(57)【要約】【課題】密閉型電動圧縮機に用いられる電動要素の低コストを低減する。【解決手段】回転子１０４にネオジウム磁石２０２を収納する本体部２００と、本体部２００に凹設され軸受け部１５５が延在するボス部２０７と、シリンダーブロック１５３の反対側に突設され外径が本体部２００より小さく内径が主軸部１５１に嵌合係止される係止部２０１とを有したもので、軸受け部１５５の摺動長さを確保し回転子１０４の嵌合部の嵌合代も確保して本体部２００の高さを低くでき、それによって集中巻固定子１０５の高さも低くできるため、コスト低減が可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に固定子および回転子からなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、主軸部と偏芯部とを有するとともに前記回転子を前記主軸部に固定したクランクシャフトと、前記固定子を固定するとともに前記主軸部を軸支する軸受け部とを形成したシリンダーブロックとを備え、前記回転子は略円筒形をなし永久磁石を収納する本体部と、前記本体部に凹設され前記軸受け部が延在するボス部と、反シリンダーブロック側に突設され外径が前記本体部より小さく内径部が前記主軸部に嵌合係止される係止部とを有した密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
本体部および係止部は積層した珪素鋼板から形成されるとともに、前記係止部の外径をボス部の内径より小さい寸法にした請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
本体部が積層した珪素鋼板から形成されるとともに、係止部は非磁性体材料から形成される請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
電動要素は、固定子を構成する固定子鉄心の複数の突極部に絶縁体を介して巻線を巻回した突極集中巻き型である請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項５】
回転子に収納された永久磁石は、希土類の永久磁石からなる請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項６】
バランスウエイト部を係止部に一体に成形した請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用冷凍冷蔵庫、自動販売機およびエアコン等の冷凍サイクル装置に使用される密閉型電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に固定子および回転子からなる電動要素と電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容したものがある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を参照しながら上記従来例の密閉型電動圧縮機を説明する。
【０００３】
図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機の断面図を示すものである。図９において、密閉容器１内に冷凍機油２が貯留されており、電動要素３と圧縮要素６はともに密閉容器１に収容されている。
【０００４】
電動要素３は永久磁石（図示せず）を内蔵する回転子４と固定子である集中巻固定子５よりなる。圧縮要素６は電動要素３の上方に構築され、電動要素３によって駆動されている。
【０００５】
次に、圧縮要素６の詳細を以下に説明する。
【０００６】
クランクシャフト７は、回転子４を嵌合係止した主軸部８、および主軸部８に対して偏芯して形成された偏芯部９を有する。シリンダーブロック１０は、略円筒形の圧縮室１１を有するとともに主軸部８を軸支する軸受け部１２を有し、電動要素３の上方に形成されている。ピストン１３は圧縮室１１に嵌入され、偏芯部９と連結手段１４によって連結されている。
【０００７】
次に、電動要素３の詳細を以下に説明する。
【０００８】
集中巻固定子５は、珪素鋼板を積層してなる固定子鉄心１５を介して、ボルト１６によりシリンダーブロック１０に固定されている。回転子４は珪素鋼板を積層してなり、永久磁石（図示せず）を内蔵している。回転子４は嵌合部１７と凹設されたボス部１８を有し、嵌合部１７とボス部１８は珪素鋼板を打ち抜く金型の寿命を長くするため円筒形状となっている。回転子４は嵌合部１７で主軸部８に係止され、ボス部１８に軸受け部１２が延在しており、略円筒形状となっている。
【０００９】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１０】
集中巻固定子５に通電させることにより、回転子４が回転する。回転子４は嵌合部１７を介してクランクシャフト７を回転させる。クランクシャフト７の主軸部８は軸受け部１２の内周面と摺動しながら回転し、クランクシャフト７の偏芯部９の偏芯運動が連結手段１４を介してピストン１３を駆動させることでピストン１３は圧縮室１１内を往復運動し、冷媒ガス（図示せず）を連続して圧縮する。
【特許文献１】特開２００３−１５８８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、ピストン１３が受ける圧縮荷重は、最終的には軸受け部１２に作用するため、軸受け部１２の摺動長さは荷重に耐える摺動長が必要であり、圧縮荷重に対する軸受け部１２の面圧を極端に大きくならないようにする必要がある。
【００１２】
一方、回転子４は通常、主軸部８に圧入、または焼き嵌めによって固定されており、主軸部８に係止できるだけの回転子４の軸方向長さが必要である。
【００１３】
これらの理由から、回転子４の高さ、すなわち軸方向の長さを低くすることができず、珪素鋼板の使用量を少なくできないため、コストを低減することが困難であるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、永久磁石を収納する部分の積厚が低い回転子を用いることで、低コストの密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型電動圧縮機は、略円筒形で永久磁石を収納する本体部と、本体部に凹設され軸受け部が延在するボス部と、反シリンダーブロック側に突設され外径が本体部より小さく内径部が主軸部に嵌合係止される係止部とを有した回転子としたもので、軸受け部の摺動長さを確保するとともに、主軸部に嵌合係止することができるだけの回転子の嵌合代も確保し、回転子本体部の積厚を低くすることで高さを低くすることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の密閉型電動圧縮機は、略円筒形で永久磁石を収納する本体部と、本体部に凹設され軸受け部が延在するボス部と、反シリンダーブロック側に突設され外径が本体部より小さく内径部が主軸部に嵌合係止される係止部とを有した回転子としたもので、永久磁石を収納する本体部の積厚が低い回転子を用いることで、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、密閉容器内に固定子および回転子からなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、主軸部と偏芯部とを有するとともに前記回転子を前記主軸部に固定したクランクシャフトと、前記固定子を固定するとともに前記主軸部を軸支する軸受け部とを形成したシリンダーブロックとを備え、前記回転子は略円筒形をなし永久磁石を収納する本体部と、前記本体部に凹設され前記軸受け部が延在するボス部と、反シリンダーブロック側に突設され外径が前記本体部より小さく内径部が前記主軸部に嵌合係止される係止部とを有したもので、本体部にボス部を設けて軸受け部をボス部に延在させることにより軸受け部の摺動長さを確保するとともに、本体部とは別に主軸部に嵌合係止される係止部を設けることにより回転子の本体部の積厚を低くでき、密閉型電動圧縮機のコストを低減することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、本体部および係止部が積層した珪素鋼板から形成されるとともに、係止部の外径を前記ボス部の内径よりも小さい寸法としたことにより、係止部はボス部の内径打ち抜き材より製作できるために特別な部材が不要であり、密閉型電動圧縮機のコストをさらに低減することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、本体部が積層した珪素鋼板から形成されるとともに、係止部を非磁性体材料から形成することにより、係止部への磁束漏れを大幅に低減することができるため、電動要素および密閉型電動圧縮機の効率を高めることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、固定子鉄心の複数の突極部に絶縁体を介して直接巻線を巻回した突極集中巻き型の固定子とすることにより、コイルエンド部を低くできるため、電動要素および密閉型電動圧縮機を小型にすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、回転子に収納された永久磁石を希土類の永久磁石にすることにより、永久磁石を小さくでき、回転子高さをさらに低くすることができるため、密閉型電動圧縮機をさらに小型にすることができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、バランスウエイト部を係止部に一体に成形することにより、特別な部材を追加することなくピストンの往復運動による起震力を緩和することができるため、密閉型電動圧縮機の振動を低減することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、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この発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の断面図である。図２は同実施形態における回転子の展開図、図３は同実施形態における回転子の斜視図である。図４は同実施形態における集中巻固定子の平面図、図５は同実施形態における集中巻固定子の外観図である。
【００２５】
以下、図１から図５に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１から図５において、密閉容器１０１内に冷凍機油１０２が貯留されている。電動要素１０３は回転子１０４と固定子である集中巻固定子１０５よりなる。圧縮要素１０６は電動要素１０３の上方に構築され、電動要素１０３によって駆動されている。
【００２７】
電動要素１０３と圧縮要素１０６は、ともに密閉容器１０１に収容され、スプリング１０７で支持されている。密閉容器１０１を構成するターミナル１０８は、電気（図示せず）を連絡するもので、リード線１０９を通して電動要素１０３に電気を供給する。
【００２８】
次に、圧縮要素１０６の詳細を以下に説明する。
【００２９】
クランクシャフト１５０は、回転子１０４を圧入固定した主軸部１５１と、主軸部１５１に対して偏芯して形成された偏芯部１５２を有する。シリンダーブロック１５３は、略円筒形の圧縮室１５４を有するとともに、主軸部１５１を軸支する軸受け部１５５を有し、電動要素１０３の上方に形成されている。
【００３０】
ピストン１５６は圧縮室１５４に嵌入され、偏芯部１５２と連結手段１５７によって連結されている。
【００３１】
次に、電動要素１０３の詳細を以下に説明する。
【００３２】
回転子１０４は、本体部２００と係止部２０１からなる。本体部２００は、孔２０８を有する本体部珪素鋼板２０３を積層することにより形成され、希土類の磁石材料であるネオジウム磁石２０２を孔２０８に収容する。また、ネオジウム磁石２０２の脱落を防ぐ天板２０５と底板２０６を本体部２００の両端面に各々溶接固着している。
【００３３】
また、本体部２００は、軸受け部１５５を延在させるボス部２０７を有しており、本体部２００も珪素鋼板を積層して形成している。係止部２０１を形成する係止部珪素鋼板２０４は、ボス部２０７を形成する本体部珪素鋼板２０３を打ち抜いたスクラップ材で形成されている。そのため、係止部２０１を形成する係止部珪素鋼板２０４の外径は、ボス部２０７を形成する本体部珪素鋼板２０３の内径よりも小さい寸法となっている。また、係止部珪素鋼板２０４の内径と外径の軸芯は同一である。
【００３４】
本体部２００と係止部２０１は、内径軸芯を同一とするように底板２０６で溶接固着している。そして回転子１０４は、係止部２０１で主軸部１５１に圧入固定されている。
【００３５】
集中巻固定子１０５を構成する固定子鉄心２５０は、所定間隔をおいてティース部２５１が形成された円環状の鉄心コア２５２を積層されて形成されており、ティース部２５１に巻線２５３が巻かれている。連絡線２５４は各巻線間を１本で連絡している。巻線２５３は、固定子鉄心２５０の端面より寸法Ｈ１、Ｈ２の高さで、コイルエンド部である巻線終端２５６としてはみだしている。
【００３６】
そして、集中巻固定子１０５は、固定子鉄心２５０を介してボルト２５５によりシリンダーブロック１５３に固定されている。
【００３７】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３８】
電気（図示せず）がターミナル１０８に供給されると、リード線１０９を通して集中巻固定子１０５に通電され、それによって発生する磁界により回転子１０４が任意の回転数で回転する。回転子１０４はクランクシャフト１５０を回転させ、偏芯部１５２の偏芯運動が連結手段１５７を介してピストン１５６を駆動することでピストン１５６は圧縮室１５４内を往復運動し、冷媒（図示せず）を連続して圧縮する。
【００３９】
この際、冷媒を圧縮する時にピストン１５６に作用する圧縮荷重は、ピストン１５６から連結手段１５７を介して偏芯部１５２に作用し、主軸部１５１により軸受け部１５５で受けとめている。
【００４０】
従来の図９に示すような構成では、圧縮荷重を受ける際、圧縮荷重に対して軸受け部１２の面圧、すなわち単位面積に作用する荷重が極端に大きくならないようにしなければ、主軸部１５１や軸受け部１２の摺動部が摩耗してしまう。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態においては、回転子１０４に設けたボス部２０７に軸受け部１５５が延在するため、圧縮荷重に十分耐えられる摺動長を備えて面圧を低減することができ、上述したピストン１５６に作用する圧縮荷重に十分耐える摺動長が確保できている。従って、軸受け部１５５は高い信頼性を堅持することができる。
【００４２】
一方、回転子１０４の本体においては、ボス部２０７を設けることにより主軸部１５１への圧入長さが極めて小さくなるが、本体部珪素鋼板２０３を打ち抜いたスクラップ材よりなる係止部珪素鋼板２０４で係止部２０１を設けることにより、十分な圧入長さを確保することができる。
【００４３】
そのため、主軸部１５１に対して回転子１０４がずれたり、回転力により主軸部１５１から脱落するようなことがない。
【００４４】
そして、本体部２００に内蔵される永久磁石は、磁力の強いネオジウム磁石２０２を使用することで磁石自体の大きさを小さくできるので、本体部２００の積厚および高さを低くすることができる。
【００４５】
さらに、集中巻固定子１０５は、突極部であるティース部２５１に絶縁体（図示せず）を介して集中的に巻線２５３を巻き付けたもので、各巻線間も１本の連絡線２５４で連絡しているので、鉄心コア２５２からの巻線２５３のはみ出しが少なく、コイルエンド部である巻線終端２５６の全高（寸法Ｈ１、Ｈ２）も低いものである。
【００４６】
従って、回転子１０４の本体部２００の積厚を低くし、巻線終端２５６の全高も低いものであるので、密閉容器１０１を小さくすることができ密閉型電動圧縮機として小型化が可能となる。さらに、係止部２０１は本体部珪素鋼板２０３を打ち抜いたスクラップ材を使用するので特別な部材を必要とすることがなく、コストを低減することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態において、本体部珪素鋼板２０３と天板２０５と底板２０６は溶接固着しているとしたが、各々に突起部を設けて、その突起部を絡ませることにより固着させてもよく、さらに他の固着方法であっても同様の作用、効果を得られることはいうまでもない。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施形態２における密閉型電動圧縮機の断面図、図７は同実施形態における回転子の展開図、図８は同実施形態における回転子の斜視図である。
【００４９】
以下、図６から図８に基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
図６から図８において、電動要素３００は回転子３０１と集中巻固定子１０５よりなる。圧縮要素１０６は電動要素３００の上方に構築され、電動要素３００によって駆動されている。
【００５１】
電動要素３００と圧縮要素１０６はともに密閉容器１０１に収容され、スプリング１０７で支持されている。
【００５２】
次に、電動要素３００の詳細を以下に説明する。
【００５３】
電動要素３００は回転子３０１と集中巻固定子１０５よりなり、回転子３０１は本体部２００と係止部３０２からなる。本体部２００は、孔２０８を有する本体部珪素鋼板２０３を積層することにより形成され、希土類の永久磁石であるネオジウム磁石２０２の脱落を防ぐ天板２０５と底板２０６を本体部２００の両面に各々溶接固着している。
【００５４】
また、本体部２００は軸受け部１５５を延在させるボス部２０７を有している。係止部３０２は非磁性材料である真鍮材よりなり、係止部３０２の重心は係止部３０２の内径軸芯よりずれている。そして、本体部２００と係止部３０２は、内径軸芯を同一とするように底板２０６で溶接固着しており、係止部３０２の重心が、主軸部１５１に対して偏芯部１５２と同一方向に偏芯するように、回転子３０１は係止部３０２で主軸部１５１に圧入固定されている。
【００５５】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００５６】
電気（図示せず）がターミナル１０８に供給されると、リード線１０９を通して集中巻固定子１０５に通電され、それによって発生する磁界により回転子３０１が任意の回転数で回転する。回転子３０１はクランクシャフト１５０を回転させ、偏芯部１５２の偏芯運動が連結手段１５７を介してピストン１５６を駆動することでピストン１５６は圧縮室１５４内を往復運動し、冷媒（図示せず）を連続して圧縮する。
【００５７】
この際、冷媒を圧縮する時にピストン１５６に作用する圧縮荷重は、ピストン１５６から連結手段１５７を介して偏芯部１５２に作用し、主軸部１５１により軸受け部１５５で受けとめている。
【００５８】
従来の図９に示すような構成では、圧縮荷重を受ける際、圧縮荷重に対して軸受け部１２の面圧、すなわち単位面積に作用する荷重が極端に大きくならないようにしなければ、主軸部１５１や軸受け部１２の摺動部が摩耗してしまう。
【００５９】
しかしながら、本実施の形態においては、回転子１０４に設けたボス部２０７に軸受け部１５５が延在するため、圧縮荷重に十分耐えられる摺動長を備えて面圧を低減することができ、上述したピストン１５６に作用する圧縮荷重に十分耐える摺動長が確保できている。従って、軸受け部１５５は高い信頼性を堅持することができる。
【００６０】
一方、回転子１０４の本体においては、ボス部２０７を設けることにより主軸部１５１への圧入長さが極めて短くなるが、真鍮材よりなる係止部３０２を設けることにより十分な圧入長さを確保できる。そのため、主軸部１５１に対して回転子１０４がずれたり、回転力により主軸部１５１から脱落するようなことがない。
【００６１】
さらに、係止部３０２の重心は係止部３０２の内径軸芯とずれているため、係止部３０２の重心が主軸部１５１に対して偏芯しており、上述した主軸部１５１への圧入長さを確保できる効果に加えて、回転体のバランスウエイト部３０３としての効果を得ることができる。
【００６２】
すなわち、ピストン１５６の往復運動や偏芯部１５２の回転運動により発生する起震力を緩和することができ、密閉型電動圧縮機の振動を低減することができる。
【００６３】
さらに、本体部２００に内蔵される永久磁石は、磁力の強いネオジウム磁石２０２を使用することで磁石自体の大きさを小さくできるので、本体部２００の高さを低くすることができる。そのため、密閉容器１０１を小さくすることができ、密閉型電動圧縮機として小型化が可能となる。
【００６４】
また、集中巻固定子１０５は、ティース部２５１に集中的に巻線２５３を巻き付けたもので、各巻線間も１本の連絡線２５４で連絡しているので鉄心コア２５２からの巻線２５３のはみ出しが少なく、コイルエンド部である巻線終端２５６の全高Ｈ１、Ｈ２も低くすることができる。
【００６５】
さらに、係止部３０２は非磁性体である真鍮材を使用することにより、係止部３０２への磁束漏れを大幅に低減することができるため、電動要素および密閉型電動圧縮機の効率を高めることができる。
【００６６】
従って、密閉型電動圧縮機として小型化することができ、係止部３０２への磁束漏れを大幅に低減することで効率の高い電動要素３００を得ることができる。さらに、係止部３０２の重心を係止部３０２の内径軸芯よりずらしバランスウエイトを形成することにより、特別な部材を追加することなくピストンの往復運動による起震力を緩和でき、振動を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる密閉型電動圧縮機は、永久磁石を収納する本体部の積厚が低い回転子を用いることで、小型化およびコストを低減することができるので、家庭用冷凍冷蔵庫や自動販売機、エアコン等の冷凍サイクル装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の断面図
【図２】同実施形態における回転子の展開図
【図３】同実施形態における回転子の斜視図
【図４】同実施形態における集中巻固定子の平面図
【図５】同実施形態における集中巻固定子の外観図
【図６】本発明の実施の形態２における密閉型電動圧縮機の断面図
【図７】同実施形態における回転子の展開図
【図８】同実施形態における回転子の斜視図
【図９】従来の密閉型電動圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００６９】
１０１    密閉容器
１０３，３００    電動要素
１０４，３０１    回転子
１０５    集中巻固定子
１０６    圧縮要素
１５０    クランクシャフト
１５１    主軸部
１５２    偏芯部
１５３    シリンダーブロック
１５５    軸受け部
２００    本体部
２０１，３０２    係止部
２０２    ネオジウム磁石
２０７    ボス部
２５０    固定子鉄心
３０３    バランスウエイト部
【図１】
2005269695.tif 000003
【図２】
2005269695.tif 000004
【図３】
2005269695.tif 000005
【図４】
2005269695.tif 000006
【図５】
2005269695.tif 000007
【図６】
2005269695.tif 000008
【図７】
2005269695.tif 000009
【図８】
2005269695.tif 000010
【図９】
2005269695.tif 000011