WO2018092892A1 - 電動コンプレッサ - Google Patents

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electric compressor
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国彰 飯塚
吉田　隆
裕司 佐々木
達身 猪俣
拓也 小篠
良介 湯本
孝志 森
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    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present disclosure relates to an electric compressor.
  • the electric turbocharger described in patent documents 1 and 2 is known.
  • the electric turbocharger includes a motor stator and a motor rotor.
  • the electric turbocharger described in Patent Document 1 includes a stator assembly in which a motor stator and an outer sleeve for supporting the motor stator are integrated. A water cooling jacket is provided between the outer sleeve and the bearing housing. Also in the electric turbocharger described in Patent Document 2, a space is provided around the motor stator.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a centrifugal compressor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the motor housing in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the inner housing in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the outer housing in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a first stage of the assembly process.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second stage of the assembly process.
  • An electric compressor includes a rotating shaft on which a compressor impeller is attached, a stator unit disposed around the rotating shaft, and a motor housing that houses the stator unit, and the motor housing is a stator.
  • An inner housing including a first cylindrical portion surrounding and holding the portion; and an outer housing including a second cylindrical portion surrounding and holding the first cylindrical portion of the inner housing; Between the outer surface and the inner surface of the outer housing, a cooling jacket portion is formed over a portion or the entire circumference of the circumferential direction of the rotation shaft, and the inner housing is provided continuously to the first cylindrical portion. It has a first end wall portion extending radially inward of the outer peripheral portion of the stator portion.
  • the heat generating portion (motor or the like) of the electric compressor when the cooling fluid flows through the cooling jacket portion, the heat generating portion (motor or the like) of the electric compressor can be cooled via the inner housing.
  • the stator portion can be cooled by the first tubular portion.
  • the first end wall portion extends radially inward of the outer peripheral portion of the stator portion.
  • the cooling jacket portion is formed in a circumferential direction and includes a first end and a second end that are inlets and outlets for the cooling fluid.
  • the cooling fluid flows from the first end to the second end or from the second end to the first end. Since the stagnation and uneven flow of the cooling fluid can be suppressed, the cooling efficiency is further improved.
  • the position of the inlet and outlet for the cooling fluid may vary depending on the configuration of the peripheral equipment where the electric compressor is installed, but such a change may be made by appropriately changing the position of the cooling jacket (the positions of the first and second ends). It can respond flexibly.
  • an abutment surface is formed between the outer surface of the inner housing and the inner surface of the outer housing, with which the outer surface of the inner housing abuts the inner surface of the outer housing.
  • One includes a recessed portion which is recessed with respect to the contact surface and which forms a cooling jacket portion, and the recessed portion of the inner housing or the outer housing is formed only in a part of the circumferential direction. Is formed in a part of the circumferential direction. In this case, by appropriately changing the position (range) and the size of the recessed portion, it is possible to arbitrarily form the cooling jacket portion described above.
  • the motor housing includes a bearing provided in the motor housing for supporting the rotation shaft, and the first end wall of the inner housing includes an annular portion through which the rotation shaft passes and which surrounds the bearing, the annular portion Holding the bearing.
  • the bearing may be cooled via the annular portion of the first end wall. Not only the motor but also the bearings can be cooled efficiently.
  • the electric compressor 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electric compressor 1 is applied to, for example, an internal combustion engine of a vehicle or a ship.
  • the electric compressor 1 includes a compressor 7.
  • the electric compressor 1 rotates the compressor impeller 8 by the interaction of the rotor portion 13 and the stator portion 14 to compress a gas such as air and generate compressed air.
  • the motor 5 is formed by the rotor portion 13 and the stator portion 14.
  • the electric compressor 1 includes a rotating shaft 12 rotatably supported in a housing 2 and a compressor impeller 8 attached to the tip of the rotating shaft 12.
  • the housing 2 includes a motor housing 3 for housing the rotor portion 13 and the stator portion 14, an inverter housing 4 for closing an opening on the second end side (left side in the drawing) of the motor housing 3, and a compressor housing 6 for housing the compressor impeller 8.
  • the compressor housing 6 is provided on the first end side (right side in the drawing) of the motor housing 3.
  • the compressor housing 6 includes an inlet 9, a scroll portion 10 and an outlet 11.
  • the rotor portion 13 is fixed to a central portion in the direction of the rotation axis X of the rotation shaft 12 and includes one or more permanent magnets (not shown) attached to the rotation shaft 12.
  • the stator portion 14 is held on the inner surface of the motor housing 3 so as to surround the rotor portion 13. That is, the stator portion 14 is disposed around the rotation shaft 12.
  • the stator portion 14 includes a cylindrical core portion 14a disposed so as to surround the rotor portion 13, and a coil portion 14b formed by winding a conducting wire (not shown) around the core portion 14a.
  • the electric compressor 1 includes two bearings 20A and 20B that rotatably support the rotating shaft 12 with respect to the housing 2.
  • the bearings 20A and 20B are provided in the motor housing 3.
  • the bearings 20A and 20B are disposed so as to sandwich the motor 5 and support the rotary shaft 12 at both ends.
  • the first bearing 20A is held by an annular portion 37 provided at an end of the motor housing 3 on the compressor impeller 8 side.
  • the second bearing 20 ⁇ / b> B is held on the inner surface side (the compressor impeller 8 side) of the partition 4 a of the inverter housing 4.
  • the motor housing 3 has a cylindrical inner housing 3A disposed on the inner side, ie, the rotary shaft 12 side, and a cylindrical outer housing 3B disposed on the outer side, ie, the outer peripheral side of the inner housing 3A. That is, the motor housing 3 has a structure divided into two.
  • the inner housing 3A and the outer housing 3B are separate from each other and arranged concentrically with the rotation axis X.
  • Inner housing 3A is attached to outer housing 3B by, for example, an interference fit (shrink fit or the like).
  • the inner housing 3A surrounds and holds the stator portion 14.
  • the stator portion 14 is attached to the inner housing 3A by, for example, shrink fitting or press fitting. Thereby, the inner housing 3A and the stator portion 14 are unitized.
  • the outer housing 3B surrounds and holds the inner housing 3A.
  • the unitized inner housing 3A and the stator portion 14 are attached to the outer housing 3B by, for example, an interference fit (shrink fit or the like).
  • the inner housing 3A includes a cylindrical first cylindrical portion 31 extending in the direction of the rotation axis X, and a first end wall provided continuously on the first end side (the compressor impeller 8 side) of the first cylindrical portion 31. And a unit 33.
  • the first tubular portion 31 surrounds and holds the stator portion 14.
  • the second end (opposite to the first end wall portion 33) of the first tubular portion 31 is open.
  • the first end wall portion 33 extends radially inward from the first end of the first tubular portion 31 (see FIGS. 4 and 6).
  • the first end wall portion 33 includes an annular portion 37 provided on the center side, that is, on the rotation axis X side.
  • the annular portion 37 protrudes from the first end of the first tubular portion 31 in the rotation axis X direction (the compressor impeller 8 side).
  • An annular outer surface 33 b is formed around the annular portion 37.
  • the outer surface 33 b is a shoulder provided between the first tubular portion 31 and the annular portion 37.
  • the outer surface 33 b is a flat surface extending in a direction perpendicular to the rotation axis X.
  • the annular portion 37 is disposed around the rotation axis X.
  • a through hole 37 d is provided at the center of the annular portion 37.
  • the boss 8 b of the compressor impeller 8 and the rotary shaft 12 are inserted into the through hole 37 d, and the rotary shaft 12 penetrates the annular portion 37.
  • the annular portion 37 extends inward in the radial direction from the outer peripheral portion of the stator portion 14.
  • the annular portion 37 surrounds the first bearing 20A.
  • the annular portion 37 includes a cylindrical bearing accommodating portion continuous with the through hole 37d, and holds the first bearing 20A at the inner circumferential surface 37c.
  • the outer housing 3B has a cylindrical second cylindrical portion 32 extending in the direction of the rotation axis X, and a second end wall portion 34 continuously provided on the first end side of the second cylindrical portion 32.
  • the second cylindrical portion 32 surrounds and holds the first cylindrical portion 31 of the inner housing 3A.
  • the second end of the second tubular portion 32 is open.
  • the second end wall portion 34 extends radially inward from the first end of the second tubular portion 32.
  • the second end wall portion 34 has an annular shape and is disposed around the rotation axis X.
  • the inner surface 34 b in the radial direction of the second end wall portion 34 is a flat surface extending in a direction perpendicular to the rotation axis X.
  • An opening is formed at the center of the second end wall portion 34, and the annular portion 37 of the inner housing 3A is disposed in the opening. As shown in FIG. 1, in the opening of the second end wall portion 34, an annular portion 37 and a first bearing 20A are disposed.
  • the inner housing 3A is inserted from the second end side of the outer housing 3B and fitted into the outer housing 3B.
  • the inner housing 3A is fitted in the outer housing 3B while holding the stator portion 14.
  • the outer peripheral surface 31 a of the first cylindrical portion 31 abuts on the inner peripheral surface 32 a of the second cylindrical portion 32.
  • the outer peripheral surface 31a may be in close contact with the inner peripheral surface 32a.
  • the cylindrical first contact surface S1 is formed by the outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32a.
  • An annular first seal member 36 is provided between the outer circumferential surface 31 a and the inner circumferential surface 32 a.
  • the first seal member 36 is provided in one seal groove 31 c (see FIG. 6) formed in the outer peripheral surface 31 a of the first tubular portion 31.
  • the first seal member 36 is, for example, an O-ring.
  • the outer surface 33 b of the first end wall 33 abuts the inner surface 34 b of the second end wall 34.
  • the outer surface 33b may abut against the inner surface 34b.
  • a flat and annular second contact surface S2 is formed by the outer surface 33b and the inner surface 34b.
  • An outer circumferential surface 37 a of the annular portion 37 is in contact with an inner circumferential surface 34 a of the second end wall portion 34.
  • the first end wall 33 and the second end wall 34 face the back surface 8 a of the compressor impeller 8 with a slight gap (see FIG. 1).
  • the outer circumferential surface 37a may be in close contact with the inner circumferential surface 34a.
  • An annular second seal member 38 is provided between the outer circumferential surface 37 a and the inner circumferential surface 34 a.
  • the second seal member 38 is provided in one seal groove 37 b (see FIG. 6) formed in the outer peripheral surface 37 a of the annular portion 37.
  • the second seal member 38 is, for example, an O-ring.
  • the inner housing 3A and the outer housing 3B may be held at either the outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32a, or at the outer peripheral surface 37a and the inner peripheral surface 34a.
  • the outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32a may be interference fit (shrink fitting etc.), and the outer peripheral surface 37a and the inner peripheral surface 34a may be clearance fit with each other.
  • the outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32a may be clearance fit with each other, and the outer peripheral surface 37a and the inner peripheral surface 34a may be interference fit (shrink fitting etc.).
  • a clearance may be formed between the clearance fitted outer peripheral surface 37a and the inner peripheral surface 34a, or between the clearance fitted outer peripheral surface 31a and the inner peripheral surface 32a.
  • Inner housing 3A and outer housing 3B are made of the same material.
  • Inner housing 3A and outer housing 3B are made of, for example, aluminum.
  • the inner housing 3A is attached within the outer housing 3B by, for example, shrink fitting. At the time of assembly, assembly is possible by warming only the outer housing 3B. If the inner housing 3A and the outer housing 3B are made of the same material, the interference hardly changes even if both thermally expand during use.
  • Inner housing 3A and outer housing 3B can each be manufactured, for example, by die casting or the like.
  • the inner housing 3A and the outer housing 3B can be easily manufactured because they are molded in a method that does not use a core.
  • the inner peripheral surface 32a of the outer housing 3B has a draft.
  • the outer peripheral surface 31a of the inner housing 3A may have a draft.
  • the inner circumferential surface 32a of the outer housing 3B and / or the outer circumferential surface 31a of the inner housing 3A are machined to remove the draft. It is also good.
  • the electric compressor 1 of the present embodiment has a structure for cooling components provided inside the motor housing 3 via the motor housing 3. As shown in FIGS. 1 and 2, a cooling water or the like is formed between the inner surface (the inner peripheral surface 32a and the inner surface 34b) of the outer housing 3B and the outer surface (the outer peripheral surface 31a and the outer surface 33b) of the inner housing 3A. A water cooling jacket portion 40 is formed to circulate the cooling fluid.
  • the water cooling jacket portion 40 is formed only in a part of the circumferential direction. As shown in FIG. 3 to FIG. 5, the water cooling jacket portion 40 is formed by respectively forming a recess 43 and a recess 44 in the inner housing 3A and the outer housing 3B, and combining them. In other words, the water cooling jacket portion 40 is a space formed so as to be enclosed between the recess 43 and the recess 44.
  • the inner surface 34b of the outer housing 3B is formed with a recess 44 which is recessed with respect to the second contact surface S2.
  • the recess 44 extends in the circumferential direction and is formed only in a part of the circumferential direction. In other words, the recess 44 has a rotationally asymmetric shape with respect to the rotation axis X.
  • the recess 44 may be provided in the range of 180 ° or more and less than 360 °.
  • the recess 44 includes a first end 44a and a second end 44b.
  • a flat inner surface forming the second contact surface S2 in a portion where the recess 44 is not formed, that is, between the first end 44a and the second end 44b (a range of more than 0 ° and less than 180 °). 34b is formed.
  • the inner housing 3A is recessed with respect to the first contact surface S1 and the second contact surface S2.
  • the hollow portion 43 is formed.
  • the recess 43 extends in the circumferential direction and is formed only in a part of the circumferential direction. In other words, the recess 43 has a rotationally asymmetric shape with respect to the rotation axis X.
  • the recess 43 may be provided in the range of 180 ° or more and less than 360 °.
  • the recess 43 includes a first end 43a and a second end 43b.
  • the first contact surface S1 and the second contact are not formed between the first end 43a and the second end 43b (in the range of more than 0 ° and less than 180 °).
  • the outer peripheral surface 31a and the outer surface 33b which make surface S2 are formed.
  • the recess 43 may be provided in a range corresponding to the recess 44.
  • the recessed portion 43 is aligned (communicated) with the recessed portion 44.
  • the position of the first end 44a may substantially coincide with the position of the first end 43a.
  • the position of the second end 44 b may substantially coincide with the position of the second end 43 b.
  • the water cooling jacket portion 40 has a rotationally asymmetric shape with respect to the rotation axis X.
  • the water cooling jacket portion 40 includes a first end 41 composed of a first end 43a and a first end 44a, and a second end 42 composed of a second end 43b and a second end 44b.
  • the range in which the water cooling jacket portion 40 is provided, the shape of the water cooling jacket portion 40, and the like can be appropriately changed by changing the range in which the depression portion 43 and the depression portion 44 are formed and the shape of the depression portion 43 and the depression portion 44. .
  • the recess 43 and the recess 44 can be easily formed by die casting.
  • the water-cooled jacket portion 40 faces the outer peripheral surface 31a and the outer surface 33b of the inner housing 3A.
  • the cooling fluid cools the first tubular portion 31 and the first end wall portion 33 (including the annular portion 37).
  • the cooled first tubular portion 31 and the first end wall portion 33 can cool components provided inside the motor housing 3 that can generate heat.
  • the outer housing 3B may be provided with an inflow pipe 51 and an outflow pipe 52 connected to the first end 43a and the second end 43b of the inner housing 3A, respectively.
  • External pipes, pumps, and the like are connected to the inflow pipe 51 and the outflow pipe 52 to allow the cooling fluid to flow.
  • FIGS. 6 and 7 A method of assembling the motor housing 3 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the stator portion 14 is attached to the inner housing 3A by shrink fitting or press fitting.
  • the stator portion 14 is inserted in the direction of the rotation axis X from the second end side (left side in the drawing) of the inner housing 3A.
  • the inner housing 3A and the stator portion 14 are unitized.
  • the first seal member 36 and the second seal member 38 are attached to the seal groove 31c and the seal groove 37b of the inner housing 3A.
  • the unitized inner housing 3A and the stator portion 14 are attached to the outer housing 3B by shrink fitting.
  • the inner housing 3A is inserted from the second end side (left side in the drawing) of the outer housing 3B in the rotation axis X direction.
  • the heat generating portion (motor 5 etc.) of the electric compressor 1 can be cooled via the inner housing 3A.
  • the stator portion 14 can be cooled by the first tubular portion 31.
  • the first end wall portion 33 extends radially inward of the outer peripheral portion of the stator portion 14.
  • the motor housing 3 has the inner housing 3A and the outer housing 3B. In other words, the motor housing 3 is divided into the inner housing 3A and the outer housing 3B. These housings are combined to form the water cooling jacket portion 40. Further, a first seal member 36 and a second seal member 38 are installed on the front and back of the water cooling jacket portion 40, and a water cooling mechanism is provided.
  • a channel shape corresponding to the inlet / outlet position of the cooling fluid is realized by forming the rotationally asymmetric recess portions 43 and 44 in the abutting portions of the inner housing 3A and the outer housing 3B.
  • the outer shape of the outer housing 3B may be changed only for the shape of the compressor impeller 8, the shapes of the inverter housing 4 and the compressor housing 6, or the difference in mounting bosses. There is no need to change the inner surface side of the outer housing 3B and the inner housing 3A, and commonality is achieved.
  • the water-cooled jacket portion 40 is not a closed space at the time of manufacturing each housing, so the core becomes unnecessary. For this reason, manufacture by die casting etc. is attained. Since the inner housing 3A and the outer housing 3B are molded by a method such as die casting which does not use a core, the manufacture is easy. When assembling the outer housing 3B and the inner housing 3A, assembly is possible by warming only the outer housing 3B. In use, the inner housing 3A and the outer housing 3B can thermally expand, but if the same material is used, the interference hardly changes. Therefore, the outer housing 3B can reliably hold the inner housing 3A at the time of use.
  • the cooling fluid is prevented from leaking to the outside.
  • the flow passage range in the circumferential direction can be changed by changing the shape of the abutment portion.
  • the position of the cooling fluid inlet / outlet can be made flexible.
  • the cooling fluid flows from the first end 41 to the second end 42 in the rotationally asymmetric water cooling jacket 40.
  • the position of the inlet and outlet for the cooling fluid may be changed depending on the configuration of the peripheral equipment where the electric compressor 1 is installed, but the position of the water cooling jacket 40 (the positions of the first end 41 and the second end 42) should be changed appropriately. Can respond flexibly to such changes.
  • the second end wall portion of the outer housing 3B may not extend inward from the outer peripheral portion of the stator portion 14.
  • the second end wall of the outer housing 3B may be omitted.
  • the first end wall of the inner housing 3A may face the entire surface of the rear surface 8a of the compressor impeller 8.
  • the water cooling jacket portion 40 may be formed by any one of the recess 43 and the recess 44. It is not limited to the form in which the water cooling jacket portion 40 is formed only by the recessed portions 43 and 44. Even if the water cooling jacket portion 40 is formed by the recessed portions 43 and 44 provided over the entire circumference, and a partition member or the like separate from the inner housing 3A or the outer housing 3B is provided in a part of the water cooling jacket portion 40 Good.
  • the partition member may be installed in the water cooling jacket portion 40 to define the flow path shape.
  • the water cooling jacket may be formed on the entire circumferential direction (i.e., the entire circumference).
  • the cooling fluid is not limited to water, and may be another liquid such as oil.
  • the present invention may be applied to an electric compressor provided with a turbine.

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Abstract

電動コンプレッサは、コンプレッサインペラが取り付けられた回転軸と、回転軸の周囲に配置されるステータ部と、ステータ部を収納するモータハウジングと、を備える。モータハウジングは、ステータ部を包囲して保持する第１筒状部を含むインナーハウジングと、その第１筒状部を包囲して保持する第２筒状部を含むアウターハウジングと、を有する。インナーハウジングの外面とアウターハウジングの内面との間には、回転軸の周方向の一部または全周にわたって冷却ジャケット部が形成される。インナーハウジングは、第１筒状部に連続して設けられ、回転軸の径方向においてステータ部の外周部よりも内側まで延びる第１端壁部を有する。

Description

電動コンプレッサ
　本開示は、電動コンプレッサに関する。
　従来、特許文献１および２に記載された電動過給機が知られている。電動過給機は、モータステータおよびモータロータを備えている。特許文献１に記載された電動過給機は、モータステータと、モータステータを支持するアウタースリーブとが一体化されたステータアッセンブリを備える。アウタースリーブとベアリングハウジングとの間には、水冷ジャケットが設けられている。特許文献２に記載された電動過給機においても、モータステータの周囲に空間が設けられている。
国際公開第２００８／０２０５１２号 特開２００７－３２１６９８号公報
　上記した従来の電動過給機（電動コンプレッサ）では、ステータ部の冷却が考慮されているが、コンプレッサインペラと共に回転する回転体（回転軸など）の周辺には、熱を発生させる要素が他にも存在する。そこで、電動コンプレッサ全体に対する更なる冷却効率の向上が求められている。本開示は、冷却効率の向上を可能とする電動コンプレッサを説明する。
　本開示の一態様に係る電動コンプレッサは、コンプレッサインペラが取り付けられた回転軸と、回転軸の周囲に配置されるステータ部と、ステータ部を収納するモータハウジングと、を備え、モータハウジングは、ステータ部を包囲して保持する第１筒状部を含むインナーハウジングと、インナーハウジングの第１筒状部を包囲して保持する第２筒状部を含むアウターハウジングと、を有し、インナーハウジングの外面とアウターハウジングの内面との間には、回転軸の周方向の一部または全周にわたって冷却ジャケット部が形成され、インナーハウジングは、第１筒状部に連続して設けられ、回転軸の径方向においてステータ部の外周部よりも内側まで延びる第１端壁部を有する。
　本開示の一態様によれば、冷却効率の向上が可能である。
図１は、本開示の一実施形態に係る遠心圧縮機を示す断面図である。 図２は、図１中のモータハウジングを示す断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図４は、図１中のインナーハウジングを示す斜視図である。 図５は、図１中のアウターハウジングを示す斜視図である。 図６は、組立工程の第１段階を示す断面図である。 図７は、組立工程の第２段階を示す断面図である。
　本開示の一態様に係る電動コンプレッサは、コンプレッサインペラが取り付けられた回転軸と、回転軸の周囲に配置されるステータ部と、ステータ部を収納するモータハウジングと、を備え、モータハウジングは、ステータ部を包囲して保持する第１筒状部を含むインナーハウジングと、インナーハウジングの第１筒状部を包囲して保持する第２筒状部を含むアウターハウジングと、を有し、インナーハウジングの外面とアウターハウジングの内面との間には、回転軸の周方向の一部または全周にわたって冷却ジャケット部が形成され、インナーハウジングは、第１筒状部に連続して設けられ、回転軸の径方向においてステータ部の外周部よりも内側まで延びる第１端壁部を有する。
　この電動コンプレッサによれば、冷却ジャケット部に冷却流体が流れることにより、インナーハウジングを介して、電動コンプレッサの発熱部分（モータ等）が冷却され得る。第１筒状部によって、ステータ部が冷却され得る。加えて、第１端壁部は、径方向において、ステータ部の外周部よりも内側まで延びている。この第１端壁部により、モータのみならず、回転軸の周辺の別の発熱部分も冷却され得る。したがって、冷却効率の向上が可能になっている。
　いくつかの態様において、冷却ジャケット部は、周方向の一部に形成されており、冷却流体の出入口である第１端部および第２端部を含む。この場合、冷却流体が第１端部から第２端部へ、または第２端部から第１端部へと流れる。冷却流体の滞留や偏流を抑制できるので、冷却効率が一層向上する。冷却流体の出入口の位置は、電動コンプレッサが設置される周辺の機器構成によって変わり得るが、冷却ジャケット部の位置（第１および第２端部の位置）を適宜変更することにより、そのような変化にも柔軟に対応し得る。
　いくつかの態様において、インナーハウジングの外面とアウターハウジングの内面との間には、インナーハウジングの外面とアウターハウジングの内面とが当接する当接面が形成されており、インナーハウジングおよびアウターハウジングの少なくとも一方は、当接面に対して窪むと共に冷却ジャケット部を形成する窪み部を含み、インナーハウジングまたはアウターハウジングの窪み部は、周方向の一部のみに形成されていることにより、冷却ジャケット部は周方向の一部に形成されている。この場合、窪み部の位置（範囲）や大きさを適宜変更することにより、上記した冷却ジャケット部の任意な形成が可能となる。
　いくつかの態様において、モータハウジング内に設けられて回転軸を支持する軸受を備え、インナーハウジングの第１端壁部は、回転軸が貫通すると共に軸受を包囲する環状部を含み、環状部は軸受を保持している。この場合、第１端壁部の環状部を介して軸受が冷却され得る。モータのみならず、軸受を効率的に冷却することができる。
　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、重複する説明は省略する。以下の説明において、特に断らない限り、「径方向」および「周方向」との語は、回転軸１２或いは回転軸線Ｘを基準として用いられる。
　図１を参照して、第１実施形態の電動コンプレッサ１について説明する。図１に示されるように、電動コンプレッサ１は、たとえば車両や船舶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、コンプレッサ７を備えている。電動コンプレッサ１は、ロータ部１３およびステータ部１４の相互作用によってコンプレッサインペラ８を回転させ、空気等の気体を圧縮し、圧縮空気を発生させる。ロータ部１３およびステータ部１４によってモータ５が形成されている。
　電動コンプレッサ１は、ハウジング２内で回転可能に支持された回転軸１２と、回転軸１２の先端部に取り付けられたコンプレッサインペラ８とを備える。ハウジング２は、ロータ部１３およびステータ部１４を収納するモータハウジング３と、モータハウジング３の第２端側（図示左側）の開口を閉鎖するインバータハウジング４と、コンプレッサインペラ８を収納するコンプレッサハウジング６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３の第１端側（図示右側）に設けられている。コンプレッサハウジング６は、吸入口９と、スクロール部１０と、吐出口１１とを含んでいる。
　ロータ部１３は、回転軸１２の回転軸線Ｘ方向の中央部に固定されており、回転軸１２に取り付けられた１または複数の永久磁石（図示せず）を含む。ステータ部１４は、ロータ部１３を包囲するようにしてモータハウジング３の内面に保持されている。すなわち、ステータ部１４は、回転軸１２の周囲に配置されている。ステータ部１４は、ロータ部１３を包囲するように配置された円筒状のコア部１４ａと、コア部１４ａに導線（図示せず）が巻回されてなるコイル部１４ｂとを含む。導線を通じてステータ部１４のコイル部１４ｂに交流電流が流されると、ロータ部１３およびステータ部１４の相互作用によって、回転軸１２とコンプレッサインペラ８とが一体になって回転する。コンプレッサインペラ８が回転すると、コンプレッサインペラ８は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、スクロール部１０を通じて空気を圧縮し、吐出口１１から吐出する。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。
　電動コンプレッサ１は、ハウジング２に対して回転軸１２を回転可能に支持する２個の軸受２０Ａ，２０Ｂを備える。軸受２０Ａ，２０Ｂは、モータハウジング３内に設けられている。軸受２０Ａ，２０Ｂは、モータ５を挟むように配置され、回転軸１２を両持ちで支持している。第１の軸受２０Ａは、モータハウジング３のコンプレッサインペラ８側の端部に設けられた環状部３７に保持されている。第２の軸受２０Ｂは、インバータハウジング４の隔壁部４ａの内面側（コンプレッサインペラ８側）に保持されている。
　続いて、図１および図２を参照して、モータハウジング３の構成についてより詳細に説明する。モータハウジング３は、内側すなわち回転軸１２側に配置される円筒状のインナーハウジング３Ａと、外側すなわちインナーハウジング３Ａの外周側に配置される円筒状のアウターハウジング３Ｂとを有する。すなわち、モータハウジング３は、２分割された構造を有する。インナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂとは別体であり、回転軸線Ｘに対して同心状に配置される。インナーハウジング３Ａは、たとえば締まり嵌め（焼嵌め等）により、アウターハウジング３Ｂに取り付けられている。
　インナーハウジング３Ａは、ステータ部１４を包囲して保持している。ステータ部１４は、たと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３Ａに取り付けられている。これにより、インナーハウジング３Ａおよびステータ部１４はユニット化されている。アウターハウジング３Ｂは、インナーハウジング３Ａ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３Ａおよびステータ部１４は、たとえば締まり嵌め（焼嵌め等）により、アウターハウジング３Ｂに取り付けられている。
　インナーハウジング３Ａは、回転軸線Ｘ方向に延びる円筒状の第１筒状部３１と、第１筒状部３１の第１端側（コンプレッサインペラ８側）に連続して設けられた第１端壁部３３とを有する。第１筒状部３１は、ステータ部１４を包囲して保持している。第１筒状部３１の第２端（第１端壁部３３と反対側）は開放されている。第１端壁部３３は、第１筒状部３１の第１端から、径方向の内方に延びている（図４および図６参照）。
　第１端壁部３３は、中心側すなわち回転軸線Ｘ側に設けられた環状部３７を含む。環状部３７は、第１筒状部３１の第１端よりも回転軸線Ｘ方向（コンプレッサインペラ８側）に突出している。環状部３７の周囲には、円環状の外面３３ｂが形成されている。外面３３ｂは、第１筒状部３１と環状部３７との間に設けられた肩部である。外面３３ｂは、回転軸線Ｘに垂直な方向に延びる平坦面である。環状部３７は、回転軸線Ｘを中心に配置されている。環状部３７の中央には、貫通孔３７ｄが設けられている。コンプレッサインペラ８のボス部８ｂおよび回転軸１２が、この貫通孔３７ｄに挿通されており、回転軸１２が環状部３７を貫通している。
　図１に示されるように、環状部３７は、径方向において、ステータ部１４の外周部よりも内側まで延びている。環状部３７は、第１の軸受２０Ａを包囲している。環状部３７は、貫通孔３７ｄに連続する円筒状の軸受収容部を含んでおり、内周面３７ｃにおいて第１の軸受２０Ａを保持している。
　アウターハウジング３Ｂは、回転軸線Ｘ方向に延びる円筒状の第２筒状部３２と、第２筒状部３２の第１端側に連続して設けられた第２端壁部３４とを有する。第２筒状部３２は、インナーハウジング３Ａの第１筒状部３１を包囲して保持している。第２筒状部３２の第２端は開放されている。第２端壁部３４は、第２筒状部３２の第１端から、径方向の内方に延びている。図２、図５および図７に示されるように、第２端壁部３４は、円環状をなしており、回転軸線Ｘを中心に配置されている。第２端壁部３４の径方向における内面３４ｂは、回転軸線Ｘに垂直な方向に延びる平坦面である。第２端壁部３４の中央には開口が形成されており、この開口内に、インナーハウジング３Ａの環状部３７が配置されている。図１に示されるように、第２端壁部３４の開口内に、環状部３７および第１の軸受２０Ａが配置されている。
　図２および図７に示されるように、インナーハウジング３Ａは、アウターハウジング３Ｂの第２端側から挿入され、アウターハウジング３Ｂ内に嵌め込まれる。インナーハウジング３Ａは、ステータ部１４を保持した状態で、アウターハウジング３Ｂ内に嵌め込まれる。第１筒状部３１の外周面３１ａは、第２筒状部３２の内周面３２ａに当接する。外周面３１ａは内周面３２ａに密着してもよい。外周面３１ａと内周面３２ａとによって、円筒状の第１当接面Ｓ１が形成されている。外周面３１ａと内周面３２ａとの間には、環状の第１シール部材３６が設けられている。第１シール部材３６は、第１筒状部３１の外周面３１ａに形成された１本のシール溝３１ｃ（図６参照）に設けられている。第１シール部材３６は、たとえばＯリングである。
　第１端壁部３３の外面３３ｂは、第２端壁部３４の内面３４ｂに当接している。外面３３ｂは、内面３４ｂに突き当てられてもよい。外面３３ｂと内面３４ｂとによって、平坦な円環状の第２当接面Ｓ２が形成されている。環状部３７の外周面３７ａは、第２端壁部３４の内周面３４ａに当接している。第１端壁部３３および第２端壁部３４は、コンプレッサインペラ８の背面８ａに対し、僅かな隙間をもって対面している（図１参照）。外周面３７ａは内周面３４ａに密着してもよい。外周面３７ａと内周面３４ａとの間には、環状の第２シール部材３８が設けられている。第２シール部材３８は、環状部３７の外周面３７ａに形成された１本のシール溝３７ｂ（図６参照）に設けられている。第２シール部材３８は、たとえばＯリングである。
　インナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂとは、外周面３１ａと内周面３２ａ、または、外周面３７ａと内周面３４ａのいずれかの箇所で保持されればよい。外周面３１ａと内周面３２ａが互いに締まり嵌め（焼嵌め等）され、外周面３７ａと内周面３４ａが互いに隙間嵌めされてもよい。これとは反対に、外周面３１ａと内周面３２ａが互いに隙間嵌めされ、外周面３７ａと内周面３４ａが互いに締まり嵌め（焼嵌め等）されてもよい。隙間嵌めされた外周面３７ａと内周面３４ａの間、または、隙間嵌めされた外周面３１ａと内周面３２ａの間には、隙間が形成されてもよい。いずれかの箇所を締まり嵌めで組み付けることにより、たとえば、アウターハウジング３Ｂに対するインナーハウジング３Ａの位置合わせが容易となる。
　インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂは、同一の材料からなる。インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂは、たとえば、アルミニウム製である。上記したように、インナーハウジング３Ａは、たとえば焼嵌めによってアウターハウジング３Ｂ内に取り付けられる。組立時には、アウターハウジング３Ｂのみを温めることで、組立てが可能である。インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂは同一の材料とすると、使用時に両方が熱膨張した場合でも、締め代はほとんど変化しない。
　インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂは、それぞれ、たとえばダイキャスト等によって製作され得る。インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂは、中子を使用しない方法で成型されるため、簡単に製造され得る。なお、ダイキャスト等によってインナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂが製造される場合、アウターハウジング３Ｂの内周面３２ａには、抜き勾配がつく。型の形状によっては、インナーハウジング３Ａの外周面３１ａに抜き勾配がつく場合もある。インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂの嵌め合いを容易に行うため、アウターハウジング３Ｂの内周面３２ａおよび／またはインナーハウジング３Ａの外周面３１ａに対し、抜き勾配を除去するための機械加工が施されてもよい。
　本実施形態の電動コンプレッサ１は、モータハウジング３を介して、モータハウジング３の内部に備わる部品類を冷却するための構造を有している。図１および図２に示されるように、アウターハウジング３Ｂの内面（内周面３２ａおよび内面３４ｂ）と、インナーハウジング３Ａの外面（外周面３１ａおよび外面３３ｂ）との間には、冷却水等の冷却流体を流通させるための水冷ジャケット部４０が形成されている。
　図３に示されるように、水冷ジャケット部４０は、周方向の一部のみに形成されている。図３～図５に示されるように、水冷ジャケット部４０は、インナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂに、窪み部４３および窪み部４４がそれぞれ形成され、これらが合わさることで形成されている。言い換えると、水冷ジャケット部４０は、窪み部４３と窪み部４４との間に囲まれて形成される空間である。
　図３および図５に示されるように、アウターハウジング３Ｂの内面３４ｂには、第２当接面Ｓ２に対して窪む窪み部４４が形成されている。窪み部４４は、周方向に延び、周方向の一部にのみ形成されている。言い換えれば、窪み部４４は、回転軸線Ｘに関して、回転非対称な形状をなしている。窪み部４４は、１８０°以上３６０°未満の範囲に設けられてもよい。窪み部４４は、第１端部４４ａおよび第２端部４４ｂを含む。窪み部４４が形成されていない部分、すなわち第１端部４４ａと第２端部４４ｂとの間（０°より大きく１８０°未満の範囲）には、第２当接面Ｓ２をなす平坦な内面３４ｂが形成されている。
　図４に示されるように、インナーハウジング３Ａにおける第１筒状部３１と第１端壁部３３とが連続する部分には、第１当接面Ｓ１および第２当接面Ｓ２に対して窪む窪み部４３が形成されている。窪み部４３は、周方向に延び、周方向の一部にのみ形成されている。言い換えれば、窪み部４３は、回転軸線Ｘに関して、回転非対称な形状をなしている。窪み部４３は、１８０°以上３６０°未満の範囲に設けられてもよい。窪み部４３は、第１端部４３ａおよび第２端部４３ｂを含む。窪み部４３が形成されていない部分、すなわち第１端部４３ａと第２端部４３ｂとの間（０°より大きく１８０°未満の範囲）には、第１当接面Ｓ１および第２当接面Ｓ２をなす外周面３１ａおよび外面３３ｂが形成されている。
　窪み部４３は、窪み部４４に対応する範囲に設けられてもよい。アウターハウジング３Ｂにインナーハウジング３Ａが取り付けられた状態で、窪み部４４に窪み部４３が合わさる（連通する）。第１端部４４ａの位置が、第１端部４３ａの位置に略一致してもよい。第２端部４４ｂの位置が、第２端部４３ｂの位置に略一致してもよい。水冷ジャケット部４０は、回転軸線Ｘに関して、回転非対称な形状をなしている。水冷ジャケット部４０は、第１端部４３ａおよび第１端部４４ａからなる第１端部４１と、第２端部４３ｂおよび第２端部４４ｂからなる第２端部４２とを含む。水冷ジャケット部４０が設けられる範囲や水冷ジャケット部４０の形状等は、窪み部４３および窪み部４４を形成する範囲や窪み部４３および窪み部４４の形状を変更することにより、適宜変更可能である。窪み部４３および窪み部４４は、ダイキャスト法によって容易に形成され得る。
　水冷ジャケット部４０は、インナーハウジング３Ａの外周面３１ａおよび外面３３ｂに対面している。したがって、冷却流体は、第１筒状部３１および第１端壁部３３（環状部３７を含む）を冷却する。冷却された第１筒状部３１および第１端壁部３３により、モータハウジング３の内部に設けられた、熱を発生し得る部品類が冷却され得る。
　図３および図５に示されるように、アウターハウジング３Ｂには、インナーハウジング３Ａの第１端部４３ａおよび第２端部４３ｂにそれぞれ接続される流入管５１および流出管５２が設けられてもよい。流入管５１および流出管５２には、外部の配管およびポンプ等が接続され、冷却流体が流通させられる。
　図６および図７を参照して、モータハウジング３の組立方法について説明する。図６に示されるように、インナーハウジング３Ａに対して、ステータ部１４を焼嵌めまたは圧入により取り付ける。この際、ステータ部１４は、インナーハウジング３Ａの第２端側（図示左側）から回転軸線Ｘ方向に挿入される。これにより、インナーハウジング３Ａおよびステータ部１４がユニット化される。
　図７に示されるように、インナーハウジング３Ａのシール溝３１ｃおよびシール溝３７ｂに、第１シール部材３６および第２シール部材３８をそれぞれ取り付ける。アウターハウジング３Ｂに対して、ユニット化されたインナーハウジング３Ａおよびステータ部１４を焼嵌めにより取り付ける。この際、インナーハウジング３Ａは、アウターハウジング３Ｂの第２端側（図示左側）から回転軸線Ｘ方向に挿入される。以上の工程を経て、モータハウジング３およびステータ部１４からなるユニットが得られる。
　本実施形態の電動コンプレッサ１によれば、水冷ジャケット部４０に冷却流体が流れることにより、インナーハウジング３Ａを介して、電動コンプレッサ１の発熱部分（モータ５等）が冷却され得る。第１筒状部３１によって、ステータ部１４が冷却され得る。加えて、第１端壁部３３は、径方向において、ステータ部１４の外周部よりも内側まで延びている。この第１端壁部３３により、モータのみならず、回転軸１２の周辺の別の発熱部分も冷却され得る。したがって、冷却効率の向上が可能になっている。
　従来、冷却ジャケット部を持つモータハウジングは、中子を使用する鋳造などの方法を使用して製作されていた。ダイキャスト法での製作が困難であったため、コスト高となっていた。また、取り合いやコンプレッサスペックの違いに対して、モータハウジング全体を製作する必要があり、部品共通化の観点から、改良が望まれていた。本実施形態の電動コンプレッサ１によれば、モータハウジング３は、インナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂとを有する。言い換えると、モータハウジング３は、インナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂに分割されている。これらのハウジングが組み合って水冷ジャケット部４０が形成される。また水冷ジャケット部４０の前後に第１シール部材３６および第２シール部材３８を設置し、水冷機構が設けられている。インナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂの突き当て部分に、回転非対称な形状の窪み部４３，４４を形成することで、冷却流体の出入り口位置に対応した水路形状が実現されている。また、コンプレッサインペラ８の形状、インバータハウジング４やコンプレッサハウジング６の形状、または、マウント用ボスの違いに対しても、アウターハウジング３Ｂの外側の形状を変更するだけでよい。アウターハウジング３Ｂの内面側とインナーハウジング３Ａとは、変更する必要がなく、共通化が図られている。
　またモータハウジング３をインナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂに分割することで、水冷ジャケット部４０が，各々のハウジング製作時に閉空間でなくなるため、中子が不要となる。このため、ダイキャスト等での製作が可能となる。中子を使用しないダイキャスト等の製法でインナーハウジング３Ａおよびアウターハウジング３Ｂが成型されるので、製作が簡単である。アウターハウジング３Ｂとインナーハウジング３Ａの組立時には、アウターハウジング３Ｂのみを温めることで、組立が可能である。使用時は、インナーハウジング３Ａとアウターハウジング３Ｂが熱膨張し得るが、同一の材料とすると、締め代はほとんど変化しない。このため、使用時において、アウターハウジング３Ｂはインナーハウジング３Ａを確実に保持できる。
　また、水冷ジャケット部４０の前後に第１シール部材３６および第２シール部材３８が設置されているので、外部に冷却流体が漏れることを防止する構造となっている。突き当て部の形状を変えることで、円周方向の流路範囲を変えることができる。よって、冷却流体の出入口の位置に柔軟性を持たせることが可能となる。
　回転非対称な形状の水冷ジャケット部４０では、冷却流体が第１端部４１から第２端部４２へと流れる。全周に水冷ジャケット部を設けた場合と比較して、冷却流体の滞留や偏流を抑制できるので、冷却効率が一層向上する。冷却流体の出入口の位置は、電動コンプレッサ１が設置される周辺の機器構成によって変わり得るが、水冷ジャケット部４０の位置（第１端部４１および第２端部４２の位置）を適宜変更することにより、そのような変化にも柔軟に対応し得る。
　窪み部４３，４４の位置（範囲）や大きさを適宜変更することにより、水冷ジャケット部４０の任意な形成が可能となる。
　第１の軸受２０Ａを保持する環状部３７によれば、モータ５のみならず、第１の軸受２０Ａを効率的に冷却することができる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、アウターハウジング３Ｂの第２端壁部は、ステータ部１４の外周部より内側まで延びなくてもよい。アウターハウジング３Ｂの第２端壁部が省略されてもよい。コンプレッサインペラ８の背面８ａの全面に、インナーハウジング３Ａの第１端壁部が対面してもよい。
　窪み部４３および窪み部４４のいずれか一方によって水冷ジャケット部４０が形成されてもよい。窪み部４３，４４によってのみ水冷ジャケット部４０が形成される形態に限られない。全周にわたって設けられた窪み部４３，４４によって水冷ジャケット部４０が形成され、その水冷ジャケット部４０の一部に、インナーハウジング３Ａまたはアウターハウジング３Ｂとは別体の仕切り部材などが設けられてもよい。仕切り部材は、水冷ジャケット部４０内に設置されて、流路形状を規定し得る。
　水冷ジャケット部は周方向の全部（すなわち全周）に形成されてもよい。冷却流体は水に限られず、油等の他の液体であってもよい。タービンを備えた電動コンプレッサに本発明が適用されてもよい。
　本開示のいくつかの態様によれば、冷却効率の向上が可能である。
１　電動コンプレッサ
２　ハウジング
３　モータハウジング
３Ａ　インナーハウジング
３Ｂ　アウターハウジング
４　インバータハウジング
４ａ　隔壁部
５　モータ
６　コンプレッサハウジング
８　コンプレッサインペラ
８ａ　背面
１２　回転軸
１４　ステータ部
２０Ａ　第１の軸受
２０Ｂ　第２の軸受
３１　第１筒状部
３１ａ　外周面（外面）
３２　第２筒状部
３２ａ　内周面（内面）
３３　第１端壁部
３３ｂ　外面
３４　第２端壁部
３４ａ　内周面
３４ｂ　内面
３６　第１シール部材
３７　環状部
３７ａ　外周面
３８　第２シール部材
４０　水冷ジャケット部（冷却ジャケット部）
４１　第１端部
４２　第２端部
４３　窪み部
４４　窪み部
Ｓ１　第１当接面
Ｓ２　第２当接面
Ｘ　回転軸線

Claims (6)

  1. 　コンプレッサインペラが取り付けられた回転軸と、
    　前記回転軸の周囲に配置されるステータ部と、
    　前記ステータ部を収納するモータハウジングと、を備え、
    　前記モータハウジングは、
    　　前記ステータ部を包囲して保持する第１筒状部を含むインナーハウジングと、
    　　前記インナーハウジングの前記第１筒状部を包囲して保持する第２筒状部を含むアウターハウジングと、を有し、
    　前記インナーハウジングの外面と前記アウターハウジングの内面との間には、前記回転軸の周方向の一部または全周にわたって冷却ジャケット部が形成され、
    　前記インナーハウジングは、前記第１筒状部に連続して設けられ、前記回転軸の径方向において前記ステータ部の外周部よりも内側まで延びる第１端壁部を有する、電動コンプレッサ。
  2. 　前記冷却ジャケット部は、前記周方向の一部に形成されており、冷却流体の出入口である第１端部および第２端部を含む、請求項１に記載の電動コンプレッサ。
  3. 　前記インナーハウジングの外面と前記アウターハウジングの内面との間には、前記インナーハウジングの外面と前記アウターハウジングの内面とが当接する当接面が形成されており、
    　前記インナーハウジングおよび前記アウターハウジングの少なくとも一方は、前記当接面に対して窪むと共に前記冷却ジャケット部を形成する窪み部を含み、
    　前記インナーハウジングまたは前記アウターハウジングの前記窪み部は、前記周方向の一部のみに形成されていることにより、前記冷却ジャケット部は前記周方向の一部に形成されている、請求項２に記載の電動コンプレッサ。
  4. 　前記モータハウジング内に設けられて前記回転軸を支持する軸受を備え、
    　前記インナーハウジングの前記第１端壁部は、前記回転軸が貫通すると共に前記軸受を包囲する環状部を含み、前記環状部は前記軸受を保持している、請求項１に記載の電動コンプレッサ。
  5. 　前記モータハウジング内に設けられて前記回転軸を支持する軸受を備え、
    　前記インナーハウジングの前記第１端壁部は、前記回転軸が貫通すると共に前記軸受を包囲する環状部を含み、前記環状部は前記軸受を保持している、請求項２に記載の電動コンプレッサ。
  6. 　前記モータハウジング内に設けられて前記回転軸を支持する軸受を備え、
    　前記インナーハウジングの前記第１端壁部は、前記回転軸が貫通すると共に前記軸受を包囲する環状部を含み、前記環状部は前記軸受を保持している、請求項３に記載の電動コンプレッサ。
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