DE112008000495B4

DE112008000495B4 - Elektrischer Kompressor mit Integralinverter

Info

Publication number: DE112008000495B4
Application number: DE112008000495.1T
Authority: DE
Inventors: Takaaki Itabashi; Masahiko Osaka; Kou Tsukamoto
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: US8398377B2; CN101617121A; US20100183458A1; CN101617121B; DE112008000495T5; JP2008202566A; WO2008102676A1

Abstract

Ein elektrischer Kompressor mit einem Integralinverter, in den ein Motor eingebaut ist und der in einem Aufnahmeraum, der von einem Kompressorgehäuse umgeben ist, mit einer Motorantriebsschaltung, die den Inverter beinhaltet, versehen ist, wobei zumindest einige elektrische Teile, die die Motorantriebsschaltung beinhalten, mit einem Kunststoff, der in den Aufnahmeraum gefüllt ist, bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil eines Bereichs, der in dem Aufnahmeraum liegt und in den der Kunststoff gefüllt werden kann, mit einem Material, das sich von dem eingefüllten Kunststoff unterscheidet, gefüllt ist, und dass das von dem eingefüllten Kunststoff verschiedene Material ein vorgeformtes Kunststoffteil ist.

Description

TECHNISCHES FELD DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kompressor mit einem Integralinverter, der in einen Kompressor mit einer Motorantriebsschaltung, die den Inverter enthält, eingebaut ist, und bezieht sich insbesondere auf einen elektrischen Kompressor mit einem Integralinverter, der als gesamter Kompressor, durch Reduzierung des Gewichts eines kunststoffbefüllten Abschnitts, wenn Kunststoff zum Isolieren und Schützen der Motorantriebsschaltung eingefüllt wird, in Gewicht und Kosten reduziert werden kann.
STAND DER TECHNIK DER ERFINDUNG
In einem bekannten Aufbau eines elektrischen Kompressors, in den eine Motorantriebsschaltung, die einen Inverter etc. enthält, eingebaut ist, ist eine Motorantriebsschaltung mit einem Formkunststoff zur Isolierung beschichtet, so dass sie von dem Formkunststoff bedeckt ist. (z. B. Patentdokument 1)
Des Weiteren wird, in einem anderen bekannten Aufbau, ein Leistungshalbleitermodul, das sich zwischen einem Deckel und einem Kompressorgehäuse (an der Niederdruckseite des Gehäuses) befindet, durch Vergießen eines isolierenden Kunstharzes, das erhitzt wurde um verflüssigt zu werden, ummantelt und bedeckt. (z. B. Patentdokument 2). In dem Aufbau, der in Patentdokument 2 beschrieben ist, ist eine gesamte Kammer, die elektrische Bauteile, wie ein Leistungshalbleitermodul, etc., enthält, mit einem Formkunststoff gefüllt.
In Patentdokument 3 ist ein Kompressor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gezeigt.
Patentdokument 4 offenbart eine Steuerungsvorrichtung, bei der in ein Gehäuse, in das eine Platine eingebracht wird, ein verflüssigter Harzschaum eingespritzt wird, der hohle Abschnitte des Gehäuses einnimmt.
Patentdokument 1: JP 2002-70743 A
Patentdokument 2: JP 04-080554 A
Patentdokument 3: DE 101 41 397 B4
Patentdokument 4: JP 2005-101 291 A
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die mit der Erfindung gelöst werden sollen
In dem oben beschriebenen herkömmlichen Aufbau erhöht sich jedoch die Menge des eingefüllten Kunststoffs oder die Kunststoffverwendung, da die Motorantriebsschaltung, etc. komplett durch das Befüllen mit dem Kunststoff in im Wesentlichen die gesamte Kammer, die die Motorantriebsschaltung, etc., enthält, bedeckt ist, so dass es schwierig wird, die Kosten und das Gewicht des elektrischen Kompressors als Ganzes zu reduzieren. Zudem ist es insbesondere für einen elektrischen Kompressor, der in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge verwendet wird, nötig, die Kosten und das Gewicht so weit wie möglich zu reduzieren.
Gemäß solchen Problemen und Anforderungen in herkömmlichen elektrischen Kompressoren, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Kompressor mit einem integralen Inverter zur Verfügung zu stellen, in den ein Motor eingebaut ist, bei welchem die Menge des eingefüllten Kunststoffs, für den Aufbau des kunststoffbeschichteten Abschnitts in der Motorantriebsschaltung, etc., deutlich reduziert werden kann, um einen Kompressor als Ganzes kostenreduziert und leicht zu machen.
Mittel zur Lösung des Problems
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist ein Aspekt eines erfindungsgemäßen elektrischen Kompressors mit einem Integralinverter ein Kompressor, in den ein Motor eingebaut ist und der in einem Aufnahmeraum, der von einem Kompressorgehäuse umgeben ist, mit einer Motorantriebsschaltung, die einen Inverter beinhaltet, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der elektrischen Teile, die die Motorantriebssteuerung enthalten, von einem Kunststoff bedeckt werden, der in den Aufnahmebereich gefüllt wurde, und ein Teil eines Bereichs, der in dem Aufnahmeraum ist und in den der Kunststoff gefüllt werden kann, mit einem leichten Material, das sich von dem eingefüllten Kunststoff unterscheidet, aufgefüllt ist.
In dem wie oben beschriebenen, herkömmlichen Aufbau wird im Wesentlichen die gesamte Kammer, die die Motorantriebsschaltung, etc. aufnimmt, mit Kunststoff gefüllt, so dass die Menge des eingefüllten Kunststoffs zwangsläufig groß wird. Da ein Teil eines Bereichs, in den der Kunststoff gefüllt werden kann, mit einem von dem eingefüllten Kunststoff unterschiedlichen Material gefüllt ist, kann in einem Aufbau der vorliegenden Erfindung jedoch die Menge des eingefüllten Kunststoffs um mindestens die Menge an Volumen reduziert werden, in das das unterschiedliche Material gefüllt ist, so dass der kunststoffbedeckte Abschnitt und sogar der Kompressor als Ganzes in Gewicht und Kosten reduziert werden kann.
Insbesondere kann, in einem Fall, in dem das von dem eingefüllten Kunststoff unterschiedliche Material ein Material ist, dessen Dichte oder Schüttdichte geringer ist als die des eingefüllten Kunststoffs, das Gewicht sicher reduziert werden. Von einem Standpunkt der Kosten- und Gewichtsreduktion gesehen, ist es wünschenswert, den Bereich, in den der Kunststoff gefüllt werden kann, im Wesentlichen zu minimieren. Selbst wenn jedoch der Bereich, der mit dem Kunststoff gefüllt werden kann, wie ein herkömmlicher Bereich ist, kann das Gewicht des Bereichs, in den der Kunststoff gefüllt werden kann, durch Füllen eines Teils des Bereichs mit dem Material, dessen Dichte oder Schüttdichte geringer ist als die des eingefüllten Kunststoffs, sicher reduziert werden.
Als solch ein unterschiedliches Material können verschiedene Arten von Materialien verwendet werden, solange die Dichte oder die Schüttdichte des Materials geringer ist als die des eingefüllten Kunststoffs. Beispielsweise kann das von dem eingefüllten Kunststoff unterschiedliche Material ein vorgeformtes Kunststoffteil mit einer geringen Dichte, oder ein Zusammenschluss synthetischer Fasern mit einer geringen Schüttdichte, wie Nylon- oder Polyesterfasern, sein. Wenn das unterschiedliche Material das Kunststoffteil ist, kann dessen Form in einer Form, die dem Hohlraum, der gefüllt werden soll, entspricht, vorgeformt werden. Und wenn das unterschiedliche Material der Zusammenschluss von synthetischen Fasern ist, kann es in den Hohlraum, der gefüllt werden soll, gestopft werden. In anderen Worten kann der Hohlraum, der herkömmlicherweise mit dem Füllkunststoff gefüllt wurde, mit einem unterschiedlichen Material, dessen Dichte oder Schüttdichte geringer ist als der Füllkunststoff, gefüllt werden. Als der vorgeformte Kunststoffteil mit einer geringen Dichte kann ein Schaumkörper wie Polystyrol verwendet werden.
In dem Kompressor mit einem Integralinverter der vorliegenden Erfindung werden zumindest einige der elektrischen Teile, die die Motorantriebsschaltung enthalten, insbesondere, wenn zu komprimierendes Kältemittelfluid verwendet wird, so in dem Aufnahmeraum angebracht, dass ein Wärmeaustausch, durch Ansaugen des zu komprimierenden Kältemittelfluids, ermöglicht wird. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass die Motorantriebsschaltung in oder nahe bei einem Kompressorgehäuse angebracht ist, das an einem Ansaugpfad für Kühlmittel angeordnet ist, um dort Wärmeaustausch zu ermöglichen. So konstruiert kann der Inverter, der zum Überhitzen neigt, automatisch richtig gekühlt werden, um eine vorgegebene Leistung der Motorantriebsschaltung aufrecht zu erhalten, und der Aufbau kann vereinfacht werden, da es nicht notwendig ist, eine Kühlvorrichtung separat vorzusehen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Kunststoff eingefüllt wird, nachdem das verschiedene Material in dem Aufnahmeraum angeordnet ist. Das Kunststoffbefüllen soll nämlich in einem Zustand, in dem Inhaltsteile des Aufnahmeraums in einer vorbestimmten Position angebracht sind, durchgeführt werden. Dadurch wird es möglich, dass der Kunststoff leicht eingefüllt werden kann und sogar, dass das verschiedene Material, das sich an einer vorbestimmten Position befindet, daran beteiligt ist, eine Fixieraufgabe des elektrischen Teils, während des Haltens und Fixierens jedes elektrischen Teils an einer vorbestimmten Position, anzunehmen. Des Weiteren kann die Verwendung eines flüssigen Kunststoffmaterials es möglich machen, einen eingegossenen Kunststoff über den gesamten wesentlichen Bereich in dem Aufnahmeraum einfach und schnell zu verteilen, und die Kunststoffeinfüllarbeit sehr zu vereinfachen. Wenn dieses flüssige Kunststoffmaterial verwendet wird, kann das flüssige Kunststoffmaterial in den Bereich, der mit dem Kunststoff gefüllt werden soll, gegossen werden, und durch Beschichten, etc. einen wesentlichen Zielort in einem Folgeprozess des Gießens richtig bedecken.
Des Weiteren wird es in der vorliegenden Erfindung auch bevorzugt, dass die Kunststoffbeladung in einem Restwärmezustand, nach Erwärmen von zumindest einigen elektrischen Teilen, die die Motorantriebsschaltung enthalten, durchgeführt wird. Da in diesem Fall das Kunststoffmaterial aufgrund der Restwärme gut verflüssigt ist, kann dieses Verfahren dann angewendet werden, wenn es nötig ist, eine ausreichende Kunststoffbefüllung sogar in einem kleinen Raum des Bereichs, der mit Kunststoff gefüllt werden soll, durchzuführen.
Vorzugsweise wird ein duroplastischer Kunststoff, wie Urethan und Epoxid, als ein Kunststoffmaterial für das Kunststoffbefüllen verwendet. Selbst wenn der Inverter, etc., sich bis zu einem gewissen Grad aufheizt, würde ein duroplastischer Kunststoff, nach richtigem Aushärten, eine ausreichend hohe Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit aufweisen.
Der elektrische Kompressor mit Integralinverter, mit dem erfindungsgemäßen kunststoffbefüllten Aufbau, ist insbesondere für einen Kompressor geeignet, der in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge verwendet wird, der dringend die Reduzierung in Kosten und Gewicht des Kompressors als Ganzes benötigt.
Erfindungsgemäße Wirkung
Da in dem erfindungsgemäßen elektrischen Kompressor mit einem Integralinverter ein Hohlraumteil eines Bereichs, in den der Kunststoff gefüllt werden kann, mit einem von dem eingefüllten Kunststoff unterschiedlichen Material gefüllt ist, kann der eingefüllten Kunststoff zumindest um das Volumen, das mit dem unterschiedlichen Material gefüllt ist, reduziert werden, so dass der kunststoffbeschichtete Abschnitt und sogar der gesamte Kompressor in Gewicht und Kosten reduziert werden kann.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische vertikale Schnittansicht des elektrischen Kompressors mit einem Integralinverter gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN
Bezugszeichenliste

1: elektrischer Kompressor mit Integralinverter
2: Kompressionsmechanismus
3: feste Spirale
4: bewegliche Spirale
5: Kugelkupplung
6: Kompressorgehäuse (Zentralgehäuse)
7: Motor
8: Hauptwelle
9: Exzenterzapfen
10: Exzenterbuchse
11: Ansaugöffnung
12: Kompressorgehäuse (Frontgehäuse)
13: Ausstoßpore
14: Ausstoßkammer
15: Kompressorgehäuse (Rückgehäuse)
16: Ausstoßöffnung
20: Aufnahmeraum
21: Motorantriebsschaltung
22: Trennwand
23: Dichtungsanschluss
24: Anschlussdraht
25: IPM
26: Steuerschaltung
27: Kondensator
28: Verbindungsstück
29: Deckelbauteil
31: unterschiedliches Material
32: eingefüllter Kunststoff

DIE BESTMÖGLICHE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden wünschenswerte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
1 zeigt einen elektrischen Kompressor mit einem Integralinverter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zeigt insbesondere ein Beispiel der vorliegenden Erfindung angewandt auf einen elektrischen Spiralkompressor. In 1 zeigt Bezugszeichen 2 einen Kompressionsmechanismus, der aus einer festen Spirale 3 und einer beweglichen Spirale 4 besteht. Die bewegliche Spirale 4 ist zu der festen Spirale 3 in einem Zustand, in dem eine Rotation durch eine Kugelkupplung 5 verhindert ist, geschwungen. Ein Motor 7 ist in ein Kompressorgehäuse 6 (Zentralgehäuse) eingebaut und dreht eine Hauptwelle 8 (Rotationsachse). Eine Drehbewegung der Hauptwelle 8 wird durch einen Exzenterzapfen 9, der an einem Ende der Hauptwelle 8 vorgesehen ist, und eine Exzenterbuchse 10, die drehbar damit in Eingriff ist, in eine Orbitalbewegung der beweglichen Spirale 4 umgewandelt. In dieser Ausführungsform ist eine Ansaugöffnung 11, die ein zu komprimierende Kältemittelfluid ansaugt, in einem Kompressorgehäuse 12 (Frontgehäuse) vorgesehen, und das angesaugte Kältemittel wird durch einen Anordnungsabschnitt des Motors 7 zu dem Kompressionsmechanismus 2 geleitet, und das Kältemittel, das durch den Kompressionsmechanismus 2 komprimiert worden ist, wird durch eine Ausstoßpore 13, eine Ausstoßkammer 14 und eine Ausstoßöffnung 16, die in einem Kompressorgehäuse 15 (Rückgehäuse) vorgesehen ist, an einen externen Kreislauf geliefert.
Ein Aufnahmeraum 20 ist umschlossen von einem ausgedehnten Abschnitt des Kompressorgehäuses 12 (Frontgehäuse) ausgebildet, und eine Motorantriebsschaltung 21 ist in dem Aufnahmeraum 20 vorgesehen. Insbesondere ist die Motorantriebsschaltung 21 an der äußeren Seite einer Trennwand 22, die in dem Kompressorgehäuse 12 ausgebildet ist und von der Seite des Kühlmittelansaugpfads abtrennt, vorgesehen. Die Motorantriebsschaltung 21 versorgt den Motor 7 über einen Anschlussdraht 24 und über einen Dichtungsanschluss 23 (Ausgabeanschluss der Motorantriebsschaltung 21), die durch Hindurchragen durch die Trennwand 22 angebracht ist, mit elektrischer Energie, und die Seite des Kühlmittelansaugpfads und die Seite eines Anordnungsabschnitts der Motorantriebsschaltung 21 sind an einem Anordnungsabschnitt des Dichtungsanschlusses 23 abgedichtet. Durch Vorsehen der Motorantriebsschaltung 21 an einer äußeren Seite der Trennwand 22 können zumindest einige der elektrischen Teile, die die Motorantriebsschaltung 21 enthalten, durch die Trennwand 22 Wärme mit dem angesaugten Kühlmittel austauschen, um durch das angesaugte Kühlmittel abgekühlt zu werden.
Die Motorantriebsschaltung 21 enthält ein IPM 25 (Intelligentes Leistugsmodul), das eine Inverterfunktion durchführen kann, und eine Steuerschaltung 26 und elektrische Teile, wie ein Kondensator 27, etc. werden separat oder integral damit vorgesehen. Die Motorantriebsschaltung 21 ist über ein Verbindungsstück 28 als ein Eingangsanschluss mit einer externen Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden. Die Öffnungsseite zu der Außenseite des Kompressorgehäuses 12, wo elektrische Teile, die die Motorantriebsschaltung 21 enthalten, angebracht sind, ist in einem Zustand, in dem es mit einem Deckelbauteil 29 abgedichtet ist, bedeckt, und diese elektrischen Teile werden durch das Deckelbauteil 29 geschützt.
Gemeinsam mit den elektrischen Teilen, wie der Motorantriebsschaltung 21 und dem Kondensator 27, etc., wird ein unterschiedliches Material 31, das von dem eingefüllten Kunststoff unterschiedlich ist, und das entweder in einer Form ausgebildet ist, die einen Hohlraum zwischen den elektrischen Teilen füllt, oder in einer Form, um die Schaltung teilweise zu bedecken, die die elektrischen Teile platziert, ausgebildet ist, an einer vorbestimmten Stelle angebracht. Auf diese Weise sollen, nachdem das unterschiedliche Material 31 in dem Aufnahmeraum 20 gemeinsam mit den elektrischen Teilen platziert wurde, im Wesentlichen diese alle mit eingefülltem Kunststoff 32 durch Kunststoffbefüllung bedeckt werden. In diesem Zustand ist ein Teil des kunststoffbefüllbaren Bereichs mit dem unterschiedlichen Material 31 aufzufüllen. Durch Konfigurieren des unterschiedlichen Materials 31 durch ein Material, dessen Dichte oder Schüttdichte geringer ist als der eingefüllte Kunststoff 32, kann der Bereich, in den der Kunststoff gefüllt werden kann im Vergleich zu einem Fall, in dem der eingefüllte Kunststoff komplett befüllt wird, sicher im Gewicht reduziert werden, so dass die Kosten durch die Reduktion der Menge der Kunststoffverwendung ebenfalls reduziert werden können.
Wenn der Kunststoff in den im Wesentlichen minimalen Bereich des Aufnahmeraums 20 gefüllt wird, wie in der Figur gezeigt ist, kann im Vergleich zu einem Fall, in dem der Kunststoff in den gesamten Aufnahmeraum 20 gefüllt wird, das Gewicht viel stärker reduziert werden. Dieses Kunststoffbefüllen in dem im Wesentlichen minimalen Bereich kann beispielsweise durch Beschichten mit einem flüssigen Kunststoffmaterial, durchgeführt werden. Des Weiteren kann, da das unterschiedliche Material 31 zu dem Zeitpunkt des Kunststoffbefüllens bereits an einer vorbestimmten Position angebracht worden ist, der Kunststoff in einem Zustand eingefüllt werden, in dem jedes elektrische Teil durch jedes verschiedene Material 31 gehalten wird, so dass ein gewünschtes Kunststoffbefüllen vereinfacht wird.
Nachdem das Kunststoffbefüllen abgeschlossen ist, kann das Deckelbauteil 29 angebracht werden. Des Weiteren können die elektrischen Teile, etc. auch in einem Restwärmezustand, nach Vorheizen, wie oben beschrieben, mit dem Kunststoff befüllt werden. Solch eine Konfiguration kann das Kunststoffmaterial besser, auf die Restwärme ansprechend, verflüssigen, so dass der Kunststoff sogar minimale Räume, in einem Bereich, der mit Kunststoff gefüllt werden soll, ausreichend füllt.
GEWERBLICHE ANWENDUNGEN DER ERFINDUNG
Der Aufbau des Kunststofffüllabschnitts mittels verschiedener Materialzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einen üblichen Kompressor mit einem Integralinverter angewendet werden, und ist insbesondere für einen Kompressor geeignet, der in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge verwendet wird, der dringend Leichtigkeit und Kostenreduktion eines Kompressors als Ganzes benötigt.

Claims

Ein elektrischer Kompressor mit einem Integralinverter, in den ein Motor eingebaut ist und der in einem Aufnahmeraum, der von einem Kompressorgehäuse umgeben ist, mit einer Motorantriebsschaltung, die den Inverter beinhaltet, versehen ist, wobei zumindest einige elektrische Teile, die die Motorantriebsschaltung beinhalten, mit einem Kunststoff, der in den Aufnahmeraum gefüllt ist, bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil eines Bereichs, der in dem Aufnahmeraum liegt und in den der Kunststoff gefüllt werden kann, mit einem Material, das sich von dem eingefüllten Kunststoff unterscheidet, gefüllt ist, und dass das von dem eingefüllten Kunststoff verschiedene Material ein vorgeformtes Kunststoffteil ist.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei das von dem eingefüllten Kunststoff unterschiedliche Material ein Material ist, dessen Dichte oder Schüttdichte geringer als die des eingefüllten Kunststoffs ist.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei das vorgeformte Kunststoffteil aus einem geschäumten Körper hergestellt ist.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei das von dem eingefüllten Kunststoff verschiedene Material ein Zusammenschluss aus synthetischen Fasern ist.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest einigen elektrischen Teile, die den Motorantrieb enthalten, so in dem Aufnahmeraum vorgesehen sind, dass Wärmeaustausch mit einem Kältemittel ermöglicht wird, das als zu komprimierendes Fluid angesaugt wird.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei das Kunststoffbefüllen durchgeführt wird, nachdem das von dem eingefüllten Kunststoff verschiedene Material in dem Aufnahmeraum mit den elektrischen Teilen eingebaut worden ist.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei das Kunststoffbefüllen durch Einfüllen eines flüssigen Kunststoffmaterials in den Aufnahmeraum durchgeführt wird.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei das Kunststoffbefüllen in einem Restwärmezustand, nach Erwärmen der zumindest einigen elektrischen Teile, die die Motorantriebsschaltung enthalten, durchgeführt wird.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei der eingefüllte Kunststoff ein duroplastischer Kunststoff ist.
Der elektrische Kompressor mit einem Integralinverter gemäß Anspruch 1, wobei der Kompressor ein Kompressor ist, der in einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge verwendet wird.