(57)【要約】【課題】ロータの各突極部間の風損を低減しつつ、ステータの冷却効率を向上させることができる回転機を提供する。【解決手段】回転機１は、複数の突極部６を有するロータ２と、ロータ２を取り囲むように配置され、複数の突極部７を有するステータ３と、各突極部７にそれぞれ巻回された複数のコイル８と、ステータ３の外周面に固定され、ロータ２及びステータ３を収容するハウジング４とを備え、ハウジング４とステータ３との間には、ロータ２の軸方向に冷媒が流れる冷媒流路１０が設けられており、ロータ２の一端側には、各突極部６間のスペースＳを覆うカバー１１が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１突極部を有するロータと、
前記ロータを取り囲むように配置され、複数の第２突極部を有するステータと、
各第２突極部にそれぞれ巻回された複数のコイルと、
前記ステータの外周面に固定され、前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングとを備え、
前記ハウジングと前記ステータとの間には、前記ロータの軸方向に冷媒が流れる冷媒流路が設けられており、
前記ロータの少なくとも一端側には、各第１突極部間のスペースを覆うカバーが配置されていることを特徴とする回転機。
【請求項２】
前記カバーは、前記各第１突極部間のスペースと、前記第１突極部と前記第２突極部との間のギャップとを覆うことを特徴とする請求項１記載の回転機。
【請求項３】
前記カバーは、前記ロータに固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転機。
【請求項４】
前記カバーは、前記各第１突極部間のスペース毎に複数配置されていることを特徴とする請求項３記載の回転機。
【請求項５】
前記カバーは、前記ステータに固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転機。
【請求項６】
前記カバーは、前記ロータに対して前記冷媒が流れる方向の少なくとも上流側に配置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転機としては、例えば特許文献１に記載されているＳＲモータが知られている。特許文献１に記載のＳＲモータは、固定子と、その固定子の内空間に回転自在に支持された回転子とで構成されている。回転子には、外側に向かって突出した４つの突極部が形成されている。固定子には、内側に向かって突出した６つの突極部が形成されている。固定子の各突極部には、電気コイルがそれぞれ巻回されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７４５６９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、上記従来技術のように、複数の突極部を有する突極型の回転子（ロータ）を備えた回転機では、ロータの各突極部間で風損が生じる。特に、例えば回転機が電動コンプレッサに使用される場合には、冷媒が回転機内を流れるため、各突極部間の風損が大きな課題となる。また、突極型のロータを備えた回転機では、コイルが装着されている固定子（ステータ）を冷却する必要がある。しかし、例えば電動コンプレッサのように冷媒が回転機内を流れる場合には、ロータの各突極部間を冷媒が流れることになるため、ステータの冷却効率が悪い。
【０００５】
本発明の目的は、ロータの各突極部間の風損を低減しつつ、ステータの冷却効率を向上させることができる回転機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の回転機は、複数の第１突極部を有するロータと、ロータを取り囲むように配置され、複数の第２突極部を有するステータと、各第２突極部にそれぞれ巻回された複数のコイルと、ステータの外周面に固定され、ロータ及びステータを収容するハウジングとを備え、ハウジングとステータとの間には、ロータの軸方向に冷媒が流れる冷媒流路が設けられており、ロータの少なくとも一端側には、各第１突極部間のスペースを覆うカバーが配置されていることを特徴とする。
【０００７】
このような本発明の回転機においては、ロータの少なくとも一端側に、ロータの各第１突極部間のスペースを覆うカバーが配置されているので、ロータの各第１突極部間における冷媒の流れが制限される。これにより、ロータの各第１突極部間の風損が低減される。また、ロータの各第１突極部間における冷媒の流れが制限されるため、ハウジングとステータとの間に設けられた冷媒流路に冷媒が流れやすくなる。これにより、ステータの冷却効率が向上する。
【０００８】
カバーは、各第１突極部間のスペースと、第１突極部と第２突極部との間のギャップとを覆ってもよい。この場合には、ロータの各第１突極部間における冷媒の流れが更に制限される。従って、ロータの各第１突極部間の風損が一層低減されると共に、ハウジングとステータとの間に設けられた冷媒流路に冷媒が更に流れやすくなるため、ステータの冷却効率が一層向上する。
【０００９】
カバーは、ロータに固定されていてもよい。この場合には、カバーの取り付けを容易に行うことができる。
【００１０】
カバーは、各第１突極部間のスペース毎に複数配置されていてもよい。この場合には、カバーの総重量が軽くなるため、ロータのイナーシャを小さくすることができる。
【００１１】
カバーは、ステータに固定されていてもよい。この場合には、ロータの高回転化を十分に確保することができる。
【００１２】
カバーは、ロータに対して冷媒が流れる方向の少なくとも上流側に配置されていてもよい。この場合には、ロータの各第１突極部間への冷媒の流れ込みが少なくなるため、ロータの各第１突極部間の風損が一層低減される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ロータの各突極部間の風損を低減しつつ、ステータの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転機を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】比較例として従来の回転機の一つを示す断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図２に示された回転機の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る回転機を示す断面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】図６に示された回転機の変形例を示す断面図である。
【図９】図６に示された回転機の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転機を示す断面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。各図において、本実施形態の回転機１は、ＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータであり、電動コンプレッサに搭載される。回転機１は、電動コンプレッサの圧縮部（図示せず）を回転駆動する。
【００１７】
回転機１は、ロータ２と、このロータ２を取り囲むように配置された略円筒状のステータ３と、このステータ３の外周面に固定され、ロータ２及びステータ３を収容するハウジング４とを備えている。
【００１８】
ロータ２は、磁性体で形成されている。ロータ２には、シャフト５が固定されている。シャフト５は、ハウジング４に支持部（図示せず）を介して回転可能に支持されている。従って、ロータ２は、シャフト５と一体で回転可能である。シャフト５には、冷媒を圧縮する上記の圧縮部（図示せず）が連結されている。冷媒としては、例えばフロンが用いられる。ロータ２の外周部には、ロータ２の径方向外側（ステータ３側）に向かって突出した複数（ここでは４つ）の突極部６（第１突極部）が設けられている。
【００１９】
ステータ３は、磁性体で形成されている。ステータ３は、ハウジング４の内周面に固定されている。ステータ３の内周部には、ステータ３の径方向内側（ロータ２側）に向かって突出した複数（ここでは６つ）の突極部７（第２突極部）が設けられている。各突極部７には、コイル８がそれぞれ巻回されている。つまり、コイル８の数は、複数（ここでは６つ）である。コイル８は、バッテリ等の電力により通電される。
【００２０】
ハウジング４は、筒状体４ａと、この筒状体４ａの開口を覆い塞ぐ蓋体４ｂとを有している。ハウジング４には、冷媒が導入される冷媒入口９と、冷媒が導出される冷媒出口（図示せず）とが設けられている。
【００２１】
ハウジング４とステータ３との間には、冷媒が流れる複数（ここでは３つ）の冷媒流路１０が設けられている。冷媒流路１０は、ロータ２の軸方向に延びている。つまり、冷媒は、冷媒流路１０をロータ２の軸方向に流れる。ここでは、ステータ３の外周部に、冷媒流路１０を画成する断面略半円形状の溝部が設けられている。なお、冷媒流路１０の数としては、１つでもよい。
【００２２】
ロータ２の一端側には、ロータ２の各突極部６間のスペースＳを覆う円盤形状のカバー１１が配置されている。カバー１１は、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の上流側に配置されている。カバー１１は、ロータ２の各突極部６間のスペースＳと、ロータ２の突極部６とステータ３の突極部７との間のギャップＧとを覆っている。カバー１１は、ロータ２の突極部６の先端よりもステータ３側に張り出した円環状の張出部１１ａを有している。
【００２３】
カバー１１は、冷媒に対して耐腐食性を有する非磁性材料（例えば樹脂）で形成されている。カバー１１は、ロータ２の一端部（上流側端部）に固定されている。具体的には、カバー１１は、ロータ２の一端面（上流側端面）に接着剤で接合されている。このとき、カバー１１の張出部１１ａとステータ３の一端面（上流側端面）との間には、ギャップが設けられている。つまり、カバー１１は、ステータ３には接触していない。なお、カバー１１は、シャフト５にも固定されていてもよい。
【００２４】
以上のような回転機１を組み立てる場合は、冷媒が流れる方向の下流側から、カバー１１が取り付けられたロータ２とステータ３とをハウジング４内に収容し、その状態でロータ２及びステータ３を組み付ける。
【００２５】
図３は、比較例として従来の回転機の一つを示す断面図である。図４は、図３のIV−IV線断面図である。各図において、回転機５０は、カバー１１を備えていない点のみ、上記第１実施形態における回転機１と異なっている。
【００２６】
このような回転機５０では、ロータ２の各突極部６間のスペースＳを冷媒が流れるため、ロータ２の各突極部６間のスペースＳで生じる風損が増加する。その結果、回転機５０の騒音及び振動が発生してしまう。また、ステータ３にはコイル８が装着されているため、冷媒によるステータ３の冷却が必要である。しかし、冷媒が流れる冷媒流路１０はロータ２の各突極部６間のスペースＳに比べて極めて狭いため、冷媒流路１０に冷媒が流れ込みにくい。その結果、ステータ３の冷却効率が悪い。
【００２７】
これに対し本実施形態では、ロータ２の各突極部６間のスペースＳを覆うカバー１１がロータ２の一端側に配置されているので、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが制限される。これにより、ロータ２の各突極部６間の風損が低減される。また、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが制限されるため、図１及び図２に示されるように、ハウジング４とステータ３との間に設けられた冷媒流路１０に冷媒が流れやすくなる。これにより、ステータ３の冷却効率が向上する。
【００２８】
また、本実施形態では、カバー１１は、ロータ２の各突極部６間のスペースＳだけでなく、ロータ２の突極部６とステータ３の突極部７との間のギャップＧも覆っている。このため、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが更に制限される。従って、ロータ２の各突極部６間の風損が一層低減されると共に、ハウジング４とステータ３との間に設けられた冷媒流路１０に冷媒が更に流れやすくなるため、ステータ３の冷却効率が一層向上する。
【００２９】
また、本実施形態では、カバー１１はロータ２に固定されるので、カバー１１の取り付けを容易に行うことができる。
【００３０】
また、本実施形態では、カバー１１は、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の上流側に配置されている。従って、ロータ２の各突極部６間のスペースＳへの冷媒の流れ込みが少なくなるため、ロータ２の各突極部６間の風損が一層低減される。
【００３１】
さらに、本実施形態では、ロータ２を真円化するためにロータ２の各突極部６間のスペースＳに樹脂またはアルミニウム等の非磁性材料を埋めることはないので、ロータ２の高回転時に生じる大きな遠心力によって非磁性材料が外れてしまうことがない。
【００３２】
また、本実施形態では、円盤形状のカバー１１を使用しているので、カバー１１の構造が単純化されると共に、カバー１１が堅牢になる。
【００３３】
図５は、図２に示された回転機１の変形例を示す断面図である。図５において、本変形例の回転機２０は、上記第１実施形態におけるカバー１１に代えて、複数（ここでは４つ）の扇形状のカバー２１を備えている。
【００３４】
各カバー２１は、ロータ２の各突極部６間のスペースＳと、ロータ２の突極部６とステータ３の突極部７との間のギャップＧとを覆う。各カバー２１は、ロータ２の各突極部６間のスペースＳ毎に配置されている。各カバー２１は、ロータ２の周方向に等間隔で配置されている。カバー２１の材料及び固定方法等は、上記のカバー１１と同様である。
【００３５】
このような本変形例においては、上記のカバー１１に比べてカバー２１の総重量が軽くなるため、ロータ２のイナーシャを小さくすることができる。
【００３６】
図６は、本発明の第２実施形態に係る回転機を示す断面図である。図７は、図６のVII−VII線断面図である。各図において、本実施形態の回転機３０は、上記第１実施形態におけるカバー１１に代えて、円盤形状のカバー３１を備えている。カバー３１は、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の上流側に配置されている。カバー３１は、ロータ２の各突極部６間のスペースＳと、ロータ２の突極部６とステータ３の突極部７との間のギャップＧとを覆う。カバー３１の材料は、上記のカバー１１と同様である。
【００３７】
カバー３１は、ステータ３の一端部（上流側端部）に固定されている。具体的には、カバー３１は、例えば複数の突起部（図示せず）を有している。そして、各突起部がステータ３の各突極部７間に嵌め込まれた状態で、各突起部がステータ３の一端部に接着剤で接合されている。
【００３８】
カバー３１には、シャフト５が挿通する挿通孔３１ａが設けられている。挿通孔３１ａを画成するカバー３１の内周面とシャフト５との間には、僅かなギャップが設けられている。従って、カバー３１は、シャフト５には接触していない。
【００３９】
このような回転機３０を組み立てる場合は、冷媒が流れる方向の下流側から、カバー３１が取り付けられたステータ３とロータ２とをハウジング４内に収容し、その状態でロータ２及びステータ３を組み付ける。なお、ロータ２及びステータ３の組み付けを行った後に、ステータ３にカバー３１を取り付けてもよい。
【００４０】
以上のような本実施形態においても、ロータ２の各突極部６間のスペースＳを覆うカバー３１がロータ２の一端側に配置されているので、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが制限される。これにより、ロータ２の各突極部６間の風損が低減される。また、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが制限されるため、図６及び図７に示されるように、ハウジング４とステータ３との間に設けられた冷媒流路１０に冷媒が流れやすくなる。これにより、ステータ３の冷却効率が向上する。
【００４１】
また、本実施形態では、カバー３１はステータ３に固定されているので、ロータ２の高回転化を十分に確保することができる。
【００４２】
図８は、図６に示された回転機３０の変形例を示す断面図である。図８において、本変形例の回転機３０では、カバー３１は、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の下流側に配置されている。カバー３１は、ステータ３の他端部（下流側端部）に固定されている。
【００４３】
このような回転機３０を組み立てる場合は、冷媒が流れる方向の上流側から、カバー３１が取り付けられたステータ３とロータ２とをハウジング４内に収容し、その状態でロータ２及びステータ３を組み付ける。なお、ロータ２及びステータ３の組み付けを行った後に、ステータ３にカバー３１を取り付けてもよい。
【００４４】
本変形例においては、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れがカバー３１によって堰き止められる。従って、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが制限されるため、ロータ２の各突極部６間の風損が低減される。また、ハウジング４とステータ３との間に設けられた冷媒流路１０に冷媒が流れやすくなるため、ステータ３の冷却効率が向上する。
【００４５】
図９は、図６に示された回転機３０の他の変形例を示す断面図である。図９において、本変形例の回転機３０では、カバー３１は、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の上流側及び下流側にそれぞれ配置されている。カバー３１は、ステータ３の両端部に固定されている。
【００４６】
このような回転機３０を組み立てる場合は、冷媒が流れる方向の上流側または下流側から、一端部にカバー３１が取り付けられたステータ３とロータ２とをハウジング４内に収容し、その状態でロータ２及びステータ３を組み付ける。その後、ステータ３の他端部にカバー３１を取り付ける。
【００４７】
本変形例においては、ロータ２の各突極部６間のスペースＳにおける冷媒の流れが一層制限されるため、ロータ２の各突極部６間の風損が更に低減される。また、ハウジング４とステータ３との間に設けられた冷媒流路１０に冷媒が十分に流れやすくなるため、ステータ３の冷却効率が一層向上する。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記第１実施形態では、カバー１１は、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の上流側のみに配置されているが、特にその形態には限られない。カバー１１は、上記第２実施形態と同様に、ロータ２に対して冷媒が流れる方向の下流側のみに配置されていてもよいし、或いはロータ２に対して冷媒が流れる方向の上流側及び下流側にそれぞれ配置されていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、ステータ３の外周部に、冷媒が流れる冷媒流路１０を画成する溝部が設けられているが、特にその形態には限られず、ハウジング４の内周部に、冷媒流路１０を画成する溝部が設けられていてもよいし、或いはステータ３の外周部及びハウジング４の内周部に、冷媒流路１０を画成する溝部が設けられていてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態の回転機は、電動コンプレッサに搭載されているが、本発明は、特に電動コンプレッサには限られず、ロータ及びステータを収容したハウジング内に冷媒が流れる装置であれば、適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…回転機、２…ロータ、３…ステータ、４…ハウジング、６…突極部（第１突極部）、７…突極部（第２突極部）、８…コイル、１０…冷媒流路、１１…カバー、２０…回転機、２１…カバー、３０…回転機、３１…カバー、Ｓ…スペース、Ｇ…ギャップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018007487.tif 000007
【図６】
2018007487.tif 000008
【図７】
2018007487.tif 000009
【図８】
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【図９】
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