DE69826397T2

DE69826397T2 - Einbaueinrichtung eines elektrischen Motor-Verdichters

Info

Publication number: DE69826397T2
Application number: DE69826397T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Kariya-City Tsumagari; Masami Kariya-city Sanuki; Toshihiko Kariya-city Muraki; Tetsuya Kariya-city Takechi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2018-09-23
Also published as: US6217297B1; JPH11159338A; DE69826397D1; EP0904962A3; JP4230014B2; EP0904962B1; EP0904962A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Anbringungsaufbau eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors, welcher auf ein Hybridfahrzeug angewandt wird, welcher einen Verbrennungsmotor (Motor) und einen elektrischen Motor zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist, und bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Anbringen eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors.
US-A-3 789 618 beschreibt einen Anbringungsaufbau eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors in einem konventionellen Motorfahrzeug, welches nur einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist. Der Anbringungsaufbau umfasst einen Kompressionsmechanismus zum Komprimieren von Fluid und einen Kompressor-Elektromotor, welcher in den Kompressionsmechanismus zum Antrieb des Kompressionsmechanismus integriert ist, wobei der Kompressionsmechanismus optional durch nur den Elektromotor angetrieben werden kann. Der elektrische, motorgetriebene Kompressor ist auf dem Verbrennungsmotor derart angebracht, dass der Kompressor-Elektromotor näher an dem Zentrum der Gravitation des Verbrennungsmotors als der Kompressionsmechanismus positioniert ist.
In den vergangenen Jahren wurde zur Reduzierung von Abgas, welches von einem Motor ausgestoßen wird, Forschung und Entwicklung eines Hybridfahrzeugs verstärkt durchgeführt. Mit Blick hierauf wurde Forschung und Entwicklung eines Kälteerzeugungskreises für ein Fahrzeug, wie eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, welche für das Hybridfahrzeug geeignet ist, energisch durchgeführt.
In einer konventionellen Art von Fahrzeug mit nur einem Motor als Kraftquelle ist eine Antriebsquelle für einen Kompressor für den Kälteerzeugungskreis desselben durch den Motor geliefert. Jedoch kann das Hybridfahrzeug das folgende Problem aufweisen: Da der Motor in einigen Laufzuständen stoppt, wenn die Antriebskraft nur durch den Motor zugeführt wird, stoppt der Kälteerzeugungskreislauf ebenso, wenn der Kompressor gestoppt wird.
Deshalb ist es wünschenswert, dass der Kälteerzeugungskreis für das Hybridfahrzeug einen elektrischen, motorgetriebenen Kompressor mit einem eingebauten Elektromotor verwendet.
Hinsichtlich des Hybridfahrzeugs besteht wenig freier Raum in dem Motorraum im Vergleich mit einem konventionellen Fahrzeug, da der Motor und der Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs in einem Motorraum angeordnet sind. Deshalb ist es wünschenswert, dass der elektrische, motorgetriebene Kompressor auf dem Motor angebracht ist.
Da jedoch die Schwingung des Fahrzeugs, welche durch den Motor bewirkt wird, auf den Kompressor für das Fahrzeug wirkt, kann, da der konventionelle Kompressor, welchem die Antriebskraft nur durch den Motor zugeführt wird, einfach durch den elektrischen, motorgetriebenen Kompressor ersetzt ist, die Schwingung des Fahrzeugs möglicherweise eine Beschädigung des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors (insbesondere des Elektromotors) bewirken.
In diesem Zusammenhang gibt es einen Kälteerzeugungskreis eines häuslichen Modells wie einem Kälteerzeuger, einer Hausklimaanlage oder dergleichen als ein Beispiel, welches den elektrischen, motorgetriebenen Kompressor in dem Kälteerzeugungskreis anwendet. In diesen Kälteerzeugungskreisen wirkt jedoch keine große Schwingungskraft, wie die Schwingung des Fahrzeugs auf den elektrischen, motorgetriebenen Kompressor, dies im Gegensatz zu dem Kälteerzeugungskreis für ein Fahrzeug. Deshalb kann der Aufbringungsaufbau des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors in dem Kälteerzeugungskreis des häuslichen Modells nicht auf den elektrischen, motorgetriebenen Kompressor für ein Fahrzeug angewandt werden.
Die vorliegende Erfindung ist im Licht des vorstehenden Problems gemacht worden, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Anbringungsaufbau eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors für ein Fahrzeug bereitzustellen, welcher den Effekt der Schwingung des Fahrzeugs berücksichtigt.
Dieses Ziel wird durch den Anbringungsaufbau gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 4 erzielt.
Gemäß einem Anbringungsaufbau eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors der vorliegenden Erfindung ist der elektrische, motorgetriebene Kompressor auf einem Verbrennungsmotor derart angebracht, dass ein elektrischer Motor näher zu dem Zentrum der Gravitation des Verbrennungsmotors positioniert ist, als ein Kompressionsmechanismus.
Da der elektrische Motor näher an dem Zentrum der Gravitation positioniert ist, in welchem die Schwingung des Verbrennungsmotors klein ist, wird eine Schwingungskraft, welche auf den elektrischen Motor wirkt, klein. Deshalb verhindert dies, dass der elektrische Motor beschädigt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Befestigungsabschnitt eines Motorgehäuses in einer Position ausgebildet, welche von einem Teil entsprechend einem Statorkern abweicht.
Deshalb wird der Statorkern daran gehindert, in Antwort auf eine Deformation eines Motorgehäuses stark deformiert zu werden, wenn ein Bolzen befestigt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Axialrichtung eines elektrischen Motors parallel zu einer Richtung, welche parallel zu einer Kontaktoberfläche zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Befestigungsabschnitt eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors ist, und welche die kleinste Schwingungskraft unter den Richtungen parallel zu der Kontaktoberfläche aufweist.
Demgemäß wird die Schwingungskraft, welche auf den elektrischen Motor ausgeübt wird, kleiner, und der Defekt der Isolierung des Elektromotors kann verhindert werden. Deshalb wird die Zuverlässigkeit (Haltbarkeit) des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors verbessert.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden, wie auch Verfahren des Betriebs und der Funktion der verwandten Teile, aus einem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der anliegenden Ansprüche und der Zeichnungen, welche alle einen Teil dieser Anmeldung bilden, erkannt werden. In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Ansicht, welche einen Anbringungsaufbau eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine schematische Draufsicht, welche den Anbringungsaufbau des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors der vorliegenden Erfindung darstellt, wenn dieser von der Oberseite eines Fahrzeugs aus gesehen wird;
3 eine schematische Vorderansicht, welche den Anbringungsaufbau des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors der vorliegenden Erfindung darstellt, wenn dieser von der Vorderseite des Fahrzeugs aus gesehen wird;
4 ein Graph, welcher Messergebnisse einer Schwingung parallel zu einer Kurbelwelle eines Motors (seitliche Richtung des Fahrzeugs) zeigt, welche an dem Kompressor gemessen werden;
5 ein Graph, welcher Messergebnisse einer Schwingung orthogonal zu der Kurbelwelle des Motors (Vertikalrichtung des Fahrzeugs) zeigt, welche an dem Kompressor gemessen werden;
6A eine Teilquerschnittsansicht eines elektrischen Motors des Kompressors;
6B eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie B-B in 6A genommen ist; und
7 eine schematische Ansicht, welche einen Anbringungszustand eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors zeigt.
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Anbringungsaufbau eines elektrischen, motorgetriebenen Kompressors darstellt, welcher auf ein Hybridfahrzeug angewandt ist, welches einen Verbrennungsmotor E und einen elektrischen Motor M zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist (siehe die 2 und 3). In den 2 und 3 stellt die Bezugsziffer 30 einen Reifen dar.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, umfasst ein elektrischer, motorgetriebener Kompressor 10 für einen Fahrzeugkälteerzeugungskreis einen Spiraltyp-Kompressionsmechanismus 11 zum Ansaugen und Komprimieren von Kältemittel und einen elektrischen Motor 12 zum Antrieb des Kompressionsmechanismus.
Wie in 1 gezeigt, sind in dem Gehäuse des elektrischen Motors 12 vier Bolzenlöcher (Befestigungsabschnitte) 13 zum Befestigen des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors 10 an einem Teil des Motors E auf einem Gehäuse des elektrischen Motors 12 ausgebildet, und der elektrische, motorgetriebene Kompressor 10 ist an dem Motor durch Einsetzen der Durchgangsbolzen 132 (siehe 6B) in Innengewindelöcher (nicht gezeigt), welche in einem Kurbelgehäuse des Motors E hergestellt sind, durch die Bolzenlöcher 13 befestigt.
Der elektrische, motorgetriebene Kompressor 10 ist an dem Motor E derart befestigt, dass der elektrische Motor 12 näher bei dem Zentrumder Gravitation G des Motors E als der Kompressionsmechanismus 11 ist, und dass die Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 der Richtung L₂ der Kurbelwelle des Motors E entspricht. Deshalb ist die Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 parallel zu der Richtung L₂ der Kurbelwelle des Motors E. Die Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 ist die Axialrichtung eines Rotors (Ankers) in dem elektrischen Motor 12, und ist parallel zu einer Motorwelle des elektrischen Motors 12.
Es ist allgemein bekannt, dass der elektrische Motor 12 einen Rotor (Anker), einen Stator und dergleichen enthält. Deshalb ist der elektrische Motor 12 im Allgemeinen schwerer als der Kompressionsmechanismus 11. Deshalb befindet sich das Zentrum der Gravitation G1 des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors 10 näher bei dem elektrischen Motor 12 als dem Kompressionsmechanismus 11. Andererseits wird die Schwingung des Motors E kleiner, sowie die Position näher zu dem Zentrum der Gravitation G des Motors E kommt.
Deshalb wird, wenn der elektrische Motor 12 näher zu dem Zentrum der Gravitation G des Motors E als dem Kompressionsmechanismus 11 positioniert ist, die Schwingung des elektrischen Motors 12 reduziert, und eine Schwingungskraft, welche auf den elektrischen Motor 12 wirkt, wird reduziert. Somit wird verhindert, dass der elektrische Motor 12 durch die Schwingung des Motors E beschädigt wird.
Der Hauptgrund für die Beschädigung des elektrischen Motors 12 ist, dass die Windung des Rotors oder des Stators verschoben wird und ein Isolationsfehler bewirkt wird. Deshalb studierten die Erfinder ein Verhältnis zwischen der Schwingungsrichtung und der Beschädigung des elektrischen Motors 12, und fanden heraus, dass wenn die Schwingungskraft auf den elektrischen Motor 12 in seiner Axialrichtung ausgeübt wird, die Windung weiter verschoben wurde und den Isolationsfehler bewirkte, als wenn die Schwingungskraft auf den elektrischen Motor 12 in seiner Radialrichtung ausgeübt wird.
Wie aus den 4 und 5 ersichtlich, wird die Schwingungskraft, welche auf die Windung des elektrischen Motors 12 ausgeübt wird, reduziert, und der Isolationsfehler wird verhindert, da die Richtung L₂ der Kurbelwelle des Motors E, in welcher die Schwingung (Schwingungskraft) des Motors E klein ist, mit der Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 übereinstimmt. Deshalb wird die Zuverlässigkeit (Halt barkeit) des elektrischen Motors 12 (des elektrischen, motorgetriebenen Kompressors 10) verbessert.
Wie in 6A gezeigt, enthält der elektrische Motor 12 einen nahezu zylinderförmigen Statorkern 121, eine Spule 122, welche um den Statorkem 121 geschlungen ist, einen Magnetrotor 123, welcher aus einem Permanentmagneten hergestellt ist und in dem Statorkern 121 rotiert, und ein Motorgehäuse 124 zum Einfassen des Statorkerns 121, der Spule 122 und des Magnetrotors 123.
Der Statorkern 121 ist durch Laminieren dünner magnetischer Materialien, wie Siliziumstahlblätter, hergestellt.
Der Statorkern 121 wird in den inneren Umfang des Motorgehäuses 124 durch Schrumpfpassung (dichte Passung) gepresst und befestigt, und der Magnetrotor 123 wird drehbar in dem Motorgehäuse 124 über ein Lager 125 getragen, welches auf einer Welle 126 angeordnet ist.
Des Weiteren sind Streben 131 mit Bolzenlöchern 131 integral mit dem Motorgehäuse 124 ausgebildet, so dass jedes Bolzenloch 13 bei einem Bereich positioniert ist, welcher von einem Bereich entsprechend dem Statorkern 121 des Motorgehäuses 124 (dem Bereich, welcher durch X in 6A bezeichnet ist) abweicht.
Demgemäß wird der Statorkern 121 daran gehindert, stark deformiert zu werden, wenn das Motorgehäuse 124 deformiert wird, wenn die Bolzen 132 befestigt werden. Deshalb werden die Defektprobleme, wie Ablösen oder Bruch der Siliziumstahlblätter, welche den Statorkern 121 bilden, (vermieden).
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entspricht die Richtung L₂ der Kurbelwelle der Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 (ist dieser parallel). Es kann jedoch in Fahrzeugen mancher Art oder Größe ein Fall auftreten, in welchem es schwierig ist, den elektrischen, motorgetriebenen Kompressor 10 auf dem Mo tor E in einem Zustand anzubringen, in welchem die Richtung L₂ der Kurbelwelle der Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 entspricht.
In diesem Fall kann der elektrische, motorgetriebene Kompressor 10 an dem Motor E derart befestigt werden, dass die Axialrichtung L₁ des elektrischen Motors 12 parallel zu einer Richtung positioniert wird, welche parallel zu einer Kontaktoberfläche 13a zwischen dem Motor E und Bolzenlöchern 13 ist, und welche die kleinste Schwingungskraft unter den Richtungen parallel zu der Kontaktoberfläche 13a aufweist.
Der elektrische, motorgetriebene Kompressor 10 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird nur durch den elektrischen Motor 12 angetrieben.
Des Weiteren sind in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Bolzen 132 derart vorgesehen, dass diese durch das Motorgehäuse 124 in der Radialrichtung des Magnetrotors 123 durchtreten, wie in 6B gezeigt. Jedoch können die Bolzenlöcher 13 (Streben 131) nur in der Blockseite des Motors des Motorgehäuses 124 ausgebildet sein.
In diesem Fall wird der Statorkern 121 kaum deformiert, da die Befestigungskraft nicht auf das Motorgehäuse 124 ausgeübt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass vielfältige Änderungen und Modifikationen für Fachleute ersichtlich sind. Der Bereich der vorliegenden Erfindung ist in den anliegenden Ansprüchen definiert.

Claims

Einbauanordnung für einen durch einen Elektromotor angetriebenen Kompressor (10), welcher auf ein Hybridfahrzeug angewandt wird, welches einen Verbrennungsmotor (E) und einen Fahrzeug-Elektromotor (M) zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist, wobei die Einbauanordnung umfasst: einen Kompressionsmechanismus (11) zum Komprimieren von Fluid, und einen Kompressor-Elektromotor (12), welcher mit dem Kompressionsmechanismus zum Antrieb des Kompressionsmechanismus integriert ist, wobei der Elektromotor-angetriebene Kompressor an dem Verbrennungsmotor derart eingebaut ist, dass der Kompressor-Elektromotor näher zu dem Zentrum der Schwerkraft (G) des Verbrennungsmotors positioniert ist als der Kompressionsmechanismus; dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsmechanismus (11) nur durch den Elektromotor (12) angetrieben ist; der Kompressor-Elektromotor (12) einen annähernd zylindrischen Statorkern (121), einen Rotor (123) zum Rotieren in dem Statorkern, und ein Motorgehäuse (124) zum Aufnehmen des Statorkerns und des Rotors enthält, und einen Befestigungsabschnitt (13), der ein Bolzenloch enthält, in welchem ein Bolzen (132) eingesetzt ist, um das Motorgehäuse an dem Verbrennungsmotor zu befestigen, und der Befestigungsabschnitt auf dem Motorgehäuse in einer von einem Teil entsprechend dem Statorkern abweichenden Position ausgebildet ist.
Einbauanordnung eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß Anspruch 1, wobei der Elektromotor-getriebene Kompressor einen Befestigungsabschnitt (13) zum Befestigen des Elektromotorgetriebenen Kompressors an dem Verbrennungsmotor enthält; und eine Axialrichtung (L₁) des Kompressor-Elektromotors (12) einer Richtung entspricht, welche parallel zu einer Kontaktoberfläche (13a) zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Befestigungsabschnitt ist, und welche unter den Richtungen parallel zu der Kontaktoberfläche die kleinste Schwingungskraft aufweist, welche durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird.
Einbauanordnung eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Axialrichtung (L₁) des Kompressor-Elektromotors parallel zu einer Richtung (L₂) einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist.
Verfahren zum Einbau eines Elektromotorgetriebenen Kompressors (10), welcher einen Kompressionsmechanismus (11) aufweist, welcher durch einen Elektromotor (12) angetrieben ist, an einen Verbrennungsmotor (E), umfassend einen Schritt des Einbauens des Elektromotorgetriebenen Kompressors (10) in den Verbrennungsmotor (E) derart, dass der Elektromotor (12) näher an dem Gravitationszentrum (G) des Verbrennungsmotors positioniert ist als der Kompressionsmechanismus, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsmechanismus nur durch den Elektromotor angetrieben ist, und dass das Verfahren des weiteren einen Schritt des Befestigens des Kompressors an dem Motor durch Verbolzen an einem Befestigungsabschnitt (13) eines Motorgehäuses (124) umfasst, welches einen Statorkern (121) des Elektromotors in der Weise umfasst, dass der Befestigungsabschnitt außerhalb eines Bereichs entsprechend des Statorkerns angeordnet ist.
Verfahren zum Anbringen eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß Anspruch 4, des weiteren umfassend einen Schritt des Übereinstimmens einer Axialrichtung (L₁) des Elektromotors parallel mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors.
Einbauanordnung eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei der Kompressionsmechanismus (11) dieselbe Axialrichtung (L₁) wie die des Elektromotors (12) aufweist.
Einbauanordnung eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, wobei der Elektromotor (12) schwerer als der Kompressionsmechanismus (11) ist.
Verfahren zum Einbau eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß einem der Ansprüche 4 und 5, wobei der Kompressionsmechanismus (11) dieselbe Axialrichtung (L₁) wie die des Elektromotors (12) aufweist.
Verfahren zum Einbau eines Elektromotorgetriebenen Kompressors gemäß einem der Ansprüche 4 und 5 und 8, wobei der Elektromotor (12) schwerer als der Kompressionsmechanismus (11) ist.