JP6178564B2 - 電動コンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、電動コンプレッサに関し、特にインバータと電動コンプレッサが一体に形成されている電動コンプレッサに関するものである。

一般的な電動コンプレッサは特許文献１に示すように、モータケーシング内に収容された電動モータと、電動モータを制御する基板を備えるインバータ部と、冷媒を圧縮するスクロールユニットから構成されている。

そして、モータケーシングの外壁に形成される吸入口から冷媒をケーシング内に吸入し、スクロールユニットによって冷媒を圧縮して、モータケーシングの外壁に形成される吐出口から冷凍サイクルに冷媒を吐出している。

特開２００７−１９８３４１

しかしながら、冬季などの外気温が低い場合では、長時間電動コンプレッサを停止させる等により、冷凍サイクルから電動コンプレッサに流入する冷媒が液化してしまう虞があった。

また、液化した冷媒（以下「液冷媒」という）が電動コンプレッサ内に溜まることにより、液冷媒が電動モータのモータ中性点やインバータ部と電動モータとを電気的に接続するハーメチックターミナル等に触れることでモータ中性点やハーメチックターミナル等の絶縁抵抗が下がってしまうという課題があった。

そこで、本発明は、モータ中性点やハーメチックターミナル等の電子部品が液冷媒に浸かることなく、電動コンプレッサ内の絶縁性を保つことのできる電動コンプレッサを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために本発明は、略円筒状のハウジング２と、冷媒を圧縮する圧縮機構３と、駆動力を生じるモータ部４と、前記モータ部４を制御するインバータ部５と、前記モータ部４を収容するモータ室８と、前記インバータ部５を収容するインバータ室２６と、を備える電動コンプレッサ１，１００であって、前記ハウジング２の車両上下方向の下方側に液冷媒収納部３１，１３１を設け、前記液冷媒収納部３１，１３１は、前記圧縮機構３の駆動軸２１方向に延設され、前記モータ室８の前記インバータ室２６側端壁の下側が、上側より前記駆動軸方向のインバータ室２６側に延設され、前記液冷媒収納部３１，１３１をハーメチックターミナル３０とモータ中性点４５の下方側に設けたことを特徴とする。

さらにまた、前記ハウジング２に収容される電子部品２７において突出高さの大きい電子部品２７，４１をハウジング２の上方側に設けることを特徴とする。

加えて、前記インバータ部５の下方側に発熱する電子部品２７，３９を配置するとともに、前記電子部品２７，３９の対向する位置から前記液冷媒収納部３１に突出する放熱フィン３３を設けたことを特徴とする。

本発明は、ハウジング２内の下部側に液冷媒収納部３１を設けたことにより、液冷媒が重力によってハウジング２の下方側に設けられた液冷媒収納部３１に溜まる。このため、液冷媒がモータ中性点４５やハーメチックターミナル３０が液冷媒に浸かるのを防止することができ、電動コンプレッサ１内の絶縁性を保つことができる。

また、液冷媒収納部３１をハーメチックターミナル３０とモータ中性点４５の下方側に設けることで、より確実にハーメチックターミナル３０とモータ中性点４５とが液冷媒に浸かるのを防止することができる。したがって、電動コンプレッサ１内の絶縁性を保つことができる。

さらに、ハウジング２に収容される突出高さの大きい電子部品２７，４１をハウジングの上方側に設けることにより、ハウジング２の下方側に液冷媒収納部３１を設けるスペースを十分に確保することができる。

さらにまた、インバータ部５の下方側に発熱する電子部品２７，３９を配置するとともに、電子部品２７，３９の対向する位置から液冷媒収納部３１に突出する放熱フィン３３を設けたことにより、電子部品２７，３９から発生する熱を放熱フィン３３によって放熱することができる。すなわち、インバータ部５が過剰に熱を帯びることを防止することができ、延いてはインバータ部５の破損を防止することができる。

本発明の電動コンプレッサの全体断面図。 他の実施例を示す電動コンプレッサの全体断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

〔実施例１〕
図１に示すように、本実施例の電動コンプレッサ１は、略円筒状のハウジング２と、冷媒を圧縮する圧縮機構３と、駆動力を生じるモータ部４と、モータ部４を制御するインバータ部５と、を備えている。

略円筒状のハウジング２は、圧縮機構３とモータ部４とを内部に収容するリアケース７と、リアケース７の開口端を覆うように配置されるフロントケース９と、リアケース７と他側のフロントケース９に連結されるインバータケース１１と、から構成されている。

有底筒状に形成されたリアケース７内に収容される圧縮機構３は、内周に楕円形状を有するシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の両端部を狭持するように配置されるサイドブロック１５と、シリンダブロック１３の内周に回転自在に収容されるロータ１７と、ロータ１７に形成されるベーン溝に収容されるベーン１９と、ロータ１７と一体に形成されて後述するモータ部４から駆動力が伝達されて回転する駆動軸２１と、から構成されている。

なお、圧縮機構３がリアケース７に圧入して固定されることで、リアケース７の底面側に冷媒を吐出する吐出室４３が形成される。この吐出室４３には、気体状の冷媒と、吐出された冷媒に含まれる液体であるオイル等とを分離する気液分離器４７が配置されている。

また、リアサイドブロック１５ａとフロントサイドブロック１５ｂとによってシリンダブロック１３の両端部を狭持することにより、シリンダブロック１３の内周にシリンダ室３５が形成される。ロータ１７が回転することにより、ロータ１７に形成されたベーン溝からベーン１９が飛び出し、ベーン１９の先端がシリンダブロック１３の内壁と当接し、さらにロータ１７が回転することによって、冷媒を圧縮している。圧縮した冷媒は上述した吐出室４３へ吐出される。

ロータ１７を回転させる駆動源となるモータ部４は、リアケース７の内周に沿って均等に配置される固定子２３と、固定子２３の内方側に配置されてロータ１７と一体に形成された駆動軸２１に圧入して固定されているモータロータ部２５と、から構成されている。

固定子２３は、図示しないティース部にコイル３７を巻回することによって形成されており、このコイル３７に電流が流れることにより磁界を発生させ、固定子２３の内方に配置されるモータロータ部２５を回転させている。

また、複数のティースに巻回されたコイル３７を引き出して１箇所に集中させて結線するモータ中性点４５は、車両搭載時の車両上下方向の上方側に形成されている。このモータ中性点４５は、後述するハーメチックターミナル３０を介してインバータ部５に接続されている。

モータ部４を制御するインバータ部５は、フロントケース９のリアケース７と他端側に形成され、インバータケース１１によって密閉されて形成されたインバータ室２６内に配置されている。

インバータ部５は、電子部品２７と基板２９と、から形成されており、電子部品２７は、発熱するスイッチング素子３９（インテンリジェントパワーモジュール等）と、スイッチング素子３９よりも突出高さの大きい背高部品４１（コモンモードコイル、ノーマルモードコイル、インバータ入力用コンデンサ、トランス、内部電源用コンデンサ等）と、によって構成されている。

インバータ室２６内に配置される電子部品２７は、電子部品２７の中でも駆動軸２１方向に突出高さの低いスイッチング素子３９をインバータ室２６の車両上下方向の下方側に配置し、スイッチング素子３９とよりも駆動軸２１方向の突出高さの高い背高部品４１をインバータ室２６の車両上下方向の上方側に配置している。

リアケース７とインバータケース１１との間には、フロントケース９が配置されている。リアケース７の開口端を覆うようにフロントケース９が配置されることにより、モータ室８が形成される。モータ室８には、上述した圧縮機構３とモータ部４が収容されており、モータ室８内の潤滑を保つためにオイルが封入されている。また、モータ室８の外周には、図示しない冷媒吸入口が設けられており、モータ室８内に冷媒を注入している。

フロントケース９内には、上述したモータ部４とインバータ部５を電気的に接続するハーメチックターミナル３０と、液化した冷媒を貯留する液冷媒収納部３１と、が形成されている。ハーメチックターミナル３０は、フロントケース９の車両上下方向の上方側に配置され、液冷媒収納部３１は、ハーメチックターミナル３０よりも下方側に配置される。

この液冷媒収納部３１には、フロントケース９の車両上下方向の下方側の壁面から駆動軸２１の軸方向にリアケース７側へ向けて液冷媒収納部３１に突出する放熱フィン３３が形成されている。なお、放熱フィン３３の壁面を挟んで対向する位置には、放熱する電子部品２７であるインバータ部５のスイッチング素子３９が配置されることが好ましい。

次に、本実施例の電動コンプレッサ１の動作について説明する。

まず、インバータ部５によって、モータ部４の駆動制御を行う。この際、インバータ部５からハーメチックターミナル３０、モータ中性点４５の順に制御信号が流れることにより、固定子２３に電流が流れ磁界が生じる。固定子２３から磁界が発生することにより、モータロータ部２５が回転し、モータロータ部２５と固定された駆動軸２１が駆動力を伝達する。

モータロータ部２５から回転駆動力を伝達された駆動軸２１は、一体に形成されたロータ１７を回転させ、ロータ１７内のベーン溝に収容されたベーン１９が遠心力等によってベーン溝から飛び出してシリンダブロック１３の内壁と摺接し、さらにロータ１７が回転することにより、冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、図示しない吐出孔から吐出室４３へ吐出され、気液分離器４７を介して図示しない吐出口から冷凍サイクルへ冷媒を吐出する。

電動コンプレッサ１では、冬季など外気温が低い場合、長時間電動コンプレッサ１を起動しないと内部に流入されている冷媒が液化してしまう。この液化した冷媒は、重力によって電動コンプレッサ１の車両搭載時上下方向の下方側に流れて溜まってしまうが、液冷媒収納部３１が電動コンプレッサ１の車両搭載時上下方向の下方側に設けられているため、液冷媒収納部３１に積極的に液冷媒を溜めることができる。

このように本発明は、ハウジング２内の下部側に液冷媒収納部３１を設けたことにより、液冷媒が重力によってハウジング２の下方側に設けられた液冷媒収納部３１に溜まるため、液冷媒がモータ中性点４５やハーメチックターミナル３０が液冷媒に浸かるのを防止することができ、電動コンプレッサ１内の絶縁性を保つことができる。

また、液冷媒収納部３１をハーメチックターミナル３０とモータ中性点４５の下方側に設けることにより、より確実にハーメチックターミナル３０とモータ中性点４５とが液冷媒に浸かるのを防止することができるため、電動コンプレッサ１内の絶縁性を保つことができる。

さらに、ハウジング２に収容される突出高さの大きい電子部品２７，４１をハウジングの上方側に設けることにより、ハウジング２の下方側に液冷媒収納部３１を設けるスペースを十分に確保することができる。

さらにまた、インバータ部５の下方側に発熱する電子部品２７を配置するとともに、電子部品２７の対向する位置から液冷媒収納部３１に突出する放熱フィン３３を設けたことにより、電子部品２７，３９から発生する熱を放熱フィン３３によって放熱することができるので、インバータ部５が過剰に熱を帯びることを防止することができ、延いてはインバータ部５の破損を防止することができる。

また、液冷媒が電動コンプレッサ１内に溜まることによって液冷媒が圧縮機構３に入り込み、この状態で電動コンプレッサ１を起動することで液冷媒を圧縮してしまい、圧縮効率が低下するという問題が生じるが、液冷媒収納部３１を設けたことにより、液冷媒が液冷媒収納部３１に溜まるので、液冷媒が圧縮機構３に流入するのを防ぐことができる。

さらに、電動コンプレッサ１内に溜まった液冷媒が、駆動軸等の潤滑性を保つために電動コンプレッサ１内に封入されているオイルを流してしまい、電動コンプレッサ１の破損を招く虞があったが、液冷媒収納部３１を設けたことにより、液冷媒がオイルを流すことがない。

なお、本実施例では、液冷媒収納部３１を駆動軸２１方向に延設して設けているが、モータ室８の下部側を拡径方向に延設して液冷媒収納部を設けてもよい。すなわち、電動コンプレッサ１内の下部側に液化した液冷媒を貯留するスペースを設ければよい。

また、本実施例では、インバータ部５とモータ部４との間に液冷媒収納部３１を設けているが、インバータ部５とモータ部４のハウジング２外周側に突出するように液冷媒収納部を設けても良い。

〔実施例２〕
図２を用いて本発明の第２の実施例について説明する。なお、上記実施例１と同じ構成は説明を省略する。

図２に示すように、本実施例の電動コンプレッサ１００のハウジング１０２は、モータ部４を収容するフロントケース１０７と、圧縮機構３を収容するミドルケース１０８と、ミドルケース１０８の開口を塞ぐように配置されるリアケース１０９と、インバータ部５を収容するインバータケース１１と、から構成されている。

本実施例の電動コンプレッサ１００では、フロントケース１０７の車両搭載時の車両上下方向の下部側には、電動コンプレッサ１００内の潤滑を保つオイルが貯留されるオイル貯留部５０が形成されている。

また、フロントケース１０７の底面から駆動軸方向に突出するようにして液冷媒収納部１３１が形成されている。

電動コンプレッサ１００の下方側に形成されるオイル貯留部５０は、電動コンプレッサ１００内に封入されるオイルが貯留するとともに、液化した冷媒が貯留される。すなわち、オイル貯留部５０は、液冷媒収納部１３１としても利用することができる。

ミドルケース１０８に形成された図示しない吸入口から冷媒が吸入され、ミドルケース１０８に配置された圧縮機構３によって冷媒が圧縮される。圧縮機構３で圧縮された冷媒は、図示しない吐出孔を介してフロントケース１０７内の吐出され、フロントケース１０７内に収容されるモータ部４を冷媒によって冷却し、吐出口５１から図示しない冷凍サイクルに冷媒を吐出する。

電動コンプレッサ１００が長時間起動しない等によって、ハウジング１０２内に注入される冷媒が液化した場合、重力によって電動コンプレッサ１００の下方側に流れてくる液冷媒が液冷媒収納部１３１とオイル貯留部５０に溜まる。

このような構成とすることにより、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、オイル貯留部５０を液冷媒収納部１３１として利用することができ、より多くの液冷媒を液冷媒収納部１３１に溜めることができる。

さらに、本実施例のように上記実施例１と異なる形状の電動コンプレッサ１００であっても、本発明を適用することができる。

本発明は、電動コンプレッサに利用することができる。

１，１００ 電動コンプレッサ
２ ハウジング
３ 圧縮機構
４ モータ部
５ インバータ部
３１，１３１ 液冷媒収納部

Claims (3)

1. 略円筒状のハウジング（２）と、冷媒を圧縮する圧縮機構（３）と、駆動力を生じるモータ部（４）と、前記モータ部（４）を制御するインバータ部（５）と、前記モータ部（４）を収容するモータ室（８）と、前記インバータ部（５）を収容するインバータ室（２６）と、を備える電動コンプレッサ（１，１００）であって、
   前記ハウジング（２）の車両上下方向の下方側に液冷媒収納部（３１，１３１）を設け、
   前記液冷媒収納部（３１，１３１）は、前記圧縮機構（３）の駆動軸（２１）方向に延設され、
   前記モータ室（８）の前記インバータ室（２６）側端壁の下側が、上側より前記駆動軸方向の前記インバータ室（２６）側に延設され、
   前記液冷媒収納部（３１，１３１）をハーメチックターミナル（３０）とモータ中性点（４５）の下方側に設けたことを特徴とする電動コンプレッサ（１，１００）。
2. 略円筒状のハウジング（２）と、冷媒を圧縮する圧縮機構（３）と、駆動力を生じるモータ部（４）と、前記モータ部（４）を制御するインバータ部（５）と、前記モータ部（４）を収容するモータ室（８）と、前記インバータ部（５）を収容するインバータ室（２６）と、を備える電動コンプレッサ（１，１００）であって、
   前記ハウジング（２）の車両上下方向の下方側に液冷媒収納部（３１，１３１）を設け、
   前記液冷媒収納部（３１，１３１）は、前記圧縮機構（３）の駆動軸（２１）方向に延設され、
   前記モータ室（８）の前記インバータ室（２６）側端壁の下側が、上側より前記駆動軸方向の前記インバータ室（２６）側に延設され、
   前記インバータ部（５）の下方側に発熱する電子部品（２７，３９）を配置するとともに、前記電子部品（２７，３９）の対向する位置から前記液冷媒収納部（３１）に突出する放熱フィン（３３）を設けたことを特徴とする電動コンプレッサ（１，１００）。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動コンプレッサ（１，１００）であって、
   前記ハウジング（２）に収容される電子部品（２７）において突出高さの大きい電子部品（２７，４１）をハウジング（２）の上方側に設けることを特徴とする電動コンプレッサ（１，１００）。

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