KR20170042482A - 전동 압축기 - Google Patents

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다쿠로 미즈노
다츠야 고이데
준야 야노
아키오 후지이
유스케 기노시타
데츠야 야마다
겐지 몸마
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

전동 압축기는 도전성의 하우징과 인버터와 도전성의 커버와 시일부와 도전성의 차폐부를 구비한다. 커버는 하우징에 장착됨으로써, 인버터가 수용되는 수용 공간을 구획한다. 시일부는 수지제의 본체부와 도전성의 금속부를 갖는다. 시일부는 하우징과 커버의 간극에 형성된다. 차폐부는 금속부와 접합되어 전기적으로 접지된다. 금속부는 수용 공간내에 형성됨과 함께, 본체부내에 외주 가장자리가 매설된다. 차폐부는 본체부의 제3면과 대향하여 배치됨과 함께, 금속부로부터 제1면측 혹은 제2면측의 적어도 일방측으로 연장 형성된다.

Description

전동 압축기 {ELECTRIC COMPRESSOR}
본 발명은 전동 압축기에 관한 것이다.
최근, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 혹은 연료 전지 자동차 등의 차량에 탑재되는 압축기로서, 소형화를 위해서 전동 모터를 구동하는 인버터가 일체화된 전동 압축기가 개발되고 있다. 이와 같은 전동 압축기에 있어서는 하우징에 전동 모터와 압축 기구가 내장되어 있다. 인버터는 하우징과 인버터 커버에 의해 형성되는 공간에 수용되어 있다.
일본 공개특허공보 2007－224902호에는 하우징과 인버터 커버의 간극을, 심금(형상 유지부)의 외주에 고무 재료를 일체적으로 형성한 시일부재로 메우는 구성이 개시되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 하우징과 인버터 커버의 밀착성이 증가한다. 그 결과, 인버터가 수용되어 있는 공간에, 하우징과 인버터 커버 사이의 간극으로부터 예를 들어 이물질, 혹은 물이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
하우징과 인버터 커버의 간극을 메우는 시일부재가 고무 재료와 같은 절연부재인 경우, 전자 노이즈는 시일부재를 통과해 버린다. 따라서, 인버터로부터의 전자 노이즈가 외부로 방출되거나 전동 압축기의 외부로부터 전자 노이즈가 인버터 유닛의 내부로 침입하거나 할 우려가 있다. 외부로부터의 전자 노이즈로서는 예를 들어 차재 기기의 전자 부품이 발생하는 전자 노이즈, 라디오 전파, 혹은 스마트 폰의 전파를 들 수 있다.
이와 같은 전자 노이즈의 방출 및 침입이 억제되지 않으면 전동 압축기의 EMC(Electro-Magnetic Compatibility)가 악화될 수 있다.
일본 공개특허공보 2007－224902호
본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 EMC가 개선된 전동 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명에 관련된 전동 압축기는 도전성의 하우징과 압축부와 전동 모터와 인버터와 도전성의 커버와 시일부와 도전성의 1 또는 복수의 차폐부를 구비한다. 압축부는 하우징에 수용된다. 전동 모터는 하우징에 수용되어 압축부를 회전시키도록 구성된다. 인버터는 전동 모터를 구동하도록 구성된다. 커버는 하우징에 장착됨으로써, 인버터가 수용되는 수용 공간을 구획한다. 시일부는 수지제의 본체부와 도전성의 금속부를 갖는다. 시일부는 하우징과 커버 사이에 형성된다. 시일부는 수지제의 본체부와 도전성의 금속부를 갖는다. 1 또는 복수의 차폐부는 금속부와 접합되어 전기적으로 접지된다. 본체부는 커버와 맞닿는 제1면과 하우징과 맞닿는 제2면과 제1면과 제2면 사이의 부분으로서 수용 공간에 면하는 제3면을 갖는다. 금속부는 수용 공간내에 형성됨과 함께, 본체부내에 외주 가장자리가 매설된다. 1 또는 복수의 차폐부는 본체부의 제3면과 대향하여 배치됨과 함께, 금속부로부터 제1면측 혹은 제2면측의 적어도 일방측으로 연장 형성된다.
본 발명에 관련된 전동 압축기에 의하면, 차폐부에 의해 전자 노이즈를 차폐할 수 있다. 그 결과, 전동 압축기의 EMC를 개선할 수 있다.
이 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 이 발명에 관한 다음의 상세한 설명을 통해 분명해질 것이다.
도 1은 실시형태에 따른 전동 압축기의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 전동 압축기의 특징 부분(도 1의 영역 R)의 확대도이다.
도 3은 실시형태 1에 있어서의 시일부 및 차폐부의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 실시형태 2에 있어서의 시일부 및 차폐부의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 다른 실시형태에 있어서의 시일부 및 차폐부의 배치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
도 1은 실시형태 1에 따른 전동 압축기 (110) 의 전체 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 전동 압축기 (110) 는 저면을 갖는 통형상을 이루는 알루미늄제 (금속 재료제) 의 흡입 하우징 (112) 에 덮개 형상의 알루미늄제 (금속 재료제) 의 토출 하우징 (111) 을 접합하여 형성된 하우징과 흡입 하우징 (112) 에 수용된 압축부 (115) 및 전동 모터 (116) 와 흡입 하우징 (112) 에 일체화되도록 장착된 인버터 유닛 (140) 을 포함한다.
흡입 하우징 (112) 의 외주면의 저면측에는 도시되지 않은 흡입 포트가 형성된다. 흡입 포트에 도시되지 않은 외부 냉매 회로가 접속된다. 토출 하우징 (111) 의 덮개에는 토출 포트 (114) 가 형성된다. 토출 포트 (114) 는 외부 냉매 회로에 접속된다. 흡입 하우징 (112) 내에는 냉매를 압축하기 위한 압축부 (115) 와 압축부 (115) 를 구동하기 위한 전동 모터 (116) 가 수용된다. 도시하지 않지만, 압축부 (115) 는 예를 들어 흡입 하우징 (112) 내에 고정된 고정 스크롤과 고정 스크롤에 대향 배치된 가동 스크롤과 고정 스크롤 및 가동 스크롤에 의해 형성된 압축 챔버를 포함하여 구성된다.
흡입 하우징 (112) 의 내주면에는 스테이터 (고정자) (117) 가 고정된다. 스테이터 (117) 는 흡입 하우징 (112) 의 내주면에 고정된 스테이터 코어 (117a) 와 스테이터 코어 (117a) 의 티스 (도시 생략) 에 감겨진 코일 (117b) 을 포함하여 구성된다.
흡입 하우징 (112) 내에는 회전축 (119) 이 스테이터 (117) 내에 삽입 통과된 상태로 회전 가능하게 지지됨과 함께, 이 회전축 (119) 에는 로터 (회전자) (118) 가 고정되어 있다.
흡입 하우징 (112) 에 있어서, 토출 하우징 (111) 과는 반대측의 외면에는 인버터 커버 (144) 가 시일부 (205) 를 개재하여 장착된다.
인버터 커버 (144) 는 예를 들어 알루미늄 합금과 같은 도전성 부재에 의해 형성되어 있다. 인버터 커버 (144) 는 수지와 금속제의 실드부로 구성되어 있어도 된다.
흡입 하우징 (112) 과 인버터 커버 (144) 와 시일부 (205) 에 의해 인버터 유닛 (140) 을 수용하는 수용 공간 (170) 이 구획된다.
인버터 유닛 (140) 은 흡입 하우징 (112) 에 있어서, 토출 하우징 (111) 과는 반대측의 외면에 장착된다. 인버터 유닛 (140) 은 알루미늄 베이스 (142) 와 알루미늄 베이스 (142) 에 장착되는 인버터 기판 (146) 을 포함한다.
알루미늄 베이스 (142) 는 판상의 본체부 (143) 와 본체부 (143) 로부터 세움 형성되는 다리부 (156, 158, 160, 162) 를 갖는다. 다리부 (160, 162) 는 다리부 (156, 158) 보다 내측 (회전축 (119) 의 직경 방향 내측) 에 위치하고 있고, 나사 (148, 150) 에 의해 인버터 기판 (146) 이 체결된다.
알루미늄 베이스 (142) 의 본체부 (143) 는 접착제에 의해 흡입 하우징 (112) 에 고정되어 있다. 알루미늄 베이스 (142) 는 나사에 의해 흡입 하우징 (112) 에 고정되어도 된다. 흡입 하우징 (112) 과 알루미늄 베이스 (142) 는 모두 열전도성이 좋은 금속제이며, 밀착되어 있다. 또, 알루미늄 베이스 (142) 와 인버터 기판 (146) 은 열적으로 접합되어 있다. 따라서, 알루미늄 베이스 (142) 는 인버터 기판 (146) 의 열을 흡입 하우징 (112) 에 전도하여 인버터 기판 (146) 을 방열시키는 역할을 하고 있다.
시일부 (205) 는 흡입 하우징 (112) 과 인버터 커버 (144) 사이에 배치되어 있다. 시일부 (205) 는 본체부 (202) 와 금속부로서의 심금 (204) 을 갖는다. 심금 (204) 은 본체부 (202) 의 형상을 유지하도록 되어 있다.
본체부 (202) 는 예를 들어 고무재와 같은 수지 부재이며, 본 실시 형태에서는 고리형의 형상이다. 본체부 (202) 는 인버터 커버 (144) 와 맞닿는 제1면 (2021) 과, 흡입 하우징 (112) 과 맞닿는 제2면 (2022) 과, 제1면 (2021) 과 제2면 (2022) 사이의 부분으로서, 제1면 (2021) 및 제2면 (2022) 이 교차하는 방향으로 연장되어 제1면 (2021) 및 제2면 (2022) 에 접속되고, 수용 공간 (170) 에 면하는 제3면 (2023) 과, 제1면 (2021) 과 제2면 (2022) 사이의 부분으로서 제1면 (2021) 및 제2면 (2022) 이 교차하는 방향으로 연장되어 제1면 (2021) 및 제 2면 (2022) 에 접속되고, 제3면 (2023) 과는 반대측의 면인 제4면 (2024) 을 갖는다.
심금 (204) 은 예를 들어 스테인리스강과 같은 도전 부재이며, 본 실시 형태에서는 고리형의 형상이다. 심금 (204) 은 수용 공간 (170) 내에 형성되고, 심금 (204) 의 외주 가장자리는 본체부 (202) 내에 매설되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 본체부 (202) 는 심금 (204) 에 의해 형상이 유지되어 있다. 심금 (204) 은 내측으로 돌출되는 복수의 위치 결정부 (209) (도 3 참조) 를 포함한다. 위치 결정부 (209) 에는 나사 구멍이 뚫려 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 심금 (204) 은 인버터 커버 (144) 와 알루미늄 베이스 (142) 의 다리부 (156, 158) 사이에, 위치 결정부 (209) 를 사이에 두고, 나사를 함께 조임으로써 인버터 커버 (144) 및 알루미늄 베이스 (142) 에 고정되어 있다.
심금 (204) 은 위치 결정부 (209) 가 알루미늄 베이스 (142) 와 인버터 커버 (144) 사이에 끼워져 고정됨으로써, 흡입 하우징 (112) 과 인버터 커버 (144) 에 전기적으로 접속된다. 본 실시의 형태에서는 흡입 하우징 (112) 과 인버터 커버 (144) 는 전기적으로 접지되어 있기 때문에, 심금 (204) 도 전기적으로 접지되게 된다.
인버터 기판 (146) 은 회전축 (119) 의 축선방향으로 인버터 기판 (146) 의 연장 형성 방향이 직교하도록 수용 공간 (170) 에 수용되어 있다. 실시형태 1에서는 회전축 (119) 의 축선방향을 따라, 압축부 (115), 전동 모터 (116) 및 인버터 유닛 (140) 이 이 순서로 배치되어 있다.
인버터 기판 (146) 은 회로 기판 상에, 모두 도시하지 않지만, 전동 모터 (116) 의 구동 제어 회로 (인버터 회로) 와 전자 코일 및 콘덴서로 구성되는 필터 회로를 포함한다. 필터 회로는 회로 기판과 전기적으로 접속되어 있으면 회로 기판 상에 형성되어 있지 않아도 된다.
인버터 회로에 의해 제어된 전력이 전동 모터 (116) 에 공급됨으로써, 제어된 회전 속도로 로터 (118) 및 회전축 (119) 이 회전하고, 이 회전에 의해 압축부 (115) 가 구동된다. 압축부 (115) 가 구동됨으로써, 외부 냉매 회로로부터 흡입 포트를 거친 흡입 하우징 (112) 내로의 냉매의 흡입, 흡입 하우징 (112) 내로 흡입된 냉매의 압축부 (115) 에 의한 압축, 및 압축된 냉매의 토출 포트 (114) 를 거친 외부 냉매 회로로의 토출이 행해진다.
여기서, 시일부 (205) 의 본체부 (202) 는 고무 재료이기 때문에, 전자 노이즈는 본체부 (202) 를 통과해 버린다. 따라서, 인버터 기판 (146) 으로부터의 전자 노이즈가 외부로 방출되거나, 전동 압축기 (110) 의 외부로부터, 예를 들어 차재 기기의 전자 부품이 발생시키는 전자 노이즈가 인버터 유닛 (140) 의 내부로 침입하거나 할 우려가 있다. 이와 같은 전자 노이즈의 방출 및 침입이 억제되지 않으면 전동 압축기 (110) 의 EMC (Electro-Magnetic Compatibility) 가 악화될 수 있다.
이와 같은 문제를 감안하여, 실시형태 1 에 있어서는 시일부 (205) 의 심금 (204) 에는 차폐부 (208) 가 접합되어 있다. 즉, 차폐부 (208) 와 심금 (204) 은 전기적으로 도통하고 있다. 차폐부 (208) 는 심금 (204) 에 접합됨으로써 전기적으로 접지되어 있다. 차폐부 (208) 는 인버터 기판 (146) 으로부터의 전자 노이즈, 및 인버터 커버 (144) 의 외부로부터의 전자 노이즈를 차폐한다. 차폐부 (208) 와 심금 (204) 은 일체 형성되어 있어도 된다.
또한, 차폐부 (208) 는 본체부 (202) 의 제3면 (2023) 과 대향하여 배치됨과 함께, 심금 (204) 으로부터 제1면 (2021) 측 혹은 제2면 (2022) 측의 적어도 일방측으로 연장 형성되는 것이다. 또, 차폐부 (208) 는 도전성 재료로 형성되어 전기적으로 접지되는 것이다. 이와 같은 구성에 의해, 차폐부 (208) 는 본체부 (202) 를 걸쳐 전자 노이즈를 차폐한다.
도 2는 도 1의 전동 압축기 (110) 의 특징 부분(도 1의 영역 R)의 확대도이다. 또, 도 3은 실시형태 1에 있어서의 시일부 (205) 및 차폐부 (208) 의 배치를 나타내는 사시도이다. 도 3에는 시일부 (205) 의 거의 반이 나타나 있다. 도 3에 나타나 있는 측과는 반대측에 있어서도, 시일부 (205) 및 차폐부 (208) 는 도 3에 나타나 있는 것과 거의 같은 양태로 배치되어 있다.
도 1, 도 2, 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 심금 (204) 상에는 막대 형상 부재 (208A~208H) 가, 복수 서로 간격을 두고 형성되어 있다. 막대 형상 부재 (208A~208D) 는 심금 (204) 으로부터 제1면 (2021) 측으로 연장 형성되고, 막대 형상 부재 (208E~208H) 는 심금 (204) 으로부터 제2면 (2022) 측으로 연장 형성된다. 또, 심금 (204) 의 위치 결정부 (209) 에는 나사 (208I, 208J) 가 형성된다. 막대 형상 부재 (208A~208H) 및 나사 (208I, 208J) 는 도전성이고, 또한 전기적으로 접지되어 있고, 본 발명의 차폐부 (208) 로서 기능한다.
막대 형상 부재 (208A~208H) 및 나사 (208I, 208J) 는 소정 간격 (L) 을 두고 심금 (204) 상에 배치되어 있다. 소정 간격 (L) 이란, 인버터 유닛 (140) 으로부터의 전자 노이즈가 수용 공간 (170) 밖으로 방출되는 것을 방지하는 거리이며, 차폐하려는 전자 노이즈의 반파장보다 짧은 것이 바람직하다. 소정 간격 (L) 은 실기 실험 혹은 시뮬레이션에 의해 적절히 결정된다. 막대 형상 부재 (208A~208H) 및 나사 (208I, 208J) 의 간격은 등간격일 필요는 없고, 최대 간격이 소정 간격 (L) 보다 작으면 된다.
실시형태 1의 막대 형상 부재 (208A~208H) 는 시일부 (205) 의 본체부 (202) 의 제3면 (2023) 에 밀착되어 있다. 또한, 차폐부 (208) 은 흡입 하우징 (112), 혹은 인버터 커버 (144) 에 접촉하고 있어도 된다. 또, 차폐부 (208) 은 시일부 (205) 의 본체부 (202) 의 제3면 (2023) 에 밀착되어 있지 않아도 된다.
이상, 실시형태 1에 의한 전동 압축기 (110) 에 의하면, 차폐부 (208) (막대 형상 부재 (208A~208H) 및 나사 (208I, 208J)) 에 의해, 인버터 유닛 (140) 으로부터의 전자 노이즈, 및 인버터 커버 (144) 의 외부로부터의 전자 노이즈가 차폐된다. 그 결과, 전동 압축기 (110) 의 EMC를 개선할 수 있다.
[실시형태 2]
실시형태 2가 실시형태 1과 다른 점은 차폐부의 형상이 상이하다는 점이다. 그 이외에 대해서는 실시형태 1과 같기 때문에 설명을 반복하지 않는다.
도 4는 실시형태 2에 있어서의 시일부 (215) 및 차폐부 (218) 의 배치를 나타내는 사시도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 차폐부 (218) 는 고리형으로 형성되어 있고, 실시형태 2에서는 원통형이다. 차폐부 (218) 는 본체부 (202) 의 제3면 (2023) 을 덮도록 심금 (214) 으로부터 제1면 (2021) 측 및 제2면 (2022) 측으로 연장 형성되어 있다. 실시형태 2의 차폐부 (218) 의 외주면은 본체부 (202) 의 제3면 (2023) 에 밀착되어 있지만, 본체부 (202) 의 제3면 (2023) 에 밀착되어 있지 않아도 된다.
이상, 실시형태 2에 의한 전동 압축기에 의하면, 차폐부 (218) 에 의해, 인버터 기판 (146) 으로부터의 전자 노이즈, 및 인버터 커버 (144) 의 외부로부터의 전자 노이즈가 차폐된다. 그 결과, 전동 압축기의 EMC를 개선할 수 있다.
실시형태 1 및 2에 있어서는 차폐부는 제1면 (2021) 측 및 제2면 (2022) 측의 쌍방으로 연장 형성되어 있다. 차폐부는 제1면 (2021) 측 (인버터 커버 (144) 측) 및 제2면 (2022) 측 (흡입 하우징 (112) 측) 의 어느 일방으로 연장 형성되어 있으면 된다.
도 5는 다른 실시형태에 있어서의 시일부 (225) 및 차폐부 (228) 의 배치를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 심금 (224) 은 제1면 (2021) 에 근접하도록 형성되어 있다. 차폐부 (228) 는 제2면 (2022) 측으로 연장 형성되어 있는 한편, 제1면 (2021) 측으로는 연장 형성되어 있지 않다. 반대로, 심금 (224) 이 제2면 (2022) 에 근접하여 형성되어 있는 경우에는 차폐부 (228) 는 제1면 (2021) 측에 연접되어 있는 한편, 제2면 (2022) 측으로는 연장 형성되어 있지 않아도 된다. 차폐부 (228) 와 인버터 커버 (144) 의 거리, 혹은 차폐부 (228) 와 흡입 하우징 (112) 의 거리가 소정 간격 이하가 되면, 그 거리에 상당하는 부분을 덮지 않아도, 차폐부 (228) 에 의해 전자 노이즈를 차폐할 수 있다.
이상의 각 실시형태에 있어서의 심금은 차폐부가 접합되어 있음으로써, 본체부 (202) 의 형상을 유지함과 함께, 인버터 기판 (146) 으로부터의 전자 노이즈, 및 인버터 커버 (144) 의 외부로부터의 전자 노이즈를 차폐할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 금번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시일뿐 제한적으로 해석되어서는 안 될 것이다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (6)

  1. 도전성의 하우징과,
    상기 하우징에 수용되는 압축부와,
    상기 하우징에 수용되어 상기 압축부를 회전하도록 구성된 전동 모터와,
    상기 전동 모터를 구동하도록 구성된 인버터와,
    상기 하우징에 장착됨으로써, 상기 인버터가 수용되는 수용 공간을 구획하는 도전성의 커버와,
    상기 하우징과 상기 커버 사이에 형성되고, 수지제의 본체부와 도전성의 금속부를 갖는 시일부와,
    상기 금속부와 접합되어 전기적으로 접지되는 도전성의 1 또는 복수의 차폐부를 구비하고,
    상기 본체부는 상기 커버와 맞닿는 제1면과, 상기 하우징과 맞닿는 제2면과, 상기 제1면과 상기 제2면 사이의 부분으로서 상기 수용 공간에 면하는 제3면을 가지고,
    상기 금속부는 상기 수용 공간내에 형성됨과 함께, 상기 본체부내에 외주 가장자리가 매설되고,
    상기 차폐부는 상기 본체부의 상기 제3면과 대향하여 배치됨과 함께, 상기 금속부로부터 상기 제1면측 혹은 상기 제2면측의 적어도 일방측으로 연장 형성되는 전동 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐부와 상기 금속부가 일체로 형성되는 전동 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    막대 형상의 상기 차폐부를 복수 가지고,
    복수의 상기 차폐부는 소정간격을 두고 배치되고,
    상기 소정 간격은 상기 인버터로부터의 전자 노이즈가 상기 수용 공간밖으로 방출되는 것을 방지하는 거리인 전동 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수의 상기 차폐부의 각각은 원기둥 형상인 전동 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 1 또는 복수의 차폐부는 통형상인 전동 압축기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체부는 탄성 부재인 전동 압축기.
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