JP2002305857A - ハイブリッドコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機部に対する冷却性能を向上させて電動
機部による長時間駆動を可能にしたハイブリッドコンプ
レッサを提供する。 【解決手段】 シャフト１１の回転によって容積が変化
する圧縮空間を有する圧縮機部１０と、この圧縮機部１
０のシャフト１１の一端側に装着され、内燃機関の回転
をシャフト１１に伝達するプーリ５と、圧縮機部１０に
軸方向へ隣接するステータ４０と、シャフト１１の他端
側に装着され、ステータ４０を包囲するように配置され
たロータ３０とを有する電動機部２０とを備えているハ
イブリッドコンプレッサ１において、外部からステータ
４０へ空気を導入するための吸気口３６を圧縮機部１０
と電動機部２０との間に設けるとともに、ステータ４０
を通過した空気を外部へ排出する排気口３４ａを電動機
部２０に設け、排気口３４ａの近傍にファン６０を配置
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関及び電動
機の２つの駆動源を備えるハイブリッド自動車に使用さ
れるハイブリッドコンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハイブリッドコンプレッサは、シ
ャフトの回転によって容積が変化する圧縮空間を有する
圧縮機部と、この圧縮機部のシャフトの一端側に装着さ
れ、内燃機関の回転をシャフトに伝達するプーリと、圧
縮機部に軸方向へ隣接するステータと、シャフトの他端
側に装着され、ステータを包囲するように配置されたロ
ータとを有する電動機部とを備えている。

【０００３】ステータは回転磁界を発生させる電機子コ
イルを有し、ロータは永久磁石を有する。

【０００４】電機子コイルに通電したとき、ステータに
回転磁界が発生し、永久磁石に吸引反発力が作用してロ
ータが回転するため、圧縮機部のシャフトが回転して圧
縮空間の容積が変化する。

【０００５】電機子コイルに通電したとき、電機子コイ
ルが発熱し、ステータが加熱される。この発熱量は電機
子コイルの巻線数の増加に伴って増大する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ハイブリッ
ドコンプレッサはラジエータファンとエンジンとの間に
搭載される。

【０００７】ハイブリッドコンプレッサの後方（電動機
部の近傍）には高温の排気管（触媒を含む）や吸気管が
配置されるため、電動機部は内部からだけでなく外部か
らも加熱される。

【０００８】また、ロータがステータを包囲するように
配置されているため、ステータで発生した熱を外部へ逃
がし難い。

【０００９】そのため、電動機部は高温になり易く、電
動機部を長時間に亘って駆動できないという問題があ
る。

【００１０】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は電動機部に対する冷却性能を向上
させて電動機部の長時間駆動を可能にしたハイブリッド
コンプレッサを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明は、シャフトの回転によって容積
が変化する圧縮空間を有する圧縮機部と、この圧縮機部
のシャフトの一端側に装着され、内燃機関の回転を前記
シャフトに伝達するプーリと、前記圧縮機部に軸方向へ
隣接するステータと、前記シャフトの他端側に装着さ
れ、前記ステータを包囲するように配置されたロータと
を有する電動機部とを備えているハイブリッドコンプレ
ッサにおいて、外部から前記ステータへ空気を導入する
吸気口と、前記ステータを通過した空気を外部へ排出す
る排気口と、前記吸気口又は前記排気口の近傍に配置さ
れ、前記シャフトと一体に回転して前記ステータを通過
する空気の方向及び量を決めるファンとを備えているこ
とを特徴とする。

【００１２】例えば、ステータで発生した熱により暖め
られた空気が排気口からファンによって排気管や触媒へ
吹き出され、排気管や触媒による熱の影響の少ない空気
が吸気口から電動機部内に導入されて電気子コイルが冷
却される。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のハ
イブリッドコンプレッサにおいて、前記ファンを前記シ
ャフトに着脱可能に装着したことを特徴とする。

【００１４】ファンをシャフトに着脱可能としたため、
ファンの種類を変更するだけでステータを通過する空気
の方向及び風量を変更することができる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のハイブリッドコンプレッサにおいて、前記ファンと
前記ロータとが一体に成形されていることを特徴とす
る。

【００１６】ファンとロータとを一体に成形して部品点
数を削減することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１８】図１はこの発明の一実施形態に係るハイブ
リッドコンプレッサの破断面図、図２はハイブリッドコ
ンプレッサの配置の一例を示す図である。

【００１９】ハイブリッドコンプレッサ１はラジエータ
ファンＲＦとエンジン（内燃機関）Ｅとの間に配置され
ている。

【００２０】ハイブリッドコンプレッサ１の軸方向後方
（シャフト１１の中心軸の反プーリ側）には排気管ＥＰ
が配置されている。

【００２１】ラジエータファンＲＦの車両前後方向前側
にはラジエータＲが隣接配置されている。

【００２２】エンジンＥに沿って配置された排気管ＥＰ
には白金、パラジウム等の触媒ＣＴが設けられている。

【００２３】ラジエータＲを通過した空気は図２の矢印
に示す方向へ流れ、後述する吸気口３６からハイブリッ
ドコンプレッサ１の電動機部２０内へ導入される。

【００２４】ハイブリッドコンプレッサ１は圧縮機部１
０と電動機部２０とを有する。

【００２５】圧縮機部１０は、シャフト１１の回転によ
って容積が変化する圧縮空間１５を有するシリンダブロ
ック１２と、このシリンダブロック１２の両端面にそれ
ぞれ配置されるフロントサイドブロック１３及びリヤサ
イドブロック１４とを備えている。

【００２６】圧縮機部１０のシャフト１１の一端側には
エンジンの回転をシャフト１１に伝達するプーリ５が配
置されている。

【００２７】この電動機部２０はブラシレスモータであ
る。

【００２８】電動機部２０はロータ３０とステータ４０
とを備える。

【００２９】ステータ４０はシャフト１１の他端側に配
置されている。ステータ４０はリング部材４２によって
リヤサイドブロック１４に設けられたモータ装着用軸受
部４１に固定されている。

【００３０】ステータ４０はコア（鉄心）４３とコア４
３に巻かれた電機子コイル４５とで構成される。コア４
３は回転時の回転ムラ、振動を抑える目的によって複数
に分割（例えば１０セグメント、１０スロット）されて
いる。

【００３１】ステータ４０はロータ３０の環状溝３１
（後述）内に配置されている（すなわち、ステータ４０
はロータ３０によって包囲されている）。

【００３２】ロータ３０は鉄系材料で形成されている。
このロータ３０は、外筒部３２と、内筒部３３と、外筒
部３２と内筒部３３とを連結する底部３４とを有する。
外筒部３２と内筒部３３と底部３４とで断面ほぼＵ字形
の環状溝３１が形成される。

【００３３】外筒部３２と底部３４とは一体に成形さ
れ、これら外筒部３２、底部３４と内筒部３３とは別体
である。内筒部３３はボルト３５によってシャフト１１
に固定されている。内筒部３３と底部３４とファン６０
とはビス６１によって固定されている。

【００３４】なお、ロータ３０としては１つの鉄板をプ
レス成形したものでもよい。

【００３５】外筒部３２にはステータ４０と一定の間隙
（ギャップ）を介して対向する複数の永久磁石５０が所
定間隔おきに配置されている。

【００３６】底部３４にはステータ４０を通過した空気
を外部へ排出する排気口３４ａが形成されている。

【００３７】また、シャフト１１の他端には内筒部３３
及び底部３４を介してファン（渦巻きファン）６０が取
り付けられている。ファン６０はシャフト１１と一体に
回転して排気口３４ａを通過した空気を外部へ排出す
る。

【００３８】ファン６０の形状を変更することによって
ステータ４０を通過する空気の方向及び量を設定するこ
とができる。

【００３９】なお、ファン６０は鉄、鉄に表面処理した
もの、アルミニウム又は樹脂等を用いて製造される。

【００４０】また、ファン６０はロータ３０と別体であ
る必要はなく、ファン６０を例えばロータ３０と一体に
製造してもよい。

【００４１】一方、圧縮機部１０のリヤサイドブロック
１４の内周面とロータ３０の外周面との間にはステータ
４０へ空気を導入する吸気口３６が形成されている。

【００４２】ステータ４０から排気口３４ａ、ファン６
０を介して外部に到る通路及び吸気口３６からステータ
４０へ到る通路は、外部から水や塵埃が電動機部２０へ
侵入することを防止できるラビリンス構造となってい
る。

【００４３】電機子コイル４５が通電されたとき、ステ
ータ４０に回転磁界が発生し、永久磁石５０に吸引反発
力が作用し、ロータ３０が回転する。

【００４４】ロータ３０の回転に伴ってシャフト１１が
回転したとき、ファン６０が回転する。

【００４５】そのため、ラジエータＲを通過した空気は
図１の矢印に示すように吸入口３６から電動機部２０内
に導入され、コア４３のセグメント間やコア４３と永久
磁石５０との間の隙間等を通過して電機子コイル４５
（ステータ４０）が冷却される。

【００４６】このステータ４０を冷却した空気は、図１
の矢印に示すように排気口３４ａを通ってファン６０か
ら外部へと流れ、排気管ＥＰのある方向へ排出される
（図２参照）。

【００４７】なお、この実施形態ではファン６０として
渦巻きファンを用いたが、ターボファン（図３参照）１
６０やシロッコファンを用いてもよい。

【００４８】図３はターボファンの平面図である。

【００４９】ターボファン１６０は、羽根車１６５を支
持するケーシング１６２に形成された孔１６３に挿入さ
れるビス６１によって内筒部３３と底部３４とに固定さ
れる。

【００５０】このターボファン１６０によれば、羽根車
１６５によって放射状の空気の流れを得ることができ
る。

【００５１】次に、ハイブリッドコンプレッサの軸方向
後方に吸気管ＩＰが配置された例を説明する。この配置
の例では上記実施形態と同様の空気の流れを生じさせる
構成であってもよいが、図４に示すような空気の流れを
生じさせるのが好ましい。

【００５２】図４はハイブリッドコンプレッサの軸方向
後方に吸気管が配置された場合を説明する図である。図
２と同一部分には同一符合を付す。

【００５３】図４のハイブリッドコンプレッサはファン
６０の形状を変更し、空気の流れる方向を図２のハイブ
リッドコンプレッサとは逆にした。

【００５４】ラジエータＲを通過した空気は図４の矢印
に示すように吸気管ＩＰに近い位置にある吸入口（図１
の排気口３４ａ）を通して電動機部２０内へ導入され
る。電動機部２０内へ導入された空気はコア４３のセグ
メント間やコア４３と永久磁石５０との間の隙間等を通
過してステータ４０を冷却し、吸気管ＩＰから遠い位置
にある排気口（図１の吸入口３６）から排出される。

【００５５】上記構成のハイブリッドコンプレッサ１に
よれば、図４の矢印で示すようにラジエータファンＲＦ
から送られる空気の流れが電動機部２０内を冷却する空
気の流れとなる。

【００５６】この実施形態によれば、ハイブリッドコン
プレッサ１の軸方向後方に排気管ＥＰが配置される場合
であっても、排気口３４ａが排気管ＥＰの近くにあり、
吸気口３６が排気管ＥＰから遠い位置にあるので、熱の
影響の少ない空気を吸気口３６から導入してステータ４
０を冷却でき、安定した冷却性能が得られるとともに、
冷却性能が向上し、電動機部２０を長時間に亘って駆動
することが可能になる。

【００５７】また、ハイブリッドコンプレッサ１の軸方
向後方に吸気管ＩＰが配置される場合には、軸方向後方
に熱を発生するものがないため、電動機部２０を効率よ
く冷却することができ、電動機部２０を更に長時間に亘
って駆動することが可能になる。

【００５８】更に、排気管ＥＰ等の配置に応じてファン
６０の形状を変更するだけで空気の方向及び量を容易に
変更することができるため、ファン６０以外の部品の共
通化を図ることができる。

【００５９】また、ファン６０とロータ３０とを一体に
成形したときには部品点数を削減することができ、製造
工程を削減して製造コストの低減を図ることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
のハイブリッドコンプレッサによれば、電動機部が排気
管や触媒からの熱の影響を受け難く、安定した冷却性能
が得られるとともに、冷却性能が向上し、電動機部を長
時間に亘って駆動することができる。

【００６１】請求項２記載の発明のハイブリッドコンプ
レッサによれば、排気管等の配置に応じてファンを変更
するだけで空気の方向及び量を容易に変更することがで
きるため、ファン以外の部品の共通化を図ることができ
る。

【００６２】請求項３記載の発明のハイブリッドコンプ
レッサによれば、製造工程を削減して製造コストの低減
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るハイブリッ
ドコンプレッサの破断面図である。

【図２】図２はハイブリッドコンプレッサの配置の一例
を示す図である。

【図３】図３はターボファンの平面図である。

【図４】図４はハイブリッドコンプレッサの軸方向後方
に吸気管が配置された場合を説明する図である。

【符号の説明】

１ ハイブリッドコンプレッサ ５ プーリ １０ 圧縮機部 １１ シャフト ２０ 電動機部 ３０ ロータ ３４ａ 排気口 ３６ 吸気口 ４０ ステータ ６０，１６０ ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 7/14 Ｈ０２Ｋ 29/00 Ｚ 29/00 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｃ (72)発明者 齋藤 進 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 (72)発明者 川原 宏 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 (72)発明者 中谷 多津男 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB07 CC07 CC12 5H019 AA00 CC04 CC05 CC08 5H115 PC06 PG04 PU11 PU25 QA10 TU12 5H607 BB09 BB14 BB17 CC01 CC05 DD01 DD02 DD03 DD16 DD17 EE28 FF04 FF07 JJ05 5H609 BB18 PP02 PP06 PP07 PP17 QQ02 QQ12 QQ13 RR02 RR20 RR27 RR67

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトの回転によって容積が変化する
   圧縮空間を有する圧縮機部と、 この圧縮機部のシャフトの一端側に装着され、内燃機関
   の回転を前記シャフトに伝達するプーリと、 前記圧縮機部に軸方向へ隣接するステータと、前記シャ
   フトの他端側に装着され、前記ステータを包囲するよう
   に配置されたロータとを有する電動機部とを備えている
   ハイブリッドコンプレッサにおいて、 外部から前記ステータへ空気を導入する吸気口と、 前記ステータを通過した空気を外部へ排出する排気口
   と、 前記吸気口又は前記排気口の近傍に配置され、前記シャ
   フトと一体に回転して前記ステータを通過する空気の方
   向及び量を決めるファンとを備えていることを特徴とす
   るハイブリッドコンプレッサ。
2. 【請求項２】 前記ファンを前記シャフトに着脱可能に
   装着したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド
   コンプレッサ。
3. 【請求項３】 前記ファンと前記ロータとが一体に成形
   されていることを特徴とする請求項１又は２記載のハイ
   ブリッドコンプレッサ。