CN101235811A - 电动压缩机 - Google Patents

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Abstract

电动压缩机(10)具有设置在吸入压力区域的马达室(27)。马达室(27)和转换器收容室(101)隔着第1壳体(24)而邻接,在第1壳体(24)上形成有从上述马达室(27)朝向转换器收容室(101)的冷却孔(130)。冷却孔(130)是贯通第1壳体(24)的通孔。马达室(27)内的制冷剂流入冷却孔(130)而与传热板(110)接触,直接地冷却传热板(110)。

Description

电动压缩机
技术领域
本发明涉及电动压缩机,特别是涉及驱动电动马达的转换器。
背景技术
具有压缩机构部的电动压缩机公知有下述结构:具有驱动压缩机构部的电动马达,并且具有控制和驱动该电动马达的转换器。这样的电动压缩机在转换器收容室内收容并固定转换器。在这样的电动压缩机中,构成为将转换器的各部件不能拆卸地固定,例如特开2004-197688号公报中所公开的那样。
但是,在特开2004-197688号公报中所公开的以往的电动压缩机的转换器中,存在着包括于转换器中的电子部件、特别是开关元件的冷却效率比较低的问题。
因此,在使用例如耐热温度低的开关元件的情况下需要进行温度保护,其结构变得复杂。并且,在使用耐热温度高的开关元件的情况下,导致高成本及结构的大型化。
发明内容
本发明为了解决上述的问题而提出,其目的在于提供一种能够提高转换器组件的电子部件的冷却效率的电动压缩机。
为了解决上述问题,本发明的电动压缩机,具有:从吸入压力区域吸入流体的压缩机构部、驱动压缩机构部的电动马达、设置在吸入压力区域并收容电动马达的马达室、将直流电力转换为多相交流电力并供给电动马达且控制电动马达的转速的转换器组件、以及收容转换器组件的转换器收容室;转换器组件包括具有电路的基板、与基板连接的电子部件、和支承基板的底座,并且能够拆装地固定在转换器收容室内;马达室和转换器收容室隔着壳体邻接,其特征在于,在壳体上形成从马达室朝向转换器收容室的通孔,通孔的一端与底座相接,在通孔的周围,马达室和转换器收容室被密封。
根据该电动压缩机,吸入压力区域即低温侧的马达室内的制冷剂向通孔流入,贯通壳体而与底座接触。由此,在通孔的周围,底座直接被冷却。底座具有作为传热板的功能,进而冷却电子部件。
电子部件也可以包括开关元件,通孔也可以设置在开关元件的附近。
通过这样的结构,能够更加有效地冷却开关元件。构成电子部件的元件中,开关元件是与其他部件相比更加容易变得高温的部分,因此,如果能够这样地将开关元件定点地冷却,则能够更有效地冷却整个电子部件。
转换器组件还可以具有支承基板的底座,底座与通孔的一端相接。
通过这样的结构,能够将作为传热板的底座用作密封马达室和转换器收容室的结构,使结构简单。
根据本发明,吸入压力区域的制冷剂通过冷却孔与转换器组件的传热板接触,直接冷却传热板,因此能够提高转换器组件的电子部件的冷却效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电动压缩机的结构的图。
图2是表示图1的电动压缩机中包括的转换器组件及其周围的结构的图。
具体实施方式
下面,根据附图说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1表示本发明的实施方式1的电动压缩机10。
电动压缩机10具有第1壳体24和第2壳体25。第1壳体24和第2壳体25利用螺栓16而相互固定。第1壳体24是具有筒状部24f和底部24g的有底筒形状,在底部24g上设置有圆筒状的轴支承部24h。
此外,在图1中,规定图面右侧即第2壳体25侧为前,图面左侧即第1壳体24的底部24g侧为后。
电动压缩机10具有固定涡轮11、旋转涡轮12、以及由固定涡轮11和旋转涡轮12形成的压缩室13。固定涡轮11具有圆盘状的固定基盘11a、从固定基盘11a立设的涡旋状的固定搭接部(lap)11b以及固定搭接部最外壁11c。在固定基盘11a的中央设置有排出口47。
在电动压缩机10中,压缩机构部由固定涡轮11、旋转涡轮12、以及压缩室13构成,从吸入压力区域吸入流体,并将其压缩而排出至排出压力区域。这里,所谓吸入压力区域,是指从电动压缩机10的外部被吸入的流体到流入压缩室13为止所通过的区域。所谓排出压力区域,是指在压缩室13中被压缩的流体到流出至电动压缩机10的外部为止所通过的区域。
旋转涡轮12具有圆盘状的旋转基盘12a和从该旋转基盘12a立设的涡旋状的旋转搭接部12b构成,在旋转基盘12a的背面侧中央,设置有保持滚珠轴承17的有底圆筒状的保持部12c。
并且,电动压缩机10具有令旋转涡轮12进行旋转运动(公转运动)的驱动曲柄机构19和防止旋转涡轮12自转的销20。销20安装在轴支承部件15上,并且被设置为松嵌入旋转涡轮12的环状凹部12d中。
驱动曲柄机构19由保持部12c、驱动轴22的曲柄销22a、以及将该曲柄销22a经由衬套18而支承的滚珠轴承17所构成。
驱动轴22贯通电动马达26的中央。电动马达26驱动压缩机构部,是具有驱动轴22、嵌入该驱动轴22的转子28、以及设置在转子28外周侧并卷绕有线圈29的定子30的三相同步马达。
在第1壳体24的靠后方的外表面上,第1壳体24的一部分凹陷而设置有转换器收容室101。电动压缩机10包括被收容在转换器收容室101的内部的转换器组件100。此外,转换器组件100的详细结构参照图2如后所述,在图1中为了简明,仅示出传热板110。
该转换器组件100通过设置在第1壳体24上的气密端子122(参照图2后述)而与电动马达26电连接。
转换器组件100将从外部供给的直流电力转换为多相交流电力并供给电动马达26,并且控制电动马达26的转速。
并且,在第1壳体24中安装有覆盖转换器组件100的盖150,该盖150将转换器收容室101与外部隔绝。这里,盖150构成电动压缩机10的外壁。即,盖150、第1壳体24和第2壳体25将电动压缩机10的内部与外部隔绝。并且,转换器收容室101将盖150和第1壳体24作为外壁而形成。
此外,在使用电动压缩机10时,配置为在图1中从驱动轴22看转换器组件100的方向为上方。即,转换器组件100被配置在第1壳体24的上方。
驱动轴22的驱动曲柄机构19侧的一端经由滚珠轴承22e由轴支承部件15所支承,其后端经由滚珠轴承22f由第1壳体24的轴支承部24h所支承。并且,在滚珠轴承22e的后侧设置有密封件22g,将驱动轴22和轴支承部件15之间密封。
作为制冷剂的流体在由上述的第1壳体24和第2壳体25所覆盖的空间中流通。在该空间中,由第1壳体24和轴支承部件15所划定的部分作为马达室27,并且,由第1壳体24、第2壳体25和轴支承部件15所划定的部分作为曲柄室21。马达室27和曲柄室21由未图示的通路连通。
这里,如图1和图2所示,马达室27和转换器收容室101隔着第1壳体24而邻接。
关于排出口47,在压缩室13的相反侧设置有由固定涡轮11和第2壳体25所划定的排出室32,由压缩室13所压缩的制冷剂通过排出口47向排出室32排出。在排出室32中设置有簧片阀34和保持器36,防止制冷剂的逆流、即从排出室32向排出口47的流动的发生。并且,排出室32具有与外部连通的外部开口32a。由该外部开口32a将电动压缩机10的内部和外部连通。
在上述这样构成的电动压缩机10中,制冷剂从外部经由未图示的吸入口流入马达室27。并且制冷剂从马达室27经由未图示的吸入通路流入曲柄室21和与曲柄室连通的压缩室13中。在压缩室13内,借助随着驱动轴22的转动的旋转涡轮12的转动,制冷剂被压缩,从排出口47流入排出室32,并经由外部开口32a向外部排出。
图2表示本发明的实施方式1的转换器组件100及其周围的结构。
图2是图1的II-II线的局部剖视图。
盖150和第1壳体24夹持着垫圈120,由此转换器收容室101被和外部隔绝。垫圈120是由铁制的板的芯和卷绕着芯的橡胶材料所构成的板状部件。
转换器组件100包括具有电路的基板112以及支承基板112的作为底座的传热板110。传热板110由热传导率比较高的材料例如铝构成,在马达室27和转换器收容室101之间充当热传导的媒介。基板112由螺纹件128固定在传热板110上。
盖150、传热板110和第1壳体24由螺纹件118相互拧紧而固定,传热板110与第1壳体24紧贴地安装。此外,螺纹件118被设置在与图2的剖面不同的位置,因此相互拧紧固定的部分未在图2中出现。图2中为了说明仅示出了螺纹件118的螺纹件头。
并且,转换器组件100作为电子部件,包括有电容器114、线圈116、气密端子122、作为开关元件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor、绝缘栅双极晶体管)124和125、以及变阻器(未图示)。
电容器114例如是电解电容器,具有引线114a。引线114a被焊接在基板112上,将电容器114与基板112的电路电连接。电容器114通过引线114a和引线114a周围的焊锡(未图示)而固定在基板112上,并且,由树脂制的粘接剂114b粘接而固定在传热板110上。
线圈116具有引线116a,该引线116a被焊接在基板112上而将线圈116与基板112的电路电连接。线圈116通过引线116a和引线116a周围的焊锡(未图示)而被固定在基板112上,并且,线圈116由树脂制的粘接剂116b粘接而固定在传热板110上。
IGBT124和125分别具有引线124a和125a,该引线124a和125a被焊接在基板112上而将IGBT124和125与基板112的电路电连接。IGBT124和125分别由螺纹件126和127固定在传热板110上。
气密端子122具有引线122a,该引线122a被焊接在基板112上而将气密端子122与基板112的电路电连接。气密端子122被固定在传热板110上。此外,虽未图示,但气密端子122与转换器组件100和第1壳体24内的电动马达26(参照图1)电连接,并且将转换器收容室101和作为收容电动马达26的空间的马达室27气密地隔绝。
这样,基板112、电容器114和线圈116被支承在传热板110上,并被组装成转换器组件100。如上所述,传热板110由螺纹件118固定在第1壳体24上,由此转换器组件100固定在第1壳体24上。该固定是利用螺纹件118的可拆卸的螺纹连接。
在第1壳体和定子30(参照图1)之间形成有包括马达室27的至少一部分的制冷剂通路,制冷剂在其中流通。该制冷剂经由第1壳体24冷却传热板110,由此冷却转换器组件100。并且,制冷剂经由定子30而冷却电动马达26。
此外,该制冷剂通路是电动压缩机10的低压侧的通路。即,马达室27设置在电动压缩机10的吸入压力区域。
在第1壳体24中,在IGBT125的紧下方,形成有从马达室27朝向转换器收容室101的冷却孔130。冷却孔130是贯通第1壳体24的通孔,其上端开口130a与传热板110相接,由此,传热板110与吸入压力区域的制冷剂接触。冷却孔130的形状例如可以是中空圆筒状,也可以是其他的形状。
在冷却孔130的周围,设置有用于密封马达室27和转换器收容室101的密封结构。在图2的例子中,在冷却孔130的上端开口130a的周围设置有O形环槽130b,其内部设置有作为密封部件的O形环130c。O形环130c由第1壳体24和传热板110所夹持,在冷却孔130的周围隔绝马达室27和转换器收容室101。
组装电动压缩机10时,首先将转换器组件100组装成一体。这个操作以什么样的顺序进行都可以,例如可以先在传热板110上安装各个电子部件,其后将基板112通过螺纹件128固定在传热板110上并将各个电子部件连接在基板112上。
安装转换器组件100之后,将其装入电动压缩机10中。这个操作是通过将盖150、传热板110及第1壳体24由螺纹件118相互拧紧固定而进行的。
此外,这里,由于如上所述地不进行凝胶向转换器收容室101内的封入,所以传热板110能够通过拆除螺纹件118而被从第1壳体24上释放,能够拆卸转换器组件100。即,一体型的转换器组件100是盒式的,成为可在电动压缩机10中拆装的结构。
根据如上所述构成的电动压缩机10,电动压缩机10的吸入压力区域即低温侧的制冷剂从马达室27通过冷却孔130在其上端130a与传热板110接触。由此,在冷却孔130的周围,传热板110被直接地冷却。这里,冷却孔130形成在IGBT125的紧下方,因此冷却孔130内的制冷剂通过传热板110有效地冷却IGBT125。这样,电动压缩机10能够提高IGBT125及包括IGBT125的转换器组件100的冷却性能。
并且,通过提高冷却效率,能够将IGBT125维持在更低温度,因此能够更加降低IGBT125所要求的耐热温度。由此,能够采用更小型或更低价的开关元件。
并且,即使在使用耐热温度低的开关元件时,也不需要进行温度保护,因此能够在更宽的运行区域、即更多样的运行状态下使用转换器组件100。
并且,制冷剂不通过第1壳体24而直接地冷却传热板110,因此与通过第1壳体24间接地冷却的结构相比,能够更加提高冷却效率。
并且,在电动压缩机10中,不在转换器收容室101内封入凝胶,而使转换器组件100可拆装,因此,与以往的不能拆除地固定转换器组件的结构相比,维护变得更加容易。这样,使维护变得容易且能够如上所述地提高冷却效率。
以往的结构中,有形成散热片等来进行转换器的冷却的结构,但在这样的结构中,用于形成散热片等的铸模的形状复杂,铸模的维护困难。在本实施方式的电动压缩机10中,通过在第1壳体24上形成通孔,能够形成冷却孔130,因此能够使用比较简单的形状的铸模,维护更加容易。
在上述实施方式1中,在图2的例子中,冷却孔130的位置是在IGBT125的紧下方,但也可以不在紧下方,而在例如IGBT125的下方或附近。并且,只要是在冷却IGBT125的效率提高的位置上,设置在哪里都可以。
并且,冷却孔130也可以不冷却IGBT125,而是冷却电子部件的至少一个、例如冷却电容器114或线圈116。这种情况下,冷却孔130也可以设置在电容器114或线圈116的紧下方、附近或提高冷却电容器114或线圈116的效率的位置上。在这样的结构中,与如图2所示的结构相同,能够有效地冷却包括电子部件的转换器组件100。
并且,在图2的例子中,冷却孔130仅相对于IGBT125设置有一个,但冷却孔130也可以相对于多个元件设置。例如,可以相对于IGBT124和125分别设置一个冷却孔,也可以相对于其他电子部件分别设置一个冷却孔。
并且,也可以相对于一个电子部件设置多个冷却孔130。
电动压缩机10举例示出了涡轮式的结构,但只要是具有压缩流体的压缩机构部的电动压缩机,也可以是其他形式的结构。

Claims (3)

1.一种电动压缩机,具有:
从吸入压力区域吸入流体的压缩机构部;
驱动上述压缩机构部的电动马达(26);
设置在上述吸入压力区域并收容上述电动马达(26)的马达室(27);
将直流电力转换为多相交流电力并供给上述电动马达(26)、且控制上述电动马达(26)的转速的转换器组件(100);以及
收容上述转换器组件(100)的转换器收容室(101),
上述转换器组件(100)包括具有电路的基板(112)、与上述基板(112)连接的电子部件(114、116、124、125)和支承上述基板(112)的底座(110),并且能够拆装地固定在上述转换器收容室(101)内,
上述马达室(27)和上述转换器收容室(101)隔着壳体(24)邻接,
其特征在于,
在上述壳体(24)上形成从上述马达室(27)朝向上述转换器收容室(101)的通孔(130),
上述通孔(130)的一端(130a)与上述底座(110)相接,
在上述通孔(130)的周围,上述马达室(27)和上述转换器收容室(101)被密封。
2.如权利要求1所述的电动压缩机,其特征在于,上述马达室(27)和上述转换器收容室(101)的上述密封是使用0形环(130c)进行的。
3.如权利要求1或2所述的电动压缩机,其特征在于,上述电子部件(114、116、124、125)包括开关元件(124、125),上述通孔(130)设置在上述开关元件(124、125)的附近。
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