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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kompressor mit einem elektrischen Motor.
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Ein elektrischer Kompressor hat einen elektrischen Motor, der in einem gedichteten Gehäuse aufgenommen ist. Ein gedichteter Anschluss ist an dem Gehäuse angeordnet, um einen Zuleitungsdraht des elektrischen Motors und einen Inverter elektrisch zu verbinden, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um den Elektromotor anzutreiben. Der gedichtete Anschluss hat einen Anschlussstift, der aus einem leitenden Material ausgebildet ist, und einen metallischen Anschlusshalter, der den Anschlussstift hält. Ein isolierendes Material, wie beispielsweise Keramik oder Glas, ist zwischen dem Anschlussstift und dem Anschlusshalter angeordnet.
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Das
japanische Patent Nr. 3910327 (siehe
5 der Veröffentlichung) offenbart ein Beispiel eines elektrischen Kompressors, der einen Motor und einen Kompressionsmechanismus, der durch den Motor angetrieben wird, in einer Metallummantelung aufnimmt. Der elektrische Kompressor hat einen Stromanschluss, der durch einen Fahnenschuh mit einem Zuleitungsdraht des Motors verbunden ist. Um den Stromanschluss der vorstehenden Veröffentlichung von einer metallischen Anschlussbasis zu isolieren, die ein Metallgehäuse des elektrischen Kompressors zusammen mit der Metallummantelung bildet, ist der Stromanschluss durch ein isolierendes Glasbauteil und einen keramischen Isolator mit der metallischen Anschlussbasis gekoppelt. Das isolierende Glasbauteil ist an der äußeren Seite der metallischen Anschlussbasis angeordnet. Der keramische Isolator ist an der inneren Seite der metallischen Anschlussbasis, d. h. im Inneren der Metallummantelung, angeordnet, die den Motor aufnimmt.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 63-230972 offenbart einen elektrischen Kompressor als ein Stand der Technik, der ein Gehäuse hat, das einen Motor und Kompressionselemente aufnimmt. Der Motor hat einen Rotor und einen Stator. Der elektrische Kompressor hat einen gedichteten Anschluss, der an einer Seitenwand des Gehäuses fixiert ist. Der gedichtete Anschluss hat einen becherförmigen Körper, einen Stift und eine Glasdichtung (Isolator), die den Stift an dem Körper befestigt. Des Weiteren beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 63-230972 ein Problem des Stands der Technik, bei dem eine Erwärmung der elektrischen Elemente ein isolierendes Material oder Schmieröl karbonisieren kann und sich Kohlenstoff an dem Isolator des gedichteten Anschlusses in dem Gehäuse bilden kann. Da Kohlenstoff ein guter Leiter ist, kann die Karbonisierung eine Isolierung nachteilig beeinflussen. Somit ist in der Erfindung der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 63-230972 ein zylindrischer Abschnitt an einem keramischen Cluster angeordnet, der mit dem Zuleitungsdraht der Motorelemente gekoppelt ist. Der zylindrische Abschnitt des Clusters ist in eine Innenwand des becherförmigen Körpers eingepasst, um die Glasdichtung des gedichteten Anschlusses zu bedecken und die Aufbringung von Kohlenstoff zu verhindern.
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In einem elektrischen Kompressor zirkuliert auch Kältemittel, das zu einem Kompressionsmechanismus zugeführt wird, durch den elektrischen Motor. In einem elektrischen Kompressor der Schneckenbauart beispielsweise kann eine große Menge von feinen abrasiven Partikeln in dem Kältemittel enthalten sein und zirkulieren. Feine abrasive Partikel werden durch Abnutzung von Abschnitten der Schnecken erzeugt, die mit Metall überzogen sind, oder durch Abnutzung metallischer Komponenten in dem elektrischen Kompressor und einem externen Kältemittelrohr.
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In dem elektrischen Kompressor des
japanischen Patents Nr. 3910327 , wenn der keramische Isolator des Stromanschlusses, der in dem elektrischen Kompressor angeordnet ist, zu dem zirkulierenden Kältemittel exponiert ist, können die feinen abrasiven Partikel in dem Kältemittel in feine Poren des keramischen Isolators eindringen und sich dort ansammeln. Die abrasiven Partikel, die an dem Stromanschluss abgelagert sind, können einen Kurzschluss zwischen dem Stromanschluss und der metallischen Anschlussbasis verursachen, mit der der Stromanschluss gekoppelt ist. Dies kann zu einem Lecken des elektrischen Stroms zu dem Metallgehäuse des elektrischen Kompressors führen.
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In dem elektrischen Kompressor der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-230972 ist der Cluster, der die Glasdichtung abdeckt, die zum Befestigen und zur Isolierung des Stifts in dem gedichteten Anschluss verwendet wird, aus Keramik ausgebildet. Somit können in der gleichen Weise wie bei dem
japanischen Patent Nr. 3910327 eine große Menge abrasiver Partikel an der Keramik gesammelt und abgelagert werden, wodurch ein Kurzschluss zwischen dem Stift und dem Körper oder zwischen dem Stift und dem Gehäuse verursacht wird.
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In dem Stand der Technik, der in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-230972 beschrieben ist, ist die Glasdichtung, die als ein isolierendes Bauteil dient, in dem Gehäuse angeordnet. Somit sammeln sich abrasive Partikel in dem Kältemittel nicht an der Glasdichtung an. Wenn jedoch die Glasdichtung als ein isolierendes Bauteil verwendet wird, muss ein Glaschip zwischen dem Körper und dem Stift angeordnet werden. Der Glaschip wird zur Anhaftung erwärmt und geschmolzen. Da der geschmolzene Glaschip aufgrund seines Eigengewichts absinkt, kann die Dicke der Glasdichtung nicht erhöht werden. Um eine ausreichende Isolierleistung zu erhalten, kann demzufolge die Isolierstrecke durch Schmelzen der Glasdichtung zur Anhaftung über eine lange Strecke in der Axialrichtung des Stifts innerhalb und außerhalb des Körpers erhöht werden. Jedoch verlängert dies den Stift, der aus dem Körper hervorsteht. Somit, wenn ein Inverter verwendet wird, um den Elektromotor anzutreiben, würde die Kopplungsposition des Inverters sehr weit nach außen von dem Gehäuse beabstandet sein. Dies vergrößert den gesamten elektrischen Kompressor, was problematisch ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Kompressor vorzusehen, der verhindert, dass sich metallische abrasive Partikel an einem gedichteten Anschluss ansammeln, ohne den elektrischen Kompressor zu vergrößern.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Kompressor mit einem Kompressionsmechanismus. Ein elektrischer Motor treibt den Kompressionsmechanismus an. Ein Inverter treibt den elektrischen Motor an. Ein Kompressorgehäuse nimmt den elektrischen Motor und den Kompressionsmechanismus auf. Ein Invertergehäuse ist mit dem Kompressorgehäuse gekoppelt. Das Invertergehäuse definiert eine Inverteraufnahmekammer, die den Inverter aufnimmt. Ein gedichteter bzw. gekapselter Anschluss ist in dem Kompressorgehäuse angeordnet. Der gedichtete Anschluss verbindet elektrisch den Inverter und den elektrischen Motor. Der gedichtete Anschluss hat einen Anschlussstift, der aus einem leitenden Material ausgebildet ist, einen Anschlusshalter, der den Anschlussstift hält, und einen isolierenden Körper, der den Anschlussstift von dem Anschlusshalter isoliert. Der isolierende Körper hat einen ersten isolierenden Körper, der in der Inverteraufnahmekammer angeordnet ist und aus einer Keramik ausgebildet ist, und einen zweiten isolierenden Körper, der in dem Kompressorgehäuse angeordnet ist, und aus Glas ausgebildet ist.
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Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhafte Prinzipien der Erfindung darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung, zusammen mit Aufgaben und Vorteilen von dieser, kann am Besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die einen elektrischen Kompressor der Schneckenbauart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine Vorderansicht, die einen gedichteten Anschluss von 1 zeigt;
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3 ist eine Draufsicht von 2; und
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4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 4-4 in 3.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegendes Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt einen elektrischen Kompressor der Schneckenbauart mit einem gedichteten bzw. gekapselten Kompressorgehäuse, das durch einstückiges Fügen eines vorderen Gehäusebauteils 1 und eines hinteren Gehäusebauteils 2 mit einer Vielzahl von Bolzen bzw. Schrauben 3 gebildet ist. Die Gehäusebauteile 1 und 2 sind beide aus einem Metallmaterial wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Das Gehäusebauteil 2 hat einen Ansauganschluss 4. Das Gehäusebauteil 1 hat einen Abgabeanschluss 5. Der Ansauganschluss 4 und der Abgabeanschluss 5 sind mit einem äußeren Kältemittelkreis (nicht gezeigt) verbunden.
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Die Gehäusebauteile 1 und 2 definieren einen Innenbereich 2A, der einen Kompressionsmechanismus 6 der Schneckenbauart und einen Elektromotor 7 aufnimmt, der den Kompressionsmechanismus 6 antreibt. Der Elektromotor 7 hat eine Drehwelle 8, einen Rotor 9 und einen Stator 10. Die Drehwelle ist durch Lager gehalten, um in dem Gehäusebauteil 2 drehbar zu sein. Der Rotor 9 ist an der Drehwelle 8 fixiert. Der Stator 10 ist an der Außenseite des Rotors 9 angeordnet und an einer Innenwand des Gehäusebauteils 2 fixiert. Der Rotor 9 hat eine Vielzahl von Permanentmagneten 11. Der Stator 10 hat Wicklungen 12, die in drei Phasen gewickelt sind.
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Der Kompressionsmechanismus 6 hat eine feste Schnecke 13, die an Innenwänden der Gehäusebauteile 1 und 2 fixiert ist, und eine bewegbare Schnecke 14, die der festen Schnecke 13 zugewandt angeordnet ist. Eine Kompressionskammer 15 mit einem variablen Volumen ist zwischen der festen Schnecke 13 und der bewegbaren Schnecke 14 definiert, um Kältemittel zu komprimieren. Die bewegbare Schnecke 14 ist durch ein Lager und eine exzentrische Buchse 16 mit einem exzentrischen Stift 17 der Drehwelle 8 gekoppelt. Wenn die Drehwelle 8 dreht, kreist (dreht) somit die bewegbare Schnecke 14 um die Achse der Drehwelle 8, um dadurch das Volumen der Kompressionskammer 15 zu ändern.
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Ein Invertergehäuse 19, das eine Inverteraufnahmekammer 18 definiert, ist an einem Teil der Außenwand des Gehäusebauteils 2 fixiert. In der Inverteraufnahmekammer 18 sind ein Inverter 20, der als eine äußere Stromzufuhr funktioniert, und ein gedichteter bzw. gekapselter Anschluss 21 mit der Außenwand des Gehäusebauteils 2 gekoppelt. Der gedichtete Anschluss 21 ist durch einen Inverterverbinder 28 mit dem Inverter 20 in der Inverteraufnahmekammer 18 elektrisch verbunden. Des Weiteren ist der gedichtete Anschluss 21 mit Zuleitungsdrähten (nicht gezeigt) elektrisch verbunden, die sich von den Wicklungen 12 des Stators 10 über einen Clusterblock 22 in dem Innenbereich 2A des Gehäusebauteils 2 erstrecken. Wenn Strom von dem Inverter 20 über den gedichteten Anschluss 21 zu den Wicklungen 12 des Elektromotors 7 zugeführt wird, wird demzufolge der Rotor 9 gedreht und die Drehwelle 8 betätigt den Kompressionsmechanismus 6.
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Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, hat der gedichtete Anschluss 21 einen länglichen becherförmigen Anschlusshalter 23 und drei stangenförmige Anschlussstifte 24. Der Anschlusshalter 23 ist in einer Öffnung 29 (siehe 4) des Gehäusebauteils 2 durch einen O-Ring und einen Schnappring (nicht gezeigt) angeordnet und fixiert, um das Gehäusebauteil 2 hermetisch abzudichten. Der gedichtete Anschluss 21 ist ausgebildet, um zwischen dem elektrischen Motor 7, der in dem Innenbereich 2A des gedichteten Gehäusebauteils 2 angeordnet ist, und dem Inverter 20, der in der Inverteraufnahmekammer 18 außerhalb des Gehäusebauteils 2 angeordnet ist, über den Verbinder 28 und den Clusterblock 22 elektrisch verbindbar zu sein, während das Gehäusebauteil 2 in dem gedichteten Zustand verbleibt.
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Der Anschlusshalter 23 ist aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Stahl ausgebildet und hat drei Durchgangslöcher 25 (siehe 3 und 4). Jeder Anschlussstift 24 ist aus einem leitenden Material ausgebildet und in eines der Löcher 25 in dem Anschlusshalter 23 mittels eines ersten isolierenden Körpers 26, der in der Inverteraufnahmekammer 18 angeordnet ist, und eines zweiten isolierenden Körpers 27, der in dem Innenbereich 2A des Gehäusebauteils 2 angeordnet ist, eingesetzt und gehalten.
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Der erste isolierende Körper 26 ist ein zylindrischer Körper, der gesintert ist, um eine vorbestimmte Dicke zu haben, und aus Keramikoxid, wie Zirkonium, oder anderen Arten von Keramik, ausgebildet. Der erste isolierende Körper 26 ist an dem Anschlussstift 24 angebracht und fixiert. Keramik gestattet, dass die Dicke X1 des ersten isolierenden Körpers 26 frei festgelegt wird. Dies gewährleistet, dass ein ausreichender Isolierungsabstand zwischen dem Anschlusshalter 23 und dem Anschlussstift 24 durch Erhöhen der Dicke X1 des zylindrischen Körpers erhalten werden kann. Somit kann die Länge Y1 des ersten isolierenden Körpers 26 in der Axialrichtung des Anschlussstifts 24 minimiert werden. Mit anderen Worten gesagt kann der erste isolierende Körper 26 kurz sein.
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Der zweite isolierende Körper ist aus Glas ausgebildet. Um den zweiten isolierenden Körper 27 herzustellen, wird der erste isolierende Körper 26 an dem Anschlussstift 24 fixiert. Dann wird ein Glaschip in einem Spalt zwischen dem Anschlussstift 24 und einem Innenumfang des entsprechenden Lochs 25 in dem Anschlusshalter 23 angeordnet. Der Glaschip wird erwärmt und geschmolzen. Ein Teil des geschmolzenen Glases sinkt aufgrund des Eigengewichts um den Anschlussstift 24 herum ab und haftet an der gesamten Umfangsfläche des Anschlussstifts 24 an. Der verbleibende Teil des geschmolzenen Glases haftet an der Wand des Lochs 25 und an einer Endfläche des ersten isolierenden Körpers 26 an (im Speziellen an der Endfläche, die der inneren Seite des Kompressorgehäuses zugewandt ist). Da der zweite isolierende Körper 27 an dem Anschlussstift 24 anhaftet, kann die Dicke X2 des zweiten isolierenden Körpers 27 nicht wie gewünscht erhöht werden. Demzufolge wird der erforderte Isolationsabstand zwischen dem Anschlusshalter 23 und dem Anschlussstift 24 durch Erhöhen der Länge Y2 des zweiten isolierenden Körpers 27 in der Axialrichtung des Anschlussstifts 24 gewährleistet.
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Die vorstehende Ausführungsform hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.
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Während eines Betriebs des elektrischen Kompressors strömt Kältemittel, das durch den Ansauganschluss 4 angesaugt wird, von dem elektrischen Motor 7 zu dem Kompressionsmechanismus 6. Dann wird das Kältemittel durch den Kompressionsmechanismus 6 komprimiert und zu dem äußeren Kältemittelkreis (nicht gezeigt) zugeführt. Demzufolge ist ein Abschnitt des gedichteten Anschlusses 21, der in dem Innenbereich 2A des Gehäusebauteils 2 angeordnet ist, dem Kältemittel konstant ausgesetzt. Eine große Menge von abrasiven Partikeln kann in dem Kältemittel gelöst sein. Jedoch sind die zweiten isolierenden Körper 27, die in dem Innenbereich 2A des Gehäusebauteils 2 angeordnet sind, aus Glas ausgebildet, und abrasive Partikel sammeln sich nicht an den zweiten isolierenden Körpern 27 an. Somit tritt kein Kurzschluss, der durch abrasive Partikel verursacht wird, zwischen dem Anschlusshalter 23 und den Anschlussstiften 24 auf, und ein elektrischer Strom leckt nicht von dem elektrischen Kompressor. Dies verhindert einen Abfall der Betriebseffizienz des elektrischen Kompressors.
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Des Weiteren sammeln sich die abrasiven Partikel, die in dem Kältemittel gelöst sind, nicht an den ersten isolierenden Körpern 26 der Anschlussstifte 24 an, die in der Inverteraufnahmekammer 18 angeordnet sind, die außerhalb des Gehäusebauteils 2 gelegen ist. Somit können die ersten isolierenden Körper 26 aus einem Keramikmaterial ausgebildet werden. Dies gestattet, dass die Länge von jedem ersten isolierenden Körper 26 minimiert werden kann, wodurch die Notwendigkeit beseitigt wird, die Positionen des Inverters 20 und des Verbinders 28 zu erhöhen. Somit kann eine Vergrößerung des elektrischen Kompressors vermieden werden.
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Die zweiten isolierenden Körper 27 sind aus Glas ausgebildet. Somit können die zweiten isolierenden Körper 27 geschmolzen werden, um den Anschlusshalter 23 und die Anschlussstifte 24 zu fixieren. Genauer gesagt funktioniert jeder zweite isolierende Körper 27 als ein Befestigungsbauteil, das den entsprechenden Anschlussstift 24 mit dem Anschlusshalter 23 befestigt. Wenn beispielsweise der erste und zweite isolierende Körper 26 und 27 beide aus einer Keramik ausgebildet sind, wie im Stand der Technik, würde somit ein weiteres Mittel zum Befestigen des Anschlussstifts 24 an dem Anschlusshalter 23 notwendig sein. Jedoch ist in der vorstehenden Ausführungsform solch ein Befestigungsmittel nicht notwendig. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess des gedichteten Anschlusses.
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Es sollte für einen Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen bestimmten Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Kern oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte es zu verstehen sein, dass die vorliegende Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
- (1) In der vorstehenden Ausführungsform sind drei Anschlussstifte 24 an dem einzelnen Anschlusshalter 23 fixiert. Jedoch kann der Anschlusshalter 23 für jeden der drei Anschlussstifte 24 vorgesehen sein, so dass der einzelne Anschlussstift 24 an jedem Anschlusshalter fixiert ist.
- (2) Der Anschlusshalter 23 muss nicht eine längliche Form haben, wie in 2 bis 4 gezeigt ist, und kann eine von einer Vielfalt von Formen haben.
- (3) Statt der Verwendung der zweiten isolierenden Körper 27 für das Befestigen des Anschlusshalters 23 und der Anschlussstifte 24 kann beispielsweise ein adhäsives Mittel, wie beispielsweise ein isolierendes Harz, verwendet werden. Die Verwendung eines isolierenden Harzes als das adhäsive Mittel ist im Hinblick auf Kosten vorteilhaft.
- (4) Die zweiten isolierenden Körper 27 müssen zur Anhaftung an den Anschlussstiften 24 nicht geschmolzen werden und andere Prozeduren können für die Anhaftung herangezogen werden.
- (5) In der vorstehenden Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Kompressor der Schneckenbauart angewendet. Jedoch kann der elektrische Kompressor, der einen elektrischen Motor hat, ein anderer Kompressor der Drehbauart, wie beispielsweise ein Kompressor der Flügelbauart und ein Kompressor der Schraubenbauart, oder ein Kompressor der Kolbenbauart sein, wie beispielsweise ein Kompressor der Taumelscheibenbauart und ein Kompressor der Wobbelbauart.
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Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind als beispielhaft und nicht beschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hier gegebenen Details beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der angehängten Ansprüche modifiziert werden.
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Ein elektrischer Kompressor hat einen Kompressionsmechanismus, einen elektrischen Motor, der den Kompressionsmechanismus antreibt, ein Kompressorgehäuse, das den elektrischen Motor und den Kompressionsmechanismus aufnimmt, ein Invertergehäuse, das mit dem Kompressorgehäuse gekoppelt ist und eine Inverteraufnahmekammer hat, die den Inverter aufnimmt, und einen gedichteten Anschluss, der in dem Kompressorgehäuse angeordnet ist. Der gedichtete Anschluss verbindet elektrisch den Inverter und den elektrischen Motor. Der gedichtete Anschluss hat einen Anschlussstift, der aus einem leitenden Material ausgebildet ist, einen Anschlusshalter, der den Anschlussstift hält, und einen isolierenden Körper, der den Anschlussstift von dem Anschlusshalter isoliert. Der isolierende Körper hat einen ersten isolierenden Körper, der in der Inverteraufnahmekammer angeordnet ist und aus einer Keramik ausgebildet ist, und einen zweiten isolierenden Körper, der in dem Kompressorgehäuse angeordnet ist und aus Glas ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 3910327 [0003, 0006, 0007]
- JP 63-230972 [0004, 0007, 0008]
