JP2008082279A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】電動コンプレッサ１００のインバータ回路２０の冷却効率の低下を抑制する。
【解決手段】電動コンプレッサ１００においてクラスタブロック４０および気密端子５０をステータコア１４の軸方向端部側に配置したので、クラスタブロック４０の収納部をステータコア１４とモータハウジング１１との間において軸直交方向に設ける必要が無くなるので、クラスタブロック４０および気密端子５０の配置によって、流体流路１１ｄ内の冷媒流量が減ることはない。このため、インバータ回路２０の冷却効率の低下を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータによりコンプレッサを駆動する電動コンプレッサに関する。

従来、電動コンプレッサのハウジング上にインバータ回路を配置し、ハウジングのインバータ回路側内壁と電動モータのステータコアとの間の冷却用の冷媒流路に設け、この冷媒流路内を流れる冷媒によりインバータ回路を冷却するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１には、インバータ回路と電動モータとの間の接続構成について記載されていないが、図９に示すように、ハウジング１の内外を貫通して一端側がインバータ回路２に接続されるインバータ側コネクタ（密着端子）３と、ステータコイルに接続されるステータ側コネクタ４とを備え、ステータ側コネクタ４をステータコア５に対して軸直交方向（すなわち、ステータコア５の外壁面側）に配置してインバータ側コネクタ３に接続した電動コンプレッサが知られている。
特開２００３−２６２１８７号公報

しかし、上述の電動コンプレッサにおいて、ステータ側コネクタ４をステータコア５に対して軸直交方向に配置する場合には、ステータ側コネクタ４をステータコア５およびハウジング１の間に収納する収納部１ａを軸直交方向に設けることが必要なり、この収納部内１ａにも冷媒が流れ込み、冷却用の冷媒流路１ｂに流入する冷媒量が減ることになる。したがって、インバータ回路２の冷却効率が低下する。

本発明では、上記点に鑑みて、コネクタの配置を工夫して、駆動電気回路の冷却効率の低下を抑制するようにした電動コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ハウジングのうち駆動電気回路側とステータコアとの間には、コンプレッサの吸入および吐出に伴って流体が流れる流体流路が形成されており、駆動電気回路は、流体流路内の流体によって冷却されるように構成され、ハウジング内に収納され、ステータコイルに接続されるステータ側コネクタと、ステータ側コネクタと駆動電気回路とを電気的に接続する電気回路側コネクタと、を備え、ステータ側コネクタおよび電気回路側コネクタは、前記ステータコアの軸方向端部側に配置されていることを第１の特徴とする。

したがって、ステータ側コネクタの収納部をステータコアとハウジングとの間において軸直交方向に設ける必要が無くなるので、ステータ側コネクタおよび電気回路側コネクタの配置によって、流体流路内の流体流量が減ることはない。このため、駆動電気回路（インバータ回路）の冷却効率の低下を抑制することができる。

また、本発明では、ハウジングのうち開口部に対して外壁側には、開口部を囲むように形成される環状壁部が設けられており、電気回路側コネクタは環状壁部の内側に配置されていることを第２の特徴とする。

これにより、環状壁部により電気回路側コネクタを開口部内に配置する際に案内させることが可能になるので、電気回路側コネクタの取付が容易になる。

本発明は、電気回路側コネクタにはその周囲を囲むように形成されるシール用リング部材が填め込まれており、環状壁部には、開口部を囲むように形成される環状溝部が設けられており、シール用リング部材が環状溝部内に填め込まれて、電気回路側コネクタおよび環状壁部の間を密閉するようになっていることを第３の特徴とする。

したがって、電気回路側コネクタを環状壁部の内側に配置しても、ハウジング内の冷媒が開口部から外側に洩れることを防ぐことができる。

図１、図２に本発明の一実施形態の電動コンプレッサ１００を示す。図１は本実施形態の電動コンプレッサ１００が適用される冷凍サイクル装置の構成を示し、図２は電動コンプレッサ１００の内部構成を示している。

電動コンプレッサ１００は、図１に示すように、凝縮器１０１、減圧器１０２、および蒸発器１０３とともに、車両空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。

電動コンプレッサ１００は、図２に示すように、電動モータ部１０、インバータ回路２０、コンプレッサ３０、クラスタブロック４０、および気密端子５０から構成されている。

電動モータ部１０は、回転軸１２を介してコンプレッサ３０を回転駆動する。具体的には、電動モータ部１０は、モータハウジング１１、回転軸１２、ロータ１３、ステータコア１４、およびステータコイル１５から構成されている。

モータハウジング１１は、伝熱性の高い鉄等の金属からなるもので、回転軸１２を中心とする略円筒状に形成されており、モータハウジング１１の軸線方向Ｚの一端側には、冷媒吸入口１１ａが設けられている。

ここで、モータハウジング１１の軸線方向Ｚの他端側には、冷媒吐出口１１ｂが設けられている。また、モータハウジング１１の外壁のうち、軸直交方向（図２中上側）には、後述するようにインバータ回路２０が装着される取付面１６が形成されている。なお、軸直交方向とは、回転軸１２に対して直交する方向のことである。また、モータハウジング１１は、特許請求範囲に記載のハウジングに相当する。

回転軸１２は、モータハウジング１１内に配置され、軸受け１２ａと図示しない他の軸受けにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転駆動力をコンプレッサ３０に伝える。軸受け１２ａおよび他の軸受けは、モータハウジング１１により支持されている。

ロータ１３は、永久磁石からなり、中空部を有する筒状に形成されているものであって、中空部内には回転軸１２が差し込まれて固定されている。ロータ１３は、ステータコア１４から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１２とともに回転する。

ステータコア１４は、ロータ１３（回転軸１２）に対して径外方向に配置されており、ステータコア１４は、モータハウジング１１内において略環状に形成されている。ステータコア１４は、磁性体からなるもので、モータハウジング１１の内周面から支持されている。ステータコイル１５は、３つのコイル（Ｕ、Ｖ、Ｗ）から構成され、ステータコア１４に対して回巻きされている。

ここで、モータハウジング１１の取付面１６側とステータコア１４との間には、冷媒流路１１ｄが形成されており、冷媒流路１１ｄは、後述するようにインバータ回路２０を冷却するために冷媒（流体）を流す。

インバータ回路２０は、半導体素子等からなり、電動モータ部１０に電力供給して駆動する駆動電気回路を構成している。インバータ回路２０は、モータハウジング１１の取付面１６に装着されている。

インバータカバー２１は、インバータ回路２０を覆うように形成される金属製ハウジング部材であり、インバータカバー２１は、モータハウジング１１との間にインバータ回路２０を狭持する。なお、インバータカバー２１は、ボルト（図示しない）によってモータハウジング１１に対して締結されている。

コンプレッサ３０は、ロータリ型コンプレッサであり、コンプレッサ３０は、電動モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

クラスタブロック４０は、ステータコイル１５の端部が接続されているステータ側コネクタを構成しており、クラスタブロック４０は、気密端子５０とともに、ステータコア１４の軸方向端部側（Ｚ方向端部側）において、ステータコア１４およびコンプレッサ３０の間に配置されている。クラスタブロック４０は、気密端子５０を介してインバータ回路２０に接続されている。

図３にクラスタブロック４０および気密端子５０の接続構造を示す。図３は、図２中Ａ部分の拡大図である。モータハウジング１１の内壁には、内側に開口する開口部１７が設けられており、この開口部１７は、インバータ回路２０の隅部側（コンプレッサ３０側）に位置する。

開口部１７は、図４に示すように、軸直交方向の中央部側（すなわち、図２中紙面手前側）から側面側（すなわち、図２中紙面奥側）に向けて延びる楕円形に形成されている。図４の開口部１７は、図３中Ｙ方向から視た図である。

開口部１７のうち軸直交方向側面側の端部１７ａ（すなわち、端子の並び方向の端側）は、後述する気密端子５０の端子５３（図７参照：並び方向端側端子）を中心とする円弧状に形成されている。また、開口部１７のうち軸直交方向中央側の端部１７ｂ（すなわち、端子の並び方向の端側）は、後述する気密端子５０の端子５１（図７参照：並び方向端側端子）を中心とする円弧状に形成されている。

ここで、開口部１７のうち軸直交方向側面側の開口面積は、開口部１７の軸直交方向中央側の開口面積よりも大きくなるように設定されている。そして、クラスタブロック４０のうち軸直交方向側面側は、図４（ｂ）に示すように、開口部１７の軸直交方向側面側（１７ａ）に入り込んでいる。図４（ｂ）は、図４（ａ）中Ｂ−Ｂ断面図である。

また、モータハウジング１１のうち開口部１７に対する外側（すなわち、外壁側）には、図５に示すように、開口部１７を囲むように形成される環状壁部１８が設けられている。図５中の環状壁部１８は、図３中Ｇ方向から視た図である。

環状壁部１８のうちモータハウジング１１の内部側には、図２に示すように、環状壁部１８の内側に突出する縁部１７ａが設けられている。縁部１７ａは、図４（ａ）に示すように、軸直交方向中央側に形成されて、後述するように、気密端子５０をモータハウジング１１の内部側から支える。

気密端子５０は、図３に示すように、環状壁部１８内に配置されて、端子５１、５２、５３（図３中では１つの端子５１だけを示す）と長円形状のハウジング５４とを備えている。端子５１、５２、５３は、環状壁部１８を通してモータハウジング１１の内外を貫通するように形成されており、端子５１、５２、５３は、１列（軸直交方向：図２中紙面手前側から紙面奥側に向けて）に並べられている。

端子５１、５２、５３のそれぞれの一端端側は、クラスタブロック４０に接続されている。端子５１、５２、５３のそれぞれの他端端側は、インバータ回路２０に接続されている。

ハウジング５４は電気絶縁部材からなるもので、端子５１、５２、５３と環状壁部１８との間における高電気絶縁性を実現し、また端子５１、５２、５３と環状壁部１８との間において高気密性を保つものである。

また、ハウジング５４には、その周囲を囲むように金属製のＯリング（シール用リング部材）４３が填め込まれており、Ｏリング４３は、環状壁部１８の環状溝部４３ａ内に位置する。Ｏリング４３は、気密端子５０と環状壁部１８との間を密閉するために用いられる。

気密端子５０のハウジング５４のうちインバータ回路２０側には、図７に示すように、金属製の弾性部材としての２つのサークリップ４４が配置されている。図７は、図３中Ｇ方向から２つのサークリップ４４（すなわち、Ｃリング）を視た図である。２つのサークリップ４４は、環状壁部１８の環状溝部４４ａ内に配置されており、２つのサークリップ４４は、径外方向に働く弾性力により、気密端子５０を係止している。

ここで、気密端子５０およびクラスタブロック４０の組み付けについて説明する。

まず、気密端子５０、Ｏリング４３、および２つのサークリップ４４を別々に用意し、次に、Ｏリング４３内に気密端子５０のハウジング５４を圧入して、Ｏリング４３内に気密端子５０を嵌合して双方を固定する。

次に、気密端子５０およびＯリング４３を環状壁部１８内に押し込むと、Ｏリング４３（気密端子５０）は、環状壁部１８によって案内されて、Ｏリング４３が環状壁部１８の環状溝部４３ａ内に入り込んで、Ｏリング４３が環状溝部４３ａ内に圧入される。一方、気密端子５０のハウジング５４は、縁部１７ａによってモータハウジング１１の内部側から支えられる。

次に、２つのサークリップ４４をそれぞれ径内方向（図７中矢印Ｋｎ方向）に弾性変形して圧縮した状態で、図３に示すように、気密端子５０のインバータ回路２０側（すなわち、外壁側）に配置する。すると、２つのサークリップ４４は、弾性力によりそれぞれ径外方向（図７中矢印Ｋｎ方向と逆方向）に弾性変形して延びて、環状壁部１８の環状溝部４４ａ内に嵌り込む。

以上のように、モータハウジング１１に対して気密端子５０が取り付けられると、モータハウジング１１内において気密端子５０の端子５１、５２、５３に対してクラスタブロック４０を接続する。

次に、本実施形態の電動コンプレッサ１００の作動について説明する。

まず、インバータ回路２０が電源投入されて、電動モータ部１０のステータコイル１５に対して駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア１４から回転磁界が発生するため、ロータ１３に対して回転力が発生する。すると、ロータ１３が回転軸１２とともに回転する。したがって、コンプレッサ３０は、回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

ここで、蒸発器側からの冷媒は、モータハウジング１１の冷媒吸入口１１ａ側内に流入して、冷媒流路１１ｄ内を図１中矢印Ｒの如く軸線方向に冷媒が流れ、コンプレッサ３０側に流れる。その後、冷媒は、コンプレッサ３０で圧縮され、冷媒吐出口１１ｂから凝縮器側に吐出される。

一方、インバータ回路２０は作動に伴って熱を発生するものの、冷媒流路１１ｄ内の冷媒がモータハウジング１１を通してインバータ回路２０を冷却することができる。

以上説明した本実施形態によれば、クラスタブロック４０および気密端子５０をステータコア１４の軸方向端部側に配置したので、クラスタブロック４０の収納部をステータコア１４とモータハウジング１１との間において軸直交方向に設ける必要が無くなるので、クラスタブロック４０および気密端子５０の配置によって、流体流路１１ｄ内の冷媒流量が減ることはない。このため、インバータ回路２０の冷却効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、モータハウジング１１の開口部１７のうち軸直交方向側面側の開口面積は、開口部１７の軸直交方向中央側の開口面積よりも大きくなるように設定されている。

また、図８（ａ）に示すように、モータハウジング１１の開口部１７のうち軸直交方向側面側の開口面積と、開口部１７の軸直交方向中央側の開口面積とを同じように設定すると、図８（ｂ）に示す図８（ａ）中Ｂ−Ｂ断面図に示すように、クラスタブロック４０のうち軸直交方向側面側がモータハウジング１１の内壁に干渉する場合がある。これは、モータハウジング１１の内壁の軸直交方向断面が、回転軸を中心とする略円弧状に形成されているため、モータハウジング１１の内壁が軸交差側面側ほど、クラスタブロック４０側に垂れ下がってくるからである。そして、クラスタブロック４０とモータハウジング１１の内壁との干渉を避けるために、モータハウジング１１の体格を大きくすることが必要になる。

これに対して、本実施形態においては、モータハウジング１１の開口部１７のうち軸直交方向側面側の開口面積は、開口部１７の軸直交方向中央側の開口面積よりも大きくなるように設定されている。このため、クラスタブロック４０のうち軸直交方向側面側を、図４（ｂ）に示すように、開口部１７の軸直交方向側面に入れることができる。このため、モータハウジング１１の体格の小型化が可能になる。

また、本実施形態では、ハウジング５４にはＯリング（シール用リング部材）４３が填め込まれており、Ｏリング４３は、環状壁部１８の環状溝部４３ａ内に位置して、気密端子５０と環状壁部１８との間を密閉している。このため、気密端子５０を環状壁部１８内に配置しても、ハウジング５４の内部からの冷媒が環状壁部１８内を通して洩れることを防ぐことができる。

また、サークリップ４４により気密端子５０を係止しているので、ハウジング５４の内部からの冷媒圧力が高い状であっても、気密端子５０が環状壁部１８内からモータハウジング１１の外側に抜けることはない。

さらに、本実施形態では、開口部１７のうち軸直交方向側面側（すなわち、並び方向）の端部１７ａは、軸直交方向の一端側の端子５３（図７参照）を中心とする円弧状に形成されており、開口部１７のうち軸直交方向中央側の端部１７ｂは、軸直交方向の他端側の端子５１（図７参照）を中心とする円弧状に形成されている。したがって、開口部１７のうち軸直交方向両側において、端子５１、５３に対して十分な電気絶縁を図ることができる。

また、本実施形態では、リング４３が気密端子５０とともに、環状壁部１８によって案内されて、Ｏリング４３が環状壁部１８の環状溝部４３ａ内に圧入される。このため、環状壁部１８内に対する気密端子５０の装着を容易に行うことができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、モータハウジング１１の開口部１７ａを楕円形に形成した例について説明したが、これに代えて、モータハウジング１１の開口部１７ａを真円形に形成してもよい。

上述の実施形態では、クラスタブロック４０および気密端子５０を、ステータコア１４およびコンプレッサ３０の間に配置した例について説明したが、これに代えて、クラスタブロック４０および気密端子５０をステータコア１４に対してコンプレッサ３０と反対側の軸方向端部に配置してもよい。

本発明に係る電動コンプレッサが適用される冷凍サイクル装置を示す模式図である。 上述の実施形態に係る電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 図２中のＡ部分の拡大図である。 図２中の開口部とクラスタブロックとの関係を示す図である。 図３中の図２中の開口部を示す図である。 図２中の気密端子を示す図である。 図３中の気密端子およびサークリップを示す図である。 開口部とクラスタブロックとの関係を示す図である。 従来の電動コンプレッサの内部構成を示す図である。

符号の説明

１０…電動モータ部、１１…モータハウジング、１４…ステータコア、
２０…インバータ回路、３０…コンプレッサ、４０…クラスタブロック、
５０…気密端子、１００…電動コンプレッサ。

Claims (7)

1. 流体吸入口および流体吐出口を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に収納され、前記流体吸入口から吸入した流体を圧縮して前記流体吐出口から吐出するコンプレッサと、
   前記ハウジング内に収納され、回転自在に支持される回転軸を有して回転磁界によって回転するロータと、前記ロータに対して径外方向に配置されるステータコアと、前記ステータコアに回巻きされているステータコイルとを有するステータと、を有する電動モータ部と、
   前記ハウジングの外壁に装着され、前記ステータコイルに電流を流して前記ステータコイルから回転磁界を発生させる駆動電気回路と、を備え、
   前記ハウジングのうち前記駆動電気回路側と前記ステータコアとの間には、前記コンプレッサの吸入および吐出に伴って前記流体が流れる流体流路が形成されており、
   前記駆動電気回路は、前記流体流路内の流体によって冷却されるように構成され、
   前記ハウジング内に収納され、前記ステータコイルに接続されるステータ側コネクタと、
   前記ステータ側コネクタと前記駆動電気回路とを電気的に接続する電気回路側コネクタと、を備え、
   前記ステータ側コネクタおよび前記電気回路側コネクタは、前記ステータコアの軸方向端部側に配置されていることを特徴する電動コンプレッサ。
2. 前記コンプレッサは、前記回転軸の一端側に接続されており、
   前記ステータ側コネクタは、前記コンプレッサおよび前記ステータコアの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
3. 前記ハウジングの内壁の軸直交方向断面が、前記回転軸を中心とする略円弧状に形成されており、
   前記ハウジングの内壁には開口部が形成されて、前記電気回路側コネクタが前記開口部を通して前記ハウジングの内外を貫通するようになっており、
   前記開口部は、軸直交方向中央側の開口面積よりも軸直交方向側面側の開口面積が大きくなるように形成されており、
   前記ステータ側コネクタのうち前記軸直交方向側面側は、前記ハウジングの内壁の干渉を避けて前記開口部内に入り込んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の電動コンプレッサ。
4. 前記ステータ側コネクタは、前記駆動電気回路の隅部側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
5. 前記ハウジングのうち前記開口部に対して外壁側には、前記開口部を囲むように形成される環状壁部が設けられており、
   前記電気回路側コネクタは前記環状壁部の内側に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の電動コンプレッサ。
6. 前記電気回路側コネクタにはその周囲を囲むように形成されるシール用リング部材が填め込まれており、
   前記環状壁部には、前記開口部を囲むように形成される環状溝部が設けられており、
   前記シール用リング部材が前記環状溝部内に填め込まれて、前記電気回路側コネクタおよび前記環状壁部の間を密閉するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の電動コンプレッサ。
7. 前記電気回路側コネクタは、前記開口部内にて前記ハウジングの内外を貫通し、かつ一列に並べられる複数の端子を備えており、
   前記開口部のうち前記端子の並び方向の端側は、前記複数の端子のうち前記並び方向端側端子を中心した円弧状に形成されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。

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