JP2014134109A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングにステータを容易に、かつ確実に固定すること。
【解決手段】ステータ１０とロータ１１とからなる電動機部５と、電動機部５によって駆動される圧縮機構部６とを備えたハウジング１を有し、ハウジング１内周の軸方向に段差部１５を設け、段差部１５にステータ１０の軸方向一端を当接させ、ステータ外周部にステータ切り欠き部１６、ハウジング内周部にハウジング切り欠き部１７を設け、ステータ切り欠き部１６とハウジング切り欠き部１７との間に、熱膨張係数がアルミニウム以上の材質からなるキー部材１８を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクル用の密閉型圧縮機、特にステータの固定に関するものである。

従来、冷凍サイクルに用いられるこの種の流体機械として、スクロール方式などを用いた圧縮機構を電動機によって駆動させる密閉型電動圧縮機が広く知られている。また最近では、エンジンからの駆動力でなく蓄電池から電源を供給する、例えばハイブリッド車両に搭載される冷凍サイクル用圧縮機にも、この種の密閉型電動圧縮機が用いられている。

以下、従来からあるこの種の流体機械の一つである車載用密閉型電動スクロール圧縮機用いて、図面を参照しながら説明する（例えば、特許文献１参照）。

図３は、車載用密閉型電動スクロール圧縮機の断面図であり、略円筒形のハウジング１０１とメカハウジング１０２とサイドハウジング１０３を複数のボルト１０４で接続することにより密閉容器を構成し、この内部に、電動機部１０５と圧縮機構部１０６とが設置されている。また、前記メカハウジング１０２とサイドハウジング１０３には、各々脚１０７が設けられており、車両本体（図示せず）に取り付けられる。

前記電動機部１０５は、鉄製の薄板を積み重ねたコア１０８にコイル（銅線）１０９を巻き付けた構造のステータ１１０と、ロータ１１１とから構成されており、このロータ１１１は前記圧縮機構部１０６のクランク軸１１２に焼きばめ固定されている。また、ステータ１１０の外周部を半径方向に延長して複数箇所のつば部１１６を設け、ここにそれぞれボルト１１７を通して前記ハウジング１０１に固定している。

前記サイドハウジング１０３には電極部１１３が設置してあり、この電極部１１３から前記ステータ１１０へ電源が供給される。

また、前記メカハウジング１０２とサイドハウジング１０３には、各々吸入孔１１４、吐出孔１１５とが設けられている。

特開２００１−３１７４７４号公報

ところで、家庭用空調機に用いられる圧縮機などでは、ステータが固定されるハウジングは、従来よりほとんどが鉄製である。この場合、ステータをこのハウジングに固定する方法として、ハウジングの内径をステータ外径よりもわずかに小さくしておき、ハウジングを高温状態にすることで熱膨張させる。この熱膨張したハウジング内に常温のステータを嵌合させることでハウジングが収縮してステータを締め付け固定する、いわゆる焼きばめ固定が広く用いられている。

一方、上記従来例で説明した車載用圧縮機においては、このステータ１１０が固定されるハウジング１０１は、軽量化や搭載性の面でアルミニウム製が主流である。この場合、アルミニウム製のハウジングは、鉄製と比較して温度膨張係数が大きく、弾性係数も小さいため、運転時にハウジング内部の温度や圧力が上昇したとき、ハウジングの内径寸法の
変化が大きくなり、ステータをハウジングに固定保持させることは難しかった。

特に、上記従来例で説明したような、圧縮機構部１０６から吐出される高温高圧の流体が、ハウジング１０１内部に吐出される、いわゆる高圧型圧縮機においては、ハウジング内が低圧流体で満たされる、いわゆる低圧型圧縮機に比べて、運転時のハウジング１０１の内径寸法の変化が一層大きくなる。

仮に、ハウジング内部の温度や圧力が上昇したときでも、焼きばめ固定によるステータの保持力を維持させようとすると、予め大きな焼きばめしろが必要である。その応力によりステータのコアに大きな応力が作用するため、電動機の効率が低下したり運転音が増大したり、さらには、ハウジングにクラックが入るなどという課題があった。

このような理由により、上記従来例で説明したように、ステータ１１０の外周部を半径方向に延長して複数箇所のつば部１１６を設け、ここにボルト１１７を通すことにより、ステータ１１０をハウジング１０１に固定していた。

しかしながら、このような従来の電動圧縮機では、ステータ１１０の外周部につば部１１６を設けるため、その分、ハウジング１０１を半径方向に大きくせざるを得なかった。

特に、車載用圧縮機においては、車両の限られたスペースに取り付けなければならず、寸法の制限を受け易いという課題があった。また、ステータやハウジングが大型化することにより、重量の増加や、その分のコストアップにもなるといった課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、特に、ハウジングとステータの材質が異なる場合において、ハウジングにステータを容易に、かつ確実に固定する方法、および、それを用いた流体機械を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の密閉型圧縮機は、ステータとロータとからなる電動機部と、前記電動機部によって駆動される圧縮機構部とを備えたハウジングを有し、前記ハウジング内周の軸方向に段差部を設け、前記段差部に前記ステータの軸方向一端を当接させ、前記ステータ外周部にステータ切り欠き部、前記ハウジング内周部にハウジング切り欠き部を設け、前記ステータ切り欠き部と前記ハウジング切り欠き部との間に、熱膨張係数がアルミニウム以上の材質からなるキー部材を有する。

これにより、ステータは、ハウジング内周の軸方向段差部と、キー部材の端面に突起形状を設けることによりハウジングの軸方向に固定されるとともに、キー部材にて固定されるので、ハウジングにステータを確実に固定することができる。

また、従来のようにボルトでステータを固定するような必要がなく、少なくとも１個のキー部材をステータの切り欠き部とハウジングの切り欠き部に挿入するだけでハウジングに対してステータの軸中心を合わせた状態で容易に固定することができる。

本発明によれば、特にハウジングとステータの材質が異なる場合においても、ハウジングにステータを容易に、かつ確実に固定することができ、ステータやハウジングの寸法や重量を増加させることなくコンパクトな流体機械を得ることができる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 図１における横断面の詳細図 従来の車載用密閉型電動スクロール圧縮機の縦断面図

第１の発明に係る密閉型圧縮機は、ステータとロータとからなる電動機部と、前記電動機部によって駆動される圧縮機構部とを備えたハウジングを有し、前記ハウジング内周の軸方向に段差部を設け、前記段差部に前記ステータの軸方向一端を当接させ、前記ステータ外周部にステータ切り欠き部、前記ハウジング内周部にハウジング切り欠き部を設け、前記ステータ切り欠き部と前記ハウジング切り欠き部との間に、熱膨張係数がアルミニウム以上の材質からなるキー部材を有する。これにより、ハウジングにステータを確実に固定することができるとともに、従来のようにボルトでステータを固定するような必要がないため、その分、ステータやハウジングの小型化を図ることができ、重量の増加やコストアップを抑えた流体機械を得ることができる。

第２の発明は、ステータが鉄製、ハウジングがアルミニウム製等の要に材質が異なる組み合わせとしたものである。これにより、運転時にハウジング内部の温度や圧力が上昇したとき、ハウジングの内径寸法の変化が大きい場合でも、キー部材をハウジングと同じアルミニウムにすることにより少なくとも１カ所の切り欠き部に締まりしろを有する状態で焼きばめしてあるので、ステータをハウジングに固定保持させておくことができる。

第３の発明は、前記ステータ切り欠き部にキー部材を圧入固定し、前記ハウジング切り欠き部に前記キー部材を挿入焼きばめしたものである。

第４の発明は、前記切り欠き部以外の前記ステータ外周部と前記ハウジング内周部についても焼きばめ固定するものである。

以下、本発明の実施の形態について車載用密閉型電動スクロール圧縮機を例に取り、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車載用密閉型電動スクロール圧縮機の縦断面図、図２は、それぞれ図１の横断面図である。

図１において、この圧縮機は、略円筒形のハウジング１とメカハウジング２とサイドハウジング３を複数のボルト（図示せず）で接続することにより密閉容器を構成し、この内部に、電動機部５と流体機構部となる圧縮機構部６とが設置されている。また、前記ハウジング１とサイドハウジング３には、各々取り付け孔７が設けられており、車両本体（図示せず）に取り付けられる。

ここで、ステータ１０が固定されるハウジング１、およびメカハウジング２、サイドハウジング３は、車両に搭載されるため、軽量化や搭載性の目的でアルミニウム製としている。前記電動機部５は、鉄製の薄板を積み重ねたコア８にコイル（銅線）９を巻き付けた構造のステータ１０と、ロータ１１とから構成されており、このロータ１１は前記圧縮機構部６のクランク軸１２に焼きばめ固定されている。

前記メカハウジング２には電極部１３が設置してあるとともに、この電極部１３を通して圧縮機と一体に組み込まれた駆動回路１４からの電源が前記ステータ１０へ供給される。また、前記メカハウジング２とサイドハウジング３には、各々吸入孔１９、吐出孔２０とが設けられている。

上記構成により、駆動回路１４へ圧縮機外部よりから電源が供給されると、電動機部５により回転力が発生し、クランク軸１２を通して圧縮機構部６が駆動される。その結果、吸入孔から吸入された低圧流体は、圧縮機構部６で高温高圧の流体に圧縮され、一旦、ハウジング１内部に吐出された後、吐出孔から吐出される。

次に前記電動機部５のステータ固定について説明する。前記ハウジング１内周の軸方向には段差部１５が設けられており、この段差部１５に前記ステータ１０のコア８の一端を当接させている。また、ステータ１０外周部にステータ切り欠き部１６を複数箇所設け、これらステータ１０のステータ切り欠き部１６にキー部材１８を少なくとも１箇所円周方向に圧入する。そして、前記ハウジング１内周にハウジング切り欠き部１７を設け、前記キー部材１８を挿入するようにして焼きばめにより前記ステータ１０とハウジング１を固定する。また、キー部材１８の片側に突起形状を設けることやロータ１１とステータ１０の相対位置を図示のようにずらすことによりマグネットセンターのずれによる磁気吸引力によりステータ１０は段差部１５に押し付けられる方向に働くためステータ１０がハウジング１から軸方向にずれることは無い。

上記構成により、ステータ１０は、ハウジング１に対して、段差部１５とキー部材１８の突起部、ロータ１１とステータ１０の間に発生する磁気吸引力により軸方向に固定されるとともに、キー部材１８により円周方向に回転しないように固定されるので、ステータ１０をハウジング１に確実に固定することができる。また、運転中温度上昇があったとしても、コア８は鉄系材料でキー部材をアルミニウム製にしておくと熱膨張係数がキー部材の方が大きいため抜けたりずれたりすることは無い。

なお、本実施の形態においては、まずステータ１０のステータ切り欠き部１６にキー部材１８を圧入し、その後、キー部材１８を挿入するようにして焼きばめによりステータ１０とハウジング１を固定しているが、これに限られるものではない。例えば、ステータ１０とハウジング１を圧入により固定した後に、キー部材１８を挿入してもよい。

上記本発明の実施の形態１においては、車載用密閉型電動スクロール圧縮機を用いて説明したが、これに限られるものではなく、例えば家庭空調機器用などに、また、スクロール圧縮機でなくロータリー圧縮機等種々の圧縮機に適用することができる。また、流体機構部が圧縮機構部やスクロール方式以外であっても本発明が適用できることは言うまでもない。

以上のように、本発明はハウジングにステータを容易に、かつ確実に固定することができる、かつ、ステータやハウジングの寸法や重量を増加させることなくコンパクトな流体機械とすることができる。よって、車載用圧縮機のみならず、電動機で駆動される機構部を有する機械にも応用することが可能である。

１ ハウジング
５ 電動機部
６ 圧縮機構部
８ コア
１０ ステータ
１１ ロータ
１２ クランク軸
１５ 段差部
１６ ステータ切り欠き部
１７ ハウジング切り欠き部
１８ キー部材

Claims (4)

1. ステータとロータとからなる電動機部と、前記電動機部によって駆動される圧縮機構部とを備えたハウジングを有し、
   前記ハウジング内周の軸方向に段差部を設け、前記段差部に前記ステータの軸方向一端を当接させ、
   前記ステータ外周部にステータ切り欠き部、前記ハウジング内周部にハウジング切り欠き部を設け、
   前記ステータ切り欠き部と前記ハウジング切り欠き部との間に、熱膨張係数がアルミニウム以上の材質からなるキー部材を有する密閉型圧縮機。
2. 前記ハウジングと前記キー部材がアルミニウム製であり、前記ステータが鉄製である請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記ステータ切り欠き部にキー部材を圧入固定し、
   前記ハウジング切り欠き部に前記キー部材を挿入焼きばめする請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記切り欠き部以外の前記ステータ外周部と前記ハウジング内周部についても焼きばめ固定する請求項１〜３に記載の密閉型圧縮機。

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