JP2024046195A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータが焼嵌めにて固定されるステータハウジングの変形を抑制しながら、軽量化を図ることができる電動圧縮機を提供する。【解決手段】一端が開口する円筒状のステータハウジング７と、このステータハウジングの開口にガスケットを介して接合されるリアケーシングを備え、ステータハウジングの開口から電動モータのステータを収納し、焼嵌めにてステータハウジングの内面に固定して成る。ステータハウジング７の内面に形成され、ステータが固定される複数の焼嵌め固定面４２と、ステータハウジング７の開口端面に構成され、ガスケットが配設されるガスケットシール面７Ｂと、焼嵌め固定面に対応するステータハウジング外面の開口側に形成された複数のリブ４９を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ステータハウジング内にモータのステータを焼嵌めにて固定する電動圧縮機に関するものである。

従来よりこの種電動圧縮機は、ステータハウジング内にモータとこのモータにて駆動される圧縮機構を設けて構成されている。この場合、ステータハウジングの一端は開口しており、この開口からモータをステータハウジング内に設け、ステータハウジングの開口はリアケーシングを接合することで閉塞していた。

また、モータのステータは、焼嵌めにてステータハウジングの内面に固定されるものであった。そのため、リアケーシングを接合するガスケットシール面が変形し、シール性が悪化する危険性があるため、従来ではステータハウジングの外周面に多数のリブを形成し、ステータハウジングの強度を上げることで、ガスケットシール面の変形を抑制していた（例えば、特許文献１参照）。

特許第６７００６７４号公報

しかしながら、従来のように多数のリブを形成すると、今度はステータハウジングの重量が増加してしまい、電動圧縮機が例えば電気自動車のエアコンに使用される場合には、航続距離が低下してしまう問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ステータが焼嵌めにて固定されるステータハウジングの変形を抑制しながら、軽量化を図ることができる電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の電動圧縮機は、一端が開口する円筒状のステータハウジングと、このステータハウジングの開口にガスケットを介して接合されるリアケーシングを備え、ステータハウジングの開口からモータのステータを収納し、焼嵌めにてステータハウジングの内面に固定して成るものであって、ステータハウジングの内面に形成され、ステータが固定される複数の焼嵌め固定面と、ステータハウジングの開口端面に構成され、ガスケットが配設されるガスケットシール面と、焼嵌め固定面に対応するステータハウジング外面の開口側に形成された複数のリブを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明の電動圧縮機は、上記発明においてステータハウジング内に収容され、モータの開口側に位置するセンタープレートを備え、焼嵌め固定面の開口側のステータハウジング内面には、センタープレートが嵌合される嵌合面が形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明の電動圧縮機は、上記発明においてセンタープレートとリアケーシングで構成される空間内に、スクロール圧縮機構が設けられることを特徴とする。

請求項４の発明の電動圧縮機は、上記発明においてステータハウジングの他端部に形成された冷媒吸入ポートと、各焼嵌め固定面の間に形成され、吸入ポートとスクロール圧縮機構の冷媒吸入部とを連通する冷媒通路を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、一端が開口する円筒状のステータハウジングと、このステータハウジングの開口にガスケットを介して接合されるリアケーシングを備え、ステータハウジングの開口からモータのステータを収納し、焼嵌めにてステータハウジングの内面に固定して成る電動圧縮機であって、ステータが固定される複数の焼嵌め固定面がステータハウジングの内面に形成され、ガスケットが配設されるガスケットシール面がステータハウジングの開口端面に構成されているとき、焼嵌め固定面に対応するステータハウジング外面の開口側に複数のリブを形成したので、ステータの焼嵌め時に最も変形し易いステータハウジングの開口側の強度をリブにて向上させることができるようになる。

これにより、リアケーシングとのガスケットシール面の変形を抑制しながら、リブの形成によるステータハウジングを重量の増加を抑え、電動圧縮機の軽量化を図ることができるようになる。

特に、請求項２～４のようなセンタープレートとスクロール圧縮機構を備えた電動圧縮機においては、軽量化を図りながらステータハウジングのセンタープレート嵌合面の変形も抑制することができるようになるので、本発明は極めて好適なものとなる。

本発明を適用した一実施形態の電動圧縮機の概略断面図である。 図１の電動圧縮機のステータハウジングの斜視図である。 図１の電動圧縮機のステータハウジングのもう一つの斜視図である。 図１の電動圧縮機のステータハウジングを開口側から見た図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明を適用した一実施形態の電動圧縮機１の概略断面図である。

実施例の電動圧縮機１は、例えば電動車両用の空調装置の冷媒回路に使用され、空調装置の作動流体としての冷媒を吸入し、圧縮して吐出配管に吐出するものであり、本発明におけるモータとしての三相の電動モータ２と、この電動モータ２を運転するためのインバータ３と、電動モータ２によって駆動される圧縮機構としてのスクロール圧縮機構４を備えた所謂横置き型のインバータ一体型スクロール式電動圧縮機である。

実施例の電動圧縮機１は、電動モータ２やセンタープレート６をその内側に収容する円筒状のステータハウジング７と、このステータハウジング７の他端側の端壁７Ａに取り付けられ、インバータ３をその内側に収容するインバータケース８と、ステータハウジング７の一端側の開口を塞ぐように当該ステータハウジング７に取り付けられたリアケーシング９を備えている。

これらステータハウジング７、インバータケース８、リアケーシング９は何れも金属製（実施例ではアルミニウム製）であり、それらが一体的に接合されて実施例の電動圧縮機１のハウジング１１が構成されている。

ステータハウジング７内には電動モータ２を収容するモータ室１２が構成されている。このモータ室１２の一端は開口しており、この開口から電動モータ２がモータ室１２内に収容された後、同じく開口からセンタープレート６が収容される。また、モータ室１２の他端面はステータハウジング７の端壁７Ａにより基本的には閉塞されている。この端壁７Ａの内面（モータ室１２側）には、電動モータ２の駆動軸１４の他端部を回転可能に支持するための副軸受１６が取り付けられている。

センタープレート６は、電動モータ２とは反対側（一端側）が開口しており、この開口はスクロール圧縮機構４の可動スクロール２２が収容された後、スクロール圧縮機構４の固定スクロール２１が固定されたリアケーシング９がステータハウジング７の開口に固定されることにより閉塞される。これにより、スクロール圧縮機構４はセンタープレート６とリアケーシング９で構成される空間内に位置することになる。

このとき、ステータハウジング７の一端の開口端面はガスケットシール面７Ｂ（図２）とされており、このガスケットシール面７Ｂには、ステータハウジング７とリアケーシング９との隙間をシールするための円環状のガスケット４１が配設される。そして、リアケーシング９はこのガスケット４１を介してステータハウジング７の開口端面７Ｂにボルトにて固定される。

また、センタープレート６には電動モータ２の駆動軸１４の一端部を挿通する貫通孔１７が開設されており、この貫通孔１７のスクロール圧縮機構４側のセンタープレート６内には、スクロール圧縮機構４側で駆動軸１４の一端部を回転可能に支持する主軸受１８が取り付けられている。

電動モータ２は、コイルが巻装されてステータハウジング７の周壁内側に焼嵌めにて固定されたステータ２５と、その内側で回転するロータ２３から構成されている。そして、例えば車両のバッテリ（図示せず）からの直流電流がインバータ３により三相交流電流に変換され、電動モータ２のステータ２５のコイルに給電されることで、ロータ２３が回転駆動されるよう構成されている。そして、駆動軸１４はこのロータ２３に固定されている。

また、ステータハウジング７の他端部には、吸入ポート３０が形成されており、吸入ポート３０から吸入された冷媒は、ステータハウジング７のモータ室１２内を通過した後、センタープレート６内に流入し、スクロール圧縮機構４の外側の吸入部３７に吸入される。これにより、電動モータ２は吸入冷媒により冷却される。また、スクロール圧縮機構４にて圧縮された冷媒は、吐出室２７からリアケーシング９に形成された吐出ポート２０より、ハウジング１１外の図示しない冷媒回路の吐出配管に吐出される構成とされている。

スクロール圧縮機構４は、前述した固定スクロール２１と可動スクロール２２から構成されている。固定スクロール２１は、円盤状の鏡板２３と、この鏡板２３の表面（一方の面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線から成る渦巻き状のラップ２４を一体に備えており、このラップ２４が立設された鏡板２３の表面をセンタープレート６側としてリアケーシング９に固定されている。固定スクロール２１の鏡板２３の中央には吐出孔２６が形成されており、この吐出孔２６はリアケーシング９内の吐出室２７に連通されている。図中において２８は、吐出孔２６の鏡板２３の背面（他方の面）側の開口に設けられた吐出バルブである。

可動スクロール２２は、固定スクロール２１に対して公転旋回運動するスクロールであり、円盤状の鏡板３１と、この鏡板３１の表面（一方の面）に立設されたインボリュート状、又は、これに近似した曲線から成る渦巻き状のラップ３２と、鏡板３１の背面（他方の面）の中央に突出形成されたボス３３を一体に備えている。この可動スクロール２２は、ラップ３２の突出方向を固定スクロール２１側としてラップ３２が固定スクロール２１のラップ２４に対向し、相互に向かい合って噛み合うように配置され、各ラップ２４、３２間に圧力室３４を形成する。

即ち、可動スクロール２２のラップ３２は、固定スクロール２１のラップ２４と対向し、ラップ３２の先端が鏡板２３の表面に接し、ラップ２４の先端が鏡板３１の表面に接するように噛み合い、且つ、可動スクロール２２のボス３３には、駆動軸１４の一端において軸心から偏心して設けられた偏心部３６が嵌め合わされている。そして、電動モータ２のロータ２３と共に駆動軸１４が回転されると、可動スクロール２２は自転すること無く、固定スクロール２１に対して公転旋回運動するように構成されている。

可動スクロール２２は固定スクロール２１に対して偏心して公転旋回するため、各ラップ２４、３２の偏心方向と接触位置は回転しながら移動し、外側の前述した吸入部３７から冷媒を吸入した圧力室３４は、内側に向かって移動しながら次第に縮小していく。これにより冷媒は圧縮されていき、最終的に中央の吐出孔２６から吐出バルブ２８を経て吐出室２７に吐出される。

図１において、３８は円環状のスラストプレートである。このスラストプレート３８は、可動スクロール２２の鏡板３１の背面とセンタープレート６との間に形成された背圧室３９と、スクロール圧縮機構４の外側の吸入部３７とを区画するためのものであり、ボス３３の外側に位置してセンタープレート６と可動スクロール２２の間に介設されている。

また、４８はリアケーシング９（ハウジング１１）の吐出室２７内に取り付けられた遠心式のオイルセパレータである。このオイルセパレータ４８により、スクロール圧縮機構４から吐出室２７に吐出された冷媒に混入した潤滑用のオイルは分離され、冷媒は吐出ポート２０に向かい、吐出配管に吐出される。

オイルセパレータ４８の下方のリアケーシング９には貯油室４４が形成されており、オイルセパレータ４８で冷媒から分離されたオイルは、オイルセパレータ４８の下端からこの貯油室４４に流入する。図中において４３は、リアケーシング９からセンタープレート６に渡って形成された背圧通路であり、オリフィス５０を有している。背圧室３９には背圧通路４３のオリフィス５０で減圧調整された吐出圧が、オイルセパレータ４８で分離された貯油室４４内のオイルと共に供給されるように構成されている。

この背圧室３９内の圧力（背圧）により、可動スクロール２２を固定スクロール２１に押し付ける背圧荷重が生じる。この背圧荷重により、スクロール圧縮機構４の圧力室３４からの圧縮反力に抗して可動スクロール２２が固定スクロール２１に押し付けられ、ラップ２４、３２と鏡板３１、２３との接触が維持され、圧力室３４で冷媒を圧縮可能となる。

一方、インバータケース８は、内部にインバータ収容部１３を構成するケース本体１０と、このケース本体１０の開口を閉塞する蓋部材１５から構成されている。そして、インバータ収容部１３にインバータ３が収容されると共に、蓋部材１５はインバータ３をインバータ収容部１３に収容した後、ケース本体１０に取り付けられるものである。

次に、図２～図４を参照しながら、実施例の電動圧縮機１のステータハウジング７の形状について説明する。前述した如く、ステータハウジング７は一端が開口しており、この開口端面がガスケットシール面７Ｂとされ、他端は端壁７Ａにて閉じられている。このステータハウジング７の内面には、複数（実施例では四箇所）の焼嵌め固定面４２が内側に突出するかたちで、相互に間隔を存して形成されており、各焼嵌め固定面４２がステータ２５の外面に当接する。ステータ２５は開口からステータハウジング７内に収納された後、焼嵌めにて各焼嵌め固定面４２に固定される。

この焼嵌め固定面４２の開口側（ステータハウジング７の一端開口側）のステータハウジング７内面には、前述したセンタープレート６が嵌合される複数の嵌合面４６（センタープレート嵌合面）が内側に突出するかたちで形成されており、センタープレート６は開口からステータハウジング７内に収納された後、嵌合面４６に嵌合されてステータハウジング７に固定される。

また、各焼嵌め固定面４２及び嵌合面４６の間のステータハウジング７内面には、冷媒通路４７が構成されている。この冷媒通路４７は吸入ポート３０と吸入部３７とを連通しており、吸入ポート３０から吸い込まれた冷媒は、この冷媒通路４７を通って吸入部４７よりスクロール圧縮機構４に吸い込まれることになる。

更に、各焼嵌め固定面４２に対応するステータハウジング７の外面には、複数のリブ４９が外側に突出して形成されている（図２、図３に示す。図１では省略している）。この場合、各リブ４９はステータハウジング７の一端の開口側のみに形成されており、このリブ４９によりステータハウジング７は補強され、焼嵌め時の変形が抑制されることになる。

以上のような構成としたことにより、一端が開口する円筒状のステータハウジング７と、このステータハウジング７の開口にガスケット４１を介して接合されるリアケーシング９を備え、ステータハウジング７の開口から電動モータ４のステータ２５を収納し、焼嵌めにてステータハウジング７の内面に固定して成る電動圧縮機１において、ステータ２５が固定される複数の焼嵌め固定面４２がステータハウジング７の内面に形成され、ガスケット４１が配設されるガスケットシール面７Ｂがステータハウジング７の開口端面に構成されているとき、焼嵌め固定面４２に対応するステータハウジング７外面の開口側に複数のリブ４９を形成したので、ステータ２５の焼嵌め時に最も変形し易いステータハウジング７の開口側の強度をリブ４９にて向上させることができるようになる。

これにより、リアケーシング９とのガスケットシール面７Ｂの変形を抑制しながら、リブ４９の形成によるステータハウジング７を重量の増加を抑え、電動圧縮機１の軽量化を図ることができるようになる。

特に、実施例のようにセンタープレート６とスクロール圧縮機構４を備えた電動圧縮機１においては、軽量化を図りながらステータハウジング６の嵌合面４６の変形も抑制することができるようになる。

尚、実施例ではスクロール式電動圧縮機１を例にとって説明したが、請求項１や請求項２の発明ではそれに限らず、各種電動圧縮機に本発明は有効である。また、実施例で示した各部材の具体的形状は、それらに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

１ 電動圧縮機
２ 電動モータ（モータ）
３ インバータ
４ スクロール圧縮機構（圧縮機構）
６ センタープレート
７ ステータハウジング
７Ｂ ガスケットシール面
９ リアケーシング
１１ ハウジング
１２ モータ室
１３ インバータ収容部
３０ 吸入ポート
３７ 吸入部
４２ 焼嵌め固定面
４６ 嵌合面（センタープレート嵌合面）
４７ 冷媒通路
４９ リブ

Claims (4)

1. 一端が開口する円筒状のステータハウジングと、該ステータハウジングの開口にガスケットを介して接合されるリアケーシングを備え、前記ステータハウジングの開口からモータのステータを収納し、焼嵌めにて前記ステータハウジングの内面に固定して成る電動圧縮機において、
   前記ステータハウジングの内面に形成され、前記ステータが固定される複数の焼嵌め固定面と、
   前記ステータハウジングの開口端面に構成され、前記ガスケットが配設されるガスケットシール面と、
   前記焼嵌め固定面に対応する前記ステータハウジング外面の前記開口側に形成された複数のリブを備えたことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記ステータハウジング内に収容され、前記モータの前記開口側に位置するセンタープレートを備え、
   前記焼嵌め固定面の前記開口側の前記ステータハウジング内面には、前記センタープレートが嵌合される嵌合面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記センタープレートと前記リアケーシングで構成される空間内に、スクロール圧縮機構が設けられることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記ステータハウジングの他端部に形成された冷媒吸入ポートと、
   前記各焼嵌め固定面の間に形成され、前記吸入ポートと前記スクロール圧縮機構の冷媒吸入部とを連通する冷媒通路を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。

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