WO2018155645A1 - スクロール流体機械及びスクロール流体機械の製造方法 - Google Patents

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WO2018155645A1
WO2018155645A1 PCT/JP2018/006774 JP2018006774W WO2018155645A1 WO 2018155645 A1 WO2018155645 A1 WO 2018155645A1 JP 2018006774 W JP2018006774 W JP 2018006774W WO 2018155645 A1 WO2018155645 A1 WO 2018155645A1
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WO
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electric motor
fluid machine
scroll
bearing
scroll fluid
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Application number
PCT/JP2018/006774
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English (en)
French (fr)
Inventor
淳 羽入
Original Assignee
アネスト岩田株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation

Definitions

  • the present disclosure relates to a scroll fluid machine that performs compression, expansion, and pumping of a fluid, and a method of manufacturing the scroll fluid machine.
  • Patent Document 1 discloses a scroll fluid machine in which an output shaft of an electric motor and an eccentric shaft of a scroll fluid machine are separate members and are connected via a coupling.
  • At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a scroll fluid machine having a compact configuration and capable of being easily assembled with high accuracy, and a method of manufacturing the scroll fluid machine.
  • the purpose is to do.
  • a scroll fluid machine includes a rotor connected to a stator and a rotating shaft, and the rotating shaft before and after an axial intermediate point of the rotor.
  • An electric motor comprising a first bearing and a second bearing that pivotably support, a fixed scroll, a turning scroll directly connected to the rotating shaft, provided in an axially forward direction from the electric motor, and a cooling unit including a cooling fan that is provided axially rearward from the electric motor and is directly connected to the rotating shaft.
  • the compressor body and the cooling unit are directly connected to the rotating shaft of the electric motor, the output of the electric motor is transmitted to the compressor body and the cooling unit via the rotating shaft. .
  • the compressor body the fluid is compressed in a compression chamber formed between the fixed scroll and the orbiting scroll, and in the cooling unit, the compressor body and the electric motor are cooled by blowing air from the cooling fan.
  • the compressor body, the electric motor, and the cooling unit can be configured in a compact manner without requiring a conventional member such as a coupling.
  • the first bearing and the second bearing are accommodated in a motor casing constituting an outer shell of the electric motor.
  • the rotating shaft of the electric motor directly connected to the compressor body and the cooling unit can be rotated by the first bearing and the second bearing included in the electric motor of the scroll fluid machine. Supported (that is, the rotating shaft is supported by the first bearing and the second bearing housed in the motor casing).
  • the rotating shaft of the electric motor is directly connected to the compressor body and the cooling unit, a high degree of positional accuracy is required, but it is supported by the two bearings provided in the electric motor in this way.
  • the position accuracy of the rotating shaft can be ensured with an electric motor alone.
  • a scroll fluid machine with high design accuracy can be easily manufactured by combining a compressor body and a cooling unit with a completed electric motor (an electric motor with a rotating shaft assembled).
  • the motor casing partially surrounds the rotor and the stator from the front in the axial direction, and the first bearing is fixed.
  • the motor casing that partially surrounds the rotor and stator of the electric motor includes first to third motor cases that can be divided from each other.
  • the first motor case and the second motor case are configured so as to partially surround the rotor and the stator from the front and rear, respectively, and the third motor case is arranged between them, It facilitates the assembly of the scroll fluid machine.
  • the first motor case and the second motor case respectively fix the first bearing and the second bearing, respectively, and the positional accuracy of the rotary shaft supported by the first bearing and the second bearing is improved. Effectively improve.
  • the compressor body includes a gap adjustment mechanism for adjusting the position of the orbiting scroll with respect to the fixed scroll. And a work space for enabling adjustment work using the gap adjustment mechanism without separating the compressor body and the electric motor.
  • each member constituting the electric motor (for example, the second bearing, the rotor, the stator, etc.) is sequentially inserted into the internal space of the motor casing.
  • the hollow space is provided so that each member can be smoothly inserted into the internal space of the motor casing.
  • At least one of the first bearing and the second bearing is displaced along the axial direction of the rotating shaft. Configured to allow.
  • the specifications of the bearings employed for the first bearing and the second bearing are the load applied to the rotating shaft (for example, the load applied in the axial direction of the rotating shaft (load on the compressor body side))
  • the load can be selected as appropriate according to the load applied to the axially rearward load (the load on the cooling unit side).
  • the cooling unit includes a cooling fan casing that houses the cooling fan, and an external air for introducing the cooling fan into the cooling fan.
  • the intake duct extends from the front in the axial direction toward the cooling fan casing, and the discharge duct extends in the axial direction from the cooling fan casing.
  • the intake duct and the discharge duct extend forward and are formed adjacent to the electric motor.
  • a series of outside air flow paths are formed in which outside air is introduced from the intake duct, reaches the cooling fan casing, and is discharged from the discharge duct by driving the cooling fan.
  • the intake duct extends from the front in the axial direction toward the cooling fan casing, and the discharge duct extends from the cooling fan casing toward the front in the axial direction.
  • such an intake duct and a discharge duct are formed adjacent to the electric motor, thereby effectively cooling the electric motor.
  • the discharge duct is connected to the compressor body.
  • the outside air discharged from the discharge duct is introduced into the compressor body.
  • the outside air used for cooling the electric motor as described above also contributes to the cooling of the compressor body.
  • an intake port of the intake duct is provided on the compressor body.
  • the intake duct described above is provided with an intake port on the compressor body.
  • the intake port is exposed to the outside without interfering with the surrounding structure, so that a good cooling action can be obtained.
  • At least one of the intake duct and the discharge duct is disposed adjacent to the control unit of the electric motor.
  • the cooling action by the cooling unit can be enjoyed effectively by disposing the intake duct so as to be adjacent to the control unit which is a heating element.
  • the electric motor is a motor using a magnet.
  • the control unit includes various drive circuits such as a power circuit, a current control circuit, a logic circuit, a setting comparison circuit, and a power supply circuit. Become more.
  • the configuration (10) is suitable for a motor using a magnet in which heat generation in the control unit becomes a problem because the control unit can be satisfactorily cooled by disposing the intake duct as described above.
  • a dustproof filter is provided at an intake port of the intake duct.
  • a method of manufacturing a scroll fluid machine includes a rotor connected to a stator and a rotating shaft, and an axially intermediate point before and after the rotor.
  • An electric motor including a first bearing and a second bearing that rotatably support the rotating shaft, and a fixed scroll provided in front of the electric motor in the axial direction and directly connected to the rotating shaft
  • a scroll fluid machine manufacturing method comprising: a compressor body including a scroll; and a cooling unit including a cooling fan that is provided axially rearward from the electric motor and is directly connected to the rotating shaft,
  • the electric motor in the first assembly step, as a step before being integrated with the compressor body and the cooling unit, the electric motor is assembled by incorporating the rotor having the rotating shaft connected thereto. Is assembled. In the electric motor assembled in this way, the rotary shaft is accurately positioned by the first bearing and the second bearing. Thereafter, in the second assembly step, the scroll fluid machine is completed by attaching the compressor body and the cooling unit to the electric motor including the rotating shaft. In this way, it is possible to easily manufacture a scroll fluid machine in which the rotary shaft of the electric motor is accurately positioned in the compressor body and the cooling unit.
  • one of the stator and the rotor includes a magnetic material
  • the method of manufacturing the scroll fluid machine is assembled in the first assembly step.
  • the cooling unit is attached.
  • one of the stator and the rotor includes the magnetic material, and this magnetic material is magnetized in the magnetizing step performed after the first assembly step.
  • the magnetic material becomes a permanent magnet.
  • the magnetic material is not magnetized, and thus is not affected by the reaction force due to the magnetic force. Therefore, even when a permanent magnet having a large magnetic force is included, assembly with high accuracy can be easily performed.
  • a scroll fluid machine having a compact configuration and capable of being easily assembled with high accuracy, and a method for manufacturing the scroll fluid machine.
  • FIG. 1 It is a perspective view showing the appearance of the scroll fluid machine concerning at least one embodiment of the present invention. It is a top view of the scroll fluid machine of FIG. It is a side view of the scroll fluid machine of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the scroll fluid machine of FIG. It is a modification of FIG. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the scroll fluid machine of FIG. 1 for every process.
  • expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes not only represent shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes in a strict geometric sense, but also within the range where the same effect can be obtained. A shape including a chamfered portion or the like is also expressed.
  • the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a scroll fluid machine 1 according to at least one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a top view of the scroll fluid machine 1 of FIG. 1
  • FIG. 3 is a scroll fluid machine of FIG. 1 is a side view showing 1 from the A direction
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
  • the scroll fluid machine 1 includes a compressor body 2, an electric motor 4 that is a power source of the compressor body 2, and a cooling unit 6 that cools the compressor body 2 and the electric motor 4.
  • the fixed scroll 24 and the orbiting scroll 26, which will be described later, are accommodated in a housing 52 constituting the outer shell.
  • An intake port 12 for introducing outside air to be compressed is provided on the front side of the compressor body 2 (on the side opposite to the cooling unit 6 when viewed from the compressor body 2). Outside air introduced from the intake port 12 is compressed in a compression chamber formed between the fixed scroll 24 and the orbiting scroll 26 that rotate with respect to each other inside the compressor body 2, and is provided at the front center of the compressor body 2.
  • the discharge port 14 is discharged.
  • the electric motor 4 is an electric motor that can be driven by electric power supplied from the outside, and functions as a power source of the scroll fluid machine 1.
  • the electric motor 4 is a motor that uses a magnet and accommodates a rotor 64 and a stator 66 described later in a motor casing 16 that constitutes an outer shell. It is arranged on the cooling unit 6 side when viewed from the machine body 2. As will be described later, the rotor 64 is connected to the rotating shaft 34, and power is transmitted to the compressor body 2 and the cooling unit 6 via the rotating shaft 34.
  • the cooling unit 6 cools the compressor body 2 and the electric motor 4.
  • the cooling unit 6 is disposed further rearward of the electric motor 4 (on the side opposite to the compressor body 2 when viewed from the electric motor 4), and the cooling fan 15 is accommodated in a cooling fan casing 18 constituting an outer shell.
  • a cooling fan casing 18 Connected to the cooling fan casing 18 are an intake duct 20 for guiding cooling air, which is outside air introduced from the intake port 20a, to the cooling fan 15, and a discharge duct 22 for discharging the cooling air sent from the cooling fan 15.
  • the cooling fan casing 18, the intake duct 20, and the discharge duct 22 are in communication with each other, and a series of flow paths through which the cooling air introduced from the intake port 20a flows is formed.
  • the intake duct 20 extends from the front in the axial direction toward the cooling fan casing 18 and is disposed along the upper surface of the electric motor 4.
  • the intake port 20a that is the entrance of the intake duct 20 is located on the housing 52 of the compressor body 2 (upper part of the compressor body 2).
  • the discharge duct 22 extends from the cooling fan casing 18 toward the front in the axial direction, and is disposed along the side surface of the electric motor 4.
  • the intake duct 20 contacts the upper surface of the electric motor 4 over a wide range
  • the discharge duct 22 contacts the side surface of the electric motor 4 over a wide range.
  • the cooling air passing through the intake duct 20 and the discharge duct 22 comes into thermal contact with the electric motor 4 over a wide range, and heat dissipation is promoted.
  • the electric motor 4 is configured to be in thermal contact with the cooling air from a plurality of directions (that is, the intake duct 20 is in contact from above and the discharge duct 22 is on the side side. The cooling performance of the electric motor 4 is improved.
  • the tip of the discharge port 22 a of the discharge duct 22 is connected to a cooling air introduction port (not shown) provided on the side surface of the compressor body 2, and inside the compressor body 2, It communicates with a gap (not shown) existing inside.
  • the cooling air introduced into the gap from the discharge duct 22 cools the compressor body 2 from the inside, and then is discharged to the outside from a discharge port (not shown) provided on the opposite side surface of the compressor body 2.
  • the cooling unit 6 is configured to efficiently cool the compressor main body 2 and the electric motor 4 constituting the scroll fluid machine 1 as a whole.
  • a dustproof filter 21 may be provided at the intake port 20a of the intake duct 20 (see FIG. 4). Accordingly, even when the scroll fluid machine 1 is placed in an environment where it is exposed to foreign matter such as dust, dust can be prevented from entering the inside from the intake duct 20 and good reliability can be achieved. Is obtained.
  • the fixed scroll 24 includes a fixed side end plate 24a arranged perpendicular to the front-rear direction, and a spiral fixed scroll wrap 24b provided on the rear surface thereof.
  • a groove is formed at the top of the fixed scroll wrap 24b, and a chip seal (not shown) made of a self-lubricating material such as a fluorine-based resin is fitted into the groove.
  • a cooling fin 24c for heat dissipation is provided on the front surface of the fixed side end plate 24a.
  • the fixed scroll 24 is fixed to the housing 52, and a discharge hole 30 communicating with the discharge port 14 is formed in the approximate center of the fixed side end plate 24a.
  • the fixed scroll wrap 24b is provided in a spiral shape from the vicinity of the discharge hole 30 toward the outer periphery.
  • the orbiting scroll 26 includes an orbiting side end plate 26a arranged perpendicular to the front-rear direction and a spiral orbiting scroll wrap 26b provided on the front surface thereof.
  • a groove is formed at the top of the orbiting scroll wrap 26b, and a chip seal (not shown) made of a self-lubricating material such as a fluorine-based resin is fitted into the groove.
  • a cooling fin 26c for heat dissipation is provided on the rear surface of the turning-side end plate 26a.
  • a hub 39 fitted with an eccentric shaft portion bearing 38 that pivotally supports the eccentric shaft portion 36 of the rotating shaft 34.
  • the eccentric shaft portion 36 is provided eccentrically by a predetermined eccentric amount at the left end of the rotating shaft 34 connected to the rotor 64 of the electric motor 4.
  • the eccentric shaft part 36 and the rotating shaft 34 are integral.
  • the orbiting scroll 26 and the rotating shaft 34 are directly connected by the eccentric shaft portion 36 being pivotally supported by the bearing 38 of the eccentric shaft portion.
  • goods "directly connecting" means connecting two articles
  • a groove is provided at a position facing the turning-side end plate 26a outside the fixed scroll wrap 24b, and a dust seal 37 having a self-lubricating property such as a fluorine resin is disposed in the groove. It is installed.
  • the rotation of the orbiting scroll 26 is substantially prevented by an anti-rotation mechanism 40 provided between the orbiting side end plate 26 a and the housing 52.
  • the anti-rotation mechanisms 40 are provided at three positions at 120 ° intervals along the periphery on the rear surface of the turning-side end plate 26a.
  • the rotation prevention mechanism 40 includes a crank member 42 having a turning-side crank pin 42a and a fixed-side crank pin 42b that is eccentric with respect to the turning-side crank pin 42a.
  • the amount of eccentricity between the turning-side crankpin 42a and the fixed-side crankpin 42b is set equal to the amount of eccentricity of the eccentric shaft portion 36 with respect to the rotating shaft 34.
  • the turning-side crank pin 42 a is rotatably supported by a pair of bearings 48 fitted into a carrier 46 provided on the turning scroll 26.
  • the bearing 48 is a radial bearing having rolling elements between the outer ring and the inner ring.
  • the outer ring is fitted into the carrier 46 and is fixed by a bearing pressing member 50 from the outside.
  • a turning-side crank pin 42a is fitted into the inner ring. Further, the shoulder portion of the turning-side crank pin 42a is in contact with the inner ring end face, and the movement of the crank member 44 to the left in the carrier 46 is restricted.
  • the fixed-side crankpin 42b is rotatably supported with respect to the housing 52 via a pair of bearings 51.
  • the bearing 50 is a radial bearing having rolling elements between the outer ring and the inner ring.
  • the outer ring is fitted into the housing 52 and is fixed by a bearing pressing member 54 from the outside.
  • a fixed crank pin 42 b is fitted into the inner ring, and is fixed by a stud 56, a holding plate 58 and a nut 60.
  • the rotation prevention mechanism 40 having such a configuration is provided, so that when the rotary shaft 34 is driven by the power transmitted from the electric motor 4, the orbiting scroll 26 is substantially prevented from rotating. In this state, it is driven to turn (revolve).
  • the compressor body 2 is provided with a gap adjusting mechanism 62 for adjusting the position of the orbiting scroll 26 with respect to the fixed scroll 24.
  • the gap adjusting mechanism 62 is composed of a tightening bolt, and the gap is configured to be variable by adjusting the tightening condition. Similar to the rotation prevention mechanism 40 described above, the gap adjusting mechanism 62 is provided at three positions along the periphery on the rear surface of the turning-side end plate 26a at intervals of 120 °. The gap is actually filled with a chip seal (not shown).
  • the gap adjusting mechanism 62 is used without separating the compressor body 2 and the electric motor 4 in the axially rearward direction of the gap adjusting mechanism 62 and in the axially forward direction of a driver case 67b described later.
  • An adjustment space 69 having an axial length L1 that enables adjustment work is provided.
  • the adjustment space does not have to exist substantially as in the modification shown in FIG. Note that “substantially does not exist” means that there is actually a space having an axial length L2 ( ⁇ L1), but there is only a space in which adjustment work is difficult. In this case, adjustment work by the gap adjusting mechanism 62 is not possible unless the compressor body 2 and the electric motor 4 are separated from each other, but the scroll fluid machine 1 can be further downsized.
  • the electric motor 4 is a motor using a magnet including a rotor (rotor) 64 provided on the rotating shaft 34 and a stator 66 disposed around the rotor 64. It is.
  • the control unit 67 includes various drive circuits such as a power circuit, a current control circuit, a logic circuit, a setting comparison circuit, and a power supply circuit, the amount of heat generated in the control unit 67 is relatively large.
  • a control unit 67 composed of a driver 67a for controlling the operation of the electric motor 4 and a driver case 67b for housing the driver 67a is disposed on the upper part of the motor casing 16, and the driver 67a An intake duct 20 is provided so as to be adjacent to. Thereby, the driver 67a with a large calorific value can be effectively cooled.
  • the rotating shaft 34 connected to the rotor 64 of the electric motor 4 is provided across the compressor body 2 and the cooling unit 6 constituting the scroll fluid machine 1. 2 and the cooling unit 6 function as an output shaft for transmitting the output of the electric motor 4.
  • the compressor main body 2, the electric motor 4, and the cooling unit 6 are directly connected without using a transmission member such as a coupling or a belt. There are few, and the axial direction size is constituted compactly.
  • the motor casing 16 surrounding the rotor 64 and the stator 66 includes a first motor case 65a partially surrounding the rotor 64 and the stator 66 from the front in the axial direction, and the rotor 64 and the stator 66 from the rear in the axial direction.
  • a second motor case 65b partially surrounding the rotor, and a third motor disposed between the first motor case 65a and the second motor case 65b and provided in a ring shape so as to surround the rotor 64
  • the case 65c is configured.
  • the first motor case 65a and the second motor case 65b are fixed to the first bearing 70 and the second bearing 72, respectively, and are supported by the first bearing 70 and the second bearing 72. The assembly accuracy of 34 is effectively improved.
  • the scroll fluid machine 1 Since the rotor 64 and the stator 66 are surrounded by the motor casing 16 configured as described above, the scroll fluid machine 1 is placed in an environment where moisture such as rainwater may enter from the outside. Even in this case, moisture can be prevented from entering the electric motor 4 and good reliability can be obtained.
  • the cooling unit 6 includes a cooling fan 15 in a cooling fan casing 18.
  • the cooling fan 15 includes a hub 68 at the center thereof, and the rotating shaft 34 is directly connected to the hub 68. As the cooling fan 15 is directly connected to the rotating shaft 34 in this way, the power output from the electric motor 4 is transmitted to the cooling fan 15 and the cooling fan 15 is driven.
  • the rotating shaft 34 connected to the rotor of the electric motor 4 is rotatably supported by the first bearing 70 and the second bearing 72, respectively.
  • the first bearing 70 and the second bearing 72 are accommodated in the motor casing 16 that constitutes the outer shell of the electric motor 4. More specifically, the first bearing 70 is fixed to the first motor case 65a of the motor casing 16, and the second bearing 72 is fixed to the second motor case 65b of the motor casing 16. Yes.
  • the first bearing 70 and the second bearing 72 are disposed around the axial intermediate point 74 of the rotor 64 to support the rotating shaft 34 at a plurality of locations along the axial direction.
  • the compressor body 2, the electric motor 4, and the cooling unit 6 that are integrally formed with each other need to have their centers aligned with high accuracy. Since it is shared across the motor 4 and the cooling unit 6, it is possible to easily meet such high precision requirements.
  • At least one of the first bearing 70 and the second bearing 72 is configured to allow displacement along the axial direction of the rotating shaft 34 to be supported.
  • a cylindrical roller bearing for example, is adopted as the second bearing 72 that allows displacement along the axial direction, and is press-fitted into the motor casing 16 side (second motor case 65b).
  • a cylindrical roller is arranged between the outer ring and the inner ring fitted on the rotating shaft 34 side.
  • the cylindrical roller is provided loosely, and is configured to allow axial displacement of the rotating shaft 34.
  • the cylindrical roller bearing has a larger contact area between the inner ring and the outer ring than the ball bearing, and therefore can cope with a larger load than the ball bearing of the same size, which is advantageous in that the configuration can be made compact.
  • the configuration of the first bearing 70 and the second bearing 72 effective for suppressing such fretting wear is a load applied to the rotating shaft 34 (for example, a load applied forward in the axial direction of the rotating shaft 34 ( The load on the compressor body 2 side) and the balance applied to the axially rearward load (the load on the cooling unit 6 side) may be appropriately selected.
  • a counterweight 75 for adjusting the load balance applied to the rotating shaft 34 is provided on one end side of the rotating shaft 34.
  • the compressor body 2, the electric motor 4, and the cooling unit 6 are integrally configured by having the common rotating shaft 34. Since the rotary shaft 34 is connected to the rotor 64 of the electric motor 4, the output of the electric motor 4 is transmitted to the compressor body 2 and the cooling unit 6 via the rotary shaft 34. Thereby, in the compressor body 2, the fluid is compressed in the compression chamber formed between the fixed scroll 24 and the orbiting scroll 26, and in the cooling unit 6, the compressor body 2 and the electric motor are cooled by the cooling air from the cooling fan 15. 4 is cooled.
  • the compressor body 2, the electric motor 4, and the cooling unit 6 can be integrally configured without requiring a conventional member such as a coupling.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing the scroll fluid machine 1 of FIG.
  • the finished scroll fluid machine 1 includes the electric motor 4 having the rotor 64 provided with magnets
  • the finished scroll fluid machine 1 has the stator 66 provided with magnets.
  • a stator 66 may be applied instead of the rotor 64).
  • step S1 an assembly part of the electric motor 4 is prepared (step S1).
  • the rotor 64 of the electric motor 4 since the rotor 64 of the electric motor 4 includes a magnet when completed, a magnetic material is prepared as a magnet constituting the rotor 64.
  • step S2 first assembly process.
  • the electric motor 4 is assembled using the assembly parts prepared in step S1 (step S2: first assembly process).
  • step S2 first assembly process.
  • the electric motor 4 is assembled as a single unit in the first assembly step.
  • each component first bearing 70, second bearing 72, rotor 64, stator 66, rotating shaft 34, etc.
  • step S2 first assembly process.
  • each component first bearing 70, second bearing 72, rotor 64, stator 66, rotating shaft 34, etc.
  • the magnetic material constituting the rotor 64 is not magnetized, and there is no magnetic force that hinders the assembling work, so that an assembling work with high accuracy is possible.
  • the alignment of the rotary shaft 34 can be performed with high accuracy, the alignment work when the compressor body 2 and the cooling unit 6 are attached later is greatly reduced.
  • step S3 magnetization process
  • step S4 second assembly step.
  • the electric motor 4 is assembled with high accuracy as described above, and the rotating shaft 34 is supported by the first bearing 70 and the second bearing 72 that constitute the electric motor 4, so that the electric motor 4 is accurately positioned.
  • the compressor main body 2 and the cooling unit 6 are attached to such an electric motor 4, so that the scrolling can be easily performed with high accuracy without performing complicated alignment work between the axes.
  • the fluid machine 1 can be assembled.
  • the present disclosure can be used for a scroll fluid machine that compresses, expands, and pumps fluid and a method for manufacturing the scroll fluid machine.

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Abstract

スクロール流体機械は、固定子および回転軸に連結された回転子と、回転子の軸方向中間点前後において回転軸を回動可能に支持する第１の軸受及び第２の軸受と、を備える電動モータと、電動モータより軸方向前方に設けられ、固定スクロールと、前記回転軸に直結された旋回スクロールと、を備える圧縮機本体と、前記電動モータより軸方向後方に設けられ、前記回転軸に直結される冷却ファンを備える冷却ユニットと、を備える。

Description

スクロール流体機械及びスクロール流体機械の製造方法
　本開示は、流体の圧縮、膨張及び圧送を行うスクロール流体機械及びスクロール流体機械の製造方法に関する。
　固定スクロールに対して、旋回スクロールの旋回を制限しながら旋回スクロールを公転させることで、固定スクロール及び旋回スクロールの間に形成される圧縮室（膨張室）にて流体を圧縮又は膨張する、いわゆるスクロール流体機械が知られている。例えば特許文献１には、電動モータの出力軸とスクロール流体機械の偏芯軸とが別部材であり、これらがカップリングを介して接続されたスクロール流体機械が開示されている。
特開２０１０－７７９１４号公報
　しかしながら、電動モータの出力軸とスクロール流体機械の偏芯軸とをカップリングを介して接続する構成は、軸方向における装置サイズの増大の要因となってしまう。
　また電動モータの増設に伴い、スクロール流体機械の近傍における発熱量が増加するため、冷却性能の向上も求められる。そのため、スクロール流体機械は大型化になりやすい。
　また電動モータの出力軸とスクロール流体機械の偏芯軸とをカップリング等を介して接続する構成では、部品点数が増えるとともに、両者を組み合わせる際に高度な作業精度が求められ、製造コストが増加する一因となっている。
　本発明の少なくとも１実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、コンパクトな構成を有し、且つ、容易に精度のよい組立が可能なスクロール流体機械及び当該スクロール流体機械の製造方法を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも１実施形態に係るスクロール流体機械は上記課題を解決するために、固定子及び回転軸に連結された回転子と、前記回転子の軸方向中間点前後において前記回転軸を回動可能に支持する第１の軸受及び第２の軸受と、を備える電動モータと、前記電動モータより軸方向前方に設けられ、固定スクロールと、前記回転軸に直結された旋回スクロールと、を備える圧縮機本体と、前記電動モータより軸方向後方に設けられ、前記回転軸に直結される冷却ファンを備える冷却ユニットと、を備える。
　上記（１）の構成によれば、圧縮機本体及び冷却ユニットは、電動モータの回転軸に直結されているため、電動モータの出力は回転軸を介して圧縮機本体及び冷却ユニットに伝達される。これにより、圧縮機本体では固定スクロール及び旋回スクロールの間に形成される圧縮室にて流体が圧縮されるとともに、冷却ユニットでは冷却ファンによる送風によって圧縮機本体及び電動モータの冷却が行われる。このように、従来のようなカップリング等の部材を要することなく、圧縮機本体、電動モータ及び冷却ユニットをコンパクトに構成できる。
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記第１の軸受及び第２の軸受は、前記電動モータの外殻を構成するモータケーシング内に収容される。
　上記（２）の構成によれば、圧縮機本体及び冷却ユニットに直結される電動モータの回転軸は、スクロール流体機械のうち電動モータが有する第１の軸受及び第２の軸受によって回動可能に支持される（すなわち、回転軸は、モータケーシング内に収容される第１の軸受及び第２の軸受によって支持される）。上述したように、電動モータの回転軸は圧縮機本体及び冷却ユニットに直結されるため、高度な位置精度が要求されるが、このように電動モータに設けられた２つの軸受によって支持されることで、例えば電動モータ単体で回転軸の位置精度を確保することができる。そして、完成した電動モータ（回転軸が組み付けられた電動モータ）に対して圧縮機本体や冷却ユニットを組み合わせることで、設計精度のよいスクロール流体機械を容易に製造できる。
（３）幾つかの実施形態では上記（２）の構成において、前記モータケーシングは、軸方向前方から前記回転子及び前記固定子を部分的に囲み、且つ、前記第１の軸受が固定される第１のモータケースと、軸方向後方から前記回転子及び前記固定子を部分的に囲み、且つ、前記第２の軸受が固定される第２のモータケースと、前記第１のモータケースと前記第２のモータケースとの間に配置され、前記回転子を囲うようにリング状に設けられた第３のモータケースと、によって構成される。
　上記（３）の構成によれば、電動モータの回転子及び固定子を部分的に囲むモータケーシングは、互いに分割可能な第１乃至第３のモータケースを含む。第１のモータケース及び第２のモータケースは、回転子及び前記固定子をそれぞれ前後から部分的に囲むように構成されており、それらの間に第３のモータケースが配置されることで、スクロール流体機械の組み立てを容易にしている。また第１のモータケース及び第２のモータケースは、それぞれ第１の軸受及び第２の軸受をそれぞれ固定しており、第１の軸受及び第２の軸受によって支持される回転軸の位置精度を効果的に向上する。
（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか１構成において、前記圧縮機本体は、前記固定スクロールに対する前記旋回スクロールの位置を調整するための隙間調整機構を有し、前記圧縮機本体と前記電動モータとを分離せずに前記隙間調整機構を用いた調整作業を可能にするための作業用空間をさらに備える。
　電動モータの組立時には、モータケーシングの内部空間に対して電動モータを構成する各部材（例えば第２の軸受、回転子及び固定子等）が順に挿入されることにより組み立てられる。上記（４）の構成によれば、このとき、各部材がモータケーシングの内部空間に対してスムーズに挿入可能なように、空洞スペースが設けられている。
（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか１構成において、前記第１の軸受及び前記第２の軸受の少なくとも一方は、前記回転軸の軸方向に沿った変位を許容するように構成される。
　上記（５）の構成によれば、スクロール流体機械１の運転時に回転軸に生じる微振動を抑制し、フレッティング摩耗を効果的に抑制できる。
　尚、第１の軸受及び第２の軸受に採用される軸受のスペックは、回転軸に印加される負荷（例えば、回転軸の軸方向前方に印加される負荷（圧縮機本体側の負荷）と、軸方向後方に印加される負荷（冷却ユニット側の負荷）とのバランス）に応じて適宜選択可能である。
（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか１構成において、前記冷却ユニットは、前記冷却ファンを収容する冷却ファンケーシングと、前記冷却ファンに外気を導入するための吸気ダクトと、前記冷却ファンからの送風を吐出する吐出ダクトと、を備え、前記吸気ダクトは軸方向前方から前記冷却ファンケーシングに向けて延在し、前記吐出ダクトは前記冷却ファンケーシングから軸方向前方に向けて延在し、前記吸気ダクト及び前記吐出ダクトは、前記電動モータに隣接するように形成される。
　上記（６）の構成によれば、冷却ファンの駆動によって、外気が吸気ダクトから導入されて冷却ファンケーシングに至り、更に吐出ダクトから吐出されるという、一連の外気の流路が形成される。吸気ダクトは軸方向前方から冷却ファンケーシングに向けて延在し、吐出ダクトは前記冷却ファンケーシングから軸方向前方に向けて延在する。また、このような吸気ダクト及び吐出ダクトは、電動モータに隣接するように形成されることにより、電動モータを効果的に冷却する。
（７）幾つかの実施形態では上記（６）の構成において、前記吐出ダクトは前記圧縮機本体に接続される。
　上記（７）の構成によれば、吐出ダクトから吐出される外気は、圧縮機本体に導入される。これにより、上述のように電動モータの冷却に使用された外気は、圧縮機本体の冷却としても貢献する。このように吐出ダクトを形成することにより、スクロール圧縮機全体に亘って良好な冷却作用が得られる。
（８）幾つかの実施形態では上記（６）又は（７）のいずれか１構成において、前記吸気ダクトの吸気口は、前記圧縮機本体上に設けられる。
　上記（８）の構成によれば、上述の吸気ダクトは、圧縮機本体上に吸気口が設けられる。これにより、吸気口は周辺構造に干渉することなく外部に対して露出されることとなるため、良好な冷却作用が得られる。
（９）幾つかの実施形態では上記（６）から（８）のいずれか１構成において、前記吸気ダクト及び吐出ダクトの少なくとも一方は、前記電動モータの制御ユニットに隣接するように配置される。
　上記（９）の構成によれば、発熱体である制御ユニットに隣接するように吸気ダクトを配設することで、冷却ユニットによる冷却作用を効果的に享受できる。
（１０）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記電動モータは磁石を用いたモータである。
　ブラシレスモータのような磁石を用いたモータでは、制御ユニットに例えばパワー回路、電流制御回路、ロジック回路、設定比較回路、電源回路等の各種駆動回路が含まれるため、制御ユニットにおける発熱量が比較的多くなる。上記（１０）の構成では、上述のように吸気ダクトを配設することで制御ユニットを良好に冷却できるため、制御ユニットにおける発熱が問題となる磁石を用いたモータに適している。
（１１）幾つかの実施形態では上記（６）から（１０）のいずれか１構成において、前記吸気ダクトの吸気口に防塵用フィルタが設けられる。
　上記（１１）の構成によれば、スクロール流体機械が例えば車両に搭載された場合のように、埃や塵のような異物が含まれる雰囲気の環境下に置かれた場合であっても、これら異物が吸気ダクトから内部に侵入することを抑制できるため、良好な信頼性を有するスクロール流体機械が実現できる。
（１２）本発明の少なくとも１実施形態に係るスクロール流体機械の製造方法は上記課題を解決するために、固定子及び回転軸に連結された回転子と、前記回転子の軸方向中間点前後において前記回転軸を回動可能に支持する第１の軸受及び第２の軸受と、を備える電動モータと、前記電動モータより軸方向前方に設けられ、固定スクロールと、前記回転軸に直結された旋回スクロールと、を備える圧縮機本体と、前記電動モータより軸方向後方に設けられ、前記回転軸に直結される冷却ファンを備える冷却ユニットと、を備える、スクロール流体機械の製造方法であって、前記電動モータを組み立てる第１の組立工程と、前記第１の組立工程で組み立てられた電動モータに対して、前記圧縮機本体及び前記冷却ユニットを取り付ける第２の組立工程と、を備える。
　上記（１２）の方法によれば、第１の組立工程では、圧縮機本体や冷却ユニットと一体化される前段階として、回転軸が連結された回転子を電動モータに組み込むことにより、電動モータの組み立てが行われる。このように組み立てられた電動モータでは、第１の軸受及び第２の軸受によって回転軸が精度よく位置決めされる。その後、第２の組立工程では、回転軸を備える電動モータに対して、圧縮機本体及び冷却ユニットが取り付けられることにより、スクロール流体機械が完成する。このようにして、圧縮機本体及び冷却ユニットに電動モータの回転軸が精度よく位置決めされたスクロール流体機械を容易に製造できる。
（１３）幾つかの実施形態では上記（１２）の方法において、前記固定子及び回転子の一方は磁性体材料を含み、前記スクロール流体機械の製造方法は、前記第１の組立工程で組み立てられた前記電動モータに含まれる前記磁性体材料を磁化する着磁工程を更に備え、前記第２の組立工程では、前記着磁工程が実施された後の前記電動モータに対して、前記圧縮機本体及び前記冷却ユニットが取り付けられる。
　上記（１３）の方法によれば、電動モータは固定子及び回転子の一方が磁性体材料を含んでおり、この磁性体材料は第１の組立工程後に実施される着磁工程にて磁化される。これにより、磁性体材料は永久磁石となる。このように第１の組立工程では、磁性体材料は磁化されていないため、磁力による反力の影響を受けることない。そのため、大きな磁力を有する永久磁石を含む場合であっても、容易に精度のよい組立が可能となる。
　本発明の少なくとも１実施形態によれば、コンパクトな構成を有し、且つ、容易に精度のよい組立が可能なスクロール流体機械及び当該スクロール流体機械の製造方法を提供できる。
本発明の少なくとも１実施形態に係るスクロール流体機械の外観を示す斜視図である。 図１のスクロール流体機械の上面図である。 図１のスクロール流体機械の側面図である。 図１のスクロール流体機械の縦断面図である。 図４の変形例である。 図１のスクロール流体機械の製造方法を工程毎に示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
＜１．全体構成＞
　図１は本発明の少なくとも１実施形態に係るスクロール流体機械１の外観を示す斜視図であり、図２は図１のスクロール流体機械１の上面図であり、図３は図１のスクロール流体機械１をＡ方向から示す側面図であり、図４は図２のＢ－Ｂ線断面図である。
　スクロール流体機械１は、圧縮機本体２と、圧縮機本体２の動力源たる電動モータ４と、圧縮機本体２及び電動モータ４を冷却する冷却ユニット６と、を備える。
　圧縮機本体２において、外殻を構成するハウジング５２には、後述する固定スクロール２４及び旋回スクロール２６が収容される。圧縮機本体２の前方側（圧縮機本体２から見て冷却ユニット６とは反対側）には、圧縮対象である外気を導入するための吸気ポート１２が設けられている。吸気ポート１２から導入された外気は、圧縮機本体２の内部において、互いに回転する固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の間に形成される圧縮室で圧縮され、圧縮機本体２の前方略中央に設けられた吐出ポート１４から吐出される。
　電動モータ４は、外部から供給される電力で駆動可能な電動機であり、スクロール流体機械１の動力源として機能する。電動モータ４は外殻を構成するモータケーシング１６内に、後述する回転子６４及び固定子６６等を収容して構成される、磁石を用いたモータであり、圧縮機本体２の後方側（圧縮機本体２から見て冷却ユニット６側）に配置されている。後述するように、回転子６４は回転軸３４に連結されており、該回転軸３４を介して圧縮機本体２及び冷却ユニット６に動力が伝達される。
　冷却ユニット６は、圧縮機本体２及び電動モータ４を冷却する。冷却ユニット６は、電動モータ４の更に後方側（電動モータ４から見て圧縮機本体２とは反対側）に配置されており、外殻を構成する冷却ファンケーシング１８内に冷却ファン１５を収容してなる。冷却ファンケーシング１８には、吸気口２０ａから導入された外気である冷却風を冷却ファン１５に導くための吸気ダクト２０と、冷却ファン１５から送り出される冷却風を吐出する吐出ダクト２２と、が接続されている。冷却ファンケーシング１８、吸気ダクト２０及び吐出ダクト２２は互いに連通しており、吸気口２０ａから導入された冷却風が流れる一連の流路が形成されている。
　吸気ダクト２０は軸方向前方から冷却ファンケーシング１８に向けて延在しており、電動モータ４の上面に沿って配設されている。本実施形態では特に、吸気ダクト２０の入り口である吸気口２０ａが、圧縮機本体２のハウジング５２上（圧縮機本体２の上部）に位置している。また吐出ダクト２２は、冷却ファンケーシング１８から軸方向前方に向けて延在しており、電動モータ４の側面に沿って配設されている。
　その結果、吸気ダクト２０は電動モータ４の上面と広範囲に亘って接触するとともに、吐出ダクト２２は電動モータ４の側面と広範囲に亘って接触する。これにより、吸気ダクト２０及び吐出ダクト２２を通過する冷却風が、広範囲に亘って電動モータ４と熱的に接触することとなり、放熱が促進される。特に本実施形態では、電動モータ４に対して複数方向から冷却風と熱的に接触するように構成されることで（つまり、吸気ダクト２０は上方側から接触し、吐出ダクト２２は側方側から接触することで）、電動モータ４の冷却性能が向上するように構成されている。
　また吐出ダクト２２の吐出口２２ａの先端は、圧縮機本体２の側面に設けられた冷却風導入口（不図示）に接続されており、圧縮機本体２の内部にて、圧縮機本体２の内部に存在する隙間（不図示）に連通している。吐出ダクト２２から該隙間に導入された冷却風は、圧縮機本体２を内側から冷却し、その後、圧縮機本体２の反対側の側面に設けられた排出口（不図示）から外部に排出される。このように電動モータ４の冷却に用いられた冷却風を吐出ダクト２２を介して圧縮機本体２の内部に導入することで、圧縮機本体２の冷却も行うことができる。このように冷却ユニット６は、スクロール流体機械１を構成する圧縮機本体２及び電動モータ４を全体に亘って、効率的に冷却するように構成されている。
　尚、吸気ダクト２０の吸気口２０ａには、防塵用フィルタ２１が設けられていてもよい（図４を参照）。これにより、スクロール流体機械１が埃や塵のような異物にさらされる環境下に置かれた場合であっても、これら異物が吸気ダクト２０から内部に侵入することを抑制でき、良好な信頼性が得られる。
＜２．内部構造＞
　続いて上記構成を有するスクロール流体機械１の内部構造について、詳しく説明する。
　まずスクロール流体機械１のうち圧縮機本体２では、ハウジング５２内に、ハウジング５２に対して固定された固定スクロール２４と、固定スクロール２４に対して相対的に旋回可能な旋回スクロール２６と、が収容されている。
　固定スクロール２４は、前後方向に対して垂直に配置された固定側鏡板２４ａと、その後方面に設けられた螺旋状の固定スクロールラップ２４ｂとを備える。固定スクロールラップ２４ｂの頂部には溝が形成されており、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有する材料からなるチップシール（不図示）が嵌入されている。また固定側鏡板２４ａの前方面には、放熱用の冷却フィン２４ｃが設けられている。
　固定スクロール２４は、ハウジング５２に対して固定されており、固定側鏡板２４ａの略中央には、吐出ポート１４に連通する吐出孔３０が形成されている。固定スクロールラップ２４ｂは、吐出孔３０の近傍から外周部に向かって螺旋状に設けられている。
　旋回スクロール２６は、前後方向に対して垂直に配置された旋回側鏡板２６ａと、その前方面に設けられた螺旋状の旋回スクロールラップ２６ｂとを備える。旋回スクロールラップ２６ｂの頂部には溝が形成されており、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有する材料からなるチップシール（不図示）が嵌入されている。また旋回側鏡板２６ａの後方面には、放熱用の冷却フィン２６ｃが設けられている。
　旋回側鏡板２６ａの後方面には、回転軸３４の偏芯軸部３６を回動可能に軸支する偏芯軸部の軸受３８が嵌着されたハブ３９を備える。偏芯軸部３６は、電動モータ４の回転子６４に接続された回転軸３４の左端に所定の偏芯量だけ偏芯して設けられている。尚、偏芯軸部３６と回転軸３４とは一体物である。このように偏芯軸部３６が偏芯軸部の軸受３８に軸支されることにより、旋回スクロール２６と回転軸３４とは直結されている。
　なお、本願発明において、二物品が「直結」するとは、二物品が、それらの間に実質的に何も介さずに連結することを意味する。
　尚、固定スクロール２４のうち、固定スクロールラップ２４ｂより外側において旋回側鏡板２６ａと対面する位置には溝が設けられており、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するダストシール３７が配設されている。
　旋回スクロール２６は、旋回側鏡板２６ａ及びハウジング５２の間に設けられた自転防止機構４０によって自転が実質的に防止されている。自転防止機構４０は、旋回側鏡板２６ａの後方面に周縁に沿って１２０°間隔で３個所に設けられている。
　自転防止機構４０は、旋回側クランクピン４２ａと該旋回側クランクピン４２ａに対して偏芯した固定側クランクピン４２ｂとを有するクランク部材４２を備える。旋回側クランクピン４２ａ及び固定側クランクピン４２ｂの間の偏心量は、上述の偏芯軸部３６の回転軸３４に対する偏芯量と等しく設定されている。
　旋回側クランクピン４２ａは、旋回スクロール２６に設けられたキャリア４６に嵌入された一対の軸受４８によって回動可能に支持されている。軸受４８は外輪及び内輪の間に転動体を有するラジアル軸受である。外輪はキャリア４６に嵌入されるとともに、外側から軸受押さえ部材５０で固定されている。内輪には旋回側クランクピン４２ａが嵌入されている。また旋回側クランクピン４２ａの肩部は、内輪端面に当接してクランク部材４４のキャリア４６内における左方への移動が規制されている。
　固定側クランクピン４２ｂはハウジング５２に対して一対の軸受５１を介して回動可能に支持されている。軸受５０は外輪及び内輪の間に転動体を有するラジアル軸受である。外輪はハウジング５２に嵌入されるとともに、外側から軸受押さえ部材５４で固定されている。内輪には固定側クランクピン４２ｂが嵌入されるとともに、スタッド５６、押さえ板５８及びナット６０により固定されている。
　圧縮機本体２では、このような構成を有する自転防止機構４０を備えることにより、電動モータ４から伝達される動力によって回転軸３４が駆動されると、旋回スクロール２６は自転を実質的に防止された状態で旋回（公転）駆動される。
　ここで固定スクロールラップ２４ｂの端面と旋回側鏡板２６ａとの間には、製造公差に対応する隙間が少なからず設けられる。同様に、旋回スクロールラップ２６ｂの端面と固定側鏡板２４ａとの間には、製造公差に対応する隙間が少なからず設けられる。圧縮機本体２には、固定スクロール２４に対する旋回スクロール２６の位置を調整するための隙間調整機構６２が設けられている。隙間調整機構６２は締付ボルトによって構成され、その締め付け具合を調整することにより、当該隙間が可変に構成されている。隙間調整機構６２は、上述の自転防止機構４０と同様に、旋回側鏡板２６ａの後方面上に周縁に沿って１２０°間隔で３個所に設けられている。なお、上記隙間は、実際にはチップシール（不図示）で埋められている。
　図４に示す実施形態においては、隙間調整機構６２の軸方向後方かつ後述のドライバケース６７ｂの軸方向前方に、圧縮機本体２と電動モータ４とを分離せずに隙間調整機構６２を用いた調整作業を可能にする、軸方向長さＬ１の調整用空間６９を有する。しかし、図５に示す変形例のように、調整用空間は実質的に存在しなくてもよい。なお、「実質的に存在しない」とは、実際には軸方向長さＬ２（＜Ｌ１）の空間が存在するが、調整作業が困難であるような空間しか存在しないことを意味する。この場合、圧縮機本体２と電動モータ４とが分離した状態でなければ隙間調整機構６２による調整作業はできないが、よりスクロール流体機械１を小型化することができる。
　再び図４に戻って、電動モータ４は、回転軸３４上に設けられた回転子（ロータ）６４と、該回転子６４の周囲に配設される固定子６６とを備える磁石を用いたモータである。磁石を用いたモータでは、制御ユニット６７に例えばパワー回路、電流制御回路、ロジック回路、設定比較回路、電源回路等の各種駆動回路が含まれるため、制御ユニット６７における発熱量が比較的多くなる。本実施形態では、電動モータ４の動作制御を行うためのドライバ６７ａ、およびドライバ６７ａを収容するドライバケース６７ｂ、によって構成される制御ユニット６７がモータケーシング１６の上部に配置されており、該ドライバ６７ａに隣接するように吸気ダクト２０が設けられている。これにより、発熱量が大きいドライバ６７ａが効果的に冷却できるようになっている。
　電動モータ４の回転子６４に連結された回転軸３４は、図４に示されるように、スクロール流体機械１を構成する圧縮機本体２及び冷却ユニット６に亘って設けられており、圧縮機本体２及び冷却ユニット６に電動モータ４の出力を伝達する出力軸として機能する。このようにスクロール流体機械１では、圧縮機本体２、電動モータ４及び冷却ユニット６の各ユニットがカップリングやベルトのような伝達部材を介することなく、直結されているため、動力の伝達ロスが少なく、また軸方向サイズがコンパクトに構成されている。
　また、回転子６４及び固定子６６を囲むモータケーシング１６は、軸方向前方から回転子６４及び固定子６６を部分的に囲む第１のモータケース６５ａ、軸方向後方から回転子６４及び固定子６６を部分的に囲む第２のモータケース６５ｂ、及び第１のモータケース６５ａと第２のモータケース６５ｂとの間に配置され、回転子６４を囲うようにリング状に設けられた第３のモータケース６５ｃ、によって構成されている。第１のモータケース６５ａ及び第２のモータケース６５ｂは、それぞれ第１の軸受７０及び第２の軸受７２に固定されており、第１の軸受７０及び第２の軸受７２によって支持される回転軸３４の組立精度を効果的に向上している。回転子６４及び固定子６６がこのように構成されたモータケーシング１６に囲まれているため、スクロール流体機械１が、外部から雨水のような水分が侵入する可能性がある環境下に置かれた場合であっても、水分が電動モータ４内部へ侵入することを抑制し、良好な信頼性を得ることができる。
　冷却ユニット６は、冷却ファンケーシング１８内に冷却ファン１５を備える。冷却ファン１５は、その中心部にハブ６８を備えており、ハブ６８に回転軸３４が直結されている。このように冷却ファン１５が回転軸３４に直結されることにより、電動モータ４から出力される動力が冷却ファン１５に伝達され、冷却ファン１５は駆動される。
　電動モータ４の回転子に連結された回転軸３４は、第１の軸受７０及び第２の軸受７２によりそれぞれ回動可能に支持される。第１の軸受７０及び第２の軸受７２は、電動モータ４の外殻を構成するモータケーシング１６内に収容されている。より詳細に説明すると、第１の軸受７０は、モータケーシング１６の第１のモータケース６５ａに固定されており、第２の軸受７２は、モータケーシング１６の第２のモータケース６５ｂに固定されている。特に、第１の軸受７０及び第２の軸受７２は回転子６４の軸方向中間点７４前後に配置されることで、回転軸３４を軸方向に沿った複数箇所で支持している。互いに一体的に構成される圧縮機本体２、電動モータ４及び冷却ユニット６は、それぞれの中心が高い精度で整合している必要があるが、このように回転軸３４が圧縮機本体２、電動モータ４及び冷却ユニット６に亘って共有されるため、このような高度な精度要求に容易に応じることができる。
　また第１の軸受７０及び第２の軸受７２の少なくとも一方は、支持する回転軸３４の軸方向に沿った変位を許容するように構成されている。本実施形態では特に、第２の軸受７２に、軸方向に沿った変位を許容する軸受として、たとえば円筒コロ軸受が採用されており、モータケーシング１６側（第２のモータケース６５ｂ）に圧入された外輪と、回転軸３４側に嵌入された内輪との間に、円筒状のコロが配置されて構成される。円筒状のコロはルーズに設けられており、回転軸３４の軸方向変位が許容されるように構成されている。これにより、スクロール流体機械１の運転時に回転軸３４に生じる微振動が抑制され、フレッティング摩耗の発生が抑制されている。
　尚、第１の軸受７０には玉軸受が採用されている。また円筒コロ軸受は、玉軸受に比べて内輪及び外輪間の接触面積が大きいため、同等サイズの玉軸受に比べてより大きな荷重に対応できるため、構成をコンパクトに形成できる点でも有利である。
　このようなフレッティング摩耗抑制に効果的な第１の軸受７０及び第２の軸受７２の構成は、回転軸３４に印加される負荷（例えば、回転軸３４の軸方向前方に印加される負荷（圧縮機本体２側の負荷）と、軸方向後方に印加される負荷（冷却ユニット６側の負荷）とのバランス）に応じて適宜選択するとよい。
　尚、回転軸３４の一端側には、回転軸３４に印加される負荷バランスを調整するためのカウンタウエイト７５が設けられている。
　以上説明したように、本実施形態に係るスクロール流体機械１では、圧縮機本体２、電動モータ４及び冷却ユニット６は、共通の回転軸３４を有することにより一体的に構成される。この回転軸３４は電動モータ４の回転子６４に連結されているため、電動モータ４の出力は回転軸３４を介して圧縮機本体２及び冷却ユニット６に伝達される。これにより、圧縮機本体２では固定スクロール２４及び旋回スクロール２６の間に形成される圧縮室にて流体が圧縮されるとともに、冷却ユニット６では冷却ファン１５による冷却風によって圧縮機本体２及び電動モータ４の冷却が行われる。このように、従来のようなカップリング等の部材を要することなく、圧縮機本体２、電動モータ４及び冷却ユニット６を一体的にコンパクトに構成できる。
［３．組立方法］
　続いて上記構成を有するスクロール流体機械の組立方法について説明する。図６は、図１のスクロール流体機械１の製造方法を工程毎に示すフローチャートである。以下の説明では、完成品であるスクロール流体機械１が磁石を備える回転子６４を有する電動モータ４を含む場合を例に述べる（完成品であるスクロール流体機械１が磁石を備える固定子６６を有する電動モータ４を含む場合には、以下の説明において、回転子６４に代えて固定子６６を適用すればよい）。
　まず電動モータ４の組立部品を用意する（ステップＳ１）。本実施例では、完成時に電動モータ４の回転子６４が磁石を備えるため、回転子６４を構成する磁石として磁性体材料が用意される。
　続いてステップＳ１で用意された組立部品を用いて、電動モータ４を組み立てる（ステップＳ２：第１の組立工程）。これにより、第１の組立工程では電動モータ４が単体として組み立てられる。具体的には、外殻を構成するモータケーシング１６の内部空間に各部品（第１の軸受７０、第２の軸受７２、回転子６４、固定子６６、回転軸３４等）が順に挿入されることにより、組立作業がなされる。この段階では、回転子６４を構成する磁性体材料は磁化されておらず、組立作業の妨げとなる磁力は存在しておらず、精度のよい組立作業が可能となる。特に、回転軸３４の位置合わせも精度よく行うことができるため、後に、圧縮機本体２や冷却ユニット６を取り付ける際の位置合わせ作業が大幅に軽減される。
　続いて、第１の組立工程で組み立てられた電動モータ４に含まれる磁性体材料に着磁処理を施すことにより、磁化する（ステップＳ３：着磁工程）。これにより、磁性体材料が磁石となる。この磁石を備える回転子６４はすでに電動モータ４の内部に組み付けられているため、回転子６４を構成する磁石が磁化することにより大きな磁力が発生したとしても、電動モータ４の組立精度は良好なまま維持される。
　続いて、着磁処理が施された電動モータ４に対して、別途組立用意された圧縮機本体２及び冷却ユニット６を取り付ける（ステップＳ４：第２の組立工程）。電動モータ４では、上述したように精度のよい組立が行われており、回転軸３４は電動モータ４を構成する第１の軸受７０及び第２の軸受７２によって支持されることで、精度よく位置決めされている。第２の組立工程では、このような電動モータ４に対して、圧縮機本体２及び冷却ユニット６が取り付けられることにより、煩雑な軸間の位置合わせ作業を行うことなく、容易に精度のよいスクロール流体機械１の組立ができる。
　本開示は、流体の圧縮、膨張及び圧送を行うスクロール流体機械及びスクロール流体機械の製造方法に利用可能である。
１　スクロール流体機械
２　圧縮機本体
４　電動モータ
６　冷却ユニット
１２　吸気ポート
１４　吐出ポート
１５　冷却ファン
１６　モータケーシング
１８　冷却ファンケーシング
２０　吸気ダクト
２０ａ　吸気口
２１　防塵用フィルタ
２２　吐出ダクト
２２ａ　吐出口
２４　固定スクロール
２４ａ　固定側鏡板
２４ｂ　固定スクロールラップ
２４ｃ，２６ｃ　冷却フィン
２６　旋回スクロール
２６ａ　旋回側鏡板
２６ｂ　旋回スクロールラップ
３０　吐出孔
３４　回転軸
３６　偏芯軸部
３７　ダストシール
３８　偏芯ピン軸受
４０　自転防止機構
４８，５０，５１　軸受
５０　軸受押さえ部材
５０，５４　軸受押さえ部材
５２　ハウジング
５６　スタッド
５８　押さえ板
６０　ナット
６２　隙間調整機構
６４　回転子
６５ａ　第１のモータケース
６５ｂ　第２のモータケース
６５ｃ　第３のモータケース
６６　固定子
６７　制御ユニット
６７ａ　ドライバ
６７ｂ　ドライバケース
６９　調整用空間
７０　第１の軸受
７２　第２の軸受
７４　軸方向中間点
７５　カウンタウエイト

Claims (13)

  1. 　固定子及び回転軸に連結された回転子と、前記回転子の軸方向中間点前後において前記回転軸を回動可能に支持する第１の軸受及び第２の軸受と、を備える電動モータと、
    　前記電動モータより軸方向前方に設けられ、固定スクロールと、前記回転軸に直結された旋回スクロールと、を備える圧縮機本体と、
    　前記電動モータより軸方向後方に設けられ、前記回転軸に直結される冷却ファンを備える冷却ユニットと、
    を備える、スクロール流体機械。
  2. 　前記第１の軸受及び第２の軸受は、前記電動モータの外殻を構成するモータケーシング内に収容される、請求項１に記載のスクロール流体機械。
  3. 　前記モータケーシングは、
    　軸方向前方から前記回転子及び前記固定子を部分的に囲み、且つ、前記第１の軸受が固定される第１のモータケースと、
    　軸方向後方から前記回転子及び前記固定子を部分的に囲み、且つ、前記第２の軸受が固定される第２のモータケースと、
    　前記第１のモータケースと前記第２のモータケースとの間に配置され、前記回転子を囲うようにリング状に設けられた第３のモータケースと、
    　によって構成される、請求項２に記載のスクロール流体機械。
  4. 　前記圧縮機本体は、前記固定スクロールに対する前記旋回スクロールの位置を調整するための隙間調整機構を有し、
    　前記圧縮機本体と前記電動モータとを分離せずに前記隙間調整機構を用いた調整作業を可能にするための作業用空間をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール流体機械。
  5. 　前記第１の軸受及び前記第２の軸受の少なくとも一方は、前記回転軸の軸方向に沿った変位を許容するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載のスクロール流体機械。
  6. 　前記冷却ユニットは、
    　前記冷却ファンを収容する冷却ファンケーシングと、
    　前記冷却ファンに外気を導入するための吸気ダクトと、
    　前記冷却ファンからの送風を吐出する吐出ダクトと、
    を備え、
    　前記吸気ダクトは軸方向前方から前記冷却ファンケーシングに向けて延在し、
    　前記吐出ダクトは前記冷却ファンケーシングから軸方向前方に向けて延在し、
    　前記吸気ダクト及び前記吐出ダクトは、前記電動モータに隣接するように形成される、請求項１から５のいずれか１項に記載のスクロール流体機械。
  7. 　前記吐出ダクトは前記圧縮機本体に接続される、請求項６に記載のスクロール流体機械。
  8. 　前記吸気ダクトの吸気口は、前記圧縮機本体上に設けられる、請求項６又は７に記載のスクロール流体機械。
  9. 　前記吸気ダクト及び吐出ダクトの少なくとも一方は、前記電動モータの制御ユニットに隣接するように配置される、請求項６から８のいずれか１項に記載のスクロール流体機械。
  10. 　前記電動モータは磁石を用いたモータである、請求項１に記載のスクロール流体機械。
  11. 　前記吸気ダクトの吸気口に防塵用フィルタが設けられる、請求項６から１０のいずれか１項に記載のスクロール流体機械。
  12. 　固定子及び回転軸に連結された回転子と、前記回転子の軸方向中間点前後において前記回転軸を回動可能に支持する第１の軸受及び第２の軸受と、を備える電動モータと、
    　前記電動モータより軸方向前方に設けられ、固定スクロールと、前記回転軸に直結された旋回スクロールと、を備える圧縮機本体と、
    　前記電動モータより軸方向後方に設けられ、前記回転軸に直結される冷却ファンを備える冷却ユニットと、
    を備える、スクロール流体機械の製造方法であって、
    　前記電動モータを組み立てる第１の組立工程と、
    　前記第１の組立工程で組み立てられた電動モータに対して、前記圧縮機本体及び前記冷却ユニットを取り付ける第２の組立工程と、
    を備える、スクロール流体機械の製造方法。
  13. 　前記固定子及び回転子の一方は磁性体材料を含み、
    　前記スクロール流体機械の製造方法は、前記第１の組立工程で組み立てられた前記電動モータに含まれる前記磁性体材料を磁化する着磁工程を更に備え、
    　前記第２の組立工程では、前記着磁工程が実施された後の前記電動モータに対して、前記圧縮機本体及び前記冷却ユニットが取り付けられる、請求項１２に記載のスクロール流体機械の製造方法。
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