JP2016104991A

JP2016104991A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2016104991A
Application number: JP2016035394A
Authority: JP
Inventors: ポール・エイドリアン・グラハム・ジェイコブ; Adrian Graham Jacob Paul; ゲーリー・キング; King Gary; デヴィッド・フランツ・レイキン; Franz Larkin David
Original assignee: Dyson Technology Ltd
Current assignee: Dyson Technology Ltd
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-06-09
Also published as: JP2014220998A; CN105190047A; CN105190047B; GB2513665A; GB2513665B; EP2992221A1; US20140328674A1; GB201514610D0; JP6235405B2; WO2014177845A1; CN107246410A; EP2992221B1; KR101813120B1; KR20160003745A; GB2525543B; GB201308093D0; GB2525543A; CN107246410B; US9897105B2

Abstract

【課題】ヒートシンクアセンブリは熱を軸受アセンブリから離して伝達する役割を果たす。その結果、軸受アセンブリ及び圧縮機の寿命が長くなる。ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリと固定子アセンブリに直接固定される。従って、ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリと固定子アセンブリの間に正確な整列を達成するのに使用され得る。【解決手段】圧縮機１は回転子アセンブリ４と、固定子アセンブリ６とヒートシンクアセンブリ５を含む。回転子アセンブリ４は軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを含む。ヒートシンクアセンブリ５は軸受アセンブリと固定子アセンブリとに固定される。【選択図】図２

Description

本発明は圧縮機に関する。

小型サイズの圧縮機を設計する努力が継続して行われている。小型の圧縮機は小型のインペラーを使用することにより達成され得る。

しかし、小型のインペラーは同じ質量の流れを達成するためにより速い速度で回転する必要がある。速い回転速度は通常、故障する圧縮機の最初の部品になることが多い軸受の寿命を短くする。その結果、小型の圧縮機を設計する努力はしばしば寿命の問題を抱えている。

本発明は圧縮機を提供し、圧縮機は回転子アセンブリと、固定子アセンブリと、ヒートシンクアセンブリとを含み、回転子アセンブリは軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを含み、ヒートシンクアセンブリは軸受アセンブリに固定され、且つ径方向外側に延伸する複数の脚を有するヒートシンクを含み、固定子アセンブリは１つ以上の脚に固定される。

ヒートシンクアセンブリは熱を軸受アセンブリから離して伝達する役割を果たす。その結果、軸受アセンブリ及び圧縮機の寿命が長くなる。ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリと固定子アセンブリに直接固定される。従って、ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリと固定子アセンブリの間に正確な整列を達成するのに使用され得る。特に、回転子アセンブリと固定子アセンブリは整列可能であり、ヒートシンクアセンブリは両方のアセンブリに整列を維持するため固定され得る。集合の部分組立体（即ち、回転子アセンブリ、固定子アセンブリ及びヒートシンクアセンブリ）は回転子アセンブリと固定子アセンブリの間の整列を維持しながら圧縮機のフレーム内に固定され得る。従来の圧縮機では、回転子アセンブリと固定子アセンブリは通常別個のアセンブリとしてフレームに固定される。回転子アセンブリと固定子アセンブリの整列の公差のため、公差限界において回転子コアが固定子コアに接触せずに自由に回転することを確実にするために回転子コアと固定子コアの間に大きな空隙が必要となる。回転子アセンブリと固定子アセンブリの両方をヒートシンクアセンブリに固定しその後フレーム内に部分組立品を固定することにより、回転子コアと固定子コアの間に小さい空隙が達成可能となる。更に、部分組立品をフレームに固定する際、回転子アセンブリと固定子アセンブリの整列を維持しながら、回転子アセンブリが圧縮機の他の部品（例えばディフューザーやシュラウド）に対して整列可能となる。従って、圧縮機の電磁的性能は空気力学的性能を犠牲にせずに向上し得る。

圧縮機は空気が圧縮機の内部を通って流れるよう構成され得る。脚を有するヒートシンクを使用することにより、圧縮機を流れる空気は脚の間を自由に通過しヒートシンク及び軸受アセンブリの冷却を向上させる。

回転子アセンブリはシャフトに固定されたインペラーを含み得、軸受アセンブリはインペラーと回転子コアの間に配置され得る。インペラー及び回転子コアを軸受アセンブリの反対側に配置することにより、比較的小型の回転子アセンブリが達成可能となる。

軸受アセンブリは１対の軸受を含み得、ヒートシンクアセンブリはヒートシンクが固定されるスリーブを含み得る。スリーブは軸受に固定され、ヒートシンクの脚はスリーブから径方向に延伸する。シャフトに沿って間隔を有する１対の軸受を設けることは回転子アセンブリの安定性を向上させる。尚、軸受及びスリーブは回転子アセンブリの剛性を向上させる。スリーブは熱を軸受からヒートシンク及び周囲空気に移動させる役割を果たす。

固定子アセンブリはヒートシンクアセンブリに接着され得る。これは固定子アセンブリをヒートシンクアセンブリに固定する前に、固定子アセンブリを回転子コアに対して整列させることを可能にする。

固定子アセンブリは回転子コアの周りに配置された１つ以上の固定子コアを含み得る。

ヒートシンクアセンブリは金属で形成され得る。金属は通常、比較的高い構造上の強度と高い熱伝導率を有する。その結果、ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリの移動に対して比較的良好な抵抗を提供可能であり、よって振動及び騒音を減らし、且つ軸受アセンブリの比較的良好な冷却を提供する。

ヒートシンクアセンブリはシャフトの熱膨張係数にほぼ一致する熱膨張係数を有する材料から形成され得る。その結果、軸受アセンブリの負荷に不利な変化をもたらす可能性のあるヒートシンクアセンブリとシャフトの不均一な熱膨張を避けることが出来る。

本発明はまた圧縮機を提供し、圧縮機は、回転子アセンブリと、固定子アセンブリと、ヒートシンクアセンブリとを含み、回転子アセンブリは軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを含み、軸受アセンブリは１対の軸受を含み、ヒートシンクアセンブリはヒートシンクが固定されるスリーブを含み、ヒートシンクはスリーブから径方向外側に延伸し、スリーブは軸受に固定され、固定子アセンブリはヒートシンクに固定される。

ヒートシンクアセンブリは熱を軸受アセンブリから離して伝達する役割を果たす。その結果、軸受アセンブリ及び圧縮機の寿命が長くなる。ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリと固定子アセンブリに直接固定される。従って、ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリと固定子アセンブリの間に正確な整列を達成するのに使用され得る。特に、回転子アセンブリと固定子アセンブリは整列可能であり、ヒートシンクアセンブリは両方のアセンブリに整列を維持するため固定され得る。集合の部分組立体（即ち、回転子アセンブリ、固定子アセンブリ及びヒートシンクアセンブリ）は回転子アセンブリと固定子アセンブリの間の整列を維持しながら圧縮機のフレーム内に固定され得る。従来の圧縮機では、回転子アセンブリと固定子アセンブリは通常別個のアセンブリとしてフレームに固定される。回転子アセンブリと固定子アセンブリの整列の公差のため、公差限界において回転子コアが固定子コアに接触せずに自由に回転することを確実にするために回転子コアと固定子コアの間に大きな空隙が必要となる。回転子アセンブリと固定子アセンブリの両方をヒートシンクアセンブリに固定しその後フレーム内に部分組立品を固定することにより、回転子コアと固定子アセンブリの間に小さい空隙が達成可能となる。更に、部分組立品をフレームに固定する際、回転子アセンブリと固定子アセンブリの整列を維持しながら、回転子アセンブリが圧縮機の他の部品（例えばディフューザーやシュラウド）に対して整列可能となる。従って、圧縮機の電磁的性能は空気力学的性能を犠牲にせずに向上し得る。

シャフトに沿って間隔を有する１対の軸受を設けることは回転子アセンブリの安定性を向上させる。尚、軸受及びスリーブは回転子アセンブリの剛性を向上させる。スリーブは熱を軸受からヒートシンク及び周囲空気に移動させる役割も果たす。

圧縮機は、空気が圧縮機の内部を通って引き込まれ、スリーブ及びヒートシンクの上を流れるように構成され得る。スリーブ及びヒートシンクの両方の上を流れるようにすることにより、軸受アセンブリの冷却は向上する。

ヒートシンクはスリーブから径方向に延伸する複数の脚を含み得、固定子アセンブリは１つ以上の脚に固定され得る。脚を有するヒートシンクを使用することにより、圧縮機を通って流れる空気は脚の間を自由に流れ、ヒートシンク及び軸受アセンブリの冷却を向上させる。

ヒートシンクアセンブリは金属で形成され得る。金属は通常、比較的高い構造的強度と高い熱伝導性を有する。その結果、ヒートシンクアセンブリは回転子アセンブリの移動に対して比較的良好な抵抗を提供可能であり、よって振動及び騒音を減らし、且つ軸受アセンブリの比較的良好な冷却を提供可能である。

本発明は更に圧縮機を組み立てる方法を提供し、その方法は軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを含む回転子アセンブリを準備する工程と、固定子アセンブリを準備する工程と、ヒートシンクアセンブリを準備する工程と、ヒートシンクアセンブリを軸受アセンブリに固定する工程と、その後にヒートシンクアセンブリを固定子アセンブリに固定する工程とを含む。

上述の通り、ヒートシンクアセンブリを回転子アセンブリと固定子アセンブリに直接固定することにより、小さい空隙が回転子コアと固定子アセンブリの間に使用され得る。更に、集合の部分組立体（即ち、回転子アセンブリ、固定子アセンブリ及びヒートシンクアセンブリ）は、回転子アセンブリと固定子アセンブリの整列を維持しながら回転子アセンブリが圧縮機の他の部品（例えばディフューザーやシュラウド）に対して整列するよう圧縮機のフレームに固定され得る。従って、圧縮機の電磁的性能及び空気力学的性能は向上し得る。

ヒートシンクアセンブリは軸受アセンブリに固定され、その後固定子アセンブリに固定される。これはヒートシンクアセンブリと軸受アセンブリの間に比較的狭い隙間又は嵌合が使用され得るという利点を有する。狭い隙間にも拘わらず、固定子アセンブリの移動は抑制されず、よって固定子アセンブリをヒートシンクアセンブリに固定する前に回転子アセンブリとの間に比較的良好な整列が達成され得る。対照的に、固定子アセンブリが最初にヒートシンクアセンブリに固定されるならば、ヒートシンクアセンブリを回転子アセンブリに固定する際、回転子アセンブリに対する固定子アセンブリの移動がヒートシンクアセンブリと回転子アセンブリの間の狭い隙間のために制限されると思われ、よって望まし
い整列が困難又は達成不可能になり得る。

固定子アセンブリは１つ以上の固定子コアを含み得、ヒートシンクアセンブリは、固定子コアが回転子コアの周りに配置されるよう、回転子アセンブリと固定子アセンブリに固定され得る。
本発明をより容易に理解され得るようにするため、本発明の実施形態は例示として、添付の図面を参照して記載される。

本発明による圧縮機の不等角投影図である。圧縮機の分解図である。圧縮機のフレームの第１の不等角投影図である。圧縮機のフレームの第２の不等角投影図である。圧縮機のシュラウドの不等角投影部分図である。圧縮機の回転子アセンブリの不等角投影図である。圧縮機のヒートシンクアセンブリの側面図である。ヒートシンクアセンブリの第１の不等角投影図である。ヒートシンクアセンブリの第２の不等角投影図である。圧縮機の固定子アセンブリの不等角投影図である。圧縮機の部分組立品の不等角投影図である。圧縮機を組み込んだ製品の不等角投影図である。圧縮機を収納する製品の部分の断面図である。図１３の断面図と同様の、製品を流れる空気が通る経路を強調した図である。

図１から図１１の圧縮機（コンプレッサ）１はフレーム２、シュラウド（シュラウド）３、回転子アセンブリ４、ヒートシンクアセンブリ５、固定子アセンブリ６、及び回路アセンブリ７を含む。

フレーム２は全体に円筒形状であり、側壁２０と、端部壁２１と、側壁２０の周りに配置された複数の入口開口（入口アパーチャ）２２と、側壁２０の内部に配置された複数のポケット２３及び複数の溝２４と、端部壁２１に配置された中央開口（中央アパーチャ）２５と、端部壁２１の周りに配置された複数のディフューザー・ベーン２６を備える。ポケット２３と溝２４は側壁２０の内部に沿って軸方向に延伸する凹部の形状をとる。凹部は一端が開かれ（端部壁２１の遠位）、反対側の端部が閉じられ（端部壁２１の近位）ている。端部壁２１は側端部２０の一端部に配置されて環帯に類似し、周りにディフューザー・ベーン２６が配置される。側壁２０の反対側の端部は開口しており複数の突起２８で終結する。

シュラウド３は入口３０と、広がった内側部分３１と、平らな外側部分３２と外側部分３２を通って延伸する複数の穴３３を備える。内側部分３１は回転子アセンブリ４のインペラー４１をシュラウド、外側部分３２はフレーム２の端部壁２１を覆う。ディフューザー・ベーン２６のそれぞれはシュラウド３の穴３３のそれぞれを通って延伸する突起を含む。環状の接着剤３４が、シュラウド３をベーン２６に固定して穴３３を封止する。よってシュラウド３及び端部壁２１はインペラー４１を囲むディフューザー３５を画定する。

回転子アセンブリ４はシャフト４０を備え、シャフト４０にインペラー４１と、軸受アセンブリ４２と回転子コア４３が固定される。軸受アセンブリ４２はインペラー４１と回転子コア４３の間に配置され、１対の軸受４４、４５とバネ４６を備える。バネ４６は２
つの軸受４４、４５の間に配置され、軸受４４、４５のそれぞれに前もって負荷を与える。

ヒートシンクアセンブリ５は、円筒形スリーブ５０と、スリーブ５０の一方の端部に固定された第１のヒートシンク５１と、スリーブ５０の反対側の端部に固定された第２のヒートシンク５２とを備える。第１のヒートシンク５１は全体に円盤形状であり、盛り上がったドーム形状の中央部５３と平坦な外側フランジ５４を備える。第２のヒートシンク５２は拍車の花車に類似し、中央ハブ５５を備え、中央ハブ５５から複数の脚５６が径方向外側に延伸する。脚５６はハブ５５の周りに均等に間隔を有する。つまり、隣接する脚５６の間の角度はヒートシンク５２の全ての脚５６に対して同じである。本実施形態では、ヒートシンク５２は６０°の間隔を有する６個の脚５６を有する。各脚５６の幅はハブ５５から離れる方向にテーパ状（即ち、徐々に減少する）になっている。

ヒートシンクアセンブリ５は回転子アセンブリ４に固定される。より具体的には、スリーブ５０は両方の軸受４４、４５を囲み、軸受４４、４５のそれぞれに接着剤により固定される。インペラー４１の裏面は窪んでおり、それはインペラー４１の質量を減らすのに役立つ。ヒートシンクアセンブリ５は、第１のヒートシンク５１のドーム形状の中央部５３がインペラー４１の裏側に突出するように回転子アセンブリ４に固定される。これはインペラー４１の下の空洞の大きさを減らす。その結果、風損及び／又は他の寄生損失が減少する。

固定子アセンブリ６は１対の固定子コア６０、６１を備え、各固定子コアはボビン６２を備え、ボビン６２の周りに電気巻線６３が巻かれ、１対の端子コネクタ６４が巻線６３に連結される。固定子アセンブリ６はヒートシンクアセンブリ５に固定される。各ボビン６２は第２のヒートシンク５２の２つの脚５６に接着剤で固定される。ボビン６２の接着点はヒートシンク５２の脚５６に完全に整列しているというわけではない。したがって、固定子アセンブリ６が固定される４つの脚５６のそれぞれはボビン６２とヒートシンク５２の間の接着剤の固定部の役割を果たす小さな突起５７を含む。

回転子アセンブリ４、ヒートシンクアセンブリ５及び固定子アセンブリ６を備える部分組立品８はフレーム２内に固定される。第１のヒートシンク５１の外側フランジ５４はフレーム２の端部壁２１に環状の接着剤により固定される。第２のヒートシンク５２の脚５６のそれぞれは、それぞれのポケット２３に接着剤のビーズにより固定される。最後に、固定子コア６０、６１の角は溝２４内に配置された接着剤によりフレーム２に固定される。よって部分組立品８は第１のヒートシンク５１の外側フランジ５４の周りにおいて、第２のヒートシンク５２の脚５６の端部において、及び固定子コア６０、６１の角においてフレーム２に固定される。

回路アセンブリ７は圧縮機１の動作を制御する電子部品７１が取り付けられる回路板７０を備える。回路アセンブリ７はフレーム２及び固定子アセンブリ６に固定される。より具体的には、回路板７０はフレーム２の突起２８に接着剤により固定され、固定子アセンブリ６の端子コネクタ６４は回路板７０にはんだ付けされる。

圧縮機１を組み立てる方法を記載する。

最初にヒートシンクアセンブリ５を回転子アセンブリ４に固定する。これは環状の接着剤をインペラー４１の近位にある軸受４４の周りに付加し、環状の活性剤をスリーブ５０の第１のヒートシンク５１に隣接した端部の内側周辺に付加し、更に環状の接着剤をスリーブ５０の第２のヒートシンク５２に隣接した端部の内側周辺に付加することにより達成される。その後回転子アセンブリ４は、スリーブ５０が軸受４４、４５の両方を包囲する
までスリーブ５０内に挿入される。スリーブ５０内の活性剤はインペラー４１に隣接する軸受４４の周りの接着剤を硬化させる。それから紫外線光を使用し、回転子コア４３に隣接する軸受４５の周りの接着剤を硬化させる。最終結果として、スリーブ５０が軸受４４、４５の両方に接着される。

その後、固定子アセンブリ６がヒートシンクアセンブリ５に固定される。これは固定子アセンブリ６を治具の一方の部分内に取り付け、回転子とヒートシンクのアセンブリ４、５を治具の他方の部分に取り付けることにより達成される。治具は回転子アセンブリ４と固定子アセンブリ６が、より詳しくは回転子コア４３と固定子コア６０、６１が相対的に整列することを確実にする。２つの小さな接着剤のビーズがボビン６２のそれぞれに付加され、治具の２つの部分が、ボビン６２が第２のヒートシンク５２の脚５６に接触するように接合される。それから、接着剤は紫外線光を使用して硬化される。

その後、回転子アセンブリ４と、ヒートシンクアセンブリ５と固定子アセンブリ６とを備える部分組立品８がフレーム２に固定される。部分組立品８は治具の一方の部分内に取り付けられ、フレーム２が他方の部分に取り付けられる。治具は回転子アセンブリ４とフレーム２の、より詳しくはインペラー４１とディフューザー・ベーン２６が配置される端部壁２１が相対的に整列することを確実にする。環状の熱硬化性接着剤がフレーム２の端部壁２１の内表面に付加される。熱硬化性接着剤のビーズもフレーム２のポケット２３のそれぞれに付加される。治具の２つの部分は接合され、部分組立品８は開口端部を介してフレーム２に挿入される。第１のヒートシンク５１の外径はインペラー４１の外径より大きく、よってヒートシンク５１の外側フランジ５４はインペラー４１を越えて径方向へ延伸する。フレーム２の端部壁２１内の中央開口２５の直径はインペラー４１の直径より大きいが、第１のヒートシンク５１の直径より小さい。治具の２つの部分が接合されると、インペラー４１は中央開口２５を通過する。第１のヒートシンク５１の外側フランジ５４は端部壁２１の周りに形成された環状の接着剤に接触する。尚、第２のヒートシンク５２の各脚５６はそれぞれのポケット２３に入る。紫外線硬化性接着剤が固定子アセンブリ６に固定されていないヒートシンク５２の２本の脚５６に付加される。これらの２つの接着剤のビーズは硬化し、部分組立品８をフレーム２に一時的に保持する。更に熱硬化性接着剤がフレーム２の溝２４に注入され、熱硬化性接着剤は固定子コア６０、６１の角をフレーム２に固定する役割を果たす。フレーム２及び部分組立品８は治具から外され、オーブンに入れられ熱硬化性接着剤が硬化される。

その後、シュラウド３がフレーム２に固定される。再び、シュラウド３が治具の一方の部分に取り付けられ、フレーム２と部分組立品８が治具の他方の部分に取り付けられる。治具はシュラウド３と回転子アセンブリ４、より詳しくはシュラウド３とインペラー４１が相対的に整列することを確実にする。治具はまた、シュラウド３の穴３３とフレーム２のディフューザー・ベーン２６が相対的に整列することを確実にする。治具の２つの部分は接合され、シュラウド３がインペラー４１とフレーム２の端部壁２１を覆うようにする。シュラウド３の外側部分３２はディフューザー・ベーン２６の上部と接触してその上に位置し、各突起はそれぞれの穴３３を通って突出する。環状の接着剤３４がシュラウド３の周りに付加され、環状の接着剤はシュラウド３を突起に固定し且つ穴３３を封止する役割を果たす。その後接着剤は空気中で硬化される。

最後に、回路アセンブリ７がフレーム２と固定子アセンブリ６に固定される。回路アセンブリ７は治具の一方の部分に取り付けられ、シュラウド３と、フレーム２と部分組立品８とが治具の他方の部分に取り付けられる。数個の接着剤のビーズが回路基板７０の外周の周りの点に付加される。治具の２つの部分は接合され、その結果端子コネクタ６４が回路基板７０の穴を通過し、回路基板７０がフレーム２の突起２８に接触する。接着剤はその後硬化し、端子コネクタ６４は回路基板７０にはんだ付けされる。その後、完成した圧
縮機１が治具から外される。

この組み立て方法に関連して、２、３の利点が存在する。

第１に、回転子アセンブリ４は、フレーム２に固定する前に、完全なユニットとしてバランスが取られ得る。これは固定子アセンブリ４がヒートシンクアセンブリ５によりフレーム２に固定されているため可能となる。更に、第１のヒートシンク５１の外径はインペラー４１の外径より大きく、フレーム２の端部壁２１の開口２５はインペラー４１の直径より大きいが、第１のヒートシンク５１の直径より小さい。これは回転子アセンブリ４をフレーム２に挿入して完全なユニットとして固定することを可能にする。従来の圧縮機では、回転子アセンブリの様々な部品をフレーム内で組み立てることがしばしば必要となる。したがって、個々の部品のバランスは取られ得るが、完成した回転子アセンブリは全体にバランスが取られていない。

第２に、回転子アセンブリ４が固定子アセンブリ６、ディフューザー３５及びシュラウド３とより良く整列され得る。従来の圧縮機では、回転子アセンブリと固定子アセンブリは通常別個の組立体としてフレームに固定される。しかし、回転子アセンブリがフレーム内に固定された時、固定子アセンブリを回転子アセンブリに対して整列させると同時にフレーム内に固定するのは一般的に困難である。回転子アセンブリと固定子アセンブリの整列の公差の結果、公差限界において回転子コアが固定子コアに接触せずに自由に回転することを確実にするために回転子コアと固定子コアの間に大きな空隙が必要となる。しかし、大きな空隙は磁気抵抗を増加させるという欠点がある。上述の組み立て方法では、固定子アセンブリ６は最初に回転子アセンブリ４に対して整列され、その後ヒートシンクアセンブリ５に固定される。回転子アセンブリ４、ヒートシンクアセンブリ５及び固定子アセンブリ６を備える部分組立品８はフレーム２に固定され、その間に回転子アセンブリ４は端部壁２１及びディフューザー・ベーン２６に対して整列する。ヒートシンクアセンブリ５は回転子アセンブリ４と固定子アセンブリ６の両方に固定されているため、ヒートシンクアセンブリ５は回転子アセンブリ４と固定子アセンブリ６の相対的整列を維持する。その結果、回転子アセンブリ４がフレーム２に対して整列すると、固定子アセンブリ６との整列が維持される。よって小さな空隙が回転子コア４３と固定子コア６０、６１の間に採用され得る。

圧縮機１の動作を、この特定の例は手持ち式の電気掃除機であるが、図１２から図１４に例示された製品１００を参照して説明する。

製品１００はハウジング１０１を備え、ハウジングの中には圧縮機１が軸方向の取り付け具１１０と径方向の取り付け具１２０により取り付けられている。取り付け具１１０、１２０のそれぞれは弾性材料から形成され、ハウジング１０１を圧縮機１により生じる振動から隔離する役割を果たす。軸方向の取り付け具１１０はシュラウド３の形状と同様の形状であり、シュラウド３の上部に固定される。径方向の取り付け具１２０はスリーブ１２１と、スリーブ１２１の一端に配置されたリップシール１２２と、スリーブ１２１に沿って延伸しその周りに間隔を有して設けられる複数の軸方向のリブ１２３とを備える。径方向の取り付け具１２０は圧縮機１のフレーム２の周りに固定される。より詳細には、スリーブ１２１はリップシール１２２が側壁２の入口開口２２の下に位置するようフレーム２の側壁２０を囲む。

ハウジング１０１は前方部１０２と後方部１０３を備え、前方部及び後方部は共に全体的に円筒形の凹部１０４を画定し、凹部の中に圧縮機１が取り付けられる。前方部１０２は入口１０５を含み、入口を通して空気が圧縮機１に流入可能であり、後方部１０３は複数の排気開口１０６を備え、排気開口を通して圧縮機１からの空気が排出される。軸方向
の取り付け具１１０は前方部１０２の端部壁１０７に当接し、圧縮機１と入口１０５のシールを形成する。尚、径方向の取り付け具１２０は、リップシール１２２が圧縮機１と側壁１０８のシールを形成するよう前方部１０２の側壁１０８に当接する。

作動する間、空気がシュラウドの入口３０を経由して圧縮機１内に入る。空気はインペラー４１により遠心力で外側に移動しフレーム２とシュラウド３の間に画定されるディフューザー３５を通って流れる。その後空気はフレーム２とシュラウド３の周囲の軸方向の隙間により画定される環状開口３６を経由して圧縮機１から出る。圧縮機１から出ると、空気はフレーム２の側壁２０内の入口開口２２を経由して再び圧縮機１に入る。それから空気は圧縮機１の内部を通って流れ、その後すぐに空気はヒートシンクアセンブリ５を冷却する役割を果たす。空気は第１のヒートシンク５１を越えて径方向に流れ、スリーブ５０及び第２のヒートシンク５２を越えて軸方向に流れる。第２のヒートシンク５２の脚５６は圧縮機１を通過して流れる空気が通る経路に直接延伸する。その結果、第２のヒートシンク５２の冷却は特に効果的になる。ヒートシンク５２の脚５６を通過した後、空気は固定子アセンブリ６を越えて流れ、固定子アセンブリを冷却する。最後に、空気は回路アセンブリ７により径方向に方向転換され、その後すぐに回路基板７０とフレーム２の側壁２０の間の隙間７２を経由して圧縮機１を出る。回路アセンブリ７を越えて流れる際、空気は回路アセンブリ７の電子部品７１を冷却する。特に、回路アセンブリ７は固定子アセンブリ６の巻線６３を通る電流の流れを制御するのに使用される電源スイッチを備える。スイッチにより運ばれる電流の大きさのため、スイッチは比較的高いレベルの熱を発生しがちである。

ヒートシンクアセンブリ５は少なくとも３つの有用な機能を提供する。

第１に、ヒートシンクアセンブリ５はフレーム２内の回転子アセンブリ４を支持する。この点において、回転子アセンブリ４は如何なる他の手段によってもフレーム２に固定されていない。ヒートシンクアセンブリ５を設けることにより、回転子アセンブリ４はフレーム２に固定される前に完全なユニットとしてバランスを取ることが出来る。更に、ヒートシンクアセンブリ５は、回転子アセンブリ４に比較的良好な支持を提供しながら、圧縮機１の組み立てを簡単にする。この点において、回転子アセンブリ４はインペラー４１と回転子コア４３の間に配置される軸受アセンブリ４２を備えることに留意すべきである。これは回転子アセンブリ４に対し比較的短い軸方向の長さが達成され得るという利点がある。更に、軸受アセンブリ４２は２つの間隔を有する軸受４４、４５を備える。これは、例えばシャフトの対向する端部に配置される２つの軸受と比較して回転子アセンブリ４の剛性を増加させるという更なる利点がある。ヒートシンクアセンブリ５が省かれて回転子アセンブリ４が直接フレーム２に固定されるならば、軸受４４、４５のそれぞれをフレーム２に固定しなければならないであろう。回転子アセンブリ４を完全なユニットとしてフレーム２に挿入することは困難又は実際に不可能であると証明される可能性がある。

ヒートシンクアセンブリ５は２つのヒートシンク５１、５２を備え、ヒートシンクのそれぞれはフレーム２に固定される。ヒートシンク５１、５２は軸方向に間隔を有し、よってフレーム２に対する回転子アセンブリ４の径方向の移動は、軸方向に間隔を有する２つの平面内で反対となる。その結果、回転子アセンブリ４の振動と結果として生じる固有の騒音が減少する。第２のヒートシンク５２の脚５６はスリーブ５０の周りで均等に間隔を有する。その結果、回転子アセンブリ５の振動は脚５６の間で均等に分配される。これは特定の方向で発生する過度の振動を避ける。第１のヒートシンク５１はフレーム２の端部壁２１の内部に固定され、第２のヒートシンク５２はフレーム２のポケット２３内に固定される。したがって、径方向の動きに対抗することに加え、ヒートシンクアセンブリ５はインペラー４１により生じる軸方向の推力に対抗する。

第２に、ヒートシンクアセンブリ５は熱を軸受アセンブリ４２から離して運ぶ。その結果、軸受アセンブリ４２及び圧縮機１の寿命が長くなる。第１のヒートシンク５１は円盤形状であり、よって比較的広い表面領域を提供し、その表面領域の上で熱が周囲空気に伝達され得る。一方、第２のヒートシンク５２は複数の脚５６を備える。これは空気がヒートシンク５２の脚５６の間で流れることを可能にする。本実施形態では、脚５６は、圧縮機１を通って軸方向に流れる空気の経路に径方向に延伸する。その結果、比較的良好な熱伝達が第２のヒートシンク５２と周囲空気の間で達成される。ヒートシンク５２の脚５６は流路の制限を形成する。制限の大きさは熱がヒートシンクアセンブリ５から空気に伝達する速度と、圧縮機１の性能（例えば質量の流れ及び／又は効率）に影響する。よって脚５６の数、大きさ及び配置は圧縮機１の性能に悪影響を及ぼさずに冷却を最大限にするよう選択される。脚５６はスリーブ５０の周りに均等に間隔を有し、そのことは熱がヒートシンク５２から周囲空気により均等に伝達することを確実にすることを支援する。尚、各脚５６の幅はスリーブ５０から離れる方向にテーパ状になっている。各脚５６の温度、即ち熱伝達の速度はスリーブ５０から離れるに従って低下する。脚５６の幅をテーパ状にすることにより、ヒートシンク５２の質量は軸受アセンブリ４２の冷却に悪影響を及ぼさずに減少され得る。その結果、より軽量で安価の圧縮機１が実現され得る。

第３に、ヒートシンクアセンブリ５は部分組立品８をフレーム２に固定する際回転子アセンブリ４と固定子アセンブリ６の整列を維持する。その結果、回転子アセンブリ４は固定子アセンブリ６との整列を維持しながらフレーム２内で整列され得る。よって相対的に良好な整列が、回転子アセンブリ４と固定子アセンブリ６との間、及び回転子アセンブリ４とディフューザー３５及びシュラウド３の間に達成され得る。

ヒートシンクアセンブリ５は鋼鉄で作製され、構造上の強度、熱伝導率、熱膨張率及びコストという異なる要件のバランスで選択されたものである。ヒートシンクアセンブリ５は回転子アセンブリ４をフレーム２内で固定するのに使用されるため、ヒートシンクアセンブリ５の構造上の強度は回転子アセンブリ４の振動を最小にするのに重要である。ヒートシンクアセンブリ５の熱伝導率は熱を軸受アセンブリ４２から離して伝達するのに明らかに重要である。軸受４４、４５はシャフト４０及びヒートシンクアセンブリ５のスリーブ５０に固定される。その結果、シャフト４０及びスリーブ５０の不均一な熱膨張は、各軸受４４、４５の内側軌道輪を外側軌道輪に対して移動させ得る。このことは軸受４４、４５の前もっての負荷に不利な変化をもたらし得る。したがって、ヒートシンクアセンブリ５の熱膨張率は軸受アセンブリ４２の寿命を決定するのに重要な役割を果たし得る。このため、ヒートシンクアセンブリ５をシャフト４０の熱膨張係数と厳密に一致する熱膨張係数を有する材料から形成することは利点がある。本実施形態では鋼鉄が使用されたが、圧縮機１の特定の設計要件を満たす他の材料が使用されても良い。

特定の実施形態がこれまで記載されたが、請求項により規定された発明の範囲を逸脱することなく圧縮機及びその組み立て方法の両方に対し、様々な修正がなされても良い。例えば、上述の実施形態では、ヒートシンクアセンブリは３つの有用な機能を提供すると記載される。ことによると、圧縮機はこれらの機能の１つ又は２つしか提供しないヒートシンクアセンブリを備えても良い。例えば、上述の圧縮機は空気が圧縮機の内部を通って引き込まれヒートシンクアセンブリを越えて流れるよう構成されても良い。しかしながら、ヒートシンクアセンブリは空気が内部を通って引き込まれヒートシンクアセンブリを越えて流れることのない圧縮機内で使用されても良い。更に、上述のヒートシンクアセンブリは２つのヒートシンクを備えるが、単一のヒートシンクの使用により１つ以上の上記の利点が達成され得る。

１圧縮機
２フレーム
３シュラウド
４回転子アセンブリ
５ヒートシンクアセンブリ
６固定子アセンブリ
７回路アセンブリ

Claims

回転子アセンブリと、固定子アセンブリと、ヒートシンクアセンブリとを備え、前記回転子アセンブリは軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを備え、前記ヒートシンクアセンブリは前記軸受アセンブリに固定され、且つ径方向外側に延伸する複数の脚を有するヒートシンクを備え、前記固定子アセンブリは１つ以上の前記脚に固定される、
圧縮機。
前記回転子アセンブリは前記シャフトに固定されたインペラーを備え、前記軸受アセンブリは前記インペラーと前記回転子コアの間に配置される、請求項１に記載の圧縮機。
前記軸受アセンブリは１対の軸受を備え、前記ヒートシンクアセンブリは前記ヒートシンクが固定されるスリーブを備え、前記スリーブは前記軸受に固定される、請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
前記固定子アセンブリは前記ヒートシンクアセンブリに接着される、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の圧縮機。
前記固定子アセンブリは前記回転子コアの周りに配置された１つ以上の固定子コアを備える、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の圧縮機。
前記圧縮機は、使用中に、空気が前記圧縮機の内部を通って引き込まれ、前記ヒートシンクの前記脚の間を通るように構成される、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の圧縮機。
回転子アセンブリと、固定子アセンブリと、ヒートシンクアセンブリとを備え、前記回転子アセンブリは軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを備え、前記軸受アセンブリは１対の軸受を備え、前記ヒートシンクアセンブリはヒートシンクが固定されるスリーブを備え、前記ヒートシンクは前記スリーブから径方向外側に延伸し、前記スリーブは前記軸受に固定され、前記固定子アセンブリは前記ヒートシンクに固定される、
圧縮機。
前記ヒートシンクは前記スリーブから径方向に延伸する複数の脚を備え、前記固定子アセンブリは１つ以上の前記脚に固定される、請求項７に記載の圧縮機。
前記回転子アセンブリは前記シャフトに固定されたインペラーを備え、前記軸受アセンブリは前記インペラーと前記回転子コアの間に配置される、請求項７又は請求項８に記載の圧縮機。
前記固定子アセンブリは前記ヒートシンクアセンブリに接着される、請求項７乃至請求項９の何れか一項に記載の圧縮機。
前記固定子アセンブリは前記回転子コアの周りに配置された１つ以上の固定子コアを備える、請求項７乃至１０の何れか一項に記載の圧縮機。
前記圧縮機は、使用中に、空気が前記圧縮機の内部を通って引き込まれ前記スリーブ及び前記ヒートシンクの上を流れるよう構成される、請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の圧縮機。
圧縮機を組み立てる方法であって、
軸受アセンブリ及び回転子コアが固定されるシャフトを備える回転子アセンブリを準備する工程と、
固定子アセンブリを準備する工程と、
ヒートシンクアセンブリを準備する工程と、
前記ヒートシンクアセンブリを前記軸受アセンブリに固定する工程と、
その後に前記ヒートシンクアセンブリを前記固定子アセンブリに固定する工程と、
を備える方法。
前記軸受アセンブリは１対の軸受を備え、前記ヒートシンクアセンブリはスリーブと前記スリーブから径方向に延伸するヒートシンクを備え、前記方法は前記スリーブを前記軸受に固定する工程と、前記ヒートシンクを前記固定子アセンブリに固定する工程を備える、請求項１３に記載の方法。
前記ヒートシンクは前記スリーブから径方向に延伸する複数の脚を備え、前記ヒートシンクは前記固定子アセンブリに１つ以上の前記脚において固定される、請求項１４に記載の方法。
前記ヒートシンクアセンブリを前記固定子アセンブリに固定する工程は、前記ヒートシンクアセンブリを前記固定子アセンブリに接着させる工程を備える、請求項１３乃至請求項１５の何れか一項に記載の方法。
前記方法は前記ヒートシンクアセンブリを前記軸受アセンブリ及び前記固定子アセンブリに固定して集合アセンブリを生成する工程と、前記集合アセンブリをフレームに固定する工程とを備える、請求項１３乃至請求項１６の何れか一項に記載の方法。
前記回転子アセンブリはインペラーを備え、前記フレームはディフューザーを備え、前記集合アセンブリを前記フレームに固定する工程は前記インペラーを前記ディフューザーに対して整列させる工程を備える、請求項１７に記載の方法。
前記固定子アセンブリは１つ以上の固定子コアを備え、前記ヒートシンクアセンブリは、前記固定子コアが前記回転子コアの周りに配置されるよう、前記回転子アセンブリと前記固定子アセンブリに固定される、請求項１３乃至請求項１８の何れか一項に記載の方法。