DE102016207992A1

DE102016207992A1 - Elektrischer Verdichter

Info

Publication number: DE102016207992A1
Application number: DE102016207992.1A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro ONARA; Yumin Hishinuma; Hiroyuki Gennami; Muneharu Murase
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US10260503B2; US20160333880A1; JP2016211491A; KR101838030B1; KR20160133369A; JP6394907B2

Abstract

Ein elektrischer Verdichter schließt eine Welle, einen elektrischen Motor, einen Verdichtungsmechanismus und ein Gehäuse ein. Der elektrische Motor weist einen Stator einschließlich eines zylindrischen Statorkerns und eine Wicklung auf, die ein Wicklungsende aufweist. Das Gehäuse weist eine Saugöffnung und einen Hauptdurchgang auf, durch den ein Fluid strömt. Ein Einführloch, durch das das Fluid in den Verdichtungsmechanismus eingeführt wird, ist dem Hauptdurchgang gegenüberliegend angeordnet. Das Gehäuse weist einen Wicklungsendbereich auf, in dem ein Wicklungsende angeordnet ist. Die Saugöffnung und das Einführloch sind über den Hauptdurchgang und den Wicklungsendbereich verbunden. Das Gehäuse weist ferner eine Nut einschließlich eines ersten Nutabschnitts und eines zweiten Nutabschnitts, der eine Tiefe aufweist, die größer ist als die des ersten Nutabschnitts, auf. Eine Querschnittsfläche des ersten Durchgangsabschnitts ist kleiner als eine Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verdichter.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Nr. 2005-201108 offenbart einen elektrischen Verdichter einschließlich einer Welle, eines Verdichtungsmechanismus, der ein Fluid mit der Drehung der Welle verdichtet, eines elektrischen Motors, der die Welle drehend antreibt, und eines Gehäuses, das darin die Welle, den Verdichtungsmechanismus und den elektrischen Motor aufnimmt. Bei dem elektrischen Verdichter der oben zitierten Veröffentlichung wird in das Gehäuse gesaugtes Fluid zur Kühlung des elektrischen Motors verwendet.
Der elektrische Motor schließt einen Statorkern und eine Wicklung ein. Zum Montieren des elektrischen Motors in dem Gehäuse kann der Statorkern des elektrischen Motors durch ein Verfahren, wie zum Beispiel eine Schrumpfpassung, montiert werden. In diesem Fall wird der Statorkern Spannungen von dem Gehäuse ausgesetzt. Wenn die Spannung, die auf den Statorkern ausgeübt wird, übermäßig groß ist, können bei dem Statorkern Probleme verursacht werden, wie zum Beispiel eine Verformung. Es ist jedoch unerwünscht, die Leistungsfähigkeit des Fluids, den elektrischen Motor zu kühlen, auf Kosten der Spannungsentlastung zu vermindern.
Die vorliegende Erfindung, welche angesichts der oben beschriebenen Probleme ausgeführt worden ist, ist auf die Bereitstellung eines elektrischen Verdichters gerichtet, der Spannungen entlasten kann, die auf den Statorkern aufgebracht werden, während die Kühlleistung für eine Wicklung eines elektrischen Motors beibehalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Verdichter einschließlich einer Welle, eines elektrischen Motors zum drehenden Antreiben der Welle, eines Verdichtungsmechanismus, der ein Fluid durch die Drehung der Welle verdichtet, und eines zylindrischen Gehäuses bereitgestellt, das darin die Welle, den Verdichtungsmechanismus und den elektrischen Motor aufnimmt. Der elektrische Motor weist einen Stator einschließlich eines zylindrischen Statorkerns, der in das Gehäuse eingepasst ist, und einer Wicklung ein, die auf den Statorkern gewickelt ist, wobei die Wicklung ein Wicklungsende aufweist. Das Gehäuse weist eine innere Umfangsfläche auf, die mit einer äußeren Umfangsfläche des Statorkerns in Kontakt ist, und eine Saugöffnung, die in Bezug auf den Statorkern gegenüberliegend zu dem Verdichtungsmechanismus ausgebildet ist und durch die das Fluid eingeführt wird. Ein Hauptdurchgang ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Gehäuses und der äußeren Umfangsfläche des Statorkerns ausgebildet, sodass er sich entlang einer axialen Richtung der Welle erstreckt. Der Hauptdurchgang ist in Bezug auf die Welle auf der gleichen Seite wie die Saugöffnung angeordnet, und durch diesen strömt das Fluid. Ein Einführloch ist zwischen dem Verdichtungsmechanismus und dem elektrischen Motor vorgesehen, und durch das wird das Fluid in den Verdichtungsmechanismus eingeführt, wobei das Einführloch in Bezug auf die Welle gegenüberliegend zu dem Hauptdurchgang angeordnet ist. Die Saugöffnung und das Einführloch sind über den Hauptdurchgang und einen Wicklungsendbereich, in dem das Wicklungsende angeordnet ist, miteinander verbunden, wobei der Wicklungsendbereich zwischen dem Statorkern und dem Verdichtungsmechanismus bereitgestellt ist. Das Gehäuse weist eine Nut auf, die von der inneren Umfangsfläche des Gehäuses ausgespart ist und sich entlang der axialen Richtung der Welle erstreckt. Die Nut schließt einen ersten Nutabschnitt und einen zweiten Nutabschnitt, der mit dem ersten Nutabschnitt in Verbindung steht, ein und weist eine Tiefe auf, die größer ist als die des ersten Nutabschnitts, und der erste Nutabschnitt ist zumindest teilweise durch die äußere Umfangsfläche des Statorkerns geschlossen, um einen ersten Durchgangsabschnitt auszubilden. Eine Querschnittsfläche des ersten Durchgangsabschnitts ist kleiner als eine Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, die auf beispielhafte Weise die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, kann am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeitig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung eines elektrischen Verdichters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Schnittansicht des elektrischen Verdichters entlang der Linie II-II aus 1 ist;
3 eine teilweise vergrößerte Ansicht der 2 ist, die eine erste Nut zeigt; und
4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 2 ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende wird einen elektrischen Verdichter in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreiben. Der elektrische Verdichter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist von dem Typ, der für eine Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage an einem Fahrzeug montiert ist. Mit anderen Worten ist der elektrische Verdichter der Ausführungsform eingerichtet, ein Kühlmittelfluid zu verdichten.
Bezug nehmend auf 1 wird ein elektrischer Verdichter 10 einschließlich eines Gehäuses 11 gezeigt, das mit einer Saugöffnung 11A ausgebildet ist, durch die von einem externen Kühlmittelkreislauf, der die Fahrzeugklimaanlage ausbildet, Kühlmittelgas eingeführt wird. Das Gehäuse 11 nimmt darin eine Welle bzw. Drehwelle 12, einen Verdichtungsmechanismus 13 und einen elektrischen Motor 14 auf.
Das Gehäuse 11 weist eine im Allgemeinen zylindrische Form auf und ist aus einem thermisch expandierbaren Material, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt. Das Gehäuse 11 schließt ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Sauggehäuse 21, das an dessen einem Ende offen ist und mit der Saugöffnung 11A versehen ist, und ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Endlagergehäuse 22 ein, das mit einer Entladeöffnung 11B ausgebildet ist, durch die Kühlmittelgas entladen wird. Das Sauggehäuse 21 und das Entladegehäuse 22 sind auf eine Weise zusammengebaut, bei der die geöffneten Enden des Sauggehäuses 21 und des Entladegehäuses 22 verbunden sind.
Die Saugöffnung 11A ist in einer Umfangswand 21A des Sauggehäuses 21 bei einer Position ausgebildet, die näher an einem Bodenabschnitt 21B ist als die Öffnung des Sauggehäuses 21. Die Entladeöffnung 11B ist mit dem externen Kühlmittelkreislauf verbunden. Der Einfachheit der Beschreibung halber wird auf die Seite des Gehäuses 11, auf welcher die Saugöffnung 11A ausgebildet ist, als die in vertikaler Richtung obere Seite und auf die andere Seite des Gehäuses 11 als die untere Seite Bezug genommen.
Die Welle 12 wird drehbar in dem Gehäuse 11A unterstützt.
Ein Wellenstützelement 31 ist in dem Gehäuse 11 angeordnet und bei einer Position zwischen dem Verdichtungsmechanismus 13 und dem elektrischen Motor 14 an dem Gehäuse 11 befestigt. Das Wellenstützelement 31 ist dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 zugewandt und bei dessen Umfangsfläche 31A mit einer inneren Umfangsfläche 21C des Sauggehäuses 21 in Kontakt.
Das Wellenstützelement 31 weist darin ein Loch 32 auf, in dessen einem Ende die Welle 12 eingeführt ist und durch ein erstes Lager 33 drehbar unterstützt wird, das zwischen der inneren Fläche des Lochs 32 und der Welle 12 angeordnet ist. Zudem weist der Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 eine Aussparung 34 auf, in die das andere Ende der Welle 12 eingeführt wird und durch ein zweites Lager 35 drehbar unterstützt ist, das zwischen der Umfangsfläche der Aussparung 34 und der Welle 12 angeordnet ist. Mit anderen Worten wird die Welle 12 an deren entgegengesetzten Enden durch das erste und zweite Lager 33, 35 drehbar unterstützt.
In dem Gehäuse 11 ist der Verdichtungsmechanismus 13 näher an der Entladeöffnung 11B als an der Saugöffnung 11A angeordnet. Mit der Drehung der Welle 12 wird der Drehmechanismus 13 betrieben, um Kühlmittelgas zu verdichten, das durch die Saugöffnung 11A in das Gehäuse 11 eingeführt wird, und das verdichtete Kühlmittelgas wird durch die Entladeöffnung 11B entladen.
Der Verdichtungsmechanismus 13 schließt ein feststehendes Scroll 41, das an dem Gehäuse 11 befestigt ist, und ein bewegbares Scroll 42 ein, das relativ zu dem feststehenden Scroll 41 eine Umlaufbewegung ausführt. Das feststehende Scroll 41 schließt eine scheibenförmige Basisplatte 41A mit einer Scheibenform, die koaxial zu der Achse L der Welle 12 angeordnet ist, und eine Scrollwand 41B ein, die sich senkrecht zu der Basisplatte 41A erstreckt. Auf ähnliche Weise schließt das bewegbare Scroll 42 eine Basisplatte 42A, die der Basisplatte 41A des feststehenden Scroll 41 zugewandt ist, und eine Scrollwand 42B ein, die sich senkrecht zu der Basisplatte 42A in Richtung der Basisplatte 41A des feststehenden Scrolls 41 erstreckt.
Die Scrollwand 41B des feststehenden Scrolls 41 und die Scrollwand 42B des bewegbaren Scrolls 42 sind miteinander im Eingriff, sodass sie zwischen sich eine Verdichtungskammer 43 ausbilden.
Das bewegbare Scroll 42 führt mit der Drehung der Welle 12 eine Umlaufbewegung aus. Insbesondere erstreckt sich das eine Ende der Welle 12 durch das Loch 32 des Wellenstützelements 31 in Richtung des Verdichtungsmechanismus 13 und weist einen exzentrischen Stift 44 auf, der sich von der Endfläche des einen Endes der Welle 12 bei einer Position erstreckt, die zu der Achse L der Welle 12 exzentrisch ist. Eine Buchse 45 ist an dem exzentrischen Stift 44 montiert und mit der Basisplatte 42A des bewegbaren Scrolls 42 über ein Lager 46 verbunden.
Wie in 1 gezeigt, weist der elektrische Verdichter 10 Einführlöcher 51, 52 auf, durch die Kühlmittelgas, das durch die Saugöffnung 11A eingeführt wird, in die Verdichtungskammer 43 des Verdichtungsmechanismus 13 strömt. Die Einführlöcher 51, 52 werden durch Löcher bereitgestellt, die zwischen dem Wellenstützelement 31 und dem Sauggehäuse 21 ausgebildet sind. Insbesondere steht das Sauggehäuse 21 in radialer Richtung R der Welle 12 bei einer Position hervor, die mit dem ersten Einführloch 51 korrespondiert, und das erste Einführloch 51 ist zwischen der inneren Fläche des Vorsprungabschnitts des Sauggehäuses 21 und der Umfangsfläche 31A des Wellenstützelements 31 definiert. Die Umfangsfläche 31A des Wellenstützelements 31 ist bei einer Position ausgespart, die mit dem zweiten Einführloch 52 korrespondiert, wodurch das zweite Einführloch 52 ausgebildet wird. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können die Einführlöcher 51, 52 jedoch durch Löcher ausgebildet werden, die durch das Wellenstützelement 31 ausgebildet sind.
Die Einführlöcher 51, 52 sind mit unterschiedlichen Größen ausgebildet. Insbesondere ist das erste Einführloch 51 größer ausgebildet als das zweite Einführloch 52. Mit anderen Worten ist das erste Einführloch 51 mit einer Querschnittsfläche für einen Fluidstrom ausgebildet, die größer ist als die des zweiten Einführlochs 52.
Das erste Einführloch 51 und das zweite Einführloch 52 sind in Bezug auf die Welle 12 einander gegenüberliegend ausgebildet. Insbesondere ist das zweite Einführloch 52 auf der gleichen oberen Seite des elektrischen Verdichters 10 wie die Saugöffnung 11A ausgebildet, und das erste Einführloch 51 ist gegenüberliegend zu der Saugöffnung 11A oder auf der unteren Seite des elektrischen Verdichters 10 angeordnet. Die Einführlöcher 51, 52 stehen mit einer Öffnung 43A der Verdichtungskammer 43 in Verbindung. Das erste Einführloch 51 entspricht dem Einführloch der vorliegenden Erfindung.
Bei dem elektrischen Verdichter 10 der obigen Ausführung wird das Volumen der Verdichtungskammer 43 vermindert, wenn die Drehung der Welle 12 verursacht, dass das bewegbare Scroll 42 eine Umlaufbewegung ausführt, sodass Kühlmittelgas verdichtet wird, das durch die Einführlöcher 51, 52 in die Verdichtungskammer 43 eingeführt wird. Das verdichtete Kühlmittelgas wird durch die Entladeöffnung 11B entladen.
Der elektrische Motor 14 ist in dem Gehäuse 11 an einer Stelle angeordnet, die näher an der Saugöffnung 11A ist als der Verdichtungsmechanismus 13 in dem Gehäuse 11. Der elektrische Motor 14 treibt die Welle 12 mit einer Drehung an, um dadurch zu verursachen, dass das bewegbare Scroll 42 eine Umlaufbewegung ausführt.
Wie in 1 gezeigt, schließt der elektrische Motor 14 einen Rotor 61, der sich mit der Welle 12 dreht, und einen Stator 62 ein, der um den Rotor 61 angeordnet ist. Der Rotor 61 weist eine zylindrische Form auf und ist an der Welle 12 befestigt. Der Rotor 61 schließt einen zylindrischen Rotorkern 61A, der durch das Laminieren oder Aufeinanderschichten einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen in der axialen Richtung Z der Welle 12 ausgebildet wird, und einen Permanentmagneten 61B ein.
Der Stator 62 schließt einen zylindrischen Statorkern 63 und eine Wicklung 64 ein, die auf den Statorkern 63 gewickelt ist. Der Statorkern 63 wird in der axialen Richtung Z der Welle 12 durch die Laminierung einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen ausgebildet. Der Rotor 61 und der Statorkern 63 sind bei Positionen angeordnet, die einander in der radialen Richtung R der Welle 12 entsprechen, und der Rotor 61 ist radial nach innen zu dem Statorkern 63 angeordnet. Der Rotorkern 61A und der Statorkern 63 sind koaxial zu der Achse L der Welle 12 angeordnet.
Der Statorkern 63 ist in das Gehäuse 11 eingepasst bzw. montiert. Bezug nehmend auf 2, weist der Statorkern 63 eine äußere Umfangsfläche 63A auf, die, in der axialen Richtung Z der Welle 12 gesehen, eine kreisförmige Form aufweist, die bei Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 21C des Sauggehäuses 21 mit der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 in Kontakt ist. Die innere Umfangsfläche 21C weist gesehen von der axialen Richtung Z der Welle 12 mit Ausnahme der Vorsprünge 70, 80A, 81B, die später beschrieben werden, eine im Allgemeinen kreisförmige Form auf. Der Statorkern 63 ist fest an dem Sauggehäuse 21 befestigt, mit der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 mit der inneren Umfangsfläche 21C des Sauggehäuses 21 in Kontakt.
Der Statorkern 63 kann durch eine Schrumpfpassung an dem Gehäuse 21 befestigt sein. Insbesondere wird das Sauggehäuse 21 für eine thermische Expansion bzw. Ausdehnung erwärmt, und dann wird das Sauggehäuse 21 mit dem in das Sauggehäuse 21 eingeführten Statorkern 63 abgekühlt. Der Statorkern 63 wird somit an dem Sauggehäuse 21 befestigt.
Die Wicklung 64 wird an einer nicht gezeigten Nut gewickelt, die in dem Statorkern 63 ausgebildet ist. Die Wicklung 64 weist ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Wicklungsende 64A, 64B auf, die sich respektive von Endflächen 63B, 63C des Statorkerns 63 in dessen axialer Richtung, d. h. der axialen Richtung Z der Welle 12, axial nach außen erstrecken. Mit anderen Worten sind das erste und zweite Wicklungsende 64A, 64B auf axial gegenüberliegenden Seiten des Statorkerns angeordnet. Wie in 1 gezeigt, ist das erste Wicklungsende 64A auf der Seite des Statorkerns 63, der benachbart zu dem Verdichtungsmechanismus 13 ist, angeordnet, und das zweite Wicklungsende 64B ist auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet.
Das erste Wicklungsende 64A ist in einem ersten Wicklungsendbereich A1 zwischen der ersten Endfläche 63B des Statorkerns 63 und dem Wellenstützelement 31 angeordnet. Der erste Wicklungsendbereich A1 ist zwischen dem Statorkern 63 und dem Verdichtungsmechanismus 13 vorgesehen.
Das zweite Wicklungsende 64B ist in einem zweiten Wicklungsendbereich A2, der in Bezug auf den Statorkern 63 gegenüberliegend zu dem ersten Wicklungsendbereich A1 angeordnet ist, oder zwischen der zweiten Endfläche 63C und der Innenfläche des Bodenabschnitts 21B des Sauggehäuses 21 angeordnet.
Die Einführlöcher 51, 52 sind zwischen dem Statorkern 63 und dem Verdichtungsmechanismus 13 ausgebildet und näher an dem Verdichtungsmechanismus 13 angeordnet als der Statorkern und mit dem ersten Wicklungsendbereich A1 verbunden. Kühlmittelgas in dem ersten Wicklungsendbereich A1 wird über eines der Einführlöcher 51, 52 in die Verdichtungskammer 43 gesaugt.
Die Saugöffnung 11A ist mit dem zweiten Wicklungsendbereich A2 in Verbindung. Die Saugöffnung 11A ist in der Umfangswand 21A des Gehäuses 11 an einer Stelle ausgebildet, die in Bezug auf den Statorkern 63 gegenüberliegend zu dem Verdichtungsmechanismus 13 ist, und ist in der radialen Richtung R der Welle 12 in Richtung des zweiten Wicklungsendbereichs A2 geöffnet. Mit anderen Worten ist die Saugöffnung 11A eher benachbart zu dem zweiten Wicklungsende 64B als zu dem ersten Wicklungsende 64A angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, ist der elektrische Verdichter 10 mit einem Wechselrichter 65 versehen, der den elektrischen Motor 14 antreibt. Der Wechselrichter 65 ist in einer zylindrischen Abdeckung 66 angeordnet, die an dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 befestigt und elektrisch mit der Wicklung 64 verbunden ist, und der Wechselrichter 65 ist elektrisch verbunden.
Der Statorkern 63, der an dem Gehäuse 11 montiert bzw. in dieses eingepasst ist, wird der Spannung von dem Gehäuse 11 ausgesetzt. Solch eine Spannung neigt dazu, groß zu werden, wenn der Statorkern 63 durch eine Schrumpfpassung an dem Gehäuse 11 montiert wird.
Der elektrische Verdichter 10 der vorliegenden Ausführungsform ist eingerichtet, die Spannung zu dem Statorkern 63 zu entlasten, während der elektrische Motor 14, insbesondere die Wicklungsenden 64A, 64B des elektrischen Motors 14, kühl ist. Das folgende wird solch eine Ausführung des elektrischen Verdichters 10 und der elektrischen Verbindung zwischen der Wicklung 64 und dem Wechselrichter 65 beschreiben.
Bezug nehmend auf die 1 und 2 weist das Sauggehäuse 21 einen Vorsprung 70 auf. Der Vorsprung 70 ist näher an der Saugöffnung 11A als die Welle 12 ausgebildet. Der Vorsprung 70 ist außerhalb der inneren Umfangsfläche 21C des Sauggehäuses 21 positioniert, die in radialer Richtung R der Welle 12 mit dem Statorkern in Kontakt ist. Der Vorsprung 70 erstreckt sich entlang der axialen Richtung Z der Welle 12.
Eine Hauptnut 71, die sich in der axialen Richtung Z der Welle 12 erstreckt, ist durch die Ausbildung des Vorsprungs 70 in dem Sauggehäuse 21 ausgebildet. Die Hauptnut 71 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 wirken zusammen, um einen Hauptdurchgang 72 auszubilden, durch den Kühlmittelgas in das Gehäuse 11 strömt. Wie in 2 gezeigt, ist der Teil der Umfangswand 21A des Sauggehäuses 21, der mit dem Vorsprung 70 korrespondiert, in vertikaler Richtung nach oben hervorstehend ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, ist der Hauptdurchgang 72 näher an der Saugöffnung 11A angeordnet als die Welle 12 und in Bezug auf die Welle 12 gegenüberliegend zu dem ersten Einführloch 51. Der Hauptdurchgang 72 ist bei den gegenüberliegenden axialen Enden geöffnet, um dadurch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Wicklungsendbereich A1, wo das erste Wicklungsende 64A angeordnet ist, und dem zweiten Wicklungsendbereich A2 bereitzustellen, wo das zweite Wicklungsende 64B angeordnet ist.
Die Saugöffnung 11A ist näher an dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses angeordnet als der Hauptdurchgang 72 und ist mit dem Hauptdurchgang 72 verbunden. Folglich sind die Saugöffnung 11A und das erste Einführloch 51 über den Hauptdurchgang 72 und den ersten Wicklungsendbereich A1 miteinander verbunden.
Es ist ein Clusterblock 23 in dem Hauptdurchgang 72 vorgesehen, der die Wicklung 64 und den Wechselrichter 65 elektrisch verbindet. Der Clusterblock 73 weist eine Kastenform auf und ist aus einem Isoliermaterial hergestellt. Der Clusterblock 73 weist in sich einen Verbindungsanschluss 74 auf, dessen ein Ende mit der Wicklung 64 verbunden ist. Das andere Ende des Verbindungsanschlusses 74 ist mit einem Ende eines hermetischen Anschlusses 75 verbunden, der in dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 angeordnet ist, und das andere Ende des hermetischen Anschlusses 75 ist mit dem Wechselrichter 65 verbunden. Dementsprechend sind die Wicklung 64 und der Wechselrichter 65 über den Verbindungsanschluss 74 und den hermetischen Anschluss 75 elektrisch verbunden. Der Clusterblock 73 ist in der radialen Richtung R der Welle 12 außerhalb des Statorkerns 63 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, ist sie in der axialen Richtung Z der Welle 12 gesehenen Querschnittsgröße des Clusterblocks 73 kleiner ausgebildet als der Hauptdurchgang 72 oder die Hauptnut 71, sodass ein Freiraum 76 zwischen einer äußeren Umfangsfläche 73A des Clusterblocks 73 und der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 und zwischen der inneren Fläche der Hauptnut 71 und der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet wird. Daher strömt das Kühlmittelgas durch den Freiraum 76 bei einer Position, wo der Clusterblock 73 in dem Hauptdurchgang 72 angeordnet ist. Folglich entspricht die minimale Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs 72 der Querschnittsfläche des Freiraums 76.
Der Vorsprung 70 erstreckt sich in axialer Richtung von dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 zu einer Position, die hinter der ersten Endfläche 63B des Statorkerns 63 liegt. Folglich erstreckt sich ein Teil des Vorsprungs 70 zu dem Bereich, der dem zweiten Wicklungsende 64B entspricht. Die Saugöffnung 11A ist durch die Umfangswand 21A des Sauggehäuses 21 ausgebildet, wo der Vorsprung 70 bei einer Position ausgebildet ist, bei welcher das zweite Wicklungsende 64B angeordnet ist. Zudem ist der Clusterblock 73 in dem Bereich zwischen der Saugöffnung 11A und dem zweiten Wicklungsende 64B und zudem in dem Hauptdurchgang 72 positioniert.
Wie in 2 gezeigt, weist das Sauggehäuse 21 ferner einen ersten Vorsprung 80A und einen zweiten Vorsprung 80B auf, die in radialer Richtung R der Welle 12 außerhalb der inneren Umfangsfläche 21C des Sauggehäuses 21 positioniert sind, die mit dem Statorkern 63 in Kontakt steht, und erstrecken sich in axialer Richtung parallel zu dem Vorsprung 70 in der axialen Richtung Z der Welle 12. Die Vorsprünge 80A und 80B sind mit einer im Wesentlichen identischen Form ausgebildet und so positioniert, dass die Vorsprünge 70, 80A und 80B winklig mit einem vorbestimmten Winkel voneinander beabstandet sind. Insbesondere sind die Vorsprünge 70, 80A, 80B mit einem Winkel von in etwa 120° winklig voneinander beabstandet.
Bezug nehmend auf 4, steht der erste Vorsprung 80A von dem Sauggehäuse 21 stufenförmig, d. h. bei der vorliegenden Ausführungsform mit zwei Stufen, hervor, sodass der Abschnitt des ersten Vorsprungs 80A, der dem Verdichtungsmechanismus 13 zugewandt ist, in der radialen Richtung R der Welle 12 weiter außen positioniert als der Abschnitt des ersten Vorsprungs 80A, welcher der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 zugewandt ist.
Wie in 2 gezeigt, weist das Sauggehäuse 21 eine erste Nut 81 und eine zweite Nut 82 auf, die von der inneren Umfangsfläche 21C des Sauggehäuses 21 ausgespart sind und hauptsächlich durch den ersten bzw. zweiten Vorsprung 80A, 80B ausgebildet werden. Die erste und zweite Nut 81, 82 erstrecken sich entlang der axialen Richtung Z der Welle 12.
Wie in 4 gezeigt, wird die Tiefe der ersten Nut 81 aufgrund der gestuften Ausführung des ersten Vorsprungs 80A verändert. Insbesondere schließt die erste Nut 81 einen ersten Nutabschnitt 91, welcher der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63, die an dessen zweiten Endfläche 63C angrenzt, zugewandt ist, und einen zweiten Nutabschnitt 92 ein, der mit dem ersten Nutabschnitt 91 in Verbindung steht und eine Tiefe aufweist, die größer ist als die des ersten Nutabschnitts 91. Der erste Nutabschnitt 91 der ersten Nut 81 ist auf der Seite des Stators 62 angeordnet, die benachbarte bzw. angrenzend zu dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 oder zu dem zweiten Wicklungsende 64B ist, und der zweite Nutabschnitt 92 der ersten Nut 81 ist auf der Seite angeordnet, die an den Verdichtungsmechanismus 13 oder an das erste Wicklungsende 64A angrenzt. Mit anderen Worten ist der zweite Nutabschnitt 92 näher an dem Verdichtungsmechanismus 13 angeordnet als der erste Nutabschnitt 91.
Der erste Nutabschnitt 91 weist ein erstes Ende 91A, das in der axialen Richtung Z der Welle 12 zwischen dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 und der zweiten Endfläche 63C des Statorkerns 63 angeordnet ist, und ein zweites Ende 91B auf, das mit einem ersten Ende 92A des zweiten Nutabschnitts 92 durch einen ersten gestuften Abschnitt 94A verbunden ist. Mit anderen Worten sind der erste Nutabschnitt 91 und der zweite Nutabschnitt 92 in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung Z der Welle 12 von dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 in Richtung des Verdichtungsmechanismus 13 durchgängig ausgebildet. Der erste gestufte Abschnitt 94A ist näher an der zweiten Endfläche 63C des Statorkerns 63 angeordnet als die erste Endfläche 63B.
Der erste Nutabschnitt 91 der ersten Nut erstreckt sich in der axialen Richtung Z der Welle 12 über die zweite Endfläche 63C des Statorkerns 63, sodass ein Teil des zweiten Wicklungsendes 64B und der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 dem ersten Nutabschnitt 91 zugewandt ist. Der zweite Nutabschnitt 92 ist sich in der radialen Richtung R der Welle 12 in einer zu einem Teil der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 zugewandten Beziehung erstreckend angeordnet. Der zweite Nutabschnitt 92 weist eine axiale Abmessung auf, die größer ist als die des ersten Nutabschnitts 91.
Die erste Nut 81 schließt ferner einen dritten Nutabschnitt 93 ein, der eine Tiefe aufweist, die größer ist als die des zweiten Nutabschnitts 91. Der dritte Nutabschnitt 93 ist gegenüberliegend zu dem ersten Nutabschnitt 91, mit dem zweiten Nutabschnitt 92 dazwischen positioniert, und in der Umgebung des Verdichtungsmechanismus 13 angeordnet. Der dritte Nutabschnitt 93 weist ein erstes Ende 93A auf, das über einen zweiten gestuften Abschnitt 94B mit einem zweiten Ende 92B des zweiten Nutabschnitts 92 verbunden ist. Folglich sind der erste Nutabschnitt 91, der zweite Nutabschnitt 92 und der dritte Nutabschnitt 93 in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung Z der Welle 12 von der Seite des Bodenabschnitts 21B in Richtung des Verdichtungsmechanismus ausgebildet. Der zweite gestufte Abschnitt 94B ist in der axialen Richtung Z der Welle 12 näher an dem Bodenabschnitt 21B angeordnet als die erste Endfläche 63B des Statorkerns.
Der dritte Nutabschnitt 93 der ersten Nut 81 erstreckt sich so, dass er einem Teil der äußeren Umfangsfläche 63A und dem ersten Wicklungsende 64A zugewandt ist. Das zweite Ende 93B des dritten Nutabschnitts 93 ist mit dem ersten Einführloch 51 verbunden. Mit anderen Worten korrespondiert die erste Nut 81 in der axialen Richtung Z der Welle 12 mit dem ersten Einführloch 51.
Das erste Ende 91A des ersten Nutabschnitts 91, das ein Ende der ersten Nut 81 in dessen Erstreckungsrichtung ausbildet, ist zwischen dem Bodenabschnitt 21B des Sauggehäuses 21 und der zweiten Endfläche 63C des Statorkerns 63 positioniert, und das zweite Ende 93B des dritten Nutabschnitts 93, welches das andere Ende der ersten Nut 81 ausbildet, ist zwischen dem Verdichtungsmechanismus 13 und der ersten Endfläche 63B des Statorkerns 63 positioniert. Insbesondere ist die erste Nut 81 entlang der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet, mit den gegenüberliegenden Enden der ersten Nut 81 über deren Erstreckungsrichtung hinaus positioniert, die respektive von den Endflächen 63B, 63C des Statorkerns 63 hervorstehen. Mit anderen Worten ist die erste Nut 81 so angeordnet, dass sie den ersten Wicklungsendbereich A1 und den zweiten Wicklungsendbereich A2 verbindet.
Wie in 4 gezeigt, ist die Bodenfläche der ersten Nut 81 auf gestufte Weise von der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 getrennt, sodass der Abstand von der Bodenfläche der ersten Nut 81 zu der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63, gemessen in der radialen Richtung R der Welle 12, in dem zweiten Nutabschnitt 92 größer ist als der in dem ersten Nutabschnitt 91, und der Abstand von der Bodenfläche der ersten Nut 81 zu der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 bei dem dritten Nutabschnitt 93 größer ist als der bei dem zweiten Nutabschnitt 92. Folglich ist die Bodenfläche des dritten Nutabschnitts 93 der ersten Nut 81 mit der inneren Fläche eines Teils des Sauggehäuses 21, die hervorsteht und das erste Einführloch 51 ausbildet, durchgängig ausgebildet.
Wie in 3 gezeigt, sind die Breiten des ersten, zweiten und dritten Nutabschnitts 91, 92, 93 der ersten Nut 81 oder die Abmessung der jeweiligen Nutabschnitte, gemessen in der Umfangsrichtung des Sauggehäuses 21, im Wesentlichen gleich. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung müssen die Breiten des ersten, zweiten und dritten Nutabschnitts 91, 92, 93 jedoch nicht die Gleichen sein, sondern können ausgebildet sein, sodass sie in Richtung des Verdichtungsmechanismus 13 zunehmen oder abnehmen. Alternativ kann sich die Breite von einem der Nutabschnitte 91, 92, 93 von denen der anderen Nutabschnitte unterscheiden. Es ist anzumerken, dass die „Tiefe” der Nutabschnitte 91, 92, 93 die Abmessung des ersten, zweiten und dritten Nutabschnitts 91, 92, 93, gemessen von der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 zu den Bodenflächen der jeweiligen Nutabschnitte, wiedergibt.
Wie in 4 gezeigt, wird in dem Gehäuse 11 durch die erste Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ein erster Nebendurchgang 100 ausgebildet, durch den ein Kühlmittelgas strömt. Mit anderen Worten wird die erste Nut 81 durch die äußere Umfangsfläche des Statorkerns 63 geschlossen, um den ersten Durchgang 100 auszubilden. Der erste Nebendurchgang 100 stellt eine fluide Verbindung zwischen dem ersten Wicklungsendbereich A1 und dem zweiten Wicklungsendbereich A2 bereit.
Die Querschnittsfläche des ersten Nebendurchgangs 100 ist in ihrer axialen Position variable, da die erste Nut 81 durch den ersten und zweiten und dritten Nutabschnitt 91, 92, 93 mit unterschiedlichen Tiefen ausgebildet ist. Insbesondere schließt der erste Nebendurchgang 100 einen ersten Durchgangsabschnitt 101, der durch den ersten Abschnitt 91 der ersten Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet ist, und einen zweiten Durchgangsabschnitt 102 ein, der durch den zweiten Nutabschnitt 92 der ersten Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet wird und größer ist als der erste Durchgangsabschnitt 101. Der erste Nebendurchgang 100 schließt ferner einen dritten Durchgangsabschnitt 103 ein, der durch den dritten Nutabschnitt 93 der ersten Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet wird und größer ist als der zweite Durchgangsabschnitt 102. Folglich ist die Querschnittsfläche des ersten Durchgangsabschnitts 101 kleiner als die des zweiten Durchgangsabschnitts 102, und die Querschnittsfläche des zweiten Durchgangsabschnitt 102 des ersten Nebendurchgangs 100 ist kleiner als die des dritten Durchgangsabschnitts 103. Folglich weist der erste Durchgangsabschnitt 101 für den Kühlmittelstrom die kleinste Querschnittsfläche in dem ersten Nebendurchgang 100 auf.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich der zweite Durchgangsabschnitt 102 des ersten Nebendurchgangs 100 in der axialen Richtung Z der Welle 12 in Richtung des ersten Einfuhrlochs 51 und der dritte Durchgangsabschnitt 103 des ersten Nebendurchgangs 100 ist mit dem ersten Einführloch 51 in Verbindung. Der dritte Durchgangsabschnitt 103 des ersten Nebendurchgangs 100 wird durch den dritten Nutabschnitt 93 der ersten Nut 81 ausgebildet, welcher der äußeren Umfangsfläche 63A und dem ersten Wicklungsende 64A zugewandt ausgebildet ist.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist die Querschnittsfläche des ersten Nebendurchgangs 100 kleiner als die des Hauptdurchgangs 72. Der erste Durchgangsabschnitt 101 mit der kleinsten Querschnittsfläche in dem ersten Nebendurchgang 101 ist weiterhin kleiner als der Freiraum 76 des Hauptdurchgangs 72 in Bezug auf die Querschnittsfläche. Zudem ist die Querschnittsfläche des zweiten Durchgangsabschnitts 102 des ersten Nebendurchgangs 100 kleiner als die des Freiraums 76.
Darüber hinaus wirken die zweite Nut 82, die durch den zweiten Vorsprung 80B ausgebildet ist und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 zusammen, um, wie in 2 gezeigt, einen zweiten Nebendurchgang 104 auszubilden. Der zweite Nebendurchgang 104 ist mit Ausnahme seiner Winkelposition im Wesentlichen mit einer zu dem ersten Nebendurchgang 100 identischen Form ausgebildet, d. h., dass der zweite Nebendurchgang 104 bei einer Position angeordnet ist, die im Wesentlichen mit 120° von dem ersten Nebendurchgang 100 beabstandet ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist eine Vielzahl von Hilfsnuten 105 (drei bei der vorliegenden Ausführungsform) in dem Sauggehäuse des Gehäuses 11 zusätzlich zu der Hauptnut 71 und der ersten und zweiten Nut 81, 82 ausgebildet. Die Hilfsnuten 105 sind mit einer äquidistanten Winkelbeabstandung angeordnet, sodass jede Hilfsnut 105 zwischen zwei beliebigen benachbarten Nuten positioniert ist, sodass sie, wie in 2 gezeigt, nicht in die Hauptnut 71 und die Nuten 81, 82 eingreift. Insbesondere sind die Hilfsnuten 105 mit einem regelmäßigen Abstand von 120° ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich die Hilfsnut 105 in der axialen Richtung Z der Welle 12 und weist eine axiale Abmessung auf, die größer ist als jener des Statorkerns 63. Die gegenüberliegenden Enden der Hilfsnut 105 erstrecken sich über die Endflächen 63B bzw. 63C des Statorkerns 63 hinaus. Mit anderen Worten ist die Hilfsnut 105 sich zwischen dem ersten Wicklungsendbereich A1 und dem zweiten Wicklungsendbereich A2 erstreckend angeordnet. Die drei Hilfsnuten 105 weisen über ihre axiale Länge die gleiche Tiefe auf.
Die Hilfsnut 105 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 wirken zusammen, um einen Hilfsdurchgang 106 auszubilden, durch den in dem Sauggehäuse 21 Kühlmittelgas strömt. Der Hilfsdurchgang 106 stellt eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Wicklungsendbereich A1 und dem zweiten Wicklungsendbereich A2 bereit. Der Hilfsdurchgang 106 weist eine festgelegte Querschnittsfläche unabhängig von dessen axialer Position auf, die kleiner ist als die minimale Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs 72. Insbesondere ist die Querschnittsfläche des Hilfsdurchgangs 106 bei der vorliegenden Ausführungsform kleiner eingestellt als die Querschnittsfläche des ersten Durchgangsabschnitts 101 des ersten Nebendurchgangs 100.
Bei dem elektrischen Verdichter 10 der vorliegenden Ausführungsform ist die minimale Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs 72 größer als die Summe der minimalen Querschnittsflächen der Nebendurchgänge 100, 104 und der Hilfsdurchgänge 106.
Das Sauggehäuse 21 weist in dessen inneren Umfangsfläche 21C eine Ringnut 107 auf, die sich in der Umfangsrichtung des Sauggehäuses 21 erstreckend ausgebildet ist und mit einem Längsende der ersten Nut 81 oder mit dem ersten Ende 1A des ersten Nutabschnitts 91 der ersten Nut in Verbindung steht. Die Ringnut 107 ist bei einer Position ausgebildet, die in der radialen Richtung R der Welle 12 der Kante zwischen der äußeren Umfangsfläche 63A und der ersten Endfläche 63B des Statorkerns 63 zugewandt ist. Die Ringnut 107 dient als Freiraum, der einem Eingriff zwischen der Kante des Statorkerns 63 und dem Sauggehäuse 21 vorbeugt, was wiederum verhindert, dass die magnetischen Stahlbleche durch irgendeinen Kontakt zwischen der Kante und dem Sauggehäuse 21 getrennt werden.
Das Folgende beschreibt den Betrieb des elektrischen Verdichters der oben beschriebenen Ausführungsform.
Die aufgrund der Montage des Statorkerns 63 an dem Gehäuse 11 aufgebrachte Spannung auf den Statorkern 63 wird durch die Hauptnut 71, die erste und zweite Nut 81, 82 und die Hilfsnuten 105 entlastet. Insbesondere wird die auf den Statorkern 63 aufgebrachte Spannung durch eine Verformung der Wände des Gehäuses 11, dass die Hauptnut 71, die erste und zweite Nut 81, 82 und Hilfsnuten 105 ausbildet, entlastet. Aufgrund der Bereitstellung der Nuten 81, 82 und der Hilfsnut 105 weist das Gehäuse 11 darin die Durchgänge 100, 104 und den Hilfsdurchgang 106 genauso wie den Hauptdurchgang 72 auf.
Über die Saugöffnung 11A eingeführtes Kühlmittelgas strömt durch den zweiten Wicklungsendbereich A2 und den Hauptdurchgang 72 in Richtung des ersten Wicklungsendbereichs A1. Dann wird das Kühlmittelgas in dem ersten Wicklungsendbereich A1 über eines des ersten und zweiten Einführlochs 51, 52 in die Verdichtungskammer 43 des Verdichtungsmechanismus 13 gesaugt. Da das erste Einführloch 51 größer ist als das zweite Einführloch 52, wird das durch den Hauptdurchgang 72 strömende Kühlmittelgas R vorzugsweise in das erste Einführloch 51 geführt, das in Bezug auf die Welle 12 gegenüberliegend zu dem Hauptdurchgang 72 positioniert ist, anstatt in das zweite Einführloch 52.
Ein Teil des in dem zweite Wicklungsendbereich A2 geströmten Kühlmittelgases strömt durch den ersten und zweiten Nebendurchgang 100, 104 und den Hilfsdurchgang 106 in den ersten Wicklungsendbereich A1, der dann über eines der Einführlöcher 51, 52 in die Verdichtungskammer 43 eingeführt wird. Da die Querschnittsfläche des ersten und zweiten Nebendurchgangs 100, 104 und des Hilfsdurchgangs 106 kleiner sind als die des Hauptdurchgangs 72, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittelgases, das durch den Nebendurchgang 100, 104 und den Hilfsdurchgang 106 strömt, kleiner als die durch den Hauptdurchgang 72.
Der elektrische Verdichter 10 der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Effekte.

(1) Der elektrische Verdichter 10 schließt die Welle 12, den Verdichtungsmechanismus 13, der durch die Drehung der Welle 12 Kühlmittelgas verdichtet, den elektrischen Motor 14, der die Welle für eine Drehung antreibt, und das Gehäuse 11 ein, das darin die Welle 12, den Verdichtungsmechanismus 13 und den elektrischen Motor 14 aufnimmt. Der elektrische Motor 14 schließt den Stator 62, der den zylindrischen Statorkern 63 in das Gehäuse 11 eingepasst bzw. montiert aufweist, und die Wicklung 64 ein, die auf den Statorkern 63 gewickelt ist. Das Sauggehäuse 21 des Gehäuses 11 weist die innere Umfangsfläche 21C, die mit der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 in Kontakt ist, und die Saugöffnung 11A auf, die in Bezug auf den Statorkern 63 gegenüberliegend zu dem Verdichtungsmechanismus 13 angeordnet ist.

Das Gehäuse 11 weist den Hauptdurchgang 72 auf, durch den Kühlmittelgas strömt, und den Hauptdurchgang 72, der sich in der axialen Richtung Z der Welle 12 erstreckt, ist in dem Gehäuse 11 näher an der Saugöffnung 11A als die Welle 12 angeordnet. Das Wellenstützelement 31 des elektrischen Verdichters 10 weist das erste Einführloch 51 auf, das Kühlmittelgas einführt, welches von der Saugöffnung 11A in den Verdichtungsmechanismus 13 (insbesondere die Verdichtungskammer 43) eingeführt wird. Das erste Einführloch 51 ist näher an dem Verdichtungsmechanismus 13 angeordnet als der Statorkern 63 und in Bezug auf die Welle auf der Seite, die dem Hauptdurchgang 72 gegenüberliegt. Die Saugöffnung 11A und das erste Einführloch 51 sind über den Hauptdurchgang 72 und ebenso den ersten Wicklungsendbereich A1, der auf der Seite des Statorkerns 63 angeordnet ist, der an den Verdichtungsmechanismus 13 zwischen der ersten Endfläche 63B des Statorkerns 63 und dem Wellenstützelement 31 angrenzt und wo das erste Wicklungsende 64A angeordnet ist, miteinander verbunden sind. Folglich strömt das Kühlmittelgas, das durch die Saugöffnung 11A in das Gehäuse 11 eingeführt wird, durch den Hauptdurchgang 72 und den ersten Wicklungsendbereich A1 in Richtung des ersten Einführlochs 51. Da das erste Einführloch 51 und der Hauptdurchgang 72 in radialer Richtung in dem Sauggehäuse 21 einander gegenüberliegend angeordnet sind, ist der Strömungspfad des Kühlmittelgases lang ausgeführt, mit dem Ergebnis, dass das erste Wicklungsende 64A effektiv gekühlt werden kann. Dementsprechend kann die Wicklung 64 des elektrischen Motors 14 in dem Gehäuse 11 durch Verwendung des Kühlmittelgases effektiv gekühlt werden.
Das Gehäuse 11 weist ferner die erste Nut 81 auf, die von der inneren Umfangsfläche 21C ausgespart ist, welche mit der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 in Kontakt gehalten wird und sich in der axialen Richtung Z der Welle 12 erstreckt. Die erste Nut 81 weist den ersten Nutabschnitt 91, der in radialer Richtung der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 in der radialen Richtung R der Welle zugewandt angeordnet ist, und den zweiten Nutabschnitt 92 auf, der weiter bzw. stärker ausgespart als der erste Nutabschnitt 91 ist und mit diesem in Verbindung steht. Die Querschnittsfläche des ersten Nebendurchgangs 100, der durch den ersten Nutabschnitt 91 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet wird, ist kleiner als die des Hauptdurchgangs 72.
Bei dem elektrischen Verdichter 10, der eine solche Ausführung aufweist, hilft die Ausbildung der ersten Nut 81, die von dem Gehäuse 11 auf den Statorkern 63 aufgebrachte Spannung zu entlasten, was den Statorkern 63 gegen die Verformung schützen kann, die durch die Spannung verursacht wird, welche von dem Gehäuse 11 auf den Statorkern 63 aufgebracht wird, wenn der Statorkern 63 an dem Gehäuse 11 montiert wird.
Vom Standpunkt der Spannungsentlastung sollte die erste Nut 81 vorzugsweise tiefer ausgespart sein. Wenn die erste Nut 81 jedoch tiefer ausgespart ist, wird die Querschnittsfläche des ersten Nebendurchgangs 100, der durch die erste Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet ist, größer, was verursacht, dass das Kühlmittelgas vorzugsweise durch den ersten Nebendurchgang 100 anstatt des Hauptdurchgangs 72 geführt wird und strömt. Dies kann den Strom aus Kühlmittelgas in dem Hauptdurchgang 72 vermindern, wodurch die effiziente Kühlung des ersten Wicklungsendes 64A mit dem Ergebnis behindert wird, dass die Kühlung der Wicklung 64 vermindert werden kann.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die erste Nut 81 andererseits mit dem ersten Nutabschnitt 91 und dem zweiten Nutabschnitt 92 ausgebildet, die unterschiedliche Tiefen aufweisen, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittelgases, das durch die erste Nut 81 strömt, durch den erste Nutabschnitt 91 der ersten Nut 81 reguliert wird. Da der erste Durchgangsabschnitt 101 des ersten Nebendurchgangs 100, der durch den ersten Nutabschnitt 91 der ersten Nut 81 ausgebildet wird, und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 die Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als die des Hauptdurchgangs 72, ist es wahrscheinlicher, dass das Kühlmittelgas durch den Hauptdurchgang 72 strömt. Dies beugt einer Verminderung des Effekts der Kühlung der Wicklung 64 vor, die durch den reduzierten Kühlmittelgasstrom in dem Hauptdurchgang 72 verursacht wird. Zusätzlich kann die Ausbildung des zweiten Nutabschnitts 92, der tiefer ausgespart ist als der erste Nutabschnitt 91, helfen, die von dem Gehäuse 11 auf den Statorkern 63 aufgebrachte Spannung effektiv zu entlasten. Als Ergebnis hält der elektrische Verdichter 10 der vorliegenden Ausführungsform eine effiziente Kühlung der Wicklung 64 aufrecht, während er die Spannung auf den Statorkern 63 entlastet.

(2) Der zweite Nutabschnitt 92 der ersten Nut 81 ist näher an dem Verdichtungsmechanismus 13 positioniert als der erste Nutabschnitt 91, und der zweite Durchgangsabschnitt 102 des ersten Nebendurchgangs 100, der durch den zweiten Nutabschnitt 92 der ersten Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet wird, erstreckt sich in Richtung des ersten Einführlochs 51. Folglich wird das Kühlmittelgas, das durch den ersten Nebendurchgang 100 strömt, störungsfrei in das erste Einführloch 51 gesaugt. Daher wird das Kühlmittelgas, welches durch den Hauptdurchgang 72 und den ersten Wicklungsendbereich A1 strömt, nicht durch das Kühlmittelgas behindert, das durch den ersten Nebendurchgang 100 strömt, mit dem Ergebnis, dass das Kühlmittelgas dem ersten Einführloch 51 beständig zugeführt wird.
(3) Der Statorkern 63 weist an seinen gegenüberliegenden Enden ein Paar Wicklungsenden 64A, 64B der Wicklung 64 auf. Die Saugöffnung 11A und das erste Einführloch 51 sind miteinander über den Hauptdurchgang 72 und den ersten Wicklungsendbereich A1, der in der Umgebung des Verdichtungsmechanismus 13 positioniert ist und wo das erste Wicklungsende 64A angeordnet ist, verbunden. Die Saugöffnung 11A ist angrenzend bzw. benachbart zu dem zweiten Wicklungsendbereich A2 angeordnet, wo das zweite Wicklungsende 64B angeordnet ist. Folglich wird das Kühlmittelgas, das durch die Saugöffnung 11A gesaugt wird, aufgeteilt, um durch den ersten und zweiten Wicklungsendbereich A1, A2 zu strömen, sodass das erste und zweite Wicklungsende 64A, 64B effektiv gekühlt werden.
(4) Der erste Nebendurchgang 100, der durch die erste Nut 81 und die äußere Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 ausgebildet wird, stellt eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und zweiten Wicklungsendbereich A1, A2 bereit. Das Kühlmittelgas in dem zweiten Wicklungsendbereich A2 gelangt durch den ersten Nebendurchgang 100 und den ersten Wicklungsendbereich A1 und wird in das erste Einführloch 51 gesaugt, was zulässt, dass das Kühlmittelgas in dem zweiten Wicklungsendbereich A2 in Richtung des ersten Wicklungsendbereichs A1 strömt, ohne in dem zweiten Wicklungsendbereich A2 stehen zu bleiben.

Wenn das durch die Saugöffnung 11A angesaugte Kühlmittelgas aus irgendeinem Grund in eine Flüssigkeit umgewandelt wird, kann die Kühlmittelflüssigkeit in dem zweiten Wicklungsendbereich A2 stehen bleiben, was verursachen kann, dass das zweite Wicklungsende 64B in der Kühlmittelflüssigkeit getränkt wird und die Isolierung der Wicklung 64 dementsprechend herabgesetzt wird. In Übereinstimmung mit dem elektrischen Verdichter 10 der vorliegenden Ausführungsform kann so einem Ärgernis vorgebeugt werden, da die Kühlmittelflüssigkeit durch den ersten Nebendurchgang 100 strömen und durch das erste Einführloch 51 entladen werden kann.

(5) Der elektrische Verdichter 10 weist das zweite Einführloch 52, das in Bezug auf die Welle 12 in radialer Richtung gegenüberliegend zu dem ersten Einführloch 51 angeordnet ist und das Kühlmittelgas in den Verdichtungsmechanismus 13 einführt, aufweist, und das erste Einführloch 51 ist größer ausgebildet als das zweite Einführloch 52. Die Ausbildung des zweiten Einführlochs 52 lässt zu, dass das durch die Saugöffnung 11A eingesaugte Kühlmittelgas auf einfache Weise zu dem Verdichtungsmechanismus 13 geführt wird. Da das erste Einführloch 51 größer ist als das zweite Einführloch 52, strömt das Kühlmittelgas vorzugsweise zu dem ersten Einführloch 51. Daher beugt die Ausbildung des zweiten Einführlochs 52 nicht der Kühlung des ersten Wicklungsendes 64A vor.
(6) Das Gehäuse 11 weist die Hilfsnut 105 auf, welche den Hilfsdurchgang 106 mit einer festgelegten Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als die des Hauptdurchgangs 72, was dabei hilft, die auf den Statorkern 63 aufgebrachte Spannung weiter zu entlasten.

Ein Teil des Sauggehäuses 21 steht in der radialen Richtung R der Welle 12 vor, sodass es die erste und zweite Nut 81, 82 ausbildet, die Tiefen aufweisen, die sich bezüglich ihrer axialen Positionen verändern. Dies kann verursachen, dass das Sauggehäuse groß wird. Jedoch kann der Hilfsdurchgang 106, der die festgelegte Tiefe und die Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als die des Hauptdurchgangs 72, durch Ausbilden einer Aussparung anstatt eines Vorsprungs in der inneren Umfangsfläche 21C in dem Sauggehäuse 21 ausgebildet werden. Die Kombination der ersten und zweiten Nut 81, 82 und der Hilfsnut 105 erfüllen das Erfordernis der Spannungsentlastung des Statorkerns 63 und des Vorbeugens, dass das Gehäuse 11 groß wird.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene bzw. vielfältige Weise, wie nachfolgend exemplarisch dargestellt, abgewandelt werden.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform 2 Nuten 81, 82 in dem Gehäuse 11 ausgebildet sind, können drei oder mehr Nuten, wie zum Beispiel 81, 82, ausgebildet sein. Eine der Nuten 81, 82 kann weggelassen werden.
Die Hilfsnuten 105 müssen nicht notwendigerweise ausgebildet sein.
In der ersten Nut 81 kam der dritte Nutabschnitt 93 weggelassen werden und der zweite Nutabschnitt 92 kann zu dem ersten Einführloch 51 verlängert werden. Alternativ kann der zweite Nutabschnitt 92 weggelassen werden und entweder der erste Nutabschnitt 91 oder der dritte Nutabschnitt 93 kann verlängert werden. In diesem Fall entspricht der dritte Nutabschnitt 93 dem zweiten Nutabschnitt der vorliegenden Erfindung.
Alternativ kann der erste Nutabschnitt 91 weggelassen werden und der zweite Nutabschnitt 92 kann verlängert werden. In diesem Fall entsprechend der zweite Nutabschnitt 92 und der dritte Nutabschnitt 93 dem ersten Nutabschnitt bzw. dem zweiten Nutabschnitt der vorliegenden Erfindung.
Der zweite gestufte Abschnitt 94B kann bei einer Position ausgebildet sein, die näher an dem Verdichtungsmechanismus 13 als die erste Endfläche 63B des Statorkerns 63 ist. In diesem Fall wird der dritte Durchgangsabschnitt 103 des ersten Nebendurchgangs 100 weggelassen.
Das zweite Einführloch 52 muss nicht notwendigerweise ausgebildet sein.
Der Statorkern 63 muss nicht notwendigerweise an dem Gehäuse 11 durch eine Schrumpfpassung montiert sein, sondern kann durch ein beliebiges anderes Mittel montiert werden.
Obwohl der Clusterblock 73 bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Hauptdurchgang 72 bereitgestellt wird, kann der Clusterblock 73 bei irgendeiner beliebigen Position angeordnet sein. Alternativ muss der Clusterblock 73 nicht notwendigerweise ausgebildet werden. Mit anderen Worten kann die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Motor 14 und dem Wechselrichter 65 auf geeignete Weise ausgeführt werden.
Der Hauptdurchgang 72 kann durch eine Nut ausgebildet werden, die in dem Statorkern 63 ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Größe des Gehäuses 11 vermindert werden.
Die Vorsprünge 80A, 80B müssen nicht notwendigerweise in dem Sauggehäuse 21 ausgebildet sein. Stattdessen können die erste und zweite Nut 81, 82 durch eine Veränderung der Dicke der Umfangswand 21A des Sauggehäuses 21 ausgebildet sein.
Die Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs 72 muss nicht notwendigerweise entlang der axialen Richtung des Sauggehäuses 21 veränderlich sein. Mit anderen Worten kann der Hauptdurchgang entlang seiner gesamten axialen Länge eine festgelegte bzw. konstante Querschnittsfläche aufweisen.
Die erste Nut 81 muss nicht notwendigerweise eine Fluidverbindung zwischen den Wicklungsendbereichen A1, A2 bereitstellen. Beispielsweise kann die erste Nut 81 mit deren einem Ende bei einer Position angeordnet ausgebildet sein, die der äußeren Umfangsfläche 63A des Statorkerns 63 zugewandt ist.
Das erste Einführloch 51 und der Hauptdurchgang 72 können durch Positionen von 180° in der Umfangsrichtung des Gehäuses 11 voneinander beabstandet sein. Mit anderen Worten können das erste Einführloch 51 und der Hauptdurchgang 72 geeignet angeordnet sein, solange sie auf in radialer Richtung gegenüberliegenden Seiten voneinander angeordnet sind. Insbesondere können das erste Einführloch 51 und der Hauptdurchgang 72 so angeordnet sein, dass ein innerer Winkel zwischen einer gedachten Linie, die sich in der radialen Richtung R der Welle 12 zwischen dem ersten Einführloch 51 und der Achse L der Welle 12 erstreckt, und einer anderen gedachten Linie, die sich in der radialen Richtung R der Welle 12 zwischen dem Hauptdurchgang 72 und der Achse L der Welle 12 erstreckt, 90° oder größer sein.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen beliebigen Typ von Verdichtungsmechanismus anwendbar.
Der elektrische Verdichter 10 der vorliegenden Erfindung kann an einer beliebigen anderen Maschine als ein Fahrzeug montiert sein.
Der elektrische Verdichter 10 kann für beliebige andere Einrichtungen verwendet werden als die Fahrzeugklimaanlage. Wenn der elektrische Verdichter 10 beispielsweise an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert ist, in dem eine Brennstoffzellenbatterie an dem Fahrzeug montiert ist, kann der elektrische Verdichter 10 als Luftzuführeinrichtung verwendet werden, die der Brennstoffzellenbatterie Luft zuführt. Mit anderen Worten kann der elektrische Verdichter verwendet werden, um ein beliebiges Fluid zu verdichten, wie zum Beispiel ein Kühlmittel und Luft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2005-201108 [0002]

Claims

Elektrischer Verdichter (10) mit: einer Welle (12); einem elektrischen Motor (14) zum drehenden Antreiben der Welle (12); einem Verdichtungsmechanismus (13) zum Verdichten eines Fluids durch die Drehung der Welle (12); und einem zylindrischen Gehäuse (11), das darin die Welle (12), den Verdichtungsmechanismus (13) und den elektrischen Motor (14) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (14) einen Stator (62) einschließlich eines zylindrischen Statorkerns (63), der in dem Gehäuse (11) montiert ist, und einer Wicklung (64) aufweist, die auf den Statorkern (63) gewickelt ist, wobei die Wicklung (64) ein Wicklungsende (64A) aufweist, wobei das Gehäuse (11) eine innere Umfangsfläche (21C), die mit einer äußeren Umfangsfläche (63A) des Statorkerns (63) in Kontakt steht, und eine Saugöffnung (11A) aufweist, die in Bezug auf den Statorkern (63) gegenüberliegend zu dem Verdichtungsmechanismus (13) ausgebildet ist und durch die Fluid eingeführt wird, wobei ein Hauptdurchgang (72) zwischen der inneren Umfangsfläche (21C) des Gehäuses (11) und der äußeren Umfangsfläche (63A) des Statorkerns (63) ausgebildet ist, sodass er sich entlang einer axialen Richtung (Z) der Welle (12) erstreckt, wobei der Hauptdurchgang (72) in Bezug auf die Welle (12) auf der gleichen Seite wie die Saugöffnung (11A) angeordnet ist und durch den das Fluid strömt, wobei ein Einführloch (51) zwischen dem Verdichtungsmechanismus (13) und dem elektrischen Motor (14) bereitgestellt ist und durch welches das Fluid in den Verdichtungsmechanismus (13) eingeführt wird, wobei das Einführloch (51) in Bezug auf die Welle (12) gegenüberliegend von dem Hauptdurchgang (72) angeordnet ist, wobei die Saugöffnung (11A) und das Einführloch (51) über den Hauptdurchgang (72) und einen Wicklungsendbereich (A1) miteinander verbunden sind, in dem das Wicklungsende (64A, 64B) angeordnet ist, wobei der Wicklungsendbereich (A1) zwischen dem Statorkern (63) und dem Verdichtungsmechanismus (13) bereitgestellt ist, wobei das Gehäuse (11) eine Nut (81) aufweist, die von der inneren Umfangsfläche (21C) des Gehäuses (11) ausgespart ist und sich entlang der axialen Richtung (Z) der Welle (12) erstreckt, wobei die Nut (81) einen ersten Nutabschnitt (91) und einen zweiten Nutabschnitt (92) aufweist, der mit dem ersten Nutabschnitt (91) in Verbindung steht und eine Tiefe aufweist, die größer ist als die des ersten Nutabschnitts (91), wobei der erste Nutabschnitt (91) zumindest teilweise durch die äußere Umfangsfläche (63A) des Statorkerns (63) geschlossen ist, um einen ersten Durchgangsabschnitt (101) auszubilden, und wobei eine Querschnittsfläche des ersten Durchgangsabschnitts (101) kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs (72).
Elektrischer Verdichter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nutabschnitt (92) näher an dem Verdichtungsmechanismus (13) angeordnet ist als der erste Nutabschnitt (91), und wobei der zweite Nutabschnitt (92) zumindest teilweise durch die äußere Umfangsfläche (63A) des Statorkerns (63) geschlossen ist, um einen zweiten Durchgangsabschnitt (102) auszubilden, der sich in Richtung des Einführlochs (51) erstreckt.
Elektrischer Verdichter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wicklungsende (64A) ein erstes Wicklungsende (64A) ist, wobei die Wicklung (64) zusätzlich zu dem ersten Wicklungsende (64A) ein zweites Wicklungsende (64B) aufweist, das erste Wicklungsende (64A) und das zweite Wicklungsende (64B) auf in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten des Statorkerns (63) angeordnet sind, das erste Wicklungsende (64A) näher an dem Verdichtungsmechanismus (13) ist als das zweite Wicklungsende (64B), das zweite Wicklungsende (64B) näher an der Saugöffnung (11A) ist als das erste Wicklungsende (64A), der Wicklungsendbereich ein erster Wicklungsendbereich (A1) ist, in dem das erste Wicklungsende (64A) angeordnet ist, ein zweiter Wicklungsendbereich (A2) in Bezug auf den Statorkern (63) gegenüberliegend zu dem ersten Wicklungsendbereich (A1) angeordnet ist und in dem das zweite Wicklungsende (64B) angeordnet ist, und die Saugöffnung (11A) in Richtung des zweiten Wicklungsendbereichs (A2) geöffnet ist.
Elektrischer Verdichter (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (81) teilweise durch die äußere Umfangsfläche (63A) des Statorkerns (63) geschlossen ist, um einen Nebendurchgang (100) auszubilden, der eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Wicklungsendbereich (A1) und dem zweiten Wicklungsendbereich (A2) bereitstellt.
Elektrischer Verdichter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführloch (51) ein erstes Einführloch (51) ist, wobei der elektrische Verdichter (10) ferner ein zweites Einführloch (52) aufweist, das in Bezug auf die Welle (12) gegenüberliegend zu dem ersten Einführloch (51) angeordnet ist und durch das das Fluid in den Verdichtungsmechanismus (13) einführbar ist, und wobei das erste Einführloch größer ist als das zweite Einführloch (52).
Elektrischer Verdichter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) eine Hilfsnut (105) aufweist, die teilweise durch die äußere Umfangsfläche (63A) des Statorkerns (63) geschlossen ist, um einen Hilfsdurchgang (106) mit einer festgelegten Querschnittsfläche auszubilden, die kleiner ist als die Querschnittsfläche des Hauptdurchgangs (72).