CN103511281B - 马达驱动型压缩机 - Google Patents

Abstract

一种马达驱动型压缩机，包括：具有压缩室的压缩单元、旋转轴、具有线圈的电动马达、马达驱动电路、壳体、以及轴支撑件。线圈包括相对较靠近马达驱动电路的第一线圈端以及相对较靠近压缩单元的第二线圈端。壳体包括第一区域和第二区域。制冷剂通道使第一区域与第二区域连通。轴支撑件包括引导壁，引导壁引导制冷剂沿着第二线圈端的径向外表面流动。由引导壁引导的制冷剂通过第一吸入通道从第二区域被吸入到压缩室中。第一吸入通道和制冷剂通道布置在旋转轴的相反侧。

Description

马达驱动型压缩机

技术领域

本发明涉及一种包括压缩单元、电动马达、以及马达驱动电路的马达驱动型压缩机，所述压缩单元、电动马达、以及马达驱动电路以此顺序沿着旋转轴的轴向方向布置。

背景技术

日本特开专利公报No.2005-201108公开了一种马达驱动型压缩机。该马达驱动型压缩机包括容置电动马达和涡旋压缩单元的壳体。电动马达驱动对流体(制冷剂)进行压缩的压缩单元。壳体包括位于电动马达的外表面与壳体的内表面之间的第一流体通道。壳体还包括将电动马达与流体分开并且将流体引导到第一流体通道的隔板。隔板将吸入到壳体中电动马达附近的流体引导到第一流体通道。在第一流体通道中流动的流体吸收来自电动马达的热量。

在该马达驱动型压缩机中，压缩单元、电动马达、以及马达驱动电路沿着旋转轴的轴向方向布置。这种布置增加了马达驱动型压缩机的整体轴向尺寸。能够例如通过减小电动马达的尺寸来减小轴向尺寸。但是为了在减小尺寸的同时保持电动马达的性能，需要将大量的电流施加到围绕电动马达所包括的定子芯的齿部缠绕的线圈。这增加了由线圈产生的热。每个线圈包括位于压缩单元附近的端部。因此，压缩单元可能将线圈的端部加热到较高温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效地冷却电动马达的位于压缩单元附近的线圈端部的马达驱动型压缩机。

为了实现以上目的，本发明的一个方面是一种马达驱动型压缩机，该马达驱动型压缩机包括：压缩单元，该压缩单元包括压缩室并对压缩室内的制冷剂进行压缩；旋转轴，旋转轴旋转以驱动压缩单元；电动马达，电动马达驱动旋转轴并且包括定子芯，其中定子芯包括齿部和围绕齿部缠绕的线圈；驱动电动马达的马达驱动电路；壳体，壳体容置压缩单元、电动马达、以及马达驱动电路，其中压缩单元、电动马达、以及马达驱动电路沿着旋转轴的轴向方向以此顺序布置；以及轴支撑件，轴支撑件布置在电动马达与压缩单元之间，并且可旋转地支撑旋转轴。定子芯固定到壳体。线圈包括相对较靠近马达驱动电路的第一线圈端以及相对较靠近压缩单元的第二线圈端。壳体包括容置第一线圈端的第一区域以及容置第二线圈端的第二区域。壳体包括开口到第一区域并连接到外部制冷剂回路的吸入口。制冷剂通道形成在定子芯与壳体之间，并将第一区域与第二区域连通。第二线圈端包括轴向端表面和径向外表面。轴支撑件包括端引导壁，引导壁面向第二线圈端的轴向端表面，并且引导从制冷剂通道流动到第二区域中的制冷剂，使得制冷剂沿着第二线圈端的径向外表面流动。第一吸入通道布置在壳体中。由引导壁引导的制冷剂从第二区域穿过第一吸入通道被吸入到压缩室中。第一吸入通道与制冷剂通道布置在旋转轴的相反侧。

本发明的其它方面和优点将通过下文结合附图进行的描述而变得明显，下文的描述通过示例的方式示出了本发明的原理。

附图说明

本发明及其目的和优点可通过参照下文对目前优选实施方式的描述以及附图而最好地理解，在附图中：

图1是示出了一种实施方式的马达驱动型压缩机的侧视截面图；

图2是沿着图1中的线2-2剖切的截面图；以及

图3是示出了另一实施方式的马达驱动型压缩机的侧视截面图。

具体实施方式

参照图1和图2，现在将描述用于车辆空调装置的马达驱动型压缩机的一种实施方式。

如图1所示，马达驱动型压缩机10包括壳体H，壳体H包括马达壳体构件11和排放壳体构件12。马达壳体构件11由金属(在本实施方式中为铝)制成，为圆筒形，并且具有一个封闭端。排放壳体构件12连接到马达壳体构件11的开口端(图1中所示的左端)。排放壳体构件12由金属(在本实施方式中为铝)制成，为圆筒形，并且具有一个封闭端。排放壳体构件12形成排放室13。马达壳体构件11包括连接到逆变器盖17的端壁11e。逆变器盖17由金属(在本实施方式中为铝)制成，为圆筒形，并且具有一个封闭端。

马达壳体构件11容置旋转轴23、压缩制冷剂的压缩单元15、以及驱动压缩单元15的电动马达16。压缩单元15和电动马达16沿着旋转轴23的轴线L(沿着旋转轴23的轴向方向)彼此相邻地布置。电动马达16比压缩单元15更靠近马达壳体构件11的端壁11e(图1中观察的右侧)。此外，马达壳体构件11的端壁11e与逆变器盖17限定了空腔，该空腔容置驱动电动马达16的马达驱动电路30，如图1中的双划线所表示的。马达驱动电路30与端壁11e紧密接触并且与端壁11e热耦合。在本实施方式中，压缩单元15、电动马达16以及马达驱动电路30以此顺序沿着旋转轴23的轴线L布置。

压缩单元15包括固定在马达壳体构件11中的定涡旋20、以及与定涡旋20接合的动涡旋21。定涡旋20和动涡旋21形成了具有可变容积的压缩室22。支撑旋转轴23的一端的圆筒形轴支撑件19在马达壳体构件11中布置在电动马达16与压缩单元15之间。轴支撑件19包括轴承保持部分19a。轴承保持部分19a对可旋转地支撑旋转轴23的一端的径向轴承23a进行保持。此外，端壁11e包括轴支撑部分111e。轴支撑部分111e对可旋转地支撑旋转轴23的另一端的径向轴承23b进行保持。旋转轴23由径向轴承23a和23b支撑，从而能够相对于轴支撑件19和马达壳体构件11的端壁11e旋转。

定子25固定到马达壳体构件11的内圆周表面。定子25包括环状定子芯26和线圈27。定子芯26固定到马达壳体构件11的内圆周表面，并且包括齿部26d(见图2)。线圈27围绕齿部26d缠绕。每个线圈27包括相对较靠近马达驱动电路30的第一端271、以及相对较靠近压缩单元15的第二端272。在以下描述中，线圈27的第一端271也称为第一线圈端271，而第二端272也称为第二线圈端272。定子芯26包括多个层叠的磁芯板26a(电磁金属板)。定子芯26具有包括插入凹部26b的外圆周表面26c。插入凹部26b通过从一些芯板26a(本实施方式中为四个板)的外圆周处切割掉一些部分而形成。转子28布置在定子25中。转子28包括固定到旋转轴23的转子芯28a、以及布置在转子芯28a的周边上的多个永磁体28b。

马达壳体构件11具有上部，其中上部包括径向向外凸起的通道形成部分11c。通道形成部分11c沿着旋转轴23的轴线L线性地延伸，并且具有内表面111c。内表面111c与定子芯26的外圆周表面26c限定通道形成部分11c中的制冷剂通道51。本实施方式仅包括一个制冷剂通道51。马达壳体构件11还包括吸入口18。吸入口18开口到容置第一线圈端271的第一区域Z1。吸入口18在重力方向上设置在旋转轴23的上方并且连接到外部制冷剂回路60。此外，排放壳体构件12具有包含排放口14的端壁(图1中观察的左端)。排放口14连接到外部制冷回路60。

制冷剂通道51将第一区域Z1连接到马达壳体构件11的容置第二线圈端272的第二区域Z2。第一区域Z1是由端壁11e以及定子芯26和转子芯28a的面向端壁11e的第一端表面限定的空腔。第一区域Z1容置整个第一线圈端271。第二区域Z2是由轴支撑件19以及定子芯26和转子芯28a的面向轴支撑件19的第二端表面限定的空腔。第二区域Z2容置整个第二线圈端272。

如图2所示，制冷剂通道51容置由合成树脂制成的矩形集线块41。集线块41容置连接端子27b。集线块41包括与定子芯26的外圆周表面26c相符并且沿着定子芯26的轴向方向延伸的外底表面41a。

如图1所示，集线块41的外底表面41a包括联接凸部42。联接凸部42配合到插入凹部26b中，从而将集线块41联接到定子芯26的外圆周表面26c。当集线块41联接到定子芯26的外圆周表面26c时，在集线块41的外底表面41a与定子芯26的外圆周表面26c之间形成了间隙C1，并且在集线块41与通道形成部分11c的内表面111c之间形成了间隙C2。

U相、V相和W相的导线27a(在图1中仅示出了一个导线)从第二线圈端272朝向制冷剂通道51延伸。导线27a延伸穿过集线块41的第一插入孔41c，并且连接到连接端子27b。因此，导线27a部分地延伸穿过制冷剂通道51。

马达壳体构件11的端壁11e包括接收密封端子33的通孔11b。密封端子33包括三组金属端子34和玻璃绝缘体35(在图1中仅示出了一组)。金属端子34与马达驱动电路30电连接。每个玻璃绝缘体35将相应的金属端子34固定到端壁11e并使金属端子34与端壁11e绝缘。每个金属端子34具有通过电缆37与马达驱动电路30电连接的第一端。每个金属端子34朝向制冷剂通道51延伸并且具有第二端，该第二端穿过集线块41的第二插入孔41d插入到集线块41中并与相应的联接端子27b电连接。

轴支撑件19包括位于面向第二区域Z2这一侧上的引导壁19e。引导壁19e大体面向第二线圈端272的轴向端表面272e。引导壁19e的一部分突出到第二线圈端272中。因此，轴承保持部分19a位于第二线圈端272中，并且被第二线圈端272围绕。引导壁19e的直接面向第二线圈端272的端表面272e的部分设置成与端表面272e相邻。

轴支撑件19具有周边部分，其中周边部分的下部区段包括第一通孔191h。第一通孔191h与位于动涡旋21的外侧的空间连通。此外，第一通孔191h使压缩室22与第二区域Z2的在重力方向上位于旋转轴23的下方的部分连通。流动经过旋转轴23下方的第二区域Z2的制冷剂通过第一通孔191h被吸入到压缩室22中。在本实施方式中，第一通孔191h起到第一吸入通道的作用。

轴支撑件19的周边部分具有包含第二通孔192h的上部区段。第二通孔192h与位于动涡旋21的外侧的空间连通。通孔192h使压缩室22与第二区域Z2的上部连通。从制冷剂通道51的出口流动到第二区域Z2中的制冷剂通过第二通孔192h被吸入到压缩室22中。在本实施方式中，第二通孔192h起到第二吸入通道的作用。

制冷剂通道51的出口和第一通孔191h布置在旋转轴23的相反侧，并且制冷剂通道51和第二通孔192h布置在旋转轴23的相反侧。

第一通孔191h具有比第二通孔192h大的通道面积。因此，相比于被吸入到第二通孔192h中，在第二区域Z2中流动的制冷剂更可能的是被吸入到第一通孔191h中。因此，相比于第二通孔192h，更多的制冷剂流动通过第一通孔191h。

现在将描述本实施方式的操作。

在马达驱动型压缩机10中，当由马达驱动电路30控制的动力被供应到电动马达16时，转子28和旋转轴23以受控的转速旋转。这使由压缩单元15中的定涡旋20与动涡旋21形成的压缩室22的容积减小。制冷剂通过吸入孔18从外部制冷剂回路60被吸入到马达壳体构件11的第一区域Z1中。被吸入到第一区域Z1中的制冷剂被分成两部分，即：被端壁11e引导并且沿着第一线圈端271的径向外表面271a流动的制冷剂和穿过制冷剂通道51流动到第二区域Z2的制冷剂。此处，制冷剂通道51起到用于从第一区域Z1流动到第二区域Z2的制冷剂的主制冷剂通道的作用。

每个第一线圈端271被沿着第一线圈端271的径向外表面271a流动的制冷剂冷却。由端壁11e引导的制冷剂沿着第一线圈端271的径向外表面271a流动。因此，制冷剂冷却端壁11e和与端壁11e热耦合的马达驱动电路30。

通过制冷剂通道51的出口流动到第二区域Z2中的制冷剂被分成两部分，即：通过第二通孔192h被吸入到压缩室22中的制冷剂和由引导壁19e引导并且沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动的制冷剂。通过第二通孔192h输送到压缩室22的制冷剂在压缩室22中被压缩，并且被排放到排放室13中。

第一通孔191h具有比第二通孔192h大的通道面积。因此，相比于被吸入到第二通孔192h中，流动通过第二区域Z2的制冷剂更可能的是被吸入到第一通孔191h中。因此，由引导壁19e引导并沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动的制冷剂的量大于朝向第二通孔192h流动的制冷剂的量。

沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动的制冷剂对第二线圈端272进行冷却。此处，轴支撑件19的突出到第二线圈端272中的部分限制了制冷剂流动到第二线圈端272中。这进一步增强了制冷剂沿着第二线圈端272的径向外表面272a的流动。在沿着径向外表面272a流动之后，制冷剂从第二区域Z2的在重力方向上位于旋转轴23下方的部分通过第一通孔191h被吸入到压缩室22中。制冷剂在压缩室22中被压缩，且之后被排放到排放室13。排放室13中的被排放的制冷剂通过排放口14流动到外部制冷剂回路60并且返回到马达壳体构件11。

现在将描述本实施方式的优点。

(1)使第一区域Z1与第二区域Z2连通的制冷剂通道51布置在定子芯26与马达壳体构件11之间。此外，轴支撑件19包括引导壁19e，引导壁19e对从制冷剂通道51的出口流动到第二区域Z2中的制冷剂进行引导，使得制冷剂沿着第二线圈端27的径向外表面272a流动。此外，由引导壁19e引导的制冷剂通过第一通孔191h从第二区域Z2被吸入到压缩室22中。因此，通过吸入口18被吸入到第一区域Z1中的制冷剂在被输送到压缩室22之前至少沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动。制冷剂因而有效地冷却了第二线圈端272。

(2)除了第一通孔191h外，马达驱动型压缩机10还包括第二通孔192h。第二通孔192h和第一通孔191h位于旋转轴23的相反侧。第一通孔191h具有比第二通孔192h大的通道面积。因此，在沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动之后通过第一通孔191h输送到压缩室22的制冷剂的量大于未沿着径向外表面272a流动的、通过第二通孔192h输送到压缩室22的制冷剂的量。制冷剂因而有效地冷却了第二线圈端272。此外，除了第一通孔191h外，制冷剂还提供第二通孔192h被输送到压缩室22。这允许了制冷剂被高效地吸入到压缩室22中。包含有第一通孔191h和第二通孔192h这两个吸入通道的结构适用于诸如本实施方式的压缩机之类的涡旋压缩机。

(3)电动马达16和压缩单元15在马达驱动型压缩机10中彼此相邻地布置，并且第一通孔191h与第二区域Z2的在重力方向上位于旋转轴23下方的部分连通。第一通孔191h使压缩室22与第二区域Z2的在重力方向上位于旋转轴23下方的部分连通。因此，来自收集在旋转轴23下方的第二区域Z2中的制冷剂的润滑油以及润滑油与在重力方向上位于旋转轴23的下方的第二区域Z2中残留的液化制冷剂的液态混合物通过第一通孔191h被吸入到压缩室22。这避免了润滑油和液态混合物聚集在旋转轴23下方的第二区域Z2中。由于线圈不浸在润滑油和液态混合物中，因此抑制了电流泄漏。

(4)将电动马达16与马达驱动电路30电连接的集线块41布置在制冷剂通道51中。因此，流动通过制冷剂通道51的制冷剂对集线块41进行冷却。

(5)引导壁19e部分地突出到第二线圈端272中，使得轴承保持部分19a被第二线圈端272围绕。引导壁19e的突出到第二线圈端272中的部分阻碍了制冷剂流动到第二线圈端272中。这允许了制冷剂沿着第二线圈端272的径向外表面272a进一步平稳地流动。此外，第二线圈端272围绕轴承保持部分19a。相比于轴承保持部分19a位于第二线圈端272的端表面272e的外侧的压缩机结构，这减小了马达驱动型压缩机10在旋转轴23的轴向方向上的尺寸。

(6)本实施方式通过由端壁11e引导并沿着第一线圈端271的径向外表面271a流动的制冷剂有效地冷却了第一线圈端271。

(7)在本实施方式中，由端壁11e引导并沿着第一线圈端271的径向外表面271a流动的制冷剂对端壁11e进行冷却。这允许了热耦合于端壁11e的马达驱动电路30的冷却。

(8)本实施方式在第一区域Z1与第二区域Z2之间仅包括一个制冷剂通道51。因此，制冷剂通道51用作主制冷剂通道并且接收来自吸入口18和第一区域Z1的大部分的制冷剂。因此，大部分的制冷剂在流动通过制冷剂通道51之后沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动。这有效地冷却了第二线圈端272。

对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以以多种其它的具体形式实施。特别地，应当理解，本发明可以以以下形式实施。

如图3所示，吸入口18和制冷剂通道51可以布置在旋转轴23的相反侧。吸入口18在马达壳体构件11中在重力方向上布置在旋转轴23的下方，并且开口到第一区域Z1。在该实施方式中，通过吸入口18被吸入到第一区域Z1中的制冷剂沿着第一线圈端271的径向外表面271a朝向制冷剂通道51流动。之后，制冷剂穿过制冷剂通道51流动到第二区域Z2中，并且由引导壁19e引导，从而沿着第二线圈端272的径向外表面272a流动。因此，制冷剂有效地对第一线圈端271和第二线圈端272进行冷却。

在本实施方式中，整个吸入口18开口到第一区域Z1。但是，吸入口18可以仅部分地开口到第一区域Z1。

第一通孔191h和第二通孔192h可以形成在马达壳体构件11中。

制冷剂通道51的入口可以在重力方向上在旋转轴23的下方设置于第一区域Z1中，并且制冷剂通道51的出口可以在旋转轴23的上方设置于第二区域Z2中。

在第一区域Z1与第二区域Z2之间可以布置多于一个的通道，只要制冷剂通道51接收通过吸入口18被吸入到第一区域Z1中并流动到第二区域Z2的最大部分的制冷剂即可。

可以有多于一个的通道将第二区域Z2中的制冷剂引导到压缩室22，只要第一通孔191h具有比其它通道大的通道面积即可。

可以省略第二通孔192h。

集线块41不是必须联接到定子芯26的外圆周表面26c。

集线块41不是必须布置在制冷剂通道51中。

在马达壳体构件11中，电动马达16和压缩单元15可以以相对于水平轴线成10°的角度在竖直方向上倾斜，并且二者彼此相邻地布置。

在马达壳体构件11中，电动马达16和压缩单元15可以沿着与水平轴线垂直的线竖直地布置。

马达驱动电路30可以在由马达壳体构件11的端壁11e与逆变器盖17所限定的空腔中联接到逆变器盖17。由于端壁11e与逆变器盖17热耦合，因此被制冷剂冷却的端壁11e对逆变器盖17进行冷却。因此，马达驱动电路30被冷却。

引导壁19e不是必须包含突出到第二线圈端272中的部分，并且轴承保持部分19a不是必须设置在第二线圈端272中。也就是说，轴承保持部分19a可以设置在第二线圈端272的端表面272e的外侧。

压缩单元15可以是活塞型的或是叶片型的。

因此，本发明的示例和实施方式应视为说明性的而非限制性的，并且本发明不限于此处给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同形式内进行修改。

Claims (4)

1.一种马达驱动型压缩机，包括：

压缩单元，所述压缩单元包括压缩室并且在所述压缩室中对制冷剂进行压缩；

旋转轴，所述旋转轴旋转以驱动所述压缩单元；

电动马达，所述电动马达驱动所述旋转轴并且包括定子芯和线圈，所述定子芯包括齿部，所述线圈围绕所述齿部缠绕；

驱动所述电动马达的马达驱动电路；

壳体，所述壳体容置所述压缩单元、所述电动马达、以及所述马达驱动电路，所述压缩单元、所述电动马达、以及所述马达驱动电路以此顺序沿着所述旋转轴的轴向方向布置；以及

轴支撑件，所述轴支撑件布置在所述电动马达与所述压缩单元之间，并且以能够旋转的方式支撑所述旋转轴，其中

所述定子芯固定于所述壳体，

所述马达驱动型压缩机的特征在于

所述线圈包括相对较靠近所述马达驱动电路的第一线圈端和相对较靠近所述压缩单元的第二线圈端，

所述壳体包括容置所述第一线圈端的第一区域和容置所述第二线圈端的第二区域，

所述壳体包括吸入口，所述吸入口开口到所述第一区域并且连接于外部制冷剂回路，

在所述定子芯与所述壳体之间形成有制冷剂通道，并且所述制冷剂通道使所述第一区域与所述第二区域连通，

所述第二线圈端包括轴向端表面和径向外表面，

所述轴支撑件包括引导壁，所述引导壁面向所述第二线圈端的所述轴向端表面，并且对从所述制冷剂通道流动到所述第二区域中的制冷剂进行引导，使得所述制冷剂沿着所述第二线圈端的所述径向外表面流动，

所述轴支撑件包括轴承保持部分，所述轴承保持部分对以能够旋转的方式支撑所述旋转轴的轴承进行保持，

所述引导壁的一部分突出到所述第二线圈端中，使得所述轴承保持部分被所述第二线圈端围绕，

在所述壳体中布置有第一吸入通道和第二吸入通道，

由所述引导壁引导的所述制冷剂通过所述第一吸入通道从所述第二区域被吸入到所述压缩室中，

所述第二吸入通道与所述第一吸入通道一起将流动经过所述第二区域的来自所述制冷剂通道的制冷剂吸入到所述压缩室中，

所述第一吸入通道和所述制冷剂通道布置在所述旋转轴的相反侧，

所述第二吸入通道和所述第一吸入通道布置在所述旋转轴的相反侧，并且

所述第一吸入通道具有比所述第二吸入通道大的通道面积。

2.根据权利要求1所述的马达驱动型压缩机，其中

所述电动马达和所述压缩单元彼此相邻地布置，并且，

所述第一吸入通道与所述第二区域的在重力方向上位于所述旋转轴的下方的部分连通。

3.根据权利要求1所述的马达驱动型压缩机，还包括集线块，所述集线块布置在所述制冷剂通道中并且将所述电动马达与所述马达驱动电路电连接。

4.根据权利要求1所述的马达驱动型压缩机，其中，所述吸入口和所述制冷剂通道布置在所述旋转轴的相反侧。