JP2022147523A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入ポートから吸入される流体に含まれるコンタミネーションが導線に直接衝突することを防止する。【解決手段】電動圧縮機１は、ステータコア５１と、導線６０がステータコア５１に巻回されてなるステータコイル５２と、回転軸４に取り付けられたロータ５３と、を有し、ステータコイル５２への通電によってロータ５３を介して回転軸４を回転させる電動モータ５と、回転軸４によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構３と、吸入ポート２１ａ及び吐出ポート２４ａを有すると共に、回転軸４、電動モータ５及び圧縮機構３を収容するハウジング２と、を含み、吸入ポート２１ａから吸入された冷媒が圧縮機構３によって圧縮されて吐出ポート２４ａから吐出されるように構成されている。電動圧縮機１は、導線６０のうち吸入ポート２１ａに対向する部分６１を覆う保護部材５８を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構及び電動モータがハウジング内に収容された電動圧縮機に関する。

従来の電動圧縮機の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の電動圧縮機は、回転軸を回転させる電動モータと、回転軸によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構と、吸入ポート及び吐出ポートを有すると共に回転軸、電動モータ及び圧縮機構を収容するハウジングと、を含み、吸入ポートから吸入された冷媒が圧縮機構によって圧縮されて吐出ポートから吐出されるように構成されている。前述の電動モータの一例は、ステータコアと、導線がステータコアに巻回されてなるステータコイルと、回転軸に取り付けられたロータと、を有する。

特開２０２０－０５１３２８号公報

ところで、吸入ポートから吸入される冷媒や潤滑油などの流体については、例えば金属同士の摺動によって発生するコンタミネーション（異物）を含んでいる。前述の電動圧縮機において、前述の導線の一部が吸入ポートに対向している場合には、この導線に前述のコンタミネーションが衝突して導線に疵が発生するおそれがあった。

そこで、本発明は、吸入ポートから吸入される流体に含まれるコンタミネーションが導線に直接衝突することを防止することを目的とする。

本発明の一側面によると、電動圧縮機が提供される。電動圧縮機は、ステータコアと、導線がステータコアに巻回されてなるステータコイルと、回転軸に取り付けられたロータと、を有し、ステータコイルへの通電によってロータを介して回転軸を回転させる電動モータと、回転軸によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構と、吸入ポート及び吐出ポートを有すると共に、回転軸、電動モータ及び圧縮機構を収容するハウジングと、を含み、吸入ポートから吸入された冷媒が圧縮機構によって圧縮されて吐出ポートから吐出されるように構成されている。ここで、電動圧縮機は、導線のうち吸入ポートに対向する部分を覆う保護部材を有する。

本発明によれば、導線のうち吸入ポートに対向する部分が保護部材によって覆われている。ゆえに、吸入ポートから吸入される流体に含まれるコンタミネーションの導線への衝突が保護部材によって妨げられる。従って、当該コンタミネーションの導線への直接的な衝突が防止される。

本発明の第１実施形態における電動圧縮機を示す図である。 前記第１実施形態におけるステータの斜視図及び正面図である。 前記第１実施形態におけるインシュレータ部材の斜視図及び正面図である。 前記第１実施形態におけるインシュレータ部材の側面図である。 本発明の第２実施形態におけるステータの斜視図及び正面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態における電動圧縮機１を示す図である。電動圧縮機１は、ハウジング２内に圧縮機構３及び電動モータ５が水平方向に直列に配置されると共にモータ駆動回路としてのインバータ８を一体に備える、横置き式のインバータ一体型電動圧縮機である。電動圧縮機１は、例えば車両用空調装置に適用され、冷媒が循環する冷媒循環路に、凝縮器、減圧器（膨張弁等）及び蒸発器と共に組み込まれて冷凍サイクル装置を構成する。尚、本実施形態では、冷凍機油（潤滑油）が、冷媒と共に、前記冷媒循環路を循環する。

図１に示すように、電動圧縮機１のハウジング２は、メインハウジング２１、インバータハウジング２２、インバータカバー２３及び吐出ハウジング２４を含む。メインハウジング２１、インバータハウジング２２、インバータカバー２３及び吐出ハウジング２４は、例えば金属材料で形成されている。

メインハウジング２１は、円筒状に形成されている。メインハウジング２１の周壁の一端側（図１における左側）には、前記蒸発器側からの冷媒を吸入する吸入ポート２１ａが形成されている。本実施形態において、吸入ポート２１ａはメインハウジング２１の上部に設けられて上方に開口している。メインハウジング２１内には、圧縮機構３、回転軸４及び電動モータ５が収容されている。

メインハウジング２１の前記一端側の開口は、インバータハウジング２２によって閉塞される。インバータハウジング２２は、ボルト（図示省略）によってメインハウジング２１に締結される。インバータハウジング２２は、有底円筒状に形成されており、その底壁部がメインハウジング２１内とインバータハウジング２２内とを仕切る仕切壁７を構成している。

インバータハウジング２２内には、モータ駆動回路としてのインバータ８が収容されている。インバータハウジング２２の前記底壁部とは反対側の開口は、インバータカバー２３によって閉塞される。インバータカバー２３は、ボルト（図示省略）によってインバータハウジング２２に締結される。

メインハウジング２１の他端側の開口は、吐出ハウジング２４によって閉塞される。吐出ハウジング２４は、ボルト（図示省略）によってメインハウジング２１に締結される。吐出ハウジング２４には、冷媒を前記凝縮器側に吐出する吐出ポート２４ａと冷媒を吐出ポート２４ａに導く吐出通路２４ｂとが形成されている。本実施形態において、吐出ポート２４ａは吐出ハウジング２４の上部に設けられて上方に開口している。

圧縮機構３は、メインハウジング２１内における吐出ハウジング２４側に配置されている。圧縮機構３は、回転軸４が回転することによって駆動され、吸入ポート２１ａからメインハウジング２１内に吸入された冷媒を取り込んで圧縮し、圧縮した冷媒を吐出するように構成されている。圧縮機構３から吐出された冷媒は、吐出通路２４ｂによって吐出ポート２４ａに導かれ、吐出ポート２４ａから吐出される。特に制限されないが、例えば固定スクロール及び可動スクロールを含むスクロール式の圧縮機構が圧縮機構３として採用され得る。

回転軸４は、メインハウジング２１の軸線方向に延びている。回転軸４は、その一端が連結部９を介して圧縮機構３に連結された状態で図示省略の軸受によってメインハウジング２１内で回転自在に支持されている。

尚、圧縮機構３が前記スクロール式の圧縮機構である場合、連結部９は、回転軸４の回転運動を前記可動スクロールの旋回運動に変換するクランク機構であり得る。そして、圧縮機構３としての前記スクロール式圧縮機構は、回転軸４が回転することによって前記可動スクロールが前記固定スクロールに対して旋回運動を行い、これによって冷媒を取り込んで圧縮し、圧縮した冷媒を吐出するように構成される。

電動モータ５は、メインハウジング２１内におけるインバータハウジング２２側に配置されている。すなわち、電動モータ５は、メインハウジング２１内において圧縮機構３よりも吸入ポート２１ａに近い位置に配置されている。電動モータ５は、回転軸４を回転させるように構成されている。換言すれば、電動モータ５は、回転軸４を介して圧縮機構３を駆動するように構成されている。

図２（ア）及び（イ）は、電動モータ５を構成するステータ５０の斜視図及び正面図である。図１及び図２に示すように、電動モータ５は、ステータコア５１及びステータコイル５２を有するステータ５０と、ロータ５３とを有している。

ステータコア５１は、磁性体で円筒状に形成されている。ステータコア５１は、メインハウジング２１の内壁に支持されている。ステータコア５１は、径方向内方に向かって（回転軸４に向かって）突出する複数（ここでは１２個）のティース５１１を有している。複数のティース５１１は周方向に等間隔で配置されている。

ステータコイル５２は、導線６０がステータコア５１に集中巻きで巻回されて構成されている。具体的には、ステータコイル５２は、導線６０がステータコア５１の複数のティース５１１のそれぞれに巻回されて構成されている。尚、導線６０は、例えば、線状の導体（芯線）に絶縁被膜が形成されたものである。また、導線６０は、換言すれば、ステータ５０の巻線である。

ステータ５０は、ステータコア５１とステータコイル５２とを電気的に絶縁するためのインシュレータ５４を更に有する。インシュレータ５４は、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。本実施形態では、インシュレータ５４が、２つのインシュレータ部材５４１，５４２に分割されている。

図３（ア）及び（イ）は、インシュレータ部材５４１の斜視図及び正面図である。図４は、インシュレータ部材５４１の側面図である。

インシュレータ部材５４１は、円環状の基部５４１ａと、この基部５４１ａから径方向内方に向かって延びる突出部５４１ｂとを備える。突出部５４１ｂは、ティース５１１とステータコイル５２との間に介装されて、これらを絶縁する。インシュレータ部材５４２の構成については、インシュレータ部材５４１と同様であってもよい。

インシュレータ部材５４１の基部５４１ａにおける、ステータコイル５２のコイルエンド側の端部には、導線６０を引っ掛けるための複数（ここでは１２個）の突起部５５が周方向に等間隔で形成されている。

ここにおいて、図１～図４に示す部分Ｐは、吸入ポート２１ａに対向している。

ロータ５３は、ステータコア５１（の複数のティース５１１）の径方向内側に配置されている。ロータ５３には、図示省略の永久磁石が組み込まれている。ロータ５３は、円筒状に形成されており、その中空部に回転軸４が挿通された状態で回転軸４に固定されている。つまり、ロータ５３は、回転軸４に取り付けられ、回転軸４と一体に回転するように構成されている。

インバータ８は、平滑コンデンサや複数のパワースイッチング素子を含むパワーモジュールなどの各種電子部品と前記各種電子部品が実装された回路基板とを有している。インバータ８は、図示省略の第１給電線を介して外部電源（車載バッテリ等）に接続されていると共に、仕切壁７を気密及び液密に貫通する図示省略の第２給電線を介して電動モータ５（のステータコイル５２）に接続されている。

インバータ８は、前記外部電源から電源電圧を与えられると、電動モータ５のステータコイル５２に交流電流を出力する。すなわち、ステータコイル５２が通電される。ステータコイル５２が通電されると、回転磁界が発生し、発生した回転磁界に同期してロータ５３が回転する。これにより、回転軸４が回転して圧縮機構３が駆動される。また、冷媒が吸入ポート２１ａからメインハウジング２１内に吸入される。

吸入ポート２１ａからメインハウジング２１内に吸入された冷媒は、まず電動モータ５を通過し、次いで圧縮機構３を通過する。すなわち、吸入ポート２１ａから吸入された冷媒は、電動モータ５及び圧縮機構３の順に通過する。そして、吸入ポート２１ａから吸入された冷媒は、電動モータ５を通過する際に電動モータ５を冷却し、圧縮機構３を通過する際に圧縮機構３によって圧縮され、圧縮された冷媒が吐出ポート２４ａから吐出される。

本実施形態では、導線６０のうち吸入ポート２１ａに対向する部分６１を覆う保護部材５８が、インシュレータ部材５４１の基部５４１ａに設けられている。特に本実施形態では、保護部材５８がインシュレータ部材５４１の基部５４１ａに一体的に形成されている。尚、本実施形態において、導線６０の前記部分６１は、周方向で隣り合うステータコイル５２同士をつなぐ部分でもある。

保護部材５８は、インシュレータ部材５４１の正面から見てコ字状をなす壁状である。保護部材５８は、例えば、互いに間隔をあけて対向する一対の壁部５８ａ，５８ｂと、これら壁部５８ａ，５８ｂに跨るように延びる壁部５８ｃとにより構成される。壁部５８ａ，５８ｂは、各々が、インシュレータ部材５４１の基部５４１ａから径方向外方に向かって延びている。壁部５８ｃは、インシュレータ部材５４１の基部５４１ａに対して略並行に延びている。

保護部材５８の壁部５８ｃは、吸入ポート２１ａに対向している。吸入ポート２１ａから見て、導線６０の前記部分６１は、保護部材５８の壁部５８ｃによって隠れている。すなわち、インシュレータ部材５４１の突起部５５と保護部材５８の壁部５８ｃとの間に導線６０の前記部分６１が配置されている。また、特に本実施形態では、保護部材５８が、導線６０の前記部分６１と突起部５５とを覆っている。

尚、本実施形態では、保護部材５８の形状を、前述のコ字状をなす壁状としたが、保護部材５８の形状はこれに限らない。例えば、保護部材５８の形状は、インシュレータ部材５４１の正面から見て円弧状をなす壁状であってもよい。

本実施形態によれば、電動圧縮機１は、ステータコア５１と、導線６０がステータコア５１に巻回されてなるステータコイル５２と、回転軸４に取り付けられたロータ５３と、を有し、ステータコイル５２への通電によってロータ５３を介して回転軸４を回転させる電動モータ５と、回転軸４によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構３と、吸入ポート２１ａ及び吐出ポート２４ａを有すると共に、回転軸４、電動モータ５及び圧縮機構３を収容するハウジング２と、を含む。電動圧縮機１は、吸入ポート２１ａから吸入された冷媒が圧縮機構３によって圧縮されて吐出ポート２４ａから吐出されるように構成されている。電動モータ５は、円筒状のステータコア５１の径方向内側にロータ５３が配置されているインナーロータ型モータである。電動圧縮機１は、導線６０のうち吸入ポート２１ａに対向する部分６１を覆う保護部材５８を有する。ゆえに、吸入ポート２１ａから吸入される流体に含まれるコンタミネーションの導線６０への衝突が保護部材５８によって妨げられる。従って、当該コンタミネーションの導線６０への直接的な衝突が防止される。

また本実施形態によれば、電動モータ５は、ステータコア５１とステータコイル５２とを絶縁するためのインシュレータ５４を更に有する。保護部材５８がインシュレータ５４に設けられている。好ましくは、保護部材５８は、インシュレータ５４に一体的に形成されている。これにより、保護部材５８をインシュレータ５４と共に組付けることができる。

また本実施形態によれば、インシュレータ５４の突起部５５と保護部材５８との間に導線６０の前記部分６１が配置される。これにより、吸入ポート２１ａから吸入される流体に含まれるコンタミネーションから導線６０の前記部分６１を良好に保護することができる。

また本実施形態によれば、保護部材５８が壁状である。これにより、保護部材５８を簡素な構成とすることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
図５（ア）及び（イ）は、本実施形態におけるステータ５０の斜視図及び正面図である。前述の第１実施形態と異なる点について説明する。

本実施形態では、前述の保護部材５８の代わりとして、保護部材５９を設けている。保護部材５９は、モールド樹脂により構成されている。換言すれば、導線６０の前記部分６１が、樹脂でモールド（封止）されて覆われており、そのモールドされた部分が保護部材５９として機能している。この樹脂（モールド樹脂）は、例えば絶縁性を有する熱硬化性樹脂を含み、例えばエポキシ樹脂を含む。

保護部材５９は、吸入ポート２１ａに対向している。吸入ポート２１ａから見て、導線６０の前記部分６１は、保護部材５９によって隠れている。インシュレータ部材５４１の突起部５５と保護部材５９との間に導線６０の前記部分６１が配置され得る。また、特に本実施形態では、保護部材５９が、導線６０の前記部分６１と突起部５５とを覆い得る。

特に本実施形態によれば、保護部材５９は、導線６０の前記部分６１を覆うモールド樹脂により構成される。ゆえに、導線６０の前記部分６１を樹脂でモールドして容易に覆うことができ、ひいては、導線６０の前記部分６１を容易に保護することができる。

尚、前述の第１及び第２実施形態では、本発明に係る電動圧縮機を、ハウジング内に圧縮機構及び電動モータが水平方向に直列に配置される横置き式の電動圧縮機に適用しているが、この他、本発明に係る電動圧縮機を、ハウジング内に圧縮機構及び電動モータが鉛直方向に直列に配置される縦置き式の電動圧縮機に適用してもよいことは明らかである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて変形及び変更が可能であることはもちろんである。

１ 電動圧縮機
２ ハウジング
３ 圧縮機構
４ 回転軸
５ 電動モータ
８ インバータ
２１ａ 吸入ポート
２４ａ 吐出ポート
５０ ステータ
５１ ステータコア
５２ ステータコイル
５３ ロータ
５４ インシュレータ
５５ 突起部
５８ 保護部材
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ 壁部
５９ 保護部材
６０ 導線
６１ 部分
５１１ ティース
５４１，５４２ インシュレータ部材
５４１ａ 基部
５４１ｂ 突出部

Claims (7)

1. ステータコアと、導線が前記ステータコアに巻回されてなるステータコイルと、回転軸に取り付けられたロータと、を有し、前記ステータコイルへの通電によって前記ロータを介して前記回転軸を回転させる電動モータと、
   前記回転軸によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構と、
   吸入ポート及び吐出ポートを有すると共に、前記回転軸、前記電動モータ及び前記圧縮機構を収容するハウジングと、
   を含み、
   前記吸入ポートから吸入された冷媒が前記圧縮機構によって圧縮されて前記吐出ポートから吐出されるように構成された電動圧縮機であって、
   前記導線のうち前記吸入ポートに対向する部分を覆う保護部材を有する、電動圧縮機。
2. 前記電動モータは、円筒状の前記ステータコアの径方向内側に前記ロータが配置されているインナーロータ型モータである、請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記保護部材は、前記部分を覆うモールド樹脂により構成される、請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記電動モータは、前記ステータコアと前記ステータコイルとを絶縁するためのインシュレータを更に有し、
   前記保護部材が前記インシュレータに設けられている、請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。
5. 前記保護部材が前記インシュレータに一体的に形成されている、請求項４に記載の電動圧縮機。
6. 前記インシュレータの突起部と前記保護部材との間に前記部分が配置される、請求項４又は請求項５に記載の電動圧縮機。
7. 前記保護部材が壁状である、請求項４～請求項６のいずれか１つに記載の電動圧縮機。

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