JP2001055979A - 冷媒圧縮機 - Google Patents
冷媒圧縮機Info
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Abstract
定子鉄心を構成するティース部に巻線したとき、および
回転子を着磁したときの絶縁部材の折損を防止し、かつ
冷媒と冷凍機油との適合性に優れてオリゴマの抽出が少
ない、信頼性の高い冷媒圧縮機を提供する。 【解決手段】圧縮機構部4と、固定子8および回転子9
とから構成される電動機部5を備え、固定子は円環状継
鉄であるヨーク部32と複数個のティース部33とから
構成される固定子鉄心30を備え、ティース部に絶縁部
材40を介して巻線31を巻装してなり、上記絶縁部材
は、樹脂モールド成形品もしくはティース部と一体モー
ルド化され、内側鍔部aと外側鍔部bと巻線が巻回され
る巻き胴部cとから構成され、絶縁部材をモールド化す
る際の樹脂注入口であるゲートの位置を、少なくともそ
の1つは上記内外側鍔部に設けた。
Description
空気調和機の冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮機に係
り、特に、電動機部の巻線に対する絶縁部材に関する。
る圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、この圧縮機
構部を駆動する固定子と回転子を備えた電動機部とから
構成される。
転の省エネルギおよび快適性を追求するものとして、2
極あるいは4極三相の巻線が施され、インバータ電源で
駆動される。
−288180号公報に、冷媒圧縮機の電動機部につい
ての技術が詳細に記載されている。ここでは、電動機部
を構成する固定子として、固定子鉄心を構成するティー
ス部に絶縁部材(コイルボビンとも呼ばれる)を嵌め込
み、この絶縁部材を介してティース部に巻線を施す、い
わゆる集中巻きと呼ばれる方式が採用されている。
媒がHFC冷媒に切換えられており、従来から用いられ
る冷媒のHCFC22と、新冷媒のHFC410Aに適
合化する材料が冷媒圧縮機に求められている。
に集溜される冷凍機油として相溶性の条件からHCFC
22を用いた場合に鉱油が、HFC410Aを用いた場
合にはエステル油やポリエーテル油がそれぞれ求められ
ている。また、新冷媒のHFCに対する次世代の代替え
新冷媒としてHC冷媒が挙げられていて、適合する冷凍
機油は、たとえば鉱油が考えられている。
材は、断面矩形状のティース部に嵌め込まれる矩形枠体
からなる巻き胴部と、この巻き胴部の内周縁と外周縁と
に沿って一体的に設けられる内側鍔部と外側鍔部とから
なる。
に、ゲート(いわゆる樹脂注入口)から樹脂材を注入し
て固形化するが、上記ゲートの位置が巻き胴部のみにし
か設けられていない場合および巻き胴部と内側鍔部との
厚さ寸法関係が不適切であると、巻線時や直流モータで
のロータマグネット着磁時に内側鍔部が巻線の巻きテン
ションにて割れる事故が発生し易く、量産性を損ねてい
る。
混在させるガラス繊維量と、充填材量の適正化によって
も相違する。また、基材樹脂として冷媒と冷凍機油との
適合性が不十分であると、低分子量成分のオリゴマ(い
わゆる不純物)が抽出したり、天然パラフィンワックス
を内部離型材に用いるとHFC冷媒系にて冷凍サイクル
に詰まったりして問題となっている。
であり、その目的とするところは、電動機部の固定子と
して、絶縁部材を介して固定子鉄心を構成するティース
部に巻線したとき、および回転子を着磁したときに、上
記絶縁部材の折損を確実に防止し、かつ冷媒と冷凍機油
との適合性に優れオリゴマの抽出が少ない、信頼性の高
い冷媒圧縮機を提供しようとするものである。
め、本発明の冷媒圧縮機は、請求項1として、冷媒を圧
縮して吐出し、かつ冷凍機油によって潤滑される圧縮機
構部と、この圧縮機構部を駆動する固定子および回転子
とから構成される電動機部を備え、上記固定子は、円環
状継鉄であるヨーク部と、このヨーク部の内側または外
側に放射状に設置した複数個のティース部とから構成さ
れる固定子鉄心を備え、この固定子鉄心のティース部に
絶縁部材を介して巻線を巻装してなり、上記絶縁部材
は、上記ティース部に嵌め込まれる樹脂モールド成形
品、もしくはティース部と一体モールド化され、内側鍔
部と外側鍔部および、これら内外側鍔部を連結し、かつ
巻線が巻回される巻き胴部とから構成されてなり、この
絶縁部材をモールド化する際の樹脂注入口であるゲート
の位置を、少なくともその1つは、上記内側鍔部と外側
鍔部のいずれか一方に設けたことを特徴とする。
機において上記絶縁部材として、曲げ弾性率が5GPa
以上で18GPa以下、曲げ強度が200MPa以上で
ある樹脂モールド素材が選択されることを特徴とする。
機において上記絶縁部材は、巻き胴部の厚さ寸法が内側
鍔部の厚さ寸法より10%以上大であり、内側鍔部と巻
き胴部との交差するコーナ部がR1mm以上に設定され
ることを特徴とする。
機において上記絶縁部材をモールド化する際のゲート
は、1つのティース部に対して内側鍔部先端に1ヶ所も
しくは内側鍔部先端と外側鍔部先端との2ヶ所、もしく
は内外側鍔部のいずれかと巻き胴部との2ヶ所に設けら
れることを特徴とする。
機において上記絶縁部材を構成する樹脂モールド素材と
して、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA
(ポリアミド)、PBT(ポリブチレンテレフタレー
ト)、LCP(半・全芳香族ポリエステル[液晶ポリマ
ー])のいずれかにおけるガラス繊維入りもしくはガラ
ス繊維なしの素材が選択され、離型剤として天然パラフ
ィンワックスを含まないことを特徴とする。
機において上記PPS(ポリフェニレンサルファイド)
として、リニアタイプのガラス繊維入り素材で、かつオ
リゴマ含有率が1.0wt%以下であり、上記PBT
(ポリブチレンテレフタレート)として、ガラス繊維入
り素材で、かつオリゴマ含有率が1.5wt%以下であ
ることを特徴とする。
機において上記電動機部は、回転子に無着磁の永久磁石
が埋設され、上記固定子の各巻線に電流を通すことによ
り回転子の永久磁石に対する着磁処理がなされ、上記固
定子のスロット数を6個、上記回転子の極数を4極に設
定したことを特徴とする。
機において上記冷媒として、HCFC、HFC、HCが
用いられ、上記冷凍機油として、鉱油、アルキルベンゼ
ン系油、エステル系油と、ポリビニールエーテル系油
を、それぞれ組合わせてなることを特徴とする。
ることにより、電動機部の固定子として、絶縁部材を介
して固定子鉄心を構成するティース部に巻線したとき、
および回転子を着磁したときに、上記絶縁部材の折損を
確実に防止し、かつ冷媒と冷凍機油との適合性に優れて
オリゴマの抽出が少ない。
図面にもとづいて説明する。はじめに、請求項1ないし
請求項3に係わる実施の形態から説明する。図1に示
す、1は密閉形の冷媒圧縮機であり、2はアキュームレ
ータである。冷媒圧縮機1は、密閉ケース3内の下部に
圧縮機構部4が設けられ、上部には電動機部5が設けら
れる。これら圧縮機構部4と電動機部5とは回転軸6を
介して連結される。
固定された固定子8と、この固定子8の内側に所定の間
隙を存して配置され、かつ上記回転軸6が介挿される回
転子9とから構成される。
切り板10を介して上下に配設された2つのシリンダ1
1A,11Bを備えている。上部シリンダ11Aは、そ
の上面部が主軸受12に取付固定される。下部シリンダ
11Bの下面部には副軸受13が取付固定される。
仕切り板10および主軸受12と副軸受13で区画さ
れ、その内部にシリンダ室15a,15bが形成され
る。それぞれのシリンダ室15a,15bには、回転軸
6の回転にともなってローラを偏心回転駆動するととも
に、ベーンによってシリンダ室を高圧側と低圧側に仕切
る、いわゆるロータリ式圧縮機構16A,16Bが構成
される。両シリンダ11A,11B内のシリンダ室15
a,15bは、それぞれ導通管17a,17bを介して
上記アキュームレータ2に連通される。
冷媒管19が接続され、図示しない凝縮器に連通され
る。上記アキュームレータ2の上面部には吸込み冷媒管
21が接続され、図示しない蒸発器に連通される。上記
凝縮器と上記蒸発器との間には膨張機構が接続されてい
て、冷媒圧縮機1−凝縮器−膨張機構−蒸発器を介して
上記アキュームレータ2に順次連通する冷凍サイクルが
構成される。
面視と正面視の図であり、固定子8の内側に回転子9が
配置される。上記固定子8は、円環状継鉄であるヨーク
部32と、このヨーク部の内側に所定間隔を存して放射
状に設置される複数(6個)のティース部33とから構
成され、鋼板を積層してなる固定子鉄心30を備えてい
る。
縁部材40で覆われていて、この絶縁部材を介して巻線
31が施されている。図2(A)においては絶縁部材4
0を省略して直接巻線31を示し、図2(B)において
は固定子鉄心30の上下端面から絶縁部材40の一部が
突出した状態を示す。
ース部33)の数を6個とし、上記回転子9の極数を4
極に設定するよう、固定子鉄心30に対する巻線31が
施されている。
ーク部35内に埋設され断面逆円弧状に曲成される複数
(ここでは4個)の永久磁石36とからなる。上記永久
磁石36は無着磁の状態で組立てられ、電動機部5とし
て組立てられたあと着磁化される。
る、いわゆるインナーロータタイプの電動機部5に対し
て、機種によっては、固定子ヨーク部の外側に複数のテ
ィース部を備えた固定子と、この固定子の外側に回転子
があるアウターロータタイプの電動機部もあり、ここで
は前者のものについてのみ説明する。
て上部側と下部側から嵌め込まれる単体タイプの絶縁部
材40Aを示す。この絶縁部材40Aは全部で12個用
意されていて、それぞれ内側鍔部aと外側鍔部bおよ
び、これら内外側鍔部a,bを連結し上記巻線31が巻
回される巻き胴部cとから構成される。
材40Aをモールド成形する際の樹脂の注入口であるゲ
ートの位置を示していて、いずれも内側鍔部aもしくは
外側鍔部bの先端あるいは基端、巻き胴部cである。
縁部材40Aであって、その断面形状を互いに異ならせ
るとともに、それぞれに対応するゲートの位置(×印)
を〜まで設定した場合を示す。いずれのタイプであ
っても、モールド化する際のゲートを、内側鍔部aの先
端に1点設けている。なお、は比較例として示してい
て、ゲートの位置を巻き胴部cに設定した。
Bであってもよい。この場合、全てのティース部33に
亘って、その上部側と下部側から嵌め込まれる全体タイ
プであって、したがって2個用意される。
で、かつ上記ティース部33の上部側から嵌め込まれる
上部側絶縁部材の平面視を示し、同図(B)に同図
(A)のB−B断面を、かつ同図(C)に同図(A)の
C−C断面を示す。
で、かつティース部33の下部側から嵌め込まれる下部
側絶縁部材の平面視を示し、同図(B)に同図(A)の
B−B断面を、かつ同図(C)に同図(A)のC−C断
面を示す。図8は、全体タイプの上部側絶縁部材40B
の斜視を示す。
鍔部aと外側鍔部bおよび、これら内外側鍔部a,bを
連結し、かつ上記巻線31が巻回される巻き胴部cとか
ら構成される。この絶縁部材40Bも上記ティース部3
3とは別部品であって、ティース部33に嵌め込まれる
樹脂モールド成形品である。あるいは、絶縁部材の種類
によってはティース部33と一体モールド化される場合
もある。
の絶縁部材40Bをモールド化する際の樹脂注入口であ
るゲートの位置(図に×印で示す)を、少なくともその
1つは内外側鍔部a,bに設けたことを特徴としてい
る。
成形するにあたって、上述のようにゲートの位置を異な
るよう設定したものの強度試験をなし、内側鍔部aの倒
れに対する強度を求めた。
40Aを切片化して内側鍔部aと外側鍔部bの先端が所
定の角度に傾斜した斜面Hに接するように置き、内側鍔
部aと巻き胴部cとの角部に対して荷重Fを負荷する強
度試験をなした。
縮強度(%)に対する曲げ弾性率(GPa)の変化が得
られ、絶縁部材40の理想素材として、曲げ弾性率が5
GPa以上で18GPa以下を確保する必要がある。
度(%)に対する曲げ強度(MPa)の変化が得られ、
絶縁部材40の理想素材として曲げ強度が200MPa
以上を確保する必要がある。
を種々異ならせた場合の、詳細な寸法関係を表1に示
す。ここでは各仕様における実際の内側鍔部aの厚さ寸
法と、巻き胴部cの厚さ寸法および内側鍔部aと巻き胴
部cが交差するR部の寸法をそれぞれ設定し、先に示す
ような強度試験をなした。なお、固定子8組立てにおけ
る巻線31は一定のテンションと巻き速度で行われ、鍔
部にかかる荷重は500〜100Kgfであり、素材と
してPPS(ポリフェニレンサルファイド)を選択し
た。
化して示す。以上の結果から、仕様のものが最も優れ
ており、巻き胴部cの厚さ寸法が鍔部より10%厚くな
るよう設定することにより、最も強度が大になることが
分かった。そして、R部おける応力の集中を防ぐために
もR1mm以上は必要であり、好ましくはR2mm以上
あるとよい。
ト位置が巻き胴部cのみに設けた場合は、内側鍔部aの
強度が樹脂の配向により低下してしまう。先に説明した
ように、ゲート位置を内側鍔部aの先端に設けた場合が
最も強く、実際の巻線31に耐え得るものである。
で絶縁部材40をモールド成形することにより、巻き胴
部cに巻線31をなす際に内側鍔部aにおいて倒れが発
生せず、固定子8の組立て性が良好となる結果を得た。
ートの位置を以下の仕様とした。すなわち、第2の仕様
として、内側鍔部a先端と外側鍔部b先端との2ヶ所に
設ける。第3の仕様として、内側鍔部a先端と巻き胴部
cとの2ヶ所に設ける。第4の仕様として、内側鍔部a
に2ヶ所に設ける。以上のゲート位置設定であっても、
巻線31の際の内側鍔部aに倒れが発生せず固定子8の
組立て性が良好である結果を得た。
形態として、絶縁部材40を構成する素材の選択であ
る。 PPS(ポリフェニレンサルファイド)を選択し、
リニアタイプであって、ガラス繊維入り、充填材なし、
内部離型剤は天然パラフィンワックスでないものを使用
すると、含有オリゴマが0.6wt%。架橋タイプのP
PSでは含有オリゴマが多く適切でない。また、充填剤
が入ると鍔部の強度が不足するので好ましくはない。ガ
ラス繊維量は10%〜60%であってもよい。
ト)を選択し、耐加水分解タイプもしくは低オリゴマタ
イプであって、ガラス繊維量30%、内部離型剤なしの
ものを使用すると、含有オリゴマ0.8%。通常のPB
Tではオリゴマ量が多く、また内部離型剤に天然パラフ
ィンワックスを使用しており、好ましくはない。ガラス
繊維量としては10%〜40%であってもよい。
6を選択し、ガラス繊維量30%、内部離型剤なしのも
のを使用すると、含有オリゴマ1.0wt%。ガラス繊
維量として0〜40%であってもよい。
[液晶ポリマー])を選択し、ガラス繊維量40%、内
部離型剤として天然パラフィンワックス以外のものを使
用すると、含有オリゴマ0.5wt%であった。
よび図2(A)に示すように、固定子8とともに電動機
部(DCブラシレスモータ)5を構成する上記回転子9
は、ヨーク部35と、このヨーク部35内に埋設され断
面逆円弧状に曲成される複数の永久磁石36とからなる
が、直流モータでは回転子9に永久磁石36を嵌め込む
ために、組立て時に着磁の必要がある。
31に流れて、巻線31に電磁力による変形を生じる
が、上述の特性を備えた絶縁部材40を採用することに
より、電磁力による倒れがなく、割れを防止して良好な
結果を得た。
2で冷凍機油は4GSDを用いた組合わせで、冷媒41
0Aで冷凍機油はポリオールエステル油を用いた組合わ
せとした。
リエーテル系油でも問題がない。さらに、冷媒をHC冷
媒としてプロパン、冷凍機油として鉱油を用い、図1の
冷媒圧縮機にて空気調和機を構成して良好な結果を得
た。
0、凝縮器51とともに冷凍サイクルを構成する冷媒圧
縮機Cにおいて、冷媒はイソブタン、冷凍機油は鉱油を
用いると、低温用として最適である。
よれば、電動機部の固定子として、絶縁部材を介して固
定子鉄心を構成するティース部に巻線したとき、および
回転子を着磁したときに、絶縁部材の折損を確実に防止
し、かつ冷媒と冷凍機油との適合性に優れてオリゴマの
抽出が少なくてすみ、信頼性の向上を得られるという効
果を奏する。
面図。
図。
するゲート位置を示す図。
図。
の平面図と部分断面図。
の平面図と部分断面図。
の斜視図。
法を説明する図。
す図。
応するゲート位置での強度割合を示す図。
クルを示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】冷媒を圧縮して吐出し、かつ冷凍機油によ
って潤滑される圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動す
る固定子および回転子とから構成される電動機部を備え
た冷媒圧縮機において、 上記固定子は、円環状継鉄であるヨーク部と、このヨー
ク部の内側または外側に放射状に設置した複数個のティ
ース部とから構成される固定子鉄心を備え、この固定子
鉄心のティース部に絶縁部材を介して巻線を巻装してな
り、 上記絶縁部材は、上記ティース部に嵌め込まれる樹脂モ
ールド成形品、もしくはティース部と一体モールド化さ
れ、内側鍔部と外側鍔部および、これら内外側鍔部を連
結し、かつ巻線が巻回される巻き胴部とから構成されて
なり、 この絶縁部材をモールド化する際の樹脂注入口であるゲ
ートの位置を、少なくともその1つは、上記内側鍔部と
外側鍔部のいずれか一方に設けたことを特徴とする冷媒
圧縮機。 - 【請求項2】上記絶縁部材として、曲げ弾性率が5GP
a以上で18GPa以下、曲げ強度が200MPa以上
である樹脂モールド素材が選択されることを特徴とする
請求項1記載の冷媒圧縮機。 - 【請求項3】上記絶縁部材は、巻き胴部の厚さ寸法が内
側鍔部の厚さ寸法より10%以上大であり、内側鍔部と
巻き胴部との交差するコーナ部がR1mm以上に設定さ
れることを特徴とする請求項1記載の冷媒圧縮機。 - 【請求項4】上記絶縁部材をモールド化する際のゲート
は、1つのティース部に対して内側鍔部先端に1ヶ所も
しくは内側鍔部先端と外側鍔部先端との2ヶ所、もしく
は内外側鍔部のいずれかと巻き胴部との2ヶ所に設けら
れることを特徴とする請求項1記載の冷媒圧縮機。 - 【請求項5】上記絶縁部材を構成する樹脂モールド素材
として、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PA
(ポリアミド)、PBT(ポリブチレンテレフタレー
ト)、LCP(半・全芳香族ポリエステル[液晶ポリマ
ー])のいずれかにおけるガラス繊維入りもしくはガラ
ス繊維なしの素材が選択され、離型剤として天然パラフ
ィンワックスを含まないことを特徴とする請求項1記載
の冷媒圧縮機。 - 【請求項6】上記PPS(ポリフェニレンサルファイ
ド)として、リニアタイプのガラス繊維入り素材で、か
つオリゴマ含有率が1.0wt%以下であり、 上記PBT(ポリブチレンテレフタレート)として、ガ
ラス繊維入り素材で、かつオリゴマ含有率が1.5wt
%以下であることを特徴とする請求項5記載の冷媒圧縮
機。 - 【請求項7】上記電動機部は、回転子に無着磁の永久磁
石が埋設され、上記固定子の各巻線に電流を通すことに
より回転子の永久磁石に対する着磁処理がなされ、 上記固定子のスロット数を6個、上記回転子の極数を4
極に設定したことを特徴とする請求項1記載の冷媒圧縮
機。 - 【請求項8】上記冷媒として、HCFC、HFC、HC
が用いられ、上記冷凍機油として、鉱油、アルキルベン
ゼン系油、エステル系油と、ポリビニールエーテル系油
を、それぞれ組合わせてなることを特徴とする請求項1
記載の冷媒圧縮機。
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