JP7324638B2 - エアコンプレッサ - Google Patents
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Description
ロータの回転に伴い駆動するポンプ部と、
モータを支持するハウジングと、を有し、
モータが、ハウジングに固定されるステータと、ステータの外側に配置されるロータコア及び、ハウジングへ回転可能に支持される回転軸を有するロータと、を含むアウタロータ型であると共に、
ステータは、回転軸が貫通するリング状の基部を中心として放射状に配設される複数のティースを有するステータコアと、各ティースに形成されるコイルとを含んでなり、
回転軸は、ハウジングから端部が突出し、ロータコアは、当該端部に直接又は間接的に固定され、
モータが、ステータコアとコイルとの間に介在させたインシュレータによる基礎絶縁と、ハウジングに対してステータを絶縁する第1付加絶縁と、ハウジングに対してロータを絶縁する第2付加絶縁とによって二重絶縁されるエアコンプレッサであって、
ハウジングには、回転軸の端部が突出する支持筒が一体に形成されて、ステータは、一部のティースにおいて基部よりも中心側に突出する突出端を貫通させた締結部材を、支持筒の根元に設けた大径部へねじ込むことで固定され、
第1付加絶縁は、締結部材と突出端との間に配置されて突出端と締結部材との間を絶縁する樹脂製の第1筒部材と、支持筒に外装されて各突出端と支持筒との間を絶縁する樹脂製の第1カバー部材とからなる一方、
回転軸の端部とロータコアとは、ロータコアを貫通させた第2の締結部材を、端部に直接又は間接的にねじ込むことで固定され、
第2付加絶縁は、第2の締結部材とロータコアとの間に配置されてロータコアと第2の締結部材との間を絶縁する樹脂製の第2筒部材と、端部を直接又は間接的に覆ってロータコアと端部との間を絶縁する樹脂製の第2カバー部材とからなることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、第1筒部材と第1カバー部材とが一体に形成されていると共に、
第2筒部材と第2カバー部材とが一体に形成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、ハウジングは、ロータを保持し、ピストンを有する本体部を有し、本体部にはタンクが接続されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかの構成において、第2付加絶縁は、ロータコアと一体的に形成される樹脂を含むことを特徴とする。
[形態1]
図1は、電動作業機の一例であるエアコンプレッサの斜視図、図2は回転軸部分での水平断面図である。
エアコンプレッサ1は、内部が互いに連通する一対のタンク2A,2Bと、そのタンク2A,2Bの上側に設けられる一対の基台3,3と、基台3,3上に支持される本体部4とを備える。タンク2A,2Bは、内圧が同じで、長手方向の両端下面に設けた4つの脚部5A~5Dによって互いに平行且つ水平に支持される。タンク2A,2Bの上側で本体部4は、図示しない樹脂製のカバーによって覆われる。なお、このエアコンプレッサ1では、後述するファン48側を前、ハウジング6側を後、タンク2A,2Bの長手方向を左右方向として説明する。
ここで、タンク2A,2Bと基台3,3とハウジング6とは金属製で、仮にハウジング6に電流が流れると、ハウジング6と導通するタンク2A,2Bにも電流が流れることになる。タンク2A,2Bはカバーに覆われておらず、外部に露出している。
本体部4は、基台3上で前後方向に支持される金属製で筒状のハウジング6と、ハウジング6の左右の側面でそれぞれ左右方向へ突出する一対のシリンダ7A,7Bとを有している。シリンダ7Aとシリンダ7Bとの間には、配管8Aが接続され、シリンダ7Bとタンク2A,2Bとの間には、配管8Bが接続されている。
このモータ15は、支持筒10に固定されるステータ16と、ステータ16の外側に配置されてハウジング6へ回転可能に支持されるロータ17とを有するアウタロータ型のブラシレスモータである。
まず、ステータ16は、ステータコア18と、複数のインシュレータ19,19・・と、複数のコイル20,20・・とを備えている。
ステータコア18は、磁性材料で形成され、図4に示すように、リング状の基部21と、基部21から放射状に突設される複数(ここでは12個)のティース22,22・・とからなる。
コイル20は、U相、V相、W相の各相が、それぞれ4つのティース22,22・・にインシュレータ19を介してそれぞれワイヤを巻回することで形成されて、図示しない三相の電源線と接続されている。
但し、このボルト止め部分では、ステータ16とハウジング6との間を絶縁する第1絶縁部30が設けられている。
この第1絶縁部30は、各第1貫通孔26内でスリーブ28にそれぞれ外装される樹脂製の第1筒部材31,31・・と、支持筒10の前面側を覆う樹脂製の第1カバー部材32とからなる。
第1カバー部材32は、支持筒10の小径部12に外装される外筒部34と、大径部11の前面を覆い、大径部11よりもやや大径となる円板部35とを有する。外筒部34の外面には、各ティース22Aの突出端22A1が当接すると共にその前方で各第1筒部材31のフランジ部33が当接している。円板部35には、4つの透孔36,36・・が形成されて、各透孔36に第1筒部材31がそれぞれ嵌合している。この第1カバー部材32により、各ティース22Aの突出端22A1と支持筒10との間が絶縁される。
回転軸41は、前後両端をハウジング6から突出させて、支持筒10から突出する前端には、内部に仕切り44を有する連結筒43がボルト45によって同軸で一体に連結されている。連結筒43の外周には、ロータコア42が前方から組み付けられるフランジ46が周設されている。フランジ46の前面付け根部分には、前後方向に肉厚となる段部47が周設されている。また、連結筒43の前端には、ファン48がネジ49,49・・により一体にネジ止めされている。
そして、ロータコア42を連結筒43に連結する各ボルト50も、スリーブ53及びワッシャ54を貫通し、ロータコア42に設けた第2貫通孔55を貫通して連結筒43のフランジ46にねじ込まれる。
但し、このボルト止め部分においても、ロータコア42と連結筒43との間を絶縁する第2絶縁部60が設けられている。
この第2絶縁部60は、各第2貫通孔55内でスリーブ53にそれぞれ外装される樹脂製の第2筒部材61,61・・と、連結筒43の前面側を覆う樹脂製の第2カバー部材62とからなる。
第2カバー部材62は、連結筒43の段部47に外装される外筒部64と、フランジ46の前面を覆い、フランジ46よりもやや大径となる円板部65とを有する。外筒部64の外面には、ロータコア42の内周縁が当接すると共にその前方で第2筒部材61のフランジ部63が当接している。円板部65には、3つの透孔66,66・・が形成されて、各透孔66に第2筒部材61が嵌合している。この第2カバー部材62により、連結筒43及び回転軸41、軸受40と導通する金属製の部材と、ロータコア42との間が絶縁される。
ロータ17が回転すると、回転軸41も一体に回転するため、前述のように各ポンプ部76が駆動して前述のように2段階に圧縮された圧縮空気がタンク2A,2Bへ供給される。タンク2A,2Bに貯留された圧縮空気は、図示しないカプラに接続されたホースを介して外部に供給することができる。
また、ロータ17は、ハウジング6に支持される回転軸41を有し、マグネット52を支持するロータコア42を回転軸41と一体の連結筒43へボルト50で締結することで回転軸41に固定されるものとし、締結される箇所にロータコア42と連結筒43ひいては回転軸41との第2絶縁部60が形成されてハウジング6とロータ17とが絶縁されるので、ここでも締結箇所を利用した絶縁が簡単に行える。
特に、ステータ16がハウジング6に対してボルト27(締結部材)で固定され、第1絶縁部30は、ボルト27とステータ16との間に配置されるので、ボルト27による締結箇所を利用した第1付加絶縁が簡単に行える。同様に、ロータ17は、回転軸41に対して間接的にボルト50(締結部材)で固定されるロータコア42を有し、第2絶縁部60は、ボルト50とロータコア42との間に配置されるので、ボルト50による締結箇所を利用した第2付加絶縁が簡単に行える。
[形態2]
図6において、連結筒43とロータコア42との間に第2絶縁部は設けられず、ボルト50及びワッシャ54によって直接結合されている。
ロータコア42では、図7にも示すように、周壁部51におけるマグネット52の内周面と前面、後面とに亘って形成される樹脂層80と、樹脂層80と連続してロータコア42の背面全体を覆う第2樹脂層81とを設けることで第2絶縁部60を形成している。第1絶縁部30は形態1と同じである。
特にここでは、第2絶縁部60(第2付加絶縁)の樹脂層80を、ステータコア18とマグネット52との間に配置しているので、ボルトによる締結箇所を利用する形態1と比較して付加絶縁構造が簡略化する。
さらに、樹脂層80をマグネット52の外周面でなく、ステータコア18の外周面(少なくともマグネット52と対向する各ティース22の外周面)に設けてもよい。
図8において、連結筒43とロータコア42との間に第2絶縁部が設けられず、周壁部51におけるマグネット52の外周面と前面、後面とに亘って形成される樹脂層80と、樹脂層80と連続してロータコア42の背面全体を覆う第2樹脂層81とを設けることで第2絶縁部60を形成している。第1絶縁部30は形態1と同じである。
この形態3においても、モータ15では、インシュレータ19によるコイル20とステータコア18との絶縁(基礎絶縁)に加え、第1絶縁部30によってステータ16とハウジング6との間と、第2絶縁部60によってロータコア42とマグネット52との間とがそれぞれ絶縁(付加絶縁)されるので、二重絶縁構造となる。よって、電流がステータコア18を介してハウジング6へ流れることがない。そもそもロータ17には電流が流れないので、ロータコア42から連結筒43及び回転軸41を介してハウジング6へ電流が流れることもない。これにより、ハウジング6から電流が、人が触れ得るタンク2A,2Bへ流れるおそれが低減され、絶縁性能を高めることができる。
特にここでは、第2絶縁部60の樹脂層80を、ロータコア42とマグネット52との間に配置しているので、ボルトによる締結箇所を利用する形態1と比較して付加絶縁構造が簡略化する。
また、この形態3では、周壁部51からマグネット52が離れるため、フェライト磁石では必要な能力の磁気回路が構築できない場合も想定される。その場合は、ボンド磁石のように単体で磁気回路を構築できるものを採用するとよい。
図9において、第1絶縁部30では、第1筒部材31と第1カバー部材32とを一体化して被覆部23とも一体化している点が形態1と異なる。すなわち、第1筒部材31の前端を第1カバー部材32に繋げると共に、第1筒部材31のフランジ部33を内リング25と第1カバー部材32の外筒部34とに繋げ、第1カバー部材32の円板部35を内リング25に繋げてステータコア18と樹脂で一体形成したものである。
また、第2絶縁部60でも、形態1の第2筒部材61と第2カバー部材62とを一体化している点が形態1と異なる。すなわち、第2筒部材61の後端を第2カバー部材62に繋げると共に、第2筒部材61のフランジ部63を第2カバー部材62の外筒部64に繋げてロータコア42と一体形成したものである。
特にここでは、第1絶縁部30はステータコア18と一体形成され、第2絶縁部60もロータコア42と一体形成されて樹脂を含む構成としているので、部品点数が少なくなって組み付けの手間が低減する。
図10において、第2絶縁部60では、第2カバー部材62Aを、連結筒43のフランジ46の外周面と段部47の前面とを覆うように長く形成してロータコア42と連結筒43との間の絶縁を図っている点が形態4と異なる。すなわち、ロータコア42と連結筒43とを第2カバー部材62Aによって樹脂で一体成形している。第1絶縁部30は形態4と同じである。
この形態5においても、モータ15では、インシュレータ19によるコイル20とステータコア18との絶縁(基礎絶縁)に加え、第1絶縁部30によってステータ16とハウジング6との間と、第2絶縁部60によってロータ17と連結筒43、回転軸41、軸受40を介したハウジング6との間とがそれぞれ絶縁(付加絶縁)されるので、二重絶縁構造となる。よって、電流がステータコア18を介してハウジング6へ流れたり、ロータコア42から連結筒43及び回転軸41を介してハウジング6へ流れたりすることがない。これにより、ハウジング6から電流が、人が触れ得るタンク2A,2Bへ流れるおそれが低減され、絶縁性能を高めることができる。
先の形態1~5では、インシュレータ19による基礎絶縁と別に付加絶縁を施した二重絶縁構造となっているが、二重絶縁でなく基礎絶縁の機能を高くした強化絶縁構造であってもよい。
図11はその一例を示すもので、ここではステータコア18及びロータコア42はボルト27,50によりそれぞれ直接大径部11及びフランジ46へ固定され、第1、第2絶縁部は設けられていない。
一方、ステータコア18では、インシュレータ19Aを、コイル20の巻回部分での肉厚が先の形態のインシュレータ19及び被覆部23よりも大きくなるように形成して、各ティース22とコイル20との絶縁距離を大きくしている。
図12においても、ここではステータコア18及びロータコア42はボルト27,50によりそれぞれ直接大径部11及びフランジ46へ固定され、第1、第2絶縁部は設けられていない。
一方、ステータコア18では、各コイル20を樹脂でモールドして、各コイル20の外側に、インシュレータ19と接触するモールド層82を形成して、各ティース22とコイル20との絶縁距離を大きくしている。
なお、形態6,7の強化絶縁は、同時に実施しても差し支えない。これによればさらに絶縁性能が高まる。
また、各形態では、回転軸と連結された別体の連結筒にロータコアをボルト止めしているが、回転軸と一体に形成した連結筒にロータコアをボルト止めしてもよい。
さらに、本発明において、適用可能なモータはアウタロータ型に限らず、インナロータ型であっても差し支えないし、回転検出素子を用いずに誘起電力でロータの位置を検出するセンサレス型であってもよい。また、ブラシレスでなくブラシ付のモータであってもよい。
そして、電動作業機としてはエアコンプレッサに限らず、草刈機、チェーンソー、ブロワ、集塵機、さらにはドリルやドライバ、丸鋸等の電動工具であっても本発明は適用可能である。これらの電動作業機において、金属製のハウジング、又はそのハウジングに導通して人が触る可能性がある箇所を有する場合に本発明は有用となる。
Claims (4)
- ステータと、前記ステータに対して回転可能なロータとを含むモータと、
前記ロータの回転に伴い駆動するポンプ部と、
前記モータを支持するハウジングと、を有し、
前記モータが、前記ハウジングに固定される前記ステータと、前記ステータの外側に配置されるロータコア及び、前記ハウジングへ回転可能に支持される回転軸を有する前記ロータと、を含むアウタロータ型であると共に、
前記ステータは、前記回転軸が貫通するリング状の基部を中心として放射状に配設される複数のティースを有するステータコアと、各前記ティースに形成されるコイルとを含んでなり、
前記回転軸は、前記ハウジングから端部が突出し、前記ロータコアは、前記端部に直接又は間接的に固定され、
前記モータが、前記ステータコアと前記コイルとの間に介在させたインシュレータによる基礎絶縁と、前記ハウジングに対して前記ステータを絶縁する第1付加絶縁と、前記ハウジングに対して前記ロータを絶縁する第2付加絶縁とによって二重絶縁されるエアコンプレッサであって、
前記ハウジングには、前記回転軸の前記端部が突出する支持筒が一体に形成されて、前記ステータは、一部の前記ティースにおいて前記基部よりも中心側に突出する突出端を貫通させた締結部材を、前記支持筒の根元に設けた大径部へねじ込むことで固定され、
前記第1付加絶縁は、前記締結部材と前記突出端との間に配置されて前記突出端と前記締結部材との間を絶縁する樹脂製の第1筒部材と、前記支持筒に外装されて各前記突出端と前記支持筒との間を絶縁する樹脂製の第1カバー部材とからなる一方、
前記回転軸の前記端部と前記ロータコアとは、前記ロータコアを貫通させた第2の締結部材を、前記端部に直接又は間接的にねじ込むことで固定され、
前記第2付加絶縁は、前記第2の締結部材と前記ロータコアとの間に配置されて前記ロータコアと前記第2の締結部材との間を絶縁する樹脂製の第2筒部材と、前記端部を直接又は間接的に覆って前記ロータコアと前記端部との間を絶縁する樹脂製の第2カバー部材とからなることを特徴とするエアコンプレッサ。 - 前記第1筒部材と前記第1カバー部材とが一体に形成されていると共に、
前記第2筒部材と前記第2カバー部材とが一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエアコンプレッサ。 - 前記ハウジングは、前記ロータを保持し、ピストンを有する本体部を有し、前記本体部にはタンクが接続されることを特徴とする請求項1又は2に記載のエアコンプレッサ。
- 前記第2付加絶縁は、前記ロータコアと一体的に形成される樹脂を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のエアコンプレッサ。
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