特許 6458134 モータ一体型圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6458134

(24)【登録日】2018年12月28日

(45)【発行日】2019年1月23日

(54)【発明の名称】モータ一体型圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/04 20060101AFI20190110BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20190110BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20190110BHJP

   F04B 39/06 20060101ALI20190110BHJP

   H02K 9/02 20060101ALI20190110BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/04 E

   F04C29/00 T

   F04B39/00 106C

   F04B39/06 D

   H02K9/02 A

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-509448(P2017-509448)

(86)(22)【出願日】2016年3月7日

(86)【国際出願番号】JP2016057038

(87)【国際公開番号】WO2016158225

(87)【国際公開日】20161006

【審査請求日】2017年8月9日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2015/060243

(32)【優先日】2015年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】原島 寿和

(72)【発明者】

【氏名】貞方 康輔

(72)【発明者】

【氏名】西村 仁

(72)【発明者】

【氏名】土屋 豪

【審査官】 井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００４／１１２２２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０１７５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１５４２７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−０３３６７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−０４０２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４７０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８３６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６７９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２９／０４

Ｆ０４Ｂ ３９／００

Ｆ０４Ｂ ３９／０６

Ｆ０４Ｃ ２９／００

Ｈ０２Ｋ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するアキシャルギャップモータとを備えたモータ一体型圧縮機であって、
前記アキシャルギャップモータは、
回転軸としてのシャフトと、
前記シャフトを収容するモータケーシングと、
前記モータケーシングの内側面に固定され、前記シャフトの外周面から所定の間隔を隔てて環状に配置されたステータと、
前記シャフトに連結され、前記シャフトの軸方向で前記ステータから所定の間隔を隔てて配置されたモータロータとを備え、
前記モータケーシングは、
前記アキシャルギャップモータの出力側に形成された吸気口と、
前記アキシャルギャップモータの反出力側に形成された排気口とを有し、
前記モータロータは、前記シャフトの周りに環状に配置された、前記シャフトの軸方向に空気を流通させる複数の貫通穴を有し、
前記モータロータのうち隣り合って配置された２つの前記貫通穴の間の部分が羽根状に形成されたことを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項2】

圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するアキシャルギャップモータとを備えたモータ一体型圧縮機であって、
前記アキシャルギャップモータは、
回転軸としてのシャフトと、
前記シャフトを収容するモータケーシングと、
前記モータケーシングの内側面に固定され、前記シャフトの外周面から所定の間隔を隔てて環状に配置されたステータと、
前記シャフトに連結され、前記シャフトの軸方向で前記ステータから所定の間隔を隔てて配置されたモータロータとを備え、
前記モータケーシングは、
前記アキシャルギャップモータの出力側に形成された吸気口と、
前記アキシャルギャップモータの反出力側に形成された排気口とを有し、
前記シャフトのうち前記ステータに外周を囲まれた部分の径がその他の部分の径よりも小さいことを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項3】

圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するアキシャルギャップモータとを備えたモータ一体型圧縮機であって、
前記アキシャルギャップモータは、
回転軸としてのシャフトと、
前記シャフトを収容するモータケーシングと、
前記モータケーシングの内側面に固定され、前記シャフトの外周面から所定の間隔を隔てて環状に配置されたステータと、
前記シャフトに連結され、前記シャフトの軸方向で前記ステータから所定の間隔を隔てて配置されたモータロータとを備え、
前記モータケーシングは、
前記アキシャルギャップモータの出力側に形成された吸気口と、
前記アキシャルギャップモータの反出力側に形成された排気口とを有し、
前記モータロータは、回転に伴って出力軸側から反出力軸側に気流を発生させる少なくとも１つの羽根を、前記ステータと対向する面と軸方向で反対の面に有することを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記アキシャルギャップモータが前記圧縮機の上部に配置され、前記シャフトが鉛直方向を向くように構成されたことを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項5】

請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記モータロータは、回転に伴って出力軸側から反出力軸側に気流を発生させる少なくとも１つの羽根を径方向外周に有することを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項6】

請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機と、
前記モータ一体型圧縮機を収容するユニットケースと、
前記ユニットケースの外部から前記吸気口に空気を導く吸気連通路と、
前記吸気連通路に設けられた吸込みフィルタと
を備えたことを特徴とする圧縮機ユニット。

【請求項7】

請求項１〜５の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記モータロータは、前記ステータよりも出力側に配置されたものであることを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項8】

請求項１〜５、７の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記モータロータは、前記ステータを挟んで軸方向に２つ設置されたものであることを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項9】

請求項１〜３、７、８の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記シャフトには偏心部が設けられ、
前記偏心部に旋回軸受を介して接続し、旋回運動をする旋回スクロールと、
前記旋回スクロールに対向して配置する固定スクロールと、
前記旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構と
を備えることを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項10】

請求項９に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記吸気口は、前記モータケーシングの径方向外側に形成されることを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項11】

請求項９に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記シャフトは、前記アキシャルギャップモータの出力側に配置された出力側軸受と反出力側に配置された反出力側軸受とによって保持されることを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【請求項12】

請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ一体型圧縮機であって、
前記排気口が前記モータケーシング径方向に貫通するように形成されたことを特徴とするモータ一体型圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータと圧縮機とを一体に備えたモータ一体型圧縮機に関し、特にアキシャルギャップモータを用いたモータ一体型圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工場では、用途に応じた圧縮機を生産ライン近傍の各所に配置する分散配置が進められている。このような分散配置では、圧縮機の設置スペースが限られているため、圧縮機の小型化が求められている。

【0003】

従来、圧縮機のモータとしては、モータロータとステータとが同心円状に配置されたラジアルギャップモータ（例えば特許文献１）が採用されていた。しかし、ラジアルギャップモータは、その構造上、軸方向の寸法を小さくできず、小型化に難があった。

【0004】

そこで、ラジアルギャップモータに代えて、アキシャルギャップモータの採用が検討されている。アキシャルギャップモータは、モータロータとステータとが軸方向（アキシャル方向）で対向するように配置されているため、軸方向の寸法を小さくすることができ、ラジアルギャップモータを採用した場合よりも圧縮機を小型化できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−１６５４０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、モータの冷却はモータケーシングの径方向外周面による放熱に依存する割合が少なくない。径方向に拡大し、それに応じてモータケーシングの径方向外周面積が小型化する傾向にあるアキシャルギャップモータは、従来のラジアルギャップモータよりも温度が上昇しやすい傾向にある。このようなアキシャルギャップモータと、圧縮機本体とで圧縮機を一体的に構成した場合、両発熱体に挟まれる中央部分は比較的温度上昇も他の部分よりも高くなる。例えば、ステータと、圧縮機本体との間にモータロータが配置される構成の場合には、モータロータの温度上昇が減磁を招来し、モータ効率が低下するおそれがある。さらに、このモータロータの熱が圧縮機本体の吸込み側軸受、吸込み室、旋回軸受、自転防止機構等に伝わり、吸込み側軸受、旋回軸受、主軸受、自転防止機構や、それらを冷却する油や吸込みガスの温度が上昇することにより、圧縮効率または信頼性が低下するおそれもある。

【0007】

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、アキシャルギャップモータを効率的に冷却することにより、モータ効率、圧縮効率、信頼性或いはそのすべてを向上できるモータ一体型圧縮機を提供することを課題の一つとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を達成するために、例えば、請求の範囲に記載の構成を適用する。すなわち、圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するアキシャルギャップモータとを備えたモータ一体型圧縮機であって、前記アキシャルギャップモータは、回転軸としてのシャフトと、前記シャフトを収容するモータケーシングと、前記モータケーシングの内側面に固定され、前記シャフトの外周面から所定の間隔を隔てて環状に配置されたステータと、前記シャフトに連結され、前記シャフトの軸方向で前記ステータから所定の間隔を隔てて配置されたモータロータとを備え、前記モータケーシングは、前記アキシャルギャップモータの出力側に形成された吸気口と、前記アキシャルギャップモータの反出力側に形成された排気口とを有し、前記モータロータは、前記シャフトの周りに環状に配置された、前記シャフトの軸方向に空気を流通させる複数の貫通穴を有し、前記モータロータのうち隣り合って配置された２つの前記貫通穴の間の部分が羽根状に形成されたものとする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一側面によれば、アキシャルギャップモータを効率的に冷却することにより、モータ一体型圧縮機のモータ効率、圧縮効率、信頼性或いはそのすべてを向上できる。

【0010】

なお、本発明の他の課題及び効果は、以下の記載から更に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１に係るモータ一体型圧縮機の縦断面図である。

【図2】本発明の実施例１に係るモータ一体型圧縮機において、出力側モータロータ及び反出力側モータロータをステータとの対向面側から示す斜視図である。

【図3A】本発明の実施例１に係るモータ一体型圧縮機において、出力側モータロータ及び反出力側モータロータの他の例をステータとの対向面側から示す斜視図である。

【図3B】図３Ａに示す出力側モータロータのＡＡ断面矢視図である。

【図3C】本発明の実施例１に係るモータ一体型圧縮機において、出力側モータロータの他の例をステータとの反対向面側から示す斜視図である。

【図4】本発明の実施例１に係るモータ一体型圧縮機の縦断面において、モータ内部を通過する空気の流れ、及び圧縮機本体を通過する空気の流れを示す図である。

【図5】本発明の実施例１の変形例に係るモータ一体型圧縮機の縦断面において、モータ内部を通過する空気の流れ、及び圧縮機本体を通過する空気の流れを示す図である。

【図6】本発明の実施例１の変形例に係るモータ一体型圧縮機において、出力側モータロータの他の例を示す図である。

【図7】本発明の実施例１の変形例に係るモータ一体型圧縮機において、出力側モータロータの更に他の例を示す図である。

【図8】本発明の実施例２に係るモータ一体型圧縮機の縦断面図である。

【図9】本発明の実施例２に係る反出力側モータロータをステータとの反対向面側から示す斜視図である。

【図10】本発明の実施例２に係るモータ一体型圧縮機の縦断面において、モータ内部を通過する空気の流れ、及び圧縮機本体を通過する空気の流れを示す図である。

【図11】本発明の実施例３に係るモータ一体型圧縮機の縦断面図である。

【図12】本発明の実施例４に係るモータ一体型圧縮機ユニットの概略構成図である。

【図13】本発明の実施例５に係るモータ一体型圧縮機の横断面図である。

【図14】本発明の実施例５に係るモータ一体型圧縮機の横断面図において、モータ一体型圧縮機を通過する空気の流れを示す図である。

【図15A】本発明の実施例５に係るモータ一体型圧縮機のモータケーシングを軸方向から見た断面図である。

【図15B】本発明の実施例５の変形例に係るモータ一体型圧縮機のモータケーシングを軸方向から見た断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一又は相当する部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明の実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００の縦断面図である。モータ一体型圧縮機１００は、油冷式のスクリュー空気圧縮機（以下、「圧縮機本体」という。）１０と、圧縮機本体１０を駆動するアキシャルギャップモータ（以下、単に「モータ」という。）２０とを一体に備えている。本実施例では、モータ２０が、後述するシャフト２１が鉛直方向を向くように圧縮機本体１０の上部に配置されている構成を用いて説明するが、本発明はこれに限定するものではなくシャフト２１が水平方向や傾斜する方向を向くように構成してもよい。

【0014】

圧縮機本体１０は、圧縮機本体ケーシング１１と、圧縮機本体ケーシング１１のスクリューロータ収容室１２に互いに噛み合うように配置された雄スクリューロータ（以下、単に「スクリューロータ」という。）１３及び図示しない雌スクリューロータと、スクリューロータ収容室１２の吸込み側を閉塞する吸込み側軸受保持部１４とを備える。スクリューロータ１３の吸込み側端部（後述するシャフト２１の出力側端部）は、吸込み側軸受保持部１４に設けられた吸込み側軸受１５によって回転可能に支持される。スクリューロータ１３の吐出し側端部は、圧縮機本体ケーシング１１に設けられた吐出し側軸受１６によって回転可能に支持される。

【0015】

圧縮機本体１０の吸込み側の側面部には、圧縮機本体ケーシング１１と、吸込み側軸受保持部１４とによって、スクリューロータ収容室１２の吸込み側に連通する吸込み室１７が形成されている。吸込み室１７には、図示しない吸込み連通路を介して圧縮用空気が導かれる。圧縮機本体ケーシング１１の吐出し側の側面部には、スクリューロータ収容室１２の吐出し側に連通する吐出しポート１８が形成される。スクリューロータ１３は、モータ２０によって回転駆動され、吸込み室１７に導かれた圧縮用空気を圧縮して吐出しポート１８から吐出するようになっている。

【0016】

モータ２０は、スクリューロータ１３の吸込み側と一体に形成されたシャフト２１と、シャフト２１の出力側に取り付けられた出力側モータロータ２２Ａと、シャフト２１の反出力側に取り付けられた反出力側モータロータ２２Ｂと、シャフト２１及びモータロータ２２Ａ，２２Ｂを収容する円筒状のモータケーシング本体部２３と、モータケーシング本体部２３の内周面に固定され、モータロータ２２Ａ，２２Ｂの間に配置されたステータ２４とを備えている。モータケーシング本体部２３の出力側は、圧縮機本体１０の吸込み側軸受保持部１４によって閉塞されており、モータケーシング本体部２３の反出力側は、エンドブラケット２５によって閉塞されている。このように、モータケーシング本体部２３は、吸込み側軸受保持部１４及びエンドブラケット２５と一体となってモータ２０のモータケーシングを構成している。

【0017】

このように、圧縮機本体１０の一部である吸込み側軸受保持部１４によってモータケーシング本体部２３の出力側を閉塞したことで出力側ブラケットが不要となり、また、圧縮機本体１０に支持されたスクリューロータ１３と、シャフト２１とを一体に形成したことでモータ２０内部の軸受が不要となるため、モータ２０を小型化することができる。なお、本発明はこの構成に限定するものではなく、モータ２０内部に軸受を設置する構成であってもよい。

【0018】

ステータ２４は、シャフト２１の外周面から所定の間隔を隔てて環状に配置された複数の鉄心（コア）によって構成され、複数の鉄心のそれぞれにはコイルが巻き回されている。コイルに流れる電流によって鉄心に磁束が生じ、軸方向にループする磁界が形成される。出力側モータロータ２２Ａは、シャフト２１に連結されたヨーク２６Ａと、このヨーク２６Ａによってステータ２４の出力側端面と所定の間隔を隔てて対向するように配置された複数の磁石２７Ａとを有する。反出力側モータロータ２２Ｂは、シャフト２１に連結されたヨーク２６Ｂと、このヨーク２６Ｂによってステータ２４の出力側端面と所定の間隔を隔てて対向するように配置された複数の磁石２７Ｂとを有する。磁石２７Ａ，２７Ｂの磁界と、ステータ２４の磁界との相互作用によってモータロータ２２Ａ，２２Ｂ及びシャフト２１が回転駆動されるようになっている。

【0019】

図２は、出力側モータロータ２２Ａ及び反出力側モータロータ２２Ｂをステータ２４との対向面側から示す斜視図である。図２に示すように、モータロータ２２Ａ，２２Ｂは略同一の構成を有するため、以下、出力側モータロータ２２Ａについて主に説明する。モータロータ２２Ａは、円盤形状のヨーク２６Ａと、複数の磁石２７Ａとを有する。複数の磁石２７Ａは、それぞれ軸方向に磁化されており、ヨーク２６Ａのステータ２４と対向する側の面に、周方向で磁化方向（Ｓ極又はＮ極）が交互に逆向きとなるように配置されている。ヨーク２６Ａは、シャフト２１の外径より大きい内径の穴を中央部に有し、この穴の中央には、周方向に離間して配置された複数の支柱２８Ａによって、環状連結部材２９Ａが支持されている。ヨーク２６Ａの中央穴の内側面と、環状連結部材２９Ａの外側端面との間が複数の支柱２８Ａによって仕切られることにより、軸方向に貫通する複数の貫通穴２６Ａａが形成される。環状連結部材２９Ａの内径はシャフト２１の外径とほぼ一致しており、この環状連結部材２９Ａにシャフト２１を挿通して固定することにより、出力側モータロータ２２Ａがシャフト２１に連結される。複数の支柱２８Ａのそれぞれは回転方向に対して傾斜した羽根状に形成されており、モータロータ２２Ａの回転と共に、吸気口１４ａからステータ２４に向かって、複数の貫通穴２６Ａａを軸方向に通過する空気の流れを発生させる。なお、モータロータ２２Ａの遠心強度を考慮すると、環状連結部材２９Ａ及び複数の支柱２８Ａは、磁石支持部材２６Ａと一体に形成するのも好ましい。

【0020】

ヨーク２６Ａ、２６Ｂに形成された支柱２８Ａ、２８Ｂは、回転に伴って軸方向の気流を発生させるものであれば種々の構成が適用できる。

【0021】

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに、支柱２８Ａ等の他の例を示す。図３Ａは、出力側モータロータ２２Ａ及び反出力側モータロータ２２Ｂの他の例をステータ２４との対向面側から示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示す出力側モータロータ２２ＡのＡＡ断面矢視図である。図３Ｃは、出力側モータロータ２２Ａの他の例をステータ２４との反対向面側から示す斜視図である。本変形例では支柱２８Ａの回転方向先端が、ステータ２４側と反対方向に向かって流線型に傾斜する形状となる（図３Ｂ参照）。なお、図示は省略するが、反出力側モータロータ２２Ｂの支柱２８Ｂは外部に排気する流れを形成する必要から、その回転方向先端がステータ２４側となり、ヨーク２６Ｂの背面に向かって反回転方向に流線形状の傾斜となる形状となる。

【0022】

また、本変形例では、図３Ｂ又は図３Ｃに示す様に、支柱２８Ａのステータ２４と反対側は、ヨーク２６Ａの背面と平行或いは水平となる肉厚形状となっている。即ち支柱２８Ａの反回転方向側を肉厚にし、支柱としての強度をより確保できる構成となっている。なお、支柱２８Ｂは、ステータ２４側が磁石２７Ｂの径方向面と平行或いは水平となる肉厚形状となる。

【0023】

図１に戻り、モータケーシング本体部２３の出力側を閉塞する吸込み側軸受保持部１４は、出力側モータロータ２２Ａの下方において軸方向に貫通し、モータ２０の出力側の内部とモータ一体型圧縮機１００の外部とを連通する複数の吸気口１４ａを有する。吸気口１４ａは、出力側モータロータ２２Ａの貫通穴２６Ａａに近づけて形成することが好ましい。モータケーシング本体部２３の反出力側を閉塞するエンドブラケット２５は、反出力側モータロータ２２Ｂのヨーク２６Ｂの上方において軸方向に貫通し、モータ２０の反出力側の内部と、モータ一体型圧縮機１００の外部とを連通する複数の排気口２５ａを有する。排気口２５ａは、反出力側モータロータ２２Ｂの貫通穴２６Ｂａに近づけて形成することが好ましい。

【0024】

図４は、本実施例に係るモータ一体型圧縮機１００の縦断面において、モータ２０内部を通過する空気の流れ及び圧縮機本体１０を通過する空気の流れを示す図である。

【0025】

モータ一体型圧縮機１００が駆動すると、モータ２０内部の空気は、ステータ２４（コイル）や圧縮機本体１０の発熱によって熱せられ、モータ２０の上側（反出力側）に開口する排気口２５ａから外部に排出される。それに伴い、モータ２０の下側（出力側）に開口する吸気口１４ａから外部の空気が流入する。吸気口１４ａから流入した空気は、出力側モータロータ２２Ａの貫通穴２６Ａａと、シャフト２１とステータ２４との間隙３０と、反出力側モータロータ２２Ｂの貫通穴２６Ｂａとを通過し、排気口２５ａから排出される。

【0026】

本実施例に係るモータ一体型圧縮機１００によれば、先ず、シャフト２１が鉛直方向を向くようにモータ一体型圧縮機１００を構成したことにより、モータ２０の下側（出力側）に設けられた吸気口１４ａから取り込まれた冷却用空気が、自然対流によってモータ２０の上側（反出力側）に設けられた排気口２５ａから排出されるため、モータ２０を効率的に冷却することができる。

【0027】

さらに、モータロータ２２Ａ，２２Ｂの支柱２８Ａ，２８Ｂを羽根状に形成し、積極的に空気を吸い込み、かつ強制的に空気を排出することができる。これにより、モータ２０内部を流通する空気の流量が増大し、モータ２０の冷却効果が向上する。あるいは、シャフト２１が水平方向を向くようにモータ一体型圧縮機１００を構成した場合であっても、自然対流によらずにモータ２０の出力側から反出力側に向けて空気を流通させることが可能となり、モータ２０を効率的に冷却することができる。

【0028】

さらに、吸気口１４ａが圧縮機本体１０の吸込み側軸受１５や吸込み室１７の近傍に設けられているため、吸気口１４ａに空気が吸入される際に生じる吸気風１４ｂによって、吸込み側軸受１５を冷却する油や吸込み室１７内の空気が冷却され、圧縮効率の低下が抑制される。

【0029】

なお、本実施例では、モータ２０としてワンステータ・ツーロータのアキシャルギャップモータを用いた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えばワンロータ・ワンステータやスリーステータ・ツーロータのアキシャルギャップモータを用いた構成にも適用可能である。

【0030】

また、本実施例では、出力側のヨーク２６A、反出力側のヨーク２６Bの両方に羽根形状の支柱２８Ａ，２８Ｂを設けた構成としたが、何れか一方のみ設ける構成であってもよい。

【0031】

また、本実施例では、圧縮機本体１０として油冷式のスクリュー空気圧縮機を用いた構成を示したが、本発明はこれに限らず、オイルフリースクリュー圧縮機や作動室に水を供給する水潤滑圧縮機にも適用可能である。

【0032】

（変形例）
図１では、モータロータ２２Ａ，２２Ｂのヨーク２６Ａ，２６Ｂに貫通穴２６Ａａ，２６Ｂａを設けた構成を示したが、図４に示すように、モータロータ２２Ａ，２２Ｂのヨーク２６Ａ，２６Ｂに貫通穴２６Ａａ，２６Ｂａを設けない構成とすることも可能である。

【0033】

図５において、吸気口１４ａから流入した空気は、出力側モータロータ２２Ａの外周端とモータケーシング本体部２３の内側面との間隙３１、出力側モータロータ２２Ａとステータ２４との間隙３２、ステータ２４とシャフト２１との間隙３０、ステータ２４と磁石２７Ｂとの間隙３３、反出力側モータロータ２２Ｂの外周端とモータケーシング本体部２３の内壁との間隙３４、及びエンドブラケット２５と反出力側モータロータ２２Ｂとの間隙３５の順に通過し、排気口２５ａから排出される。

【0034】

この場合も、モータ２０の下側に設けられた吸気口１４ａから取り込まれた冷却用空気が、自然対流によってモータ２０の上側に設けられた排気口２５ａから排出されるため、モータ２０を効率的に冷却することができる。さらに、モータロータ２２Ａ，２２Ｂに貫通穴２６Ａａ，２６Ｂａを設けない構成としたことにより、モータロータ２２Ａ，２２Ｂの遠心強度が向上する。

【0035】

なお、上記構成において、ヨーク２６Ａに気流を発生させる羽根を付けてもよい。図６に、ヨーク２６Ａ等に、貫通穴２６Ａａを形成せずに羽根を有する構成を示す。ヨーク２６Ａの径方向外周に沿って、複数の羽根３７を配置する。羽根３７は、回転方向先端が出力側に傾斜し、回転に伴って出力側からステータ２４側に流れる気流を生成する。なお、図示は省略するが、反出力側のヨーク２６Ｂにも同様な羽根３７を形成する。

【0036】

図７に、更に他の例を示す。本変形例は、ヨーク２６Ａの背面に軸方向に延伸する凸形状の羽根３８を複数配置する構成である。羽根３８は、外周側が反回転方向に配置されると共にシャフト２１側が回転方向に位相する位置に向かって配置された直線形状を有する。回転に伴う遠心力により、シャフト２１側から外周側に向かう気流を発生させるようになっている。また、羽根３８のシャフト２１側先端は、吸気口１４ａの軸方向投影面と交差する付近或いはその外周側となるように配置され、羽根３８が発生させる気流に対して、吸気口１４ａからモータケーシング外周に向かっての冷却風の流れを生じ易くするようになっている。なお、羽根３８は、直線形状に限らず、外周側に向かって徐々に反回転方向に向かって位相する曲線形状であってもよい。

【実施例2】

【0037】

図８は、本発明の実施例２に係るモータ一体型圧縮機１０１の縦断面図である。図８において、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００（図１参照）との相違点は、エンドブラケット２５に設けた複数の排気口２５ａに代えて、モータケーシング本体部２３の上端付近に径方向に貫通する複数の排気口２３ａを設け、反出力側モータロータ２２Ｂが有するヨーク２６Ｂのステータ２４との反対向面（以下、「背面」という）に複数の突起部２６Ｃを設けている点である。

【0038】

図９は、反出力側モータロータ２２Ｂを背面側から示す斜視図である。図９に示すように、複数の突起部２６Ｃは、それぞれ角柱形状の部材からなり、モータロータ２２Ｂの背面に、回転軸を中心とする放射状に配置されている。なお、突起部２６Ｃの数、形状、配置等は、適宜変更可能である。

【0039】

図１０は、本実施例に係るモータ一体型圧縮機の縦断面において、モータ内部を通過する空気の流れ及び圧縮機本体１０を通過する空気の流れを示す図である。ヨーク２６Ｂの貫通穴２６Ｂａを通過した空気は、反出力側モータロータ２２Ｂと共に回転する突起部２６Ｃによって外径方向に流れ、排気口２３ａから排出される。

【0040】

本実施例に係るモータ一体型圧縮機１０１によれば、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００と同様の効果が得られると共に、排気口２３ａをモータ２０の側面部に開口させたことにより、モータ２０内への液滴や粉塵の侵入を抑制することができる。

【実施例3】

【0041】

図１１は、本発明の実施例３に係るモータ一体型圧縮機１０２の縦断面図である。図１１において、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００（図１参照）との相違点は、シャフト２１のうちステータ２４に外周を囲まれた部分の径がその他の部分の径よりも小さくなるように、シャフト２１の外周面に段差部２１ａが形成されている点である。

【0042】

本実施例に係るモータ一体型圧縮機１０２によれば、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００と同様の効果が得られると共に、シャフト２１とステータ２４との間隙３０が大きくなることで、モータ２０の出力側から流入した空気を反出力側に効率良く送り出すことが可能となり、モータ２０の冷却性能が更に向上する。

【実施例4】

【0043】

図１２は、本発明の実施例４に係る圧縮機ユニット２００の概略構成図である。図１２において、圧縮機ユニット２００は、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００（図１参照）と、吸込みフィルタ４０と、吸込み絞り弁４１と、ユニットケース４２とを備えている。

【0044】

吸込みフィルタ４０は、ユニットケース４２の外部から吸込み室１７に圧縮用空気を導く吸込み連通路４３に設けられ、ユニットケース４２の外部から吸入した圧縮用空気に含まれる粉塵を除去する。吸込み絞り弁４１は、吸込み連通路４３の吸込みフィルタ４０下流側に設けられ、吸込み室１７に流入させる圧縮用空気の流量を調節する。吸込みフィルタ４０を通過した圧縮用空気の一部は、吸込み連通路４３の吸込みフィルタ４０下流側から分岐した吸気連通路４４を介して、モータ一体型圧縮機１００の吸気口１４ａに導かれる。モータ一体型圧縮機１００の排気口２５ａから排出された空気は排気連通路４５を介してユニットケース４２の外部に導かれる。

【0045】

本実施例に係る圧縮機ユニット２００によれば、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００と同様の効果が得られると共に、吸込みフィルタ４０を通過した圧縮用空気の一部を吸気口１４ａに導くことにより、モータ２０内部への粉塵の侵入を防ぐことができる。

【0046】

なお、本実施例に係る圧縮機ユニット２００は、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００を備える構成としたが、その他の実施例に係るモータ一体型圧縮機を備える構成としても良い。

【0047】

また、本実施例に係る圧縮機ユニット２００は、吸込みフィルタ４０を通過した圧縮用空気の一部をモータ冷却用空気として吸気口１４ａに導く構成としたが、モータ冷却用空気を圧縮用空気とは独立してユニットケース４２内に取り込み、吸込みフィルタ４０とは別に設けた吸込みフィルタを通過させて吸気口１４ａに導く構成としても良い。

【実施例5】

【0048】

図１３は本発明の実施例５に係るモータ一体型圧縮機１０３の横断面図である。図１３において、実施例１に係るモータ一体型圧縮機１００（図１参照）との主な相違点は、モータ一体型圧縮機１０３がスクロール圧縮機本体５０とモータ２０とを一体に備える点である。なお、本実施例ではスクロール圧縮機本体５０とモータ２０とを横置きに配置したものを例として示すが、縦置きに配置してもよい。

【0049】

スクロール圧縮機本体５０は、固定スクロール５１および固定スクロール５１に対向して配置される旋回スクロール５２と、旋回スクロール５２を径方向外側から覆う本体ケーシング５３とを備える。

【0050】

固定スクロール５１、旋回スクロール５２は、各々が重なり合うことで圧縮室５４を形成し、吸込みポート５５から吸い込んだ流体を中心側に向けて圧縮し、吐出しポート５６から吐出する。

【0051】

本体ケーシング５３の一端側に、固定スクロール５１が取り付けられ、他端側にモータ２０が取り付けられる。

【0052】

旋回スクロール５２には圧縮室５４と反対側の面にモータ２０のシャフト２１の偏心部２１Ａが収容できるボス部５７を備える。旋回スクロール５２は、シャフト２１による駆動で旋回運動をする。

【0053】

旋回スクロール５２の背面側に設けられたボス部５７には、空気を圧縮することにより発生する荷重を支持する旋回軸受５８が設けられている。旋回スクロール５２はシャフト２１の偏心部２１Ａに旋回軸受５８を介して取り付けられている。シャフト２１は旋回軸受５８を介して旋回スクロール５２を駆動する。

【0054】

本体ケーシング５３と旋回スクロール５２との間には、旋回スクロール５２の自転運動を防止するための複数の自転防止機構５９が設けられている。自転防止機構５９は旋回スクロール５２の自転運動を防止するとともに、旋回スクロール５２からの軸方向のガス荷重を支持している。自転防止機構５９は、偏心した２本の軸が軸方向に一体となり形成された補助クランクシャフト６１がケーシング側補助クランク軸受６０と旋回側補助クランク軸受６２とにより径方向に保持される。自転防止機構５９は、旋回スクロール５２に従動して回転運動することで旋回スクロール５２の自転を防止する補助クランクシャフト６１と、補助クランクシャフト６１を支持し、旋回スクロール５２のボス部５７に収容された旋回側補助クランク軸受６２と、本体ケーシング５３に収容されたケーシング側補助クランク軸受６０から構成される。なお、自転防止機構としては、ここで説明した補助クランク機構に替えて、例えば、ボールカップリング機構またはオルダム継手等を用いて構成してもよい。

【0055】

モータ２０は、モータケーシング２３により支持されるステータ２４と、ロータ２２Ａ，２２Ｂを圧入等により一体化し、動力を外部に伝達するシャフト２１を有する。

【0056】

ステータ２４がロータ２２Ａ、２２Ｂに回転力を付与することにより、ロータ２２Ａ、２２Ｂと一体になったシャフト２１が回転する。

【0057】

シャフト２１は偏心部２１Ａを有し、偏心部２１Ａは、旋回スクロール５２の背面に設けられたボス部５７に収容される。また、モータ２０の出力側に配置され、出力側モータブラケット６３に収容される出力側主軸受６４と、モータ２０の反出力側に配置され、エンドブラケット２５に収容される反出力側主軸受６５により支持される。

【0058】

シャフト２１の偏心部２１Ａはシャフト２１の回転運動に伴い偏心運動する。そのため、シャフト２１が回転することにより、偏心部２１Ａと接続された旋回スクロール５２が旋回運動する。

【0059】

出力側主軸受６４と反出力側主軸受６５は同心となるように配置され、出力側主軸受６４、反出力側主軸受６５の軸線に対してシャフト２１が傾かないようにしている。これにより、スクロール圧縮機本体５０の運転時にシャフト２１が傾くことによって発生する振動を抑制する。

【0060】

次に、本実施例による冷却風の流れについて説明する。

【0061】

図１４は、本実施例に係るモータ一体型圧縮機１０３の横断面において、モータ一体型圧縮機１０３を通過する空気の流れを示す図である。

【0062】

モータ一体型圧縮機１０３が駆動すると、モータロータ２２Ａ、２２Ｂの支柱２８Ａ、２８Ｂの羽根部が回転することにより、モータケーシング２３の径方向外側に開口した吸気口２３ｂから外部の空気が流入する。ここで、吸気口２３ｂを網目構造にしたり、フィルタを配置したりことによって、モータケーシング２３内に粉塵が侵入するのを抑制することができる。

【0063】

なお、図１５Ａに示す通り、吸気口２３ｂはモータケーシング２３の周方向全体にわたって設けられている。このようにすることで、モータケーシング２３の周方向の一部が障害物によって塞がれてもモータケーシング内に冷却風を流通させることができる。

【0064】

一方、図１５Ｂに示す変形例の通り、吸気口２３ｂを周方向半周以下の範囲内にのみ設けてもよい。これにより、例えば、モータ一体型圧縮機１０３をシャフト２１が水平になるように横置きにしたとき、吸気口２３ｂが下側半周にのみ配置されるようにすることができ、フィルタを設けなくてもモータケーシング２３内に粉塵が侵入するのを抑制することができる。

【0065】

吸気口２３ｂから流入した空気は、出力側モータロータ２２ａの貫通穴２６Ａａと、シャフト２１とステータ２４との間隙３０と、反出力側モータロータ２２Ｂの貫通穴２６Ｂａとを通過し、排気口２５ａから排出される。

【0066】

本実施例に係るモータ一体型圧縮機１０３によれば、モータ２０の吸気口２３ｂから吸い込まれた外部からの空気が、スクロール圧縮機本体５０の自転防止機構５９、出力側主軸受６４、反出力側主軸受６５の近傍を通過するため、これらの部品が冷却され、信頼性が向上する。

【0067】

また、シャフト２１も冷却されることからシャフト２１の偏心部２１Ａの荷重を受ける旋回軸受５８の冷却にも寄与し、さらに信頼性が向上する。

【0068】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、あるいは、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１０…圧縮機本体、１１…圧縮機本体ケーシング、１２…スクリューロータ収容室、１３…スクリューロータ、１４…吸込み側軸受保持部（モータケーシング）、１４ａ…吸気口、１４ｂ…吸気風、１５…吸込み側軸受、１６…吐出し側軸受、１７…吸込み室、１８…吐出しポート、２０…モータ（アキシャルギャップモータ）、２１…シャフト、２１ａ…段差部、２２Ａ，２２Ｂ…モータロータ、２３…モータケーシング本体部（モータケーシング）、２３ａ…排気口、２３ｂ…吸気口、２４…ステータ、２５…エンドブラケット（モータケーシング）、２５ａ…排気口、２６Ａ，２６Ｂ…ヨーク（磁石支持部材）、２６Ａａ，２６Ｂａ…貫通穴、２６Ｃ…突起部、２７Ａ，２７Ｂ…磁石、２８Ａ，２８Ｂ…支柱、２９Ａ，２９Ｂ…環状連結部材、３０，３１，３２，３３，３４，３５…間隙、３７,３８…羽根、４０…吸込みフィルタ、４１…吸込み絞り弁、４２…ユニットケース、４３…吸込み連通路、４４…吸気連通路、４５…排気連通路、５０…スクロール圧縮機本体、５１…固定スクロール、５２…旋回スクロール、５３…本体ケーシング、５４…圧縮室、５５…吸込みポート、５６…吐出しポート、５７…ボス部、５８…旋回軸受、５９…自転防止機構、６０…ケーシング側補助クランク軸受、６１…補助クランクシャフト、６２…旋回側補助クランク軸受、６３…出力側モータブラケット、６４…出力側主軸受、６５…反出力側主軸受、１００，１０１，１０２，１０３…モータ一体型圧縮機、２００…圧縮機ユニット

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】