WO2009145028A1 - 電動圧縮機 - Google Patents

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誠 渋谷
淳 齋藤
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サンデン株式会社
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    • F04C2270/19Temperature

Definitions

  • the present invention relates to an electric compressor provided with a motor drive circuit in a housing.
  • this type of electric compressor has a compression section for compressing refrigerant sucked into a housing, a motor for driving the compression section, and a plurality of heat-generating parts, for driving the motor.
  • the motor drive circuit, the refrigerant suction chamber provided on the refrigerant inflow side in the housing, and the drive circuit storage chamber in which the motor drive circuit is stored are provided to partition the refrigerant in the refrigerant suction chamber and the drive circuit storage chamber. What is provided with the partition wall which can exchange heat with this motor drive circuit is known (for example, refer patent document 1).
  • the motor drive circuit is cooled by the refrigerant through the partition wall in order to prevent failure and damage due to heat of the heat-generating parts of the motor drive circuit.
  • the electric compressor includes a temperature sensor such as a thermistor for detecting the temperature of the motor drive circuit, and controls the number of rotations of the motor based on the temperature detected by the temperature sensor. And damage is prevented.
  • the installation space of the motor drive circuit is limited and the motor drive circuit cannot be installed within the range of the partition wall, or the temperature of the partition wall may not be uniform.
  • An object of the present invention is to provide an electric compressor capable of reducing the manufacturing cost and reliably protecting the motor drive circuit.
  • the present invention includes a compression unit for compressing refrigerant sucked into a housing, a motor for driving the compression unit, and a plurality of heat generating components, and for driving the motor.
  • Motor drive circuit a refrigerant suction chamber provided on the refrigerant inflow side in the housing, a drive circuit storage chamber for storing the motor drive circuit, and a refrigerant suction chamber and the drive circuit storage chamber.
  • a partition wall capable of exchanging heat between the refrigerant in the refrigerant suction chamber and the motor drive circuit in the drive circuit housing chamber, and a temperature sensor provided in the vicinity of the exothermic component having the highest temperature among the plurality of exothermic components, And a control unit for controlling the rotational speed of the motor based on the temperature detected by the temperature sensor.
  • the compressor has a compressor for compressing the refrigerant sucked into the housing, a motor for driving the compressor, and a plurality of heat generating components.
  • a motor drive circuit, a refrigerant suction chamber provided on the refrigerant inflow side in the housing, a drive circuit storage chamber for storing the motor drive circuit, a refrigerant suction chamber and the drive circuit storage chamber are provided so as to partition;
  • a sensor and a control unit for controlling the rotational speed of the motor based on the temperature detected by the temperature sensor are provided.
  • the motor drive circuit can be provided without requiring a plurality of temperature sensors. It becomes possible to protect reliably.
  • the electric compressor of the present invention includes a housing 10 formed in a cylindrical shape, a compression unit 20 for compressing a refrigerant, a motor 30 for driving the compression unit 20, and operation control for the motor 30. It is a scroll type electric compressor provided with the drive circuit part 40 as a motor drive circuit.
  • the electric compressor uses, for example, HFC-134a or carbon dioxide as a refrigerant.
  • the housing 10 includes a first housing 11 in which the compression unit 20 is accommodated, a second housing 12 in which the motor 30 is accommodated, and a third housing 13 in which the drive circuit unit 40 is accommodated.
  • the first housing 11 has one end face closed and the other end face joined to one end face of the second housing 12.
  • a refrigerant discharge port (not shown) is provided on the peripheral surface on the one end surface side of the first housing 11.
  • the second housing 12 has one end surface coupled to the first housing 11 and the other end surface coupled to one end surface of the third housing 13.
  • the first housing 11 and the second housing 12 are coupled by a bolt 14 via a center plate, which will be described later, for rotatably supporting one end side of a driving shaft, which will be described later, for driving the compression unit 20.
  • the third housing 13 is coupled to the second housing 12 at one end surface side and is closed by a closing plate 15 so that the other end surface side can be opened.
  • a refrigerant suction port 13 a is provided on the peripheral surface on the one end surface side of the third housing 13. Further, the third housing 13 is partitioned into one end face side and the other end face side including the refrigerant suction port 13a by a partition wall 13b, and a drive circuit storage chamber 13c for storing the drive circuit section 40 and a motor.
  • a refrigerant suction chamber 13d communicating with the 30 side is provided.
  • FIG. 2 which shows the drive circuit storage chamber 13c
  • the range of the partition wall 13b is shown with the dashed-dotted line.
  • the compression unit 20 is a fixed scroll member 21 fixed to one end side of the first housing 11 and a orbiting scroll member provided on the other end side of the first housing 11 so as to be turnable with respect to the fixed scroll member 21. 22.
  • the fixed scroll member 21 is a disk-like member provided so as to partition the inside of the first housing 11, and a spiral body 21a is provided on the surface on the orbiting scroll member 22 side.
  • a refrigerant discharge hole 21 b for discharging the refrigerant compressed in the compression unit 20 is provided in the central portion in the radial direction of the fixed scroll member 21.
  • a refrigerant discharge chamber 11a is formed between one end surface in the first housing 11 and the fixed scroll member 21, and refrigerant discharged from the refrigerant discharge port flows into the refrigerant discharge chamber 11a.
  • the orbiting scroll member 22 is provided with a spiral body 22 a on the surface on the fixed scroll member 21 side, and one end side of a drive shaft 23 for transmitting the rotational force of the motor 30 is connected to the opposite surface via a drive bush 24. Has been.
  • the drive shaft 23 is provided so as to extend along the central axis of the second housing 12.
  • the drive shaft 23 is provided such that the connecting portion 23 a with the drive bush 24 is eccentric from the rotation center of the drive shaft 23.
  • the drive shaft 23 is rotatably supported at one end side by a center plate 25 provided between the compression unit 20 and the motor 30 via a ball bearing 26, and the other end side is provided on the other end surface side of the second housing 12.
  • the bearing 12a is rotatably supported via a ball bearing 27. That is, the drive shaft 23 is rotated by the motor 30 so as to turn the orbiting scroll member 22 on a predetermined circular orbit.
  • the center plate 25 is provided so as to partition the space on the compression unit 20 side in the housing 10 and the space on the motor 30 side, and a communication hole is provided for communicating the space on the compression unit 20 side and the space on the motor 30 side. ing. Further, the center plate 25 is provided with a flange portion 25 a over the circumferential direction of the outer peripheral surface, and the flange portion 25 a is sandwiched between the first housing 11 and the second housing 12.
  • the motor 30 includes a rotor 31 made of a permanent magnet fixed to the drive shaft 23, and a stator 32 provided so as to surround the rotor 31 and fixed in the second housing 12.
  • the drive circuit unit 40 includes an inverter circuit 41 having a power semiconductor element 41a as a plurality of heat generating components on a substrate, a power circuit component 42 such as a smoothing capacitor and a noise filter, a control unit 43 having a microcomputer configuration, and the like. It is stored in the circuit storage chamber 13 c and is fixed in the drive circuit storage chamber 13 c by the mold resin 44.
  • the inverter circuit 41 is attached so as to be in contact with the wall surface on the side of the partition wall 13b of the drive circuit storage chamber 13c, and as shown in FIG. It is located outside the range of 13b. Thereby, as for the some power semiconductor element 41a on the inverter circuit 41, some power semiconductor elements 41a are located on the partition wall 13b, and other power semiconductor elements 41a are located outside the range of the partition wall 13b. . Further, the inverter circuit 41 hardly exchanges heat with the power semiconductor element 41a located farthest from the partition wall 13b among the plurality of power semiconductor elements 41a, that is, the refrigerant flowing into the refrigerant suction chamber 13d.
  • a temperature detection sensor 41b such as a thermistor is provided in the vicinity of the power semiconductor element 41a where the temperature increases.
  • this electric compressor is provided to restrict the turning position of the orbiting scroll member 22, and includes a pin provided on each of the orbiting scroll member 22 and the center plate 25 and a connecting member for connecting the pins to each other.
  • a position regulating mechanism 50 is provided.
  • the orbiting scroll member 22 orbits relative to the fixed scroll member 21 in the compression unit 20.
  • the refrigerant flowing into the housing 20 from the refrigerant suction port 13a cools each power semiconductor element 41a of the inverter circuit 41 of the drive circuit section 40 via the partition wall 13b of the refrigerant suction chamber 13d, and the second housing 12
  • the motor 30 is cooled by circulating through the inside.
  • the refrigerant flowing through the second housing 12 flows between the orbiting scroll member 22 and the center plate 25 through the communication hole of the center plate 25, cools the orbiting position regulating mechanism 50, and then flows into the compression unit 20.
  • the refrigerant compressed in the compression unit 20 flows into the refrigerant discharge chamber 11a from the refrigerant discharge hole 21b and is discharged from the refrigerant discharge port.
  • the control unit 43 detects the temperature in the vicinity of the predetermined power semiconductor element 41a by the temperature sensor 41b, and increases the rotation speed of the motor when the temperature detected by the temperature sensor 41b is equal to or higher than the predetermined temperature. Or decrease, stop the motor, or change the motor speed.
  • the temperature sensor 41d is provided in the vicinity of the power semiconductor element 41a having the highest temperature among the plurality of power semiconductor elements 41a, and based on the detected temperature of the temperature sensor 41d. Since the rotational speed of the motor 30 is controlled, the rotational speed of the motor 30 can be changed with reference to the temperature in the vicinity of the power semiconductor element 41a at the position where the temperature condition is worst, and a plurality of temperature sensors 41b are required. Thus, the inverter circuit 41 can be reliably protected.
  • the power semiconductor element 41a having the longest distance in the vertical direction from the wall surface of the partition wall 13c may be the position having the worst temperature condition.
  • the power semiconductor element 41a located out of the range of the partition wall 13b was shown as the power semiconductor element 41a in the position with the worst temperature condition, when the temperature is different within the range of the partition wall 13c,
  • the power semiconductor element 41a located on the side where the temperature is highest within the range may be used as the power semiconductor element 41a in the worst temperature condition.
  • SYMBOLS 10 Housing, 11 ... 1st housing, 12 ... 2nd housing, 13 ... 3rd housing, 13b ... Partition wall, 13c ... Drive circuit storage chamber, 13d ... Refrigerant suction chamber, 20 ... Compression part, 30 ... Motor, 40 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Drive circuit part 41 ... Inverter circuit 41a ... Power semiconductor element 41b ... Temperature sensor 43 ... Control part.

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Abstract

 本発明は、製造コストの低減を図るとともに、モータ駆動回路を確実に保護することのできる電動圧縮機を提供する。  複数のパワー半導体素子のうち最も温度が高くなるパワー半導体素子の近傍に、温度センサを設け、温度センサの検出温度に基づいてモータの回転数制御を行うようにしたので、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子近傍の温度を基準としてモータの回転数を変更することができ、複数の温度センサを必要とすることなく、インバータ回路を確実に保護することが可能となる。

Description

電動圧縮機
 本発明は、モータの駆動回路をハウジング内に備えた電動圧縮機に関するものである。
 従来、この種の電動圧縮機としては、ハウジング内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動するためのモータと、複数の発熱性部品を有し、モータを駆動するためのモータ駆動回路と、ハウジング内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバとモータ駆動回路が収納される駆動回路収納室とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ内の冷媒と駆動回路収納室内のモータ駆動回路とを熱交換可能な仕切壁とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
 前記電動圧縮機では、モータ駆動回路の発熱性部品の熱による故障及び破損を防止するために、モータ駆動回路が仕切壁を介して冷媒によって冷却されるようになっている。また、前記電動圧縮機は、モータ駆動回路の温度を検出するためのサーミスタ等の温度センサを備え、温度センサによって検出した温度に基づいてモータの回転数を制御することにより、モータ駆動回路の故障及び破損を防止するようになっている。
特開2003-139069号公報
 前記電動圧縮機では、モータ駆動回路の設置スペースに制約が有り仕切壁の範囲内にモータ駆動回路を設置することができない場合や、仕切壁の温度が均一でない場合がある。この場合、モータ駆動回路を保護するためには、各発熱性部品にそれぞれ温度センサを用いてモータの回転数制御を行う必要があり、製造コストが高くなる。
 本発明の目的とするところは、製造コストの低減を図るとともに、モータ駆動回路を確実に保護することのできる電動圧縮機を提供することにある。
 本発明は前記目的を達成するために、ハウジング内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動するためのモータと、複数の発熱性部品を有し、モータを駆動するためのモータ駆動回路と、ハウジング内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバと、モータ駆動回路を収納するための駆動回路収納室と、冷媒吸入チャンバと駆動回路収納室とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ内の冷媒と駆動回路収納室内のモータ駆動回路とを熱交換可能な仕切壁と、複数の発熱性部品のうち最も温度が高くなる発熱性部品の近傍に設けられた温度センサと、温度センサの検出温度に基づいてモータの回転数制御を行うための制御部とを備えている。
 これにより、複数の発熱性部品のうち最も温度が高くなる発熱性部品近傍の温度が検出されることから、最も温度条件の悪い位置の発熱性部品近傍の温度を基準としてモータの回転数制御が行われる。
 また、前記目的を達成するために、ハウジング内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動するためのモータと、複数の発熱性部品を有し、モータを駆動するためのモータ駆動回路と、ハウジング内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバと、モータ駆動回路を収納するための駆動回路収納室と、冷媒吸入チャンバと駆動回路収納室とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ内の冷媒と駆動回路収納室内のモータ駆動回路とを熱交換可能な仕切壁と、複数の発熱性部品のうち仕切壁からの距離が最も大きい発熱性部品の近傍に設けられた温度センサと、温度センサの検出温度に基づいてモータの回転数制御を行うための制御部とを備えている。
 これにより、複数の発熱性部品のうち仕切壁からの距離が最も大きい発熱性部品近傍の温度が検出されることから、最も温度条件の悪い位置の発熱性部品近傍の温度を基準としてモータの回転数制御が行われる。
 本発明によれば、最も温度条件の悪い位置の発熱性部品近傍の温度のみを基準としてモータの回転数制御を行うことができるので、複数の温度センサを必要とすることなく、モータ駆動回路を確実に保護することが可能となる。
本発明の一実施形態を示す電動圧縮機の側面断面図 駆動回路収納室を示す図 制御系を示すブロック図
 図1乃至図3は本発明の一実施形態を示すものである。
 本発明の電動圧縮機は、円筒状に形成されたハウジング10と、冷媒を圧縮するための圧縮部20と、圧縮部20を駆動させるためのモータ30と、モータ30の運転制御を行うためのモータ駆動回路としての駆動回路部40とを備えたスクロール型の電動圧縮機である。また、この電動圧縮機は、冷媒として例えばHFC-134aや二酸化炭素等が用いられる。
 ハウジング10は、圧縮部20が収納される第1ハウジング11と、モータ30が収納される第2ハウジング12と、駆動回路部40が収納される第3ハウジング13とからなる。
 第1ハウジング11は、一端面が閉鎖され、他端面が第2ハウジング12の一端面に結合されている。また、第1ハウジング11の一端面側の周面には図示しない冷媒吐出口が設けられている。
 第2ハウジング12は、一端面が第1ハウジング11に結合され、他端面が第3ハウジング13の一端面に結合されている。
 第1ハウジング11及び第2ハウジング12は、圧縮部20駆動用の後述する駆動シャフトの一端側を回転自在に支持するための後述するセンタープレートを介してボルト14によって結合されている。
 第3ハウジング13は、一端面側が第2ハウジング12に結合され、他端面側が開放可能なように閉鎖板15によって閉鎖されている。また、第3ハウジング13の一端面側の周面には冷媒吸入口13aが設けられている。更に、第3ハウジング13は、内部が仕切壁13bによって冷媒吸入口13aを含む一端面側と他端面側とに仕切られており、駆動回路部40を収納するための駆動回路収納室13cとモータ30側に連通する冷媒吸入チャンバ13dが設けられている。尚、駆動回路収納室13cを示す図2において、仕切壁13bの範囲を一点鎖線によって示している。
 圧縮部20は、第1ハウジング11の一端側に固定された固定スクロール部材21と、第1ハウジング11の他端側に設けられ、固定スクロール部材21に対して旋回可能に設けられた旋回スクロール部材22とを有している。
 固定スクロール部材21は、第1ハウジング11内を仕切るように設けられた円板状の部材からなり、旋回スクロール部材22側の面に渦巻体21aが設けられている。また、固定スクロール部材21の径方向中央部には、圧縮部20において圧縮した冷媒を吐出するための冷媒吐出孔21bが設けられている。第1ハウジング11内の一端面と固定スクロール部材21との間には、冷媒吐出室11aが形成され、冷媒吐出室11aに冷媒吐出口から吐出される冷媒が流入するようになっている。
 旋回スクロール部材22は、固定スクロール部材21側の面に渦巻体22aが設けられ、その反対側の面にモータ30の回転力を伝達するための駆動シャフト23の一端側が駆動ブッシュ24を介して連結されている。
 駆動シャフト23は、第2ハウジング12の中心軸に沿って延びるように設けられている。駆動シャフト23は、駆動ブッシュ24との連結部23aが駆動シャフト23の回転中心から偏心するように設けられている。また、駆動シャフト23は、一端側が圧縮部20とモータ30の間に設けられたセンタープレート25にボールベアリング26を介して回転自在に支持され、他端側が第2ハウジング12の他端面側に設けられた軸受け12aにボールベアリング27を介して回転自在に支持されている。即ち、駆動シャフト23は、モータ30によって回転し、旋回スクロール部材22を所定の円軌道上を旋回させるようになっている。
 センタープレート25は、ハウジング10内の圧縮部20側の空間とモータ30側の空間を仕切るように設けられ、圧縮部20側の空間とモータ30側の空間を連通するための連通孔が設けられている。また、センタープレート25には、外周面の周方向に亘ってフランジ部25aが設けられ、フランジ部25aが第1ハウジング11と第2ハウジング12との間に狭持されるようになっている。
 モータ30は、駆動シャフト23に固定された永久磁石からなるロータ31と、ロータ31を囲むように設けられ、第2ハウジング12内に固定されたステータ32とを有している。
 駆動回路部40は、基板上に複数の発熱性部品としてのパワー半導体素子41aを有するインバータ回路41、平滑コンデンサやノイズフィルタ等のパワー回路部品42、マイクロコンピュータ構成の制御部43等からなり、駆動回路収納室13cに収納され、モールド樹脂44によって駆動回路収納室13c内に固定されている。
 インバータ回路41は、駆動回路収納室13cの仕切壁13b側の壁面に接するように取り付けられ、図2に示すように、一部が仕切壁13bの範囲内に位置し、その他の部分が仕切壁13bの範囲外に位置している。これにより、インバータ回路41上の複数のパワー半導体素子41aは、一部のパワー半導体素子41aが仕切壁13b上に位置し、その他のパワー半導体素子41aが仕切壁13bの範囲外に位置している。また、インバータ回路41には、複数のパワー半導体素子41aのうち、仕切壁13bから最も離れた所に位置するパワー半導体素子41a、即ち、冷媒吸入チャンバ13dに流入する冷媒と熱交換し難く、最も温度が高くなるパワー半導体素子41aの近傍にサーミスタ等の温度検出センサ41bが設けられている。
 また、この電動圧縮機は、旋回スクロール部材22の旋回位置を規制するために設けられ、旋回スクロール部材22及びセンタープレート25にそれぞれ設けられたピンと、ピン同士を連結するための連結部材からなる旋回位置規制機構50を備えている。
 以上のように構成された電動圧縮機において、モータ30に通電して駆動シャフト23を回転させると、圧縮部20において固定スクロール部材21に対して旋回スクロール部材22が旋回運動する。これにより、冷媒吸入口13aからハウジング20内に流入する冷媒は、冷媒吸入チャンバ13dの仕切壁13bを介して駆動回路部40のインバータ回路41の各パワー半導体素子41aを冷却し、第2ハウジング12内を流通してモータ30を冷却する。第2ハウジング12内を流通した冷媒は、センタープレート25の連通孔を介して旋回スクロール部材22とセンタープレート25との間を流通し、旋回位置規制機構50を冷却した後、圧縮部20に流入する。圧縮部20において圧縮された冷媒は、冷媒吐出孔21bから冷媒吐出室11aに流入し、冷媒吐出口から吐出される。
 電動圧縮機の運転中において、制御部43は、温度センサ41bによって所定のパワー半導体素子41a近傍の温度を検出し、温度センサ41bの検出温度が所定温度以上になると、モータの回転数を上昇させたり減少させたり、モータを停止したりモータの回転数を変更する。
 このように、本実施形態の電動圧縮機によれば、複数のパワー半導体素子41aのうち最も温度が高くなるパワー半導体素子41aの近傍に、温度センサ41dを設け、温度センサ41dの検出温度に基づいてモータ30の回転数制御を行うようにしたので、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子41a近傍の温度を基準としてモータ30の回転数を変更することができ、複数の温度センサ41bを必要とすることなく、インバータ回路41を確実に保護することが可能となる。
 尚、前記実施形態では、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子41aとして、駆動回路収納室13cの仕切壁13b側の壁面上の仕切壁13cからの距離が最も大きい位置のパワー半導体素子41aを示したが、仕切壁13cの壁面から垂直方向に最も距離が大きいパワー半導体素子41aを最も温度条件の悪い位置としてもよい。
 また、前記実施形態では、最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子41aとして、仕切壁13bの範囲外に位置するパワー半導体素子41aを示したが、仕切壁13cの範囲内で温度が異なる場合、その範囲内で最も温度の高くなる箇所(例えば冷媒吸入チャンバ13dの冷媒流通方向下流側など)側に位置するパワー半導体素子41aを最も温度条件の悪い位置のパワー半導体素子41aとしてもよい。
 10…ハウジング、11…第1ハウジング、12…第2ハウジング、13…第3ハウジング、13b…仕切壁、13c…駆動回路収納室、13d…冷媒吸入チャンバ、20…圧縮部、30…モータ、40…駆動回路部、41…インバータ回路、41a…パワー半導体素子、41b…温度センサ、43…制御部。

Claims (2)

  1.  ハウジング(10)内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部(20)と、
     圧縮部(20)を駆動するためのモータ(30)と、
     複数の発熱性部品(41a)を有し、モータ(30)を駆動するためのモータ駆動回路(40)と、
     ハウジング(10)内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバ(13d)と、
     モータ駆動回路(40)を収納するための駆動回路収納室(13c)と、
     冷媒吸入チャンバ(13d)と駆動回路収納室(13c)とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ(13d)内の冷媒と駆動回路収納室(13c)内のモータ駆動回路(40)とを熱交換可能な仕切壁(13b)と、
     複数の発熱性部品(41a)のうち最も温度が高くなる発熱性部品(41a)の近傍に設けられた温度センサ(41b)と、
     温度センサ(41b)の検出温度に基づいてモータ(30)の回転数制御を行うための制御部(43)とを備えた
     電動圧縮機。
  2.  ハウジング(10)内に吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部(20)と、
     圧縮部(20)を駆動するためのモータ(30)と、
     複数の発熱性部品(41a)を有し、モータ(30)を駆動するためのモータ駆動回路(40)と、
     ハウジング(10)内の冷媒流入側に設けられた冷媒吸入チャンバ(13d)と、
     モータ駆動回路(40)を収納するための駆動回路収納室(13c)と、
     冷媒吸入チャンバ(13d)と駆動回路収納室(13c)とを仕切るように設けられ、冷媒吸入チャンバ(13d)内の冷媒と駆動回路収納室(13c)内のモータ駆動回路(40)とを熱交換可能な仕切壁(13b)と、
     複数の発熱性部品(41a)のうち仕切壁(13b)からの距離が最も大きい発熱性部品(41a)の近傍に設けられた温度センサ(41b)と、
     温度センサ(41b)の検出温度に基づいてモータ(30)の回転数制御を行うための制御部(43)とを備えた
     電動圧縮機。
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