CN101463819A - 马达驱动式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种马达驱动式压缩机，包括：壳体，其具有进入口；压缩机构，其用于对经由所述进入口从所述外部制冷剂回路引入到所述壳体中的制冷剂进行压缩；逆变器，其具有发热元件；电动马达，其由所述逆变器驱动；以及旋转轴，其通过所述电动马达而旋转从而驱动所述压缩机构。所述电动马达、所述压缩机构以及所述逆变器沿所述旋转轴的轴向排列在所述壳体中。入口管道连接到所述进入口。所述壳体具有与所述入口管道相接触的外周表面。所述逆变器的发热元件设置成邻近所述入口管道或者与所述入口管道相接触从而热联接到所述入口管道。

Description

马达驱动式压缩机
技术领域
本发明涉及一种马达驱动式压缩机，该马达驱动式压缩机具有沿该压缩机的旋转轴的轴向排列在壳体中的电动马达、压缩机构以及逆变器(inverter)。
背景技术
在这种压缩机中，马达由逆变器控制。马达需要被供给来自逆变器的大量电力以使压缩机构运转。在逆变器中，频繁地执行切换装置(发热元件)的切换操作，从而产生大量的热量。因此，在这种压缩机中需要对逆变器进行冷却以便维持逆变器的正常运转。
例如，日本未审查专利申请公报No.2001-263243中公开了一种具有用于逆变器的冷却机构的压缩机。该压缩机包括呈圆筒形的密封壳体。压缩机构、马达以及将压缩机构联接至马达的旋转轴容纳在壳体中。压缩机构、马达和旋转轴沿壳体的纵向排列。壳体形成有用于冷却逆变器的圆筒形散热器。散热器一体地设置在壳体的邻近马达的端部处。散热器在其外周处形成有多个平坦的安装表面。逆变器的发热元件固定地安装在这些安装表面上，从而使得能够进行热传递。散热器和逆变器由防护件覆盖住。散热器设置成在防护件的内部空间的整个轴向长度上延伸，并且逆变器位于散热器与防护件之间。
在该压缩机中，在逆变器将电力供给马达时，逆变器中产生了热量。该热量传递给散热器并辐射到大气中。该热量还从散热器传递到壳体并得以辐射。由于传递给散热器的热量被流过散热器的内部空间的制冷剂吸收，因此该热量得以高效地辐射。因而，逆变器被冷却。
然而，在该压缩机中，由于散热器设置成在防护件的内部空间的整个轴向长度上延伸，因此逆变器在防护件的空间中的布置缺乏变通性。另外，逆变器的电路板的形状也不具变通性，因而逆变器的设计也相应地不具变通性。
本发明旨在提供一种马达驱动式压缩机，在该压缩机中能够对发热元件更高效地进行冷却并且能够提高逆变器的设计自由度。
发明内容
根据本发明的一个方面，马达驱动式压缩机包括：壳体，其具有进入口；压缩机构，其用于对经由所述进入口从所述外部制冷剂回路引入到所述壳体中的制冷剂进行压缩；逆变器，其具有发热元件；电动马达，其由所述逆变器驱动；以及旋转轴，其通过所述电动马达而旋转从而驱动所述压缩机构。所述电动马达、所述压缩机构以及所述逆变器沿所述旋转轴的轴向排列在所述壳体中。入口管道连接到所述进入口。所述壳体具有与所述入口管道相接触的外周表面。所述逆变器的发热元件设置成邻近所述入口管道或者与所述入口管道相接触从而热联接到所述入口管道。
通过下文中结合附图进行的描述，本发明的其它方面和优点将变得明显，下文中的描述以示例的方式说明了本发明的原理。
附图说明
本发明的被认为新颖的特征在所附权利要求书中详细地列出。通过参阅下文中对当前优选实施方式的描述以及参阅附图，本发明及其目的和优点可得到最好的理解，附图中：
图1是根据本发明第一实施方式的马达驱动式压缩机的纵向截面图；
图2是连接到图1中的马达驱动式压缩机的入口管道的平面图；
图3是根据本发明第二实施方式的马达驱动式压缩机的纵向截面图；
图4是根据本发明第三实施方式的入口管道的平面图。
具体实施方式
在下文中将参照图1和图2描述本发明的第一实施方式。图1示出了第一实施方式的马达驱动式压缩机10(下文中称为压缩机10)。压缩机10用于车辆空调器的制冷回路11。应当指出的是，从图1中看的右手侧是压缩机10的前侧，左手侧是压缩机10的后侧。
参见图1，制冷回路11包括外部制冷剂回路111和压缩机10。外部制冷剂回路111具有冷凝器C、膨胀阀V和蒸发器E。在制冷回路11中，来自压缩机10的高温高压制冷剂气体由冷凝器C冷却并冷凝。来自冷凝器C的制冷剂的流动由膨胀阀V控制。来自膨胀阀V的制冷剂在蒸发器E中被蒸发。外部制冷剂回路111设置有温度传感器S和控制器CN。温度传感器S检测来自蒸发器E的制冷剂的温度。控制器CN连接到膨胀阀V，用于响应于来自温度传感器S的信号而控制膨胀阀V的开启。
压缩机10具有壳体组件1(下文中称为壳体1)，壳体1包括中间壳体12、后壳体13和前壳体14。中间壳体12在其后端处经由五个螺栓B1(图1中仅示出了两个螺栓)连接到后壳体13，并且在其前端处经由五个螺栓B2(仅示出了一个螺栓)连接到前壳体14。用于压缩制冷剂气体的压缩机构18和驱动压缩机构18的电动马达19容置在中间壳体12中。
压缩机构18包括静涡盘20和动涡盘21。静涡盘20安装在中间壳体12上。动涡盘21设置成面向静涡盘20从而在其间形成压缩腔22，压缩腔22的容积是可变的。动涡盘21联接到由中间壳体12以可旋转方式支撑的旋转轴23。
电动马达19(下文中称为马达19)包括转子24和圆筒形定子25。转子24安装在旋转轴23上，用于与旋转轴23一起在中间壳体12中旋转。转子24具有安装在旋转轴23上的转子芯241和安装在转子芯241上的永磁体242。定子25具有定子芯251和线圈26。定子芯251安装在中间壳体12的内周表面上。线圈26卷绕在定子芯251的齿(图中未示出)上。
后壳体13中形成有排放腔15。后壳体13在后端处具有排放口16。前壳体14中形成有容置空间K。中间壳体12在其邻近前壳体14的周边处具有进入口17。制冷回路11具有入口管道171和排放管道161。入口管道171设置在外部制冷剂回路111中蒸发器E的下游并且将进入口17连接到蒸发器E的出口。排放管道161设置在外部制冷剂回路111中蒸发器E的上游并将排放口16连接到冷凝器C的入口。
入口管道171由金属制成并且在其一端处连接到进入口17而在其另一端处连接到蒸发器E的出口。入口管道171的邻近其一端的部分从进入口17朝前壳体14沿旋转轴23的轴向大致笔直地延伸。入口管道171的外表面的一部分与中间壳体12的前侧外周表面以及前壳体14的外周表面141相接触。入口管道171延伸到邻近前壳体14的前端143的位置，然后从前壳体14向外弯折。
参见图2，入口管道171设置有多个托架17A(在本实施方式中是两个)。沿旋转轴23的轴向观察时，每个托架17A呈L形，并且每个托架17A通过螺栓B3安装在前壳体14的外周表面141上。入口管道171因此得以固定地安装在前壳体14上并且热联接到中间壳体12和前壳体14，从而使得能够进行热传递。
参见图1，前壳体14在其容置空间K中容置有逆变器30。逆变器30经由导线(图中未示出)电连接到马达19并将电力供给马达19。逆变器30包括电路板301和电子元件30A和30B。电路板301安装在前壳体14上，并且电子元件30A和30B安装在电路板301上。作为逆变器30的发热元件的电子元件30A是切换装置。电子元件30B是诸如电解电容器、变压器、驱动IC、二极管和电阻器之类的公知元件。电子元件30A安装在前壳体14的内周表面142上，位于前壳体14的壁的与入口管道171相反的一侧上。也就是说，电子元件30A经由前壳体14的壁热联接到入口管道171。
在本实施方式中，压缩机构18、马达19和逆变器30沿着旋转轴23的轴线L排列在壳体1中。
在上述压缩机10中，当电力从逆变器30供给马达19时，马达19的转子24与旋转轴23一起旋转从而驱动压缩机构18。在压缩机构18运转时，涡盘20和21之间的压缩腔22的容积发生变化，并且制冷剂气体经由入口管道171和进入口17从蒸发器E引入到中间壳体12中。然后制冷剂气体经由入口通道27流入压缩腔22中并在其中被压缩。在被压缩之后，制冷剂气体在推开排放阀29的同时经由排放通道28排放到排放腔15中，并且从压缩机10流入排放管道161中。然后制冷剂流过外部制冷剂回路111，从而流回到中间壳体12中。
当压缩机10运转时，逆变器30---特别是电子元件30A---在切换操作的过程中产生热量，这种热量通过前壳体14的壁传递到入口管道171。热量被在入口管道171中流动的制冷剂气体吸收，使得电子元件30A被高效地冷却。
根据第一实施方式的马达驱动式压缩机10提供下列优点。
(1)入口管道171的邻近其一端的部分设置成沿着前壳体14的外周表面141延伸并与前壳体14的外周表面141相接触。逆变器30的属于发热元件的电子元件30A安装在前壳体14的内周表面142上，位于前壳体14的壁的与入口管道171相反的一侧上。因此，电子元件30A产生的热量通过前壳体14传递到入口管道171，然后传递给在入口管道171中流动的制冷剂气体，使得电子元件30A能够被高效地冷却。另外，由于电子元件30A的冷却仅通过入口管道171与前壳体14的外周表面141之间的接触来实现，因此逆变器30能够自由地设置在前壳体14的容置空间K内。因而，逆变器30中的电路板301以及电子元件30A和30B的布置变得容易，并且能够提高逆变器30的设计自由度。
(2)在经由进入口17引入到中间壳体12中之后，制冷剂气体流过马达19的内部，使得制冷剂气体被马达19暖热。在本实施方式中，电子元件30A安装在前壳体14的内周表面142上，位于前壳体14的壁的与入口管道171相反的一侧上。因此，可通过被引入中间壳体12之前的冷的制冷剂气体对电子元件30A进行冷却。因而，与通过被引入中间壳体12之后的制冷剂气体对电子元件30A进行冷却的情形相比，电子元件30A能够被更高效地冷却。
(3)由于入口管道171的与前壳体14的外周表面141接触的部分形成为沿旋转轴23的轴向笔直地延伸，因此能够容易地实现电子元件30A的冷却。
(4)由于容置空间K仅通过将前壳体14连接到中间壳体12而形成，因此无需通过机加工来设置空间K，从而在压缩机10的制造方面提高了生产率。
下面将参照图3描述本发明的第二实施方式。在图3中，相同的附图标记在第一和第二实施方式中用于表示相同的元件或部件，在第二实施方式中将省略对这些元件或部件的描述。
参见图3，逆变器30的电子元件30A安装在前壳体14的通孔中，从而与入口管道171的外周表面172直接接触。也就是说，电子元件30A热联接到入口管道171。在第二实施方式的压缩机10中，环绕电子元件30A设置密封构件14A，用于在入口管道171与前壳体14的外周表面141之间进行密封。
除了第一实施方式的优点之外，第二实施方式还提供下列优点。
(5)由于电子元件30A安装在前壳体14的通孔中从而与入口管道171的外周表面172直接接触，因此电子元件30A能够被更高效地冷却。同时，在第二实施方式中，存在这样的可能性，即在入口管道171中流动的一部分制冷剂气体可能流出到入口管道171与前壳体14的外周表面141之间的间隙中。然后制冷剂气体可能经该间隙朝电子元件30A流动。另外，由于在入口管道171中流动的冷的制冷剂气体的原因而冷凝在入口管道171的外表面上的水也可能经该间隙朝电子元件30A流动。然而，在第二实施方式中，密封构件14A环绕电子元件30A设置以在入口管道171与前壳体14的外周表面141之间进行密封。因此，能够防止上述制冷剂气体或冷凝水经电子元件30A的周围的间隙而进入到容置空间K中。
下面将参照图4描述本发明的第三实施方式。在图4中，相同的附图标记在第一和第三实施方式中用于表示相同的元件或部件，在第三实施方式中将省略对这些元件或部件的描述。
参见图4，第三实施方式的压缩机10包括入口管道50。入口管道50在其一端处连接到进入口17并在其另一端处连接到蒸发器E(见图2)的出口。入口管道50的邻近其一端的部分从进入口17朝前壳体14笔直地延伸，然后沿前壳体14的周向延伸，然后再朝中间壳体12延伸。入口管道50进一步沿中间壳体12的周向延伸，然后再次朝前壳体14笔直地延伸。也就是说，入口管道50的与中间壳体12的外周表面121以及前壳体14的外周表面141相接触的部分在平面图中呈蛇形或者类似于S形的形状。入口管道50设置有两个L形托架17A，如第一实施方式中描述的入口管道171一样。每个托架17A通过螺栓B3安装在前壳体14的外周表面141上，使得入口管道50得以固定地安装在前壳体14上。
除了第一实施方式的优点之外，第三实施方式还提供下列优点。
(6)入口管道50的与中间壳体12的外周表面121以及前壳体14的外周表面141相接触的部分呈蛇形或S形。因此，入口管道50能够设置成在更大的区域上经由前壳体14而邻近电子元件30A，因而使得电子元件30A能够被更高效地冷却。
可以如下文中所示例地以各种方式对上述实施方式进行改型。
在第三实施方式中，入口管道50在平面图中呈S形，但是其也可以呈W形。也就是说，可以根据诸如入口管道50的布置以及压缩机10和周围装置的位置关系等各种因素而以任何方式对入口管道50的形状进行改型。
在每个实施方式中，设置成邻近入口管道171或50并属于发热元件的电子元件30A是切换装置。替代性地，电子元件30A可以是诸如二极管等任何其它发热元件。
在每个实施方式中，压缩机构18、马达19和逆变器30按这种顺序沿旋转轴23的轴向排列。替代性地，马达19、压缩机构18和逆变器30可按这种顺序沿旋转轴23的轴向排列。
在每个实施方式中，压缩机构18是具有静涡盘20和动涡盘21的涡旋型压缩机构，但是其也可以是活塞型或叶片型。
因此，应当认为本发明的示例和实施方式是说明性和非限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是在所附权利要求书的范围内可以进行改型。

Claims (7)

1.一种连接到外部制冷剂回路的马达驱动式压缩机，包括：
壳体，其具有进入口；
压缩机构，其用于对经由所述进入口从所述外部制冷剂回路引入到所述壳体中的制冷剂进行压缩；
逆变器，其具有发热元件；
电动马达，其由所述逆变器驱动；以及
旋转轴，其在所述电动马达的作用下旋转从而驱动所述压缩机构，
其中，所述电动马达、所述压缩机构以及所述逆变器沿所述旋转轴的轴向排列在所述壳体中，所述进入口连接有入口管道，所述壳体具有与所述入口管道相接触的外周表面，并且所述逆变器的发热元件设置成邻近所述入口管道或者与所述入口管道相接触从而热联接到所述入口管道。
2.根据权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其中，所述发热元件安装在所述壳体的内周表面上从而经由所述壳体的壁而热联接到所述入口管道。
3.根据权利要求2所述的马达驱动式压缩机，其中，所述发热元件安装在所述壳体的壁的、与所述入口管道相反的一侧。
4.根据权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其中，所述发热元件安装在所述壳体的通孔中从而与所述入口管道直接接触，并且，环绕所述发热元件设置有密封构件，用于将所述发热元件与所述壳体的外部密封开。
5.根据权利要求4所述的马达驱动式压缩机，其中，所述密封构件设置在所述入口管道与所述壳体的外周表面之间。
6.根据权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其中，所述入口管道的与所述壳体的外周表面相接触的部分形成为笔直地延伸。
7.根据权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其中，所述入口管道的与所述壳体的外周表面相接触的部分呈蛇形。
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