DE10141397B4

DE10141397B4 - Motorangetriebener Kompressor

Info

Publication number: DE10141397B4
Application number: DE10141397A
Authority: DE
Inventors: Hideo Isesaki Ikeda
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: US6619933B2; FR2813351A1; US20020025265A1; FR2813351B1; DE10141397A1; JP2002070743A

Abstract

Motorangetriebener Kompressor, der einstückig mit einer Kompressorvorrichtung (60, 70) zum Komprimieren eines Kühlmittels und einem Motor (80) zum Antreiben der Kompressorvorrichtung (60, 70) gebildet ist, mit:
einer Treiberschaltung (4) zum Steuern des Motors (80),
wobei die Treiberschaltung (4) auf einer äußeren Wandoberfläche eines Kühlmittelansaugdurchgangs (1) vorgesehen ist, und
die Treiberschaltung (4) mit einem isolierenden Harzmaterial (100) bedeckt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen motorangetriebenen Kompressor, der einstückig mit einer Kompressorvorrichtung zum Komprimieren eines Kühlmittels und einem Motor zum Antreiben der Kompressorvorrichtung gebildet ist. Insbesondere bezieht sie sich auf einen motorangetriebenen Kompressor, der zur Benutzung in Klimaanlagen für Fahrzeuge geeignet ist.

Eine elektromotorisch angetriebene Pumpe, bei der ein Teilbereich des Pumpengehäuses durch das zu fördernde Medium gekühlt wird und als Kühlkörper für die Leistungshalbleiter der Motor-Ansteuerelektronik verwendet wird, ist aus der DE 197 56 186 C1 bekannt. Pumpen, die zur Regelung des Wasserpegels in einem Schiffskiel eingesetzt werden, sind aus der US 5,576,582 A und der GB 2 248 948 A bekannt. Um Wasser, Öl und Verschmutzungen von einer Ansteuerelektronik der Pumpe fernzuhalten, ist die Ansteuerelektronik in Harzmaterial eingegossen.

Motorangetriebene Kompressoren werden durch eine Energieversorgung, zum Beispiel eine externe Energiequelle wie eine Batterie angetrieben. In motorangetriebenen Kompressoren, die einstückig mit einem Kompressorabschnitt und einem Motor zum Komprimieren eines Kühlmittels gebildet sind, ist eine Treiberschaltung zum Steuern des Antriebes des Motors von dem Kompressionsabschnitt und dem Motor getrennt vorgesehen, und ein Inverter ist für den Motor zum Umwandeln der von einer Energiequelle gelieferten Energie in einen geeigneten Strom für den Motor vorgesehen. Solch ein Inverter weist allgemein eine Mehrzahl von Schaltelementen auf. Die Schaltelemente können einen beträchtlichen Wärmebetrag verursachen, die zum Beispiel durch elektrischen Verlust in den Schaltelementen verursacht wird. Daher ist ein wassergekühlter oder ein luftgekühlter Inverter in solchen motorangetriebenen Kompressoren verwendet worden. Bei dem luftgekühlten Inverter wird ein Radiator oder ein Ventilator verwendet. Bei dem wassergekühlten Inverter werden ein Wasserkühlradiator und Wasserzirkulationsrohre verwendet. Solch Zusatzausrüstung erhöht die Herstellungskosten der Kraftfahrzeugklimaanlage.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen motorbetriebenen Kompressor mit Treiberschaltungen vorzusehen, die keine zusätzliche Kühlausrüstung wie Radiatoren und Ventilatoren benötigen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen motorbetriebenen Kompressor nach Anspruch 1.

Ein motorbetriebener Kompressor ist einstückig mit einer Kompressorvorrichtung zum Komprimieren eines Kühlmittels und einem Motor zum Antreiben der Kompressorvorrichtung gebildet. Der motorangetriebene Kompressor weist eine Treiberschaltung auf. Die Treiberschaltung kontrolliert den Antrieb des Motors. Die Treiberschaltung ist auf einer äußeren Oberflächenwand eines Kühlmittelansaugdurchgangs vorgesehen. Die Treiberschaltung ist mit einem isolierenden Harzmaterial beschichtet oder darin vergraben.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
1 eine Längsschnittansicht eines motorangetriebenen Kompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2 eine Längsschnittansicht eines motorangetriebenen Kompressors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es wird Bezug genommen auf 1, die einen motorangetriebenen Kompressor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der motorangetriebene Kompressor 10 weist ein Ausgabegehäuse 51, ein mittleres Gehäuse 52 und ein Ansauggehäuse 1 auf. Diese Gehäuse 51, 52 und 1 sind aus einem Metallmaterial wie Aluminium hergestellt. Das Ausgabegehäuse 51 und das mittlere Gehäuse 52 sind durch eine Mehrzahl von Schrauben 53a verbunden. Das mittlere Gehäuse 52 und das Ansauggehäuse 1 sind durch eine Mehrzahl von Schrauben 53b verbunden. Das Ausgabegehäuse 51 weist eine Ausgabeöffnung 67 an seinem axialen Endabschnitt auf. Ein festes Spiralteil 60 und ein umlaufendes Spiralteil 70 sind in dem Ausgabegehäuse 51 vorgesehen, so dass die beiden Spiralteile 60 und 70 ein Kühlmittelkompressionsgebiet 75 bilden.
Das feste Spiralteil 60 weist eine Endplatte 61, ein auf einer Oberfläche der Endplatte 61 vorgesehenes Spiralelement 62 und einen auf der anderen Oberfläche der Endplatte 61 gebildeten Befestigungsabschnitt 63 auf. Der Befestigungsabschnitt 63 ist an einer Innenoberfläche der Seitenwand des Ausgabegehäuses 51 durch eine Mehrzahl von Schrauben 64 befestigt. Ein Ausgabeloch 65 ist durch das Zentrum der Endplatte 61 gebildet. Das umlaufende Spiralteil 70 weist eine Endplatte 71, ein auf einer Oberfläche der Endplatte 70 vorgesehenes Spiralelement 72 und einen von der anderen Oberfläche der Endplatte 71 vorstehenden zylindrischen Vorsprungsabschnitt 73 auf. Ein Rotationsverhinderungsmechanismus 68 weist eine Mehrzahl von Kugeln auf, von denen jede in einem Paar von Rollkugelrillen läuft, die in gegenüberliegenden ringförmigen Laufbahnen gebildet sind, und zwischen der Oberfläche der Endplatte 71 und der axialen Endoberfläche des mittleren Gehäuses 52 vorgesehen ist. Der Rotationsverhinderungsmechanismus 68 verhindert die Drehung des umlaufenden Spiralteiles 70, aber erlaubt eine umlaufende Bewegung des Spiralteiles 70 auf einem vorbestimmten Umlaufradius in Bezug auf das Zentrum der festen Spirale 60. Eine Ansaugkammer 69 ist außerhalb der Spiralteile 60 und 70 gebildet. Das Kompressionsgebiet 75 ist zwischen dem festen Spiralkern und dem umlaufenden Spiralteil 70 abgegrenzt. Alternativ kann eine Oldham-Kupplung als Rotationsverhinderungsmechanismus benutzt werden.
Eine Antriebswelle 55 ist in dem mittleren Gehäuse 52 und dem Ansauggehäuse 1 vorgesehen. Die Antriebswelle 55 weist einen Abschnitt 55a kleineren Durchmessers an einem Endabschnitt und einem Abschnitt 55e größeren Durchmessers an dem anderen Endabschnitt auf. Das Ansauggehäuse 1 weist eine Trennwand 1b auf, die sich axial an seinem Mittelabschnitt erstreckt. Die Trennwand 1b erstreckt sich über die Breite des Ansauggehäuses 1. Ein zylindrischer Vorsprungsabschnitt 1a ist auf einer Oberfläche der Trennwand 1b so vorgesehen, dass er sich zu der Seite des Kompressionsgebietes 75 erstreckt. Der Abschnitt 55a kleineren Durchmessers ist drehbar durch den Vorsprungsabschnitt 1a über ein Lager 56 gelagert. Der Abschnitt 55e größeren Durchmessers ist drehbar durch das mittlere Gehäuse 52 über ein Lager 57 gelagert. Ein exzentrischer Zapfen 55c steht von einer Endoberfläche des Abschnittes 55e größeren Durchmessers in einer Richtung entlang der Achse der Antriebswelle 55 vor. Der exzentrische Zapfen 55c ist in eine exzentrische Buchse 58 eingeführt, die drehbar durch den Vorsprungsabschnitt 73 des umlaufenden Spiralteiles 70 über ein Lager 59 gelagert ist.
Ein Motor 80 wie ein Dreiphasengleichstrommotor ist in dem mittleren Gehäuse 52 und dem Ansauggehäuse 1 vorgesehen. Der Motor 80 weist einen Stator 81, eine Spule 82 und einen Rotor 83 auf. Der Stator 81 ist auf der Innenoberfläche des mittleren Gehäuses 52 und dem Ansauggehäuse 1 befestigt. Die Spule 82 ist um den Stator 81 vorgesehen. Der Rotor 83 ist auf der Antriebswelle 55 befestigt.
Eine Mehrzahl von abgedichteten Anschlüssen 84 ist auf dem oberen oder linken Abschnitt der Trennwand 1b in dem Ansauggehäuse 1 vorgesehen. Die rechte Seite und die linke Seite der Trennwand 1b, wie sie in 1 gezeigt ist, sind voneinander durch die Trennwand 1b und eine Anschlussplatte 1c getrennt. Eine Kühlmittelansaugöffnung 8 ist durch die Außenoberfläche des Ansauggehäuses 1 an einer Position zwischen dem mittleren Gehäuse 52 und der Trennwand 1b vorgesehen. Die Öffnung des Ansauggehäuses 1, die an einem Ende gegenüber der Seite des mittleren Gehäuses 52 angeordnet ist, ist durch einen Deckel 6 verschlossen. Der Deckel 6 ist an dem axialen Ende des Ansauggehäuses 1 über eine Mehrzahl von Befestigungsmitteln wie Schrauben 9 befestigt. Der Deckel 6 kann aus dem gleichen Material gebildet sein, wie es für das Ansauggehäuse 1 benutzt wird, wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, alternativ kann er aus anderen Materialien wie Eisen oder andere magnetische Materialien gebildet sein. Der Deckel 6 ist bevorzugt aus einem Material hergestellt, das gegen elektromagnetische Strahlung abschirmen kann.
Eine Einfassung oder Gehäuse 4a ist auf der äußeren Oberfläche der Trennwand 1b innerhalb des Ansauggehäuses 1 vorgesehen. Eine Treiberschaltung 4 enthält einen Inverter 2 und eine Steuerschaltung 3. Die Treiberschaltung 4 zum Steuern des Antriebes des Motors 80 ist innerhalb der Einfassung 4a angeordnet. Ausgangsanschlüsse 5 des Inverters 2 sind an der Einfassung 4a angebracht. Die Einfassung 4a ist auf der Oberfläche der Trennwand 1b befestigt. Die Ausgangsanschlüsse 5 sind mit den abgedichteten Anschlüssen 84 über eine Mehrzahl von Anschlussleitungsdrähten 5a verbunden. Die abgedichteten Anschlüsse 84 sind mit dem Motor 80 über eine Mehrzahl von Motorleitungsdrähten 84a verbunden. Die Einfassung 4a ist mit einem isolierenden Harzmaterial 100, wie Epoxidharz, gefüllt. Ein Kondensator 11 ist auf der äußeren Oberfläche des Grenzabschnittes zwischen dem mittleren Gehäuse 52 und dem Ansauggehäuse 1 vorgesehen. Der Kondensator 11 ist an der äußeren Oberfläche über eine Anbringung 12 und einen Befestigungsstift 12a angebracht. Der Kondensator 11 kann einer Position nahe dem Kompressorkörper vorgesehen sein. Ein Verbinder 7 ist auf der Wand des Ansauggehäuses 1 auf der gegenüberliegenden Seite der Trennwand 1b, d.h. auf der rechten Seite der Trennwand 1b in 1 vorgesehen. Der Verbinder 7 ist mit der Treiberschaltung 4 von Verbindungsanschlüssen 7' über Ausgangsanschlüsse 5 durch Verbinderleitungsdrähte 7a verbunden. Der Verbinder 7 ist mit einer externen Leistungs-/Stromquelle (nicht gezeigt) wie eine Batterie, die auf dem Fahrzeug angebracht ist, durch den Kondensator 11 verbunden.
Bei dem motorangetriebenen Kompressor 10 wird, wenn der Motor 80 durch Strom, wie durch Dreiphasenstrom, der von dem Inverter 2 geliefert wird, die Antriebswelle 55 gedreht, und das umlaufende Spiralteil 70, das von dem exzentrischen Zapfen 55c gelagert ist, wird in eine umlaufende Bewegung durch die Drehung der Antriebswelle 55 angetrieben. Die Kompressorvorrichtung weist die Spiralteile 60 und 70 auf. Wenn das umlaufende Spiralteil 70 in eine umlaufende Bewegung angetrieben wird, bewegen sich die Kompressionsgebiete 75, die zwischen dem Spiralelement 62 des festen Spiralteils 60 und dem Spiralelement 72 des umlaufenden Spiralteils 70 abgegrenzt sind, von äußeren oder Umfangsabschnitten der Spiralelemente zu dem zentralen Element der Spiralelemente. Kühlmittelgas, das in die Ansaugkammer 69 von einem externen Fluidkreislauf (nicht gezeigt) durch die Ansaugöffnung 8 eintritt, fließt in eines der Kompressionsgebiete 75 durch einen inneren Raum des Ansauggehäuses 1, des Motors 80 und eines Innenraumes des mittleren Gehäuses 52. Wenn sich die Kompressionsgebiete 75 von den äußeren Abschnitten der Spiralelemente bewegen, wird das Volumen der Kompressionsgebiete 75 verringert und das Kühlmittelgas in den Kompressionsgebieten 75 wird komprimiert. Das innerhalb der Kompressionsgebiete 75 eingeschlossene komprimierte Kühlmittelgas bewegt sich durch das in der Endplatte 61 gebildete Ausgabeloch 65. Schließlich wird das komprimierte Kühlmittelgas in einen externen Kühlmittelkreislauf (nicht gezeigt) durch die Ausgabeöffnung 67 ausgegeben.
Bei dem motorangetriebenen Kompressor wird, da die Treiberschaltung 4 auf der Außenoberfläche der Trennwand 1b in dem Ansauggehäuse 1 vorgesehen ist, die durch den Inverter 2 der Treiberschaltung 4 erzeugten Wärme durch das Kühlmittelgas niedrigerer Temperatur durch die Trennwand 1b absorbiert. Daher kann die Treiberschaltung 4 ausreichend gekühlt gehalten werden ohne die Benutzung zusätzlicher Kühlausrüstung. Weiter kann, da die Treiberschaltung 4 mit dem isolierenden Harzmaterial 100 bedeckt oder darin begraben ist, wenn die Treiberschaltung 4 durch das Kühlmittelgas niedrigerer Temperatur durch die Trennwand 1b gekühlt wird, Kondensation auf einer Oberfläche der Treiberschaltung 4 verringert oder ausgeschlossen werden. Daher kann das Risiko eines elektrischen Zusammenbruches oder einer Fehlfunktion der Treiberschaltung aufgrund der Bildung von Kondensation verringert oder ausgeschlossen werden, und das Risiko eines elektrischen Kurzschlusses kann verringert oder ausgeschlossen werden. Da weiter die Treiberschaltung 4 innerhalb der Einfassung 4a durch das isolierende Harzmaterial 100 eingegraben ist, wenn die Vibration des Kompressionsgebietes 75 oder die Vibration des Motors des Fahrzeuges, in dem der motorangetriebene Kompressor 10 angebracht ist, die Treiberschaltung 4 erreicht, lösen sich elektrische Bauteile, die auf einer gedruckten Leiterplatte der Treiberschaltung 4 gelötet sind, nicht von der gedruckten Leiterplatte. Daher kann eine Beschädigung von elektrischen Bauteilen auf der gedruckten Leiterplatte, die durch die Vibration erzeugt wird, verringert oder ausgeschlossen werden. Als Resultat wird die Treiberschaltung 4 nicht beschädigt durch die Vibration.
Die Treiberschaltung 4, die Ausgangsanschlüsse 5 des Inverters 2, die Anschlussleitungsdrähte 5a, die abgedichte ten Anschlüsse 84, die Verbinderleitungsdrähte 7a und die Anschlüsse 7' des Verbinders 7 sind innerhalb eines geschlossenen Gebietes vorgesehen, das von einer Metallwand umgeben ist. Daher wird die Beschädigung dieser Teile aufgrund eines Kontaktes mit fremden Objekten verringert oder ausgeschlossen. Da weiter elektromagnetisches Rauschen, das von den Anschlussleitungsdrähten 5 abgestrahlt wird, in dem geschlossenen von der Metallwand umgebenen Gebiet blockiert ist, kann eine Fehlfunktion der elektrischen Teile oder Einrichtungen, die auf dem Fahrzeug angebracht sind, aufgrund des elektrischen Rauschens verringert oder ausgeschlossen werden.
Es wird Bezug genommen auf 2, ein motorangetriebener Kompressor einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Wie in 2 gezeigt ist, ist ein geschlossenes Gebiet zwischen einer Innenseite des Deckels 6 und einer Außenseite der Trennwand 1b mit einem isolierenden Harzmaterial 100' wie Epoxidharz gefüllt. Daher sind die Ausgangsanschlüsse 5 des Inverters 2, die Anschlussleitungsdrähte 5a, die abgedichteten Anschlüsse 84, die Verbinderleitungsdrähte 7a und die Anschlüsse des Verbinders 7 mit dem isolierenden Harzmaterial 100' bedeckt. Als Resultat kann das Auftreten einer fehlerhaften Verbindung zwischen den Anschlüssen und den Leitungsdrähten oder das Auftreten eines elektrischen Zusammenbruches aufgrund des Abnutzens zwischen den Leitungsdrähten, das von der Vibration des Kompressionsgebietes 75 oder der Vibration des Motors des Fahrzeugs, in dem der motorangetriebene Kompressor 10 angebracht ist, verringert oder ausgeschlossen werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei einem motorangetriebenen Kompressor in Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, da die Treiberschaltung 4 auf der Außenoberfläche der Trennwand 1b in dem Ansauggehäuse 1 vorgesehen ist, die durch den Inverter 2 der Treiberschaltung 4 erzeugten Wärme durch das Kühlmittelgas niedrigerer Temperatur durch die Trennwand 1b absorbiert. Daher ist bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Vorsehen einer zusätzlichen Kühlausrüstung mit der Treiberschaltung 4 in dem motorangetriebenen Kompressor nicht länger notwendig. Da weiterhin die Treiberschaltung 4 durch das isolierende Harzmaterial 100 bedeckt ist, kann, wenn die Treiberschaltung 4 durch das Kühlmittelgas niedrigerer Temperatur durch die Trennwand 1b gekühlt wird, die Bildung von Kondensation an einer Oberfläche der Treiberschaltung 4 verringert oder ausgeschlossen werden. Daher kann das Risiko eines elektrischen Zusammenbruches oder einer Fehlfunktion der Treiberschaltung 4 aufgrund der Bildung der Kondensation verringert oder ausgeschlossen werden, und das Risiko eines elektrischen Schocks oder Kurzschlusses kann verringert oder ausgeschlossen werden.

Claims

Motorangetriebener Kompressor, der einstückig mit einer Kompressorvorrichtung (60, 70) zum Komprimieren eines Kühlmittels und einem Motor (80) zum Antreiben der Kompressorvorrichtung (60, 70) gebildet ist, mit: einer Treiberschaltung (4) zum Steuern des Motors (80), wobei die Treiberschaltung (4) auf einer äußeren Wandoberfläche eines Kühlmittelansaugdurchgangs (1) vorgesehen ist, und die Treiberschaltung (4) mit einem isolierenden Harzmaterial (100) bedeckt ist.
Motorangetriebener Kompressor nach Anspruch 1, mit: einer Mehrzahl von Verbinderleitungsdrähten (7a) und einer Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen (5), die zwischen der Treiberschaltung (4) und einer externen Schaltung verbunden sind, worin die Verbinderleitungsdrähte (7a) und die Verbindungsanschlüsse (5) mit einem isolierenden Harzmaterial (100) vergraben sind, das ein Gebiet auffüllt, das die Verbinderleitungsdrähte (7a) und die Verbindungsanschlüsse (5) umgibt.
Motorangetriebener Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, mit: einer Mehrzahl von Motorleitungsdrähten (84a) und einer Mehrzahl von abgedichteten Anschlüssen (84), die zwischen der Treiberschaltung (4) und dem Motor (80) verbunden sind, worin die Verbinderleitungsdrähte (7a) und die Verbindungsanschlüsse (5), die zwischen der Treiberschaltung (4) und der externen Schaltung verbunden sind, und die Motorleitungsdrähte (84a) und die abgedichteten Anschlüsse (84), die zwischen der Treiberschaltung (4) und dem Motor (80) verbunden sind, innerhalb eines von einer Metallwand umgebenen geschlossenen Raums vorgesehen sind.
Motorangetriebener Kompressor, der einstückig mit einer Kompressorvorrichtung (60, 70) zum Komprimieren eines Kühlmittels und einem Motor (80) zum Antreiben der Kompressorvorrichtung (60, 70) gebildet ist, mit: einer Treiberschaltung (4) zum Steuern des Antriebes des Motors (80), wobei die Treiberschaltung (4) auf einer Außenoberflächenwand (1b) eines Kühlmittelansaugdurchgangs (1) vorgesehen ist, und die Treiberschaltung (4) innerhalb eines isolierenden Harzmateriales (100') vergraben ist, das ein Gebiet auffüllt, das die Treiberschaltung (4) umgibt.
Motorangetriebener Kompressor nach Anspruch 4, mit: einer Mehrzahl von Verbinderleitungsdrähten (7a) und einer Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen (5), die zwischen der Treiberschaltung (4) und einer externen Schaltung verbunden sind, worin die Verbinderleitungsdrähte (7a) und die Verbindungsanschlüsse (5) innerhalb des isolierenden Harzmateriales (100') vergraben sind, das ein Gebiet ausfüllt, das die Verbinderleitungsdrähte (7a) und die Verbindungsanschlüsse (5) umgibt.
Motorangetriebener Kompressor nach Anspruch 4 oder 5, mit: einer Mehrzahl von Motorleitungsdrähten (84a) und einer Mehrzahl von abgedichteten Anschlüssen (84), die zwischen der Treiberschaltung (4) und dem Motor (80) verbunden sind, worin die Verbinderleitungsdrähte (7a) und die Verbindungsanschlüsse (5), die zwischen der Treiberschaltung (4) und der externen Schaltung verbunden sind, die Motorleistungsdrähte (84a) und die abgedichteten Anschlüsse (84), die zwischen der Treiberschaltung (4) und dem Motor (80) verbunden sind, innerhalb eines geschlossenen Raumes vorgesehen sind, der von einer Metallwand umgeben ist.