JP2009287492A - Electric compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両空調用の冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機に関する。 The present invention relates to an electric compressor applied to a refrigeration cycle apparatus for vehicle air conditioning.
従来の車両空調用の冷凍サイクル装置に適用される圧縮機は、例えば特許文献1に記載のように、車両エンジンからベルトを介して動力が伝達されるプーリと、プーリからの動力により駆動する圧縮機構とから構成されるエンジン駆動式圧縮機が採用されていた。 A compressor applied to a conventional refrigeration cycle device for vehicle air conditioning is, for example, as disclosed in Patent Document 1, a pulley that transmits power from a vehicle engine via a belt, and a compression that is driven by power from the pulley. An engine-driven compressor composed of a mechanism was employed.
ところで、近年、エンジンによる環境への影響を低減するといった観点等から、ハイブリッド自動車等において、エンジンの駆動力が不必要な時にエンジン停止させている。しかし、エンジン駆動式圧縮機では、エンジン停止とともに圧縮機も停止するため、車両用空調装置の圧縮機としてエンジン停止中等においても作動可能な電動圧縮機の開発が種々行なわれている(例えば、特許文献2〜4)。 By the way, in recent years, from the viewpoint of reducing the influence of the engine on the environment, the engine is stopped when the driving force of the engine is unnecessary in a hybrid vehicle or the like. However, in the engine-driven compressor, since the compressor is stopped when the engine is stopped, various types of electric compressors that can operate even when the engine is stopped are being developed as compressors for vehicle air conditioners (for example, patents). Literature 2-4).
ここで、特許文献2では、電動圧縮機の主要構成である圧縮機構、電動機、駆動回路をシャフトの軸方向に並べて配置する構成が開示され、特許文献3では、電動圧縮機の駆動回路を圧縮機構、電動機とは別に配置する構成が開示され、さらに、特許文献4では、電動圧縮機の駆動回路をモータハウジングの側面に配置する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献2〜4に記載の電動圧縮機の体格は、従来のエンジン駆動式圧縮機に比べて、電動モータの分だけ軸方向の寸法が長くなっている。ここで、特許文献2〜4に記載の電動圧縮機では、電動モータとして、ハウジングに固定されたステータの内側にロータを配置するインナロータ型電動モータを採用しており、圧縮機構を駆動するトルクを確保するため、ステータやロータ等の構成部品を、これ以上シャフト(回転軸)の軸方向に短くすることができないという課題がある。このように、従来のインナロータ型電動モータを採用した電動圧縮機では、軸方向の寸法が長くなるため、車両への搭載性が悪いといった問題があった。 However, the dimensions of the electric compressors described in Patent Documents 2 to 4 are longer in the axial direction by the amount of the electric motor than the conventional engine-driven compressor. Here, in the electric compressors described in Patent Documents 2 to 4, an inner rotor type electric motor in which a rotor is arranged inside a stator fixed to a housing is adopted as an electric motor, and torque for driving a compression mechanism is obtained. In order to ensure, there exists a subject that components, such as a stator and a rotor, cannot be shortened further in the axial direction of a shaft (rotating shaft). As described above, the electric compressor adopting the conventional inner rotor type electric motor has a problem that the axial dimension becomes long and the mounting property to the vehicle is poor.
本発明は、上記点に鑑み、電動圧縮機の車両搭載性の向上を目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to improve vehicle mountability of an electric compressor.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、ハウジング(10)と、ハウジング(10)内に設けられ、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(20)と、ハウジング(10)内に設けられ、圧縮機構(20)にシャフト(31)を介して動力を伝達する電動モータ(30)とを備え、電動モータ(30)は、ハウジング(10)に固定されたステータ(32)と、シャフト(31)に連結され、シャフト(31)と一体に回転するロータ(33)を含んで構成され、ロータ(33)は、シャフト(31)の外周面からハウジング(10)の内周側に向けて延出する保持部(331)と、保持部(331)の延出端側に保持されるロータ磁極(332)とを有し、ロータ磁極(332)は、ステータ(32)とギャップを介して配置されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an electric compressor applied to a vehicle air-conditioning refrigeration cycle apparatus, the housing (10) and the housing (10) provided with a refrigerant. An electric motor (30) includes a compression mechanism (20) for suction and compression, and an electric motor (30) provided in the housing (10) and transmitting power to the compression mechanism (20) via the shaft (31). Includes a stator (32) fixed to the housing (10) and a rotor (33) coupled to the shaft (31) and rotating integrally with the shaft (31). A holding portion (331) extending from the outer peripheral surface of (31) toward the inner peripheral side of the housing (10), and a rotor magnetic pole (332) held on the extending end side of the holding portion (331). And rotor magnetic poles 332) is characterized in that it is arranged through the gap between the stator (32).
このように、電動モータ(30)のロータ(33)は、保持部(331)の延出端側にロータ磁極(332)が保持される構成であり、ロータ磁極(332)をシャフト(31)から離れた位置に配置している。そのため、ハウジング(10)内においてロータ(33)の径を出来る限り大きくすることができ、大きなトルクを得ることができる。 Thus, the rotor (33) of the electric motor (30) is configured such that the rotor magnetic pole (332) is held on the extending end side of the holding portion (331), and the rotor magnetic pole (332) is connected to the shaft (31). It is arranged at a position away from Therefore, the diameter of the rotor (33) can be increased as much as possible in the housing (10), and a large torque can be obtained.
このような構成の電動モータでは、従来まで車両空調用冷凍サイクル装置の電動圧縮機に採用されていた電動モータ(インナロータ型電動モータ)に比べ、ロータ(33)およびステータ(32)の軸方向の寸法を短縮した構成で、従来採用されていた電動モータと同一出力を得ることができる。 In the electric motor having such a configuration, the axial direction of the rotor (33) and the stator (32) is larger than that of the electric motor (inner rotor type electric motor) conventionally used in the electric compressor of the refrigeration cycle apparatus for vehicle air conditioning. With the configuration in which the dimensions are shortened, the same output as that of the conventionally employed electric motor can be obtained.
従って、電動モータ(30)の体格を軸方向に短縮することができ、電動圧縮機全体としての軸方向の寸法を短縮することができる。その結果、電動圧縮機の車両搭載性の向上を図ることができる。 Therefore, the physique of the electric motor (30) can be shortened in the axial direction, and the axial dimension of the entire electric compressor can be shortened. As a result, the vehicle mountability of the electric compressor can be improved.
ここで、従来のインナロータ型電動モータを採用した電動圧縮機は、シャフトを支持する軸受、電動モータが、シャフトの軸方向に並んで配置される構成であった。そのため、電動圧縮機の軸方向の寸法を短縮することができなかった。 Here, the electric compressor which employ | adopted the conventional inner rotor type | mold electric motor was the structure by which the bearing and electric motor which support a shaft are arrange | positioned along with the axial direction of a shaft. Therefore, the axial dimension of the electric compressor cannot be shortened.
そこで、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、圧縮機構(20)は、シャフト(31)の一端側に連結され、シャフト(31)の回転により冷媒を吸入圧縮するように構成され、シャフト(31)は、ハウジング(10)に固定され、圧縮機構(20)における電動モータ(30)側の端面からシャフト(31)の他端側に向かって突出するように設けられたすべり軸受け(19)により回転可能に支持され、すべり軸受け(19)は、ロータ磁極(332)の径内方側に構成されることを特徴としている。 Therefore, in the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, the compression mechanism (20) is connected to one end side of the shaft (31) and sucks and compresses the refrigerant by the rotation of the shaft (31). The shaft (31) is fixed to the housing (10) and is provided so as to protrude from the end surface on the electric motor (30) side of the compression mechanism (20) toward the other end side of the shaft (31). The sliding bearing (19) is rotatably supported by the sliding bearing (19), and the sliding bearing (19) is configured on the radially inner side of the rotor magnetic pole (332).
これにより、シャフト(31)およびロータ(33)を回転支持するすべり軸受(19)を電動モータ(30)の内部に構成できるため、その分電動圧縮機の軸方向の寸法を短縮することができる。 Thereby, since the slide bearing (19) which rotatably supports the shaft (31) and the rotor (33) can be configured inside the electric motor (30), the dimension in the axial direction of the electric compressor can be shortened accordingly. .
さらに、シャフト(31)を回転支持するすべり軸受(19)をロータ磁極(332)の径内方側に構成することにより、シャフト(31)を支持する軸受をすべり軸受(19)1つで支えることが可能となるため、部品点数低減、コスト低減にも寄与することができる。 Furthermore, the slide bearing (19) for rotating and supporting the shaft (31) is configured on the radially inner side of the rotor magnetic pole (332), so that the bearing for supporting the shaft (31) is supported by one slide bearing (19). Therefore, it is possible to contribute to the reduction of the number of parts and the cost.
また、従来のインナロータ型電動モータを採用し、圧縮機構にスクロール型のようにシャフトにクランク部が形成された電動圧縮機では、シャフトを支持する軸受、ロータ、カウンタバランス等の構成部品が、ステータ等の他の構成部品との干渉を避けるために、シャフトの軸方向に並んで配置される構成であった。そのため、電動圧縮機の軸方向の寸法を短縮することができなかった。 In addition, in an electric compressor that employs a conventional inner rotor type electric motor and has a crank portion formed on a shaft like a scroll type compression mechanism, components such as a bearing, rotor, counter balance, etc. that support the shaft are stators. In order to avoid interference with other components such as the above, the configuration is arranged side by side in the axial direction of the shaft. Therefore, the axial dimension of the electric compressor cannot be shortened.
そこで、請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、シャフト(31)の一端側には、その回転中心から径外方側に偏心した位置にクランク部(31a)が設けられ、圧縮機構(20)は、クランク部(31a)により旋回駆動される可動部(22)、およびハウジング(10)内に対して固定した固定部(21)を有し、可動部(22)の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、圧縮機構(20)における電動モータ(30)側の端面からシャフト(31)の他端側に向かうとともに、シャフト(31)の外周面に沿って突出するように設けられたすべり軸受け(19)により回転可能に支持され、クランク部(31a)は、可動部(22)の旋回運動を受ける旋回軸受(24)を介して、可動部(22)に連結され、すべり軸受(19)は、ロータ磁極(332)の径内方側に構成されることを特徴としている。
Therefore, in the invention according to
これにより、請求項2と同様にシャフト(31)およびロータ(33)を回転支持するすべり軸受(19)を電動モータ(30)の内部に構成できるため、その分電動圧縮機の軸方向の寸法を短縮することができる。さらに部品点数低減、コスト低減をはかることができる。 Accordingly, the slide bearing (19) for rotating and supporting the shaft (31) and the rotor (33) can be configured in the electric motor (30) as in the second aspect, and accordingly, the axial dimension of the electric compressor is accordingly increased. Can be shortened. Furthermore, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
一方、請求項4に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、シャフト(31)の一端側には、その回転中心から径外方側に偏心した位置にクランク部(31a)が設けられ、圧縮機構(20)は、クランク部(31a)により旋回駆動される可動部(22)、およびハウジング(10)内に対して固定した固定部(21)を有し、可動部(22)の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、シャフト(31)は、ハウジング(10)内に固定され、ロータ(33)の保持部(331)の延出端を支持するロータ軸受(18)により回転可能に支持され、クランク部(31a)は、可動部(22)の旋回運動を受ける旋回軸受(24)を介して可動部(22)に連結され、ロータ軸受(18)は、ハウジング(10)内における旋回軸受(24)の径外方側に配置されることを特徴としている。
On the other hand, in the invention described in
これにより、ロータ軸受(18)と旋回軸受(24)は、シャフト(31)の軸方向で互いに干渉することがないため、ロータ軸受(18)と旋回軸受(24)とをシャフト(31)の軸方向に近づけて配置することができる。そのため、従来までのインナロータ型電動モータのように、シャフトの軸受等が軸方向に並んで配置される構成に比べて、電動モータの軸方向の寸法を短縮することができる。 Thereby, since the rotor bearing (18) and the slewing bearing (24) do not interfere with each other in the axial direction of the shaft (31), the rotor bearing (18) and the slewing bearing (24) are connected to the shaft (31). It can be arranged close to the axial direction. Therefore, the axial dimension of the electric motor can be shortened as compared to a configuration in which shaft bearings and the like are arranged in the axial direction as in the conventional inner rotor type electric motor.
さらに、請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の発明において、クランク部(31a)と旋回軸受(24)との間には、可動部(22)がシャフト(31)周りに旋回する際に、シャフト(31)に作用する遠心力を相殺するためのカウンタバランス(23)を介在させており、カウンタバランス(23)のウェート部(23a)は、旋回軸受(24)の径外方側であって、ロータ軸受(18)の径内方側に設けられていることを特徴としている。
Furthermore, in the invention according to
これにより、ロータ軸受(18)、旋回軸受(24)、カウンタバランス(23)は、シャフト(31)の軸方向で干渉することがないため、ロータ軸受(18)、旋回軸受(24)、カウンタバランス(23)をシャフト(31)の径方向で重なるように配置することができる。そのため、さらに電動圧縮機(2)の軸方向の寸法を短縮することができる。 Thereby, since the rotor bearing (18), the slewing bearing (24), and the counter balance (23) do not interfere in the axial direction of the shaft (31), the rotor bearing (18), the slewing bearing (24), and the counter The balance (23) can be arranged so as to overlap in the radial direction of the shaft (31). Therefore, the axial dimension of the electric compressor (2) can be further shortened.
また、請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の発明において、電動モータ(30)は、ロータ磁極(332)がステータ(32)の外周に対向して配置されるアウタロータ型電動モータであることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the electric motor (30) according to any one of the first to fifth aspects, the rotor magnetic pole (332) faces the outer periphery of the stator (32). It is an outer rotor type electric motor to be arranged.
このように、電動モータ(30)をアウタロータ型電動モータとすることで、電動モータ(30)のロータ(33)およびステータ(32)の軸方向の寸法を短縮した構成で、従来採用されていた電動モータと同一出力を得ることができる。 Thus, the electric motor (30) is an outer rotor type electric motor, so that the dimensions in the axial direction of the rotor (33) and the stator (32) of the electric motor (30) are shortened and conventionally used. The same output as that of the electric motor can be obtained.
また、請求項7に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の発明において、電動モータ(30)は、ロータ磁極(332)とステータ(32)がシャフト(31)の軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップ型電動モータであることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the electric motor (30) according to any one of the first to fifth aspects, the rotor magnetic pole (332) and the stator (32) are connected to the shaft (31). It is an axial gap type electric motor arranged to face in the axial direction.
このように、ロータ磁極(332)とステータ(32)を軸方向に対向して配置することで、ロータ形状を軸方向に薄い形状とすることができる。また、アキシャルギャップ型電動モータでは、ステータ(32)のステータコア(322)に巻回されるコイルのコイルエンドが、シャフト(31)の径方向に延びる構成となる。これにより、電動モータ(30)の軸方向寸法を短縮することができる。 Thus, by arranging the rotor magnetic pole (332) and the stator (32) to face each other in the axial direction, the rotor shape can be made thin in the axial direction. In the axial gap type electric motor, the coil end of the coil wound around the stator core (322) of the stator (32) extends in the radial direction of the shaft (31). Thereby, the axial direction dimension of an electric motor (30) can be shortened.
また、請求項8に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の発明において、電動モータ(30)は、ステータ(32)のステータコア(322)内において、コイル(323)が巻回されている三次元磁束型電動モータであることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the electric motor (30) includes a coil (323) in the stator core (322) of the stator (32). Is a three-dimensional magnetic flux type electric motor wound around.
このように電動モータ(30)を三次元磁束型電動モータとすることで、電動モータ(30)をステータ(32)のステータコア(323)の軸方向両端からはみ出すコイルエンドがない電動モータとすることができるため、電動モータ(30)の軸方向の寸法を短縮することができる。 Thus, by making the electric motor (30) a three-dimensional magnetic flux type electric motor, the electric motor (30) is an electric motor that has no coil ends protruding from both axial ends of the stator core (323) of the stator (32). Therefore, the axial dimension of the electric motor (30) can be shortened.
さらに、請求項9に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の発明において、電動モータ(30)は、ロータ磁極(332)がステータ(32)のステータコア(322)の外周および内周のそれぞれに対向して配置されるデュアルロータ型電動モータであることを特徴としている。 Furthermore, in the invention according to claim 9, in the invention according to any one of claims 1 to 5, the electric motor (30) includes a rotor magnetic pole (332) of the stator core (322) of the stator (32). The present invention is characterized in that it is a dual rotor type electric motor disposed to face each of the outer periphery and the inner periphery.
このように、電動モータ(30)をデュアルロータ型電動モータとすることで、アウタロータ型電動モータよりもさらに電動モータ(30)のロータ(33)およびステータ(32)の軸方向の寸法を短縮した構成で、従来採用されていた電動モータと同一出力を得ることができる。 Thus, by making the electric motor (30) a dual rotor type electric motor, the axial dimensions of the rotor (33) and the stator (32) of the electric motor (30) are further shortened than the outer rotor type electric motor. With the configuration, it is possible to obtain the same output as that of an electric motor conventionally employed.
ところで、従来までの駆動回路を一体化した電動圧縮機では、ハウジング内において圧縮機構と電動モータを連結した後に、駆動回路を連結していた。しかし、これによると、ハウジング内に電動モータ(30)を収納し、駆動回路を連結した状態で作動確認等を行なうことになるため、作動確認等の作業が複雑となっていた。 By the way, in the conventional electric compressor in which the drive circuit is integrated, the drive circuit is connected after the compression mechanism and the electric motor are connected in the housing. However, according to this, since the electric motor (30) is housed in the housing and the operation confirmation and the like are performed in a state where the drive circuit is connected, the operation confirmation and the like are complicated.
そこで、請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の発明において、ハウジング(10)内に設けられ、電動モータ(30)と連結されて電動モータ(30)の駆動を制御する駆動回路(40)を備え、ハウジング(10)は、圧縮機構(20)と電動モータ(30)が収納される本体ハウジング(11)、および駆動回路(40)が収納される回路ハウジング(12)がシャフト(31)の軸方向に連結されて構成されており、回路ハウジング(12)には、回路ハウジング(12)内と本体ハウジング(11)内をとの間を仕切る仕切り部(12a)が形成され、電動モータ(30)は、ステータ(32)が仕切り部(12a)に固定され、仕切り部(12a)を介して駆動回路(40)に連結された後、本体ハウジング(11)内に設けられた圧縮機構(20)と連結されることを特徴としている。
Therefore, in the invention according to
このように、電動モータ(30)のステータ(32)を回路ハウジング(12)の仕切り部(11a)に固定することで、電動モータ(30)と駆動回路(40)とを連結した後、駆動回路(30)に連結された電動モータ(30)を本体ハウジング(11)内の圧縮機構(20)に連結することができる。 As described above, the stator (32) of the electric motor (30) is fixed to the partition (11a) of the circuit housing (12), so that the electric motor (30) and the drive circuit (40) are connected and then driven. The electric motor (30) connected to the circuit (30) can be connected to the compression mechanism (20) in the main body housing (11).
これにより、電動モータ(30)を圧縮機構(20)に連結する前に、電動モータ(30)と駆動回路(40)を連結した状態で、電動モータ(30)の作動確認等を行なうことができる。そのため、作動確認等の作業が容易に行なうことができる。 Thereby, before connecting the electric motor (30) to the compression mechanism (20), the operation of the electric motor (30) can be confirmed in a state where the electric motor (30) and the drive circuit (40) are connected. it can. Therefore, operations such as operation confirmation can be easily performed.
なお、上記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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。本発明に係る電動圧縮機は、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両(アイドリング時にエンジンを停止させる車両)等の空調用冷凍サイクル装置の圧縮機に適用されるものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electric compressor according to the present invention is applied to a compressor of an air-conditioning refrigeration cycle apparatus such as a hybrid vehicle or an idle stop vehicle (a vehicle that stops an engine during idling).
まず、車両空調用の冷凍サイクル装置1の主要構成について図1に基づいて説明する。ここで、図1は、車両空調用の冷凍サイクル装置の模式図である。 First, the main structure of the refrigeration cycle apparatus 1 for vehicle air conditioning will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigeration cycle apparatus for vehicle air conditioning.
図1に示すように、車両空調用の冷凍サイクル装置1は、エンジンルーム内に配置される電動圧縮機2を有して構成されている。電動圧縮機2は、後述する蒸発器6下流側の冷媒を吸入圧縮するもので、内蔵する電動モータ30により圧縮機構20が駆動される。電動圧縮機2の詳細については後述する。
As shown in FIG. 1, a refrigeration cycle apparatus 1 for vehicle air conditioning has an electric compressor 2 disposed in an engine room. The electric compressor 2 sucks and compresses refrigerant on the downstream side of the evaporator 6 to be described later, and the
電動圧縮機2の吐出側は、凝縮器3入口側に接続されている。この凝縮器3は、エンジンルーム内にてエンジン8と車両フロントグリル(図示せず)との間に配置されており、電動圧縮機2から吐出された冷媒と送風ファン(図示せず)により送風された外気と熱交換させて、冷媒を冷却する熱交換器である。
The discharge side of the electric compressor 2 is connected to the inlet side of the
凝縮器3の出口側は、気液分離器4の入口側に接続されている。気液分離器4は、凝縮器3で冷却された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するものである。気液分離器4の液相冷媒出口側は、膨張弁5に接続されている。
The outlet side of the
膨張弁5は、気液分離器4で分離された液相冷媒を減圧膨張させるとともに、膨張弁5出口側から流出する冷媒の流量を調整するものである。なお、膨張弁5は、圧縮機2と後述する蒸発器6間の冷媒温度を検出する感温筒5aを有しており、圧縮機2に吸入される冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度を調整している。
The
膨張弁5の下流側は、蒸発器6に接続されている。蒸発器6は、空調ユニットの空調ケース7内に配置されており、膨張弁5にて減圧膨張された冷媒と空調ケース7内に配置された送風ファン12によって送風された送風空気とを熱交換させる熱交換器である。
The downstream side of the
ここで、空調ケース7に設けられた周知の内外気切替箱(図示せず)から吸入された車室内の空気(内気)または車室外の空気(外気)が送風機(図示せず)により空調ケース7内を車室内へ向かって送風される。この送風空気は、蒸発器6を通過した後に、ヒータユニット(図示せず)を通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。
Here, air in the vehicle compartment (inside air) or air outside the vehicle compartment (outside air) sucked from a known inside / outside air switching box (not shown) provided in the
蒸発器6の下流側は、電動圧縮機2の後述する吸入口(図示せず)と接続されており、蒸発後の冷媒は再び圧縮機2に流入する。このように、冷凍サイクル装置1では、圧縮機2→凝縮器3→気液分離器4→膨張弁5→蒸発器6→圧縮機2の順で冷媒が循環するようになっている。
The downstream side of the evaporator 6 is connected to a later-described suction port (not shown) of the electric compressor 2, and the evaporated refrigerant flows into the compressor 2 again. As described above, in the refrigeration cycle apparatus 1, the refrigerant circulates in the order of the compressor 2 → the
次に、電動圧縮機の構成の詳細について図2、図3に基づいて説明する。図2は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図、図3は本実施形態のインバータ装置の回路構成図である。 Next, the detail of a structure of an electric compressor is demonstrated based on FIG. 2, FIG. FIG. 2 is an axial sectional view of the electric compressor according to the present embodiment, and FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the inverter device of the present embodiment.
図2に示すように、電動圧縮機2は、冷媒を吸入および吐出する圧縮機本体(ハウジング)10と、圧縮機本体10内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構20と、圧縮機構20を駆動する電動モータ30と、電動モータ30を駆動制御するインバータ装置(駆動回路)40とを備えている。ここで、本実施形態の電動圧縮機2は、圧縮機本体10内に圧縮機構20、電動モータ30、およびインバータ装置(駆動回路)40が、同軸上に直列に並んで配置されている。
As shown in FIG. 2, the electric compressor 2 includes a compressor body (housing) 10 that sucks and discharges refrigerant, a
本実施形態の圧縮機本体10は、例えば、アルミ合金材料からなり、圧縮機構20および電動モータ30が収納される本体ハウジング11とインバータ装置40が収納される回路ハウジング12で構成されている。
The
ここで、本体ハウジング11は、冷媒の吸入口(図示せず)が回路ハウジング12側の側面に形成された円筒状の中間ハウジング111、冷媒の吐出口112aが形成された吐出側ハウジング112からなる。
Here, the
本体ハウジング11の中間ハウジング111の一端側は、回路ハウジング12にボルト等の締結手段(図示せず)で連結されている。また、中間ハウジング111の他端側は、ボルト13により吐出側ハウジング112に連結されている。
One end side of the
ここで、回路ハウジング12の一端側(中間ハウジング111と連結された側)には、回路ハウジング12内と中間ハウジング111内との間を仕切る第1仕切り壁(仕切り部)12aが一体に形成されている。また、回路ハウジング12の他端側は、閉鎖板14によって閉鎖されている。この閉鎖板14は、ボルト等の締結手段(図示せず)により回路ハウジング12に固定されている。なお、第1仕切り壁12aが、本発明の仕切り部に相当している。
Here, a first partition wall (partition portion) 12 a that partitions between the
回路ハウジング12内は、第1仕切り壁12aおよび閉鎖板14によって後述するインバータ装置40を収納する回路収納部12bが形成されている。ここで、第1仕切り壁12aにおける本体ハウジング11側の面の中央部には、電動モータ30側に延びるボス部12cが形成されている。
In the
このボス部12cの内周側には、電動モータ30の回転軸であるシャフト31の端部と、後述するロータ33のシャフト31との接合部位が配置される空間となっている。また、ボス部12cの電動モータ30側に突出する端部において、後述する電動モータ30のステータ32がボルト16を介して連結されている。
On the inner peripheral side of the
本体ハウジング11の中間ハウジング111は、その内部に圧縮機構20と電動モータ30との間を仕切る第2仕切り壁17が設けられている。この第2仕切り壁17の電動モータ30側の端面には、その端面からシャフト31の回路ハウジング12側端部に向かうとともに、シャフト31の外周面に沿って突出する円筒状の突出部26が形成されている。
The
この突出部26の内周側は、シャフト31を回転可能に支持するすべり軸受19が設けられている。このすべり軸受19は、シャフト31を回転可能に支持する軸受である。具体的には、すべり軸受19は、第2仕切り壁17の電動モータ側端面の中央部から第1仕切り壁12aの内周側のシャフト31とロータ33の接合部位に近づくように突出して形成されている。
A
つまり、すべり軸受19は、電動モータ30の内部(ステータ32、ロータ33の内径側)に設けられている。ここで、第2仕切り壁17の電動モータ30側の端面が、圧縮機構20における電動モータ側の端面に相当している。
That is, the sliding
また、第2仕切り壁17には、シャフト31の一部を圧縮機構20内部に入れるための穴部と、圧縮機構20に冷媒を供給するための供給孔(図示せず)が形成されている。本体ハウジング11の吐出側ハウジング112は、第2仕切り壁17の供給孔等を介して中間ハウジング111内に連通しており、その側面には、冷媒の吐出口112aが設けられている。
The
ここで、吐出口112aには、オイルセパレータ112bが設けられている。このオイルセパレータ112bにより圧縮機構20から吐出された冷媒中に含まれるオイルを分離して、オイル戻し流路(図示せず)を介して吸入口等に戻すようになっている。
Here, the
次に、本実施形態の圧縮機構20は、周知のスクロール型の圧縮機構を用いており、中間ハウジング111内の吐出側ハウジング112側に配置された固定スクロール部材(固定部)21、固定スクロール部材21と第2仕切り壁17との間に配置された可動スクロール部材(可動部)22等とからなる。
Next, the
固定スクロール部材21は、焼き嵌めにより中間ハウジング111、吐出側ハウジング112に固定されている。固定スクロール部材21は、円盤状の基板21a、基板21aの一端面から突出した渦巻状のスクロール歯部21bからなる。一方、可動スクロール部材22は、円盤状の基板22a、基板22aの一端面から突出した渦巻状のスクロール歯部22bからなる。
The fixed
固定スクロール部材21と可動スクロール部材22とは、スクロール歯部21b、22bが、互いに噛み合わされているとともに、各スクロール歯部21b、22bの先端面が相手のスクロール部材21、22の基板21a、22aと当接されている。
In the fixed
したがって、固定スクロール部材21の基板21aおよびスクロール歯部21bと、可動スクロール22の基板22aおよびスクロール歯部22bとにより、冷媒を圧縮する圧縮室20aを区画形成している。
Accordingly, the
また、固定スクロール部材21の略中央には、吐出側ハウジング112内に連通する冷媒吐出用の貫通孔21cが設けられている。ここで、中間ハウジング111の側面に形成された吸入口から導入された冷媒は、中間ハウジング111内の冷媒流路(図示せず)→第2仕切り壁17の供給孔(図示せず)→圧縮室20a→貫通孔21cへと流れ、吐出側ハウジング112の吐出口112aから吐出されるようになっている。
In addition, a refrigerant discharge through-
なお、中間ハウジング111内の冷媒流路は、吸入口から導入された低温冷媒が第1仕切り壁12aに沿って流れるように配置され、第1仕切り壁12aを介して、インバータ装置40を冷却するようになっている。
The refrigerant flow path in the
また、可動スクロール部材22における基板22aの他端面の中央部には電動モータ30側に延びるボス部22cが設けられている。このボス部22cの内周側に、可動スクロール部材22の旋回運動を受ける旋回軸受24が設けられている。
A
この旋回軸受24に支持されるシャフト31の一端側に設けられたクランク部31aが、ボス部22cにて可動スクロール部材22に連結されている。ここで、クランク部31aは、シャフト31の回転中心から径外方側に偏心した位置に設けられている。
A
ここで、シャフト31(クランク部31a)には、可動スクロール部材22がシャフト31周りを旋回する際に遠心力が作用するため、シャフト31の回転バランスが崩れる。そのため、遠心力を相殺するためのカウンタバランス23を、クランク部31aと旋回軸受24の間に介在させている。
Here, since the centrifugal force acts on the shaft 31 (crank
具体的に、カウンタバランス23は、重りとなるウェート部23aを有しており、このウェート部23aにより、シャフト31に作用する遠心力を相殺している。ここで、ウェート部23aは、旋回軸受24の外側であるボス部22cの外周側に配置されている。
Specifically, the
また、可動スクロール部材22と第2仕切り壁17との間には、可動スクロール部材22に形成された円環孔25aと、第2仕切り壁17に突設され、円環孔25aに沿って移動可能なピン25bとからなる周知の自転防止機構25が設けられている。この自転防止機構25により可動スクロール部材22は、シャフト31の回転とともに自転せずにシャフト31周りを公転(旋回)することとなる。
Further, between the
次に、電動モータ30について説明すると、本実施形態の電動モータ30は、アウタロータ型電動モータを採用している。電動モータ30は、シャフト31、シャフト31の外周側に設けられた円筒状のステータ32、およびステータ32の外周に所定のギャップ(間隙)を介して配置されたロータ33からなる。ここで、本実施形態の電動モータ30は、U相、V相、W相からなるブラシレスDCモータを用いている。
Next, the
上記ステータ32は、ステータコア(鉄心)322、ステータコア322の外周に巻き付けられた各相のコイル(巻線)323を有している。ここで、ステータコア322の外周側には、図示しない複数のスロット(溝部)が設けられ、この複数のスロットに各相のコイル323が巻回されている。
The
ステータ32は、回路ハウジング12の第1仕切り壁12aにボルト16からなるステータ保持機構321で固定されている。なお、ステータ32は、ボルト16以外の締結手段により固定してもよい。
The
本実施形態のコイル323は、コイルエンド部323aが、ステータコア322においてシャフト31の軸方向の両端側からはみ出している。なお、コイルエンド部323aは、ステータコア322からはみ出した部位を言う。
In the
次に、ロータ33は、シャフト31の回路ハウジング12側端部の外周面に、シャフト31と一体に回転するようにキー部材34を介して連結されている。ロータ33は、ステータ32における回路ハウジング12と対向する面以外の外周面を取り囲むような形状に形成された保持部(ロータ33の外殻部)331、および保持部331の回路ハウジング12側に突出した延出端部331aの内周面に保持される永久磁石からなるロータ磁極332を有している。
Next, the
換言すると、保持部331の形状は、キー部材34の位置から圧縮機構20側に向かって第2仕切り壁17の突出部26およびシャフト31の外周面に沿って延びるとともに、ステータ32を迂回するように本体ハウジング111の内周側に向けて延出し、さらに本体ハウジング11の内周側に沿ってシャフト31の軸方向の両側に延びる形状に形成されている。
In other words, the shape of the holding
また、ロータ磁極332は、保持部331端部の周方向に交互に異なる磁極を有しており、所定のギャップ(間隙)を介してステータ32の外周に対向するように配置されている。
The rotor
ところで、従来のインナロータ型電動モータを採用する電動圧縮機では、ロータがシャフトの外周面に固定されており、シャフトを回転可能に支持する軸受は、ロータの両端側に設けられていた。 By the way, in the electric compressor which employ | adopts the conventional inner rotor type | mold electric motor, the rotor is being fixed to the outer peripheral surface of the shaft, and the bearing which supports a shaft rotatably is provided in the both ends side of the rotor.
そして、シャフトのクランク部を支持する旋回軸受、カウンタバランス、シャフトの軸受が、他の構成部品との干渉を避ける必要から、シャフトの軸方向に並んで配置される構成となっていた。このような構成では、軸受等がシャフト軸方向に並んで配置されるため、電動圧縮機の軸方向の寸法を短縮することができなかった。 And since the rotation bearing which supports the crank part of a shaft, a counter balance, and the bearing of a shaft need to avoid interference with another component, it became the structure arrange | positioned along with the axial direction of a shaft. In such a configuration, since the bearings and the like are arranged side by side in the shaft axial direction, the axial dimension of the electric compressor cannot be shortened.
本実施形態では、上述のように、シャフト31およびロータ33を回転可能に支持するすべり軸受19が、電動モータ30の内部、すなわち、ステータ32およびロータ33の内径側に設けられているため、シャフト31の径方向から見た場合に、ステータ32、ロータ33、すべり軸受19が、互いに重なるように配置することができる。
In the present embodiment, as described above, the
ここで、電動圧縮機にスクロール型の圧縮機構20を採用する際には、可動スクロール部材22の旋回運動により崩れたシャフト31の回転バランスを調整するため、上述のカウンタバランス23に加えて、ロータ33にバランスウェートを設ける場合がある。
Here, when the scroll-
本実施形態では、ロータ33の保持部331における回路ハウジング12側に突出した延出端部331aと、吐出側ハウジング13側の外周部331bにそれぞれバランスウェート333を設ける構成としている。
In the present embodiment, the
次に、インバータ装置40は、電動モータ30の駆動を制御するもので、回路ハウジング12の回路収容部12c内に配置されている。インバータ装置40は、電動モータ30内のロータ33の回転位置によって電流を流すステータ32のコイル323を切替えるモータ駆動回路41、モータ駆動回路41に供給する電流を制御する制御回路42、電動モータ30へ電気的に接続するための出力端子43等からなる。
Next, the
このモータ駆動回路41の最も発熱するパワー素子41aは、回路ハウジング12の第1仕切り壁12aに直接取り付けられ、吸入冷媒により第1仕切り壁12aを介して冷却される。また、制御回路42は、空気層44を介して冷却される。
The most heat-generating
また、出力端子43は、回路ハウジング12の第1仕切り壁12aにおけるステータ32に対応する部位に形成された貫通孔12dを介して、電動モータ30のステータ32へ電気的に接続されている。
Further, the
ここで、インバータ装置40の回路について説明すると、例えば、図3に示すように、車両搭載のバッテリ等の直流電源44からコンデンサ45を介して供給される電流を、一対の直列に接続された半導体スイッチング素子46(UとX、VとY、WとZ)からなるモータ駆動回路41により、三相交流モータのU相、V相、W相用の電流として取り出して、電動モータ30に供給する。そして、主制御装置(空調装置のECU)47からの指令によって、電動モータ30に供給する電流を制御回路42によって制御している。
Here, the circuit of the
ところで、従来のインナロータ型電動モータを採用した電動圧縮機の場合、中間ハウジング111の内側には、圧縮機構20の固定スクロール部材21および電動モータ30のステータ32が焼き嵌めにて圧入固定されており、圧縮機構20と電動モータ30とを連結した後、インバータ装置40を連結するようになっていた。
By the way, in the case of an electric compressor employing a conventional inner rotor type electric motor, the fixed
本実施形態の電動圧縮機2は、従来の電動圧縮機と異なり、電動モータ30のステータ32を第1仕切り壁12aに固定する構成である。そのため、図4に示すように、インバータ装置40が収納された回路ハウジング12の第1仕切り壁12aに電動モータ30のステータ32を固定し、インバータ装置40と電動モータ30とを連結した後に、本体ハウジング11内に収納された圧縮機構20と連結するようになっている。
Unlike the conventional electric compressor, the electric compressor 2 of the present embodiment is configured to fix the
上記構成の電動圧縮機2において、インバータ装置40から電動モータ30のステータ32に電流が供給されると、電動モータ30のロータ32がステータ32の外周側を回転し、圧縮機構20が駆動する。
In the electric compressor 2 having the above configuration, when current is supplied from the
圧縮機構20の駆動により、中間ハウジング111に形成された吸入口から冷媒が導入される。そして、中間ハウジング111内の冷媒流路および供給孔を介して圧縮機構20内に冷媒が供給され、圧縮機構20で冷媒が圧縮される。圧縮機構20で圧縮された冷媒は、固定スクロール部材21の貫通孔21cを介して吐出側ハウジング23の吐出口から吐出される。
The refrigerant is introduced from the suction port formed in the
以上説明したように、本実施形態の電動圧縮機2は、電動モータ30としてロータ磁極332がステータ32の外周に対向して配置されるアウタロータ型電動モータとしているため、電動モータ30のロータ33およびステータ32の軸方向の寸法を短縮した構成で、従来採用されていた電動モータと同一出力を得ることができる。
As described above, the electric compressor 2 of the present embodiment is an outer rotor type electric motor in which the rotor
従って、電動モータ30の体格を軸方向に短縮することができ、電動圧縮機2全体としての軸方向の寸法を短縮することができる。その結果、電動圧縮機2の車両搭載性の向上を図ることができる。
Therefore, the physique of the
また、本実施形態の電動圧縮機2は、電動モータ30の回転力を圧縮機構20に伝達するシャフト31を回転可能に支持するすべり軸受19が、電動モータ30の内部、すなわち、ステータ32、ロータ33の内径側に設ける構成としている。
Further, in the electric compressor 2 of the present embodiment, the
そのため、ステータ32、ロータ33、すべり軸受19をシャフト31の径方向から見た場合に、互いに重なるように配置することができるため、さらに電動圧縮機2の軸方向の寸法を短縮することができる。さらに、すべり軸受19の軸方向長さを長くすることができるため、シャフト31を1つのすべり軸受19で回転可能に支持することができる。
Therefore, when the
また、本実施形態では、バランスウェート333をロータ33の延出端部331a、および外周部331bのそれぞれに設ける構成としており、各バランスウェート333は、従来のインナロータ型電動モータに比べ、シャフト31の径方向で、より外側に設けることができるため、バランスウェート333自体を小型にすることができる。従って、バランスウェート333の大きさをシャフト31の軸方向に薄型にすることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、従来の電動圧縮機に比べて、電動圧縮機2全体として体格を小型化することができるため、電動圧縮機本体10に必要となる材料を削減等によるコストダウン、電動圧縮機の重量低減等も図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, since the physique can be reduced in size as a whole of the electric compressor 2 as compared with the conventional electric compressor, the cost required by reducing the material required for the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図4、図5に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。ここで、図4は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図、図5は本実施形態の圧縮機構と電動モータおよびインバータ装置と連結前の状態を示す分解断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Parts that are the same as or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Here, FIG. 4 is an axial sectional view of the electric compressor according to the present embodiment, and FIG. 5 is an exploded sectional view showing a state before connection of the compression mechanism, the electric motor, and the inverter device of the present embodiment.
本実施形態では、電動圧縮機の電動モータとして、第1実施形態と同様にアウタロータ型電動モータを採用している。第1実施形態と異なる点は、シャフト31を回転可能に支持する軸受の構成、配置やロータ33の形状等が異なっている。以下、第1実施形態と異なる点について説明する。
In the present embodiment, an outer rotor type electric motor is employed as the electric motor of the electric compressor, as in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the configuration and arrangement of the bearing that rotatably supports the
本実施形態では、図4に示すように、回路ハウジング12における第1仕切り壁12aに形成されたボス部12cの内周側には、電動モータ30のシャフト31の回路ハウジング側12端部を回転可能に支持する円環状のシャフト軸受(転がり軸受)15が設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the end of the
そして、電動モータ30のロータ33は、シャフト31の外周面にシャフト31と一体に回転するように連結されている。ロータ33は、シャフト31の外周面から本体ハウジング111の内周側に向けて延出するとともに、本体ハウジング11の内周側に沿ってシャフト31の軸方向の両側に延びる形状(お椀型状)に形成された保持部331、保持部331の回路ハウジング12側に突出した延出端部331aの内周面に保持される永久磁石からなるロータ磁極332を有している。
The
さらに、保持部331は、保持部331の吐出側ハウジング112側に突出した延出端部331bの外周面にて、円環状のロータ軸受(転がり軸受)18で支持されている。保持部331は、シャフト31の外周面に固定されており、本実施形態のシャフト31は、シャフト軸受15およびロータ軸受18の2つの転がり軸受により回転可能に支持されている。
Further, the holding
このロータ軸受18は、中間ハウジング111の内壁に固定され、カウンタバランス23のウェート部23aの径外方側(外周側)に配置されている。
The
そのため、本実施形態では、カウンタバランス23のウェート部23aが、旋回軸受24の径外方側(外周面側)であってロータ軸受18の径内方側(内周面側)に設けられている。従って、ロータ軸受18、カウンタバランス23、旋回軸受24をシャフト31の径方向から見た場合に、互いに重なるように配置することができる。
Therefore, in this embodiment, the
また、本実施形態では、ロータ33の保持部331における回路ハウジング12側に突出した延出端部331aと、吐出側ハウジング13側に突出した延出端部331bの内周面にそれぞれバランスウェート333を設ける構成としている。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態の電動圧縮機は、従来の電動圧縮機と異なり、電動モータ30のステータ32を第1仕切り壁12aに固定する構成である。そのため、図5に示すように、インバータ装置40が収納された回路ハウジング12の第1仕切り壁12aに電動モータ30のステータ32を固定し、インバータ装置40と電動モータ30とを連結した後に、本体ハウジング11内に収納された圧縮機構20と連結するようになっている。
Unlike the conventional electric compressor, the electric compressor of the present embodiment is configured to fix the
以上説明したように、本実施形態の電動圧縮機2は、ロータ軸受18が旋回軸受24の径外方側(外周側)に設けられ、さらに、カウンタバランス23のウェート部23aが旋回軸受24の径外方側(外周側)であってロータ軸受18の径内方側(内周側)に設けられている。
As described above, in the electric compressor 2 of the present embodiment, the rotor bearing 18 is provided on the radially outer side (outer peripheral side) of the slewing
そのため、ロータ軸受18、旋回軸受24、カウンタバランス23は、シャフト31の軸方向で干渉することがなく、ロータ軸受18、旋回軸受24、カウンタバランス23をシャフト31の径方向で重なるように配置することができる。従って、従来までの電動圧縮機に比べて、電動圧縮機2の軸方向の寸法を短縮することができる。
Therefore, the rotor bearing 18, the slewing
また、従来までの電動圧縮機と異なり、電動モータ30のステータ32を回路ハウジング12の第1仕切り壁12aに固定しているため、電動モータ30と駆動回路40を連結した後に、電動モータ30を本体ハウジング11内に固定スクロール部材21が固定された圧縮機構20に連結することができる。
Further, unlike the conventional electric compressor, since the
これにより、電動モータ30を圧縮機構20に連結する前に、電動モータ30と駆動回路40を連結した状態で、電動モータ30の作動確認等を行なうことができるため、作動確認等の作業が容易に行なうことができる。
Thereby, before the
なお、電動モータ30のステータ32を回路ハウジング12の第1仕切り壁12aに固定している構成であれば、インバータ装置40と電動モータ30とを連結した後に、本体ハウジング11内に収納された圧縮機構20と連結することができる。従って、第2実施形態以外の第1実施形態等においても、電動モータ30を圧縮機構20に連結する前に、電動モータ30と駆動回路40を連結した状態で、電動モータ30の作動確認等を行なうことができる。
If the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図6に基づいて説明する。上記第2実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。ここで、図6は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts that are the same as or equivalent to those in the second embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Here, FIG. 6 is an axial sectional view of the electric compressor according to the present embodiment.
第1、第2実施形態では、電動モータ30の構成をアウタロータ型電動モータ(ラジアルギャップ型電動モータ)としている。本実施形態では、第2実施形態の電動モータ30の構成をアキシャルギャップ型電動モータとしている。以下、第2実施形態と異なる点について説明する。
In the first and second embodiments, the configuration of the
図6に示すように、本実施形態の電動モータ30は、アキシャルギャップ型電動モータを採用しており、シャフト31、ステータ32、およびステータ32とシャフト31の軸方向に所定のギャップを介して配置されたロータ33からなる。
As shown in FIG. 6, the
電動モータ30のステータ32は、円環状のステータコア322に巻回されたコイルを有して構成されている。ここで、コイル322は、ステータコア323の径方向に巻回されており、コイルエンド部が、シャフト31の径方向に延びるようになっている。なお、ステータコア322は、回路ハウジング12の第1仕切り壁12aに固定されている。
The
また、ロータ33は、シャフト31の外周面に連結され、シャフト31の外周面から本体ハウジング111の内周側に向けて延出するとともに、円盤状の保持部331、保持部331の本体ハウジング側であって、ステータ32とシャフト31の軸方向に対向する面に保持されるロータ磁極332を有している。
The
このロータ磁極332は、保持部331の周方向に交互に異なる磁極を有しており、所定のギャップ(間隙)を介してステータ32とシャフト31の軸方向に対向するように配置されている。
The rotor
本実施形態の保持部331には、本体ハウジング11の吐出側ハウジング112側に突出した延出端部331bが設けられ、断面コの字形状に形成されている。ここで、ロータ磁極332が、保持部331におけるシャフト31の径方向の面に保持されているため、第2実施形態のように、回路ハウジング12側に突出する延出端部331aが設けられていない。
The holding
このように、本実施形態のアキシャルギャップ型電動モータでは、回路ハウジング12側に突出する延出端部331aが設けられていないため、ロータ33の形状が軸方向に薄型とすることができる。
Thus, in the axial gap type electric motor of this embodiment, since the
また、アキシャルギャップ型電動モータでは、回路ハウジング12側に突出する延出端部331aを設ける必要がないため、シャフト31をロータ軸受18のみで支持することが可能となる。つまり、第1実施形態のシャフト軸受15を設ける必要がなくなる。
Further, in the axial gap type electric motor, since it is not necessary to provide the
そのため、第1実施形態の電動モータに比べ、シャフト31を軸方向に短くすることができる。このように、電動モータ30としてアキシャルギャップ型電動モータを採用することで、第2実施形態で説明した電動圧縮機よりも軸方向の寸法を短縮することができる。
Therefore, the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図7、図8に基づいて説明する。上記第2実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Parts that are the same as or equivalent to those in the second embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
ここで、図7は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図、図8は三次元磁束型電動モータのロータおよびステータ構造を説明する説明図である。なお、図8(a)がロータの円周方向展開図であり、図8(b)がステータの外周側形状の展開図である。 Here, FIG. 7 is an axial sectional view of the electric compressor according to the present embodiment, and FIG. 8 is an explanatory view for explaining the rotor and stator structure of the three-dimensional magnetic flux type electric motor. 8A is a development view of the rotor in the circumferential direction, and FIG. 8B is a development view of the outer peripheral side shape of the stator.
第2実施形態では、電動モータ30のステータ32のコイルエンド部が、ステータコア322の両端側からはみ出しているため、電動モータ30の軸方向の寸法が長くなっている。そのため、本実施形態では、電動モータ30として、ステータ32のステータコア322内にコイルが巻回される三次元磁束型電動モータを採用している。
In the second embodiment, since the coil end portion of the
ここで、本実施形態の電動モータ30は、特許4007339号に記載されたステータの構造を有する三次元磁束型電動モータを採用しており、以下、その構成について簡単に説明する。
Here, the
図7に示すように、シャフト31、シャフト31の外周側に設けられた円筒状のステータ32、およびステータ32の外周に所定のギャップを介して配置されたロータ33からなる。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態のロータ33は、保持部331の延出端部331aの内周面にロータ磁極332が保持され、図8(a)に示すように、円周方向に互いに異なる磁極のロータ磁極332が交互に配置されている。ここで、図8(a)に表示した角度(0°〜360°)は、展開前のロータ磁極33の機械角を示している。なお、一対の極は、電気角で360°としている。
In the
図7に戻り、ステータ32は、ステータコア322の外径側に形成された複数のU相ステータ磁極324a、V相ステータ磁極324b、W相ステータ磁極324cを備えている。各相のステータ磁極324は、ロータ33側に突出する形状となっており、ロータ33と対向するように形成されている。
Returning to FIG. 7, the
図8(b)に示すように、例えば、4つの各相のステータ磁極324は、それぞれ同一円周上に等間隔に配置されている。ここで、図8(b)に表示した角度(0°〜360°)は、対向するロータ磁極332の機械角を示している。なお、各相のステータ磁極324の数は、4つに限定されるものではない。
As shown in FIG. 8B, for example, the four stator
また、各相のステータ磁極324は、互いに軸方向位置と周方向位置がずらして配置されている。具体的には、4つの各相のステータ磁極324は、電気角で120°の位相差になるように互いに円周方向にずらして配置されている。なお、図8(b)における破線部分は、ロータ磁極332の配置位置を示している。
Further, the stator
図7に戻り、各相のステータ磁極324のそれぞれの間には、各相のコイル323としてU相コイル323a、2つのV層コイル323b、323c、W相コイル323dが、ステータコア322の周方向に沿って巻回されている。隣り合うコイル323を流れる電流は、それぞれ周方向に逆向きとなるようになっている。
Returning to FIG. 7, a U-phase coil 323 a, two V-
このように、三次元磁束型電動モータでは、ステータコア322内にコイル323を巻回する構成であり、ステータ32の軸方向両端側にはみ出るコイルエンド部がなく、電動モータ30の軸方向の寸法を短縮することができる。
As described above, the three-dimensional magnetic flux type electric motor has a configuration in which the
なお、図8(b)では、原理的なステータ磁極の形状の考え方を示すために、各相のステータ磁極を四角形状としているが、これに限定されるものではなく種々変形可能である。 In FIG. 8B, in order to show the basic idea of the shape of the stator magnetic poles, the stator magnetic poles of each phase are rectangular, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made.
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図9、図10に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。ここで、図9は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図、図10はデュアルロータ型電動モータに用いられるトロイダル巻線の説明図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Parts that are the same as or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Here, FIG. 9 is a sectional view in the axial direction of the electric compressor according to the present embodiment, and FIG. 10 is an explanatory view of the toroidal winding used in the dual rotor type electric motor.
第1実施形態では、電動モータ30としてアウタロータ型電動モータを採用しているため、ロータ磁極332はステータ32の外周とギャップを介して配置される構成であった。これに対し、本実施形態では、電動モータ30として、ステータ32の外周および内周のそれぞれに対してギャップを介して配置されるロータ磁極332を有するデュアルロータ電動モータを採用している。第1実施形態と異なる点は、ステータ32の構造やステータ33のロータ磁極332の配置等が異なっている。以下、第1実施形態と異なる点について説明する。
In the first embodiment, since the outer rotor type electric motor is adopted as the
本実施形態のロータ33は、ロータ磁極322が、ステータ32の外周にギャップを介して配置される第1ロータ磁極部332a、およびステータ32の内周にギャップを介して配置される第2ロータ磁極部332bを有している。
In the
この第1ロータ磁極部332aおよび第2ロータ磁極部332bは、それぞれ永久磁石で構成されている。第1ロータ磁極部332aは、保持部331のステータ32の外周と対向する延出端部331aの内周面に保持されている。また、第2ロータ磁極部332bは、保持部331のステータ32の内周と対向する面に保持されている。
The first rotor
また、ステータ32の構造について説明すると、図10に示すように、ステータコア322の外周側および内周側にそれぞれスロット(溝部)が設けられ、外周側のスロットと内周側のスロットの間にトロイダル巻線(コイル)323が巻回されている。
Further, the structure of the
このようなデュアルロータ型電動モータを電動モータ30として採用することで、第1実施形態で採用したアウタロータ型電動モータに比べて、さらに大きなトルクを得ることができる。
By adopting such a dual rotor type electric motor as the
従って、第1実施形態で採用したアウタロータ型電動モータの構成に対して、ロータ33およびステータ32の軸方向の寸法をさらに短縮した構成で、従来採用されていた電動モータと同一出力を得ることができる。
Therefore, it is possible to obtain the same output as that of the conventionally employed electric motor with a configuration in which the axial dimensions of the
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows.
(1)上述の実施形態では、圧縮機構20、電動モータ30、インバータ装置40をシャフト31の軸方向に直列に並べて連結しているが、これに限定されるものではない。例えば、インバータ装置40を本体ハウジング11の側面(シャフト31の径方向の外周面)等に配置する構成であってもよい。
(1) In the above-described embodiment, the
(2)上述の実施形態では、電動圧縮機2は、内蔵する電動モータ30により圧縮機構20を駆動する例について説明したが、圧縮機構20を駆動する電動モータ30を内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用してもよい。例えば、電動モータ30に加え、エンジン8によっても圧縮機構20を駆動可能な電動圧縮機(ハイブリッド型)等に適用してもよい。
(2) In the above-described embodiment, the electric compressor 2 has been described with respect to the example in which the
(3)上述の実施形態では、圧縮機構20としてスクロール型の圧縮機構を用いる例について説明したが、これに限定されるものではなく、ベーン型の圧縮機構等その他の圧縮機構を有する電動圧縮機に適用できる。
(3) In the above-described embodiment, an example in which a scroll-type compression mechanism is used as the
2 電動圧縮機
10 電動圧縮機本体(ハウジング)
11 本体ハウジング
12 回路ハウジング
19 すべり軸受
20 圧縮機構
21 固定スクロール部材(固定部)
22 可動スクロール部材(可動部)
23 カウンタバランス
24 旋回軸受
30 電動モータ
31 シャフト
32 ステータ
33 ロータ
40 インバータ装置(駆動回路)
2
DESCRIPTION OF
22 Movable scroll member (movable part)
23
Claims (10)
ハウジング(10)と、
前記ハウジング(10)内に設けられ、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(20)と、
前記ハウジング(10)内に設けられ、前記圧縮機構(20)にシャフト(31)を介して動力を伝達する電動モータ(30)とを備え、
前記電動モータ(30)は、前記ハウジング(10)に固定されたステータ(32)と、前記シャフト(31)に連結され、前記シャフト(31)と一体に回転するロータ(33)を含んで構成され、
前記ロータ(33)は、前記シャフト(31)の外周面から前記ハウジング(10)の内周側に向けて延出する保持部(331)と、前記保持部(331)の延出端側に保持されるロータ磁極(332)とを有し、
前記ロータ磁極(332)は、前記ステータ(32)とギャップを介して配置されていることを特徴とする電動圧縮機。 An electric compressor applied to a refrigeration cycle apparatus for vehicle air conditioning,
A housing (10);
A compression mechanism (20) provided in the housing (10) for sucking and compressing refrigerant;
An electric motor (30) provided in the housing (10) and transmitting power to the compression mechanism (20) via a shaft (31);
The electric motor (30) includes a stator (32) fixed to the housing (10) and a rotor (33) connected to the shaft (31) and rotating integrally with the shaft (31). And
The rotor (33) includes a holding portion (331) extending from the outer peripheral surface of the shaft (31) toward the inner peripheral side of the housing (10), and an extending end side of the holding portion (331). A rotor magnetic pole (332) to be held;
The electric compressor according to claim 1, wherein the rotor magnetic pole (332) is disposed with a gap from the stator (32).
前記シャフト(31)は、前記ハウジング(10)に固定され、前記圧縮機構(20)における前記電動モータ(30)側の端面から前記シャフト(31)の他端側に向かって突出するように設けられたすべり軸受け(19)により回転可能に支持され、
前記すべり軸受け(19)は、前記ロータ磁極(332)の径内方側に構成されることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。 The compression mechanism (20) is connected to one end of the shaft (31), and is configured to suck and compress the refrigerant by rotation of the shaft (31).
The shaft (31) is fixed to the housing (10), and is provided so as to protrude from the end surface on the electric motor (30) side of the compression mechanism (20) toward the other end side of the shaft (31). Rotatably supported by a sliding bearing (19),
The electric compressor according to claim 1, wherein the sliding bearing (19) is configured on a radially inner side of the rotor magnetic pole (332).
前記圧縮機構(20)は、前記クランク部(31a)により旋回駆動される可動部(22)、および前記ハウジング(10)内に対して固定した固定部(21)を有し、前記可動部(22)の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、
前記圧縮機構(20)における前記電動モータ(30)側の端面から前記シャフト(31)の他端側に向かうとともに、シャフト(31)の外周面に沿って突出するように設けられたすべり軸受け(19)により回転可能に支持され、
前記クランク部(31a)は、前記可動部(22)の旋回運動を受ける旋回軸受(24)を介して、前記可動部(22)に連結され、
前記すべり軸受(19)は、前記ロータ磁極(332)の径内方側に構成されることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。 On one end side of the shaft (31), a crank portion (31a) is provided at a position eccentric from the center of rotation to the radially outward side,
The compression mechanism (20) includes a movable part (22) that is pivotally driven by the crank part (31a), and a fixed part (21) that is fixed to the inside of the housing (10). 22) is configured to suck and compress the refrigerant by turning
A sliding bearing provided to protrude from the end surface of the compression mechanism (20) on the electric motor (30) side toward the other end side of the shaft (31) and along the outer peripheral surface of the shaft (31). 19) is rotatably supported by
The crank portion (31a) is connected to the movable portion (22) via a swivel bearing (24) that receives a swiveling motion of the movable portion (22).
The electric compressor according to claim 1, wherein the sliding bearing (19) is configured on a radially inner side of the rotor magnetic pole (332).
前記圧縮機構(20)は、前記クランク部(31a)により旋回駆動される可動部(22)、および前記ハウジング(10)内に対して固定した固定部(21)を有し、前記可動部(22)の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、
前記シャフト(31)は、前記ハウジング(10)内に固定され、前記ロータ(33)の前記保持部(331)の延出端側を支持するロータ軸受(18)により回転可能に支持され、
前記クランク部(31a)は、前記可動部(22)の旋回運動を受ける旋回軸受(24)を介して前記可動部(22)に連結され、
前記ロータ軸受(18)は、前記ハウジング(10)内における前記旋回軸受(24)の径外方側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。 On one end side of the shaft (31), a crank portion (31a) is provided at a position eccentric from the center of rotation to the radially outward side,
The compression mechanism (20) includes a movable part (22) that is pivotally driven by the crank part (31a), and a fixed part (21) that is fixed to the inside of the housing (10). 22) is configured to suck and compress the refrigerant by turning
The shaft (31) is fixed in the housing (10) and is rotatably supported by a rotor bearing (18) that supports an extended end side of the holding portion (331) of the rotor (33).
The crank portion (31a) is connected to the movable portion (22) via a swivel bearing (24) that receives a swiveling motion of the movable portion (22),
The electric compressor according to claim 1, wherein the rotor bearing (18) is disposed on a radially outward side of the slewing bearing (24) in the housing (10).
前記カウンタバランス(23)のウェート部(23a)は、前記旋回軸受(24)の径外方側であって、前記ロータ軸受(18)の径内方側に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の電動圧縮機。 Between the crank part (31a) and the swivel bearing (24), when the movable part (22) turns around the shaft (31), the centrifugal force acting on the shaft (31) is offset. Counter counter (23) to intervene,
The weight portion (23a) of the counter balance (23) is provided on the radially outer side of the slewing bearing (24) and on the radially inner side of the rotor bearing (18). The electric compressor according to claim 4.
前記ハウジング(10)は、前記圧縮機構(20)と前記電動モータ(30)が収納される本体ハウジング(11)、および前記駆動回路(40)が収納される回路ハウジング(12)が前記シャフト(31)の軸方向に連結されて構成されており、
前記回路ハウジング(12)には、前記回路ハウジング(12)内と前記本体ハウジング(11)内をとの間を仕切る仕切り部(12a)が形成され、
前記電動モータ(30)は、前記ステータ(32)が前記仕切り部(12a)に固定され、前記仕切り部(12a)を介して前記駆動回路(40)に連結された後、前記本体ハウジング(11)内に設けられた前記圧縮機構(20)と連結されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の電動圧縮機。 A drive circuit (40) provided in the housing (10) and connected to the electric motor (30) to control driving of the electric motor (30);
The housing (10) includes a main body housing (11) in which the compression mechanism (20) and the electric motor (30) are accommodated, and a circuit housing (12) in which the drive circuit (40) is accommodated in the shaft ( 31) connected in the axial direction,
The circuit housing (12) is formed with a partition portion (12a) that partitions the circuit housing (12) and the main body housing (11).
After the stator (32) is fixed to the partition part (12a) and connected to the drive circuit (40) through the partition part (12a), the electric motor (30) is connected to the main body housing (11). The electric compressor according to any one of claims 1 to 9, wherein the electric compressor is connected to the compression mechanism (20) provided in the inside.
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