JP2016084768A

JP2016084768A - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP2016084768A
Application number: JP2014218825A
Authority: JP
Inventors: 箕輪　昌賢; Shiyouken Minowa; 昌賢箕輪; 雄二郎森田; Yujiro Morita
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: JP6370677B2; WO2016067764A1

Abstract

【課題】電動圧縮機において、部材同士が干渉することなく電動機側コネクタとターミナルとを接続し、これらの接続部材の周囲の配置空間を確保することが可能な電動圧縮機を提供する。【解決手段】電動圧縮機１は、ハウジング２内に、圧縮機構４と、この圧縮機構４を駆動する電動機３と、電動機３を駆動制御するインバータとを備えている。電動機収容部５ｃとインバータ収容部５ｂとが仕切壁５ａを介して隔てられ、仕切壁５ａに形成された貫通孔９にターミナル７を固定し、インバータにケーブルを介して接続された電動機側コネクタと電動機３にケーブルを介して接続された電動機側コネクタとをターミナル７に接続することでインバータをターミナル７を介して電動機３に電気的に接続される。電動機側コネクタは、それぞれ独立して形成された３つの接続端子により構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、電動圧縮機に関し、特に、電動機とインバータとを電気的に接続する構造に関する。

従来、ハウジング内に圧縮機構と電動機とを収容した電動圧縮機においては、電動機を駆動制御するインバータが必要であり、このインバータを冷媒ガス流入経路の囲壁を形成する（電動機収容部の囲壁を形成する）ハウジングの仕切壁を隔てて一体に搭載し、仕切壁に設けられたターミナルを介してインバータ装置から電動機に電力を供給する構成が採られている。

このようなターミナルの構成としては、特許文献１に示されるように、仕切壁の一箇所に３本の端子ピンを貫通固定させた本体部を取り付け、インバータ回路にケーブルを介して接続されたインバータ側コネクタと電動機のステータにケーブルを介して接続された電動機側コネクタとを前記端子ピンに相反する方向から装着することでインバータ回路とステータとを電気的に接続する構成が多用されている。

また、ターミナルの端子ピンを列状に配置したものもあり、例えば、特許文献２に示されるように、複数の雌端子が雄端子の挿入方向に対して整列した位置又はずれた位置に配置されているモータ一体型コンプレッサが開示されている。

特開２０１２−１１２２７４号公報特開２００６−０４２４０９号公報

ところで、特許文献１及び２に記載の電動機側コネクタは、３本のリード線を同時に接続することを可能とするため、それぞれの配線を具備した構成が採られている。

例えば、特許文献１に記載のターミナルは、３つの端子ピンの離間距離がいずれの端子ピンとも等しい位置（三角形を形成する位置）に配置されており、この端子ピンの形状に応じて形成された電動機側コネクタが使用されている。

この特許文献１の接続構造においては、３つの端子ピンが三角形を形成するように構成されているため、配置するための径方向の所定の巾を必要とする。さらに、ターミナルの端子ピンの配置方向によって電動機側コネクタの配線方向が一方向に制限されることになるため、配線の自由度がないことに加えて、リード線がステータのハウジング固定部材（ボルト等）に干渉し、電動機側コネクタの配置に苦慮する問題がある。

一方、特許文献２に記載のターミナルは、列状に端子ピンが配置されており、径方向の巾の占有は比較的小さく構成できるものの、電動機側コネクタの配線方向が一方向に制限される問題の解決には至っていない。また、列状にターミナルを形成しているため、電動機側コネクタの形状が端子ピンの配置方向に長くなり、電動機側コネクタが周囲の部材と干渉して配置に苦慮する問題もある。

また、従来の配線方法では、電動機側コネクタの投影面積が大きく、電動機側コネクタとハウジングのリブとが干渉したり、これらの接続部材の周囲の部品配置が困難となったりする問題がある。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、電動機により駆動される電動圧縮機において、配線の自由度を高めつつ、部材同士が干渉することなく電動機側コネクタとターミナルとを接続し、これらの接続部材の周囲の配置空間を確保することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明に係る電動圧縮機は、ハウジング内に、圧縮機構と、この圧縮機構を駆動する電動機と、前記電動機を駆動制御するインバータとを備え、前記電動機を収納する電動機収容部と前記インバータを収納するインバータ収容部とが仕切壁を介して隔てられ、この仕切壁に形成された貫通孔にターミナルを固定し、前記電動機にケーブルを介して接続された電動機側コネクタと前記インバータにケーブルを介して接続されたインバータ側コネクタとを前記ターミナルに接続することで前記インバータを前記ターミナルを介して前記電動機に電気的に接続する電動圧縮機において、前記ターミナルは、前記電動機側コネクタ及び前記インバータ側コネクタと接続する３つの端子ピンを有して構成され、前記電動機側コネクタと前記インバータ側コネクタの少なくとも一方は、それぞれ独立して形成された３つの接続端子により構成されることを特徴としている。

電動機側コネクタとインバータ側コネクタの少なくとも一方は、それぞれ独立して形成された３つの接続端子により構成されることにより、ターミナルの形状に応じた電動機側コネクタを形成することが不要になるため、電動機側コネクタの配線の自由度を高めつつ、投影面積を減少させることができる。

ターミナルのそれぞれの端子ピンは、列状に配置され、少なくとも１つの前記端子ピンは、他の端子ピンと長さが異なるようにしてもよい。

少なくとも１つの端子ピンを他の端子ピンと長さが異なるようにすることにより、それぞれの電動機側コネクタを、電動圧縮機の軸方向の異なった位置に配置することが可能となり、電動機側コネクタの取付け向きをそれぞれ異ならせても、接続端子同士が干渉することなく装着することが可能となる。

ターミナルの中央に配置される端子ピンは、両端に配置される端子ピンと長さが異なるようにしてもよい。
中央に配置される端子ピンは、両端に配置される端子ピンと長さが異なるようにすることにより、中央に配置される端子ピンに接続する電動機側コネクタと、両端に配置される端子ピンも接続する電動機側コネクタと、が干渉することを防ぐことが可能となる。

以上本発明によれば、電動機側コネクタとインバータ側コネクタの少なくとも一方、例えば、電動機側コネクタをそれぞれ独立して形成された複数の端子により構成した場合は、ターミナルの形状に応じた電動機側コネクタを形成することが不要になるため、電動機側コネクタの配線の自由度を高めつつ、投影面積を減少さて、接続部材の周囲の配置空間を確保することが可能となる。
同様に、インバータ側コネクタをそれぞれ独立して形成された複数の端子により構成した場合にも、インバータ側コネクタの配線の自由度を高めつつ、投影面積を減少さて、接続部材の周囲の配置空間を確保することが可能となる。

また、少なくとも１つの端子ピンを、他の端子ピンと長さが異なるようにすることにより、電動機側コネクタの接続端子同士が干渉することを防ぐことが可能となるため、電動機側コネクタの設置に必要な投影面積を減少させることができ、当該接続部材の周囲の設置スペースを確保させることが可能となる。

図１（ａ）は、本発明に係る電動圧縮機の全体構成を示す側断面図である。図１（ｂ）は、ターミナルの取付状態を示す拡大断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図３は、本発明に係る電動圧縮機を示す概念図と、この圧縮機に用いられるターミナル及びコネクタを示す図である。図４は、ターミナルの拡大斜視図である。図５は、ターミナルに電動機側コネクタを接続した状態を示す拡大斜視図である。

以下、本発明に係る電動圧縮機について、図面を参照しながら説明する。
図１及び２において、この電動圧縮機１は、アルミ合金で構成されたハウジング２内に、図中右側において圧縮機構４を配設し、また、図中左側において圧縮機構４を駆動する電動機３を配設している。尚、図１において、図中左側を電動圧縮機の前方、図中右側を電動圧縮機の後方としている。

ハウジング２は、この例では、フロント側の第１のハウジング部材５とリア側の第２のハウジング部材６とから構成され、これら２つのハウジング部材５，６がボルト（図示せず）により軸方向に締結されている。

第１のハウジング部材５は、中程に仕切壁５ａが形成された筒状形状のもので、仕切壁５ａよりもフロント側にフロント端が開口されたインバータ収容筒状部（インバータ収容部）５ｂが形成され、また、仕切壁５ａよりもリア側にリア端が開口されたモータ収容筒状部（電動機収容部）５ｃが形成されている。

仕切壁５ａには、ハーメチック端子からなるターミナル７を取り付けるターミナル装着孔９が形成されている。また、モータ収容筒状部５ｃには、圧縮機構４で圧縮するための冷媒を導入する吸入口１５（図２に示す）が形成されている。

また、第１のハウジング部材５の仕切壁５ａとインバータ収容筒状部、及び、インバータ収容筒状部の開口端を閉塞する蓋体１８とによってインバータ収容空間１９が画成され、このインバータ収容空間１９には、インバータ３０（図３において概念的に示す）が収容されている。

図３に示すように、インバータ収容空間１９に収容されたインバータ３０は、ターミナル７を介して電動機３に電気的に接続される。
具体的には、インバータ３０は、ケーブルを介してインバータ側コネクタ（図示せず）によりターミナル７に接続される。また、電動機３は、リード線１１（ケーブル）を介して電動機側コネクタ８がターミナル７に接続されている。

なお、電動機側コネクタ８が第１のステータ２１の励磁コイル２１ｃに接続され、励磁コイル２１ｃは、第２のステータ２２の励磁コイル２２ｃに接続されることにより、電動機３の電気的な接続が行われている。
したがって、第１のステータ２１の励磁コイル２１ｃと第２のステータ２２の励磁コイル２２ｃとは、インバータ３０に対して直列に接続され、同位相の電流が供給されるようになっている。

なお、第１のステータ２１は、第１のハウジング部材５に形成された複数のピラー５ｆにボルト２１ｄによって固定されている。
ピラー５ｆは、図２にも示すように、仕切り壁５ａからモータ収容部５ｃに向かって突設して形成されたものである。それぞれのピラー５ｆは、第１のハウジング部材５の中心から略等間隔（円周状）に配設され、内部にはボルト２１ｄと螺合するボルト孔が形成されている。
ボルト２１ｄは、第１のステータ２１のバックヨーク２１ａの中を貫通して設けられている。
第２のステータ２２も、第１のステータ２１と同様にして第２のハウジング部材６に形成された複数のピラーにボルトによって（図示せず）固定されるため説明を省略する。

ターミナル７は、図４にも示すように、硬質部材で形成された本体部７１と、この本体部７１に貫通固定された３本の端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃとを有して構成されている。本体部７１は、前記端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃがターミナル装着孔９に気密に貫通固定される楕円筒状の挿通部７４と、この挿通部７４から径方向外側に一体に延設され、ターミナル装着孔９よりも径が大きく形成され、且つ、大径壁部５ｄよりも径が小さく形成されて、段部５ｅに係止可能なフランジ部７５とを有して構成されている。

また、図１（ｂ）にも示すように、挿通部７４の側面には、Ｃ−リングを装着するＣ−リング装着溝７４ａが端部の壁面に沿って２箇所設けられている。
このＣ−リング装着溝７４ａは、ターミナル７をターミナル装着孔９に取り付けた際に、インバータ収容空間１９に突出する部分に形成されている。したがって、この２箇所のＣ−リング装着溝７４ａにＣ−リング７４ｂを装着することで、ターミナル装着孔９からターミナル７が抜けることを防止している。

さらに、挿通部７４の側面には、Ｏ−リングを装着するためのＯ−リング装着溝７４ｃが全周に亘って設けられている。このＯ−リング装着溝７４ｃは、ターミナル７をターミナル装着孔９に取り付けた際に、ターミナル装着孔９に収まる部分に形成されている。したがって、このＯ−リング装着溝７４ｃにＯ−リング７４ｄを装着することで、インバータ収容空間１９との気密が保たれている。

３本の端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、それぞれが同一方向に配置された列状に形成されている。
また、中央に配置される端子ピン７２ｂは、モータ収容筒状部５ｃに配置される部分（図４において、フランジ部７５よりも下側に形成される部分）が、両端に配置される端子ピン７２ａ，７２ｃと長さが異なっている。

すなわち、中央に配置される端子ピン７２ｂが両端に配置される端子ピン７２ａ，７２ｃよりも長く形成されており、また、両端に配置される端子ピン７２ａ，７２ｃは、それぞれ同等の長さに形成されている。

一方、インバータ３０との電気的な接続が行われるインバータ収容筒状部５ｂに配置される部分（図４において、フランジ部７５よりも上側に形成される部分）は、それぞれの端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃの長さは同程度となっている。

電動機側コネクタ８は、図２及び図５にも示すように、それぞれ独立して形成された３つの接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃにより構成される。
具体的には、３つのリード線１１の先端には、それぞれ接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃが設けられ、各々が独立してターミナル７の端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃに接続可能となっている。

接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、それ自体公知のもので、たとえば、直方体状に形成されたもので、基端面８２にリード線１１と接続するリード線接続部８３が形成され、側面８４に端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃと接続する端子ピン接続部８５が形成され、リード線接続部８３と端子ピン接続部８５とは、接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃ内部で電気的に接続されている。

第２のハウジング部材６は、中程に仕切壁６ａが形成された筒状形状のもので、仕切壁６ａよりもフロント側にフロント端が開口されたモータ収容筒状部６ｂが形成され、また、仕切壁６ａよりもリア側にリア端が開口された圧縮機構収容筒状部６ｃが形成されている。仕切壁６ａには、後述する第２のステータ２２のバックヨーク２２ａの軸方向位置を規定するためのスラスト面６ｅ及びシャフト１０を貫通支持するボス部６ｄが一体形成され、また、圧縮機構収容筒状部６ｃには、圧縮機構４で圧縮した冷媒を吐出する吐出口（図示せず）が形成されている。

電動機３は、アキシャルギャップ型のモータであり、前記第１のハウジング部材５と第２のハウジング部材６とを組み付けた際に、第１のハウジング部材５の仕切壁５ａとモータ収容筒状部５ｃ、及び、第２のハウジング部材６の仕切壁６ａとモータ収容筒状部６ｂによって囲まれて構成されるモータ収容空間１７に収容され、前記圧縮機構４は、第２のハウジング部材６の圧縮機構収容筒状部６ｃに収容されている。前記モータ収容空間１７は、第１のハウジング部材５のモータ収容筒状部５ｃに形成された吸入口１５と連通しており、圧縮機構４へ冷媒を導く低圧経路を構成している。

アキシャルギャップ型のモータ３は、シャフト１０に固定される円盤形状のロータ２０と、このロータ２０のフロント側に軸方向にエアギャップを介して対向配置された第１のステータ２１と、ロータ２０のリア側に軸方向にエアギャップを介して対向配置された第２のステータ２２とを有している。

ロータ２０は、その円周に沿って扇状の永久磁石２３が複数配列されており、中央にシャフト１０を挿通させる通孔２０ａが形成されている。

圧縮機構４は、例えば、ベーン型であり、仕切壁６ａを貫通して圧縮機構収容筒状部６ｃ内に突出されたシャフト１０の所定位置に圧入により固装された圧縮機ロータ４１と、第２のハウジング部材６の圧縮機構収容筒状部６ｃにシャフト１０の軸方向で嵌合してこのハウジング部材６と共に前記圧縮機ロータ４１を収容するシリンダ部材４２と、圧縮機ロータ４１に摺動自在に取り付けられ、シリンダ部材４２の内周面に摺接して圧縮室４０を画成する図示しないベーンとを有して構成されている。

シリンダ部材４２は、圧縮機構収容筒状部６ｃへの挿入先端側となるフロント側に圧縮機ロータ４１を収容するロータ収容部４３が形成され、ボルト４４をモータ収容空間側（フロント側）から軸方向に仕切壁６ａを介して螺合させることで第２のハウジング部材６に対して軸方向に固定されている。前記シャフト１０は、圧縮機ロータ４１から突出したリア側端がシリンダ部材４２の中央に形成された軸受孔４５に挿入され、この軸受孔４５にプレーンベアリング４６を介して回転自在に軸支されると共に、ボス部６ｄを貫通する部分でプレーンベアリング４７を介して回転自在に軸支されている。

したがって、圧縮機ロータ４１は第１のハウジング部材５の仕切壁５ａとシリンダ部材４２とによってハウジング２に対する軸方向位置が規定され、これにより、ハウジング２に対するシャフト１０の軸方向位置が規定されるようになっており、圧縮機構４が組み付けられた状態においては、シャフト１０に固定される前記ロータ２０のハウジング２に対する軸方向位置が規定されるようになっている。

このような電動圧縮機は、前記モータ収容空間１７に吸入口１５を介して流入された冷媒が、モータ３を冷却しつつ仕切壁６ａに形成された図示しない通路を介して圧縮機構４の圧縮室４０に導かれ、圧縮機ロータ４１の回転により吸入された冷媒を圧縮して図示しない吐出経路を介して吐出口から吐出されるようになっている。

以上本発明によれば、電動機側コネクタ８は、それぞれ独立して形成された複数の接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃにより構成されることにより、ターミナル７の形状に応じた電動機側コネクタ８を形成することが不要になるため、電動機側コネクタ８の配線の自由度をたかめつつ、投影面積を減少さて、接続部材の周囲の配置空間を確保することが可能となる。

また、中央に配置される端子ピン７２ｂを、両端に配置される端子ピン７２７２ａ、７２ｃと長さが異なるようにすることにより、電動機側コネクタ８の接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃ同士が干渉することを防ぐことが可能となるため、電動機側コネクタ８の設置に必要な投影面積を減少させることができ、当該接続部材７，８の周囲の設置スペースを確保させることが可能となる。

さらに、本実施例のようにピラー５ｆのように接続の障害となる物がモータ収容空間１７に設けられる場合であっても、このような障害物と干渉することなく電動機側コネクタ８の接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃをそれぞれの端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃと接続することが可能となる。
すなわち、各接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃが独立して形成されているため、各接続端子８１ａ，８１ｂ，８１ｃの装着向きを適当な位置に調節することで、障害物と干渉せずに接続することができる。

なお、実施例においては、端子ピン７２ｂを他の端子ピン７２ａ，７２ｃよりも長く形成したが、これには限られず、端子ピン７２ｂを他の端子ピン７２ａ，７２ｃよりも短く形成したり、３本の端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃをそれぞれ異なる長さに形成したりしてもよい。

また、ターミナル７のインバータ３０との電気的な接続が行われるインバータ収容筒状部５ｂに配置される部分は、それぞれの端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃの長さは同程度となるように形成したが、電動機３との電気的な接続が行われるモータ収容筒状部５ｃに配置される部分と同様に、３本の端子ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃをそれぞれ異なる長さに形成したりしてもよい。

さらに、インバータ側コネクタは、電動機側コネクタ８と同様にそれぞれ独立して形成された３つの接続端子により構成するようにしてもよい。このような場合、インバータ側コネクタの配線の自由度を高めつつ、投影面積を減少さて、接続部材の周囲の配置空間を確保することが可能となる。

１電動圧縮機
２ハウジング
３電動機
４圧縮機構
３０インバータ
５ａ仕切壁
５ｂインバータ収容筒状部（インバータ収容部）
５ｃモータ収容筒状部（電動機収容部）
７ターミナル
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ端子ピン
８電動機側コネクタ
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ接続端子
９ターミナル装着孔（貫通孔）

Claims

ハウジング内に、圧縮機構と、この圧縮機構を駆動する電動機と、前記電動機を駆動制御するインバータとを備え、
前記電動機を収納する電動機収容部と前記インバータを収納するインバータ収容部とが仕切壁を介して隔てられ、この仕切壁に形成された貫通孔にターミナルを固定し、
前記電動機にケーブルを介して接続された電動機側コネクタと前記インバータにケーブルを介して接続されたインバータ側コネクタとを前記ターミナルに接続することで前記インバータを前記ターミナルを介して前記電動機に電気的に接続する電動圧縮機において、
前記ターミナルは、前記電動機側コネクタ及び前記インバータ側コネクタと接続する３つの端子ピンを有して構成され、
前記電動機側コネクタと前記インバータ側コネクタの少なくとも一方は、それぞれ独立して形成された３つの接続端子により構成されることを特徴とする電動圧縮機。
前記ターミナルのそれぞれの端子ピンは、列状に配置され、
少なくとも１つの前記端子ピンは、他の端子ピンと長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
前記ターミナルの中央に配置される端子ピンは、両端に配置される端子ピンと長さが異なることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。