JP5118351B2 - Electric compressor - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリー等からの電力供給を受けて駆動されるモータを内蔵した電動圧縮機に関し、車載用エアコンディショナー等における冷媒を圧縮するための圧縮機として好適な電動圧縮機に関する。 The present invention relates to an electric compressor having a built-in motor driven by power supplied from a battery or the like, and relates to an electric compressor suitable as a compressor for compressing a refrigerant in an in-vehicle air conditioner or the like.
例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等の電気を駆動源として有する車両においては、その駆動源の電源電圧は車両の大きさ、バッテリーの容量などから、様々な電圧のものがある。これらの車両に電動圧縮機を搭載する際、搭載する車両のバッテリー電圧に合わせて設計された、モータやインバータ装置を用いる必要がある。つまり、電動圧縮機の種類を、バッテリー電圧の種類だけ用意する必要がある。 For example, in a vehicle having electricity as a drive source such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle, the power source voltage of the drive source has various voltages depending on the size of the vehicle, the capacity of the battery, and the like. When mounting an electric compressor on these vehicles, it is necessary to use a motor or an inverter device designed in accordance with the battery voltage of the mounted vehicle. That is, it is necessary to prepare the types of electric compressors only for the types of battery voltage.
また、バッテリー電圧が低い場合には、電動圧縮機に流れる電流が大きくなるため、インバータ装置の大型化やコストアップにつながる。 In addition, when the battery voltage is low, the current flowing through the electric compressor increases, leading to an increase in size and cost of the inverter device.
電動圧縮機の種類の数を低減するためではないが、インバータ装置を介してモータ巻線を通電予熱するために、インバータ装置の前段に、電源電圧を降圧するコンバータを設ける構造が知られている(特許文献1)。しかし、このコンバータは、モータ巻線の予熱のためにインバータ装置への入力電圧を所定の電圧に降圧させるために使用されるもので、上述の電動圧縮機の種類をバッテリー電圧の種類だけ用意する必要があるという問題は解消されない。
そこで本発明の課題は、バッテリー電圧が異なる場合にあっても同機種を使用可能で、かつ、バッテリー電圧が低い場合にあってもインバータ装置として電流容量の小さい小型かつ安価なものを使用可能な電動圧縮機を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that the same model can be used even when the battery voltage is different, and a small and inexpensive inverter device with a small current capacity can be used even when the battery voltage is low. The object is to provide an electric compressor.
上記課題を解決するために、本発明に係る電動圧縮機は、入力電圧に対し出力電圧を昇降可能なコンバータ装置と、コンバータ装置からの電圧をモータ駆動電圧に変換するインバータ装置と、インバータ装置からの電圧によって駆動されるモータと、モータによって駆動される圧縮機構とを備えた電動圧縮機であって、前記インバータ装置が圧縮機に一体的に取り付けられ、前記インバータ装置および前記コンバータ装置が前記圧縮機内部の吸入側に配置され、前記コンバータ装置が圧縮機の吸入側の上部に配置され、前記インバータ装置が圧縮機の吸入側の軸方向側部に配置されていることを特徴とするものからなる。すなわち、バッテリー等からの電源電圧を、必要に応じてコンバータ装置により昇圧あるいは降圧できるようになっており、電源電圧が異なる場合にあっても同機種の電動圧縮機にて対応できるようになっている。また、電源電圧が低い場合には、とくにコンバータ装置により昇圧することにより、電流容量の小さいインバータ装置でも機能できるようにし、それによってインバータ装置の小型化、コストダウンもはかることができる。 In order to solve the above-described problems, an electric compressor according to the present invention includes a converter device that can raise and lower an output voltage with respect to an input voltage, an inverter device that converts a voltage from the converter device into a motor drive voltage, and an inverter device. An electric compressor having a motor driven by the voltage of the motor and a compression mechanism driven by the motor, wherein the inverter device is integrally attached to the compressor, and the inverter device and the converter device are the compression devices The compressor device is disposed on the suction side of the compressor, the converter device is disposed on the suction side upper portion of the compressor, and the inverter device is disposed on the axial side of the compressor suction side. Become. That is, the power supply voltage from a battery or the like can be boosted or lowered by a converter device as necessary, and even when the power supply voltage is different, the same type of electric compressor can be used. Yes. In addition, when the power supply voltage is low, it is possible to function even with an inverter device having a small current capacity by boosting it with a converter device, thereby reducing the size and cost of the inverter device.
この本発明に係る電動圧縮機においては、上記コンバータ装置は、上記インバータ装置の入力電圧に応じてコンバータ装置の出力電圧を昇降するコンバータ出力電圧制御手段を有することが好ましい。このコンバータ出力電圧制御手段により、コンバータ装置による変圧を最適に制御可能となる。コンバータ出力電圧制御手段としては、独立に設けることも可能であり、上記インバータ装置の制御手段に組み込むことも可能である。 In the electric compressor according to the present invention, it is preferable that the converter device has converter output voltage control means for raising and lowering the output voltage of the converter device in accordance with the input voltage of the inverter device. This converter output voltage control means makes it possible to optimally control the transformation by the converter device. The converter output voltage control means can be provided independently, or can be incorporated in the control means of the inverter device.
上記インバータ装置の取付形態としては、圧縮機に一体的に取り付けられている形態とすることができる。 As an attachment form of the said inverter apparatus, it can be set as the form attached to the compressor integrally.
また、上記コンバータ装置の取付形態としては、上記インバータ装置に内蔵されている形態とすることもできるし、コンバータ装置およびインバータ装置が圧縮機に個別にかつ一体的に取り付けられている形態とすることもできる。 In addition, the converter device may be installed in the inverter device, or the converter device and the inverter device may be individually and integrally attached to the compressor. You can also .
また、本発明に係る電動圧縮機においては、とくに、インバータ装置やコンバータ装置、さらにはモータの過熱防止あるいは抑制のために、次のような配置構成を採ることが望ましい。 Further, in the electric compressor according to the present invention, it is desirable to adopt the following arrangement configuration particularly for preventing or suppressing overheating of the inverter device, the converter device, and the motor.
まず、上記インバータ装置が圧縮機の吸入側に配置されている。また、上記コンバータ装置も圧縮機の吸入側に配置されている。さらに、上記モータも圧縮機の吸入側に配置されていることが好ましい。
First, the inverter device is arranged on the suction side of the compressor . The converter device is also disposed on the suction side of the compressor . Furthermore, it is preferable that the motor is also arranged on the suction side of the compressor.
圧縮機の吸入側への配置においては、上記コンバータ装置が圧縮機の吸入側の上部に配置され、上記インバータ装置が圧縮機の吸入側の軸方向側部に配置されている形態とする。このような配置形態により、上記過熱防止をはかりつつ、電動圧縮機全体の小型化をはかることができる。 In the arrangement of the suction side of the compressor, the form in which the converter device is arranged above the suction side of the compressor, the inverter device is arranged axially side portion of the suction side of the compressor. With such an arrangement, the entire electric compressor can be downsized while preventing the overheating.
本発明に係る電動圧縮機によれば、バッテリー等からの電源電圧が異なる場合にあっても、コンバータ装置によって適切に昇降圧することにより、同じ種類の電動圧縮機を使用できるようになる。また、電源電圧が低い場合にも、コンバータ装置により昇圧することによって、電流容量の小さいインバータ装置でも対応できるようになり、インバータ装置の小型化、コストダウン、ひいては電動圧縮機の小型化、コストダウンをはかることができる。 According to the electric compressor of the present invention, even when the power supply voltage from the battery or the like is different, the same type of electric compressor can be used by appropriately raising and lowering the voltage by the converter device. In addition, even when the power supply voltage is low, boosting with a converter device enables even an inverter device with a small current capacity to cope with it. Can be measured.
また、インバータ装置やコンバータ装置、さらにはモータを圧縮機の吸入側、とくに吸入側の特定の位置に配置することにより、これら電気、電子機器の過熱を防止しつつ、電動圧縮機全体の小型化をはかることができる。 In addition, by arranging the inverter device, converter device, and motor at a specific position on the suction side of the compressor, especially on the suction side, the electrical compressor can be reduced in size while preventing overheating of these electric and electronic devices. Can be measured.
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る電動圧縮機の回路構成を示しており、該回路構成について、図2に示した従来一般の電動圧縮機の回路構成と比較しながら説明する。図2に示す従来の電動圧縮機においては、バッテリー等の電源101(直流電源)からの電圧が、例えば一対のスイッチング素子U、XおよびV、YおよびW、Zを3組備えたインバータ装置102によってモータ駆動電圧に変換され、そのモータ駆動電圧を使用してモータ103が駆動される。インバータ装置102は、主制御回路104からの指令に基づき、インバータ制御装置105によって制御される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a circuit configuration of an electric compressor according to an embodiment of the present invention. The circuit configuration will be described in comparison with the circuit configuration of a conventional general electric compressor shown in FIG. In the conventional electric compressor shown in FIG. 2, the voltage from a power source 101 (DC power source) such as a battery is, for example, an inverter device 102 including three pairs of switching elements U, X and V, Y and W, Z. Is converted into a motor drive voltage, and the motor 103 is driven using the motor drive voltage. Inverter device 102 is controlled by
これに対し図1に示す本発明に係る電動圧縮機においては、バッテリー等の電源1(直流電源)からの電圧が、コンバータ装置2によって昇降され、昇降されたコンバータ装置2からの出力電圧が、例えば一対のスイッチング素子U、XおよびV、YおよびW、Zを3組備えたインバータ装置3によってモータ駆動電圧に変換され、そのモータ駆動電圧を使用してモータ4が駆動される。インバータ装置3は、主制御回路5からの指令に基づき、インバータ制御装置6によって制御される。コンバータ装置2は、本実施態様では、コンデンサ7、コイル8、スイッチング素子9を備えており、このスイッチング素子9のデューティが、コンバータ制御装置10によって制御されることにより、インバータ制御装置6の入力電圧(インバータ制御装置6に入力すべき電圧)に応じてコンバータ装置2の出力電圧が昇降されるようになっている。このコンバータ出力電圧制御手段としてのコンバータ制御装置10は、図示の如くインバータ制御装置6とは別に設けてもよく、インバータ制御装置6に、あるいは主制御回路5に、組み込まれていてもよい。
On the other hand, in the electric compressor according to the present invention shown in FIG. 1, the voltage from the power source 1 (DC power source) such as a battery is raised and lowered by the converter device 2, and the output voltage from the raised and lowered converter device 2 is For example, the
このように、インバータ制御装置6の入力電圧に応じてコンバータ装置2の出力電圧が適切に昇降されることにより、電源1の電圧(コンバータ装置2への入力電圧)が異なる場合にあっても、同機種の電動圧縮機を使用できるようになり、バッテリーや車種毎に電動圧縮機の種類を変更する必要はなくなる。 Thus, even when the voltage of the power source 1 (the input voltage to the converter device 2) is different by appropriately raising and lowering the output voltage of the converter device 2 according to the input voltage of the inverter control device 6, The same type of electric compressor can be used, and there is no need to change the type of electric compressor for each battery or vehicle type.
また、電源1の電圧がたとえ低い場合にあっても、コンバータ装置2により所望の電圧まで昇圧することが可能になるので、その昇圧によって、インバータ装置3がたとえ電流容量の小さいものである場合にも対応できるようになる。したがって、インバータ装置3の小型化、コストダウンが可能になり、それによって電動圧縮機全体の小型化、コストダウンも可能になる。
Further, even when the voltage of the
上記のような本発明に係る電動圧縮機においては、インバータ装置一体型電動圧縮機、コンバータ装置とインバータ装置が別体型の電動圧縮機、コンバータ装置を内蔵したインバータ装置そ備えた電動圧縮機などの各種形態を採ることができ、さらに、それらコンバータ装置、インバータ装置、さらにはモータの圧縮機に対する配置も各種形態を採ることができる。以下に代表的な例および参考例を示す。 In the electric compressor according to the present invention as described above, an inverter device integrated electric compressor, an electric compressor in which the converter device and the inverter device are separate types, an electric compressor provided with an inverter device incorporating the converter device, etc. Various forms can be adopted, and further, the converter device, the inverter device, and the arrangement of the motor with respect to the compressor can also take various forms. Typical examples and reference examples are shown below.
図3に示す電動圧縮機11においては、モータ12が、被圧縮流体(例えば、冷媒)の吸入ポート13から圧縮機構14(スクロール型圧縮機構)への吸入経路、つまり圧縮機11の吸入側に内蔵配置されている。圧縮された冷媒は吐出ポート15から外部回路に吐出される。この図3に示す参考例においては、インバータ装置16が圧縮機11の吸入側、とくに圧縮機11の吸入側の軸方向側部に配置されている。この場合、コンバータ装置は、圧縮機11外部の適当な場所(例えば、車両バッテリーの近傍)に配置すればよい。あるいは、インバータ装置16を、コンバータ装置内蔵インバータ装置に構成し、それを図示した位置に配置してもよい。インバータ装置16あるいはコンバータ装置内蔵インバータ装置、さらにはモータ12を圧縮機11の吸入側に配置することにより、これら電気、電子機器を吸入冷媒を利用して適切に冷却でき、過熱を防止して、正常な作動を確保できる。また、圧縮機11の吸入側の特定の位置に配置することで、圧縮機11全体の一層の小型化をはかることができる。 In the electric compressor 11 shown in FIG. 3, the motor 12 is disposed on the suction path from the suction port 13 for the fluid to be compressed (for example, refrigerant) to the compression mechanism 14 (scroll type compression mechanism), that is, on the suction side of the compressor 11. Built in. The compressed refrigerant is discharged from the discharge port 15 to the external circuit. In the reference example shown in FIG. 3, the inverter device 16 is arranged on the suction side of the compressor 11, particularly on the axial side portion on the suction side of the compressor 11. In this case, the converter device may be disposed at an appropriate location outside the compressor 11 (for example, in the vicinity of the vehicle battery). Alternatively, the inverter device 16 may be configured as a converter device built-in inverter device and disposed at the illustrated position. By arranging the inverter device 16 or the inverter device with a built-in converter device, and the motor 12 on the suction side of the compressor 11, these electric and electronic devices can be appropriately cooled using the suction refrigerant, and overheating is prevented. Normal operation can be secured. Further, by disposing the compressor 11 at a specific position on the suction side, the compressor 11 as a whole can be further downsized.
図4に示す電動圧縮機21においては、図3に示した例と同様に、モータ22が、被圧縮流体(例えば、冷媒)の吸入ポート23から圧縮機構24(スクロール型圧縮機構)への吸入経路、つまり圧縮機21の吸入側に内蔵配置されている。圧縮された冷媒は吐出ポート25から外部回路に吐出される。この図4に示す例においては、インバータ装置26とコンバータ装置27が個別に圧縮機21の吸入側に配置され、インバータ装置26が圧縮機21の吸入側の軸方向側部に、コンバータ装置27が圧縮機21の吸入側の上部に、それぞれ配置されている。この場合、コンバータ装置27も、圧縮機21の吸入側の軸方向側部に配置してもよい。インバータ装置26、コンバータ装置27、さらにはモータ22を圧縮機11の吸入側に配置することにより、これら電気、電子機器を吸入冷媒を利用して適切に冷却でき、過熱を防止して、正常な作動を確保できる。また、圧縮機21の吸入側の特定の各位置に配置することで、圧縮機21全体の一層の小型化をはかることができる。
In the electric compressor 21 shown in FIG. 4, similarly to the example shown in FIG. 3, the motor 22 sucks the fluid to be compressed (for example, refrigerant) from the suction port 23 into the compression mechanism 24 (scroll type compression mechanism). It is built in the path, that is, on the suction side of the compressor 21. The compressed refrigerant is discharged from the discharge port 25 to the external circuit. In the example shown in FIG. 4, the
本発明に係る電動圧縮機は、あらゆるモータ内蔵電動圧縮機に適用でき、とくに、小型化、コストダウンが要求される車載用エアコンディショナーにおける冷媒圧縮用の電動圧縮機として好適なものである。 The electric compressor according to the present invention can be applied to any electric compressor with a built-in motor, and is particularly suitable as an electric compressor for refrigerant compression in an in-vehicle air conditioner that is required to be reduced in size and cost.
1 バッテリー等の電源
2 コンバータ装置
3 インバータ装置
4 モータ
5 主制御回路
6 インバータ制御装置
7 コンデンサ
8 コイル
9 スイッチング素子
10 コンバータ制御装置
11、21 電動圧縮機
12、22 モータ
13、23 吸入ポート
14、24 圧縮機構
15、25 吐出ポート
16、26 インバータ装置
27 コンバータ装置
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