DE10250385A1

DE10250385A1 - Elektromotorvorrichtung für elektrischen Verdichter

Info

Publication number: DE10250385A1
Application number: DE10250385A
Authority: DE
Inventors: Masami Sanuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-05-15
Also published as: JP2003204653A; US20030102729A1; JP3951880B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromotorvorrichtung für einen elektrischen Verdichter. Ein Wärmeisolationsabschnitt (140) ist zwischen einer Innenwand (121a) eines Motorgehäuses (121) und einer Außenwand (122a) eines Stators (122) eines Motorabschnitts (120) zumindest in einer Position entsprechend einer Position einer elektrischen Schaltung (130) vorgesehen, die mit dem Motorgehäuse integriert ist. Dadurch kann verhindert werden, dass in dem Motorabschnitt erzeugte Wärme zu der elektrischen Schaltung übertragen wird. Ein Kältemitteleinlass (124a) zum Einleiten von Kältemittel in den Motorabschnitt ist außerdem in dem Motorgehäuse derart vorgesehen, dass Niedertemperaturkältemittel, bevor es in einen Verdichtungsmechanismus gesaugt wird, problemlos in den Wärmeisolationsabschnitt eingeleitet werden kann. Eine thermische Beschädigung der elektrischen Leitung kann dadurch wirksam verhindert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotorvorrichtung, in der eine elektrische Schaltung, wie etwa eine Inverterschaltung, zum Treiben eines Motorabschnitts mit einem Motorgehäuse des Motorabschnitts integriert ist. Die Elektromotorvorrichtung eignet sich zum Einsatz für einen elektrischen Verdichter in einen Dampfverdichtungskältekreis einer Klimaanlage.

In einem in der JP-U-62-12471 beschriebenen elektrischen Verdichter sind ein Verdichtungsabschnitt, ein Elektromotor und eine elektrische Schaltung zum Treiben des Elektromotors integriert. Da in dieser integrierten Struktur die elektrische Schaltung einfach mit einer Seitenfläche des Motorgehäuses integriert ist, wird im Elektromotor erzeugte Wärme auf die elektrische Schaltung durch das Motorgehäuse übertragen. Elektrische Teile, wie etwa ein Halbleiter zum Erstellen der elektrischen Schaltung, können durch die Wärme von dem Elektromotor deshalb beschädigt werden.

Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Elektromotorvorrichtung mit einer elektrischen Schaltung zu schaffen, die mit einem Gehäuse eines Motorabschnitts integriert ist, wodurch eine thermische Beschädigung der elektrischen Schaltung auf Grund von Wärme vom Motorabschnitt verhindert wird.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist in einer Elektromotorvorrichtung eine elektrische Schaltung zum Treiben eines Motorabschnitts integral mit einem Gehäuse des Motorabschnitts in einer Integrationsposition angeordnet und ein Wärmeisolationsabschnitt ist zwischen einer Innenwand des Gehäuses und einer Außenwand eines Stators vorgesehen, der in dem Gehäuse zumindest in einer Position entsprechend der Integrationsposition der elektrischen Schaltung fest angebracht ist, um eine Wärmeübertragungsrate pro Zeiteinheit in der Integrationsposition zu verringern. Dadurch kann unterbunden werden, dass in dem Motorabschnitt erzeugte Wärme zu der elektrischen Schaltung übertragen wird. Damit kann eine thermische Beschädigung der elektrischen Schaltung auf Grund der Wärme vom Motorabschnitt verhindert werden und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Elektromotorvorrichtung können wirksam verbessert werden.

Bevorzugt ist der Wärmeisolationsabschnitt durch einen Raum zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand des Stators festgelegt. Ein Teil der Innenwand des Gehäuses ist beispielsweise zu einer Seite in Gegenüberlage zur Außenwand des Stators zur Festlegung des Raums eingetieft. Der Wärmeisolationsabschnitt kann dadurch problemlos vorgesehen werden. Alternativ handelt es sich bei dem Wärmeisolationsabschnitt um ein Wärmeisolationsmaterial, das zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand des Stators zumindest in der Position entsprechend der Integrationsposition der elektrischen Schaltung angeordnet ist.

Wenn ein Verdichtungsabschnitt zum Ansaugen und Verdichten eines Fluids mit dem Gehäuse an einer axialen Endseite des Gehäuses integriert ist, ist der Verdichtungsabschnitt mit dem Motorabschnitt derart verbunden, dass das Fluid in den Verdichtungsabschnitt gesaugt wird, nachdem es in den Motorabschnitt geströmt ist. Dadurch kann mit Sicherheit verhindert werden, dass in dem Motorabschnitt erzeugte Wärme zu der elektrischen Schaltung übertragen wird. Insbesondere ist die Einlassöffnung in dem Gehäuse auf einer Seite der elektrischen Schaltung vorgesehen. Niedertemperaturfluid kann dadurch, bevor es in dem Verdichtungsabschnitt verdichtet wird, problemlos in den Wärmeisolationsabschnitt in dem Gehäuse eingeleitet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines elektrischen Verdichters in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1, und
Fig. 3 eine Schnittansicht eines elektrischen Verdichters in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

(Erste Ausführungsform)

In der ersten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung in typischer Weise auf einen elektrischen Verdichter eines Verdichtungskältekreislaufs für eine Fahrzeugklimaanlage angewendet. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst ein elektrischer Verdichter 100 einen Spiralverdichtungsmechanismus 110 zum Saugen und Verdichten von Kältemittel, einen bürstenlosen Gleichstromelektromotor 120 zum Antreiben des Verdichtungsmechanismus 110 und eine elektrische Schaltung 130, die aus einer Inverterschaltung zum Treiben des Elektromotors 120 erstellt ist. Der Verdichtungsmechanismus 110 und der Elektromotor 120 sind so integriert, dass sie im Wesentlichen auf derselbe Welle zu liegen kommen. Der Aufbau des Elektromotors 120 ist nachfolgend erläutert.
Der Verdichtungsmechanismus 110 und der Elektromotor 120 sind in einem Motorgehäuse 121 angeordnet und die elektrische Schaltung 130 ist auf einer Außenseite des Motorgehäuses 121 unter Verwendung eines Befestigungselements, wie etwa Bolzen bzw. Schrauben, derart angebracht, dass die elektrische Schaltung 130 mit dem Verdichtungsmechanismus 110 und dem Elektromotor 120 integriert ist.
Der elektrische Verdichter 100 wird an einem Kurbelgehäuse eines Fahrzeugmotors derart angebaut und festgelegt, dass die elektrische Schaltung 130 in Gegenüberlage zu dem Fahrzeugmotor relativ zu dem Elektromotor 120 zu liegen kommt. In der ersten Ausführungsform ist der elektrische Verdichter 100 an das Kurbelgehäuse des Fahrzeugmotors angebaut. Wenn der elektrische Verdichter 100 für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, das einen Elektromotor als Fahrzeugantriebsquelle nutzt, verwendet wird, kann der elektrische Verdichter 100 am Fahrzeugkörper angebracht bzw. angebaut werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst der Elektromotor 120 das Motorgehäuse 121, das aus einem Aluminiummaterial hergestellt ist, einen Stator 122, der am Motorgehäuse 121 im Presssitz angebracht ist, und einen Rotor 123, der in dem Stator 122 drehbar ist. Ein Teil des Motorgehäuses 121 mit Ausnahme desjenigen Teils, an dem die elektrische Schaltung 130 angebracht ist, ist in etwa in Zylinderform gebildet. Ein axialer Endabschnitt des Motorgehäuses 121 auf einer Seite in Gegenüberlage zum Verdichtungsmechanismus 110 ist durch eine Motorabdeckung 124 verschlossen, um mit dem Motorgehäuse 121 integriert bzw. vereinigt zu sein. Ein Kältemitteleinlass 124a ist in der Motorabdeckung 124 vorgesehen und mit einem niederdruckseitigen Wärmetauscher des Kältekreislaufs verbunden. Ein Wellenlager 123b zum drehbaren Tragen von einem Seitenende einer Welle 123a des Rotors 123 ist an der Motorabdeckung 124 angebracht.
Andererseits ist eine Austragöffnung 111 in einem axialen Ende des elektrischen Verdichters 100 auf einer Seite in Gegenüberlage zur Motorabdeckung 124 vorgesehen. Kältemittel strömt deshalb in das Motorgehäuse 121 aus dem Kältemitteleinlass 124a, wird in dem Verdichtungsmechanismus 110 verdichtet und in Richtung zu einem hochdruckseitigen Wärmetauscher des Kältekreislaufs aus der Austragöffnung 111 ausgetragen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Wärmeisolationsabschnitt 140 zwischen einer Innenwand 121a des Motorgehäuses 121 und einer Außenwand 122a des Stators 122 zumindest in einer Umfangsposition entsprechend einer Integrationsposition vorgesehen, an der die elektrische Schaltung 130 mit dem Motorgehäuse 121 integriert bzw. vereinigt ist. Durch Bereitstellen des Wärmeisolationsabschnitts 140 kann die Wärmeübertragungsmenge pro Zeiteinheit von dem Stator 122 zu der elektrischen Schaltung 130 kleiner gemacht werden im Vergleich zu einem anderen Abschnitt, an dem der Wärmeisolationsabschnitt 140 nicht vorgesehen ist. In der ersten Ausführungsform ist ein Eintiefungsabschnitt, der ausgehend von der Innenwandung 121a des Motorgehäuses 121 in Richtung auf eine Seite in Gegenüberlage zu dem Stator 122 eingetieft ist, derart vorgesehen, dass ein Freiraum mit einem vorbestimmten Abstand bzw. einer vorbestimmten Größe zwischen der Innenwand 121a des Motorgehäuses 121 und der Außenwand 122a des Stators 122 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist der Wärmeisolationsabschnitt 140durch einen Raum zwischen der Innenwand 121a des Motorgehäuses 121 und der Außenwand 122a des Stators 122 gebildet.
In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Wärmeisolationsabschnitt 140 zwischen der Innenwand 121a des Motorgehäuses 121 und der Außenwand 122a des Stators 122 zumindest in der Position entsprechend der Integrationsposition der elektrischen Schaltung 130, integriert mit dem Motorgehäuse 121 vorgesehen. Dadurch kann verhindert werden, dass von dem Elektromotor 120 erzeugte Wärme zu der elektrischen Schaltung 130 übertragen wird. Eine thermische Beschädigung der elektrischen Schaltung 130 auf Grund der Wärme von dem Elektromotor 120 kann demnach verhindert werden und die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des elektrischen Verdichters 100 können verbessert werden.
In dem elektrischen Verdichter 100 strömt das angesaugte Kältemittel, das eine relativ niedrige Temperatur aufweist, bevor es in dem Verdichtungsmechanismus 110 verdichtet wird, in das Motorgehäuse 121. Der Raum, der den Wärmeisolationsabschnitt 140 festlegt, weist einen Öffnungsbereich auf, der in einen Einlassdurchlass des Kältemitteldurchlasses 124a mündet. Der Öffnungsbereich bzw. die Öffnungsquerschnittsfläche des Wärmeisolationsabschnitts 140 ist größer als derjenige bzw. diejenige eines Freiraums zwischen dem Stator 122 und dem Rotor 123, so dass das Niedertemperaturansaugkältemittel dazu neigt, in den Wärmeisolationsabschnitt 140 in dem Elektromotor 120 problemlos zu strömen. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass in dem Elektromotorabschnitt 120 erzeugte Wärme zu der elektrischen Schaltung 130 übertragen wird.

(Zweite Ausführungsform)

In der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform ist der Kältemitteleinlass 124a in der Motorabdeckung 124 in einer Position entsprechend dem einen axialen Endabschnitt der Welle 123a vorgesehen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Kältemitteleinlass 124a hingegen in der Motorabdeckung 124 in einer Position entsprechend dem Wärmeisolationsabschnitt 140 in radialer Richtung vorgesehen. Das heißt, der Kältemitteleinlass 124a ist in der Motorabdeckung 124 in einer äußeren Radialposition auf der Seite der elektrischen Schaltung 130 vorgesehen. Ein Druckverlust eines Kältemitteldurchlasses von dem Kältemitteleinlass 124a zu dem Wärmeisolationsabschnitt 140 kann dadurch kleiner gemacht werden und eine große Menge von Niedertemperaturkältemittel, das in das Motorgehäuse 121 strömt, strömt in den Raum, der den Wärmeisolationsabschnitt 140 festlegt. Dadurch kann ausreichend verhindert werden, dass in dem Elektromotor 120 erzeugte Wärme zu der elektrischen Schaltung 130 übertragen wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen vollständig erläutert wurde, wird bemerkt, dass sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik verschiedene Abwandlungen und Modifikationen erschließen.
Beispielsweise ist in den vorstehend erläuterten ersten und zweiten Ausführungsformen der Eintiefungsabschnitt in dem Motorgehäuse 121 derart vorgesehen, dass der Wärmeisolationsabschnitt 140 gebildet ist. Der Wärmeisolationsabschnitt 140 kann jedoch auch vorgesehen sein durch Bilden des Eintiefungsabschnitts in dem Stator 122.
Ferner kann der Wärmeisolationsabschnitt 140 durch ein Wärmeisolationsmaterial, wie etwa Harz, gebildet sein, das eine geringe Wärmeübertragungsrate aufweist und zwischen der Innenwand 121a des Motorgehäuses 121 und der Außenwand 122a des Stators 122 zumindest in der Position entsprechend der Integrationsposition der elektrischen Schaltung 130 angeordnet ist.
In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Wärmeisolationsabschnitt 140 in mehreren Positionen symmetrisch um die Mittenachse der Statoren 122 und des Motorgehäuses 121 vorgesehen sein. Der Wärmeisolationsabschnitt 140 kann auch in mehreren Positionen zwischen der Innenwand 121a des Motorgehäuses 121 und der Außenwand 122a des Stators 122 vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung kann außerdem auch auf eine Elektromotorvorrichtung ohne den Verdichtungsmechanismus angewendet sein, der mit dem Motorgehäuse integriert ist.
Derartige Änderungen und Modifikationen fallen sämtliche unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

1. Elektromotorvorrichtung, aufweisend:
einen Elektromotorabschnitt (120) mit einem Gehäuse (121), einem Stator (122), der in dem Gehäuse zur Befestigung an dem Gehäuse angeordnet ist, und einem Rotor (123), der in dem Stator drehbar ist,
eine elektrische Schaltung (130), die integral mit dem Gehäuse in einer Integrationsposition angeordnet ist, um den Motorabschnitt zu treiben, und
einen Wärmeisolationsabschnitt (140), der zwischen einer Innenwand (121a) des Gehäuses und einer Außenwand (122a) des Stators zumindest in einer Position entsprechend der Integrationsposition der elektrischen Schaltung vorgesehen ist, um die Wärmeübertragungsrate pro Zeiteinheit zu verringern.

2. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeisolationsabschnitt (140) durch einen Raum zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand des Stators festgelegt ist.

3. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Teil der Innenwand des Gehäuses in Richtung auf eine Seite in Gegenüberlage zu der Außenwand des Stators eingetieft ist, um den Raum festzulegen.

4. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeisolationsabschnitt ein Wärmeisolationsmaterial ist, das zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand des Stators zumindest in der Position entsprechend der Integrationsposition der elektrischen Schaltung angeordnet ist.

5. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 2, außerdem aufweisend einen Verdichtungsabschnitt (110) zum Ansaugen und Verdichten eines Fluids, wobei der Verdichter mit dem Gehäuse an einer axialen Endseite des Gehäuses integriert ist.

6. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Verdichtungsabschnitt mit dem Motorabschnitt derart verbunden ist, dass das Fluid in den Verdichtungsabschnitt gesaugt wird, nachdem es in den Motorabschnitt geströmt ist bzw. diesen durchsetzt hat.

7. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Gehäuse eine Einlassöffnung (124a) aufweist, die in dem Gehäuse derart vorgesehen ist, dass das Fluid, bevor es in den Verdichtungsabschnitt gesaugt wird, in den Motorabschnitt aus der Einlassöffnung strömt, um den Wärmeisolationsabschnitt zu durchsetzen.

8. Elektromotorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Einlassöffnung in dem Gehäuse auf einer Seite der elektrischen Schaltung vorgesehen ist.