JP2012184752A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】気密端子を構成する端子ピンと端子ホルダあるいはハウジングとの間の短絡を防止できるように構成した電動圧縮機を提供する。
【解決手段】
端子ピン２６が挿入されるクラスタブロック２３の挿入孔３１には、環状の突起部３２が形成されている。突起部３２は、端子ピン２６が挿入孔３１に挿入された状態で、取り付け孔２７の内周壁と第２絶縁体３０との間に突出する。突起部３２の内周壁と第２絶縁体３０との間及び突起部３２の外周壁と取り付け孔２７の内周壁との間には、突起部３２により仕切られた連通する２つの空間３３、３４が形成される。突起部３２により、取り付け孔２７の内周壁と第２絶縁体３０との間には、ラビリンス機構が構成され、冷媒や細長い切り粉の流通が抑制され、空間３３、３４への流入が抑制される。このため、細長い切り粉が拘束されることは無く、端子ホルダ２５と端子ピン２６との短絡を確実に防止することができる。
【選択図】図４

Description

本願発明は、電動モータを内蔵した電動圧縮機、特に電動モータのリード線を接続する気密端子に関する。

電動圧縮機においては、密閉されたハウジング内に電動モータが内蔵されるため、電動モータのリード線とハウジング外に設置される電動モータを駆動するためのインバータとを電気的に接続する気密端子がハウジングに設置されている。気密端子は、導電材料により形成された端子ピンとこの端子ピンを保持する金属製の端子ホルダとから構成されている。また、端子ピンと端子ホルダとの間には、セラミックスやガラスなどの絶縁材料が介在されている。

例えば、特許文献１には、モータハウジング内に電動モータと電動モータによって駆動される圧縮機構部を収容した電動コンプレッサが開示されている。モータハウジングの外周面の載置部には、電動コンプレッサの外部から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに供給するとともに、電動モータの回転数を制御するためのインバータが設けられている。インバータの前方側には、モータハウジングの外部側から内部側に貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔には、気密端子が設けられている。気密端子は、端子本体と、端子本体に設けられた孔を貫通する金属からなる導電部材とを備えている。導電部材の外周面において、端子本体の孔内に位置する部位には、絶縁性の接着剤が塗布され、端子本体と導電部材とが一体として固定されている。

端子本体の下方側において、端子本体の側壁の端部はモータハウジングの内部に突出するとともに外側に広がるフランジ部を形成している。端子本体において、モータハウジングの貫通孔内に位置する部位には、溝が全周にわたって形成され、溝内には密封手段としてのＯリングが設けられ、Ｏリングによって、モータハウジング内部側と、モータハウジング外部側であるインバータ収容室とがシールされ、モータハウジングの気密性が保たれる。気密端子の下方には、電動モータと気密端子とを電気的に接続するためのクラスタブロックが、気密端子との間に間隔を開けて設けられている。導電部材の下方側の端部は、クラスタブロックの上端面に設けられた孔を貫通してクラスタブロック内に延出しており、接続端子及びリード線を介して電動モータに電気的に接続されている。

特開２０１０−１８８２号公報

特許文献１のように、クラスタブロックを気密端子との間に間隔を開けて設ける構成は、モータハウジング内における配置が自由であるため、クラスタブロックを気密端子に接触させるように配設する構成に比して、特別な固定手段等を必要としないので、モータハウジング内の構成を簡単にすることができる利点が有る。

しかし、気密端子とクラスタブロックとの間の空間には、冷媒が自由に流通することになるため、種々の問題が生じることがある。例えば、電動コンプレッサ内部や外部冷媒回路を構成する配管等からまれに分離される微細な切り粉が冷媒と共に電動コンプレッサ内を流通する。これらの切り粉の内、比較的細長い物は、気密端子とクラスタブロックとの間の空間を通過する際に、気密端子の端子本体、露出している接続端子あるいはモータハウジングの気密端子取付け用の貫通孔付近に引掛かり、拘束される可能性がある。拘束された細長い切り粉は、接続端子と端子本体あるいはモータハウジングとの双方に接触して短絡し、電動コンプレッサを構成するモータハウジングに漏電する恐れがある。

また、例えばスクロール式電動コンプレッサを例にすると、スクロールの金属メッキ部分が摩耗して生じる微細な摩耗粉あるいは電動圧縮機内や外部冷媒回路内の金属部材が磨耗して生じる微細な摩耗粉が冷媒中に大量に含まれて流通する可能性がある。このため、例えば接続端子がセラミックスのような絶縁体により端子本体に固定された気密端子の場合、流通する冷媒に晒されている間に、冷媒に含まれる摩耗粉がセラミックス特有の微細な空孔に入り込こんで大量に付着し易い。接続端子に堆積した摩耗粉は、接続端子と端子本体との間を短絡し、モータハウジングに漏電する恐れがある。

本願発明は、気密端子を構成する端子ピンと端子ホルダあるいはハウジングとの間の短絡を防止できるように構成した電動圧縮機を提供する。

請求項１は、圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータと、前記電動モータ及び圧縮機構を収納するハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記インバータと前記電動モータとを電気的に接続するための気密端子とを有し、前記気密端子は、導電性材料により形成された端子ピンと、前記端子ピンを保持する端子ホルダと、前記端子ピンと前記端子ホルダとの間を絶縁する絶縁体によって構成され、前記端子ピンと前記電動モータのリード線は前記端子ピンが挿入される挿入孔を有するクラスタブロックに覆われた接続金具によって電気的に接続される電動圧縮機において、前記クラスタブロックは前記絶縁体の一部を囲むように突出する突起部を前記挿入孔の周りに有し、前記挿入孔の内径は前記端子ピンの外径よりも大きいことを特徴とする。

請求項１によれば、端子ピンに固定した絶縁体の周囲に形成した突起部は細長い切り粉が気密端子に拘束されることを防ぐことができるため、端子ピンと端子ホルダあるいはハウジングとの間の短絡を確実に防止することができる。また、突起部は冷媒の流れをせき止めるため、摩耗粉が端子ピンの絶縁体に付着、堆積することを防止することができる。しかも、挿入孔の内径は端子ピンの外径よりも大きいため、突起部の内部に入りこんだ摩耗粉に対しても、挿入孔と端子ピンとの間の隙間から流出させるので問題ない。以上より、クラスタブロックを端子ホルダに接触させなくても、端子ピンと端子ホルダあるいはハウジングとの間の短絡を確実に防止することができる。

請求項２は、前記突起部の少なくとも一部は、前記取り付け孔の内周壁によって囲まれた空間内に配置されることを特徴とする。請求項２によれば、突起部および取り付け孔の内周壁によってラビリンス機構が構成され、絶縁体の周囲への冷媒の流れを抑制することができる。このため、細長い切り粉が気密端子に拘束されることが無く、端子ピンと端子ホルダあるいはハウジングとの間の短絡を確実に防止することができる。また、摩耗粉が端子ピンの絶縁体に付着、堆積することを防止し、端子ピンと端子ホルダあるいはハウジングとの間の短絡をより確実に防止することができる。

請求項３は、前記端子ピンの絶縁体は、前記ハウジングの外部に配置されるセラミックスから成る第１絶縁体と、前記ハウジングの内部に配置されるガラス材料から成る第２絶縁体とにより構成されることを特徴とする。請求項３によれば、微細な摩耗粉がラビリンス機構を通して端子ピンの周囲に達したとしても、ガラス材料からなる絶縁体を使用するため、摩耗粉の付着を防止でき、端子ピンと端子ホルダとの間の短絡を防止するための二重構造を構成することができる。

本願発明は、気密端子を構成する端子ピンと端子ホルダとの間の短絡を確実に防止できる。

スクロール式電動圧縮機の断面図である。 第１の実施形態における気密端子とクラスタブロックの関係を示す正面図である。 図２に示す気密端子の平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 クラスタブロックを示す平面図である。 第２の実施形態における気密端子とクラスタブロックの関係を示す一部断面正面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１はスクロール式電動圧縮機（以下、単に電動圧縮機とする）の例を示したもので、電動圧縮機の概要を以下に説明する。電動圧縮機は、フロント側のハウジング１とリア側のハウジング２とを複数のボルト３により一体となるように固定され、密閉されたハウジングを有する。ハウジング１、２は共にアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属性材料により形成されている。ハウジング２には、吸入ポート４が形成され、また、ハウジング１には、吐出ポート５が形成され、吸入ポート４及び吐出ポート５はそれぞれ図示しない外部冷媒回路と接続されている。

ハウジング１、２の内部２Ａには、スクロール式の圧縮機構６及び圧縮機構６を駆動する電動モータ７が収納されている。電動モータ７は、ハウジング２に軸受を介して回転可能に保持された回転軸８と回転軸８に固定されたロータ９とロータ９の外周に配置され、ハウジング２の内壁に固定されたステータ１０とにより構成されている。ロータ９は複数の永久磁石１１を有し、ステータ１０は三相に巻線されたコイル１２を有する。

圧縮機構６は、主要素として、ハウジング１、２の内壁に固定された固定スクロール１３と、これに対向配置された可動スクロール１４とにより構成されている。固定スクロール１３と可動スクロール１４との間には、冷媒を圧縮するための容積可変の圧縮室１５が形成されている。可動スクロール１４は、軸受及び偏心ブッシュ１６を介して回転軸８の偏心ピン１７に連結されることにより、回転軸８の回転に応じて揺動され、圧縮室１５の容積を変化させるよう構成されている。

一方、ハウジング２の外周壁の一部には、インバータ収容室１８を形成するインバータハウジング１９が接合され、固定されている。インバータ収容室１８内には、ハウジング２の外周壁にモータを駆動するためのインバータ２０及び気密端子２１が取り付けられている。気密端子２１は、インバータ収容室１８内で、インバータ側のコネクタ２２を介してインバータ２０と電気的に接続され、また、ハウジング２の内部２Ａでクラスタブロック２３を介してステータ１０のコイル１２から引き出されているリード線２４（図４参照）と電気的に接続されている。従って、インバータ２０から気密端子２１を介して電動モータ７のコイル１２に通電されると、ロータ９が回転され、回転軸８によって圧縮機構６が作動される。

図２〜図４に示すように、気密端子２１は細長い皿型の端子ホルダ２５と、電動モータ７の三相のコイル１２に対応する３本の棒状の端子ピン２６と有する。端子ホルダ２５はハウジング２に設けられた取り付け孔２７（図２、図４参照）にオーリング（Ｏリング）及びスナップリング（図示せず）によって気密性を保つように固定されている。気密端子２１は、ハウジング２の外部となるインバータ収容室１８に設置されたインバータ２０に、気密端子２１の上方に配置されたコネクタ２２を介して電気的に接続される。また、気密端子２１は、密閉されたハウジング２の内部２Ａに配設された電動モータ７に、ハウジング２の気密状態を維持したまま、気密端子２１の下方に間隔を開けて配置されたクラスタブロック２３を介して電気的に接続される。

端子ホルダ２５は鉄等の金属性材料により形成され、３箇所に貫通孔２８（図３、図４参照）が穿設されている。端子ピン２６は導電性材料により形成され、インバータ収容室１８側に配置される第１絶縁体２９とハウジング２の内部２Ａ側に配置される第２絶縁体３０とを介して端子ホルダ２５の貫通孔２８に挿通され、保持されている。

第１絶縁体２９は、ジルコニア等の酸化物系あるいはその他の種類のセラミックスにより構成され、端子ピン２６に固定されている。また、第２絶縁体３０は、ガラス材料により構成され、溶着又はその他の手段により端子ピン２６に固定されている。

クラスタブロック２３は図４及び図５に示すように、樹脂等の絶縁材料から成る四角形状の箱体で形成されている。クラスタブロック２３の上面には、３個の挿入孔３１が各端子ピン２６に対応して穿設されている。各挿入孔３１の内径は対応する端子ピン２６の外径より大きく設定されている。また、各挿入孔３１の周囲には、それぞれ環状の突起部３２が形成されている。各突起部３２は、図４に示すように、端子ピン２６が挿入孔３１に挿入された状態で、取り付け孔２７の内周壁と第２絶縁体３０との間の空間内に、第２絶縁体３０を囲むように突出する。このため、突起部３２の内周壁と第２絶縁体３０との間及び突起部３２の外周壁と取り付け孔２７の内周壁との間には、突起部３２により仕切られた連通する２つの空間３３、３４が形成される。従って、突起部３２の存在により、取り付け孔２７の内周壁と第２絶縁体３０との間には、２つの分離された空間３３、３４を有するラビリンス機構が構成され、冷媒や冷媒以外の異物の流通が大きく抑制される。

クラスタブロック２３の内部には、各挿入孔３１と交差する３個の挿入通路３６が穿設されている。各挿入通路３６は、一方がクラスタブロック２３の端部（図５の右側）に開口し、他方が挿入孔３１に連通している。電動モータ７のコイル１２から引き出された３本のリード線２４の各先端には、導電性の接続金具３７が固定され（図４参照）、この接続金具３７は各挿入通路３６に挿入される。挿入通路３６に挿入された接続金具３７は、クラスタブロック２３の挿入孔３１側の内壁３８（図５の左側）によって位置決めされるとともに弾性変形可能な規制片３９により抜け出しを規制され、挿入通路３６内に固定される。挿入孔３１に挿入された端子ピン２６は、その下端がクラスタブロック２３に覆われる接続金具３７の先端に設けられた接続孔４０を貫通することにより、図示しない機構により締着され、リード線２４と電気的に接続される。

以上のように構成された第１の実施形態は以下の作用及び効果を有する。
電動圧縮機の運転中、吸入ポート４から吸入された冷媒は、電動モータ７側から圧縮機構６へ流通し、圧縮機構６において圧縮され、吐出ポート５から外部冷媒回路（図示せず）に供給される。従って、ハウジング２の内部２Ａに配設されている気密端子２１の一部やクラスタブロック２３は、図４に示した矢印の方向に流れる冷媒に常時晒されている。しかし、端子ピン２６の第２絶縁体３０の周囲には、突起部３２の配設によりラビリンス機構が構成されているため、冷媒は第２絶縁体３０の周囲に形成される空間３３、３４への流入を抑制される。このため、冷媒と共に流通する細長い切り粉が気密端子２１とクラスタブロック２３との間の隙間に引掛かり、拘束されることが無く、細長い切り粉による端子ピン２６と端子ホルダ２５あるいはハウジング２との短絡を確実に防止することができる。

また、冷媒中には多くの摩耗粉が混在しているが、ラビリンス機構の構成により第２絶縁体３０の周辺への冷媒の流通が抑制され、摩耗粉の流入を防止している。仮に空間３３、３４への僅かな冷媒の流入により摩耗粉が混入したとしても、摩耗粉は、空間３３、３４の冷媒の流入位置と反対側の位置及び挿入孔３１の内壁と端子ピン２６との隙間から流出し易く、第２絶縁体３０付近での滞留の可能性が極めて少ない。このため、摩耗粉の付着、堆積による端子ホルダ２５と端子ピン２６との間の短絡の恐れは無い。

特に、ガラス材料にて構成した第２絶縁体３０は、摩耗粉の付着が無いので、突起部３２の配設により構成されるラビリンス機構と組み合わせることにより、端子ホルダ２５と端子ピン２６との間の短絡を確実に防止することができる。

（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第２の実施形態では、気密端子２１の端子ホルダ２５がハウジング２の内部２Ａに直接臨む様に、取り付け孔２７に取り付けられている。このため、端子ピン２６の第２絶縁体３０はハウジング２の内部２Ａに突出した状態にある。端子ピン２６がクラスタブロック２３の挿入孔３１（図４参照）に挿入され、リード線２４の接続金具３７（図４参照）と接続されると、クラスタブロック２３に形成した突起部３２は、第２絶縁体３０を囲むように配置される。なお、４１は第１の実施形態において、図示することなく説明したオーリング（Ｏリング）であり、ハウジング２の内部２Ａとインバータ収容室１８（図１参照）との間をシールし、ハウジング２の内部２Ａの気密性を保持する。また、４２は気密端子２１をハウジング２の取り付け孔２７に固定するためのスナップリングである。

突起部３２は電動圧縮機の運転中、第２絶縁体３０の周囲を覆っているため、吸入ポート４（図１参照）から吸入され、圧縮機構６（図１参照）側へ流れる冷媒は突起部３２を迂回して流れる。従って、冷媒によって流動する細長い切り粉が端子ピン２６や端子ピン付近のハウジング２に拘束されることが無い。また、第２絶縁体への摩耗粉の付着が防止される。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、細長い切り粉や摩耗粉による、端子ピン２６と端子ホルダ２５あるいはハウジング２との間の短絡を確実に防止することができる。

本願発明は、前記した第１の実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のような、他の実施形態で実施することができる。

（１）第１の実施形態では、第１絶縁体２９をセラミックスにより構成し、第２絶縁体３０をガラス材料により構成したが、本願発明では、第１絶縁体２９及び第２絶縁体３０を共にセラミックスにより構成するか、共にガラス材料により構成しても良い。
（２）突起部３２は、環状の形態に限らず、角状あるいは楕円状の形態により構成しても良い。
（３）クラスタブロック２３は、四角形状に限らず他の種々の形状により構成することができる。

（４）第１の実施形態では、３本の端子ピン２６を１つの端子ホルダ２５に固定する構成を示したが、端子ホルダ２５を端子ピン２６毎に３体に分割して構成し、それぞれに１本の端子ピン２６を固定するように構成しても良い。
（５）また、端子ホルダ２５の形状は、図２〜図４に示すような細長い形状に限定されることはなく、様々な形状をとることができる。
（５）第１の実施形態では、スクロール式電動圧縮機に実施した例を示したが、電動圧縮機はベーン式、スクリュー式等の他の回転式圧縮機やスワッシュ式、ワッブル式等の往復式圧縮機に電動モータを内蔵した電動圧縮機において本願発明を実施することができる。

１、２ ハウジング
４ 吸入ポート
５ 吐出ポート
６ 圧縮機構
７ 電動モータ
９ ロータ
１０ ステータ
１２ コイル
１３ 固定スクロール
１４ 可動スクロール
２０ インバータ
２１ 気密端子
２２ コネクタ
２３ クラスタブロック
２４ リード線
２５ 端子ホルダ
２６ 端子ピン
２７ 取り付け孔
２８ 貫通孔
２９ 第１絶縁体
３０ 第２絶縁体
３１ 挿入孔
３２ 突起部
３３、３４ 空間
３６ 挿入通路
３７ 接続金具
４０ 接続孔

Claims (3)

1. 圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータと、前記電動モータ及び圧縮機構を収納するハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記インバータと前記電動モータとを電気的に接続するための気密端子とを有し、
   前記気密端子は、導電性材料により形成された端子ピンと、前記端子ピンを保持する端子ホルダと、前記端子ピンと前記端子ホルダとの間を絶縁する絶縁体によって構成され、
   前記端子ピンと前記電動モータのリード線は前記端子ピンが挿入される挿入孔を有するクラスタブロックに覆われた接続金具によって電気的に接続される電動圧縮機において、
   前記クラスタブロックは前記絶縁体の一部を囲むように突出する突起部を前記挿入孔の周りに有し、前記挿入孔の内径は前記端子ピンの外径よりも大きいことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記突起部の少なくとも一部は、前記取り付け孔の内周壁によって囲まれた空間内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記端子ピンの絶縁体は、前記ハウジングの外部に配置されるセラミックスから成る第１絶縁体と、前記ハウジングの内部に配置されるガラス材料から成る第２絶縁体とにより構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。

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