JP3657697B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機に係り、とりわけ圧縮部からの吐出ガスにより発生する振動を低減することができる電動機鉄心を備えた密閉型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に密閉型圧縮機の概略を示す。図１に示すように、密閉型圧縮機は密閉型のケーシング１を有している。このケーシング１には、凝縮器（図示せず）に向かって冷媒を送り出す吐出口２と、蒸発器（図示せず）からサクションカップ４を経て戻ってくる冷媒を受けとる吸込口３とを有している。ケーシング１内の下部には圧縮部５が収容されおり、圧縮部５は冷媒ガスを圧縮し、ケーシング１上部に設けられた吐出口２に向けて送り出すようになっている。
【０００３】
圧縮部５と吐出口２との間には、圧縮部５を駆動するための電動機６が設けられている。この電動機６は、ロータ７の外周側に配置された電動機鉄心（ステータ）１０と、電動機鉄心１０の上下両側に配置された巻線８とを有している。圧縮部５から送り出された冷媒ガスは、巻線８および電動機鉄心１０とロータ７との間を通過して吐出口２に向かうようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように圧縮部５からの冷媒ガスの吐出経路におかれる電動機６は、冷媒ガスの脈動（図１矢印参照）を巻線８および電動機鉄心１０が受けることにより振動する。この振動は電動機鉄心１０を介して圧縮機のケーシング１に伝達され、さらにケーシング１に取り付けられたサクションカップ４やターミナルボックスカバー９等の付属品に伝達され、振動、騒音の発生原因となっている。
【０００５】
圧縮機の振動および騒音を低減させるために従来から用いられている一般的な手法として、まず第１に、冷媒ガスのシリンダ（図示せず）からの吐出経路にマフラーを設ける手法がある。しかし、マフラーの設計を騒音性能を重視して行なった場合、圧縮損失が増大し圧縮機の性能低下を招くという欠点がある。
【０００６】
また、第２の手法として、振動伝達により圧縮機の構成部品が共振しないように構成部品の固有振動数をずらす手法がある。しかし、構成部品の固有振動数を重視した場合、圧縮機の設計自由度が小さくなるという問題がある。
【０００７】
さらに、第３の手法として、振動を吸収させるために構成部品をゴムバンドで止めたり、ばねを介して保持する手法、すなわち緩衝材を使用する手法がある。しかし、緩衝材を設けると、部品点数の増大、ひいては圧縮機の製造コストの増大につながる。
【０００８】
このように、現在、圧縮機自体の性能を低下させずに低コストで圧縮機の振動および騒音を低減させうる手法は見出だされていない。
【０００９】
本発明はこのようなことを考慮してなされたものであり、圧縮機自体の性能を低下させずに低コストで圧縮機の振動および騒音を低減させうる電動機鉄心の構造を提供し、これにより振動および騒音の少ない圧縮機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、第１の手段は、ケーシング内に配置された圧縮部及び電動機を備えた圧縮機において、前記電動機の電動機鉄心は積層されかしめられた複数の板からなり、これら複数の板のうち少なくとも所定範囲内にある板は互いに隣接する板間に間隙が形成されるように各板にその厚さ方向に突出する凸部が形成され、互いに隣接する板間の間隔をｈ 1 、前記かしめ部の高さをｈ 2 、および前記板の厚さをｔとした場合、ｈ 1 、ｈ 2 およびｔが、０．２ｔ＜ｈ 1 ＜２ｔ、かつｔ＋ｈ 1 ＜ｈ 2 、なる関係を満足することを特徴としている。
【００１１】
第１の手段によれば、互いに隣接する板間に間隙が形成されているため、電動機鉄心の振動減衰性能が向上する。また、互いに隣接する板間の間隔をｈ 1 、前記かしめ部の高さをｈ 2 、および前記板の厚さをｔとした場合、ｈ 1 、ｈ 2 およびｔが、０．２ｔ＜ｈ 1 ＜２ｔ、かつｔ＋ｈ 1 ＜ｈ 2 、なる関係を満足するようにしたことにより最善の振動減衰性能を有する電動機鉄心を得ることができる。
【００１２】
第２の手段は、前記凸部が、かしめ部の近傍に設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の手段によれば、凸部が、かしめ部の近傍に設けられているため、かしめを行った場合、板同士が平行に保たれ、板間の間隔も一定に保持される。
【００１６】
第３の手段は、互いに隣接する板に形成された凸部の位置が異なることを特徴とするものである。
【００１７】
第３の手段によれば、互いに隣接する板に形成された凸部の位置が異なるため、板を積層しかしめる場合、互いに隣接する板のうち一方の板の凸部と他方の板の凸部の裏面に形成された凹部の位置が一致して凸部が凹部に入り込むことにより、互いに隣接する板の間隔が不均一になることはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図５は本発明の一実施形態を示す図である。なお、以下本実施形態の説明において、従来技術と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１９】
電動機鉄心１０の下端から約１０〜２０ｍｍの範囲は、図３に示すように、鋼板を打抜くことにより形成された板１１Ａと、板１１Ａと略同一の形状を有する板１１Ｂとを交互に積層することにより形成されている。なお板１１Ａと板１１Ｂの形状の差異については後述する。
【００２０】
図２に示すように、板１１Ａの外縁は、電動機鉄心１０が収容されるケーシング１の内径と略同一の外径を有し中心点１１ａを中心とする円周１２の形状に沿った４つの円弧部１２ａと、円弧部１２ａ同士の間に位置する４つの直線部１２ｂとからなる。
【００２１】
また、図２および図３に示すように、板１１Ａの内周側には、円周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の突出部１３が形成されており、突出部１３の先端はロータ７の外径よりやや大きい直径を有する円周上に位置している。
【００２２】
板１１Ａには、その外縁のうち４つの円弧部１２ａに近接する位置にそれぞれかしめ突起部１４（かしめ部）が形成されている。各かしめ突起部１４は、円周１２を４等分した位置にそれぞれ配置されている。
【００２３】
また、かしめ突起部１４の近傍には、半球状の一対の凸部１５が形成されている。凸部１５は、かしめ突起部１４から円周方向にそれぞれ距離Ｘをおいてかしめ突起部１４に対して対称位置に配置されている。これらかしめ突起部１４および凸部１５は、図３に示すように、板１１Ａの板厚方向に突出している。
【００２４】
板１１Ａに隣接する板１１Ｂは、板１１Ａに対して、かしめ突起部１４と凸部１５との間の距離のみが異なり、その他の部位の形状および寸法は板１１Ａと同一である。すなわち図３に示すように、板１１Ｂにおけるかしめ突起部１４と凸部１５との間の距離は，板１１Ａにおけるかしめ突起部１４と凸部１５との間の距離Ｘより小さいＸ´となっている。すなわち、互いに隣接する板の凸部の位置は一致しないようになっており、これにより、板１１Ａ，１１Ｂを交互に積層してかしめる場合、板１１Ａの凸部１５が隣接する板１１Ｂの凸部１５の裏面に形成される凹部の内部に入り込まないようになっている。
【００２５】
また、凸部１５の深さにより決定される板１１Ａと１１Ｂとの間の間隙をｈ1 、板１１Ａ、１１Ｂのかしめ突起部１４の高さをｈ2 、板１１Ａ、１１Ｂ板厚をｔとした場合、ｈ1 、ｈ2 およびｔが、０．２ｔ＜ｈ1 ＜２ｔかつｔ＋ｈ1 ＜ｈ2 なる関係を満足するようになっている。上記関係は実験的に求められたものであり、この関係を満足することにより最適の防振性能を得ることができる。
【００２６】
また、電動機鉄心１０のうち積層鋼板間に隙間を形成している図３に示す構成を有する範囲より上方、すなわち電動機鉄心の下端から１０〜２０ｍｍの範囲より上方の部分は、図６に示すように互いに隣接する板１１Ｃが密着するように積層され、かしめ突起部１４にてかしめられた公知の構造を有している。なお、板１１Ｃは、板１１Ａ、１１Ｂに対して凸部１５が形成されていない点が異なり、他は板１１Ａ、１１Ｂの形状と略同一である。なお、互いに隣接する板１１Ａ、１１Ｂ間に間隙が形成される積層構造は、本実施形態のように電動機鉄心１０のうち圧縮機５からの冷媒ガスが直接衝突する側から所定範囲内（本実施形態においては下端から１０〜２０ｍｍの範囲）に設けるのが好ましい。また、互いに隣接する板間に間隙が形成される積層構造は電動機鉄心１０のうち他の範囲、例えば中央部付近に設けてもよく、また、電動機鉄心１０全体を上記構造としてもよい。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、板１１Ａ（１１Ｂ）一枚当りに形成される凸部を４対８箇所としたが、これに限定されるものでなく、さらに凸部の数を増やしてもよい。
【００２８】
次に、以上のような構成を有する本実施形態の作用について説明する。
【００２９】
まず、電動機鉄心１０を製造する場合の作用について説明する。
【００３０】
まず、プレス成形により、鋼板からなるブランクシートが打ち抜かれ、板１１Ａ、１１Ｂの外形が形成される。また、これと同時に、凸部１５と、かしめ突起部１４の高さよりよりやや低い突起部（図示せず）が形成される。
【００３１】
次いで、図示しない低い突起部を位置ぎめの基準として、板１１Ａ、１１Ｂとが交互に積層される。さらにその上に、図６に示すように板１１Ｃが積層され、これにより積層体が得られる。なお、板１１Ｃにも図６に示すかしめ突起部１４よりやや低い突起部が形成されており、積層する際の位置ぎめの基準となっている。
【００３２】
次に前述した浅い突起部の位置で上記積層体に対して再度強固にかしめが行われ、複数の板からなる電動機鉄心１０が得られる。なお、強固にかしめが行われることにより、前述した浅い突起部は、かしめ突起部１４の形状となる。この場合、凸部１５はかしめ突起部１４の近傍に設けられているため、かしめ後に互いに隣接する板１１Ａ、１１Ｂは、図３に示すように互いに平行に配置され、板１１Ａ、１１Ｂ間の間隔を一定にすることができる。すなわち、凸部１５がかしめ突起部１４から離間して配置されている場合には、板１１Ａ、１１Ｂのうちかしめ突起部１４の近傍が反ってしまうことが考えられるが、本実施の形態によれば、そのような問題はない。
【００３３】
このようにして製造された電動機鉄心１０は、図１に示すように、圧縮部５等の他の構成部材とともにケーシング１内に組み付けられ、これにより圧縮機が得られる。なお、電動機鉄心１０はケーシング１の内周面に対して圧入または焼嵌により装着される。
【００３４】
次に、電動機鉄心１０の作用について説明する。
【００３５】
圧縮機を作動させると、圧縮部５から冷媒ガスが吐出し、冷媒ガスの吐出経路におかれた電動機６の巻線８および電動機鉄心１０が冷媒ガスの脈動を受けることにより振動する。この場合、電動機鉄心１０のうち冷媒ガスが衝突する下端から１０〜２０ｍｍの範囲にある板は互いに隣接する板１１Ａ、１１Ｂ間に間隙が形成されているため、電動機鉄心１０は十分な振動減衰性能を有している。
【００３６】
図４（ａ）に、電動機鉄心を構成する全ての板が互いに密着している従来の電動機鉄心（図６参照）の振動加速度の特性、図４（ｂ）に本発明による電動機鉄心の振動加速度の特性を示す。図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較して明らかなように、本発明による電動機鉄心は従来の電動機鉄心に比べて振動の集束が早く大幅に優れた振動減衰性能を有している。
【００３７】
このため、ケーシング１への振動の伝達が大幅に低減され、その結果、ケーシング１に取り付けられたサクションカップ４やターミナルボックスカバー９等の付属品への振動の伝達も大幅に低減される。このため振動、騒音の少ない圧縮機が得られる。
【００３８】
図５に、従来の電動機鉄心を組付けた圧縮機の振動伝達率特性（周波数ごとの振動伝達関数分布）と、本発明による電動機鉄心を組付けた圧縮機と振動伝達率特性の比較データを示す。図５に示すように、本発明による電動機鉄心を組付けた圧縮機の方が、従来の電動機鉄心を組付けた圧縮機より大幅に優れた振動伝達率特性を有しており、とりわけ、７３５Ｈｚ付近の周波数帯域の伝達関数が大幅に低くなっている。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、十分な振動減衰性能を有する電動機鉄心が得られる。このため、振動および騒音の低い圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮機の構成を示す断面図。
【図２】電動機鉄心の平面図。
【図３】電動機鉄心を構成する板の積層状態を示す図であって、図２のＡ−Ａ断面を示す図。
【図４】従来の電動機鉄心と本発明による電動機鉄心との振動加速度特性を示す図。
【図５】従来の圧縮機と本発明による圧縮機との振動伝達率を比較して示す図。
【図６】従来の電動機鉄心を構成する板の積層状態を示す図。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 吐出口
５ 圧縮部
６ 電動機
１０ 電動機鉄心
１１Ａ，１１Ｂ 板
１４ かしめ突起部（かしめ部）
１５ 凸部

Claims (3)

1. ケーシング内に配置された圧縮部及び電動機を備え、
   前記電動機の電動機鉄心は積層されかしめられた複数の板からなり、これら複数の板のうち少なくとも所定範囲内にある板は、互いに隣接する板間に間隙が形成されるように各板にその厚さ方向に突出する凸部が形成され、
   互いに隣接する板間の間隔をｈ 1 、前記かしめ部の高さをｈ 2 、および前記板の厚さをｔとした場合、ｈ 1 、ｈ 2 およびｔが
   ０．２ｔ＜ｈ 1 ＜２ｔ、
   かつ ｔ＋ｈ 1 ＜ｈ 2 、
   なる関係を満足することを特徴とする圧縮機。
2. 前記凸部は、かしめ部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 互いに隣接する板に形成された凸部の位置が異なることを特徴とする請求項１または２記載の圧縮機。

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