電動コンプレッサ

本発明は、電動コンプレッサに関するものである。

一般的には電動コンプレッサにおいてハウジングにステータを焼嵌めによって固定しているが、焼嵌め設備が巨大かつ高価であるとともに昇温・降温時間が必要であるため、サイクルタイムが長く、さらに、ハウジング内径及びステータ外径に高い寸法精度が要求される。焼嵌めに代わる固定技術として、特許文献1に開示の電動コンプレッサにおいては、薄板材からなるガイド部材を固定子の外周に設けて固定子をハウジングの内周面へ圧入している。

特開2014−20231号公報

ところが、特許文献1のガイド部材は、ハウジングに対して回転軸の周方向へ自由に移動可能となっているため、圧入時にガイド部材がハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレする懸念がある。この場合、圧入時にステータコアとハウジングとが当接してしまいステータコアが破損してしまうおそれがある。

本発明の目的は、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる電動コンプレッサを提供することにある。

請求項1に記載の発明では、筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収容され、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に固定されたロータと、前記ハウジングの内周面と前記ステータのステータコアの外周面との間において前記回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材と、を備え、前記ガイド部材は、前記回転軸の径方向外側に突出する係合突起を有し、前記ハウジングの内周面には、前記係合突起が収容される係合孔が形成されていることを要旨とする。

請求項1に記載の発明によれば、ガイド部材の係合突起がハウジングの係合孔に収容され、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。

請求項2に記載のように、請求項1に記載の電動コンプレッサにおいて、前記係合突起は、突出方向とは反対方向から荷重を受けた時に弾性変形し、前記ガイド部材は、前記係合突起が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に前記係合突起を収容する収容孔を有するとよい。

請求項3に記載の発明では、筒状のハウジングと、前記ハウジング内に収容され、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングの内周面に固定されたステータと、前記ハウジング内に収容され、前記回転軸に固定されたロータと、前記ハウジングの内周面と前記ステータのステータコアの外周面との間において前記回転軸の周方向に互いに離間した状態で配置された複数のガイド部材と、を備え、前記ハウジングの内周面には、前記回転軸の径方向内側に突出する係合突起が設けられ、前記ガイド部材は、前記係合突起が収容される係合孔が形成されていることを要旨とする。

請求項3に記載の発明によれば、ハウジングの係合突起がガイド部材の係合孔に収容され、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。

請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動コンプレッサにおいて、前記ハウジングの内周面には、前記回転軸の径方向内側に突出するストッパが設けられ、前記ストッパは、前記ステータコア又は前記ガイド部材と当接することで前記ステータコアの前記回転軸の軸線方向における一方向の移動を規制することを要旨とする。

請求項4に記載の発明によれば、ステータコアが、回転軸の軸線方向における一方向へ移動することを規制することができる。

本発明によれば、ガイド部材が、ハウジングに対して回転軸の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。

第1の実施形態における電動コンプレッサを示す側断面図。

図1における2−2線断面図。

(a)は電動コンプレッサの要部を示す正面図、(b)は(a)のA−A線での断面図、(c)は(a)のB−B線での断面図。

ガイド部材の斜視図。

ハウジングの一部斜視図。

ステータをハウジング内に圧入する際の断面図。

(a)は第2の実施形態における電動コンプレッサの要部を示す正面図、(b)は(a)のA−A線での断面図、(c)は(a)のB−B線での断面図。

(a),(b)は別例のガイド部材の斜視図。

別例の電動コンプレッサの要部を示す断面図。

(第1の実施形態) 以下、本発明を具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。なお、本実施形態の電動コンプレッサは車両空調装置に用いられる。

図1に示すように、電動コンプレッサ10のハウジング11は、有底筒状である金属材料製(例えばアルミニウム製)の吐出ハウジング12と、吐出ハウジング12に連結される有底筒状である金属材料製(例えばアルミニウム製)のモータハウジング13とを備える。モータハウジング13には、吸入ポート14が形成されるとともに、吸入ポート14は図示しない外部冷媒回路に接続されている。モータハウジング13は、底壁13aと底壁13aの外周縁から円筒状に延設する側壁13bとを有する。吐出ハウジング12には吐出ポート15が形成されるとともに、吐出ポート15は外部冷媒回路に接続されている。

モータハウジング13内には回転軸16が収容されている。また、モータハウジング13内には、回転軸16が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部17と、回転軸16を回転させる電動モータ18とが収容されている。圧縮部17は、スクロール式、ピストン式、ベーン式等の圧縮機を用いることができる。圧縮部17及び電動モータ18は、回転軸16の回転軸線Lが延びる方向(軸方向)に沿って並んで配置されている。電動モータ18は、圧縮部17よりもモータハウジング13の底壁13a(図1の右側)寄りに配置されている。

回転軸16はベアリング19を介してモータハウジング13の底壁13aに対して回転可能に支持されている。 図1,2に示すように、電動モータ18は、回転軸16と一体的に回転するロータ20と、ロータ20を取り囲むステータ21とを備えている。ロータ20は、回転軸16に止着されている。ステータ21は、筒状のステータコア21aと、ステータコア21aに捲回されるコイル21bとを有している。ステータコア21aは、磁性体(電磁鋼板)であるコア板を複数枚積層することで構成されている。

図1において、モータハウジング13の底壁13aには、有底筒状のカバー部材22が取り付けられている。そして、モータハウジング13の底壁13aとカバー部材22とで区画された空間には、電動モータ18を駆動させるためのモータ駆動回路23が収容されている。モータ駆動回路23とコイル21bとは電気的に接続されている。

このように、電動コンプレッサ10は、筒状のハウジング13と、ハウジング13内に収容され、回転可能に支持された回転軸16と、回転軸16が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部17を備える。さらに、電動コンプレッサ10は、ハウジング13内に収容され、ハウジング11の内周面38(ハウジング11の側壁13bの内周面)に固定されたステータ21と、ハウジング13内に収容され、回転軸16に固定されたロータ20を備える。

図1、図2及び図3(a),(b),(c)に示すように、ステータコア21aは、ステータ21の外周面39に設けたガイド部材30を用いて圧入によってモータハウジング13の内周面38に嵌め込まれることによりモータハウジング13に組み付けられている。

図4に示すように、ガイド部材30は、鉄板等の薄板材よりなる。図2に示すように、本実施形態では、ガイド部材30は、モータハウジング13の周方向(モータハウジング13における回転軸16の周方向)に90度ずつ離れた位置に4つ配置されている。つまり、電動コンプレッサ10に備えられた複数のガイド部材30は、ステータ21のステータコア21aの外周面39に当接して配置され、モータハウジング13の内周面38とステータ21のステータコア21aの外周面39との間において、回転軸16の軸線方向に延び、回転軸16の周方向に互いに離間した状態で複数箇所(4箇所)にわたり配置されている。

よって、ステータコア21aが電磁鋼板を積層して構成されており、ガイド部材を用いないでハウジング13にステータ21を圧入する場合にはステータコア(電磁鋼板)21aに圧入応力が直接加わってしまう。ハウジング内周面38とステータコア外周面39との間にガイド部材30を配置することによりステータコア(電磁鋼板)21aには圧入応力がハウジングから直接加わらないようにすることができる。

図4に示すように、ガイド部材30は、2枚の矩形板状の帯板部31,32と、2枚の板状の帯板部31,32を連結する2つの連結部33a,33bを有する。帯板部31,32は、帯板部31,32の短手方向に互いに離間して配置され、2つの連結部33a,33bによって一体化されている。なお連結部33a,33bは、帯板部31,32の長手方向に互いに離間して配置されている。ガイド部材30は、ハウジング内周面38と対向する対向面と、ステータコア外周面39と対向する対向面が、ハウジング内周面38又はステータコア外周面39に沿うように緩やかに曲げられている。

また、ガイド部材30は、各帯板部31,32の長手方向両端部に形成される折り返し部35,36を有する。図3(b)に示すように、ガイド部材30は、折り返し部35,36がステータコア21aにおける回転軸16の軸線方向端部と対向するようにステータコア21aに嵌め込まれている。

また、図4に示すように、ガイド部材30は、回転軸16の径方向外側(板状の部材としての帯板部31,32及び連結部33a,33bの厚さ方向)に突出する係合突起34と、収容孔37を有する。本実施形態のガイド部材30の係合突起34は、矩形状であり、連結部33bから先端に向かって弧状に反った形状となっている。帯板部31,32、連結部33a及び係合突起34の基端部34aによって収容孔(貫通孔)37が区画されている。

なお、ガイド部材30において帯板部(31,32)を2枚並べて連結部(33a,33b)でつないだ構成としたが、1枚の帯板部のみで構成しても、帯板部を3枚以上並べて連結部でつないだ構成としてもよい。また、帯板部は、折り返し部35,36を有していなくてもよい。つまり、係合突起を有するガイド部材は、板状の部材と、当該板状の部材から回転軸の径方向外側(板状の部材の厚さ方向)に突出する係合突起と、を有する構成であればよい。

係合突起34は、突出方向とは反対方向から荷重を受けた時に弾性変形する。 収容孔37は、本実施形態では、貫通孔であり、係合突起34が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に係合突起34を収容する。

ハウジング13には、図5に示すように、ハウジング13の内周面には係合突起34が収容される係合孔40が形成されている。本実施形態の係合孔40は凹部である。また、図3(a)に示すように、係合孔40の幅W11(係合孔40における回転軸16の周方向の寸法)は、係合突起34の幅W10(係合突起34における回転軸16の周方向の寸法)より若干大きくなっている。これにより係合孔40内に係合突起34が入りこんだときに、ステータ21が回転軸16の周方向に移動することを規制することが可能となる。

以上のように構成されたガイド部材30は、圧入に伴って係合突起34がハウジング13の内周面38と接触することで、突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形し、反りが無くなった状態で収容孔37に収容される。そして、係合孔40が形成された位置までくると、図6に示すように、係合突起34に対するハウジング13の内周面38からの荷重が掛からなくなるため、再び、連結部33b側から先端に向かって弧状に反り、係合孔40内に収容される。即ち、ガイド部材30は、係合突起34が突出方向とは反対方向から荷重を受けて弾性変形した時に係合突起34を収容する収容孔37を有する。

図2,6に示すように、モータハウジング13の内周面38には、回転軸16の径方向内側に突出するストッパ50が突設されている。そして、ストッパ50は、ステータコア21a又はガイド部材30(本実施形態では、ステータコア21a)と当接することで、ステータコア21aの回転軸16の軸線方向における一方向の移動を規制する。つまり、本実施形態では、ステータ21のモータハウジング13の内側への圧入はステータコア21aがストッパ50と接触することにより終了する。なお、ハウジング内周面38にストッパ50を設ける場合、ストッパ50がガイド部材30と当接する位置に設けてもよいが、ガイド部材30が変形することも考えられるので、ストッパ50はガイド部材30からずれた位置に設けるのがよりよい。

ストッパ50は、図2に示すように、モータハウジング13の周方向(モータハウジング13における回転軸16の周方向)に90度ずつ離れた位置に4つ配置されている。なお、ストッパ50の数は問わない。

次に、本実施形態の作用について説明する。 ステータ21のモータハウジング13の内側への圧入は、図6の実線で示す状態を経て仮想線で示すごとくモータハウジング13内の予め定められた嵌め位置まで、ガイド部材30を介して行われる。

このようにハウジング13の内周面38とステータ21のステータコア21aの外周面39との間にガイド部材30を配置することにより、圧入する際の圧力がステータコア21aに直接掛からないようにすることができ、ステータコア(電磁鋼板)21aを保護することができる。

また、圧入時に、ガイド部材30の係合突起34がハウジング13の係合孔40に収容される。これにより、ガイド部材30が、ハウジング13に対し、回転軸16の周方向へ移動することが規制される。即ち、ガイド部材30が、ハウジング13に対して回転軸16の周方向に位置ズレしてしまうことを抑制することができる。その結果、ハウジング13の内周面38とステータ21のステータコア21aの外周面39との間においてガイド部材30を周方向の任意の位置に配置することができ、ステータコア21aがハウジング13の内周面38と当接することが抑制される。

特許文献1に開示の電動コンプレッサにおいては、圧入時に、ガイド部材が、ハウジングに対し、回転軸の周方向へ移動してしまい、ステータコアがハウジングと当接し、破損してしまうおそれがある。

本実施形態においては、圧入時に、ガイド部材30が、ハウジング13に対し、回転軸16の周方向へ移動することが規制されるため、ステータコア21aがハウジング13の内周面38に当接してしまうことを抑制することができる。

したがって、係合突起34と係合孔40とによって、ガイド部材30が、ハウジング13に対し、回転軸16の周方向に移動することを規制することが可能となる。なお、係合突起34の数は問わない。また、収容孔37は、凹部でもよい。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。 (1)ガイド部材30に係合突起34を設けるとともにハウジング13に係合孔40を設けた構成とすることにより、ガイド部材30は、ハウジング13に対し、回転軸16の周方向へ移動することが、ハウジング13によって規制されるため、ステータコア21aがハウジング13の内周面38に当接してしまうことを抑制することができる。

(2)ハウジング13の内周面38には、ストッパ50が設けられている。これにより、ステータコア21aが、回転軸16の軸線方向における一方向へ移動することを規制することができる。

(第2の実施形態) 次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。 図3,4,5の構成ではハウジング13に係合孔40を設けるとともにガイド部材30に係合突起34を設けたが、第2の実施形態では図7(a),(b),(c)及び図8(a),(b)に示すように、係合孔40の換わりにハウジング13の内周面38に後述する係合突起77を設けるとともに、ガイド部材30の換わりに後述する係合凹部78を有するガイド部材70を設けた構成としている。

図7(a),(b),(c)に示すように、ハウジング13の内周面38にはステータコア21aに向かって回転軸16の径方向内側に突出する係合突起77が設けられている。ガイド部材70には、係合突起77が収容される係合孔としての係合凹部78が形成されている。詳しくは、図8(a),(b)に示すように、ガイド部材70は、板状の部材からなり、矩形板状の帯板部71と、帯板部71における長手方向両端部に形成される折り返し部72,73と、帯板部71における短手方向両端縁に形成される一対の鍔74,75とから構成されている。鍔74,75は一定の高さを有し、帯板部71の厚さ方向に突出している。

なお、折り返し部72,73は、鍔74,75の突出方向とは、反対方向に突出するように形成されている。 図7(c)に示すように、ガイド部材70は、鍔74,75が回転軸16の径方向外側に突出するようにステータ21のステータコア21aの凹部76に嵌め込まれる。このとき、凹部76の深さはガイド部材70の板厚よりも深く、かつ、ステータコア21aの外周面39よりもガイド部材30の鍔74,75が回転軸16の径方向外側に突出している。そして、係合突起77が鍔74,75間に嵌め込まれる。

したがって、このような構成でも、ガイド部材70が、ハウジング13に対して回転軸16の周方向に位置ズレしてしまうことを規制することができる。 なお、ハウジング13の内周面38に設ける係合突起77は、ステータコア21a及びガイド部材70を圧入した際、ステータコア21aが、電動コンプレッサ10に生じる振動等によって位置が変動しないように安定的に保持できれば、その大きさは図7(b)に開示された大きさに限られない。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。 (3)ハウジング13に係合突起77を設けるとともにガイド部材70に係合孔としての係合凹部78を設けた構成とすることにより、ガイド部材70は、ハウジング13に対し、回転軸16の周方向へ移動することが、ハウジング13によって規制されるため、ステータコア21aがハウジング13の内周面38に当接してしまうことを抑制することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ ガイド部材30の係合突起34は、矩形状であり、連結部33bから先端に向かって弧状に反った形状となっているがこれに限られない。また、ガイド部材30の係合突起34は、収容孔37を有していなくてもよい。つまり、係合突起を有するガイド部材は、板状の部材と、当該板状の部材から回転軸の径方向外側(板状の部材の厚さ方向)に突出する係合突起と、を有する構成であればよい。例えば、板状の部材と板状の部材から突出する半球状の係合突起とから構成されている構成が考えられる。

○ 図7(a),(b),(c)に示す構成において、鍔74,75の先端部(鍔74,75における帯板部71側とは反対側の端部)から回転軸の周方向に延設するフランジ部を設けてもよい。上記構成の場合、フランジ部を介して圧入できるのであれば、鍔74,75及び帯板部71は、係合突起77又は/及び凹部76から離間していてもよい。なお、この場合、係合突起77の大きさは、ガイド部材70がハウジング13に対し、回転軸16の周方向へ移動することを規制できる大きさであればよい。

○ 図9に示すように、図7(a),(b),(c)に示す構成において、鍔74,75はハウジング13の内周面38に接触していなくてもよい。この場合においても、係合突起77の大きさは、ステータコア21a及びガイド部材30を圧入した際、ステータコア21aが、電動コンプレッサ10に生じる振動等によって位置が変動しないように安定的に保持できる大きさであればよい。

○ 図7、図9に示す実施形態のガイド部材70は、ステータコア21aの凹部76に嵌め込まれているがこれに限られない。ステータコア21aが凹部を持っておらず、ステータコア21aの外周面上にガイド部材30が設けられた構成でもよい。

○ ガイド部材30,70は、回転軸16の周方向に離間した状態で複数箇所にわたり配置されるが、その数は問わない。ガイド部材30,70の数は「4」以外にも「2」でも「3」でも「5」以上でもよい。

○ ガイド部材70を接着剤でステータコア21aに固定してもよい。詳しくは、凹部76の底面に接着剤を塗布しておき、ガイド部材70を接着する。この場合、折り返し部72,73は、無くしてもよい。

○ ガイド部材30,70は、矩形状である必要はなく、どのような形状でもよい。 ○ 電動コンプレッサ10は、車両空調装置に用いられなくてもよく、その他の空調装置に用いられてもよい。

10…電動コンプレッサ、13…ハウジング、16…回転軸、17…圧縮部、20…ロータ、21…ステータ、21a…ステータコア、30…ガイド部材、34…係合突起、37…収容孔、38…内周面、39…外周面、40…係合孔、50…ストッパ、70…ガイド部材、77…係合突起、78…係合凹部。