CN102128159A - 马达驱动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及马达驱动压缩机。马达驱动压缩机包括在其一端具有适纳空间的壳体；电动马达；设置在适纳空间中并且具有电路板的马达驱动器电路；具有电连接到电路板的母线的连接器；以及柱形部分，所述柱形部分位于壳体的一端并且朝向靠近电动马达的方向延伸。壳体具有安装孔，其与适纳空间和柱形部分的内部连通。母线具有弯曲形状并且具有朝向靠近电动马达的方向延伸的相对端部。连接器设置在安装孔中，其中母线的一端插入到柱形部分中而母线的另一端插入到适纳空间中。安装孔由盖件封闭，在安装孔与盖件之间提供密封构件。

Description

马达驱动压缩机

技术领域

本发明涉及马达驱动压缩机，所述马达驱动压缩机具有在其旋转轴的轴向上布置的压缩机构、电动马达和马达驱动器电路。

背景技术

已知的是一种马达驱动压缩机，所述马达驱动压缩机具有在其旋转轴的轴向上布置在壳体内的压缩机构、电动马达和马达驱动器电路。马达驱动器电路包括具有平面电路板的逆变器，在所述平面电路板上安装诸如开关装置的电子元件。壳体在其外表面上具有柱形连接器保持器，所述连接器保持器在靠近逆变器的位置处向外突出。连接器设置在连接器保持器中，所述连接器具有电连接到电路板的母线以及保持母线的绝缘体。

当连接器保持器在垂直于旋转轴的轴向的方向（在下文中称为壳体的径向）从壳体延伸时，压缩机的总体尺寸在径向上增加。当连接器保持器在邻近于逆变器的位置在径向上从壳体向外延伸并接着在远离电动马达的方向沿着旋转轴的轴线延伸时，压缩机的总体尺寸在旋转轴的轴向上增加。为了尽可能地阻止压缩机的总体尺寸增加，例如日本未审专利申请公布No. 2009-74517公开了一种马达驱动压缩机，其中连接器保持器在邻近于逆变器的位置从壳体径向向外延伸并接着在朝向靠近电动马达的方向沿着旋转轴的轴线延伸。

在公布No. 2009-74517中公开的压缩机的配置中，连接器设置在连接器保持器的轴向延伸柱形部分中，母线也设置在连接器保持器的相同部分中。为了将母线连接到电路板，电路板的一部分需要延伸超出壳体的外周表面进入到柱形部分中，从而导致电路板尺寸增加。

当电路板延伸超出壳体的外周表面进入到柱形部分中时，壳体需要具有大安装孔，用于将这种大电路板连接到母线，且因而需要提供用于封闭这种大安装孔的大盖件。这导致用于在盖件与壳体之间密封的密封构件的增大密封面积。

本发明涉及提供马达驱动压缩机，其允许在具有朝向靠近电动马达方向延伸的柱形部分的结构中减少的密封构件的密封面积和减少的电路板尺寸。

发明内容

根据本发明的一个方面，马达驱动压缩机包括在其一端具有适纳空间的壳体；在壳体中延伸的旋转轴；由旋转轴驱动的压缩机构；旋转旋转轴的电动马达；设置在适纳空间中并且具有电路板的马达驱动器电路；具有电连接到电路板的母线的连接器；以及柱形部分，所述柱形部分位于壳体的一端并且朝向靠近电动马达的方向延伸。压缩机构、电动马达和马达驱动器电路在旋转轴的轴向上设置在壳体中。壳体具有安装孔，所述安装孔与适纳空间和柱形部分的内部连通。母线具有弯曲形状且具有朝向靠近电动马达的方向延伸的相对的端部。连接器设置在安装孔中，其中母线的一端插入到柱形部分中而母线的另一端插入到适纳空间中。安装孔由盖件封闭，在所述安装孔与盖件之间提供密封构件。

本发明的其它方面和优势从下述说明结合附图将变得显而易见，附图以示例的方式描述本发明的原理。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的马达驱动压缩机的纵向截面图；

图2是图1的压缩机的局部截面图，示出了在组装之前的压缩机的逆变器壳体和连接器；

图3是图1的压缩机的后部正视图，示出了安装到逆变器壳体的盖件；

图4是根据另一实施例的截面图，示出了在组装之前的逆变器壳体和连接器；

图5是示出了在组装之后图4的逆变器壳体和连接器的截面图；

图6和7分别是示出了又一实施例的逆变器壳体和连接器的透视图；以及

图8是示出了在组装之后图6和7的逆变器壳体和连接器的透视图。

具体实施方式

参考图1-3，将在下文描述根据本发明的马达驱动压缩机的第一实施例。压缩机旨在用于混合动力电动车辆的空气调节器中。要注意的是，在图1中看到的左手侧和右手侧分别是压缩机的前侧和后侧。参考图1，压缩机10具有由诸如铝的导电材料制成的壳体组件（在下文中称为壳体）11。壳体11包括中间壳体12、排出壳体13和逆变器壳体14。中间壳体12是柱形形状，具有分别在其前侧和后侧的开口端和封闭端。排出壳体13由螺钉B1通过垫圈G紧固到中间壳体12的开口端，逆变器壳体14由螺栓B2紧固到中间壳体12的封闭端。中间壳体12和逆变器壳体14在它们之间形成适纳空间17。

中间壳体12和排出壳体13在它们之间形成排出腔15。排出壳体13在其前端具有流出端口16，排出腔15通过该流出端口连接到外部制冷剂回路（在附图中未示出）。中间壳体12通过流入端口（未示出）连接到外部制冷剂回路，该流入端口在邻近于逆变器壳体14的位置穿过中间壳体12形成。

压缩机10具有旋转轴23，所述旋转轴可旋转地支承在中间壳体12中。中间壳体12在其中接收用于压缩制冷剂的压缩机构18和用于驱动压缩机构18的电动马达19。适纳空间17在其中适纳逆变器30，所述逆变器用于控制电动马达19的操作。压缩机构18、电动马达19、和逆变器30以该顺序在旋转轴23的轴向上布置在壳体11中。

压缩机构18包括固定涡旋件20和运动涡旋件21。固定涡旋件20固定地安装到中间壳体12上。运动涡旋件21设置成以便面向固定涡旋件20并且在它们之间形成压缩腔22。每个压缩腔22的容积是可变的。固定涡旋件20形成有排出通道28，压缩腔 22通过该排出通道与排出腔15连通。固定涡旋件20在其前端具有排出阀29。

电动马达19包括转子24和定子25。转子24安装到旋转轴23上，用于随其旋转。转子24具有紧固到旋转轴23的转子芯24A和安装到转子芯24A外周上的永磁体24B。定子25是柱形形状并且具有定子芯25A和线圈25B，所述定子芯安装到中间壳体12的内周表面上，该线圈卷绕到定子芯25A的齿部（在附图中未示出）上。

在适纳空间17中的逆变器30（马达驱动器电路）包括平面电路板31和安装在电路板31上的各种电子元件32A、32B、32C和32D。电路板31安装到逆变器壳体14的内表面上，在旋转轴23的径向延伸。逆变器30在空气调节器控制器（在附图中未示出）的控制下向电动马达19的定子25供应电功率。

在上述压缩机10中，当电功率从逆变器30供应给电动马达19时，转子24随着旋转轴23旋转，以藉此驱动压缩机构18。当压缩机构18在操作中时，在固定涡旋件20和运动涡旋件21之间的每个压缩腔22的容积变化，并且制冷剂气体从外部制冷剂回路通过流入端口引入到中间壳体12的内部中。然后，制冷剂气体流经抽吸通道27进入到压缩腔22中并且在其中被压缩。压缩制冷剂气体经由排出通道28排出到排出腔15中、同时推开排出阀29，并且通过流出端口16流出压缩机10进入到外部制冷剂回路中。然后，制冷剂流经外部制冷剂回路并返回至中间壳体12的内部。

逆变器壳体14在其外表面上配置有连接器保持器42。连接器保持器42包括延伸部分42A和柱形部分42B。延伸部分42A在旋转轴23的径向上在邻近于端壁的位置从逆变器壳体14的外周表面向外延伸。延伸部分42A形成在逆变器壳体14的端壁部分上。柱形部分42B在旋转轴23的轴向上从延伸部分42A朝向靠近电动马达19的方向延伸。连接器保持器42与逆变器壳体14一体地形成。

壳体11在其一端具有安装孔43，所述安装孔形成在连接器保持器42的延伸部分42A以及逆变器壳体14的端壁的一部分上。安装孔43在逆变器壳体14的端壁上开通。安装孔43与延伸部分42A和柱形部分42B的内部连通以及还通过通孔14A与适纳空间17连通，该通孔14A在邻近于连接器保持器42的位置处形成于逆变器壳体14的端壁中。安装孔43与连接器保持器42的内部和适纳空间17连通并且允许连接器保持器42的内部和在适纳空间17中的电路板31的一部分暴露到逆变器壳体14或壳体11外部（见图2）。虽然适纳空间17的绝大部分由逆变器壳体14的端壁封闭，但是适纳空间17面向通孔14A的逆变器壳体14部分暴露到逆变器壳体14外部。逆变器壳体14在适纳空间17与安装孔43之间具有通孔14A。通孔14A的截面面积小于电路板31的面积。

压缩机10具有插入到安装孔43中的连接器51。参考图2，连接器51具有要电连接到电路板31的母线52以及将母线52保持就位的绝缘体53。通过将金属丝弯曲成U形来形成母线52。母线52具有两个相对的端部52A和52B，所述两个端部彼此平行地延伸并且通过垂直于所述端部52A和52B延伸的连接部分52C而连接到一起。在母线52中，端部52A和52B均在相同的方向上朝向靠近电动马达19的方向延伸。母线52由绝缘体53保持，其中连接部分52C嵌入到绝缘体53中并且相对的端部52A和52B从绝缘体53的一个端部表面突出。绝缘体53在其另一端部表面上具有两个凸起部53A。

绝缘体53在其另一端部表面处连接到盖件54，用于封闭安装孔43。盖件54是平面形状并且由导电材料制成，例如诸如铝的金属。盖件54在其一个端部表面中具有两个凹部54A，用于在其中接收绝缘体53的凸起部53A，从而允许盖件54与绝缘体53形成一体。在将凸起部53A配合到凹部54A中后，盖件54的外周位于绝缘体53的径向外部。还提供围绕绝缘体53的垫圈48（密封构件）。在本实施例中，盖件54和垫圈48与包括母线52和绝缘体53的连接器51事先形成一体。

下文将描述用于将母线52连接到电路板31的过程。要注意的是，电路板31已经被安装到逆变器壳体14的内表面上，并且逆变器壳体14也要连接到中间壳体12上。

首先，如图2所示，通过安装到绝缘体53的外周上的垫圈48，连接器51被插入到安装孔43中，使得母线52的一端52A被插入到连接器保持器42的延伸部分42A中，并且母线52的另一端52B被插入到通孔14A中。通过这样做，母线52的一端52A被插入连接器保持器42的柱形部分42B并且由连接器保持器42的柱形部分42B包围。母线52的另一端52B被插入到适纳空间17中且插入通过电路板31。盖件54封闭安装孔43，且垫圈48在盖件54与安装孔43的外周之间密封。

接下来，通过在电动马达19的侧面上的逆变器壳体14的开口，母线52的另一端52B被焊接到电路板31上，使得母线52电连接到电路板31。于是，使用螺钉47将盖件54紧固到逆变器壳体14（见图3）。由此，盖件54被安装到逆变器壳体14上，同时连接器51安装到连接器保持器42上。

根据第一实施例的马达驱动压缩机10提供以下优势：

（1）连接器保持器42的内部通过安装孔43与适纳空间17连通，该安装孔形成于逆变器壳体14的一端。母线52弯曲成U形，其中端部52A和52B均朝向靠近电动马达19的方向。当连接器51被插入到安装孔43中时，母线52的一端52A被插入到连接器保持器42中，同时母线52的另一端52B被插入到适纳空间17中用于连接到电路板31。这允许电路板31位于适纳空间17内，即在逆变器壳体14内，这导致与电路板的部件延伸超出逆变器壳体的外周表面的情形相比电路板31降低的尺寸。此外，在盖件54未安装到逆变器壳体14上并且安装孔43未由盖件54封闭时，安装孔43不需要具有允许在适纳空间17中的整个电路板31面向逆变器壳体14外部的这种尺寸。安装孔43可以仅须具有允许在适纳空间17中的电路板31的一部分和连接器保持器42的内部面向逆变器壳体14外部的这种尺寸。这允许降低安装孔43的尺寸，藉此允许降低封闭安装孔43的盖件54的尺寸以及还有设置在安装孔43与盖件54之间的垫圈48的尺寸，从而导致垫圈48降低的密封面积。

（2）存在连接器保持器的柱形部分通过插入到穿过从壳体外周表面径向向外延伸的延伸部分形成的孔中的分离构件形成的情形。虽然在该情形中有必要提供用于在孔与分离构件之间密封的密封构件，但是在本实施例中不需要这种密封构件，其中连接器保持器42的延伸部分42A和柱形部分42B与逆变器壳体14一体地形成，从而导致压缩机部件的数量减少。

（3）连接器51的绝缘体53具有配合到盖件54的凹部54A中的凸起部53A，这允许绝缘体53与盖件54形成一体。使用螺钉47将盖件54紧固到逆变器壳体14上，盖件54安装到逆变器壳体14上，且同时连接器51安装到连接器保持器42上。

（4）由于盖件54由诸如铝的导电材料制成，因此盖件54不仅机械地而且电气地联接到逆变器壳体14。流经盖件54的任何电噪音被阻止流动通过母线52和电路板31，但被输送到逆变器壳体14。

上述实施例可以各种方式修改，如下述示例出的。

虽然在第一实施例中连接器保持器42的延伸部分42A和柱形部分42B与逆变器壳体14一体地形成，但是柱形部分可与逆变器壳体分离地形成。参考图4，绝缘体53的一部分形成为围绕连接器51中的母线52的一端52A的柱形形状，从而形成柱形部分61。逆变器壳体14在其外周上具有如第一实施例中的延伸部分62。延伸部分62形成有从其通过的连接器孔63。当连接器51被插入到安装孔43中使得柱形部分61被插入通过延伸部分62的连接器孔63时，柱形部分61朝向靠近电动马达19的方向从延伸部分62突出，如图5所示。延伸部分62与柱形部分61协作以形成连接器保持器60。由此，连接器保持器60的柱形部分61可与逆变器壳体14分离地配置，在该情形中需要提供密封构件64来在柱形部分61与连接器孔63之间形成密封。

虽然在第一实施例中单个连接器保持器42与逆变器壳体14在其外周表面上一体地形成，但是可在逆变器壳体上形成多个连接器保持器。参考图6，在延伸部分42A和逆变器壳体14的端壁一部分上，第一安装孔71和第二安装孔72在壳体11的一端形成。第一安装孔71在逆变器壳体14的径向上测量的长度大于第二安装孔72以相同方式测量的长度。

参考图7，连接器81具有要插入到第一安装孔71中的第一绝缘体83和要插入到第二安装孔72中的第二绝缘体85。第一绝缘体83保持第一母线82，该第一母线的一端82A和另一端82B朝向靠近电动马达19的方向从第一绝缘体83的一端向外突出（见图1）。类似地，第二绝缘体85保持第二母线84，该第二母线的一端（未示出）和另一端84B朝向靠近电动马达19的方向从第二绝缘体85的一端向外突出。第一绝缘体83和第二绝缘体85的另一端被紧固到盖件86，用于封闭第一安装孔71和第二安装孔72。

参考图8，延伸部分42A形成有柱形部分87，该柱形部分在旋转轴23的轴向上朝向靠近电动马达19的方向延伸。柱形部分87的内部与第一安装孔71连通（见图6）。柱形部分87与逆变器壳体14一体地形成并且与延伸部分42A协作以形成第一连接器保持器70A。如图7所示，第二绝缘体85的一部分形成为围绕第二母线84的一端的柱形形状，以形成柱形部分88。如图6所示，延伸部分42A形成有连接器孔89，该连接器孔89与第二安装孔72连通，并且柱形部分88插入通过连接器孔89。柱形部分88与延伸部分42A协作以形成第二连接器保持器70B。

当第一绝缘体83被插入到第一安装孔71中并且形成有柱形部分88 的第二绝缘体85被插入到第二安装孔72中时，第一母线82的一端82A布置在柱形部分87中，第一母线82的另一端82B布置在适纳空间17中。插入通过连接器孔89并且包围第二母线84的一端的柱形部分88朝向靠近电动马达19的方向从延伸部分42A向外突出，第二母线84的另一端84B布置在适纳空间17中。

由此，两个连接器保持器70A和70B可设置在逆变器壳体14的外周上。在第一连接器保持器70A中，柱形部分87与逆变器壳体14一体地形成。在第二连接器保持器70B中，柱形部分88与逆变器壳体14分离地形成。

在第一和第二实施例中，在母线52的另一端52B与电路板31之间采用焊接的电连接通过在邻近于连接器保持器42的位置处在电动马达19的侧面上的逆变器壳体14的开口来进行。替代性地，这种连接可在电路板31的中央位置进行。这防止了逆变器壳体14的内周表面干涉母线52的另一端52B与电路板31之间采用焊接的电连接，从而使得更容易地从电动马达19的该侧焊接该连接。

虽然在第一实施例中连接器保持器42的柱形部分42B在旋转轴23的轴向上延伸，即平行于旋转轴23的轴线，但是柱形部分42B可在与旋转轴23的轴线相交的方向上延伸，只要柱形部分42B朝向靠近电动马达19的方向延伸即可。

虽然在第一和第二实施例中盖件54设置在绝缘体53的端部表面上，但是可省去盖件54。在这种情形中，绝缘体53用作封闭安装孔43的盖件。

在第一和第二实施例中，绝缘体53与盖件54一体地形成，使得绝缘体53的凸起部53A配合到盖件54的凹部54A中。替代性地，绝缘体53可形成有凹部，用于在其中接收形成在盖件54上的凸起部。

在第一和第二实施例中，绝缘体53和盖件54通过彼此配合的凸起部53A和凹部54A而连接到一起。替代性地，绝缘体53和盖件54可通过粘结剂而连接到一起。

在前述实施例中，适纳空间17中的电路板31在旋转轴23的径向上（即，垂直于旋转轴23的轴线的方向）延伸。电路板31可不仅在这种方向上延伸，而且可在与旋转轴23的轴线相交的方向上延伸。

在前述实施例中，压缩机构18、电动马达19和逆变器30以这种顺序在旋转轴23的轴向上布置在壳体11中。替代性地，电动马达19、压缩机构18和逆变器30可以以这种顺序在旋转轴23的轴向上布置在壳体11中。

虽然在前述实施例中压缩机构18是涡旋件类型，其具有固定涡旋件20和运动涡旋件21，但是该压缩机构可以是活塞类型或叶片类型。

本发明适用于除了机动车空气调节器以外的其它空气调节器。

本发明不仅适用于用于混合动力电动车辆的空气调节器，还适用于用于电动车辆或发动机驱动车辆的空气调节器。

Claims (10)

1. 一种马达驱动压缩机，包括：

壳体（11），所述壳体在其一端具有适纳空间（17）；

在壳体（11）中延伸的旋转轴（23）；

由旋转轴（23）驱动的压缩机构（18）；

电动马达（19），所述电动马达旋转旋转轴（23）；

马达驱动器电路（30），所述马达驱动器电路设置在适纳空间（17）中并且具有电路板（31）；

连接器（51, 81），所述连接器具有电连接到电路板（31）的母线（52, 82, 84）；和

柱形部分（42B, 61, 87, 88），所述柱形部分位于壳体（11）的一端并且朝向靠近电动马达（19）的方向延伸；

其中，压缩机构（18）、电动马达（19）和马达驱动器电路（30）在旋转轴（23）的轴向上设置在壳体（11）中；

其特征在于，壳体（11）具有安装孔（43, 71, 72），所述安装孔与适纳空间（17）和柱形部分（42B, 61, 87, 88）的内部连通，母线（52）具有弯曲形状且具有朝向靠近电动马达（19）的方向延伸的相对的端部（52A, 52B），连接器（51）设置在安装孔（43）中，其中母线（52）的一端（52A）插入到柱形部分（42B）中而母线（52）的另一端（52B）插入到适纳空间（17）中，并且安装孔（43）由盖件（54）封闭，在所述安装孔与盖件之间提供密封构件（48）。

2. 根据权利要求1所述的马达驱动压缩机，其中，连接器（51）具有绝缘体（53），母线（52）通过该绝缘体固定，所述绝缘体（53）与盖件（54）形成一体。

3. 根据权利要求2所述的马达驱动压缩机，其中，绝缘体（53）和盖件（54）中的一个具有凹部（54A），而绝缘体（53）和盖件（54）中的另一个具有配合到凹部（54A）中的凸起部（53A）。

4. 根据权利要求2所述的马达驱动压缩机，其中，柱形部分（61, 88）与绝缘体（53, 85）一体地形成并且插入通过连接器孔（63, 89），所述连接器孔形成于壳体（11）的一端。

5. 根据权利要求1所述的马达驱动压缩机，还包括延伸部分（42A），所述延伸部分在旋转轴（23）的径向上从壳体（11）的外周向外延伸，柱形部分（42B, 87）从延伸部分（42A）延伸并且围绕母线（52）的一端（52A）。

6. 根据权利要求5所述的马达驱动压缩机，其中，延伸部分（42A）和柱形部分（42B, 87）与壳体（11）一体地形成。

7. 根据权利要求5所述的马达驱动压缩机，其中，安装孔（43）形成于延伸部分（42A）中，所述延伸部分形成于壳体（11）的端壁的一部分上，安装孔（43）在壳体（11）的端壁上开通，以便在其中插入连接器（51）。

8. 根据权利要求1所述的马达驱动压缩机，其中，母线（52）的相对的端部（52A, 52B）朝向靠近电动马达（19）的方向彼此平行地延伸。

9. 根据权利要求1所述的马达驱动压缩机，其中，盖件（54）和壳体（11）均由导电材料制成。

10. 根据权利要求1所述的马达驱动压缩机，还包括通孔（14A），所述通孔位于适纳空间（17）与安装孔（43）之间并且用于母线（52）的另一端（52B）的插入，其中，通孔（14A）的截面面积小于电路板（31）的面积。

Images