JP2008082265A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】
モータ駆動回路を良好に冷却することができるようにした電動コンプレッサを提供する。
【解決手段】電動コンプレッサ１００において、インバータカバー２１の上面部２１ｂと取付面１６との間に、４つの伝熱部材７０を配置しており、伝熱部材７０がインバータカバー２１およびモータハウジング１１の取付面１６のそれぞれに対して密着させる。したがって、インバータ回路２０は、取付面１６を介して直接的に冷媒流路１１ｄの冷媒との間で熱交換するだけでなく、インバータ回路２０は、伝熱部材７０、インバータカバー２１、およびモータハウジング１１の取付面１６を介して冷媒流路１１ｄの冷媒との間で熱交換する。インバータ回路３０は、冷媒流路１１ｄ内の冷媒により十分に冷却されることになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータによりコンプレッサを駆動する電動コンプレッサに関する。

従来、電動コンプレッサでは、コンプレッサおよび電動モータを収納するハウジングの外表面にインバータ回路に装着し、このインバータ回路を覆うようにインバータカバーを配置し、さらにインバータカバーをハウジングに対して締結して、コンプレッサの圧縮作動に伴ってハウジング内を流れる冷媒によってインバータ回路を冷却するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９０５４７号公報

本発明者は、上述の電動コンプレッサにおいてインバータカバー内に異物が侵入することを避けるために、インバータ回路の周囲を囲むように形成されてインバータカバーとハウジングの外壁面との間を密閉するゴム製のシール材を設けることを検討したところ、次の問題が生じることが分かった。

ゴム製のシール材は断熱性が高く、インバータ回路で発生した熱がインバータカバーに伝わっても、シール材がインバータカバーからの熱がハウジングに伝わるのを妨げる。したがって、インバータ回路で大量の熱が生じた場合には、インバータ回路の冷却不足が生じる可能性がある。

本発明は、上記点に鑑み、モータ駆動回路を良好に冷却することができるようにした電動コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、モータ駆動回路がハウジングを介してコンプレッサ内を流れる流体によって冷却されるようになっており、電気回路用カバーとハウジングとの間で熱を伝える熱伝経路を形成する伝熱部材を備え、モータ駆動回路から発生した熱が電気回路用カバーを通して伝熱部材を経てハウジング内に伝わるようになっていることを第１の特徴とする。

したがって、モータ駆動回路から発生する熱が直接的にハウジングを介してコンプレッサ内の流体に伝達されるだけでなく、モータ駆動回路からの熱が電気回路用カバー、伝熱部材およびハウジングを経てコンプレッサ内の流体に伝達される。このため、モータ駆動回路を良好に冷却することができる。

本発明は、伝熱部材には、電気回路用カバーおよびハウジングの間を貫通する貫通穴が設けられており、電気回路用カバーおよびハウジングの間をネジ結合部材が貫通穴を貫通した状態で締結していることを第２の特徴とする。

したがって、伝熱部材のうち少なくとも貫通穴の付近を電気回路用カバーおよびハウジングのいずれか一方に密着させることが可能になるので、伝熱部材を介する電気回路用カバーおよびハウジングの間の熱伝達を良好することができる。

本発明は、シール部材が電気回路用カバーとハウジングの外壁面との間で弾性変形した状態で、電気回路用カバーとハウジングとに対して熱伝経路が密着するようになっていることを第３の特徴とする。

したがって、伝熱部材のうち高さ寸法のバラツキが生じていても、そのバラツキをシール部材の弾性変形により吸収することができるので、電気回路用カバーとハウジングの外壁面との間に隙間が生じることを防ぐことができる。

ここで、伝熱部材のうち高さ寸法とは、伝熱部材のうち電気回路用カバーとハウジングとの間の寸法である。

（第１実施形態）
図１〜図４に本発明の一実施形態の電動コンプレッサ１００を示す。図１は本実施形態の電動コンプレッサ１００が適用される冷凍サイクル装置の構成を示し、図２は電動コンプレッサ１００を回転軸に対して直交する方向から視た内部構成を示し、図３は電動コンプレッサ１００を回転軸の軸方向から視た内部構成を示している。

電動コンプレッサ１００は、図１に示すように、凝縮器１０１、減圧器１０２、および蒸発器１０３とともに、車両空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。

電動コンプレッサ１００は、図２に示すように、電動モータ部１０、コンプレッサ２０、およびインバータ回路３０を備えている。電動モータ部１０は、回転軸１２を介してコンプレッサ２０を回転駆動する。具体的には、電動モータ部１０は、モータハウジング１１、回転軸１２、ロータ１３、ステータコア１４、およびステータコイル１５から構成されている。

モータハウジング１１は、伝熱性の高い鉄等の金属からなるもので、回転軸１２を中心とする略円筒状に形成されており、モータハウジング１１の軸線方向Ｚの一端側には、冷媒吸入口（流体吸入口）１１ａが設けられている。

ここで、モータハウジング１１の軸線方向Ｚの他端側には、冷媒吐出口（流体吐出口）１１ｂが設けられている。また、モータハウジング１１の外壁のうち、軸直交方向には、インバータ回路３０が装着される取付面１６が形成されている。なお、軸直交方向とは、回転軸１２に対して直交する方向のことである。また、モータハウジング１１は、特許請求範囲に記載のハウジングに相当する。

回転軸１２は、モータハウジング１１内に配置され、軸受け１２ａと図示しない他の軸受けにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転駆動力をコンプレッサ２０に伝える。軸受け１２ａおよび他の軸受けは、モータハウジング１１により支持されている。

ロータ１３は、永久磁石からなり、中空部を有する筒状に形成されているものであって、中空部内には回転軸１２が圧入されてロータ１３および回転軸１２が固定されている。ロータ１３は、ステータコア１４から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１２とともに回転する。

ステータコア１４は、ロータ１３（回転軸１２）に対して径外方向に配置されており、ステータコア１４は、モータハウジング１１内において略環状に形成されている。ステータコア１４は、磁性体からなるもので、モータハウジング１１の内周面から支持されている。ステータコイル１５は、ステータコア１４に対して回巻きされている。

ここで、モータハウジング１１の取付面１６側とステータコア１４との間には、冷媒流路１１ｄが形成されており、冷媒流路１１ｄは、後述するようにインバータ回路３０を冷却するために冷媒（流体）を流す。

コンプレッサ２０は、ロータリ型コンプレッサであり、コンプレッサ２０は、電動モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

インバータ回路３０は、モータハウジング１１の取付面（外壁面）１６に装着されている。インバータ回路３０は、半導体素子等からなり、電動モータ部１０のステータコイル１５に電力供給して電動モータ部１０を駆動する駆動電気回路を構成している。

ここで、インバータ回路３０にモータハウジング１１を固定するために、インバータカバー２１が設けられており、インバータカバー２１は、インバータ回路３０を覆うように形成される電気回路用カバーである。インバータカバー２１としては、鉄等の金属等の熱伝導性能の高い材料からなる。

具体的には、インバータカバー２１には、図２及び図３に示すように、インバータ回路３０を取付面１６の間に狭持する上面部２１ｂと、上面部２１ｂから取付面１６側に突出し、かつンバータ回路３０を囲むように形成される環状側部２１ａが設けられている。インバータカバー２１は、図４に示すように、４本のボルトＮによりモータハウジング１１に対して締結されている。図４は、図２中Ｙ矢視図である。

ここで、インバータカバー２１の上面部２１ｂと取付面１６との間には、図２〜図４に示すように、４つの伝熱部材７０が配置されている。４つの伝熱部材７０は、それぞれ、鉄、アルミニウム等の金属製の角部材であり、４つの伝熱部材７０は、図５（または図４）に示すように、インバータカバー２１内の四隅に配置されている。図５は、電動コンプレッサ１００のうちインバータカバー２１を取り除いた状態を図２中Ｙ方向から視た図である。

４つの伝熱部材７０は、インバータカバー２１およびモータハウジング１１に対して独立した部材であり、４つの伝熱部材７０は、インバータカバー２１の上面部２１ｂに接触するとともに、モータハウジング１１の取付面１６に接触している。また、４つの伝熱部材７０には、それぞれ、インバータカバー２１の上面部２１ｂと取付面１６との間で、４本のボルトＮを貫通させるための貫通穴Ｂａが設けられている。

次に、インバータカバー２１およびインバータ回路３０の組み付けについて説明する。

まず、モータハウジング１１の取付面１６上にインバータ回路３０を配置し、その後、インバータ回路３０の四隅側に４つの伝熱部材７０を配置する。さらに、インバータカバー２１によってインバータ回路３０および４つの伝熱部材７０を覆うように配置し、その状態でインバータカバー２１を４本のボルトＮ（すなわち、ネジ結合部材）によりモータハウジング１１に対して締結する（図６参照）。

このとき、４本のボルトＮが、伝熱部材７０の貫通穴Ｂａを貫通した状態になり、インバータカバー２１がインバータ回路３０および４つの伝熱部材７０をモータハウジング１１の取付面１６側に押し付けることになる。

このため、インバータ回路３０は、インバータカバー２１およびモータハウジング１１の取付面１６のそれぞれに対して密着する。また、伝熱部材７０がインバータカバー２１およびモータハウジング１１の取付面１６のそれぞれに対して密着させることができる。

また、シール部材６０は、断面略円形状のゴム等の弾性部材であって、インバータカバー２１の環状側部２１ａとモータハウジング１１との間で弾性変形により圧縮されて、インバータカバー２１の環状側部２１ａとモータハウジング１１との間を密閉する。

次に、本実施形態の電動コンプレッサ１００の作動について説明する。

まず、インバータ回路２０が電源投入されて、電動モータ部１０のステータコイル１５に対して駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア１４から回転磁界が発生するため、ロータ１３に対して回転力が発生する。すると、ロータ１３が回転軸１２とともに回転する。したがって、コンプレッサ３０は、回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

ここで、蒸発器側からの冷媒は、モータハウジング１１の冷媒吸入口１１ａ側内に流入して、冷媒流路１１ｄ内を図１中矢印Ｒの如く軸線方向に冷媒が流れ、コンプレッサ３０側に流れる。その後、冷媒は、コンプレッサ３０で圧縮され、冷媒吐出口１１ｂから凝縮器側に吐出される。

一方、インバータ回路２０は作動に伴って熱を発生するものの、インバータ回路２０の熱は、図２中矢印Ｐ１の如く、直接、取付面１６に伝わり、またインバータ回路２０の熱は、図２中矢印Ｐ２の如く、インバータカバー２１および伝熱部材７０を通してモータハウジング１１の取付面１６側に伝わる。

以上説明した本実施形態によれば、インバータカバー２１の上面部２１ｂと取付面１６との間に、４つの伝熱部材７０を配置しており、伝熱部材７０がインバータカバー２１およびモータハウジング１１の取付面１６のそれぞれに対して接触させることができる。

したがって、インバータ回路２０は、取付面１６を介して直接的に冷媒流路１１ｄの冷媒との間で熱交換するだけでなく、インバータ回路２０は、伝熱部材７０、インバータカバー２１、およびモータハウジング１１の取付面１６を介して冷媒流路１１ｄの冷媒との間で熱交換する。インバータ回路３０は、冷媒流路１１ｄ内の冷媒により良好に冷却されることになる。

また、伝熱部材７０の貫通穴Ｂａには、４本のボルトＮが貫通した状態になるので、４本のボルトＮの締結力がインバータカバー２１を通して４つの伝熱部材７０に加えられる、すなわち、４つの伝熱部材７０のうち少なくとも貫通穴Ｂａ付近の部位をインバータカバー２１およびとモータハウジング１１に密着させることができる。したがって、インバータカバー２１、伝熱部材７０、およびモータハウジング１１の取付面１６の間の熱伝達率を向上させることが出来るので、インバータカバー２１および伝熱部材７０を介するインバータ回路２０の冷却性能を向上させることが出来る。

また、シール部材６０は、上述の如く、インバータカバー２１の環状側部２１ａとモータハウジング１１との間で弾性変形により圧縮されて、インバータカバー２１の環状側部２１ａとモータハウジング１１との間を密閉するので、インバータカバー２１の内側に異物が侵入することを防ぐことができる。

さらに、伝熱部材７０のうち高さ寸法のバラツキが生じていても、そのバラツキをシール部材６０の弾性変形により吸収することができるので、インバータカバー２１とモータハウジング１１の取付面１６との間に隙間が生じることを防ぐことができる。ここで、伝熱部材７０のうち高さ寸法とは、インバータカバー２１とモータハウジング１１の取付面１６との間の寸法のことである。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、シール部材６０として断面円形状に形成されるものを用いた例について説明したが、これに代えて、図７に示すように、シール部材６０として、インバータカバー２１の環状側部２１ａ側からモータハウジング１１側に突出する突出部６１を有するものを用いても良い。また、シール部材６０として、モータハウジング１１側からインバータカバー２１の環状側部２１ａ側に突出する突出部６１を有するものを用いても良い。

この場合、インバータカバー２１とモータハウジング１１との間の寸法が大きいときにはシール部材６０の突出部６１を小さく弾性変形させる一方、当該寸法が小さいときにはシール部材６０を大きく弾性変形させる。このことにより、伝熱部材７０の高さ寸法のバラツキ、およびインバータ回路３０の高さ寸法のバラツキを吸収して、インバータカバー２１とモータハウジング１１との間を密閉することができる。

特に、シール部材６０が突出部６１を有しているので、シール部材６０の弾性変形の可変範囲を上述の実施形態の断面略円形状のシール部材６０に比べて大きくすることができるので、インバータカバー２１の高さ寸法、およびインバータ回路３０の高さ寸法のバラツキが大きくなっても、そのバラツキを吸収することが可能になる。

上述の実施形態では、伝熱部材７０としては、金属製の部材を用いた例について説明したが、これに代えて、伝熱部材７０としては、熱伝達率の高いものであるならば、樹脂、ゲル、液体でもよい。

上述の実施形態では、モータハウジング１１としては、金属製の部材を用いた例について説明したが、これに限らず、モータハウジング１１としては、熱伝達率の高いものであるならば、樹脂等の材料を用いてもよい。

上述の実施形態では、インバータカバー２１としては、金属製の部材を用いた例について説明したが、これに限らず、インバータカバー２１としては、熱伝達率の高いものであるならば、樹脂等の材料を用いてもよい。

上述の実施形態では、ネジ結合部材として、ボルトＮを用いた例について説明したが、これに代えて、ネジ等を用いてもよい。

本発明に係る電動コンプレッサが適用される冷凍サイクル装置を示す模式図である。 上述の実施形態に係る電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 上述の実施形態に係る電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 図２中のインバータカバーの上面図である。 図２中の伝熱部材の上面図である。 図２中のインバータカバーおよび伝熱部材を組付けを説明するための斜視図である。 図２中のシール部材の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１１…モータハウジング、１１ｄ…冷媒流路、
１６…取付面、２１…インバータカバー、
２０…、インバータ回路、２１ｂ…上面部、
７０…伝熱部材、１００…電動コンプレッサ。

Claims (7)

1. 流体吸入口および流体吐出口を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に収納され、前記流体吸入口から流体を吸入し、圧縮し、前記流体吐出口から吐出するコンプレッサと、
   前記ハウジング内に収納され、前記コンプレッサを駆動する電動モータと、
   前記ハウジングの外壁面に装着され、前記電動モータに電力供給するモータ駆動回路と、
   前記モータ駆動回路を覆うように形成され、前記ハウジングに対して取り付けられる電気回路用カバーと、を備え、
   前記コンプレッサが前記流体を吸入、圧縮、吐出するに伴って前記ハウジング内に前記流体が流れるようになっており、
   前記モータ駆動回路が前記ハウジングを介して前記ハウジング内を流れる流体によって冷却されるようになっている電動コンプレッサであって、
   前記電気回路用カバーと前記ハウジングとの間で熱を伝える熱伝経路を形成する伝熱部材を備え、
   前記モータ駆動回路から発生した熱が前記電気回路用カバーを通して前記伝熱部材を経て前記ハウジング内に伝わるようになっていることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記モータ駆動回路の周囲を囲むように形成され、かつ前記電気回路用カバーと前記ハウジングの外壁面との間で弾性変形により収縮した状態で配設され、前記電気回路用カバーと前記ハウジングの外壁面との間を密閉するシール部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
3. 前記伝熱部材は、前記電気回路用カバーの内側に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電動コンプレッサ。
4. 前記伝熱部材は、前記ハウジングおよび前記電気回路用カバーに対して独立したものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
5. 前記伝熱部材は、前記ハウジングおよび前記電気回路用カバーのうちいずれか一方と一体に成形されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
6. 前記伝熱部材には、前記電気回路用カバーおよび前記ハウジングの間を貫通する貫通穴が設けられており、
   前記電気回路用カバーおよび前記ハウジングの間をネジ結合部材が前記貫通穴を貫通した状態で締結していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
7. 前記シール部材が前記電気回路用カバーと前記ハウジングの外壁面との間で弾性変形した状態で、前記電気回路用カバーと前記ハウジングとに対して前記熱伝経路が密着するようになっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。

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