JP4988232B2 - 密閉型回転圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、密閉容器内に電動機とこの電動機によって駆動される圧縮要素とが収納され、前記圧縮要素の動作によって冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機に関する。

密閉容器内に電動機とこの電動機によって駆動されるレシプロ式圧縮要素とが収納され、前記圧縮要素の動作によって冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機において、前記電動機が、固定子鋼板を複数枚積層した固定子鉄心とこの固定子鉄心のスロットを通して巻回された固定子巻線とから構成された固定子と、この固定子の内側に回転軸を中心にして回転自在に支持された回転子とから構成されたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開平０８−１０５３８５号

この場合、固定子６ａは、固定子鋼板を複数枚積層し、この積層した複数枚の固定子鋼板を締め付け装置によって締め付けた状態で複数箇所でカシメを行い、これによって所定の固定子６ａが完成する。しかし、この種の密閉型電動圧縮機においては、この固定子６ａの上面には、回転子５と共に回転するクランク軸４を回転自在に支持する構造枠体３Ａ（軸受け枠体ともいう）がボルトによって取り付けられ、この構造枠体３Ａの上にシリンダとピストンを含む圧縮要素３が配置されている。

この構成において、固定子６ａに対して略均等配置の４箇所でもって固定子６ａを貫通するボルトによってこの構造枠体３Ａを取り付ける場合には、固定子６ａの剛性が増すため、電磁振動による低周波騒音が低減できる。しかし、電動圧縮機の小型化や省材料化等によっては、構造枠体３Ａを４箇所で固定子６ａへ取り付けることができず、取り付け箇所が２箇所になる場合がある。その場合には、前記カシメだけでは固定子６ａの剛性が得られず、電磁振動によって５００Ｈｚ程度の低周波騒音が生じる。このため、上記カシメ工程の後に、固定子６ａの外周部をその固定子鋼板の積み厚方向に溶接して固定子６ａの剛性を増すこよによって、この低周波騒音を低減する技術がある。

この場合、その溶接部が各スロットに対応した場合には、溶接時の熱によってスロットの内側開口の両側に位置する固定子６ａの磁極歯先端の両側部分が内側に変形する。特に、回転子５に永久磁石を収納したＤＣブラシレス電動機において、固定子６ａの磁極歯を４０°又は６０°間隔に形成し、固定子６ａの大きさを効率的且つ経済的に形作る場合、スロットの奥壁と固定子６ａ外面との間隔が狭くなり、前記溶接部が各スロットに対応した場合には、溶接による熱によって固定子６ａの磁極歯先端の両側部分が内側に２０μｍ〜３０μｍ程度張り出すように変形する。この変形によって回転子５と固定子６ａとの間のエアーギャップがこの部分で狭まり、磁束の偏りを生じて電動機の性能低下を来たし、また、この変形が大きくなると高速回転時には回転子５と固定子６ａとの接触も懸念される。

また、回転子に永久磁石を収納したＤＣブラシレス電動機の場合には、回転子の厚さが薄くできることに伴って固定子鉄心の厚さも薄くなり、然も、固定子巻線を磁極歯に直接巻回する集中巻方式とした場合には、分布巻きに比してスロットの幅が更に広くなって、溶接熱による上記のような固定子の磁極歯の部分の変形が大きくなり、所期の電動機性能が得られなくなる問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑み、特に、固定子鉄心の磁極歯に絶縁材を介して磁極歯の両側のスロットを通して直接巻回された集中巻方式の固定子巻線が取り付けられる固定子構成において、上記の溶接が必要な固定子における歪みを少なくし、この歪みによる回転子と固定子鉄心との間のエアーギャップの変形が少ない電動圧縮機を提供するものである。

本発明は、上記の課題解決のために、密閉容器内に電動機とこの電動機によって駆動される圧縮要素とが収納され、前記圧縮要素の動作によって冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機において、
前記電動機は、固定子鋼板を複数枚積層した固定子鉄心とこの固定子鉄心の磁極歯に絶縁材を介して磁極歯の両側のスロットを通して直接巻回された集中巻方式の固定子巻線とから構成された固定子と、前記固定子の内側にクランク軸を中心にして回転自在に支持された回転子とからなり、
前記固定子鉄心は、前記固定子鋼板の積層方向にカシメられると共に、その周囲壁のうち前記磁極歯の略中心線上に位置する部分で前記積層した固定子鋼板相互をアルゴン溶接又は、電弧溶接にて溶接し、前記カシメられた個所、及び前記溶接された個所が近傍の位置関係にあることを特徴とする。

これによって、特に、固定子巻線が収納されるスロット幅が大きくなる集中巻方式の固定子巻線を有する固定子において、電動圧縮機の構造に伴い固定子鉄心の剛性を得るために溶接を採用するとき、溶接による熱の分散が良好となり、磁極歯の先端の溶接熱による歪みが少なく、且つ溶接により剛性が増した固定子鉄心を得ることができる。

また、上記において、前記クランク軸は前記固定子鉄心の上に２箇所でボルト固定された構造枠体の軸受け部に回転自在に設けられ、前記圧縮要素は前記構造枠体の上に配置され、電動機は、前記固定子鉄心の磁極歯が４０°又は６０°間隔に形成され、前記回転子に永久磁石を収納したＤＣブラシレス電動機であることを特徴とする密閉型電動圧縮機である。

これによって、電動圧縮機の小型化や省材料化と共にインバータ制御に適し省エネ効果を図るために、回転子に永久磁石を収納し固定子巻線を集中巻方式としたＤＣブラシレス電動機を採用する場合、磁極歯を４０°又は６０°間隔に形成して４極又は６極構成としたとき、固定子鉄心の剛性を増すために採用される溶接時の熱による磁極歯の変形を減少できるものである。

請求項１の発明によると、固定子巻線が収納されるスロット幅が大きくなる集中巻方式の固定子巻線を有する固定子において、電動圧縮機の構造に伴い固定子鉄心の剛性を得るために溶接を採用するとき、溶接による熱の分散が良好となり、磁極歯の先端の溶接熱による歪みが少なく、且つ溶接により剛性が増した固定子鉄心を得ることができる。

請求項２の発明によると、電動圧縮機の小型化や省材料化と共にインバータ制御に適し省エネ効果を図るために、回転子に永久磁石を収納し固定子巻線を集中巻方式としたＤＣブラシレス電動機を採用する場合、磁極歯を４０°又は６０°間隔に形成したとき、固定子鉄心の剛性を増すために採用される溶接時の熱による磁極歯の変形を減少できるものである。

次に、本発明の実施の形態について説明する。各図は本発明の実施形態を示しており、図１は本発明に係る密閉型電動圧縮機の電動機の横断面による構成説明図、図２は本発明に係る密閉型電動圧縮機の縦断面による構成説明図、図３は本発明に係る密閉型電動圧縮機の圧縮要素部分を上から見た説明図である。

本発明の密閉型電動圧縮機を図に基づき説明する。図１には縦型の密閉型電動圧縮機を示している。１は密閉型電動圧縮機であり、密閉容器２０と、密閉容器２０内には電動機２とこの電動機２によって駆動される圧縮要素３とが収納されている。密閉容器２０は、予め二分割されたものに電動機２と圧縮要素３を収納した後、その両者の接合部を高周波溶接等によって密閉されたものである。

電動機２は、固定子４と、この固定子４の内側にクランク軸６を中心にした回転子５とから構成されている。回転子５は、複数枚積層された電磁鋼板に永久磁石２１が収納されて４極の磁極を構成し、回転軸としてクランク軸６が嵌着された構成である。クランク軸６は、固定子４にボルト８によって取り付けた構造枠体１３の軸受け部２３に回転自在に支持されている。固定子４は、固定子鉄心４０と固定子巻線４１とからなり、固定子鉄心４０は、環状の固定子鋼板の複数枚を積層した構成である。固定子鉄心４０には、６０°間隔に形成された６個の磁極歯４２に絶縁材を介して磁極歯４２の両側の６個のスロット４３を通して直接巻回された集中巻方式の固定子巻線４１が取り付けられて、固定子４を構成している。このような構成によって、固定子巻線４１は回転子５に回転磁界を与え、４極６スロットのＤＣブラシレス電動機を採用した冷媒用密閉型電動圧縮機１を形成している。

構造枠体１３は、電動圧縮機の小型化や省材料化等のために扇型をなし、２箇所でボルト８によって固定子４に取り付けられ、その上に圧縮要素３を取り付け配置している。圧縮要素３は、シリンダ９とその中を往復動作するピストン１０とから構成され、クランク軸６の偏心軸１２に回転自在に嵌合したスライダー１１がピストン１０の基部と摺動自在に嵌合した構成によって、回転子５の回転と共にクランク軸６が回転し、スライダー１１を介してピストン１０を往復運動させてシリンダ９の冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、吐出バルブ部１４に接続された吐出パイプを通して密閉容器２０外の冷凍サイクルへ循環する。

固定子鉄心４０は、直線状の縦辺４４と直線状の横辺４５が直交し縦寸法Ｐと横寸法Ｑとが略同じである略四辺形状の固定子鋼板の複数枚を積層し、この積層した複数枚の固定子鋼板をボルト孔４６に通したボルトで締め付けた状態で固着部４９でカシメを行う。構造枠体１３の固定子４への取り付けが、ボルト８による２箇所止めであるため、このカシメのままでは固定子鉄心４０の剛性が得られず、電動機２が回転すると電磁振動による低周波騒音が生じる。そのため、本発明ではこの低周波騒音を効果的に減少させるために、適切な場所でもって積層した固定子鋼板相互を溶接する。この溶接部４８がそれである。

本発明のＤＣブラシレス電動機を採用した密閉型電動圧縮機１では、ＤＣブラシレス電動機２の固定子４を、固定子鉄心４０に４０°間隔に形成された９個の磁極歯４２に絶縁材を介して磁極歯４２の両側の９個のスロット４３を通して直接巻回された集中巻方式の固定子巻線４１が取り付けられた構成としてもよい。このため、４極９スロット、又は６極９スロットとすることもできる。

このようにＤＣブラシレス電動機であって固定子巻線４１が集中巻き方式である場合には、スロット４３の奥壁と固定子鉄心４０の外面との間隔Ｌが短く、分布巻きの２極誘導電動機にものに比して半部程度の間隔となる。このため、この部分の固定子鉄心４０の外面で溶接すると、その熱によって磁極歯４２の先端部分の歪み変形量が大きくなる。

本発明では、このような点に鑑みて、固定子鋼板相互を溶接する溶接部４８を磁極歯４２の略中心線Ｓ上に位置する固定子鉄心４０の外面に形成している。この溶接部４８は、積層した固定子鋼板相互をその積層方向に直線状にアルゴン溶接、電弧溶接等の方法によって溶接した部分である。このため、溶接部４８から磁極歯４２の先端までの直線距離が長い部分で溶接されることとなり、溶接による熱の分散が良好となり、これによって、磁極歯４２の先端の溶接熱による歪みが少なく、且つ溶接により剛性が増した固定子鉄心４０を得ることができる。なお、固定子鋼板の縦寸法Ｐと横寸法Ｑは上記に限定されない。

また、回転子５に永久磁石を収納したＤＣブラシレス電動機とした場合には、回転子５の厚さが薄くなることに伴って固定子鉄心の厚さも薄くなり、然も、固定子巻線４１を磁極歯４２に直接巻回する集中巻方式とした場合には、スロットの幅が広くなって、溶接熱による固定子の変形が大きくなり、所期の電動機性能が得られなくなる懸念があるが、上記の構成において、磁極歯４２の略中心線Ｓ上に位置する部分において積層した固定子鋼板相互を溶接しているため、この溶接部４８から磁極歯４２の先端までの直線距離が長い部分で溶接されることとなり、この溶接による磁極歯４２の先端の歪みによる回転子５と固定子鉄心４０間のエアーギャップ３３の変形は極めて少なくなる。

固定子巻線４１へは密閉ターミナル（図示せず）を通して密閉容器２０の外部から電力が供給される。密閉容器２０内の底部には潤滑油が貯留されており、この潤滑油は、容器１５内へ流入してクランク軸６の下端の吸込み孔１６から吸込まれてクランク軸６内の給油通路１７を通って連通孔２１から螺旋溝１８を上昇して構造枠体１３のクランク軸６との軸受け部２３を潤滑し、更に偏心軸１２内の通路２２を通って、偏心軸１２、スライダー１１、ピストン１０及びシリンダ９のそれぞれの摺動部の潤滑を行う。１９は、電動機２と圧縮要素３とを密閉容器２０内に揺動可能にコイルバネで支持する弾性支持装置である。

上記のように、回転子に永久磁石を収納した４極又は９極のＤＣブラシレス電動機を採用した冷媒用密閉型電動圧縮機は、空気調和機、その他の冷却機器に適用して、インバータ制御によって電動機２の回転数を制御して省エネ運転を行うことに適したものである。

また、固定子鉄心の溶接部が固定子鉄心の外周面から突出しないように溶接厚さよりも深い溝を予め固定子鉄心に形成しておき、この溝内で溶接する構造とする等の加工も必要ない。

本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り種々の変更が考えられ、それに係る種々の実施形態を包含するものである。

本発明に係る密閉型電動圧縮機の電動機の横断面による構成説明図である。 本発明に係る密閉型電動圧縮機の縦断面による構成説明図である。 本発明に係る密閉型電動圧縮機の圧縮要素部分を上から見た説明図である。

符号の説明

１・・・・・・密閉型電動圧縮機
２・・・・・・電動機
３・・・・・・圧縮要素
４・・・・・・固定子
５・・・・・・回転子
６・・・・・・クランク軸
９・・・・・・シリンダ
１０・・・・ピストン
１１・・・・スライダー
１２・・・・偏心軸
１３・・・・軸受け枠体
２０・・・・密閉容器
４０・・・・固定子鉄心
４１・・・・固定子巻線
４２・・・・磁極歯
４３・・・・スロット
４８・・・・溶接部

Claims (2)

1. 密閉容器内に電動機とこの電動機によって駆動される圧縮要素とが収納され、前記圧縮要素の動作によって冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機において、
   前記電動機は、固定子鋼板を複数枚積層した固定子鉄心とこの固定子鉄心の磁極歯に絶縁材を介して磁極歯の両側のスロットを通して直接巻回された集中巻方式の固定子巻線とから構成された固定子と、前記固定子の内側にクランク軸を中心にして回転自在に支持された回転子とからなり、
   前記固定子鉄心は、前記固定子鋼板の積層方向にカシメられると共に、その周囲壁のうち前記磁極歯の略中心線上に位置する部分で前記積層した固定子鋼板相互をアルゴン溶接又は、電弧溶接にて溶接し、前記カシメられた個所、及び前記溶接された個所が近傍の位置関係にあることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
2. 請求項１において、前記クランク軸は前記固定子鉄心の上に２箇所でボルト固定された構造枠体の軸受け部に回転自在に設けられ、前記圧縮要素は前記構造枠体の上に配置され、前記電動機は、前記固定子鉄心の磁極歯が４０°又は６０°間隔に形成され、前記回転子に永久磁石を収納したＤＣブラシレス電動機であることを特徴とする密閉型電動圧縮機。