JP2017180426A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる電動コンプレッサを提供する。
【解決手段】ハウジング１３の内周面３８とステータのステータコア２１ａの外周面３９との間において回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材３０を備える。ガイド部材３０は、回転軸の径方向外側に突出する係合突起３４を有し、ハウジング１３の内周面３８には係合突起３４が収容される係合孔４０が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動コンプレッサに関するものである。

一般的には電動コンプレッサにおいてハウジングにステータを焼嵌めによって固定しているが、焼嵌め設備が巨大かつ高価であるとともに昇温・降温時間が必要であるため、サイクルタイムが長く、さらに、ハウジング内径及びステータ外径に高い寸法精度が要求される。焼嵌めに代わる固定技術として、特許文献１に開示の電動コンプレッサにおいては、薄板材からなるガイド部材を固定子の外周に設けて固定子をハウジングの内周面へ圧入している。

特開２０１４−２０２３１号公報

ところが、特許文献１のガイド部材は、ハウジングに対して回転軸の周方向へ自由に移動可能となっているため、圧入時にガイド部材がハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレする懸念がある。この場合、圧入時にステータコアとハウジングとが当接してしまいステータコアが破損してしまうおそれがある。

本発明の目的は、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる電動コンプレッサを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収容され、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に固定されたロータと、前記ハウジングの内周面と前記ステータのステータコアの外周面との間において前記回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材と、を備え、前記ガイド部材は、前記回転軸の径方向外側に突出する係合突起を有し、前記ハウジングの内周面には、前記係合突起が収容される係合孔が形成されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、ガイド部材の係合突起がハウジングの係合孔に収容され、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電動コンプレッサにおいて、前記係合突起は、突出方向とは反対方向から荷重を受けた時に弾性変形し、前記ガイド部材は、前記係合突起が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に前記係合突起を収容する収容孔を有するとよい。

請求項３に記載の発明では、筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収容され、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に固定されたロータと、前記ハウジングの内周面と前記ステータのステータコアの外周面との間において前記回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材と、を備え、前記ハウジングの内周面には、前記回転軸の径方向内側に突出する係合突起が設けられ、前記ガイド部材は、前記係合突起が収容される係合孔が形成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、ハウジングの係合突起がガイド部材の係合孔に収容され、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサにおいて、前記ハウジングの内周面には、前記回転軸の径方向内側に突出するストッパが設けられ、前記ストッパは、前記ステータコア又は前記ガイド部材と当接することで前記ステータコアの前記回転軸の軸線方向における一方向の移動を規制することを要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、ステータコアが、回転軸の軸線方向における一方向へ移動することを規制することができる。

本発明によれば、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。

第１の実施形態における電動コンプレッサを示す側断面図。 図１における２−２線断面図。 （ａ）は電動コンプレッサの要部を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。 ガイド部材の斜視図。 ハウジングの一部斜視図。 ステータをハウジング内に圧入する際の断面図。 （ａ）は第２の実施形態における電動コンプレッサの要部を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。 （ａ），（ｂ）は別例のガイド部材の斜視図。 別例の電動コンプレッサの要部を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。なお、本実施形態の電動コンプレッサは車両空調装置に用いられる。

図１に示すように、電動コンプレッサ１０のハウジング１１は、有底筒状である金属材料製（例えばアルミニウム製）の吐出ハウジング１２と、吐出ハウジング１２に連結される有底筒状である金属材料製（例えばアルミニウム製）のモータハウジング１３とを備える。モータハウジング１３には、吸入ポート１４が形成されるとともに、吸入ポート１４は図示しない外部冷媒回路に接続されている。モータハウジング１３は、底壁１３ａと底壁１３ａの外周縁から円筒状に延設する側壁１３ｂとを有する。吐出ハウジング１２には吐出ポート１５が形成されるとともに、吐出ポート１５は外部冷媒回路に接続されている。

モータハウジング１３内には回転軸１６が収容されている。また、モータハウジング１３内には、回転軸１６が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部１７と、回転軸１６を回転させる電動モータ１８とが収容されている。圧縮部１７は、スクロール式、ピストン式、ベーン式等の圧縮機を用いることができる。圧縮部１７及び電動モータ１８は、回転軸１６の回転軸線Ｌが延びる方向（軸方向）に沿って並んで配置されている。電動モータ１８は、圧縮部１７よりもモータハウジング１３の底壁１３ａ（図１の右側）寄りに配置されている。

回転軸１６はベアリング１９を介してモータハウジング１３の底壁１３ａに対して回転可能に支持されている。
図１，２に示すように、電動モータ１８は、回転軸１６と一体的に回転するロータ２０と、ロータ２０を取り囲むステータ２１とを備えている。ロータ２０は、回転軸１６に止着されている。ステータ２１は、筒状のステータコア２１ａと、ステータコア２１ａに捲回されるコイル２１ｂとを有している。ステータコア２１ａは、磁性体（電磁鋼板）であるコア板を複数枚積層することで構成されている。

図１において、モータハウジング１３の底壁１３ａには、有底筒状のカバー部材２２が取り付けられている。そして、モータハウジング１３の底壁１３ａとカバー部材２２とで区画された空間には、電動モータ１８を駆動させるためのモータ駆動回路２３が収容されている。モータ駆動回路２３とコイル２１ｂとは電気的に接続されている。

このように、電動コンプレッサ１０は、筒状のハウジング１３と、ハウジング１３内に収容され、回転可能に支持された回転軸１６と、回転軸１６が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部１７を備える。さらに、電動コンプレッサ１０は、ハウジング１３内に収容され、ハウジング１１の内周面３８（ハウジング１１の側壁１３ｂの内周面）に固定されたステータ２１と、ハウジング１３内に収容され、回転軸１６に固定されたロータ２０を備える。

図１、図２及び図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ステータコア２１ａは、ステータ２１の外周面３９に設けたガイド部材３０を用いて圧入によってモータハウジング１３の内周面３８に嵌め込まれることによりモータハウジング１３に組み付けられている。

図４に示すように、ガイド部材３０は、鉄板等の薄板材よりなる。図２に示すように、本実施形態では、ガイド部材３０は、モータハウジング１３の周方向（モータハウジング１３における回転軸１６の周方向）に９０度ずつ離れた位置に４つ配置されている。つまり、電動コンプレッサ１０に備えられた複数のガイド部材３０は、ステータ２１のステータコア２１ａの外周面３９に当接して配置され、モータハウジング１３の内周面３８とステータ２１のステータコア２１ａの外周面３９との間において、回転軸１６の軸線方向に延び、回転軸１６の周方向に互いに離間した状態で複数箇所（４箇所）にわたり配置されている。

よって、ステータコア２１ａが電磁鋼板を積層して構成されており、ガイド部材を用いないでハウジング１３にステータ２１を圧入する場合にはステータコア（電磁鋼板）２１ａに圧入応力が直接加わってしまう。ハウジング内周面３８とステータコア外周面３９との間にガイド部材３０を配置することによりステータコア（電磁鋼板）２１ａには圧入応力がハウジングから直接加わらないようにすることができる。

図４に示すように、ガイド部材３０は、２枚の矩形板状の帯板部３１，３２と、２枚の板状の帯板部３１，３２を連結する２つの連結部３３ａ，３３ｂを有する。帯板部３１，３２は、帯板部３１，３２の短手方向に互いに離間して配置され、２つの連結部３３ａ，３３ｂによって一体化されている。なお連結部３３ａ，３３ｂは、帯板部３１，３２の長手方向に互いに離間して配置されている。ガイド部材３０は、ハウジング内周面３８と対向する対向面と、ステータコア外周面３９と対向する対向面が、ハウジング内周面３８又はステータコア外周面３９に沿うように緩やかに曲げられている。

また、ガイド部材３０は、各帯板部３１，３２の長手方向両端部に形成される折り返し部３５，３６を有する。図３（ｂ）に示すように、ガイド部材３０は、折り返し部３５，３６がステータコア２１ａにおける回転軸１６の軸線方向端部と対向するようにステータコア２１ａに嵌め込まれている。

また、図４に示すように、ガイド部材３０は、回転軸１６の径方向外側（板状の部材としての帯板部３１，３２及び連結部３３ａ，３３ｂの厚さ方向）に突出する係合突起３４と、収容孔３７を有する。本実施形態のガイド部材３０の係合突起３４は、矩形状であり、連結部３３ｂから先端に向かって弧状に反った形状となっている。帯板部３１，３２、連結部３３ａ及び係合突起３４の基端部３４ａによって収容孔（貫通孔）３７が区画されている。

なお、ガイド部材３０において帯板部（３１，３２）を２枚並べて連結部（３３ａ，３３ｂ）でつないだ構成としたが、１枚の帯板部のみで構成しても、帯板部を３枚以上並べて連結部でつないだ構成としてもよい。また、帯板部は、折り返し部３５，３６を有していなくてもよい。つまり、係合突起を有するガイド部材は、板状の部材と、当該板状の部材から回転軸の径方向外側（板状の部材の厚さ方向）に突出する係合突起と、を有する構成であればよい。

係合突起３４は、突出方向とは反対方向から荷重を受けた時に弾性変形する。
収容孔３７は、本実施形態では、貫通孔であり、係合突起３４が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に係合突起３４を収容する。

ハウジング１３には、図５に示すように、ハウジング１３の内周面には係合突起３４が収容される係合孔４０が形成されている。本実施形態の係合孔４０は凹部である。また、図３（ａ）に示すように、係合孔４０の幅Ｗ１１（係合孔４０における回転軸１６の周方向の寸法）は、係合突起３４の幅Ｗ１０（係合突起３４における回転軸１６の周方向の寸法）より若干大きくなっている。これにより係合孔４０内に係合突起３４が入りこんだときに、ステータ２１が回転軸１６の周方向に移動することを規制することが可能となる。

以上のように構成されたガイド部材３０は、圧入に伴って係合突起３４がハウジング１３の内周面３８と接触することで、突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形し、反りが無くなった状態で収容孔３７に収容される。そして、係合孔４０が形成された位置までくると、図６に示すように、係合突起３４に対するハウジング１３の内周面３８からの荷重が掛からなくなるため、再び、連結部３３ｂ側から先端に向かって弧状に反り、係合孔４０内に収容される。即ち、ガイド部材３０は、係合突起３４が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に係合突起３４を収容する収容孔３７を有する。

図２，６に示すように、モータハウジング１３の内周面３８には、回転軸１６の径方向内側に突出するストッパ５０が突設されている。そして、ストッパ５０は、ステータコア２１ａ又はガイド部材３０（本実施形態では、ステータコア２１ａ）と当接することで、ステータコア２１ａの回転軸１６の軸線方向における一方向の移動を規制する。つまり、本実施形態では、ステータ２１のモータハウジング１３の内側への圧入はステータコア２１ａがストッパ５０と接触することにより終了する。なお、ハウジング内周面３８にストッパ５０を設ける場合、ストッパ５０がガイド部材３０と当接する位置に設けてもよいが、ガイド部材３０が変形することも考えられるので、ストッパ５０はガイド部材３０からずれた位置に設けるのがよりよい。

ストッパ５０は、図２に示すように、モータハウジング１３の周方向（モータハウジング１３における回転軸１６の周方向）に９０度ずつ離れた位置に４つ配置されている。なお、ストッパ５０の数は問わない。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ステータ２１のモータハウジング１３の内側への圧入は、図６の実線で示す状態を経て仮想線で示すごとくモータハウジング１３内の予め定められた嵌め位置まで、ガイド部材３０を介して行われる。

このようにハウジング１３の内周面３８とステータ２１のステータコア２１ａの外周面３９との間にガイド部材３０を配置することにより、圧入する際の圧力がステータコア２１ａに直接掛からないようにすることができ、ステータコア（電磁鋼板）２１ａを保護することができる。

また、圧入時に、ガイド部材３０の係合突起３４がハウジング１３の係合孔４０に収容される。これにより、ガイド部材３０が、ハウジング１３に対し、回転軸１６の周方向へ移動することが規制される。即ち、ガイド部材３０が、ハウジング１３に対して回転軸１６の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。その結果、ハウジング１３の内周面３８とステータ２１のステータコア２１ａの外周面３９との間においてガイド部材３０を周方向の任意の位置に配置することができ、ステータコア２１ａがハウジング１３の内周面３８と当接することが抑制される。

特許文献１に開示の電動コンプレッサにおいては、圧入時に、ガイド部材が、ハウジングに対し、回転軸の周方向へ移動してしまい、ステータコアがハウジングと当接し、破損してしまうおそれがある。

本実施形態においては、圧入時に、ガイド部材３０が、ハウジング１３に対し、回転軸１６の周方向へ移動することが規制されるため、ステータコア２１ａがハウジング１３の内周面３８に当接してしまうことを抑制することができる。

したがって、係合突起３４と係合孔４０とによって、ガイド部材３０が、ハウジング１３に対し、回転軸１６の周方向に移動することを規制することが可能となる。なお、係合突起３４の数は問わない。また、収容孔３７は、凹部でもよい。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ガイド部材３０に係合突起３４を設けるとともにハウジング１３に係合孔４０を設けた構成とすることにより、ガイド部材３０は、ハウジング１３に対し、回転軸１６の周方向へ移動することが、ハウジング１３によって規制されるため、ステータコア２１ａがハウジング１３の内周面３８に当接してしまうことを抑制することができる。

（２）ハウジング１３の内周面３８には、ストッパ５０が設けられている。これにより、ステータコア２１ａが、回転軸１６の軸線方向における一方向へ移動することを規制することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
図３，４，５の構成ではハウジング１３に係合孔４０を設けるとともにガイド部材３０に係合突起３４を設けたが、第２の実施形態では図７（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図８（ａ），（ｂ）に示すように、係合孔４０の換わりにハウジング１３の内周面３８に後述する係合突起７７を設けるとともに、ガイド部材３０の換わりに後述する係合凹部７８を有するガイド部材７０を設けた構成としている。

図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ハウジング１３の内周面３８にはステータコア２１ａに向かって回転軸１６の径方向内側に突出する係合突起７７が設けられている。ガイド部材７０には、係合突起７７が収容される係合孔としての係合凹部７８が形成されている。詳しくは、図８（ａ），（ｂ）に示すように、ガイド部材７０は、板状の部材からなり、矩形板状の帯板部７１と、帯板部７１における長手方向両端部に形成される折り返し部７２，７３と、帯板部７１における短手方向両端縁に形成される一対の鍔７４，７５とから構成されている。鍔７４，７５は一定の高さを有し、帯板部７１の厚さ方向に突出している。

なお、折り返し部７２，７３は、鍔７４，７５の突出方向とは、反対方向に突出するように形成されている。
図７（ｃ）に示すように、ガイド部材７０は、鍔７４，７５が回転軸１６の径方向外側に突出するようにステータ２１のステータコア２１ａの凹部７６に嵌め込まれる。このとき、凹部７６の深さはガイド部材７０の板厚よりも深く、かつ、ステータコア２１ａの外周面３９よりもガイド部材３０の鍔７４，７５が回転軸１６の径方向外側に突出している。そして、係合突起７７が鍔７４，７５間に嵌め込まれる。

したがって、このような構成でも、ガイド部材７０が、ハウジング１３に対して回転軸１６の周方向に位置ズレしてしまうことを規制することができる。
なお、ハウジング１３の内周面３８に設ける係合突起７７は、ステータコア２１ａ及びガイド部材７０を圧入した際、ステータコア２１ａが、電動コンプレッサ１０に生じる振動等によって位置が変動しないように安定的に保持できれば、その大きさは図７（ｂ）に開示された大きさに限られない。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（３）ハウジング１３に係合突起７７を設けるとともにガイド部材７０に係合孔としての係合凹部７８を設けた構成とすることにより、ガイド部材７０は、ハウジング１３に対し、回転軸１６の周方向へ移動することが、ハウジング１３によって規制されるため、ステータコア２１ａがハウジング１３の内周面３８に当接してしまうことを抑制することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ ガイド部材３０の係合突起３４は、矩形状であり、連結部３３ｂから先端に向かって弧状に反った形状となっているがこれに限られない。また、ガイド部材３０の係合突起３４は、収容孔３７を有していなくてもよい。つまり、係合突起を有するガイド部材は、板状の部材と、当該板状の部材から回転軸の径方向外側（板状の部材の厚さ方向）に突出する係合突起と、を有する構成であればよい。例えば、板状の部材と板状の部材から突出する半球状の係合突起とから構成されている構成が考えられる。

○ 図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す構成において、鍔７４，７５の先端部（鍔７４，７５における帯板部７１側とは反対側の端部）から回転軸の周方向に延設するフランジ部を設けてもよい。上記構成の場合、フランジ部を介して圧入できるのであれば、鍔７４，７５及び帯板部７１は、係合突起７７又は／及び凹部７６から離間していてもよい。なお、この場合、係合突起７７の大きさは、ガイド部材７０がハウジング１３に対し、回転軸１６の周方向へ移動することを規制できる大きさであればよい。

○ 図９に示すように、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す構成において、鍔７４，７５はハウジング１３の内周面３８に接触していなくてもよい。この場合においても、係合突起７７の大きさは、ステータコア２１ａ及びガイド部材３０を圧入した際、ステータコア２１ａが、電動コンプレッサ１０に生じる振動等によって位置が変動しないように安定的に保持できる大きさであればよい。

○ 図７、図９に示す実施形態のガイド部材７０は、ステータコア２１ａの凹部７６に嵌め込まれているがこれに限られない。ステータコア２１ａが凹部を持っておらず、ステータコア２１ａの外周面上にガイド部材３０が設けられた構成でもよい。

○ ガイド部材３０，７０は、回転軸１６の周方向に離間した状態で複数箇所にわたり配置されるが、その数は問わない。ガイド部材３０，７０の数は「４」以外にも「２」でも「３」でも「５」以上でもよい。

○ ガイド部材７０を接着剤でステータコア２１ａに固定してもよい。詳しくは、凹部７６の底面に接着剤を塗布しておき、ガイド部材７０を接着する。この場合、折り返し部７２，７３は、無くしてもよい。

○ ガイド部材３０，７０は、矩形状である必要はなく、どのような形状でもよい。
○ 電動コンプレッサ１０は、車両空調装置に用いられなくてもよく、その他の空調装置に用いられてもよい。

１０…電動コンプレッサ、１３…ハウジング、１６…回転軸、１７…圧縮部、２０…ロータ、２１…ステータ、２１ａ…ステータコア、３０…ガイド部材、３４…係合突起、３７…収容孔、３８…内周面、３９…外周面、４０…係合孔、５０…ストッパ、７０…ガイド部材、７７…係合突起、７８…係合凹部。

Claims (4)

1. 筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に収容され、回転可能に支持された回転軸と、
   前記回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部と、
   前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に固定されたロータと、
   前記ハウジングの内周面と前記ステータのステータコアの外周面との間において前記回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材と、
   を備え、
   前記ガイド部材は、前記回転軸の径方向外側に突出する係合突起を有し、
   前記ハウジングの内周面には、前記係合突起が収容される係合孔が形成されていることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記係合突起は、突出方向とは反対方向から荷重を受けた時に弾性変形し、
   前記ガイド部材は、前記係合突起が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に前記係合突起を収容する収容孔を有することを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
3. 筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に収容され、回転可能に支持された回転軸と、
   前記回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部と、
   前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に固定されたロータと、
   前記ハウジングの内周面と前記ステータのステータコアの外周面との間において前記回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材と、
   を備え、
   前記ハウジングの内周面には、前記回転軸の径方向内側に突出する係合突起が設けられ、
   前記ガイド部材は、前記係合突起が収容される係合孔が形成されていることを特徴とする電動コンプレッサ。
4. 前記ハウジングの内周面には、前記回転軸の径方向内側に突出するストッパが設けられ、前記ストッパは、前記ステータコア又は前記ガイド部材と当接することで前記ステータコアの前記回転軸の軸線方向における一方向の移動を規制することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。

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