JP7020552B2

JP7020552B2 - 回転機械および回転機械の内胴部の製造方法

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Publication number: JP7020552B2
Application number: JP2020527214A
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Inventors: 国彰飯塚; 裕司佐々木; 達身猪俣; 良介湯本; 海飯嶋; 達哉福井; 光杉浦; 義仁勝
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Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2022-02-16
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Description

本開示は、回転機械および回転機械の内胴部の製造方法に関する。

例えば車両等の電動モータを備えた回転機械においては、ステータの周囲に配置され、冷却媒体が流れる冷却流路が形成された冷却ジャケットが用いられることがある。このような冷却ジャケットとして、例えば特許文献１に記載されたモーターケースが知られている。このモーターケースは、円筒形のアウター部材と、アウター部材内に配置される円筒形のインナー部材とにより構成されている。インナー部材の外周面には、周方向に沿って旋回しながらインナー部材の軸線方向の一端側から他端側へと進む螺旋状の溝が設けられている。この溝は、機械加工によってインナー部材の外周面に形成されたものである。アウター部材内にインナー部材を圧入することで、この溝の上面がアウター部材の内周面で閉塞されて冷却流路が画定される。

特開２０１１－１０５２５号公報

上述したような溝を冷却ジャケットのインナー部材に形成する方法として、例えば、成形型を用いた成形加工による方法、又は機械加工による方法が考えられる。成形加工による方法では、機械加工による方法と比べて、製造時間及び製造コストを低減でき、生産性に優れるという利点がある。一方で、成形加工による方法では、成形対象の形状によっては成形型からの離型が困難となるという問題が生じることがある。例えば、特許文献１のようにインナー部材に螺旋状の溝を設ける場合、成形加工による方法では、周方向に沿って傾斜する溝の側壁が、離型の際に成形型に干渉してしまう。したがって、成形加工による方法は難しく、機械加工によって溝を形成する必要がある。

本開示は、成形型を用いた冷却ジャケットの成形加工を容易にすることで、冷却ジャケットの生産性を向上することが可能となる回転機械および回転機械の内胴部の製造方法を説明する。

本開示の一態様に係る回転機械は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、一対の側面のそれぞれは、回転軸線に直交する離型方向を基準にして互いの対向方向とは反対側に傾斜した抜き勾配を有して設けられている。内胴部は、円筒状であり、回転軸線を中心として底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、溝は、内胴部の外周において複数周周回し、抜き勾配をＳ、内胴部の外径をＤ１、仮想領域の外径をＤ２、回転軸線方向における溝の配列ピッチをＰ、回転軸線方向における底面の幅をＢとした場合に、抜き勾配Ｓは、下記式（２）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される。なお、以下の説明において、「atan」はarctanを意味し、「acos」はarccosを意味する。

本開示の一態様に係る回転機械は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、一対の側面のうち、少なくとも、回転軸線に直交する離型方向を基準にしてアンダーカットを生じさせる側の側面は抜き勾配を有して設けられている。

本開示の一態様に係る回転機械は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面を含み、一対の側面は、それぞれ互いの対向方向とは反対側に傾斜している。内胴部は、円筒状であり、回転軸線を中心として溝の底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、溝は、内胴部の外周において複数周周回し、一対の側面の抜き勾配をＳ、内胴部の外径をＤ１、仮想領域の外径をＤ２、回転軸線方向における溝の配列ピッチをＰとした場合に、抜き勾配Ｓは、下記式（３）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される。

本開示の一態様は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、一対の側面のそれぞれは、回転軸線に直交する離型方向を基準にして互いの対向方向とは反対側に傾斜した抜き勾配を有して設けられている、回転機械において、成形型を型締めして内部空間に溶融金属を充填して固化させた後、成形型を、回転軸線を挟んで対向する方向となる離型方向に分離させて内胴部を成形加工する、回転機械の内胴部の製造方法である。

本開示の一態様は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、一対の側面のうち、少なくとも、回転軸線に直交する離型方向を基準にしてアンダーカットを生じさせる側の側面は抜き勾配を有して設けられている、回転機械において、成形型を型締めして内部空間に溶融金属を充填して固化させた後、成形型を、回転軸線を挟んで対向する方向となる離型方向に分離させて内胴部を成形加工する、回転機械の内胴部の製造方法である。

本開示の一態様は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面を含み、一対の側面は、それぞれ互いの対向方向とは反対側に傾斜している、回転機械において、成形型を型締めして内部空間に溶融金属を充填して固化させた後、成形型を、回転軸線を挟んで対向する方向に分離させて内胴部を成形加工する、回転機械の内胴部の製造方法である。

本開示のいくつかの態様によれば、成形型を用いた冷却ジャケットの成形加工が容易になり、冷却ジャケットの生産性を向上することが可能となる。

図１は、本開示の一実施形態に係る回転機械の側断面図である。図２は、図１に示す内胴部の側面図である。図３は、図２に示す内胴部に設けられた溝の一部を拡大して示す拡大側面図である。図４は、溝の斜行角度と溝の側面の抜き勾配との関係を示すグラフである。図５は、内胴部の製造工程を示す図である。図６の（ａ）は、内胴部から金型を分離させた状態を示す断面図である。図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示す状態における内胴部及び金型を側方から見て、部分的に破断した部分断面図である。図７は、比較例としての内胴部を示す側面図である。図８の（ａ）及び（ｂ）は、図７に示す内胴部の課題を説明する為の図である。図９の（ａ）及び（ｂ）は、図７に示す内胴部の課題を説明する為の図である。

本開示の一態様に係る回転機械は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、一対の側面のそれぞれは、回転軸線に直交する離型方向を基準にして互いの対向方向とは反対側に傾斜した抜き勾配を有して設けられている。内胴部は、円筒状であり、回転軸線を中心として底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、溝は、内胴部の外周において複数周周回し、抜き勾配をＳ、内胴部の外径をＤ１、仮想領域の外径をＤ２、回転軸線方向における溝の配列ピッチをＰ、回転軸線方向における底面の幅をＢとした場合に、抜き勾配Ｓは、下記式（２）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される。

この回転機械では、冷却ジャケットの内胴部に設けられた溝の一対の側面のそれぞれが、ロータの回転軸線に直交する離型方向を基準にして互いの対向方向とは反対側に傾斜した抜き勾配を有している。このため、成形型を用いて内胴部を形成する場合であっても、内胴部から成形型を離型方向に沿って取り外す際に、成形型に干渉することを抑制できる。すなわち、一対の側面のそれぞれが成形型に対してアンダーカットを構成することを回避できる。これにより、内胴部の成形型からの離型を容易に行うことが可能となる。したがって、上述した回転機械によれば、成形型を用いた内胴部の成形加工を容易に行うことが可能となる。

この回転機械では、一対の側面が成形型に対してアンダーカットを構成することを回避できる。これにより、内胴部の成形型からの離型を容易に行うことが可能となり、成形型を用いた内胴部の成形加工を容易に行うことが可能となる。

いくつかの態様において、内胴部は、円筒状であり、回転軸線を中心として底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、溝は、内胴部の外周において複数周周回している。更に、この態様において、抜き勾配をＳ、内胴部の外径をＤ１、仮想領域の外径をＤ２、回転軸線方向における溝の配列ピッチをＰ、回転軸線方向における底面の幅をＢとした場合に、抜き勾配Ｓは、下記式（２）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される。この場合、成形加工により内胴部を形成する際に、内胴部の成形型からの離型をより確実に行うことが可能となる。

本開示の一態様に係る回転機械は、ロータ及びステータを備えたモータと、ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、冷却ジャケットは、ステータに接した筒状の内胴部と、内胴部に外装された筒状の外胴部と、内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、溝は、ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面を含み、一対の側面は、それぞれ互いの対向方向とは反対側に傾斜している。内胴部は、円筒状であり、回転軸線を中心として溝の底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、溝は、内胴部の外周において複数周周回している。更に、この態様において、一対の側面の抜き勾配をＳ、内胴部の外径をＤ１、仮想領域の外径をＤ２、回転軸線方向における溝の配列ピッチをＰとした場合に、抜き勾配Ｓは、下記式（３）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される。この場合、成形加工により内胴部を形成する際に、内胴部の成形型からの離型をより確実に行うことが可能となる。

この回転機械では、溝の一対の側面は、それぞれ互いの対向方向とは反対側に傾斜しており、結果的に抜き勾配が形成されていることになる。したがって、内胴部の成形型からの離型を容易に行うことが可能となり、成形型を用いた内胴部の成形加工を容易に行うことが可能となる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。各図において、ＸＹＺ直交座標系が図示されている。以下の説明では、回転軸線Ｌが延在する回転軸線方向をＸ方向といい、Ｘ方向に垂直な方向をＺ方向といい、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向をＹ方向という。また、以下の説明では、金型５０（図５参照）からの離型の際の離型方向は、Ｚ方向に沿っているものとする。

図１に示される電動コンプレッサ１（回転機械）は、例えば車両又は船舶等の内燃機関に適用されるものである。電動コンプレッサ１は、駆動源である電動モータ２と、電動モータ２によって駆動されて内部流体（例えば空気）を圧縮するコンプレッサ（遠心圧縮機）３とを備える。また、電動コンプレッサ１はハウジング４を備え、ハウジング４は、モータハウジング５（冷却ジャケット）と、コンプレッサハウジング６と、インバータハウジング７とを含む。

電動モータ２は、回転軸９と、回転軸９に設けられたロータ１０と、ロータ１０を取り囲むように配置されたステータ１１と、を備える。回転軸９は、モータハウジング５に保持された一対の軸受１２、１３のそれぞれによって回転可能に支持されている。一対の軸受１２、１３は、ステータ１１のＸ方向における両側にそれぞれ配置されている。

回転軸９のＸ方向における中央部は、モータハウジング５に収容されている。回転軸９の両方の端部のうち、コンプレッサ３に近い方の端部は、先端部９ａであり、モータハウジング５からＸ方向に突出している。回転軸９の先端部９ａとは反対側の端部は、基端部９ｂであり、モータハウジング５の内部に配置され、蓋部３２に保持されている。

ロータ１０は、回転軸９のＸ方向における中央部に固定されている。ロータ１０は回転軸９に取り付けられた１又は複数の永久磁石を含む。ステータ１１は、ロータ１０を包囲するようにしてモータハウジング５の内面に保持されている。

ステータ１１は、ロータ１０の周囲に配置されている。ステータ１１は、ロータ１０を包囲するように配置された円筒状のコア部１１ａと、コア部１１ａに導線が巻回されてなるコイル部１１ｂとを含む。導線を通じてステータ１１のコイル部１１ｂに交流電流が流されると、ロータ１０とステータ１１との相互作用によって、回転軸９が回転する。

コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング６と、コンプレッサハウジング６内に収容されたコンプレッサインペラ８とを備える。コンプレッサハウジング６は、モータハウジング５に対して固定されている。コンプレッサインペラ８は、回転軸９の先端部９ａに取り付けられて、コンプレッサハウジング６の内部に配置されている。

コンプレッサハウジング６は、吸入口１４、スクロール部１５、及び吐出口１６を含む。コンプレッサハウジング６では、上述したように回転軸９が回転することでコンプレッサインペラ８が回転する。外部の空気は、吸入口１４を通じてコンプレッサハウジング６内に吸入されてコンプレッサインペラ８に導入される。コンプレッサインペラ８に導入された空気は、圧縮されて、スクロール部１５を通過して、吐出口１６から吐出される。吐出口１６から吐出された圧縮空気は、内燃機関に供給される。

モータハウジング５は、円筒状のインナーハウジング５Ａ（内胴部）と、円筒状のアウターハウジング５Ｂ（外胴部）とを有する。すなわち、モータハウジング５は、２分割された構造を有する。インナーハウジング５Ａは、アウターハウジング５Ｂよりも回転軸９に近い側（内側）に配置されており、アウターハウジング５Ｂ（外胴部）は、インナーハウジング５Ａの外周側（外側）に配置（外装）されている。インナーハウジング５Ａとアウターハウジング５Ｂとは別体であり、回転軸線Ｌに対して同心状に配置される。インナーハウジング５Ａは、例えば締まり嵌め（焼嵌め等）により、アウターハウジング５Ｂに取り付けられている。

また、インナーハウジング５Ａ及びアウターハウジング５Ｂには、同じ材質が用いられても異なる材質が用いられてもよく、例えばアルミニウム又は鋳鉄等が用いられる。また、これらのインナーハウジング５Ａ及びアウターハウジング５Ｂのそれぞれは、例えばダイキャスト又は砂型鋳造といった成形型による成形加工によって形成される。

インナーハウジング５Ａは、ステータ１１を包囲して保持している。ステータ１１は、例えば焼嵌め若しくは圧入などにより、インナーハウジング５Ａに取り付けられている。これにより、インナーハウジング５Ａ及びステータ１１はユニット化されている。アウターハウジング５Ｂは、インナーハウジング５Ａを包囲して保持している。ユニット化されたインナーハウジング５Ａ及びステータ１１は、例えば締まり嵌め（焼嵌め等）により、アウターハウジング５Ｂに取り付けられている。

インナーハウジング５Ａは、Ｘ方向においてコンプレッサインペラ８に近い側の一端部５ａと、反対側の他端部５ｂとを備えている。インナーハウジング５Ａの一端部５ａの近傍には、ステータ１１のコイルエンドに対向する環状のカバー部１７と、回転軸９を支持する軸受１２を保持する筒状の軸受保持部１８とが設けられている。

インナーハウジング５Ａの他端部５ｂは、Ｘ方向に開放されている。インナーハウジング５Ａの内周面５ｃは、ステータ１１の外周面１１ｃに当接又は近接している。また、内周面５ｃには、ステータ１１を係止する段差部５ｄが設けられている。段差部５ｄは、Ｘ方向において、ステータ１１のコア部１１ａのコンプレッサ３に近い側の一端と当接している。

ステータ１１をインナーハウジング５Ａに装着する際には、インナーハウジング５Ａの他端部５ｂに設けられた開口部からステータ１１を押し込み、段差部５ｄにステータ１１のコア部１１ａを当接させる。これにより、Ｘ方向においてインナーハウジング５Ａに対するステータ１１の位置決めを行うことができる。なお、内周面５ｃに段差部５ｄが設けられていない構造であってもよい。インナーハウジング５Ａの外周面５ｅには、溝２０が設けられている。

アウターハウジング５Ｂは、インナーハウジング５Ａのカバー部１７及び軸受保持部１８に当接し、コンプレッサハウジング６に固定される環状のベース部３０と、ベース部３０から突き出てＸ方向に延在する円筒状の本体部３１と、本体部３１に装着される蓋部３２と、を備える。本体部３１は、インナーハウジング５Ａを包囲して保持している。本体部３１は、ベース部３０の反対側に開口部を有し、蓋部３２は、当該開口部を塞ぐように配置されている。

蓋部３２には、筒状の軸受保持部３３が設けられている。軸受保持部３３は、Ｘ方向に沿ってコンプレッサ３側に突出している。つまり、軸受保持部３３の先端は、蓋部３２の本体部分よりもコンプレッサ３に近くなるように突出している。軸受保持部３３は、例えば、インナーハウジング５Ａの外側（Ｘ方向において、インナーハウジング５Ａとは重ならない領域）に配置されている。なお、軸受保持部３３は、インナーハウジング５Ａの内側まで配置されている構成でもよい。軸受保持部３３は、軸受１３を保持している。

本体部３１の内側には、上述したようにインナーハウジング５Ａが嵌まっており、本体部３１の内周面３１ａは、インナーハウジング５Ａの外周面５ｅと密着している。これにより、外周面５ｅに設けられた溝２０は内周面３１ａによって閉塞されて、冷却流路４０が画定される。冷却流路４０には冷却水等の冷却媒体が流され、この冷却媒体によってステータ１１等が冷却される。

インバータハウジング７は、インバータ（不図示）を収容するインバータ収容部である。このインバータは、ステータ１１のコイル部１１ｂに供給される交流電流を制御する。インバータハウジング７は、例えば、回転軸線Ｌの径方向においてアウターハウジング５Ｂの外側に配置されている。インバータハウジング７は、箱形を成し、アウターハウジング５Ｂと一体として形成されている。なお、回転軸線Ｌの径方向とは、回転軸線方向に直交する方向を意味する。

ここで、上述した溝２０の詳細について説明する。図２に示されるように、溝２０は、インナーハウジング５Ａの外周面５ｅにおいて回転軸線Ｌを中心として少なくとも一周周回するように螺旋状に設けられている。本実施形態では、溝２０は、外周面５ｅにおいて複数周周回している。言い換えると、本実施形態において溝２０は、連続する一本の冷却流路４０を形成しているが、回転軸線Ｌを含むＸＺ断面において、実質的には、Ｘ方向に沿って複数並んで配列されていることになる。一例では、溝２０は、当該ＸＺ平面において、Ｘ方向に沿って等間隔且つ平行に並んで配列されている。

また、溝２０は、図２においてＹ方向から見た場合に、Ｚ方向に対して傾斜している。この説明のために、まず、インナーハウジング５Ａを第１の領域Ａｘと第２の領域Ａｙとに分けて考える。第１の領域Ａｘは、回転軸線Ｌを中心にしてＺ方向における一方側（図２における上側の半分）の領域である。第１の領域Ａｘの溝２０は、回転軸線ＬからＺ方向に離れるにつれて、図２の右側から左側にずれるように傾斜している。言い換えると、第１の領域Ａｘの溝２０をＹ方向から見た場合に、回転軸線Ｌに重なる位置からＺ方向に離れるにつれて、インナーハウジング５ＡのＸ方向における一端部５ａ（図１参照）側に位置するように傾斜している。なお、第１の領域Ａｘの溝２０については、回転軸線Ｌを中心にして、Ｚ方向に対して同方向となる方向が金型５０（図５参照）の離型方向Ｄａとなる。

第２の領域Ａｙは、回転軸線Ｌを中心にしてＺ方向における他方側（図２における下側の半分）の領域である。第２の領域Ａｙの溝２０は、回転軸線ＬからＺ方向に離れるにつれて、図２の左側から右側にずれるように傾斜している。言い換えると、第２の領域Ａｙの溝２０をＹ方向から見た場合に、回転軸線Ｌに重なる位置からＺ方向に離れるにつれて、インナーハウジング５ＡのＸ方向における他端部５ｂ（図１参照）側に位置するように傾斜している。なお、第２の領域Ａｙの溝２０については、回転軸線Ｌを中心にして、Ｚ方向に対して反対方向となる方向が金型の離型方向Ｄａとなる。溝２０の傾斜角度（斜行角度）は、図２においてＹ方向から見た場合に、Ｚ方向を基準として０°より大きい値である。溝２０の斜行角度の値は、例えば１．０°程度であるが、これに限定されず、適宜変更可能である。

図３は、図２における破線部分を拡大して示している。図３に示されるように、溝２０は、Ｘ方向において対向配置された一対の側面２１、２２と、一対の側面２１、２２のそれぞれに接続された底面２３とを含む。各側面２１、２２は、Ｚ方向を基準として、互いの対向方向Ｄｂとは反対側（反対方向）に傾斜した抜き勾配Ｓを有して設けられている。なお、側面２１にとって対向方向Ｄｂとは、側面２２に向かう方向であり、反対側とは、側面２２とは反対となる方向である。また、側面２２にとって対向方向Ｄｂとは、側面２１に向かう方向であり、反対側とは、側面２１とは反対となる方向である。

また、各側面２１、２２は、互いの対向方向Ｄｂとは反対側に傾斜しており、その結果、各側面２１、２２同士の距離は、底面２３に近い部分よりも、底面２３から遠い部分の方が離れている。なお、抜き勾配Ｓを設けていないと仮定した場合、第１の領域Ａｘでは、側面２１がアンダーカットＵ（図６参照）を生じさせる側の側面に相当し、第２の領域Ａｙでは、側面２２がアンダーカットＵを生じさせる側の側面に相当する。アンダーカットＵとは、離型する際に金型に干渉する部分である。

具体的には、一対の側面２１、２２のうち、一方の側面２１は、他方の側面２２よりも、Ｘ方向において、インナーハウジング５Ａの他端部５ｂ（図１参照）に近い側に位置している。そして、この一方の側面２１は、Ｚ方向を基準として、Ｘ方向における他端部５ｂ側（他方の側面２２から離れる側）に傾斜した抜き勾配Ｓを有して設けられている。換言すれば、図３に示されるように、一方の側面２１は、Ｚ方向の一方の端部である基端２１ａと反対側の他方の端部である先端２１ｂと備えている。基端２１ａは、底面２３に接続される部分であり、先端２１ｂよりも、回転軸線Ｌ（図１、図２参照）に近い位置にある。そして、側面２１は、先端２１ｂが基端２１ａよりも、インナーハウジング５Ａの他端部５ｂ（図１参照）に近い側に位置するように傾斜している。

また、他方の側面２２は、一方の側面２１よりも、Ｘ方向において、インナーハウジング５Ａの一端部５ａ（図１参照）に近い側に位置している。そして、この他方の側面２２は、Ｚ方向を基準として、Ｘ方向における一端部５ａ側（他方の側面２１から離れる側）に傾斜した抜き勾配Ｓを有して設けられている。換言すれば、図３に示されるように、他方の側面２２は、Ｚ方向の一方の端部である基端２２ａと反対側の他方の端部である先端２２ｂと備えている。基端２２ａは、底面２３に接続される部分であり、先端２２ｂよりも、回転軸線Ｌ（図１、図２参照）に近い位置にある。そして、側面２２は、先端２２ｂが基端２２ａよりも、インナーハウジング５Ａの一端部５ａ（図１参照）に近い側に位置するように傾斜している。

各側面２１、２２において、抜き勾配Ｓとは、Ｙ方向から見た場合においてＺ方向を基準とした各側面２１、２２の傾斜角度を示しており、０°より大きい値である。各側面２１、２２の抜き勾配Ｓは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。本実施形態では、各側面２１、２２の抜き勾配Ｓが互いに同じである場合を例示する。

各側面２１、２２における抜き勾配Ｓは、例えば、下記式（１）及び式（２）を用いて導出される。式（１）及び式（２）において、Ｐは、Ｘ方向における溝２０の配列ピッチであり、Ｄ１は、インナーハウジング５Ａの外径であり、Ｄ２は、インナーハウジング５Ａにおいて、底面２３を外周面に含み且つ回転軸線Ｌを中心とした円柱状を呈する仮想領域の外径である。また、式（２）において、Ｂは、Ｘ方向における底面２３の幅である。なお、外径Ｄ１及びＤ２は、図２及び図３において図示されており、配列ピッチＰ、幅Ｂ、及び抜き勾配Ｓは、図３において図示されている。また、溝２０が底面２３の幅Ｂを考慮しない場合には、下記式（１）及び式（３）を用いて、抜き勾配Ｓを導出することも可能である。下記式（３）は、式（２）中の幅Ｂを除いた式となっている。

図４は、各側面２１、２２における抜き勾配Ｓと溝２０の斜行角度との関係を示すグラフの一例を示している。図４において、縦軸は、溝２０の斜行角度（°）を示しており、横軸は、抜き勾配Ｓ（°）を示している。所定の斜行角度を有する溝２０において、成形加工の際に離型を確実に行うための抜き勾配Ｓの下限値は、式（２）の条件の下、式（１）を満たすように導出される。なお、溝２０が底面２３の幅Ｂを考慮しない場合には、抜き勾配Ｓの下限値は、式（３）の条件の下、式（１）を満たすように導出されてもよい。図４において、抜き勾配Ｓの下限値は、グラフＧ１１によって表されている。なお、グラフＧ１１は、所定の抜き勾配Ｓを有する溝２０において、成形加工の際に離型を確実に行うための斜行角度の上限値として把握することもできる。また、グラフＧ１１は、溝２０の配列ピッチＰを７．６ｍｍとし、外径Ｄ１を７９．２ｍｍとし、外径Ｄ２を７６ｍｍとし、幅Ｂを４ｍｍとしたときの、抜き勾配Ｓと溝２０の斜行角度との関係を計算により算出したものである。

図４に示されるように、溝２０の斜行角度と抜き勾配Ｓの下限値（グラフＧ１１）とは比例関係にある。本実施形態に係る溝２０の場合、斜行角度は約１°（グラフＧ１２）であり、グラフＧ１１とグラフＧ１２との交点Ｓ１は約７°であり、この交点Ｓ１は抜き勾配Ｓの下限値である。つまり、本実施形態に係る溝２０の場合、抜き勾配Ｓが交点Ｓ１よりも大きければ、溝２０の側面２１または側面２２がアンダーカットＵ（図７参照）を構成することなく、成形加工の際に確実に離型を行うことが可能となる。つまり、式（１）及び（２）を満たす抜き勾配Ｓを設定すれば、成形加工の際により確実に離型を行うことが可能となる。

インナーハウジング５Ａを製造する際には、上述したように、例えばダイキャスト等の成形型による成形加工によって形成される。ここで、インナーハウジング５Ａの成形加工による方法について具体的に説明する。本実施形態では、金型を用いてダイキャストによりインナーハウジング５Ａを成形加工する場合を例示する。

最初に、図５に示される金型５０を準備する。金型５０は、インナーハウジング５Ａに対応するものである。なお、図５は、回転軸線Ｌ（図１及び図２参照）を含むＸＺ断面図を示している。金型５０は、回転軸線Ｌを含むＸＹ平面（型割り面）に対して上側に位置する金型と下側に位置する金型とによって構成される。上側の金型と下側の金型とは型締め時には結合して一体になっている。一方、離型時には、回転軸線Ｌを挟んで対向する方向、つまり、回転軸線Ｌに直交し、互いに反対となる方向に分離するように構成されている。金型５０の内面５１には、溝２０の形状に対応する凸部５２が形成されている。凸部５２は、Ｘ方向において対向配置された一対の側面５３、５４と、一対の側面５３、５４のそれぞれに接続された頂面５５とを含んでいる。

一対の側面５３、５４は、溝２０の一対の側面２１、２２に沿ってそれぞれ設けられている。すなわち、一対の側面５３、５４のそれぞれは、Ｚ方向を基準として、互いの対向方向Ｄｂ（図３参照）に傾斜した勾配を有して設けられている。具体的には、一対の側面５３、５４のうち、インナーハウジング５ＡのＸ方向における他端部５ｂ（図１参照）側に位置する一方の側面５３は、Ｚ方向を基準として、Ｘ方向における他端部５ｂ側に傾斜した勾配を有して設けられている。

また、一対の側面５３、５４のうち、インナーハウジング５ＡのＸ方向における一端部５ａ（図１参照）側に位置する一方の側面５４は、Ｚ方向を基準として、Ｘ方向における一端部５ａ側に傾斜した勾配を有して設けられている。各側面５３、５４における勾配は、例えば、各側面２１、２２における抜き勾配Ｓと同じである。

次に、金型５０の上側の金型と下型の金型とを型締めし、金型５０の内部空間に溶解した金属材料を充填する。充填する金属材料の材質は問わない。金属材料として、例えばアルミニウム又は鋳鉄等が用いられる。その後、金型５０内において、金属材料を所定期間冷却して硬化させる。これにより、図５に示されるように、インナーハウジング５Ａが得られる。次に、金型５０の上側の金型と下側の金型とをＺ方向に沿った離型方向に分離（型開き）する。

図６を参照し、金型５０の分離について、より詳細に説明する。図６の（ａ）は、インナーハウジング５Ａと金型５０とをＸ方向から見た模式的な断面図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に対応させながらインナーハウジング５Ａと金型５０とをＹ方向から見た模式的な断面図である。なお、図６の（ｂ）では、説明の便宜のため、金型５０の凸部５２の頂面５５にハッチングを入れ、一対の側面５３、５４を二点鎖線で示している。

図６の（ａ）に示されるように、金型５０が、回転軸線Ｌの高さ（型締めした位置）から高さｈに移動するまでに、インナーハウジング５Ａに干渉しなければ、金型５０をインナーハウジング５Ａから分離させることが可能となる。ここで、金型５０は一対の側面５３、５４を有し、この一対の側面５３、５４により、インナーハウジング５Ａの溝２０には抜き勾配Ｓが形成される。溝２０は、金型５０の離型方向に対して傾斜しながら周回する螺旋状である。図６の（ｂ）に示されるように、金型５０を離型方向に移動させると、溝２０の離型方向の頂部（図６（ｂ）の上端部）を形成する箇所を除き、金型５０の凸部５２（頂面５５）は、溝２０に対して相対的にＸ方向にずれてしまう。しかしながら、本実施形態に係る溝２０は、抜き勾配Ｓを有するので、金型５０は、離型方向の頂部のみならず、全周に亘ってインナーハウジング５Ａとの干渉を避けることができ、金型５０をインナーハウジング５Ａから適切に分離できる。その結果、金型５０を用いた成形加工により、インナーハウジング５Ａを容易に、且つ効率よく製造できる。

以上に説明した、本実施形態に係る電動コンプレッサ１によって得られる効果を、比較例が有する課題と共に説明する。

図７、図８及び図９には、比較例に係るインナーハウジング１００が示されている。ここで、図７は、比較例に係る溝１１０を備えたインナーハウジング１００の側面図である。図８の（ａ）は、図７に示す領域Ａ１を拡大し、一部を破断して示す図であり、図８の（ｂ）は、図７に示す領域Ａ２の拡大側面図である。更に、図８の（ａ）は、インナーハウジング１００に対応する金型６０を離型方向に移動できたと仮定して離型後（移動後）の想定位置を二点鎖線で示している。また、図８の（ｂ）は、図７に示す領域Ａ２の拡大図であり、図８の（ａ）と同様、金型６０を離型方向に移動できたと仮定して離型後の想定位置を二点鎖線で示している。

また、図９の（ａ）は、インナーハウジング１００と金型６０とをＸ方向から見た模式的な断面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に対応させながらインナーハウジング１００と金型６０とをＹ方向から見た模式的な断面図である。なお、図９の（ｂ）では、説明の便宜のため、金型６０の凸部６１の頂面６２にハッチングを入れ、一対の側面６３及び６４を二点鎖線で示している。

インナーハウジング１００と、本実施形態に係るインナーハウジング５Ａとの相違点は、インナーハウジングの外周面に設けられる溝１１０の形状である。すなわち、インナーハウジング１００では、溝１１０の各側面１１１及び１１２が、Ｚ方向を基準とした場合に、互いの対向方向とは反対側に傾斜する抜き勾配を有していない。この場合、回転軸線Ｌを含むＸＺ断面において、各側面１１１及び１１２は、Ｚ方向に沿って設けられる（図８の（ａ）、図９の（ｂ）参照）。

比較例では、金型６０を離型方向に移動させようとすると（図８の（ｂ）、図９の（ｂ）参照）、金型６０の凸部６１（頂面６２）は、溝１１０の離型方向の頂部以外を形成する箇所において、溝１１０に対して相対的にＸ方向にずれてしまう。ここで、溝１１０の側面１１１は抜き勾配を有していないので、金型６０からの離型の際に、Ｚ方向に沿った離型方向に対して側面１１１を含む一部の領域（図８の（ｂ）においてハッチングで示した領域）がアンダーカットＵを構成してしまう。つまり、金型６０からの離型の際に、溝１１０の当該一部の領域が金型６０の凸部６１に干渉してしまう。その結果、金型６０からインナーハウジング１００が取り外し難くなり、金型６０によるインナーハウジング１００の成形加工が困難となり得る。

これに対し、電動コンプレッサ１では、図３に示されるように、溝２０の一対の側面２１、２２のそれぞれが、Ｚ方向に沿った離型方向を基準にして互いの対向方向Ｄｂとは反対側に傾斜した抜き勾配Ｓを有している。また、電動コンプレッサ１では、少なくともＺ方向に沿った離型方向を基準にしてアンダーカットＵを生じさせる側の側面２１、２２は抜き勾配を有して設けられている。このため、金型５０を用いてインナーハウジング５Ａを形成する場合であっても、図６の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、インナーハウジング５Ａから金型５０をＺ方向に沿って取り外す際に、金型５０に干渉することを抑制できる。すなわち、一対の側面２１、２２のそれぞれが金型５０に対してアンダーカットＵを構成することを回避できる。これにより、インナーハウジング５Ａの金型５０からの離型を容易に行うことが可能となる。したがって、本実施形態に係る電動コンプレッサ１によれば、金型５０を用いたインナーハウジング５Ａの成形加工を容易に行うことが可能となる。また、上述したようにアンダーカットＵの構成を回避できるので、離型のために型分割数を増加させる必要もない。このため、金型５０の製造工数を少なくし、製造コストを低減することが可能となる。また、成形加工により溝２０を形成することによって、機械加工により溝２０を形成する場合と比べて、製造時間及び製造コストを低減することができ、インナーハウジング５Ａの生産性の向上が可能となる。

また、電動コンプレッサ１では、抜き勾配Ｓは、式（２）の条件の下、式（１）を用いて導出される。この場合、図４に示されるグラフにおいて、抜き勾配Ｓを交点Ｓ１の値よりも大きくなるように設定することができる。これにより、インナーハウジング５Ａの成形加工による形成の際に、インナーハウジング５Ａの金型５０からの離型をより確実に行うことが可能となる。

また、電動コンプレッサ１では、溝２０の一対の側面２１、２２のうち、少なくとも、回転軸線Ｌに直交する離型方向Ｄａを基準にしてアンダーカットＵを生じさせる側の側面は抜き勾配Ｓを有して設けられている。その結果、一対の側面２１、２２が金型５０に対してアンダーカットＵを構成することを回避できる。これにより、インナーハウジング５Ａの金型５０からの離型を容易に行うことが可能となる。

また、電動コンプレッサ１では、溝２０の一対の側面２１、２２は、それぞれ互いの対向方向Ｄｂとは反対側に傾斜している。その結果、一対の側面２１、２２には抜き勾配Ｓが形成されていることになり、インナーハウジング５Ａの金型５０からの離型を容易に行うことが可能となり、金型５０を用いたインナーハウジング５Ａの成形加工を容易に行うことが可能となる。

次に、上記のモータハウジング５（冷却ジャケット）のインナーハウジング５Ａ（内胴部）の製造方法について説明する。インナーハウジング５Ａは、金型５０（成形型）を用いて成形加工される。金型５０は、回転軸線Ｌを挟んで対向する方向に分離される一対の金型を備えている。一対の金型は、インナーハウジング５Ａの溝２０に対応する凸部５２を備えている。最初に金型５０（一対の金型）を型締めし、内部空間に溶解した金属（溶融金属）を充填する。金属材料を所定時間冷却して固化させた後、一対の金型を離型方向、つまり回転軸線Ｌに直交し、互いに反対となる方向に分離させる。その結果、インナーハウジング５Ａは金型５０から離型され、抜き勾配Ｓを有する溝２０を備えたインナーハウジング５Ａが成形加工される。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではない。

上述した実施形態において、インナーハウジング５Ａ及びアウターハウジング５Ｂのそれぞれが、円筒状を呈している例を示したが、インナーハウジング５Ａ及びアウターハウジング５Ｂのそれぞれは、円筒状を呈していなくてもよい。インナーハウジング５Ａ及びアウターハウジング５Ｂのそれぞれは、例えば一部が切り欠けられた円筒状又は多角形筒状等の様々な形状を呈していてもよい。

上述した実施形態では、インナーハウジング５Ａの回転軸線Ｌを含むＸＺ平面において、溝２０がＸ方向に沿って平行且つ等間隔に並んでいたが、溝２０は平行に並んでいなくてもよく、等間隔に並んでなくてもよい。

上述した実施形態では、平坦な底面２３を有する態様を例示するが、例えば、溝２０が断面視でＶ字状であり、側面２１の底部と側面２２の底部とが直接接続するような形態であってもよい。この場合、側面２１と側面２２とが互いに接続される底部は、底面に相当する。

上述した実施形態では、冷却流路４０を流れる冷却媒体として冷却水を例示したが、冷却水に限られず、例えば冷却ガス、又は油等の他の冷却液であってもよい。

また、コンプレッサ３は、例えば液体を圧縮してもよい。

また、回転機械は、例えば圧縮機、ポンプ、ブロア等のモータを有する回転機械を広く含む。

１電動コンプレッサ
２電動モータ
３コンプレッサ
４ハウジング
５モータハウジング
５Ａインナーハウジング
５Ｂアウターハウジング
５ａ一端部
５ｂ他端部
５ｃ内周面
５ｄ段差部
５ｅ外周面
６コンプレッサハウジング
７インバータハウジング
８コンプレッサインペラ
９回転軸
９ａ先端部
９ｂ基端部
１０ロータ
１１ステータ
１１ａコア部
１１ｂコイル部
１１ｃ外周面
１２，１３軸受
１４吸入口
１５スクロール部
１６吐出口
１７カバー部
１８，３３軸受保持部
２０溝
２１，２２側面
２１ａ，２２ａ基端
２１ｂ，２２ｂ先端
２３底面
３０ベース部
３１本体部
３１ａ内周面
３２蓋部
４０冷却流路
５０金型
５１内面
５２凸部
５３，５４側面
５５頂面
Ａｘ第１の領域
Ａｙ第２の領域
Ｂ幅
Ｄ１，Ｄ２外径
Ｄａ離型方向
Ｄｂ対向方向
Ｌ回転軸線
Ｐ配列ピッチ
Ｓ抜き勾配
Ｕアンダーカット

Claims

ロータ及びステータを備えたモータと、
前記ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、
前記冷却ジャケットは、
前記ステータに接した筒状の内胴部と、
前記内胴部に外装された筒状の外胴部と、
前記内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、
前記溝は、前記ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、前記一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、
前記一対の側面のそれぞれは、前記回転軸線に直交する離型方向を基準にして互いの対向方向とは反対側に傾斜した抜き勾配を有して設けられており、
前記内胴部は、円筒状であり、前記回転軸線を中心として前記底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、
前記溝は、前記内胴部の外周において複数周周回し、
前記抜き勾配をＳ、前記内胴部の外径をＤ１、前記仮想領域の外径をＤ２、前記回転軸線方向における前記溝の配列ピッチをＰ、前記回転軸線方向における前記底面の幅をＢとした場合に、前記抜き勾配Ｓは、下記式（２）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される、回転機械。
ロータ及びステータを備えたモータと、
前記ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、
前記冷却ジャケットは、
前記ステータに接した筒状の内胴部と、
前記内胴部に外装された筒状の外胴部と、
前記内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、
前記溝は、前記ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面と、前記一対の側面のそれぞれに接続された底面とを含み、
前記一対の側面のうち、少なくとも、前記回転軸線に直交する離型方向を基準にしてアンダーカットを生じさせる側の前記側面は抜き勾配を有して設けられており、
前記内胴部は、円筒状であり、前記回転軸線を中心として前記底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、
前記溝は、前記内胴部の外周において複数周周回し、
前記抜き勾配をＳ、前記内胴部の外径をＤ１、前記仮想領域の外径をＤ２、前記回転軸線方向における前記溝の配列ピッチをＰ、前記回転軸線方向における前記底面の幅をＢとした場合に、前記抜き勾配Ｓは、下記式（２）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される、回転機械。
ロータ及びステータを備えたモータと、
前記ステータの周囲に配置された冷却ジャケットと、を備え、
前記冷却ジャケットは、
前記ステータに接した筒状の内胴部と、
前記内胴部に外装された筒状の外胴部と、
前記内胴部の外周において、少なくとも一周周回する螺旋状であり、且つ冷却媒体が通過する溝と、を備え、
前記溝は、前記ロータの回転軸線方向で対向配置された一対の側面を含み、
前記一対の側面は、それぞれ互いの対向方向とは反対側に傾斜しており、
前記内胴部は、円筒状であり、前記回転軸線を中心として前記溝の底面を外周面に含む円柱状の仮想領域を有し、
前記溝は、前記内胴部の外周において複数周周回し、
前記一対の側面の抜き勾配をＳ、前記内胴部の外径をＤ１、前記仮想領域の外径をＤ２、前記回転軸線方向における前記溝の配列ピッチをＰとした場合に、前記抜き勾配Ｓは、下記式（３）の条件の下、下記式（１）を用いて導出される、回転機械。
請求項１に記載の回転機械において、
成形型を型締めして内部空間に溶融金属を充填して固化させた後、前記成形型を、前記回転軸線を挟んで対向する方向となる前記離型方向に分離させて前記内胴部を成形加工する、前記回転機械の前記内胴部の製造方法。
請求項２に記載の回転機械において、
成形型を型締めして内部空間に溶融金属を充填して固化させた後、前記成形型を、前記回転軸線を挟んで対向する方向となる前記離型方向に分離させて前記内胴部を成形加工する、前記回転機械の前記内胴部の製造方法。
請求項３に記載の回転機械において、
成形型を型締めして内部空間に溶融金属を充填して固化させた後、前記成形型を、前記回転軸線を挟んで対向する方向に分離させて前記内胴部を成形加工する、前記回転機械の前記内胴部の製造方法。