JP2008138532A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ部における圧力損失を抑制しつつインバータ素子の冷却性を向上する。
【解決手段】コンプレッサ部１１と、モータ部１２と、少なくともインバータ素子２９を有する駆動回路部１３とを備え、コンプレッサ部１１がモータハウジング１９の軸方向一端側に配置され、駆動回路部１３がモータハウジング１９の外周面１９ｄに配置され、モータハウジング１９には、流体を吸入するための吸入ポート２５が形成され、吸入ポート２５は、モータハウジング１９内において、モータハウジング１９の内周面１９ｃの周方向に沿うように開口し、内周面１９ｃには、モータハウジング１９の径外方側に向かって窪んだ溝２８が吸入ポート２５からコンプレッサ部１１側に向かって螺旋状に延びて形成され、インバータ素子２９が、外周面１９ｄのうち溝２８の径外方側に位置する部位に配置されている。
【選択図】図３

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、この種の電動コンプレッサが特許文献１にて知られている。この従来技術による電動コンプレッサは、冷媒を圧縮するコンプレッサ部と、コンプレッサ部を回転駆動するモータ部と、モータ部に駆動電流を供給する駆動回路部とを備えている。

モータ部は略円筒状のモータハウジングを有し、このモータハウジング内に回転軸、ロータ、ステータコア及びステータコイル等を収納している。モータハウジングの軸方向一端側にはコンプレッサ部が隣接配置されている。

駆動回路部はインバータ素子等の電気回路部品からなる駆動電気回路をケーシング内に収納して構成されており、モータハウジングの外周面に配置されている。

モータハウジングの軸方向他端側（コンプレッサ部と反対側）には、モータハウジング内に冷媒を吸入するための吸入ポートが設けられ、吸入ポートから吸入された冷媒がモータハウジング内をその軸方向に通過した後にコンプレッサ部に流入して圧縮されるようになっている。

これにより、モータハウジング内を流れる冷媒がモータハウジングを介して駆動回路部を冷却することができるので、駆動回路部の過熱を抑制することができる。

また、特許文献２には、モータハウジング内において、吸入ポートをモータハウジングの内周面の周方向に沿う方向に開口させ、モータハウジング内を流れる冷媒によってモータ部自体を冷却するようにした電動コンプレッサが開示されている。

これによると、吸入ポートからモータハウジング内に流入する冷媒がモータハウジングの内周面の周方向に沿って流れるので、冷媒がモータハウジング内のステータコイルに衝突することを抑制できる。この結果、モータ部における冷媒の圧力損失を低減でき、電動コンプレッサの圧縮効率を向上できる。
特開２００３−３２４９００号公報 特開２００４−１８３４９９号公報

ところで、駆動回路部内の電気回路部品の中でもインバータ素子は特に熱に弱い。しかしながら、前者の従来技術では、インバータ素子とそれ以外の電気回路部品とを同様に冷却するので、相対的にインバータ素子の冷却が不十分になってしまう。

この対策として、モータハウジング内においてインバータ素子の近傍部位に集中的に冷媒を流すことによってインバータ素子の冷却性を向上させることが考えられるが、冷媒の流し方によってはモータハウジング内における冷媒流れに乱れや澱みが生じてしまうおそれがある。このため、冷媒の圧力損失が増加してしまうおそれがある。

一方、後者の従来技術は、モータハウジングの外周面に駆動電気回路が配置されていないので、モータハウジング内を流れる冷媒によってモータ部のみを冷却するだけで、駆動回路部を冷却することができないという問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、モータ部における圧力損失を抑制しつつ、インバータ素子の冷却性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、流体を圧縮するコンプレッサ部（１１）と、
円筒状のモータハウジング（１９）を有し、コンプレッサ部（１１）を回転駆動するモータ部（１２）と、
少なくともインバータ素子（２９）を有し、モータ部（１２）に駆動電流を供給する駆動回路部（１３）とを備え、
コンプレッサ部（１１）がモータハウジング（１９）の軸方向一端側に配置され、
駆動回路部（１３）がモータハウジング（１９）の外周面（１９ｄ）に配置され、
モータハウジング（１９）には、流体を吸入するための吸入ポート（２５）が形成され、
吸入ポート（２５）は、モータハウジング（１９）内において、モータハウジング（１９）の内周面（１９ｃ）の周方向に沿うように開口し、
内周面（１９ｃ）には、モータハウジング（１９）の径外方側に向かって窪んだ溝（２８）が吸入ポート（２５）からコンプレッサ部（１１）側に向かって螺旋状に延びて形成され、
インバータ素子（２９）が、外周面（１９ｄ）のうち溝（２８）の径外方側に位置する部位に配置されていることを特徴とする。

これによると、吸入ポート（２５）から吸入された流体が溝（２８）を通過して流出口（２６）側へと流れることができる。そして、溝（２８）を流れる流体によってインバータ素子（２９）を冷却することができる。このため、インバータ素子（２９）の冷却性を向上することができる。

一方、吸入ポート（２５）はモータハウジング（１９）内において内周面（１９ｃ）の周方向に沿うように開口しているので、吸入ポート（２５）からモータハウジング（１９）内に吸入された流体が内周面（１９ｃ）に沿ってスムーズに流れることができる（後述の図２を参照）。

そして、溝（２８）は吸入ポート（２５）からコンプレッサ部（１１）側に向かって螺旋状に延びて形成されているので、内周面（１９ｃ）に沿って流れる流体がその流れ方向を大きく変化させることなく螺旋状の溝（２８）をスムーズに流れる（後述の図３を参照）。

このため、モータ部（１２）において、流体流れに乱れや澱みが発生することを抑制することができるので、流体の圧力損失を抑制することができる。

以上の効果が合わさることによって、モータ部（１２）における圧力損失を抑制しつつ、インバータ素子（２９）の冷却性を向上することができる。

なお、本発明における「吸入ポート（２５）がモータハウジング（１９）の内周面（１９ｃ）の周方向に沿うように開口する」とは、吸入ポート（２５）が、内周面（１９ｃ）の中心（Ｏ）よりも、内周面（１９ｃ）のうち吸入ポート（２５）と隣接する部位寄りの方向を向いて開口していることを意味するものである。したがって、吸入ポート（２５）が内周面（１９ｃ）の中心（Ｏ）を向いて開口しているものは除かれる。

本発明は、具体的には、コンプレッサ部（１１）は円筒状のコンプレッサハウジング（１４）を有し、
コンプレッサハウジング（１４）の内周面（１４ａ）には、コンプレッサハウジング（１４）の径外方側に向かって窪んだコンプレッサハウジング溝（２８ａ）が、溝（２８）と連続して形成されている。

これにより、螺旋状の溝（２８）を流れる流体が、その流れ方向を大きく変えることなくコンプレッサハウジング溝（２８ａ）を介してコンプレッサハウジング（１４）内に吸入される。このため、流体流れに乱れや澱みが発生することをより抑制することができ、圧力損失をより抑制することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１は、電動コンプレッサの部分断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、電動コンプレッサの模式的な斜視図である。

本実施形態は、本発明による電動コンプレッサを、冷凍サイクルの冷媒を圧縮する冷凍サイクル用電動コンプレッサ１０に適用したものである。電動コンプレッサ１０は、凝縮器、減圧器及び蒸発器（いずれも図示せず）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。

図１に示すように、電動コンプレッサ１０は、冷媒を圧縮するコンプレッサ部１１、コンプレッサ部１１を回転駆動するモータ部１２、及び、モータ部１２に駆動電流を供給する駆動回路部１３から構成されている。

電動コンプレッサ１０は全体として略円筒形状を有しており、その軸方向一端部（図１の左端部）にコンプレッサ部１１が配置され、軸方向他端部（図１の右端部）にモータ部１２が配置され、径外方側部位（図１の上方側部位）に駆動回路部１３が配置されている。

コンプレッサ部１１はスクロール型コンプレッサであって、略円筒状のコンプレッサハウジング１４内に固定スクロールと可動スクロールとからなる一対のスクロール１５を収納している。なお、図１では、図示の都合上、スクロール１５を簡略化して図示している。

スクロール１５はモータ部１２の回転軸１６からの回転駆動力によって旋回し、吸入口１７から冷媒を吸入、圧縮する。そして、圧縮後の冷媒を吐出口１８から吐出する。

モータ部１２は、モータハウジング１９内に回転軸１６、モータハウジング１９、ロータ２０、ステータコア２１及びステータコイル２２を収納した構成になっている。モータハウジング１９は、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。なお、モータハウジング１９は、本発明におけるハウジングに該当するものである。

回転軸１６は、モータハウジング１９の軸方向と平行に延びており、両端部が軸受け２３、２４により回転自在に支持されている。軸受け２３は、モータハウジング１９の軸方向一端側（図１の左端側）を塞ぐように形成された壁面１９ａに支持されている。軸受け２４は、モータハウジング１９の軸方向他端側（図１の右端側）を塞ぐように形成された壁面１９ｂに支持されている。

ロータ２０は、永久磁石からなり、筒状に形成されているものであって、回転軸１６にの外周面に固定されている。ロータ２０は、ステータコア２１から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１６とともに回転する。

ステータコア２１は、ロータ２０の径外方側に配置され、モータハウジング１９内において環状に形成されている。ステータコア２１は、磁性体からなるもので、モータハウジング１９の内周面１９ｃに支持されている。

モータハウジング１９内に冷媒を吸入するための吸入ポート２５は、モータハウジング１９のうちコンプレッサ部１１と反対側（図１の右方側）の部位に設けられている。

図２に示すように、吸入ポート２５は、モータハウジング１９内において、モータハウジング１９の内周面１９ｃの周方向に沿うように開口している。

ここで、「吸入ポート２５がモータハウジング１９の内周面１９ｃの周方向に沿うように開口する」とは、吸入ポート２５が、内周面１９ｃの中心Ｏよりも、内周面１９ｃのうち吸入ポート２５と隣接する部位寄りの方向を向いて開口していることを意味するものである。したがって、吸入ポート２５が内周面１９ｃの中心Ｏを向いて開口しているものは除かれる。

モータハウジング１９内の冷媒をコンプレッサ部１１側に流出させる流出口２６は、モータハウジング１９のうちコンプレッサ部１１側の端部（図１の左端部）に設けられている。

図３に示すように、モータハウジング１９の内周面１９ｃのうち駆動回路部１３側の部位とステータコア２１との間には隙間２７が形成されている。この隙間２７は吸入ポート２５から吸入された冷媒を図１の矢印ａのように流出口２６側へと流す第１の冷媒通路を構成している。なお、図示の都合上、図２、図３では、隙間２７の図示を省略している。

また、モータハウジング１９の内周面１９ｃには、モータハウジング１９の外周面１９ｄ側に向かって窪んだ溝２８が、吸入ポート２５から流出口２６にわたって螺旋状に延びて形成されている。この螺旋状の溝２８は、吸入ポート２５から吸入された冷媒を図３の矢印ｂのように流出口２６側へと流す第２の冷媒通路を構成している。

本例では、螺旋状の溝２８の幅方向寸法Ｗ（図３）が溝２８の全長にわたって一定になっている。ここで、溝２８の幅方向寸法Ｗとは、溝２８の延びる方向と直交する方向における幅寸法のことを意味している。

コンプレッサハウジング１４の内周面１４ａには、コンプレッサハウジング１４の径外方側に向かって窪んだコンプレッサハウジング溝２８ａが、螺旋状の溝２８と連続して形成されている。このコンプレッサハウジング溝２８ａを介して、モータ部１２の流出口２６とコンプレッサ部１１の吸入口１７とが連通している。

モータハウジング１９の外周面１９ｄに配置される駆動回路部１３は、少なくともインバータ素子２９を有する駆動回路をケーシング３０内部に収納して構成されている。駆動回路部１３のうちインバータ素子２９は、溝２８に対してモータハウジング１９の径外方側（図１では上方側）に配置されている。本例では、図１の上方側から見たときに、インバータ素子２９の全体が溝２８と重合している。

なお、図１では、図示の都合上、駆動回路部１３のうちインバータ素子２９及びケーシング３０のみを図示している。

次に、本実施形態の電動コンプレッサ１０の作動について説明する。まず、駆動回路部１３が電源投入されて、モータ部１２のステータコイル２２に対して駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア２１から回転磁界が発生するため、ロータ２０に対して回転力が発生する。すると、ロータ２０が回転軸１６とともに回転する。したがって、コンプレッサ部１１は、回転軸１６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。

具体的には、蒸発器側からの冷媒がモータハウジング１９の吸入ポート２５を通じてモータ部１２内に吸入され、モータ部１２内に吸入された吸入冷媒が矢印ａ、ｂのように空隙２７及び螺旋状の溝２８を流れる。

空隙２７及び螺旋状の溝２８を流れた冷媒は、図１中の矢印に示すように流出口２６、コンプレッサハウジング溝２８ａ及び吸入口１７を介してコンプレッサ部１１に吸入され、圧縮される。そして、圧縮後の冷媒が吐出口１８から凝縮器側に吐出される。

このとき、駆動回路部１３は作動に伴って熱を発生するが、空隙２７を流れる冷媒がモータハウジング１９を介して駆動回路部１３を冷却する。

さらに、本実施形態では、インバータ素子２９直下の螺旋状の溝２８を流れる冷媒によってインバータ素子２９を冷却する。このため、駆動回路部１３の中でも特に熱に弱いインバータ素子２９の冷却性を向上することができる。

ここで、吸入ポート２５がモータハウジング１９内においてモータハウジング１９の内周面１９ｃの周方向に沿うように開口しているので、吸入ポート２５からモータハウジング１９内に吸入された冷媒は図２の矢印ｃのようにモータハウジング１９の内周面１９ｃとステータコイル２２との間を内周面１９ｃに沿ってスムーズに流れる。このため、冷媒がステータコイル２２に衝突することを抑制できる。

そして、溝２８が吸入ポート２５から流出口２６に向かって螺旋状に延びて形成されているので、内周面１９ｃに沿って流れる冷媒は図３の矢印ｂのようにその流れ方向を大きく変化させることなく螺旋状の溝２８をスムーズに流れる。

つまり、本実施形態によると、モータ部１２内において冷媒流れに乱れや澱みが発生することを抑制することができるので、冷媒の圧力損失を抑制することができる。

以上の効果が合わさることによって、モータ部１２における圧力損失を抑制しつつ、インバータ素子２９の冷却性を向上することができる。

また、本実施形態によると、図１の上方側から見たときに、インバータ素子２９の全体が溝２８と重合しているので、インバータ素子２９の冷却性をより向上できる。

また、本実施形態によると、螺旋状の溝２８は、その幅方向寸法Ｗがその全長にわたって一定になっているので、螺旋状の溝２８において冷媒流れに乱れや澱みが発生することを抑制することができる。この結果、冷媒の圧力損失をより抑制することができる。

また、本実施形態によると、コンプレッサハウジング溝２８ａを螺旋状の溝２８と連続して形成しているので、螺旋状の溝２８を流れる冷媒が、その流れ方向を大きく変えることなくコンプレッサハウジング溝２８ａを流れることができる。このため、冷媒流れに乱れや澱みが発生することをより抑制することができるので、圧力損失をより一層抑制することができる。

また、本実施形態では、吸入ポート２５をモータハウジング１９の外周面１９ｄに設けている。このため、上記特許文献１のようにモータハウジングの軸方向一端側（コンプレッサ部と反対側）を塞ぐ壁面に吸入ポートを設ける場合と比較して、モータハウジングの軸方向（図１の左右方向）における電動コンプレッサ１０の体格を小型化できる。

（他の実施形態）
なお、上記一実施形態では、図１の上方側から見たときに、インバータ素子２９の全体が溝２８と重合しているが、インバータ素子２９の一部のみが溝２８と重合していてもよい。

また、上記一実施形態では、電動コンプレッサ１０を車両空調装置用の冷凍サイクル装置に適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、他の種々の電動コンプレッサに適用が可能である。例えば、定置型空調装置の冷凍サイクル装置、給湯器の冷凍サイクル装置等に適用が可能である。

さらには、冷媒を圧縮する電動コンプレッサのみならす、他の種々の流体を圧縮する電動コンプレッサに適用が可能である。

本発明の第１実施形態による電動コンプレッサの部分断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態による電動コンプレッサの模式的な斜視図である。

符号の説明

１１…コンプレッサ部、１２…モータ部、１３…駆動回路部、
１４…コンプレッサハウジング、１４ａ…コンプレッサハウジングの内周面、
１７…吸入口、１９…モータハウジング、１９ｃ…内周面、１９ｄ…外周面、
２５…吸入ポート、２８…溝、２８ａ…コンプレッサハウジング溝、
２９…インバータ素子。

Claims (2)

1. 流体を圧縮するコンプレッサ部（１１）と、
   円筒状のモータハウジング（１９）を有し、前記コンプレッサ部（１１）を回転駆動するモータ部（１２）と、
   少なくともインバータ素子（２９）を有し、前記モータ部（１２）に駆動電流を供給する駆動回路部（１３）とを備え、
   前記コンプレッサ部（１１）が前記モータハウジング（１９）の軸方向一端側に配置され、
   前記駆動回路部（１３）が前記モータハウジング（１９）の外周面（１９ｄ）に配置され、
   前記モータハウジング（１９）には、前記流体を吸入するための吸入ポート（２５）が形成され、
   前記吸入ポート（２５）は、前記モータハウジング（１９）内において、前記モータハウジング（１９）の内周面（１９ｃ）の周方向に沿うように開口し、
   前記内周面（１９ｃ）には、前記モータハウジング（１９）の径外方側に向かって窪んだ溝（２８）が前記吸入ポート（２５）から前記コンプレッサ部（１１）側に向かって螺旋状に延びて形成され、
   前記インバータ素子（２９）が、前記外周面（１９ｄ）のうち前記溝（２８）の前記径外方側に位置する部位に配置されていることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記コンプレッサ部（１１）は円筒状のコンプレッサハウジング（１４）を有し、
   前記コンプレッサハウジング（１４）の内周面（１４ａ）には、前記コンプレッサハウジング（１４）の径外方側に向かって窪んだコンプレッサハウジング溝（２８ａ）が、前記溝（２８）と連続して形成されてい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。

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