JP6256387B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、電動圧縮機に関し、特に、車両に搭載される電動圧縮機に関する。
電動圧縮機の構成を開示した先行文献として、特開2014−9626号公報(特許文献1)がある。特許文献1に記載された電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動モータと、電動モータを駆動するインバータと、圧縮機構、電動モータおよびインバータを収容するハウジングとを備える。ハウジングの外部には、衝突による外力からハウジングを保護するカバーが固定されている。カバーはハウジングとの間に間隙を介して配置され、上記間隙によりカバーに加わる外力を吸収する。
特開2014−9626号公報
特許文献1に記載された電動圧縮機においては、カバーの片側のみを支持しているため、カバーの耐衝撃性に向上の余地があり、ひいては、電動圧縮機の耐衝撃性に向上の余地がある。
本発明に基づく電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動モータと、電動モータを駆動するインバータと、圧縮機構および電動モータを収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられ、ハウジングとの間にインバータを収容するカバーと、ハウジングに取り付けられた耐衝撃部材とを備える。耐衝撃部材は、カバーおよびハウジングから離間した位置に配置された張出部、および、張出部からハウジングに向けて延在するスペーサ部を含む。スペーサ部は、カバーの外周を跨いでハウジングに接合されている。耐衝撃部材は、スペーサ部がハウジングに接合されることでハウジングに取り付けられている。
本発明の一形態においては、スペーサ部は、張出部からハウジングに向けて延在する立設部と、立設部の延在方向における張出部側の端部とは反対側の端部から立設部の延在方向と交わる方向に延在するフランジ部とを有する。フランジ部は、ハウジングに接合されている。
本発明の一形態においては、耐衝撃部材は、張出部からハウジングに向けて延在する支持部をさらに有する。支持部の延在方向における張出部側の端部とは反対側の端部は、ハウジングから離間している。
本発明によれば、電動圧縮機の耐衝撃性を向上できる。
本発明の実施形態1に係る電動圧縮機の外観を示す側面図である。 本発明の実施形態1に係る電動圧縮機の外観を示す正面図であり、図1の矢印II方向から見た図である。 本発明の実施形態1に係る電動圧縮機の後述する耐衝撃部材を裏面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態2に係る電動圧縮機の外観を示す側面図である。 本発明の実施形態2に係る電動圧縮機の外観を示す正面図であり、図4の矢印V方向から見た図である。 本発明の実施形態2に係る電動圧縮機の耐衝撃部材を裏面側から見た斜視図である。
以下、本発明の各実施形態に係る電動圧縮機について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る電動圧縮機の外観を示す側面図である。図2は、本発明の実施形態1に係る電動圧縮機の外観を示す正面図であり、図1の矢印II方向から見た図である。図3は、本発明の実施形態1に係る電動圧縮機の後述する耐衝撃部材を裏面側から見た斜視図である。
図1〜3に示すように、本発明の実施形態1に係る電動圧縮機100は、流体を圧縮する圧縮機構120と、圧縮機構120を駆動する電動モータ130と、電動モータ130を駆動するインバータ140と、圧縮機構120および電動モータ130を収容するハウジング110と、ハウジング110に取り付けられ、ハウジング110との間にインバータ140を収容するカバー150と、ハウジング110に取り付けられた耐衝撃部材160とを備える。
ハウジング110は、図示しない外部冷媒回路から冷媒が吸入される図示しない吸入口が形成された吸入ハウジング112と、冷媒が吐出される図示しない吐出口が形成された吐出ハウジング111と、吸入ハウジング112に設けられたフランジ部112fとを含む。
本実施形態においては、吸入ハウジング112および吐出ハウジング111の各々は、有底筒状であり、たとえば、アルミニウムなどの金属材料により構成されている。カバー150は、有底筒状であり、たとえば、アルミニウムなどの金属材料により構成されている。吸入ハウジング112は、圧縮機構120および電動モータ130を収容している。
圧縮機構120は、吸入口からハウジング110内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口から吐出させるものである。なお、圧縮機構120の具体的な構成としては、スクロールタイプ、ピストンタイプまたはベーンタイプなどのいずれでもよい。
電動モータ130は、三相交流電力により駆動される電動モータであり、可動スクロールを旋回させて圧縮機構120を駆動する。電動モータ130は、回転軸を有する図示しないロータと、ロータの周囲を覆う図示しないステータとを含む。ロータの回転軸は、可動スクロールに接続されている。ステータはステータコイルを有し、吸入ハウジング112に固定されている。なお、ステータコイルは高電圧の電力が作用する部位である。
吸入ハウジング112、吐出ハウジング111およびカバー150の各々は、底壁と、底壁の外周縁から立設し、環状の形状を有する周壁とからなる。吸入ハウジング112の軸線方向は、ロータの回転軸の軸線方向と一致している。
吸入ハウジング112の周壁112sにおける底壁112b側とは反対側の端部112eと、吐出ハウジング111の周壁111sの底壁111b側とは反対側の端部111eとが、互いに接合されている。吸入ハウジング112の底壁112bの外面には、カバー150の周壁150sにおける底壁150b側とは反対側の端部150eが接合されている。
カバー150は、締結部材または接着剤などによってハウジング110に接合されている。吸入ハウジング112の底壁112bの外面と、カバー150によって区画される収容室には、電動モータ130を駆動するインバータ140が収容されている。
なお、カバー150とハウジング110とによってインバータ140を収容する収容室が区画できれば、カバー150の形状は、どのような形状であってもよい。たとえば、吸入ハウジング112の底壁112bにインバータ140を収容するための凹部が設けられている場合、カバー150の形状は、上記凹部を覆う平板状であってもよい。
吸入ハウジング112には、ロータの回転軸の径方向外側に延在する一対のフランジ部112fが設けられている。フランジ部112fには、ロータの回転軸の軸線方向に延びる図示しないネジ孔が設けられている。本実施形態においては、フランジ部112fは、吸入ハウジング112と一体で形成されているが、フランジ部112fと吸入ハウジング112とが別体で形成されていてもよい。
本実施形態においては、圧縮機構120、電動モータ130およびインバータ140は、ロータの回転軸の軸線方向に沿って、圧縮機構120、電動モータ130、インバータ140の順序で並んでいる。
インバータ140は、電動モータ130の回転制御と電動モータ130への電力供給を行なう。インバータ140は、直流電力を交流電力に変換する。インバータ140は、図示しないクラスタブロックおよび気密端子を通じて、電動モータ130に電気的に接続されている。また、インバータ140は、電力供給を受けるための電力供給ケーブルと接続されている。インバータ140、クラスタブロック、気密端子および電力供給ケーブルは、高電圧の電力が作用する部位である。
耐衝撃部材160は、インバータ140を外力10から保護する。外力10は、電動圧縮機100が搭載された車両の衝突などによって生ずる。耐衝撃部材160は、鉄鋼材料により構成されている。ただし、耐衝撃部材160を構成する材料は、鉄鋼材料に限られず、他の金属材料であってもよい。
耐衝撃部材160は、カバー150の底壁150bおよびハウジング110(吸入ハウジング112)から離間した位置に配置された張出部160p、および、張出部160pからハウジング110に向けて延在する一対のスペーサ部160sを含む。
本実施形態においては、スペーサ部160sは、立設部160cと、フランジ部160fとを有する。本実施形態においては、スペーサ部160sは、張出部160pと一体で形成されているが、張出部160pと別体で形成されていてもよい。
本実施形態においては、張出部160pは、円板状の外形を有している。張出部160pは、ロータの回転軸の径方向に延在している。ただし、張出部160pの形状は、上記に限られず、たとえば、張出部160pのカバー150と対向する面とは反対側の面が、外側に凸状の曲面であってもよい。
スペーサ部160sは、張出部160pにおける張出部160pの径方向の両端の位置に各々設けられている。立設部160cは、張出部160pからハウジング110(吸入ハウジング112)に向けて延在しており、本実施形態においては、ロータの回転軸の軸線方向に延在している。
なお、本実施形態においては、スペーサ部160s(立設部160c)は、張出部160pの2ヶ所から突出しているが、これに限られず、張出部160pの3ヶ所以上から突出していてもよいし、円筒状の立設部が、張出部160pから突出していてもよい。
フランジ部160fは、立設部160cの延在方向における張出部160p側の端部とは反対側の端部から立設部160cの延在方向と交わる方向(本実施形態においては、ロータの回転軸の径方向)に延在している。フランジ部160fには、フランジ部112fのネジ孔に対応する位置に、ロータの回転軸の軸線方向に貫通した孔部160hが設けられている。
フランジ部160fとフランジ部112fとを接触させた状態で、孔部160hを挿通した頭付ボルト170をフランジ部112fのネジ孔と螺合させることにより、フランジ部160fがハウジング110(吸入ハウジング112)に接合される。これにより、耐衝撃部材160がハウジング110(吸入ハウジング112)に取り付けられる。
耐衝撃部材160は、ハウジング110(吸入ハウジング112)に取り付けられた状態において、カバー150の外周を跨いでおり、スペーサ部160sがハウジング110(吸入ハウジング112)に接合されている。すなわち、スペーサ部160sは、ハウジング110に接合される2つのフランジ部160fを結ぶ直線状の仮想線上にカバー150が位置するように、ハウジング110に接合されている。さらに言い換えると、スペーサ部160sは、互いに対向するスペーサ部160s同士に挟まれた領域にカバー150が位置するように、ハウジング110に接合されている。
なお、スペーサ部160sの構造は、上記に限られず、ハウジング110と接合される部分の任意の2箇所を結んだ仮想線上にカバー150が位置するように、ハウジング110と接合されていればよい。
また、スペーサ部160sの長さL1(立設部160cの延在方向の長さ)は、カバー150の長さL2(周壁150sが底壁150bから立設する方向におけるカバー150の長さ)より長い。よって、張出部160pとカバー150との間に、距離(L1−L2)の隙間が形成されている。
張出部160pとカバー150との間の隙間は、耐衝撃部材160が外力10を受けた際に、外力10がカバー150に作用することを防止するためのバッファ領域となる。そのため、張出部160pとカバー150との間の隙間は、電動圧縮機100の設置スペースの許容範囲内において可能な限り大きいことが好ましい。
本実施形態に係る電動圧縮機100は、外力10がロータの回転軸の軸線方向から張出部160pに作用する可能性が高くなるように車両内に配置されている。外力10がロータの回転軸の軸線方向から張出部160pに作用した場合、外力10は、スペーサ部160sを通じてハウジング110に伝播する。よって、カバー150に外力が作用することを抑制して、インバータ140などの高電圧の電力が作用する部位を保護することができる。
仮に、外力10によって、張出部160pおよびスペーサ部160sが破損し、外力がカバー150に作用したとしても、張出部160pおよびスペーサ部160sの破損に要するエネルギーが消費されているため、カバー150に作用する外力10は低減している。
特に、本実施形態に係る電動圧縮機100においては、張出部160pおよびスペーサ部160sが両持ち梁のように外力10を分担するため、張出部160pおよびスペーサ部160sの耐荷重が高くなっている。これにより、張出部160pおよびスペーサ部160sの破損に要するエネルギーが高くなるため、カバー150に作用する外力10を大幅に低減して、インバータ140などの高電圧の電力が作用する部位を保護することができる。このように、本実施形態に係る電動圧縮機100は、耐衝撃性が向上している。
また、本実施形態に係る電動圧縮機100においては、耐衝撃部材160のフランジ部160fと、ハウジング110のフランジ部112fとは、外力10が作用する方向(本実施形態においては、ロータの回転軸の軸線方向)と交わる方向に延在している。これにより、外力10がロータの回転軸の軸線方向から張出部160pに作用した場合、フランジ部160fがない構成と比べて、ハウジング110に外力10をより伝播させることができる。
本実施形態に係る電動圧縮機100においては、円筒状の立設部が張出部160pから突出してカバー150の外周全体を立設部で覆う構成ではないため、インバータに接続される電力供給ケーブルの引き回しが容易になる。さらに、インバータ140からカバー150に伝わった熱を効率よく冷却することができる。
また、本実施形態に係る電動圧縮機100においては、カバー150とは別に耐衝撃部材160を設ける構成であるため、電動圧縮機100の汎用性を高めることができる。具体的には、耐衝撃部材を設けずに、カバーの厚さを通常より厚くすることにより、または、カバーを鉄鋼材料で形成することにより、カバーの強度を高めた耐衝撃仕様のカバーを準備した場合、電動圧縮機が外力を受けにくい位置に配置される車両においては、インバータ140を外力から保護する必要がないため、電動圧縮機100を軽くするために、薄いアルミニウム製の通常のカバーを使用することになり、カバーの仕様が分かれて、電動圧縮機の汎用性が低下する。耐衝撃部材160をカバー150とは別に設けることにより、通常のカバー150を備えた電動圧縮機100を標準的に準備すればよいため、電動圧縮機100の汎用性を高めることができる。
なお、本実施形態に係る電動圧縮機100においては、圧縮機構120、電動モータ130およびインバータ140が、ロータの回転軸の軸線方向に沿って配置されていたが、インバータ140の配置はこれに限られず、たとえば、吸入ハウジング112の周壁の外側にインバータ140が配置されていてもよい。
吸入ハウジング112の周壁の外側にインバータ140が配置される場合、吸入ハウジング112の周壁112sの外面に、カバー150の周壁150sにおける底壁150b側とは反対側の端部150eが接合される。吸入ハウジング112の周壁112sの外面と、カバー150によって区画される収容室に、インバータ140が収容される。この状態においては、耐衝撃部材160における張出部160pおよびフランジ部160fの各々は、ロータの回転軸の軸線方向に延在し、立設部160cは、ロータの回転軸の軸線方向と交わる方向(ロータの回転軸の径方向)に延在している。
また、吸入ハウジング112に必ずしもフランジ部112fが設けられていなくてもよい。吸入ハウジング112にフランジ部112fが設けられていない場合、吸入ハウジング112の底壁112bにおける張出部160pと対向する面に、スペーサ部160sのフランジ部160fが接合される。
さらに、吸入ハウジング112のフランジ部112fにおける底壁112b側とは反対側に、周壁112sと繋がったリブが設けられていてもよい。この場合、フランジ部112fの強度が増加するため、電動圧縮機100の耐衝撃性が向上する。
以下、本発明の実施形態2に係る電動圧縮機について説明する。なお、本実施形態に係る電動圧縮機200は、ハウジングおよび耐衝撃部材の各々の形状が主に実施形態1に係る電動圧縮機100と異なるため、実施形態2に係る電動圧縮機200の説明においては、実施形態1に係る電動圧縮機100との差異のみを説明し、実施形態1の電動圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を繰り返さない。
(実施形態2)
図4は、本発明の実施形態2に係る電動圧縮機の外観を示す側面図である。図5は、本発明の実施形態2に係る電動圧縮機の外観を示す正面図であり、図4の矢印V方向から見た図である。図6は、本発明の実施形態2に係る電動圧縮機の耐衝撃部材を裏面側から見た斜視図である。
図4に示すように、本発明の実施形態2に係る電動圧縮機200が備えるハウジング210は、吸入ハウジング212にロータの回転軸の径方向に延びる図示しないネジ孔が設けられている点と、フランジ部112fを備なえない点が、実施形態1のハウジング110とは異なる。
図4〜6に示すように、本発明の実施形態2に係る電動圧縮機200が備える耐衝撃部材260は、一対のスペーサ部260sの形状と、一対の支持部260aを有する点が、実施形態1の耐衝撃部材160とは異なる。耐衝撃部材260は、張出部260p、一対のスペーサ部260sおよび一対の支持部260aを含む。なお、一対の支持部260aは、必ずしも設けられなくてもよい。
スペーサ部260sは、実施形態1の立設部160cと同様の外形である。また、スペーサ部260sは、実施形態1の立設部160cと同様に、張出部260pにおける張出部260pの径方向の両端の位置に各々設けられている。スペーサ部260sは、ハウジング210(吸入ハウジング212)に向けて延在しており、本実施形態においては、ロータの回転軸の軸線方向に延在している。
なお、本実施形態においては、スペーサ部260sは、張出部260pの2ヶ所から突出しているが、これに限られず、張出部260pの3ヶ所以上から突出していてもよいし、円筒状のスペーサ部が、張出部260pから突出していてもよい。本実施形態においては、スペーサ部260sは、張出部260pと一体で形成されているが、張出部260pと別体で形成されていてもよい。
スペーサ部260sは、スペーサ部260sの延在方向における張出部260p側の端部とは反対側の端部に、ロータの回転軸の軸線方向と交わる方向に貫通した孔部260hが設けられている。
スペーサ部260sは、吸入ハウジング12の外周面と接触した状態で、孔部260hを挿通した頭付ボルト170を吸入ハウジング212のネジ孔と螺合させることにより、スペーサ部260sがハウジング210(吸入ハウジング212)に接合される。これにより、耐衝撃部材260がハウジング210に取り付けられる。
耐衝撃部材260は、ハウジング210(吸入ハウジング212)に取り付けられた状態において、カバー150の外周を跨いでおり、スペーサ部260sがハウジング210(吸入ハウジング212)に接合されている。すなわち、スペーサ部260sは、互いに対向するスペーサ部260s同士に挟まれた領域にカバー150が位置するように、ハウジング210に接合されている。
支持部260aは、張出部260pに配設されており、本実施形態においては、スペーサ部260sより張出部260pの径方向の内側にてスペーサ部260sに沿って配設されている。支持部260aは、張出部260pからハウジング210(吸入ハウジング212)に向けて延在しており、本実施形態においては、ロータの回転軸の軸線方向に延在している。支持部260aの延在方向の長さは、L3である。
支持部260aの延在方向における張出部260p側の端部とは反対側の端部(以下、支持部260aの先端と記載する)は、耐衝撃部材260がハウジング210に取り付けられた際、ハウジング210と接触しておらず、ハウジング210から離間している。具体的には、支持部260aの先端と吸入ハウジング212の底壁212bとの間に、距離L5の隙間が形成されている。
なお、本実施形態においては、支持部260aは、張出部260pの2ヶ所から突出しているが、これに限られず、張出部260pの3ヶ所以上から突出していてもよいし、円筒状の支持部が、張出部260pから突出していてもよい。本実施形態においては、支持部260aは、張出部260pと一体で形成されているが、張出部260pと別体で形成されていてもよい。
また、耐衝撃部材260がハウジング210(吸入ハウジング212)に取り付けられた状態において、張出部260pから吸入ハウジング212の底壁212bまでの長さL6は、カバー150の長さL2(周壁150sが底壁150bから立設する方向におけるカバー150の長さ)より長い。よって、張出部260pとカバー150との間に、距離(L6−L2)の隙間が形成されている。張出部260pとカバー150との間の隙間の距離(L6−L2)は、支持部260aの先端と吸入ハウジング212の底壁212bとの間の隙間の距離L5より長くなっている。
本実施形態に係る電動圧縮機200は、外力10がロータの回転軸の軸線方向から張出部260pに作用する可能性が高くなるように車両内に配置されている。外力10がロータの回転軸の軸線方向から張出部260pに作用した場合、外力10は、スペーサ部260sおよび頭付ボルト170を通じてハウジング210に伝播する。よって、カバー150に外力が作用することを抑制して、インバータ140などの高電圧の電力が作用する部位を保護することができる。
仮に、外力10によって、張出部260pおよびスペーサ部260sが破損し、外力がカバー150に作用したとしても、張出部260pおよびスペーサ部260sの破損に要するエネルギーが消費されているため、カバー150に作用する外力10は低減している。
さらに、本実施形態の耐衝撃部材260には、支持部260aが設けられており、外力10がロータの回転軸の軸線方向から張出部260pに作用した場合、張出部260pがカバー150と接触する前に支持部260aの先端がハウジング210と接触し、外力10の一部が支持部260aを通じてハウジング10に伝播する。
この場合、支持部260aが破損した後に、張出部260pがカバー150と接触するため、外力10がカバー150に作用したとしても、支持部260aの破損に要するエネルギーが消費されているため、カバー150に作用する外力10はさらに低減している。
また、耐衝撃部材260がハウジング210に取り付けられた際に、支持部260aの先端とハウジング210との間に隙間があることにより、製造誤差などによって孔部260hと吸入ハウジング212のネジ孔との位置合わせができなくなるような不都合が生じない。その結果、耐衝撃部材260を容易にハウジング210に取り付けることができる。
ただし、耐衝撃部材260がハウジング210に取り付けられた際に、支持部260aの先端と吸入ハウジング21底壁212との間に隙間がなくてもよい。すなわち、耐衝撃部材260がハウジング210に取り付けられた際に、支持部260aの先端が、ハウジング210と接触していてもよい。
なお、本実施形態に係る電動圧縮機200においては、スペーサ部260sは、吸入ハウジング212の外周面と接触した状態で、スペーサ部260sがハウジング210(吸入ハウジング212)に接合されているが、スペーサ部260sの接合構造はこれに限られず、たとえば、吸入ハウジング212の底壁212bにおける張出部260pと対向する面に、スペーサ部260sの先端が接着剤などにより接合されていてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 外力、100,200 電動圧縮機、110,210 ハウジング、111 吐出ハウジング、111e,112e,150e 端部、111s,112s,150s 周壁、112,212 吸入ハウジング、112b,150b,212b 底壁、112f,160f フランジ部、120 圧縮機構、130 電動モータ、140 インバータ、150 カバー、160,260 耐衝撃部材、160c 立設部、160h,260h 孔部、160p,260p 張出部、160s,260s スペーサ部、170 頭付ボルト、212p 端面、260a 支持部。

Claims (2)

  1. 流体を圧縮する圧縮機構と、
    前記圧縮機構を駆動する電動モータと、
    前記電動モータを駆動するインバータと、
    前記圧縮機構および前記電動モータを収容するハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングとの間に前記インバータを収容するカバーと、
    前記ハウジングに取り付けられた耐衝撃部材とを備え、
    前記耐衝撃部材は、前記カバーおよび前記ハウジングから離間した位置に配置された張出部、および、前記張出部から前記ハウジングに向けて延在するスペーサ部を含み、
    前記耐衝撃部材は、前記カバーの外周を跨いで前記ハウジングに取り付けられており
    前記耐衝撃部材は、前記スペーサ部が前記ハウジングに接合されることで前記ハウジングに取り付けられており、
    前記スペーサ部は、前記張出部から前記ハウジングに向けて延在する立設部と、該立設部の延在方向における前記張出部側の端部とは反対側の端部から前記立設部の延在方向と交わる方向に延在するフランジ部とを有し、
    前記フランジ部は、前記ハウジングに接合されている、電動圧縮機。
  2. 流体を圧縮する圧縮機構と、
    前記圧縮機構を駆動する電動モータと、
    前記電動モータを駆動するインバータと、
    前記圧縮機構および前記電動モータを収容するハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングとの間に前記インバータを収容するカバーと、
    前記ハウジングに取り付けられた耐衝撃部材とを備え、
    前記耐衝撃部材は、前記カバーおよび前記ハウジングから離間した位置に配置された張出部、および、前記張出部から前記ハウジングに向けて延在するスペーサ部を含み、
    前記耐衝撃部材は、前記カバーの外周を跨いで前記ハウジングに取り付けられており、
    前記耐衝撃部材は、前記スペーサ部が前記ハウジングに接合されることで前記ハウジングに取り付けられており、
    前記耐衝撃部材は、前記張出部から前記ハウジングに向けて延在する支持部をさらに有し、
    前記支持部の延在方向における張出部側の端部とは反対側の端部は、前記ハウジングから離間している、電動圧縮機。
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