JP2013209925A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータを効率的に冷却する電動圧縮機を提供する。
【解決手段】電動圧縮機１００は、流体を吸入する吸入ポート９１ａと流体を吐出する吐出ポート９２ａが形成されたハウジングと、ハウジング内に配置された、吸入ポート９１ａから吸入した流体を圧縮する圧縮部９０と圧縮部９０を駆動する回転軸９３を回転させる電動モータ６０を備える。電動モータ６０のステータコアに形成されたスロットの内部に巻き線が配置され、スロットの内周面と巻き線との間に絶縁部材が介在する。電動モータ６０は、ロータ８０とステータ７０を有し、吸入ポート９１ａと圧縮部９０との間に位置する。絶縁部材は、スロットの内周面の少なくとも一部との間に空隙７７が形成される形状に保持され、空隙７７はステータコアの両端面を連通する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

従来から、気体を圧縮する圧縮部と圧縮部を駆動する電動モータとをハウジングの内部に備えた電動圧縮機が知られている。電動圧縮機に備えられた電動モータは、主にコイルで生じるジュール損失により発熱するが、この発熱に伴って電動モータの発生トルクが低下すると、電動圧縮機の性能が低下することになる。このため、電動圧縮機の分野では、電動モータを冷却する技術が様々に開発されている。

例えば、特許文献１には、スクロール型の圧縮機構で圧縮された冷媒ガスによって電動機を冷却する、冷凍回路に接続された圧縮機が開示されている。特許文献１に開示される圧縮機では、固定子鉄心の隣り合うティース間に形成されたギャップや固定子鉄心の外周面の周方向の一部を切り欠いてなる縦溝を冷媒ガスが通ることで、電動機が冷却される。

特開２００５−００２７９９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される圧縮機では、圧縮機構で圧縮された冷媒ガス（以降、圧縮冷媒ガスと記す。）により電動機が冷却されることから、圧縮冷媒ガスが高温で、且つ、高圧の状態にあることを考慮すると、高い冷却効率は望み得ない。

以上のような実情を踏まえて、本発明では、電動モータを効率的に冷却する電動圧縮機を提供することを目的とする。

本願の第１の態様は、流体を吸入する吸入ポートと前記吸入ポートから吸入された流体を吐出する吐出ポートとが形成されたハウジングと、前記ハウジング内に配置され前記吸入ポートから吸入した流体を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に配置され前記圧縮部を駆動する回転軸を回転させる電動モータと、を備え、前記電動モータのステータコアに形成されたスロットの内部には巻き線が配置され、前記スロットの内周面と前記巻き線との間には絶縁部材が介在している電動圧縮機において、前記電動モータは、前記吸入ポートと前記圧縮部との間に位置し、前記電動モータは、ロータと、前記ステータコアを有するステータと、を備え、前記絶縁部材は、前記スロットの内周面の少なくとも一部と前記絶縁部材との間に、空隙が形成される形状に保持され、前記空隙は、前記ステータコアの両端面を連通している電動圧縮機を提供する。

本願の第２の態様は、第１の態様に記載の電動圧縮機において、前記ステータコアは、前記ロータの径方向外側に位置し、前記圧縮部が互いに係合して内部に圧縮室を形成する二つのスクロール部材を有するスクロール型圧縮機である電動圧縮機を提供する。

本願の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に記載の電動圧縮機において、前記ステータは、前記スロット内周面の少なくとも一部との間に空隙が形成される形状に前記絶縁部材を保持するための保持部材を備える電動圧縮機を提供する。

本願の第４の態様は、第３の態様に記載の電動圧縮機において、前記ステータコアは、前記スロットの内周面に凸部を有する形状を呈し、前記保持部材は、前記凸部である電動圧縮機を提供する。

本願の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の電動圧縮機において、前記吸入ポートは、前記回転軸の径方向に形成された開口である電動圧縮機を提供する。

本発明によれば、電動モータを効率的に冷却する電動圧縮機を提供することができる。

本発明の実施例１に係る電動圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る電動モータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る電動モータのステータの一部を拡大した断面図である。 本発明の実施例２に係る電動モータのステータの一部を拡大した断面図である。 本発明の実施例３に係る電動モータのステータの一部を拡大した断面図である。

[実施例１]
図１は、本実施例に係る電動圧縮機の構成を示す断面図である。図１に示される電動圧縮機１００は、ステータ７０とロータ８０とを有する電動モータ６０と、可動スクロール９５と固定スクロール９６とを有する圧縮部９０と、を備えたスクロール型電動圧縮機である。

電動圧縮機１００は、配管を通じて接続された図示しない凝縮器、膨張弁、蒸発器とともに冷凍回路を構成し、これらとの間で流体である冷媒をやり取りするように構成されている。冷凍回路を循環する冷媒は、電動圧縮機１００での圧縮により高温高圧の冷媒ガスに変換され、凝縮器での放熱により低温高圧の冷媒ガスに変換され、膨張弁での減圧により低温低圧の液状の冷媒に変換され、蒸発器での熱吸収により低温低圧の冷媒ガスに変換される。電動圧縮機１００は、このような圧縮、凝縮、膨張、蒸発のサイクルのうちの圧縮工程を担うものである。

以下、図１を参照しながら、本実施例に係る電動圧縮機１００の構成と作用について説明する。なお、以降では、図１の右側を電動圧縮機１００の前側と定義し、図１の左側を電動圧縮機１００の後側と定義して説明する。

電動圧縮機１００は、図１に示されるように、ボルト９４により隙間なく締結された、フロントハウジング９１とリアハウジング９２とを備えている。さらに、ハウジング内には、軸受装置９３ａによってフロントハウジング９１に対して回転自在に支持された回転軸９３と、回転軸９３を回転させる電動モータ６０と、回転軸９３の回転により流体である冷媒を圧縮する圧縮部９０と、が配置されている。

フロントハウジング９１には、図示しない配管を通じて蒸発器に接続された吸入ポート９１ａが形成されている。電動圧縮機１００は、吸入ポート９１ａから低温低圧の冷媒ガスを吸入する。なお、吸入ポート９１ａは、図１に示されるように、回転軸９３の径方向に形成された開口であり、電動モータ６０よりも前側に形成されている。

リアハウジング９２には、図示しない配管を通じて凝縮器に接続された吐出ポート９２ａが形成されている。電動圧縮機１００は、圧縮部９０で圧縮した高温高圧の冷媒ガスを吐出ポート９２ａから吐出する。なお、吐出ポート９２ａは、図１に示されるように、回転軸９３の径方向に形成された開口であり、圧縮部９０よりも後側に形成されている。

電動モータ６０は、圧縮部９０よりも前側に、より詳細的には、吸入ポート９１ａと圧縮部９０との間に、位置していて、回転軸９３に固定されたロータ８０と、ロータ８０の径方向外側に配置されたステータ７０と、を備えている。ステータ７０には、ステータコアの軸方向の両端面を連通する空隙７７が形成されている。なお、電動モータ６０の詳細な構成については、後述する。

圧縮部９０は、可動スクロール９５と固定スクロール９６とを備えたスクロール型の圧縮機構である。可動スクロール９５は、回転軸９３の回転中心に対して偏心した位置で回転軸９３に固定されている。このため、可動スクロール９５は、電動モータ６０による回転軸９３の回転に伴って公転し、可動スクロール９５と固定スクロール９６との間に形成された圧縮室９８の容積が変化する。即ち、圧縮部９０は、電動モータ６０及び回転軸９３により駆動するように構成されている。

以上のように構成された電動圧縮機１００では、蒸発器に接続された吸入ポート９１ａから吸入される低温低圧の冷媒ガスは、吸入領域８１を介して、吸入領域８２に流入する。この際、吸入領域８１と吸入領域８２の間に配置されている電動モータ６０は、ステータコアに形成された空隙７７を通過する低温低圧の冷媒ガスに晒されて冷却される。吸入領域８２に流入した冷媒ガスは、吸入通路８３及び吸入室８４を経由して、圧縮室９８へ流入して圧縮される。圧縮室９８で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、リテーナ９７により開度が規制された図示しない吐出弁に通じる吐出通路８５から吐出室９９へ吐出され、さらに、吐出ポート９２ａから図示しない配管を通じて凝縮器に吐出される。

図２は、本実施例に係る電動モータの構成を示す断面図である。図３は、本実施例に係る電動モータのステータの一部を拡大した断面図である。
次に、図２及び図３を参照しながら、電動圧縮機１００に含まれている電動モータ６０の構成と、電動モータ６０が効率的に冷却されることについて説明する。

図２に示されるように、電動モータ６０は、回転軸９３に固定されたロータ８０と、ロータ８０の径方向外側に配置されたステータ７０と、を備えている。
ロータ８０は、複数のコアシートを積層した円柱形状を呈するロータコア１０と、ロータコア１０に形成された矩形の貫通孔に埋め込まれた磁石２０と、を備えている。なお、磁石２０の近傍に設けられた円形の貫通孔１２は、リベット５０を挿入するための孔であり、図２では、６つの貫通孔１２のうちの４つにリベット５０が挿入された状態が示されている。

ステータ７０は、複数のコアシートを積層した円筒形状を呈するステータコア７１と、絶縁部材７２と、コイル７３と、を備えている。ステータコア７１には、ロータ８０側に開口を向けた複数のスロット７４が周方向に整列して形成されている。各スロット７４の内部には、絶縁部材７２と巻き線であるコイル７３とが配置されていて、ステータコア７１とコイル７３とを絶縁するために、スロット７４の内周面とコイル７３との間に絶縁部材７２が介在している。

絶縁部材７２は、図２に示されるように、スロット７４の内周面の少なくとも一部と絶縁部材７２との間に、冷媒ガスが通る空隙７７が形成される形状に保持されている。より詳細には、空隙７７は、図３に示されるように、スロット７４の内周面を構成する面（面７５、面７６）のうち最も径方向外側に位置する面７５と絶縁部材７２との間に位置する、スロット７４の径方向外側の角に形成されている。

なお、絶縁部材７２がこのような空隙７７が形成される形状を維持するためには、絶縁部材７２として、従来から一般的に使用されている絶縁紙の代わりに、射出成形した絶縁部材を用いることが有効である。また、絶縁部材７２として、従来に比べて厚い絶縁紙を用いてもよい。

以上のように構成された電動モータ６０を備えた電動圧縮機１００では、電動モータ６０が吸入ポート９１ａと圧縮部９０との間に設けられているため、電動モータ６０を吸入ポート９１ａから吸入された低温低圧の冷媒ガスにより冷却することができる。また、電動モータ６０は、ステータコア７１を連通する空隙７７がスロット７４の内周面の一部と絶縁部材７２との間に形成されているため、主要な発熱源であるコイル７３を直接冷却することができる。従って、電動モータを効率的に冷却する。

また、電動圧縮機１００は、可動スクロール９５と固定スクロール９６とを有する圧縮部９０を備えたスクロール型電動圧縮機である。このような圧縮機構では、吸入通路８３は吐出通路８５よりも径方向外側に存在する。さらに、電動モータ６０は、ロータ８０の径方向外側にステータ７０を配置した所謂インナーロータ構造である。よって、吸入通路８３と空隙７７は、共に径方向外側に位置するため、空隙７７を通過した冷媒は流れる方向を変えることなく、そのまま吸入通路８３へと吸入される。よって、電動圧縮機１００は、圧縮部９０内に冷媒を吸入する際の抵抗が少ない構造であり、空隙７７内における冷媒の流速が高く、結果として電動モータを効率的に冷却する。

さらに、吸入ポート９１ａは回転軸９３の径方向に形成されている。よって、吸入ポート９１ａと空隙７７は、共に径方向外側に位置するため、吸入ポート９１ａを通過した冷媒は流れる方向を変えることなく、そのまま空隙７７へと吸入される。よって、電動圧縮機１００は、圧縮部９０内に冷媒を吸入する際の抵抗が少ない構造であり、空隙７７内における冷媒の流速が高く、結果として電動モータを効率的に冷却する。

従って、本実施例に係る電動圧縮機１００によれば、電動モータを効率的に冷却することができる。特に、電動圧縮機は、高速回転で運転しても故障しにくいように、圧縮機構としてスクロール型が広く採用され、電動モータとしてインナーロータ型が広く採用されるため、ステータに吸入冷媒が通過する空隙を設けることは合理的である。

なお、本実施例では、図３に示されるように、空隙７７が、スロット７４の内周面を構成する面のうち最も径方向外側に位置する面７５と絶縁部材７２との間であって、スロット７４の径方向外側の角に形成されている例が示されているが、空隙７７が形成される位置は、必ずしも図３に示される位置に限られない。空隙７７は、発熱源であるコイル７３を効果的に冷却することができる位置に形成されればよく、従って、スロット７４の内周面の少なくとも一部と絶縁部材７２との間に形成されればよい。

また、本実施例では、ロータコア１０に磁石２０が埋め込まれた磁石埋め込み型モータ（Interior Permanent Magnet Motor、以降、ＩＰＭモータと記す。）を備えた電動圧縮機１００を例示したが、電動圧縮機１００に含まれるモータは、ＩＰＭモータに限られない。例えば、ロータコア表面に磁石が配設されたＳＰＭモータが含まれてもよい。

また、本実施例では、可動スクロール９５と固定スクロール９６からなる圧縮部９０を備えた電動圧縮機１００を例示したが、電動圧縮機１００に含まれる圧縮部は、スクロール型の圧縮機構に限られない。任意の方式の圧縮機構でも、電動モータ６０を吸入ポート９１ａから吸入された低温低圧の冷媒ガスにより効率よく冷却することができる。
[実施例２]
図４は、本実施例に係る電動モータのステータの一部を拡大した断面図である。本実施例に係る電動モータは、ステータコアに形成されたスロット７４ａ内の構成が、実施例１に係る電動モータ６０と異なっている。その他の構成については、実施例１に係る電動モータ６０と同様である。また、本実施例に係る電動圧縮機は、電動モータ６０の代わりに本実施例に係る電動モータを含む点を除き、実施例１に係る電動圧縮機１００と同様である。従って、以降では、スロット７４ａ内の構成を示す図４を参照しながら、本実施例に係る電動モータと実施例１に係る電動モータ６０との相違点を中心に説明する。

本実施例に係る電動モータのステータは、複数のコアシートを積層した円筒形状を呈するステータコア、絶縁部材７２、巻き線であるコイル７３に加えて、絶縁部材７２を支持する保持部材７８を備えている。ステータコアには、ロータ８０側に開口を向けた複数のスロット７４ａが周方向に整列して形成されていて、スロット７４ａの内部には、絶縁部材７２とコイル７３と保持部材７８が配置されている。

本実施例では、ステータコア７１とコイル７３とを絶縁する絶縁部材７２は、保持部材７８に支持されることで、スロット７４の内周面の少なくとも一部と絶縁部材７２との間に冷媒ガスが通る空隙７７が形成される形状に保持されている。即ち、保持部材７８が、絶縁部材７２をスロット７４ａ内周面の少なくとも一部との間に空隙７７が形成される形状に保持している。

以上のように構成された本実施例に係る電動圧縮機では、実施例１に係る電動圧縮機１００と同様に、ステータコアを連通する空隙７７がスロット７４の内周面の一部と絶縁部材７２との間に形成されている。このため、主要な発熱源であるコイル７３を低温低圧の冷媒ガスにより冷却することができる。従って、本実施例に係る電動圧縮機によっても、電動モータを効率的に冷却することができる。

なお、本実施例では、保持部材７８が絶縁部材７２を支持しているため、絶縁部材７２を空隙７７が形成される形状を維持するために、絶縁部材７２自体を従来と異なる材料とする必要は必ずしもない。このため、本実施例では、絶縁部材７２として、従来と同様の絶縁紙を用いることができる。

また、本実施例では、絶縁部材７２に力が加わった場合であっても絶縁部材７２の形状が変化しにくいため、コイル７３をスロット７４ａ内に隙間なく充填することができる。
[実施例３]
図５は、本実施例に係る電動モータのステータの一部を拡大した断面図である。本実施例に係る電動モータは、保持部材７８の代わりにステータコアに突出部７１ａを形成した点が、実施例２に係る電動モータと異なっている。その他の構成については、実施例２に係る電動モータと同様である。また、本実施例に係る電動圧縮機は、実施例２に係る電動モータの代わりに本実施例に係る電動モータを含む点を除き、実施例２に係る電動圧縮機と同様である。

以上のように構成された本実施例に係る電動圧縮機では、実施例１及び実施例２に係る電動圧縮機と同様に、ステータコアを連通する空隙７７がスロット７４ｂの内周面の一部と絶縁部材７２との間に形成されている。このため、主要な発熱源であるコイル７３を低温低圧の冷媒ガスにより冷却することができる。従って、本実施例に係る電動圧縮機によっても、電動モータを効率的に冷却することができる。

また、本実施例に係る電動圧縮機によれば、実施例２に係る電動圧縮機と同様に、従来と同様の絶縁紙を絶縁部材７２として用いることが可能であり、且つ、コイル７３をスロット７４ｂ内に隙間なく充填することができる。

なお、スロットは、ステータコアを構成する複数のコアシートを打ち抜く打ち抜き加工により形成されるが、突出部７１ａは打ち抜き加工おける加工形状を適宜変更することにより、形成することができる。従って、本実施例に係る電動圧縮機によれば、実施例２に係る電動圧縮機に比べて部品点数を減らすことが可能であり、空隙７７を形成するために生じうる製造コストの上昇も抑えることができる。

１０・・・ロータコア
１２・・・貫通孔
２０・・・磁石
５０・・・リベット
６０・・・電動モータ
７０・・・ステータ
７１・・・ステータコア
７１ａ・・・突出部
７２・・・絶縁部材
７３・・・コイル
７４、７４ａ、７４ｂ・・・スロット
７５、７６・・・面
７７・・・空隙
７８・・・保持部材
８０・・・ロータ
８１、８２・・・吸入領域
８３・・・吸入通路
８４・・・吸入室
８５・・・吐出通路
９０・・・圧縮部
９１・・・フロントハウジング
９１ａ・・・吸入ポート
９２・・・リアハウジング
９２ａ・・・吐出ポート
９３・・・回転軸
９３ａ・・・軸受装置
９４・・・ボルト
９５・・・可動スクロール
９６・・・固定スクロール
９７・・・リテーナ
９８・・・圧縮室
９９・・・吐出室
１００・・・電動圧縮機

Claims (5)

1. 流体を吸入する吸入ポートと前記吸入ポートから吸入された流体を吐出する吐出ポートとが形成されたハウジングと、前記ハウジング内に配置され前記吸入ポートから吸入した流体を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に配置され前記圧縮部を駆動する回転軸を回転させる電動モータと、を備え、前記電動モータのステータコアに形成されたスロットの内部には巻き線が配置され、前記スロットの内周面と前記巻き線との間には絶縁部材が介在している電動圧縮機において、
   前記電動モータは、前記吸入ポートと前記圧縮部との間に位置し、
   前記電動モータは、ロータと、前記ステータコアを有するステータと、を備え、
   前記絶縁部材は、前記スロットの内周面の少なくとも一部と前記絶縁部材との間に、空隙が形成される形状に保持され、
   前記空隙は、前記ステータコアの両端面を連通している
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 請求項１に記載の電動圧縮機において、
   前記ステータコアは、前記ロータの径方向外側に位置し、
   前記圧縮部が互いに係合して内部に圧縮室を形成する二つのスクロール部材を有するスクロール型圧縮機である
   ことを特徴とする電動圧縮機。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機において、
   前記ステータは、前記スロット内周面の少なくとも一部との間に空隙が形成される形状に前記絶縁部材を保持するための保持部材を備える
   ことを特徴とする電動圧縮機。
4. 請求項３に記載の電動圧縮機において、
   前記ステータコアは、前記スロットの内周面に凸部を有する形状を呈し、
   前記保持部材は、前記凸部である
   ことを特徴とする電動圧縮機。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電動圧縮機において、
   前記吸入ポートは、前記回転軸の径方向に形成された開口である
   ことを特徴とする電動圧縮機。