JP2006283695A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ運転時におけるモータのシャフトの撓みを軽減できる圧縮機を提供することにある。
【解決手段】 密閉容器１内に下から上に順に配置されたモータ２と圧縮部３とを備えている。このモータ２は、下から上に順に配置されたステータ２１とロータ２６とを有している。上記ロータ２６と上記圧縮部３は、シャフト２０に連結されている。上記シャフト２０の一端側は、上記圧縮部３に支持され、上記シャフト２０の他端側は、上記ステータ２１に支持されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、空気調和機や冷凍機等に使用される圧縮機に関する。

従来、圧縮機としては、密閉容器内に上下方向に配置された、アキシャルギャップ型のモータと、このモータで駆動される圧縮部とを備えたものがある（特開昭６１−１８５０４０号公報：特許文献１参照）。

上記モータは、ステータと、このステータの軸方向両側にエアギャップを介して配置されたロータと、このロータに固定されると共にこのロータの回転力を上記圧縮部に伝達するシャフトとを有している。上記シャフトの一端側は、上記圧縮部の軸受けに支持されている。

しかしながら、上記従来の圧縮機では、上記シャフトの一端側のみが上記圧縮部に支持されているので、上記シャフトは片持ちとなって、上記モータの運転時に上記シャフトが撓む問題があった。

このため、上記ステータと上記ロータの間の上記エアギャップが全周にわたって不均一になり、上記ステータと上記ロータの間の磁界が不均一になって、モータの運転の騒音が増大し、また、モータの運転の効率が低下していた。また、上記シャフトが上記軸受けに片当たりして、上記軸受けが損傷していた。
特開昭６１−１８５０４０号公報

そこで、この発明の課題は、モータ運転時におけるモータのシャフトの撓みを軽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るアキシャルギャップ型のモータと、この密閉容器内に配置されると共にこのモータで駆動される圧縮部とを備え、
上記モータは、コイルを有するステータと、このステータのアキシャル方向にエアギャップを介して配置されるロータと、このロータに固定されると共にこのロータの回転力を上記圧縮部に伝達するシャフトとを有し、
上記シャフトの一端側は、上記圧縮部に回転自在に支持され、上記シャフトの他端側は、上記ステータに回転自在に支持され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、上記シャフトの一端側は、上記圧縮部に支持され、上記シャフトの他端側は、上記ステータに支持されているので、上記シャフトは、両持ちされ、上記シャフトの回転時の上記シャフトの撓みを軽減できる。

このため、上記ステータと上記ロータの間の上記エアギャップが全周にわたって略均一になり、上記ステータと上記ロータの間の磁界が略均一になって、モータの運転の騒音が減少し、モータの運転の効率が向上する。また、上記シャフトを支持する部位への上記シャフトの片当たりを防止して、この支持部位の損傷を防止できる。

また、上記ステータに上記シャフトを支持させているので、上記ステータに代えて上記シャフトを支持する部材を別途設ける場合に比べて、上記圧縮機の全長を小さくでき、また、部品点数を削減できるため、コストを低減でき、組立精度を向上できる。

また、一実施形態の圧縮機では、上記ステータは、内部に、上記シャフトの他端側を支持する軸受けを有している。

この一実施形態の圧縮機によれば、上記ステータは、内部に、上記軸受けを有するので、上記ステータの内部のデッドスペースを利用できて、圧縮機を一層小型にできる。

また、一実施形態の圧縮機では、上記ロータは、上記圧縮部と上記ステータとの間に配置されている。

この一実施形態の圧縮機によれば、上記ロータは、上記圧縮部と上記ステータとの間に配置されているので、上記シャフトの両端側を支持できて、上記シャフトの回転時の上記シャフトの撓みを一層軽減できる。

また、一実施形態の圧縮機では、上記ロータは、永久磁石を有する。

この一実施形態の圧縮機によれば、上記ロータは永久磁石を有するので、上記モータの停止時において、上記ロータには上記ステータに対する吸引力が働いて、上記ロータおよび上記シャフトの空転を防止できる。また、上記モータの運転時において、エアギャップの磁束密度を高くできるため、圧縮機の高出力および高効率が実現できる。

この発明の圧縮機によれば、上記シャフトの一端側は、上記圧縮部に支持され、上記シャフトの他端側は、上記ステータに支持されているので、上記シャフトの回転時の上記シャフトの撓みを軽減できる。

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。

（第１の実施形態）
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内に下から上に順に配置された、アキシャルギャップ型のモータ２と、このモータ２で駆動される圧縮部３とを備えている。ここで、上方向とは、上記密閉容器１の中心軸が水平面に対して傾斜しているか否かに関わらず、上記密閉容器１の中心軸に沿った上方向をいう。

上記モータ２は、上記圧縮部３から吐出された高圧の冷媒が満たされる上記密閉容器１内の領域に配置されている。具体的には、上記密閉容器１内は、高圧領域Ｈであり、この圧縮機は、いわゆる、高圧ドーム型である。

上記モータ２は、ステータ２１と、このステータ２１の上にエアギャップを介して配置されるロータ２６と、このロータ２６に固定されると共にこのロータ２６の回転力を上記圧縮部３に伝達するシャフト２０とを有している。

図１と図２に示すように、上記ステータ２１は、上記密閉容器１に取り付けられた鉄心２３と、この鉄心２３に取り付けられたコイル２２とを有する。

上記鉄心２３は、上記シャフト２０に対して略直交するように配置された円環状の基台２４ａと、この基台２４ａの上記ロータ２６側の一面に設けられた突部２４ｂとを有する。

上記突部２４ｂは、上記シャフト２０に沿って延びており、上記シャフト２０の周りに複数個設けられている。上記コイル２２は、上記各突部２４ｂの軸周りに巻回されている。上記コイル２２は、励磁されて、上記突部２４ｂの軸方向の磁束を発生する。

上記ステータ２１は、上記鉄心２３と共同して上記コイル２２を挟むステータ板２５を有する。このステータ板２５は、磁性体からなり、隣接する上記突部２４ｂの間を磁気的に絶縁する（図示しない）スリットを設けている。この構成により、エアギャップに対向するステータコア面積が増加するので、鎖交磁束を増大させることが可能である。なお、上記ステータ板２５は必須ではない。

上記ロータ２６は、上記シャフト２０に取り付けられた円環状のバックヨーク２８と、このバックヨーク２８の上記ステータ２１側の一面に設けられた永久磁石２７とを有する。

上記バックヨーク２８は、磁性体からなる。上記永久磁石２７は、上記シャフト２０の周方向に交互に異なる磁極を有する。上記永久磁石２７は、上記シャフト２０に沿った方向の磁束を発生する。

上記ロータ２６は、上記バックヨーク２８と共同して上記永久磁石２７を挟むロータ板２９を有する。このロータ板２９は、磁性体からなり、上記永久磁石２７の隣接する磁極の間を磁気的に絶縁する（図示しない）スリットを設けている。この構成により、エアギャップに対向するロータコア面積が増加するので、鎖交磁束を増大させることが可能である。また、上記永久磁石２７に減磁界が直接かからないため、減磁耐力も増大する。なお、上記ロータ板２９は必須ではない。

上記圧縮部３は、上記密閉容器１に取り付けられる本体部３０と、この本体部３０に固定され支持される固定スクロール３１と、この固定スクロール３１に噛み合う旋回スクロール３２とを有する。

上記固定スクロール３１は、鏡板に渦捲き状のラップを有し、上記旋回スクロール３２と互いに噛み合って複数の圧縮室３３を形成する。上記旋回スクロール３２は、上記モータ２の上記シャフト２０の一端に取り付けら、上記シャフト２０の回転により、旋回する。

上記本体部３０は、上記シャフト２０を挿通し、上記シャフト２０の一端側を支持する軸受け部３０ａを有している。すなわち、上記シャフト２０の一端側は、上記圧縮部３に回転自在に支持されている。

一方、上記シャフト２０の他端側は、上記ステータ２１に回転自在に支持されている。すなわち、上記ステータ２１は、内部に、上記シャフト２０の他端側を支持する軸受け４ａを有する。この軸受け４ａは、上記鉄心２３の上記基台２４ａの内面に取り付けられている。この軸受け４ａは、例えば、転がり軸受けである。

上記密封容器１は、上記圧縮部３の低圧側の上記圧縮室３３に開口する吸入管６、および、上記モータ２と上記圧縮部３との間に開口する吐出管７を有する。

上記密閉容器１内の下側に、上記ステータ２１の一部が浸漬される潤滑油８を有する。また、上記シャフト２０の他端側は、上記潤滑油８に浸漬している。この潤滑油８は、上記シャフト２０の回転によって、上記シャフト２０の内部を上がって、上記圧縮部３の摺動部や上記軸受け４ａ等を潤滑する。

上記シャフト２０および上記ロータ２６に、バランスウェイト４０を設けて、不平衡な遠心力の発生を防止して、振動、騒音の発生を防止している。なお、上記バランスウェイト４０を、上記シャフト２０または上記ロータ２６の一方にのみ設けてもよい。また、圧縮機形式によっては、上記バランスウェイト４０は必須ではない。

次に、上記圧縮機の作用を説明する。

上記吸入管６から上記圧縮部３の上記圧縮室３３に冷媒を供給し、上記モータ２により上記圧縮部３を駆動させ、冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、上記圧縮部３の上記吐出孔３１ａから上記密閉容器１内に吐出され、上記圧縮部３の外周部の空間等を通って、上記圧縮部３の下部空間に運ばれ、上記吐出管７より上記密閉容器１の外側に吐出される。

上記構成の圧縮機によれば、上記シャフト２０の一端側は、上記圧縮部３に支持され、上記シャフト２０の他端側は、上記ステータ２１に支持されているので、上記シャフト２０は、両持ちされ、上記シャフト２０の回転時の上記シャフト２０の撓みを軽減できる。

このため、上記ステータ２１と上記ロータ２６の間の上記エアギャップが全周にわたって略均一になり、上記ステータ２１と上記ロータ２６の間の磁界が略均一になって、モータの運転の騒音が減少し、モータの運転の効率が向上する。また、上記シャフト２０を支持する部位への上記シャフト２０の片当たりを防止して、この支持部位の損傷を防止できる。

また、上記ステータ２１に上記シャフト２０を支持させているので、上記ステータ２１に代えて上記シャフト２０を支持する部材を別途設ける場合に比べて、上記圧縮機の全長を小さくでき、また、部品点数を削減できるため、コストを低減でき、組立精度を向上できる。

また、上記ステータ２１は、内部に、上記軸受け４ａを有するので、上記ステータ２１の内部のデッドスペースを利用できて、圧縮機を一層小型にできる。さらに、軸受けを上記ステータ２１にさらに別部品として取り付けたハウジングで保持する場合に比べ、部品点数が減るため、エアギャップの精度をより良好とすることができる。

また、上記ロータ２６は、上記圧縮部３と上記ステータ２１との間に配置されているので、上記シャフト２０の両端側を支持できて、上記シャフト２０の回転時の上記シャフト２０の撓みを一層軽減できる。

また、上記潤滑油８は、上記ステータ２１の一部を浸漬するので、上記モータ２の主たる発熱源である上記ステータ２１（特に、上記コイル２２）を上記潤滑油８によって冷却できる。

（第２の実施形態）
図３は、この発明の圧縮機の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、上記第１の実施形態の転がり軸受けに代えて、上記ステータ２１の上記鉄心２３の内部に、上記シャフト２０の他端側を支持するラジアル軸受け４ｂおよびスラスト軸受け４ｃを有する。この軸受け４ｂ，４ｃは、例えば、すべり軸受けである。

このように、上記ラジアル軸受け４ｂおよび上記スラスト軸受け４ｃを有するので、上記シャフト２０を上記ステータ２１によって確実に支持することができる。

（第３の実施形態）
図４は、この発明の圧縮機の第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、上記密閉容器１内に下から上に順に、圧縮部１１、上記モータ２の上記ロータ２６、および、上記モータ２の上記ステータ２１を配置している。上記モータ２は、上記圧縮部１１から吐出された高圧の冷媒が満たされる上記密閉容器１内の領域に配置されている。

上記圧縮部１１は、シリンダ状の本体部１２と、この本体部１２の上下の開口端のそれぞれに取り付けられる上端板１５および下端板１６とを備える。上記シャフト２０は、上記上端板１５および上記下端板１６を貫通して、上記本体部１２の内部に進入している。

上記本体部１２の内部には、上記シャフト２０に設けられたクランクピン１７に嵌合したローラ１３を、公転可能に配置し、このローラ１３の公転運動で圧縮作用を行うようにしている。すなわち、上記ローラ１３の外面と上記本体部１２の内面との間に、圧縮室１４を形成する。

上記吸入管６は、上記圧縮部１１の上記圧縮室１４に連通されている。上記吐出管７は、上記モータ２の上側に開口している。上記圧縮部１１は、上記モータ２側に開口する吐出孔１１ａを有する。

上記シャフト２０の一端側は、上記圧縮部１１の上記下端板１６に回転自在に支持され、上記シャフト２０の他端側は、上記ステータ２１に回転自在に支持されている。

次に、上記圧縮機の作用を説明する。

上記吸入管６から上記圧縮部１１の上記圧縮室１４に冷媒を供給し、上記モータ２により上記圧縮部１１を駆動させ、冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、上記圧縮部１１の上記吐出孔１１ａから上記密閉容器１内に吐出され、上記圧縮部１１の外周部の空間等を通って、上記圧縮部１１の上部空間に運ばれ、上記吐出管７より上記密閉容器１の外側に吐出される。

この第３の実施形態では、上記第１の実施形態と同様の効果を奏する。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、ステータを、ロータの軸方向両側に配置してもよい。この時、圧縮部とロータとの間に配置されたステータに軸受を有するか否かは任意である。

また、軸受けをステータの外部に設けてもよい。このとき、ステータの外部に別部品としてハウジングを設けるのではなく、例えば、ステータの基台に外側（反ロータ側）に開口した穴を設けて、軸受けを設置する。

また、モータを、圧縮部に吸入されるべき低圧の冷媒が満たされる密閉容器内の領域に配置してもよく、この場合の圧縮機は、いわゆる、低圧ドーム型である。また、上記密閉容器１の中心軸が、水平面に対して略平行であってもよい。

また、上記実施形態においては、永久磁石を有するロータを例に説明したが、永久磁石は必須の構成要素ではない。ロータが永久磁石を有する場合、モータの停止時において、ロータにはステータに対する吸引力が働いて、ロータおよびシャフトの逆転を防止できる。また、モータの運転時において、エアギャップの磁束密度を高くできるため、圧縮機の高出力および高効率が実現できる。

この発明の圧縮機の第１実施形態を示す縦断面図である。 要部の拡大縦断面図である。 この発明の圧縮機の第２実施形態を示す要部の拡大縦断面図である。 この発明の圧縮機の第３実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ モータ
３ 圧縮部
４ａ，４ｂ，４ｃ 軸受け
６ 吸入管
７ 吐出管
１１ 圧縮部
１１ａ 吐出孔
１２ 本体部
１３ ローラ
１４ 圧縮室
１５ 上端板
１６ 下端板
２０ シャフト
２１ ステータ
２２ コイル
２３ 鉄心
２６ ロータ
２７ 永久磁石
２８ バックヨーク
３０ 本体部
３０ａ 軸受け部
３１ 固定スクロール
３１ａ 吐出孔
３２ 旋回スクロール
３３ 圧縮室
Ｈ 高圧領域

Claims (4)

1. 密閉容器（１）と、
   この密閉容器（１）内に配置されるアキシャルギャップ型のモータ（２）と、
   この密閉容器（１）内に配置されると共にこのモータ（２）で駆動される圧縮部（３，１１）と
   を備え、
   上記モータ（２）は、
   コイル（２２）を有するステータ（２１）と、
   このステータ（２１）のアキシャル方向にエアギャップを介して配置されるロータ（２６）と、
   このロータ（２６）に固定されると共にこのロータ（２６）の回転力を上記圧縮部（３，１１）に伝達するシャフト（２０）と
   を有し、
   上記シャフト（２０）の一端側は、上記圧縮部（３，１１）に回転自在に支持され、
   上記シャフト（２０）の他端側は、上記ステータ（２１）に回転自在に支持され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（２１）は、内部に、上記シャフト（２０）の他端側を支持する軸受け（４ａ，４ｂ，４ｃ）を有することを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１に記載の圧縮機において、
   上記ロータ（２６）は、上記圧縮部（３，１１）と上記ステータ（２１）との間に配置されていることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項１に記載の圧縮機において、
   上記ロータ（２６）は、永久磁石（２７）を有することを特徴とする圧縮機。
   

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