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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen motorbetriebenen Kompressor.
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Die japanische offen gelegte Patentveröffentlichung Nr.
JP 2010-059809 A offenbart einen motorbetriebenen Kompressor, der einen Verdichtungsabschnitt zum Verdichten und Entladen von Kühlmittel, einen Elektromotor zum Antreiben des Verdichtungsabschnitts und einen Inverter (Treiberschaltung) zum Betätigen des Elektromotors einschließt. Der motorbetriebene Kompressor, der in der
japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung Nr. 2010-59809 offenbart ist, schließt ein Motorgehäuseelement und ein vorderes Gehäuseelement ein, das an der Vorderseite des Motorgehäuseelements gesichert ist. Der Elektromotor und der Verdichtungsabschnitt sind in dem Bereich zwischen dem Motorgehäuseelement und dem vorderen Gehäuseelement aufgenommen. Ein Invertergehäuseelement ist an einem Boden (Unterteilung) gesichert, der an dem hinteren Ende des Motorgehäuseelements ist. Eine Inverter aufnehmende Kammer ist zwischen dem Boden des Motorgehäuseelements und dem Invertergehäuseelement definiert. Die Inverter aufnehmende Kammer nimmt den Inverter auf, der an dem Boden des Motorgehäuseelements befestigt ist. Ein Teil eines oberen Abschnitts des Motorgehäuseelements bildet einen Durchgang bildenden Abschnitt, der radial nach außen vorsteht. Die innere Umfangsfläche des Durchgang bildenden Abschnitts und die äußere Umfangsfläche des Stators (Statorblechpaket) des Elektromotors definieren einen Verdrahtungsdurchgang (Durchgangsbereich) innerhalb des Durchgang bildenden Abschnitts.
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Ein Clusterblock, der aus Kunststoff hergestellt ist, ist in dem Verdrahtungsdurchgang angeordnet. Der Clusterblock ist an der äußeren Umfangsfläche des Stators über ein Verbindungselement befestigt. Ein leitfähiges Element, das elektrisch mit dem Inverter verbunden ist, ist an dem Boden des Motorgehäuseelements befestigt. Das leitfähige Element erstreckt sich in Richtung des Verdrahtungsdurchgangs. Zuleitungsdrähte sind von dem Elektromotor in Richtung des Verdrahtungsdurchgangs gezogen. Das leitfähige Element und die Zuleitungsdrähte sind über Verbindungsanschlüsse in dem Clusterblock elektrisch miteinander verbunden. Bei dem Zusammenbau des motorbetriebenen Kompressors wird der Clusterblock in das Motorgehäuseelement eingepasst, während er an der äußeren Umfangsfläche des Stators befestigt ist, und wird in dem Verdrahtungsdurchgang angeordnet.
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Das Motorgehäuseelement weist eine Saugöffnung auf, die sich zu dem Verdrahtungsdurchgang öffnet. In dem Motorgehäuseelement ist die Saugöffnung an einer Position angeordnet, die näher an dem Boden ist als die Position, an der sich der Clusterblock befindet. Das vordere Gehäuseelement weist eine Entladeöffnung auf. Wenn Kühlmittel durch die Saugöffnung in das Motorgehäuse gesaugt wird, kühlt das Kühlmittel den Boden. Das Kühlen des Bodens durch das Kühlmittel kühlt wiederum den an dem Boden befestigten Inverter.
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Ein Freiraum ist zwischen dem Clusterblock und dem Motorgehäuseelement des motorbetriebenen Kompressors, der in der
japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung Nr. 2010-59809 offenbart ist, ausgebildet, sodass der Clusterblock und das Motorgehäuseelement sich während des Zusammenbaus des motorbetriebenen Kompressors nicht gegenseitig stören. Ferner wird der Stator innerhalb des Motorgehäuseelements durch Schrumpfen eingepasst bzw. montiert. Während des Schrumpfens wird das Motorgehäuseelement zunächst zum Ausdehnen erwärmt bzw. erhitzt. Danach wird der Stator in das Motorgehäuseelement eingeführt. Während nachfolgend die Temperatur des Motorgehäuseelements auf die normale Temperatur absinkt, schrumpft das Motorgehäuseelement und wird gegen die äußere Umfangsfläche des Stators gepresst. Das heißt, da die Temperatur des Motorgehäuseelements erhöht wird, wenn es erhitzt und ausgedehnt wird, kann der Clusterblock geschmolzen werden, wenn er das erhitzte Motorgehäuse berührt. Der Freiraum ist zwischen dem Clusterblock und dem Motorgehäuseelement bereitgestellt, um so einem Schmelzen des Clusterblocks vorzubeugen.
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So ein Freiraum zwischen dem Clusterblock und dem Motorgehäuseelement ermöglicht es dem Kühlmittel, das über die Saugöffnung in das Motorgehäuseelement gesaugt worden ist, durch den Freiraum zu dem vorderen Gehäuseelement (Entladeöffnung) zu strömen. Dies reduziert die Menge von Kühlmittel, die in Richtung des Bodens des Motorgehäuseelements strömt, was einer effizienten Kühlung des Bodens durch das Kühlmittel behindert. Im Ergebnis lässt die Kühlleistung für den Inverter nach.
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So ein Problem ist im Wesentlichen für jeglichen Typ von motorbetriebenem Kompressor üblich, der einen Durchgangsbereich aufweist, der einen Teil eines elektrischen Verbindungsabschnitts zum elektrischen Verbinden eines leitfähigen Elements mit einem Elektromotor aufweist.
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Ferner wird in einem motorbetriebenen Kompressor, in dem ein Inverter, ein Verdichtungsabschnitt und ein Elektromotor in dieser Reihenfolge entlang der axialen Richtung der Welle des Elektromotors angeordnet sind, ein Durchgangsbereich durch die innere Fläche des Gehäuses und die äußere Umfangsfläche des Verdichtungsabschnitts definiert und ein Teil eines elektrischen Verbindungsabschnitts wird durch den Durchgangsbereich hindurchgeführt. In diesem Fall strömt ein Teil Hochtemperatur- und Hochdruckkühlmittel, das durch Verdichtung in dem Verdichtungsabschnitt erzeugt wird, in Richtung der Unterteilung durch den Durchgangsbereich und erwärmt ungewünschter Weise die Unterteilung. Im Ergebnis fällt die Kühlleistung für den Inverter ab.
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In der amerikanischen Patentanmeldung US 2010/0247348 A1 wird ein weiterer elektrischer Kompressor offenbart, der imstande sein soll, die Montage an einem Fahrzeug zu verbessern, ohne die Größe des Kompressors zu erhöhen, wenn der elektrische Kompressor und ein Motortreiberschaltkreis, der den Motor des elektrischen Kompressors antreibt, integral miteinander ausgebildet sind. In dem Kompressor sind eine Saugkammer, die mit einer in einem feststehenden Scroll vorgesehenen Saugöffnung und einer in einem Untergehäuse vorgesehenen Saugöffnung in Verbindung steht, und eine Entladekammer, die mit einem Verbindungsdurchgang von einer in dem feststehenden Scroll vorgesehenen Entladeöffnung in Verbindung steht, in einer radialen Richtung eines Kompressors auf der gleichen Ebene angeordnet. Der Motortreiberschaltkreis ist in einer axialen Richtung des Kompressors angeordnet, sodass ein wärmeerzeugendes Teil der Leiterplatine mit der Saugkammer in engen Kontakt gebracht werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen motorbetriebenen Kompressor bereitzustellen, der die Kühlleistung für eine Treiberschaltung verbessert, dabei aber die Verdichterleistung des Kompressors wenig beeinträchtigt.
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Um das zuvor genannte Ziel zu erreichen und in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird ein motorbetriebener Kompressor bereitgestellt, welcher die Merkmale von Anspruch 1 umfasst.
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In Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird ein motorbetriebener Kompressor bereitgestellt, welcher die Merkmale von Anspruch 6 umfasst.
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Andere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die exemplarisch die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen, deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen kann am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den dazugehörigen Zeichnungen verstanden werden, bei denen:
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1 eine Querschnittsansicht ist, die einen motorbetriebenen Kompressor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die das Einführelement aus 1 veranschaulicht;
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3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 aus 2 ist;
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4 eine Querschnittsansicht ist, die einen motorbetriebenen Kompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die das Einführelement gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt;
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6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 aus 5 ist;
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7 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die das Einführelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 aus 7 ist;
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9 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die das Einführelement gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht; und
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10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 aus 9 ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Es wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
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Wie in 1 beschrieben, schließt ein motorbetriebener Kompressor 100 ein zylindrisches Sauggehäuseelement 11, das aus Metall hergestellt ist und ein geschlossenes Ende aufweist, und ein Entladegehäuseelement 12 ein, das mit dem offenen Ende (in 1 gesehenes linkes Ende) des Sauggehäuseelements 11 verbunden ist. Das Entladegehäuseelement 12 ist ebenfalls aus Metall hergestellt und weist ein geschlossenes Ende auf. Eine Entladekammer 13 ist zwischen dem Sauggehäuseelement 11 und dem Entladegehäuseelement 12 definiert. Ein Invertergehäuseelement 17, das aus Metall hergestellt ist, ist mit einer Bodenwand 11e des Sauggehäuseelements 11 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind das Sauggehäuseelement 11, das Entladegehäuseelement 12 und das Invertergehäuseelement 17 aus Aluminium hergestellt. Das Sauggehäuseelement 11, das Entladegehäuseelement 12 und das Invertergehäuseelement 17 bilden gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse H1 des motorbetriebenen Kompressors 100 aus.
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Die Bodenwand 11e wirkt als eine Unterteilung bzw. Teiler, der das Innere des Gehäuses H1 in einen ersten Bereich K1 und einen zweiten Bereich K2 unterteilt. Das heißt, dass die Bodenwand 11e, die zylindrische Umfangswand des Sauggehäuseelements 11 und das Entladegehäuseelement 12 den ersten Bereich K1 in dem Gehäuse H1 definieren, und die Bodenwand 11e und das Invertergehäuseelement 17 den zweiten Bereich K2 in dem Gehäuse H1 definieren.
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Der erste Bereich K1 nimmt einen Verdichtungsabschnitt 15 zum Verdichten von Kühlmittel und einen Elektromotor 16 auf, der eine Antriebsquelle des Verdichtungsabschnitts 15 ist. Der zweite Bereich K2 nimmt einen Wechselrichter bzw. Inverter 30 auf, der eine Treiberschaltung zum Antreiben des Elektromotors 16 ist (in 1 durch eine doppelt gestrichelte Linie dargestellt). In dem zweiten Bereich K2 ist der Inverter 30 so angeordnet, um Dissipation von dem Inverter 30 aufzuweisen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Inverter 30 an der Außenfläche der Bodenwand 11e angebracht und steht mit dieser in engem Kontakt, um thermisch mit der Bodenwand 11e gekoppelt zu sein.
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Der Verdichtungsabschnitt 15 schließt eine feststehende Spirale bzw. einen feststehenden Scroll 20 ein, der in dem Sauggehäuseelement 11 befestigt ist und eine bewegliche Spirale bzw. einen beweglichen Scroll 21, der angeordnet ist, um der feststehenden Spirale 20 gegenüberzustehen. Verdichtungskammern 22, die jeweils ein veränderliches Volumen aufweisen, sind zwischen der feststehenden Spirale 20 und der bewegliche Spirale 21 definiert. Eine Welle 23 ist in dem Sauggehäuseelement 11 aufgenommen. Die Welle 23 ist über Radiallager 23a, 23b durch das Sauggehäuseelement 11 rotatorisch unterstützt.
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Der Elektromotor 16 ist näher an der Bodenwand 11e (in 1 gesehene rechte Seite) des Sauggehäuseelements 11 angeordnet als der Verdichtungsabschnitt 15. Somit sind der Verdichtungsabschnitt 15, der Elektromotor 16 und der Inverter 30 in der vorliegenden Ausführungsform in dem Gehäuse H1 aufgenommen, um in dieser Reihenfolge entlang der Achsrichtung L der Welle 23 (Axialrichtung) angeordnet zu sein.
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Ein Ständer bzw. Stator 25 ist an der inneren Umfangsfläche des Sauggehäuseelements 11 befestigt. Der Stator 25 schließt einen ringförmigen Statorkern 26 bzw. Statorblechpaket 26 ein, das an der inneren Umfangsfläche des Sauggehäuseelements 11 befestigt ist. Das Statorblechpaket 26 weist Zähne (nicht gezeigt) und eine Spule 27 auf, die um jeden Zahn gewickelt ist. Das Statorblechpaket 26 wird durch Schichten einer Vielzahl von Kernplatten bzw. Bleichpaketplatten 26a ausgebildet, von denen jede durch einen magnetischen Körper ausgebildet ist (eine elektromagnetische Stahlplatte). Eine Einführaussparung 26b ist in einer äußeren Umfangsfläche 26c des Statorkerns bzw. Statorblechpakets 26 ausgebildet. Die Einführaussparung 26b wird durch Einbringen von Schnitten in die äußere Umfangsfläche einiger (in der vorliegenden Ausführungsform vier) der Blechpaketplatten 26a ausgebildet. Ein Rotor bzw. Läufer 28 ist radial in dem Stator 25 angeordnet. Der Läufer 28 ist durch einen Läuferkern bzw. ein Läuferblechpaket 28a ausgebildet, das an der Welle 23 befestigt ist, und Permanentmagneten 28b, die auf der Umfangsfläche des Läuferblechpakets 28a bereitgestellt sind.
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Ein Teil eines oberen Abschnitts des Sauggehäuseelements 11 bildet einen Durchgang bildenden Abschnitt 11c aus, der radial nach außen hervorsteht. In dem Durchgang bildenden Abschnitt 11c definieren eine innere Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c und die äußere Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 einen Durchgangsbereich 51. Ein Clusterblock 41, der als ein aus synthetischem Kunststoff hergestellter rechteckiger Kasten ausgebildet ist, ist in dem Durchgangsbereich 51 angeordnet. Verbindungsanschlüsse 27b sind in dem Clusterblock 41 angeordnet. Wie in 3 gezeigt, ist eine äußere Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 bogenförmig ausgebildet, um der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorkerns 26 angepasst zu sein und erstreckt sich parallel zu der axialen Richtung des Statorkerns 26.
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Wie in 1 gezeigt, ist auf der äußeren Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 ein Anbringvorsprung 42 ausgebildet. Der Anbringvorsprung 42 ist in die Einführaussparung 26b einführbar. Durch Einführend es Anbringvorsprungs 42 in die Einführaussparung 26b wird der Clusterblock 41 an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angebracht. Mit dem Clusterblock 41 an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angebracht, wird ein Freiraum C1 zwischen der äußeren Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 und der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 ausgebildet, und ein Freiraum C2 wird zwischen dem Clusterblock 41 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c ausgebildet.
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Es werden Zuleitungsdrähte 27a (von denen nur einer in 1 gezeigt ist) der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase aus den Enden der Spule 27, die dem Verdichtungsabschnitt 15 näher sind, herausgezogen und erstrecken sich in Richtung des Durchgangsbereichs 51. Die Startenden der Zuleitungsdrähte 27a sind mit den Verbindungsanschlüssen 27b über erste Durchgangslöcher 41c in dem Clusterblock 41 verbunden. Ein Teil eines jeden Zuleitungsdrahts 27a gehen durch den Durchgangsbereich 51 hindurch.
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Ein Durchgangsloch 11b ist in der Bodenwand 11e des Sauggehäuseelements 11 ausgebildet. Ein dichtender Anschluss 33 ist in dem Durchgangsloch 11b angeordnet. Der dichtende Anschluss 33 schließt drei Metallanschlüsse 34 und drei Glasisolationselemente 35 ein. Jeder der Metallanschlüsse 34 dient als ein leitfähiges Element, das mit dem Inverter 30 elektrisch verbunden ist. Jedes der Isolationselemente 35 isoliert einen der Metallanschlüsse 34 und befestigt ihn an der Bodenwand 11e. 1 zeigt nur einen der Metallanschlüsse 34 und das dazugehörige der Isolationselemente 35. Jeder Metallanschluss 34 weist ein erstes Ende auf, das elektrisch mit dem Inverter 30 über ein Kabel 37 verbunden ist, und ein zweites Ende ein, das sich in Richtung des Durchgangsbereichs 51 erstreckt. Die zweiten Enden durchqueren zweite Durchgangslöcher 41d in dem Clusterblock 41 und werden in den Clusterblock 41 eingeführt, um mit den Verbindungsanschlüssen 27b elektrisch verbunden zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Zuleitungsdrähte 27a und der Clusterblock 41 einen elektrischen Verbindungsabschnitt, der die Metallanschlüsse 34 und den Elektromotor 16 miteinander verbinden.
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Eine Saugöffnung 18 ist in dem Durchgang bildenden Abschnitt 11c (das Sauggehäuseelement 11) ausgebildet. In dem Durchgang bildenden Abschnitt 11c ist die Saugöffnung 18 in einer zu de Bodenwand 11e anliegenden Position angeordnet und öffnet sich zu dem Durchgangsbereich 51. Eine Entladeöffnung 14 ist in der Bodenwand (in 1 auf der linken Seite zu sehen) des Entladegehäuseelements 12 ausgebildet. Die Saugöffnung 18 und die Entladeöffnung 14 sind mit einem externen Kühlmittelkreislauf (nicht gezeigt) verbunden. Somit ist die Entladeöffnung 14 in dem Gehäuse H1 an einer Position angeordnet, die weiter von der Bodenwand 11e entfernt ist als die Saugöffnung 18 und der Durchgangsbereich 51.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein Einführelement 61, das aus Kunststoff hergestellt ist, zwischen der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c bereitgestellt. In dem Einführelement 61 ist eine Passaussparung 61b in einer Endfläche 61a ausgebildet, die dem Clusterblock 41 gegenübersteht. Die Passaussparung ist eingerichtet, um ein Ende 41e des Clusterblocks 41 aufzunehmen, das zu den ersten Durchgangslöchern 41c korrespondiert. Durch Einpassen des Endes 41e des Clusterblocks 41 in die Passaussparung 61b, wird das Einführelement 61 in dem Clusterblock 41 integriert.
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Das Einführelement 61 weist Durchgangslöcher 61d auf, die als ein Durchgangsabschnitt zum Hindurchgehen der Zuleitungsdrähte 27a dient. Wie in 3 gezeigt, ist eine Bodenfläche 61c des Einführelements 61 bogenförmig ausgeführt, um an die äußere Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angepasst zu sein, und erstreckt sich parallel zu der axialen Richtung des Statorblechpakets 26. Die Bodenfläche 61c berührt die äußere Umfangsfläche 26c. Eine äußere Fläche 61e des Einführelements 61, die der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c gegenübersteht, ist ausgebildet, um an die innere Fläche 111c angepasst zu sein. Die äußere Fläche 61e berührt die innere Fläche 111c. Die Bewegung des Einführelements 61 in den Durchgangsbereich 51 wird durch Kontakt zwischen der Bodenfläche 61c und der äußeren Umfangsfläche 26c und Kontakt zwischen der äußeren Fläche 61e und der inneren Fläche 111c eingeschränkt. Eine Bodenfläche 611b der Passaussparung 61b ist bogenförmig ausgebildet, um an die äußere Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 angepasst zu sein.
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Der Clusterblock 41, mit dem die Zuleitungsdrähte 27a und die Verbindungsanschlüsse 27b verbunden sind, ist an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26, wie in 1 gezeigt, angebracht. In diesem Zustand wir der Stator 25 in das Sauggehäuseelement 11 durch Schrumpfen eingepasst. Bei diesem Schrumpfvorgang wird das Sauggehäuseelement 11 zunächst erwärmt und expandiert. Danach wird der Stator 25 in das Gehäuseelement 11 so eingeführt, dass der Clusterblock 41 in dem Durchgangsbereich 51 aufgenommen wird. Während die Temperatur des Gehäuseelements 11 auf die normale Temperatur absinkt, schrumpft nachfolgend das Sauggehäuseelement 11 und wird gegen die äußere Umfangsfläche des Stators 25 gepresst. Mit dem Stator 25 in dem Sauggehäuseelement 11 eingepasst, ist der dichtende Anschluss 33 in dem Durchgangsloch 11b angeordnet und die Metallanschlüsse 34 sind mit den Verbindungsanschlüssen 27b über das zweite Durchgangsloch 41d verbunden.
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Anschließend wird das Einführelement 61 mit den durch die Durchgangslöcher 61d durchgeführten Zuleitungsdrähten 27a in den Durchgangsbereich 51 eingeführt, sodass die Passaussparung 61b an das Ende 41e des Clusterblocks 41 montiert wird. Das Einführelement 61 schließt den Freiraum C1 zwischen der äußeren Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 und der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26, und den Freiraum C2 zwischen dem Clusterblock 41 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c. Das Einführelement 61 ist bereitgestellt, um sich über den Clusterblock 41 und die Zuleitungsdrähte 27a zu erstrecken.
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Im Folgenden wird der Betrieb des motorbetriebenen Kompressors 100 beschrieben.
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In dem motorbetriebenen Kompressor 100 wird durch den Inverter 30 geregelte Elektrizität dem Elektromotor 16 zugeführt, sodass die Welle 23 sich zusammen mit dem Rotor 28 bei einer geregelten bzw. gesteuerten Drehgeschwindigkeit dreht. Entsprechend wird das Volumen jeder Verdichtungskammer 22 zwischen der feststehenden Spirale 20 und der beweglichen Spirale 21 in dem Verdichtungsabschnitt 15 reduziert. Dies verursacht, das Kühlmittel von dem externen Kühlkreislauf über die Saugöffnung 18 in das Sauggehäuseelement 11 gesaugt wird. Das in das Sauggehäuseelement 11 angesaugte Kühlmittel wird verteilt und strömt entweder entlang der Bodenwand 11e oder in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 über den Durchgangsbereich 51.
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Wie oben beschrieben, schließt das Einführelement 61, das in dem Durchgangsbereich 51 bereitgestellt ist, den Freiraum C1 zwischen der äußeren Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 und der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 und den Freiraum C2 zwischen dem Clusterblock 41 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c. Nachdem Kühlmittel über die Saugöffnung 18 in das Sauggehäuseelement 11 gesaugt wurde, erhöht das Einführelement 61 somit den Strom des Kühlmittels in Richtung der Bodenwand 11e durch Einschränken des Kühlmittelstroms in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 (der Entladeöffnung 14). Der Großteil des Kühlmittels, der über die Saugöffnung 18 in das Sauggehäuseelement 11 gesaugt wurde, strömt zu der Bodenwand 11e und kühlt diese. Die Bodenwand 11e wird effizient gekühlt, was den Inverter 30 kühlt, der thermisch mit der Bodenwand 11e gekoppelt ist.
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Das Kühlmittel, das zu der Bodenwand 11e geströmt ist, strömt nachfolgend in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 in das Sauggehäuseelement 11, und zwar über einen Durchgang (nicht gezeigt) zwischen der inneren Umfangsfläche des Sauggehäuseelements 11 und der äußeren Umfangsfläche des Stators 25. Das Kühlmittel wird dann in die Verdichtungskammern 22 gesaugt und dort verdichtet. Das verdichtete Kühlmittel wird zu der Entladekammer 13 gesandt und dann über die Entladeöffnung 14 zu dem externen Kühlkreislauf. Das Kühlmittel wird dann zu dem Sauggehäuseelement 11 zurückgeführt.
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Die erste Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.
- (1) Das Einführelement 61 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c bereitgestellt. Das Einführelement 61 schließt den Freiraum C1 zwischen der äußeren Bodenfläche 41a des Clusterblocks 41 und der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26, und den Freiraum C2 zwischen dem Clusterblock 41 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c. Nachdem das Kühlmittel über die Saugöffnung 18 in das Sauggehäuseelement 11 gesaugt wurde, wird somit der Strom des Kühlmittels in Richtung der Bodenwand 11e durch Einschränken des Kühlmittelstroms in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 (die Entladeöffnung 14) erhöht. Der Großteil des Kühlmittels, das über die Saugöffnung 18 in das Sauggehäuseelement 11 gesaugt worden ist, strömt zu der Bodenwand 11e und kühlt diese. Dies ermöglicht der Bodenwand 11e, effizient gekühlt zu werden. Im Ergebnis wird die Kühlleistung des Inverters 30, der thermisch an die Bodenwand 11e gekoppelt ist, verbessert.
- (2) In dem motorbetriebenen Kompressor 100 der vorliegenden Ausführungsform sind der Verdichtungsabschnitt 15, der Elektromotor 16 und der Inverter 30 in dieser Reihenfolge entlang der axialen Richtung der Welle 23 angeordnet. Die Zuleitungsdrähte 27a werden aus den Enden der Spulen 27, die näher an dem Verdichtungsabschnitt 15 liegen, herausgezogen. Der Elektromotor 16 und der Inverter 30 müssen somit nicht in dem engen Bereich dazwischen elektrisch miteinander verbunden werden (der Bereich zwischen einer Endfläche des Statorblechpakets 26, der dem Inverter 30 und der Bodenwand 11e des Sauggehäuseelements 11 gegenübersteht, wie in der Ausführungsform veranschaulicht). Das heißt, dass der Bereich zwischen dem Verdichtungsabschnitt 15 und dem Elektromotor 16 für die Drahtverbindungseinsatz verwendet werden kann. Das heißt, dass in dem motorbetriebenen Kompressor 100, in dem der Verdichtungsabschnitt 15, der Elektromotor 16 und der Inverter 30 seriell in dieser Reihenfolge angeordnet sind, die Zuleitungsdrähte 27a in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 gezogen werden können und dann mit den Verbindungsanschlüssen 27b in dem Clusterblock 41 verbunden werden. Zudem wird die Drahtverbindungstätigkeit einfach durch Verbinden der Metallanschlüsse 34 mit den Verbindungsanschlüssen 27b in dem Clusterblock 41 abgeschlossen. Dies vereinfacht den Vorgang. Dies verbessert die Effizienz des Zusammenbaus des motorbetriebenen Kompressors 100. Zudem können durch Anordnen des dichtenden Anschlusses 33 in dem Durchgangsloch 11b mit dem Clusterblock 41 an dem Statorblechpaket 26 angebracht, die Metallanschlüsse 34 und die Verbindungsabschlüsse 27b elektrisch miteinander verbunden werden. Somit kann das Anbringen des dichtenden Anschlusses 33 an das Durchgangsloch 11b und das Verbinden der Metallanschlüsse 34 mit den Verbindungsanschlüssen 27b zusammen simultan ausgeführt werden.
- (3) Der Clusterblock 41 ist an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorkerns 26 angebracht. Folglich erhöht der Clusterblock 41 nicht die Größe des motorbetriebenen Kompressors 100 in der axialen Richtung. Bei dem Zusammenbau des motorbetriebenen Kompressors 100 wird der Freiraum C2 zwischen dem Clusterblock 41 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c so ausgebildet, dass der Clusterblock 41, der an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angebracht ist, nicht den Durchgang bildenden Abschnitt 11c des Sauggehäuseelements 11 stört. Jedoch ist das Einführelement 61 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 und der inneren Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c bereitgestellt, um den Freiraum C2 zu schließen. Nachdem das Kühlmittel über die Saugöffnung 18 in das Sauggehäuseelement 11 gesaugt worden ist, wird somit der Strom des Kühlmittels in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 über den Freiraum C2 zwischen dem Clusterblock 41 und dem Durchgang bildenden Abschnitt 11c eingeschränkt.
- (4) Das Einführelement 61 ist integral mit dem Clusterblock 41 bereitgestellt. Der Clusterblock 41 selbst ist an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angebracht, sodass die Position des Clusterblocks 41 bestimmt ist. Da das Einführelement 61 mit dem Clusterblock 41 integriert ist, dessen Position festgelegt ist, wird die Position des Einführelements 61 auf einfache Weise bestimmt.
- (5) Die Bodenfläche 61c des Einführelements 61 berührt die äußere Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26, und die äußere Fläche 61e des Einführelements 61 berührt die innere Fläche 111c des Durchgang bildenden Abschnitts 11c. Diese Kontaktzustände schränken die Bewegung des Einführelements 61 in dem Durchgangsbereich 51 ein, sodass das Einführelement 61 in dem Durchgangsbereich 51 befestigt ist.
- (6) Der Inverter 30 ist an der äußeren Fläche der Bodenwand 11e in dem zweiten Bereich K2 angebracht. Verglichen mit einem beispielhaften Fall, in dem der Inverter 30 an dem Invertergehäuseelement 17 in dem zweiten Bereich K2 angebracht ist, wird der Inverter 30 somit effizienter gekühlt, wenn über die Saugöffnung 18 angesaugtes Kühlmittel die Bodenwand 11e kühlt.
- (7) Das Einführelement 61 ist aus Kunststoff hergestellt. Selbst wenn das Einführelement 61 sich mit dem Sauggehäuseelement 11 stört, wenn das Einführelement 61 in den Durchgangsbereich 51 eingeführt wird, sodass das Ende 41e des Clusterblocks 41 in dem Passausschnitt 61b montiert wird, wird das Einführelement 61 folglich verformt, sodass es auf einfache Weise in dem Durchgangsbereich 51 montiert werden kann.
- (8) Das Einführelement 61 weist Durchgangslöcher 61d für den Durchgang der Zuleitungsdrähte 27a auf. Da die Durchgangslöcher 61d in dem Einführelement 61 ausgebildet werden können, gibt es keine Notwendigkeit, zum Beispiel Durchgangslöcher in dem Durchgang bildenden Abschnitt 11c und dem Statorblechpaket 26 auszubilden, die den Durchgangsbereich 51 ausbilden. Somit wird einem komplizierten Aufbau aufgrund so einer Bildung von Durchgangslöchern des motorbetriebenen Kompressors 100 vorgebeugt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden den Komponenten ähnliche oder gleiche Bezugszeichen gegeben, die den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform ähneln oder gleich sind und ausführliche Erläuterungen werden ausgelassen oder vereinfacht.
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Wie in 4 gezeigt, schließt ein motorbetriebener Kompressor 70 ein zylindrisches erstes Gehäuseelement 71 ein, das aus Metall hergestellt ist und ein geschlossenes Ende aufweist und ein zweites Gehäuseelement 72, das mit dem oberen Ende (in 4 gesehenes linkes Ende) des ersten Gehäuseelements 71 verbunden ist. Das zweite Gehäuseelement 72 ist ebenfalls aus Metall hergestellt und weist ein geschlossenes Ende auf. Ein Invertergehäuseelement 73, das aus Metall hergestellt ist, ist mit einer Bodenwand 72e des zweiten Gehäuseelements 72 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Gehäuseelement 71, das zweite Gehäuseelement 72 und das Invertergehäuseelement 73 aus Aluminium hergestellt. Das erste Gehäuseelement 71, das zweite Gehäuseelement 72 und das Invertergehäuseelement 73 bilden ein Gehäuse H2 des motorbetriebenen Kompressors 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Die Bodenwand 72e wirkt als Unterteilung, die das Innere des Gehäuses H2 in einen ersten Bereich K3 und den zweiten Bereich K4 aufteilt. Das heißt, dass die Bodenwand 72e, die Umfangswand des zweiten Gehäuseelements 72 und das erste Gehäuseelement 71 den ersten Bereich K3 in dem Gehäuse H2 definieren, und die Bodenwand 72e und das Invertergehäuseelement 73 den zweiten Bereich K4 in dem Gehäuse H2 definieren.
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Der erste Bereich K3 nimmt einen Verdichtungsabschnitt 15 und einen Elektromotor 16 auf. Der zweite Bereich K4 nimmt einen Inverter 30, der eine Treiberschaltung ist, auf. In dem zweiten Bereich K4 ist der Inverter 30 so angeordnet, um eine Dissipation bzw. Wärmeabfuhr des Inverters 30 aufzuweisen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Inverter 30 an der äußeren Fläche der Bodenwand 72e angebracht und ist mit dieser in enger Berührung, um mit der Bodenwand 72e thermisch gekoppelt zu sein. Der Elektromotor 16 ist näher an der Bodenwand 71e (in 4 gesehene rechte Seite) des ersten Gehäuseelements 71 angeordnet als der Verdichtungsabschnitt 15. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform der Inverter 30, der Verdichtungsabschnitt 15 und der Elektromotor 16 in dem Gehäuse H2 aufgenommen, um in dieser Reihenfolge entlang der Richtung der Achse L der Welle 23 (axiale Richtung) angeordnet zu sein.
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Eine Saugkammer 74, eine Entladekammer 75 und eine Aufnahmekammer 78c sind zwischen dem zweiten Gehäuseelement 72 und der feststehenden Spirale 20 definiert. Die Aufnahmekammer 78c nimmt einen Clusterblock 78 auf. Ein Durchgangsbereich 76 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Spirale 20 und der inneren Umfangsfläche des ersten Gehäuseelements 71 definiert. Der Durchgangsbereich 76 verbindet die Aufnahmekammer 78c mit einem Bereich in dem ersten Gehäuseelement 71, der näher an dem Verdichtungsabschnitt 15 ist als der Elektromotor 16.
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Zuleitungsdrähte 27a (nur einer ist in 4 gezeigt) der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase werden aus den Enden der Spulen 27 näher an dem Verdichtungsabschnitt 15 herausgezogen und erstrecken sich in Richtung des Durchgangsbereichs 76. Da Anfangsende von jedem Zuleitungsdraht 27a ist durch erste Durchgangslöcher 78a des Clusterblocks 78, der in der Aufnahmekammer 78c aufgenommen ist, mit den Verbindungsanschlüssen 27b verbunden. Ein Teil von jedem Zuleitungsdraht 27a wird durch den Durchgangsbereich 76 durchgeführt.
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Ein Durchgangsloch 72b ist in der Bodenwand 72e des zweiten Gehäuseelements 72 ausgebildet. Ein dichtender Anschluss 33 ist in dem Durchgangsloch 72b angeordnet. Die Metallanschlüsse 34 des dichtenden Anschlusses 33 werden durch zweite Durchgangslöcher 78b in dem Clusterblock 78 hindurchgeführt und in den Clusterblock 78 eingeführt, um mit den Verbindungsanschlüssen 27b elektrisch verbunden zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Zuleitungsdrähte 27a und der Clusterblock 78 einen elektrischen Verbindungsabschnitt, der die Metallanschlüsse 34 und den Elektromotor 16 miteinander verbinden.
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Eine Saugöffnung 72a ist in dem zweiten Gehäuseelement 72 ausgebildet. Die Saugöffnung 72a ist an einer an der Bodenwand 72e angrenzenden Position angeordnet und öffnet sich zu der Saugkammer 74. Eine Entladeöffnung 71a ist in der Umfangswand des ersten Gehäuseelements 71 ausgebildet. In der Umfangswand des ersten Gehäuseelements 71 ist die Entladeöffnung 71a an einer an die Bodenwand 71e angrenzenden Position angeordnet. Somit ist die Entladeöffnung 71a in dem Gehäuse H2 an einer von der Bodenwand 72e weiter entfernten Position angeordnet als die Saugöffnung 72a und der Durchgangsbereich 76.
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Ein Einführelement 81 ist in dem Durchgangsbereich 76 bereitgestellt. Das Einführelement 81 hat Durchgangslöcher 81a, die als ein Durchgangsabschnitt für den Durchgang der Zuleitungsdrähte 27a dient. Das Einführelement 81 ist in dem Durchgangsbereich 76 angeordnet. Dies schränkt die Verbindung der Aufnahmekammer 78c über den Freiraum C3 zwischen dem Durchgangsbereich 76 und den Zuleitungsdrähten 27a ein, und zwar mit einem Bereich in dem ersten Gehäuseelement 71, der näher an dem Verdichtungsabschnitt 15 als der Elektromotor 16 ist.
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Im Folgenden wird der Betrieb des motorbetriebenen Kompressors 70 mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
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In dem motorbetriebenen Kompressor 70 wird Kühlmittel, das von dem externen Kühlmittelkreislauf über die Saugöffnung 72a in die Saugkammer 74 gesaugt worden ist, über einen Durchgang (nicht gezeigt), der in der feststehenden Spirale 20 ausgebildet ist, in die Verdichtungskammer 22 gesaugt und dort verdichtet. Das verdichtete Kühlmittel wird zu der Entladekammer 75 gesendet und wird dann über einen in dem ersten Gehäuseelement 71 ausgebildeten Durchgang (nicht gezeigt) in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 in dem ersten Gehäuseelement 71 gesendet.
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Nachfolgend wird das Kühlmittel, das in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15 in dem ersten Gehäuseelement 71 gesendet worden ist, verteilt und strömt entweder in Richtung der Entladeöffnung 71a oder in Richtung des Durchgangsbereichs 76.
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Das Einführelement 81 ist in dem Durchgangsbereich 76 angeordnet und das Einführelement 81 schließt den Freiraum C3 zwischen dem Durchgangsbereich 76 und den Zuleitungsdrähten 27a. Nachdem das Kühlmittel durch den Verdichtungsabschnitt 15 entladen worden ist, erhöht das Einführelement 81 somit den Strom des Kühlmittels in Richtung der Entladeöffnung 71a, und zwar durch Einschränken des Kühlmittelstroms zu der Aufnahmekammer 78c über den Durchgangsbereich 76 von dem ersten Gehäuseelement 71 in Richtung des Verdichtungsabschnitts 15. Somit strömt der Großteil des in das erste Gehäuseelement 71 gesaugten Kühlmittels zu der Entladeöffnung 71a. Nachfolgend strömt das Kühlmittel aus, das in Richtung der Entladeöffnung 71a geströmt ist, über die Entladeöffnung 71a zu dem externen Kühlmittelkreislauf und wird dann zu der Saugkammer 74 zurückgeführt.
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Die zweite Ausführungsform hat somit die folgenden Vorteile.
- (9) Wenn Kühlmittel in dem Verdichtungsabschnitt 15 verdichtet wird, werden die Temperatur und der Druck des Kühlmittels erhöht. Somit wird ein Hochtemperatur- und Hochdruckkühlmittel zu der Entladekammer 75 gesendet. Das Einführelement 81 erhöht den Strom des Kühlmittels in Richtung der Entladeöffnung 71a, und zwar durch Einschränken des Stroms des Hochtemperatur- und Hochdruckkühlmittels in Richtung der Bodenwand 72e über den Durchgangsbereich 76. Dementsprechend strömt der Großteil des von dem Verdichtungsabschnitt 15 entladenen Kühlmittels in Richtung der Entladeöffnung 71a, was vermeidet, dass die Bodenwand 72e durch das Hochtemperatur- und Hochdruckkühlmittel aufgeheizt wird. Im Ergebnis wird dem Aufheizen des Inverters 30, der thermisch an die Bodenwand 72e gekoppelt ist, vorgebeugt. Somit wird dem Nachlassen der Kühlleistung für den Inverter 30 vorgebeugt.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen können wie folgt modifiziert werden.
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In der ersten Ausführungsform muss das Einführelement 61 nicht integral mit dem Clusterblock 41 bereitgestellt sein. Wie zum Beispiel in den 5 und 6 gezeigt, kann ein Einführelement 91 integral mit den Zuleitungsdrähten 27a und getrennt von dem Clusterblock 41 ausgebildet sein. Das Einführelement 91 weist Durchgangslöcher 91a auf, die als ein Durchgangsabschnitt zum Hindurchführen der Zuleitungsdrähte 27a dienen. Das Einführelement 91 ist in den Durchgangsbereich 51 angeordnet. Das Einführelement 91 schließt den Freiraum C4 zwischen dem Durchgangsbereich 51 und den Zuleitungsdrähten 27a.
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In der ersten Ausführungsform ist das Einführelement 61 bereitgestellt, um sich über den Clusterblock 41 und die Zuleitungsdrähte 27a zu erstrecken. Stattdessen kann das Einführelement 61 nur um den Clusterblock 41 bereitgestellt sein.
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Der Verdichtungsabschnitt 15, der Elektromotor 16 und der Inverter 30 müssen in der ersten Ausführungsform nicht in dieser Reihenfolge entlang der axialen Richtung der Welle 23 angeordnet sein. Der Inverter 30 kann beispielsweise in einem zweiten Bereich aufgenommen sein, der zwischen der Umfangswand des Sauggehäuseelements 11 und einer Inverterabdeckung, die an der Umfangswand angebracht ist, definiert ist. In diesem Fall wirkt die Umfangswand des Sauggehäuseelements 11 als ein Teiler.
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Durch Einführen des Anbringvorsprungs 42 in die Einführaussparung 26b wird der Clusterblock 41 in der ersten Ausführungsform an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angebracht. Jedoch ist der Aufbau zum Anbringen des Clusterblocks 41 an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 nicht hierauf beschränkt.
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In der ersten Ausführungsform muss der Clusterblock 41 nicht an der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 angebracht sein.
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Jeder der obigen Ausführungsformen kann, wie zum Beispiel in den 7 und 8 gezeigt, modifiziert werden. In dieser Modifikation ist eine Durchgangsaussparung 95a, die als ein Durchgangsabschnitt wirkt, in einem Teil eines Einführelements 95 ausgebildet, der der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 gegenübersteht, und die Zuleitungsdrähte 27a werden in der Durchgangsaussparung 95a aufgenommen.
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Wie in den 9 und 10 gezeigt, kann eine Bodenfläche 98a eines Einführelements 98 von der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 getrennt sein, sodass ein geringer Freiraum zwischen der Bodenfläche 98a des Einführelements 98 und der äußeren Umfangsfläche 26c des Statorblechpakets 26 bereitgestellt wird.
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Die Einführelemente 61, 91 müssen die in dem Durchgangsbereich 51 ausgebildeten Freiräume C1, C2, C4 nicht vollständig schließen, sondern es kann ein geringer Freiraum zwischen den Einführelementen 61, 91 und dem Statorblechpaket 26 oder dem Durchgang bildenden Abschnitt 11c ausgebildet sein. Gleichermaßen muss das Einführelement 81 den in dem Durchgangsbereich 76 ausgebildeten Freiraum C3 nicht vollständig schließen, sondern es kann ein geringer Freiraum zwischen dem Einführelement 81 und der feststehenden Spirale 20 oder dem ersten Gehäuseelement 71 ausgebildet sein.
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In jeder der oben veranschaulichten Ausführungsformen ist der Inverter 30 an der äußeren Fläche der Bodenwand 11e, 72e in dem zweiten Bereich K2, K4 angebracht. Stattdessen kann der Inverter 30 an dem Invertergehäuseelement 17, 73 in dem zweiten Bereich K2, K4 angebracht sein. Da die Bodenwand 11e, 72e und das Invertergehäuseelement 17, 73 thermisch miteinander gekoppelt sind, wird das Invertergehäuseelement 17, 73 über die Bodenwand 11e, 72e gekühlt, wenn die Bodenwand 11e, 72e durch das Kühlmittel gekühlt wird. Im Ergebnis wird der Inverter 30 gekühlt.
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In jeder der oben veranschaulichten Ausführungsformen können die Einführelemente 61, 81, 91, 95, 98 aus Metall oder Kautschuk bzw. Gummi hergestellt sein.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Verdichtungsabschnitt 15 nicht auf einen durch die feststehende Spirale 20 und die bewegliche Spirale 21 ausgebildeten Typ beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Kolbentyp oder ein Schaufel- bzw. Flügeltyp sein.
