JP2009228546A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 重量増加を伴わずに、焼バメによる軸ズレを大幅に軽減する。
【解決手段】 電動モータ３の固定子９がハウジング７に焼バメされる電動圧縮機１において、ハウジング７に設けられた部分的な厚肉部であるオイル室１３の周方向両側に切り欠き１５，１５を設けたことにより、オイル室１３とハウジング７との接触部分Ｃの周方向幅Ａを短縮し、ハウジング７の肉厚を全周に亘ってほぼ均一にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

特許文献１に「電動コンプレッサ」が記載されている。

図４は特許文献１の従来技術と類似した構造の電動コンプレッサを示しており、この電動コンプレッサ２０１は、電動モータ２０３でベーン形圧縮機２０５を駆動するように構成されており、電動モータ２０３の固定子２０７は焼バメによってハウジング２０９の内周に固定されている。電動モータ２０３の駆動軸２１１は圧縮機２０５の被駆動軸２１３と一体に形成され、ハウジング２０９は軽量化のためにアルミニウムで作られている。また、図５のように、ハウジング２０９の周方向の一部にはオイル室２１５（肉厚部）が設けられている。
特願２００７−２４２２１３号公報

上記の焼バメは、熱したハウジング２０９の内部に固定子２０７のコア２１７を位置決めした後、冷却し収縮させることによって行われ、この際、収縮するハウジング２０９にはコア２１７側から半径方向外向きの力が作用する。しかし、ハウジング２０９はオイル室２１５を設けた部分２１９の強度が他の周方向部分より高くなっており、周方向に亘って強度のアンバランスが生じているから、この外向きの力は比較的強度の低い部分に向かって作用し、その結果、軸２１１，２１３は本来の回転中心軸２２１に対して傾斜した回転中心軸２２３にまで軸ズレし、軸受け部や回転部などでの片当たり、振動、騒音などが発生し、機能と耐久性が低下する。

しかし、この軸ズレを軽減するために、ハウジング２０９をアルミニウムより強度の高い鉄系合金で作ると、重量がそれだけ増加する。

そこで、この発明は、重量の増加を伴わずに、焼バメによる軸ズレを大幅に軽減する電動圧縮機の提供を目的としている。

請求項１の電動圧縮機は、電動モータで圧縮機を駆動する電動圧縮機であって、前記電動モータの固定子がハウジングに焼バメされると共に、前記ハウジングが、部分的な厚肉部を有する円筒状部材であり、前記ハウジングの肉厚を全周に亘ってほぼ均一にしたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された電動圧縮機であって、前記肉厚部が、前記ハウジングに設けられたオイル室であり、前記オイル室の周方向両側に切り欠きを設け、オイル室と前記ハウジングとが接触する部分の幅を短縮したことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載された電動圧縮機であって、前記肉厚部が、前記ハウジングに設けられたオイル室であり、前記ハウジングにおいて、前記オイル室との壁部の厚さを他所の厚さとほぼ等しくしたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された電動圧縮機であって、前記ハウジングが、アルミニウムで作られていることを特徴とする。

請求項１の電動圧縮機は、ハウジングの肉厚を全周に亘ってほぼ均一にしたことにより、焼バメ後の収縮の際に生じる半径方向外向きの力がハウジングの全周に亘って均等に作用するから、モータ軸の軸ズレは実用上問題ない程度（極めて軽微）に抑えられる。従って、軸受け部と回転部での片当たり、振動、騒音などが防止され、機能と耐久性が正常に保たれる。

また、軸ズレを軽減するためにハウジングを強度の高い鉄系合金で作る必要がなくなり、重量の増加が避けられる。

請求項２の電動圧縮機は、ハウジングにオイル室（肉厚部）が設けられている場合、このオイル室の周方向両側に切り欠きを設けてハウジングとの接触部の幅を短縮し、ハウジングの肉厚を全周に亘ってほぼ均一にすることにより、請求項１の構成と同等の効果が得られる。

請求項３の電動圧縮機は、ハウジングにオイル室（肉厚部）が設けられている場合、オイル室とハウジングとを区画する壁部を、ハウジングの他所の厚さとほぼ等しくなるまで薄くし、ハウジングの肉厚を全周に亘ってほぼ均一にすることにより、請求項１の構成と同等の効果が得られる。

請求項４の電動圧縮機は、請求項１〜請求項３の構成と同等の効果が得られる。

また、ハウジングがアルミニウム製であっても、本発明によって軸ズレが大幅に軽減されるから、軽量化が不可欠な条件とされる車両用空調装置に用いられた場合でも、アルミニウムによる軽量化効果をそのまま享受することできる。

＜一実施形態＞
図１〜図３を参照しながら電動圧縮機１の説明をする。図１は電動圧縮機１の縦断面図、図２は図１のＸ−Ｘ断面図、図３（ａ）は切り欠き１５，１５を設けたハウジング７の縦断面図、（ｂ）はハウジング７とオイル室１３との接触部分Ｃの周方向幅Ａと軸ズレ量との関係を示すグラフである。また、図１の左方は電動圧縮機１の前方である。

電動圧縮機１は、電動モータ３で圧縮機５を駆動するように構成され、ハウジング７（円筒状部材）の内周には電動モータ３の固定子９（コア１１）が焼バメされており、部分的に厚肉部を有するハウジング７の肉厚を、下記のようにして、全周に亘りほぼ均一にしている。

前記の肉厚部は、ハウジング７の外周側に設けられたオイル室１３であり、オイル室１３の周方向両側に切り欠き１５，１５を設け、オイル室１３とハウジング７とが接触する部分Ｃ（Contact部）の周方向幅Ａを狭くしたことによって、ハウジング７の肉厚を全周に亘ってほぼ均一にしている。また、ハウジング７はアルミニウムで作られている。

次に、電動圧縮機１の構造を説明する。

電動圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、フロントハウジング１７とミドルハウジング１９とハウジング７（リヤハウジング）を有し、各ハウジング１７，１９，７はボルトで互いに連結されており、フロントハウジング１７には圧縮機５の熱負荷変化に応じて電動モータ３の回転数を制御する駆動回路部２１が収容され、圧縮機５はミドルハウジング１９に収容されている。

電動モータ３の回転子２３はモータ軸２５にスプライン連結されている。また、圧縮機５は、鉄合金製のフロントブロック２７とシリンダブロック２９とリアブロック３１、ロータ軸３３、ロータ３５、複数枚のベーンなどから構成されており、各ブロック２７，２９，３１は通しボルトによってミドルハウジング１９に固定されている。ロータ軸３３はモータ軸２５と一体に形成されており、その左端部と中央部はフロントブロック２７とリアブロック３１によって支持され、右端部はボールベアリング３７によってハウジング７に支持されている。ロータ３５はアルミニウム製であり、シリンダブロック２９に形成されたカム面の内側に配置され、ロータ軸３３に焼バメされている。各ベーンはロータ３５の外周に周方向等間隔に設けられたベーン溝によって進退自在に支持されている。

ロータ３５の外周面と各ベーンとカム面との間には複数の圧縮室が形成されており、電動モータ３によりモータ軸２５を介してロータ軸３３（ロータ３５）が回転駆動されると、各ベーンは遠心力及びベーン溝の底部に供給されるオイル背圧を受けて頂部をカム面と摺動させながら進退する。各圧縮室の容積はロータ３５の回転とベーンの進退に伴って増減し、容積の増減によって吸入行程と圧縮行程と吐出行程を繰り返し、吸入行程では冷媒を吸入ポートをから吸入し、吐出行程では圧縮行程で圧縮された冷媒を吐出ポート３９から吐出する。

また、上記のようにオイル室１３とハウジング７との接触部分Ｃの周方向幅Ａは、オイル室１３の周方向両側に切り欠き１５を設けたことによって狭くしてある。この切り欠き１５の量（深さ）は、オイル室１３とハウジング７との接触部分Ｃの周方向幅Ａが１７ｍｍ以下になるように設定されており、このように設定することによってハウジング７の肉厚を全周に亘ってほぼ均一にしている。

なお、周方向幅Ａ（切り欠き１５の深さ）の上記のような適正範囲は、下記の実験から得られた知見に基づいて設定されている。

図３（ａ）は電動モータ３の横断面図であって、周方向幅Ａはハウジング７とオイル室１３との接触部Ｃの周方向幅寸法であり、○の中の数字１〜６はハウジング７の寸法測定点である。また、図３（ｂ）は周方向幅Ａの変化と電動モータ３の軸ズレとの関係を示すグラフである。

この実験では、ハウジング７の直径寸法が１１０ｍｍであり、周方向幅Ａを、０．１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４８．６ｍｍに変えた各被件物（電動圧縮機）のハウジング７に固定子９を焼バメし、各測定点において真円に対する位置ズレを測定し、測定点４の位置ズレから測定点１の位置ズレを引いた値、測定点６の位置ズレから測定点２の位置ズレを引いた値、測定点５の位置ズレから測定点３の位置ズレを引いた値を、組み合わせた各測定点が作る線上の軸ズレとし、それぞれの軸ズレを評価したところ、測定点６と測定点２及び測定点５と測定点３との線上では軸ズレは極めて僅かで無視できる程であったが、測定点４と測定点１との対角線上では周方向幅Ａの変化に応じた軸ズレの変化が認められた。

そこで、図３（ｂ）において、測定点４と測定点１との対角線上に現れた周方向幅Ａに対する軸ズレの変化をグラフにした。さらに、軸ズレの許容範囲０．０３ｍｍ以下に設定し、（ｂ）のグラフから、許容範囲の上限値０．０３ｍｍに対応する周方向幅Ａを１７ｍｍ以下の範囲に限定した。

このように、オイル室１３に切り欠き１５，１５を設け、周方向幅Ａを１７ｍｍ以下の範囲に保つことによって、電動モータ３（電動圧縮機１）の軸ズレが許容範囲内に保たれ、その結果、モータ軸２５の軸ズレは極めて軽微に抑えられている。

次に、電動圧縮機１の効果を説明する。

オイル室１３の周方向両側に切り欠き１５，１５を設けハウジング７との接触部Ｃの周方向幅Ａを狭くし、ハウジング７の肉厚を全周に亘ってほぼ均一にしたことにより、焼バメ後の冷却の際に発生する半径方向外向きの力がハウジング７の全周に亘って均等に作用するから、モータ軸２５の軸ズレは極めて軽微に抑えられる。

従って、ボールベアリング３７の片当たり、回転子２３と固定子９との片当たり、振動、騒音などが防止され、機能と耐久性が正常に保たれる。

また、ハウジング７がアルミニウム製であっても、上記のように軸ズレが防止されるから、車両用空調装置において、アルミニウムによる軽量化効果をそのまま享受することできる。

また、軸ズレを軽減するためにハウジング７を強度の高い鉄系合金で作る必要がなくなり、重量の増加が避けられる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

例えば、実施形態はモータ軸２５をロータ軸３３と一体に形成した例を示しているが、これらは別体に形成した後、連結してもよい。

また、本発明の電動圧縮機は、ベーン形圧縮機を用いた構成に限らず、電動モータのハウジングに部分的な肉厚部がある場合は、他の形式の圧縮機を用いて構成してもよい。

電動圧縮機１の縦断面図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 （ａ）は切り欠き１５，１５を設けたハウジング７の縦断面図、（ｂ）はハウジング７とオイル室１３との接触部Ｃの周方向幅Ａと軸ズレ量との関係を示すグラフである。 従来例の縦断面図である。 図４のＹ−Ｙ断面図である。

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ 電動モータ
５ 圧縮機
７ 電動モータ３のハウジング
９ 固定子
１１ 固定子９のコア
１３ オイル室
１５，１５ 切り欠き

Claims (4)

1. 電動モータ（３）で圧縮機（５）を駆動する電動圧縮機（１）であって、
   前記電動モータ（３）の固定子（９）がハウジング（７）に焼バメされると共に、
   前記ハウジング（７）が、部分的な厚肉部を有する円筒状部材であり、
   前記ハウジング（７）の肉厚を全周に亘ってほぼ均一にしたことを特徴とする電動圧縮機（１）。
2. 請求項１に記載された電動圧縮機であって、
   前記肉厚部が、前記ハウジング（７）に設けられたオイル室（１３）であり、
   前記オイル室（１３）の周方向両側に切り欠きを設け、オイル室（１３）と前記ハウジング（７）とが接触する部分（Ｃ）の幅（Ａ）を短縮したことを特徴とする電動圧縮機（１）。
3. 請求項１に記載された電動圧縮機であって、
   前記肉厚部が、前記ハウジング（７）に設けられたオイル室（１３）であり、
   前記ハウジング（７）において、前記オイル室（１３）との壁部の厚さを他所の厚さとほぼ等しくしたことを特徴とする電動圧縮機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載された電動圧縮機であって、
   前記ハウジング（７）が、アルミニウムで作られていることを特徴とする電動圧縮機（１）。

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