JP6607791B2 - モータ及び電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、モータ及び電動圧縮機に関する。

電動圧縮機は、ハウジングの内部に配置される圧縮機構及びその圧縮機構を駆動するモータを備える。モータは、ステータ及びステータの内側で回転するロータを有する。ステータは、積層鋼板に巻線することによって形成される。例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ステータは、焼嵌め又は圧入によってハウジングの内面に固定される。

特開２００６−２９６０１０号公報 特開２０１２−０８２７９２号公報

焼嵌めによってステータを固定する場合、ステータに大きな締め付け力が作用し、ステータに歪み変形が発生する可能性がある。ステータに歪み変形が発生するとステータの磁気特性が劣化し、モータ効率が低下する可能性がある。

本発明は、ステータの歪みを抑制してモータ効率の低下を抑制できるモータ及び電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は、ハウジングの内部に配置されるステータと、前記ステータの内側に配置され中心軸を中心に回転するロータと、を備え、前記中心軸の平行方向における前記ハウジングの内面の一部においてハウジング凹部が前記中心軸の周方向に形成され、前記ハウジング凹部の底面と前記ステータの側面とが間隙を介して対向し、前記ハウジング凹部の外側の前記ハウジングの内面と前記ステータの側面とが固定される、モータを提供する。

本発明によれば、ハウジングの内面の一部にハウジング凹部が形成されることにより、ステータの側面とハウジングの内面との間に空間が形成される。その空間が形成されることにより、焼嵌め等によってステータをハウジングに固定しても、ステータに作用する締め付け力及びその締め付け力に起因する歪み変形は緩和される。例えば、ステータに締め付け力が作用してステータが変形しても、その変形分を空間に逃がすことにより、歪み変形が抑制される。ステータの歪み変形が抑制されるので、モータ効率の低下が抑制される。また、ハウジング凹部は中心軸の周方向に形成されるので、空間はステータを囲むように形成される。そのため、ステータに作用する締め付け力は効果的に緩和される。

本発明において、前記中心軸の平行方向における前記ステータの側面の一部においてステータ凹部が前記中心軸の周方向に形成されてもよい。

ステータの側面の一部にステータ凹部が形成されることによっても、ステータを囲むように空間が形成されるので、ステータに作用する締め付け力及び歪み変形は緩和される。

本発明は、ハウジングの内部に配置されるステータと、前記ステータの内側に配置され中心軸を中心に回転するロータと、を備え、前記中心軸の平行方向における前記ステータの側面の一部においてステータ凹部が前記中心軸の周方向に形成され、前記ステータ凹部の底面と前記ハウジングの内面とが間隙を介して対向し、前記ステータ凹部の外側の前記ステータの側面と前記ハウジングの内面とが固定される、モータを提供する。

本発明においても、ステータの側面とハウジングの内面との間に空間が形成されるので、ステータに作用する締め付け力及び歪み変形は緩和される。そのため、モータ効率の低下が抑制される。

本発明において、前記ハウジングに対する前記ステータの回転を防止する回転防止機構を備えることが好ましい。

ステータの一部とハウジングとが離れていると、ステータに作用するロータの回転力の反力により、ハウジングに対してステータが回転してしまう可能性がある。回転防止機構が設けられることにより、ステータの回転が抑制され、モータの効率低下が抑制される。

本発明において、前記ステータは、前記ステータの側面において前記中心軸の平行方向に延在するように形成され油が通過する第１溝を有し、前記回転防止機構は、前記中心軸の放射方向において前記第１溝の底面よりも外側に設けられることが好ましい。

ステータに第１溝が設けられている場合において、回転防止機構が中心軸の放射方向において第１溝の底面よりも内側に設けられると、ステータの磁束特性が劣化する可能性がある。回転防止機構が中心軸の放射方向において第１溝の底面よりも外側に設けられることにより、ステータの磁束特性の劣化が抑制され、モータ効率の低下が抑制される。

本発明において、前記回転防止機構は、前記ステータに連結されるピン部材を含んでもよい。

ステータに連結されるピン部材により、ハウジングに対するステータの回転は効果的に抑制される。

本発明において、前記ステータは、前記中心軸の平行方向に形成され前記ピン部材が配置される開口部を有し、前記開口部は、前記中心軸の放射方向において前記第１溝の底面よりも外側に設けられることが好ましい。

ステータに第１溝が設けられている場合において、ピン部材が配置される開口部が中心軸の放射方向において第１溝の底面よりも内側に設けられると、ステータの磁束特性が劣化する可能性がある。ピン部材が配置される開口部が中心軸の放射方向において第１溝の底面よりも外側に設けられることにより、ステータの磁束特性の劣化が抑制され、モータ効率の低下が抑制される。

本発明は、上述のモータと、前記モータが発生する動力により作動する圧縮機構と、を備える電動圧縮機を提供する。

本発明によれば、モータ効率の低下が抑制されたモータを備えるので、電動圧縮機の効率が向上する。

本発明によれば、ステータの歪みを抑制してモータ効率の低下を抑制できるモータ及び電動圧縮機が提供される。

図１は、第１実施形態に係る電動圧縮機の一例を示す側断面図である。 図２は、図１のＡ部分を拡大した図である。 図３は、第１実施形態に係るモータを模式的に示す分解斜視図である。 図４は、第１実施形態に係るステータと孔との位置関係を説明するための模式図である。 図５は、第２実施形態に係るハウジング及びステータの一部を拡大した断面図である。 図６は、第２実施形態に係るモータを模式的に示す分解斜視図である。 図７は、第３実施形態に係るモータを模式的に示す分解斜視図である。 図８は、図７のＢ−Ｂ線矢視図である。 図９は、第３実施形態に係るステータに設けられた孔と凹部との関係を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る電動圧縮機１の一例を示す側断面図である。本実施形態において、電動圧縮機１は、密閉型電動スクロール圧縮機である。

図１に示すように、電動圧縮機１は、ハウジング３と、ハウジング３の内部に設けられたモータ５と、ハウジング３の内部に設けられモータ５が発生する動力により中心軸ＣＥを中心に回転する回転シャフト１９と、回転シャフト１９と接続されモータ５が発生する動力により作動する圧縮機構７とを備える。

ハウジング３は、鋼又はアルミニウムのような金属製である。ハウジング３は、中心軸ＣＥの平行方向に延在する筒状のハウジング本体３ａと、ハウジング本体３ａの下端部を閉塞する底部材３ｂと、ハウジング本体３ａの上端部を閉塞する蓋部材３ｃとを有する。ハウジング本体３ａの側部に吸引管９が設けられている。吸引管９は、ハウジング３の内部にガスを導入する。蓋部材３ｃの上部に吐出管１１が設けられる。吐出管１１は、圧縮機構７で圧縮されたガスを排出する。ハウジング３の底部に油が溜められる油溜り１４が設けられる。ハウジング本体３ａと蓋部材３ｃとの間にディスチャージカバー１３が設けられている。ディスチャージカバー１３によって、ハウジング３の内部は、低圧室３Ｌと高圧室３Ｈとに仕切られる。

モータ５は、ハウジング３の内部に配置されるステータ１５と、ステータ１５の内側に配置され中心軸ＣＥを中心に回転するロータ１７と、ステータ１５に接続された樹脂ボビン５１とを有する。ステータ１５は、積層鋼板を含む。ロータ１７は、回転シャフト１９と接続される。樹脂ボビン５１は、ステータ１５における巻線形成（コイル形成）に用いられる。樹脂ボビン５１は、樹脂ボビン５１は、ステータ１５の上部及び下部のそれぞれに設けられ、コイルを支持する。ステータ１５、ロータ１７、樹脂ボビン５１、及び回転シャフト１９は、ハウジング３の低圧室３Ｌに配置される。モータ５は、外部電源から供給された電力によってロータ１７を回転させる。ロータ１７は、例えば９０［ｒｐｓ］以上で回転する。ロータ１７が回転することによって、ロータ１７と一緒に回転シャフト１９が回転する。

回転シャフト１９の上端部は、上部軸受２２に回転可能に支持される。回転シャフト１９の下端部は、下部軸受２３に回転可能に支持される。回転シャフト１９の上端部には、中心軸ＣＥに対して偏った偏心軸ＬＥに沿って上方に突出する偏心ピン２５が設けられている。偏心ピン２５を有する回転シャフト１９の上端部に圧縮機構７が接続される。

回転シャフト１９及び偏心ピン２５は、給油通路２７を有する。回転シャフト１９の下端部は、油溜り１４に配置される。回転シャフト１９の下端部に設けられた給油ポンプ２９は、回転シャフト１９の回転に伴って、油溜り１４に溜められた油を回転シャフト１９の給油通路２７に送り込む。

上部軸受２２は、軸受部材２１に設けられる。軸受部材２１は、ハウジング本体３ａの内壁面に固定される。軸受部材２１は、上部軸受２２を介して回転シャフト１９を回転可能に支持する。軸受部材２１の上面に設けられた凹部２１ａは、ドライブブッシュ３７を収容するとともに、給油ポンプ２９により給油通路２７を介して供給された油を溜める。凹部２１ａに溜められた油は、圧縮機構７に供給される。軸受部材２１の内部に形成された排油通路２１ｃは、凹部２１ａに溜められた油を、軸受部材２１の端面２１ｂとハウジング本体３ａの内壁面との間の空間４０に排出する。

圧縮機構７は、固定スクロール３３と、旋回スクロール３５と、ドライブブッシュ３７とを有する。モータ５が作動し、回転シャフト１９が回転すると、旋回スクロール３５が公転旋回する。圧縮機構７において、吸引管９を介してハウジング３内の低圧室３Ｌに導入された低圧のガスは、旋回スクロール３５が公転旋回することで固定スクロール３３と旋回スクロール３５との間の圧縮室に吸入されつつ圧縮される。圧縮された高圧のガスは、固定スクロール３３から吐出され、ディスチャージカバー１３を開放して高圧室３Ｈに至り、吐出管１１を介してハウジング３の外部に排出される。

軸受部材２１の下方にガイド板３１が設けられる。ガイド板３１は、ハウジング本体３ａの内壁面との間で、排油通路２１ｃから排出された油をハウジング３の油溜り１４に導くトンネル４１を形成する。

電動圧縮機１の運転において、油溜り１４の油は、給油ポンプ２９により汲み上げられ、回転シャフト１９の内部に形成された給油通路２７を通って、下部軸受２３及び上部軸受２２を潤滑する。給油通路２７の上端部から吐出された油は、ドライブブッシュ３７を潤滑した後、軸受部材２１の上面の中央部に設けられた凹部２１ａに溜められる。給油通路２７から吐出され凹部２１ａに余剰に溜められた油は、排油通路２１ｃを通って、端面２１ｂに設けられている排油通路２１ｃの出口から空間４０に排出される。排油通路２１ｃから空間４０に排出された油は、ガイド板３１とハウジング本体３ａの内壁面との間のトンネル４１に供給される。トンネル４１に供給された油は、トンネル４１を通った後、ステータ１５の側面に設けられた第１溝４３を通過して油溜り１４に送られる。

図２は、図１のＡ部分を拡大した図である。図３は、本実施形態に係るモータ５を模式的に示す分解斜視図である。

図１、図２、及び図３に示すように、中心軸ＣＥの平行方向におけるハウジング３の内面の一部にハウジング凹部７１が形成される。本実施形態においては、中心軸ＣＥの平行方向におけるステータ１５の中央部と対向する位置にハウジング凹部７１が形成される。ハウジング凹部７１は、中心軸ＣＥの周方向に形成される。

ハウジング凹部７１の底面７１Ｔとステータ１５の側面１５Ｔとが間隙を介して対向する。ハウジング凹部７１とステータ１５との間に空間ＳＰが形成される。空間ＳＰは、ステータ１５を囲むように、中心軸ＣＥの周方向に設けられる。ハウジング凹部７１の外側のハウジング３の内面３Ｔとステータ１５の側面１５Ｔとが固定される、本実施形態において、ステータ１５は、焼嵌めによってハウジング３に固定される。

図１及び図３に示すように、ステータ１５は、ステータ１５の側面において中心軸ＣＥの平行方向に延在するように形成された第１溝４３を有する。第１溝４３は、中心軸ＣＥの周方向に複数設けられる。上述のように、油は第１溝４３を通過可能であり、第１溝４３を通過した油は、油溜り１４に送られる。

本実施形態において、モータ５は、ハウジング３に対するステータ１５の回転を防止する回転防止機構６０を備える。回転防止機構６０は、ステータ１５に作用するロータ１７の回転力の反力に起因するステータ１５の回転を防止する。本実施形態においては、ステータ１５とハウジング３との間に空間ＳＰが形成されており、ステータ１５の一部とハウジング３とは離れている。すなわち、ステータ１５は、側面１５Ｔ及び内面３Ｔを介してハウジング３に固定されているものの、空間ＳＰにおいてはハウジング３とは直接的には固定されていない。そのため、ロータ１７の回転力が強い場合、ステータ１５は、そのロータ１７の回転力の反力に起因して、ハウジング３に対して回転してしまう可能性がある。回転防止機構６０は、ハウジング３に対するステータ１５の回転を防止する。

本実施形態において、回転防止機構６０は、ハウジング３とステータ１５とを連結するピン部材６１を含む。ステータ１５には、中心軸ＣＥの平行方向に孔１５Ｈが形成されている。孔１５Ｈは、ピン部材６１が配置される開口部である。孔１５Ｈにピン部材６１が配置され、そのピン部材６１がハウジング３に固定されることにより、ハウジング３に対するステータ１５の回転が防止される。

本実施形態においては、中心軸ＣＥの周方向に孔１５Ｈが複数（図３に示す例では３つ）設けられる。それら複数の孔１５Ｈのそれぞれにピン部材６１が配置されることにより、ステータ１５の回転は効果的に防止される。

図４は、本実施形態に係るステータ１５と孔１５Ｈとの位置関係を説明するための模式図である。図４に示すように、孔１５Ｈは、中心軸ＣＥの放射方向において第１溝４３の底面４３Ｔよりも外側に設けられる。

ステータ１５に第１溝４３が設けられている場合において、ピン部材６１が配置される孔１５Ｈが中心軸ＣＥの放射方向において第１溝４３の底面４３Ｔよりも内側に設けられると、ステータ１５の磁束特性が劣化する可能性がある。ピン部材６１が配置される孔１５Ｈが中心軸ＣＥの放射方向において第１溝４３の底面４３Ｔよりも外側に設けられることにより、ステータ１５の磁束特性の劣化が抑制され、モータ効率の低下が抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ハウジング３の内面の一部にハウジング凹部７１が形成されることにより、ステータ１５の側面とハウジング３の内面との間に空間ＳＰが形成される。その空間ＳＰが形成されることにより、焼嵌めによってステータ１５をハウジング３に固定しても、ステータ１５に作用する締め付け力及びその締め付け力に起因する歪み変形は緩和される。例えば、ステータ１５に締め付け力が作用してステータ１５が変形しようとしても、その変形分は空間に逃げるため、ステータ１５の歪み変形が抑制される。ステータ１５の歪み変形が抑制されるので、モータ効率の低下が抑制される。また、ハウジング凹部７１は中心軸ＣＥの周方向に形成されるので、空間ＳＰはステータ１５を囲むように形成される。そのため、ステータ１５に作用する締め付け力は効果的に緩和され、ステータ１５の歪み変形は抑制される。

また、本実施形態においては、回転防止機構６０が設けられることにより、ハウジング３に対するステータ１５の回転が抑制される。そのため、モータ５の効率低下が抑制される。

また、本実施形態においては、ステータ１５は、油が通過する第１溝４３を有し、回転防止機構６０は、中心軸ＣＥの放射方向において第１溝４３の底面４３Ｔよりも外側に設けられる。これにより、ステータ１５の磁束特性の劣化が抑制され、モータ効率の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、回転防止機構６０は、ステータ１５に連結されるピン部材６１を含む。ピン部材６１により、ハウジング３に対するステータ１５の回転は効果的に抑制される。

なお、本実施形態においては、ステータ１５は、焼嵌めによってハウジング３と固定されることとした。ステータ１５は、溶接によってハウジング３と固定されてもよい。なお、ステータ１５は、加締めによってハウジング３と固定されてもよい。

なお、本実施形態においては、ハウジング凹部７１は、中心軸ＣＥの平行方向においてステータ１５の中央部と対向するように設けられることとした。ハウジング凹部７１はステータ１５の上部及び下部の少なくとも一方と対向するように設けられてもよいし、中心軸ＣＥの平行方向において複数設けられてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図５は、本実施形態に係るハウジング３及びステータ１５の一部を拡大した断面図である。図６は、本実施形態に係るステータ１５及び樹脂ボビン５１を有するモータ５Ｂを模式的に示す分解斜視図である。

図５及び図６に示すように、本実施形態に係るモータ５Ｂにおいて、中心軸ＣＥの平行方向におけるステータ１５の内面の一部にステータ凹部７２が形成される。本実施形態においては、中心軸ＣＥの平行方向におけるステータ１５の中央部にステータ凹部７２が形成される。ステータ凹部７２は、中心軸ＣＥの周方向に形成される。

ステータ凹部７２の底面７２Ｔとハウジング３の内面３Ｔとが間隙を介して対向する。ステータ凹部７２とハウジング３との間に空間ＳＰが形成される。空間ＳＰは、ステータ１５を囲むように、中心軸ＣＥの周方向に設けられる。ステータ凹部７２の外側のステータ１５の内面１５Ｔとハウジング３の内面３Ｔとが固定される、本実施形態において、ステータ１５は、焼嵌めによってハウジング３に固定される。

本実施形態においても、モータ５Ｂは、ハウジング３に対するステータ１５の回転を防止する回転防止機構６０を備える。回転防止機構６０は、ハウジング３とステータ１５とを連結するピン部材６１を含む。

以上説明したように、本実施形態によれば、ステータ１５の側面の一部にステータ凹部７２が形成されることにより、ステータ１５とハウジング３との間に空間ＳＰが形成される。その空間ＳＰが形成されることにより、上述の実施系と同様、ステータ１５の歪み変形が抑制され、モータ効率の低下が抑制される。また、ステータ凹部７２は中心軸ＣＥの周方向に形成されるので、空間ＳＰはステータ１５を囲むように形成される。そのため、ステータ１５に作用する締め付け力は効果的に緩和され、ステータ１５の歪み変形は抑制される。

なお、本実施形態においても、ステータ１５は、溶接又は加締めによってハウジング３と固定されてもよい。

なお、本実施形態においては、ステータ凹部７２は、中心軸ＣＥの平行方向においてステータ１５の中央部に設けられることとした。ステータ凹部７２はステータ１５の上部及び下部の少なくとも一方に設けられてもよいし、中心軸ＣＥの平行方向において複数設けられてもよい。以下の実施形態においても同様である。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

第３実施形態は、上述の第２実施形態の変形例である。図７は、本実施形態に係るモータ５Ｃのステータ１５及び樹脂ボビン５１を模式的に示す分解斜視図である。図８は、図７のＢ−Ｂ線矢視図である。

上述の第２実施形態と同様、ステータ１５の側面にステータ凹部７２が設けられる。本実施形態においては、ステータ１５は、ステータ凹部７２の底面から中心軸ＣＥの放射方向の外側に突出する突出部材７５を有する。ピン部材６１が配置される開口部である凹部１５Ｒが突出部材７５に設けられる。突出部材７５の先端部は、ハウジング３の内面と接触するステータ１５の側面よりも、中心軸ＣＥの放射方向の内側に配置される。

図９は、ステータ１５に設けられた孔１５Ｈと、凹部１５Ｒとの関係を模式的に示す図である。孔１５Ｈは、ステータ１５の上面１５ａと、ステータ凹部７２に面する下面１５ｂとを貫通するように設けられる。また、孔１５Ｈは、ステータ凹部７２に面する上面１５ｃと、ステータ１５の下面１５ｄとを貫通するように設けられる。孔１５Ｈと凹部１５Ｒとは対応付けられている。ピン部材６１は、孔１５Ｈ及び凹部１５Ｒに配置される。

以上説明したように、本実施形態によれば、孔１５Ｈに加えて、凹部１５Ｒが設けられることにより、ピン部材６１の保持がより安定する。そのため、ピン部材６１によるステータ１５の回転はより一層効果的に防止される。

なお、上述の各実施形態において、ハウジング凹部７１とステータ凹部７２との両方が設けられてもよい。

１ 電動圧縮機
３ ハウジング
３ａ ハウジング本体
３ｂ 底部材
３ｃ 蓋部材
３Ｈ 高圧室
３Ｌ 低圧室
５ モータ
７ 圧縮機構
９ 吸引管
１１ 吐出管
１３ ディスチャージカバー
１４ 油溜り
１５ ステータ
１５Ｈ 孔（開口部）
１５Ｒ 凹部（開口部）
１７ ロータ
１９ 回転シャフト
２１ 軸受部材
２１ａ 凹部
２１ｂ 端面
２１ｃ 排油通路
２２ 上部軸受
２３ 下部軸受
２５ 偏心ピン
２７ 給油通路
２９ 給油ポンプ
３１ ガイド板
３３ 固定スクロール
３５ 旋回スクロール
３７ ドライブブッシュ
４０ 空間
４１ トンネル
４３ 第１溝
５１ 樹脂ボビン
６０ 回転防止機構
６１ ピン部材
７１ ハウジング凹部
７２ ステータ凹部
７５ 突出部材
ＳＰ 空間
ＣＥ 中心軸
ＬＥ 偏心軸
ＳＰ 空間

Claims (6)

1. ハウジングの内部に配置されるステータと、
   前記ステータの内側に配置され中心軸を中心に回転するロータと、
   前記ハウジングに対する前記ステータの回転を防止する回転防止機構と、を備え、
   前記中心軸の平行方向における前記ハウジングの内面の一部においてハウジング凹部が前記中心軸の周方向に形成され、
   前記ハウジング凹部の底面と前記ステータの側面とが間隙を介して対向し、
   前記ハウジング凹部の外側の前記ハウジングの内面と前記ステータの側面とが固定され、
   前記ステータは、前記ステータの側面において前記中心軸の平行方向に延在するように形成され油が通過する第１溝を有し、
   前記回転防止機構は、前記中心軸の放射方向において前記第１溝の底面よりも外側に設けられる、
   モータ。
2. 前記中心軸の平行方向における前記ステータの側面の一部においてステータ凹部が前記中心軸の周方向に形成される、
   請求項１に記載のモータ。
3. ハウジングの内部に配置されるステータと、
   前記ステータの内側に配置され中心軸を中心に回転するロータと、
   前記ハウジングに対する前記ステータの回転を防止する回転防止機構と、を備え、
   前記中心軸の平行方向における前記ステータの側面の一部においてステータ凹部が前記中心軸の周方向に形成され、
   前記ステータ凹部の底面と前記ハウジングの内面とが間隙を介して対向し、
   前記ステータ凹部の外側の前記ステータの側面と前記ハウジングの内面とが固定され、
   前記ステータは、前記ステータの側面において前記中心軸の平行方向に延在するように形成され油が通過する第１溝を有し、
   前記回転防止機構は、前記中心軸の放射方向において前記第１溝の底面よりも外側に設けられる、
   モータ。
4. 前記回転防止機構は、前記ステータに連結されるピン部材を含む、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ。
5. 前記ステータは、前記中心軸の平行方向に形成され前記ピン部材が配置される開口部を有し、
   前記開口部は、前記中心軸の放射方向において前記第１溝の底面よりも外側に設けられる、
   請求項４に記載のモータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモータと、
   前記モータが発生する動力により作動する圧縮機構と、
   を備える電動圧縮機。

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