JP2018053828A - 車載用流体機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる車載用流体機械を提供すること。【解決手段】車載用電動圧縮機10は、回転軸12、電動モータ14及びインバータ15を収容するハウジング11を備えている。ハウジング11は、モータ室23とインバータ室24とを仕切る仕切壁部40と、仕切壁部40と協働してインバータ室24を区画する第1側壁部41とを有している。車載用電動圧縮機10は、コイル53とインバータ15とを電気的に接続するのに用いられるものであって仕切壁部40を貫通する接続端子61を備えている。そして、第1側壁部41には、ハウジング11を車両に取り付けるのに用いられる取付脚部80が設けられている。電子部品72、接続端子61及び取付脚部80は、回転軸12の径方向Rの内側から外側に向けて、電子部品72、接続端子61、取付脚部80の順に配列されている。【選択図】図1

Description

本発明は、車載用流体機械に関する。
車載用流体機械は、例えば、回転軸と、回転軸を回転させる電動モータと、電動モータを駆動させる駆動回路と、電動モータ及び駆動回路を収容するハウジングとを備えている(例えば特許文献1参照)。また、特許文献1には、電動モータと駆動回路とを接続するのに用いられる接続端子について記載されている。
特開2004−324494号公報
ここで、例えば車両の衝突時等においてハウジングに外力が付与された場合、ハウジングが変形する場合がある。この場合、接続端子とハウジングとが接触し、両者が短絡し得る。これに対して、例えば接続端子を保護する保護部材を設ける構成が考えられる。しかしながら、上記構成においては、保護部材や当該保護部材をハウジングに固定するための部材を別途設ける必要があり、部品点数の増加が懸念される。
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる車載用流体機械を提供することにある。
上記目的を達成する車載用流体機械は、回転軸と、前記回転軸を回転させるものであって、コイルを有する電動モータと、前記電動モータを駆動する駆動回路と、前記電動モータを収容するモータ室と、前記駆動回路を収容する回路室とが前記回転軸の軸線方向に並んで区画されたハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記モータ室と前記回路室とを仕切る仕切壁部と、前記回転軸の軸線方向に延設されるとともに、前記仕切壁部と協働して前記回路室を区画する側壁部と、を有し、前記駆動回路は、前記仕切壁部と対向する対向面を有する回路基板と、前記対向面に搭載されている電子部品と、を有し、前記車載用流体機械は、前記コイルと前記駆動回路とを電気的に接続するのに用いられるものであって、前記仕切壁部を貫通する接続端子を備え、前記側壁部には、前記ハウジングを車両に取り付けるのに用いられる取付脚部が設けられており、前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部は、前記回転軸の径方向内側から外側に向けて前記電子部品、前記接続端子、前記取付脚部の順に配列されている。
かかる構成によれば、側壁部における接続端子に対して径方向外側の部分の強度は、取付脚部によって高められている。これにより、側壁部における接続端子に対して径方向外側の部分は、ハウジングに対して外力が付与された場合に変形しにくい。したがって、ハウジングを車両に取り付けるための構成を用いて、接続端子と側壁部との短絡を抑制できる。よって、部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる。
上記車載用流体機械について、前記取付脚部は、前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部の配列方向と、前記回転軸の軸線方向との双方に直交する方向に延びたボルト挿通孔を有する本体部と、前記側壁部と前記本体部とを連結する連結部と、を有し、前記ハウジングは、前記ボルト挿通孔に挿通されるボルトによって前記車両に取り付けられるものであり、前記接続端子は、前記ボルト挿通孔の延設方向に並んで複数配列されており、前記連結部は前記ボルト挿通孔の延設方向と同一方向に延びており、前記連結部の延設方向の長さは、前記複数の接続端子の配列長さよりも長いとよい。
かかる構成によれば、ボルト挿通孔の延設方向の外力がハウジングに付与された場合、連結部が当該外力を受けることによって、側壁部が複数の接続端子のいずれかと接触する程度まで変形することを抑制できる。これにより、側壁部と複数の接続端子との接触を抑制できる。
上記車載用流体機械について、前記車載用流体機械は、前記回転軸が回転することによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機であるとよい。
かかる構成によれば、車載用電動圧縮機において接続端子を好適に保護できる。
この発明によれば、部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる。
車載用電動圧縮機の概要を模式的に示す断面図。 図1における2−2線断面図。 車載用電動圧縮機が搭載された車両を模式的に示す概略図。 別例の取付脚部を示す断面図。
以下、車載用流体機械としての車載用電動圧縮機の一実施形態について図1〜図3を用いて説明する。なお、車載用電動圧縮機は、例えば車両用空調装置に用いられるものであり、車載用電動圧縮機の圧縮対象の流体は冷媒である。また、図示の都合上、図2においては、電子部品72及びコネクタ73については断面図ではなく正面図で示す。
図1に示すように、車載用電動圧縮機10は、ハウジング11と、回転軸12と、圧縮部13と、電動モータ14と、駆動回路としてのインバータ15とを備えている。
ハウジング11は、例えば全体として筒状であり、流体が吸入される吸入口21及び流体が吐出される吐出口22を有している。ハウジング11は、電動モータ14を収容するモータ室23を区画しているとともに、インバータ15を収容するインバータ室(回路室)24を区画している。回転軸12、圧縮部13及び電動モータ14は、モータ室23に収容されている。
ハウジング11は、軸線方向の両端部が開口している筒状の本体ハウジング31と、本体ハウジング31の軸線方向の両側に配置されたカバー部材32及び吐出ハウジング33とを有している。
本体ハウジング31は、導電性材料で構成されており、例えばアルミニウム等の金属で構成されている。本体ハウジング31は、モータ室23とインバータ室24とを仕切る仕切壁部40と、仕切壁部40から起立した第1側壁部41及び第2側壁部42とを有している。
仕切壁部40は、例えばハウジング11の軸線方向を厚さ方向とする板状(詳細には円板状)であり、当該厚さ方向に互いに対向している第1壁面40a及び第2壁面40bを有している。
第1側壁部41は、仕切壁部40の第1壁面40aの周縁部から起立しており、仕切壁部40の厚さ方向から見て環状である。第2側壁部42は、仕切壁部40の第1壁面40aとは反対側の第2壁面40bの周縁部から、第1側壁部41とは反対方向に起立(換言すれば延設)しており、仕切壁部40の厚さ方向から見て環状である。第1側壁部41の先端部が本体ハウジング31の一方の開口部を区画しており、第2側壁部42の先端部が本体ハウジング31の他方の開口部を区画している。
カバー部材32は、第1側壁部41に突き合わせられた状態で本体ハウジング31に固定されている。カバー部材32は、第1側壁部41の先端部によって区画されている開口部分を塞いでいる。インバータ室24は、第1壁面40aと、第1側壁部41と、カバー部材32とによって区画されている。すなわち、第1側壁部41は、仕切壁部40とカバー部材32と協働してインバータ室24を区画している。なお、カバー部材32の外面には、インバータ15と車載機器とを電気的に接続するための外部コネクタ32aが設けられている。
吐出ハウジング33は、第2側壁部42に突き合わせられた状態で本体ハウジング31に固定されている。吐出ハウジング33は、第2側壁部42の先端部によって区画されている開口部分を塞いでいる。モータ室23は、第2壁面40bと、第2側壁部42と、吐出ハウジング33とによって区画されている。
吸入口21は、第2側壁部42に形成されており、吐出口22は、吐出ハウジング33に形成されている。このため、流体はモータ室23内を通過する。一方、仕切壁部40によって、モータ室23からインバータ室24への流体の流入は規制されている。
回転軸12は、回転可能な状態でハウジング11に支持されている。詳細には、回転軸12の一端部は、仕切壁部40に設けられた軸受43によって支持されており、回転軸12の他端部は、回転可能な状態で圧縮部13に連結されている。回転軸12の軸線方向Zは、ハウジング11の軸線方向と一致しているとともに、仕切壁部40の厚さ方向と一致している。モータ室23とインバータ室24とは、回転軸12の軸線方向Zに並んで区画されている。この場合、第1側壁部41及び第2側壁部42は、回転軸12の軸線方向Zに延びていると言える。
圧縮部13は、回転軸12が回転することによって駆動するものである。詳細には圧縮部13は、回転軸12が回転することによってモータ室23内から圧縮部13に流入した流体を圧縮し、その圧縮された流体を吐出口22から吐出する。なお、圧縮部13の具体的な型式は、スクロール型、ベーン型、ルーツ型等任意である。
電動モータ14は、圧縮部13とインバータ15との間に配置されている。すなわち、本車載用電動圧縮機10は、圧縮部13、電動モータ14及びインバータ15が回転軸12の軸線方向Zに並んで配列された所謂インライン型である。
電動モータ14は、回転軸12と一体回転するロータ51と、ロータ51に対して径方向外側に配置されたものであってハウジング11に固定されたステータ52と、コイル53とを有している。
本実施形態では、コイル53は、ステータ52に捲回されている。コイル53の数は複数であり、詳細には3つである。なお、コイル53の数、詳細には電動モータ14の相数は、3つに限られず、任意である。
図1に示すように、車載用電動圧縮機10は、コイル53とインバータ15とを電気的に接続するのに用いられるものとして、接続端子61と、クラスタブロック62とを備えている。
接続端子61は、例えば気密端子である。接続端子61は、仕切壁部40を貫通した状態で固定されている。詳細には、仕切壁部40には当該仕切壁部40を厚さ方向に貫通する貫通孔63が形成されている。貫通孔63の内面には、接続端子61を支持する絶縁性の支持部材64が設けられている。支持部材64は、貫通孔63を塞いだ状態で仕切壁部40に固定されている。接続端子61は、支持部材64に挿通された状態で支持部材64によって支持されている。この場合、接続端子61は、モータ室23とインバータ室24とに跨って配置されており、モータ室23内にあるコイル側端部61aと、インバータ室24内にあるインバータ側端部61bと、を有している。
図2に示すように、本実施形態では、コイル53の数(換言すれば相数)が3つであることに対応させて、接続端子61は3つ設けられている。複数の接続端子61は、所定の間隔を隔てて一方向に並んで配列されている。
図1に示すように、クラスタブロック62は、ステータ52に取り付けられている。クラスタブロック62は、3つのコイル53から引き出された3つの引出線65と、3つの接続端子61(詳細にはコイル側端部61a)とを接続している。
図1及び図2に示すように、インバータ15は、回路基板71と、電子部品72と、コネクタ73とを備えている。
回路基板71は、例えば第1側壁部41よりも一回り小さく形成された円板状である。回路基板71の厚さ方向は、仕切壁部40の厚さ方向と一致している。回路基板71は、仕切壁部40の第1壁面40aと対向する対向面71aを有している。対向面71aは、回路基板71の一方の板面である。
電子部品72は、対向面71aに搭載されている。電子部品72は、対向面71aと第1壁面40aとの間に配置されている。本実施形態では、電子部品72は複数存在し、例えば、コイル、コンデンサ、パワーモジュール、各種センサなどである。
ここで、複数の電子部品72のうち最もコネクタ73に近い位置に配置されているものを特定電子部品72aとする。本実施形態では、特定電子部品72aの少なくとも一部は、回路基板71の中心Mとコネクタ73との間に配置されている。
コネクタ73は、電子部品72(詳細には特定電子部品72a)と第1側壁部41との間に配置されている。コネクタ73は、回路基板71の中心M側よりも外周側に配置されている。コネクタ73は、仕切壁部40に形成された貫通孔63と軸線方向Zに対向する位置に配置されている。コネクタ73は、回路基板71に形成された配線パターンを介して電子部品72と電気的に接続されている。接続端子61のインバータ側端部61bは、コネクタ73に接続されている。これにより、インバータ15の電子部品72とコイル53とが電気的に接続されている。
図1及び図2に示すように、第1側壁部41には、ハウジング11を車両100に取り付けるのに用いられる取付脚部80が設けられている。取付脚部80は、例えば第1側壁部41における接続端子61に対して電子部品72(特定電子部品72a)側とは反対側の部分に設けられている。接続端子61は、取付脚部80と特定電子部品72aとの間に配置されている。
なお、説明の便宜上、以降の説明において、回転軸12の軸線方向Zから見て、回路基板71の中心Mを通り且つ接続端子61及び取付脚部80が配列している方向を配列方向Hという。配列方向Hは、回路基板71の中心Mから接続端子61に向かう方向であり、回転軸12の径方向Rと一致している。配列方向Hは、電子部品72(本実施形態では特定電子部品72a)と、接続端子61と、取付脚部80との配列方向である。
図2に示すように、電子部品72(本実施形態では特定電子部品72a)、接続端子61及び取付脚部80は、回転軸12の径方向Rの内側から外側に向けて、電子部品72(特定電子部品72a)、接続端子61、取付脚部80の順に配列されている。
取付脚部80は、本体部81と、本体部81と第1側壁部41とを連結する連結部82とを有している。
本体部81は、第1側壁部41と対向する位置に設けられており、詳細には第1側壁部41の径方向R外側に配置されている。本体部81は、配列方向H及び軸線方向Zの双方と直交する方向に延びたボルト挿通孔81aを有しており、ボルト挿通孔81aの延設方向から見て環状の筒状である。本体部81の上記延設方向の長さは、ハウジング11の直径と同一程度である。
連結部82は、第1側壁部41から配列方向Hに突出しており、ボルト挿通孔81aの延設方向と同一方向に延びている。連結部82は、第1側壁部41における接続端子61に対して径方向R外側の部分と本体部81とを連結している。なお、本実施形態では、配列方向Hは、連結部82の突出方向とも言える。
ここで、図2に示すように、複数の接続端子61は、ボルト挿通孔81a及び連結部82の延設方向と同一方向に配列されている。連結部82の延設方向の長さL1は、複数の接続端子61の配列長さL2よりも長く設定されている。配列長さL2とは、配列された複数の接続端子61のうち両端の接続端子61の端から端までの距離である。
図2及び図3に示すように、車載用電動圧縮機10は、車両100のエンジン101に取り付けられている。詳細には、エンジン101は、ボルト挿通孔81aと連通するボルト穴102が形成された取付部103を有している。車載用電動圧縮機10は、ボルト挿通孔81aがボルト穴102と連通するように配置されており、その状態でボルト104がボルト挿通孔81aを通ってボルト穴102に螺合されることによって車両100に取り付けられている。すなわち、ハウジング11は、ボルト挿通孔81aに挿通されるボルト104によって車両100に取り付けられる。
図3に示すように、車載用電動圧縮機10は、エンジン101の前方の位置にて、ボルト挿通孔81aの延設方向が車両100の前後方向と一致するように取り付けられている。この場合、回転軸12の軸線方向Zと車両100の左右方向とが一致している。また、取付脚部80は、車載用電動圧縮機10を車両100に搭載した際、ハウジング11の鉛直方向上方に配置されており、配列方向Hは上下方向と一致している。
次に本実施形態の作用について説明する。
仮に車両100のフロント部分が衝突した場合、車載用電動圧縮機10には、ボルト挿通孔81aの延設方向の外力がハウジング11に付与される。この場合、第1側壁部41における接続端子61に対して径方向R外側の部分は、取付脚部80が取り付けられている分だけ、他の部分と比較して、強度が高くなっているため、第1側壁部41における接続端子61に対して径方向R外側の部分は変形しにくい。このため、接続端子61と、第1側壁部41とが接触しにくい。
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)車載用電動圧縮機10は、回転軸12と、回転軸12を回転させるものであってコイル53を有する電動モータ14と、電動モータ14を駆動するインバータ15と、回転軸12、電動モータ14及びインバータ15を収容するハウジング11とを備えている。ハウジング11内では、モータ室23とインバータ室24とが回転軸12の軸線方向Zに並んで区画されている。ハウジング11は、モータ室23とインバータ室24とを仕切る仕切壁部40と、回転軸12の軸線方向Zに延設されるとともに、仕切壁部40と協働してインバータ室24を区画する第1側壁部41とを有している。インバータ15は、仕切壁部40と対向する対向面71aを有する回路基板71と、対向面71aに搭載されている電子部品72とを有している。
かかる構成において、車載用電動圧縮機10は、コイル53とインバータ15とを電気的に接続するのに用いられる接続端子61を備えている。接続端子61は、仕切壁部40を貫通している。そして、第1側壁部41には、ハウジング11を車両100に取り付けるのに用いられる取付脚部80が設けられている。電子部品72の1つとしての特定電子部品72a、接続端子61及び取付脚部80は、回転軸12の径方向R内側から外側に向けて特定電子部品72a、接続端子61、取付脚部80の順に配列されている。かかる構成によれば、第1側壁部41における接続端子61に対して径方向R外側の部分の強度が取付脚部80によって高められているため、車載用電動圧縮機10のハウジング11に対して外力が付与された場合に接続端子61と第1側壁部41とが接触する事態を抑制できる。したがって、接続端子61を保護するための専用部材を設けることなく、接続端子61と第1側壁部41との短絡を抑制できるため、部品点数を増やすことなく接続端子61を保護できる。
(2)取付脚部80は、特定電子部品72a、接続端子61、取付脚部80の配列方向H及び回転軸12の軸線方向Zの双方に直交する方向に延びたボルト挿通孔81aを有する本体部81と、第1側壁部41と本体部81とを連結する連結部82とを有している。ハウジング11は、ボルト挿通孔81aに挿通されるボルト104によって車両100に取り付けられる。接続端子61は、ボルト挿通孔81aの延設方向に配列されている。連結部82は、ボルト挿通孔81aの延設方向と同一方向に延びており、連結部82の延設方向の長さL1は、複数の接続端子61の配列長さL2よりも長い。かかる構成によれば、ボルト挿通孔81aの延設方向の外力がハウジング11に付与された場合、連結部82が当該外力を受けることによって、第1側壁部41が複数の接続端子61のいずれかと接触する程度まで変形することを抑制できる。これにより、第1側壁部41と複数の接続端子61との接触を抑制できる。
(3)本体部81は、第1側壁部41に対して対向する位置に設けられている。これにより、第1側壁部41の変形を、より好適に抑制できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図4に示すように、本体部81は、第2側壁部42と対向する位置に設けられていてもよい。この場合、連結部82は、本体部81と第1側壁部41とを連結するように、第1側壁部41から配列方向Hに突出し、且つ、回転軸12の軸線方向Zに延びた形状でもよい。
○ 取付脚部80の具体的な構成は、実施形態のものに限られず任意である。すなわち、車両100への車載用電動圧縮機10の取付態様は、ボルト104による固定に限られず、嵌合等任意である。
○ クラスタブロック62を省略してもよい。
○ 電子部品72、接続端子61及び取付脚部80は、回転軸12の径方向Rに配列されていればよく、必ずしも回路基板71の中心Mを通る直線上に配置されている必要はない。
○ 特定電子部品72aとは別の電子部品72が、接続端子61及び取付脚部80と回転軸12の径方向Rに配列されている構成でもよい。要は、複数の電子部品72が存在する場合には、複数の電子部品72のうち少なくとも1つと、接続端子61と取付脚部80とが、回転軸12の径方向Rの内側から外側に向けて、順に配列されていればよい。
○ 第1側壁部41は、本体ハウジング31に代えて、カバー部材32に設けられていてもよい。すなわち、カバー部材32は、有底筒状に形成されていてもよい。この場合、本体ハウジング31とカバー部材32とは、カバー部材32の第1側壁部41が仕切壁部40の第1壁面40aに対して突き合わせられた状態で連結されているとよい。本構成においては、取付脚部80は、ハウジング11のカバー部材32に取り付けられることとなる。要は、第1側壁部41は、回転軸12の軸線方向Zに延び、且つ、仕切壁部40と協働してインバータ室24を区画するものであればよい。
○ 車載用電動圧縮機10が取り付けられる対象は、車両100のエンジン101に限られず、任意である。例えば、車両100に、エンジン101に代えて走行用モータが搭載されている場合には、当該走行用モータに取り付けられていてもよい。
○ 車両100は、エンジン101に代えて、燃料電池又は蓄電装置が搭載されたものであってもよい。
○ 車載用電動圧縮機10の圧縮対象の流体は、冷媒に限られず、空気等任意である。
○ 車載用流体機械は、車載用電動圧縮機10に限られず、任意である。例えば、車両100が燃料電池車両である場合には、車載用流体機械は、燃料電池に水素を供給する車載用電動ポンプでもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
(イ)前記本体部は、前記側壁部に対して対向する位置に設けられている請求項2に記載の車載用流体機械。
(ロ)前記側壁部は第1側壁部であり、前記ハウジングは、前記仕切壁部から前記第1側壁部とは反対方向に延設され、前記モータ室を区画している第2側壁部を有し、前記本体部は、前記第2側壁部と対向する位置に設けられている請求項2に記載の車載用流体機械。
10…車載用電動圧縮機、11…ハウジング、12…回転軸、13…圧縮部、14…電動モータ、15…インバータ(駆動回路)、23…モータ室、24…インバータ室(回路室)、40…仕切壁部、41…第1側壁部(側壁部)、42…第2側壁部、53…コイル、61…接続端子、71…回路基板、71a…対向面、72…電子部品、73…コネクタ、80…取付脚部、81…本体部、81a…ボルト挿通孔、82…連結部、100…車両、104…ボルト、L1…連結部の延設方向の長さ、L2…配列長さ、Z…回転軸の軸線方向、R…回転軸の径方向、H…配列方向。

Claims (3)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸を回転させるものであって、コイルを有する電動モータと、
    前記電動モータを駆動する駆動回路と、
    前記電動モータを収容するモータ室と、前記駆動回路を収容する回路室とが前記回転軸の軸線方向に並んで区画されたハウジングと、
    を備えた車載用流体機械であって、
    前記ハウジングは、
    前記モータ室と前記回路室とを仕切る仕切壁部と、
    前記回転軸の軸線方向に延設されるとともに、前記仕切壁部と協働して前記回路室を区画する側壁部と、
    を有し、
    前記駆動回路は、
    前記仕切壁部と対向する対向面を有する回路基板と、
    前記対向面に搭載されている電子部品と、
    を有し、
    前記車載用流体機械は、前記コイルと前記駆動回路とを電気的に接続するのに用いられるものであって、前記仕切壁部を貫通する接続端子を備え、
    前記側壁部には、前記ハウジングを車両に取り付けるのに用いられる取付脚部が設けられており、
    前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部は、前記回転軸の径方向内側から外側に向けて前記電子部品、前記接続端子、前記取付脚部の順に配列されていることを特徴とする車載用流体機械。
  2. 前記取付脚部は、
    前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部の配列方向と、前記回転軸の軸線方向との双方に直交する方向に延びたボルト挿通孔を有する本体部と、
    前記側壁部と前記本体部とを連結する連結部と、
    を有し、
    前記ハウジングは、前記ボルト挿通孔に挿通されるボルトによって前記車両に取り付けられるものであり、
    前記接続端子は、前記ボルト挿通孔の延設方向に並んで複数配列されており、
    前記連結部は前記ボルト挿通孔の延設方向と同一方向に延びており、前記連結部の延設方向の長さは、前記複数の接続端子の配列長さよりも長い請求項1に記載の車載用流体機械。
  3. 前記車載用流体機械は、前記回転軸が回転することによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機である請求項1又は請求項2に記載の車載用流体機械。
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