JP2009203904A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】 電動コンプレッサ１００においてインバータ回路２０を良好に冷却する。
【解決手段】 電動コンプレッサ１００において断熱膜８０は、ステータコア１４の凹部１４ａの底部１４０および側部１４１ａ、１４１ｂのそれぞれを覆うように形成されている。したがって、ステータコイル１５からの熱がステータコア１４を通して冷媒流路６０内の冷媒に伝わり難くなる。これに伴い、インバータ回路２０からの熱がハウジング１の肉部１ｎを通して冷媒流路６１内の冷媒に良好に伝わることになる。このため、冷媒流路６０内の冷媒によりインバータ回路２０を良好に冷却することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサに関する。

従来、この種のコンプレッサにおいて、ハウジング、圧縮機構、ステータコア、ロータ、および駆動回路を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいて、圧縮機構は、ハウジング内に配置されて、冷媒を吸入し、圧縮、吐出する。ステータコアは、ハウジング内に収納されている。ステータコアには、ステータコイルが回巻されている。ステータコイルは駆動回路からの駆動電流が流れる。

ロータは、ステータコイルから発生する回転磁界に基づいて回転軸を介して圧縮機構を駆動する。駆動回路は、ハウジングの外壁側に装着され、ステータコイルに駆動電流を流してステータコアから回転磁界を発生させる。

ハウジングの内壁における駆動回路側とステータコアの外壁との間には、冷媒が流れる冷媒通路が設けられている。冷媒通路に流れる冷媒は、ステータコアを冷却するとともに、ハウジングの肉部を介して駆動回路を冷却する。
特開２００３−３２４９００号公報

上述のコンプレッサにおいて、冷媒通路内の冷媒は、駆動回路とステータコアとの両方を冷却するように構成されているものの、冷媒通路と駆動回路との間には、ハウジングの肉部が介在している。したがって、実際には、ステータコア側を十分に冷却できるものの、駆動回路側を十分に冷却することができない。

本発明は、上記点に鑑み、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、請求項１に係る発明では、冷媒入口（１ａ）と冷媒出口（１ｂ）とを有するハウジング（１）と、
前記ハウジング内に収納され、前記冷媒入口から流入した冷媒を圧縮して前記冷媒出口から吐出する圧縮機構（３０）と、
前記ハウジング内において回転自在に支持され、前記圧縮機構に駆動力を伝える回転軸（１２）と、
前記ハウジング内に収納され、回転軸の径方向外周側に配置されているステータコア（１４）と、
前記ハウジング内に収納され、前記ステータコアに回巻されているステータコイル（１５）と、
前記ハウジング内において前記ステータコアに対して前記回転軸の径方向中心側に配置され、前記ステータコイルから発生する回転磁界に基づいて前記回転軸を回転させるロータ（１３）と、
前記ハウジングの外壁に装着され、前記ステータコイルに駆動電流を流して前記ステータコアから回転磁界を発生させる駆動回路（２０）と、
前記ハウジングの内壁における前記駆動回路側と前記ステータコアの外壁との間に設けられ、前記圧縮機構の冷媒圧縮に伴って前記冷媒入口側から前記圧縮機構側に流れる冷媒を通過させる第１の冷媒流路（６０）と、を備え、
前記第１の冷媒流路内を流れる前記冷媒が前記ハウジングの肉部を介して前記駆動回路を冷却する電動コンプレッサであって、
前記ステータコアの外壁に対して前記第１の冷媒流路側には、前記冷媒と前記ステータコアとの間の熱伝導を妨げる断熱膜（８０）が設けられていることを特徴とする。

これにより、第１の冷媒流路内の冷媒にステータコアからの熱が伝わり難くなるので、第１の冷媒流路内の冷媒により駆動回路を良好に冷却することができる。

請求項２に係る発明では、前記駆動回路は、前記ハウジングの外壁における前記回転軸の径方向外周側に配置されており、
前記第１の冷媒流路は、前記回転軸の軸線方向に流れるように構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記ハウジングは、その軸線方向が前記回転軸の軸線方向に一致する筒状に形成されており、
前記ステータコアは、その軸線方向が前記ハウジングの軸線方向に一致する筒状に形成されており、
前記ハウジングの内周壁と前記ステータコアの外周壁との間において前記第１の冷媒流路に対して前記回転軸を中心とする円周方向にずれて設けられ、前記圧縮機構の冷媒圧縮に伴って前記冷媒入口側から前記圧縮機構側に流れる冷媒を通過させる第２の冷媒流路（６１、６２、６３）を備えており、
前記ステータコアの外周壁は、前記第２の冷媒流路内に露出するように構成されていることを特徴とする。

これにより、第２の冷媒流路に流れる冷媒により、ステータコアを良好に冷却することができる。

請求項４に係る発明では、前記ステータコアの外周壁には、前記回転軸の径方向中心側に凹んで、かつ前記回転軸の軸線方向に延びるように形成されている第１、第２の凹部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が設けられており、
前記第１の冷媒流路は、前記ハウジングの内周壁と前記第１の凹部（１４ａ）との間に設けられており、
前記第２の冷媒流路は、前記ハウジングの内周壁と前記第２の凹部（１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）との間に設けられていることを特徴とする。

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。

図１に本発明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外形を示しており、図２は図１中Ａ−Ａ断面図を示しており、図３は図１中電動コンプレッサの内部を示す断面図である。

図１に示す電動コンプレッサ１００は、自動車のエンジンルーム内に配置されている。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はハウジング１を備えている。

ハウジング１は、伝熱性の高い鉄等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。ハウジング１には、冷媒吸入口１ａおよび冷媒吐出口１ｂが設けられている。

冷媒吸入口１ａは、ハウジング１において軸線方向一方側に配置されている。冷媒吸入口１ａには、蒸発器の冷媒出口からの冷媒が流入する。冷媒吐出口１ｂはハウジング１において軸線方向他方側に配置されている。冷媒吐出口１ｂは、凝縮器の冷媒入口に向けて冷媒を吐出する。

ハウジング１の上側には脚部２が設けられている。ハウジング１の下側には脚部３、４が設けられている。脚部２、３、４には、それぞれ、ボルト５を貫通させる貫通孔が設けられている。各ボルト５は、脚部２、３、４の貫通孔に貫通した状態で、ハウジング１をエンジンの側壁に固定する。

電動コンプレッサ１００は、図２および図３に示すように、モータ部１０、インバータ回路２０、圧縮機構３０、およびインバータカバー４０から構成されている。

モータ部１０は、三相同期モータであって、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。

回転軸１２は、ハウジング１内に配置されている。回転軸１２はその軸線方向がハウジング１の軸線方向に一致している。回転軸１２は、軸受け１２、１２ｂ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圧縮機構３０に伝える。軸受け１２ａ、１２ｂは、ハウジング１により支持されている。

ロータ１３は、例えば永久磁石が埋め込まれたもので、筒状に形成されているものであって、回転軸１２に対して固定されている。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、ハウジング１内においてロータ１３（回転軸１２）に対して径方向外周側に配置されている。ステータコア１４は、その軸線方向が回転軸１２の軸線方向に一致する筒状に形成されている。ステータコア１４は、ロータ１３との間に隙間を形成している。隙間は、回転軸１２の軸線方向に並行に冷媒を流す冷媒流路１７を構成している。

ステータコア１４は、磁性体からなるもので、ハウジング１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に対して回巻されている。ステータコイル１５は後述するように回転磁界を発生する。

圧縮機構３０は、モータ部１０に対して軸線方向他方側に配置されている。圧縮機構３０は、固定スクロールと可動スクロールとから構成されるスクロール型コンプレッサであって、モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって可動スクロールを旋回させて冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

インバータ回路２０は、ハウジング１の取付面１ｃに装着されている。取付面１ｃは、ハウジング１の外周部（すなわち、回転軸１２の径方向外周側）に形成されている。本実施形態では、取付面１ｃは、ハウジング１の外周部の上側に位置する。

インバータ回路２０は、半導体素子等からなり、モータ部１０を駆動する三相電圧を発生する駆動回路を構成している。インバータカバー４０は、インバータ回路２０を覆うように形成されている。インバータカバー４０は、ハウジング１にネジ（図示省略）により締結されている。

ステータコア１４の外周壁には、図２に示すように、凹部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが設けられている。凹部１４ａは、回転軸１２の径方向中心側に凹んで、かつステータコア１４に対して軸線方向に並行に延びるように形成されている。同様に、凹部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、回転軸１２の径方向中心側に凹んで、かつステータコア１４に対して軸線方向に並行に延びるように形成されている。

凹部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、回転軸１２を中心とする円周方向に同一間隔でずれるように配置されている。凹部１４ａは、インバータ回路２０側に配置されている。凹部１４ａは、ハウジング１の内周面との間に第１の冷媒流路６０を構成する。凹部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、ハウジング１の内周面との間に第２の冷媒流路６１、６２、６３を構成する。

ここで、凹部１４ａにおいてインバータ回路２０側には、断熱膜８０が設けられている。図２には模式的に所定の厚みを有する断熱膜８０が示されているが、実際には、断熱膜８０としては、薄膜状に形成されているものが用いられる。

断熱膜８０は、凹部１４ａの底部１４０および側部１４１ａ、１４１ｂを覆うように形成されている。すなわち、断熱膜８０は、軸線方向から視て略断面コ字状に形成されている。断熱膜８０は、冷媒とステータコア１４との間の熱伝達を妨げる。

断熱膜８０は、冷媒に融けている潤滑油に対する耐食性が強く、かつ高温度高圧に耐え得る材料が用いられ、例えば、ビスマス（金属系）、セラミックス（無機高分子）、ポリイミド（有機無機高分子）などを用いることができる。断熱膜８０としては、特に、耐熱性に優れたポリイミドを用いることが好ましい。

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、モータ部１０のステータコイル１５に対して三相の駆動電流を流す。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、圧縮機構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する。

このとき、蒸発器側からの冷媒は、ハウジング１の冷媒吸入口１ａ側内に流入する。すると、この冷媒は、冷媒流路１７、６０、６１、６２、６３を通過して圧縮機構３０側に流れる。冷媒は、圧縮機構３０で圧縮され、冷媒吐出口１ｂから凝縮器側に吐出される。

一方、インバータ回路２０は、その作動に伴って熱を発生する。この熱がハウジング１の肉部１ｎ（図２、図３参照）を通して冷媒流路６０内の冷媒に伝わる。

このとき、ステータコイル１５は、三相の駆動電流の通電に伴って熱を発生するものの、断熱膜８０により冷媒流路６０内の冷媒とステータコア１４との間の熱伝達を妨げる。したがって、冷媒流路６０内の冷媒によりインバータ回路２０を冷却することになる。

また、ステータコイル１５から発生した熱は、ステータコア１４を通して冷媒流路１７、６１〜６３内の冷媒に伝わる。これにより、ステータコア１４、およびステータコイル１５を冷媒流路１７、６１〜６３内の冷媒により冷却することができる。

以上説明した本実施形態によれば、断熱膜８０は、ステータコア１４の凹部１４ａの底部１４０および側部１４１ａ、１４１ｂのそれぞれを覆うように形成されている。したがって、ステータコイル１５からの熱がステータコア１４を通して冷媒流路６０内の冷媒に伝わり難くなる。これに伴い、インバータ回路２０からの熱がハウジング１の肉部１ｎを通して冷媒流路６１内の冷媒に良好に伝わることになる。このため、冷媒流路６０内の冷媒によりインバータ回路２０を良好に冷却することができる。

本実施形態では、断熱膜８０は、ステータコア１４の凹部１４ａにだけ設けており、ステータコア１４は、冷媒流路１７、６１〜６３のそれぞれの内側に露出している。このため、冷媒流路１７、６１、６２、６３内の冷媒によりステータコア１４を良好に冷却することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、電動コンプレッサ１００は、車両空調装置用の冷凍サイクル装置に適用された例について説明したが、これに限らず、設置型の車両空調装置の冷凍サイクル装置に適用してもよく、或いは、給湯機の冷凍サイクル装置に適用してもよい。

本発明の電動コンプレッサの一実施形態の外形を示す図である。 図１中Ａ−Ａ断面図である。 図１の電動コンプレッサの断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ 冷媒吸入口
１ｂ 冷媒吐出口
１０ モータ部
２０ 圧縮機構
１２ 回転軸
１３ ロータ、
１４ ステータコア
１４ａ 凹部
１４ｂ 凹部
１４ｃ 凹部
１４ｄ 凹部
１５ ステータコイル
２０ インバータ回路
３０ 圧縮機構
６０ 冷媒流路
６１ 冷媒流路
６２ 冷媒流路
６３ 冷媒流路
８０ 断熱膜
１００ 電動コンプレッサ。

Claims (4)

1. 冷媒入口（１ａ）と冷媒出口（１ｂ）とを有するハウジング（１）と、
   前記ハウジング内に収納され、前記冷媒入口から流入した冷媒を圧縮して前記冷媒出口から吐出する圧縮機構（３０）と、
   前記ハウジング内において回転自在に支持され、前記圧縮機構に駆動力を伝える回転軸（１２）と、
   前記ハウジング内に収納され、回転軸の径方向外周側に配置されているステータコア（１４）と、
   前記ハウジング内に収納され、前記ステータコアに回巻されているステータコイル（１５）と、
   前記ハウジング内において前記ステータコアに対して前記回転軸の径方向中心側に配置され、前記ステータコイルから発生する回転磁界に基づいて前記回転軸を回転させるロータ（１３）と、
   前記ハウジングの外壁に装着され、前記ステータコイルに駆動電流を流して前記ステータコアから回転磁界を発生させる駆動回路（２０）と、
   前記ハウジングの内壁における前記駆動回路側と前記ステータコアの外壁との間に設けられ、前記圧縮機構の冷媒圧縮に伴って前記冷媒入口側から前記圧縮機構側に流れる冷媒を通過させる第１の冷媒流路（６０）と、を備え、
   前記第１の冷媒流路内を流れる前記冷媒が前記ハウジングの肉部を介して前記駆動回路を冷却する電動コンプレッサであって、
   前記ステータコアの外壁に対して前記第１の冷媒流路側には、前記冷媒と前記ステータコアとの間の熱伝導を妨げる断熱膜（８０）が設けられていることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記駆動回路は、前記ハウジングの外壁における前記回転軸の径方向外周側に配置されており、
   前記第１の冷媒流路は、前記回転軸の軸線方向に流れるように構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。
3. 前記ハウジングは、その軸線方向が前記回転軸の軸線方向に一致する筒状に形成されており、
   前記ステータコアは、その軸線方向が前記ハウジングの軸線方向に一致する筒状に形成されており、
   前記ハウジングの内周壁と前記ステータコアの外周壁との間において前記第１の冷媒流路に対して前記回転軸を中心とする円周方向にずれて設けられ、前記圧縮機構の冷媒圧縮に伴って前記冷媒入口側から前記圧縮機構側に流れる冷媒を通過させる第２の冷媒流路（６１、６２、６３）を備えており、
   前記ステータコアの外周壁は、前記第２の冷媒流路内に露出するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動コンプレッサ。
4. 前記ステータコアの外周壁には、前記回転軸の径方向中心側に凹んで、かつ前記回転軸の軸線方向に延びるように形成されている第１、第２の凹部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が設けられており、
   前記第１の冷媒流路は、前記ハウジングの内周壁と前記第１の凹部（１４ａ）との間に設けられており、
   前記第２の冷媒流路は、前記ハウジングの内周壁と前記第２の凹部（１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）との間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電動コンプレッサ。

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