DE112021000396T5

DE112021000396T5 - Motor und elektrischer kompressor

Info

Publication number: DE112021000396T5
Application number: DE112021000396.8T
Authority: DE
Inventors: Makoto Yoshida
Original assignee: Sanden Advanced Technology Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-10-06
Also published as: WO2021172206A1; JP2021136717A; CN115315881A; US20230069288A1

Abstract

ZU LÖSENDES PROBELMZur Verbesserung der Kontrollierbarkeit eines Motors mit einem Stator mit zweigeteilter Struktur.LÖSUNGEin motor 400 umfasst einen Stator 460, der angeordnet ist, um einen äußeren Umfang eines Rotors 440, der integral mit einer Antriebswelle 420 rotiert, zu umgeben. Der Stator 460 umfasst einen inneren Kern 462 mit mehreren Vorsprüngen 462B, die sich von einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Abschnitts 462A radial nach außen erstrecken, und einen zylindrischen äußeren Kern 464, dessen innere Umfangsflächenseite an einer Oberseite des Vorsprungs 462B befestigt ist. Ein Verbindungsabschnitt (erster Verbindungsabschnitt 462F) als ein Teil zum Verbinden einer Seitenfläche (erste Seitenfläche 462D) des Vorsprungs 462B an einer stromaufwärtigen Seite in einer Rotationsrichtung des Rotors 440 und einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A weist eine gerundete Form auf. Ein Verbindungsabschnitt (zweiter Verbindungsabschnitt 462G) als ein Teil zum Verbinden einer Seitenfläche (zweite Seitenfläche 462E) des Vorsprungs 462B an einer stromabwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A weist eine gerundete Form auf. Ein Radius r1 der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts 462F is größer als ein Radius r2 der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts 462G.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor, der für einen Kompressor oder dergleichen, der ein Fluid verdichtet, verwendet wird, und einen elektrischen Kompressor, der mit dem Motor ausgerüstet ist.
STAND DER TECHNIK
Konventionell wurden verschiedene Arten von Statoren, die jeweils eine zweigeteilte Struktur mit einem inneren Kern und einem äußeren Kern aufweisen, zur Verwendung als Motorstator vorgeschlagen. Der innere Kern umfasst zum Beispiel einen zylindrischen Abschnitt und mehrere Vorsprünge, die sich von einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstrecken. Der äußere Kern ist zylindrisch geformt und weist eine innere Umfangsflächenseite auf, die an einer Oberseite des Vorsprungs des inneren Kerns befestigt ist. Der Stator mit zweigeteilter Struktur ist in Patentdokument 1 offenbart.
REFERENZDOKUMENTENLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-98724
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Der vorangehende Stator mit zweigeteilter Struktur hat das nachfolgend beschriebene Problem verursacht. Das heißt, der Magnetfluss, der um einen Bereich des zylindrischen Abschnitts des inneren Kerns, der in Umfangsrichtung benachbarte Vorsprünge verbindet, strömt, vergrößert die Motorinduktivität, um den Phasenwinkel der Spannung zu vergrößern, was zu einer verschlechterten Steuerbarkeit führt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung in der Kontrollierbarkeit des Motors mit dem Stator mit zweigeteilter Struktur, wie vorstehend beschrieben, zu erreichen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Motor eine Antriebswelle zur Übertragung einer Rotationsantriebskraft, einen Rotor, der integral mit der Antriebswelle rotiert, und einen Stator, der angeordnet ist, um einen äußeren Umfang des Rotors zu umgeben. Der Stator umfasst einen inneren Kern mit mehreren Vorsprüngen, die sich von einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstrecken, und einen zylindrischen äußeren Kern, dessen innere Umfangsflächenseite an einer Oberseite des Vorsprungs des inneren Kerns befestigt ist. Ein erster Verbindungsabschnitt als ein Teil zum Verbinden einer Seitenfläche des Vorsprungs an einer stromaufwärtigen Seite in einer Rotationsrichtung des Rotors und einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts weist eine gerundete Form auf. Ein zweiter Verbindungsabschnitt als ein Teil zum Verbinden einer Seitenfläche des Vorsprungs an einer stromabwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts weist eine gerundete Form auf. Ein Radius der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts ist größer als ein Radius der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der elektrische Kompressor mit dem Motor gemäß dem ersten Aspekt ausgerüstet.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für jeden Vorsprung der Magnetfluss um den ersten Verbindungsabschnitt begünstigt und um den zweiten Verbindungsabschnitt blockiert. Es ist möglich, den Fluss des Magnetflusses an dem zylindrischen Abschnitt des inneren Kerns, der die in Umlaufrichtung benachbarten Vorsprünge verbindet, zu unterdrücken. Dementsprechend kann der Phasenwinkel der Spannung reduziert werden, um die Steuerbarkeit des Motors zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Beispiels eines Scrollkopressors.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Strom eines Gaskältemittels und eines Schmiermittels repräsentiert.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Stators, an dem eine Spule angebracht ist.
4 ist eine Schnittansicht eines Beispiels eines Motors.
5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Teils P der 4.
6 ist ein Vektordiagramm, das Phasenwinkel der Spannung des Motors vor und nach der Verbesserung angibt.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung wird ausführlich in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel eines Scrollkopressors 100 mit einem Motor gemäß der darin enthaltenen Ausführungsform. Der elektrische Kompressor wird durch den Scrollkompressor 100 veranschaulicht.
Der Scrollkompressor 100 ist zum Beispiel in einen Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage für ein Fahrzeug integriert. Der Scrollkompressor 100 verdichtet zum Beispiel ein Gaskältemittel (Fluid), das von einer Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs bezogen wird, und führt das verdichtete Kältemittel ab. Der Scrollkompressor 100 umfasst ein Gehäuse 200, eine Scrolleinheit 300, einen Motor 400, einen Inverter 500 und ein Stützelement 600. Die Scrolleinheit 300 verdichtet das Niederdruck-Gaskältemittel. Der Motor 400 treibt die Scrolleinhiet 300 an. Der Inverter 500 steuert den Motor 400. Das Stützelement 600 trägt drehbar einen hinteren Teil einer Antriebswelle 420, die sich entlang einer Vorne-Hinten-Richtung des Motors 400 erstreckt, über ein Lager 760. Es ist möglich, beispielsweise ein CO₂ (Kohlendioxid) Kältemittel als das Kältemittel im Kältemittelkreislauf zu verwenden. Der Scrollkompressor 100, der von dem Inverter getrennt ist, kann anstelle des in dem veranschaulichten Fall mit dem Inverter integrierten Scrollkompressors verwendet werden.
Das Gehäuse 200 weist ein vorderes Gehäuse 220, ein rückwärtiges Gehäuse 240 und eine Inverterabdeckung 260 auf. Das vordere Gehäuse 220 beherbergt die Scrolleinheit 300, den Motor 400, den Inverter 500 und das Stützelement 600. Das rückwärtige Gehäuse 240 ist mit einem rückwärtigen Ende des vorderen Gehäuses 220 verbunden. Die Inverterabdeckung 260 ist mit einem vorderen Ende des vorderen Gehäuses 220 verbunden. Das vordere Gehäuse 220, das rückwärtige Gehäuse 240 und die Inverterabdeckung 260 werden unter Verwendung mehrerer Befestigungsmittel (zum Beispiel Schrauben) 700 befestigt und integral montiert.
Das vordere Gehäuse 220 weist eine zylindrische Umfangswand 222 und eine kreisförmige plattenartige Trennwand 224 auf. Die „zylindrische Form“ kann bis zu dem Grad anerkannt werden, bis zu dem eine solche Form zylindrisch erscheint. Zum Beispiel kann die Verstärkungsrippe oder die Montagenabe an der äußeren Umfangsfläche des Teils mit zylindrischer Form (die Form ist im Folgenden anwendbar) vorgesehen sein. Der Innenraum (Innenraum der Umfangswand 222) des vorderen Gehäuses 220 ist in einen ersten Raum 220A und einen zweiten Raum 220B durch die Trennwand 224 unterteilt. Insbesondere trennt die Trennwand 224 den Innenraum der Umfangswand 222 in zwei Räume in der axialen Richtung. Die Scrolleinheit 300, der Motor 400 und das Stützelement 600 werden in dem ersten Raum 220A gehalten. Der Inverter 500 wird in dem zweiten Raum 220B gehalten.
Das kreisförmige plattenartige rückwärtige Gehäuse 240 dichtet eine Öffnung eines rückwärtigen Endes der Umfangswand 222 ab. Die Inverterabdeckung 260 dichtet eine Öffnung eines vorderen Endes der Umfangswand 222 ab. Ein zylindrischer Stützabschnitt 224A wird an einer rückwärtigen Fläche der Trennwand 224 in der Mitte ausgebildet, während er sich rückwärtig von der rückwärtigen Fläche erstreckt. Der Stützabschnitt 224A stützt ein vorderes Ende der Antriebswelle 420 des Motors 400 drehbar über eine Lager 720, das mit einer inneren Umfangsfläche des Stützabschnitts 224A pressgepasst ist.
Eine Einlassöffnung P1 zum Ansaugen des Gaskältemittels ist in der Umfangswand 222 ausgebildet. Das Gaskältemittel wird von dem Kältemittelkreislauf an der Niederdruckseite in den ersten Raum 220A des vorderen Gehäuses 220 über die Einlassöffnung P1 gesaugt. Dementsprechend dient der erste Raum 220A des vorderen Gehäuses 220 als eine Gaskältemitteleinlasskammer H1. In der Einlasskammer H1 kühlt das Gaskältemittel den Motor 400 durch Zirkulation darum herum. In der Einlasskammer H1 strömt das Gaskältemittel als eine Fluidmischung, die eine sehr kleine Menge an Schmiermittel enthält.
Eine Auslassöffnung P1 ist in dem rückwärtigen Gehäuse 240 ausgebildet. Das durch die Scrolleinheit 300 verdichtete Gaskältemittel wird aus der Auslassöffnung P2 zu einer Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs abgeführt.
Ein Ölabscheider 740 ist in dem rückwärtigen Gehäuse 240 integriert. Der Ölabscheider 740 setzt eine Funktion des Trennens des Schmiermittels (Schmieröls) von dem Gaskältemittel, das in der Scrolleinheit 300 verdichtet wurde, um. Das Gaskältemittel (einschließlich des Gaskältemittels, das sehr kleine Mengen an Restschmiermittel beinhaltet), von dem das Schmiermittel durch den Ölabscheider 740 getrennt wurde, wird zur Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs über die Auslassöffnung P2 abgeführt. Zudem wird das durch den Ölabscheider 740 getrennte Schmiermittel in eine Gegendruckzuführungsleitung L1 (die später beschrieben wird) geführt.
Die Scrolleinheit 300 wird in dem vorderen Gehäuse 220 auf der rückwärtigen Seite aufgenommen. Die Scrolleinheit 300 weist eine feststehende Schnecke 320 und eine drehende Schnecke (umkreisende Schnecke) 340 auf. Die feststehende Schnecke 320 ist an einer vorderen Fläche des rückwärtigen Gehäuses 320 befestigt. Die drehende Schnecke 340 ist auf der Vorderseite der feststehenden Schnecke 320 angeordnet.
Die feststehende Schnecke 320 weist eine kreisförmige plattenartige Bodenplatte 322 und eine Evolventenkurvenüberlappung (Spiralschaufel) 324 auf. Die Bodenplatte 322 ist an der vorderen Fläche des rückwärtigen Gehäuses 240 befestigt. Die Überlappung 324 erstreckt sich von der vorderen Fläche der Bodenplatte 322 in Richtung der drehenden Schnecke 340.
Die drehende Schnecke 340 weist eine kreisförmige plattenartige Bodenplatte 342 und eine Evolventenkurvenüberlappung (Spiralschaufel) 344 auf. Die Bodenplatte 342 ist so angeordnet, dass sie der Bodenplatte 322 der feststehenden Schnecke 320 zugewandt ist. Die Überlappung 344 erstreckt sich von einer rückwärtigen Fläche der Bodenplatte 342 in Richtung der feststehenden Schnecke 320.
Die feststehende Schnecke 320 und die drehende Schnecke 340 sind in einem Zustand, in dem die Winkel der Überlappungen 324 und 344 in Bezug auf die Umfangsrichtung gegeneinander verschoben sind, miteinander im Eingriff, so dass die Seitenwände der Überlappungen 324 und 344 teilweise in Kontakt miteinander sind. Dementsprechend weist die Scrolleinheit 300 einen sichelförmigen abgedichteten Raum auf, der zwischen der feststehenden Schnecke 320 und der drehenden Schnecke 340 definiert ist, das heißt, eine Kompressionskammer H2 zur Verdichtung des Gaskältemittels.
Die Bodenplatte 322 weist eine vertiefte Auslasskammer H3 in ihrer rückwärtigen Fläche in der Mitte auf. Eine Abführleitung L2, die eine Verbindung zwischen der Kompressionskammer H2 und der Auslasskammer H3 ermöglicht, wird durch die Mitte der Bodenplatte 322 der feststehenden Schnecke 320 ausgebildet. Das in der Kompressionskammer H2 verdichtete Gaskältemittel wird über die Abführleitung L2 in die Auslasskammer H3 abgeführt, und es wird temporär in der Auslasskammer H3 gespeichert. Die Auslasskammer H3 (offenes Ende der Abführleitung L2 auf der stromabwärtigen Seite) ist mit einem Einwegventil 326 als beispielsweise ein Membranventil versehen. Das Einwegventil 326 ermöglicht den Gaskältemittelstrom von der Kompressionskammer H2 zur Auslasskammer H3 und blockiert den Gaskältemittelstrom von der Auslasskammer H3 zur Kompressionskammer H2.
Zum Beispiel wird der Motor 400 durch einen Drei-Phasen-Wechselstrom-Motor veranschaulicht. Der Motor 400 weist die Antriebswelle 420, einen Rotor 440 und einen Stator 460 auf. Der Stator ist angeordnet, um einen äußeren Umfang des Rotors 440 (das heißt, eine radiale Außenseite des Rotors 440) zu umgeben. Zum Beispiel wird ein Gleichstrom einer Batterie eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) durch den Inverter 500 in einen Wechselstrom zur Stromversorgung des Stators 460 des Motors 400 umgewandelt.
Die Antriebswelle 420 ist über einen Kurbelmechanismus (der später beschrieben wird) mit der drehenden Schnecke 340 verbunden. Die Antriebswelle 420 überträgt die Rotationsantriebskraft des Motors 400 auf die drehende Schnecke 340.
Eine Wellenöffnung, die sich in einer Vorne-Hinten-Richtung (axiale Richtung) erstreckt, wird durch die Mitte des Rotors 440, mit dem die Antriebswelle 420 pressgepasst wird, ausgebildet. Der Presspassvorgang verbindet den Rotor 440 mit der Antriebswelle 420. Wenn die Stromversorgung von dem Inverter 500 das Magnetfeld im Stator 460 generiert, wird die Drehkraft auf den Rotor 440 ausgeübt, so dass die Antriebswelle 420 rotatorisch angetrieben wird.
Das Stützelement 600 wird in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form mit dem gleichen Außendurchmesser wie der der Bodenplatte 322 der feststehenden Schnecke 320, die sich in der Vorne-Hinten-Richtung (axiale Richtung) erstreckt, ausgebildet und weist eine innere Umfangsfläche auf, die in einer gestuften säulenartigen Form ausgebildet ist, deren Durchmesser in zwei Stufen von der Öffnungsseite des rückwärtigen Endes in Richtung der Bodenwand des vorderen Endes abnimmt. Die drehende Schnecke 340 der Scrolleinheit 300 wird in dem durch die innere Umfangsfläche des Stützelements 600 auf einer Seite mit großem Durchmesser definierten Raum gehalten. Die Öffnung im rückwärtigen Ende des Stützelements 600 ist an der Bodenplatte 322 der feststehenden Schnecke 320 beispielsweise unter Verwendung eines Befestigungsmittels (nicht gezeigt) befestigt. Folglich ist die Öffnung in dem rückwärtigen Ende des Stützelements 600 mit der feststehenden Schnecke 320 abgedichtet. Eine Gegendruckkammer H4, die die drehende Schnecke 340 gegen die feststehende Schnecke 320 drückt, wird durch das Stützelement 600 definiert.
Das Lager 760 zum drehbaren Lagern des rückwärtigen Endes der Antriebswelle 420 des Motors 400 ist mit einer inneren Umfangsfläche des Stützelements 600 an der Seite mit kleinem Durchmesser im Eingriff. Eine Durchgangsöffnung 600A wird durch eine radiale Mitte der Bodenwand des vorderen Endes des Stützelements 600 zur Aufnahme der Einführung der Antriebswelle 420 ausgebildet. Ein Dichtungselement 780 ist zwischen dem Lager 760 und der Bodenwand angeordnet, um die Luftdichtigkeit der Gegendruckkammer H4 zu sichern.
Eine ringförmige Druckplatte 800 ist in einem Raum angeordnet, der durch eine innere Umfangsfläche des Stützelements 600 auf der Seite mit großem Durchmesser definiert wird, das heißt, in dem Raum, der durch einen gestuften Abschnitt zwischen dem Teil mit kleinem Durchmesser und dem Teil mit großen Durchmesser und der Bodenplatte 342 der drehenden Schnecke 340 definiert wird. Der gestufte Abschnitt des Stützelements 600 nimmt die Druckkraft von der drehenden Schnecke 340 über die Druckplatte 800 auf. Dichtungselemente 820 sind an dem gestuften Abschnitt des Stützelements 600 und der Bodenplatte 342 der drehenden Schnecke 340 angeordnet, die jeweils an der Druckplatte 800 anliegen, so dass die Luftdichtigkeit der Gegendruckkammer H4 gesichert wird.
Die Gegendruckzuführungsleitung L1 wird durch das rückwärtige Gehäuse 240, die feststehende Schnecke 320 und das Stützelement 600 ausgebildet. Die Gegendruckzuführungsleitung L1 ist ausgebildet, um das durch den Ölabscheider 740 getrennte Schmiermittel der Gegendruckkammer H4 zuzuführen. Das von dem Ölabscheider 740 der Gegendruckkammer H4 zugeführte Schmiermittel wird als der Gegendruck zum Drücken der drehenden Schnecke 340 gegen die feststehende Schnecke 320 verwendet. Eine Öffnung 840 zur Limitierung der Flussrate des Schmiermittels wird in der Mitte der Gegendruckzuführungsleitung L1 ausgebildet.
Ein Gegendrucksteuerventil 860 ist in dem Teil mit kleinem Durchmesser des Stützelements 600 angeordnet. Das Gegendrucksteuerventil 860 wird gemäß einem Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 und einem Einlassdruck Ps der Einlasskammer H1 betrieben, um den Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 anzupassen. Insbesondere wird das Gegendrucksteuerventil 860 geöffnet, wenn der Gegendruck Pm der Gegendruckkammer erhöht wird, um den Solldruck zu übersteigen, so dass das Schmiermittel in der Gegendruckkammer H4 zur Einlasskammer H1 abgeführt wird. Der Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 wird somit reduziert. Außerdem wird das Gegendrucksteuerventil 860 geschlossen, wenn der Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 verringert wird, um unter den Solldruck zu sinken, so dass das Abführen des Schmiermittels von der Gegendruckkammer H4 in die Einlasskammer H1 gestoppt wird. Der Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 wird dadurch erhöht. Das Gegendrucksteuerventil 860 passt den Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 auf den Solldruck an.
Eine Kältemitteleinführungsleitung L3 wird zwischen einer inneren Umfangsfläche der Umfangswand 222 des vorderen Gehäuses 220 und einer äußeren Umfangsfläche des Stützelements 600 ausgebildet. Die Kältemitteleinführungsleitung L3 verbindet die Einlasskammer H1 mit einem Raum H5, der um einen äußeren Umfang der Scrolleinheit 300 positioniert ist, so dass das Gaskältemittel von der Einlasskammer H1 in den Raum H5 eingeführt wird. Der Druck des Raums H5 ist gleich dem der Einlasskammer H1.
Der Kurbelmechanismus weist eine zylindrische Nabe 880, die von einer vorderen Fläche der Bodenplatte 342 der drehenden Schnecke 340 vorsteht, einen Kurbelzapfen 882, der exzentrisch angeordnet ist, um auf der rückwärtigen Endfläche der Antriebswelle 420 zu stehen, eine Exzenterbuchse 884, die exzentrisch an einem Kurbelzapfen 882 befestigt ist, und ein Gleitlager 886, das mit der Nabe 880 in Eingriff steht, auf. Die Exzenterbuchse 884 wird von der Nabe 880 über das Gleitlager 886 relativ drehbar gelagert. Am rückwärtigen Ende der Antriebswelle 420 ist ein Ausgleichsgewicht 888 angebracht, das der Zentrifugalkraft der drehenden Schnecke 340 entgegenwirkt. Ein Rotationsblockiermechanismus (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um die Rotation der drehenden Schnecke 340 zu blockieren. Die drehende Schnecke 340 kann über den Kurbelmechanismus um das axiale Zentrum der feststehenden Schnecke 320 laufen, während ihre Drehung blockiert ist.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Strom des Gaskältemittels und des Schmiermittels angibt. Das Gaskältemittel wird von der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs über die Einlassöffnung P1 in die Einlasskammer H1 eingeführt, und es wird dann über die Kältemitteleinführungsleitung L3 weiter in den Raum H5, der um den äußeren Umfang der Scrolleinheit 300 positioniert ist, geleitet. Das in den Raum H5 geleitete Gaskältemittel wird in die Kompressionskammer H2 der Scrolleinheit 300 gesaugt, und es wird als ein Ergebnis der Änderung des Volumens der Kompressionskammer H2 verdichtet. Das in der Kompressionskammer H2 verdichtete Gaskältemittel wird über die Abführleitung L2 und das Einwegventil 326 in die Auslasskammer H3 abgeführt, und es wird zum Ölabscheider 740 geführt. Das Gaskältemittel, das das durch den Ölabscheider getrennte Schmiermittel aufweist, wird über die Auslassöffnung P2 zur Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs abgeführt. Außerdem wird das durch den Ölabscheider 740 getrennte Schmiermittel der Gegendruckkammer H4 über die Gegendruckzuführungsleitung L1 zugeführt, während seine Flussrate durch die Öffnung 840 begrenzt wird. Das der Gegendruckkammer H4 zugeführte Schmiermittel wird über das Gegendrucksteuerventil 860 in die Einlasskammer H1 abgeführt.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Stators 460 mit zweigeteilter Struktur, an dem eine Spule 466 befestigt ist. 4 ist eine Schnittansicht eines Beispiels des Motors 400. 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Teils P der 4. 3 veranschaulicht einen Zustand in der Mitte des Presspassens des inneren Kerns 462 mit dem äußeren Kern 464.
Der Stator 460 des Motors 400 bedient sich beispielsweise einer zweigeteilten Struktur mit dem inneren Kern 462 und dem äußeren Kern 464, die durch Presspassen zur Verbesserung des Wickelraumfaktors verbunden sind, wie in 3 bis 5 gezeigt. Sowohl der innere Kern 462 als auch der äußere Kern 464 werden durch Schichten mehrerer Stahlbleche (zum Beispiel elektromagnetische Stahlbleche) ausgebildet.
Der innere Kern 462 ist ein Eisenkern, der durch Verbinden eines zylindrischen Abschnitts 462A und mehrerer Vorsprüngen die sich von einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A radial nach außen erstrecken, ausgebildet wird. Ein Rotor 440 wird drehbar in eine radiale innere Seite des zylindrischen Abschnitts 462A mit einem Luftspalt dazwischen in einem vorbestimmten Abstand eingeführt.
Die Vorsprünge 462B, von denen jeder ein quaderförmiges Element ist, sind im gleichen Winkel um die Mittenachse des zylindrischen Abschnitts 462A angeordnet. Ein konvexer Passabschnitt 462C ist an der Oberseite des Vorsprungs 462B ausgebildet. Der konvexe Passabschnitt 462C wird entlang einer Achse des inneren Kerns 462 über eine Fläche und die andere Fläche davon ausgebildet.
Die mit Drähten gewickelte Spule 466 wird von dem oberen Ende des Vorsprungs 462B des inneren Kerns 462 eingeführt und daran befestigt. Die Verdrahtung kann direkt um die Vorsprünge 462B ohne Verwendung der Spule 466 gewickelt werden. In dem dargestellten Beispiel sind 12 Vorsprünge 462B an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A ausgebildet. Die Anzahl der Vorsprünge 462B kann jedoch beispielsweise unter Berücksichtigung der erforderlichen Charakteristiken des Motors 400 frei festgelegt werden.
Der äußere Kern 464 ist ein zylindrischer Eisenkern und weist mehrere vertiefte Passabschnitte 464A auf, die in einer inneren Umfangsfläche ausgebildet sind. Der konvexe Passabschnitt 462C an der Oberseite des Vorsprungs 462B des inneren Kerns 462 wird mit dem vertieften Passabschnitt 464A, der entlang einer Achse des äußeren Kerns 464 über eine Fläche und die andere Fläche davon ausgebildet wird, pressgepasst. Da der konvexe Passabschnitt 462C an der Oberseite des Vorsprungs 462B mit dem vertieften Passabschnitt 464A pressgepasst wird, werden der innere Kern 462 und der äußere Kern 464 starr kombiniert, während eine relative Verschiebung in der Umfangsrichtung unterdrückt werden. Das Presspassen unterdrückt auch die relative Verschiebung in der radialen Richtung. In der vorstehenden Weise wird die Oberseite des inneren Kerns 462 an der inneren Umfangsflächenseite des äußeren Kerns 464 angebracht.
Bei dem Rotor 440 sind in Umfangsrichtung angeordnete mehrere Magnete (Permanentmagnete) 480 entlang eines äußeren Umfangs, der der inneren Umfangsfläche des Stators 460 zugewandt ist, eingebettet. Der Magnet 480, der eine quaderförmige Form aufweist, wird in eine Magneteinführungsöffnung 442 eingeführt, die den Rotor 440 entlang seiner Achse über eine Fläche und die andere Fläche davon durchdringt. Während der Motor 400 rotiert, wird der Magnet 480 daran gehindert, durch die Zentrifugalkraft aus dem Rotor 440 herauszuspringen. Dadurch ist es möglich, eine mechanische Sicherheit zu gewährleisten. In dem dargestellten Beispiel sind acht Magnete 480 entlang des äußeren Umfangs des Rotors 440 eingebettet. Die Anzahl der Magnete kann jedoch frei bestimmt werden.
Der Rotor 440 rotiert nur in eine Richtung, und er rotiert nicht umgekehrt. Die Erläuterung erfolgt in Bezug auf die 4 und 5 unter der Annahme, dass der Rotor 440 im Uhrzeigersinn rotiert (CW-Richtung).
Der Vorsprung 462B des inneren Kerns 462 weist eine erste Seitenfläche 462D an der stromaufwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 und eine zweite Seitenfläche 462E an der stromabwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 auf. In dieser Ausführungsform ist jede der ersten Seitenfläche 462D und der zweiten Seitenfläche 462E eine Ebene, die im Wesentlichen orthogonal zu der Umfangsrichtung des Stators 460 und auch im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsrichtung des Rotors 440 ist.
Ein erster Verbindungsabschnitt 462F zur Verbindung zwischen der ersten Seitenfläche 462D und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A ist in einem Querschnitt des Stators 460 bogenförmig gekrümmt. Mit anderen Worten ist der erste Verbindungsabschnitt 462F gerundet geformt. Ein zweiter Verbindungsabschnitt 462G zur Verbindung zwischen der zweiten Seitenfläche 462E und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A ist in einem Querschnitt des Stators 460 bogenförmig gekrümmt. Mit anderen Worten ist der zweite Verbindungsabschnitt 462 gerundet geformt.
In der Ausführungsform ist ein Radius r1 der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts 462F größer als ein Radius r2 der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts 462G.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Bestimmung der Radien r1, r2 wird beschrieben.
In dem Beispiel wird die folgende Gleichung (1) verwendet, um einen Hilfswinkel θ [rad] zu ermitteln.
$θ = (π / 2) - (π / Ns)$
In der Gleichung (1) wird der Ausdruck „Ns“ wie folgt definiert:

Ns: die Anzahl der Spalte des Motors 400.

Basierend auf dem aus Gleichung (1) berechneten Ergebnis wird der maximale Radius rmax [mm] der gerundeten Form, der in dem Spalt des Motors 400 ausgebildet werden kann, unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) ermittelt.
$rmax = (Ri * cos θ + W b * cos θ - 0.5 * Wt) / 1 - cos θ)$
In der Gleichung (2) werden die Ausdrücke „Ri“, „Wb“ und „Wt“ wie folgt definiert:

Ri [mm]: Innenradius des Stators 460 (Innenradius des zylindrischen Abschnitts 462A);
Wb [mm]: Breite des dünnsten Teils des zylindrischen Abschnitts 462A; und
Wt [mm]: Breite des Vorsprungs 462B (Abstand zwischen den Seitenflächen 462D und 462E)

Basierend auf dem aus Gleichung (2) berechneten Ergebnis wird der Radius r1 bestimmt, so dass die folgende Gleichung (3) erfüllt ist.
$0.35 * rmax \leq r 1 \leq 0.65 rmax$
Basierend auf dem aus Gleichung (3) berechneten Ergebnis wird der Radius r2 bestimmt, so dass die folgende Gleichung (4) erfüllt ist.
$t \leq r 2 \leq 0.65 r 1$
In der Gleichung (4) wird der Ausdruck „t“ wir folgt definiert:

t [mm]: Dicke des einzelnen Stahlblechs (zum Beispiel elektromagnetisches Stahlblech).

Mit anderen Worten kann der Radius r1 der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts 462F so bestimmt werden, dass er in dem Bereich des 0.35 bis 0.65-fachen (einschließlich) des maximalen Radius rmax der abgerundeten Form liegt, die in dem Spalt des Motors 400 ausgebildet werden kann. Der maximale Radius rmax kann auf der Grundlage des Innenradius des Stators 460 (Innenradius des zylindrischen Abschnitts 462A) Ri, der Breite Wb des dünnsten Teils des zylindrischen Abschnitts 462A, der Breite des Vorsprungs 462B (Abstand zwischen der ersten Seitenfläche 462D und der zweiten Seitenfläche 462E) Wt und des Hilfswinkels θ ermittelt werden. Der Hilfswinkel θ kann auf der Grundlage der Anzahl der Spalte N des Motors 400 berechnet werden.
Der Radius r2 der abgerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts 462G ist gleich oder größer als die Dicke t des einzelnen Stahlblechs (zum Beispiel elektromagnetisches Stahlblech), das den inneren Kern 462 bildet, und kann so bestimmt werden, dass er in dem Bereich liegt, der gleich oder kleiner als die Hälfte des Radius r1 der abgerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts 462F ist.
Ein Effekt der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6 zusätzlich zu den 1 bis 5 beschrieben. 6 ist ein Vektordiagramm der Phasenwinkel der Spannung eines Motors M1 vor der Verbesserung und eines Motors M2 nach der Verbesserung. Die Radien r1 und r2 des Motors M1 als der Motor 400 vor der Verbesserung sind gleich. Der Radius r1 des Motors M2 als der Motor 400 nach der Verbesserung ist größer als der Radius r2. Der Radius r1 wird auf 1.6 mm gesetzt, und der Radius r2 wird auf 0.5 mm gesetzt, wenn das Vektordiagramm des Phasenwinkels der Spannung des verbesserten Motors M2 erstellt wird.
Ein Phasenwinkel der Spannung α1, wie in 6 gezeigt, wird von dem Motor M1 vor der Verbesserung abgeleitet. Der Phasenwinkel der Spannung α2 wird von dem Motor M3 nach der Verbesserung abgeleitet. Wie 6 deutlich gezeigt, führt ein Radius r1, der größer als der Radius r2 ist, dazu, dass der Phasenwinkel der Spannung kleiner ist als in dem Fall, in dem der Radius r1 gleich dem Radius r2 ist. Die Verbesserung der Steuerbarkeit lässt sich leicht nachvollziehen.
Gemäß der Ausführungsform umfasst der Motor 400, der in den Scrollkompressor 100 als Beispiel für den elektrischen Kompressor eingebaut wird, die Antriebswelle 420 zur Übertragung einer Rotationsantriebskraft, den Rotor 440, der integral mit der Antriebswelle 420 rotiert, und den Stator 460, der so angeordnet ist, dass er einen äußeren Umfang des Rotors 440 umgibt. Der Stator 460 umfasst den inneren Kern 462 mit mehreren Vorsprüngen 462B, die sich von der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A radial nach außen erstrecken, und den zylindrischen äußeren Kern 464, dessen innere Umfangsflächenseite an der Oberseite des Vorsprungs 462B des inneren Kerns 462 befestigt ist. Der erste Verbindungsabschnitt 462F als der Teil zum Verbinden der Seitenfläche (erste Seitenfläche 462D) des Vorsprungs 462B an der stromaufwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A hat die gerundete Form. Der zweite Verbindungsabschnitt 462G als der Teil zum Verbinden der Seitenfläche (zweite Seitenfläche 462E) des Vorsprungs 462B an der stromabwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 462A hat die gerundete Form. Der Radius r1 der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts 462F ist größer als der Radius r2 der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts 462G. Dadurch wird der Fluss des Magnetflusses an einem Teil des zylindrischen Abschnitts 462A des inneren Kerns 462 unterdrückt, der die in Umfangsrichtung benachbarten Vorsprünge 462B verbindet. Der Phasenwinkel der Spannung des Motors 400 kann verringert werden, was zu einer verbesserten Steuerbarkeit des Motors 400 führt.
In der Ausführungsform ist der innere Kern 462 aus mehreren Stahlblechen (zum Beispiel elektromagnetischen Stahlblechen) gebildet, die geschichtet sind. Der Radius r2 der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts 462G ist gleich oder größer als die Dicke t eines einzelnen Stahlblechs. Dies ermöglicht die Herstellung des inneren Kerns 462 durch genaues Stanzen des Stahlblechs unter Verwendung der Pressmaschine. Vorzugsweise ist der Radius r2 der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts 462G gleich oder kleiner als die Hälfte des Radius r1 der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts 462F.
In der Ausführungsform sind die in Umfangsrichtung angeordneten mehreren Magnete (Permanentmagnete) 480 entlang des äußeren Umfangs des Rotors 440 eingebettet. Der Vorsprung 462B nimmt in geeigneter Weise den Magnetismus des Magneten 480 im Rotor 440 vom ersten Verbindungsabschnitt 462F auf. Der Magnetflussfluss wird am zweiten Anschlussabschnitt 462G blockiert. Dadurch ist es möglich, den Fluss (die Führung) des Magnetflusses im Gegenuhrzeigersinn (CCW-Richtung) von dem Vorsprung 462B auf der stromabwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 zu dem Vorsprung 462B auf der stromaufwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors 440 durch den zylindrischen Abschnitt 462A zwischen den benachbarten Vorsprüngen zu unterdrücken. Der Magnetfluss in der CCW-Richtung blockiert die Rotation des Rotors 440 in der CW-Richtung. Die Unterdrückung des Magnetflusses in der CCW-Richtung kann den Phasenwinkel der Spannung des Motors 400 klein machen, was zu einer verbesserten Steuerbarkeit führt.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann auf der Grundlage der technischen Ideen, wie sie im Folgenden veranschaulicht werden, in verschiedener Weise modifiziert und geändert werden.
Der elektrische Kompressor kann beispielsweise ein Zentrifugalkompressor, ein Axialkompressor, ein Hubkolbenkompressor, ein Taumelscheibenkompressor, ein Membrankompressor, ein Schraubenkompressor, ein Rotationskompressor, ein Rotationskolbenkompressor und ein Schiebeflügelkompressor sein, ohne auf den Scrollkompressor 100 beschränkt zu sein. Das Gegendrucksteuerventil 860 kann so konfiguriert sein, dass es die Flussrate des der Gegendruckkammer H4 zugeführten Schmiermittels erhöht oder verringert, so dass der Gegendruck Pm der Gegendruckkammer H4 auf den Solldruck eingestellt wird.
Bezugszeichenliste

100: Scrollkompressor (elektrischer Kompressor)
400: Motor
420: Antriebswelle
440: Rotor
460: Stator
462: innerer Kern
462A: zylindrischer Abschnitt
462B: Vorsprung
462C: konvexer Passabschnitt
462D: erste Seitenfläche
462E: zweite Seitenfläche
462F: erster Verbindungsabschnitt
462G: zweiter verbindungsabschnitt
464: äußerer Kern
464A: vertiefter Passabschnitt
466: Spule
480: Magnet
r1, r2, Ri: Radius
Wb, Wt: Breite

Claims

Ein Motor, umfassend eine Antriebswelle zur Übertragung einer Rotationsantriebskraft, einen Rotor, der integral mit der Antriebswelle rotiert, und einen Stator, der angeordnet ist, um einen äußeren Umfang des Rotors zu umgeben, wobei: der Stator einen inneren Kern mit mehreren Vorsprüngen, die sich von einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstrecken, und einen zylindrischen äußeren Kern, dessen innere Umfangsflächenseite an einer Oberseite des Vorsprungs des inneren Kerns befestigt ist, umfasst; ein erster Verbindungsabschnitt als ein Teil zum Verbinden einer Seitenfläche des Vorsprungs an einer stromaufwärtigen Seite in einer Rotationsrichtung des Rotors und einer äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts eine gerundete Form aufweist; ein zweiter Verbindungsabschnitt als ein Teil zum Verbinden einer Seitenfläche des Vorsprungs an einer stromabwärtigen Seite in der Rotationsrichtung des Rotors und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts eine gerundete Form aufweist; und ein Radius der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts größer als ein Radius der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts ist.
Der Motor nach Anspruch 1, wobei: der innere Kern aus mehreren Stahlblechen ausgebildet ist, die geschichtet sind; und der Radius der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts ist gleich einer oder größer als eine Dicke eines einzelnen Blechs des Stahlblechs.
Der Motor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Radius der gerundeten Form des zweiten Verbindungsabschnitts gleich der oder weniger als die Hälfte des Radius der gerundeten Form des ersten Verbindungsabschnitts ist.
Der Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Umfangsrichtung angeordnete mehrere Magnete entlang einem äußeren Umfang des Rotors eingebettet sind.
Ein elektrischer Kompressor, der mit einem Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgerüstet ist.