KR101096353B1

KR101096353B1 - 밀폐형 압축기 및 냉동 사이클 장치

Info

Publication number: KR101096353B1
Application number: KR1020090060062A
Authority: KR
Inventors: 오사무 카자마; 토모아키 오이카와; 타카히로 츠츠미; 요시카즈 후지스에; 카즈히토 모리시마
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-12-20
Also published as: EP2207254A3; JP2010166643A; EP2207254A2; CN101776056A; KR20100083680A

Abstract

과제

전동기의 권선에 염가의 알루미늄선을 사용하면서도, 생산성이 높고 또한 품질을 높게 유지할 수 있는 밀폐형 압축기 및 그 밀폐형 압축기를 사용하는 냉동 사이클 장치를 제공한다.

해결 수단

본 발명에 관한 밀폐형 압축기(130)는, 밀폐 용기(101) 내에 고정자를 갖는 전동 요소(103)와, 이 전동 요소(103)에 의해 구동되고, 냉매를 압축하는 압축 요소(102)를 수납하는 밀폐형 압축기(130)에 있어서, 고정자(1)는, 복수개의 자극치(磁極齒)를 갖는 고정자 철심과, 자극치에 삽입되는 절연부재(3)와, 자극치에 절연부재(3)를 통하여 권회되고, 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하는 권선(4)과, 절연부재(3)에 마련되고, 권선(4)의 결선을 행하는 권선 결선부와, 권선 결선부에 사용되는 압접 단자를 구비한 것이다.

Description

밀폐형 압축기 및 냉동 사이클 장치{HERMETIC COMPRESSOR AND REFRIGERATING CYCLE APPARATUS}

본 발명은, 압축기를 구동하는 전동기에 비용이 싼 알루미늄선을 사용하면서, 생산성이 높고 신뢰성을 높인 밀폐형 압축기 및 그 밀폐형 압축기를 사용하는 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.

종래의 밀폐형 압축기는, 일반적으로 압축 기구를 구동하는 전동기의 권선에 구리선을 사용하고 있지만, 구리선은 비용이 높기 때문에, 알루미늄선을 사용하고 있는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).

특허문헌1 : 일본 특개2008-173001호 공보

종래의 밀폐형 압축기는 비용 삭감을 위해, 전동기의 권선에 알루미늄선을 사용하고 있는 것이 있지만, 알루미늄선은 결선부 등의 용접이 어렵다는 과제가 있다.

종래, 구리선에서는 권선의 결선부를 접속할 때에 솔더링이나 납접이 일반적였지만, 알루미늄은 산화하기 쉽고 알루미늄 표면에 산화 알루미늄이 생성되면, 제거하기가 어렵다. 알루미늄의 융점이 660℃임에 대해 산화 알루미늄의 융점이 2030℃이고, 플럭스를 사용할 필요가 있다. 플럭스가 잔류하면 밀폐형 압축기에 있어서는 이물(異物)이 되어, 밀폐형 압축기 또는 밀폐형 압축기를 사용하는 냉동 사이클 장치에 악영향을 줄 가능성이 있는 등의 과제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 전동기의 권선에 염가의 알루미늄선을 사용하면서도, 생산성이 높고 또한 품질을 높게 유지할 수 있는 밀폐형 압축기 및 그 밀폐형 압축기를 사용하는 냉동 사이클 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 밀폐형 압축기는, 밀폐 용기 내에 고정자를 갖는 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되고, 냉매를 압축하는 압축 요소를 수납하는 밀폐형 압축기에 있어서,

고정자는,

복수개의 자극치(磁極齒)를 갖는 고정자 철심과,

자극치에 삽입되는 절연부재와,

자극치에 절연부재를 통하여 권회(卷回)되고, 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하는 권선과,

절연부재에 마련되고, 권선의 결선을 행하는 권선 결선부와,

권선 결선부에 사용되는 압접 단자를 구비한 것이다.

본 발명에 관한 밀폐형 압축기는, 권선의 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하도록 구성하였기 때문에, 염가로 제조할 수 있다는 효과를 갖는다. 또한, 권선 결선부에 압접 단자를 사용하도록 구성하였기 때문에, 생산성이 높고 또한 품질을 높게 유지할 수 있다는 효과를 갖는다.

실시의 형태 1

도 1 내지 도 7은, 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 1은 고정자(1)의 상면도, 도 2는 절연부재(3)의 구조를 도시하는 도면((a)는 상면도, (b)는 정면도, (c)는 측면도), 도 3은 고정자(1)의 권선(4)의 결선도, 도 4는 고정자(1)의 권선(4)의 회로도, 도 5는 캐비티(51, 52)에 압접 단자(8)가 삽입되어 권선(4)과 점퍼선이 전기적으로 접속되는 양태를 도시하는 사시도, 도 6은 밀폐형 압축기(130)의 종단면도, 도 7은 도 6의 A-A 단면도이다.

우선, 본 실시의 형태의 개요를 설명한다. 밀폐형 압축기의 비용 삭감을 위 해, 전동기의 권선에 알루미늄선을 사용한다. 그러나, 이미 기술한 바와 같이, 알루미늄선은 결선부 등의 용접이 어렵다는 과제가 있다.

동선과 마찬가지로, 알루미늄선을 사용하는 권선의 결선부를 접속할 때에 납접을 행하면, 알루미늄은 산화하기 쉽고 알루미늄 표면에 산화 알루미늄이 생성된다. 알루미늄의 융점이 660℃임에 대해 산화 알루미늄의 융점은 2030℃이고, 제거하기가 어렵다.

그 때문에, 알루미늄선의 납접에는 플럭스를 사용할 필요가 있다.

금속의 표면은 통상 산화 피막에 의해 덮이고, 온도가 상승하면 산화 작용이 심하게 진행하고, 산화가 진전되어 산화막이 두꺼워진다. 납접은 청정한 고체 금속(모재)과 용융 금속(납재)이 접촉한 때에 일어나는 "젖음" 현상에 의헤 행하여지기 때문에, 적절한 납접을 행하기 위해서는, 모재와 용융 납의 표면 산화 피막의 제거 및 가열중의 산화 방지를 행할 필요가 있다. 이 때문에 산화 피막의 제거와 가열중의 산화 방지를 목적으로 사용하는 것이 플럭스이다. 플럭스는 모재·납재에 맞추어서 가장 적절한 것을 선정할 필요가 있다.

알루미늄선의 납접에 사용한 플럭스가 잔류하면 밀폐형 압축기에서는 이물이 되어, 밀폐형 압축기 또는 밀폐형 압축기를 사용하는 냉동 사이클 장치에 악영향을 줄 가능성이 있는 등의 과제가 있다.

그래서, 본 실시의 형태의 밀폐형 압축기에서는, 전동기의 권선의 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하고, 권선의 결선을 압접 단자를 사용하여 행하는 것이다. 알루미늄선의 결선을 납접으로 행하지 않기 때문에, 플럭스가 잔류할 우려가 없다.

전동기의 권선의 적어도 일부에 알루미늄선을 사용한다는 것은, 예를 들면 2개(本) 감기의 권선인 경우에, 알루미늄선과 구리선을 조합시키는 케이스도 포함하는 것을 말한다.

전동기의 권선의 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하고, 권선의 결선을 압접 단자를 사용하여 행하는 경우, 예를 들면 압접 단자의 재료가 황동이면, 알루미늄과 황동의 접촉에 의한 전해(電解) 부식이 우려된다. 그러나, 밀폐형 압축기의 수분량은 엄격하게 관리되기 때문에, 밀폐형 압축기 내라면, 알루미늄과 황동의 접촉에 의한 전해 부식 발생의 우려는 적다.

우선, 권선의 결선을 압접 단자를 사용하여 행하는 고정자의 한 예를 설명한다.

도 1에 도시하는 고정자(1)는, 고정자 철심(2)이 9개의 자극치를 가지며, 각 자극치에 집중권(集中卷) 방식의 권선(4)이 시행된다. 9개가 독립한 권선(4)을 접속하여 3상·6극의 권선을 구성한다. 상세는 후술한다.

각 자극치에 집중권 방식의 권선(4)을 시행하는 경우, 각 자극치 각각에 절연부재(3)를 장착하고 나서 권선을 행한다.

각 자극치의 권선(4)은 독립하여 있고, 각 자극치의 권선(4)의 각각이 감기시작 단말(端末)과 감기끝 단말을 갖는다.

따라서 9개가 독립한 권선(4)을 접속하여 3상·6극의 권선을 구성하는데는, 각 자극치의 권선(4)을 접속할 필요가 있다. 각 자극치의 권선(4)을 접속하는 선(線)을, 점퍼선(리드측 점퍼선, 중성점측 점퍼선)으로 접속한다.

각 자극치의 절연부재(3)는, 각각이 압접 단자를 사용하는 권선 결선부를 가지며, 그 권선 결선부로 각 자극치의 권선(4)의 감기시작 단말과 감기끝 단말, 점퍼선 및 리드선(외부 전원과의 접속용)의 접속을 행하는 것이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 고정자(1)는 박판 전자 강판을 타발(打拔)하여 형성되는 코어 시트를 적층함으로써 자극치를 갖는 부재를 구성하고, 각각의 부재가 코어 시트에 요철을 형성하고 만들어진 코킹에 의해 회전 자유롭게 연결하고(조인트 랩 방식이라고 한다), 자극치가 내주측을 향한 상태로 원환형상으로 닫히는 고정자 철심(2)과, 이 고정자 철심(2)의 각 자극치에 절연부재(3)를 통하여 직접 감긴 권선(4)을 구비한다.

조인트 랩 방식의 고정자 철심(2)은, 자극치가 외주측을 향하여 원환형상으로 열린 상태(역(逆) 휘어짐)로, 각 자극치에 절연부재(3)를 통하여 권선(4)을, 플레이어를 이용하여 직접 감을 수 있다. 그 때문에, 권선(4)은 정렬하여 감아짐과 함께, 점적률(占積率)을 높일 수 있다.

권선(4)은 각 상(相) 3개씩의 합계 9개의 코일(u1 내지 u3, v1 내지 v3, w1 내지 w3)이, 회전 방향(도 1에서는, 반시계 방향)으로 u상, v상, w상의 순서로 반복 배치된다.

그리고 고정자 철심(2)의 한쪽의 단면에는, 각각의 절연부재(3)에 와이어를 받는 역할을 다하는 캐비티(51, 52)가 형성되어 있다. 절연부재(3)의 재료는, 예를 들면 LCP(액정 폴리머)이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 캐비티(51)에는 2개의 와이어 구속홈(拘束溝)(51a, 51b)이 마련되어 있다. 또한, 캐비티(52)에도 2개의 와이어 구속홈(52a, 52b)이 마련되어 있다.

또한, 절연부재(3)는, 절연부재의 동체부(31), 절연부재의 회전자측 권선 지지부(32), 절연부재의 자극치 감합 홈(33)을 구비한다. 고정자 철심(2)의 자극치의 한쪽의 축방향 단면(端面)에서 절연부재의 자극치 감합 홈(33)을 감입(嵌入)한다.

또한, 도시는 하지 않지만, 캐비티(51, 52)를 구비하지 않는 절연부재(3)가, 고정자 철심(2)의 자극치의 다른쪽의 축방향 단면에서 마찬가지로 감입된다.

권선(4)은, 캐비티(51, 52)와 절연부재의 회전자측 권선 지지부(32) 사이의 절연부재의 동체부(31)에 권회되게 된다.

도 3의 고정자(1)의 결선도를 도시하는 바와 같이, 각 상마다 감기시작 단말(4a)끼리가 리드측 점퍼선(61 내지 66)에 의해 접속된다(또한, 도 4의 회로도도 참조).

상세하게는, u상의 코일(u1)의 감기시작 단말(4a)과, 코일(u2)의 감기시작 단말(4a)이 리드측 점퍼선(61)에 의해 접속되고, 코일(u2)의 감기시작 단말(4a)과, 코일(u3)의 감기시작 단말(4a)이 리드측 점퍼선(62)에 의해 접속된다.

또한, v상의 코일(v1)의 감기시작 단말(4a)과, 코일(v2)의 감기시작 단말(4a)이 리드측 점퍼선(63)에 의해 접속되고, 코일(v2)의 감기시작 단말(4a)과, 코일(v3)의 감기시작 단말(4a)이 리드측 점퍼선(64)에 의해 접속된다.

또한, w상의 코일(w1)의 감기시작 단말(4a)과, 코일(w2)의 감기시작 단말(4a)이 리드측 점퍼선(65)에 의해 접속되고, 코일(w2)의 감기시작 단말(4a)과, 코일(w3)의 감기시작 단말(4a)이 리드측 점퍼선(66)에 의해 접속된다.

감기끝 단말(4b)은, 이웃하는 u상, v상, w상의 코일끼리가 중성점측 점퍼선(71 내지 76)에 의해 접속되어 있다.

상세하게는, 코일(u1)의 감기끝 단말(4b)과, 코일(v1)의 감기끝 단말(4b)이 중성점측 점퍼선(71)으로 접속되고, 코일(v1)의 감기끝 단말(4b)과, 코일(w1)의 감기끝 단말(4b)이 중성점측 점퍼선(72)으로 접속된다.

또한, 코일(u2)의 감기끝 단말(4b)과, 코일(v2)의 감기끝 단말(4b)이 중성점측 점퍼선(73)으로 접속되고, 코일(v2)의 감기끝 단말(4b)과, 코일(w2)의 감기끝 단말(4b)이 중성점측 점퍼선(74)으로 접속된다.

또한, 코일(u3)의 감기끝 단말(4b)과, 코일(v3)의 감기끝 단말(4b)이 중성점측 점퍼선(75)으로 접속되고, 코일(v3)의 감기끝 단말(4b)과, 코일(w3)의 감기끝 단말(4b)이 중성점측 점퍼선(76)으로 접속된다.

고정자(1)의 권선(4)은, 이상과 같이 결선되기 때문에, 코일(u1, v1, w1)로 하나의 Y결선을 형성하고, 코일(u2, v2, w2)로 다른 하나의 Y결선을 형성하고, 코일(u3, v3, w3)로 또다른 하나의 Y결선을 형성한다. 그리고, 그들의 3개의 Y결선이 병렬로 접속된다.

또한, 코일(u1, u2, u3)을 직렬로 접속하고, 또한 코일(v1, v2, v3)을 직렬로 접속하고, 또한 코일(w1, w2, w3)을 직렬로 접속함으로써 하나의 Y결선을 형성하는 등 다른 결선 방법이라도 좋다.

재차 도 1로 되돌아온다. 각 코일(u1 내지 w3)의 절연부재(3)에 있어서, 권 선(4)으로부터 인출되는 감기시작 단말(4a)이, 캐비티(51)의 와이어 구속홈(51a)에 장착되고, 감기끝 단말(4b)이, 캐비티(52)의 와이어 구속홈(52b)에 장착된다(도 5도 참조).

또한, 리드측 점퍼선(61)이 코일(u1 내지 u2), 리드측 점퍼선(62)이 코일(u2 내지 u3), 리드측 점퍼선(63)이 코일(v1 내지 v2), 리드측 점퍼선(64)이 코일(v2 내지 v3), 리드측 점퍼선(65)이 코일(w1 내지 w2), 리드측 점퍼선(66)이 코일(w2 내지 w3)을 연결하도록 캐비티(51)의 와이어 구속홈(51b)에 장착된다.

이 때, 코일(u2, v2, w2)에 관해서는, 와이어 구속홈(51b)에 2개의 리드측 점퍼선이 장착되어 있게 된다.

즉, 코일(u2)에는, 와이어 구속홈(51b)에 리드측 점퍼선(61) 및 리드측 점퍼선(62)이 장착된다.

또한, 코일(v2)에는, 와이어 구속홈(51b)에 리드측 점퍼선(63) 및 리드측 점퍼선(64)이 장착된다.

또한, 코일(w2)에는, 와이어 구속홈(51b)에 리드측 점퍼선(65) 및 리드측 점퍼선(66)이 장착된다.

또한, 중성점측 점퍼선(71)이 코일(u1 내지 v1), 중성점측 점퍼선(72)이 코일(v1 내지 w1), 중성점측 점퍼선(73)이 코일(u2 내지 v2), 중성점측 점퍼선(74)이 코일(v2 내지 w2), 중성점측 점퍼선(75)이 코일(u3 내지 v3), 중성점측 점퍼선(76)이 v3 내지 w3을 연결하도록 캐비티(52)의 와이어 구속홈(52a)에 장착된다.

이 때, 코일(v1, v2, v3)에 관해서는, 와이어 구속홈(52a)에 2개의 중성점측 점퍼선이 장착되어 있게 된다.

즉, 코일(v1)에는, 와이어 구속홈(52a)에 중성점측 점퍼선(71) 및 중성점측 점퍼선(72)이 장착된다.

또한, 코일(v2)에는, 와이어 구속홈(52a)에 중성점측 점퍼선(73) 및 중성점측 점퍼선(74)이 장착된다.

또한, 코일(v3)에는, 와이어 구속홈(52a)에 중성점측 점퍼선(75) 및 중성점측 점퍼선(76)이 장착된다.

코일(v2)에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 6개의 와이어가 모이게 된다.

(1) 코일(v2)의 감기시작 단말(4a);

(2) 코일(v2)의 감기끝 단말(4b);

(3) 중성점측 점퍼선(73);

(4) 중성점측 점퍼선(74);

(5) 리드측 점퍼선(63);

(6) 리드측 점퍼선(64).

참고로 다른 부분에 관해서도 설명한다. 리드선(9)은, u상 리드선(9a), v상 리드선(9b) 및 w상 리드선(9c)을 구비한다.

u1에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 5개의 와이어가 모이게 된다.

(1) u상 리드선(9a);

(2) 코일(u1)의 감기시작 단말(4a);

(3) 코일(u1)의 감기끝 단말(4b);

(4) 리드측 점퍼선(61);

(5) 중성점측 점퍼선(71).

u2에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 5개의 와이어가 모이게 된다.

(1) 코일(u2)의 감기시작 단말(4a);

(2) 코일(u2)의 감기끝 단말(4b);

(3) 리드측 점퍼선(61);

(4) 리드측 점퍼선(62);

(5) 중성점측 점퍼선(73).

u3에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 4개의 와이어가 모이게 된다.

(1) 코일(u3)의 감기시작 단말(4a) ;

(2) 코일(u3)의 감기끝 단말(4b) ;

(3) 리드측 점퍼선(62) ;

(4) 중성점측 점퍼선(75).

v1에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 6개의 와이어가 모이게 된다.

(1) v상 리드선(9b);

(2) 코일(v1)의 감기시작 단말(4a);

(3) 코일(v1)의 감기끝 단말(4b);

(4) 리드측 점퍼선(63);

(5) 중성점측 점퍼선(71);

(6) 중성점측 점퍼선(72).

v3에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 6개의 와이어가 모이게 된다.

(1) 코일(v3)의 감기시작 단말(4a);

(2) 코일(v3)의 감기끝 단말(4b);

(4) 리드측 점퍼선(64);

(5) 중성점측 점퍼선(75);

(6) 중성점측 점퍼선(76).

w1에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 5개의 와이어가 모이게 된다.

(1) w상 리드선(9c);

(2) 코일(w1)의 감기시작 단말(4a);

(3) 코일(w1)의 감기끝 단말(4b);

(4) 리드측 점퍼선(65);

(5) 중성점측 점퍼선(72).

w2에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 5개의 와이어가 모이게 된다.

(1) 코일(w2)의 감기시작 단말(4a);

(2) 코일(w2)의 감기끝 단말(4b);

(3) 리드측 점퍼선(65);

(4) 리드측 점퍼선(66);

(5) 중성점측 점퍼선(74).

w3에 관해서는, 이하에 나타내는 합계 4개의 와이어가 모이게 된다.

(1) 코일(w3)의 감기시작 단말(4a);

(2) 코일(w3)의 감기끝 단말(4b);

(3) 리드측 점퍼선(66) ;

(4) 중성점측 점퍼선(76).

그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 캐비티(51, 52)에 도통용 홈(8a, 8b)을 갖는 압접 단자(8)가 각각 삽입되고, 권선(4)과 점퍼선 또는 리드선(9)이 전기적으로 접속된다. 단, 도 5에서는 리드선(9)에 관해서는 도시하고 있지 않다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 절연부재(3)의 캐비티(51)상에, 권선(4)의 감기시작 단말(4a)과 리드측 점퍼선(61 내지 66)을 배치하고, 이 위로부터 이들 와이어 지름보다도 작은 폭의 도통용 홈(8a, 8b)을 일단에 갖는 압접 단자(8)를 캐비티(51) 내에 압입한다.

압접 단자(8)의 재료는, 예를 들면 구리 또는 인청동에 니켈 등의 도금을 시행한 것이다.

권선(4)의 감기시작 단말(4a)과 리드측 점퍼선(61 내지 66)은, 캐비티(51)에 마련된 와이어 구속홈(51a, 51b)에 의해 구속되기 때문에, 감기시작 단말(4a)과 리드측 점퍼선(61 내지 66)의 절연층은 압접 단자(8)의 도통용 홈(8a, 8b)에 의해 제거된다.

이로써 권선(4) 및 압접 단자(8) 및 리드측 점퍼선(61 내지 66) 및 압접 단자(8)가 도통하기 때문에, 권선(4)과 리드측 점퍼선(61 내지 66)이 접속 상태가 된다.

마찬가지로, 절연부재(3)의 캐비티(52)상에, 권선(4)의 감기끝 단말(4b)과 중성점측 점퍼선(71 내지 76)을 배치하고, 다른 압접 단자(8)를 캐비티(52)에 삽입함에 의해, 권선(4)과 중성점측 점퍼선(71 내지 76)이 접속 상태가 된다.

상술한 바와 같이,

(1) 권선의 감기시작 단말(4a)과 리드측 점퍼선(61 내지 66)중의 1개와 리드선(9)중의 1개;

(2) 권선의 감기시작 단말(4a)과 리드측 점퍼선(61 내지 66)중의 1개 또는 2개;

(3) 감기끝 단말(4b)과 중성점측 점퍼선(71 내지 76)중의 1개 또는 2개

의 결선을 압접 단자(8)를 이용하여 용접하는 일 없이 결선할 수 있기 때문에, 권선(4)에 알루미늄선을 사용하여도 용이하게 결선할 수 있다.

상술한 바와 같이, 절연부재(3)의 캐비티(51, 52)에, 권선(4), 점퍼선(리드측 점퍼선(61 내지 66), 중성점측 점퍼선(71 내지 76)) 또는 리드선(9)(u상 리드선(9a), v상 리드선(9b) 및w상 리드선(9c))의 소정의 조합의 것을 배치하고, 압접 단자(8)를 캐비티(51, 52)에 삽입함에 의해, 그들을 접속 상태로 하는 부분을, 「권선 결선부」라고 정의한다.

여기서는, 고정자 철심(2)이 회전 자유롭게 연결되는, 조인트 랩 방식의 고정자(1)에 관해 기술하였지만, 연결 기능을 갖지 않는 분할형의 철심인 경우, 또는 모든 자극치가 분할되는 일 없이 타발된 일체형의 철심인 경우에도 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 여기서는 자극치에 직접 권회하는 집중권 방식에 관해 실시예를 기술 하였지만, 여러개의 자극치를 걸쳐서 권회되는 분포권(分布卷) 방식에 관해서도 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음에 밀폐형 압축기(130)에 관해 설명한다. 도 6에 의해 밀폐형 압축기(130)의 전체 구성을 설명한다. 도 6에 도시하는 밀폐형 압축기(130)의 한 예는, 1실린더형 로터리 압축기이다.

밀폐형 압축기(130)는, 상부 용기(101a)와 하부 용기(101b)로 구성되는 밀폐 용기(101) 내에, 냉매를 압축하는 압축 요소(102)와, 이 압축 요소(102)를 구동하는 전동 요소(103)를 수납하고 있다. 또한, 밀폐 용기(101) 내의 저부에, 압축 요소(102)의 활주부를 윤활하기 위한 냉동기유(도시 생략)가 저장되어 있다.

압축 요소(102)는, 실린더(105), 윗축받이(106), 아랫축받이(107), 회전축(104), 롤링 피스톤(109), 토출 머플러(108), 베인(도시 생략) 등으로 구성된다.

내부에 압축실이 형성된 실린더(105)는, 외주가 평면으로 보아 개략 원형이고, 내부에 평면으로 보아 개략 원형의 공간인 실린더실을 구비한다. 실린더실은, 축방향 양단이 개구하여 있다. 실린더(105)는, 측면으로 보아 소정의 축방향의 높이를 갖는다.

실린더(105)의 개략 원형의 공간인 실린더실에 연통하고, 반경 방향으로 늘어나는 평행한 베인 홈(도시 생략)이 축방향으로 관통하여 마련된다.

또한, 베인 홈의 배면(외측)에, 베인 홈에 연통하는 평면으로 보아 개략 원형의 공간인 배압실(背壓室)(도시 생략)이 마련된다.

실린더(105)에는, 냉동 사이클로부터의 흡입 가스가 통과하는 흡입 연결 관(128)이, 실린더(105)의 외주면으로부터 실린더실에 연결하여 있다.

실린더(105)에는, 개략 원형의 공간인 실린더실을 형성하는 원(圓)의 연부(緣部) 부근(전동 요소(103)측의 단면)을 노치한 토출 포트(도시 생략)가 마련된다.

롤링 피스톤(109)이, 실린더실 내를 편심 회전한다. 롤링 피스톤(109)은 링형상이고, 롤링 피스톤(109)의 내주가 회전축(104)의 편심축부(104c)에 활주 자유롭게 감합한다.

베인이 실린더(105)의 베인 홈 내에 수납되고, 배압실에 마련되는 베인 스프링(도시 생략)으로 베인이 항상 롤링 피스톤(109)에 꽉 눌려 있다. 로터리 압축기는, 밀폐 용기(101) 내가 고압이기 때문에, 운전을 시작하면 베인의 배면(배압 실측)에 밀폐 용기(101) 내의 고압과 실린더실의 압력과의 차압에 의한 힘이 작용하기 때문에, 베인 스프링은 주로 로터리 압축기의 기동시(밀폐 용기(101) 안과 실린더실의 압력에 차이가 없는 상태)에, 베인을 롤링 피스톤(109)에 꽉 누르는 목적으로 사용된다.

베인의 형상은, 평평한(둘레 방향의 두께가, 지름 방향 및 축방향의 길이보다 작다) 개략 직육면체이다.

윗축받이(106)는, 회전축(104)의 주축부(104a)(편심축부(104c)보다 위의 부분)에 활주 자유롭게 감합함과 함께, 실린더(105)의 실린더실(베인 홈도 포함한다)의 한쪽의 단면(端面)(전동 요소(103)측)을 폐색한다.

윗축받이(106)에, 토출 밸브(도시 생략)가 부착된다. 윗축받이(106)는, 측면으로 보아 개략 역T자 모양이다.

아랫축받이(107)가, 회전축(104)의 부축부(副軸部)(104b)(편심축부(104c)보다 아래의 부분)에 활주 자유롭게 감합함과 함께, 실린더(105)의 실린더실의 다른쪽(베인 홈도 포함한다)의 다른쪽의 단면(냉동기유측)을 폐색한다. 아랫축받이(107)는, 측면 개략 T자 모양이다.

윗축받이(106)에는, 그 외측(전동 요소(103)측)에 토출 머플러(108)가 부착된다. 윗축받이(106)의 토출 밸브로부터 토출되는 고온·고압의 토출 가스는, 일단 토출 머플러(108)에 들어가고, 그 후 토출 머플러(108)의 토출구멍(108a)으로부터 밀폐 용기(101) 내로 방출된다.

밀폐 용기(101)의 옆에, 냉동 사이클로부터의 저압의 냉매 가스를 흡입하고, 액냉매(液冷媒)가 되돌아오는 경우에 액냉매가 직접 실린더(105)의 실린더실에 흡입되는 것을 억제하는 흡입 머플러(127)가 마련된다. 흡입 머플러(127)는, 실린더(105)의 흡입 포트에 흡입 연결관(128)을 통하여 접속한다. 흡입 머플러(127)는, 용접 등에 의해 밀폐 용기(101)의 측면에 고정된다.

압축 요소(200)에서 압축된 고온·고압의 가스 냉매는, 토출 머플러(108)의 토출구멍(108a)으로부터 전동 요소(103)를 통과하여, 토출관(129)으로부터 외부의 냉매 회로(도시 생략)에 토출된다.

다음에 전동 요소(103)에 관해 설명하는데, 도 6 이외에 도 7도 참조하면서 설명한다. 전동 요소(103)는, 고정자(1)와 회전자(5)를 구비한다. 전동 요소(103)는, 예를 들면, 브러시레스 DC 모터이다.

고정자(1)의 리드선(9)은, 밀폐 용기(101)의 외부로부터 전력을 공급하기 위해 상부 용기(101a)에 마련된 유리 단자(119)에 접속된다.

또한, 고정자 철심(2)은 외경이 하부 용기(101b)의 내경보다 크고, 하부 용기(101b)에 수축끼워맞추어(shrinkage fit) 고정된다.

회전자(5)는, 고정자(1)와 마찬가지로 박판 전자 강판을 타발하여 형성된 회전자 코어 시트를 적층하여 회전자 철심(21)이 구성된다.

회전자 철심(21)은, 회전자 철심(21)의 외주 연부에 따라 형성된 자석 삽입구멍(22)(6개)과, 바람구멍(23)(9개)을 갖는다. 자석 삽입구멍(22)에는, 각각 영구 자석(24)(6개)이 삽입된다.

회전자 철심(21)의 축방향 양단부에, 윗밸런스 웨이트(25a) 및 아랫밸런스 웨이트(25b)가 각각 배치된다.

윗밸런스 웨이트(25a)는, 회전자 철심(21)의 축방향 상단부(유리 단자(119)측)에 배치된다.

아랫밸런스 웨이트(25b)는, 회전자 철심(21)의 축방향 하단부(압축 요소(102)측)에 배치된다.

윗밸런스 웨이트(25a) 및 아랫밸런스 웨이트(25b)는, 영구 자석(24)의 비산을 방지하는 역할을 겸하고 있다.

윗밸런스 웨이트(25a), 아랫밸런스 웨이트(25b) 및 회전자 철심(21)은, 리벳(26)(3개)으로 고정된다. 리벳(26)은, 회전자 철심(21)에 마련된 리벳구멍(27)에 삽입된다.

회전자 철심(21)에 형성된 바람구멍(23)은, 압축 요소(102)로부터 토출된 냉매 가스를 밀폐 용기(101)의 상부로 유도함과 함께, 냉매 가스와 함께 밀폐 용기(101)의 상부에 도출된 냉동기유를 밀폐 용기(101)의 하부로 떨어뜨리기 위한 역할을 갖는다.

회전자 철심(21)의 축방향 상단부(유리 단자(119)측)에, 개략 원판형상의 기름 분리기(40)가 마련된다. 기름 분리기(40)는, 원심력에 의해 회전자 철심(21)의 바람구멍(23)을 통과한 냉동기유를 포함한 냉매 가스로부터 냉동기유를 분리한다.

회전자 철심(21)의 내경은 회전축(104)의 주축부(104a)의 외경보다 작고, 회전자 철심(21)은 회전축(104)의 주축부(104a)에 수축끼워맞추어 고정된다.

밀폐형 압축기(130)는, 저압측이 영도(零度) 이하가 되는 상황이 있고, 밀폐 용기(101) 내에 물이 들어가면, 물이 동결하여 냉매의 흐름을 저해하고 밀폐형 압축기(130)의 고장의 원인이 된다. 그 때문에, 냉동 사이클(밀폐형 압축기(130))의 수분량(水分量)은, 예를 들면 냉매량의 500ppm 이하가 되도록 엄격하게 관리된다.

수분량이 극히 적은 밀폐형 압축기(130) 내에, 본 실시의 형태의 고정자(1)는 마련된다. 그 때문에, 압접 단자(8)의 재료에 구리 또는 인청동에 니켈 등이 도금을 시행한 것 등의 알루미늄이 전해 부식을 일으키기 쉬운 재료를 사용하여도, 고정자(1)의 권선(4)의 알루미늄선과 압접 단자(8) 사이에서 발생하기 쉬운 전해 부식을 억제할 수 있다.

여기서는 밀폐형 압축기(130)의 한 예로서, 로터리형 압축기를 사용하여 설 명하였지만, 다른 스크롤형, 왕복엔진형 등 전동 요소(103)가 밀폐 용기(101) 내에 배치된 것이면 그 구조는 묻지 않는다.

이상과 같이, 본 실시의 형태에 의하면, 밀폐형 압축기(130)에 수납되는 전동 요소(103)를 구성하는 고정자(1)의 권선(4)의 적어도 일부에 알루미늄선을 사용한다. 그리고, 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하는 권선(4)의 결선을 행하는 권선 결선부를, 절연부재(3)의 캐비티(51, 52)에 권선(4) 등을 배치하고 그곳에 압접 단자(8)를 삽입함에 의해 행하는 구성으로 하였기 때문에, 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하는 권선(4)의 결선을 납접으로 행하지 않기 때문에, 플럭스가 잔류할 우려가 없다. 또한, 수분량이 극히 적은 밀폐형 압축기(130) 내에, 본 실시의 형태의 고정자(1)는 마련되기 때문에, 압접 단자(8)의 재료에 황동 또는 인청동에 니켈 등이 도금을 시행한 것 등의 알루미늄이 전해 부식을 일으키기 쉬운 재료를 사용하여도, 고정자(1)의 권선(4)의 알루미늄선과 압접 단자(8) 사이에서 발생하기 쉬운 전해 부식을 억제할 수 있다.

따라서 전동 요소(103)의 고정자(1)의 권선(4)에 염가의 알루미늄선을 사용하면서도, 생산성이 높고 또한 품질을 높게 유지할 수 있는 밀폐형 압축기(130)를 얻을 수 있다.

실시의 형태 2

상기 실시의 형태 1에서는, 밀폐형 압축기(130)를 구성하는 전동 요소(103)의 고정자(1)의 권선(4)의 적어도 일부에, 알루미늄선을 사용하도록 하였지만, 본 실시의 형태 2에서는, 구리선에 비하여 도전율이 떨어지는 알루미늄선을 사용하여도, 전동 요소(103)의 성능의 악화를 억제할 수 있는 예를 설명한다.

도 8, 도 9는 실시의 형태 2를 도시하는 도면으로, 도 8은 절연부재(3)를 도시하는 도면((a)는 결선측 절연부재(3a)의 상면도, (b)는 결선측 절연부재(3a)의 정면도, (c)는 결선측 절연부재(3a)의 측면도, (d)는 절연 필름(34)의 정면도, (e)는 절연 필름(34)의 측면도, (f)는 반(反)결선측 절연부재(3b)의 상면도, (g)는 반결선측 절연부재(3b)의 정면도, (h)는 반결선측 절연부재(3b)의 측면도), 도 9는 도 7에 상당하는 밀폐형 압축기(130)의 단면도이다.

실시의 형태 1에서는, 일부를 도 2에 도시한 바와 같이, 수지 성형한 2분할의 절연부재(3)를 사용하였지만, 도 8에 도시하는 절연부재(3)는, 고정자 철심(2)의 외측으로 나오는 한쪽의 결선측 절연부재(3a)를 수지 성형으로 형성한다(도 8의 (a), (b), (c)). 결선측 절연부재(3a)는, 실시의 형태 1에서의 절연부재(3)의 고정자 철심(2)의 외측으로 나오는 부분과 같은 형상이다. 결선측 절연부재(3a)에, 캐비티(51, 52)가 형성되어 있다.

고정자 철심(2)의 자극치로 둘러싸인 슬롯(28) 내의 부분에 관해서는, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)나 PPS(폴리페닐렌술파이드) 등의 올리고머 추출량이 적은 저(低)올리고머 필름으로 구성되는 절연 필름(34)을 사용하고 있다(도 8의 (d), (e)). 올리고머란, 유한개(일반적으로는 10개부터 100개)의 모노머가 결합한 비교적 분자량이 낮은 중합체를 가리킨다. 절연 필름(34)의 20시간의 클로로포름 추출량에 의한 올리고머 추출량은, 1.5% 이하가 바람직하다.

또한, 도 8에 도시하는 절연부재(3)는, 고정자 철심(2)의 외측으로 나오는 다른쪽의 반결선측 절연부재(3b)를 수지 성형으로 형성한다(도 8의 (f), (g), (h)).

결선측 절연부재(3a)와 절연 필름(34)은, 소정의 방법으로 접합된다. 또한, 반결선측 절연부재(3b)와 절연 필름(34)은, 소정의 방법으로 접합된다.

절연부재(3)는, 결선측 절연부재(3a), 절연 필름(34) 및 반결선측 절연부재(3b)에 의해 구성된다.

실시의 형태 1에서 설명한 절연부재(3)는, LCP(액정 폴리머) 등의 고성능 플라스틱을 성형한 것이다. 절연부재(3)를 자극치에 삽입할 때, 자동화 하기 쉽고 제조성이 좋은 반면, 성형시에 수지를 유동시키기 때문에, 박육화에 있어서는 한계가 있다.

자극치로 둘러싸인 슬롯(28) 내에 있어서의 절연부재(3)가 차지하는 비율이 클수록, 슬롯(28)에 권회할 수 있는 전선의 양이 적어진다. 그 때문에, 슬롯(28) 내부에 있어서 자극치와 전선을 절연하는 부재에, PET나 PPS 등의 저올리고머 필름으로 구성되는 절연 필름(34)을 사용함으로써, 절연부재(3)의 박육부를 1/10 내지 1/20 정도까지 저감하여, 전선을 권회할 수 있는 면적을 크게 취할 수 있다.

도 9는 도 7에 상당하는 밀폐형 압축기(130)의 단면도이다. 도 7에 대해, 슬롯(28) 내부의 절연 필름(34)은 박육화되고, 권선(4)을 권회할 수 있는 면적이 커져서, 같은 감기 회수라도 전선의 선경을 두껍게 하는 것이 가능한 것을 알 수 있다.

알루미늄의 전도률은 구리의 60%밖에 없고, 같은 선경의 전선을 사용한 경 우, 줄 열에 의한 동손(銅損)이 증가하고, 전동기의 효율은 악화한다. 슬롯(28) 내부의 절연을 절연 필름(34)으로 함에 의해, 권선(4)을 권회할 수 있는 면적이 증가하고, 구리선과 같은 감기 회수를 얻는데 굵은 권선을 사용할 수 있기 때문에, 알루미늄선을 사용하여도 구리선의 경우에 비하여 성능의 악화를 억제할 수가 있다.

이상과 같이, 절연부재(3)는, 결선측 절연부재(3a), 절연 필름(34) 및 반결선측 절연부재(3b)에 의해 구성함에 의해, 슬롯(28) 내부의 권선(4)을 권회할 수 있는 면적이 증가하고, 알루미늄선을 사용하여도 구리선에 비하여 굵은 전선을 사용할 수 있기 때문에, 성능의 저하를 억제할 수 있다.

실시의 형태 3

이상의 실시의 형태 1, 2에서는, 밀폐형 압축기(130)에 관해 설명하였지만, 여기서는 그 밀폐형 압축기(130)를 사용한 냉동 사이클 장치(200)에 관해 설명한다.

도 10은 실시의 형태 3을 도시하는 도면으로, 냉동 사이클 장치(200)의 냉매 회로의 개략 구성도이다. 도 10에서, 냉동 사이클 장치(200)는, 실시의 형태 1, 2에서 설명한 밀폐형 압축기(130), 밀폐형 압축기(130)로부터의 냉매의 흐름을 전환하는 4방 전환 밸브(131), 실외측 열교환기(132), 전동 팽창 등의 감압 장치(133), 실내측 열교환기(134), 밀폐형 압축기(130)의 흡입측 배관에 접속되고, 냉매를 저장하는 어큐뮬레이터(135)를 배관에 의해 순차적으로 접속하여 구성된다.

도 10에서, 난방 운전시는, 냉매는 실선 화살표의 방향으로 흐른다. 또한, 냉방 운전시는, 냉매는 파선 화살표의 방향으로 흐른다.

다음에, 이상과 같이 구성된 냉동 사이클 장치(200)의 동작에 관해 난방 운전, 냉방 운전의 순으로 설명한다.

난방 운전이 시작되면, 4방 전환 밸브(131)는 도 10의 실선측으로 접속되기 때문에, 밀폐형 압축기(130)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 실내측 열교환기(134)로 흐르고, 실내측 열교환기(134)에서 응축되어 액화한 후, 감압 장치(133)에서 교축되어, 저온 저압의 2상 냉매가 되고, 실외측 열교환기(132)로 흐르고, 실외측 열교환기(132)에서 증발하여 가스화하고, 그 후 4방 전환 밸브(131), 어큐뮬레이터(135)를 통과하여 재차 밀폐형 압축기(130)로 되돌아온다. 즉, 도 10의 실선 화살표로 도시하는 바와 같이 냉매는 순환한다.

다음에, 냉방 운전에 관해 설명한다. 냉방 운전이 시작되면, 4방 전환 밸브(131)는 도 10의 점선측으로 접속되기 때문에, 밀폐형 압축기(130)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 실외측 열교환기(132)로 흐르고, 실외측 열교환기(132)에서 응축되어 액화한 후, 감압 장치(133)에서 교축되어, 저온 저압의 2상 냉매가 되고, 실내측 열교환기(134)로 흐르고, 증발하여 가스화하고, 그 후 4방 전환 밸브(131), 어큐뮬레이터(135)를 통과하고 재차 밀폐형 압축기(130)로 되돌아온다. 즉, 난방 운전으로부터 냉방 운전으로 변하면, 실내측 열교환기(134)가 응축기로부터 증발기로 변하고, 실외측 열교환기(132)가 증발기로부터 응축기로 변한다.

이와 같은 냉동 사이클 장치(200)에 있어서, 밀폐형 압축기(130)의 내부도 포함하고 냉매 회로는 분해 정비를 할 수 없는 구조이기 때문에, 부품의 신뢰성을 향상할 필요가 있고, 또한 이물이 혼입되지 않도록 엄격하게 관리할 필요가 있다.

이상과 같이, 냉동 사이클 장치(200)에, 실시의 형태 1, 2의 밀폐형 압축기(130)를 사용함으로써, 고정자(1)의 권선(4)에 알루미늄선을 사용하여도 이물 혼입이 적으면서 또한 신뢰성이 높은 냉동 사이클 장치(200)를 제공할 수 있다.

밀폐형 압축기에서는, 도 11에 도시하는 냉매, 압축 기구를 윤활하는 냉동기유, 절연부재 및 절연 필름에 사용되는 재료의 조합이 사용된다.

도 1은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 고정자(1)의 상면도.

도 2는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 절연부재(3)의 구조를 도시하는 도면((a)는 상면도, (b)는 정면도, (c)는 측면도).

도 3은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 고정자(1)의 권선(4)의 결선도.

도 4는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 고정자(1)의 권선(4)의 회로도.

도 5는 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 캐비티(51, 52)에 압접 단자(8)가 삽입되어 권선(4)과 점퍼선이 전기적으로 접속되는 양태를 도시하는 사시도.

도 6은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 밀폐형 압축기(130)의 종단면도.

도 7은 실시의 형태 1을 도시하는 도면으로, 도 6의 A-A 단면도.

도 8은 실시의 형태 2를 도시하는 도면으로, 절연부재(3)를 도시하는 도면((a)는 결선측 절연부재(3a)의 상면도, (b)는 결선측 절연부재(3a)의 정면도, (c)는 결선측 절연부재(3a)의 측면도, (d)는 절연 필름(34)의 정면도, (e)는 절연 필름(34)의 측면도, (f)는 반(反)결선측 절연부재(3b)의 상면도, (g)는 반결선측 절연부재(3b)의 정면도, (h)는 결선측 절연부재(3b)의 측면도).

도 9는 실시의 형태 2를 도시하는 도면으로, 도 7에 상당하는 밀폐형 압축기(130)의 단면도.

도 10은 실시의 형태 3을 도시하는 도면으로, 냉동 사이클 장치(200)의 냉매 회로의 개략 구성도.

도 11은 실시의 형태 3을 도시하는 도면으로, 냉동 회로 내에서 사용되는 냉매, 냉동기유, 절연재료의 종류를 도시하는 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 고정자 2 : 고정자 철심

3 : 절연부재 3a : 결선측 절연부재

3b : 반결선측 절연부재 4 : 권선

4a : 감기시작 단말 4b : 감기끝 단말

5 : 회전자 8 : 압접 단자

8a : 도통용 홈 8b : 도통용 홈

9 : 리드선 9a : u상 리드선

9b : v상 리드선 9c : w상 리드선

21 : 회전자 철심 22 : 자석 삽입구멍

23 : 바람구멍 24 : 영구 자석

25a : 윗밸런스 웨이트 25b : 아랫밸런스 웨이트

26 : 리벳 27 : 리벳구멍

28 : 슬롯 31 : 절연부재의 동체부

32 : 절연부재의 회전자측 권선 지지부

33 : 절연부재의 자극치 감합 홈

34 : 절연 필름 40 : 기름 분리기

51 : 캐비티 52 : 캐비티

51a : 와이어 구속홈 51b : 와이어 구속홈

52a : 와이어 구속홈 52b : 와이어 구속홈

61 내지 66 : 리드측 점퍼선 71 내지 76 : 중성점측 점퍼선

101 : 밀폐 용기 101a : 상부 용기

101b : 하부 용기 102 : 압축 요소

103 : 전동 요소 104 : 회전축

104a : 주축부 104b : 부축부

104c : 편심축부 105 : 실린더

106 : 윗축받이 107 : 아랫축받이

108 : 토출 머플러 108a : 토출구멍

109 : 롤링 피스톤 119 : 유리 단자

127 : 흡입 머플러 128 : 흡입 연결관

129 : 토출관 130 : 밀폐형 압축기

131 : 4방 전환 밸브 132 : 실외측 열교환기

133 : 감압 장치 134 : 실내측 열교환기

135 : 어큐뮬레이터 200 : 냉동 사이클 장치

Claims

밀폐 용기 내에 고정자를 갖는 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되고, 냉매를 압축하는 압축 요소를 수납하는 밀폐형 압축기에 있어서,

상기 고정자는,

복수개의 자극치를 갖는 고정자 철심과,

상기 자극치에 삽입되는 절연부재와,

상기 자극치에 상기 절연부재를 통하여 권회되고, 적어도 일부에 알루미늄선을 사용하는 권선과,

상기 절연부재에 마련되고, 상기 권선의 결선을 행하는 권선 결선부와,

상기 권선 결선부에 사용되는 압접 단자를 구비하고,

상기 절연부재의 일부에, 올리고머 추출량이 적은 저올리고머 필름으로 구성되는 절연 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제 1항에 있어서,

상기 절연부재의 상기 권선 결선부에, 상기 압접 단자를 수납하는 캐비티를 마련한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 고정자 철심의 상기 자극치로 둘러싸이는 슬롯 내의 절연에, 상기 절연 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
적어도 제 1항, 제 2항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 압축기, 냉매의 흐름을 전환하는 4방 전환 밸브, 실외측 열교환기, 감압 장치 및 실내측 열교환기를 구비한 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 장치.