JP4549968B2

JP4549968B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP4549968B2
Application number: JP2005377875A
Authority: JP
Inventors: 雄大長谷川
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: US8231365B2; EP1967732A4; CN101346547B; EP1967732A1; JP2007177718A; WO2007074852A1; CN101346547A; US20090269221A1

Description

本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機に関し、とくに車両用冷凍システム等に好適な、ハイブリッド圧縮機を含む電動圧縮機における、モータ端子接続部の構造に関する。

圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機、とくに車両用冷凍システム等に用いられる電動圧縮機においては、通常、高電圧モータを使用しているので、安全面等からモータの端子部およびその接続部とモータハウジング部および圧縮機ハウジング部（つまり、ボディ部）との間が絶縁され、漏電のおそれのない構造が必要とされる。このような電動圧縮機においては、通常、内蔵されている電動モータへの給電用外部端子と電動モータのステータからのワイヤの端部との接続部が設けられ、該接続部が圧縮機ハウジング内、とくに、外方に向けて延びる中空突出部内に収容される構造を採用することが多い。

また、高電圧モータを使用した車両用冷凍システム等に用いられる電動圧縮機にあっても、上記接続部としては、一般的な家電用圧縮機と同様に設計されていることが多く、端子接続部が端子に付設されたバネ力のみで保持され、とくに耐振対策が施されていないことが多い。たとえば、一般的な家電用圧縮機用の端子とカプラを使用し、端子接続部がバネ力のみで押さえつけられているだけで、ボルト等の固定手段を用いて固定されていないことが多い。したがって、このバネ力を超える大きな荷重が加わると、端子接続部の切断や、瞬断（瞬間的に離間し電気的な接続が瞬間的に切断される現象）が発生する可能性がある。とくに振動による外力が加わりやすい車両搭載の電動圧縮機では、このような問題が生じやすくなる。ただし、このような構造は、単純な構造なので、生産性とコストは良好である。

一方、モータ端子接続部の耐振性を向上するための構造として、たとえば図４に示すように、給電用外部端子１０１とステータからのワイヤ端部１０２の端子との端子同士の接続部の周囲に、エポキシ等の樹脂１０３を注入し、接続部を注型した構造も知られている。この樹脂１０３により、圧縮機ハウジング１０４と端子との間を絶縁するようにしている。この構造では、端子周囲を樹脂注型するので、振動による切断の可能性は少なくなるが、端子（金属製）と樹脂とでは線膨張係数が異なるため、周囲の温度によっては端子を切断する方向に変形する可能性がある。また、構造が単純なためコストは低いが、生産ライン上で樹脂を硬化させる時間が必要となるため、生産性は悪い。

このような接続部に関する問題は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した単純な電動圧縮機のみならず、内蔵電動モータと、それとは別の外部駆動源（たとえば、車両走行用エンジン）とを圧縮機構の駆動源としたハイブリッド圧縮機においても、同様に存在する。

たとえば、車両用冷凍システム等に使用するハイブリッド圧縮機として、車両用原動機のみにより駆動されるスクロール型の第１圧縮機構と、内蔵電動モータのみにより駆動されるスクロール型の第２圧縮機構とを、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせにして一体的に組み込んだハイブリッド圧縮機が提案されている（特許文献１）。このようなハイブリッド圧縮機により、それぞれの圧縮機構を単独で、あるいは同時に運転することが可能になり、そのときの要求に応じて最適な吐出性能を得ることが可能となる。このようなハイブリッド圧縮機においても、内蔵電動モータのための端子接続部において、上記のような問題が存在する。
特開２００３−１６１２５７号公報

なお、上記のような問題を解消するために、本出願人により未だ出願未公開の段階であるが、耐振手段を設けることにより、モータ用端子接続部の耐振性を向上し、端子接続部の切断、瞬断の発生を防止でき、しかも良好な生産性を確保可能な電動圧縮機の提案もなされている（特許文献２）。
特願２００４−３７３１５６号

そこで本発明の課題は、電動モータを内蔵した電動圧縮機において、良好な生産性を確保しつつ、モータ用端子接続部の耐振性を向上し、端子接続部の切断、瞬断の発生を防止可能な電動圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動モータは、圧縮機駆動用の電動モータを内蔵し、電動モータへの給電用外部端子と電動モータのステータからのワイヤの端部との接続部を、圧縮機ハウジングに収容した電動圧縮機において、前記接続部を、圧縮機ハウジングに係止されるハウジング側カプラと、該ハウジング側カプラに係止される給電用外部端子側カプラと、ステータからのワイヤの端部を保持するとともに前記給電側カプラに嵌合され、かつ前記ハウジング側カプラに係止されるステータ側カプラとから形成したことを特徴とするものからなる。このような構成においては、各カプラ同士を係止させることにより容易に端子接続部を形成することができるので、前述したようなエポキシ樹脂の注型工程を有する場合に比べ、樹脂注型工程を不要化でき、樹脂の準備や硬化時間が不要になり、生産性を向上できる。

上記ハウジング側カプラ、給電用外部端子側カプラ、ステータ側カプラのうち少なくとも一つのカプラは弾性変形可能に形成されることが好ましい。このようなカプラは、たとえば、樹脂を用いて形成することができる。

上記接続部には、振動起因する、断線、電気的瞬断、絶縁部材の破損の少なくとも一つを機械的に防止する耐振手段が設けられることが好ましい。また、このような端子接続部の耐振性向上構造を、採用することにより、圧縮機外部から加わる振動による端子接続部の切断や瞬断、さらには周囲の絶縁部材の損傷が効果的に防止、抑制され、振動がある使用環境条件下においても、安定した接続状態が維持される。

上記耐振手段としては、ハウジング側カプラとハウジングとの間に介装されたＯリングを備えている構造を採ることができる。

また、上記耐振手段としては、給電用外部端子側カプラを圧縮機のハウジング内に向けて押圧可能な弾性部材を備える手段を採用できる。また、弾性部材としては、たとえば波ワッシャを使用することができる。また、この波ワッシャと上記タブハウジングとの間に平ワッシャが介装されている構造を採ることもできる。

上記接続部は、上記電動モータを収納し上記ステータが固定されるハウジングに形成され外方に向けて延びる中空突出部内に配置されている形態とすることができる。この中空突出部は、圧縮機外部に対して実質的に密閉されている形態とすることができる。

本発明に係る端子接続部の耐振性向上構造は、電動モータを内蔵する電動圧縮機であればいかなるタイプの電動圧縮機にも適用可能であり、いわゆるハイブリッド圧縮機にも適用可能である。たとえば、電動圧縮機が、上記内蔵電動モータとは別の第１駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源としての上記内蔵電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが並設されて一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる場合にも適用できる。

このようなハイブリッド圧縮機においては、たとえば、上記第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている構成を採用できる。この背中合わせに配置された両固定スクロールは一体形成された固定スクロール部材からなる構造とすることもできる。また、上記第１駆動源としては、車両用原動機、たとえば、車両走行用のエンジンや、上記内蔵電動モータとは別の電動モータを使用することができる。

このような本発明に係る電動圧縮機によれば、圧縮機外部から加わる振動による端子接続部の切断や瞬断、さらには周囲の絶縁部材の損傷が効果的に防止、抑制され振動がある使用環境下においても、安定した接続状態が維持される。また、前述したようなエポキシ樹脂の注型工程を有する場合に比べ、樹脂注型工程を不要化できるので、樹脂の準備時間や硬化時間が不要になり、生産性を向上できる。

以下に、本発明の電動圧縮機の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電動圧縮機を示しており、とくに、本発明をハイブリッド圧縮機に適用した場合を示している。図２は、図１に示したハイブリッド圧縮機の内蔵電動モータの端子接続部の構造を示したものであるが、この図２に示した構造は、ハイブリッド圧縮機に限らず、単に内蔵電動モータのみを振動源として有する電動圧縮機にも適用できる構造である。

まず、図１に示したハイブリッド圧縮機について説明するに、ハイブリッド圧縮機１はスクロール型の圧縮機からなり、第１圧縮機構２と第２圧縮機構３とを備えている。第１圧縮機構２は、固定スクロール１０と、固定スクロール１０とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）１２を形成する可動スクロール１１と、可動スクロール１１に係合して可動スクロール１１を旋回運動させる駆動軸１３と、第１駆動源としての車両走行用の原動機（図示略）からの駆動力が伝達されるプーリ１４と駆動軸１３との間の駆動力伝達をオン、オフする電磁クラッチ１５と、可動スクロール１１の自転を阻止するボールカップリング１６と、ケーシング１７に形成された吸入ポート１８とを備えている。吸入ポート１８から吸入通路１９を通して吸入室２０へと吸入された被圧縮流体（たとえば、冷媒ガス）は、作動空間１２内に取り込まれ、作動空間１２が体積を減少させつつ固定スクロール１０の中心へ向けて移動されることにより、作動空間１２内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール１０の中央部には吐出穴２１が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴２１、吐出通路２２、吐出ポート２３を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

一方、第２圧縮機構３は、固定スクロール３０と、固定スクロール３０とかみ合って複数対の作動空間（流体ポケット）３２を形成する可動スクロール３１と、可動スクロール３１に係合して可動スクロール３１を旋回運動させる駆動軸３３と、可動スクロール３１の自転を阻止するボールカップリング３４とを備えている。この第２圧縮機構３の駆動軸３３を駆動するために、電動モータ３５が内蔵されている。電動モータ３５は、駆動軸３３に固定された回転子３６と、ステータ３７とを有しており、ステータ３７は、ステータハウジング３８に、または圧縮機ハウジングの一部として形成されたステータハウジング３８に固定されるとともに、電動モータ３５全体がステータハウジング３８内に収納されている。この第２圧縮機構３においては、吸入ポート１８から第１圧縮機構２の吸入室２０へと吸入された被圧縮流体（たとえば、冷媒ガス）が、連通路３９を通して第２圧縮機構３の吸入室４０に吸入され、作動空間３２内に取り込まれ、作動空間３２が体積を減少させつつ固定スクロール３０の中心へ向けて移動されることにより、作動空間３２内の冷媒ガスが圧縮される。固定スクロール３０の中央部には吐出穴４１が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴４１、吐出通路４２を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。

本実施態様では、第１圧縮機構２の固定スクロール１０と第２圧縮機構３の固定スクロール３０とは背中合わせに配設されており、かつ、両固定スクロール１０、３０は一体化された固定スクロール部材４３として形成されている。

ハイブリッド圧縮機１の第１圧縮機構２のみが稼動される場合には、第２圧縮機構３を駆動する電動モータ３５には電力は供給されず、電動モータ３５は回転しない。したがって、第２圧縮機構３は作動しない。ハイブリッド圧縮機１が電動モータ３５のみにより駆動される場合には、電動モータ３５がオンされて回転し、電動モータ３５の回転が第２圧縮機構３の駆動軸３３に伝達され、駆動軸３３により可動スクロール３１が旋回駆動される。このとき、第１圧縮機構１の電磁クラッチ１５には通電されず、第１駆動源としての車両用原動機の回転は第１圧縮機構２へは伝達されない。したがって、第１圧縮機構２は駆動しない。両圧縮機構２、３が同時駆動される場合には、車両用原動機からの駆動力が第１圧縮機構の可動スクロール１１に伝達されるとともに、電動モータ３５がオンされてその駆動力が第２圧縮機構３の可動スクロール３１に伝達される。

このように構成されたハイブリッド圧縮機１においては、電動モータ３５の端子部５０は、搭載形態におけるハイブリッド圧縮機１の上部に配置されている。この端子接続部５０の詳細は図２、図３に示すように、構成されている。端子部５０は、電動モータ３５の給電用外部端子５１と電動モータ３５のステータ３７からのワイヤ５２の端部の接続部５３を有している。接続部５３は、ステータハウジング３８に形成され外方に向けて延びる中空突出部５４内に配置されており、給電用外部端子５１は、この中空突出部５４を実質的に密閉可能なハーメチックシール５５に取り付けられている。

本実施態様では、中空突出部５４の内壁には、係止部５６が設けられており、該係止部５６には円筒状のハウジング側カプラ５７が係止されている。ハウジング側カプラ５７の外面には周方向に延びる溝５８、５９が設けられており、溝５８、５９にはＯリング６０、６１が嵌合されている。ハウジング側カプラ５７には、給電用外部端子側カプラ６２が係止されている。給電用外部端子側カプラ６２には、ステータ３７からのワイヤ５２を保持するとともにハウジング側カプラ５７に係止されるステータ側カプラ６３が嵌合されている。上記各カプラ５７、６２、６３は樹脂からなっており、各カプラ５７、６２、６３は弾性変形可能に形成されている。

本実施態様では、上記接続部５３は、以下のようにして形成することができる。まず、中空突出部５４内にハウジング側カプラ５７を挿入する。この際、予めハウジング側カプラ５７の外面にもうけられた溝５８、５９にＯリング６０、６１を嵌合しておく。中空突出部５４内に挿入されたハウジング側カプラ５７の一端部は、中空突出部５４の内壁に設けられた係止部５６に係止される。さらに、ステータ側カプラ６３の外縁に形成された爪６４、６５と、ハウジング側カプラ５７に形成された溝６６、６７の位置を合わせ、この状態でステータ側カプラ６３をハウジング側カプラ５７の一端側（図２の下方）から挿入する（図３（ａ））。次に、ステータ側カプラ６３を矢印方向に９０度回転させる（図３（ｂ））。これにより、ステータ側カプラ６３の爪６４、６５が、ハウジング側カプラ５７の係止部６８、６９に係止される。そして、次に中空突出部５４の上方（図２の上側）から給電用外部端子側カプラ６２の支持部７０を、ステータ側カプラ６３の中空部７１に挿入し、給電用外部端子側カプラ６２の爪７２、７３を、ハウジング側カプラ５７の係止部７４、７５に係止させる（図３（ｃ））。さらに、給電用外部端子側カプラ６２の上部に波ワッシャ７６を載置し、中空突出部５４をハーメチックシール５５でシールする。

本実施態様においては、上述のように、ハウジング側カプラ５７を中空突出部５４（圧縮機ハウジング）に係止させ、さらに各カプラを互いに係止させるだけで容易に接続部５３を形成することができるので、前述したようなエポキシ樹脂の注型工程を有する場合に比べ、樹脂注型工程を不要化でき、樹脂の準備や硬化時間が不要になり、生産性を向上できる。また、本実施態様においては、各カプラはそれぞれ弾性変形可能に樹脂から形成されているので、組み付け作業性を向上できる。

また、本実施態様においては、接続部５３の耐振手段としては、以下のような各種構造が採用されている。まず、ハウジング側カプラ５７の外周面と中空突出部５４との間に、Ｏリング６０、６１が介装されている。このＯリング６０、６１は、主として、接続部の水平方向の防振の役目を担う。

また、ハウジング側カプラ５７を、圧縮機ハウジング内に向けて、本実施態様ではステータハウジング３８の中空突出部５４内に向けて、押圧可能な弾性部材としての波ワッシャ７６が設けられている。この弾性部材は波ワッシャ７６以外の押圧力を発揮する部材、たとえば他のスプリング部材であってもよい。ハウジング側カプラ５７は中空突出部５４内に形成された係止部５６に突き当たり、ハーメチックシール５５に対する波ワッシャ７６の押圧力により保持される。この波ワッシャ７６設置により、ハウジング側カプラ５７の上下方向の防振機能を発揮させることができる。この波ワッシャ７６とハウジング側カプラ５７との間には、波ワッシャ７６の押圧力により、ハウジング側カプラ５７の表面が変形するのを防止するために、平ワッシャ７７が介装されていることが好ましい。

このように、上述したような各種耐振手段の少なくとも一つを備えることで、モータ用端子接続部の耐振性が向上され、端子接続部の切断、瞬断の発生を防止あるいは抑制される。

本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用可能であり、とくに内蔵電動モータとそれとは別の駆動源により各圧縮機構を駆動できるようにしたハイブリッド圧縮機からなる電動圧縮機にも適用できる。

本発明の一実施態様に係る電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機の縦断面図である。図１のハイブリッド圧縮機の端子接続部の拡大縦断面図である。図１のハイブリッド圧縮機の端子接続部を形成する際の工程図である。従来の樹脂で注型した場合の端子部の縦断面図である。

符号の説明

１ハイブリッド圧縮機
２第１圧縮機構
３第２圧縮機構
１０、３０固定スクロール
１１、３１可動スクロール
１２、３２作動空間
１３、３３駆動軸
１４プーリ
１５電磁クラッチ
１６、３４ボールカプリング
１７ケーシング
１８吸入ポート
１９吸入通路
２０、４０吸入室
２１、４１吐出穴
２２、４２吐出通路
２３吐出ポート
３５電動モータ
３６回転子
３７ステータ
３８ステータハウジング
３９連通路
４３固定スクロール部材
５０端子部
５１給電用外部端子
５２ワイヤ
５３接続部
５４中空突出部
５５ハーメチックシール
５６係止部
５７ハウジング側カプラ
５８、５９溝
６０、６１Ｏリング
６２給電用外部端子側カプラ
６３ステータ側カプラ
６４、６５爪
６６、６７溝
６８、６９係止部
７０支持部
７１中空部
７２、７３爪
７４、７５係止部
７６波ワッシャ
７７平ワッシャ

Claims

圧縮機駆動用の電動モータを内蔵し、電動モータへの給電用外部端子と電動モータのステータからのワイヤの端部との接続部を、圧縮機ハウジングに収容した電動圧縮機において、前記接続部を、圧縮機ハウジングに係止されるハウジング側カプラと、該ハウジング側カプラに係止される給電用外部端子側カプラと、ステータからのワイヤの端部を保持するとともに前記給電側カプラに嵌合され、かつ前記ハウジング側カプラに係止されるステータ側カプラとから形成したことを特徴とする電動圧縮機。
前記ハウジング側カプラ、給電用外部端子側カプラ、ステータ側カプラのうち少なくとも一つのカプラが弾性変形可能に形成されている、請求項１の電動圧縮機。
前記接続部および／または接続部周辺に、振動に起因する断線、電気的な瞬断、絶縁部材の破損の少なくともひとつを機械的に防止する耐振手段が設けられている、請求項１または２の電動圧縮機。
前記耐振手段が、前記ハウジング側カプラとハウジングとの間に介装されたＯリングを備えている、請求項３の電動圧縮機。
前記耐振手段が、前記給電用外部端子側カプラを圧縮機のハウジング内に向けて押圧可能な弾性部材を備えている、請求項３または４の電動圧縮機。
前記弾性部材が波ワッシャからなる、請求項５の電動圧縮機。
前記接続部が、前記電動モータを収納し前記ステータが固定される圧縮機ハウジングに形成され外方に向けて延びる中空突出部内に配置されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記中空突出部が、圧縮機外部に対して実質的に密閉されている、請求項７の電動圧縮機。
前記電動圧縮機が、前記内蔵電動モータとは別の第１の駆動源のみにより駆動される第１圧縮機構と、第２駆動源としての前記電動モータのみにより駆動される第２圧縮機構とが並設されて一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる、請求項１ないし８のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記第１圧縮機構および第２圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている、請求項９の電動圧縮機。
背中合わせに配置された両固定スクロールが一体形成された固定スクロール部材からなる、請求項１０の電動圧縮機。
前記第１駆動源が車両用原動機からなる、請求項９ないし１１のいずれかに記載の電動圧縮機。