JP6881374B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

電動圧縮機は、モータと、モータによって駆動される圧縮部と、外部電源から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータに出力するインバータと、モータとインバータとを接続する端子と、を備える。電動圧縮機は、モータ及び圧縮部が収容されるハウジングと、インバータが収容されるインバータケースと、を備える。ハウジングは、吸入ポート及び吐出ポートを備え、吸入ポートから吸入された流体が圧縮部により圧縮されて、吐出ポートから排出される。

端子は、ハウジング及びインバータケースの互いに向かい合う壁部を貫通してモータとインバータとを接続している。特許文献１に記載の電動圧縮機は、ハウジングとインバータケースとの間にシール部材を備え、このシール部材によりハウジングとインバータケースとの間に水などの異物が流入することを抑制している。

韓国公開特許第１０−２０１７−０１１２４０５号公報

ところで、インバータの発した熱をハウジングに伝導させるため、ハウジングとインバータケースとの間に放熱グリスを設ける場合がある。放熱グリスは、流動性があるため、ハウジングとインバータケースとの間で拡がるおそれがある。この放熱グリスがシール部材に付着すると、シール部材の変質を招き、結果として、シール部材のシール性が低下する場合がある。

本発明の目的は、シール部材に放熱グリスが付着することを抑制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、直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから出力される交流電力によって駆動するモータと、前記モータの駆動により流体を圧縮する圧縮部と、前記モータ及び前記圧縮部が収容されており、吸入ポート及び吐出ポートを有するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられており、前記インバータが収容されるインバータケースと、前記ハウジングのうち前記インバータケースに向かい合う第１壁部、及び、前記インバータケースのうち前記第１壁部に向かい合う第２壁部を貫通して、前記インバータと前記モータとを電気的に接続している端子と、前記第１壁部と前記第２壁部との間に配置された環状のシール部材と、前記第１壁部と前記第２壁部との間で、前記シール部材の内側に配置された放熱グリスと、を備えた電動圧縮機であって、前記第１壁部、及び、前記第２壁部は互いに向かい合う接合面を備え、前記第１壁部の前記接合面、及び、前記第２壁部の前記接合面のそれぞれは、前記シール部材が接するシール面と、前記シール面同士よりも面間距離が短く、前記放熱グリスに接している放熱面と、を備え、前記第１壁部、及び、前記第２壁部の少なくとも一方は、前記シール面と、前記放熱面との間に、前記シール面よりも前記接合面同士が向かい合う方向に凹む溝を備える。

これによれば、放熱グリスが放熱面同士の間からシール面に向けて流動すると、放熱グリスはシール面に到達する前に溝に流入する。放熱グリスがシール面に到達しにくく、シール部材に放熱グリスが付着しにくい。放熱グリスがシール部材に付着することによるシール部材の変質が抑制され、シール性の低下を抑制できる。

上記電動圧縮機について、前記溝は、前記放熱面を囲繞する環状であってもよい。
これによれば、放熱グリスが放熱面同士の間から、いずれの方向に漏れ出したとしても、溝に流入する。したがって、放熱グリスがシール部材に接することを更に抑制できる。

上記電動圧縮機について、前記第１壁部、及び、前記第２壁部は、それぞれ、前記端子が通る貫通孔を備え、前記溝と、当該溝が設けられた壁部の前記貫通孔とは連通していてもよい。

これによれば、貫通孔を利用して、放熱グリスがシール部材に接することを抑制できる。
上記電動圧縮機について、前記放熱面と前記シール面は切削面である一方、前記溝の内面は、鋳肌面であってもよい。

鋳肌面には、微細な凹凸が存在しているため、放熱グリスが流動しにくい。溝に流入した放熱グリスが、溝から出にくく、放熱グリスがシール部材に接することを更に抑制できる。鋳肌面は、鋳造したハウジングおよびインバータケースに対してシール面と放熱面を切削形成する際に、鋳造段階から形成されている溝を切削せずに残すことで形成可能であり、生産性に優れる。

上記電動圧縮機について、前記インバータケースを前記ハウジングに取り付けるための複数のボルトを備え、前記複数のボルトは、前記シール部材の外側に配置されていてもよい。

シール部材に放熱グリスが付着しにくいため、シール部材の外側に配置されたボルトにも放熱グリスが付着しにくい。このため、放熱グリスがボルトに付着することによる軸力の変動を抑制できる。

本発明によれば、シール部材に放熱グリスが付着することを抑制できる。

電動圧縮機の一部を破断して示す断面図。 電動圧縮機を示す図１の２−２線断面図。 第１壁部と第２壁部との間を拡大して示す断面図。 電動圧縮機の変形例を示す図。

以下、電動圧縮機の一実施形態について説明する。本実施形態の電動圧縮機は、車載用空調装置に用いられる。
図１に示すように、電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、モータ２１と、流体として冷媒を圧縮する圧縮部２７と、モータ２１の駆動により回転する回転軸２６と、を備える。モータ２１、圧縮部２７、及び、回転軸２６は、ハウジング１１に収容されている。

ハウジング１１は、有底筒状のモータハウジング１２と、有底筒状の吐出ハウジング１３と、を備える。モータハウジング１２、及び、吐出ハウジング１３は、アルミニウム合金などの金属製である。モータハウジング１２、及び、吐出ハウジング１３は、ダイカスト法などの鋳造法により製造されている。

モータハウジング１２は、平板状の第１壁部５０と、第１壁部５０の外周縁から筒状に延びる第１周壁１４と、を備える。モータハウジング１２は、第１壁部５０を貫通している貫通孔５１を備える。モータハウジング１２は、第１周壁１４を貫通して、モータハウジング１２の内外を連通する吸入ポート１５を備える。吐出ハウジング１３は、第１周壁１４に連結されている。吐出ハウジング１３は、吐出ハウジング１３の内外を連通する吐出ポート１６を備える。モータハウジング１２の内部空間と、吐出ハウジング１３の内部空間とは連通している。

モータ２１は、三相交流モータである。モータ２１は、回転軸２６に固定されたロータ２２と、ロータ２２の外側に配置され、第１周壁１４の内面に固定されたステータ２３と、を備える。ステータ２３は、円筒形状のステータコア２４と、ステータコア２４に捲回されたコイル２５と、を備える。コイル２５に電流が流れることで、ロータ２２と回転軸２６とは一体となって回転する。

圧縮部２７は、回転軸２６が回転することで駆動する。即ち、圧縮部２７は、モータ２１によって駆動する。圧縮部２７は、例えば、図示しない固定スクロールと、固定スクロールに対向配置される図示しない可動スクロールとから構成されるスクロール式である。なお、圧縮部２７は、スクロール式に限らず、例えば、ピストン式やベーン式等であってもよい。

圧縮部２７の駆動により圧縮された冷媒は、吐出ポート１６から吐出される。吐出ポート１６から吐出された冷媒は、図示しない冷媒回路に供給され、冷媒回路を通った冷媒は吸入ポート１５に戻される。このように、冷媒は循環することになる。

電動圧縮機１０は、モータ２１のコイル２５に交流電力を供給するためのインバータ３１と、インバータ３１を収容しているインバータケース３２と、気密端子４１と、を備える。インバータ３１は、車載電源３９から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する三相インバータである。

インバータケース３２は、ケース本体３３と、平板状の蓋体３４と、を備える。ケース本体３３は、平板状の第２壁部６０と、第２壁部６０の外周縁から筒状に延びる第２周壁３５と、第２周壁３５から第２周壁３５の軸線方向に交差する方向に延びる接続壁３６と、を備える。ケース本体３３は、第２壁部６０を貫通している貫通孔６１を備える。蓋体３４は、ケース本体３３の第２周壁３５、及び、接続壁３６に連結されている。なお、図示は省略するが、接続壁３６には、車載電源３９とインバータ３１とを接続するためのコネクタが設けられる。ケース本体３３、及び、蓋体３４は、アルミニウム合金などの金属製である。ケース本体３３、及び、蓋体３４は、ダイカスト法などの鋳造法により製造されている。

図１、及び、図２に示すように、電動圧縮機１０は、蓋体３４、及び、ケース本体３３を貫通して、モータハウジング１２に締結されている複数のボルト３８を備える。ボルト３８は、第２周壁３５の周方向に複数（本実施形態では６本）並んで配置されている。ボルト３８により、蓋体３４、ケース本体３３、及び、モータハウジング１２は共締めされている。インバータケース３２は、ハウジング１１の第１壁部５０に固定されている。インバータケース３２は、第２壁部６０と第１壁部５０とが互いに向かい合うように配置されている。また、第１壁部５０の貫通孔５１と、第２壁部６０の貫通孔６１とは向かい合っている。第１周壁１４の軸線方向と、第２周壁３５の軸線方向とは同一方向である。

気密端子４１は、ハウジング１１の気密性を保ちつつ、ハウジング１１内のコイル２５と、インバータケース３２内のインバータ３１と、を接続するためのものである。気密端子４１は、３つの端子４２と、端子４２を支持する支持プレート４３と、を備える。本実施形態の支持プレート４３は、第１壁部５０の貫通孔５１内に配置されている。図示は省略するが、支持プレート４３と、貫通孔５１を区画する面との間には、シール材が配置されている。また、端子４２と支持プレート４３との間には、端子４２と支持プレート４３を絶縁し、かつ、端子４２と支持プレート４３との間をシールする絶縁部材が介在されている。端子４２は、第１壁部５０及び第２壁部６０を貫通している。端子４２は、第１壁部５０の貫通孔５１及び第２壁部６０の貫通孔６１を通って、コイル２５と、インバータ３１とを電気的に接続している。詳細にいえば、端子４２は、各相のコイル２５と、インバータ３１の各相の出力端子とを接続している。

次に、第１壁部５０、第２壁部６０、及び、第１壁部５０と第２壁部６０との間に配置される部材について説明を行う。
図２、及び、図３に示すように、電動圧縮機１０は、環状のシール部材７１と、放熱グリス７２と、を備える。シール部材７１、及び、放熱グリス７２は、第１壁部５０と第２壁部６０との間に配置されている。シール部材７１は、シール部材７１の内側に端子４２が位置し、シール部材７１の外側にボルト３８が位置するように配置されている。シール部材７１は、複数のボルト３８よりも内側、言い換えれば、複数のボルト３８に囲まれる位置に配置されているともいえる。シール部材７１は、例えば、金属ガスケットシールである。シール部材７１は、第１壁部５０と第２壁部６０との間をシールすることで、第１壁部５０と第２壁部６０との間に水などの異物が侵入することを抑制している。これにより、端子４２に異物が接触することを抑制している。

第１壁部５０、及び、第２壁部６０は、それぞれ、互いに向かい合う接合面５２，６２を備える。第１壁部５０の接合面５２を第１接合面５２とし、第２壁部６０の接合面６２を第２接合面６２とする。第１接合面５２、及び、第２接合面６２は、それぞれ、シール部材７１に接するシール面５３，６３を備える。第１接合面５２のシール面５３を第１シール面５３とし、第２接合面６２のシール面６３を第２シール面６３とする。

第１接合面５２、及び、第２接合面６２は、シール面５３，６３同士の面間距離ｄ１よりも面間距離ｄ２の短い放熱面５４，６４を備える。詳細にいえば、第２壁部６０は、シール面６３から第１壁部５０に向けて突出する突出部６５を備え、突出部６５の先端面が第２壁部６０の放熱面６４となる。また、第１接合面５２において、放熱面６４に向かい合う面が放熱面５４となる。以下、第１壁部５０の放熱面５４を第１放熱面５４、第２壁部６０の放熱面６４を第２放熱面６４とする。

なお、シール面５３，６３よりも突出する突出部６５を設けることで、突出部６５を設けた部分では、シール面５３，６３同士の面間距離ｄ１よりも接合面５２，６２同士の面間距離が短くなる。したがって、突出部６５は、第１壁部５０に設けられてもよいし、第２壁部６０に設けられていてもよい。更に、突出部６５は、第１壁部５０、及び、第２壁部６０の両方に設けられていてもよい。いずれの場合であっても、突出部６５が設けられた部分は、シール面５３，６３同士の面間距離ｄ１よりも接合面５２，６２同士の面間距離が短くなる。

放熱グリス７２は、例えば、シリコンに金属製のフィラーを分散させたものであり、流動性を有する。放熱グリス７２は、放熱面５４，６４同士の間に設けられて、両放熱面５４，６４に密着している。これにより、放熱面５４，６４同士の間に空気層が生じることを抑制して、放熱面５４，６４同士の間での熱伝導性を向上させている。電動圧縮機１０の駆動中には、内部に冷媒が流れるハウジング１１に比べて、インバータケース３２の温度は高くなる。インバータ３１の発する熱は、インバータケース３２を介してハウジング１１に伝導する。これにより、インバータ３１の放熱性を向上させている。

第１壁部５０は、第１接合面５２から軸線方向に凹む溝５５を備える。本実施形態の溝５５は、第１放熱面５４を囲繞するように環状に設けられている。溝５５は、第１シール面５３と、第１放熱面５４との間に設けられている。第１壁部５０では、中心軸から外側に向けて、第１放熱面５４→溝５５→貫通孔５１→第１シール面５３の順に配置されているといえる。

各シール面５３，６３、及び、各放熱面５４，６４は切削加工されている。これにより、各シール面５３，６３及び各放熱面５４，６４は平滑化されている。各シール面５３，６３、及び、各放熱面５４，６４は切削面である。一方で、溝５５の内面５６は、鋳肌面である。溝５５の内面５６には、シール面５３，６３及び放熱面５４，６４に比べて微細な凹凸が存在しているといえる。

本実施形態の作用について説明する。
放熱グリス７２は、放熱面５４，６４に密着させるものであり、流動性を有する。放熱グリス７２の塗布量、電動圧縮機１０の使用環境などによっては放熱面５４，６４同士の間から放熱グリス７２が漏れ出す。放熱グリス７２が放熱面５４，６４同士の間から漏れ出すと、シール面５３，６３に到達する前に溝５５に流入する。放熱グリス７２は、溝５５にトラップされることで、溝５５を越えてシール面５３，６３に到達することが抑制されている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）第１壁部５０は、第１シール面５３と第１放熱面５４との間に溝５５を備える。放熱グリス７２が放熱面５４，６４同士の間から漏れ出したとしても、溝５５により放熱グリス７２をトラップすることで、シール部材７１に放熱グリス７２が付着することを抑制できる。放熱グリス７２がシール部材７１に付着することによるシール部材７１の変質が抑制され、シール性の低下を抑制できる。

（２）溝５５は第１放熱面５４を囲繞するように環状に設けられている。放熱面５４，６４同士の間からいずれの方向に放熱グリス７２が漏れ出した場合であっても、溝５５に放熱グリス７２が流入する。このため、シール部材７１に放熱グリス７２が付着することを更に抑制できる。

（３）溝５５の内面５６は、鋳肌面となっている。鋳肌面には、微細な凹凸が存在しているため、放熱グリス７２が溝５５の内面５６を流動しにくい。このため、溝５５に流入した放熱グリス７２が溝５５外に出にくく、溝５５を越えてシール部材７１に放熱グリス７２が付着することを更に抑制できる。鋳肌面は、鋳造したハウジング１１およびインバータケース３２に対してシール面５３，６３と放熱面５４，６４を切削形成する際に、鋳造段階から形成されている溝５５を切削せずに残すことで形成可能であり、生産性に優れる。

（４）ボルト３８は、シール部材７１の外側に配置されている。シール部材７１に放熱グリス７２が付着しにくいため、シール部材７１の外側に配置されたボルト３８にも放熱グリス７２が付着しにくい。放熱グリス７２がボルト３８に付着することによるボルト３８の軸力の変動を抑制できる。

（５）放熱グリス７２がシール部材７１に付着するには、溝５５を越えてシール部材７１に流れる必要がある。即ち、溝５５を設けない場合に比べると、放熱面５４，６４同士の間から漏れ出す放熱グリス７２の量が多くても、シール部材７１に放熱グリス７２が付着しにくい。放熱グリス７２の塗布量が多く、放熱面５４，６４から漏れ出す放熱グリス７２の量が多かったとしても、シール部材７１に放熱グリス７２が付着しにくいため、塗布量の精度を下げることができる。したがって、放熱グリス７２の塗布量の管理が容易になる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図４に示すように、溝８１は、第２壁部６０に設けられていてもよい。この場合、溝８１は、第２放熱面６４と第２シール面６３との間に設けられる。このように、溝は、突出部６５が設けられる壁部と同一の壁部に設けられていてもよいし、突出部６５が設けられる壁部とは異なる壁部に設けられていてもよい。また、溝は、第１壁部５０、及び、第２壁部６０の両方に設けられていてもよい。

○溝は、貫通孔５１，６１に連通していてもよい。例えば、図４に示すように、第２壁部６０に溝８１が設けられる場合、溝８１は貫通孔６１に連通する。溝８１は、連続的に設けられている。溝８１の両端は、貫通孔６１に連通している。貫通孔６１及び溝８１の両方でトラップ部が構成されているとすると、トラップ部は、第２放熱面６４を囲繞するように環状に設けられているといえる。即ち、第２放熱面６４と第２シール面６３との間で、トラップ部は全周に亘って設けられているといえる。これによれば、貫通孔６１を利用して、放熱グリス７２がシール部材７１に付着することを抑制できる。第１壁部５０に溝５５が設けられる場合、溝５５は、貫通孔５１に連通する。

○溝５５は、間欠的に設けられていてもよい。例えば、溝５５は、筒部の周方向に間隔を空けて複数設けられていてもよい。
○第２壁部６０は、溝５５内に入り込む凸部を備えていてもよい。この場合、溝５５のうち、凸部と溝５５の内面５６との間の隙間に放熱グリス７２は流入する。

○ハウジング１１は、圧縮部２７及びモータ２１の両方が収容されるものであればよく、実施形態のように複数の部材を連結して構成されるものであってもよいし、単一の部材で構成されるものであってもよい。

○電動圧縮機１０としては、流体として空気を圧縮するものでもよい。
○シール部材７１は、Ｏリングなど、第１壁部５０と第２壁部６０との間に異物が流入することを抑制できる部材であればよい。

○ボルト３８は、シール部材７１の内側に設けられていてもよい。
○溝５５の内面５６は、鋳肌面に限られず、加工が施されていてもよい。
○各シール面５３，６３、及び、各放熱面５４，６４は切削面でなくてもよい。

○電動圧縮機１０は、車載用に限られず、車両以外の装置に搭載されていてもよい。

ｄ１…面間距離、ｄ２…面間距離、１０…電動圧縮機、１１…ハウジング、１５…吸入ポート、１６…吐出ポート、２１…モータ、２７…圧縮部、３１…インバータ、３２…インバータケース、３８…ボルト、４２…端子、５０…第１壁部、５１，６１…貫通孔、５２，６２…接合面、５３，６３…シール面、５４，６４…放熱面、５５…溝、５６…内面、７１…シール部材、７２…放熱グリス。

Claims (5)

1. 直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記インバータから出力される交流電力によって駆動するモータと、
   前記モータの駆動により流体を圧縮する圧縮部と、
   前記モータ及び前記圧縮部が収容されており、吸入ポート及び吐出ポートを有するハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられており、前記インバータが収容されるインバータケースと、
   前記ハウジングのうち前記インバータケースに向かい合う第１壁部、及び、前記インバータケースのうち前記第１壁部に向かい合う第２壁部を貫通して、前記インバータと前記モータとを電気的に接続している端子と、
   前記第１壁部と前記第２壁部との間に配置された環状のシール部材と、
   前記第１壁部と前記第２壁部との間で、前記シール部材の内側に配置された放熱グリスと、を備えた電動圧縮機であって、
   前記第１壁部、及び、前記第２壁部は互いに向かい合う接合面を備え、
   前記第１壁部の前記接合面、及び、前記第２壁部の前記接合面のそれぞれは、
   前記シール部材が接するシール面と、
   前記シール面同士よりも面間距離が短く、前記放熱グリスに接している放熱面と、を備え、
   前記第１壁部、及び、前記第２壁部の少なくとも一方は、前記シール面と、前記放熱面との間に、前記シール面よりも前記接合面同士が向かい合う方向に凹む溝を備える電動圧縮機。
2. 前記溝は、前記放熱面を囲繞する環状である請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記第１壁部、及び、前記第２壁部は、それぞれ、前記端子が通る貫通孔を備え、
   前記溝と、当該溝が設けられた壁部の前記貫通孔とは連通している請求項１に記載の電動圧縮機。
4. 前記放熱面と前記シール面は切削面である一方、前記溝の内面は、鋳肌面である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 前記インバータケースを前記ハウジングに取り付けるための複数のボルトを備え、
   前記複数のボルトは、前記シール部材の外側に配置されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。

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