CN100564875C - 马达驱动式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种马达驱动式压缩机，其包括用来压缩制冷剂气体的压缩机构、电动马达、逆变器组件和逆变器室。电动马达驱动压缩机构。逆变器组件将直流动力转换为多相交流动力供给电动马达并控制电动马达的旋转速度。具有电路的基片和连接于基片的电子元件设置在逆变器组件中。逆变器室可拆分地容纳逆变器组件。一减振构件布置在逆变器组件中。

Description

马达驱动式压缩机
技术领域
本发明总体上涉及一种马达驱动式压缩机，特别是涉及一种具备用来驱动电动马达的逆变器的马达驱动式压缩机。
背景技术
马达驱动式压缩机包括用来驱动压缩机的压缩机构的电动马达和用来控制、驱动电动马达的逆变器。马达驱动式压缩机经常在车辆中安装和使用，存在由内燃机引起的振动问题。
如果由内燃机引起的振动频率范围包括逆变器基片的共振频率，基片会随着内燃机的振动一起共振，基片的焊接处等地方的应力就会增加。如果焊接处的应力增加，就会出现焊接连接在基片上的导线(或销钉)产生裂缝的问题。
为了防止发生上述问题，在传统逆变器型马达驱动式压缩机中封入凝胶材料用以吸振或抑制振动。也就是说，马达驱动式压缩机的逆变器室内填满吸振凝胶从而固定和密封逆变器和它的元件。如此，逆变器和基片被固定，以便抑制振动。具备这样的逆变器的马达驱动式压缩机在日本专利申请公开号2003-322082中公开。
然而，其室内填满凝胶的逆变器被不可拆分地安装。因此，凝胶吸振不适用于根据要求需要移除逆变器的马达驱动式压缩机。
此外，由于基本上逆变器室的整个空间都需要填满凝胶，配备这样的腔室的逆变器就会变重。加之，硫化凝胶所需的高温处理需要大型设备用以提高逆变器室的温度，其结果是生产成本的提高，而且由于高温处理对电子元件造成不可避免的有害负荷。
本发明目的在于提供一种能够降低逆变器基片的振动而不需要在逆变器室填充吸振凝胶的马达驱动式压缩机。
发明内容
根据本发明的一方面，马达驱动式压缩机包括压缩制冷剂气体的压缩机构、电动马达、逆变器组件和逆变器室。电动马达驱动压缩机构。逆变器组件将直流电转换为多相交流电供给电动马达并控制电动马达的旋转速度。具有电路的基片和连接于基片的电子元件设置在逆变器组件中。逆变器室可拆分地容纳逆变器组件。一减振构件布置在逆变器组件中。
本发明的其它方面和优点在以下的结合附图、举例子阐述本发明的原理的描述中变得非常明显。
附图说明
在所附权利要求中详细阐述的本发明的特征相信是新颖的。本发明连同它的目的和优点可以参考以下根据附图对目前的最优方案的描述得到最好的理解，其中：
图1是根据本发明第一实施方式的马达驱动式压缩机的纵向剖面视图，
图2是图1中所示的马达驱动式压缩机的逆变器组件的局部视图；和
图3是根据图1中所示的马达驱动式压缩机的逆变器组件的可替代实施方式的局部视图。
具体实施方式
下面将参考图1-图3描述本发明的马达驱动式压缩机的第一实施方式。图1示出了根据第一实施方式的马达驱动式压缩机10。马达驱动式压缩机10包括通过许多螺栓16彼此固定在一起的第一壳体24和第二壳体25。第一壳体24形成圆筒形，包括圆筒状部分24f和封闭的底端24g。环形轴支撑部分24h从第一壳体24的底端24g的内端面伸出。
在图1中，附图的右侧或第二壳体25的侧面对应马达驱动式压缩机10的正面，附图的左侧或第一壳体24的侧面对应马达驱动式压缩机10的后面。
马达驱动式压缩机10具备静涡旋构件11和动涡旋构件12，静涡旋构件11和动涡旋构件12配合限定压缩室13。静涡旋构件11有圆盘形状的静基板11a、从静基板11a伸出的螺旋形状的静涡卷11b和最外面的静涡卷壁11c。静基板11a具有贯穿静基板11a形成且处在静基板11a中心的排出口47。静涡旋构件11、动涡旋构件12和压缩室13配合形成压缩制冷剂气体的马达驱动式压缩机10的压缩机构。
动涡旋构件12具有盘形状的动基板12a和螺旋形状的动涡卷12b，动涡卷12b从动基板12a向马达驱动式压缩机10的前端延长。动涡旋构件12形成有从动基板12a中心向马达驱动式压缩机10后部延伸的环形凸起12c，用来把滚珠轴承17保持在其中。
马达驱动式压缩机10具有曲轴机构19和销钉20，通过曲轴机构19，动涡旋构件12相对于静涡旋构件11做轨道运动，销钉20用来防止动涡旋构件12旋转。销钉20安装在轴支撑构件15上并宽松地设置在环形槽12d中。曲轴机构19包括凸起12c、驱动轴22的曲轴销22a和穿过轴套18支撑曲轴销22a的滚珠轴承17。
驱动轴22配置在马达驱动式压缩机10中，其在电动马达26的中心贯穿电动马达26延伸。用来驱动压缩机构的电动马达26是三相同步电动马达。电动马达26包括驱动轴22、安装在驱动轴22上的转子28和位于转子28的外周且缠绕有线圈29的定子30。
第一壳体24具有形成在靠近后端的外部外围中的凹槽状的逆变器室101。逆变器组件100容纳在逆变器室101中。可注意到图1，为简化图示起见，仅仅示出了逆变器组件100的基底110，但逆变器组件100将参考图2在接下来的部分中详细描述。
逆变器组件100经由密闭的接线端122与电动马达26电连接，接线端122设置在第一壳体24中(其将参考图2在以后描述)。逆变器组件100运转，将外部设备提供的直流电转换为多相交流电，然后供给电动马达26动力并控制电动马达26的旋转速度。
第一壳体24具有安装在第一壳体24上用来覆盖逆变器100并把逆变器室101与第一壳体24的外部隔开的盖150。马达驱动式压缩机10的一部分外侧壁由盖150形成。也就是说，盖150、第一壳体24和第二壳体25配合将马达驱动式压缩机10的内部与第一壳体24的外部隔开。盖150和第一壳体24配合形成逆变器室101的外壁。如图1所示，当马达驱动式压缩机10工作时，逆变器组件100设置在位于驱动轴22上面的第一壳体24的顶部。
驱动轴22在靠近曲轴机构19的前端通过滚珠轴承22e被轴支撑构件15支撑，在相反方向的后端，通过滚珠轴承22f被第一壳体24的轴支撑部分24h支撑。密封构件22g设置在滚珠轴承22e的后面，用来密封驱动轴22和轴支撑构件15之间。
作为制冷剂气体的流体在第一壳体24和第二壳体25覆盖的空间内流动。在这个空间内，第一壳体24和轴支撑构件15配合限定马达室27，第一壳体24、第二壳体25和轴支撑构件15同样配合限定曲轴箱21。马达室27通过吸入通道(未示出)与曲轴箱21连接。
静涡旋构件11和第二壳体25配合，以相对于排出口47在压缩室13相反的一侧限定排气室32。制冷剂气体在压缩室13内被压缩，然后通过排出口47流入排气室32。簧片阀34和挡板36设置在排气室32中用来防止制冷剂气体回流，也就是说，防止制冷剂气体从排气室32向排出口47的流动。排气室32具有出口32a，出口32a用于马达驱动式压缩机10的排气室32和马达驱动式压缩机10的外部制冷剂回路之间的流体连通。
在具备上述结构的马达驱动式压缩机10内，被压缩的制冷剂气体从外部制冷剂回路通过吸入口(未示出)流入马达室27。然后，制冷剂气体从马达室27通过吸入通道(未示出)和与曲轴箱21相连通的压缩室13流进曲轴箱21。在压缩室13中，制冷剂气体被动涡旋构件12与驱动轴22的旋转一致的轨道运动压缩，被压缩的制冷剂气体通过排出口47流到排气室32中。随后，制冷剂气体通过出口32a排出到马达驱动式压缩机10外面。
图2是沿图1中剖线口-口方向的局部断面图，显示了逆变器组件100和它周围的结构。
垫圈120介于盖150和第一壳体24之间，用来密封逆变器室101。垫圈120用作为被橡胶围绕的基板的金属板制成。
逆变器组件100包括具备电路的基片112和用于支撑基片112的基底110。基片112用螺钉128固定在基底110上。
盖150、基底110和第一壳体24被螺钉118紧固在一起。值得注意的是，螺钉118位于不同于图2中所示的位置，因此只有螺钉118的钉头显示在图中，逆变器组件100被螺钉118紧固的部分没有示出。逆变器组件100包括各种电子器件，例如电容器114，线圈116，密闭接线端122，IGBT(绝缘栅双极晶体管)124和连接到基片112的可变电阻(未示出)。
基片112在其中心具有阻尼重块140，阻尼重块140由具有一定重量的封装材料制成并作为减振构件用来降低基片112产生的振动。阻尼重块140不是用来把基片112固定在其它部件、例如盖150和支撑这种部件的基底110上，阻尼重块140可以安装在基片112上，以致于使阻尼重块140不与上述部件接触。另外，阻尼重块140不与逆变器室101的外壁接触。当基片112和阻尼重块140一起振动时的共振频率被基片112上安装的阻尼重块140转移。确定阻尼重块140的重量，把共振频率转移到内燃机产生的振动频率范围之外。作为选择，也可以确定阻尼重块140的重量，至少把由内燃机产生的振动共振频率转移到具有更小振幅的频率范围内。
因为阻尼重块140不能直接把基片112压迫变形，所以，阻尼重块140既不像凝胶一样填充基片112和盖150之间以及基片112和基底110之间的空间，也不覆盖整个基片112。
在基片112上安装阻尼重块140时，半流体状的封装材料放在基片112上，然后让它凝固并随时间变化粘在基片112上。
电容器114用具备导线114a的电解电容器设置，导线114a焊接在基片112上，用于将电容器114电连接在基片112的电路上。电容器114用导线114a和导线114a周围的焊料(未示出)安装在基片112上，并用树脂胶合剂114b粘合固定在基底110上。
线圈116具有焊接在基片112上的导线116a，用于将线圈116电连接到基片112的电路上。线圈116用导线116a和导线114a周围的焊料(未示出)固定在基片112上，并用树脂胶合剂116b粘合固定在基底110上。
IGBT124具有焊接在基片112上的导线124a，用于将IGBT124电连接到基片112的电路上。IGBT124用螺钉126固定在基底110上。
密闭接线端122具有焊接在基片112上的导线122a，用于将封闭接线端122电连接到基片112的电路上。封闭接线端122安装在基底110上。尽管图中未显示，但是封闭接线端122将逆变器组件100电连接在第一壳体24内的电动马达26上(参考图1)并密闭地将逆变器室101和在其中容纳电动马达26的马达室27隔开。
制冷剂通道(未示出)形成在第一壳体24和定子30(图1)之间。在这个通道内流动的制冷剂气体通过第一壳体24冷却逆变器组件100，并且还通过定子30冷却电动马达26。
逆变器组件100与基片112组装在一起，电容器114和线圈116被基底110支撑。如上所述，基底110用螺钉118紧固在第一壳体24上，因此逆变器组件100紧固在第一壳体24上。如此，逆变器组件100通过螺钉118可拆分地安装在第一壳体24上。
组装马达驱动式压缩机10时，首先安装逆变器组件100，例如，首先在基底110上安装各种电子零件，用螺钉128将基片112紧固在基底110上，然后将各种电子零件连接在基片112上。
逆变器组件100这样组装完成后，将逆变器组件100安装到马达驱动式压缩机10上。盖150、基底110和第一壳体24被螺钉118紧固在一起。
因为逆变器室101内没有填充凝胶，基底110可以通过拧掉螺钉118从第一壳体24上移除，所以逆变器组件100也可以从第一壳体24上移除。如此，一体型逆变器组件100是筒型(cartridge-type)的，并且可拆分地容纳在马达驱动式压缩机10的逆变器室101内。
马达驱动式压缩机10的逆变器组件100运转抑制下述基片112的振动。
安装在基片112上的阻尼重块140增加了与基片112一起振动的基片112的一部分的重量。这把基片112的共振频率转移至远离由内燃机产生的振动频率范围之外的较高范围。因此，基片112不会与内燃机产生的振动共振，由此，基片112的振动能量降低。所以，施加在焊料和电子元件的导线处，例如导线114a、116a、122a和124a处的应力都降低了。如果共振频率没有转移到上述范围之外，共振频率转移到具有小振幅的范围内，至少减少了应力。
由封装材料制成的阻尼重块140在凝固和适当变形后由于振动而变软，因此可以吸收振动能量以降低振动级。
按照第一优选实施方式中的逆变器组件100和马达驱动式压缩机10，安装在基片112上的阻尼重块140降低了基片112的振动。因此，基片112的振动被阻尼重块140降低而不需使用逆变器室101内的凝胶。
因为逆变器室101内没有填充凝胶，所以，通过拧掉螺钉118，就可以从马达驱动式压缩机10的第一壳体24上拆分逆变器组件100。
阻尼重块140安装在基片112中心处，在该中心处基片112的振幅很大。因此，在大振动能量的位置减少振动和转移共振频率非常有效。
本实施方式中的马达驱动式压缩机10的逆变器与传统马达驱动式压缩机的不同在于，逆变器室101内没有填充凝胶。阻尼重块140由树脂材料制成，其体积比逆变器室101小的多，因此马达驱动式压缩机10整体重量可以减少。
按照第一实施方式的马达驱动式压缩机10，逆变器室101内没有凝胶，加固凝胶的高温处理可以省去。因此，不需要大型处理设备，这样生产成本降低，并可以避免将电子器件放置在高温负荷下的处理。
阻尼重块140不需要与其它部件例如盖150或基底板110直接接触，所以，阻尼重块140可以在将盖150安装到马达驱动式压缩机10之前的任何时候安装到基片112上。另外，阻尼重块140的这种布置有助于阻尼重块140的形状和安装位置的自由选择。
在第一实施方式中，阻尼重块140由封装材料或树脂制成。根据本发明，阻尼重块140可以是由任何其他的适当的不导电材料制成。阻尼重块140的材料不一定必须包含树脂。另外，如果阻尼重块140作为减振构件起到降低基片112的振动或转移基片112的共振频率至高范围的功能，则阻尼重块140可以是其它任何形状或结构，或者它可以用其它任何方法安装，
阻尼重块140安装在基片112的中心，如图2所示。阻尼重块140的安装位置并不仅限于上述中心位置，它可以安装在任何其它位置或安装在分开的多个位置上。例如，阻尼重块140可以安装在基片112振幅很大的任何位置上。振幅变大的位置包括振幅局部最大的位置。这取决于基片112的形状、螺钉128的形状和数量以及每个电子器件的情况，如电容器114的重量、安装位置和固定情况。
阻尼重块140可以安装在逆变器组件100的任何构件上，而不仅是基片112上。例如阻尼重块140可以如图3所示安装在基底110上，以降低基底110的振动，从而减少由基底110传递到基片112的振动。
在第一实施方式中，马达驱动式压缩机10被描述为涡旋型压缩机。然而，马达驱动式压缩机10不仅仅限于涡旋型压缩机，它可以是任何类型的具备用于压缩流体的压缩机构的压缩机。
因此，所举的例子和实施方式将视为是说明性和非限制性的，本发明不仅仅限于此处的详细说明，其可以在附带权利要求的范围内修改。

Claims (8)

1.一种马达驱动式压缩机包括：
用于压缩制冷剂气体的压缩机构；
用于驱动压缩机构的电动马达；
逆变器组件，其用于将直流电转换为多相交流电供给电动马达并控制电动马达的旋转速度，其中设置具有电路的基片和连接在基片上的电子元件；和
可拆分地容纳逆变器组件的逆变器室，
其特征在于
逆变器组件包括用于支撑基片的基底，并且
减振构件布置在逆变器组件中，安装在基片上，并且不与基底和逆变器室的外壁直接接触。
2.如权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其特征在于减振构件安装在基片的中心。
3.一种马达驱动式压缩机包括：
用于压缩制冷剂气体的压缩机构；
用于驱动压缩机构的电动马达；
逆变器组件，其用于将直流电转换为多相交流电供给电动马达并控制电动马达的旋转速度，其中设置具有电路的基片和连接在基片上的电子元件；和
可拆分地容纳逆变器组件的逆变器室，
其特征在于
逆变器组件包括用于支撑基片的基底，并且
减振构件安装在逆变器组件的基底上，并且不与基片和逆变器室的外壁直接接触。
4.如权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其特征在于减振构件安装在基片振幅大的位置上。
5如权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其特征在于减振构件由不导电材料制成。
6.如权利要求5所述的马达驱动式压缩机，其特征在于不导电材料包括树脂。
7.如权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其特征在于减振构件用来降低基片的振动。
8.如权利要求1所述的马达驱动式压缩机，其特征在于减振构件用来转移基片的共振频率。
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