JP2016180402A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】カバーにおける金属部材と樹脂部材との熱膨張率の違いによって樹脂部材が破損することを抑制する。【解決手段】流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動モータと、電動モータを駆動するインバータと、圧縮機構および電動モータを収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられ、ハウジングとの間にインバータを収容するカバーとを備える。カバーは、金属製の骨格部１６０および骨格部１６０の表面を囲むように覆う樹脂部から構成されている。骨格部１６０は、板状部１６１、板状部１６１の外周縁からハウジングに向けて延在する周壁部１６２を有する。周壁部１６２は、板状部１６１側とは反対側の端部に、板状部１６１の厚さ方向に凹む凹部１６２ｎおよび板状部１６１の厚さ方向に突出する凸部の少なくも一方を含む凹凸を有する。上記凹凸は、樹脂部と係合している。【選択図】図４

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

金属フレームと成形樹脂間の熱伸縮に基づく樹脂の剥離、ソリ、クラックなどによる絶縁劣化の防止を図ったモールド配線板を開示した先行文献として、特開２０００−３１６０６号公報(特許文献１)がある。

特許文献１に記載されたモールド配線板においては、金属フレームが樹脂の中に埋め込まれている。金属フレームには穴が形成されており、穴を通じて金属フレームの上下の樹脂が橋桁状に接合されている。

特開２０００−３１６０６号公報

特許文献１に記載されたモールド配線板においては、板状金属をプレス金型にて打抜いて成形した金属フレームが樹脂に埋められている。金属フレームには様々な形状が在り得るため、金属フレームの形状に対応して、樹脂が橋桁状に接合される部分の配置を設定する必要がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、カバーにおける金属部材と樹脂部材との熱膨張率の違いによって樹脂部材が破損することを抑制できる、電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に基づく電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動モータと、電動モータを駆動するインバータと、圧縮機構および電動モータを収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられ、ハウジングとの間にインバータを収容するカバーとを備える。カバーは、金属製の骨格部および骨格部の表面を囲むように覆う樹脂部から構成されている。骨格部は、板状部、板状部の外周縁からハウジングに向けて延在する周壁部を有する。周壁部は、板状部側とは反対側の端部に、板状部の厚さ方向に凹む凹部および板状部の厚さ方向に突出する凸部の少なくも一方を含む凹凸を有する。上記凹凸は、樹脂部と係合している。

本発明の一形態においては、上記凹凸が連続して設けられている。
本発明の一形態においては、上記凹凸が、周壁部の全周に亘って連続して設けられている。

本発明の一形態においては、周壁部は、板状部の厚さ方向に見て、連続して設けられた凹凸部を含む。

本発明の一形態においては、上記凹凸部は、周壁部の全周に亘って連続して設けられている。

本発明によれば、カバーにおける金属部材と樹脂部材との熱膨張率の違いによって樹脂部材が破損することを抑制できる。

本発明の実施形態１に係る電動圧縮機の外観を示す側面図である。 本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の外観を示す底面図であって、図４の矢印Ｖ方向から見た図である。 本発明の実施形態１の変形例に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の周壁部の形状を示す側面図である。 本発明の実施形態２に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の外観を示す底面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る電動圧縮機について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機の外観を示す側面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機１００は、流体を圧縮する圧縮機構１２０と、圧縮機構１２０を駆動する電動モータ１３０と、電動モータ１３０を駆動するインバータ１４０と、圧縮機構１２０および電動モータ１３０を収容するハウジング１１０と、ハウジング１１０に取り付けられ、ハウジング１１０との間にインバータ１４０を収容するカバー１５０とを備える。

ハウジング１１０は、図示しない外部冷媒回路から冷媒が吸入される図示しない吸入口が形成された吸入ハウジング１１２と、冷媒が吐出される図示しない吐出口が形成された吐出ハウジング１１１とを含む。

本実施形態においては、吸入ハウジング１１２および吐出ハウジング１１１の各々は、有底筒状であり、たとえば、アルミニウムなどの金属材料により構成されている。カバー１５０は、有底筒状であり、たとえば、アルミニウムなどの金属材料により構成されている。吸入ハウジング１１２は、圧縮機構１２０および電動モータ１３０を収容している。

圧縮機構１２０は、吸入口からハウジング１１０内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口から吐出させるものである。なお、圧縮機構１２０の具体的な構成としては、スクロールタイプ、ピストンタイプまたはベーンタイプなどのいずれでもよい。

電動モータ１３０は、三相交流電力により駆動される電動モータであり、可動スクロールを旋回させて圧縮機構１２０を駆動する。電動モータ１３０は、回転軸を有する図示しないロータと、ロータの周囲を覆う図示しないステータとを含む。ロータの回転軸は、可動スクロールに接続されている。ステータはステータコイルを有し、吸入ハウジング１１２に固定されている。

吸入ハウジング１１２、吐出ハウジング１１１およびカバー１５０の各々は、底壁と、底壁の外周縁から立設し、環状の形状を有する周壁とからなる。吸入ハウジング１１２の軸線方向は、ロータの回転軸の軸線方向と一致している。

吸入ハウジング１１２の周壁１１２ｓにおける底壁１１２ｂ側とは反対側の端部１１２ｅと、吐出ハウジング１１１の周壁１１１ｓの底壁１１１ｂ側とは反対側の端部１１１ｅとが、互いに接合されている。吸入ハウジング１１２の底壁１１２ｂの外面には、カバー１５０の周壁１５０ｓにおける底壁１５０ｂ側とは反対側の端部１５０ｅが接合されている。

カバー１５０は、締結部材または接着剤などによってハウジング１１０に接合されている。吸入ハウジング１１２の底壁１１２ｂの外面と、カバー１５０によって区画される収容室には、電動モータ１３０を駆動するインバータ１４０が収容されている。

本実施形態においては、圧縮機構１２０、電動モータ１３０およびインバータ１４０は、ロータの回転軸の軸線方向に沿って、圧縮機構１２０、電動モータ１３０、インバータ１４０の順序で並んでいる。ただし、インバータ１４０の配置はこれに限られず、たとえば、吸入ハウジング１１２の周壁１５０ｓの外側にインバータ１４０が配置されていてもよい。

インバータ１４０は、電動モータ１３０の回転制御と電動モータ１３０への電力供給を行なう。インバータ１４０は、直流電力を交流電力に変換する。インバータ１４０は、図示しないクラスタブロックおよび気密端子を通じて、電動モータ１３０に電気的に接続されている。また、インバータ１４０は、電力供給を受けるための電力供給ケーブルと接続されている。

図２は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの外観を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。

図１〜３に示すように、カバー１５０は、平板状の板状部１５１、板状部１５１の外周縁からハウジング１１０に向けて延在する周壁部１５２、並びに、板状部１５１における周壁部１５２が設けられる面とは反対側の面から突出した、筒状の第１突出部１５３および筒状の第２突出部１５４を含む。板状部１５１には、カバー１５０をハウジング１１０に取り付けるための図示しない頭付ボルトを締結するための３つの座繰り部１５５が設けられている。

第１突出部１５３は、インバータ１４０と電力供給ケーブルとを接続するためのコネクターである。第２突出部１５４は、電動モータ１３０および圧縮機構１２０の各々の状態を検知するための信号線を接続するためのコネクターである。

図３に示すように、カバー１５０は、金属製の骨格部１６０および骨格部１６０の表面を囲むように覆う樹脂部１７０から構成されている。骨格部１６０は、電磁シールドとして機能する。骨格部１６０は、アルミ系金属材料により構成されている。ただし、骨格部１６０を構成する材料は、アルミ系金属材料に限られず、他の金属材料であってもよい。樹脂部１７０は、エポキシ樹脂により構成されている。ただし、樹脂部１７０を構成する材料は、エポキシ樹脂に限られず、他の絶縁性樹脂材料であってもよい。

本実施形態においては、樹脂部１７０は、骨格部１６０の内表面(骨格部１６０における厚さ方向と交わる方向に延在する２面のうち、収容室側の面)に沿う形状を有するように予め成形された内側部材と、骨格部１６０の外表面(骨格部１６０における厚さ方向と交わる方向に延在する２面のうち、収容室側の面とは反対側の面)に沿う形状を有するように予め成形された外側部材とが、骨格部１６０に組み付けられた状態で互いに樹脂系接着剤で接着されることにより一体に構成されている。内側部材と外側部材とは、周壁部１６２の板状部１６１側とは反対側の端部にて互いに接着されている。ただし、樹脂部１７０の形成方法は、上記に限られず、骨格部１６０をインサート成形することにより、一体に構成されていてもよい。

図４は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の外観を示す斜視図である。図５は、本発明の実施形態１に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の外観を示す底面図であって、図４の矢印Ｖ方向から見た図である。

図４，５に示すように、骨格部１６０は、板状部１６１、板状部１６１の外周縁からハウジングに向けて延在する周壁部１６２、並びに、板状部１６２における周壁部１６２が設けられる面とは反対側の面から突出した、筒状の第１突出部１６３および筒状の第２突出部１６４を含む。板状部１６１には、３つの座繰り部１６５が設けられている。

本実施形態に係る板状部１６１は、矩形状の矩形状部１６１ｒの一部分と円状の円状部１６１ｃの一部分とが繋がった形状となっている。平面視における板状部１６１の輪郭は、矩形状部１６１ｒの輪郭(外周縁)である長辺の１辺および短辺の２辺、並びに、円状部の輪郭(外周縁)である、矩形状部１６１ｒの短辺の２辺の端部同士を結ぶ円弧からなる。

本実施形態に係る周壁部１６２は、板状部１６１の外周縁からハウジングに向けて延在している。換言すると、板状部１６１の厚さ方向に延在している。周壁部１６２は、円状部１６１ｃの外周縁から延在する円弧状の第１周壁部１６２ｃと、矩形状部１６１ｒの長辺の外周縁から延在する矩形平板状の第２周壁部１６２ｒと、矩形状部１６１ｒの２つの短辺の外周縁の各々から延在する第３周壁部１６２ｐおよび第４周壁部１６２ｑとから構成されている。

第１〜第４周壁部１６２ｃ，１６２ｒ，１６２ｐ，１６２ｑは、板状部１６１側とは反対側の端部に凹部１６２ｎが設けられている。凹部１６２ｎは、板状部１６１側とは反対側の端部を切り欠くことで形成されている。すなわち、周壁部１６２は、板状部１６１側とは反対側の端部に、板状部１６１の厚さ方向に凹む凹部１６２ｎを含む凹凸を有する。

なお、周壁部１６２には、凹部１６２ｎに限られず、周壁部１６２の板状部１６１側とは反対側の端部に板状部１６１の厚さ方向に突出した凸部が設けられていてもよい。すなわち、周壁部１６２は、板状部１６１側とは反対側の端部に、板状部１６１の厚さ方向に突出する凸部を含む凹凸を有していてもよい。また、周壁部１６２は、板状部１６１側とは反対側の端部に、板状部１６１の厚さ方向に凹む凹部１６２ｎおよび板状部１６１の厚さ方向に突出する凸部の両方を含む凹凸を有していてもよい。

本実施形態においては、第１周壁部１６２ｃにおいて、互いに間隔を置いて複数の凹部１６２ｎが設けられている。さらに、矩形状部１６１ｒの長辺に、１つの凹部１６２ｎが設けられている。

図３に示すように、樹脂部１７０は、骨格部１６０の表面を囲むように覆っている。樹脂部１７０は、第１〜第４周壁部１６２ｃ，１６２ｒ，１６２ｐ，１６２ｑに設けられた凹部１６２ｎに入り込んでいる。

ここで、周壁部１６２に設けられた凹凸の機能について説明する。樹脂部１７０が熱膨張した場合に骨格部１６０によって樹脂部１７０の移動が規制される箇所に配置される樹脂部１７０は、大きな熱応力を受ける。

本実施形態に係る熱膨張した場合に骨格部１６０によって樹脂部１７０の移動が規制される箇所とは、第１突出部１６３の周囲，第２突出部１６４の周囲，３つの座繰り部１６５内，第１周壁部１６２ｃと第３周壁部１６２ｐとの第１連結部１６２ｂ１の周囲，第１周壁部１６２ｃと第４周壁部１６２ｑとの第２連結部１６２ｂ２の周囲および凹部１６２ｎ内である。なお、樹脂部１７０が熱膨張した場合に骨格部１６０によって樹脂部１７０の移動が規制される箇所は、以降、応力集中箇所として説明を行なう。

応力集中箇所に配置される樹脂部１７０に作用する熱応力は、近くに他の応力集中箇所があれば分散され、互いに隣接する応力集中箇所同士の間隔が大きくなるに従って大きくなる。有底筒状のカバーにおける周壁部は、本来、カバーと他の部材との間に空間を確保するために、他の部材に連結される箇所であるため、応力集中箇所が形成されることは少ない。一方、電動圧縮機１００のカバー１５０の場合、ハウジング１１０の外形にカバー１５０の形状を合わせた結果、周壁部１６２に第１および第２連結部１６２ｂ１，１６２ｂ２が形成されてしまうことがあり、第１連結部１６２ｂ１と第２連結部１６２ｂ２との間隔が大きいと、第１および第２連結部１６２ｂ１，１６２ｂ２の周囲に配置される樹脂部１７０に大きな熱応力が作用してしまう。

そこで、本実施形態に係る電動圧縮機１００においては、第１連結部１６２ｂ１と第２連結部１６２ｂ２との間の第１周壁部１６２ｃおよび第２周壁部１６２ｒの各々に凹部１６２ｎが設けられている。これにより、第１および第２連結部１６２ｂ１，１６２ｂ２の周囲に配置される樹脂部１７０に作用する熱応力を抑制することが可能となり、樹脂部１７０が破損することを抑制できる。また、第１突出部１６３および第２突出部１６４の近傍に応力集中箇所を形成することで、第１突出部１６３の周囲に配置される樹脂部１７０および第２突出部１６４の周囲に配置される樹脂部１７０に作用する熱応力を抑制することが可能となる。

したがって、樹脂部１７０の厚さを薄くすることが可能となり、その結果、電動圧縮機１００の小型化、軽量化およびコストダウンを図ることができる。

図６は、本発明の実施形態１の変形例に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の周壁部の端部の形状を示す側面図である。図６に示すように、本実施形態の変形例においては、周壁部１６２は、板状部１６１側とは反対側の端部に、板状部１６１の厚さ方向に凹む凹部１６２ｎおよび板状部１６１の厚さ方向に突出する凸部１６２ｔの両方を含む凹凸が連続して設けられている。この場合には、樹脂部１７０に作用する熱応力をさらに分散させて、局部的に熱応力が集中することを抑制できる。上記凹凸が、周壁部１６２の全周に亘って連続して設けられていることが、熱応力を分散させる観点から好ましい。

以下、本発明の実施形態２に係る電動圧縮機について説明する。なお、本実施形態に係る電動圧縮機は、カバーの骨格部の板状部および周壁部の各々の形状のみ実施形態１に係る電動圧縮機１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態２)
図７は、本発明の実施形態２に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部の外観を示す底面図である。図７に示すように、本発明の実施形態２に係る電動圧縮機が備えるカバーの骨格部２６０は、平板状の板状部２６１、板状部２６１の外周縁からハウジングに向けて延在する周壁部２６２、並びに、板状部２６１における周壁部２６２が設けられる面とは反対側の面から突出した、筒状の第１突出部２６３および筒状の第２突出部２６４を含む。本実施形態に係る板状部２６１は、円状の板部材の外周縁に凹凸部を設けた構成である。

周壁部２６２は、板状部２６１の外周縁からハウジングに向けて延在するため、波状となっている。これにより、凹凸部２６２ｍが、周壁部２６２の全周に亘って連続して設けられているが、周壁部２６２の一部のみに、凹凸部２６２ｍが設けられていてもよい。ただし、凹凸部２６２ｍが、周壁部２６２の全周に亘って連続して設けられていることが、熱応力を分散させる観点から好ましい。

周壁部２６２の板状部２６１側とは反対側の端部には、凹部２６２ｎが複数設けられている。本実施形態においては、凹部２６２ｎは、板状部２６１側とは反対側の端部を切り欠くことで形成されている。すなわち、周壁部２６２は、板状部２６１側とは反対側の端部に、板状部２６１の厚さ方向に凹む凹部１６２ｎを含む凹凸を有する。

なお、周壁部２６２は、凹部２６２ｎに限られず、周壁部２６２の板状部２６１側とは反対側の端部に、板状部２６１の厚さ方向に突出した凸部が設けられていてもよい。すなわち、周壁部２６２は、板状部２６１側とは反対側の端部に、板状部２６１の厚さ方向に突出する凸部を含む凹凸を有していてもよい。また、周壁部２６２は、板状部２６１側とは反対側の端部に、板状部２６１の厚さ方向に凹む凹部２６２ｎおよび板状部２６１の厚さ方向に突出する凸部の両方を含む凹凸を有していてもよい。

本実施形態に係る電動圧縮機においては、周壁部２６２が波状に形成されるとともに周壁部２６２の板状部２６１側とは反対側の端部には、凹部２６２ｎが複数設けられているため、応力集中箇所間の距離をさらに短くすることができる。その結果、樹脂部に作用する熱応力を分散させて、局部的に熱応力が集中することを抑制できる。ひいては、樹脂部に作用する熱応力を許容応力以下に低減して、樹脂部が破損することを抑制できる。

これにより、樹脂部の厚さを薄くすることが可能となる。その結果、電動圧縮機の小型化、軽量化およびコストダウンを図ることができる。なお、本実施形態に係る凹凸部２６２ｍを実施形態に１に係る周壁部２６２に適用してもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 電動圧縮機、１１０ ハウジング、１１１ 吐出ハウジング、１１１ｂ，１１２ｂ，１５０ｂ 底壁、１１１ｅ，１１２ｅ，１５０ｅ 端部、１１１ｓ，１１２ｓ，１５０ｓ 周壁、１１２ 吸入ハウジング、１２０ 圧縮機構、１３０ 電動モータ、１４０ インバータ、１５０ カバー、１５１，１６１，１６２，２６１ 板状部、１５２，１６２，２６２ 周壁部、１５３，１６３，２６３ 第１突出部、１５４，１６４，２６４ 第２突出部、１５５，１６５ 座繰り部、１６０，２６０ 骨格部、１６１ｃ 円状部、１６１ｒ 矩形状部、１６２ｂ１ 第１連結部、１６２ｂ２ 第２連結部、１６２ｃ 第１周壁部、１６２ｎ，２６２ｎ 凹部、１６２ｒ 第２周壁部、１６２ｐ 第３周壁部、１６２ｑ 第４周壁部、１６２ｔ 凸部、１７０ 樹脂部、２６２ｍ 凹凸部。

Claims (5)

1. 流体を圧縮する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を駆動する電動モータと、
   前記電動モータを駆動するインバータと、
   前記圧縮機構および前記電動モータを収容するハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングとの間に前記インバータを収容するカバーとを備え、
   前記カバーは、金属製の骨格部および該骨格部の表面を囲むように覆う樹脂部から構成され、
   前記骨格部は、板状部、該板状部の外周縁から前記ハウジングに向けて延在する周壁部を有し、
   前記周壁部は、板状部側とは反対側の端部に、前記板状部の厚さ方向に凹む凹部および前記板状部の厚さ方向に突出する凸部の少なくも一方を含む凹凸を有し、
   前記凹凸は、前記樹脂部と係合している、電動圧縮機。
2. 前記凹凸が連続して設けられている、請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記凹凸が、前記周壁部の全周に亘って連続して設けられている、請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記周壁部は、前記板状部の厚さ方向に見て、連続して設けられた凹凸部を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動圧縮機。
5. 前記凹凸部は、前記周壁部の全周に亘って連続して設けられている、請求項４に記載の電動圧縮機。

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