JP2012087674A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステータ11とロータ12とを有する電動機部10Aと、電動機部10Aを作動させるためのインバータを含む駆動回路部20と、電動機部10Aによって回転駆動されて流体を圧縮する圧縮部とがハウジング2に一体化されたインバータ一体型電動圧縮機1Aにおいて、圧縮部へ吸入されて圧縮される前の流体を冷却用媒体として電動機部10Aの内部を主軸13と略平行に通過して流れるようにするため、ステータ11の外周と電動機側ハウジング4の内周面に設けた溝7とにより円周方向へ配置された複数の媒体流路8A,8B,8C,8Dを形成し、各媒体流路8A,8B,8C,8Dの流路断面積を駆動回路部20から遠い程小さくした。
【選択図】図1
Description
また、内燃機関で走行する自動車の空調装置においても、走行用の内燃機関により電磁クラッチを介して駆動される圧縮機の代わりに、電磁クラッチの断続に伴うドライバビリティーの低下を改善するため、電動圧縮機を使用したものがある。
圧縮部30と電動機部10との間は、主軸13を介して連結され、電動機部10を回転させることにより、圧縮部30が駆動されるように構成されている。なお、図中の符号14は軸受ハウジング5に保持されたメインベアリング、符号15は電動機側ハウジング4の端部に保持されたサブベアリングである。
なお、上述した発熱素子の平滑コンデンサ24及びパワーモジュール25は、熱伝導部材28に接して設置されている。
すなわち、圧縮部30へ吸入されて圧縮される前の吸入冷媒を冷却用媒体とし、この冷却用媒体が電動機部10の内部を主軸13と略平行に通過して流れるようにするため、たとえば図3に示すように、ステータ11の外周とハウジング2を構成する電動機側ハウジング4の内周面4aに設けた溝7とにより形成した複数の媒体流路8を円周方向に配置している。図示の例では、流路断面積を同じにした合計6本の媒体流路8を備えており、放熱用平面部27の真下に設けた媒体流路8から周方向へ等ピッチに配置されている。
このような温度分布は、電動機部10の温度を不均一にするので、電動機効率やステータ保持力を低下させる原因となる。このため、電動機側ハウジング4内を流れる冷媒の周方向温度分布は、電動圧縮機1の信頼性を損なう要因となり、改善が望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却媒体となる冷媒の温度分布をなくすことにより、電動機の効率や信頼性を向上させたインバータ一体型電動圧縮機を提供することにある。
本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、ステータ部とロータ部とを有する電動機部と、該電動機部を作動させるためのインバータを含む駆動回路部と、前記電動機部によって回転駆動されて流体を圧縮する圧縮部とがハウジングに一体化されているインバータ一体型電動圧縮機において、前記圧縮部へ吸入されて圧縮される前の流体を冷却用媒体として前記電動機部の内部を前記電動機部の回転軸と略平行に通過して流れるようにするため、前記ステータ部の外周と前記ハウジングの内周面に設けた溝とにより形成した複数の媒体流路を円周方向に配置し、前記媒体流路の流路断面積を前記駆動回路部から遠い程小さくしたことを特徴とするものである。
また、冷媒温度に周方向の分布がある場合と比較して、発熱体に近い冷却用媒体の温度が低下するので、インバータ温度を低くして運転範囲の拡大が可能になるという効果も得られる。
図1に示す実施形態の電動圧縮機1Aは、図2に示した電動圧縮機1の軸方向と直交する方向の縦断面図である。なお、図1の縦断面図は、図2のA−A断面を示す従来構造の図3に対応しており、従って、図2及び図3と同様の部分には同じ符号を付す。
電動圧縮機1Aの外殻をなすハウジング2は、圧縮機側ハウジング3と電動機側ハウジング4とに分割されたルミニウム合金製である。なお、ハウジング2は、圧縮機側ハウジング3と電動機側ハウジング4との間に軸受ハウジング5を挟み込み、ボルト6を締め付けて一体に固定されている。
電動機部10Aは、駆動回路部20のインバータを介して駆動され、空調負荷に応じて回転数が可変制御される。インバータを含む駆動回路部20は、ハウジング2の外周に一体に形成されたインバータボックス21の内部に収納設置されている。
上述したインバータボックス21の底面は、電動機側ハウジング4の外壁と共通の部分であり、この外壁には、発熱素子の平滑コンデンサ24及びパワーモジュール25が接する放熱用平面部27が設けられている。なお、放熱用平面部27と平滑コンデンサ24及びパワーモジュール25との間には、たとえばアルミニウム合金製等のように、良熱伝導性材料から形成されたプレート状の熱伝導部材28を介在させている。
本実施形態の媒体流路8A,8B,8C,8Dは、その流路断面積が発熱体である平滑コンデンサ24及びパワーモジュール25を有する駆動回路部20から遠い程小さくなるように設定されている。
図示の例では、流路断面積が異なる合計6本の媒体流路8A,8B,8C,8Dを備えており、放熱用平面部27の真下に設けた媒体流路8Aから周方向へ等ピッチ(放射状の中心線位置で60度ピッチ)に配置されている。
また、媒体流路8A,8B,8C,8Dの流路断面積は、放熱用平面部27の真下で最も発熱体に近い媒体流路8Aが最も大きくなり、この媒体流路8Aから時計回り及び反時計回りの両方向へ60度回転させた位置にある一対の媒体流路8B、媒体流路8Aから時計回り及び反時計回りの両方向へ120度回転させた位置にある一対の媒体流路8C、及び媒体流路8Aから180度回転させた位置にある媒体流路8Dの順に小さく(8A>8B>8C>8D)なっている。
そして、媒体流路8A,8B,8C,8Dを流れる冷却用媒体の流量は、流路断面積が段階的に小さくなるにつれて、流路断面積に略比例して段階的に減少する。
すなわち、発熱体に近い位置の媒体流路を流れる冷却用媒体程流量が多く、吸熱する熱容量も大となるので、発熱体からの距離に応じて媒体流路の流路断面積を調整すれば、周方向の温度分布を略均一にすることができる。
また、冷却媒体の温度に周方向の分布がある場合と比較すれば、発熱体に近い冷却用媒体の温度が低下することにより、駆動回路部位20のインバータ温度を低くし、電動圧縮機1Aの運転可能範囲を拡大することができる。
このようなハウジング2の形状は、たとえば特許文献1のように接続部が幅広のものとは異なり、周方向のステータ保持力が略一定になるので、この点でも信頼性の向上に貢献する。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
2 ハウジング
3 圧縮機側ハウジング
4 電動機側ハウジング
4a 内周面
7 溝
8,8A,8B,8C,8D 媒体流路
9 くびれ
10,10A 電動機部
11 ステータ
12 ロータ
13 主軸
20 駆動回路部
21 インバータボックス
22 パワー基板
23 CPU基板
24 平滑コンデンサ
25 パワーモジュール
27 放熱用平面部
30 圧縮部
Claims (3)
- ステータ部とロータ部とを有する電動機部と、該電動機部を作動させるためのインバータを含む駆動回路部と、前記電動機部によって回転駆動されて流体を圧縮する圧縮部とがハウジングに一体化されているインバータ一体型電動圧縮機において、
前記圧縮部へ吸入されて圧縮される前の流体を冷却用媒体として前記電動機部の内部を前記電動機部の回転軸と略平行に通過して流れるようにするため、前記ステータ部の外周と前記ハウジングの内周面に設けた溝とにより円周方向へ配置された複数の媒体流路を形成し、該媒体流路の流路断面積を前記駆動回路部から遠い程小さくしたことを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。 - 前記駆動回路部の設置面下部を通る前記媒体流路の壁面に放熱促進部を設けたことを特徴とする請求項1に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
- 前記ハウジングは、前記駆動回路部との接続部にくびれを設けて周方向の肉厚を略一定にしたことを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
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