JP2008184995A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】電動コンプレッサ１００において、ハウジング１０の耐圧強度を確保しつつ、インバータ装置２００を十分に冷却することができる。
【解決手段】電動コンプレッサ１００において、コンプレッサ部６０の駆動に伴って、冷媒吸入孔１１を介して冷媒がハウジング１０内に吸入される。このとき、冷媒が冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄに流れることが遮蔽部８０によって遮蔽されるので、冷媒が冷媒流路２１ｃにだけ流れる。したがって、冷媒流路２１ｃ内を流れる冷媒によりインバータ装置２００を冷却することができる。ステータコア２０には回転方向に並ぶ冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設けられているので、ハウジング１０とステータコア２０との間において回転方向の応力分布の偏りを小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジング内を流れる冷媒により駆動装置を冷却する電動コンプレッサに関する。

従来、電動コンプレッサにおいて、冷媒吸入口および冷媒吐出口を有するハウジングと、冷媒吸入口を介して吸入される冷媒を圧縮して冷媒吐出口から吐出する圧縮部と、圧縮部を駆動する回転軸を有して回転磁界に基づいて回転軸を回転させる回転力を発生するロータと、ロータに対して回転磁界を与えるステータコアと、通電により回転磁界を発生するステータコイルと、を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１には、ハウジングに対するステータコアの固定について記載されてないが、一般的には、焼き嵌めによりハウジングに対してステータコアが固定されている。
特開２００４−１８３４９９号公報

本発明者は、ステータコイルに通電するインバータ装置をハウジングの外側に装着して、ハウジング内を流れる冷媒によりインバータ装置を冷却することについて検討したところ、次のような問題点が分かった。

例えば、インバータ装置の近傍に軸方向に延びる冷媒通路を１つだけ設ければ、この１つの冷媒通路を流れる冷媒によりインバータ装置を冷却することができるが、ハウジングとステータコアとを焼き嵌めにより固定する場合には、ハウジングとステータコアとの間において回転方向の応力分布の偏りが大きくなる。

換言すれば、ハウジングに対してステータコアから加わる力（圧力）においてその回転方向の分布の偏りが大きくなる。このため、ハウジングにおいて、ステータコアから加わる力（圧力）が大きな部位では、ハウジングの割れの恐れを生じる。すなわち、ハウジングの耐圧強度が低下することになる。

これに対して、ハウジングとステータコアとの間において複数の冷媒通路を設け、複数の冷媒通路を回転方向に配列することが考えられる。この場合には、ハウジングとステータコアとの間において回転方向の応力分布の偏りを小さくすることができるので、ハウジングの耐圧強度を高めることができる。

しかし、インバータ装置（駆動回路）の近傍の１つの冷媒通路だけでなく、その他の冷媒通路にも冷媒が流れるため、当該近傍の１つの冷媒通路に流れる冷媒量が減り、インバータ装置を十分に冷却することができなくなる可能性がある。

本発明は、上記点に鑑み、ハウジングの耐圧強度を確保しつつ、駆動回路を十分に冷却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、冷媒吸入口（１１）および冷媒吐出口（１２）を有するハウジング（１０）と、ハウジング内に収納され、冷媒吸入口を介して吸入される冷媒を圧縮して冷媒吐出口から吐出する圧縮部（６０）と、ハウジング内に収納され、圧縮部を駆動する回転軸（４０）を有し、回転磁界に基づいて回転軸を回転させる回転力を発生するロータ（３０）と、ハウジング内に嵌め込まれて、ロータに対して回転磁界を与えるステータコア（２０）と、ステータコアに回巻きされ、通電により回転磁界を発生するステータコイル（２３）と、ハウジングの外側に装着され、ステータコイルに通電する駆動回路（２００）と、ハウジングとステータコアとの間にて回転方向に並べられるように設けられ、冷媒がそれぞれ軸方向に流れる複数の冷媒流路（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）と、を備え、複数の冷媒流路のうち１つの冷媒流路がハウジングを介して駆動回路に対向するように配置されており、複数の冷媒流路のうち１つの冷媒流路以外の他の冷媒流路に冷媒吸入口からの冷媒が流れることを抑制する抑制部材（８０）を備えることを第１の特徴とする。

したがって、前記１つの冷媒流路を流れる冷媒量を増やすことができるので、駆動回路を冷却することができるので、駆動回路を十分に冷却できる。

また、ハウジングとステータコアとの間にて複数の冷媒流路が回転方向に並べられるように設けられているので、ハウジングとステータコアとの間において回転方向の応力分布の偏りを小さくすることができる。

以上により、ハウジングの耐圧強度を確保しつつ、駆動回路を十分に冷却できる。

本発明は、冷媒吸入口（１１）および冷媒吐出口（１２）を有するハウジング（１０）と、ハウジング内に収納され、冷媒吸入口を介して吸入される冷媒を圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮部（６０）と、ハウジング内に収納され、前記圧縮部を駆動する回転軸（４０）を有し、回転磁界に基づいて前記回転軸を回転させる回転力を発生するロータ（３０）と、前記ハウジング内に嵌め込まれて、前記ロータに対して前記回転磁界を与えるステータコア（２０）と、前記ステータコアに回巻きされ、通電により前記回転磁界を発生するステータコイル（２３）と、前記ハウジングの外側に装着され、前記ステータコイルに通電する駆動回路（２００）と、前記ハウジングと前記ステータコアとの間にて回転方向に並べられるように設けられ、前記冷媒がそれぞれ軸方向に流れる複数の冷媒流路（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）と、を備え、前記複数の冷媒流路のうち１つの冷媒流路（２１ｃ）が前記ハウジングを介して前記駆動回路に対向するように配置されており、前記冷媒吸入口からの冷媒を前記１つの冷媒流路に案内する冷媒案内通路（３１０）を備えることを第２の特徴とする。

したがって、前記１つの冷媒流路を流れる冷媒量を増やすことができるので、駆動回路を冷却することができるので、駆動回路を十分に冷却できる。

また、ハウジングとステータコアとの間にて複数の冷媒流路が回転方向に並べられるように設けられているので、ハウジングとステータコアとの間において回転方向の応力分布の偏りを小さくすることができる。

以上により、ハウジングの耐圧強度を確保しつつ、駆動回路を十分に冷却できる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄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。

（第１実施形態）
図１〜図３に本発明の車両空調装置用の電動コンプレッサの第１実施形態を示す。図１は電動コンプレッサの内部構成を示している断面図、図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ断面図である。

本実施形態の電動コンプレッサ１００は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、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、インバータ装置２００が一体化されたもので、自動車のエンジンルーム内において、走行用エンジンの側壁に固定されている。

具体的には、電動コンプレッサ１００は、図１に示すように、ハウジング１０、ステータコア２０、ロータ３０、回転軸４０、軸受け５０、コンプレッサ部６０、および遮蔽部８０を備えている。

ハウジング１０は、図１に示すように、鉄、アルミニウム等の金属材料から略筒状に成形されたものであり、ハウジング１０の外表面の上側には、取付け平面部１３が設けられている。取付け平面部１３には、インバータ装置２００が装着されている。インバータ装置２００は、カバーケース１５と取付け平面部１３との間に狭持されている。カバーケース１５は、取付け平面部１３に対してネジ等の締結部材により固定されている。

ハウジング１０は、冷媒吸入孔１１、および冷媒吐出孔１２を備えている。冷媒吸入孔１１は、蒸発器側からの冷媒を吸入する孔部であって、軸方向一端側（図１中右側）に設けられている。冷媒吐出孔１２は、凝縮器に向けて冷媒を吐出する孔部であって、軸方向他端側（図１中左側）の蓋部１０ａに設けられている。

ステータコア２０は、ハウジング１０内に収納されており、ステータコア２０は、フェライト等の磁性体材料からなる略筒状部材である。ステータコア２０のうち径方向中間部には、図２に示すように、複数（図２中では１８個）の中空部２４が設けられており、各中空部２４は、それぞれ、軸線方向に延びるように形成されている。

各中空部２４のそれぞれに隣接してスロット２２がそれぞれ形成されており、各スロット２２は、径方向に向けて突出するように形成されている。各スロット２２のそれぞれには、ステータコイル２３が中空部２４を通るように回巻きされている。

ステータコイル２３は、密着端子（図示省略）を介してインバータ装置２００に接続されており、ステータコイル２３はインバータ装置２００から通電されて、回転磁界を発生する。

ステータコア２０のうち径方向外側には、複数（図２中では４個）の冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設けられており、冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、それぞれ、軸線方向に延びるように形成されている。冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、それぞれ径外方向に開口するように形成されている。冷媒流路２１ｃは、ハウジング１０を介してインバータ装置２００に対向するように形成されている。

ロータ３０は、ステータコア２０の径方向内側に配置されており、ロータ３０は、ステータコイル２３から発生する回転磁界に応じて回転力を発生する。回転軸４０は、ロータ３０に貫通した状態で、ロータ３０に固定されている。軸受け５０は、他の軸受け（図示省略）とともに、回転軸４０を回転自在に支持する。 ここで、軸受け５０は、図１に示すように、ハウジング１０の軸方向一端側の側壁部１６のボス部１６ａ内に嵌合されている。ボス部１６ａは、軸方向他端側に突出するとともに環状に形成されている。

遮蔽部８０は、樹脂材料からなる略扇状部材であって、ステータコア２０とハウジング１０の軸方向一端側の側壁部１６との間に配置されており、遮蔽部８０には、冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄの入口側をそれぞれ軸方向一端側から塞ぐ閉鎖部８０ｄが設けられている。図１には、冷媒流路２１ｂ、２１ｄの各閉鎖部８０ｄは省略されている。

遮蔽部８０には、回転軸４０が貫通する貫通孔８０ｂが設けられており、遮蔽部８０には、凹部８０ａが設けられており、凹部８０ａには軸受け５０およびボス部１６ａが填め込まれている。なお、遮蔽部８０は、例えば、金属材料からなる。

コンプレッサ部６０は、例えば、ロータリ型コンプレッサであり、コンプレッサ部６０は、回転軸４０の軸方向他端側に設けられ、回転軸４０の回転に伴って回転運動して冷媒を圧縮する。

次に、本実施形態の電動コンプレッサ１００の組み付けについて説明する。

まず、ハウジング１０の側壁部１６のボス部１６ａ内に軸受け５０を圧入して、側壁部１６に対して軸受け５０を固定する。

次に、ハウジング１０内に遮蔽部８０を収納して遮蔽部８０の凹部８０ａ内に軸受け５０およびボス部１６ａを圧入して、遮蔽部８０をハウジング１０の側壁部１６に固定する。

次に、ハウジング１０に対してステータコア２０およびステータコイル２３を入れ、ハウジング１０に対してステータコア２０を焼き嵌めにより固定する。

一方、ロータ３０、回転軸４０、およびコンプレッサ部６０を、予め一体化しておき、この一体化したロータ３０、回転軸４０、およびコンプレッサ部６０をハウジング１０に収納する。その後、ハウジング１０の開口部を蓋部１０ａにより閉じる。

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、ステータコイル２３はインバータ装置２００から通電されて、回転磁界を発生する。このため、ロータ３０は、ステータコイル２３から発生する回転磁界に応じて回転軸４０の回転力を発生する。すると、この回転力によりコンプレッサ部６０が駆動される。

これに伴い、冷媒が冷媒吸入孔１１を介してハウジング１０内に吸入される。このとき、冷媒が冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄに流れることが遮蔽部８０によって遮蔽される。このため、冷媒吸入孔１１からの冷媒が冷媒流路２１ｃにだけ流れる。そして、この冷媒流路２１ｃを通過した冷媒は、コンプレッサ部６０により圧縮され、冷媒吐出孔１２から凝縮器に向けて吐出される。

以上説明した本実施形態によれば、コンプレッサ部６０の駆動に伴って、冷媒吸入孔１１を介して冷媒がハウジング１０内に吸入される。このとき、冷媒が冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄに流れることが遮蔽部８０によって遮蔽されるので、冷媒が冷媒流路２１ｃにだけ流れる。したがって、冷媒流路２１ｃ内を流れる冷媒によりインバータ装置２００を冷却することができる。

ここで、ステータコア２０には回転方向に並ぶ冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設けられているので、ハウジング１０とステータコア２０との間において回転方向の応力分布の偏りを小さくすることができる。

以上により、ハウジング１０の耐圧強度を確保しつつ、インバータ装置２００を十分に冷却することができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、ハウジング１０と遮蔽部８０とをそれぞれ別々の部品とした例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、ハウジング１０と遮蔽部８０とを一体化した例について説明する。

図４に電動コンプレッサの内部構成を示している断面図、図５は図１中のＣ−Ｃ断面図である。具体的には、遮蔽部８０は、図４、図５に示すように、ハウジング１０の側壁部１６からステータコア２０側に突出して形成されている。

（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、ハウジング１０と遮蔽部８０とを圧入により固定した例について説明したが、これに代えて、本第３実施形態では、図６に示すように、遮蔽部８０とステータコイル２３とを圧入により固定した例について説明する。

具体的には遮蔽部８０には凹部８５が設けられ、この凹部８５にはステータコイル２３のうち遮蔽部８０側部分が圧入されて、遮蔽部８０とステータコイル２３とが固定されている。

（第４実施形態）
上述の第１実施形態では、遮蔽部８０としては、冷媒が冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄに流れることを遮蔽するように形成したものを用いた例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄだけでなく、ロータ３０およびステータコア２０の間の隙間３００にも冷媒が流入しないように遮蔽部８０を形成する。

図７に電動コンプレッサの内部構成を示している断面図、図８は図１中のＤ−Ｄ断面図である。具体的には、遮蔽部８０は、冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄ、および隙間３００を軸方向一端側から塞ぐように形成されている。

（第５実施形態）
上述の第１〜４実施形態では、遮蔽部８０としては、冷媒が冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄに流れることを遮蔽するように形成したものを用いた例について説明したが、これに代えて、本第５実施形態では、図９、図１０に示すように、冷媒吸入孔１１から吸入された冷媒を冷媒流路２１ｃに案内する案内配管３１０を設ける。

これにより、冷媒吸入孔１１からの冷媒を冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｄに流すことなく、冷媒流路２１ｃにだけ流すことができるので、冷媒流路２１ｃ内を流れる冷媒によりインバータ装置２００を冷却することができる。

ここで、上述の第１実施形態と同様、ステータコア２０には回転方向に並ぶ冷媒流路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設けられているので、ハウジング１０とステータコア２０との間において回転方向の応力分布の偏りを小さくすることができる。

以上により、ハウジング１０の耐圧強度を確保しつつ、インバータ装置２００を十分に冷却することができる。

（他の実施形態）
上述の各実施形態では、本発明の電動コンプレッサを車両空調装置に適用した例について説明したが、これに代えて、本発明の電動コンプレッサを各種の産業機器に適用してもよい。

本発明の第１実施形態の電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 図１中Ａ−Ａ断面図である。 図１中Ｂ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態の電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 図１中Ｃ−Ｃ断面図である。 本発明の第３実施形態の電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 本発明の第４実施形態の電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 図７中Ｄ−Ｄ断面図である。 本発明の第５実施形態の電動コンプレッサの内部構成を示す図である。 図９中Ｅ−Ｅ断面図である。

符号の説明

１１…冷媒吸入孔、１０…ハウジング、２０…ステータコア、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ…冷媒流路、
６０…コンプレッサ部、８０…遮蔽部、１００…電動コンプレッサ、
２００…インバータ装置。

Claims (6)

1. 冷媒吸入口（１１）および冷媒吐出口（１２）を有するハウジング（１０）と、
   前記ハウジング内に収納され、前記冷媒吸入口を介して吸入される冷媒を圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮部（６０）と、
   前記ハウジング内に収納され、前記圧縮部を駆動する回転軸（４０）を有し、回転磁界に基づいて前記回転軸を回転させる回転力を発生するロータ（３０）と、
   前記ハウジング内に嵌め込まれて、前記ロータに対して前記回転磁界を与えるステータコア（２０）と、
   前記ステータコアに回巻きされ、通電により前記回転磁界を発生するステータコイル（２３）と、
   前記ハウジングの外側に装着され、前記ステータコイルに通電する駆動回路（２００）と、
   前記ハウジングと前記ステータコアとの間にて回転方向に並べられるように設けられ、前記冷媒がそれぞれ軸方向に流れる複数の冷媒流路（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）と、を備え、
   前記複数の冷媒流路のうち１つの冷媒流路が前記ハウジングを介して前記駆動回路に対向するように配置されており、
   前記複数の冷媒流路のうち前記１つの冷媒流路以外の他の冷媒流路に前記冷媒吸入口からの冷媒が流れることを抑制する抑制部材（８０）を備えることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記抑制部材は、前記ハウジングのうち軸方向一端側と前記ステータコアとの間に配置されており、
   前記ハウジングのうち軸方向一端側内壁には、前記抑制部材に向けて突出する突出部（１６ａ）が設けられ、
   前記抑制部材は前記突出部が圧入される凹部（８０ａ）を備えており、
   前記凹部に対する前記突出部の圧入により、前記抑制部材が前記ハウジングに固定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。
3. 前記突出部は、前記回転軸を囲むように形成される環状突出部であり、
   前記環状突出部の内側空所内に填め込まれ、前記回転軸を回転自在に支持する軸受け（５０）を備え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. 前記抑制部材は、前記ハウジングのうち軸方向一端側と前記ステータコアとの間に配置されており、
   前記抑制部材には、前記ステータコイルのうち前記抑制部材側部分が圧入される凹部（８５）が設けられており、
   前記凹部に対して前記ステータコイルの前記抑制部材側部分が圧入されることにより、前記抑制部材が前記ステータコイルに固定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。
5. 冷媒吸入口（１１）および冷媒吐出口（１２）を有するハウジング（１０）と、
   前記ハウジング内に収納され、前記冷媒吸入口を介して吸入される冷媒を圧縮して前記冷媒吐出口から吐出する圧縮部（６０）と、
   前記ハウジング内に収納され、前記圧縮部を駆動する回転軸（４０）を有し、回転磁界に基づいて前記回転軸を回転させる回転力を発生するロータ（３０）と、
   前記ハウジング内に嵌め込まれて、前記ロータに対して前記回転磁界を与えるステータコア（２０）と、
   前記ステータコアに回巻きされ、通電により前記回転磁界を発生するステータコイル（２３）と、
   前記ハウジングの外側に装着され、前記ステータコイルに通電する駆動回路（２００）と、
   前記ハウジングと前記ステータコアとの間にて回転方向に並べられるように設けられ、前記冷媒がそれぞれ軸方向に流れる複数の冷媒流路（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）と、を備え、
   前記複数の冷媒流路のうち１つの冷媒流路（２１ｃ）が前記ハウジングを介して前記駆動回路に対向するように配置されており、
   前記冷媒吸入口からの冷媒を前記１つの冷媒流路に案内する冷媒案内通路（３１０）を備えることを特徴とする電動コンプレッサ。
6. 前記ステータコアは、前記ハウジングに対して焼き嵌めにより固定され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。

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