JP2005155368A - 密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法 - Google Patents

密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 モータハウジングによるステータコアの締め代を焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めと比較して冷媒ガスの高い内圧に対してもステータコアの緩みが発生しないほど大きく設定できる密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法を提供する。
【解決手段】 モータハウジング15に形成された第1〜第3膨出部15b〜15dの外周面を上下二つの押圧用治具36,37によってモータハウジング15の半径方向内側へ押圧して、第1〜第3締め代部15e〜15gを半径方向の外側に変形させ、ステータコア32の軸方向から見て該ステータコア32の外周面32bから離隔する位置に保持し、モータハウジング15の内部にステータコア32を嵌入し、治具36,37による押圧を解除する。このため、各締め代部15e〜15gがステータコア32の外周面32bに大きい締め代で押圧され、モータハウジング15によってステータコア32が強固に締結される。
【選択図】 図4

Description

本発明は、密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法に関する。
密閉型電動圧縮機においては、密閉ハウジングの内部に例えばスクロール方式の圧縮機構部と、この圧縮機構部の駆動を行うための電動モータとが収容されている。前記電動モータは密閉ハウジングの一部を構成するモータハウジングの中心部の所定位置に回転可能に支持された回転軸と、この回転軸の外周面に嵌合固定されたロータと、モータハウジングの内周面に焼き嵌めにより嵌入固定されたステータとにより構成されている。このステータは円筒状のステータコアと、このコアの内周側に装着された巻線とにより構成されている。(焼き嵌めの技術として特許文献1及び特許文献2参照)
ところで、モータハウジングの材質がアルミニウムの場合には、鉄と比較して弾性係数が小さいため内部の圧力が上昇したとき、モータハウジングの内径寸法の拡大が鉄よりなるモータハウジングの内径寸法の拡大よりも大きくなる。車両空調用の冷房回路に封入される冷媒ガスには、フロンガスと二酸化炭素ガスがあり、前者のガスは最大封入圧力が1〜2MPa程度であるのに対し、後者のガスは10MPa以上である。モータハウジング内の圧力が最大で1〜2MPa程度の場合には、焼き嵌めで組み付け可能な締め代でステータコアの締め付け状態が緩むことはない。しかし、二酸化炭素ガスを用いた高い圧力の冷媒ガスを電動圧縮機内に封入した場合には10MPa以上の圧力がモータハウジングに作用するため、アルミニウムよりなるモータハウジングの場合に、その肉厚寸法を厚くして内径寸法の拡大を抑えるようにしていた。又、モータハウジングの内径寸法が拡大してもなお有効な締め代が残存するような大きな締め代で焼き嵌めするという対策も考えられる。
特開2000−224787 特開2003−269335
上記の問題はモータハウジングが鉄で形成されている場合は、冷媒ガスによる高い内圧でもモータハウジングの内径寸法の拡大が小さいので、それほど問題とはならない。しかし、モータハウジングの軽量化のためにアルミニウムを用いる場合には、高圧力によるモータハウジングの内径寸法の拡大を抑えるため、その肉厚寸法を大きくした場合には、圧縮機が大型化し重量も増大するという問題がある。又、十分な締め代を確保するためには通常の焼き嵌め温度より高温にしなければならず、アルミ製モータハウジングの強度低下が問題となる。以上の観点から、焼き嵌めの締め代を大きくすることは非常に困難である。
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、モータハウジングによるステータコアの締め代を、焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めと比較して冷媒ガスの高い内圧に対してもステータコアの緩みが発生しないほど大きく設定することができる密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、筒状のモータハウジングの内部に環状のステータコアを締結した密閉型電動圧縮機において、前記モータハウジング及び/又はステータコアを機械的に変形させて、モータハウジングとステータコアを締結したことを要旨とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1において、ステータコアの外周面の周方向の長さ寸法よりもモータハウジングの内周面の周方向の長さ寸法を長く設定し、モータハウジングを変形させてステータコアを嵌入することを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、モータハウジング及び/又はステータコアに複数の締め代部を設け、モータハウジングの外周面の複数箇所に押圧力を作用させてモータハウジングを弾性変形して、前記複数の締め代部と対応するモータハウジングの複数の箇所をモータハウジングの半径方向外方に変形させて嵌め代を形成し、この状態でモータハウジングの内部にステータコアを嵌入した後、前記モータハウジングの押圧力を解除して、前記締め代部によりモータハウジングとステータコアを締結するこことを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3において、モータハウジングの内周面には複数箇所に膨出部が形成され、各膨出部の間には締め代部が形成され、前記各膨出部の外周面が押圧用治具によってモータハウジングの半径方向内方に押圧されて前記各締め代部がモータハウジングの半径方向外方に変形されて、前記嵌め代が形成されるようにしたことを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4において、前記膨出部は、3〜5箇所に形成されていることを要旨とする。
請求項6に記載の発明は、請求項3において、前記モータハウジングは筒状に形成され、ステータコアの外周面には、締め代部が複数箇所に形成され、前記モータハウジングの外周面のうち前記締め代部と対応しない外周面が押圧用治具によってモータハウジングの半径方向内方に押圧されて前記各締め代部と対応するモータハウジングの複数の部位が半径方向外方に変形されて、前記嵌め代が形成されるようにしたことを要旨とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6において、前記ステータコアの締め代部は3〜5箇所に形成されていることを要旨とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項において、前記モータハウジングはステータコアの鉄系の材料の熱膨張率と異なる熱膨張率の金属であることを要旨とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8において、前記モータハウジングはアルミニウムによって鍛造されたものであることを要旨とする。
請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか一項において、焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めで可能な締め代の範囲を超えた締め代によってモータハウジングとモータステータが組み付けられていることを要旨とする。
請求項1〜10記載の発明は、モータハウジング及び/又はステータコアを機械的に変形させて、焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めで可能な締め代の範囲を超えた締め代によってモータハウジングとステータコアを締結することができる。このため、例えば二酸化炭素ガスを用いた冷媒ガスの高い内圧を受ける電動圧縮機において、モータハウジングとステータコアの締結力の緩みを防止することができる。
請求項3〜7記載の発明は、モータハウジングの外周面の複数箇所に押圧力を作用させてモータハウジングを弾性変形して、複数の締め代部と対応するモータハウジングの複数の箇所をモータハウジングの半径方向外方に変形させて嵌め代を形成する。この状態でモータハウジングの内部にステータコアを嵌入した後、前記モータハウジングの押圧力を解除して、前記締め代部によりモータハウジングとステータコアを締結する。このため、モータハウジングを容易に弾性変形させることができるとともに、モータハウジングによるステータコアの締め代を焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めと比較して冷媒ガスの高い内圧にも耐えるように大きくすることが容易となる。
請求項9記載の発明は、モータハウジングがアルミニウムによって鍛造されているので、モータハウジングの薄肉化を図ることができる。
以下、本発明を具体化した密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法の一実施形態を図1〜図4に従って説明する。
最初に、電動圧縮機10の構成について説明すると、この電動圧縮機10を構成する密閉ハウジング11は、例えば、アルミニウムを鍛造して形成された有底横円筒状のハウジング本体12と、このハウジング本体12のフロント側(図1の右側)開口端縁に接合固定されたフロントハウジング13とにより構成されている。前記ハウジング本体12はフロント側の圧縮機ハウジング14と、この圧縮機ハウジング14の後端部に一体に形成された小径のモータハウジング15と、このモータハウジング15の後端部に一体形成されたリヤハウジング16とにより構成されている。
前記圧縮機ハウジング14の内部にはスクロールタイプの圧縮機構部17が収容されている。この圧縮機構部17は前記圧縮機ハウジング14の内周面14aの段差部に嵌合固定された基板18と、同じく圧縮機ハウジング14のフロント側の開口部の内周面に嵌入固定された固定スクロール部材19と、前記基板18及び固定スクロール部材19の間に収容された旋回スクロール部材20とにより構成されている。前記固定スクロール部材19及び旋回スクロール部材20によって形成された圧縮室21内には圧縮機ハウジング14の内部において基板18の背面側に形成された吸入室22から基板18に形成された吸入孔18aを通して冷媒ガスが吸入されて圧縮されるようになっている。又、圧縮された冷媒ガスは、前記固定スクロール部材19に設けた吐出孔19aからフロントハウジング13内の吐出室23内に吐出されるようになっている。
前記フロントハウジング13には圧縮された冷媒ガスを外部の冷房回路に供給するための導出口13aが形成されている。又、前記リヤハウジング16の外周面には前記吸入室22内に外部冷房回路から冷媒ガスを導入するための導入口16aが形成されている。
電動モータMを構成する前記モータハウジング15の内周面には、ステータ31が嵌入固定されている。このステータ31は鉄製のステータコア32と、このステータコア32の内周側に形成されたティース32aに巻着した巻線33とによって構成されている。前記リヤハウジング16の内底面に一体に形成されたボス部16bと前記基板18の背面に一体形成されたボス部18bとの間には、回転軸28がベアリング29,30を介して回転可能に支持されている。この回転軸28の先端部に設けた偏心ピン34が前記旋回スクロール部材20の背面に一体形成されたボス部20aにベアリングを介して連結されている。前記回転軸28の外周面にはロータ35が嵌合固定されている。
従って、図示しない通電機構により前記巻線33に交流電流が通電されると、ステータ31とロータ35の電磁誘導作用により前記回転軸28が回転され、前記偏心ピン34が旋回運動されて、前記旋回スクロール部材20が自転を阻止された状態で旋回動作される。これにより前述した圧縮機構部17による冷媒ガスの圧縮が行われる。
次に、この発明の要部の構成について説明する。
前記モータハウジング15及びステータコア32の横断面の形状は、図2に示すように構成されている。この実施形態では、モータハウジング15は第1膨出部15b、第2膨出部15c及び第3膨出部15dと、前記第1〜第3膨出部15b〜15dの間に一体形成された第1締め代部15e、第2締め代部15f及び第3締め代部15gとによって構成されている。そして、前記第1〜第3締め代部15e〜15gの内側の円弧状をなす内周面が、第1〜第3締結面S1〜S3となっていて、各締結面S1〜S3が前記ステータコア32の外周面32bに対し所定の締付力によって三箇所で締め付け固定されている。
次に、前記モータハウジング15の内部へのステータコア32の組み付け方法について、以下に説明する。
前記モータハウジング15とステータコア32は組み付け前において、図3に示すようにステータコア32の軸方向から見て、第1〜第3締め代部15e〜15gの第1〜第3締結面S1〜S3がステータコア32の外周面32bよりも小径の円軌跡上にあるように形成されている。この外周面32bと締結面S1〜S3との軸方向から見た間隔が締め代δとなっている。この実施形態では、締め代δが例えば200μmに設定され、全体として2×δ=400μmに設定されている。
次に、図4に示すように、左右両側に傾斜支持面36a,36bを有する下部の押圧用治具36に前記モータハウジング15の第2及び第3膨出部15c,15dを載置する。この状態で第1膨出部15bの上方から上部の押圧用治具37によって前記第1膨出部15bの外周面を、下方つまり半径方向の内方に押圧する。これによって、第1〜第3膨出部15b〜15dが弾性変形されて前記第1〜第3締め代部15e〜15fがそれぞれ半径方向外方へ変形される。従って、図4に示すように前記各締結面S1〜S3がステータコア32の外周面32bから離隔される。この離隔寸法を嵌め代εとすると、この嵌め代εは理論的には0μmでも挿入は可能であるが、モータハウジング15とステータコア32の製造上の誤差と、組み付け作業性を考慮して例えば50μm程度に設定される。
図4に示すように嵌め代εが形成された状態で、モータハウジング15の内部にステータコア32を挿入し、前記押圧用治具36,37による押圧を解除すると、第1〜第3締め代部15e〜15fが弾性復元力によって元の状態に復元しようとする。そして、第1〜第3締め代部15e〜15fに締め代δがあるため、締結面S1〜S3が嵌め代εだけ戻り、ステータコア32の外周面32bに所定の締め代δで締め付け固定される。このようにして、図2に示すようにモータハウジング15内にステータコア32が焼き嵌めによらないで強固に締結される。
前記締め代部15e〜15gの締結面S1,S2,S3のモータハウジング15の中心に関する周方向の形成角は、例えば5度〜30度に設定されている。あまり小さいと締め代部が変形し、大き過ぎると所定の締め代δが確保し難くなるので、10度〜20度が望ましい。
図2に示すように、モータハウジング15とステータコア32の組み付け状態において、第1〜第3膨出部15b〜15dの内周面とステータコア32の外周面32bの間には、それぞれ隙間G1,G2,G3が形成される。この隙間G1〜G3は導入口16aからモータハウジング15内に導入された冷媒ガスを吸入室22へ導く通路となる。
上記のように構成された電動圧縮機10の内部には、冷房回路に封入した二酸化炭素の冷媒ガスが導入されるので、実際の運転時には10MPa以上の高い圧力が作用する。しかし、この高い圧力がモータハウジング15の内周面に作用して、その内径寸法が拡大されて、仮に147μmだけ弛んだとしても締め代2δが400μmあるので、締め付け力が不足することはない。
上記実施形態の密閉型電動圧縮機におけるモータハウジング15に対するステータコア32の組み付け方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、モータハウジング15の第1〜第3膨出部15b〜15dを外側方から半径方向内方に向かって押圧用治具36,37により押圧して、第1〜第3締め代部15e〜15gの締結面S1〜S3を半径方向外方向に締め代δ分と嵌め代ε分だけ変形させ、ステータコア32の外周面32bから各締結面S1〜S3を僅かに離隔させる。この状態でモータハウジング15の内部にステータコア32を嵌入し、押圧用治具36,37による押圧を解除して、第1〜第3締め代部15e〜15gをステータコア32の外周面32bに押圧するようにした。このため、焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めによる締め代を超えた締め代δを容易に確保することができ、面倒な焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めによらずモータハウジング15の内部にステータコア32を強固に締結することができる。
(2)上記実施形態では、圧縮機内の圧力が冷媒ガスとしてのフロンガスと比較して高い圧力が必要な二酸化炭素ガスを封入したものを用いた。そして、アルミニウムによって、鍛造された比較的薄い例えば4mmの肉厚寸法のモータハウジング15を用いてステータコア32を締結するようにした。このため、鋳造による大きい厚肉寸法のモータハウジングを用いた電動圧縮機と比較して圧縮機の軽量化を図ることができる。
次に、この発明の別の実施形態について、以下に説明する。
○ 図5に示す実施形態は、膨出部と締め代部の個数が前記実施形態と異なる。この実施形態では、モータハウジング15に対して第1〜第4膨出部15b,15c,15d,15hを形成し、各膨出部の間に第1〜第4締め代部15e,15f,15g,15iを形成し、それらの締め代部の第1〜第4締結面S1〜S4によってステータコア32の外周面32bを4箇所で締結するようにしている。この実施形態ではモータハウジング15内にステータコア32を組み付ける際に、左右上下の四方向から膨出部15b,15c,15d,15hの押圧が行われる。
○ 図6(a)〜(c)に示す実施形態は、モータハウジング15を円筒状に形成し、ステータコア32をほぼ3角形状に形成し、ステータコア32の外周部に第1〜第3締め代部32c〜32eを形成したものである。図6(b)に示すように前記モータハウジング15の外周面を3箇所で外方から半径方向内方に押圧することによりモータハウジング15の前記第1〜第3締め代部32c〜32eと対応する部分を半径方向外方に膨出させる。これにより、第1〜第3締め代部32c〜32eの第1〜第3締結面S1〜S3と、これらと対応するモータハウジング15の内周面15aとの間に嵌め代εが形成される。この状態でモータハウジング15の内部にステータコア32を嵌入し、図6(b)に示す押圧状態を解除すると、図6(c)に示すようにモータハウジング15が元の円筒形状に復元しようとして第1〜第3締め代部32c〜32eの締結面S1〜S3に押圧される。このようにしてモータハウジング15の内部にステータコア32が嵌入され、所定の締め代δをもって締結される。
図5及び図6に示す各実施形態の効果も前述した本実施形態の効果と同様である。
この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・ 焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めで可能な締め代の範囲を超えた締め代によってモータハウジング15とステータコア32を締結するようにしてもよい。これを実現する方法としては、モータハウジング15を機械的に変形させる方法と、ステータコア32を機械的に変形させる方法と、モータハウジング15及びステータコア32を共に機械的に変形させる方法とがある。
・ モータハウジング15を変形させる方法としては、前述した押圧以外にモータハウジング15の外周面に引っ張り冶具を複数箇所に設け、この治具を用いて引っ張り力を作用するようにしてもよい。
・ ステータコア32を変形させる方法としては、ステータコア32の内周面に押圧用治具あるいは引っ張り用の治具を複数箇所に設け、この治具を用いて押圧力あるいは引っ張り力を作用するようにしてもよい。
・ 前述したモータハウジング15又はステータコア32を機械的に弾性変形する方法と、焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めとを併用するようにしてもよい。
・ ステータコア32の外周面32bの周方向の長さ寸法よりもモータハウジング15の内周面15aの周方向の長さ寸法を長く設定し、モータハウジング15を変形させてステータコア32を嵌入するようにしてもよい。
・ モータハウジング15の材料を、アルミニウム以外の金属であって、ステータコア32に用いる鉄系の材料と異なる熱膨張率の金属にしてもよい。
・ モータハウジング15の膨出部を増やしてもよい。所定の締め代を確保する上で、膨出部を3〜5箇所に形成するのが望ましい。
・ 前記ステータコア32の締め代部32c,32d,32eを、増やしてもよい。所定の締め代を確保する上で、3〜5箇所に形成するのが望ましい。
・ モータハウジングを楕円筒状に形成したり、その他、三角筒状に形成したり、四角筒状に形成したりしてもよい。
この発明の電動圧縮機を具体化した一実施形態を示す中央部縦断面図。 電動圧縮機の電動モータ部の一部省略横断面図。 モータハウジングとステータコアの組み付け前の締め代の関係を示す横断面。 モータハウジングを弾性変形させてステータコアを嵌入する組み付け作業を示す横断面図。 この発明の別例を示す電動モータの一部省略横断面図。 (a)〜(c)はこの発明の別例を示す電動モータのモータハウジングとステータコアの組み付け方法を説明する横断面図。
符号の説明
ε…嵌め代、δ…締め代、15a…内周面、15…モータハウジング、15b〜15d…第1〜第3膨出部、15e〜15g…第1〜第3締め代部、32…ステータコア、32b…外周面、32c,32d,32e…第1〜第3締め代部、36,37…押圧用治具。

Claims (10)

  1. 筒状のモータハウジングの内部に環状のステータコアを締結した密閉型電動圧縮機において、
    前記モータハウジング及び/又はステータコアを機械的に変形させて、モータハウジングとステータコアを締結したこと特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  2. 請求項1において、ステータコアの外周面の周方向の長さ寸法よりもモータハウジングの内周面の周方向の長さ寸法を長く設定し、モータハウジングを変形させてステータコアを嵌入することを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  3. 請求項1又は2において、モータハウジング及び/又はステータコアに複数の締め代部を設け、モータハウジングの外周面の複数箇所に押圧力を作用させてモータハウジングを弾性変形して、前記複数の締め代部と対応するモータハウジングの複数の箇所をモータハウジングの半径方向外方に変形させて嵌め代を形成し、この状態でモータハウジングの内部にステータコアを嵌入した後、前記モータハウジングの押圧力を解除して、前記締め代部によりモータハウジングとステータコアを締結すること特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  4. 請求項3において、モータハウジングの内周面には複数箇所に膨出部が形成され、各膨出部の間には締め代部が形成され、前記各膨出部の外周面が押圧用治具によってモータハウジングの半径方向内方に押圧されて前記各締め代部がモータハウジングの半径方向外方に変形されて、前記嵌め代が形成されるようにしたことを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  5. 請求項4において、前記膨出部は、3〜5箇所に形成されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  6. 請求項3において、前記モータハウジングは筒状に形成され、ステータコアの外周面には、締め代部が複数箇所に形成され、前記モータハウジングの外周面のうち前記締め代部と対応しない外周面が押圧用治具によってモータハウジングの半径方向内方に押圧されて前記各締め代部と対応するモータハウジングの複数の部位が半径方向外方に変形されて、前記嵌め代が形成されるようにしたことを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  7. 請求項6において、前記ステータコアの締め代部は3〜5箇所に形成されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項において、前記モータハウジングはステータコアの鉄系の材料の熱膨張率と異なる熱膨張率の金属であることを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  9. 請求項8において、前記モータハウジングはアルミニウムによって鍛造されたものであることを特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項において、焼き嵌め又は焼き冷やし嵌めで可能な締め代の範囲を超えた締め代によってモータハウジングとモータステータが組みつけられていること特徴とする密閉型電動圧縮機におけるステータコアの組み付け方法。
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