WO2017217348A1 - 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置 - Google Patents

密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017217348A1
WO2017217348A1 PCT/JP2017/021559 JP2017021559W WO2017217348A1 WO 2017217348 A1 WO2017217348 A1 WO 2017217348A1 JP 2017021559 W JP2017021559 W JP 2017021559W WO 2017217348 A1 WO2017217348 A1 WO 2017217348A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
electric compressor
hermetic electric
crankshaft
ball bearing
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/021559
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠吾 柳瀬
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2017217348A1 publication Critical patent/WO2017217348A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/10—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/067—Fixing them in a housing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a hermetic electric compressor in which sliding loss is reduced by a thrust ball bearing and a refrigeration apparatus using the same.
  • hermetic electric compressors are used in various refrigeration apparatuses, and the hermetic electric compressors are promoted to be small and low-profile.
  • the closed compressor is small and low in order to expand the internal volume while maintaining the external dimensions of the refrigerator body. The turn is being promoted.
  • the motor as a driving source of the hermetic type is a small size and low profile.
  • an electric motor suitable for this small size and low profile There is an outer rotor type motor in which a rotor rotates outside a stator (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 7 shows a motor element portion of the hermetic electric compressor described in Patent Document 1.
  • the electric motor element 120 includes a stator 126 formed by winding a coil 124 around a core 122, and a rotor 128 that rotates around the outer periphery of the stator 126.
  • the rotor 128 includes a cylindrical back yoke 130 and an inner portion thereof.
  • the permanent magnet 132 is attached to the peripheral surface.
  • the stator 126 is fixed to a bearing portion 136 formed on a support plate 134 of the compression element, and the rotor 128 is connected to a crankshaft 138 supported by the bearing portion 126 via a flange plate 140.
  • the downward thrust load causes the thrust surface 144 formed on the flange portion 142 of the crankshaft 138 to move to the thrust support surface 146 at the upper end of the bearing portion 136. It is supported by a slide bearing that is mounted and configured.
  • the hermetic electric compressor described in Patent Document 1 has a motor element 120 that is suitable for reduction in size and height, but supports a thrust load applied to the crankshaft 138 with a sliding bearing. There is a problem that sliding loss is large.
  • the magnetic center C of the rotor 128 is shifted downwardly from the magnetic center D of the stator 126 as indicated by S, and is connected to the rotor 128, that is, the rotor 128.
  • the crankshaft 138 By making the crankshaft 138 float and feel like it, the thrust load applied to the sliding bearing portion is reduced, and the sliding loss is reduced.
  • This sliding loss is further increased by providing a thrust ball bearing between the thrust surface 144 on the lower surface of the flange portion 142 of the crankshaft 138 and the thrust support surface 146 on the upper end of the bearing portion 136 and supporting it with a rolling bearing. It can be reduced and is effective.
  • the thrust load receiving portion is a rolling bearing composed of a thrust ball bearing in the hermetic electric compressor that makes the rotor 128 float by floating the magnetic centers of the rotor 128 and the stator 126
  • the thrust ball bearing The preload applied to the thrust ball bearing is reduced, and the ball of the thrust ball bearing slides on the race surface of the thrust ball bearing without rolling. As a result, the race wears and the ball vibrates slightly, generating noise.
  • the present invention has been made in view of the above points, and a sealed electric compressor that uses a thrust ball bearing to significantly reduce sliding loss and suppress noise generation, and a refrigeration apparatus using the same It is for the purpose of provision.
  • the hermetic electric compressor according to the present invention is provided with a preload generating mechanism that supports the thrust load of the crankshaft by a rolling bearing using a thrust ball bearing and applies downward pressure to the thrust ball bearing.
  • a preload generating mechanism that supports the thrust load of the crankshaft by a rolling bearing using a thrust ball bearing and applies downward pressure to the thrust ball bearing.
  • the present invention can provide a high-performance and low-noise hermetic electric compressor and a refrigeration apparatus using the same by reducing noise while suppressing sliding loss with the above configuration.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic electric compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the hermetic electric compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a thrust ball bearing portion of the electric motor element in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged side view of a main part of the hermetic electric compressor according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a preload generating mechanism in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the refrigeration apparatus in the third embodiment.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an electric motor element of a conventional hermetic electric compressor.
  • the 1st invention is equipped with the compression element and the electric motor element which drives this compression element in an airtight container,
  • the said electric motor element is an outer-rotor type motor which a rotor rotates the outer periphery of a stator.
  • a crankshaft that is rotated by the rotor to drive the compression element, a thrust ball bearing that supports a thrust load of the crankshaft by a rolling bearing, and a preload that applies downward pressure to the thrust ball bearing And a generation mechanism.
  • the preload generating mechanism is configured such that the axial center of the stator core is set lower than the axial center of the permanent magnet of the rotor. It is.
  • a preload is applied to the thrust ball bearing that supports the thrust load of the crankshaft, and it is possible to prevent race wear and ball vibration by suppressing ball slip.
  • this preload generating mechanism can be constituted only by shifting the magnetic centers of the stator and the rotor, it can be provided very simply and inexpensively.
  • the total height of the permanent magnet is larger than the total height of the stator core.
  • the preload generating mechanism is provided with a rotational force converting means for applying a downward force to the rotor by a flow of refrigerant gas when the rotor rotates. It is.
  • this preload generating mechanism can be provided very simply and inexpensively because it only has a rotational force converting means such as a blade inclined upward in the rotational direction on the outer periphery of the rotor.
  • the motor element is driven by an inverter power source.
  • a sixth invention is a refrigeration apparatus using the hermetic electric compressor of each of the above inventions, and this refrigeration apparatus has a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, a decompressor, and a heat absorber are connected in a ring shape by piping.
  • the compressor is the hermetic electric compressor of the first to fifth inventions.
  • a high-performance and low-noise refrigeration system can be achieved by the effect of preventing the race wear and ball vibration of the thrust ball bearing of the hermetic compressor.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic electric compressor according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the hermetic electric compressor
  • FIG. 3 is a thrust ball of an electric motor element in the hermetic electric compressor. It is an expanded sectional view which shows a bearing part.
  • a hermetic compressor includes an electric motor element 2 driven by an inverter power supply (not shown) in a hermetic container 1 formed by drawing a steel plate, The compression element 3 driven by the electric motor element 2 is accommodated, and oil 4 is stored at the bottom of the sealed container 1. Further, in the sealed container 1, for example, a refrigerant gas 5 such as a hydrocarbon-based R600a having a low global warming potential is at a pressure that is equivalent to the low pressure side of the refrigeration apparatus (not shown) and in a relatively low temperature state. It is enclosed.
  • a refrigerant gas 5 such as a hydrocarbon-based R600a having a low global warming potential is at a pressure that is equivalent to the low pressure side of the refrigeration apparatus (not shown) and in a relatively low temperature state. It is enclosed.
  • the electric motor element 2 and the compression element 3 are assembled together to form a compressor body 6, and the compressor body 6 is elastically supported in the sealed container 1 by a coil spring 7.
  • the compression element 3 is mainly composed of a cylinder block 8, and a cylindrical cylinder 9 is formed in the cylinder block 8, and a piston 10 is fitted in a reciprocating manner.
  • the cylinder 9 has a valve plate 11 attached to the opening end thereof to form a compression chamber 12. Further, a cylinder head 13 is fixed so as to cover the valve plate 11 and cover it.
  • the cylinder block 8 has a bearing portion 14 formed in the lower portion thereof, and supports a crankshaft 15 serving as a rotating shaft.
  • the crankshaft 15 includes a main shaft portion 15a that is pivotally supported by the bearing portion 14 and an eccentric shaft portion 15c formed via a flange portion 15b.
  • the crankshaft 15 extends from the lower end of the main shaft portion 15a to the eccentric shaft portion 15c.
  • An oil supply passage (not shown) communicating to the upper end is provided. Further, the lower end of the main shaft portion 15 a is immersed in the oil 4 stored in the sealed container 1, and the upper end portion of the eccentric shaft portion 15 c is opened at the upper portion in the sealed container 1.
  • the eccentric shaft portion 15 c is connected to the piston 10 via the connecting rod 17.
  • a thrust ball bearing 16 is provided between a thrust surface 15d on the lower surface of the flange portion 15b of the crankshaft 15 and a thrust support surface 14a on the upper end of the bearing portion 14 that supports the crankshaft 15.
  • a thrust load applied to the crankshaft 15 is supported by a rolling bearing constituted by the thrust ball bearing 16.
  • the thrust ball bearing 16 constituting the rolling bearing has a lower race 161 formed by providing a groove on a metal annular flat plate on the thrust support surface 14a at the upper end of the bearing portion 14, and is made of resin.
  • a ball 163 held in a hole of a cage 162 made of an annular flat plate and an upper race 164 having the same configuration as the lower race 161 are stacked in the state of being in contact with each other.
  • a thrust support surface 14 a at the upper end is seated, and a thrust surface 15 d of the flange portion 15 b of the crankshaft 15 is seated on the upper surface of the upper race 164.
  • the electric motor element 2 includes a rotor 18 and a stator 19, and the rotor 18 rotates around the outside of the stator 19, and is an inverter-driven outer rotor type motor suitable for downsizing and thinning.
  • the rotor 18 includes a disc-shaped flange plate 20 fixed to the main shaft portion 15a, a ring-shaped back yoke 21 fixed to the end of the flange plate 20 by welding or the like, and an inner periphery of the back yoke 21. It comprises a plurality of permanent magnets 22 fixed in close contact with the surface.
  • the stator 19 includes a core 24 and a coil 25 wound around the core 24.
  • the stator 19 is arranged so as to be surrounded by the permanent magnet 22 of the rotor 18 so as to be coaxial with the rotor 18 while ensuring an insulation distance between the coil 25 and the cylinder block 8. Further, it is fixed to the lower side of the cylinder block 8 by a fixing bolt 19a. Further, the total height of the permanent magnet fixed in close contact with the inner peripheral surface of the rotor 18 is configured to be larger than the total height of the core 24 so that the size of the permanent magnet 22 is larger. It is.
  • the motor element 2 configured as described above is provided with a preload generating mechanism 26 for applying a preload to the thrust ball bearing 16 that supports the thrust load of the crankshaft 15 as shown in FIG.
  • a preload generating mechanism 26 for applying a preload to the thrust ball bearing 16 that supports the thrust load of the crankshaft 15 as shown in FIG.
  • the preload generating mechanism 26 is configured by setting the axial center ⁇ of the core 24 of the stator 19 to a position lower than the axial center ⁇ of the permanent magnet 22 of the rotor 18.
  • the rotation of the rotor 18 causes the piston 10 to reciprocate in the compression chamber 12 via the connecting rod 17 rotatably attached to the eccentric shaft portion 15c of the crankshaft 15, and the compression element 3 performs a predetermined compression operation. Do.
  • the downward thrust load applied to the crankshaft 15 is provided between the thrust surface 15d on the lower surface of the flange portion 15b of the crankshaft 15 and the thrust support surface 14a on the upper end of the bearing portion 14 that pivotally supports the crankshaft 15. Supported by the thrust ball bearing 16, the sliding loss is extremely small.
  • the motor element 2 that rotates the crankshaft 15 is set such that the axial center ⁇ of the core 24 of the stator 19 is lower than the axial center ⁇ of the permanent magnet 22 of the rotor 18.
  • the stator 19 constantly biases the rotor 18 downward, that is, applies a force, so that the magnetic center of the rotor 18 matches the magnetic center of the stator 19.
  • This force is applied to the crankshaft 15 via the flange plate 20 of the rotor 18, and a preload is applied to the thrust ball bearing 16 that supports the thrust load of the crankshaft 15.
  • the ball 163 of the thrust ball bearing 16 rolls while being properly pressed against the upper race 164 and the lower race 161, and does not slide in the grooves of the upper race 164 and the lower race 161. Groove wear and vibration of the ball 163 in the upper race 164 and the lower race 161 due to sliding can be suppressed.
  • the total height of the permanent magnet 22 is made larger than the total height of the core 24, and the size of the permanent magnet 22 is made larger.
  • the amount of magnetic flux of the permanent magnet 22 is increased, and the downward force acting when matching the magnetic center is increased, so that the preload applied to the thrust ball bearing 16 is increased, and the upper race 164 and the lower race 161 due to the ball 163 slipping. Groove wear and ball 163 vibration can be further suppressed.
  • the electric motor element 2 is driven by an inverter.
  • the rotor 18 of the electric motor element 2 is suppressed from vibration and noise, inverter control for controlling the rotational speed over a wide range is performed. Even if it goes, it can be made less vibration and less noise.
  • the structure is a cantilever bearing in which the main shaft portion 15a on the upper side of the rotor 18 fixed to the main shaft portion 15a of the crankshaft 15 is pivotally supported by the bearing portion 14. A similar effect can be obtained in the structure of a double-sided bearing in which the upper and lower main shaft portions are pivotally supported by the bearing portion.
  • FIG. 4 is an enlarged side view of a main part of the hermetic electric compressor according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing a preload generating mechanism.
  • the preload generating mechanism 26 is a rotational force converting means 27 that applies a downward force to the rotor 18 by the rotation of the rotor 18, and in this example, the rotation.
  • a blade 28 that is inclined upward in the rotational direction is provided on the outer peripheral surface of the rotor 18.
  • the rotor 18 applies a downward component force to the blades 28 due to the flow of the refrigerant gas 5 at the time of rotation, so that a downward force is also applied to the crankshaft 15 that is connected and rotated integrally therewith.
  • a preload is applied to the thrust ball bearing 16 that supports the thrust load of the crankshaft 15, and, as in the first embodiment, slippage of the ball 163 is suppressed and groove wear of the upper race 164 and the lower race 161 and the ball 163 are suppressed. Vibration can be suppressed and vibration and noise can be prevented.
  • the preload generating mechanism 26 can be provided very simply and inexpensively because only the rotational force conversion means 27 including the blades 28 inclined upward in the rotational direction is provided on the outer periphery of the rotor 18.
  • the rotational force converting means 27 is not limited to the blades 28 as long as the rotational force of the rotor 18 is changed to a downward force, and may be anything.
  • Embodiment 3 is a refrigeration apparatus configured using the hermetic electric compressor according to any of the first or second embodiment, and FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration.
  • an outline of the basic configuration of the refrigeration apparatus will be described, assuming that the hermetic electric compressor described in either Embodiment 1 or 2 is mounted on the refrigerant circuit.
  • this refrigeration apparatus includes a heat-insulating main body 35 that opens on one side and opens and closes the opening with a door, a partition wall 38 that partitions the inside of the main body 35 into an article storage space 36 and a machine room 37, A refrigerant circuit 39 for cooling the inside of the storage space 36 is provided.
  • the refrigerant circuit 39 has a configuration in which the hermetic electric compressor described in the first or second embodiment as the compressor 40, the radiator 41, the pressure reducing device 42, and the heat absorber 43 are connected and connected in a ring shape by a pipe 44. It has become. And the heat absorber 43 is arrange
  • the refrigeration apparatus described above can be a high-performance and low-noise refrigeration apparatus because the sealed electric compressor has low sliding loss and low vibration.
  • the present invention has been described using the above embodiment.
  • the configuration described in the above embodiment is shown as an example for carrying out the present invention, and various configurations are possible within the scope of achieving the object of the present invention.
  • the invention includes a hermetic electric compressor and a refrigeration apparatus using an outer rotor type motor to which a configuration based on the technical idea of the present invention is applied.
  • the present invention can provide a high-performance and low-noise hermetic electric compressor and a refrigeration apparatus using the same by reducing noise while suppressing sliding loss.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

スラストボールベアリングを用いて摺動損失を低減しつつ騒音発生を抑制した密閉型電動圧縮機とそれを用いた冷凍装置の提供。　圧縮要素３と電動機要素２を備え、前記電動機要素は、固定子１９の外周を回転子１８が回転するアウターロータ型モータとし、かつ、前記回転子によって回転されて前記圧縮要素を駆動するクランクシャフト１５はそのスラスト荷重をスラストボールベアリング１６による転がり軸受で支持する構成とするとともに、前記スラストボールベアリングに下向きの圧力を加える予圧発生機構２６を設けた構成としてある。これにより、スラストボールベアリングによる転がり軸受によってクランクシャフトの摺動損失を低減できるとともに、予圧発生機構によってスラストボールベアリングに常に予圧を加えボールの滑りを抑制して、レース摩耗や、ボール振動を防止することができる。

Description

密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置
　本発明は、スラストボールベアリングにより摺動損失を低減した密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置に関するものである。
　一般に密閉型電動圧縮機は各種冷凍装置に用いられており、その密閉型電動圧縮機は、小型、低背化がすすめられている。例えば冷凍冷蔵庫のような冷凍装置では食材の多様化にともない冷蔵庫本体の大容量化要望が強まっており、そのため冷蔵庫本体の外観寸法はそのままで庫内容積を広げるべく密閉型圧縮機の小型、低背化が進められている。
　この密閉型電動圧縮機の小型、低背化を実現するためにはこれの駆動源となる電動機が小型、低背化である必要があり、この小型、低背化に適した電動機としては、固定子の外側を回転子が回るアウターロータ型モータがある（例えば、特許文献１参照）。
　図７は、特許文献１に記載された密閉型電動圧縮機の電動機要素部分を示している。この電動機要素１２０は、コア１２２にコイル１２４を巻回して構成した固定子１２６と、この固定子１２６の外周を回る回転子１２８とからなり、回転子１２８は筒状のバックヨーク１３０及びその内周面に貼り付けた永久磁石１３２からなる。
　固定子１２６は圧縮要素の支持プレート１３４に形成されている軸受部１３６に固定され、回転子１２８は前記軸受部１２６に軸支されたクランクシャフト１３８にフランジプレート１４０を介して連結されている。
　ここで、上記クランクシャフト１３８には下向きのスラスト荷重がかかっているが、この下向きのスラスト荷重はクランクシャフト１３８のフランジ部１４２に形成されたスラスト面１４４を軸受部１３６上端のスラスト支持面１４６に載置して構成したすべり軸受で支持している。
中国特許出願公開第１０２５３６７３１号明細書
　上記特許文献１に記載されている密閉型電動圧縮機は、その電動機要素１２０が、小型、低背化に適してはいるが、クランクシャフト１３８に加わるスラスト荷重をすべり軸受けで支持しているため摺動損失が大きいという課題がある。
　このため、この特許文献１の密閉型電動圧縮機では上記回転子１２８の磁気中心Ｃを固定子１２６の磁気中心Ｄより下方にＳで示すようにずらせて回転子１２８、すなわち回転子１２８に連結したクランクシャフト１３８を浮かせ気味にすることによりすべり軸受け部分に加わるスラスト荷重を軽減し、摺動損失を低減している。
　この摺動損失は前記クランクシャフト１３８のフランジ部１４２下面のスラスト面１４４と軸受部１３６上端のスラスト支持面１４６との間にスラストボールベアリングを設けて転がり軸受で支持する構成とすることによって更に大きく低減することができ、効果的である。
　しかしながら、上記回転子１２８と固定子１２６の磁気中心をずらせて回転子１２８を浮かせ気味にする密閉型電動圧縮機において、スラスト荷重受け部を、スラストボールベアリングからなる転がり軸受にすると、スラストボールベアリングにかかる予圧が減少し、スラストボールベアリングのボールが転がらずにスラストボールベアリングのレース面を滑るようになる。その結果、レースが摩耗したり、ボールが微振動したりして、騒音を発生させてしまう。
　本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、スラストボールベアリングを用いて摺動損失を大幅に低減し、かつ、騒音発生を抑制した密閉型電動圧縮機及びそれを用いた冷凍装置の提供を目的としたものである。
　本発明に係る密閉型電動圧縮機は、上記目的を達成するため、クランクシャフトのスラスト荷重をスラストボールベアリングによる転がり軸受で支持するとともに、スラストボールベアリングに下向きの圧力を加える予圧発生機構を設けた構成としてある。
　これにより、スラストボールベアリングによる転がり軸受によってクランクシャフトの摺動損失を大きく低減できるとともに、予圧発生機構によってスラストボールベアリングに予圧を加え、ボールの滑りを抑制してレース摩耗やボール微振動を防止することができる。
　本発明は、上記構成により、摺動損失を低減しつつ騒音発生を抑制して高性能且つ低騒音の密閉型電動圧縮機及びそれを用いた冷凍装置を提供することができる。
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縦断面図である。 図２は、同実施の形態１における密閉型電動圧縮機の要部拡大断面図である。 図３は、同実施の形態１における電動機要素のスラストボールベアリング部分を示す拡大断面図である。 図４は、同実施の形態２における密閉型電動圧縮機の要部拡大側面図である。 図５は、同実施の形態２における予圧発生機構を示す斜視図である。 図６は、同実施の形態３における冷凍装置の模式図である。 図７は、従来の密閉型電動圧縮機の電動機要素を示す縦断面図である。
　第１の発明は、密閉容器内に圧縮要素とこの圧縮要素を駆動する電動機要素とを備え、前記電動機要素が、固定子の外周を回転子が回転するアウターロータ型モータである密閉型電動圧縮機であって、前記回転子によって回転されて前記圧縮要素を駆動するクランクシャフトと、前記クランクシャフトのスラスト荷重を転がり軸受で支持するスラストボールベアリングと、前記スラストボールベアリングに下向きの圧力を加える予圧発生機構と、を更に備える構成としてある。
　これにより、スラストボールベアリングによる転がり軸受によってクランクシャフトの摺動損失を大きく低減できるとともに、予圧発生機構によってスラストボールベアリングに予圧を加えてボールの滑りを抑制し、レース摩耗やボール振動を防止することができる。
　第２の発明は、特に、第１の発明において、前記予圧発生機構は、前記固定子のコアの軸方向中心が、前記回転子の永久磁石の軸方向中心より低い位置に設定して構成してある。
　これにより、回転子には固定子の磁気中心に一致させるべく下向きの力が加わるためこれに連結されて一体に回転するクランクシャフトも下向きの力がかかる。その結果、クランクシャフトのスラスト荷重を支持するスラストボールベアリングに予圧がかかり、ボールの滑りを抑制してレース摩耗や、ボール振動を防止することができる。そして、この予圧発生機構は固定子と回転子の磁気中心をずらせるだけで構成できるから、極めて簡単かつ安価に提供することができる。
　第３の発明は、特に、第２の発明において、前記永久磁石の全高寸法が前記固定子のコアの全高寸法より大きく構成してある。
　これにより、永久磁石の寸法が大きくなって磁束量が増加し、より大きい力で磁気中心を一致させることができる。そのため、ボールの滑りを抑制し、レースの摩耗やボールの振動を防止することができる。
　第４の発明は、特に、第１の発明において、前記予圧発生機構は、前記回転子の回転時の冷媒ガスの流れによって前記回転子に下向きの力を加える回転力変換手段を設けて構成してある。
　これにより、回転子は回転によって下向きに力が加えられるためこれに連結されて一体に回転するクランクシャフトにも下向きの力がかかる。その結果、クランクシャフトのスラスト荷重を支持するスラストボールベアリングに予圧がかかり、ボールの滑りを抑制してレース摩耗や、ボール振動を防止することができる。また、この予圧発生機構は回転子の外周に回転方向に向かって上向きに傾く羽根等の回転力変換手段を設けるだけであるから極めて簡単かつ安価に提供することができる。
　第５の発明は、特に、第１～第4の発明において、前記電動機要素はインバータ電源によって駆動する構成としてある。
　これにより、振動や騒音を低減しつつ広範囲にわたる回転数制御を行うことができ、用途の広い密閉型電動圧縮機とすることができる。
　第６の発明は前記各発明の密閉型電動圧縮機を用いた冷凍装置であり、この冷凍装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を第１～第５の発明の密閉型電動圧縮機としてある。
　これにより、密閉型圧縮機が持つスラストボールベアリングのレース摩耗やボール振動防止効果によって高性能且つ低騒音の冷凍装置とすることができる。
　以下、本発明の実施の形態について、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本発明が限定されるものではない。
　（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縦断面図、図２は密閉型電動圧縮機の要部拡大断面図、図３は密閉型電動圧縮機における電動機要素のスラストボールベアリング部分を示す拡大断面図である。
　図１～図３において、本実施の形態１における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１内に、インバータ電源（図示せず）によって駆動される電動機要素２と、この電動機要素２によって駆動される圧縮要素３とを収納して構成してあり、密閉容器１の底部には、オイル４が貯留されている。さらに、密閉容器１内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等の冷媒ガス５が、冷凍装置（図示せず）の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入されている。
　電動機要素２と圧縮要素３は、一体に組み立てられて圧縮機本体６を構成し、この圧縮機本体６は、コイルばね７によって密閉容器１内に弾性的に支持されている。
　圧縮要素３はシリンダブロック８を主体に構成されており、そのシリンダブロック８には円筒状のシリンダ９が形成され、ピストン１０が往復自在に嵌入されている。そして、シリンダ９はその開口端にバルブプレート１１が取り付けられており圧縮室１２を形成している。さらに、バルブプレート１１を覆って蓋をするようにシリンダヘッド１３が固定されている。
　また、シリンダブロック８はその下部に軸受部１４が形成されており、回転軸となるクランクシャフト１５を軸支している。
　クランクシャフト１５は、軸受部１４に軸支される主軸部１５ａとフランジ部１５ｂを介して形成された偏芯軸部１５ｃとから構成されると共に、主軸部１５ａの下端から偏芯軸部１５ｃの上端まで連通する給油通路（図示せず）を備えている。さらに、主軸部１５ａの下端は、密閉容器１内に貯留したオイル４に浸漬すると共に、偏芯軸部１５ｃの上端部は、密閉容器１内の上部に開口している。そして、偏芯軸部１５ｃは、コンロッド１７を介してピストン１０と連結されている。
　また、図２に示すように前記クランクシャフト１５のフランジ部１５ｂ下面のスラスト面１５ｄとクランクシャフト１５を軸支する軸受部１４の上端のスラスト支持面１４ａとの間にスラストボールベアリング１６が設けてあり、このスラストボールベアリング１６で構成した転がり軸受によりクランクシャフト１５にかかるスラスト荷重を支持している。
　上記転がり軸受を構成するスラストボールベアリング１６は、図３に示すように軸受部１４上端のスラスト支持面１４ａの上に、金属製の環状平板に溝を設けて構成した下レース１６１、樹脂製の環状平板からなる保持器１６２の孔部に保持されたボール１６３、下レース１６１と同様の構成とした上レース１６４の順に互いに接した状態で積み重ねて構成してあり、下レース１６１を軸受部１４上端のスラスト支持面１４ａに着座させ、上レース１６４の上面にクランクシャフト１５のフランジ部１５ｂのスラスト面１５ｄを着座させてある。
　一方、電動機要素２は、回転子１８と固定子１９とからなり、回転子１８が固定子１９の外側を回り、小型化、薄型化に適したインバータ駆動のアウターロータ型モータとなっている。
　回転子１８は、主軸部１５ａに固定された円板状のフランジプレート２０と、このフランジプレート２０の端部に溶接等で固定されたリング状のバックヨーク２１と、このバックヨーク２１の内周面に密着して固定された複数の永久磁石２２とから構成されている。
　また、固定子１９は、コア２４とこのコア２４に巻回されたコイル２５とから構成されている。そして、上記固定子１９は、回転子１８の永久磁石２２によって外周を囲まれるように配置され、コイル２５とシリンダブロック８との間に絶縁距離を確保しつつ、回転子１８と同軸になるように、固定ボルト１９ａによってシリンダブロック８の下側に固定されている。また、回転子１８の内周面に密着して固定された永久磁石の全高寸法は、コア２４の全高寸法より大きくなるように構成してあり、永久磁石２２の大きさがより大きくなるようにしてある。
　ここで、上記構成からなる電動機要素２には図２に示すように前記クランクシャフト１５のスラスト荷重を支持するスラストボールベアリング１６に予圧をかける予圧発生機構２６が設けてある。具体的には、この例の実施の形態では図２に示すように回転子１８と固定子１９の軸方向の磁気中心をずらした構成としている。より具体的には、固定子１９のコア２４の軸方向中心αを、回転子１８の永久磁石２２の軸方向中心βより低い位置に設定して、予圧発生機構２６を構成してある。
　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。
　この密閉型電動圧縮機は、電動機要素２にインバータ電源（図示せず）から通電すると、固定子１９に電流が流れ、磁界が発生し、クランクシャフト１５の主軸部１５ａに固定された回転子１８が回転する。
　回転子１８の回転により、クランクシャフト１５の偏芯軸部１５ｃに回転自在に取り付けられたコンロッド１７を介して、ピストン１０が圧縮室１２内を往復運動し、圧縮要素３が所定の圧縮動作を行う。
　この時、上記クランクシャフト１５にかかる下向きのスラスト荷重は、クランクシャフト１５のフランジ部１５ｂ下面のスラスト面１５ｄとクランクシャフト１５を軸支する軸受部１４上端のスラスト支持面１４ａとの間に設けたスラストボールベアリング１６によって支持され、その摺動損失は極めて小さなものとなる。
　また、上記クランクシャフト１５を回転させる電動機要素２は、その固定子１９のコア２４の軸方向中心αが、回転子１８の永久磁石２２の軸方向中心βより低い位置に設定してあるので、固定子１９はその磁気中心に回転子１８の磁気中心を合致させるべく回転子１８を常時下向きに附勢、すなわち力を加えるようになる。
　この力は回転子１８のフランジプレート２０を介してクランクシャフト１５に加わり、クランクシャフト１５のスラスト荷重を支持するスラストボールベアリング１６に予圧が加わることになる。これにより、スラストボールベアリング１６のボール１６３は上レース１６４および下レース１６１に程よく圧接して転がるようになり、上レース１６４および下レース１６１の溝内を滑るようなことが無くなるとともに、ボール１６３の滑りによる上レース１６４および下レース１６１の溝摩耗やボール１６３振動を抑制することができる。また、この力を大きくするため、この実施の形態では、永久磁石２２の全高寸法をコア２４全高寸法より大きくして、永久磁石２２を大きさをより大きくしてある。これにより、永久磁石２２の磁束量を増え、磁気中心を合致させる時に働く下向きの力が増加しているためスラストボールベアリング１６に加わる予圧が増え、ボール１６３の滑りによる上レース１６４および下レース１６１の溝摩耗やボール１６３振動をさらに抑制することができる。
　よって、摺動損失を低減すべくスラストボールベアリング１６を設けたことによる振動や騒音を防止することができる。
　また、この実施の形態では上記電動機要素２をインバータ駆動させるようにしているが、上記電動機要素２の回転子１８は振動や騒音が抑制されているので、広範囲にわたる回転数制御を行うインバータ制御を行っても振動が少なく騒音の少ないものとすることができる。また、この実施の形態では、クランクシャフト１５の主軸部１５ａに固定された回転子１８の上側の主軸部１５ａを軸受部１４で軸支された片持ち軸受の構造であるが、回転子１８の上側と下側の主軸部を軸受部で軸支される両持ち軸受の構造においても同様な効果を得ることができる。
　（実施の形態２）
　図４は本発明の実施の形態２における密閉型電動圧縮機の要部拡大側面図、図５は、予圧発生機構を示す斜視図である。
　この実施の形態は、予圧発生機構２６の他の例を示すもので、この予圧発生機構２６は回転子１８の回転によって回転子１８に下向きの力を加える回転力変換手段２７、この例では回転子１８を矢印Ａで示すように回転させる場合その回転子１８の外周面に回転方向に向かって上向きに傾く羽根２８を設けて構成してある。
　これにより、回転子１８は、回転時の冷媒ガス５の流れによって羽根２８に下向きの分力が加わるためこれに連結されて一体に回転するクランクシャフト１５にも下向きの力がかかる。その結果、クランクシャフト１５のスラスト荷重を支持するスラストボールベアリング１６に予圧がかかり、前記実施の形態１と同様、ボール１６３の滑りを抑制して上レース１６４および下レース１６１の溝摩耗やボール１６３振動を抑制し、振動や騒音を
防止することができる。
　また、この予圧発生機構２６は、回転子１８の外周に回転方向に向かって上向きに傾く羽根２８からなる回転力変換手段２７を設けるだけであるから極めて簡単かつ安価に提供することができる。
　なお、回転力変換手段２７は回転子１８の回転力を下向きの力に変えるものであれば前記羽根２８に限られるものではなくどのようなものであってもよいものである。
　（実施の形態３）
　この実施の形態は上記実施の形態１または２のいずれかの密閉型電動圧縮機を用いて構成した冷凍装置で、図６はその構成を示す模式図である。ここでは、冷媒回路に、実施の形態１または２のいずれかで説明した密閉型電動圧縮機を搭載した構成とし、冷凍装置の基本構成の概略について説明する。
　図５において、この冷凍装置は、一面が開口しその開口を扉で開閉する断熱性の本体３５と、本体３５の内部を、物品の貯蔵空間３６と機械室３７に区画する区画壁３８と、貯蔵空間３６内を冷却する冷媒回路３９を具備している。
　冷媒回路３９は、圧縮機４０として実施の形態１または２で説明した密閉型電動圧縮機と、放熱器４１と、減圧装置４２と、吸熱器４３とを環状に配管４４によって連結接続した構成となっている。そして、吸熱器４３は、送風機（図示せず）を具備した貯蔵空間３６内に配置されている。吸熱器４３の冷却熱は、図６に矢印Ｍで示したように、送風機によって貯蔵空間３６内を循環するように撹拌され、貯蔵空間３６内は冷却される。
　以上説明した冷凍装置は、密閉型電動圧縮機が摺動損失が少なく低振動であるため、高性能且つ低騒音の冷凍装置とすることができる。
　以上、本発明は上記実施の形態を用いて説明してきたが、上記実施の形態で説明した構成は、本発明を実施する一例として示したものであり、本発明の目的を達成する範囲で種々変更可能なことは言うまでもなく、本発明の技術的思想に基づく構成が適用されたアウターロータ型モータを用いた密閉型電動圧縮機、冷凍装置を含むものである。
　以上のように、本発明は、摺動損失を低減しつつ騒音発生を抑制して高性能且つ低騒音の密閉型電動圧縮機及びそれを用いた冷凍装置とすることができる。
　１　密閉容器
　２　電動機要素
　３　圧縮要素
　５　冷媒ガス
　１５　クランクシャフト
　１６　スラストボールベアリング
　１８　回転子
　１９　固定子
　２２　永久磁石
　２４　コア
　２６　予圧発生機構
　２７　回転力変換手段
　３９　冷媒回路
　４０　圧縮機
　４１　放熱器
　４２　減圧装置
　４３　吸熱器
　４４　配管
　α　固定子のコイルの軸方向中心
　β　回転子の永久磁石の軸方向中心

Claims (6)

  1. 　密閉容器内に圧縮要素とこの圧縮要素を駆動する電動機要素とを備え、前記電動機要素が、固定子の外周を回転子が回転するアウターロータ型モータである密閉型電動圧縮機であって、
    　前記回転子によって回転されて前記圧縮要素を駆動するクランクシャフトと、前記クランクシャフトのスラスト荷重を転がり軸受で支持するスラストボールベアリングと、前記スラストボールベアリングに下向きの圧力を加える予圧発生機構と、を更に備える、密閉型電動圧縮機。
  2. 　前記予圧発生機構は、前記固定子のコアの軸方向中心が、前記回転子の永久磁石の軸方向中心より低い位置に設定されることで構成されている、請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
  3. 　前記永久磁石の全高寸法が前記固定子のコアの全高寸法より大きい、請求項２に記載の密閉型電動圧縮機。
  4. 　前記予圧発生機構は、前記回転子の回転時の冷媒ガスの流れによって前記回転子に下向きの力を加える回転力変換手段を設けて構成されている、請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
  5. 　前記電動機要素はインバータ電源によって駆動する構成とされている、請求項１～４のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機。
  6. 　圧縮機、放熱器、減圧装置及び吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、圧縮機を請求項５に記載の密閉型電動圧縮機とした、冷凍装置。
PCT/JP2017/021559 2016-06-15 2017-06-12 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置 WO2017217348A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-118899 2016-06-15
JP2016118899A JP2020165308A (ja) 2016-06-15 2016-06-15 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017217348A1 true WO2017217348A1 (ja) 2017-12-21

Family

ID=60663288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/021559 WO2017217348A1 (ja) 2016-06-15 2017-06-12 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020165308A (ja)
WO (1) WO2017217348A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020048390A (ja) * 2018-09-21 2020-03-26 Ntn株式会社 電動アクチュエータ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49111210U (ja) * 1973-01-22 1974-09-24
JP2008121628A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型圧縮機
EP2299116A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-23 Panasonic Corporation Compressor and refrigerator
WO2015033536A1 (ja) * 2013-09-03 2015-03-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 密閉型圧縮機およびそれを搭載した冷蔵庫または冷凍装置
JP2015151931A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 シナノケンシ株式会社 圧縮機又は真空機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49111210U (ja) * 1973-01-22 1974-09-24
JP2008121628A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型圧縮機
EP2299116A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-23 Panasonic Corporation Compressor and refrigerator
WO2015033536A1 (ja) * 2013-09-03 2015-03-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 密閉型圧縮機およびそれを搭載した冷蔵庫または冷凍装置
JP2015151931A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 シナノケンシ株式会社 圧縮機又は真空機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020048390A (ja) * 2018-09-21 2020-03-26 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
JP7068979B2 (ja) 2018-09-21 2022-05-17 Ntn株式会社 電動アクチュエータ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020165308A (ja) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6585588B2 (ja) 密閉型圧縮機および冷凍装置
WO2013099237A1 (ja) 密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫
JP6469575B2 (ja) 密閉型圧縮機およびそれを搭載した冷蔵庫または冷凍装置
JP2016006303A (ja) 密閉型圧縮機および冷凍装置
WO2017217348A1 (ja) 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置
WO2016006229A1 (ja) 密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置
US11473571B2 (en) Sealed refrigerant compressor and refrigeration device
JP2021042670A (ja) 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍装置
JP2020112032A (ja) 密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置
WO2012062848A1 (en) Hermetic compressor with oil sucking member
JP5040488B2 (ja) 密閉型圧縮機
JP6010762B2 (ja) 密閉型圧縮機およびそれを備える冷蔵庫
JP5579676B2 (ja) 密閉型圧縮機及びこれを用いた冷蔵庫
JP2020148109A (ja) 圧縮機及び圧縮機を有する機器
JP4760910B2 (ja) 密閉型圧縮機およびその製造方法
JP2014156803A (ja) 密閉型圧縮機及びこれを用いた冷蔵庫
JP2020167746A (ja) 電動機及びそれを用いた密閉型電動圧縮機、冷凍装置
JP2010242565A (ja) 密閉形圧縮機及びこれを備えた冷蔵庫
JP5338967B1 (ja) 密閉型圧縮機および冷凍装置
Lee et al. Compact Linear Compressor With Internal Vibration Absorber
JP2010159635A (ja) 圧縮機とそれを用いた冷蔵庫
JP2020094559A (ja) 密閉型圧縮機及び冷凍装置
JP2012167628A (ja) 密閉型圧縮機
JP2020094558A (ja) 密閉型圧縮機及び冷凍装置
KR20050101754A (ko) 밀폐형 압축기의 트러스트부 구조

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17813245

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17813245

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1