本发明涉及旋转式压缩机。
背景技术
以往，在旋转式压缩机的底部贮存有用于对压缩机构、马达的轴承部进行润滑的润滑油。该润滑油到达旋转式压缩机上方的上部高压空间。在专利文献1(日本特开2018-061420号公报)中公开了一种旋转式压缩机，其具备马达，该马达在马达定子具有9个凹部。
技术实现要素：
发明要解决的课题
专利文献1(日本特开2018-061420号公报)所公开的旋转式压缩机具备马达，该马达在马达定子具有9个凹部。该9个凹部作为用于使到达旋转式压缩机的外壳内的上部高压空间的润滑油向压缩机底部返回的通路而发挥功能。由此，能够抑制油上扬。但是，该9个凹部还发挥使由压缩机构压缩后的制冷剂从压缩机构排出时产生的压力的变动向压缩机的内部区域传播的作用。这成为从室外机产生噪音的主要原因。本发明的目的在于，提供一种能够抑制油上扬并且降低噪音的旋转式压缩机。
用于解决课题的手段
本发明的第一观点的旋转式压缩机具备压缩机构、覆盖压缩机构的外壳、齿和槽的数量为9个的马达定子、以及使驱动压缩机构的曲轴旋转的马达转子。外壳具有圆筒部。马达定子具有层叠多张钢板而成的层叠钢板。层叠钢板固定于圆筒部的内表面。在将层叠钢板的9个齿的径向外侧的区域设为第一区域至第九区域时，层叠钢板在第一区域至第九区域中的5个区域分别具有第一凹部。层叠钢板在第一凹部所在的5个区域以外的4个区域中的至少1个区域还具有第二凹部。在层叠钢板中，由5个第一凹部和圆筒部的内周面形成将马达定子的一侧和另一侧连通的5个第一通路。在层叠钢板中，还由第二凹部和圆筒部的内周面形成将马达定子的一侧和另一侧连通的至少1个第二通路。第一通路的面积大于第二通路的面积。
根据该结构，形成于马达定子的第一通路为5个。因此，能够在抑制油上扬的同时降低噪音。
本发明的第二观点的旋转式压缩机在第一观点的旋转式压缩机中，在将圆筒部的内周面的半径设为R时，第一通路的面积即第一面积为“πR2”的0.003倍～0.008倍。
根据该结构，能够进一步抑制油上扬。
本发明的第三观点的旋转式压缩机在第一观点或第二观点的旋转式压缩机中，第二通路的面积为第一通路的面积的10％～25％。
根据该结构，第二通路的面积能够进一步降低噪音。
本发明的第四观点的旋转式压缩机在第一观点至第三观点中的任一观点的旋转式压缩机中，圆筒部的内周面的半径设为R。在将第一通路的径向的长度的最大值设为第一最大深度D1时，第一最大深度D1为半径R的0.05倍～0.11倍的长度。
根据该结构，能够进一步抑制油上扬。
本发明的第五观点的旋转式压缩机在第三观点的旋转式压缩机中，圆筒部的内周面的半径设为R。将第一通路的径向的长度的最大值设为第一最大深度D1。在将第二通路的径向的长度的最大值设为第二最大深度D2时，第二最大深度D2为第一最大深度D1的10％～45％的长度。
根据该结构，第二通路的径向的长度能够进一步降低噪音。
本发明的第六观点的旋转式压缩机在第一观点至第五观点中的任一观点的旋转式压缩机中，1个第一通路的沿着圆筒部的内周面的周向的两端设为第一端及第二端。将曲轴的旋转中心和第一端连结起来的第一直线与将曲轴的旋转中心和第二端连结起来的第二直线所成的角度为15°～35°。
根据该结构，形成于马达定子的第一通路能够进一步抑制油上扬。
本发明的第七观点的旋转式压缩机在第一观点至第六观点中的任一观点的旋转式压缩机中，第一区域至第九区域依次排列。层叠钢板在第一区域、第二区域、第四区域、第六区域以及第八区域分别具有第一凹部。
根据该结构，由于第一凹部均匀地配置于层叠钢板的9个区域，因此，在利用热装等方法将马达固定于外壳时，能够抑制在马达定子产生应力不均衡。
附图说明
图1是本发明的实施方式的旋转式压缩机10的纵剖视图。
图2是本发明的实施方式的外壳20以及芯44的俯视图。
图3是本发明的实施方式的外壳20以及芯44的俯视图。
图4是用于表示第一通路101的数量、声级和油上扬量之间的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对作为本发明的实施方式的旋转式压缩机10进行说明。另外，以下的实施方式是本发明的具体例，并不限定本发明的技术范围。
(1)整体结构
旋转式压缩机10例如用于蒸汽压缩式的冷冻装置。在本实施方式中，旋转式压缩机10搭载于作为冷冻装置的一例的空调装置的室外机，构成空调装置的制冷剂回路的一部分。
图1是本发明的实施方式的旋转式压缩机10的纵剖视图。另外，图1所示的粗线的箭头表示制冷剂的流动。旋转式压缩机10具备压缩机构30、外壳20、马达定子41、马达转子42以及曲轴50。马达定子41为圆筒形状，设置于马达转子42的外周。通过马达定子41与马达转子42磁相互作用，马达转子42与曲轴50一起以旋转中心44c为中心进行旋转。另外，由马达定子41及马达转子42构成马达40。
(2)详细结构
(2-1)外壳20
外壳20主要收纳压缩机构30、马达定子41、马达转子42以及曲轴50。吸入管60及排出管70贯通外壳20，以确保外壳20的气密性的方式固定于外壳20。
外壳20具有上下开口的圆筒形状的圆筒部21、以及分别设置在圆筒部21的上端和下端且封闭圆筒部21的上下的开口端的碗状的上盖22a和下盖22b。圆筒部21与上盖22a和下盖22b以保持气密的方式通过焊接固定。
在外壳20的下部形成有油贮存部92。在油贮存部92贮存用于对压缩机构30等进行润滑的润滑油。
(2-2)压缩机构30
压缩机构30主要具有活塞31、前盖32、缸体33、后盖34以及消声器35。前盖32、缸体33以及后盖34通过紧固等而相互固定。
压缩机构30吸引低压的制冷剂气体而进行压缩，并排出高压的制冷剂气体。外壳20的内部空间且压缩机构30的上方的空间是排出被压缩机构30压缩后的制冷剂气体的高压空间。将该高压空间中的马达40的下方的空间称作下部高压空间90，将马达40的上方的空间称作上部高压空间91。
压缩机构30具有被前盖32、缸体33以及后盖34包围而形成的压缩室36。活塞31配置于压缩室36。压缩室36由活塞31划分为吸入室和排出室。吸入室与吸入管60连通。排出室经由后述的消声空间93而与下部高压空间90连通。
在活塞31嵌入有曲轴50的偏心轴部51。当曲轴50旋转时，活塞31以偏心轴为中心进行回转运动。借助活塞31的回转运动，吸入室以及排出室的容积周期性地变化。
前盖32具有用于支承曲轴50的上部轴承32a。上部轴承32a从前盖32的上表面的中央部朝向上方延伸而形成。前盖32具有用于向消声空间93排出压缩室36内的制冷剂的排出口。
缸体33是被夹在前盖32与后盖34之间的圆筒形状的部件。缸体33的上表面被前盖32覆盖。缸体33的下表面被后盖34覆盖。
后盖34具有用于支承曲轴50的下部轴承34a。下部轴承34a从后盖34的下表面的中央部朝向下方延伸而形成。
消声器35固定于前盖32的上表面。消声器35形成用于降低从前盖32的排出口排出制冷剂时产生的噪音的消声空间93。消声空间93是由消声器35和前盖32包围而成的空间。消声器35具有将消声空间93与下部高压空间90连通的孔。
(2-3)曲轴50
曲轴50以其旋转轴线50a与铅垂方向一致的方式配置。曲轴50以旋转轴线50a为中心进行旋转。曲轴50具有偏心轴部51。曲轴50的偏心轴部51嵌入于压缩机构30的活塞31。曲轴50的上部与马达转子42连结。
(2-4)马达40
马达40配置在压缩机构30的上方。马达40主要具有马达定子41和马达转子42。马达定子41为大致圆筒形状，固定于外壳20的圆筒部21。马达转子42为圆柱形状，配置于马达定子41的内侧。在马达定子41与马达转子42之间形成有间隙43。
(2-4-1)马达定子41
马达定子41主要具有芯44、绝缘体45以及线圈46。芯44通过热装等方法固定于圆筒部21的内周面。芯44由层叠电磁钢而成的层叠钢板80形成。绝缘体45安装于芯44的铅垂方向的两端面。绝缘体45由树脂形成。
如图2所示，芯44具有环状部44a和9个齿44b。环状部44a具有大致圆筒形状。芯44以旋转中心44c与铅垂方向平行的方式配置。9个齿44b从环状部44a的内周面44e朝向环状部44a的径向内侧突出。9个齿44b沿着环状部44a的周向等间隔地配置。以下，将在环状部44a的周向上相邻的9个齿44b之间的9个空间称为槽44d。9个齿44b与绝缘体45一起被卷绕导线，由此形成线圈46。
如图2所示，在9个齿44b的径向外侧存在第一区域A441～第九区域A449。在这些第一区域A441～第九区域A449中的任意5个区域分别形成有第一凹部81。在本实施方式中，在第一区域A441、第三区域A443、第四区域A444、第六区域A446、第八区域A448形成有第一凹部81。
第一凹部81是在马达定子41的铅垂方向上形成的缺口。由这5个第一凹部81和圆筒部21的内周面21a形成将马达定子41的一侧与另一侧连通的5个第一通路101。
另外，在9个齿44b的径向外侧的区域中除了第一凹部81所在的5个区域以外的4个区域中的至少1个区域还形成有第二凹部82。在本实施方式中，在第二区域A442、第五区域A445、第九区域A449形成有第二凹部82。还由第二凹部82和圆筒部21的内周面21a形成将马达定子41的一侧与另一侧连通的至少1个第二通路102。
另外，在第一通路101和第二通路102中，存在由焊道形成的多个凸部83。
另外，在本实施方式中，第七区域A447被封闭。
(2-4-1-1)第一通路101
第一通路101是形成于9个齿44b的径向外侧的第一区域A441～第九区域A449中的任意5个区域的通路。
第一通路101是用于使在上部高压空间91中借助制冷剂的流动所产生的离心力而与制冷剂分离并附着于外壳20的内周面的润滑油返回至油贮存部92的通路。
另外，形成于马达定子41的5个第一通路101均匀地形成在第一区域A441～第九区域A449。例如，在第一区域A441、第三区域A443、第四区域A444、第六区域A446以及第八区域A448分别形成第一通路101。这样，通过均匀地形成第一通路101，在利用热装等方法将马达40固定于外壳20时，能够抑制在马达定子41产生应力不均衡。
(2-4-1-2)第二通路102
第二通路102是形成于9个齿44b的径向外侧的区域中除了第一通路101所在的5个区域以外的4个区域中的至少1个区域的通路。
第二通路102是用于使在上部高压空间91中借助制冷剂的流动所产生的离心力而与制冷剂分离并附着于外壳20的内周面的润滑油返回至油贮存部92的通路。
(2-4-2)马达转子42
马达转子42具有转子芯47、上部板48和下部板49。转子芯47由在铅垂方向上层叠的多个金属板构成。在转子芯47中埋入有磁体。上部板48是覆盖转子芯47的上端面的金属板。下部板49是覆盖转子芯47的下端面的金属板。
(3)压缩机的动作
当马达40借助从外部电源供给的电力进行工作时，与马达转子42连结的曲轴50的偏心轴部51以旋转轴线50a为中心进行偏心旋转。借助曲轴50的旋转，嵌入有偏心轴部51的活塞31在压缩室36中以旋转轴线50a为中心旋转。借助活塞31的旋转，压缩室36的吸入室和排出室的容积周期性地变化。
在旋转式压缩机10中，低压的制冷剂气体从气液分离器(未图示)通过吸入管60被吸入压缩室36的吸入室。吸入室的容积因活塞31的旋转运动而减小。由此，吸入室的制冷剂气体被压缩，吸入室成为充满高压的制冷剂气体的排出室。高压的制冷剂气体从排出室经由排出口排出到消声空间93，并从消声空间93排出到下部高压空间90。
排出到下部高压空间90的制冷剂气体通过马达定子41与马达转子42之间的间隙43、第一通路101以及第二通路102而流入上部高压空间91。上部高压空间91的制冷剂气体通过排出管70被供给至外壳20外部的制冷剂回路。
(4)第一通道101的数量与声级和油上扬水平之间的关系
接着，对设置于马达定子41的第一通路101的数量、从旋转式压缩机10产生的声级、以及油上扬水平的关系进行说明。另外，关于“声级”和“油上扬水平”的语句的定义，如以下的(4-1)、(4-2)所示。
(4-1)声级
本发明中的声级是指旋转式压缩机10的外壳20内部的上部高压空间91中的、由排出脉动引起的压力的振幅。
在旋转式压缩机10中，在外壳20的内部空间中，产生由从压缩机构30排出的制冷剂引起的排出脉动。排出脉动是指被压缩的制冷剂从压缩机构30向排出空间周期性地流入引起的、排出空间中的压力的变动。该排出脉动在经由排出管70向压缩机外传播时，引起室外机的振动。这成为从室外机产生噪音的原因。
(4-2)油上扬水平
本发明中的油上扬水平是指由于油上扬而向压缩机外排出的润滑油的量。另外，所谓油上扬是指润滑油与从压缩机排出的高压制冷剂一起向压缩机外排出的现象。
通常，贮存于外壳20的油贮存部92的润滑油主要被供给至压缩机构30的滑动部。供给到压缩机构30的滑动部的润滑油流入压缩室36。在压缩室36中，润滑油混入制冷剂气体中。因此，从压缩机构30排出的高压制冷剂气体包含润滑油。高压制冷剂气体所包含的润滑油的一部分在马达40的上部高压空间91中借助制冷剂的流动所产生的离心力而与高压制冷剂气体分离，并附着于圆筒部21的内周面21a。附着于圆筒部21的内周面21a的润滑油顺着圆筒部21的内周面21a落下，到达马达40的马达定子41的上表面的高度位置。进而，润滑油通过芯44的第一通路101和第二通路102而落下。通过了第一通路101和第二通路102的润滑油最终返回到油贮存部92。
在润滑油未以上述那样的顺序返回到油贮存部92而是向压缩机外排出的情况下，润滑油不足，旋转式压缩机10的可靠性降低。
(4-3)
图4是表示第一通路101的数量与声级以及油上扬水平的关系的曲线图。在此，声级以及油上扬水平均为以形成有9个第一通路101的情况为基准的状态(100％)。
根据图3可知，声级在形成有9个第一通路101的状态最大，随着第一通路101的个数减少，声级也降低。换言之，认为在形成有9个第一通路101时噪音最大，随着第一通路101的个数减少，噪音变小。
例如，在将第一通路101为9个时的声级设为100％的情况下，使第一通路101的数量减少至5个时的声级降低至92％。使第一通路101的数量减少至4个时的声级降低至89％。
另一方面，油上扬水平在形成有9个第一通路101的状态和形成有5个第一通路101的状态下没有大的变化。换言之，认为如果存在5个以上的第一通路101，则能够充分地抑制油上扬。然而，若将第一通路101存在9个的状态的油上扬水平设为100％，则在使第一通路101的数量减少至4个的情况下，油上扬水平上升至500％。
根据以上可知，随着第一通路101的数量变少，声级降低，但若第一通路101的数量为4个以下，则油上扬水平急剧上升。因此，从降低噪音和抑制油上扬的观点出发，认为优选第一通路101形成有5个的状态。
(5)特征
(5-1)
以往，在马达定子的芯部分具备具有9个齿和9个槽的9槽马达的旋转式压缩机中，在马达定子的各齿的径向外侧具有9个凹部。由该9个凹部和外壳的圆筒部的内周面形成将马达定子的一侧与另一侧连通的9个通路。该9个通路作为用于使在上部高压空间中分离的润滑油返回到油贮存部的通路而发挥功能。换言之，该9个通路作为用于抑制油上扬的通路而发挥功能。
另一方面，在旋转式压缩机的外壳的内部空间中，产生由从压缩机构排出的制冷剂引起的排出脉动。排出脉动是指被压缩的制冷剂从压缩机构向排出空间周期性地流入引起的排出空间中的压力的变动。由该排出脉动引起的压力的变动经由排出管向压缩机外传播时，引起室外机的振动。这成为从室外机产生噪音的原因。在马达定子的芯部分具备具有9个齿和9个槽的9槽马达的旋转式压缩机中，排出脉动通过前述的9个通路到达上部高压空间，并经由排出管传播到压缩机外。
为了降低如上所述的从室外机产生的噪音，一直以来采用如下对策：通过在旋转式压缩机的外部卷绕隔音材料来抑制压缩机整体的振动的传播。另一方面，在本发明中，通过抑制压缩机的内部区域中的振动的传播，实现噪音的降低。
(5-2)
从压缩机构周期性地排出的制冷剂引起的排出脉动一般按照下部高压空间、将马达定子的一侧与另一侧连通的通路、上部高压空间、排出管的顺序传递压力的变动。
在本实施方式的旋转式压缩机10中，在将马达定子41的、9个齿44b的径向外侧的区域设为第一区域A441～第九区域A449时，马达定子41在第一区域A441～第九区域A449中的5个区域分别具有第一凹部81。另外，马达定子41在除了形成有第一凹部81的区域以外的4个区域中的至少1个区域具有第二凹部82。
通过这5个第一凹部81和圆筒部21的内周面21a，形成将马达定子41的一侧与另一侧连通的5个第一通路101。另外，通过至少1个第二凹部82和圆筒部21的内周面21a，形成将马达定子41的一侧与另一侧连通的至少1个第二通路102。
如上所述，排出脉动通过将马达定子的一侧与另一侧连通的通路而使压力的变动传播。
根据本发明的结构，在马达定子41形成有5个第一通路101和至少1个第二通路102。因此，与在马达定子形成有9个连通一侧与另一侧的通路的情况相比，通路的个数减少，或者通路的面积变小。
由此，排出脉动通过马达定子41的5个第一通路101和至少1个第二通路102时的流路阻力变大。
因此，排出脉动通过马达定子41的5个第一通路101和至少1个第二通路102时产生的压力损失变大，因此，能够抑制排出脉动引起的压力变动的传播。
这样，向上部高压空间91传播的压力的变动的振幅变小，因此，经由排出管70向压缩机外传播的压力的变动的振幅也变小，抑制了从室外机产生的噪音。
(5-3)
第二通路102是在除了存在第一通路101的5个区域以外的4个区域中的任一个区域形成有1个以上的通路。第二通路102的面积S2小于第一通路101的面积即第一面积S1。具体而言，第二通路102的面积S2为第一通路101的面积S1的10％～25％。另外，第二通路102的径向的长度的最大值即第二最大深度D2小于第一通路101的径向的长度的最大值即第一最大深度D1。具体而言，第二最大深度D2是第一最大深度D1的10％～45％的长度。
(5-4)
在将1个第一通路101的、沿着圆筒部的内周面21a的周向的两端设为第一端及第二端时，将曲轴50的旋转中心44c和第一端连结起来的第一直线与将曲轴50的旋转中心和第二端连结起来的第二直线所成的角度为15°～35°。因此，5个第一通路101例如能够如形成于第一区域A441、第二区域A442、第三区域A443、第四区域A444、第五区域A445各个区域的情况那样连续地形成。
另外，形成于马达定子41的5个第一通路101优选均匀地形成于第一区域A441～第九区域A449。这是为了在利用热装等方法将马达40固定于外壳20时，抑制在马达定子41产生应力不均衡。
假设在从铅垂方向观察时5个第一通路101集中形成于单侧的区域的情况下，在马达定子41产生应力的不均衡。在这样的情况下，在马达定子41的应力大的一侧，环状部44a的内周面44e被应力推出，因此，马达定子41的内径变形，在间隙43产生不均匀，成为噪音的原因。
因此，在本实施方式中，如图2所示，5个第一通路101分别形成于第一区域A441、第三区域A443、第四区域A444、第六区域A446以及第八区域A448。
(6)变形例
在上述实施方式中，说明了实施方式的一例，但上述实施方式并不限定本发明内容，本发明内容不限于上述实施方式。本发明内容当然也包含在不脱离其主旨的范围内适当变更的方式。
(6-1)变形例A
在上述实施方式中，作为在马达定子41均匀地形成5个第一通路101的例子，对第一通路101分别形成于第一区域A441、第三区域A443、第四区域A444、第六区域A446以及第八区域A448的例子进行了说明。
然而，只要在马达定子41形成有5个第一通路101，则能够降低压缩机的内部区域中的振动的传播所引起的噪音。因此，第一通路101也可以不均匀地形成，例如如第一通路101形成于第一区域A441、第二区域A442、第三区域A443、第四区域A444、第五区域A445各个区域的情况那样。
(6-2)变形例B
在上述实施方式中，以压缩机的种类为旋转式压缩机的情况为例进行了说明。然而，本发明的实施方式并不仅限定于旋转式压缩机，也能够应用于摆动式压缩机。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但应当理解，能够在不脱离权利要求书所记载的本发明的主旨以及范围的情况下进行方式、细节的各种变更。
标号说明
10压缩机(旋转式压缩机)
20外壳
21圆筒部
21a内周面
30压缩机构
40马达
41马达定子
42马达转子
43间隙
44芯
44b齿
44d槽
45绝缘体
50曲轴
80层叠钢板
90下部高压空间
91上部高压空间
92油贮存部
93消声空间
101第一通路
102第二通路
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-061420号公报
