(57)【要約】【課題】インナーコア及びアウターコアを有する二分割構造のステータにおいて、インナーコアをアウターコアに圧入しても変形が起こり難くする。【解決手段】モータのステータは、円筒形状の円筒部４６２Ａの外周面から半径外方に向かって放射状に延びる複数の突設部４６２Ｂを持つインナーコア４６２と、インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端が圧入される内周面を持つ円筒形状のアウターコア４６４と、を有している。そして、インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端に、インナーコア４６２の軸方向の一面から他方にかけて貫通する少なくとも１つの貫通孔ＴＨが形成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸と一体的に回転するロータと、前記ロータの外周に配置されるステータと、を備えたモータであって、
前記ステータは、円筒形状の円筒部の外周面から半径外方に向かって延びる複数の突設部を持つインナーコアと、前記インナーコアの突設部の先端が圧入される内周面を持つ円筒形状のアウターコアと、を有し、前記インナーコアの突設部の先端に、当該インナーコアの軸方向の一面から他面にかけて貫通する少なくとも１つの貫通孔が形成された、
モータ。
【請求項２】
前記アウターコアの内周面に、前記インナーコアの突設部の先端が圧入嵌合される複数の溝部が形成された、
請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記インナーコアの突設部の先端に複数形成された、
請求項１又は請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記インナーコアの突設部の先端において左右対称に形成された、
請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記貫通孔は長孔からなる、
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項６】
前記貫通孔は円孔からなる、
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のモータを搭載した電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を圧縮する圧縮機などに使用されるモータ、及びこのモータを搭載した電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのステータとして、特開平１１−９８７２４号公報（特許文献１）に記載されるように、半径外方に放射状に延びる複数の突設部を持つ円筒状のインナーコアと、インナーコアの突設部の先端が圧入される円筒状のアウターコアと、を有する二分割構造のものが提案されている。そして、インナーコアの突設部の先端面には、インナーコアがアウターコアに圧入されたときにアウターコアが変形しないようにすべく、インナーコアの軸方向に延びる溝が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−９８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、インナーコアの突設部の先端面に溝を形成すると、これをアウターコアに圧入するときに、例えば、インナーコアの突設部の先端部がめくれて変形し、所望の寸法精度を得られなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、インナーコア及びアウターコアを有する二分割構造のステータにおいて、インナーコアをアウターコアに圧入しても変形が起こり難くしたモータ、及びモータを搭載した電動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、モータは、回転駆動力を伝達する駆動軸と、駆動軸と一体的に回転するロータと、ロータの外周に配置されるステータと、を備えている。ステータは、円筒形状の円筒部の外周面から半径外方に向かって延びる複数の突設部を持つインナーコアと、インナーコアの突設部の先端が圧入される内周面を持つ円筒形状のアウターコアと、を有している。そして、インナーコアの突設部の先端に、インナーコアの軸方向の一面から他面にかけて貫通する少なくとも１つの貫通孔が形成されている。また、電動圧縮機は、このように構成されたモータを搭載している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インナーコア及びアウターコアを有する二分割構造のステータにおいて、インナーコアをアウターコアに圧入しても変形が起こり難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】スクロール型圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図２】気体冷媒及び潤滑油の流れを説明するブロック図である。
【図３】二分割構造のステータの一例を示す斜視図である。
【図４】ボビンを取り付けたステータの一例を示す斜視図である。
【図５】ステータの変形を抑制する貫通孔の説明図である。
【図６】貫通孔を有さないアウターコアの変形量の説明図である。
【図７】貫通孔を有するアウターコアの変形量の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本実施形態に係るモータが組み込まれた、スクロール型圧縮機１００の一例を示している。ここで、スクロール型圧縮機１００が、電動圧縮機の一例として挙げられる。
【００１０】
スクロール型圧縮機１００は、例えば、車両用空調機器の冷媒回路に組み込まれ、冷媒回路の低圧側から吸入した気体冷媒（流体）を圧縮して吐出する。スクロール型圧縮機１００は、ハウジング２００と、低圧の気体冷媒を圧縮するスクロールユニット３００と、スクロールユニット３００を駆動するモータ４００と、モータ４００を制御するインバータ５００と、モータ４００の駆動軸４２０の一端部を回転自由に支持する支持部材６００と、を備えている。ここで、冷媒回路の冷媒としては、例えば、ＣＯ２（二酸化炭素）冷媒を使用することができる。また、スクロール型圧縮機１００としては、インバータ一体型を一例として挙げるが、インバータ別体型であってもよい。
【００１１】
ハウジング２００は、スクロールユニット３００、モータ４００、インバータ５００及び支持部材６００を収容するフロントケーシング２２０と、フロントケーシング２２０の一端側に締結されるリアハウジング２４０と、フロントケーシング２２０の他端側に締結されるインバータカバー２６０と、を含んで構成されている。そして、フロントケーシング２２０、リアハウジング２４０及びインバータカバー２６０は、例えば、ボルト及びワッシャを含む、複数の締結具７００によって一体的に締結されることで、スクロール型圧縮機１００のハウジング２００が構成されている。
【００１２】
フロントケーシング２２０は、円筒形状の周壁部２２２と、周壁部２２２の内部空間を軸方向に２つに仕切る円板形状の仕切壁部２２４と、を含んで構成されている。ここで、円筒形状とは、見た目で円筒形状であると認識できる程度でよく、例えば、その外周面に補強用のリブ、取付用のボスなどが形成されていてもよい（形状については以下同様）。フロントケーシング２２０の内部空間は、仕切壁部２２４により、スクロールユニット３００、モータ４００及び支持部材６００を収容する第１の空間２２０Ａと、インバータ５００を収容する第２の空間２２０Ｂと、に仕切られる。
【００１３】
周壁部２２２の一端側の開口は、円板形状のリアハウジング２４０によって閉塞される。また、周壁部２２２の他端側の開口は、インバータカバー２６０によって閉塞される。仕切壁部２２４の一面の中央部には、ここから周壁部２２２の一端部へと向かって延びる、円筒形状の支持部２２４Ａが形成されている。そして、支持部２２４Ａには、その内周面に圧入されたベアリング７２０を介して、モータ４００の駆動軸４２０の他端部が回転自由に支持されている。
【００１４】
また、周壁部２２２には、気体冷媒の吸入ポートＰ１が形成されている。冷媒回路の低圧側からの気体冷媒は、吸入ポートＰ１を介してフロントケーシング２２０の第１の空間２２０Ａへと吸入される。従って、フロントケーシング２２０の第１の空間２２０Ａは、気体冷媒の吸入室Ｈ１として機能する。なお、吸入室Ｈ１において、気体冷媒がモータ４００の周囲を流通することにより、モータ４００が冷却される。そして、モータ４００の軸方向の一方に位置する第１の空間２２０Ａは、その他方に位置する第１の空間２２０Ａと連通して１つの吸入室Ｈ１を構成している。吸入室Ｈ１においては、気体冷媒は、微量の潤滑油を含む混合流体として流れている。
【００１５】
リアハウジング２４０は、複数の締結具７００によって、フロントケーシング２２０の周壁部２２２の一端側に位置する開口端に締結されている。そして、リアハウジング２４０は、フロントケーシング２２０の一端側の開口を閉塞する。また、リアハウジング２４０には、スクロールユニット３００で圧縮された気体冷媒を冷媒回路の高圧側へと吐出する吐出ポートＰ２が形成されている。なお、リアハウジング２４０の内部には、スクロールユニット３００で圧縮された気体冷媒から潤滑油を分離するオイルセパレータ７４０が組み込まれている。オイルセパレータ７４０によって潤滑油が分離された気体冷媒（微量の潤滑油が残存する気体冷媒も含む）は、吐出ポートＰ２を介して冷媒回路の高圧側へと吐出される。一方、オイルセパレータ７４０により分離された潤滑油は、詳細を後述する、背圧供給通路Ｌ１へと導かれる。
【００１６】
スクロールユニット３００は、フロントケーシング２２０の一端側に収容されている。具体的には、スクロールユニット３００は、リアハウジング２４０の一面に固定される固定スクロール３２０と、固定スクロール３２０を挟んでリアハウジング２４０の反対側に配置される旋回スクロール３４０と、を含んで構成されている。
【００１７】
固定スクロール３２０は、リアハウジング２４０の一面に固定される円板形状の底板３２２と、底板３２２の一面から旋回スクロール３４０に向かって延びる、インボリュート曲線のラップ（渦巻き形状の羽根）３２４と、を含んで構成されている。旋回スクロール３４０は、固定スクロール３２０の底板３２２と対面するように配置される円板形状の底板３４２と、底板３４２の一面から固定スクロール３２０に向かって延びる、インボリュート曲線のラップ３４４と、を含んで構成されている。
【００１８】
そして、固定スクロール３２０及び旋回スクロール３４０は、ラップ３２４及び３４４の周方向の角度が互いにずれた状態で、ラップ３２４及び３４４の側壁が互いに部分的に接触するように噛み合わされる。従って、スクロールユニット３００では、固定スクロール３２０と旋回スクロール３４０との間に、三日月形状の密閉空間、即ち、気体冷媒を圧縮する圧縮室Ｈ２が区画される。
【００１９】
固定スクロール３２０の底板３２２の中心部には、圧縮室Ｈ２により圧縮された気体冷媒を吐出する吐出通路Ｌ２が形成されている。また、底板３２２の他面の中心部には、吐出通路Ｌ２を介して圧縮室Ｈ２から吐出された気体冷媒を一時的に貯留する、円柱形状の凹部からなる吐出室Ｈ３が形成されている。さらに、底板３２２の他面には、圧縮室Ｈ２から吐出室Ｈ３への気体冷媒の流れを許容する一方、吐出室Ｈ３から圧縮室Ｈ２への気体冷媒の流れを阻止する、例えば、リードバルブからなる一方向弁３２６が取り付けられている。
【００２０】
モータ４００は、例えば、三相交流モータからなり、駆動軸４２０と、ロータ４４０と、ロータ４４０の径方向外側に配置されるステータ４６０と、を含んで構成されている。そして、車両のバッテリ（図示せず）からの直流電流が、インバータ５００によって交流電流に変換され、モータ４００のステータ４６０に給電される。
【００２１】
駆動軸４２０は、後述するクランク機構を介して旋回スクロール３４０に連結され、モータ４００の回転駆動力を旋回スクロール３４０に伝達する。駆動軸４２０の一端部、即ち、旋回スクロール３４０側端部は、支持部材６００に形成された貫通孔６００Ａを貫通して、支持部材６００に固定されたベアリング７６０に回転自由に支持されている。駆動軸４２０の他端部は、上述したように、フロントケーシング２２０の支持部２２４Ａに圧入されたベアリング７２０に回転自由に支持されている。
【００２２】
ロータ４４０は、その径方向中心に形成された軸孔に嵌合（例えば圧入）される駆動軸４２０を介して、ステータ４６０の径方向内側に回転自由に支持されている。インバータ５００からの給電によってステータ４６０に磁界が発生すると、ロータ４４０に回転力が作用して駆動軸４２０が回転駆動される。
【００２３】
支持部材６００は、固定スクロール３２０の底板３２２と同一外径の有底円筒形状をなし、その開口側から奥部に向かうにつれて２段階に縮径する段付円柱形状の内周面を有している。そして、スクロールユニット３００の旋回スクロール３４０が、支持部材６００の大径側の内周面によって区画される空間内に収容される。支持部材６００の開口端面は、例えば、図示しない締結具によって、固定スクロール３２０の底板３２２の一面に締結される。従って、支持部材６００の開口は、固定スクロール３２０によって閉塞され、旋回スクロール３４０を固定スクロール３２０に押し付ける背圧室Ｈ４が区画される。
【００２４】
また、支持部材６００の小径側の内周面には、モータ４００の駆動軸４２０の一端部を回転自由に支持するベアリング７６０が嵌合されている。さらに、支持部材６００の最奥部に位置する底壁の径方向中央部には、駆動軸４２０の一端部を貫通させる貫通孔６００Ａが形成されている。ベアリング７６０と底壁との間にはシール部材７８０が配設され、背圧室Ｈ４の気密性が確保されている。
【００２５】
支持部材６００の大径側の内周面によって区画される空間内であって、小径部及び大径部の段部と旋回スクロール３４０の底板３４２との間には、環状のスラストプレート８００が配置される。支持部材６００の段部は、スラストプレート８００を介して、旋回スクロール３４０からのスラスト力を受ける。支持部材６００の段部及び旋回スクロール３４０の底板３４２のスラストプレート８００と当接する部位には、背圧室Ｈ４の気密性を確保するシール部材８２０が夫々配設されている。
【００２６】
リアハウジング２４０、固定スクロール３２０及び支持部材６００には、リアハウジング２４０に組み込まれたオイルセパレータ７４０によって分離された潤滑油を、支持部材６００によって区画される背圧室Ｈ４へと供給する背圧供給通路Ｌ１が形成されている。従って、オイルセパレータ７４０から背圧室Ｈ４へと供給された潤滑油は、旋回スクロール３４０を固定スクロール３２０に押し付ける背圧として利用される。背圧供給通路Ｌ１の途上には、潤滑油の流量を制限するオリフィス８４０が配設されている。
【００２７】
支持部材６００の小径部には、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍと吸入室Ｈ１の吸入圧Ｐｓとに応じて作動し、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍを調整する背圧制御弁８６０が取り付けられている。即ち、背圧制御弁８６０は、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍが目標圧より上昇すると開弁し、背圧室Ｈ４の潤滑油を吸入室Ｈ１へと排出することで、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍを低下させる。一方、背圧制御弁８６０は、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍが目標圧より低下すると閉弁し、背圧室Ｈ４から吸入室Ｈ１への潤滑油の排出を中止することで、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍを上昇させる。このようにして、背圧制御弁８６０は、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍを目標圧に調整する。
【００２８】
フロントケーシング２２０の周壁部２２２の内周面と支持部材６００の外周面との間には、吸入室Ｈ１とスクロールユニット３００の外周部に位置する空間Ｈ５とを連通し、吸入室Ｈ１から空間Ｈ５へと気体冷媒を導入する冷媒導入通路Ｌ３が形成されている。このため、空間Ｈ５の圧力は、吸入室Ｈ１の圧力と等しくなっている。
【００２９】
クランク機構は、旋回スクロール３４０の底板３４２の他面に突出形成された円筒形状のボス部８８０と、駆動軸４２０の一端面に偏心状態で立設されたクランクピン８８２と、クランクピン８８２に偏心状態で取り付けられた偏心ブッシュ８８４と、ボス部８８０に嵌合されるすべり軸受け８８６と、を含んで構成されている。そして、偏心ブッシュ８８４は、すべり軸受け８８６を介して、ボス部８８０に相対回転可能に支持されている。なお、駆動軸４２０の一端部には、旋回スクロール３４０の遠心力に対抗するバランサウェイト８８８が取り付けられている。また、図示を省略するが、旋回スクロール３４０の自転を阻止する自転阻止機構が備えられている。従って、旋回スクロール３４０は、その自転が阻止された状態で、クランク機構を介して、固定スクロール３２０の軸心周りに公転旋回運動可能となっている。
【００３０】
図２は、気体冷媒及び潤滑油の流れを説明するブロック図である。
冷媒回路の低圧側からの気体冷媒は、吸入ポートＰ１を介して吸入室Ｈ１に導入され、その後、冷媒導入通路Ｌ３を介してスクロールユニット３００の外周部に位置する空間Ｈ５へと導かれる。そして、空間Ｈ５へと導かれた気体冷媒は、スクロールユニット３００の圧縮室Ｈ２へと取り込まれ、圧縮室Ｈ２の容積変化によって圧縮される。圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒は、吐出通路Ｌ２及び一方向弁３２６を介して吐出室Ｈ３へと吐出され、その後、オイルセパレータ７４０へと導かれる。オイルセパレータ７４０で潤滑油が分離された気体冷媒は、吐出ポートＰ２を介して冷媒回路の高圧側へと吐出される。また、オイルセパレータ７４０で分離された潤滑油は、オリフィス８４０により流量が制限された状態で、背圧供給通路Ｌ１を介して背圧室Ｈ４へと供給される。背圧室Ｈ４へと供給された潤滑油は、背圧制御弁８６０を介して吸入室Ｈ１へと排出される。
【００３１】
モータ４００のステータ４６０は、例えば、巻線の占積率を向上させる目的で、図３に示すように、インナーコア４６２とアウターコア４６４とが圧入によって一体化される二分割構造が採用されている。インナーコア４６２は、円筒形状の円筒部４６２Ａと、円筒部４６２Ａの外周面から半径外方に向かって放射状に延びる複数の突設部４６２Ｂと、が一体化された鉄心である。円筒部４６２Ａの半径内方には、所定間隔のエアギャップを隔てて回転可能にロータ４４０が内挿されている。また、突設部４６２Ｂは、円筒部４６２Ａの中心軸の周りに等角度で配置される直方体形状の部材であって、図４に示すように、その先端の外方から巻線（図示せず）が巻き回されたボビン４６６が挿入されて固定される。巻線は、ボビン４６６を使用せずに、突設部４６２Ｂに直接巻き回してもよい。なお、図示の例では、円筒部４６２Ａの外周面に１２個の突設部４６２Ｂが設けられているが、突設部４６２Ｂの個数は、例えば、要求されるモータ４００の特性などを考慮して任意に設定することができる。
【００３２】
アウターコア４６４は、円筒形状の鉄心であって、その内周面にインナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端が圧入嵌合される複数の溝部４６４Ａが形成されている。溝部４６４Ａは、アウターコア４６４の軸方向の一面から他面にかけて形成されており、ここにインナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端が圧入嵌合されるべく、突設部４６２Ｂの先端の幅よりも若干小さな幅を有している。従って、インナーコア４６２及びアウターコア４６４は、突設部４６２Ｂの先端が溝部４６４Ａに圧入嵌合することで、周方向への相対変位が抑制されて強固に一体化することができる。なお、圧入の度合いによって周方向への相対変位が起こり難い場合には、アウターコア４６４の内周面に溝部４６４Ａを形成しなくてもよい。
【００３３】
インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端には、図５に示すように、インナーコア４６２の軸方向の一面から他面にかけて貫通する、少なくとも１つの貫通孔ＴＨが形成されている。図示の例では、インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端に、左右一対の貫通孔ＴＨが形成されている。この左右一対の貫通孔ＴＨは、インナーコア４６２の半径外方に向かうにつれて左右方向に斜めに延びる長孔として形成されている。しかしながら、貫通孔ＴＨは、長孔に限らず、円孔などであってもよい。インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端に複数の貫通孔ＴＨを形成する場合には、突設部４６２Ｂの左右方向の剛性を線対称とすべく、突設部４６２Ｂの先端において左右対称に形成することが好ましい。ここで、少なくとも１つの貫通孔ＴＨは、突設部４６２Ｂの磁束を確保可能なように、例えば、突設部４６２Ｂの横断面積の１／３を超えない断面積を有することが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、インナーコア４６２とアウターコア４６４とを圧入により一体化するとき、貫通孔ＴＨによってインナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端の剛性が低下していることから、突設部４６２Ｂの先端が弾性変形する。このため、突設部４６２Ｂからアウターコア４６４へと作用する力が小さくなり、アウターコア４６４の変形を抑制することができる。また、突設部４６２Ｂの先端面に溝などが形成されていないため、インナーコア４６２をアウターコア４６４に圧入するときに突設部４６２Ｂの先端がめくれ難くなり、所望の寸法精度を得ることができる。
【００３５】
インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端に貫通孔ＴＨが形成されていないステータ４６０について、所定の条件下でシミュレーションすると、図６に示すように、アウターコア４６４の外周面に生じる最大の変形量は３０μｍであった。一方、突設部４６２Ｂの先端に左右一対の貫通孔ＴＨが形成されているステータ４６０について、同一の所定条件下でシミュレーションすると、図７に示すように、アウターコア４６４の外周面に生じる最大の変形量は２５μｍであった。従って、突設部４６２Ｂの先端に左右一対の貫通孔ＴＨを形成することで、アウターコア４６４の外周面に生じる最大の変形量が３０μｍから２５μｍへと、最大変形量が約１７％低下する結果が得られた。
【００３６】
なお、このような最大変形量の低下結果は、インナーコア４６２の突設部４６２Ｂの先端に形成する貫通孔ＴＨの個数、横断面形状、横断面積、位置などに応じて変化することは、当業者であれば容易に理解できるであろう。従って、当業者であれば、例えば、実験やシミュレーションを通して、最適な貫通孔ＴＨの個数、横断面形状、横断面積、位置などを決定することが好ましいことが自明であろう。
【００３７】
以上、本発明を実施するため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制限されるものではなく、下記に一例を列挙するように、技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
【００３８】
電動圧縮機は、スクロール型圧縮機１００に限らず、例えば、遠心式圧縮機、軸流式圧縮機、レシプロ圧縮機、斜板式圧縮機、ダイアフラム式圧縮機、スクリュー圧縮機、ロータリー圧縮機、ロータリーピストン型圧縮機、スライドベーン型圧縮機などであってもよい。また、背圧制御弁８６０は、背圧室Ｈ４へと供給される潤滑油の流量を増減することで、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍを目標圧に調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００  スクロール型圧縮機（電動圧縮機）
４００  モータ
４２０  駆動軸
４４０  ロータ
４６０  ステータ
４６２  インナーコア
４６２Ａ  円筒部
４６２Ｂ  突設部
４６４  アウターコア
４６４Ａ  溝部
ＴＨ  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020150619.tif 000005
【図４】
2020150619.tif 000006
【図５】
2020150619.tif 000007
【図６】
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【図７】
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