JP3818163B2

JP3818163B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP3818163B2
Application number: JP2002021545A
Authority: JP
Inventors: 邦夫入谷; 川田　　裕之; 憲治舩橋; 裕治竹尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2003222078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、モータ及びモータの駆動用電気回路が一体となった電動圧縮機に関するもので、蒸気圧縮式冷凍機の電動圧縮機に用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
圧縮機、モータ及びモータの駆動用電気回路が一体となった電動圧縮機として、出願人は、略円筒状に形成されたモータハウジングの外筒面側に駆動用電気回路を収納するケーシングを一体化した発明（特願２０００−３７００７３号）を既に出願している。
【０００３】
しかし、上記出願では、図９に示すように、略立法体（六面体）状のケーシング４１の底面部がモータハウジング３１の外筒面３１ａ側に接するように駆動用電気回路４０、すなわちケーシング４１とモータハウジング３１との一体化しているので、外筒面３１ａと接する仮想の接平面Ｓと外筒面との間に形成される部位（図９の斜線で示された部位）Ｄｓが駄肉（デットスペース）となってしまい、部位Ｄｓを有効活用することができない。したがって、電動圧縮機の大型化及び重量増を招いてしまう。
【０００４】
また、駄肉部分、つまり部位Ｄｓでは、モータハウジングの肉厚が厚くなってしまうので、モータハウジング内を流れる冷媒により駆動用電気回路を冷却する際に十分な冷却能力を得ることができないおそれが高い。
【０００５】
このため、駆動用電気回路を構成する電気部品の放熱能力を増大させるべく、電気部品を大型化してその表面積を増大させる、又は耐熱温度の高い電気部品を使用する等の耐熱処置を行う必要があるので、駆動用電気回路の大型化や製造原価上昇を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、少なくとも、電動圧縮機の大型化及び重量増を抑制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）、圧縮機構（２０）を駆動する電動式のモータ（３０）、及びモータ（３０）を駆動する電気回路（４０）が一体となった電動圧縮機であって、電気回路（４０）は、略円筒状に形成されたモータ（３０）のハウジング（３１）の外筒面（３１ａ）側に一体化されており、さらに、電気回路（４０）を構成する電気部品の一部（４２）は、外筒面（３１ａ）と接する仮想の接平面（Ｓ）と外筒面（３１ａ）との間に形成される部位（３２）に設置されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で述べた駄肉（デットスペース）を有効活用することができるので、電動圧縮機の大型化及び重量増を抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）、圧縮機構（２０）を駆動する電動式のモータ（３０）、及びモータ（３０）を駆動する電気回路（４０）が一体となった電動圧縮機であって、電気回路（４０）は、略円筒状に形成されたモータ（３０）のハウジング（３１）の外筒面（３１ａ）側に一体化されており、さらに、電気回路（４０）を構成する電気部品の一部（４２）は、外筒面（３１ａ）と接する仮想の接平面（Ｓ）と外筒面（３１ａ）との間に形成される部位に設けられた収納空間（３２）内に設置されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で述べた駄肉（デットスペース）を有効活用することができるので、電動圧縮機の大型化及び重量増を抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）、圧縮機構（２０）を駆動する電動式のモータ（３０）、及びモータ（３０）を駆動する電気回路（４０）が一体となった電動圧縮機であって、電気回路（４０）は、略円筒状に形成されたモータ（３０）のハウジング（３１）の外筒面（３１ａ）側に一体化されており、さらに、電気回路（４０）を構成する電気部品の一部（４２）は、外筒面（３１ａ）と接する仮想の接平面（Ｓ）と外筒面（３１ａ）との間に形成される空間（３２）において、外筒面（３１ａ）に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で述べた駄肉（デットスペース）を有効活用することができるので、電動圧縮機の大型化及び重量増を抑制することができる。
【００１３】
なお、請求項４に記載の発明のごとく、前記一部の電気部品（４２）以外の電気部品を収納するケーシング（４１）のうち仮想の接平面（Ｓ）側に、外筒面（３１ａ）側とケーシング（４１）内とを連通させる穴部（４１ｂ）を設け、例えば前記一部の電気部品（４２）をケーシング（４１）に固定してもよい。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、電気部品の一部（４２）は、ハウジング（３１）の軸方向から見て、略対称の位置に対向配置されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、例えば電気部品（４２）が接続されるブスバーやプリント配線等の配線板をハウジング（３１）に近づける、又は配線板をハウジング（３１）に固定することができる。
【００１６】
したがって、大電流が流れる電気部品（４２）が接続された配線板を確実に冷却することができるので、配線板内の配線導体の薄幅化及び薄肉化を図ることができ、配線板の小型化を図ることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、ハウジング（３１）には、冷媒の流入ポート（３４）が設けられており、さらに、圧縮機構（２０）は、ハウジング（３１）内から冷媒を吸引することを特徴とする。
【００１８】
これにより、駄肉部分が消滅し、ハウジング（３１）の肉厚を薄くすることができたことと相まって、ハウジング（３１）内を流れる冷媒により電気部品（４２）を確実に冷却することができる。
【００１９】
したがって、電気部品（４２）の放熱能力を増大させるべく、電気部品（４２）を大型化する必要がなく、かつ、耐熱温度の高い電気部品（４２）を使用する必要がないので、電気回路（４０）の小型化及び製造原価低減を図りつつ、電気回路（４０）の信頼性及び耐久性を向上させることができる。
【００２０】
なお、一部の電気部品（４２）の種類は、請求項７に記載の発明のごとく、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ及びコンデンサのうち少なくとも１つとしてもよい。
【００２１】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、蒸気圧縮式冷凍機を用いた車両用空調装置の電動圧縮機に本発明を適用したものであって、図１は本実施形態に係る電動圧縮機１０の斜視図であり、図２は電動圧縮機１０の側面図（一部断面図）であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は後述する電気回路４０を収納するケーシング４１を取り外した状態を示す分解斜視図である。
【００２３】
電動圧縮機１０は、図１に示すように、冷媒を吸入圧縮するスクロール式の圧縮機構２０、圧縮機構２０を駆動するＤＣブラシレス式のモータ３０、及びモータ３０を駆動するインバータ回路等からなるモータ駆動用の電気回路４０等から構成されたもので、圧縮機構２０とモータ３０とは、同軸上、かつ、直列に並んで一体化されている。
【００２４】
また、電気回路４０を収納するケーシング４１は、モータ３０が収納された略円筒状のモータハウジング３１の外筒面３１ａ側にボルトにて組み付けられて、圧縮機構２０及びモータ３０に一体化されている。なお、本実施形態では、モータハウジング３１及びケーシング４１等の容器は、全てアルミニウム合金製である。
【００２５】
そして、電動圧縮機１０は、電気回路４０がモータ３０を挟んで走行用のエンジンと反対側に位置するように走行用エンジンのクランクケースにボルトにて組み付け固定されている。なお、この例では、電動圧縮機１０をクランクケースに組み付けたが、電動モータを駆動源とする電気自動車やハイブリッド自動車では、車両ボディに組み付けてもよい。
【００２６】
また、図３に示すように、外筒面３１ａと接する仮想の接平面Ｓと外筒面３１ａとの間に形成される部位には、図３、４に示すように、電気回路４０を構成する電気部品の一部を収納する収納空間としての溝部３２が、モータハウジング３１の軸方向から見て、略対称の位置に形成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、電気回路４０を構成する電気部品のうち、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ及びアルミ電解コンデンサ等の比較的発熱量の大きい電気部品４２を溝部３２に収納している。このため、比較的発熱量の大きい電気部品４２は、図３に示すように、モータハウジング３１の軸方向から見て、略対称の位置に対向配置された状態となる。
【００２８】
また、ケーシング４１は、仮想の接平面Ｓを挟んでモータハウジング３１と反対側に位置して、仮想の接平面Ｓと平行な座面３３（図１参照）に固定されているとともに、ケーシング４１のうち仮想の接平面Ｓ側、つまり座面３３と接触する底プレート４１ａには、外筒面３１ａ側、つまり溝部３２とケーシング４１内とを連通させる穴部４１ｂが形成されている。
【００２９】
そして、電気部品４２は、図２、３に示すように、ブラケット４２ａを介してケーシング４１に吊り下げられるように底プレート４１ａに固定、又は底プレート４１ａと一体に形成された取付部４１ｄに固定されており、ケーシング４１をモータハウジング３１に固定するに当たっては、電気部品４２を溝部３２に挿入するように底プレート４１ａを座面３３上に配置し、その後、底プレート４１ａをボルトやビスにて固定する。なお、底プレート４１ａと座面３３との間には、シール手段としてガスケットが配置されている。
【００３０】
また、底プレート４１ａを座面３３に固定した後は、溝部３２に高い熱伝導率を有する絶縁性ゲルを充填して溝部３２に収納された電気部品４２を熱伝導良好に保持するとともに、パッキンやガスケット等のシール手段を介してケーシング４１にケーシングカバー４１ｃを装着する。
【００３１】
因みに、本実施形態では、溝部３２に収納する電気部品４２がコンデンサの場合には、その表面に高い熱伝導率を有する絶縁性被覆膜を施して電気部品４２（コンデンサ）をブラケット４２ａに固定し、溝部３２に収納する電気部品４２がＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ等のパワー素子の場合には、パワー素子が接着されたヒートシンクをビスにて取付部４２ｄに固定し、さらに、高い熱伝導率を有する絶縁性ゲルを溝部３２に充填している。
【００３２】
なお、モータハウジング３１の軸方向端部のうち圧縮機構２０と反対側には、図２に示すように、冷媒の流入ポート３４が設けられており、圧縮機構２０はモータハウジング３１内から冷媒を吸引して吐出ポート３５から圧縮された冷媒を吐出する。
【００３３】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３４】
電気部品４２を外筒面３１ａと接する仮想の接平面Ｓと外筒面３１ａとの間に形成され溝部３２に収納しているので、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で述べた駄肉（デットスペース）を有効活用することができる。したがって、電動圧縮機１０の大型化及び重量増を抑制することができる。
【００３５】
また、駄肉部分が消滅し、モータハウジング３１の肉厚を薄くすることができたので、モータハウジング３１内を流れる吸入冷媒により電気部品４２を確実に冷却することができる。
【００３６】
したがって、電気部品４２の放熱能力を増大させるべく、電気部品４２を大型化する必要がなく、かつ、耐熱温度の高い電気部品４２を使用する必要がないので、電気回路４０の小型化及び製造原価低減を図りつつ、電気回路４０の信頼性及び耐久性を向上させることができる。
【００３７】
また、発熱量の大きいパワー素子等の電気部品４２を対向配置したので、この電気部品４２が接続されるブスバーやプリント配線等の配線板をモータハウジング３１に近づける、又は配線板をモータハウジング３１に絶縁性薄膜を介して固定することができる。したがって、大電流が流れる電気部品４２が接続された配線板を確実に冷却することができるので、配線板内の配線導体の薄幅化及び薄肉化を図ることができ、配線板の小型化を図ることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
第１実施形態では、電気部品４２はケーシング４１に固定されていたが、本実施形態は、図５〜７に示すように、外筒面３１ａと接する仮想の接平面Ｓと外筒面３１ａとの間に形成される空間３２、すなわち第１実施形態で言う溝部３２に電気部品４２を収納するとともに、電気部品４２をモータハウジング３１の外筒面３１ａに固定したものである。なお、外筒面３１ａのうち電気部品４２が固定される部位には、電気部品４２の座りを安定化させるために、平面部が形成されている。
【００３９】
そして、本実施形態においても、電気部品４２の周囲に高い熱伝導率を有する絶縁性ゲルを充填して放熱性を良好に保ちながら、小型・量産化を図っている。
【００４０】
因みに、図５は本実施形態に係る電動圧縮機１０の分解斜視図であり、底プレート４１ａは配線板を兼ねており、ケーシングカバー４１ｃは、パッキン４１ｄを介して配線板４１ａと共にモータハウジング３１にビスやボルトにて固定される。
【００４１】
図６は図５のＡ矢視図であり、図７は図３と同じ断面に相当する断面図であり、図７の左側の電気部品４２はアルミ電解コンデンサであるため、第１実施形態と同様に、その表面に高い熱伝導率を有する絶縁性被覆膜を施して外筒面３１ａに固定され、図７の左側の電気部品４２はパワー素子であるため、パワー素子が接着されたヒートシンクを介して外筒面３１ａに固定されている。
【００４２】
以上に述べたように、本実施形態によれば、電気部品４２をモータハウジング３１の外筒面３１ａに固定しているので、電気部品４２の熱をより確実に吸入冷媒に伝えることができ、電気部品４２を確実に冷却することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、配線板４１ａもモータハウジング３１に固定しているので、大電流が流れる電気部品４２が接続された配線板を確実に冷却することができ、確実に配線板４１ａの小型化を図ることができる。
【００４４】
なお、図８は本実施形態の変形例であり、図８では紙面両側の空間３２に電気部品４２としてパワー素子を配置している。
【００４５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明を車両用空調装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、冷蔵庫等のその他の冷凍機等にも適用することができる。
【００４６】
また、上述の実施形態では、スクロール式の圧縮機構２０採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロータリ式やローリングピストン等のその他形式の圧縮機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動圧縮機の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電動圧縮機の側面図（一部断面図）である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電動圧縮機の分解斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電動圧縮機の分解斜視図である。
【図６】図５のＡ矢視図である。
【図７】図２のＡ−Ａ断面に相当する断面における変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る電動圧縮機の変形例を示す断面図である。
【図９】従来の技術の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
３０…モータ、３１…モータハウジング、３１ａ…外筒面、３２…溝部、
４０…電気回路、４１…ケーシング、
４２…電気部品（ＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ及びアルミ電解コンデンサ等）。

Claims

冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）、前記圧縮機構（２０）を駆動する電動式のモータ（３０）、及び前記モータ（３０）を駆動する電気回路（４０）が一体となった電動圧縮機であって、
前記電気回路（４０）は、略円筒状に形成された前記モータ（３０）のハウジング（３１）の外筒面（３１ａ）側に一体化されており、
さらに、前記電気回路（４０）を構成する電気部品の一部（４２）は、前記外筒面（３１ａ）と接する仮想の接平面（Ｓ）と前記外筒面（３１ａ）との間に形成される部位（３２）に設置されていることを特徴とする電動圧縮機。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）、前記圧縮機構（２０）を駆動する電動式のモータ（３０）、及び前記モータ（３０）を駆動する電気回路（４０）が一体となった電動圧縮機であって、
前記電気回路（４０）は、略円筒状に形成された前記モータ（３０）のハウジング（３１）の外筒面（３１ａ）側に一体化されており、
さらに、前記電気回路（４０）を構成する電気部品の一部（４２）は、前記外筒面（３１ａ）と接する仮想の接平面（Ｓ）と前記外筒面（３１ａ）との間に形成される部位に設けられた収納空間（３２）内に設置されていることを特徴とする電動圧縮機。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）、前記圧縮機構（２０）を駆動する電動式のモータ（３０）、及び前記モータ（３０）を駆動する電気回路（４０）が一体となった電動圧縮機であって、
前記電気回路（４０）は、略円筒状に形成された前記モータ（３０）のハウジング（３１）の外筒面（３１ａ）側に一体化されており、
さらに、前記電気回路（４０）を構成する電気部品の一部（４２）は、前記外筒面（３１ａ）と接する仮想の接平面（Ｓ）と前記外筒面（３１ａ）との間に形成される空間（３２）において、前記外筒面（３１ａ）に固定されていることを特徴とする電動圧縮機。
前記仮想の接平面（Ｓ）を挟んで前記ハウジング（３１）と反対側には、前記一部の電気部品（４２）以外の電気部品を収納するケーシング（４１）が設けられており、
前記ケーシング（４１）のうち前記仮想の接平面（Ｓ）側には、前記外筒面（３１ａ）側と前記ケーシング（４１）内とを連通させる穴部（４１ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
前記電気部品の一部（４２）は、前記ハウジング（３１）の軸方向から見て、略対称の位置に対向配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
前記ハウジング（３１）には、冷媒の流入ポート（３４）が設けられており、
さらに、前記圧縮機構（２０）は、前記ハウジング（３１）内から冷媒を吸引することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
前記一部の電気部品（４２）の種類は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ及びコンデンサのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電動圧縮機。