JP6756292B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、流体を圧縮する圧縮部、回転軸を回転させる電動モータ、及び電動モータを駆動させる駆動回路が、この順序で回転軸の軸線方向に並んで配置された電動圧縮機に関する。
圧縮部、電動モータ、及び駆動回路が、この順序で回転軸の軸線方向に並んで配置された電動圧縮機が、例えば特許文献1に開示されている。電動圧縮機のハウジングは、圧縮部、電動モータ、及び駆動回路を収容している。電動モータは、ハウジングの内周面に固定される筒状のステータと、ステータの内側に配置されるロータとを備えている。ステータは、ステータコアと、ステータコアに捲回されたコイルとを有している。ステータコアにおける回転軸の軸線方向での端面からは、環状のコイルエンドが突出している。コイルエンドからは、モータ配線が引き出されている。
ハウジング内は、ハウジングの一部である隔壁によって、駆動回路を収容する駆動回路室と電動モータを収容する電動モータ室とに区画されている。隔壁には、貫通孔が形成されている。貫通孔には導電部材が挿通されている。導電部材の一端は、駆動回路に電気的に接続されている。
ハウジング内には、モータ配線と導電部材とを接続するコネクタが配置されている。コネクタは、モータ配線に接続されるとともに導電部材の他端と電気的に接続される接続端子と、接続端子を内部に収容するとともに、導電部材が挿入される挿入孔が形成された絶縁性のクラスタブロックと、から構成されている。そして、駆動回路から導電部材、接続端子及びモータ配線を介して電動モータに電力が供給されて電動モータが駆動し、電動モータの駆動に伴う回転軸の回転によって、圧縮部が駆動して流体としての冷媒が圧縮部により圧縮される。
特許文献1では、貫通孔を、隔壁に対して、回転軸の軸線方向でコイルエンドの内周側と対向する位置に形成することで、導電部材が、回転軸の軸線方向でコイルエンドの内周側と対向する位置に配置されている。そして、クラスタブロックの一部が、コイルエンドの内周側に位置するように、クラスタブロックをハウジング内に配置し、接続端子と導電部材との接続を、コイルエンドの内周側で行うようにしている。これによれば、電動圧縮機の体格の小型化が図られる。
ところで、駆動回路室に収容される駆動回路の発熱部品は、隔壁と熱的に結合された状態で駆動回路室に配置されている。発熱部品の冷却は、ハウジングに形成された吸入ポートから電動モータ室に吸入される冷媒によって隔壁を冷却することにより行われている。特許文献1では、貫通孔が、隔壁に対して、回転軸の軸線方向でコイルエンドの内周側と対向する位置に形成されているため、発熱部品を、貫通孔よりも回転軸の径方向内側にて隔壁と熱的に結合させると、発熱部品が、回転軸の軸線方向で隔壁を介して回転軸や当該回転軸を支持する軸受部と対向する位置に配置される場合がある。隔壁における回転軸や軸受部の周囲に位置する部分は、強度を確保する必要があることから、隔壁における回転軸や軸受部の周囲に位置する部分よりも回転軸の径方向外側に位置する部分よりも肉厚になっているため、冷媒による冷却効率が悪く、発熱部品を効率良く冷却することができない。したがって、発熱部品を、貫通孔よりも回転軸の径方向外側にて隔壁に熱的に結合することにより、発熱部品を冷却している。
特開2014−34918号公報
このような電動圧縮機において、貫通孔よりも回転軸の径方向外側にて隔壁に熱的に結合された発熱部品を、電動モータ室に吸入される冷媒によって効率良く冷却することが望まれている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動回路の発熱部品を効率良く冷却することができる電動圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決する電動圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される回転軸と、前記ハウジング内に収容されるとともに前記回転軸を回転させる電動モータと、前記ハウジング内に収容されるとともに前記回転軸が回転することにより駆動して流体を圧縮する圧縮部と、前記ハウジング内に収容されるとともに前記電動モータを駆動させる駆動回路と、を備え、前記圧縮部、前記電動モータ、及び前記駆動回路が、この順序で前記回転軸の軸線方向に並んで配置されており、前記電動モータは、筒状のステータと、前記ステータの内側に配置されるロータとからなり、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアにおける前記回転軸の軸線方向での端面から突出するコイルエンドと、を有し、前記ハウジングの一部であるとともに、前記ハウジング内を前記駆動回路を収容する駆動回路室と前記電動モータを収容する電動モータ室とに区画する隔壁と、前記コイルエンドから引き出されるモータ配線と、前記隔壁に形成された貫通孔に挿通されるとともに一端が前記駆動回路に電気的に接続される導電部材と、前記ハウジング内に配置されるとともに前記モータ配線と前記導電部材とを接続するコネクタと、を備えた電動圧縮機であって、前記コネクタは、前記モータ配線に接続されるとともに前記導電部材の他端と電気的に接続される接続端子と、前記接続端子を内部に収容するとともに、前記導電部材が挿入される挿入孔が形成された絶縁性のクラスタブロックと、から構成されており、前記駆動回路は、前記貫通孔よりも前記回転軸の径方向外側にて前記隔壁に熱的に結合された発熱部品を有し、前記ハウジングには、前記回転軸の軸線方向で前記ステータコアにおける前記隔壁側の端面と前記隔壁との間に位置するよう、吸入ポートが形成され、前記クラスタブロックは、前記回転軸の軸線方向で前記コイルエンドと前記隔壁との間に配置されるとともに前記吸入ポートから吸入された流体を受ける案内面を有し、前記案内面は、前記回転軸の軸線方向から見て、前記吸入ポートの軸心よりも前記発熱部品側の方向に向かって傾斜している。
これによれば、案内面によって、吸入ポートから電動モータ室に吸入された冷媒を、発熱部品が熱的に結合された隔壁の部分に向けて案内することができるため、発熱部品が熱的に結合された隔壁の部分を冷媒によって効率良く冷却することができる。その結果、駆動回路の発熱部品を効率良く冷却することができる。
上記電動圧縮機において、前記案内面の全てが、前記回転軸の軸線方向から見て、前記吸入ポートの軸心に対して、前記発熱部品とは反対側に位置しているとよい。
これによれば、案内面の一部分が、回転軸の軸線方向から見て、吸入ポートの軸心に対して、発熱部品側に位置している場合に比べると、吸入ポートから電動モータ室に吸入された冷媒が案内面に衝突し易くなる。よって、吸入ポートから電動モータ室に吸入された冷媒を、発熱部品が熱的に結合された隔壁の部分に向けて案内し易くすることができる。また、吸入ポートから吸入された冷媒は回転軸の軸線周りに旋回するが、この旋回方向が吸入ポートから発熱部品へと遠回りに向かうような冷媒の流れを案内面により妨げることができる。
この発明によれば、駆動回路の発熱部品を効率良く冷却することができる。
実施形態における電動圧縮機を示す側断面図。 電動圧縮機の縦断面図。
以下、電動圧縮機を具体化した一実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。本実施形態の電動圧縮機は車両空調装置に用いられる。
図1に示すように、電動圧縮機10のハウジング11は、有底筒状の吐出ハウジング12と、吐出ハウジング12に連結される有底筒状のモータハウジング13と、モータハウジング13に連結される有底筒状の駆動回路ハウジング19と、を有している。吐出ハウジング12、モータハウジング13、及び駆動回路ハウジング19は金属材料製(例えばアルミニウム製)である。モータハウジング13は、底壁13eと、底壁13eの外周縁から筒状に延設する側壁13aとを有している。
モータハウジング13内には、回転軸14が収容されている。また、モータハウジング13内には、回転軸14が回転することにより流体としての冷媒を圧縮する圧縮部15と、回転軸14を回転させて圧縮部15を駆動させる電動モータ20とが収容されている。圧縮部15及び電動モータ20は、回転軸14の回転軸線Lが延びる方向である軸線方向に並んで配置されている。電動モータ20は、圧縮部15よりもモータハウジング13の底壁13e側に配置されている。
モータハウジング13内において、圧縮部15と電動モータ20との間には軸支部材16が設けられている。軸支部材16の中央部には、回転軸14の一端部が挿通される挿通孔16hが形成されている。挿通孔16hと回転軸14の一端部との間にはベアリング17aが設けられている。回転軸14の一端部は、ベアリング17aを介して軸支部材16に回転可能に支持されている。
モータハウジング13の底壁13eには、筒状の軸受部18が突設されている。軸受部18の内側には回転軸14の他端が挿入されている。軸受部18と回転軸14の他端との間にはベアリング17bが設けられている。回転軸14の他端は、ベアリング17bを介して軸受部18に回転可能に支持されている。
圧縮部15は、モータハウジング13に固定された固定スクロール15aと、固定スクロール15aに対向配置された可動スクロール15bとを有している。固定スクロール15aと可動スクロール15bとは互いに噛み合っている。そして、固定スクロール15aと可動スクロール15bとの間には容積変更可能な圧縮室15cが区画されている。
モータハウジング13の底壁13eと駆動回路ハウジング19とは、電動モータ20を駆動させる駆動回路30を収容する駆動回路室19aを区画している。モータハウジング13の底壁13eは、ハウジング11の一部であるとともに、ハウジング11内を駆動回路室19aと電動モータ20を収容する電動モータ室131とに区画する隔壁として機能している。圧縮部15、電動モータ20、及び駆動回路30は、この順序で、回転軸14の軸線方向に並んで配置されている。
電動モータ20は、筒状のステータ22と、ステータ22の内側に配置されるロータ21とからなる。ロータ21は、回転軸14と一体的に回転する。ステータ22は、ロータ21を取り囲んでいる。ロータ21は、回転軸14に止着されたロータコア21aと、ロータコア21aに設けられた複数の永久磁石(図示せず)とを有している。ステータ22は、筒状のステータコア23と、ステータコア23に捲回されたコイル24とを有している。さらに、ステータ22は、ステータコア23における回転軸14の軸線方向での両端面23eから突出する環状のコイルエンド24eを有している。コイルエンド24eは、コイル24の一部である。
側壁13aには、吸入ポート13hが形成されている。吸入ポート13hは、電動モータ室131に冷媒を吸入する。吸入ポート13hは、回転軸14の軸線方向でステータコア23におけるモータハウジング13の底壁13e側の端面23eと底壁13eとの間に位置するよう、側壁13aに形成されている。吸入ポート13hは、図示しない外部冷媒回路に接続されている。
吐出ハウジング12内には、吐出室12aが形成されている。吐出ハウジング12には、吐出室12aに連通する吐出ポート12hが形成されている。吐出ポート12hは、外部冷媒回路に接続されている。
吸入ポート13hから電動モータ室131に吸入された冷媒は、可動スクロール15bの旋回(吸入動作)によって、圧縮室15cに吸入される。圧縮室15c内の冷媒は、可動スクロール15bの旋回(吐出動作)によって圧縮されて、吐出室12aに吐出される。吐出室12aに吐出された冷媒は、吐出ポート12hを介して外部冷媒回路へ流出し、吸入ポート13hを介して電動モータ室131に還流する。
モータハウジング13の底壁13eに対向配置されるコイルエンド24eからは、U相、V相及びW相のコイル24に対応して3つのモータ配線28が引き出されている。各モータ配線28は、コイルエンド24eから引き出されたコイル24の一部が絶縁チューブによって被覆された状態でコイルエンド24eから引き出されている。3つのモータ配線28は、回転軸14の周方向に延びる方向がそれぞれ同一になるようにコイルエンド24eから引き出されている。
モータハウジング13の底壁13eには、貫通孔13bが形成されている。貫通孔13bは、底壁13eに対して回転軸14の軸線方向でコイルエンド24eの内周側と対向する位置に形成されている。
貫通孔13bには、気密端子31が設けられている。気密端子31は、U相、V相及びW相のコイル24に対応して3つの導電部材32を有している。各導電部材32は、直線状に延びる円柱状の金属端子である。各導電部材32は、貫通孔13bに挿通されるとともに一端が駆動回路30に電気的に接続されている。各導電部材32の他端は、駆動回路室19aから貫通孔13bを介して電動モータ室131に突出している。
気密端子31は、各導電部材32を支持する支持プレート33を有している。各導電部材32は、支持プレート33を貫通した状態で支持プレート33に支持されている。各導電部材32と支持プレート33との間には、図示しないガラス製の絶縁部材が介在されている。支持プレート33は、駆動回路室19a内に配置され、底壁13eの外面における貫通孔13bの周囲に対して図示しない螺子によって取り付けられている。
駆動回路30は、発熱部品30aを有している。発熱部品30aは、例えば、パワー素子(半導体スイッチング素子)である。発熱部品30aは、貫通孔13bよりも回転軸14の径方向外側にてモータハウジング13の底壁13eに熱的に結合されている。
モータハウジング13内には、コネクタ39が配置されている。コネクタ39は、モータ配線28と導電部材32とを接続する。コネクタ39は、接続端子41と、接続端子41を内部に収容する樹脂製である絶縁性のクラスタブロック40と、から構成されている。クラスタブロック40は、コネクタ39のハウジングである。接続端子41は、導電部材32の他端と電気的に接続されている。クラスタブロック40は、その大部分が、回転軸14の軸線方向でコイルエンド24eとモータハウジング13の底壁13eとの間であって、且つ回転軸14の軸線方向でコイルエンド24eの内周側と対向する位置に配置されている。
図2に示すように、クラスタブロック40内には、U相、V相及びW相のコイル24に対応して3つの接続端子41が収容されている。3つの接続端子41は、回転軸14の周方向に並んで配置されている。各接続端子41は、各モータ配線28と各導電部材32とを電気的に接続する。各接続端子41は、各モータ配線28が接続されるモータ配線接続部42と、各導電部材32が接続される導電部材接続部43と、を備えている。
クラスタブロック40には、各モータ配線28が挿入される3つの第1挿入孔40aが形成されている。クラスタブロック40は、各第1挿入孔40aがモータハウジング13の内周面に向けて開口されるようにモータハウジング13内に配置されている。3つの第1挿入孔40aは、回転軸14の周方向に並んで配置されている。
図2において二点鎖線で示すように、クラスタブロック40には、各導電部材32が挿入される挿入孔である3つの第2挿入孔40bが形成されている。クラスタブロック40は、各第2挿入孔40bが回転軸14の軸線方向に延びるようにモータハウジング13内に配置されている。各第2挿入孔40bは、回転軸14の軸線方向でコイルエンド24eの内周側と対向する位置に配置されている。3つの第2挿入孔40bは、吸入ポート13hの軸心L1が延びる方向に並んで配置されている。
各モータ配線28は、各第1挿入孔40aを介してクラスタブロック40内に挿入されて、各接続端子41のモータ配線接続部42に接続されている。各導電部材32は、各第2挿入孔40bを介してクラスタブロック40内に挿入され、各接続端子41の導電部材接続部43に接続されている。これにより、各モータ配線28と各導電部材32とが各接続端子41を介して電気的に接続されている。
駆動回路30によって制御された電力は、各導電部材32、各接続端子41及び各モータ配線28を介して電動モータ20に供給される。これにより、電動モータ20が駆動し、電動モータ20の駆動に伴う回転軸14の回転によって、圧縮部15が駆動して冷媒が圧縮部15により圧縮される。
クラスタブロック40は、回転軸14の軸線方向でコイルエンド24eとモータハウジング13の底壁13eとの間に配置されるとともに吸入ポート13hから吸入された冷媒を受ける案内面44を有している。案内面44は、回転軸14の周方向において、3つの接続端子41のうち最も吸入ポート13hに近い位置に配置される接続端子41を収容するクラスタブロック40の壁の外面である。案内面44は、吸入ポート13hの軸心L1が延びる方向において、吸入ポート13hと対向配置されている。
案内面44は、クラスタブロック40を回転軸14の軸線方向から見て、吸入ポート13hの軸心L1よりも発熱部品30a側の方向に向かって傾斜している。よって、案内面44は、クラスタブロック40を回転軸14の軸線方向から見たときに、吸入ポート13hの軸心L1よりも傾斜し、且つ吸入ポート13h側から発熱部品30aが熱的に結合されたモータハウジング13の底壁13eの部分Z1に近づく方向へ延びている。図2では、発熱部品30aが熱的に結合されたモータハウジング13の底壁13eの部分Z1をドットハッチングで示している。
案内面44は、直線状に延びている。本実施形態では、案内面44の全てが、クラスタブロック40を回転軸14の軸線方向から見て、吸入ポート13hの軸心に対して、発熱部品30aとは反対側に位置している。
次に、本実施形態の作用について説明する。
駆動回路室19aに収容される駆動回路30の発熱部品30aは、モータハウジング13の底壁13eと熱的に結合された状態で駆動回路室19aに配置されており、発熱部品30aの冷却は、吸入ポート13hから電動モータ室131に吸入される冷媒によってモータハウジング13の底壁13eを冷却することにより行われている。
ここで、本実施形態において、発熱部品30aを、貫通孔13bよりも回転軸14の径方向内側にてモータハウジング13の底壁13eと熱的に結合させると、発熱部品30aが、回転軸14の軸線方向で底壁13eを介して回転軸14や軸受部18と対向する位置に配置されることになる。モータハウジング13の底壁13eにおける回転軸14や軸受部18の周囲に位置する部分は、強度を確保する必要があることから、底壁13eにおける回転軸14や軸受部18の周囲に位置する部分よりも回転軸14の径方向外側に位置する部分よりも肉厚になっている。このため、冷媒による冷却効率が悪く、発熱部品30aを効率良く冷却することができない。したがって、本実施形態では、発熱部品30aを、貫通孔13bよりも回転軸14の径方向外側にてモータハウジング13の底壁13eに熱的に結合することにより、発熱部品30aを冷却している。
吸入ポート13hから電動モータ室131に吸入された冷媒の一部は、案内面44によって、図2において矢印R1で示すように、発熱部品30aが熱的に結合されたモータハウジング13の底壁13eの部分Z1に向けて案内される。これにより、発熱部品30aが熱的に結合されたモータハウジング13の底壁13eの部分Z1が冷媒によって冷却され、発熱部品30aが冷却される。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)モータハウジング13の側壁13aには、回転軸14の軸線方向でステータコア23におけるモータハウジング13の底壁13e側の端面23eと底壁13eとの間に位置するよう、吸入ポート13hが形成されている。クラスタブロック40は、回転軸14の軸線方向でコイルエンド24eとモータハウジング13の底壁13eとの間に配置されるとともに吸入ポート13hから吸入された冷媒を受ける案内面44を有している。案内面44は、回転軸14の軸線方向から見て、吸入ポート13hの軸心L1よりも発熱部品30a側の方向に向かって傾斜している。これによれば、案内面44によって、吸入ポート13hから電動モータ室131に吸入された冷媒を、発熱部品30aが熱的に結合されたモータハウジング13の底壁13eの部分Z1に向けて案内することができるため、発熱部品30aが熱的に結合された底壁13eの部分Z1を冷媒によって効率良く冷却することができる。その結果、駆動回路30の発熱部品30aを効率良く冷却することができる。
(2)案内面44の全てが、回転軸14の軸線方向から見て、吸入ポート13hの軸心L1に対して、発熱部品30aとは反対側に位置している。これによれば、案内面44の一部分が、回転軸14の軸線方向から見て、吸入ポート13hの軸心L1に対して、発熱部品30a側に位置している場合に比べると、吸入ポート13hから電動モータ室131に吸入された冷媒が案内面44に衝突し易くなる。よって、吸入ポート13hから電動モータ室131に吸入された冷媒を、発熱部品30aが熱的に結合された底壁13eの部分Z1に向けて案内し易くすることができる。また、吸入ポート13hから吸入された冷媒は回転軸14の軸線周りに旋回するが、この旋回方向が吸入ポート13hから発熱部品30aへと遠回りに向かうような冷媒の流れを案内面44により妨げることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、案内面44の一部分が、回転軸14の軸線方向から見て、吸入ポート13hの軸心L1に対して、発熱部品30a側に位置していてもよい。
○ 実施形態において、案内面44が、湾曲状に延びていてもよい。
○ 実施形態において、吸入ポート13hにおける側壁13aに対する形成位置は、案内面44が、吸入ポート13hの軸心L1が延びる方向において、吸入ポート13hと対向配置されていれば、特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、モータ配線28、導電部材32、及び接続端子41の数は、特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、駆動回路室19aと電動モータ室131とを区画する隔壁が、モータハウジング13の一部ではなく、駆動回路ハウジング19の一部であってもよい。
○ 実施形態において、圧縮部15は、固定スクロール15aと可動スクロール15bとで構成されるタイプに限らず、例えば、ピストンタイプやベーンタイプなどに変更してもよい。
○ 実施形態において、圧縮部15は、例えば、流体としての空気を圧縮してもよい。
○ 実施形態において、電動圧縮機10は、車両空調装置に用いられなくてもよく、その他の空調装置に用いられてもよい。
10…電動圧縮機、11…ハウジング、13b…貫通孔、13e…隔壁として機能する底壁、13h…吸入ポート、14…回転軸、15…圧縮部、19a…駆動回路室、20…電動モータ、21…ロータ、22…ステータ、23…ステータコア、23e…端面、24e…コイルエンド、28…モータ配線、30…駆動回路、30a…発熱部品、32…導電部材、39…コネクタ、40…クラスタブロック、40b…挿入孔である第2挿入孔、41…接続端子、44…案内面、131…電動モータ室。

Claims (2)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジング内に収容される回転軸と、
    前記ハウジング内に収容されるとともに前記回転軸を回転させる電動モータと、
    前記ハウジング内に収容されるとともに前記回転軸が回転することにより駆動して流体を圧縮する圧縮部と、
    前記ハウジング内に収容されるとともに前記電動モータを駆動させる駆動回路と、を備え、
    前記圧縮部、前記電動モータ、及び前記駆動回路が、この順序で前記回転軸の軸線方向に並んで配置されており、
    前記電動モータは、筒状のステータと、前記ステータの内側に配置されるロータとからなり、
    前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアにおける前記回転軸の軸線方向での端面から突出するコイルエンドと、を有し、
    前記ハウジングの一部であるとともに、前記ハウジング内を前記駆動回路を収容する駆動回路室と前記電動モータを収容する電動モータ室とに区画する隔壁と、
    前記コイルエンドから引き出されるモータ配線と、
    前記隔壁に形成された貫通孔に挿通されるとともに一端が前記駆動回路に電気的に接続される導電部材と、
    前記ハウジング内に配置されるとともに前記モータ配線と前記導電部材とを接続するコネクタと、を備えた電動圧縮機であって、
    前記コネクタは、
    前記モータ配線に接続されるとともに前記導電部材の他端と電気的に接続される3つの接続端子と、
    前記3つの接続端子を内部に収容するとともに、前記導電部材が挿入される挿入孔が形成された絶縁性のクラスタブロックと、から構成されており、
    前記駆動回路は、前記貫通孔よりも前記回転軸の径方向外側にて前記隔壁に熱的に結合された発熱部品を有し、
    前記ハウジングには、前記回転軸の軸線方向で前記ステータコアにおける前記隔壁側の端面と前記隔壁との間に位置するよう、吸入ポートが形成され、
    前記クラスタブロックは、前記回転軸の軸線方向で前記コイルエンドと前記隔壁との間に配置されるとともに前記吸入ポートから吸入された流体を受ける案内面を有し、
    前記案内面は、前記回転軸の軸線方向から見て、前記吸入ポートの軸心よりも前記発熱部品側の方向に向かって傾斜しており、
    かつ、前記案内面は、前記回転軸の周方向において、前記3つの接続端子のうち最も前記吸入ポートに近い位置に配置される接続端子を収容する前記クラスタブロックの壁の外面であることを特徴とする電動圧縮機。
  2. 前記案内面の全てが、前記回転軸の軸線方向から見て、前記吸入ポートの軸心に対して、前記発熱部品とは反対側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。
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