JP5053523B2

JP5053523B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP5053523B2
Application number: JP2005156757A
Authority: JP
Inventors: 雄大長谷川
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: JP2006200519A

Description

本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機に関し、とくに車両用冷凍システム等に好適な、ハイブリッド圧縮機を含む電動圧縮機における、モータ端子接続部の耐振性向上構造に関する。

圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機、とくに車両用冷凍システム等に用いられる電動圧縮機においては、通常、高電圧モータを使用しているので、安全面等からモータの端子部およびその接続部とモータハウジング部および圧縮機ハウジング部（つまり、ボディ部）との間が絶縁され、漏電のおそれのない構造が必要とされる。このような電動圧縮機においては、通常、内蔵されている電動モータへの給電用外部端子と電動モータのステータからのワイヤの端部との接続部が設けられ、該接続部が圧縮機ハウジング内、とくに、外方に向けて延びる中空突出部内に収容される構造を採用することが多い。

また、高電圧モータを使用した車両用冷凍システム等に用いられる電動圧縮機にあっても、上記接続部としては、一般的な家電用圧縮機と同様に設計されていることが多く、端子接続部が端子に付設されたバネ力のみで保持され、とくに耐振対策が施されていないことが多い。たとえば、一般的な家電用圧縮機用の端子とカプラを使用し、端子接続部がバネ力のみで押さえつけられているだけで、ボルト等の固定手段を用いて固定されていないことが多い。したがって、このバネ力を超える大きな荷重が加わると、端子接続部の切断や、瞬断（瞬間的に離間し電気的な接続が瞬間的に切断される現象）が発生する可能性がある。とくに振動による外力が加わりやすい車両搭載の電動圧縮機では、このような問題が生じやすくなる。ただし、このような構造は、単純な構造なので、生産性とコストは良好である。

一方、モータ端子接続部の耐振性を向上するための構造として、例えば図４に示すように、給電用外部端子１０１とステータからのワイヤ端部１０２の端子との端子同士の接続部の周囲に、エポキシ等の樹脂１０３を注入し、接続部を注型した構造も知られている。この樹脂１０３により、圧縮機ハウジング１０４と端子との間を絶縁するようにしている。この構造では、端子周囲を樹脂注型するので、振動による切断の可能性は少なくなるが、端子（金属製）と樹脂とでは線膨張係数が異なるため、周囲の温度によっては端子を切断する方向に変形する可能性がある。また、構造が単純なためコストは低いが、生産ライン上で樹脂を硬化させる時間が必要となるため、生産性は悪い。

このような接続部に関する問題は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した単純な電動圧縮機のみならず、内蔵電動モータと、それとは別の外部駆動源（たとえば、車両走行用エンジン）とを圧縮機構の駆動源としたハイブリッド圧縮機においても、同様に存在する。

たとえば、車両用冷凍システム等に使用するハイブリッド圧縮機として、車両用原動機のみにより駆動されるスクロール型の第１圧縮機構と、内蔵電動モータのみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構とを、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせにして一体的に組み込んだハイブリッド圧縮機が提案されている（特許文献１）。このようなハイブリッド圧縮機により、それぞれの圧縮機構を単独で、あるいは同時に運転することが可能になり、そのときの要求に応じて最適な吐出性能を得ることが可能となる。このようなハイブリッド圧縮機においても、内蔵電動モータのための端子接続部において、上記のような問題が存在する。
特開２００３−１６１２５７号公報

そこで本発明の課題は、電動モータを内蔵した電動圧縮機において、良好な生産性を確保しつつ、モータ用端子接続部の耐振性を向上し、端子接続部の切断、瞬断の発生を防止可能な電動圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動圧縮機は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵し、電動モータへの給電用外部端子と電動モータのステータからのワイヤの端部との接続部を、圧縮機ハウジング内に収容した電動圧縮機において、前記接続部および／または前記接続部周辺における、振動に起因する断線、電気的な瞬断、絶縁部材の損傷の少なくとも一つを機械的に防止する耐振手段を有し、前記接続部が、前記給電用外部端子を保持するタブハウジングと、前記ステータのワイヤ端部を保持するリセプタクルハウジングとを介して形成されており、かつ、前記耐振手段として、少なくとも、前記タブハウジングと前記リセプタクルハウジングとの間に介装された耐振手段を備えており、前記耐振手段として、前記タブハウジングを圧縮機ハウジング内に向けて押圧可能な弾性部材を備えていることを特徴とするものからなる。

上記接続部の構造としては、たとえば、上記給電用外部端子を保持するタブハウジングと、上記ステータのワイヤ端部を保持し、上記タブハウジングと互いに嵌合されるリセプタクルハウジングとからなるカプラ構造を介して形成されている構造を採用できる。

そして、上記耐振手段としては、以下のような各種構造を採ることができる。たとえば、上記タブハウジングと上記リセプタクルハウジングとの間に介装されたＯリングを備えている構造を採ることができる。

また、上記耐振手段として、上記タブハウジングの外端部または内端部と上記リセプタクルハウジングの内端部または外端部との間に介装された弾性体を備えている構造を採ることができる。この弾性体としては、たとえば、その長手方向に圧縮変形可能であるとともにその径方向に膨張可能なゴム部材を使用できる。

また、上記耐振手段として、上記タブハウジングと上記リセプタクルハウジングとの間に設けられ両ハウジングを互いに係止し合うロック機構を備えている構造を採ることができる。

また、上記耐振手段として、上記タブハウジングを圧縮機ハウジング内に向けて押圧可能な弾性部材を備えている構造を採る。この弾性部材としては、たとえば、波ワッシャを使用できる。また、この波ワッシャと上記タブハウジングとの間に平ワッシャが介装されている構造を採ることもできる。

また、上記耐振手段として、上記タブハウジングと圧縮機ハウジングとの間に介装されたＯリングを備えている構造を採ることができる。

さらに、上記耐振手段として、上記リセプタクルハウジング側に設けられ、上記ステータからのワイヤを弾性保持するワイヤ保持手段を備えている構造を採ることができる。このワイヤ保持手段は、たとえば、ゴム部材から構成することができる。また、このワイヤ保持手段としては、リセプタクルハウジングに取り付けられる保持部材（たとえば、後述の押さえ板）に保持されるものから構成することもできるし、このような保持部材を設けずに、ステータからのワイヤに直接カシメ等により取り付けられてリセプタクルハウジング内に保持されるものから構成することもできる。

上記接続部は、上記電動モータを収納し上記ステータが固定されるハウジングに形成され外方に向けて延びる中空突出部内に配置されている形態とすることができる。この中空突出部は、圧縮機外部に対して実質的に密閉されている形態とすることができる。

本発明に係る端子接続部の耐振性向上構造は、電動モータを内蔵する電動圧縮機であればいかなるタイプの電動圧縮機にも適用可能であり、いわゆるハイブリッド圧縮機にも適用可能である。たとえば、電動圧縮機が、上記内蔵電動モータとは別の第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源としての上記内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが並設されて一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる場合にも適用できる。

このようなハイブリッド圧縮機においては、たとえば、上記第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている構成を採用できる。この背中合わせに配置された両固定スクロールは一体形成された固定スクロール部材からなる構造とすることもできる。また、上記第１駆動源としては、車両用原動機、たとえば、車両走行用のエンジンや、上記内蔵電動モータとは別の電動モータを使用することができる。

このような本発明に係る電動圧縮機によれば、上記のような端子接続部の耐振性向上構造を、単独であるいは組み合わせて採用することにより、圧縮機外部から加わる振動による端子接続部の切断や瞬断、さらには周囲の絶縁部材の損傷が効果的に防止、抑制され、振動がある使用環境条件下においても、安定した接続状態が維持される。また、前述したようなエポキシ樹脂の注型工程を有する場合に比べ、樹脂注型工程を不要化できるので、樹脂の準備や硬化時間が不要になり、生産性を向上できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電動圧縮機を示しており、とくに、本発明をハイブリッド圧縮機に適用した場合を示している。図２は、図１に示したハイブリッド圧縮機の内蔵電動モータの端子接続部の耐振性向上構造を示したものであるが、この図２に示した構造は、ハイブリッド圧縮機に限らず、単に内蔵電動モータのみを駆動源として有する電動圧縮機にも適用できる構造である。

まず、図１に示したハイブリッド圧縮機について説明するに、ハイブリッド圧縮機１はスクロール型の圧縮機からなり、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とを備えている。第１圧縮機構２は、固定スクロール１０と、固定スクロール１０とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）１２を形成する可動スクロール１１と、可動スクロール１１に係合して可動スクロール１１を旋回運動させる駆動軸１３と、第１駆動源としての車両走行用の原動機（図示略）からの駆動力が伝達されるプーリ１４と駆動軸１３との間の駆動力伝達をオン、オフする電磁クラッチ１５と、可動スクロール１１の自転を阻止するボールカップリング１６と、ケーシング１７に形成された吸入ポート１８とを備えている。吸入ポート１８から吸入通路１９を通して吸入室２０へと吸入された被圧縮流体（たとえば、冷媒ガス）は、作動空間１２内に取り込まれ、作動空間１２が体積を減少させつつ固定スクロール１０の中心へ向けて移動されることにより、作動空間１２内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール１０の中央部には吐出穴２１が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴２１、吐出通路２２、吐出ポート２３を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

一方、第２圧縮機構３は、固定スクロール３０と、固定スクロール３０とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）３２を形成する可動スクロール３１と、可動スクロール３１に係合して可動スクロール３１を旋回運動させる駆動軸３３と、可動スクロール３１の自転を阻止するボールカップリング３４とを備えている。この第２圧縮機構３の駆動軸３３を駆動するために、電動モータ３５が内蔵されている。電動モータ３５は、駆動軸３３に固定された回転子３６と、ステータ３７とを有しており、ステータ３７は、ステータハウジング３８に、または圧縮機ハウジングの一部として形成されたステータハウジング３８に固定されるとともに、電動モータ３５全体がステータハウジング３８内に収納されている。この第２圧縮機構３においては、吸入ポート１８から第１圧縮機構２の吸入室２０へと吸入された被圧縮流体（たとえば、冷媒ガス）が、連通路３９を通して第２圧縮機構３の吸入室４０に吸入され、作動空間３２内に取り込まれ、作動空間３２が体積を減少させつつ固定スクロール３０の中心へ向けて移動されることにより、作動空間３２内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール３０の中央部には吐出穴４１が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴４１、吐出通路４２を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

本実施態様では、第１圧縮機構２の固定スクロール１０と第２圧縮機構３の固定スクロール３０とは背中合わせに配設されており、かつ、両固定スクロール１０、３０は一体化された固定スクロール部材４３として形成されている。

ハイブリッド圧縮機１の第１圧縮機構２のみが稼働される場合には、第２圧縮機構３を駆動する電動モータ３５には電力は供給されず、電動モータ３５は回転しない。従って第２圧縮機構３は作動しない。ハイブリッド圧縮機１が電動モータ３５のみにより駆動される場合には、電動モータ３５がオンされて回転し、電動モータ３５の回転が第２圧縮機構３の駆動軸３３へ伝達され、駆動軸３３により可動スクロール３１が旋回駆動される。このとき、第１圧縮機構２の電磁クラッチ１５には通電されず、第１駆動源としての車両用原動機の回転は第１圧縮機構２へは伝達されない。従って第１圧縮機構２は作動しない。両圧縮機構２、３が同時駆動される場合には、車両用原動機からの駆動力が第１圧縮機構２の可動スクロール１１に伝達されるとともに、電動モータ３５がオンされてその駆動力が第２圧縮機構３の可動スクロール３１に伝達される。

このように構成されたハイブリッド圧縮機１においては、電動モータ３５の端子部５０は、搭載形態におけるハイブリッド圧縮機１の上部に配置されている。この端子部５０の詳細は図２に示すように、電動モータ３５の給電用外部端子５１と電動モータ３５のステータ３７からのワイヤ５２の端部との接続部５３を有している。接続部５３は、ステータハウジング３８に形成され外方に向けて延びる中空突出部５４内に配置されており、給電用外部端子５１は、この中空突出部５４を実質的に密閉可能な蓋５５に取り付けられている。

本実施態様では、上記接続部５３は、給電用外部端子５１を保持するタブハウジング５６と、ステータ３７のワイヤ５２端部を保持し、タブハウジング５６と互いに嵌合されるリセプタクルハウジング５７とからなるカプラ構造を介して形成されている。より詳しくは、タブハウジング５６内の中央部には、リセプタクルハウジング５７収納用の中空部５８が形成されているとともに、下方に向けて延びる支持部５９が設けられている。この支持部５９に、有底状に形成されたリセプタクルハウジング５７の中空部６０が嵌合されるようになっている。

そして本実施態様では、接続部５３の耐振手段としては、以下のような各種構造が採用されている。まず、タブハウジング５６の支持部５９の外周面とリセプタクルハウジング５７の中空部６０の内周面との間に、Ｏリング６１が介装されている。このＯリング６１は、主として、タブハウジング５６とリセプタクルハウジング５７間の水平方向の防振の役目を担う。

また、タブハウジング５６の支持部５９の外端部（先端部）（リセプタクルハウジング５７との嵌合構造によっては内端部）と、リセプタクルハウジング５７の中空部６０の内端部（底面部）（タブハウジング５６との嵌合構造によっては外端部）との間に介装された弾性体６２を備えている。この弾性体６２は、本実施態様では防振ゴムから構成されており、その長手方向（軸方向）に圧縮変形可能であるとともにその径方向に膨張可能な部材に構成されている。つまり、圧縮変形された状態とされることにより、タブハウジング５６の支持部５９の外端部とリセプタクルハウジング５７の中空部６０の内端部との間の上下方向の防振の役目を担い、圧縮により径方向に膨張された状態とされることにより、タブハウジング５６とリセプタクルハウジング５７間の水平方向の防振の役目を担うことができるようになっている。

また、タブハウジング５６の中空部５８とリセプタクルハウジング５７の外周部との間には、両ハウジングを互いに係止し合うロック機構６３が設けられている。本実施態様では、ロック機構６３は、タブハウジング５６側に設けられた爪６４とリセプタクルハウジング５７側に設けられた爪６５が互いに係止し合うようになっている。このような構造により、タブハウジング５６からのリセプタクルハウジング５７の抜けが防止されるとともに、係止時にタブハウジング５６を上方からリセプタクルハウジング５７に対し相対的に押圧することで、上記弾性体６２を圧縮固定し、弾性体６２に上記防振機能を発揮させることができるようになっている。

また、タブハウジング５６を、圧縮機ハウジング内に向けて、本実施態様ではステータハウジング３８の中空突出部５４内に向けて、押圧可能な弾性部材としての波ワッシャ６６が設けられている。この弾性部材は波ワッシャ６６以外の押圧力を発揮する部材、たとえば他のスプリング部材であってもよい。タブハウジング５６は中空突出部５４内に形成された突起部６７に突き当たり、蓋５５に対する波ワッシャ６６の押圧力により保持される。この波ワッシャ６６設置により、タブハウジング５６の上下方向の防振機能を発揮させることができる。この波ワッシャ６６とタブハウジング５６との間には、波ワッシャ６６の押圧力によりタブハウジング５６の表面が変形するのを防止するために、平ワッシャ６８が介装されていることが好ましい。

また、タブハウジング５６の外周面と、圧縮機ハウジングとの間には、本実施態様ではステータハウジング３８の中空突出部５４の内周面との間には、Ｏリング６９が介装されていることが好ましい。このＯリング６９の介装により、タブハウジング５６の水平方向の防振機能を発揮させることができる。

さらに、リセプタクルハウジング５７の下部には、ステータ３７からのワイヤ５２を保持する保持部材としての押さえ板７０が装着されており、この押さえ板７０には、ワイヤ５２を弾性保持するワイヤ保持手段７１が設けられている。このワイヤ保持手段７１は、たとえばゴム部材から構成することができる。ワイヤ保持手段７１によりワイヤ５２が弾性保持され、この部分の耐振性が向上される。

このワイヤ保持手段部分は、たとえば図３に示すように構成してもよい。図３に示す構成では、ステータ３７からのワイヤ８１を弾性保持する、ゴム部材からなるワイヤ保持手段８０が、ワイヤ８１または／および端子８２に直接カシメ等により取り付けられ、その状態でリセプタクルハウジング８３内に嵌合、保持されている。このように構成すれば、前述の押さえ板７０を廃止でき、組み立て性の向上とコストダウンをはかることができる。また、ステータ３７からのワイヤ８１とリセプタクルハウジング８３間の隙間を無くすことができ、かつ、押さえ板７０を廃止できることから、この部分の絶縁性を向上できる。

このように、上述したような各種耐振の少なくとも一つを備えることで、モータ用端子接続部の耐振性が向上され、端子接続部の切断、瞬断の発生を防止あるいは抑制される。また、前述したエポキシ樹脂で注型する場合に比べ、樹脂準備や樹脂硬化の手間が省けるので、良好な生産性が確保される。

本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用可能であり、とくに内蔵電動モータとそれとは別の駆動源により各圧縮機構を駆動できるようにしたハイブリッド圧縮機からなる電動圧縮機にも適用できる。

本発明の一実施態様に係る電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機の縦断面図である。図１のハイブリッド圧縮機の端子部の拡大縦断面図である。図２の端子部構造の変形例を示す縦断面図である。従来の樹脂で注型した場合の端子部の縦断面図である。

符号の説明

１電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機
２第１圧縮機構
３第２圧縮機構
１０、３０固定スクロール
１１、３１可動スクロール
１２、３２作動空間
１３、３３駆動軸
１５電磁クラッチ
１８吸入ポート
２０、４０吸入室
２１、４１吐出穴
２２、４２吐出通路
３５電動モータ
３６回転子
３７ステータ
３８ステータハウジング
３９連通路
４３固定スクロール部材
５０端子部
５１給電用外部端子
５２ステータからのワイヤ
５３接続部
５４中空突出部
５５蓋
５６タブハウジング
５７リセプタクルハウジング
５８中空部
５９支持部
６０中空部
６１Ｏリング
６２弾性体
６３ロック機構
６４、６５爪
６６弾性部材としての波ワッシャ
６７突起部
６８平ワッシャ
６９Ｏリング
７０保持部材としての押さえ板
７１ワイヤ保持手段
８０ワイヤ保持手段
８１ワイヤ
８２端子
８３リセプタクルハウジング

Claims

圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵し、電動モータへの給電用外部端子と電動モータのステータからのワイヤの端部との接続部を、圧縮機ハウジング内に収容した電動圧縮機において、前記接続部および／または前記接続部周辺における、振動に起因する断線、電気的な瞬断、絶縁部材の損傷の少なくとも一つを機械的に防止する耐振手段を有し、前記接続部が、前記給電用外部端子を保持するタブハウジングと、前記ステータのワイヤ端部を保持するリセプタクルハウジングとを介して形成されており、かつ、前記耐振手段として、少なくとも、前記タブハウジングと前記リセプタクルハウジングとの間に介装された耐振手段を備えており、前記耐振手段として、前記タブハウジングを圧縮機ハウジング内に向けて押圧可能な弾性部材を備えていることを特徴とする電動圧縮機。
前記タブハウジングと前記リセプタクルハウジングが互いに嵌合されるカプラ構造に形成されている、請求項１の電動圧縮機。
前記タブハウジングと前記リセプタクルハウジングとの間に介装された前記耐振手段がＯリングを備えている、請求項１または２の電動圧縮機。
前記耐振手段として、前記タブハウジングの外端部または内端部と前記リセプタクルハウジングの内端部または外端部との間に介装された弾性体を備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記耐振手段として、前記タブハウジングと前記リセプタクルハウジングとの間に設けられ両ハウジングを互いに係止し合うロック機構を備えている、請求項１〜４のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記弾性部材が波ワッシャからなる、請求項１〜５のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記波ワッシャと前記タブハウジングとの間に平ワッシャが介装されている、請求項６に記載の電動圧縮機。
前記耐振手段として、前記タブハウジングと圧縮機ハウジングとの間に介装されたＯリングを備えている、請求項１〜７のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記耐振手段として、前記リセプタクルハウジング側に設けられ、前記ステータからのワイヤを弾性保持するワイヤ保持手段を備えている、請求項１〜８のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記ワイヤ保持手段が、リセプタクルハウジングに取り付けられる保持部材に保持されている、請求項９に記載の電動圧縮機。
前記ワイヤ保持手段が、前記ステータからのワイヤに取り付けられてリセプタクルハウジング内に保持されている、請求項９に記載の電動圧縮機。
前記接続部が、前記電動モータを収納し前記ステータが固定されるハウジングに形成され外方に向けて延びる中空突出部内に配置されている、請求項１〜１１のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記中空突出部が、圧縮機外部に対して実質的に密閉されている、請求項１２に記載の電動圧縮機。
前記電動圧縮機が、前記内蔵電動モータとは別の第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源としての前記内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが並設されて一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる、請求項１〜１３のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている、請求項１４に記載の電動圧縮機。
背中合わせに配置された両固定スクロールが一体形成された固定スクロール部材からなる、請求項１５に記載の電動圧縮機。
前記第１駆動源が車両用原動機からなる、請求項１５または１６に記載の電動圧縮機。