JP2019007485A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】構成要素の多くが効果的に冷却されるコンプレッサを提供する。【解決手段】コンプレッサ(200)は、複数のステータ要素(20)を含むステータ組立体と、少なくとも１つのベアリング、永久磁石、及びインペラが取付けられるシャフトを含むロータ組立体と、支持体(14)と、空気入口(204)を含む外ケース(202)を有する。支持体は、中空の細長い中央部を含み、少なくとも１つのベアリングは、細長い中央部に取付けられ、磁石は、細長い中央部の内側に位置決めされ、細長い中央部は、複数の開口を有し、外ケースの空気入口は、軸線方向に沿って、細長い中央部の複数の開口と少なくとも部分的に整列する。【選択図】図３

Description

本発明は、コンプレッサに関する。

電気モータが直面する最大の挑戦の１つは、使用中、電気モータの構成要素を低温に保つことである。コンプレッサの場合、コンプレッサによって発生した空気流は、電気モータのいくつかの構成要素を冷却するのに使用される。しかしながら、しばしば、コンプレッサの中を流れる空気流は、制限されることがあり、すべての構成要素を通り過ぎるように効果的に流れることはできない。したがって、コンプレッサの効率及び性能は、少数の構成要素にしか利用できない限定された冷却によって制限される。

コンプレッサ、例えば、真空掃除機内に見られるモータを、様々な仕方で改良する一般的な要望がある。特に、寸法、重量、製造コスト、性能、効率、信頼性、及びノイズに関する改良が望まれている。

本発明は、コンプレッサを提供し、かかるコンプレッサは、複数のステータ要素を含むステータ組立体と、シャフトを含むロータ組立体と、支持体と、空気入口を含む外ケースを有し、少なくとも１つのベアリング、永久磁石、及びインペラがシャフトに取付けられる。支持体は、中空の細長い中央部を含み、少なくとも１つのベアリングは、細長い中央部に取付けられ、磁石は、細長い中央部の内側に位置決めされ、細長い中央部は、複数の開口を有し、外ケースの空気入口は、軸線方向に沿って、細長い中央部の複数の開口と少なくとも部分的に整列する。

結果として、使用中にコンプレッサによって生じた空気流は、外ケースの空気入口から支持体の細長い中央部の開口を通って、コンプレッサに流入することが可能であり、使用中、磁石を冷却する。したがって、コンプレッサの構成要素の多くが、効果的に冷却され、コンプレッサの性能及び効率を向上させることができる。

空気入口は、軸線方向成分と半径方向成分の両方を有する方向の空気がコンプレッサに入る大きさを有する少なくとも１つの開口を含む。その場合、冷却空気流は、支持体の細長い中央部の内側及び外側の両方においてコンプレッサのすべての内部構成要素の冷却を行うように、コンプレッサに入ることが可能である。

外ケースは、環状の空気流通路を形成するように、支持体から半径方向に離間するのがよい。結果として、冷却空気流は、環状の通路の中を流れ、支持体の細長い中央部の中を流れる空気流に加えて、環状の空気流通路内に位置決めされた構成要素を冷却する。

ステータ要素は、複数の開口の中を部分的に延び且つ環状の空気流通路の中に延びるように、支持体に固定される。結果として、ステータ要素は、支持体の細長い中央部の内側の空気流と、支持体と外ケースの間の通路を流れる環状の空気流の両方によって冷却される。これにより、ステータ要素に巻かれた巻線の全体的な冷却を行う。結果として、巻線は、比較的低温に保たれ、コンプレッサの性能及び効率を向上させる。

プリント回路基板が、外ケースの端部に且つ空気入口の近くに取付けられるのがよい。プリント回路基板に取付けられた比較的大きい電子構成要素が、空気入口を通ってコンプレッサに入る空気のための空気通路の中に、プリント回路基板から延びるのがよい。結果として、プリント回路基板上の電気構成要素、特に比較的大きい構成要素は、使用中にコンプレッサに流入する空気流によって冷却される。これにより、コンプレッサの性能及び効率を更に向上させる。

使用の際、空気が、支持体の内側と外側の両方において、コンプレッサの中を軸線方向に流れるのがよい。

本発明をより容易に理解することができるように、添付図面を参照して、本発明の実施形態を例示として以下に説明する。

コンプレッサの一部の分解斜視図である。 コンプレッサの断面図である。 図１に示した部分を含む組立られたコンプレッサを示す図である。

図１は、コンプレッサ１０の分解斜視図である。制御電子部品及び外ケース等のいくつかの構成要素は、明瞭のために図示していない。コンプレッサ１０は、ロータ組立体１２と、支持体１４と、４つのステータ要素１６、１８、２０、２２を含むステータ組立体を有する。コンプレッサ１０を組立てると、ロータ組立体１２は、支持体１４内に位置決めされ且つそれに取付けられ、ステータ要素はそれぞれ、支持体１４の開口（スロット）内に位置決めされる。例えば、ステータ要素２０は、支持体１４の開口２４内に位置決めされる。支持体１４は、１部品構成であるのがよく、例えば、単一物として成形され、インペラを覆うインペラシュラウド２６を含む。コンプレッサ１０はまた、ディフューザ２８を有する。

ロータ組立体１２は、シャフト３０を有し、磁石３２と、第１のバランスリング３４と、第２のバランスリング３６がシャフト３０に取付けられる。ロータ組立体１２を組立てると、１対のベアリングが、コア３２及びバランスリング３４、３６の両側で、シャフト３０に取付けられる。図１では、１対のベアリングのうちの一方のベアリング３８だけが見られる。インペラ４２が、シャフト３０の一方の端部に取付けられる。

ステータ要素１６、１８、２０、２２を支持体１４のそれぞれの開口内に位置決めするとき、開口の少なくとも一部分は、開いたままであり、ステータ要素によって邪魔されない。これにより、空気流が、開口から支持体１４の中に流れ、ステータ要素を通過することを可能にする。コンプレッサを使用しているとき、この空気流は、支持体１４の内側に位置決めされたロータ組立体１２、特に磁石３２、を冷却するのに使用されるのがよい。

図２は、コンプレッサ１００の断面図である。コンプレッサ１００は、複数のステータ要素１０２、１０４を含むステータ組立体を有する。また、シャフト１０６を含むロータ組立体が設けられ、磁石１０８と、第１のベアリング１１０及び第２のベアリング１１２と、インペラ１１４が、シャフト１０６に取付けられ、第１のベアリング１１０及び第２のベアリング１１２は、磁石１０８の両端部のところでシャフト１０６に取付けられる。支持体１１６は、中空の細長い中央部を有する。複数の開口１１８が、中空の細長い本体に設けられ、ステータ要素１０２、１０４が開口１１８の中を部分的に延びる。ロータ組立体は、支持体１１６内に収容され、ベアリング１１０、１１２は、開口１１８の両端部のところで支持体１１６の一部分として形成されたベアリングシート１２０、１２２に取付けられる。したがって、ベアリング１１０とベアリング１１２の間にある磁石１０８は、支持体１１６の細長い中央部の中に位置決めされ、ステータ要素１０２、１０４と整列する。

外ケース１３０が、コンプレッサ１００の外側の周りに位置決めされる。外ケース１３０は、ハブ１３２を介してベアリングシート１２０の外面に取付けられることによって、支持体１１６に支持される。使用中に空気をコンプレッサ１００によってコンプレッサ１００の中に引くことを可能にする空気入口１３４が、外ケース１３０に設けられる。シュラウド１３６が、他方のベアリングシート１２２の外面に取付けられ、インペラ１１４を包囲する。外ケース１３０も、シュラウド１３６に取付けられる。空気通路１３８が、シュラウド１３６の周りに又はその中に設けられ、空気がインペラ１１４によってコンプレッサ１００の中を通して引かれることを可能にする。ハブ１３２は、巻線端子ブロックとしても作用し、ステータ要素１０２、１０４の巻線が、電流を受入れるために、ハブ１３２に接続される。

図２から分るように、外ケース１３０の空気入口１３４は、軸線方向に沿って、支持体１１６の開口１１８と整列する。これにより、空気がコンプレッサ１００に流入し、支持体１１６の中に流れることを促進させ、使用中、支持体１１６の中に位置決めされた磁石１０８を冷却するのを助ける。実際、空気入口１３４は、かなり大きく、軸線方向成分と半径方向成分の両方を有する方向の空気がコンプレッサに流入することを促進させる。これにより、矢印Ａ、Ｂで示すように、冷却空気流がコンプレッサ１００の中を通して流れることを可能にする。冷却空気流Ａは、支持体１１６と外ケース１３０の間の環状チャネルの中を通る。冷却空気流Ｂは、支持体の中に流れ、磁石１０８と支持体１１６の間を通る。ステータ要素１０２、１０４が開口１１８の中を部分的に延びているので、ステータ要素の巻線は、支持体１１６の内側と外側の両方の空気流によって冷却される。

冷却空気流Ｂは、ステータ要素１０２、１０４を通過した後、支持体１１６の外に出て戻り、冷却空気流Ａと合流する。次いで、合流した冷却空気流は、インペラ１１４によってシュラウド１３６を通り過ぎるように引かれ、空気流Ｃとしてコンプレッサ１００の外に出る。

図３は、組立てられたコンプレッサ２００を示し、コンプレッサ２００は、図１に示す構成要素を含む。コンプレッサ２００は、外ケース２０２を有し、外ケース２０２は、複数の大きい空気入口２０４を有し、コンプレッサ２００は、使用中、空気を空気入口２０４から引く。プリント回路基板（ＰＣＢ）２１０が、外ケース２０２の端部に且つ空気入口２０４の近くに取付けられる。コンプレッサ２００の中に引かれる冷却空気流にプリント回路基板２１０が近いことは、プリント回路基板２１０及びそれに取付けられた電子構成要素を低温に保つことを助ける。

図３から分るように、比較的大きい複数の電子構成要素、例えば、電子構成要素２１２、２１４は、空気入口２０４からコンプレッサ２００に入る空気のための空気通路の中にプリント回路基板から実際に延びる程度に十分大きく、かくして、更に良好な冷却を電気構成要素に行う。比較的大きいこれらの電子構成要素は、改良された冷却が特に有効である電子構成要素であるのがよく、例えば、大きいコンデンサ、又は、電子スイッチのためのヒートシンクである。

特定の実施形態を説明したけれども、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなしに、種々の変更を行ってもよいことを理解すべきである。

１０、１００、２００ コンプレッサ
１２ ロータ組立体
１４、１１６ 支持体
１６、１８、２０、２２、１０２、１０４ ステータ要素
２４、１１８ 開口
３０、１０６ シャフト
３２、１０８ 磁石
３８、１１０、１１２ ベアリング
４２ インペラ
１３０、２０２ 外ケース
１３４、２０４ 空気入口

Claims (7)

1. コンプレッサであって、
   複数のステータ要素を含むステータ組立体と、
   シャフトを含むロータ組立体と、
   支持体と、
   空気入口を含む外ケースと、を有し、
   少なくとも１つのベアリング、永久磁石、及びインペラが前記シャフトに取付けられ、
   前記支持体は、中空の細長い中央部を含み、前記少なくとも１つのベアリングは、前記細長い中央部に取付けられ、前記磁石は、前記細長い中央部の内側に位置決めされ、前記細長い中央部は、複数の開口を有し、前記外ケースの空気入口は、軸線方向に沿って、前記細長い中央部の複数の開口と少なくとも部分的に整列する、コンプレッサ。
2. 前記空気入口は、軸線方向成分と半径方向成分の両方を有する方向の空気が前記コンプレッサに入る大きさを有する少なくとも１つの開口を含む、請求項１に記載のコンプレッサ。
3. 前記外ケースは、環状の空気流通路を形成するように、前記支持体から半径方向に離間する、請求項１又は２に記載のコンプレッサ。
4. 前記複数のステータ要素は、前記複数の開口の中を部分的に延び且つ前記環状の空気流通路の中に延びるように、前記支持体に固定される、請求項３に記載のコンプレッサ。
5. プリント回路基板が、前記外ケースの端部に且つ前記空気入口の近くに取付けられる、請求項１〜４の何れか１項に記載のコンプレッサ。
6. 前記プリント回路基板に取付けられた比較的大きい電子構成要素が、前記空気入口を通って前記コンプレッサに入る空気のための空気通路の中に、前記プリント回路基板から延びる、請求項５に記載のコンプレッサ。
7. 使用の際、空気が、前記支持体の内側と外側の両方において、前記コンプレッサの中を軸線方向に流れる、請求項１〜６の何れか１項に記載のコンプレッサ。