CN111512522A - 电动压缩机 - Google Patents

Abstract

【课题】不增大驱动电动压缩机的压缩机构的电动马达整体的尺寸，就抑制线圈与定子芯之间的放电。电动压缩机的电动马达具有圆筒状的定子和在其径向内侧配置的转子。【解决方案】定子具有：定子芯（52），由圆筒状的轭部（52B）、和从其内周面向径向内侧突出且在周向上隔开既定间隔而配置的多个齿部（52A）构成；线轴状的绝缘子（54），相对于多个齿部（52A）中的各个可装卸地嵌装；线圈（56），卷绕于绝缘子；以及绝缘性部件（58），覆盖线圈（56）的卷绕状态下的外表面。

Description

电动压缩机

技术领域

本发明涉及在车辆用空调装置中用于制冷剂的压缩的电动压缩机。

背景技术

这种电动压缩机一般包括压缩车辆用空调装置的制冷剂的压缩机构和驱动压缩机构的电动马达。作为电动马达，已知专利文献1所记载的电动马达。专利文献1所记载的电动马达是在圆筒状的定子的径向内侧配置有转子的内转子型电动马达。前述定子具有：定子芯，具有圆筒状的轭部、和从其内周面向径向内侧突出且在周向上隔开既定间隔而设置的多个齿部；线轴状的绝缘子，嵌装在齿部；以及线圈，卷绕于绝缘子。

前述绝缘子具有两端开口并且嵌装于齿部的方筒状的主体部、遍及主体部的一端开口的整周而形成且位于齿部的径向外侧（基端侧）的外侧凸缘部、以及遍及主体部的另一端开口的整周而形成且位于齿部的径向内侧（前端侧）的内侧凸缘部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-96579号公报。

发明内容

发明要解决的问题

可是，例如由于电动汽车或混合动力汽车等汽车用电池的高电压化，比较高的电压施加于电动压缩机的电动马达。在这样的电动马达中，要求将用于使线圈或定子芯等各导电性部件彼此电绝缘的绝缘距离特别是沿面距离确保为更长，沿面距离是沿着导电性部件间的绝缘性部件的表面的最短距离。

在此，在专利文献1所记载的电动马达中，卷绕于绝缘子的线圈的外表面露出，因此在比较高的电压施加于电动马达的情况下，存在使线圈与定子芯电绝缘所需的沿面距离不足的风险。如果沿面距离不足，则产生电流在线圈的外表面与齿部的前端之间沿着内侧凸缘部的表面流动的放电、电流在线圈的外表面与轭部之间沿着外侧凸缘部的表面流动的放电，线圈覆膜损伤。为了抑制这样的线圈与定子芯之间的放电，例如考虑通过增大绝缘子的各凸缘部来延长从线圈的外表面直到齿部的前端或轭部的沿着各凸缘部的表面的最短距离，从而确保适当的沿面距离。然而，为了避免各绝缘子彼此的干涉而将各齿部间的周向距离加长等，电动马达整体的尺寸变大，所以增大各凸缘部不是优选的。

因此，本发明目的在于提供能够不增大电动马达整体的尺寸就抑制线圈与定子芯之间的放电的电动压缩机。

用于解决问题的方案

根据本发明的一方面的电动压缩机包含在圆筒状的定子的径向内侧配置有转子的电动马达、以及由该电动马达驱动并压缩车辆用空调装置的制冷剂的压缩机构。前述定子具有：定子芯，由圆筒状的轭部、和从其内周面向径向内侧突出且在周向上隔开既定间隔而配置的多个齿部构成；转子，配置在该定子芯的径向内侧；线轴状的绝缘子，相对于前述多个齿部中的各个可装卸地嵌装；线圈，卷绕于前述绝缘子；以及绝缘性部件，覆盖前述线圈的卷绕状态下的外表面。

发明效果

根据本发明，卷绕于绝缘子的线圈的外表面被绝缘性部件覆盖，因而能够不增大电动马达整体的尺寸，就抑制线圈与定子芯之间的放电。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的电动压缩机的截面图。

图2是示出定子的侧视图。

图3是示出上述定子的立体图。

图4是上述定子的分解立体图。

图5是从逆变器侧观察上述定子的图。

图6是图2的A-A线截面图。

图7是示出卷绕线圈之前的绝缘子的立体图。

图8是示出卷绕的线圈被绝缘性部件覆盖的状态下的绝缘子的立体图。

图9是示出卷绕的线圈被绝缘性部件覆盖的状态下的绝缘子的截面图。

具体实施方式

以下，边参照附图，边对用于实施本发明的实施方式进行说明。

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的电动压缩机的截面图。

电动压缩机1例如设置在电动汽车或混合动力汽车等的车辆用空调装置的制冷剂回路中，将车辆用空调装置的制冷剂吸入、压缩并排出。该电动压缩机1是包括电动马达10、由该电动马达10驱动并压缩车辆用空调装置的制冷剂的压缩机构20、用于驱动电动马达10的逆变器30、以及容纳这些电动马达10、压缩机构20和逆变器30的壳体40的所谓逆变器一体型的压缩机。

电动马达10具有圆筒状的定子50和配置在定子50的径向内侧的转子60。即，电动马达10是在定子50的径向内侧配置有转子60的所谓内转子型电动马达。作为该电动马达10，例如使用8极12槽型的三相交流马达。

另外，定子50具有：嵌装于后文详细描述的定子芯52的多个齿部52A中的各个的线轴（bobbin）状的绝缘子54、卷绕于绝缘子54的线圈56（图1中未图示）、覆盖线圈56的卷绕状态下的外表面的绝缘性部件58。

转子60具有省略图示的多个磁极。更详细地，在转子60中，N极的永磁体埋设有4个，S极的永磁体埋设有4个。即，转子60等间隔地具有8个磁极。在转子60的径向中央形成有电动马达10的驱动轴60A所插入的贯通孔（省略图示）。转子60和驱动轴60A通过热压配合等而一体化。

压缩机构20配置在驱动轴60A的一端侧。另外，压缩机构20是所谓的涡旋式压缩机构，其具有例如在图1所示的中心轴O方向上相对配置的固定涡旋部件22和可动涡旋部件24。

固定涡旋部件22在端板22A上一体地形成有涡壳齿（volute wrap）22B。与此同样，可动涡旋部件24在端板24A上一体地形成有涡壳齿24B。

两个涡旋部件22、24配设为使得两个涡壳齿22B、24B啮合，涡壳齿22B的突出侧的端部与端板24A接触，涡壳齿24B的突出侧的端部与端板22A接触。另外，在两个涡壳齿22B、24B的突出侧的端部埋设有末梢密封件。

另外，两个涡旋部件22、24配设为，在两个涡壳齿22B、24B的周向的角度相互错开的状态下，两个涡壳齿22B、24B的侧壁相互局部地接触。由此，在两个涡壳齿22B、24B之间形成为月牙状密闭空间的制冷剂囊70。

可动涡旋部件24与驱动轴60A的一端连结，在自转被省略图示的自转阻止机构阻止的状态下，在围绕中心轴O的圆形轨道上公转运动。即，可动涡旋部件24通过驱动轴60A的旋转而相对于固定涡旋部件22转动。

逆变器30将来自省略图示的车辆用电池的直流电流转换为交流电流，向电动马达10供电。

壳体40例如具有容纳压缩机构20的圆筒状的中央壳体42、配置在其前方（图1中左方）且容纳电动马达10及逆变器30的圆筒状的前壳体44、配置在前壳体44的前方的逆变器罩46、配置在中央壳体42的后方（图1中右方）且后端被封闭的圆筒状的后壳体48。各壳体42、44、48和逆变器罩46例如分别通过铸造形成，由螺栓等紧固机构（省略图示）一体地紧固，从而构成壳体40。

中央壳体42由圆筒部42A和底壁部42B构成。在中央壳体42内的后侧，在由圆筒部42A和底壁部42B划分的空间内配置有压缩机构20。中央壳体42后侧的开口被后壳体48封闭。

前壳体44由环状的周壁部44A和分隔壁44B构成。在前壳体44内的隔着分隔壁44B的前侧及后侧，分别配置有逆变器30和电动马达10。前壳体44前侧（配置有逆变器30的一侧）的开口被逆变器罩46封闭。

在中央壳体42的底壁部42B的大致中央形成有贯通孔42B1。驱动轴60A的一端经由轴承72被相对于贯通孔42B1可旋转地支承。在前壳体44的分隔壁44B的大致中央，形成有可旋转地支承驱动轴60A的另一端的支承部44B1。由此，电动马达10的转子60在定子50的径向内侧被可旋转地支承。

另外，在中央壳体42的底壁部42B设有经由推力板74承受可动涡旋部件24的端板24A的推力承受部42B2。由此，可动涡旋部件24在推力方向上被支承。

在前壳体44的内部形成有制冷剂的吸入室（省略图示）。在前壳体44的周壁部44A设有从电动压缩机1的外部去往吸入室的制冷剂的吸入端口（省略图示）。通过从吸入端口流入至吸入室的制冷剂，电动马达10散热，并且逆变器30的电气部件经由分隔壁44B散热。

在中央壳体42和前壳体44的内部形成有制冷剂通路空间76，该制冷剂通路空间76沿着与中心轴O平行的方向延伸，将制冷剂从上述吸入室向压缩机构20附近引导。

在中央壳体42的圆筒部42A的后端面，设有与后壳体48的前端面接合的第一端面42A1、和与第一端面42A1相比位于径向内侧且在中心轴O的方向上向前侧凹陷的第二端面42A2。固定涡旋部件22的端板22A被第二端面42A2和后壳体48的前端面夹持。

在此，在固定涡旋部件22的端板22A的大致中央，形成有用于将由压缩机构20压缩后的制冷剂向后壳体48侧排出的排出孔22A1。在排出孔22A1附设有单向阀22A2。在后壳体48与端板22A之间，形成有从排出孔22A1排出的制冷剂所流入的排出室48A。另外，在排出室48A的周围形成有与排出室48A连通的周围室48B。在后壳体48的外壁，设有用于将经过排出室48A和周围室48B的制冷剂向外部排出的排出端口48C。

另外，在第一端面42A1与后壳体48的前端面之间、以及端板22A与后壳体48的前端面之间，夹装有例如圆环状的垫圈（省略图示）。与此同样，在中央壳体42的圆筒部42A的前端面与前壳体44的周壁部44A的后端面之间，夹装有例如圆环状的垫圈（省略图示）。由此，抑制制冷剂从壳体40的内部向外部的泄漏。

在如上构成的电动压缩机1中，如果通过来自逆变器30的供电而在定子50产生磁场，则旋转力作用于转子60。由此，驱动轴60A被旋转驱动。然后，驱动轴60A的旋转力传递到可动涡旋部件24，可动涡旋部件24转动。如果可动涡旋部件24转动，则经由吸入端口、吸入室和制冷剂通路空间76取入至制冷剂囊70的制冷剂被压缩。被压缩的制冷剂从排出孔22A1排出到排出室48A，并从此处经由周围室48B和排出端口48C导出到外部。

以下，参照图2至图8对电动马达10的定子50及构成其一部分的绝缘子54的结构详细地说明。

图2是示出定子50的侧视图，图3是示出定子50的立体图，图4是示出定子50的分解立体图，图5是从逆变器30侧观察定子50的图，图6是图2的A-A线截面图。另外，图7是示出卷绕线圈56之前的绝缘子54的立体图，图8是示出卷绕的线圈56被绝缘性部件58覆盖的状态下的绝缘子54的立体图。另外，在图2至图4中，在定子50的左侧配置压缩机构20，在右侧配置逆变器30。

定子50具有由圆筒状的轭部52B和从该轭部52B的内周面向径向内侧突出且在周向上隔开既定间隔而配置的多个齿部52A构成的定子芯52、上述的绝缘子54、线圈56以及绝缘性部件58。在上述的8极12槽型的三相交流马达中，多个齿部52A例如设置有12个，12个齿部52A之间分别成为向转子60侧开口的12个槽。

多个齿部52A中的各个是通过将形成为径向内侧（前端侧）的端部（以下简称为“内侧端部”）52A1与径向外侧（基端侧）的端部（以下简称为“外侧端部”）52A2相比扩宽的大致T字状的多个硅钢板沿中心轴O方向层叠而形成的。内侧端部52A1的前端面弯曲成圆弧状。

轭部52B例如是通过将形成为圆环状的多个硅钢板沿中心轴O方向层叠而形成的。另外，如图4所示，在轭部52B的内周面形成有沿中心轴O方向延伸且沿周向隔开既定间隔而配置的多个槽部52B1。在这些多个槽部52B1中压入各齿部52A的外侧端部52A2。即，定子芯52为轭部52B和齿部52A分体地设置的分割结构。

另外，虽然在图3、图4中，将轭部52B示出为一体形成的圆筒状部件，但并不限定于此。例如，轭部52B也可以具有由以图5的虚线B划分的多个（例如12个）圆弧状部件52B2构成的分割结构。即，圆筒状的轭部52B也可以由在沿周向排列的状态下相互连结的多个圆弧状部件52B2构成。在该情况下，多个齿部52A中的各个以从各圆弧状部件52B2的内周面向径向内侧突出的方式被压入各圆弧状部件52B2的槽部52B1。

另外，虽然在图3至图5中，多个齿部52A分别分体地设置，但并不限定于此。例如，多个齿部52A也可以以由其内侧端部52A1规定的内周缘成为大致圆形状的方式，将在周向上相邻的齿部52A的内侧端部52A1相互连结而形成。在该情况下，多个齿部52A在由外侧端部52A2规定的外周缘构成为齿轮状的状态下被压入轭部52B。但是并不限定于此，多个齿部52A也可以在不将全部连结而是将两个以上的齿部52A相互连结的状态下被压入轭部52B。即，也可以是，多个齿部52A的一部分或全部在其径向内侧的端部（内侧端部52A1）处一体地连结。

绝缘子54是具有电绝缘性的树脂制的线轴。该绝缘子54如图7所示，例如具有两端开口的方筒状的主体部54A、遍及主体部54A的一端侧的开口缘的整周而形成的矩形状的第一凸缘部54B、以及遍及主体部54A的另一端侧的开口缘的整周而形成的矩形状的第二凸缘部54C。

主体部54A是其开口形成为矩形状并嵌装于齿部52A的部分。第一凸缘部54B在主体部54A嵌装于齿部52A的状态下位于齿部52A的径向外侧。第二凸缘部54C在主体部54A嵌装于齿部52A的状态下位于齿部52A的径向内侧。另外，如图5所示，在绝缘子54嵌装于齿部52A的状态下观察，沿着定子芯52的周向的第一凸缘部54B的长度比第二凸缘部54C更长。进而，如图7所示，沿着定子芯52的中心轴O方向（图7中上下方向）的第一凸缘部54B的长度比第二凸缘部54C更长。

另外，如图6所示，主体部54A的内径中的位于齿部52A的径向内侧的部分与齿部52A的内侧端部52A1的形状一致地扩宽。因此，在将绝缘子54嵌装于齿部52A的状态下，内侧端部52A1的周缘被主体部54A的内壁包围。

线圈56例如是带绝缘覆膜的铜线，卷绕于绝缘子54的主体部54A（参照图6）。而且，如图8所示，卷绕于绝缘子54（主体部54A）的线圈56的外表面（即，线圈56的卷绕状态下的最外周侧的露出面）被绝缘性部件58覆盖。之后，将各齿部52A的外侧端部52A2插入图8所示的状态的绝缘子54的第二凸缘部54C侧的开口中的各个，从而相对于各齿部52A可装卸地嵌装绝缘子54。在该状态下，通过将各齿部52A的外侧端部52A2压入轭部52B的槽部52B1，从而形成定子50。

绝缘性部件58例如是由具有电绝缘性的树脂形成的自融带。考虑到电动马达10的制造工序中的作业的容易性、在车辆用空调装置中要求的高耐振性等，自融带优选为制造时的粘接力低、通过加热使粘接面熔化而粘接的种类的自融带（例如热收缩带）。然后，通过将该自融带遍及卷绕于绝缘子54（主体部54A）的线圈56的整周而卷绕，从而覆盖线圈56的卷绕状态下的外表面。

另外优选地，如图9所示，自融带除了线圈56的卷绕状态下的外表面之外，还卷绕在第1、第2凸缘部54B、54C的各周缘。即，绝缘性部件58也可以覆盖第一、第二凸缘部54B、54C的各周缘。

但是，绝缘性部件58并不限定于自融带，也可以是通过将具有电绝缘性的树脂涂敷在线圈56的外表面和各凸缘部54B、54C的各周缘，或者将卷绕有线圈56的绝缘子54整体浸渗在树脂中从而形成的涂层。

另外，作为上述的自融带和用于涂层的树脂，举出例如聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或环氧树脂等除了具有电绝缘性之外，耐热性、耐油性和耐制冷剂性比较高的树脂。

根据具有如上构成的电动马达10的电动压缩机1，得到以下的作用效果。

即，由于经由绝缘子54卷绕于定子芯52的齿部52A的线圈56的外表面被绝缘性部件58覆盖，因而线圈56相对于定子芯52的露出面消失。由此，即使比较高的电压施加于电动马达10，也会抑制电流在线圈56的外表面与定子芯52之间沿着绝缘子54的各凸缘部54B、54C的表面流动的放电。更详细地，不考虑从线圈56的外表面直到齿部52A的内侧端部52A1的沿着第二凸缘部54C的表面的最短距离、以及从线圈56的外表面直到轭部52B的沿着第一凸缘部54B的表面的最短距离，即沿面距离，就能够使各构成部件彼此电绝缘。另外，由于不需要确保伴随着对电动马达10施加比较高的电压而要求的线圈56与定子芯52的绝缘距离（特别是沿面距离），因而不需要增大各凸缘部54B、54C。因此，无需为了避免伴随着增大各凸缘部54B、54C而产生的绝缘子54彼此的干涉而加长各齿部52A间的周向距离，因而能够不增大电动机10整体的尺寸就抑制上述的放电。

另外，在电动马达中，一般不仅在线圈与定子芯之间，在相邻的线圈之间也能引起放电。然而，在如上构成的电动马达10中，由于线圈56的卷绕状态下的外表面被绝缘性部件58覆盖，因而也能够抑制相邻的线圈56间的放电。因此，能够通过缩短相邻的齿部52A间的周向距离，从而使电动马达10整体的尺寸小型化。

进而，绝缘性部件58遍及整周地覆盖经由绝缘子54卷绕于齿部52A的线圈56的外表面。由此，在电动压缩机1中，前壳体44的周壁部44A和分隔壁44B、以及中央壳体42的底壁部42B等电动压缩机1的靠近线圈56的构成部件与线圈56电绝缘。因此，能够抑制线圈56与这些电动压缩机1的构成部件之间的放电，因而能够将壳体40内的容纳空间减小等，能够使电动压缩机1整体的尺寸小型化。

另外，在以上的说明中，除了线圈56的卷绕状态下的外表面之外，绝缘子54的第一、第二凸缘部54B、54C的各周缘也被绝缘性部件58覆盖。由此，能够更有效地消除线圈56与第一、第二凸缘部54B、54C之间的间隙。因此，能够更有效地抑制电流通过该间隙从而沿着各凸缘部54B、54C的表面在线圈56的外表面与齿部52A的内侧端部52A1或轭部52B之间流动的放电。

进而，在以上的说明中，定子芯52为轭部52B和齿部52A分体地设置的分割结构。另外，绝缘子54相对于齿部52A可装卸地嵌装。由此，在电动马达10的维护时或假设线圈56损伤的情况下，能够在从轭部52B拆下齿部52A之后，检查从齿部52A拆下的绝缘子54，或者更换为卷绕了新线圈56的绝缘子54。

另外，图示的实施方式只是例示了本发明，本发明除了通过所说明的实施方式直接示出的内容之外，当然还包含本领域技术人员在权利要求书的范围内进行的各种改良、变更。

符号说明

1 电动压缩机

10 电动马达

50 定子

52 定子芯

52A 多个齿部

52A1 内侧端部

52B 轭部

52B2 圆弧状部件

54 绝缘子

54A 本体部

54B 第一刷部

54C 第二刷部

56 线圈

58 绝缘性部件

60 转子。

Claims (7)

1.一种电动压缩机，包含在圆筒状的定子的径向内侧配置有转子的电动马达、以及由该电动马达驱动并压缩车辆用空调装置的制冷剂的压缩机构，其中，

所述定子具有：

定子芯，由圆筒状的轭部、和从其内周面向径向内侧突出且在周向上隔开既定间隔而配置的多个齿部构成；

线轴状的绝缘子，相对于所述多个齿部中的各个可装卸地嵌装；

线圈，卷绕于所述绝缘子；以及

绝缘性部件，覆盖所述线圈的卷绕状态下的外表面。

2.根据权利要求1所述的电动压缩机，其中，所述绝缘子具有：

筒状的主体部，两端开口，并且在卷绕有所述线圈的状态下嵌装于所述多个齿部中的各个；

第一凸缘部，从位于所述齿部的径向外侧的所述主体部的开口边缘向外侧延伸；以及

第二凸缘部，从位于所述齿部的径向内侧的所述主体部的开口边缘向外侧延伸，

所述绝缘性部件除了所述线圈的卷绕状态下的外表面之外，还覆盖所述第一凸缘部和所述第二凸缘部的各周缘。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电动压缩机，其中，所述绝缘性部件是由具有电绝缘性的树脂形成的自融带或涂层。

4.根据权利要求3所述的电动压缩机，其中，所述树脂为聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或环氧树脂。

5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的电动压缩机，其中，所述定子芯具有所述轭部和所述多个齿部分体地设置的分割结构。

6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的电动压缩机，其中，所述圆筒状的轭部由在沿周向排列的状态下相互连结的多个圆弧状部件构成。

7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的电动压缩机，其中，所述多个齿部的一部分或全部在其径向内侧的端部处一体地连结。

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