縮する冷媒としてHFC冷媒R32を用いることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれかに記載の圧縮機。
  16.  前記ハウジングに前記固定子を中間ばめした後に、前記レーザ溶接部を形成することを特徴とする請求項1から請求項15のいずれかに記載の圧縮機。
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