(57)【要約】【課題】本発明の目的は、固定子鉄心の型内積層による組み立てができ、騒音問題を解決できる永久磁石式回転電機を提供することにある。【解決手段】密閉容器となる円筒のフレームと、この円筒のフレームに収納される電動要素と、円筒のフレームに収納され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を有し、電動要素は、固定子と、この固定子の内側に回転自在に置かれ、かつ永久磁石が備わる回転子を有し、固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻装される固定子巻線を有し、固定子鉄心は、積み重なる多数の固定子鉄板を有し、固定子鉄心の積層方向の両端側に設けた端板リングを介してフレームに固定子を支持したことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器となる円筒のフレームと、この円筒のフレームに収納される電動要素と、前記円筒のフレームに収納され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を有し、
前記電動要素は、固定子と、この固定子の内側に回転自在に置かれ、かつ永久磁石が備わる回転子を有し、
前記固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻装される固定子巻線を有し、
前記固定子鉄心は、積み重なる多数の固定子鉄板を有し、
前記固定子鉄心の積層方向の両端側に設けた介在部材を介して前記フレームに前記固定子を支持したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
密閉容器となる円筒のフレームと、この円筒のフレームに収納される電動要素と、前記円筒のフレームに収納され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を有し、
前記電動要素は、固定子と、この固定子の内側に回転自在に置かれ、かつ永久磁石が備わる回転子を有し、
前記固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻装される固定子巻線を有し、
前記固定子鉄心は、積み重なる多数の固定子鉄板を有し、
前記固定子鉄心の積層方向の両端側に設けた端板リングを介して前記フレームに前記固定子を支持したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載の電動圧縮機において、
前記端板リングは、前記フレームの内周面に当接し、かつ前記固定子鉄心の外周よりも大きい外径を有することを特徴とする電動圧縮機。
【請求項４】
請求項２記載の電動圧縮機において、
前記端板リングに固定部材突部を設け、
前記固定子鉄心の積層方向の両端面に前記固定部材突部が挿入される固定部材挿入孔を
設けたことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項５】
請求項２記載の電動圧縮機において、
前記円筒のフレームに貫通する貫通穴を前記端板リングが位置するところに設け、この貫通穴のところで前記フレームと端板リングを溶接により固着したことを特徴とする電動圧縮機。
【請求項６】
請求項２記載の電動圧縮機において、
前記端板リングの内周面と、固定子鉄心の外周との間に潤滑油が流通する空間部が存在することを特徴とする電動圧縮機。
【請求項７】
請求項２記載の電動圧縮機にあって、
前記固定子巻線が前記固定子鉄心のティースに集中巻で巻装されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項８】
請求項２記載の電動圧縮機にあって、
前記圧縮要素がスクロール圧縮機であり、上部に前記圧縮要素が下部に前記電動要素が配置されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項９】
請求項１記載の電動圧縮機にあって、
前記圧縮要素がロータリ圧縮機であり、下部に前記圧縮要素が上部に前記電動要素が配置されていることを特徴とする電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコン、冷蔵庫、冷凍庫、あるいはショーケースなどに設けられた冷却装置を構成する電動圧縮機に関し、特に電動要素として回転子に永久磁石を配置した永久磁石式回転電機を用いた電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の永久磁石式回転電機においては、固定子巻線に集中巻が採用され、界磁には希土類のネオジウム永久磁石が採用されつつあり、この結果としてこれを用いた圧縮機などは騒音が大きくなる問題があった。この騒音対策として、例えば、特開２００１−３４２９５４号公報（特許文献１）に記載の電動圧縮機においては、圧縮機の密閉容器の内壁とこの内壁と当接する固定子鉄心外周部の軸方向の一部を切り欠くことが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４２９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、固定子鉄心の最外径の外周形状が２種類となり、ホローダイ（通常、順送型）を用いたＨＡＣによる加締（凹凸の結合）を用いた型内積層によって固定子鉄心を形成する場合、圧力容器の内壁と当接する固定子鉄心の型内積層は行えるが、当接しない固定子鉄心については基準位置がなく型内積層が行えない問題がある。
【０００５】
なお、型内積層は、固定子鉄心を形成する固定子鉄板の外周を基準位置にして位置ずれが生じないように積重ねて積層するものである。
【０００６】
本発明の目的は、固定子鉄心の型内積層による組み立てができ、騒音問題を解決できる電動圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、密閉容器となる円筒のフレームと、この円筒のフレームに収納される電動要素と、円筒のフレームに収納され、かつ前記電動要素により駆動される圧縮要素を有し、電動要素は、固定子と、この固定子の内側に回転自在に置かれ、かつ永久磁石が備わる回転子を有し、固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻装される固定子巻線を有し、固定子鉄心は、積み重なる多数の固定子鉄板を有し、固定子鉄心の積層方向の両端側に設けた介在部材を介してフレームに固定子を支持したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固定子鉄心の積層方向の両端側に設けた介在部材を介してフレームに固定子を支持したので、固定子の振動がフレームに伝達されず、電動圧縮機から生ずる騒音を低減できる。また固定子鉄心の外周がホローダイの内周に接するので、固定子鉄心の型内積層による組み立てができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて詳細に説明する。各図中において、共通する符号は同一物を示す。また、ここでは４極の永久磁石式回転電機について示し、回転子の極数と固定子のスロット数との比を２：３とした。
【００１０】
まず、本発明の実施形態に係る電動圧縮機の概要から述べる。
【００１１】
図１は本発明の実施形態１に係る電動圧縮機を示すもので、軸方向断面形状を示し、図２は本発明の実施形態１に係る永久磁石式回転電機を示すもので、図１のＱ−Ｑ径方向断面形状を示している。図１に示した電動要素である永久磁石式回転電機の軸方向断面形状は、図２に示した永久磁石式回転電機のＸ−Ｘ断面図である。図３は図１に示した端板リングの形状を示す図である。
【００１２】
図１において、電動圧縮機１は、外観がケースで形成されている。ケースは、円筒状のフレーム２と上端側の上蓋３と下端側の下蓋４から構成される。フレーム２は密封の容器になっている。
【００１３】
このフレーム２内には、永久磁石式回転電機である電動要素５とスクロール圧縮機と呼称される圧縮要素６が収納されている。
【００１４】
フレーム２は、板状の鋼板を円筒状に折り曲げて形成される。このフレーム２の上下端を上蓋３および下蓋４で閉じて密封の容器にする。上蓋３および下蓋４はフレーム２に溶接（図示せず）することで、密閉構造としている。
【００１５】
圧縮要素６は、固定スクロール部材７の端板８に直立する渦巻状ラップ９と、旋回スクロール部材１０の端板１１に直立する渦巻状ラップ１２とを噛み合わせて形成し、旋回スクロール部材１０をクランク回転軸１３によって旋回運動させることによって圧縮動作を行う。
【００１６】
固定スクロール部材７および旋回スクロール部材１０によって形成される圧縮室１４（１４ａ、１４ｂ、…）のうち、最も外径側に位置している圧縮室は、旋回運動に伴って両スクロール部材７、１０の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。圧縮室１４ａ、１４ｂが両スクロール部材７、１０の中心近傍に達すると、両圧縮室１４内の吸入パイプ１５からの圧縮ガスは圧縮室１４と連通した吐出口１６から吐出される。
【００１７】
吐出された圧縮ガスは固定スクロール部材７および固定部材１７に設けられたガス通路（図示せず）を通って固定部材１７下部のフレーム２内に至り、フレーム２の側壁に設けられた吐出パイプ１８から電動圧縮機１外に排出される。
【００１８】
また、電動圧縮機１を構成する永久磁石式回転電機からなる電動要素５は、別置のインバータ（図示せず）によって制御され、圧縮動作に適した回転速度で回転する。ここで、永久磁石式回転電機からなる電動要素５は固定子１９と回転子２０（図示していないが、回転子２０の両端にはバランスウェイトが取り付けられる）から構成される。回転子２０に設けられるクランク回転軸１３は、上側がクランク軸になっている。回転軸１３の内部には、油孔２１が形成され、クランク回転軸１３の回転によってフレーム２の下部にある油溜め部２２の潤滑油が油孔２１を介して滑り軸受タイプの上側軸受部２３、ボール軸受タイプの下側軸受部２４に供給される。また、２５はターミナルであり、インバータからの電力を電動要素５に供給するものである。２６は台座である。
【００１９】
図１、図２および図３において、永久磁石式回転電機からなる電動要素５は、固定子１９と回転子２０から構成され、固定子１９はティース２７とコアバック２８からなる固定子鉄心２９と、ティース２７間のスロット３０内にはティース２７を取り囲むように巻装された集中巻の固定子巻線３１（三相巻線のＵ相巻線３１ａ、Ｖ相巻線３１ｂ、Ｗ相巻線３１ｃからなる）から構成される。ティース２７が位置するところの固定子鉄心２９の外周にはＤカット形状の凹部３２が設けられている。
【００２０】
ここで、永久磁石式回転電機である電動要素５は４極６スロットであるから、スロットピッチは電気角で１２０度である。図２に示す回転子２０は回転軸（図示せず）が挿入される回転軸孔５０を形成した回転子鉄心３３の外周表面近傍に永久磁石挿入孔３４を形成し、永久磁石挿入孔３４中に希土類のネオジムで作られた永久磁石３５を固定している。３６は固定子鉄心２９の最外周であり、回転軸と略同心円形状となる。
【００２１】
３７はフレーム２の内周面であり、固定子鉄心の最外周３６より若干大きめに設定している。つまり、フレーム２の内周面３７と固定子鉄心の最外周３６とは当接しないように設定している。
【００２２】
固定子鉄心２９のティース２７の外径側には固定部材挿入孔３８を形成している。固定子１９の両上下（積層方向の両端）には図３の（ａ），（ｂ）に示す介在部材としての端板リング３９（上側の端板リング３９ａ，下側の端板リング３９ｂからなり、両者は同一形状である）を設けている。図３の（ａ）は図１のＰ方向から見た端板リング３９の正面図であり、図３の（ｂ）は図３の（ａ）はＹ−Ｙ断面図である。端板リング３９はリング状に形成され、その内周の一部に複数の端板延長部４０を設け、この端板延長部４０に固定部材突部４１（丸棒形状）を形成している。
【００２３】
固定子１９とフレーム２の固定方法は、まず固定子１９に形成した固定部材挿入孔３８内に端板リング３９の固定部材突部４１を圧入した後、端板リング３９をフレーム２の内周面３７に焼き嵌め固定する。このように、固定子鉄心２９の積層方向の両端側に設けた端板リング２９を介してフレーム２に固定子１９は支持されるのである。
【００２４】
したがって、固定子１９はモード２の円環振動を呈するが、その振動は固定子鉄心２９がフレーム内周面３７と当接していないので、フレーム２がモード２の円環振動で振動することが少なくなる。
【００２５】
図４は固定子端部における端板リングと固定子鉄心最外周の関係を示す。
【００２６】
図４において、固定子鉄心最外周３６は端板リング３９の外周円と内周円の間にあるため、固定子１９の両サイド（積層方向の両端）に端板リング３９を配置し、固定部材突部４１を固定部材挿入孔３８中に合致させて圧入した時、固定子１９は両サイド（積層方向の両端）より端板リング３９で押圧された状態となる。この時、固定部材突部４０と固定子鉄心最外周３６との間には空間部４２が形成される。この固定部材突部４０と固定子鉄心最外周３６との間に存在する空間部４２は、回転軸１３の回転によってフレーム２の下部にある油溜め部２２の潤滑油が油孔２１を介して滑り軸受タイプの上側軸受部２３に供給され、その油が落下してまた油溜め部２２に戻るための通路の役目をなす。これにより、両軸受け２３，２４は潤滑が常に保たれることになる。
【００２７】
図５は、上記の電動圧縮機１について測定した騒音をグラフで示したものである。この電動圧縮機１は冷暖房能力が公称２．２ｋＷから２．８ｋＷであり、冷媒としてＲ４１０Ａを封入して動作させた。測定マイクは永久磁石式回転電機からなる電動要素５の軸方向中央部の位置で、１ｍ離して測定した。
【００２８】
図５は、横軸に周波数成分、縦軸に騒音を表し、従来の電動圧縮機と本発明の電動圧縮機の測定データを併せて示した。なお、従来の電動圧縮機は、固定子鉄心最外周２９が積層方向（軸方向）の亘り、一様に接触しているものを用いた。
【００２９】
図５に示されているように、２００Ｈｚ、４００Ｈｚ，８ｋＨｚおよび１０ｋＨｚ成分については本発明の電動圧縮機１の騒音が従来より若干大きくなっているが、それ以外の周波数成分については本発明の電動圧縮機１の騒音が従来に比べ大幅に小さくなっている。図６には騒音のオーバーオール（ＯＡ）値を示した。図６に示されているように、本発明の電動圧縮機１の騒音は、従来に比べ１０ｄＢ程度も低減され、大幅な騒音低減が実現される。
【００３０】
この騒音低減は、固定子１９の上下（積層方向の両端）を端板リング３９で支持し、端板リング３９をフレーム２の内周面３７に焼き嵌め固定することにより、固定子１９はモード２の円環振動を呈するが、その振動は固定子鉄心２９がフレーム内周面３７と当接していないので、フレーム２がモード２の円環振動で振動することが少なくなる結果、騒音も低減する。
【００３１】
プレスで打ち抜かれた固定子鉄板を積層して固定子鉄心２９を作る分けであるが、この積層はホローダイ（通称、順送型）と称する積層型内で行なわれる。固定子鉄心２９の最外周３６はその外径が積層型の内径に一致しているので、型内積層しても固定子鉄板が型内で径方に位置ずれすることなく、積層方向（軸方向）に良く揃った状態で積層される。
【００３２】
したがって、騒音が少なく、しかもホローダイと称する積層型を用いて、積層できる固定子鉄心を提供できる。
【００３３】
また、図１に示した圧縮機はスクロール圧縮機と呼ばれ、上部に圧縮要素が下部に電動要素が位置する。これとは別の実施形態に、電動要素が上側（上部）に、圧縮要素が下側（下部）に位置する構造のロータリ圧縮機（図示せず）がある。このロータリ圧縮機は上側には軸受けがない構造になっている。これは製造コストを安くするためである。なお、本発明の電動圧縮機は、このロータリ圧縮機にも適用することが可能である。
【００３４】
なお、本発明の実施形態では、介在部材である端板リングの一形状を示したが、固定子鉄心をフレーム内周に当接させない構成であれば、端板リング以外の形状でも良いことは言うまでもない。複数に分割されている端板リング、固定子鉄心とフレーム内周との間に間隔を置いて介在する種々の形態の介在部材を用いることができる。
【００３５】
さらに、電動圧縮機には落下試験がある。これに耐えうるには端板の軸方向長さを十分に取れば問題ないが、端板の軸方向長さを長くするとコスト高となる。そこで、図示していないが、端板の軸方向長さを短くし、フレームの一部に貫通孔を開け、この貫通孔を介してタック溶接にてフレームと端板を固着しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動圧縮機を示すもので、軸方向断面形状を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る永久磁石式回転電機を示すもので、図１のＱ−Ｑ径方向断面形状を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る端板の形状を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る端板と固定子鉄心最外周の関係を示す図。
【図５】永久磁石式回転電機を搭載した電動圧縮機の騒音測定結果を示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る永久磁石式回転電機を搭載した電動圧縮機の騒音のオーバーオール（ＯＡ）値を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１…電動圧縮機、２…フレーム、３…上蓋、４…下蓋、５…電動要素（永久磁石式回転電機）、６…圧縮要素（スクロール圧縮機）、７…固定スクロール部材、８…端板、９…渦巻状ラップ、１０…旋回スクロール部材、１１…端板、１２…渦巻状ラップ、１３…クランク回転軸、１４…圧縮室、１５…吸入パイプ、１６…吐出口、１７…固定部材、１８…吐出パイプ、１９…固定子、２０…回転子、２１…油孔、２２…油溜め部、２３…上側軸受部、２４…下側軸受部、２５…ターミナル、２６…台座、２７…ティース、２８…コアバック、２９…固定子鉄心、３０…スロット、３１…固定子巻線、３２…凹部、３３…回転子鉄心、３４…永久磁石挿入孔、３５…永久磁石、３６…固定子鉄心最外周、３７…フレーム内周面、３８…固定部材挿入孔、３９…端板リング、４０…端板延長部、４１…固定部材突部、４２…空間部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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