JP6658432B2 - 車載用流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、車載用流体機械に関する。

車載用流体機械は、例えば、回転軸と、回転軸を回転させる電動モータと、電動モータを駆動させる駆動回路と、電動モータ及び駆動回路を収容するハウジングとを備えている（例えば特許文献１参照）。また、特許文献１には、電動モータと駆動回路とを接続するのに用いられる接続端子について記載されている。

特開２００４−３２４４９４号公報

ここで、例えば車両の衝突時等においてハウジングに外力が付与された場合、ハウジングが変形する場合がある。この場合、接続端子とハウジングとが接触し、両者が短絡し得る。これに対して、例えば接続端子を保護する保護部材を設ける構成が考えられる。しかしながら、上記構成においては、保護部材や当該保護部材をハウジングに固定するための部材を別途設ける必要があり、部品点数の増加が懸念される。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる車載用流体機械を提供することにある。

上記目的を達成する車載用流体機械は、回転軸と、前記回転軸を回転させるものであって、コイルを有する電動モータと、前記電動モータを駆動する駆動回路と、前記電動モータを収容するモータ室と、前記駆動回路を収容する回路室とが前記回転軸の軸線方向に並んで区画されたハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記モータ室と前記回路室とを仕切る仕切壁部と、前記回転軸の軸線方向に延設されるとともに、前記仕切壁部と協働して前記回路室を区画する側壁部と、を有し、前記駆動回路は、前記仕切壁部と対向する対向面を有する回路基板と、前記対向面に搭載されている電子部品と、を有し、前記車載用流体機械は、前記コイルと前記駆動回路とを電気的に接続するのに用いられるものであって、前記仕切壁部を貫通する接続端子を備え、前記側壁部には、前記ハウジングを車両に取り付けるのに用いられる取付脚部が設けられており、前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部は、前記回転軸の径方向内側から外側に向けて前記電子部品、前記接続端子、前記取付脚部の順に配列されている。

かかる構成によれば、側壁部における接続端子に対して径方向外側の部分の強度は、取付脚部によって高められている。これにより、側壁部における接続端子に対して径方向外側の部分は、ハウジングに対して外力が付与された場合に変形しにくい。したがって、ハウジングを車両に取り付けるための構成を用いて、接続端子と側壁部との短絡を抑制できる。よって、部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる。

上記車載用流体機械について、前記取付脚部は、前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部の配列方向と、前記回転軸の軸線方向との双方に直交する方向に延びたボルト挿通孔を有する本体部と、前記側壁部と前記本体部とを連結する連結部と、を有し、前記ハウジングは、前記ボルト挿通孔に挿通されるボルトによって前記車両に取り付けられるものであり、前記接続端子は、前記ボルト挿通孔の延設方向に並んで複数配列されており、前記連結部は前記ボルト挿通孔の延設方向と同一方向に延びており、前記連結部の延設方向の長さは、前記複数の接続端子の配列長さよりも長いとよい。

かかる構成によれば、ボルト挿通孔の延設方向の外力がハウジングに付与された場合、連結部が当該外力を受けることによって、側壁部が複数の接続端子のいずれかと接触する程度まで変形することを抑制できる。これにより、側壁部と複数の接続端子との接触を抑制できる。

上記車載用流体機械について、前記車載用流体機械は、前記回転軸が回転することによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機であるとよい。
かかる構成によれば、車載用電動圧縮機において接続端子を好適に保護できる。

この発明によれば、部品点数を増やすことなく接続端子を保護できる。

車載用電動圧縮機の概要を模式的に示す断面図。 図１における２−２線断面図。 車載用電動圧縮機が搭載された車両を模式的に示す概略図。 別例の取付脚部を示す断面図。

以下、車載用流体機械としての車載用電動圧縮機の一実施形態について図１〜図３を用いて説明する。なお、車載用電動圧縮機は、例えば車両用空調装置に用いられるものであり、車載用電動圧縮機の圧縮対象の流体は冷媒である。また、図示の都合上、図２においては、電子部品７２及びコネクタ７３については断面図ではなく正面図で示す。

図１に示すように、車載用電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、回転軸１２と、圧縮部１３と、電動モータ１４と、駆動回路としてのインバータ１５とを備えている。
ハウジング１１は、例えば全体として筒状であり、流体が吸入される吸入口２１及び流体が吐出される吐出口２２を有している。ハウジング１１は、電動モータ１４を収容するモータ室２３を区画しているとともに、インバータ１５を収容するインバータ室（回路室）２４を区画している。回転軸１２、圧縮部１３及び電動モータ１４は、モータ室２３に収容されている。

ハウジング１１は、軸線方向の両端部が開口している筒状の本体ハウジング３１と、本体ハウジング３１の軸線方向の両側に配置されたカバー部材３２及び吐出ハウジング３３とを有している。

本体ハウジング３１は、導電性材料で構成されており、例えばアルミニウム等の金属で構成されている。本体ハウジング３１は、モータ室２３とインバータ室２４とを仕切る仕切壁部４０と、仕切壁部４０から起立した第１側壁部４１及び第２側壁部４２とを有している。

仕切壁部４０は、例えばハウジング１１の軸線方向を厚さ方向とする板状（詳細には円板状）であり、当該厚さ方向に互いに対向している第１壁面４０ａ及び第２壁面４０ｂを有している。

第１側壁部４１は、仕切壁部４０の第１壁面４０ａの周縁部から起立しており、仕切壁部４０の厚さ方向から見て環状である。第２側壁部４２は、仕切壁部４０の第１壁面４０ａとは反対側の第２壁面４０ｂの周縁部から、第１側壁部４１とは反対方向に起立（換言すれば延設）しており、仕切壁部４０の厚さ方向から見て環状である。第１側壁部４１の先端部が本体ハウジング３１の一方の開口部を区画しており、第２側壁部４２の先端部が本体ハウジング３１の他方の開口部を区画している。

カバー部材３２は、第１側壁部４１に突き合わせられた状態で本体ハウジング３１に固定されている。カバー部材３２は、第１側壁部４１の先端部によって区画されている開口部分を塞いでいる。インバータ室２４は、第１壁面４０ａと、第１側壁部４１と、カバー部材３２とによって区画されている。すなわち、第１側壁部４１は、仕切壁部４０とカバー部材３２と協働してインバータ室２４を区画している。なお、カバー部材３２の外面には、インバータ１５と車載機器とを電気的に接続するための外部コネクタ３２ａが設けられている。

吐出ハウジング３３は、第２側壁部４２に突き合わせられた状態で本体ハウジング３１に固定されている。吐出ハウジング３３は、第２側壁部４２の先端部によって区画されている開口部分を塞いでいる。モータ室２３は、第２壁面４０ｂと、第２側壁部４２と、吐出ハウジング３３とによって区画されている。

吸入口２１は、第２側壁部４２に形成されており、吐出口２２は、吐出ハウジング３３に形成されている。このため、流体はモータ室２３内を通過する。一方、仕切壁部４０によって、モータ室２３からインバータ室２４への流体の流入は規制されている。

回転軸１２は、回転可能な状態でハウジング１１に支持されている。詳細には、回転軸１２の一端部は、仕切壁部４０に設けられた軸受４３によって支持されており、回転軸１２の他端部は、回転可能な状態で圧縮部１３に連結されている。回転軸１２の軸線方向Ｚは、ハウジング１１の軸線方向と一致しているとともに、仕切壁部４０の厚さ方向と一致している。モータ室２３とインバータ室２４とは、回転軸１２の軸線方向Ｚに並んで区画されている。この場合、第１側壁部４１及び第２側壁部４２は、回転軸１２の軸線方向Ｚに延びていると言える。

圧縮部１３は、回転軸１２が回転することによって駆動するものである。詳細には圧縮部１３は、回転軸１２が回転することによってモータ室２３内から圧縮部１３に流入した流体を圧縮し、その圧縮された流体を吐出口２２から吐出する。なお、圧縮部１３の具体的な型式は、スクロール型、ベーン型、ルーツ型等任意である。

電動モータ１４は、圧縮部１３とインバータ１５との間に配置されている。すなわち、本車載用電動圧縮機１０は、圧縮部１３、電動モータ１４及びインバータ１５が回転軸１２の軸線方向Ｚに並んで配列された所謂インライン型である。

電動モータ１４は、回転軸１２と一体回転するロータ５１と、ロータ５１に対して径方向外側に配置されたものであってハウジング１１に固定されたステータ５２と、コイル５３とを有している。

本実施形態では、コイル５３は、ステータ５２に捲回されている。コイル５３の数は複数であり、詳細には３つである。なお、コイル５３の数、詳細には電動モータ１４の相数は、３つに限られず、任意である。

図１に示すように、車載用電動圧縮機１０は、コイル５３とインバータ１５とを電気的に接続するのに用いられるものとして、接続端子６１と、クラスタブロック６２とを備えている。

接続端子６１は、例えば気密端子である。接続端子６１は、仕切壁部４０を貫通した状態で固定されている。詳細には、仕切壁部４０には当該仕切壁部４０を厚さ方向に貫通する貫通孔６３が形成されている。貫通孔６３の内面には、接続端子６１を支持する絶縁性の支持部材６４が設けられている。支持部材６４は、貫通孔６３を塞いだ状態で仕切壁部４０に固定されている。接続端子６１は、支持部材６４に挿通された状態で支持部材６４によって支持されている。この場合、接続端子６１は、モータ室２３とインバータ室２４とに跨って配置されており、モータ室２３内にあるコイル側端部６１ａと、インバータ室２４内にあるインバータ側端部６１ｂと、を有している。

図２に示すように、本実施形態では、コイル５３の数（換言すれば相数）が３つであることに対応させて、接続端子６１は３つ設けられている。複数の接続端子６１は、所定の間隔を隔てて一方向に並んで配列されている。

図１に示すように、クラスタブロック６２は、ステータ５２に取り付けられている。クラスタブロック６２は、３つのコイル５３から引き出された３つの引出線６５と、３つの接続端子６１（詳細にはコイル側端部６１ａ）とを接続している。

図１及び図２に示すように、インバータ１５は、回路基板７１と、電子部品７２と、コネクタ７３とを備えている。
回路基板７１は、例えば第１側壁部４１よりも一回り小さく形成された円板状である。回路基板７１の厚さ方向は、仕切壁部４０の厚さ方向と一致している。回路基板７１は、仕切壁部４０の第１壁面４０ａと対向する対向面７１ａを有している。対向面７１ａは、回路基板７１の一方の板面である。

電子部品７２は、対向面７１ａに搭載されている。電子部品７２は、対向面７１ａと第１壁面４０ａとの間に配置されている。本実施形態では、電子部品７２は複数存在し、例えば、コイル、コンデンサ、パワーモジュール、各種センサなどである。

ここで、複数の電子部品７２のうち最もコネクタ７３に近い位置に配置されているものを特定電子部品７２ａとする。本実施形態では、特定電子部品７２ａの少なくとも一部は、回路基板７１の中心Ｍとコネクタ７３との間に配置されている。

コネクタ７３は、電子部品７２（詳細には特定電子部品７２ａ）と第１側壁部４１との間に配置されている。コネクタ７３は、回路基板７１の中心Ｍ側よりも外周側に配置されている。コネクタ７３は、仕切壁部４０に形成された貫通孔６３と軸線方向Ｚに対向する位置に配置されている。コネクタ７３は、回路基板７１に形成された配線パターンを介して電子部品７２と電気的に接続されている。接続端子６１のインバータ側端部６１ｂは、コネクタ７３に接続されている。これにより、インバータ１５の電子部品７２とコイル５３とが電気的に接続されている。

図１及び図２に示すように、第１側壁部４１には、ハウジング１１を車両１００に取り付けるのに用いられる取付脚部８０が設けられている。取付脚部８０は、例えば第１側壁部４１における接続端子６１に対して電子部品７２（特定電子部品７２ａ）側とは反対側の部分に設けられている。接続端子６１は、取付脚部８０と特定電子部品７２ａとの間に配置されている。

なお、説明の便宜上、以降の説明において、回転軸１２の軸線方向Ｚから見て、回路基板７１の中心Ｍを通り且つ接続端子６１及び取付脚部８０が配列している方向を配列方向Ｈという。配列方向Ｈは、回路基板７１の中心Ｍから接続端子６１に向かう方向であり、回転軸１２の径方向Ｒと一致している。配列方向Ｈは、電子部品７２（本実施形態では特定電子部品７２ａ）と、接続端子６１と、取付脚部８０との配列方向である。

図２に示すように、電子部品７２（本実施形態では特定電子部品７２ａ）、接続端子６１及び取付脚部８０は、回転軸１２の径方向Ｒの内側から外側に向けて、電子部品７２（特定電子部品７２ａ）、接続端子６１、取付脚部８０の順に配列されている。

取付脚部８０は、本体部８１と、本体部８１と第１側壁部４１とを連結する連結部８２とを有している。
本体部８１は、第１側壁部４１と対向する位置に設けられており、詳細には第１側壁部４１の径方向Ｒ外側に配置されている。本体部８１は、配列方向Ｈ及び軸線方向Ｚの双方と直交する方向に延びたボルト挿通孔８１ａを有しており、ボルト挿通孔８１ａの延設方向から見て環状の筒状である。本体部８１の上記延設方向の長さは、ハウジング１１の直径と同一程度である。

連結部８２は、第１側壁部４１から配列方向Ｈに突出しており、ボルト挿通孔８１ａの延設方向と同一方向に延びている。連結部８２は、第１側壁部４１における接続端子６１に対して径方向Ｒ外側の部分と本体部８１とを連結している。なお、本実施形態では、配列方向Ｈは、連結部８２の突出方向とも言える。

ここで、図２に示すように、複数の接続端子６１は、ボルト挿通孔８１ａ及び連結部８２の延設方向と同一方向に配列されている。連結部８２の延設方向の長さＬ１は、複数の接続端子６１の配列長さＬ２よりも長く設定されている。配列長さＬ２とは、配列された複数の接続端子６１のうち両端の接続端子６１の端から端までの距離である。

図２及び図３に示すように、車載用電動圧縮機１０は、車両１００のエンジン１０１に取り付けられている。詳細には、エンジン１０１は、ボルト挿通孔８１ａと連通するボルト穴１０２が形成された取付部１０３を有している。車載用電動圧縮機１０は、ボルト挿通孔８１ａがボルト穴１０２と連通するように配置されており、その状態でボルト１０４がボルト挿通孔８１ａを通ってボルト穴１０２に螺合されることによって車両１００に取り付けられている。すなわち、ハウジング１１は、ボルト挿通孔８１ａに挿通されるボルト１０４によって車両１００に取り付けられる。

図３に示すように、車載用電動圧縮機１０は、エンジン１０１の前方の位置にて、ボルト挿通孔８１ａの延設方向が車両１００の前後方向と一致するように取り付けられている。この場合、回転軸１２の軸線方向Ｚと車両１００の左右方向とが一致している。また、取付脚部８０は、車載用電動圧縮機１０を車両１００に搭載した際、ハウジング１１の鉛直方向上方に配置されており、配列方向Ｈは上下方向と一致している。

次に本実施形態の作用について説明する。
仮に車両１００のフロント部分が衝突した場合、車載用電動圧縮機１０には、ボルト挿通孔８１ａの延設方向の外力がハウジング１１に付与される。この場合、第１側壁部４１における接続端子６１に対して径方向Ｒ外側の部分は、取付脚部８０が取り付けられている分だけ、他の部分と比較して、強度が高くなっているため、第１側壁部４１における接続端子６１に対して径方向Ｒ外側の部分は変形しにくい。このため、接続端子６１と、第１側壁部４１とが接触しにくい。

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）車載用電動圧縮機１０は、回転軸１２と、回転軸１２を回転させるものであってコイル５３を有する電動モータ１４と、電動モータ１４を駆動するインバータ１５と、回転軸１２、電動モータ１４及びインバータ１５を収容するハウジング１１とを備えている。ハウジング１１内では、モータ室２３とインバータ室２４とが回転軸１２の軸線方向Ｚに並んで区画されている。ハウジング１１は、モータ室２３とインバータ室２４とを仕切る仕切壁部４０と、回転軸１２の軸線方向Ｚに延設されるとともに、仕切壁部４０と協働してインバータ室２４を区画する第１側壁部４１とを有している。インバータ１５は、仕切壁部４０と対向する対向面７１ａを有する回路基板７１と、対向面７１ａに搭載されている電子部品７２とを有している。

かかる構成において、車載用電動圧縮機１０は、コイル５３とインバータ１５とを電気的に接続するのに用いられる接続端子６１を備えている。接続端子６１は、仕切壁部４０を貫通している。そして、第１側壁部４１には、ハウジング１１を車両１００に取り付けるのに用いられる取付脚部８０が設けられている。電子部品７２の１つとしての特定電子部品７２ａ、接続端子６１及び取付脚部８０は、回転軸１２の径方向Ｒ内側から外側に向けて特定電子部品７２ａ、接続端子６１、取付脚部８０の順に配列されている。かかる構成によれば、第１側壁部４１における接続端子６１に対して径方向Ｒ外側の部分の強度が取付脚部８０によって高められているため、車載用電動圧縮機１０のハウジング１１に対して外力が付与された場合に接続端子６１と第１側壁部４１とが接触する事態を抑制できる。したがって、接続端子６１を保護するための専用部材を設けることなく、接続端子６１と第１側壁部４１との短絡を抑制できるため、部品点数を増やすことなく接続端子６１を保護できる。

（２）取付脚部８０は、特定電子部品７２ａ、接続端子６１、取付脚部８０の配列方向Ｈ及び回転軸１２の軸線方向Ｚの双方に直交する方向に延びたボルト挿通孔８１ａを有する本体部８１と、第１側壁部４１と本体部８１とを連結する連結部８２とを有している。ハウジング１１は、ボルト挿通孔８１ａに挿通されるボルト１０４によって車両１００に取り付けられる。接続端子６１は、ボルト挿通孔８１ａの延設方向に配列されている。連結部８２は、ボルト挿通孔８１ａの延設方向と同一方向に延びており、連結部８２の延設方向の長さＬ１は、複数の接続端子６１の配列長さＬ２よりも長い。かかる構成によれば、ボルト挿通孔８１ａの延設方向の外力がハウジング１１に付与された場合、連結部８２が当該外力を受けることによって、第１側壁部４１が複数の接続端子６１のいずれかと接触する程度まで変形することを抑制できる。これにより、第１側壁部４１と複数の接続端子６１との接触を抑制できる。

（３）本体部８１は、第１側壁部４１に対して対向する位置に設けられている。これにより、第１側壁部４１の変形を、より好適に抑制できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 図４に示すように、本体部８１は、第２側壁部４２と対向する位置に設けられていてもよい。この場合、連結部８２は、本体部８１と第１側壁部４１とを連結するように、第１側壁部４１から配列方向Ｈに突出し、且つ、回転軸１２の軸線方向Ｚに延びた形状でもよい。

○ 取付脚部８０の具体的な構成は、実施形態のものに限られず任意である。すなわち、車両１００への車載用電動圧縮機１０の取付態様は、ボルト１０４による固定に限られず、嵌合等任意である。

○ クラスタブロック６２を省略してもよい。
○ 電子部品７２、接続端子６１及び取付脚部８０は、回転軸１２の径方向Ｒに配列されていればよく、必ずしも回路基板７１の中心Ｍを通る直線上に配置されている必要はない。

○ 特定電子部品７２ａとは別の電子部品７２が、接続端子６１及び取付脚部８０と回転軸１２の径方向Ｒに配列されている構成でもよい。要は、複数の電子部品７２が存在する場合には、複数の電子部品７２のうち少なくとも１つと、接続端子６１と取付脚部８０とが、回転軸１２の径方向Ｒの内側から外側に向けて、順に配列されていればよい。

○ 第１側壁部４１は、本体ハウジング３１に代えて、カバー部材３２に設けられていてもよい。すなわち、カバー部材３２は、有底筒状に形成されていてもよい。この場合、本体ハウジング３１とカバー部材３２とは、カバー部材３２の第１側壁部４１が仕切壁部４０の第１壁面４０ａに対して突き合わせられた状態で連結されているとよい。本構成においては、取付脚部８０は、ハウジング１１のカバー部材３２に取り付けられることとなる。要は、第１側壁部４１は、回転軸１２の軸線方向Ｚに延び、且つ、仕切壁部４０と協働してインバータ室２４を区画するものであればよい。

○ 車載用電動圧縮機１０が取り付けられる対象は、車両１００のエンジン１０１に限られず、任意である。例えば、車両１００に、エンジン１０１に代えて走行用モータが搭載されている場合には、当該走行用モータに取り付けられていてもよい。

○ 車両１００は、エンジン１０１に代えて、燃料電池又は蓄電装置が搭載されたものであってもよい。
○ 車載用電動圧縮機１０の圧縮対象の流体は、冷媒に限られず、空気等任意である。

○ 車載用流体機械は、車載用電動圧縮機１０に限られず、任意である。例えば、車両１００が燃料電池車両である場合には、車載用流体機械は、燃料電池に水素を供給する車載用電動ポンプでもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
（イ）前記本体部は、前記側壁部に対して対向する位置に設けられている請求項１に記載の車載用流体機械。

（ロ）前記側壁部は第１側壁部であり、前記ハウジングは、前記仕切壁部から前記第１側壁部とは反対方向に延設され、前記モータ室を区画している第２側壁部を有し、前記本体部は、前記第２側壁部と対向する位置に設けられている請求項１に記載の車載用流体機械。

１０…車載用電動圧縮機、１１…ハウジング、１２…回転軸、１３…圧縮部、１４…電動モータ、１５…インバータ（駆動回路）、２３…モータ室、２４…インバータ室（回路室）、４０…仕切壁部、４１…第１側壁部（側壁部）、４２…第２側壁部、５３…コイル、６１…接続端子、７１…回路基板、７１ａ…対向面、７２…電子部品、７３…コネクタ、８０…取付脚部、８１…本体部、８１ａ…ボルト挿通孔、８２…連結部、１００…車両、１０４…ボルト、Ｌ１…連結部の延設方向の長さ、Ｌ２…配列長さ、Ｚ…回転軸の軸線方向、Ｒ…回転軸の径方向、Ｈ…配列方向。

Claims (2)

1. 回転軸と、
   前記回転軸を回転させるものであって、コイルを有する電動モータと、
   前記電動モータを駆動する駆動回路と、
   前記電動モータを収容するモータ室と、前記駆動回路を収容する回路室とが前記回転軸の軸線方向に並んで区画されたハウジングと、を備えた車載用流体機械であって、
   前記ハウジングは、
   前記モータ室と前記回路室とを仕切る仕切壁部と、
   前記回転軸の軸線方向に延設されるとともに、前記仕切壁部と協働して前記回路室を区画する側壁部と、
   を有し、
   前記駆動回路は、
   前記仕切壁部と対向する対向面を有する回路基板と、
   前記対向面に搭載されている電子部品と、
   を有し、
   前記車載用流体機械は、前記コイルと前記駆動回路とを電気的に接続するのに用いられるものであって、前記仕切壁部を貫通する接続端子を備え、
   前記側壁部には、前記ハウジングを車両に取り付けるのに用いられる取付脚部が設けられており、
   前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部は、前記回転軸の径方向内側から外側に向けて前記電子部品、前記接続端子、前記取付脚部の順に配列されており、
   前記取付脚部は、
   前記電子部品、前記接続端子及び前記取付脚部の配列方向と、前記回転軸の軸線方向との双方に直交する方向に延びたボルト挿通孔を有する本体部と、
   前記側壁部と前記本体部とを連結する連結部と、
   を有し、
   前記ハウジングは、前記ボルト挿通孔に挿通されるボルトによって前記車両に取り付けられるものであり、
   前記接続端子は、前記ボルト挿通孔の延設方向に並んで複数配列されており、
   前記連結部は前記ボルト挿通孔の延設方向と同一方向に延びており、前記連結部の延設方向の長さは、前記複数の接続端子の配列長さよりも長いことを特徴とする車載用流体機械。
2. 前記車載用流体機械は、前記回転軸が回転することによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機である請求項１に記載の車載用流体機械。

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