JP2008138685A - 電動圧縮機の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両振動の影響を考慮して電動圧縮機をエンジンに取り付ける。
【解決手段】圧縮機構１１が電動モータ部１２の軸方向端部に配設された電動圧縮機１０をエンジンＥに取り付ける際に、圧縮機構１１より電動モータ部１２側をエンジンＥの重心Ｇ側に位置させるとともに、電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁をエンジンＥのクランク軸方向Ｌ₂と一致させた状態で取り付ける。これにより、電動モータ部１２に作用するエンジンＥからの加振力を小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）および車両走行電動モータを有するハイブリット車両に適用される電動圧縮機の取付構造に関するものである。

近年、エンジンから排出される排気ガスを低減するために、ハイブリット車両の研究開発が盛んに行われている。これに呼応して、ハイブリット車両に適した車両用空調装置等の車両用冷凍サイクルの研究開発も盛んに行われている。ところで、動力源としてエンジンのみを有する従来型の車両における、車両用冷凍サイクル用の圧縮機は、エンジンから駆動力を得ていたが、ハイブリット車両では、車両の走行状態によってはエンジンが停止するので、エンジンのみから駆動力を得ていたのでは、圧縮機の停止とともに冷凍サイクルも停止してしまうという不具合が発生してしまう。

そこで、ハイブリット車両の冷凍サイクルでは、電動モータ部を内蔵した電動圧縮機を使用することが望ましい。

ところで、ハイブリッド車両の場合、エンジンルームにエンジン及び走行用電動モータが収納されているため、従来型の車両に比べてエンジンルームの空きスペースが少ない。このため、電動圧縮機は、エンジンに取り付けられることが望ましい。

しかし、車両用の冷凍サイクルでは、エンジンからの車両振動が圧縮機に作用するので、エンジンのみから駆動力を得ていた従来の圧縮機を、単純に電動圧縮機に変更するのみでは、車両振動により電動圧縮機（特に電動モータ部）の損傷を招くおそれが高い。因みに、冷凍サイクルに電動圧縮機を用いた例として、冷蔵庫や家庭用空調装置等の据え置き型の冷凍サイクルがあるが、これらの冷凍サイクルは、いずれも、車両用冷凍サイクルと異なり、車両振動のごとく大きな加振力が電動圧縮機に作用しないので、据え置き型の冷凍サイクルにおける電動圧縮機の取付構造を適用することができない。

本発明は、上記点に鑑み、車両振動の影響を考慮した電動圧縮機の取付構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、内燃機関（Ｅ）および車両走行電動モータ（Ｍ）を有するハイブリット車両に適用され、流体を圧縮する圧縮機構（１１）、および圧縮機構（１１）を駆動する電動モータ部（１２）が一体になった電動圧縮機（１０）の取付構造であって、圧縮機構（１１）は、電動モータ部（１２）の軸方向端部に配設されており、圧縮機構（１１）より電動モータ部（１２）側を内燃機関（Ｅ）の重心（Ｇ）側に位置させ、内燃機関（Ｅ）のクランク軸方向（Ｌ₂）と電動モータ部（１２）の軸方向（Ｌ₁）とを一致させた状態で、電動圧縮機（１０）を内燃機関（Ｅ）に取り付けたことを特徴とする。

これにより、電動モータ部（１２）が、内燃機関（Ｅ）の振動の小さい重心（Ｇ）側に位置することとなるので、電動モータ部（１２）に作用する加振力が小さくなる。したがって、電動モータ部（１２）が損傷することを防止できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電動圧縮機の取付構造において、電動圧縮機（１０）は、クランク軸方向（L₂）に垂直な方向から見たときに、電動圧縮機（１０）の圧縮機構（１１）側が、内燃機関（Ｅ）よりも外側に突出するように取り付けられていることを特徴とするものである。請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電動圧縮機の取付構造において、圧縮機構（１１）は、電動モータ部（１２）のみから駆動力を伝達されることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機の取付構造において、電動モータ部（１２）は、略円筒状のステータコア（１２１）、ステータコア（１２１）内で回転するロータ（１２３）、並びにステータコア（１２１）及びロータ（１２３）を収納するモータハウジング（１２４）を有しており、電動圧縮機（１０）には、電動圧縮機（１０）を内燃機関（Ｅ）の一部に固定するための固定部（１３）が形成されており、固定部（１３）は、ボルト（１３２）が挿入されるボルト穴であり、さらに、固定部（１３）は、モータハウジング（１２４）のうちステータコア（１２１）に対応する部位からずれた位置に形成されていることを特徴とする。

これにより、ボルト（１３２）を締め付けた際に、モータハウジング（１２４）が歪むことに伴ってステータコア（１２１）が大きく歪むことを防止できる。また、請求項５の記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動圧縮機の取付構造において、電動圧縮機（１０）と前記内燃機関（Ｅ）との間には、隙間空間が形成されていてもよい。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
図１は、内燃機関（エンジン）Ｅと走行用電動モータＭ（図２、３参照）を有するハイブリット車両に適用される、本実施形態に係る電動圧縮機の取付構造を示す斜視図であり、図２は車両上方から見た電動圧縮機の取付構造を示す模式図であり、図３は車両前方から見た電動圧縮機の取付構造を示す模式図である。

図１〜３中、１０は車両用冷凍サイクル用の電動圧縮機１０であり、この電動圧縮機１０は、冷媒を吸入圧縮するスクロール型の圧縮機構１１と、この圧縮機構１１を駆動する電動モータ部１２とが一体になったものである。そして、電動モータ部１２のハウジングには、図１に示すように、電動圧縮機１０をエンジンＥの一部に固定するためのボルト穴（固定部）１３が４個形成されており、電動圧縮機１０は、ボルト穴１３を貫通してボルト１３２（図６（ｂ）参照）をエンジンＥのクランクケースに形成された雌ねじ穴（図示せず）に挿入することにより固定される。

このとき、電動圧縮機１０は、圧縮機構１１より電動モータ部１２側がエンジンＥの重心Ｇ側に位置するとともに、電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁ がエンジンＥのクランク軸方向Ｌ₂と一致するようにしてエンジンＥに固定される。したがって、電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁ と軸方向Ｌ₂とが互いに平行になる。なお、電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁とは、電動モータ部１２内のロータ（アーマチャ）の軸方向であり、電動モータ部１２のモータシャフトと平行な方向である。

次に、本実施形態の特徴を述べる。ところで、電動モータ部１２は、周知のごとく、ロータ（アーマチャ）やステータ等から構成されているため、一般的に圧縮機構１１より質量が大きい。このため、通常、電動圧縮機１０の重心Ｇ1 は、圧縮機構１１より電動モータ部１２側に位置する。一方、エンジンＥの振動は、エンジンＥの重心Ｇに近いほど小さくなる。

したがって、本実施形態のごとく、圧縮機構１１より電動モータ部１２側をエンジンＥの重心Ｇ側に位置させれば、電動モータ部１２の振動が小さくなるとともに電動モータ部１２に作用する加振力が小さくなるので、エンジンＥの振動によって電動モータ部１２が損傷することを防止できる。ところで、電動モータ部１２の損傷の主な原因は、振動によりロータまたはステータの巻線がズレてしまい絶縁不良してしまうことである。そこで、発明者等は、振動方向と電動モータ部１２の損傷との関係を調査したところ、電動モータ部１２の径方向に加振力を作用させた場合より、電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁に加振力を作用させた場合の方が、巻線が大きくズレてしまい、絶縁不良を招き易いことを発見した。

そして、本実施形態によれば、図４、５から明らかなようにエンジンＥの振動（加振力）が小さいクランク軸方向Ｌ₂と電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁とを一致させているので、電動モータ部１２の巻線に作用する加振力が小さくなり、絶縁不良を防止することができる。したがって、電動モータ部１２（電動圧縮機１０）の信頼性（耐久性）を向上させることができる。

（第２実施形態）
ところで、電動モータ部１２は、図６（ａ）に示すように、略円筒状のステータコア１２１、ステータコア１２１に巻かれたコイル１２２、及びステータコア１２１内で回転する永久磁石からなるマグネットロータ１２３、並びにこれら１２１〜１２３を収納するモータハウジング１２４を有して構成されている。

なお、ステータコア１２１は、けい素鋼板等の磁性材料からなる薄板を積層して構成されたものである。そして、ステータコア１２１は、モータハウジング１２４の内径側に焼きばめ（しまりばめ）にて圧入固定され、マグネットロータ１２３は、シャフト１２６に配設された軸受１２５を介してモータハウジング１２４内に回転可能に支持されている。

また、ボルト穴１３が形成されたステー部１３１は、ボルト穴１３がモータハウジング１２４のうちステータコア１２１に対応する部位（図６（ａ）のＸで示す範囲）からずれた部位に位置するように、モータハウジング１２４に一体成形されている。これにより、ボルト１３２を締め付けた際に、モータハウジング１２４が歪むことに伴ってステータコア１２１が大きく歪むことを防止できる。したがって、ステータコア１２１を構成するけい素鋼板の剥離、割れ等の不具合を防止することができる。

ところで、上述の実施形態では、クランク軸方向Ｌ₂と電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁とを一致させたが、車両の形式や大きさ等によっては、クランク軸方向Ｌ₂と電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁とを一致させた状態で電動圧縮機１０をエンジンＥに取り付けることが困難な場合がある。このような場合には、エンジンＥに発生する振動に伴って電動圧縮機１０に及ぼす加振力の方向であって、エンジンＥとボルト穴１３との接触面１３ａに平行な方向のうち加振力が小さい方向と、電動モータ部１２の軸方向Ｌ₁とを一致させるように電動圧縮機１０をエンジンＥに取り付ければよい。

また、上述の実施形態に係る電動圧縮機１０は、電動モータ部１２のみにより駆動されるものであったが、本発明は、圧縮機構１１を電動モータ部１２により駆動する場合とエンジンＥから駆動力を得て駆動する場合とを選択的に切り換えることができる、いわゆるハイブリット圧縮機をハイブリット車両のエンジン、または車両が停止する度にエンジンを停止させることによって低燃費を狙った車両のエンジンに取り付ける場合にも適用することができる。

また、上述の実施形態では、図６（ｂ）に示すように、ボルト１３２が、モータハウジング１２４をマグネットロータ１２の径方向に貫通するように設けられていたが、図７に示すように、ボルト穴１３（ステー１３１）をモータハウジング１２４のエンジンブロック側のみに形成してもよい。そして、この場合は、モータハウジング１２４にボルト１３２の締結力が作用しないので、ボルト穴１３がステータコア１２１に対応する部位に位置してもステータコアコア１２１の歪みは殆どない。

第１実施形態に係る電動圧縮機の取付構造を示す斜視図である。 車両上方から見た電動圧縮機の取付構造を示す模式図である。 車両前方から見た電動圧縮機の取付構造を示す模式図である。 エンジンのクランク軸方向の振動計測結果を示すグラフである。 エンジンのクランク軸方向と直交する上下方向の振動計測結果を示すグラフである。 （ａ）は電動モータ部の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 電動圧縮機の取付状態を示す模式図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
Ｍ 走行用電動モータ
１０ 電動圧縮機
１１ 圧縮機構
１２ 電動モータ部

Claims (5)

1. 内燃機関（Ｅ）および車両走行電動モータ（Ｍ）を有するハイブリット車両に適用され、
   流体を圧縮する圧縮機構（１１）、および前記圧縮機構（１１）を駆動する電動モータ部（１２）が一体になった電動圧縮機（１０）の取付構造であって、
   前記圧縮機構（１１）は、前記電動モータ部（１２）の軸方向端部に配設されており、
   前記圧縮機構（１１）より前記電動モータ部（１２）側を前記内燃機関（Ｅ）の重心（Ｇ）側に位置させ、前記内燃機関（Ｅ）のクランク軸方向（Ｌ₂）と前記電動モータ部（１２）の軸方向（Ｌ₁）とを一致させた状態で、前記電動圧縮機（１０）を前記内燃機関（Ｅ）に取り付けたことを特徴とする電動圧縮機の取り付け構造。
2. 前記電動圧縮機（１０）は、前記クランク軸方向（L₂）に垂直な方向から見たときに、前記電動圧縮機（１０）の前記圧縮機構（１１）側が、前記内燃機関（Ｅ）よりも外側に突出するように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機の取付構造。
3. 前記圧縮機構（１１）は、前記電動モータ部（１２）のみから駆動力を伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動圧縮機の取付構造。
4. 前記電動モータ部（１２）は、略円筒状のステータコア（１２１）、前記ステータコア（１２１）内で回転するロータ（１２３）、並びに前記ステータコア（１２１）及び前記ロータ（１２３）を収納するモータハウジング（１２４）を有しており、
   前記電動圧縮機（１０）には、前記電動圧縮機（１０）を前記内燃機関（Ｅ）の一部に固定するための固定部（１３）が形成されており、
   前記固定部（１３）は、ボルト（１３２）が挿入されるボルト穴であり、
   さらに、前記固定部（１３）は、前記モータハウジング（１２４）のうち前記ステータコア（１２１）に対応する部位からずれた位置に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機の取付構造。
5. 前記電動圧縮機（１０）と前記内燃機関（Ｅ）との間には、隙間空間が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動圧縮機の取付構造。

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