JP4749729B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

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電気絶縁性向上構造に関する。

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側端子と電動モータのステータからのリード線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（たとえば、特許文献１）。

このような従来の電動圧縮機においては、たとえば図４に示すような接続部構造が採用されている。図４において、１０１は、圧縮機ハウジングとしての上記のような中空突出部を形成する外部ケースを示しており、この中に、絶縁体からなる端子ガイド１０２に支持された外部電源接続用端子１０３の端部に接合された外部側端子１０４と、圧縮機内部側へと延びる電動モータへのモータリード線１０５の端部に接合されたモータ側端子１０６との接続部１０７が配置されている。モータ側端子１０６は絶縁体（たとえば、樹脂製の絶縁体）からなるコネクタ１０８内に保持、収容されており、各モータ側端子１０６が対応する外部側端子１０４にコネクタ方式で一体的に接続できるようになっている。

このように、従来の電動圧縮機では、内蔵モータと外部電源とを端子で接続し、端子を絶縁性のコネクタで固定するとともに絶縁性を確保している。多くの電動圧縮機では、上記端子接続部１０７は導体剥き出しで、特別な電気絶縁性の確保は施されていない。ただし、敢えて絶縁性を確保する場合には、端子接続部周りを絶縁性の樹脂で注型密閉し、冷媒の侵入を防止する方式が採用されることもある。
特開２００４−２７０６１４号公報

ところが、図４に示したような従来の接続部構造においては、たとえば低温環境等で圧縮機内に液化した冷媒が溜まり、それが端子部に侵入すると、導電性の高い液冷媒を介して、端子部と外部ケースとの電気絶縁性が低下し、漏電を引き起こすおそれが生じる。とくに、図４に示したような構造では、コネクタ１０８に設けられたリード線１０５挿通用の孔を通して、導体剥き出しの接続部１０７と外部ケース１０１との間に形成される導通経路１０９を、それほど長くとることは困難であり、この部分に高い電気絶縁性を持たせることが難しい。

また、電気絶縁性低下の抑制として、前述の如く樹脂注型により密閉する方法もあるが、その場合、樹脂の硬化に時間がかかるので、生産性が低下するとともに、熱劣化や振動によって境界部が剥離する可能性がある。

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（上記特許文献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。

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、従来のコネクタ方式を踏襲して良好な生産性を確保しつつ、モータ端子接続部の電気絶縁性を向上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、本発明に係る電動圧縮機は、圧縮機構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側端子と電動モータのステータからのリード線の端部に接合されたモータ側端子との接続部を、圧縮機ハウジング内に収容した電動圧縮機において、前記圧縮機ハウジング内に、前記接続部に対し、前記リード線の端部とモータ側端子との接合部よりも高位まで延びる堰壁を有する有底容器状の第１の絶縁体を設け、前記堰壁の頂部を経由しつつ該堰壁の壁面両側に沿って前記リード線を配置したことを特徴とするものからなる。

この電動圧縮機においては、上記圧縮機ハウジング内に、上記堰壁との間に上記リード線配置用間隔を形成する第２の絶縁体が、前記堰壁の壁面両側と対向するように設けられていることが好ましい。そして、第１の絶縁体および第２の絶縁体が、上記モータ側端子を保持して上記外部側端子に接続可能なコネクタとして構成されていることが好ましい。

上記接続部は、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構成とすることが好ましい。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。

このような接続部構造においては、モータリード線は、モータ側端子と外部電源側端子を介して電気的接続を行っている。なお、モータリード線は絶縁皮膜で覆われており、剥き出しになっているのは端子接続部のみである。従って漏電のおそれがある部位は剥き出しの端子部と外部ケース（圧縮機ハウジング）との間となる。とくに液冷媒は導電性が高いので、端子部が液冷媒に浸漬されると、端子部と外部ケース間で導通しやすくなり、圧縮機の電気絶縁抵抗が低下する。前述したような従来構造では端子部に液冷媒が入り易く、また外部ケースとの絶縁距離も短いため、絶縁抵抗が低下し易い。しかし本発明構造では、たとえば接続部の周囲に、つまり、従来のコネクタ構造の外壁側に、リード線の端部とモータ側端子との接合部よりも高位まで延びる堰壁を設け、該堰壁の頂部を経由しつつ該堰壁の壁面両側に沿ってリード線を配置したものであるので、たとえ液面が上昇しても堰壁の高さまで冷媒が侵入することを防止できる。

とくに、該堰壁を有する有底容器状の第１の絶縁体の形態を採るので、該第１の絶縁体には、導通経路を短くする従来構造のようなリード線挿通用孔を設ける必要はなくなり、導通経路としては、曲がりくねった長い経路となる。したがって、たとえ液冷媒が接続部に侵入した場合にあっても、堰壁高さの２倍分だけ、端子部と外部ケース間の経路を長くとることができ、絶縁性を大幅に向上できることになる。

この本発明構造では、従来の生産工程を実質的に変えることなく、上記のような良好な電気絶縁性を確保できる。また、樹脂による注型、密閉をしないため、樹脂硬化時間が不必要で、かつ経時劣化による密閉不良も防止できる。

本発明に係る端子接続部の絶縁性向上構造は、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、特定の堰壁を設けてモータリード線を、導通短絡経路（リード線挿通用孔）を形成することなくモータ側端子、ひいては外部側端子との接続部まで延設することができるので、液冷媒等が接続部に極めて進入しにくい構造とすることができ、かつ、従来構造に比べて端子接続部とハウジングとの間の導通経路を長くとることができるので、圧縮機の電気絶縁性を大幅に向上できる。

また、接続部に対して、基本的にコネクタ方式を採用できるので、従来の生産工程を実質的に変えることなく、良好な絶縁性を確保できる。さらに、樹脂注型は不要であるので、樹脂硬化時間が不要であり、かつ、経時劣化による密閉不良が生じることもなく、良好な生産性を維持できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、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、図３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絶縁性向上構造を示したものであるが、この図２、図３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駆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のみが稼働される場合には、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。従って第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へ伝達され、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２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。従って第１圧縮機構２は作動しない。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２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。この端子部５０の詳細は図２にも示すように、電動モータ３５への外部電源接続用端子５１の端部に接合された外部側端子５２と電動モータ３５のステータ３７からのモータリード線５３（絶縁皮膜有り）の端部に接合されたモータ側端子５４との接続部５５（電気絶縁的には剥き出し状態）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５６（外部ケース）内に配置されており、該中空突出部５６は外部に対し実質的に密閉されている。外部電源接続用端子５１は、絶縁体からなる端子ガイド５７に支持されている。

上記接続部５３に対して、本発明に係る絶縁性向上構造が採用される。本実施態様では、上記接続部５３に対し、リード線５３の端部とモータ側端子５４との接合部５８よりも高位まで延びる堰壁５９を有する有底容器状の第１の絶縁体６０（たとえば、樹脂からなる第１の絶縁体６０）が設けられており、堰壁５９に沿ってリード線５３が配置されている。また、この第１の絶縁体６０に対し、堰壁５９との間にリード線配置用間隔を形成する第２の絶縁体６１（たとえば、樹脂からなる第２の絶縁体６１）が設けられており、リード線５３は、これら絶縁体６０、６１間の間隙を曲がりくねって延びるように配置、保持されている。これら第１の絶縁体６０および第２の絶縁体６１は、モータ側端子５４を保持して上記外部側端子５２に実質的にワンタッチで接続可能なコネクタ６２として構成されている。有底容器状の第１の絶縁体６０には、図４に示したようなリード線挿通用の孔は設けられていない。

このように構成された本実施態様に係る絶縁性向上構造においては、第１の絶縁体６０にリード線挿通用の孔は設けられておらず、モータリード線５３は堰壁５９に沿って引き回されているので、図３に示すように、接続部５５（モータ側端子５４）と外部ケース５６との間の導通経路６３は、図４に示した構造に比べ大幅に延長され、電気絶縁性が大幅に向上される。また、液冷媒が接続部５５へと極めて進入しにくくなり、この面からも電気絶縁性が大幅に向上される。

また、上記のような良好な絶縁性は、接続部５５に対してコネクタ構造を採用したまま達成できるので、絶縁性向上のための樹脂注型を行う必要はなく、樹脂の硬化時間が不要であり、かつ、経時劣化による密閉不良発生のおそれもない。コネクタ構造の採用、樹脂注型の不要化により、良好な生産性が維持される。

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部の拡大縦断面図である。 図２の構造における導通経路を示す拡大部分縦断面図である。 従来の端子部構造の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 電動圧縮機としての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
１５ 電磁クラッチ
１８ 吸入ポート
２０、４０ 吸入室
２１、４１ 吐出穴
２２、４２ 吐出通路
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 外部電源接続用端子
５２ 外部側端子
５３ モータリード線
５４ モータ側端子
５５ 接続部
５６ 中空突出部（外部ケース）
５７ 端子ガイド
５８ リード線の端部とモータ側端子との接合部
５９ 堰壁
６０ 第１の絶縁体
６１ 第２の絶縁体
６２ コネクタ
６３ 導通経路

Claims (7)

1. 圧縮機構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側端子と電動モータのステータからのリード線の端部に接合されたモータ側端子との接続部を、圧縮機ハウジング内に収容した電動圧縮機において、前記圧縮機ハウジング内に、前記接続部に対し、前記リード線の端部とモータ側端子との接合部よりも高位まで延びる堰壁を有する有底容器状の第１の絶縁体を設け、前記堰壁の頂部を経由しつつ該堰壁の壁面両側に沿って前記リード線を配置したことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記圧縮機ハウジング内に、前記堰壁との間に前記リード線配置用間隔を形成する第２の絶縁体が、前記堰壁の壁面両側と対向するように設けられている、請求項１の電動圧縮機。
3. 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または２に記載の電動圧縮機。
4. 前記電動圧縮機が、前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駆動源としての前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、請求項１〜３のいずれかに記載の電動圧縮機。
5. 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４の電動圧縮機。
6. 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、請求項５の電動圧縮機。
7. 前記第１駆動源が車両用原動機からなる、請求項４〜６のいずれかに記載の電動圧縮機。

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