JP2008113492A - Electric motor and electric compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータおよびそれを用いた電動圧縮機に関し、とくに、異種材料間の熱膨張差に伴う問題の解消をはかった電動モータ、およびそれを用いて圧縮機構を駆動するようにした電動圧縮機に関する。 The present invention relates to an electric motor and an electric compressor using the electric motor, and more particularly to an electric motor that solves a problem associated with a difference in thermal expansion between different materials, and an electric motor that drives a compression mechanism using the electric motor. It relates to a compressor.
電動モータを内蔵し、その電動モータにより圧縮機構を駆動するようにした電動圧縮機は種々しられている。このような電動モータは、一般に、ハウジング(電動圧縮機の場合には、電動モータのハウジングと圧縮機のハウジングとは兼用型になっていることが多い)の内部にステータコアを固定し、ステータコアの内部にモータのロータを回転自在に配置する構造が採用されている。 There are various types of electric compressors that incorporate an electric motor and drive the compression mechanism by the electric motor. Such an electric motor generally has a stator core fixed inside a housing (in the case of an electric compressor, the electric motor housing and the compressor housing are often combined). A structure in which a rotor of a motor is rotatably arranged inside is adopted.
ステータコアをハウジング内に固定するに際しては、例えば、ステータコアをハウジングに直接焼ばめする方法、中間環状部材を介在させて焼ばめ、あるいは圧入する方法(例えば、特許文献1)、ハウジング、ステータコア側圧力逃げ形状加工を施して焼ばめ、圧入する方法等が知られている。
ところが、ステータコアをモータハウジングに固定する場合で、焼き嵌めあるいは圧入によって固定する場合には、雰囲気温度が低温から高温まで大きく変化するとき、次のような問題が生じる。例えば電動圧縮機、とくにカーエアコン用の電動圧縮機が設置される箇所の雰囲気温度は、低温から高温まで大きく変化するが、モータハウジングとステータコアが異種金属からなり、それらの線膨張率が異なる場合(例えば、熱膨張率:アルミニウム>鉄)、雰囲気温度の高低により生じる両部材間の応力によって、モータハウジングの割れやモータ固定のゆるみを発生するおそれがある。 However, when the stator core is fixed to the motor housing and is fixed by shrink fitting or press fitting, the following problems occur when the ambient temperature changes greatly from a low temperature to a high temperature. For example, the ambient temperature of an electric compressor, especially where a car air conditioner electric compressor is installed, varies greatly from low temperature to high temperature, but the motor housing and stator core are made of different metals, and their linear expansion rates differ. (For example, the coefficient of thermal expansion: aluminum> iron), the stress between the two members caused by the atmospheric temperature may cause cracking of the motor housing or loosening of the motor fixing.
ハウジングとステータコアの締め代は、通常、電動圧縮機が高温となった場合でも緩まないように予め設定されている。このため、逆に電動圧縮機が低温となった場合には、締め具合が過大にきつくなって、両者のいずれかにひび割れ等の不具合が発生するおそれがあるという問題があった。 The tightening allowance between the housing and the stator core is normally set in advance so as not to loosen even when the electric compressor becomes hot. Therefore, conversely, when the electric compressor is at a low temperature, there is a problem that the tightening degree becomes excessively high, and there is a possibility that problems such as cracks may occur in either of them.
そこで本発明の課題は、上記のようにとくにハウジングとステータコアとが両者間の熱膨張率の差に起因して締め具合がきつくなる方向に膨張又は収縮したとしても、ひび割れ等の不具合が発生することを防止可能な電動モータ、およびそれを用いた電動圧縮機を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that, as described above, even if the housing and the stator core are expanded or contracted in the direction in which the tightening is tightened due to the difference in thermal expansion coefficient between them, problems such as cracks occur. An object of the present invention is to provide an electric motor capable of preventing this, and an electric compressor using the same.
上記課題を解決するために、本発明に係る電動モータは、ハウジングの内側に、該ハウジングとは異なる熱膨張率を有する材質からなる環状のステータコアが固定されている電動モータにおいて、ハウジングの内周面とステータコアの外周面との間に環状の空隙部を形成するとともに、該空隙部に、その周方向に3個以上の固定用部材を配設し、該固定用部材を介してハウジングに対しステータコアを固定したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above-mentioned problems, an electric motor according to the present invention is an electric motor in which an annular stator core made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the housing is fixed inside the housing. An annular space is formed between the surface and the outer peripheral surface of the stator core, and three or more fixing members are arranged in the space in the circumferential direction, and the housing is interposed via the fixing member. The stator core is fixed.
このような構成とすることで、ハウジングとステータコアとは、周方向に断続的に配置された固定用部材を介して固定されることになり、各固定用部材間は、環状に延びる空隙部のままとされる。したがって、ハウジングとステータコアの材質間に熱膨張率の差があり、両部材に熱膨張量の差が生じたとしても、その差は大部分が空隙部によって吸収される。その結果、熱膨張率の差に起因して両部材の締め具合がきつくなる方向に膨張または収縮したとしても、ひび割れ等の不具合が発生することを防止可能となる。熱膨張率の差に起因して両部材間に発生する応力は、断続的に配置された固定用部材の部位のみに局部的に発生することになり、その応力発生部位の両側には空隙部が存在するから、空隙部による変形量の吸収により、発生した応力も大幅に緩和されることになり、この面からも、ひび割れ等の不具合が発生することを防止可能となる。 By adopting such a configuration, the housing and the stator core are fixed via fixing members that are intermittently arranged in the circumferential direction. Between the fixing members, an annularly extending gap portion is formed. To be left. Therefore, there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the materials of the housing and the stator core, and even if a difference in the amount of thermal expansion occurs between the two members, the difference is mostly absorbed by the gap. As a result, it is possible to prevent problems such as cracks from occurring even if the members are expanded or contracted in a direction in which the tightness of both members is tightened due to the difference in thermal expansion coefficient. The stress generated between the two members due to the difference in the coefficient of thermal expansion is locally generated only at the site of the fixing member that is intermittently arranged. Therefore, the generated stress is greatly relieved by the absorption of the deformation amount by the gap, and it is possible to prevent the occurrence of defects such as cracks from this surface as well.
このような本発明に係る電動モータにおいては、上記固定用部材は、各種形態を採り得る。たとえば、横断面形状が円形の部材(ピン状部材)に形成することができる。あるいは、横断面形状が半月形の部材に形成することもできる。あるいは、平板(帯状平板)状あるいは円弧状に湾曲された板状等形状の、板状の部材に形成することもできる。また、これらの形状の固定用部材は、中空の部材に形成することもできる。中空の部材に形成すれば、固定用部材自身の弾性変形も期待できることから、固定用部材部位に発生する局部応力を大幅に緩和することが可能になる。 In such an electric motor according to the present invention, the fixing member can take various forms. For example, it can be formed into a member (pin-shaped member) having a circular cross-sectional shape. Alternatively, it can be formed into a member having a half-moon shaped cross section. Alternatively, it can be formed in a plate-like member having a flat plate (band flat plate) shape or a plate shape curved in an arc shape. Moreover, the fixing member of these shapes can also be formed in a hollow member. If the hollow member is formed, the fixing member itself can be expected to be elastically deformed. Therefore, it is possible to greatly relieve local stress generated in the fixing member portion.
さらに、上記固定用部材を、周方向に1ヶ所切れ目を有するスプリングピンに形成することもできる。このようなスプリングピンの形態とすれば、やはり、固定用部材自身の弾性変形を期待できることから、固定用部材部位に発生する局部応力を大幅に緩和することが可能になる。 Furthermore, the fixing member can be formed as a spring pin having one cut in the circumferential direction. With such a spring pin configuration, the fixing member itself can be expected to be elastically deformed, so that it is possible to greatly relieve the local stress generated in the fixing member portion.
いずれの形態の固定用部材においても、モータ軸方向の固定用部材長についてはとくに限定されない。ステータコアの実質的に全長にわたって延びていてもよいし、軸方向に部分的に延びていてもよい。 In any form of fixing member, the length of the fixing member in the motor shaft direction is not particularly limited. The stator core may extend over substantially the entire length, or may extend partially in the axial direction.
また、固定用部材の配設位置に対応させて、ステータコアの外周面または/およびハウジングの内周面に、固定用部材の一部が嵌合される溝を刻設しておくこともできる。このようにすれば、固定用部材を確実に所望の位置に決めることができる。溝長と固定用部材長との大小関係や、溝延在方向における固定用部材配置位置などについてはとくに限定されず、適宜設定すればよい。 Further, a groove into which a part of the fixing member is fitted can be formed on the outer peripheral surface of the stator core and / or the inner peripheral surface of the housing in correspondence with the position of the fixing member. In this way, the fixing member can be reliably determined at a desired position. The magnitude relationship between the groove length and the fixing member length, the fixing member arrangement position in the groove extending direction, and the like are not particularly limited, and may be set as appropriate.
また、上記固定用部材は、ステンレスで構成されていることが好ましい。材質にステンレスを用いることで、ステータコアの磁路に影響を与えることなく、固定用部材を配置することが可能となる。 The fixing member is preferably made of stainless steel. By using stainless steel as the material, the fixing member can be arranged without affecting the magnetic path of the stator core.
さらに、上記固定用部材は、ステータコアのティース部に対応する位置に配置されていることが好ましい。このティース部に対応するステータコアの外周位置は、固定用部材を設けても磁気的に影響を最小限に抑えることができる位置であるので、固定用部材配設により上述の如き望ましい固定状態を達成しつつ、モータ本来の性能を確実に維持できるようになる。 Furthermore, it is preferable that the fixing member is disposed at a position corresponding to the teeth portion of the stator core. Since the outer peripheral position of the stator core corresponding to the teeth portion is a position where the influence can be suppressed magnetically even if a fixing member is provided, the desired fixing state as described above is achieved by providing the fixing member. However, the original performance of the motor can be reliably maintained.
本発明は、上記のような電動モータを内蔵した電動圧縮機についても提供する。とくにカーエアコン等に使用される電動圧縮機は、温度が大きく変化する環境下に晒されるので、上記のような固定用部材を介在させたステータコアの固定構造の利点が最大限に発揮される。 The present invention also provides an electric compressor incorporating the electric motor as described above. In particular, an electric compressor used in a car air conditioner or the like is exposed to an environment in which the temperature changes greatly, and thus the advantages of the stator core fixing structure with the fixing member interposed as described above are maximally exhibited.
このように本発明に係る電動モータおよびそれを用いた電動圧縮機によれば、ハウジングとステータコアの熱膨張率の差に起因して両部材の締め具合がきつくなる方向に膨張または収縮したとしても、ひび割れ等の不具合が発生することを確実に防止することが可能となる。また、固定用部材の材質や配設位置を最適化することで、固定用部材を設けても、いわゆるステータ鉄損の増加を防ぐことができ、モータ本来の性能を確実に維持することができる。 As described above, according to the electric motor and the electric compressor using the electric motor according to the present invention, even if the members are expanded or contracted in the direction in which the tightness of the two members is tightened due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the housing and the stator core. It is possible to reliably prevent the occurrence of defects such as cracks. In addition, by optimizing the material and arrangement position of the fixing member, even if the fixing member is provided, an increase in so-called stator iron loss can be prevented, and the original performance of the motor can be reliably maintained. .
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る電動モータの適用対象となる電動圧縮機の一例を示している。図1において、1は電動圧縮機全体を示しており、電動圧縮機1は、流体(例えば、冷媒)の圧縮部2とモータ部3を有している。圧縮部2は、本実施態様では、固定スクロール4と可動スクロール5からなる圧縮機構6を有しており、可動スクロール5は、ボールカップリング7を介して回転が阻止された状態で、ドライブベアリング8を介して、モータ軸と一体に構成された駆動軸9により、その先端に配置された偏心ブッシュ10を介して旋回駆動される。駆動軸9は、ベアリング11、12によって回転自在に支持されている。圧縮機のリアハウジング側がモータハウジング13に構成されており、このモータハウジング13内に電動モータDが内蔵されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of an electric compressor to which an electric motor according to the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes the entire electric compressor, and the electric compressor 1 includes a compression unit 2 and a motor unit 3 for fluid (for example, refrigerant). In this embodiment, the compression unit 2 includes a compression mechanism 6 including a fixed scroll 4 and a
電動モータDは、ハウジング13の内側に固定されるステータコア14と、ステータコア14内で回転されるロータ15とを有しており、ロータ15が駆動軸9に固定されて駆動軸9と一体に回転可能となっている。
The electric motor D includes a
この電動モータDにおいては、図2に示すように、ハウジング13の内周面とステータコア14の外周面との間に、環状の空隙部16が形成されている。空隙部16の幅(内外径差)は、ハウジング13とステータコア14の熱膨張量の差を吸収できるだけの寸法に設定されている。この空隙部16には、その周方向に、3個以上の固定用部材17が配設されており、本実施態様では、3個の固定用部材17が周方向に等配(120度毎の配置)されている。これら固定用部材17を介して、ハウジング13に対しステータコア14が固定されている。さらに本実施態様では、固定用部材17の配設位置に対応させて、ステータコア14の外周面側に溝18が刻設されており、各溝18内に各固定用部材17の一部が嵌合されて各固定用部材17が所定の位置に位置決めされている。また、本実施態様では、固定用部材17は、磁気的影響を与えることが少ないステンレス製で、かつ、丸棒状のピン部材に形成されており、最も磁気的影響の少ないステータコア14のティース部19に対応する位置に配置されている。
In the electric motor D, as shown in FIG. 2, an
このように構成された電動モータDにおいては、ハウジング13とステータコア14とは、周方向に断続的に配置された固定用部材17を介して固定されることになり、各固定用部材17間部位は、環状に延びる空隙部16のまま残される。ハウジング13とステータコア14の材質間に熱膨張率の差があり、両部材に熱膨張量の差が生じたとしても、その差の大部分が空隙部16によって吸収されることになり、熱膨張率の差に起因して両部材の締め具合がきつくなる方向に膨張または収縮したとしても、ひび割れ等の不具合が発生することが防止可能となる。熱膨張率の差に起因して両部材13、14間に発生する応力は、断続的に配置された固定用部材17の部位のみに局部的に発生することになり、その応力発生部位の両側には必ず空隙部16が存在するから、空隙部16による変形量の吸収により、発生した応力も大幅に緩和されることになり、この面からも、ひび割れ等の不具合が発生することを防止可能となる。また、上述の如く、固定用部材17をステンレスで構成し、最も磁気的影響の少ないステータコア14のティース部19に対応する位置に配置することにより、電動モータD本来の機能はそのまま良好に維持される。
In the electric motor D configured in this way, the
固定用部材は、前述したように各種形状に形成可能である。例えば図2に別の実施態様を示すように、横断面形状が半月形の固定用部材21とすることもできる。図2では、固定用部材21用の溝を持たない形態を示してあるが、例えばハウジング13の内周面側に溝を設けることも可能である。
The fixing member can be formed in various shapes as described above. For example, as shown in FIG. 2, the fixing
さらに、図4に示すような、周方向に1ヶ所切れ目を有するスプリングピンからなる固定用部材31とすることもできるし、図5に示すような、中空の横断面円形のピンからなる固定用部材41とすることもできる。このような形状とすれば、固定用部材31、41の弾性変形を利用して、この部分に発生する局部応力をより効率よく吸収することが可能となる。ただし、固定用部材の形状は、必要に応じて、適宜、任意の形状を採用することが可能である。
Further, as shown in FIG. 4, a fixing
本発明に係る電動モータの構造は、ハウジング内にステータコアを固定するあらゆるモータに適用可能であり、とくに温度差の激しい環境下で使用されるカーエアコン用等の電動圧縮機に好適なものである。 The structure of the electric motor according to the present invention can be applied to any motor that fixes a stator core in a housing, and is particularly suitable for an electric compressor for a car air conditioner or the like that is used in an environment with a severe temperature difference. .
1 電動圧縮機
2 圧縮部
3 モータ部
4 固定スクロール
5 可動スクロール
6 圧縮機構
7 ボールカップリング
8 ドライブベアリング
9 駆動軸
10 偏心ブッシュ
11、12 ベアリング
13 ハウジング
14 ステータコア
15 ロータ
16 空隙部
17、21、31、41 固定用部材
18 溝
19 ティース部
D 電動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric compressor 2 Compression part 3 Motor part 4
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