JP3670890B2 - 密閉型回転圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和機或いは冷凍機などに搭載される密閉型回転圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種密閉型回転圧縮機１００を図１４〜図１６を用いて説明する。各図において、１０１は密閉容器であり、内部の上側に電動要素として電動機（例えばＤＣブラシレスモータ）１０２、下側にこの電動機１０２で回転駆動される圧縮要素１０３が収納されている。密閉容器１０１は、上端が開口する円筒状のシェル部１０１Ａと、このシェル部１０１Ａの上端開口を閉塞するエンドキャップ部１０１Ｂとから成る２分割構成であり、シェル部１０１Ａ内に電動機１０２および圧縮要素１０３を収納した後、エンドキャップ部１０１Ｂをシェル部１０１Ａに被せ、高周波溶着などによって密閉することにより構成されている。また、この密閉容器１０１のシェル部１０１Ａ内の底部がオイル溜まりＢとなる。
【０００３】
電動機１０２は、密閉容器１０１の内壁に固定された固定子１０４と、この固定子１０４の内側に回転軸１０６を中心にして回転自在に支持された回転子１０５とから構成されている。そして、固定子１０４は略ドーナッツ状の固定子鉄板を複数枚積層して構成された固定子鉄心１７４と、この固定子鉄心１７４の内周に形成された複数の歯部１７５・・・に分布巻方式にて装着され、回転子１０５に回転磁界を与えるための固定子巻線（駆動コイル）１０７とから構成されている。そして、この固定子鉄心１７４の外周面が密閉容器１０１のシェル部１０１Ａの内壁に当接して固定されている。
【０００４】
この場合、固定子鉄心１７４の外周面には複数の切欠１７６が形成されており、この切欠１７６はシェル部１０１Ａの内壁から離間しており、そこに通路１７７を構成している。
【０００５】
圧縮要素１０３は中間仕切板１０８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ１０９及び第２のロータリー用シリンダ１１０を備えている。各のシリンダ１０９、１１０には回転軸１０６で回転駆動される偏心部１１１、１１２が取り付けられており、これら偏心部１１１、１１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【０００６】
１１３、１１４はそれぞれシリンダ１０９、１１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１１、１１２の回転でシリンダ内を回る。１１５、１１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１１５は仕切板１０８との間にシリンダ１０９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１１６は同様に仕切板１０８との間にシリンダ１１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１１５、第２の枠体１１６はそれぞれ回転軸１０６の下部を回転自在に軸支する軸受部１１７、１１８を備えている。
【０００７】
１１９、１２０はカップマフラであり、それぞれ第１の枠体１１５、第２の枠体１１６を覆うように取け付られている。尚、シリンダ１０９とカップマフラ１１９は第１の枠体１１５に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ１１０とカップマフラ１２０も第２の枠体１１６に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。１２１は密閉容器１０１の外部に設けられたバイパス管であり、カップマフラ１２０の内部に連通している。
【０００８】
１２２は密閉容器１０１の上に設けられた吐出管であり、１２３、１２４はそれぞれシリンダ１０９、１１０へつながる吸入管である。また、１２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１０１の外部から固定子１０４の固定子巻線１０７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル１２５と固定子巻線１０７とをつなぐリード線は図示せず）。
【０００９】
１２６は回転子１０５の回転子鉄心であり、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図１５、図１６の如き形状に打ち抜いた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いにかしめて一体に積層されている。
【００１０】
この場合、回転子鉄心１２６の回転子用鉄板は、四極の磁極を構成する突極部１２８〜１３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、１３２〜１３５はそれぞれの突極部１２８〜１３１間に突極部が形成されるように設けられた凹状部である。
【００１１】
１４１〜１４４は磁性体１４５（永久磁石）を挿入するためのスロットであり、各突極部１２８〜１３１に対応し、回転子鉄心１２６の外周側において、回転軸１０６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。
【００１２】
また、１４６は回転子鉄心１２６の中心に形成され、回転軸１０６が焼バメされる孔である。１４７〜１５０は後述するかしめ用のリベット１５１・・が通される大きさと形状の貫通孔であり、各スロット１４１〜１４４の内側に対応して穿設されている。更に、１６１〜１６４は各貫通孔１４７〜１５０間に穿設されたオイル通路を形成するための風孔である。そして、各回転子用鉄板は複数枚積層した後、相互にかしめて一体化することにより回転子鉄心１２６を形成する。
【００１３】
一方、磁性体１４５は、例えばプラセオジウム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成されており、その外形は断面長方形状の全体としては矩形状とされている。そして、各スロット１４１〜１４４は、この磁性体１４５が挿入される大きさとされている。
【００１４】
次に、１６６、１６７は回転子鉄心１２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、ステンレスや黄銅等の非磁性材料により、略円盤状に成形されている。この端面部材１６６、１６７にも前記貫通孔１４７〜１５０に対応する位置に貫通孔が穿設されている。
【００１５】
尚、１７２は端面部材１６６の上方に位置して回転子１０５に取り付けられた円盤状のオイル分離用のプレートであり、１７３はプレート１７２と端面部材１６６間に取り付けられたバランスウエイトである。
【００１６】
係る構成で、電動機１０２の固定子１０４の固定子巻線１０７に通電されると、回転磁界が形成されて回転子１０５が回転する。この回転子１０５の回転により回転軸１０６を介してシリンダ１０９、１１０内のローラ１１３、１１４が偏心回転され、吸入管１２３、１２４から吸入された吸入ガスは圧縮される。
【００１７】
圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ１０９からカップマフラ１１９内に吐出され、このカップマフラ１１９に形成された図示しない吐出孔から密閉容器１０１内に吐出される。一方、シリンダ１１０からは前記連通孔を介してカップマフラ１２０に吐出され、バイパス管１２１を経て密閉容器１０１内に吐出される。
【００１８】
吐出された高圧ガスは電動機１０２内の隙間を通過して吐出管１２２に至り、外部に吐出される。一方、ガス中にはオイルが含まれているが、このオイルは吐出管１２２に至るまでにプレート１７２などにより分離され、遠心力で外側に向かい、通路１７７などを経てオイル溜まりＢに流下するものであった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の密閉型回転圧縮機１００は電動機１０２の固定子１０４を構成する固定子巻線１０７が分布巻き方式であったため、図１４に示す如くこの固定子巻線１０７は固定子鉄心１７４から上下に比較的大きく突出するかたちとなる。そのため、密閉容器１０１の上下寸法も拡大され、密閉型回転圧縮機１００全体の寸法が大型化してしまう問題があった。
【００２０】
また、固定子巻線１０７が分布巻き方式とされた固定子１０４内部の隙間は図１５に示す如く狭くなるため、ここを上昇するガスの流速が速くなる。更に、回転子１０５の凹状部１３２〜１３５の上下端は端面部材１６６、１６７やプレート１７２によって塞がれてしまっているので、この凹状部１３２〜１３５もガス流速の緩和に寄与しない。
【００２１】
このガス流速が速くなるとオイルが分離し難くなるため、吐出管１２２からオイルが流出し易くなる。更に、プレート１７２の外側で固定子巻線１０７が図１４に示す如く高く起立することになるので、遠心力が作用してもオイルが通路１７７側に行き難くなり、これによってもオイル分離効果が低下する。
【００２２】
そこで、従来では図１４に示す如く固定子１０４の固定子巻線１０７から上方の密閉容器１０１内空間を大きく確保しなければならず、これによっても密閉型回転圧縮機１００の大型化が促されてしまっていた。
【００２３】
一方、オイル溜まりＢへのオイルの流下を促進するためには、オイル戻り用の通路１７７を十分な寸法で形成しなければならないが、切欠１７６が大きくなると、固定子鉄心１７４の外周面と密閉容器１０１（シェル部１０１Ａ）との当接面積が縮小され、固定子鉄心１７４が当接していない部分の密閉容器１０１の強度が低下する。そのため、切欠１７６において密閉容器１０１が内側に凹む変形が生じる問題もあった。そこで、切欠によらず固定子鉄心１７４の外周部に貫通孔を形成することも考えられるが、密閉容器１０１の内壁を伝わる場合に比して、オイルの流下が円滑に行われなくなる。
【００２４】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、密閉型回転圧縮機の小型化を図りつつ、ガスからのオイルの分離を支障無く実現することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の密閉型回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成るものであって、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成構成すると共に、密閉容器内底部に回転圧縮要素を収納し、その上方に電動要素を配置して密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、電動要素の固定子巻線の上端から密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、電動要素の固定子巻線の上下寸法をＬ２とした場合、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
の範囲に設定したことを特徴とする。
【００２６】
請求項２の発明の密閉型回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成るものであって、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成すると共に、密閉容器は、電動要素と回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心からエンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
の範囲に設定したことを特徴とする。
【００２７】
請求項１の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００２８】
特に、密閉容器内底部に回転圧縮要素を収納し、その上方に電動要素を配置すると共に、密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、電動要素の固定子巻線の上端から密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、電動要素の固定子の上下寸法をＬ２とした場合に、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
となるように各寸法を設定しているので、密閉容器からのオイル吐出量を従来同等としながら、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を著しく縮小し、或いは、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を従来同等としながら、オイル吐出量を著しく低減させることができるようになるものである。
【００２９】
請求項２の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００３０】
特に、密閉容器は、電動要素と回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心からエンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
となるように各寸法を設定したので、コギングトルクが大きく、振動が大きくなりがちな磁極集中巻方式モータを採用した場合にも密閉容器自体の振動を抑制し、騒音を低下させることが可能となるものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する圧縮機Ｃの縦断側面図である。この図において、１は密閉容器であり、内部の上側に電動要素として電動機２、下側にこの電動機２で回転駆動される圧縮要素３が収納されている。密閉容器１は、上端が開口する円筒状のシェル部１Ａと、このシェル部１Ａの上端開口を閉塞するエンドキャップ部１Ｂとから成る２分割構成であり、シェル部１Ａ内に電動機２および圧縮要素３を収納した後、エンドキャップ部１Ｂをシェル部１Ａに被せ、高周波溶着などによって密閉することにより構成されている。また、この密閉容器１のシェル部１Ａ内の底部がオイル溜まりＢとなる。
【００３２】
電動機２は所謂磁極集中巻方式のＤＣブラシレスモータであり、密閉容器１の内壁に固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心にして回転自在に支持された回転子５とから構成されている。そして、固定子４は図３に示す如く、略ドーナッツ状の固定子鉄板（珪素鋼板）を複数枚積層して構成された固定子鉄心７４と、回転子５に回転磁界を与えるための固定子巻線（駆動コイル）７とから構成されている。
【００３３】
この場合、固定子鉄心７４の内周には６個の歯部７５・・・が設けられており、これら歯部７５の間に内方および上下に開放したスロット部７８が形成され、歯部７５の先端には回転子５の外面に沿うように拡開された先端部７５Ａが形成されている。そして、この歯部７５にスロット部７８の空間を利用して前記固定子巻線７を直接巻回することにより、所謂集中直巻方式によって固定子４の磁極を形成し、４極６スロットの固定子４を構成している。
【００３４】
このような磁極集中巻方式のＤＣブラシレスモータを電動機２として採用したことにより、固定子巻線７が固定子鉄心７４から上下に突出する寸法は従来（図１４）に比して著しく縮小される。また、図３に示す如く固定子鉄心７４のスロット部７８の断面積も大きくなるため、図２に示す如く固定子４内部に構成される上下に貫通した隙間Ｇも従来（図１５）に比して著しく拡大されたものとなっている。
尚、係る固定子４と密閉容器１の寸法関係については後に詳述する。
【００３５】
そして、前記固定子鉄心７４の外周面が密閉容器１のシェル部１Ａの内壁に当接して固定されている。この場合、固定子鉄心７４の外周面には円周を弦状に切り欠いた複数の切欠７６（実施例では６箇所）が形成されており、この切欠７６はシェル部１Ａの内壁から離間し、そこに後述する如くオイル戻り用の通路７７を構成している。
【００３６】
一方、回転圧縮要素３は中間仕切板８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリー用シリンダ１０を備えている。各のシリンダ９、１０には回転軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が取り付けられており、これら偏心部１１、１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【００３７】
１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１、１２の回転でシリンダ９、１０内を回る。１５、１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１５は仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１６は同様に仕切板８との間にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備えている。
【００３８】
１９、２０はカップマフラであり、それぞれ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取付られている。尚、シリンダ９とカップマフラ１９は第１の枠体１５に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ１０とカップマフラ２０も第２の枠体１６に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。そして、この実施例では下面のカップマフラ２０内はシリンダ９、１０、仕切板８を貫通する貫通孔７９を介して上面のカップマフラ１９に連通されている。
【００３９】
２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつながる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル２５と固定子巻線７とをつなぐリード線は図示せず）。
【００４０】
２６は回転子５の回転子鉄心であり、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図２、図３の如き形状に打ち抜いた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いにかしめて一体に積層されている。
【００４１】
この場合、回転子鉄心２６の回転子用鉄板は、四極の磁極を構成する突極部２８〜３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、３２〜３５はそれぞれの突極部２８〜３１間に突極部が形成されるように設けられた凹状部である。
【００４２】
４１〜４４は磁性体４５（永久磁石）を挿入するためのスロットであり、各突極部２８〜３１に対応し、回転子鉄心２６の外周側において、回転軸６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。
【００４３】
また、４６は回転子鉄心２６の中心に形成され、回転軸６が焼バメされる孔である。４７〜５０は後述するかしめ用のリベット５１・・・が通される大きさと形状の貫通孔であり、各スロット４１〜４４の内側に対応して穿設されている。更に、６１〜６４は各貫通孔４７〜５０間に穿設されたオイル通路を形成するための風孔である。そして、各回転子用鉄板は複数枚積層した後、相互にかしめて一体化することにより回転子鉄心２６を形成する。
【００４４】
一方、磁性体４５は、例えばプラセオジウム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成されており、その外形は断面長方形状の全体としては矩形状とされている。そして、各スロット４１〜４４は、この磁性体４５が挿入される大きさとされている。
【００４５】
次に、６６、６７は回転子鉄心２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、ステンレスや黄銅等の非磁性材料の板材により構成され、固定子鉄心２６と略同形状となるように、凹状部３２〜３５に対応する位置には切欠部８１・・・が成形され、風孔６１〜６４に対応する位置にも同様の風孔８２・・・が穿設されている（図５）。
【００４６】
そして、この端面部材６６、６７にも前記貫通孔４７〜５０に対応する位置に貫通孔が穿設されている。
【００４７】
尚、７２は端面部材６６の上方に位置して回転子５に取り付けられた円盤状のオイル分離用のプレートであり、７３はプレート７２と端面部材６６間に取り付けられたバランスウエイトである（図４、図６参照）。
【００４８】
係る構成で、電動機２の固定子４の固定子巻線７に通電されると、回転磁界が形成されて回転子５が回転する。この回転子５の回転により回転軸６を介してシリンダ９、１０内のローラ１３、１４が偏心回転され、吸入管２３、２４から吸入された吸入ガスは圧縮される。
【００４９】
圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ９からカップマフラ１９内に吐出され、このカップマフラ１９に形成された吐出孔８３、８３（図７）から上方の密閉容器１０１内に吐出される。一方、シリンダ１０からは前記連通孔を介してカップマフラ２０に吐出され、貫通孔７９を経てカップマフラ１９内に入り、同様に吐出孔８３、８３から上方の密閉容器１内に吐出される。
【００５０】
吐出された高圧ガスは図７に矢印で示す如く、電動機２の前記固定子４内の隙間Ｇや固定子鉄心７４と回転子５との間の隙間、回転子鉄心２６の凹状部３２〜３５、風孔６１〜６２および端面部材６６、６７の切欠部８１・・・、風孔８２・・・を通過して上昇する。そして、プレート７２に当たり、遠心力で外側に向かい、ガスは吐出管２２から吐出されると共に、オイルは通路７７内を経て流下し、密閉容器１内底部のオイル溜まりＢに帰還する。
【００５１】
このように、電動機２内には固定子２内の比較的大きい隙間Ｇや回転子鉄心２６の凹状部３２〜３５、風孔６１〜６２および端面部材６６、６７の切欠部８１・・・、風孔８２・・・が形成されているので、上昇するガスの流速は比較的低くなる。従って、ガスとオイルは分離し易い状態となる。
【００５２】
また、磁極集中巻方式のモータであるため、固定子巻線７が固定子鉄心７４から上方に突出する寸法は従来より低くなる。そのため、プレート７２から外方に向かうオイルは固定子巻線７を容易に越え、密閉容器１の内壁に当たって通路７７に向かうようになる。
【００５３】
これらにより、オイル分離のための空間を密閉容器１内に大きく確保する必要が無くなり、電動機２自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機Ｃの全体寸法の縮小を図ることが可能となる。
【００５４】
ここで、図８は電動機２の固定子巻線７の上端から密閉容器１のエンドキャップ部１Ｂの上壁下面まで距離をＬ１、電動機２の固定子４の固定子巻線７の上下寸法をＬ２としたときに、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）を種々変更した場合における密閉型回転圧縮機１の全高Ｌと吐出管２２からのオイル吐出量を示している。尚、各値は電動機としてＡＣモータを使用した従来の密閉型回転圧縮機の全高Ｌを１００、オイル吐出量を１００とした場合の比率で表されている。
また、図中ＤＣブラシレスモータとは前記図１４に示した従来の密閉型回転圧縮機１００の場合の各値を示している。
【００５５】
この図から明らかな如く、固定子４よりも上方の密閉容器１内空間を縮小して行って、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）が０．３となると、全高ＬはＡＣモータ密閉型回転圧縮機の７７％まで縮小されるが、オイル吐出量は９０％まで増大する（従来のＤＣモータ密閉型回転圧縮機１００も９０％である）。
【００５６】
そして、逆に固定子４よりも上方の密閉容器１内空間を拡大して行って、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）が０．６となると、全高ＬはＡＣモータ密閉型回転圧縮機のと同等となるが（１００％）、オイル吐出量は８％まで激減する。
【００５７】
そこで、実施例では０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６となるように各寸法を設定している。これにより、密閉容器１からのオイル吐出量を従来同等としながら、密閉型回転圧縮機Ｃの高さ寸法を著しく縮小し、或いは、密閉型回転圧縮機Ｃの高さ寸法を従来同等としながら、オイル吐出量を著しく低減させることができるようになる。
【００５８】
また、図８の最下段は、通路７７の面積と隙間Ｇを加えた固定子４部分の全通路面積（上下に連通される通路面積）Ｘの密閉容器１の内周断面積Ｙに対する割合を示している。
即ち、Ｘ＝通路７７の面積＋隙間Ｇの面積
Ｙ＝密閉容器１の内周断面積
図８の最下段の割合＝Ｘ／Ｙ×１００（％）
【００５９】
固定子４よりも上方の密閉容器１内空間を縮小していって全高Ｌの比率を７７％まで縮小した場合、上記割合が３．８％以上５．５％以下であればオイル吐出量は従来と同等若しくは少なくなる（ＡＣモータよりも少ない）。従って、実施例では上記割合を３．８％以上５．５％以下に設定している。
【００６０】
特に、隙間Ｇの通路面積を通路７７の面積よりも大きく設定しており、図２の例では隙間Ｇの面積は２６６．４平方ミリメートル、通路７７の面積は２４６．０平方ミリメートルとしている。
【００６１】
ここで、図９は回転子５の他の実施例を示している。この場合、回転子鉄心２６にはカップマフラ１９の吐出孔８３、８３の上方に対応する位置に、回転子鉄心２６および端面部材６６、６７を上下に貫通する貫通孔８４、８４が形成されている。これにより、吐出孔８３、８３から吐出されたガスは図９に矢印で示す如く円滑に貫通孔６１〜６４に流入し、上昇できるようになるので、ガス流速を更に低下させてオイル分離性を一層改善することができるようになる。
【００６２】
また、図１０および図１１は固定子４の他の実施例を示している。この場合、固定子鉄心７４の外周面に６箇所形成された切欠７６は各図に示す如く、その断面形状が固定子４の外周側で狭くくびれ、楕円状に内側が広くなった凹形状とされており、このくびれた部分以外の固定子鉄心７４の外周面が密閉容器１のシェル部１Ｂの内壁に当接する構成とされている。
【００６３】
これにより、切欠７６内には断面形状が固定子４の外周側が狭く、内側が広くなる通路７７が構成されることになるので、オイル戻りのための通路７７の面積を広く確保しながら、固定子４と密閉容器１との当接面積を拡大できる。特に、一箇所の非当接部分の面積も縮小させられるので、密閉容器１が内側に凹むなどの不都合を未然に回避できる。
【００６４】
尚、この場合、通路７７はシェル部１Ｂの内壁に連通しているので、この内壁を伝ってオイルは円滑に流下できる。
【００６５】
次に、図１２は本発明の密閉型回転圧縮機Ｃの他の実施例を示している。この場合、密閉容器１には外部にバイパス管２１が取り付けられており、このバイパス管２１は貫通孔７９と電動機２の下側の密閉容器１内空間とを連通している。これにより、カップマフラ２０に吐出されたガスはバイパス管２１にも流入するようになり、その上端出口から電動機２の下側に水平方向で吐出されるようになる。尚、図中図１と同一符号は同一若しくは同様の機能を奏するものであり、前記Ｌ１とＬ２の寸法関係も図１と同様に設定されているものとする。
【００６６】
但し、この場合には図１に加えて固定子４の固定子鉄心７４の積厚をＳＨ、固定子鉄心７４からエンドキャップ部１Ｂの下端縁（１ＢＢで示す）までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
となるように各寸法が設定されている。
【００６７】
ここで、磁極集中巻方式のモータはスロット部の数が少ないためコギングトルクが大きく、モータ振動も大きくなる。このモータ振動は密閉容器１に伝達され、騒音となって外部に伝わるが、前記固定子鉄心７４からエンドキャップ部１Ｂの下端縁１ＢＢまでの距離Ｔが大きくなるほど密閉容器１の振動は大きくなる。
【００６８】
この様子は図１３に示されている。即ち、前記距離Ｔが大きくなりＴ／ＳＨ＝１となると音圧レベルが増大していることが分かる。従って、実施例の如き寸法範囲に設定することにより、密閉容器１自体の振動を抑制し、騒音を低下させることが可能となる。尚、騒音低減にはエンドキャップ部１Ｂの高さ寸法を拡張する方法もあるが、それでは密閉型回転圧縮機Ｃの高さ寸法が拡大されてしまうので採用できない。
【００６９】
上記下限の０．１５は構造上の実用範囲で決定したものである。また、係る寸法関係は図１の実施例においても当然に適用されているものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００７１】
特に、密閉容器内底部に回転圧縮要素を収納し、その上方に電動要素を配置すると共に、密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、電動要素の固定子巻線の上端から密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、電動要素の固定子の上下寸法をＬ２とした場合に、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
となるように各寸法を設定しているので、密閉容器からのオイル吐出量を従来同等としながら、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を著しく縮小し、或いは、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を従来同等としながら、オイル吐出量を著しく低減させることができるようになるものである。
【００７２】
請求項２の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００７３】
特に、密閉容器は、電動要素と回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心からエンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
となるように各寸法を設定したので、コギングトルクが大きく、振動が大きくなりがちな磁極集中巻方式モータを採用した場合にも密閉容器自体の振動を抑制し、騒音を低下させることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した一実施例の密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。
【図２】 図１に示す密閉型回転圧縮機の平断面図である。
【図３】 図１に示す密閉型回転圧縮機の固定子鉄心と回転子鉄心の平面図である。
【図４】 図１に示す密閉型回転圧縮機の回転子の縦断側面図である。
【図５】 図１に示す密閉型回転圧縮機の回転子の下面図である。
【図６】 図１に示す密閉型回転圧縮機の回転子の上面図である。
【図７】 図１に示す密閉型回転圧縮機の電動機部分の拡大縦断側面図である。
【図８】 図１中のＬ１とＬ２を変化させた場合の密閉型回転圧縮機の全高とオイル吐出量の関係を示す図である。
【図９】 本発明の他の実施例の密閉型回転圧縮機の電動機部分の拡大断面図である。
【図１０】 本発明のもう一つの実施例の密閉型回転圧縮機の平断面図である。
【図１１】 図１０に示す密閉型回転圧縮機の固定子鉄心と回転子鉄心の平面図である。
【図１２】 本発明の更にもう一つの実施例の密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。
【図１３】 図１２中のＳＨとＴを変化させた場合の騒音値を示す図である。
【図１４】 従来の密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。
【図１５】 図１５に示す密閉型回転圧縮機の平断面図である。
【図１６】 図１５の密閉型回転圧縮機の固定子鉄心と回転子鉄心の平面図である。
【符号の説明】
Ｃ 圧縮機
１ 密閉容器
１Ａ シェル部
１Ｂ エンドキャップ部
２ 電動機
４ 固定子
５ 回転子
６ 回転軸
７ 固定子巻線
２６ 回転子鉄心
３２〜３５ 凹状部
６６、６７ 端面部材
７４ 固定子鉄心
７６ 切欠部
７７ 通路
８１ 切欠部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和機或いは冷凍機などに搭載される密閉型回転圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種密閉型回転圧縮機１００を図１４〜図１６を用いて説明する。各図において、１０１は密閉容器であり、内部の上側に電動要素として電動機（例えばＤＣブラシレスモータ）１０２、下側にこの電動機１０２で回転駆動される圧縮要素１０３が収納されている。密閉容器１０１は、上端が開口する円筒状のシェル部１０１Ａと、このシェル部１０１Ａの上端開口を閉塞するエンドキャップ部１０１Ｂとから成る２分割構成であり、シェル部１０１Ａ内に電動機１０２および圧縮要素１０３を収納した後、エンドキャップ部１０１Ｂをシェル部１０１Ａに被せ、高周波溶着などによって密閉することにより構成されている。また、この密閉容器１０１のシェル部１０１Ａ内の底部がオイル溜まりＢとなる。
【０００３】
電動機１０２は、密閉容器１０１の内壁に固定された固定子１０４と、この固定子１０４の内側に回転軸１０６を中心にして回転自在に支持された回転子１０５とから構成されている。そして、固定子１０４は略ドーナッツ状の固定子鉄板を複数枚積層して構成された固定子鉄心１７４と、この固定子鉄心１７４の内周に形成された複数の歯部１７５・・・に分布巻方式にて装着され、回転子１０５に回転磁界を与えるための固定子巻線（駆動コイル）１０７とから構成されている。そして、この固定子鉄心１７４の外周面が密閉容器１０１のシェル部１０１Ａの内壁に当接して固定されている。
【０００４】
この場合、固定子鉄心１７４の外周面には複数の切欠１７６が形成されており、この切欠１７６はシェル部１０１Ａの内壁から離間しており、そこに通路１７７を構成している。
【０００５】
圧縮要素１０３は中間仕切板１０８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ１０９及び第２のロータリー用シリンダ１１０を備えている。各のシリンダ１０９、１１０には回転軸１０６で回転駆動される偏心部１１１、１１２が取り付けられており、これら偏心部１１１、１１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【０００６】
１１３、１１４はそれぞれシリンダ１０９、１１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１１、１１２の回転でシリンダ内を回る。１１５、１１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１１５は仕切板１０８との間にシリンダ１０９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１１６は同様に仕切板１０８との間にシリンダ１１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１１５、第２の枠体１１６はそれぞれ回転軸１０６の下部を回転自在に軸支する軸受部１１７、１１８を備えている。
【０００７】
１１９、１２０はカップマフラであり、それぞれ第１の枠体１１５、第２の枠体１１６を覆うように取け付られている。尚、シリンダ１０９とカップマフラ１１９は第１の枠体１１５に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ１１０とカップマフラ１２０も第２の枠体１１６に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。１２１は密閉容器１０１の外部に設けられたバイパス管であり、カップマフラ１２０の内部に連通している。
【０００８】
１２２は密閉容器１０１の上に設けられた吐出管であり、１２３、１２４はそれぞれシリンダ１０９、１１０へつながる吸入管である。また、１２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１０１の外部から固定子１０４の固定子巻線１０７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル１２５と固定子巻線１０７とをつなぐリード線は図示せず）。
【０００９】
１２６は回転子１０５の回転子鉄心であり、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図１５、図１６の如き形状に打ち抜いた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いにかしめて一体に積層されている。
【００１０】
この場合、回転子鉄心１２６の回転子用鉄板は、四極の磁極を構成する突極部１２８〜１３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、１３２〜１３５はそれぞれの突極部１２８〜１３１間に突極部が形成されるように設けられた凹状部である。
【００１１】
１４１〜１４４は磁性体１４５（永久磁石）を挿入するためのスロットであり、各突極部１２８〜１３１に対応し、回転子鉄心１２６の外周側において、回転軸１０６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。
【００１２】
また、１４６は回転子鉄心１２６の中心に形成され、回転軸１０６が焼バメされる孔である。１４７〜１５０は後述するかしめ用のリベット１５１・・が通される大きさと形状の貫通孔であり、各スロット１４１〜１４４の内側に対応して穿設されている。更に、１６１〜１６４は各貫通孔１４７〜１５０間に穿設されたオイル通路を形成するための風孔である。そして、各回転子用鉄板は複数枚積層した後、相互にかしめて一体化することにより回転子鉄心１２６を形成する。
【００１３】
一方、磁性体１４５は、例えばプラセオジウム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成されており、その外形は断面長方形状の全体としては矩形状とされている。そして、各スロット１４１〜１４４は、この磁性体１４５が挿入される大きさとされている。
【００１４】
次に、１６６、１６７は回転子鉄心１２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、ステンレスや黄銅等の非磁性材料により、略円盤状に成形されている。この端面部材１６６、１６７にも前記貫通孔１４７〜１５０に対応する位置に貫通孔が穿設されている。
【００１５】
尚、１７２は端面部材１６６の上方に位置して回転子１０５に取り付けられた円盤状のオイル分離用のプレートであり、１７３はプレート１７２と端面部材１６６間に取り付けられたバランスウエイトである。
【００１６】
係る構成で、電動機１０２の固定子１０４の固定子巻線１０７に通電されると、回転磁界が形成されて回転子１０５が回転する。この回転子１０５の回転により回転軸１０６を介してシリンダ１０９、１１０内のローラ１１３、１１４が偏心回転され、吸入管１２３、１２４から吸入された吸入ガスは圧縮される。
【００１７】
圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ１０９からカップマフラ１１９内に吐出され、このカップマフラ１１９に形成された図示しない吐出孔から密閉容器１０１内に吐出される。一方、シリンダ１１０からは前記連通孔を介してカップマフラ１２０に吐出され、バイパス管１２１を経て密閉容器１０１内に吐出される。
【００１８】
吐出された高圧ガスは電動機１０２内の隙間を通過して吐出管１２２に至り、外部に吐出される。一方、ガス中にはオイルが含まれているが、このオイルは吐出管１２２に至るまでにプレート１７２などにより分離され、遠心力で外側に向かい、通路１７７などを経てオイル溜まりＢに流下するものであった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の密閉型回転圧縮機１００は電動機１０２の固定子１０４を構成する固定子巻線１０７が分布巻き方式であったため、図１４に示す如くこの固定子巻線１０７は固定子鉄心１７４から上下に比較的大きく突出するかたちとなる。そのため、密閉容器１０１の上下寸法も拡大され、密閉型回転圧縮機１００全体の寸法が大型化してしまう問題があった。
【００２０】
また、固定子巻線１０７が分布巻き方式とされた固定子１０４内部の隙間は図１５に示す如く狭くなるため、ここを上昇するガスの流速が速くなる。更に、回転子１０５の凹状部１３２〜１３５の上下端は端面部材１６６、１６７やプレート１７２によって塞がれてしまっているので、この凹状部１３２〜１３５もガス流速の緩和に寄与しない。
【００２１】
このガス流速が速くなるとオイルが分離し難くなるため、吐出管１２２からオイルが流出し易くなる。更に、プレート１７２の外側で固定子巻線１０７が図１４に示す如く高く起立することになるので、遠心力が作用してもオイルが通路１７７側に行き難くなり、これによってもオイル分離効果が低下する。
【００２２】
そこで、従来では図１４に示す如く固定子１０４の固定子巻線１０７から上方の密閉容器１０１内空間を大きく確保しなければならず、これによっても密閉型回転圧縮機１００の大型化が促されてしまっていた。
【００２３】
一方、オイル溜まりＢへのオイルの流下を促進するためには、オイル戻り用の通路１７７を十分な寸法で形成しなければならないが、切欠１７６が大きくなると、固定子鉄心１７４の外周面と密閉容器１０１（シェル部１０１Ａ）との当接面積が縮小され、固定子鉄心１７４が当接していない部分の密閉容器１０１の強度が低下する。そのため、切欠１７６において密閉容器１０１が内側に凹む変形が生じる問題もあった。そこで、切欠によらず固定子鉄心１７４の外周部に貫通孔を形成することも考えられるが、密閉容器１０１の内壁を伝わる場合に比して、オイルの流下が円滑に行われなくなる。
【００２４】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、密閉型回転圧縮機の小型化を図りつつ、ガスからのオイルの分離を支障無く実現することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の密閉型回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成るものであって、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成構成すると共に、密閉容器内底部に回転圧縮要素を収納し、その上方に電動要素を配置して密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、電動要素の固定子巻線の上端から密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、電動要素の固定子巻線の上下寸法をＬ２とした場合、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
の範囲に設定したことを特徴とする。
【００２６】
請求項２の発明の密閉型回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成るものであって、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成すると共に、密閉容器は、電動要素と回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心からエンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
の範囲に設定したことを特徴とする。
【００２７】
請求項１の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００２８】
特に、密閉容器内底部に回転圧縮要素を収納し、その上方に電動要素を配置すると共に、密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、電動要素の固定子巻線の上端から密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、電動要素の固定子の上下寸法をＬ２とした場合に、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
となるように各寸法を設定しているので、密閉容器からのオイル吐出量を従来同等としながら、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を著しく縮小し、或いは、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を従来同等としながら、オイル吐出量を著しく低減させることができるようになるものである。
【００２９】
請求項２の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００３０】
特に、密閉容器は、電動要素と回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心からエンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
となるように各寸法を設定したので、コギングトルクが大きく、振動が大きくなりがちな磁極集中巻方式モータを採用した場合にも密閉容器自体の振動を抑制し、騒音を低下させることが可能となるものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する圧縮機Ｃの縦断側面図である。この図において、１は密閉容器であり、内部の上側に電動要素として電動機２、下側にこの電動機２で回転駆動される圧縮要素３が収納されている。密閉容器１は、上端が開口する円筒状のシェル部１Ａと、このシェル部１Ａの上端開口を閉塞するエンドキャップ部１Ｂとから成る２分割構成であり、シェル部１Ａ内に電動機２および圧縮要素３を収納した後、エンドキャップ部１Ｂをシェル部１Ａに被せ、高周波溶着などによって密閉することにより構成されている。また、この密閉容器１のシェル部１Ａ内の底部がオイル溜まりＢとなる。
【００３２】
電動機２は所謂磁極集中巻方式のＤＣブラシレスモータであり、密閉容器１の内壁に固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心にして回転自在に支持された回転子５とから構成されている。そして、固定子４は図３に示す如く、略ドーナッツ状の固定子鉄板（珪素鋼板）を複数枚積層して構成された固定子鉄心７４と、回転子５に回転磁界を与えるための固定子巻線（駆動コイル）７とから構成されている。
【００３３】
この場合、固定子鉄心７４の内周には６個の歯部７５・・・が設けられており、これら歯部７５の間に内方および上下に開放したスロット部７８が形成され、歯部７５の先端には回転子５の外面に沿うように拡開された先端部７５Ａが形成されている。そして、この歯部７５にスロット部７８の空間を利用して前記固定子巻線７を直接巻回することにより、所謂集中直巻方式によって固定子４の磁極を形成し、４極６スロットの固定子４を構成している。
【００３４】
このような磁極集中巻方式のＤＣブラシレスモータを電動機２として採用したことにより、固定子巻線７が固定子鉄心７４から上下に突出する寸法は従来（図１４）に比して著しく縮小される。また、図３に示す如く固定子鉄心７４のスロット部７８の断面積も大きくなるため、図２に示す如く固定子４内部に構成される上下に貫通した隙間Ｇも従来（図１５）に比して著しく拡大されたものとなっている。
尚、係る固定子４と密閉容器１の寸法関係については後に詳述する。
【００３５】
そして、前記固定子鉄心７４の外周面が密閉容器１のシェル部１Ａの内壁に当接して固定されている。この場合、固定子鉄心７４の外周面には円周を弦状に切り欠いた複数の切欠７６（実施例では６箇所）が形成されており、この切欠７６はシェル部１Ａの内壁から離間し、そこに後述する如くオイル戻り用の通路７７を構成している。
【００３６】
一方、回転圧縮要素３は中間仕切板８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリー用シリンダ１０を備えている。各のシリンダ９、１０には回転軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が取り付けられており、これら偏心部１１、１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【００３７】
１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１、１２の回転でシリンダ９、１０内を回る。１５、１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１５は仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１６は同様に仕切板８との間にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備えている。
【００３８】
１９、２０はカップマフラであり、それぞれ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取付られている。尚、シリンダ９とカップマフラ１９は第１の枠体１５に設けられた図示しない連通孔にて連通されており、シリンダ１０とカップマフラ２０も第２の枠体１６に設けられた図示しない連通孔にて連通されている。そして、この実施例では下面のカップマフラ２０内はシリンダ９、１０、仕切板８を貫通する貫通孔７９を介して上面のカップマフラ１９に連通されている。
【００３９】
２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつながる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル２５と固定子巻線７とをつなぐリード線は図示せず）。
【００４０】
２６は回転子５の回転子鉄心であり、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図２、図３の如き形状に打ち抜いた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いにかしめて一体に積層されている。
【００４１】
この場合、回転子鉄心２６の回転子用鉄板は、四極の磁極を構成する突極部２８〜３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、３２〜３５はそれぞれの突極部２８〜３１間に突極部が形成されるように設けられた凹状部である。
【００４２】
４１〜４４は磁性体４５（永久磁石）を挿入するためのスロットであり、各突極部２８〜３１に対応し、回転子鉄心２６の外周側において、回転軸６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。
【００４３】
また、４６は回転子鉄心２６の中心に形成され、回転軸６が焼バメされる孔である。４７〜５０は後述するかしめ用のリベット５１・・・が通される大きさと形状の貫通孔であり、各スロット４１〜４４の内側に対応して穿設されている。更に、６１〜６４は各貫通孔４７〜５０間に穿設されたオイル通路を形成するための風孔である。そして、各回転子用鉄板は複数枚積層した後、相互にかしめて一体化することにより回転子鉄心２６を形成する。
【００４４】
一方、磁性体４５は、例えばプラセオジウム系磁石、若しくは表面にニッケルメッキを施したネオジウム系磁石等の希土類系磁石材にて構成されており、その外形は断面長方形状の全体としては矩形状とされている。そして、各スロット４１〜４４は、この磁性体４５が挿入される大きさとされている。
【００４５】
次に、６６、６７は回転子鉄心２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、ステンレスや黄銅等の非磁性材料の板材により構成され、固定子鉄心２６と略同形状となるように、凹状部３２〜３５に対応する位置には切欠部８１・・・が成形され、風孔６１〜６４に対応する位置にも同様の風孔８２・・・が穿設されている（図５）。
【００４６】
そして、この端面部材６６、６７にも前記貫通孔４７〜５０に対応する位置に貫通孔が穿設されている。
【００４７】
尚、７２は端面部材６６の上方に位置して回転子５に取り付けられた円盤状のオイル分離用のプレートであり、７３はプレート７２と端面部材６６間に取り付けられたバランスウエイトである（図４、図６参照）。
【００４８】
係る構成で、電動機２の固定子４の固定子巻線７に通電されると、回転磁界が形成されて回転子５が回転する。この回転子５の回転により回転軸６を介してシリンダ９、１０内のローラ１３、１４が偏心回転され、吸入管２３、２４から吸入された吸入ガスは圧縮される。
【００４９】
圧縮された高圧のガスは前記連通孔を介してシリンダ９からカップマフラ１９内に吐出され、このカップマフラ１９に形成された吐出孔８３、８３（図７）から上方の密閉容器１０１内に吐出される。一方、シリンダ１０からは前記連通孔を介してカップマフラ２０に吐出され、貫通孔７９を経てカップマフラ１９内に入り、同様に吐出孔８３、８３から上方の密閉容器１内に吐出される。
【００５０】
吐出された高圧ガスは図７に矢印で示す如く、電動機２の前記固定子４内の隙間Ｇや固定子鉄心７４と回転子５との間の隙間、回転子鉄心２６の凹状部３２〜３５、風孔６１〜６２および端面部材６６、６７の切欠部８１・・・、風孔８２・・・を通過して上昇する。そして、プレート７２に当たり、遠心力で外側に向かい、ガスは吐出管２２から吐出されると共に、オイルは通路７７内を経て流下し、密閉容器１内底部のオイル溜まりＢに帰還する。
【００５１】
このように、電動機２内には固定子２内の比較的大きい隙間Ｇや回転子鉄心２６の凹状部３２〜３５、風孔６１〜６２および端面部材６６、６７の切欠部８１・・・、風孔８２・・・が形成されているので、上昇するガスの流速は比較的低くなる。従って、ガスとオイルは分離し易い状態となる。
【００５２】
また、磁極集中巻方式のモータであるため、固定子巻線７が固定子鉄心７４から上方に突出する寸法は従来より低くなる。そのため、プレート７２から外方に向かうオイルは固定子巻線７を容易に越え、密閉容器１の内壁に当たって通路７７に向かうようになる。
【００５３】
これらにより、オイル分離のための空間を密閉容器１内に大きく確保する必要が無くなり、電動機２自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機Ｃの全体寸法の縮小を図ることが可能となる。
【００５４】
ここで、図８は電動機２の固定子巻線７の上端から密閉容器１のエンドキャップ部１Ｂの上壁下面まで距離をＬ１、電動機２の固定子４の固定子巻線７の上下寸法をＬ２としたときに、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）を種々変更した場合における密閉型回転圧縮機１の全高Ｌと吐出管２２からのオイル吐出量を示している。尚、各値は電動機としてＡＣモータを使用した従来の密閉型回転圧縮機の全高Ｌを１００、オイル吐出量を１００とした場合の比率で表されている。
また、図中ＤＣブラシレスモータとは前記図１４に示した従来の密閉型回転圧縮機１００の場合の各値を示している。
【００５５】
この図から明らかな如く、固定子４よりも上方の密閉容器１内空間を縮小して行って、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）が０．３となると、全高ＬはＡＣモータ密閉型回転圧縮機の７７％まで縮小されるが、オイル吐出量は９０％まで増大する（従来のＤＣモータ密閉型回転圧縮機１００も９０％である）。
【００５６】
そして、逆に固定子４よりも上方の密閉容器１内空間を拡大して行って、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）が０．６となると、全高ＬはＡＣモータ密閉型回転圧縮機のと同等となるが（１００％）、オイル吐出量は８％まで激減する。
【００５７】
そこで、実施例では０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６となるように各寸法を設定している。これにより、密閉容器１からのオイル吐出量を従来同等としながら、密閉型回転圧縮機Ｃの高さ寸法を著しく縮小し、或いは、密閉型回転圧縮機Ｃの高さ寸法を従来同等としながら、オイル吐出量を著しく低減させることができるようになる。
【００５８】
また、図８の最下段は、通路７７の面積と隙間Ｇを加えた固定子４部分の全通路面積（上下に連通される通路面積）Ｘの密閉容器１の内周断面積Ｙに対する割合を示している。
即ち、Ｘ＝通路７７の面積＋隙間Ｇの面積
Ｙ＝密閉容器１の内周断面積
図８の最下段の割合＝Ｘ／Ｙ×１００（％）
【００５９】
固定子４よりも上方の密閉容器１内空間を縮小していって全高Ｌの比率を７７％まで縮小した場合、上記割合が３．８％以上５．５％以下であればオイル吐出量は従来と同等若しくは少なくなる（ＡＣモータよりも少ない）。従って、実施例では上記割合を３．８％以上５．５％以下に設定している。
【００６０】
特に、隙間Ｇの通路面積を通路７７の面積よりも大きく設定しており、図２の例では隙間Ｇの面積は２６６．４平方ミリメートル、通路７７の面積は２４６．０平方ミリメートルとしている。
【００６１】
ここで、図９は回転子５の他の実施例を示している。この場合、回転子鉄心２６にはカップマフラ１９の吐出孔８３、８３の上方に対応する位置に、回転子鉄心２６および端面部材６６、６７を上下に貫通する貫通孔８４、８４が形成されている。これにより、吐出孔８３、８３から吐出されたガスは図９に矢印で示す如く円滑に貫通孔６１〜６４に流入し、上昇できるようになるので、ガス流速を更に低下させてオイル分離性を一層改善することができるようになる。
【００６２】
また、図１０および図１１は固定子４の他の実施例を示している。この場合、固定子鉄心７４の外周面に６箇所形成された切欠７６は各図に示す如く、その断面形状が固定子４の外周側で狭くくびれ、楕円状に内側が広くなった凹形状とされており、このくびれた部分以外の固定子鉄心７４の外周面が密閉容器１のシェル部１Ｂの内壁に当接する構成とされている。
【００６３】
これにより、切欠７６内には断面形状が固定子４の外周側が狭く、内側が広くなる通路７７が構成されることになるので、オイル戻りのための通路７７の面積を広く確保しながら、固定子４と密閉容器１との当接面積を拡大できる。特に、一箇所の非当接部分の面積も縮小させられるので、密閉容器１が内側に凹むなどの不都合を未然に回避できる。
【００６４】
尚、この場合、通路７７はシェル部１Ｂの内壁に連通しているので、この内壁を伝ってオイルは円滑に流下できる。
【００６５】
次に、図１２は本発明の密閉型回転圧縮機Ｃの他の実施例を示している。この場合、密閉容器１には外部にバイパス管２１が取り付けられており、このバイパス管２１は貫通孔７９と電動機２の下側の密閉容器１内空間とを連通している。これにより、カップマフラ２０に吐出されたガスはバイパス管２１にも流入するようになり、その上端出口から電動機２の下側に水平方向で吐出されるようになる。尚、図中図１と同一符号は同一若しくは同様の機能を奏するものであり、前記Ｌ１とＬ２の寸法関係も図１と同様に設定されているものとする。
【００６６】
但し、この場合には図１に加えて固定子４の固定子鉄心７４の積厚をＳＨ、固定子鉄心７４からエンドキャップ部１Ｂの下端縁（１ＢＢで示す）までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
となるように各寸法が設定されている。
【００６７】
ここで、磁極集中巻方式のモータはスロット部の数が少ないためコギングトルクが大きく、モータ振動も大きくなる。このモータ振動は密閉容器１に伝達され、騒音となって外部に伝わるが、前記固定子鉄心７４からエンドキャップ部１Ｂの下端縁１ＢＢまでの距離Ｔが大きくなるほど密閉容器１の振動は大きくなる。
【００６８】
この様子は図１３に示されている。即ち、前記距離Ｔが大きくなりＴ／ＳＨ＝１となると音圧レベルが増大していることが分かる。従って、実施例の如き寸法範囲に設定することにより、密閉容器１自体の振動を抑制し、騒音を低下させることが可能となる。尚、騒音低減にはエンドキャップ部１Ｂの高さ寸法を拡張する方法もあるが、それでは密閉型回転圧縮機Ｃの高さ寸法が拡大されてしまうので採用できない。
【００６９】
上記下限の０．１５は構造上の実用範囲で決定したものである。また、係る寸法関係は図１の実施例においても当然に適用されているものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００７１】
特に、密閉容器内底部に回転圧縮要素を収納し、その上方に電動要素を配置すると共に、密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、電動要素の固定子巻線の上端から密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、電動要素の固定子の上下寸法をＬ２とした場合に、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
となるように各寸法を設定しているので、密閉容器からのオイル吐出量を従来同等としながら、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を著しく縮小し、或いは、密閉型回転圧縮機の高さ寸法を従来同等としながら、オイル吐出量を著しく低減させることができるようになるものである。
【００７２】
請求項２の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、電動要素を、密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において回転軸に回転自在に支持された回転子と、固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、各歯部にスロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成したので、係る磁極集中巻方式のモータの採用により、固定子鉄心からの固定子巻線の突出寸法が小さくなると共に、オイル分離効果も良好となる。これにより、オイル分離のための空間を密閉容器内に大きく確保する必要が無くなり、電動要素自体の小型化と合わせて密閉型回転圧縮機の全体寸法の縮小を図ることができるようになるものである。
【００７３】
特に、密閉容器は、電動要素と回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心からエンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
となるように各寸法を設定したので、コギングトルクが大きく、振動が大きくなりがちな磁極集中巻方式モータを採用した場合にも密閉容器自体の振動を抑制し、騒音を低下させることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した一実施例の密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。
【図２】 図１に示す密閉型回転圧縮機の平断面図である。
【図３】 図１に示す密閉型回転圧縮機の固定子鉄心と回転子鉄心の平面図である。
【図４】 図１に示す密閉型回転圧縮機の回転子の縦断側面図である。
【図５】 図１に示す密閉型回転圧縮機の回転子の下面図である。
【図６】 図１に示す密閉型回転圧縮機の回転子の上面図である。
【図７】 図１に示す密閉型回転圧縮機の電動機部分の拡大縦断側面図である。
【図８】 図１中のＬ１とＬ２を変化させた場合の密閉型回転圧縮機の全高とオイル吐出量の関係を示す図である。
【図９】 本発明の他の実施例の密閉型回転圧縮機の電動機部分の拡大断面図である。
【図１０】 本発明のもう一つの実施例の密閉型回転圧縮機の平断面図である。
【図１１】 図１０に示す密閉型回転圧縮機の固定子鉄心と回転子鉄心の平面図である。
【図１２】 本発明の更にもう一つの実施例の密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。
【図１３】 図１２中のＳＨとＴを変化させた場合の騒音値を示す図である。
【図１４】 従来の密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。
【図１５】 図１５に示す密閉型回転圧縮機の平断面図である。
【図１６】 図１５の密閉型回転圧縮機の固定子鉄心と回転子鉄心の平面図である。
【符号の説明】
Ｃ 圧縮機
１ 密閉容器
１Ａ シェル部
１Ｂ エンドキャップ部
２ 電動機
４ 固定子
５ 回転子
６ 回転軸
７ 固定子巻線
２６ 回転子鉄心
３２〜３５ 凹状部
６６、６７ 端面部材
７４ 固定子鉄心
７６ 切欠部
７７ 通路
８１ 切欠部
Claims (2)
- 密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、
前記電動要素を、前記密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において前記回転軸に回転自在に支持された回転子と、前記固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、前記各歯部に前記スロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成すると共に、前記密閉容器内底部に前記回転圧縮要素を収納し、その上方に前記電動要素を配置して前記密閉容器の上壁に吐出管を取り付け、前記電動要素の固定子巻線の上端から前記密閉容器の上壁下面までの距離をＬ１、前記電動要素の固定子巻線の上下寸法をＬ２とした場合、
０．３≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．６
の範囲に設定したことを特徴とする密閉型回転圧縮機。 - 密閉容器内に電動要素と、この電動要素に連結された回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る密閉型回転圧縮機において、
前記電動要素を、前記密閉容器の内壁に固定された固定子と、この固定子の内側において前記回転軸に回転自在に支持された回転子と、前記固定子を構成する固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成された複数の歯部およびスロット部と、前記各歯部に前記スロット部を利用して直接巻回された固定子巻線とから成る磁極集中巻方式のモータにより構成すると共に、前記密閉容器は、前記電動要素と前記回転圧縮要素を収納した一端が開口するシェル部と、このシェル部の開口を閉塞するエンドキャップ部とから成り、前記電動要素の固定子の固定子鉄心の積厚をＳＨ、この固定子鉄心から前記エンドキャップ部の端縁までの距離をＴとした場合、
０．１５＜Ｔ／ＳＨ＜０．５
の範囲に設定したことを特徴とする密閉型回転圧縮機。
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