JP2008141805A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアの外周面の応力を均一にして、騒音や振動を低減できる圧縮機を提供する。
【解決手段】ステータコア５１０は、環状部５１１と、この環状部５１１の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に所定間隔に配列された複数のティース部５１２とを有する。上記環状部５１１の外周面５１１ａは、円筒面に形成され、上記環状部５１１には、上記ティース部５１２の径方向外側に位置する孔部５１３を設けている。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば、空気調和機や冷蔵庫等に用いられる圧縮機に関する。

従来、圧縮機としては、密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備えたものがある（特許第３５８６１４５号公報：特許文献１参照）。

上記モータは、ロータと、このロータの径方向外側に配置されたステータとを有している。上記ステータは、ステータコアと、上記ステータコアに巻かれたコイルとを有している。上記ステータコアの外周面には、冷媒ガスや潤滑油を通す通路として、コアカットを有する。このコアカットは、上記ステータコアの外周面に、上記ステータコアの一端面から他端面に渡って切り欠き形成された凹部により構成される。
特許第３５８６１４５号公報

しかしながら、上記従来の圧縮機では、上記ステータコアの外周面に、コアカットを有するので、上記ステータコアの外周面において上記密閉容器の内周面との接触面圧が不均一になる。このため、上記ステータコアの外周面の応力が不均一になって、圧縮機の騒音や振動に影響を及ぼしていた。

そこで、この発明の課題は、上記ステータコアの外周面の応力を均一にして、騒音や振動を低減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要素と、上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備え、
上記モータは、ロータと、このロータの径方向外側に配置されたステータとを有し、
上記ステータは、ステータコアと、このステータコアに巻かれたコイルとを有し、
上記ステータコアは、環状部と、この環状部の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に所定間隔に配列された複数のティース部とを有し、
上記環状部の外周面は、円筒面に形成され、
上記環状部には、上記ティース部の径方向外側に位置する孔部を設けていることを特徴としている。

この発明の圧縮機によれば、上記環状部の外周面は、円筒面に形成されているので、上記ステータコアの外周面には、従来のようなコアカットがなく、上記ステータコアの外周面において上記密閉容器の内周面との接触面圧が均一になって、上記ステータコアの外周面の応力を均一にできる。また、上記ステータコアの外周面において上記密閉容器に接触する部分の剛性を向上できる。したがって、圧縮機の騒音や振動を低減できる。

また、上記ステータコアの外周面において上記密閉容器の内周面との接触面を、増加できるので、上記ステータコアは、従来に比べて広い面積で焼き嵌め時の歪みを吸収でき、鉄損が低減され、モータ効率を向上できる。

また、上記環状部には、上記ティース部の径方向外側に位置する孔部を設けているので、この孔部を、従来のコアカットの代わりに、冷媒ガスや潤滑油を通す通路とできる。

また、一実施形態の圧縮機では、上記ステータコアは、積層されてカシメ部により互いにカシメられた複数の鋼板を有し、上記カシメ部は、上記孔部の近傍に、位置している。

この実施形態の圧縮機によれば、上記カシメ部は、上記孔部の近傍に、位置しているので、上記カシメ部を、磁束密度の低い部分に、位置できて、鉄損が低減され、モータ効率が低下しない。

また、一実施形態の圧縮機では、上記カシメ部は、上記環状部上、かつ、上記孔部の径方向内側に、位置している。

この実施形態の圧縮機によれば、上記カシメ部は、上記環状部上、かつ、上記孔部の径方向内側に、位置しているので、上記カシメ部を、磁束密度の一層低い部分に、位置できて、鉄損が低減され、モータ効率が低下しない。

また、一実施形態の圧縮機では、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素である。

この実施形態の圧縮機によれば、上記密閉容器内の冷媒として二酸化炭素を使用した場合、圧縮機の設計圧力が、他の冷媒を使用したときよりも高くなるため、上記密閉容器の変形を考慮して、上記ステータコアの焼き嵌め代を大きくする必要があるが、反面、上記ステータコアの焼き嵌め時の歪みも大きくなってしまう。したがって、冷媒として二酸化炭素を使用した圧縮機に対して、上記ステータコアの上記環状部の外周面を円筒面に形成することは、上記ステータコアの焼き嵌め時の歪みを吸収することに対し、特に有効となる。

この発明の圧縮機によれば、上記ステータコアの上記環状部の外周面は、円筒面に形成されているので、上記ステータコアの外周面の応力を均一にして、騒音や振動を低減できる。

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。

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要素２と、上記密閉容器１内に配置され、上記圧縮要素２をシャフト１２を介して駆動するモータ３とを備えている。

この圧縮機は、いわゆる縦型の高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、上記密閉容器１内に、上記圧縮要素２を下に、上記モータ３を上に、配置している。このモータ３のロータ６によって、上記シャフト１２を介して、上記圧縮要素２を駆動するようにしている。

上記圧縮要素２は、アキュームレータ１０から吸入管１１を通して冷媒ガスを吸入する。この冷媒ガスは、この圧縮機とともに、冷凍システムの一例としての空気調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得られる。この冷媒は、例えば、二酸化炭素やＨＣやＲ４１０Ａ等のＨＦＣ、Ｒ２２等のＨＣＦＣである。

上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを、上記圧縮要素２から吐出して密閉容器１の内部に満たすと共に、上記モータ３のステータ５と上記ロータ６との間の隙間を通して、上記モータ３を冷却した後、上記モータ３の上側に設けられた吐出管１３から外部に吐出するようにしている。

上記密閉容器１内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部９が形成されている。この潤滑油は、上記油溜まり部９から、上記シャフト１２に設けられた（図示しない）油通路を通って、上記圧縮要素２や上記モータ３のベアリング等の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。この潤滑油は、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油や、エーテル油や、エステル油や、鉱油である。

上記圧縮要素２は、上記密閉容器１の内面に取り付けられるシリンダ２１と、このシリンダ２１の上下の開口端のそれぞれに取り付けられている上側の端板部材５０および下側の端板部材６０とを備える。上記シリンダ２１、上記上側の端板部材５０および上記下側の端板部材６０によって、シリンダ室２２を形成する。

上記上側の端板部材５０は、円板状の本体部５１と、この本体部５１の中央に上方へ設けられたボス部５２とを有する。上記本体部５１および上記ボス部５２は、上記シャフト１２に挿通されている。

上記本体部５１には、上記シリンダ室２２に連通する吐出口５１ａが設けられている。上記本体部５１に関して上記シリンダ２１と反対側に位置するように、上記本体部５１に吐出弁３１が取り付けられている。この吐出弁３１は、例えば、リード弁であり、上記吐出口５１ａを開閉する。

上記本体部５１には、上記シリンダ２１と反対側に、上記吐出弁３１を覆うように、カップ型のマフラカバー４０が取り付けられている。このマフラカバー４０は、（ボルト等の）固定部材３５によって、上記本体部５１に固定されている。上記マフラカバー４０は、上記ボス部５２に挿通されている。

上記マフラカバー４０および上記上側の端板部材５０によって、マフラ室４２を形成する。上記マフラ室４２と上記シリンダ室２２とは、上記吐出口５１ａを介して、連通されている。

上記マフラカバー４０は、孔部４３を有する。この孔部４３は、上記マフラ室４２と上記マフラカバー４０の外側とを連通する。

上記下側の端板部材６０は、円板状の本体部６１と、この本体部６１の中央に下方へ設けられたボス部６２とを有する。上記本体部６１および上記ボス部６２は、上記シャフト１２に挿通されている。

要するに、上記シャフト１２の一端部は、上記上側の端板部材５０および上記下側の端板部材６０に支持されている。すなわち、上記シャフト１２は、片持ちである。上記シャフト１２の一端部（支持端側）は、上記シリンダ室２２の内部に進入している。

上記シャフト１２の支持端側には、上記圧縮要素２側の上記シリンダ室２２内に位置するように、偏心ピン２６を設けている。この偏心ピン２６は、ローラ２７に嵌合している。このローラ２７は、上記シリンダ室２２内で、公転可能に配置され、このローラ２７の公転運動で圧縮作用を行うようにしている。

言い換えると、上記シャフト１２の一端部は、上記偏心ピン２６の両側において、上記圧縮要素２のハウジング７で支持されている。このハウジング７は、上記上側の端板部材５０および上記下側の端板部材６０を含む。

次に、上記シリンダ室２２の圧縮作用を説明する。

図２に示すように、上記ローラ２７に一体に設けたブレード２８で上記シリンダ室２２内を仕切っている。すなわち、上記ブレード２８の右側の室は、上記吸入管１１が上記シリンダ室２２の内面に開口して、吸入室（低圧室）２２ａを形成している。一方、上記ブレード２８の左側の室は、（図１に示す）上記吐出口５１ａが上記シリンダ室２２の内面に開口して、吐出室（高圧室）２２ｂを形成している。

上記ブレード２８の両面には、半円柱状のブッシュ２５，２５が密着して、シールを行っている。上記ブレード２８と上記ブッシュ２５，２５との間は、上記潤滑油で潤滑を行っている。

そして、上記偏心ピン２６が、上記シャフト１２と共に、偏心回転して、上記偏心ピン２６に嵌合した上記ローラ２７が、このローラ２７の外周面を上記シリンダ室２２の内周面に接して、公転する。

上記ローラ２７が、上記シリンダ室２２内で公転するに伴って、上記ブレード２８は、このブレード２８の両側面を上記ブッシュ２５，２５によって保持されて進退動する。すると、上記吸入管１１から低圧の冷媒ガスを上記吸入室２２ａに吸入して、上記吐出室２２ｂで圧縮して高圧にした後、（図１に示す）上記吐出口５１ａから高圧の冷媒ガスを吐出する。

その後、図１に示すように、上記吐出口５１ａから吐出された冷媒ガスは、上記マフラ室４２を経由して、上記マフラカバー４０の外側に排出される。

図１と図３に示すように、上記モータ３は、上記ロータ６と、このロータ６の径方向外側にエアギャップを介して配置された上記ステータ５とを有する。

上記ロータ６は、ロータ本体６１０と、このロータ本体６１０に埋設された磁石６２０とを有する。上記ロータ本体６１０は、円筒形状であり、例えば積層された電磁鋼板からなる。上記ロータ本体６１０の中央の孔部には、上記シャフト１２が取り付けられている。上記磁石６２０は、平板状の永久磁石である。６つの上記磁石６２０が、上記ロータ本体６１０の周方向に等間隔の中心角度で、配列されている。

上記ステータ５は、ステータコア５１０と、上記ステータコア５１０の軸５１０ａ方向の両端面のそれぞれに配置されたインシュレータ５３０と、上記ステータコア５１０および上記インシュレータ５３０に共に巻き付けられたコイル５２０とを有する。なお、図３では、上記コイル５２０を一部省略し、上記インシュレータ５３０を省略して描いている。

上記ステータコア５１０は、積層された複数の鋼板からなる。上記ステータコア５１０は、環状部５１１と、この環状部５１１の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に（所定間隔の一例としての）等間隔に配列された９つのティース部５１２とを有する。

上記コイル５２０は、上記各ティース部５１２にそれぞれ巻かれて複数の上記ティース部５１２に渡って巻かれていない、いわゆる集中巻きである。上記モータ３は、いわゆる６極９スロットである。上記コイル５２０に電流を流して上記ステータ５に発生する電磁力によって、上記ロータ６を、上記シャフト１２と共に、回転させる。

図３と図４に示すように、上記ステータコア５１０の上記環状部５１１の外周面５１１ａは、円筒面に形成されている。上記環状部５１１の外周面５１１ａは、全周に渡って、上記密閉容器１の内周面に、接触している。上記ステータコア５１０は、上記密閉容器１に、例えば、焼き嵌めによって、取り付けられている。

上記環状部５１１には、上記ティース部５１２の径方向外側に位置する孔部５１３を設けている。上記孔部５１３は、少なくとも一つの上記ティース部５１２に対応するように、設けられている。

上記孔部５１３は、上記ステータコア５１０の一端面から他端面に渡って貫通されて、形成されている。上記孔部５１３は、上記ステータコア５１０の軸５１０ａ方向からみて、周方向に長く形成されている。上記孔部５１３は、冷媒ガスや潤滑油を通す通路として、利用される。

図４に示すように、上記ステータコア５１０を構成する上記複数の鋼板は、カシメ部５１４により互いにカシメられている。上記カシメ部５１４は、上記孔部５１３の近傍に、位置している。

具体的に述べると、上記カシメ部５１４は、上記環状部５１１上、かつ、上記孔部５１３の径方向内側に、位置している。上記カシメ部５１４は、上記各ティース部５１２の径方向外側に、設けられている。

上記構成の圧縮機によれば、上記環状部５１１の外周面５１１ａは、円筒面に形成されているので、上記ステータコア５１０の外周面５１１ａには、従来のようなコアカットがなく、上記ステータコア５１０の外周面５１１ａにおいて上記密閉容器１の内周面との接触面圧が均一になって、上記ステータコア５１０の外周面５１１ａの応力を均一にできる。また、上記ステータコア５１０の外周面５１１ａにおいて上記密閉容器１に接触する部分の剛性を向上できる。したがって、圧縮機の騒音や振動を低減できる。

また、上記ステータコア５１０の外周面５１１ａにおいて上記密閉容器１の内周面との接触面を、増加できるので、上記ステータコア５１０は、従来に比べて広い面積で焼き嵌め時の歪みを吸収でき、鉄損が低減され、モータ効率を向上できる。

特に、上記密閉容器１内の冷媒として二酸化炭素を使用した場合、圧縮機の設計圧力が、他の冷媒を使用したときよりも高くなるため、上記密閉容器１の変形を考慮して、上記ステータコア５１０の焼き嵌め代を大きくする必要があるが、反面、上記ステータコア５１０の焼き嵌め時の歪みも大きくなってしまう。したがって、冷媒として二酸化炭素を使用した圧縮機に対して、上記ステータコア５１０の上記環状部５１１の外周面５１１ａを円筒面に形成することは、上記ステータコア５１０の焼き嵌め時の歪みを吸収することに対し、特に有効となる。

また、上記環状部５１１には、上記ティース部５１２の径方向外側に位置する孔部５１３を設けているので、この孔部５１３を、従来のコアカットの代わりに、冷媒ガスや潤滑油を通す通路とできる。

また、上記孔部５１３は、上記ティース部５１２の径方向外側に位置しているので、上記孔部５１３を、上記隣り合うティース部５１２の間に設ける場合に比べて、磁気通路の邪魔にならず、鉄損が低減され、モータ効率が低下しない。

また、上記カシメ部５１４は、上記孔部５１３の近傍に、位置しているので、上記カシメ部５１４を、磁束密度の低い部分に、位置できて、鉄損が低減され、モータ効率が低下しない。

また、上記カシメ部５１４は、上記環状部５１１上、かつ、上記孔部５１３の径方向内側に、位置しているので、上記カシメ部５１４を、磁束密度の一層低い部分に、位置できて、鉄損が低減され、モータ効率が低下しない。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記圧縮要素２として、ローラとブレードが別体であるロータリタイプでもよい。上記圧縮要素２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、上記圧縮要素２として、２つのシリンダ室を有する２シリンダタイプでもよい。上記圧縮要素２が上、上記モータ３が下に配置されていてもよい。

また、上記孔部５１３を、上記全てのティース部５１２に対応して、設けてもよい。上記孔部５１３の形状や数量は、変更自由である。上記カシメ部５１４を、上記孔部５１３の周方向や、上記ティース部５１２に、設けてもよい。

本発明の圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。 圧縮機の要部の平面図である。 圧縮機のモータ付近の横断面図である。 図３の要部拡大図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮要素
３ モータ
５ ステータ
５１０ ステータコア
５１０ａ 軸
５１１ 環状部
５１１ａ 外周面
５１２ ティース部
５１３ 孔部
５１４ カシメ部
５２０ コイル
５３０ インシュレータ
６ ロータ
１２ シャフト
２１ シリンダ
５０ 上側の端板部材
６０ 下側の端板部材

Claims (4)

1. 密閉容器（１）と、この密閉容器（１）内に配置された圧縮要素（２）と、上記密閉容器（１）内に配置されると共に上記圧縮要素（２）をシャフト（１２）を介して駆動するモータ（３）とを備え、
   上記モータ（３）は、ロータ（６）と、このロータ（６）の径方向外側に配置されたステータ（５）とを有し、
   上記ステータ（５）は、ステータコア（５１０）と、このステータコア（５１０）に巻かれたコイル（５２０）とを有し、
   上記ステータコア（５１０）は、環状部（５１１）と、この環状部（５１１）の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に所定間隔に配列された複数のティース部（５１２）とを有し、
   上記環状部（５１１）の外周面（５１１ａ）は、円筒面に形成され、
   上記環状部（５１１）には、上記ティース部（５１２）の径方向外側に位置する孔部（５１３）を設けている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、
   上記ステータコア（５１０）は、積層されてカシメ部（５１４）により互いにカシメられた複数の鋼板を有し、上記カシメ部（５１４）は、上記孔部（５１３）の近傍に、位置していることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項２に記載の圧縮機において、
   上記カシメ部（５１４）は、上記環状部（５１１）上、かつ、上記孔部（５１３）の径方向内側に、位置していることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の圧縮機において、
   上記密閉容器（１）内の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする圧縮機。

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