JP2001263229A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量化を図ることができ、乗用車などの
空調装置に使用する際に配置スペースの確保が容易な電
動圧縮機を提供する。 【解決手段】 シリンダブロック２とフロントハウジン
グ３とに囲まれた領域により収容室６が構成され、収容
室６内に圧縮機構７と、圧縮機構７を駆動する電動モー
タ８とが配設されている。電動モータ８のロータ14は多
数のケイ素鋼鈑15を積層して構成され、その両端にケイ
素鋼鈑１５を駆動シャフト９に対して固定するためのエ
ンドブレート16が設けられている。駆動シャフト９に一
体回転可能に固定されたラグプレート17は一方のエンド
プレート16と一体形成されている。斜板18は駆動シャフ
ト９に対してその軸線方向へのスライド可能且つ傾動可
能に支持され、ラグプレート17及びヒンジ機構19を介し
て、駆動シャフト９に対しスライド及び傾動可能で且つ
駆動シャフト９と一体回転可能となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両用空
調装置に使用される電動圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用の空調装置に使用される圧
縮機は一般に駆動源としてエンジンが使用されている。
しかし、近年エンジンに代えてバッテリで駆動される電
気自動車も実用化され、その場合、圧縮機はモータで駆
動される。

【０００３】車両用空調装置などの熱交換装置の冷媒循
環回路に組み込まれる圧縮機として電動圧縮機が知られ
ている。従来、電動圧縮機は、例えば特開平５−１８７
３５６号公報に開示された圧縮機のようには、ケース内
に電動モータ及び該モータによって駆動される冷媒圧縮
機構がそれぞれ収容されている。冷媒圧縮機構は、圧縮
機内のシリンダボアに往復動可能に収容されたピストン
と、圧縮機内に区画形成された斜板室に設けられ前記モ
ータの回転運動をピストンの往復運動に変換する斜板な
どから構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動圧縮機では
電動モータの収容室と、圧縮機構が収容される収容室と
は壁で区画され、電動モータの出力軸が圧縮機構の駆動
軸を兼用するため区画壁を貫通して圧縮機構の収容室ま
で延設されている。従って、圧縮機構と電動モータとは
駆動軸の軸方向にかなりの間隔をおいて配設され、圧縮
機全体が大きくなっていた。車両、特に乗用車の場合、
圧縮機の配置に必要なスペースはなるべく小さい方が望
ましい。

【０００５】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、長さを短くして小型軽量化を
図ることができ、乗用車などの空調装置に使用する際に
配置スペースの確保が容易な電動圧縮機を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、電動モータ及び圧縮機
構をハウジング内に備えた電動圧縮機であって、前記電
動モータの出力軸と、前記圧縮機構の駆動軸とを１本の
シャフトで形成するとともに、前記電動モータの収容室
と前記圧縮機構の収容室とを両室間に区画壁を設けずに
一つにした。従って、この発明では、電動モータと圧縮
機構とを可及的に接近した状態でハウジングの収容室内
に配置でき、電動圧縮機の小型軽量化が可能になる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記電動モータのロータは積層鉄芯
を備え、積層板の前記シャフトに対する固定に前記圧縮
機構の回転部が利用されている。従って、この発明で
は、電動モータのロータに近接して圧縮機構の回転部が
配置され、回転部の一部がロータを構成する積層板がシ
ャフトに対して移動するのを阻止する作用を果たす。そ
の結果、ロータを固定するための部品点数を少なくでき
る。

【０００８】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記ロータは一方のロータエンドが
前記回転部と一体形成されている。従って、この発明で
はさらに部品点数が少なくなる。

【０００９】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮
機構として、連結案内機構により前記シャフトと一体回
転可能で且つ前記シャフトの軸方向へのスライド移動を
伴いながら該シャフトに対し傾動可能に作動連結されて
前記シャフトの回転をピストンの往復運動に変換するカ
ムプレートとを備え、前記カムプレートの収容された室
内の圧力を制御することにより前記カムプレートの傾角
を制御して前記ピストンのストローク量を変化させる可
変容量圧縮機構を備えている。

【００１０】従って、この発明では、電動モータによっ
て駆動されるシャフトの回転速度が一定であっても、ピ
ストンのストローク量がカムプレートの傾角に対応して
変更され、吐出容量が変更される。また、電動モータに
よりシャフトの回転速度を変更することにより、単位時
間当たりのピストンの移動量即ち吐出量が変更され、可
変容量圧縮機構の作用と相俟って広範囲にわたって吐出
容量を変更できる。

【００１１】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮
機構として、前記シャフトに対して傾斜角不変に支持さ
れた斜板を介して前記シャフトの回転をシリンダボア内
に往復動可能に収容されたピストンの一定ストロークの
往復運動に変換する容量固定斜板式圧縮機構を備えてい
る。

【００１２】従って、この発明では、ピストンのストロ
ーク量は一定に保持され、シャフトの回転速度を変更す
ることにより単位時間当たりの吐出容量が変更される。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を容量可変型の電動圧縮機に具体化した第１の実施の
形態を図１に基づいて説明する。

【００１４】図１に示すように、圧縮機１は、シリンダ
ブロック２と、その前端に接合されされるフロントハウ
ジング３と、シリンダブロック２の後端に弁形成体４を
介して接合されるリヤハウジング５とを備えている。両
ハウジング３，５及びシリンダブロック２は、図示しな
い複数本の通しボルトにより相互に接合固定されてい
る。

【００１５】シリンダブロック２とフロントハウジング
３とに囲まれた領域により収容室６が構成されている。
収容室６内に圧縮機構７と、圧縮機構７を駆動する電動
モータ（以下、単にモータという）８とが配設されてい
る。フロントハウジング３とシリンダブロック２との間
には、モータ８の出力軸と圧縮機構の駆動軸とが一体化
された駆動シャフト９がラジアル軸受１０を介して回転
可能に支持されている。駆動シャフト９は前端がスラス
ト軸受１１に当接し、後端はシリンダブロック２の中央
に形成された収容凹部内に配設されたバネ１２によって
前方へ付勢されている。

【００１６】電動モータ８はフロントハウジング３に固
定されたステータ１３と、駆動シャフト９上に一体回転
可能に固定されたロータ１４とを備えている。ロータ１
４は多数の積層板としてのケイ素鋼鈑１５を積層した積
層鉄芯を備え、ケイ素鋼鈑１５が駆動シャフト９の軸方
向へ移動するのを阻止するため、積層鉄芯の両端にエン
ドプレート（ロータエンド）１６が設けられている。エ
ンドプレート１６はアルミニウム、ステンレス、真鍮等
の非磁性体で形成されている。

【００１７】駆動シャフト９には回転支持体（ラグプレ
ート）１７と、カムプレートとしての斜板１８と、ラグ
プレート１７と斜板１８との間に介在された連結案内機
構としてのヒンジ機構１９とが設けられている。ラグプ
レート１７は一方のエンドプレート１６と一体形成され
ている。即ち、ロータ１４は一方のロータエンドが圧縮
機構の回転部と一体形成されている。また、他方のエン
ドプレート１６は図示しない止め輪により駆動シャフト
９に固定されている。

【００１８】斜板１８は駆動シャフト９に対してその軸
線方向へのスライド可能且つ傾動可能に支持されてい
る。また、ラグプレート１７及びヒンジ機構１９によ
り、斜板１８は駆動シャフト９に対しスライド及び傾動
可能で且つ駆動シャフト９と一体回転可能となってい
る。

【００１９】シリンダブロック２には複数のシリンダボ
ア２ａ（一つのみ図示）が、駆動シャフト９を等角度間
隔にて取り囲むように形成されている。各シリンダボア
２ａは駆動シャフト９と平行に延び、各シリンダボア２
ａ内には片頭型のピストン２０が往復動可能に収容され
ている。各ピストン２０の前端部は一対のシュー２１を
介して斜板１８の外周部に係留されている。各シリンダ
ボア２ａ内においてピストン端面と弁形成体４との間に
は、ピストン２０の往復動に応じて体積変化する圧縮室
２２が区画されている。

【００２０】リヤハウジング５内には吸入室２３と、吸
入室２３を取り囲むほぼ環状の吐出室２４とがそれぞれ
区画形成されている。弁形成体４には各圧縮室２２毎に
吸入ポート２５及び吐出ポート２６が形成され、これら
各ポート２５，２６に対応して吸入弁２５ａ及び吐出弁
２６ａが形成されている。

【００２１】シリンダブロック２、弁形成体４及びリヤ
ハウジング５には、収容室６と吐出室２４とを連通する
給気通路２７と、収容室６と吸入室２３とを連通しオリ
フィスを途中に備えた抽気通路２８とが設けられてい
る。給気通路２７の途中には、制御弁２９が設けられて
いる。この制御弁２９は例えば、特開平６−１２３２８
１号公報に開示された制御弁と同様に構成され、吸入圧
力を検知して変位するダイアフラムと、ダイアフラムの
変位により給気通路２７の開度を制御する弁機構（いず
れも図示せず）とを備えている。

【００２２】この制御弁２９では、吸入室２３の圧力が
所定圧力以下になると、給気通路２７が開放され、所定
圧力より大きい場合は閉鎖状態に保持される。圧縮機１
の吐出容量は、制御弁２９によって収容室６の圧力を制
御することで可変調節される。

【００２３】次に、上記のように構成された圧縮機の作
用について説明する。電動モータ８による駆動シャフト
９の回転に伴い、斜板１８が駆動シャフト９と一体回転
し、斜板１８の回転運動がシュー２１を介して各ピスト
ン２０の往復運動に変換される。この駆動の継続によっ
て圧縮室２２では、冷媒の吸入、圧縮及び吐出が順次繰
り返される。外部冷媒回路から吸入室２３に供給された
冷媒は、吸入ポート２５を介して圧縮室２２に吸入さ
れ、ピストン２０の移動による圧縮作用を受けた後、吐
出ポート２６を介して吐出室２４に吐出される。吐出室
２４に吐出された冷媒は、吐出孔から外部冷媒回路に送
り出される。

【００２４】吸入室２３の圧力が小さい場合は、制御弁
２９の弁開度が大きくなって収容室圧Ｐｃが高め誘導さ
れ、斜板１８の傾角（駆動シャフト９と直交する平面と
斜板１８とのなす角度）が小さくなり、各ピストン２０
のストロークが小さくなって吐出容量が減少する。ま
た、吸入室２３の圧力が大きい場合は、弁開度が小さく
なって収容室圧Ｐｃが低め誘導され、斜板１８の傾角が
大きくなり、各ピストン２０のストロークが大きくなっ
て吐出容量が増大する。

【００２５】駆動シャフト９の回転中、ロータ１４はピ
ストンの圧縮反力により、ラグプレート１７からスラス
ト力を受ける。そして、フロントハウジング３側のエン
ドプレート１６は止め輪により駆動シャフト９に対する
移動が規制されているので、駆動シャフト９が高速回転
されても、ケイ素鋼鈑１５はエンドプレート１６とラグ
プレート１７に挟持された状態で所定位置に固定保持さ
れる。

【００２６】この実施の形態は以下に示す効果を有す
る。 （１） 電動モータ８及び圧縮機構７が両者の間に区画
壁が無い一つの収容室６に収容されているため、電動モ
ータ８と圧縮機構７とを可及的に近接して配置でき、圧
縮機１を小型化でき、合わせて軽量化も可能となる。

【００２７】（２） ロータ１４の積層鉄芯を構成する
ケイ素鋼鈑１５の駆動シャフト９に対する固定に、ラグ
プレート１７が利用されているため、圧縮機１全体とし
て軸方向の長さをより短くできる。

【００２８】（３） ロータ１４の一方のロータエンド
１６がラグプレート１７と一体に形成されているため、
部品点数が少なくなり、組み付け作業が容易となる。 （４） 圧縮機構７として可変容量型のものを備えてい
るため、電動モータ８による駆動シャフト９の回転速度
制御と、圧縮機構７の容量変更作用との組み合わせで広
範囲にわたって単位時間当たりの冷媒ガスの吐出量を任
意に制御することができ、吐出容量を効率良く変更でき
る。

【００２９】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図２に基づいて説明する。この実施の形態ではシャ
フトに対して傾斜角不変に支持された斜板を介して、シ
ャフトの回転をピストンの一定ストロークの往復運動に
変換する容量固定斜板式圧縮機構を備えている点が前記
実施の形態と大きく異なっている。前記実施の形態と同
様な部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

【００３０】ロータ１４の一方のエンドプレートは、駆
動シャフト９に一体回転可能に固定されるカム部材３０
と一体に形成されている。カム部材３０は支持面３０ａ
及び支軸部３０ｂとを備えている。支持面３０ａは駆動
シャフト９の軸心と所定の角度で交差しており、支持面
３０ａに対して垂直に支軸部３０ｂが形成されている。
カム部材３０には、支持面３０ａとの間にスラスト軸受
３１が、支軸部３０ｂとの間にラジアル軸受３２がそれ
ぞれ介在する状態で、リング状の斜板３３が相対回転可
能に支持されている。なお、この実施の形態では、吐出
室２４が内側に配置され、吸入室２３が吐出室２４を取
り囲むようにほぼ環状に形成されている。

【００３１】この圧縮機では、電動モータ８による駆動
シャフト９の回転に伴い、カム部材３０が駆動シャフト
９と一体回転する。そして、支持面３０ａにスラスト軸
受３１を介して当接する斜板３３が揺動することで、カ
ム部材３０の回転運動が、駆動シャフト９の軸心に対す
る支持面３０ａの傾斜角度に対応する一定ストロークで
のピストン２０の往復直線運動に変換される。この駆動
の継続によって圧縮室２２では、冷媒の吸入、圧縮及び
吐出が順次繰り返される。

【００３２】従って、この実施の形態では前記実施の形
態の（１）の効果の他に、次の効果を有する。 （５） ケイ素鋼鈑１５の駆動シャフト９に対する固定
に、カム部材３０が利用されているため、圧縮機１全体
として軸方向の長さを短くできる。

【００３３】（６） ロータ１４の一方のロータエンド
１６がカム部材３０と一体に形成されているため、部品
点数が少なくなり、組み付け作業が容易となる。 （７） 圧縮機構７の構成が可変容量型の場合に比較し
て簡単になる。

【００３４】（８） 斜板３３が駆動シャフト９と一体
回転せずに揺動のみでピストン２０を往復運動させるの
で、斜板が駆動シャフト９と一体回転する構成に比較し
てシュー２１と斜板との間の摩擦抵抗が少なくなるとと
もに、騒音、振動も少なくなる。

【００３５】（９） 斜板３３がカム部材３０に転がり
軸受を介して相対回転可能に支持されているため、カム
部材３０と斜板３３との間の摩擦抵抗が小さくなり、機
械的損失が低減される。

【００３６】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば次のように構成してもよい。 ○ ラグプレート１７あるいはカム部材３０を一方のエ
ンドプレート１６と一体成形する代わりに、エンドプレ
ート１６と当接する状態で駆動シャフト９に固定しても
よい。この場合もラグプレート１７あるいはカム部材３
０をケイ素鋼鈑１５の固定に利用することができる。ま
た、ラグプレート１７あるいはカム部材３０の材質に非
磁性体以外の材質も使用できる。

【００３７】○ ラグプレート１７あるいはカム部材３
０の反対側に配置されるエンドプレート１６とフロント
ハウジング３との間にスラスト軸受を介在させてもよ
い。この場合は、ピストン２０を介してラグプレート１
７あるいはカム部材３０に作用する圧縮反力を広い面積
でフロントハウジング３が担うことができる。駆動シャ
フト９を支持する小さなスラスト軸受で圧縮反力を支持
する構成に比較してスラスト軸受の耐久性が向上し、駆
動シャフト９の回転が円滑に行われる。

【００３８】○ フロントハウジング３の径をシリンダ
ブロック２の径より大きく形成し、ステータ１３のコイ
ルエンドとピストン２０との干渉を避けるように、コイ
ルエンドがピストンの移動範囲の前端側に対してその外
周側でオーバーラップするようにステータ１３を配置し
てもよい。この場合、圧縮機全体の長さをより短くでき
る。

【００３９】○ 可変容量圧縮機構として斜板が駆動シ
ャフト９とともに一体回転せず、駆動シャフト９の回転
に伴って揺動するワブルタイプの圧縮機構を採用しても
よい。

【００４０】○ カム部材３０を駆動シャフト９と一体
に構成してもよい。 ○ ピストン２０のストローク量が一定の斜板式圧縮機
で斜板が駆動シャフト９と一体回転する構成としてもよ
い。

【００４１】○ 駆動シャフト９の回転を斜板１８の回
転や斜板３３の揺動及びシュー２１を介してピストン２
０の往復直線運動に変換する圧縮機構を備えた圧縮機に
限らず、ベーン圧縮機等に適用してもよい。

【００４２】○ 制御弁２９として、外部からの電気信
号で開度を調節可能ないわゆる外部制御弁を使用しても
よい。 ○ 圧縮機は単段式に限らず、外部冷媒回路からの冷媒
ガスを吸入して圧縮する低圧用の圧縮室と、少なくとも
１度圧縮された中間圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する高
圧用の圧縮室とを備えた多段式圧縮機であってもよい。

【００４３】○ 圧縮機は車両用空調装置に限らず、他
の冷媒回路に使用される圧縮機に適用してもよい。 ○ 片頭型のピストン２０を使用する圧縮機に限らず、
両頭型のピストンを使用する圧縮機に適用してもよい。

【００４４】○ 圧縮機１の冷媒はフロンに限らず、Ｃ
Ｏ₂ （二酸化炭素）等の他の冷媒を使用してもよい。 ○ 電動モータ８は、ロータ１４をステータ１３が囲む
タイプ、即ちロータ１４とステータ１３とが電動モータ
８の駆動シャフト９の半径方向において対向するタイプ
のものに限らず、ロータとステータとが軸方向に対向す
るように配置されたタイプのもの（アキシャル型）であ
ってもよい。この場合、電動モータの軸方向の長さを、
ひいては電動圧縮機の軸方向の長さをより短くできる。

【００４５】次に、前記実施の形態から把握できる請求
項に記載以外の技術的思想について、以下にその効果と
ともに記載する。 （１） 請求項５に記載の発明において、前記シャフト
に該シャフトの軸心と所定の角度で交差する支持面と、
該支持面に対して垂直に形成された支軸部とを設け、前
記斜板は前記支持面との間にスラスト軸受が介在された
状態で前記支軸部に対して転がり軸受を介して相対回動
可能に支持されている。この場合、支軸部及び支持面と
斜板との間の摩擦抵抗が小さくなり、圧縮比が高い場合
も機械的損失が低減される。

【００４６】（２） 請求項４、請求項５及び（１）の
いずれかに記載の発明において、前記ロータの前記回転
部に対向する面と反対側の面と、ハウジングとの間にス
ラスト軸受が介在されている。この場合、ピストンの圧
縮反力を広い面積でハウジングが担うことができ、シャ
フトを支持する小さなスラスト軸受で圧縮反力を支持す
る構成に比較してスラスト軸受の耐久性が向上し、シャ
フトの回転が円滑に行われる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
５に記載の発明によれば、電動圧縮機の小型軽量化を図
ることができ、乗用車などの空調装置に使用する際に配
置スペースの確保が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の圧縮機の断面図。

【図２】 第２の実施の形態の圧縮機の断面図。

【符号の説明】

２…ハウジングを構成するシリンダブロック、３…同じ
くフロントハウジング、５…同じくリヤハウジング、２
ａ…シリンダボア、６…収容室、７…圧縮機構、８…電
動モータ、９…駆動軸シャフト、１４…ロータ、１５…
積層板としてのケイ素鋼鈑、１６…エンドプレート、１
７…回転部としてのラグプレート、１８…カムプレート
としての斜板、２０…ピストン、３０…回転部としての
カム部材、３３…斜板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB38 CC07 CC20 CC46 CC47 CC83 5H607 AA12 BB01 BB14 CC03 DD03 DD16 EE50 FF07 GG01 GG02 GG08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータ及び圧縮機構をハウジング内
   に備えた電動圧縮機であって、前記電動モータの出力軸
   と、前記圧縮機構の駆動軸とを１本のシャフトで形成す
   るとともに、前記電動モータの収容室と前記圧縮機構の
   収容室とを両室間に区画壁を設けずに一つにした電動圧
   縮機。
2. 【請求項２】 前記電動モータのロータは積層鉄芯を備
   え、積層板の前記シャフトに対する固定に前記圧縮機構
   の回転部が利用されている請求項１に記載の電動圧縮
   機。
3. 【請求項３】 前記ロータは前記積層板を固定する一方
   のロータエンドが前記回転部と一体形成されている請求
   項２に記載の電動圧縮機。
4. 【請求項４】 前記圧縮機構として、連結案内機構によ
   り前記シャフトと一体回転可能で且つ前記シャフトの軸
   方向へのスライド移動を伴いながら該シャフトに対し傾
   動可能に作動連結されて前記シャフトの回転をピストン
   の往復運動に変換するカムプレートを備え、前記カムプ
   レートの収容された室内の圧力を制御することにより前
   記カムプレートの傾角を制御して前記ピストンのストロ
   ーク量を変化させる可変容量圧縮機構を備えている請求
   項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 【請求項５】 前記圧縮機構として、前記シャフトに対
   して傾斜角不変に支持された斜板を介して前記シャフト
   の回転をシリンダボア内に往復動可能に収容されたピス
   トンの一定ストロークの往復運動に変換する容量固定斜
   板式圧縮機構を備えている請求項１〜請求項３のいずれ
   か一項に記載の電動圧縮機。