WO2014097560A1 - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

　圧縮機部（１２）を駆動するモータ部（１１）は、回転磁界を生成するステータ（１１２）と、回転磁界によってステータ（１１２）の内側で回転軸線を中心に回転するロータ（１１３）と、を有している。駆動回路部（１３）は、回転軸線の方向（ＸＸ）における位置がステータ（１１２）と重なるようにステータ（１１２）の内方に配設されている。

Description

電動圧縮機 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１２年１２月２０日に出願された日本国特許出願第２０１２－２７８４１６号に基づくものであり、この開示をもってその内容を本明細書中に開示したものとする。

　本開示は、冷媒を圧縮する圧縮機部、圧縮機部を駆動する電動モータ、および電動モータを駆動する駆動回路部を有する電動圧縮機に関する。

　従来技術として、例えば下記特許文献１に開示された圧縮機がある。この圧縮機は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部を駆動する制御基板とを、備えている。そして、電動機部の回転軸線の方向において、各構成が、圧縮機構部、電動機部および制御基板の順に配設されている。

特開２０１２－１２７３２８号公報

　しかしながら、上記従来技術の圧縮機では、電動機部の反圧縮機構部側において、電動機部の軸線方向端部よりも外方に制御基板からなる駆動回路部が配設されており、圧縮機の小型化が難しいという問題がある。この問題点に対し、本発明者らは、モータ部と駆動回路部との配設位置関係を改善すれば、電動圧縮機の体格を小さくすることが可能であることを見出した。

　本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、体格を小型化することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本開示では、圧縮機部、電動モータ、および駆動回路部を備えた電動圧縮機を提供する。圧縮機部は、冷媒を吸入圧縮する。電動モータは、圧縮機部を駆動する。駆動回路部は、電動モータを駆動する。電動モータは、回転磁界を生成するステータと、該回転磁界によってステータの内側で回転軸線を中心に回転するロータとを有している。駆動回路部は、回転軸線の方向における位置がステータと重なるようにステータの内方に配設されている。

　これによると、駆動回路部を電動モータのステータ内方に配設することができる。したがって、電動圧縮機の回転軸線の方向の寸法を、電動モータの軸線方向端部よりも外方に駆動回路部を配設した場合よりも、短くすることができる。このようにして、電動圧縮機の体格を小さくすることができる。

　また、本開示では、電動モータは、ロータが固定されて回転軸線を中心に回転する回転軸部を有している。回転軸部は、回転軸線の方向においてロータの固定部位を挟んだ両端側のうち、一端側に圧縮機部が係合するとともに、当該一端側のみが回転可能に支持されており、駆動回路部は、回転軸部の他端側に配設されている。

　これによると、ロータとともに回転する回転軸部は、圧縮機部が配設された一端側のみが軸支されており、他端部側を軸支する軸受構造を必要としない。したがって、この軸受構造が不要であることによる余裕スペースを利用して、駆動回路部を電動モータのステータ内方に容易に配設することができる。このようにして、電動圧縮機の体格を確実に小さくすることができる。

図１は、本開示の第１の実施形態における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図２は、第１の実施形態の電動圧縮機の概略回路構成を、該電動圧縮が設けられたシステムとともに一部ブロックで示した回路図である。 図３は、本開示の第２の実施形態における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図４は、本開示の第２の実施形態の変形例における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図５は、本開示の第３の実施形態における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図６は、本開示の第３の実施形態の変形例における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図７は、本開示の第４の実施形態における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図８は、本開示の第４の実施形態の変形例における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図９は、本開示の第５の実施形態における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。 図１０は、本開示の第５の実施形態の変形例における電動圧縮機の概略構造を示す断面図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１の実施形態）
　本開示を適用した第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。

　図１に示すように、本実施形態の電動圧縮機１０は、電動モータ部１１（電動モータに相当）と、電動モータ部１１により回転される圧縮機部１２と、電動モータ部１１を駆動する駆動回路部１３とを備えている。電動モータ部（以下、モータ部と称する）１１は、モータハウジング１１１、ステータ１１２、および、ロータ１１３を備えている。

　モータハウジング１１１は、例えば金属製であって、円筒部１１１ａ、および、円筒部１１１ａの図示左方端を閉塞するように設けられたエンドハウジング１１１ｂを備えている。

　モータハウジング１１１内には、円筒部１１１ａの内周面に沿って固定子であるステータ１１２が設けられる。ステータ１１２は、コア部１１２ａと、複数のコイル１１２ｂと、ボビン１１２ｄ（所謂インシュレータ）とを有している。コア部１１２ａは、円筒部１１１ａの内周面に固定されている。本実施形態では、複数のコイル１１２ｂは、３つのコイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイル）を含み、コア部１１２ａに巻回されている。ボビン１１２ｄは、例えば樹脂製の絶縁材からなり、コア部１１２ａとコイル１１２ｂとの間に介設されている。

　各コイル１１２ｂは、例えば樹脂製のボビン１１２ｄに巻かれた絶縁被覆を有する導体線１１２ｗからなり、ボビン１１２ｄとともにコア部１１２ａに装着されている。すなわち、例えば軟磁性材からなるコア部１１２ａに対して、導体線１１２ｗからなるコイル１１２ｂが、絶縁材からなるボビン１１２ｄを介して巻回されている。

　ステータ１１２の内方側には、ステータ１１２のコイル１１２ｂに通電されることにより生成される回転磁界によって回動するロータ１１３が設けられている。ロータ１１３は、例えば永久磁石により構成されている。ロータ１１３の中心には、クランクシャフト１１４の回転軸部１１４ａが貫通しており、回転軸部１１４ａの外周面にロータ１１３が固定されている。

　モータハウジング１１１内には、駆動回路部１３も配設されている。駆動回路部１３については後で詳述する。

　圧縮機部１２は、モータ部１１の図示右方に配設されている。圧縮機部１２は、例えば鉄もしくはアルミニウム合金等からなる金属性であり、シリンダプレート１２１、支持プレート１２２、１２３、ロータ１２４、および、ベーン１２５等を備えている。

　シリンダプレート１２１は、円環状の板状部材であり、一対の支持プレート１２２、１２３に挟まれている。シリンダプレート１２１、支持プレート１２２、１２３を積層した構成により、内部空間がシリンダ室となっている。このシリンダ室内には、環状のピストンであるロータ１２４が、シリンダプレート１２１に対して偏心して配設されている。

　シリンダプレート１２１の内周面とロータ１２４の外周面との間に形成された空間が、冷媒を圧縮するための圧縮室１２１ａとなっている。シリンダプレート１２１には、内周面よりも径内方向に向かって突出し、径方向に変位可能なベーン１２５が設けられている。ベーン１２５は、付勢部材であるスプリング１２５ａによって、常に内方へ向かって付勢されている。これにより、ベーン１２５の先端は、常時ロータ１２４の外周面に摺接している。ベーン１２５は、圧縮室１２１ａを高圧側と低圧側とに区画する区画部材である。

　本例の圧縮機部１２は、偏心ロータを回転する回転式の圧縮機構を形成していたが、これに限定されるものではない。圧縮機部は、例えば、スクロール式の回転式圧縮機構であってもよい。また、例えば、往復式圧縮機構であってもかまわない。

　クランクシャフト１１４は、モータ部１１の回転出力軸であって、回転軸部１１４ａ、クランク部１１４ｂおよび回転軸部１１４ｃが一体的に形成されている。回転軸部１１４ａ、１１４ｃは、自身の軸線を回転中心として回転する軸部である。回転軸部１１４ａよりも図示右方に設けられたクランク部１１４ｂは、回転軸部１１４ａ、１１４ｃの軸線から偏心した偏心部である。

　回転軸部１１４ａは、図示左方部が他の部分よりも外径が大きい拡径部１１４ｄとなっており、拡径部１１４ｄの外周面にロータ１１３が固定されている。回転軸部１１４ａは、回転軸線の方向（図示ＸＸ方向、以下回転軸線の方向をＸＸ方向という場合がある）において、ロータ１１３が固定された部位を挟んだ両端側のうち、図示右方の一端側（クランク部１１４ｂ側）のみが軸支されている。

　支持プレート１２２は、ＸＸ方向に直交する方向に拡がる円環状の板状部と、板状部の内周縁から図示左方に突出した円筒部を有している。この円筒部の内周面に回転軸部１１４ａの一端部を回転可能に支持する軸受部１２２ａが設けられている。

　回転軸部１１４ａには、回転軸部１１４ａの他端側の端面１１４ｅから図示右方に向かって凹んだ凹部１１４ｆが形成されている。換言すれば、回転軸部１１４ａの拡径部１１４ｄには、図示左方の端面１１４ｅからＸＸ方向に延びる円柱状の空間を形成する凹部１１４ｆが設けられている。

　クランク部１１４ｂは、圧縮機部１２のロータ１２４の内方に配設されている。クランクシャフト１１４が回転すると、クランク部１１４ｂの作用により、ロータ１２４が回転運動（公転運動）をするようになっている。

　回転軸部１１４ｃは、クランク部１１４ｂの図示右方（クランク部１１４ｂの反回転軸部１１４ａ側）に設けられている。回転軸部１１４ｃは、支持プレート１２３により軸支されている。

　支持プレート１２３は、ＸＸ方向に直交する方向に拡がる円環状の板状部と、板状部の内周縁から図示右方に突出した円筒部を有している。この円筒部の内周面に回転軸部１１４ｃを回転可能に支持する軸受部１２３ａが設けられている。

　圧縮機部１２の図示右方には、フロントハウジング１２６が配設されている。フロントハウジング１２６は、比較的浅い有底円筒状に形成されている。フロントハウジング１２６の内部空間（支持プレート１２３とフロントハウジング１２６とにより形成される空間）は、吐出室１２６ａとなっている。

　モータハウジング１１１の円筒部１１１ａの図示上部には、円筒部１１１ａを径方向に貫通する吸入ポート１１１ｃが形成されている。吸入ポート１１１ｃは、例えば図示を省略した接続冷媒配管からモータハウジング１１１内へ低温低圧の冷媒を導入するためのポートである。

　支持プレート１２２には、モータハウジング１１１内の低圧冷媒を圧縮室１２１ａへ吸入するための吸入孔１２２ｂが形成されている。一方、支持プレート１２３には、圧縮室１２１ａで圧縮された高温高圧の冷媒を吐出室１２６ａへ吐出するための吐出孔１２３ｂが形成されている。

　吐出室１２６ａ内には、圧縮室１２１ａ内の圧力が所定圧力に到達した際に開弁して吐出孔１２３ｂを開く吐出弁１２７が設けられている。吐出弁１２７は、例えば、リード弁とリード弁の過剰変位を規制してリード弁を保持するリテーナとからなる。

　フロントハウジング１２６には、底部（図示右方の壁部）をＸＸ方向に貫通する吐出ポート１２６ｂが形成されている。吐出ポート１２６ｂは、吐出室１２６ａ内の高温高圧の冷媒を、例えば図示を省略した接続冷媒配管へ導出するためのポートである。

　回転軸部１１４ｃの図示右方端部は、吐出室１２６ａ内にまで突出している。回転軸部１１４ｃの突出先端部分には、バランサ１１４ｇが設けられている。バランサ１１４ｇは、ロータ１１３に取り付けられたバランサ１１３ａ、１１３ｂとともに、電動圧縮機１０の回転体の回転バランスをとるために設けられている。ここで、回転体とは、ロータ１１３、クランクシャフト１１４、および、圧縮機部１２のロータ１２４からなる構成である。

　上述した構成の電動圧縮機１０の作動について簡単に説明する。まず、駆動回路部１３が電源投入されて、モータ部１１のコイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイル）１１２ｂに対して三相の駆動電流を流す。これに伴って、コア部１１２ａから回転磁界が発生するため、ロータ１１３に対して回転力が発生する。これにより、ロータ１１３がクランクシャフト１１４とともに回転する。したがって、圧縮機部１２は、クランクシャフト１１４からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入する。

　このとき、蒸発器側からの吸入冷媒は、吸入ポート１１１ｃからモータハウジング１１１内へ流入する。この吸入冷媒は、モータハウジング１１１内を流れて、吸入孔１２２ｂを介して圧縮室１２１ａ内へ流入する。吸入冷媒は、圧縮室１２１ａで圧縮され、吐出孔１２３ｂを介して吐出室１２６ａへ流出する。この吐出冷媒は、吐出ポート１２６ｂを介して放熱器側へ吐出される。

　一方、駆動回路部１３は、その作動に伴って熱を発生する。駆動回路部１３が発した熱は、モータハウジング１１１内を流通する冷媒に伝わる。これにより、吸入冷媒によって駆動回路部１３が冷却される。

　このとき、コイル１１２ｂも、三相の駆動電流の通電に伴って熱を発生する。コイル１１２ｂから発生した熱は、直接もしくはコア部１１２ａを介してモータハウジング１１１内を流れる冷媒に伝わる。これにより、コア部１１２ａおよびコイル１１２ｂを吸入冷媒により冷却することができる。

　次に、駆動回路部１３の構成について説明する。駆動回路部１３は、モータハウジング１１１内において、図示左方（モータ部１１の反圧縮機部側）に配設されている。図２に示すように、駆動回路部１３（駆動装置、所謂インバータ装置）は、インバータ回路１３１を有し、インバータ回路１３１の動作によりモータ部１１を駆動する。

　電動圧縮機１０は、例えば二酸化炭素等を冷媒とする車両用空調装置のヒートポンプサイクル中に配設される圧縮機であり、内蔵する例えば同期モータからなるモータ部１１により負荷としての圧縮機部１２を駆動する。電動圧縮機１０は、圧縮機部１２において、気相冷媒を圧縮して（例えば二酸化炭素冷媒であれば臨界圧力以上まで圧縮して）吐出する電動コンプレッサである。本実施形態のモータ部１１は、例えば、磁石を埋設したロータ１１３を回転駆動する４極３相コイルを有する同期モータである。

　図２に示す直流電源１は、例えば２８８Ｖの電圧を出力可能な高電圧バッテリからなる直流電圧の供給源である。直流電源１からインバータ回路１３１へ延びる一対の母線２には、高電圧リレーシステム３が配設されている。高電圧リレーシステム３は、複数のリレーと抵抗体とにより構成されている。高電圧リレーシステム３は、高電圧を印加するときに、抵抗体を有する経路で電圧印加を開始した後に抵抗体を有しない経路に切り替えを行うことで、母線２に突入電流が流れないようにする機能を有している。

　また、高電圧リレーシステム３は、電動圧縮機１０等に異常状態が検知された場合には、給電経路を遮断するようになっている。

　図２に示すように、直流電源１からインバータ回路１３１への電力供給経路である一対の母線２間には、平滑手段としての平滑コンデンサ４が介設されている。平滑コンデンサ４は、母線２に対してインバータ回路１３１と並列に接続された電気装置（他装置）９の影響により変動する電圧を平滑にするために設けられている。ここで、電気装置９としては、車両走行用モータ駆動装置、充電装置、降圧ＤＣ／ＤＣ変換装置等が挙げられる。

　例えば、車両に複数のモータ駆動装置が搭載されており、電気装置９が車両走行用モータ駆動装置である場合には、直流電源１から給電されるモータ駆動装置のうち、電気装置９が主たる駆動装置である。一方、インバータ回路１３１を含む駆動回路部１３が従たる駆動装置である。ここで、主たる駆動装置とは、例えば、従たる駆動装置よりも、直流電源１から給電される入力電力が大きい装置である。また、主たる駆動装置は、両駆動装置への給電が困難なときに、優先的に給電が行われる装置となる場合がある。

　このように、電気装置９への入力電力が、電動圧縮機１０への入力電力に対して、例えば一桁以上（１０倍以上）大きいような場合には、電気装置９の影響により、直流電源１から母線２を介してインバータ回路１３１へ印加される電圧の変動が大きくなり易い。平滑コンデンサ４は、この電圧変動を抑制するために設けられている。

　一対の母線２間には、駆動回路部１３の一部を構成するコンデンサ１３２、１３４および抵抗１３３が介設されている。コンデンサ１３２、１３４は、インバータ回路１３１のスイッチング素子１３１ａのスイッチングに伴って発生するサージやリプルを吸収するために設けられている。

　コンデンサ１３４は、高周波ノイズを吸収可能なコンデンサである。コンデンサ１３４に対し、周波数が低いノイズを吸収可能とするために、コンデンサ１３２には、直列に抵抗１３３を配設している。駆動回路部１３の平滑機能部の構成は、コンデンサ１３２、１３４および抵抗１３３からなる構成に限定されるものではない。例えば、コンデンサ１３２、１３４と並列に、平滑機能を有するコンデンサをさらに追加するものであってもよい。

　インバータ回路１３１は、モータ部１１のステータコイル（図１のコイル１１２ｂ）に対応したＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分のアームからなり、母線２を介して入力された直流電圧をＰＷＭ変調により交流に変換して出力するものである。

　Ｕ相アームは、スイッチング素子１３１ａと還流用のダイオードとを逆並列接続した図示上方の上アームと、同じくスイッチング素子１３１ａとダイオードとを逆並列接続した図示下方の下アームとを直列接続して構成されている。この上アームと下アームとの接続部から延出した出力線１３５がコイル（具体的には、Ｕ相コイル）１１２ｂに接続されている。Ｖ相アームおよびＷ相アームも、Ｕ相と同様に、スイッチング素子とダイオードとにより構成され、上アームと下アームとの接続部から延出した出力線１３５がコイル（具体的には、Ｖ相コイルおよびＷ相コイル）１１２ｂに接続されている。

　スイッチング素子１３１ａには、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の素子を用いることができる。また、スイッチング素子とダイオードとからなるアームを、例えばＩＧＢＴと逆導通用ダイオードとを１チップに集積したパワー半導体であるＲＣＩＧＢＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子としてもかまわない。

　制御手段である制御回路部１３７は、演算処理部を構成するマイクロコンピュータ、電流検出機能部、駆動ドライバ部等を有している。制御回路部１３７は、インバータ回路１３１の各スイッチング素子１３１ａのスイッチング動作制御を行って、モータ部１１の駆動を制御する。制御回路部１３７は、母線２に設けられた電流検出部１３６で検出したモータコイル電流値情報等を入力し、これらに基づいて、各種制御演算等を実行して、スイッチング信号であるノッチ波を生成しインバータ回路１３１へ出力する。

　図１に示す駆動回路部１３は、図２に示した構成の駆動回路部１３を回路基板１３ａの表面や内部等に形成したものである。回路基板１３ａは、絶縁材層を複数積層して一体化した多層基板（例えば４層基板）であり、基板表面や基板内部に導体パターンが形成されている。回路基板１３ａは、導体パターンに電気的に接続された内蔵素子１３ｂや表面実装素子１３ｃを備えている。

　図１に示すように、回路基板１３ａの図示左方面には、表面実装素子１３ｃであるコンデンサ１３４や制御回路部１３７を構成する素子が設けられている。また、回路基板１３ａの図示右方面には、リードにより導体パターンに電気的に接続されたスイッチング素子１３１ａ、コンデンサ１３２、抵抗１３３等が設けられている。なお、回路基板１３ａへのリード接続部位の周囲には、図示を省略した表面実装素子が配設されている。

　スイッチング素子１３１ａは、平板状の素子本体が回路基板１３ａと平行に拡がるように設けられている。スイッチング素子１３１ａの背面（図示右面、反回路基板１３ａ側の面）には、絶縁放熱板１３ｄが配設されている。絶縁放熱板１３ｄは、例えば窒化アルミニウムもしくはアルミナ等のセラミック材により形成されている。

　コンデンサ１３２および抵抗１３３は、素子本体の厚さ方向がモータ部１１の径方向（ＸＸ方向に直交する方向）となるように配設されている。コンデンサ１３２の図示上面および抵抗１３３の図示下面（いずれもモータ部１１の径外方向側の面）には、絶縁放熱板１３ｄが配設されている。コンデンサ１３２および抵抗１３３は、その長手方向がＸＸ方向と一致するように配設することが好ましい。

　上述した各素子が実装された回路基板１３ａを備えた駆動回路部１３は、表面の全域を覆うように形成された保護部材１３ｍ（保護材層に相当）を有している。保護部材１３ｍは、例えばエポキシ樹脂からなり、素子実装された回路基板１３ａを樹脂モールド（例えばインサート成形）することにより形成されている。

　保護部材１３ｍは、駆動回路部１３の電気回路を冷媒から隔絶して保護するためのものである。したがって、絶縁放熱板１３ｄの反素子側表面は、保護部材１３ｍから露出していてもかまわない。

　表面に保護部材１３ｍが形成された駆動回路部１３は、全体の形状（外形）が段付き円柱形状をなしており、本体部１３Ｅ、第１突出部１３Ｆおよび第２突出部１３Ｇからなる。図示左方に配置された本体部１３Ｅは、内部に回路基板１３ａが配設されており、ＸＸ方向に直交する方向に拡がっている。本体部１３Ｅは、一部がエンドハウジング１１１ｂの凹部内に配設されており、残部は円筒部１１１ａ内に配設されている。

　本体部１３Ｅの図示右面の中央部からＸＸ方向に突出した第１突出部１３Ｆは、内部にスイッチング素子１３１ａが配設されている。また、第１突出部１３Ｆの先端面の中央部からＸＸ方向に更に突出した第２突出部１３Ｇは、内部にコンデンサ１３２および抵抗１３３が配設されている。

　本体部１３Ｅは、モータハウジング１１１内の図示最左方に配設されている。本体部１３Ｅの図示右面の外周縁部には、ステータ１１２（具体的にはボビン１１２ｄの端面）が当接している。

　第１突出部１３Ｆおよび第２突出部１３Ｇは、ステータ１１２の内方に配設されている。すなわち、第１突出部１３Ｆおよび第２突出部１３Ｇは、ＸＸ方向における位置がステータ１１２と重なるように配設されている。第１突出部１３Ｆの図示右面は、ロータ１１３の図示左面と、間隔を空けて対向している。

　また、第２突出部１３Ｇは、回転軸部１１４ａの凹部１１４ｆ内に配設されている。第２突出部１３Ｇは、ロータ１１３およびクランクシャフト１１４と干渉しないように配設されている。

　スイッチング素子１３１ａ、コンデンサ１３２および抵抗１３３は、比較的発熱量が大きい発熱素子である。これらの発熱素子は、第１突出部１３Ｆおよび第２突出部１３Ｇに配設されている。また、コンデンサ１３２および抵抗１３３は、比較的大型の発熱素子である。発熱する大型部品であるコンデンサ１３２および抵抗１３３は、第２突出部１３Ｇに配設されている。

　上述の構成および作動によれば、圧縮機部１２を駆動するモータ部１１は、回転磁界を生成するステータ１１２と、回転磁界によってステータ１１２の内側で回転軸線を中心に回転するロータ１１３と、を有している。そして、駆動回路部１３は、回転軸線の方向（ＸＸ方向）における位置がステータ１１２と重なるようにステータ１１２の内方に配設されている。別の言い方をすれば、回転軸線の方向における駆動回路部１３の軸線方向範囲と、ステータ１１２の軸線方向範囲とが部分的に重なるように、駆動回路部１３の一部（具体的には、第１突出部１３Ｆおよび第２突出部１３Ｇ）が、ステータ１１２の径方向内側に配設されている。

　これによると、駆動回路部１３をモータ部１１のステータ１１２内方に配設することができる。したがって、電動圧縮機１０の回転軸線の方向（ＸＸ方向）の寸法を、モータ部の軸線方向端部よりも外方のみに駆動回路部を配設した場合よりも、短くすることができる。このようにして、電動圧縮機１０の体格を小さくすることができる。

　また、モータ部１１は、ロータ１１３が固定されて回転軸線を中心に回転する回転軸部１１４ａを有している。回転軸部１１４ａは、回転軸線の方向においてロータ１１３の固定部位を挟んだ両端側のうち、一端側（図１図示右方側）に圧縮機部１２が係合するとともに、この一端側のみが回転可能に支持されている。そして、駆動回路部１３は、回転軸部１１４ａの他端側（図示左方側）に配設されている。

　これによると、ロータ１１３とともに回転する回転軸部１１４ａは、圧縮機部１２が配設された一端側のみが軸支されており、他端側を軸支する軸受構造を必要としない。したがって、この軸受構造が不要であることによる余裕スペースを利用して、駆動回路部１３をモータ部１１のステータ１１２内方に容易に配設することができる。このようにして、電動圧縮機１０の体格を確実に小さくすることができる。

　また、回転軸部１１４ａには、上記他端側の端面１１４ｅから凹んだ凹部１１４ｆが形成されており、駆動回路部１３の一部（具体的には、第２突出部１３Ｇ）は、凹部１１４ｆ内に配設されている。これによると、回転軸部１１４ａの凹部１１４ｆ内も利用して、駆動回路部１３をステータ１１２の内方に配設することができる。したがって、電動圧縮機１０の体格を一層確実に小さくすることができる。

　このように、モータ部１１の内部の空間や機能上必要のない部分に駆動回路部１３を配設することにより、電動圧縮機１０の大幅な小型化を可能としている。

　また、駆動回路部１３は、ＸＸ方向から見て、全域がステータ１１２の外周よりも内側に配設されている。したがって、電動圧縮機１０の径方向の体格が大きくなることも抑止することができる。

　また、モータ部１１は、ステータ１１２やロータ１１３を内部に収容するとともに、内部を圧縮機部１２が吸入する冷媒が流通するモータハウジング１１１を備えており、駆動回路部１３は、モータハウジング１１１内に配設されている。そして、駆動回路部１３の表面には、駆動回路部１３の電気回路を冷媒から隔絶して保護する保護部材１３ｍが形成されている。

　これによると、駆動回路部１３を圧縮機部１２が吸入する冷媒で冷却することができるとともに、駆動回路部１３の電気回路をモータハウジング１１１内を流れる冷媒から保護することができる。また、保護部材１３ｍにより、駆動回路部１３の電気回路を、冷媒とともに流れる冷凍機油からも保護することができる。

　駆動回路部１３が冷媒や冷凍機油から電気回路を保護する保護材層を有することにより、吸入冷媒が流通するモータハウジング１１１内に駆動回路部１３を配設することが可能である。これにより、ステータ１１２の内方への駆動回路部１３の配設が容易となっている。

　また、スイッチング素子１３１ａ、コンデンサ１３２および抵抗１３３を、回路基板１３ａの図１図示右面に実装して、第１、第２突出部１３Ｆ、１３Ｇ内に設けている。これにより、発熱素子であるスイッチング素子１３１ａ、コンデンサ１３２および抵抗１３３を、吸入冷媒により容易に冷却することができる。

　また、発熱素子の中でも比較的大型の部品であるコンデンサ１３２および抵抗１３３は、第２突出部１３Ｇ内に設け、回転軸部１１４ａの凹部１１４ｆ内に位置するようにしている。この構成は、電動圧縮機１０の回転軸線の方向（ＸＸ方向）の体格の小型化に大きく寄与している。また、この構成により、発熱する大型部品を確実に冷却することが可能となっている。

　駆動回路部１３に用いられる素子のうち、単位表面積あたりの発熱量が大きい素子ほど、ステータ１１２の内側におけるＸＸ方向の突設量が大きくなるように（配設位置が図１図示右方となるように）、駆動回路部１３を構成することが好ましい。

　（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態について図３および図４に基づいて説明する。

　第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、保護材層が駆動回路部の表面の一部のみを覆っている点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

　図３に示すように、本実施形態の一例では、駆動回路部２１３は、表面の一部（具体的には、回路基板１３ａの片側の表面）を覆うように形成された保護部材２１３ｍ（保護材層に相当）を有している。保護部材２１３ｍは、例えばエポキシ樹脂からなり、素子実装された回路基板１３ａの片面側（図示右方面）のみを樹脂モールドすることにより形成されている。

　保護部材２１３ｍが形成された駆動回路部２１３は、全体の形状が段付き円柱形状をなしており、本体部１３Ｅおよび第１突出部１３Ｆからなる。保護部材２１３ｍの外周面とエンドハウジング１１１ｂの内周面との間には、例えば圧接状態により全周に亘ってシール構造が形成されている。

　また、図４に示す変形例では、保護部材２１３ｍの外周面と円筒部１１１ａの内周面との間には、例えば圧接状態により全周に亘ってシール構造が形成されている。

　図３および図４に例示した電動圧縮機では、回転軸部１１４ａに拡径部１１４ｄおよび凹部１１４ｆを形成しておらず、駆動回路部２１３に第２突出部１３Ｇを形成していないが、これに限定されるものではない。例えば、第１の実施形態と同様の構成としてもかまわない。

　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、保護部材２１３ｍを、電気回路を冷媒から保護する必要のある駆動回路部２１３の一部のみに設けているので、駆動回路部２１３を軽量化することが可能である。

　（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態について図５および図６に基づいて説明する。

　第３の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、駆動回路部の形態が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第３の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

　図５に示すように、本実施形態の一例では、駆動回路部１３は、全体の形状が段付き円柱形状をなしており、本体部１３Ｅおよび第１突出部１３Ｆからなる。本体部１３Ｅは、全体がエンドハウジング１１１ｂの凹部内に配設されており、駆動回路部１３は、エンドハウジング１１１ｂにより支持されている。

　また、図６に示す変形例では、駆動回路部１３は、全体の形状が段のない円柱形状をなしている。本例の駆動回路部１３は、エンドハウジング１１１ｂの図示右面に係止して、エンドハウジング１１１ｂにより支持されている。本例の駆動回路部１３は、ＸＸ方向から見て、全域がステータ１１２の内周よりも径方向内側に配設されている。

　なお、図５に例示した電動圧縮機では、回転軸部１１４ａに拡径部１１４ｄおよび凹部１１４ｆを形成しておらず、駆動回路部１３に第２突出部１３Ｇを形成していないが、これに限定されるものではない。例えば、第１の実施形態と同様の構成としてもかまわない。また、図６に例示した電動圧縮機では、回転軸部１１４ａに拡径部１１４ｄおよび凹部１１４ｆを形成しておらず、駆動回路部１３に第１、第２突出部１３Ｆ、１３Ｇを形成していないが、これに限定されるものではない。例えば、第１の実施形態と同様の構成としてもかまわない。

　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態について図７および図８に基づいて説明する。

　第４の実施形態は、前述の第３の実施形態に対して、ステータコイルと駆動回路部との接続構成を省略せずに説明する点が異なる。なお、第１、第３の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１、第３の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第４の実施形態において説明しない他の構成は、第１、第３の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

　図７に示すように、本実施形態の一例では、第３の実施形態の図６に例示した電動圧縮機に対し、駆動回路部１３の保護部材１３ｍが図示上方に向かって突出しており、この突出部１３ｎの図示右面にボビン１１２ｄが接している。突出部１３ｎは、ＸＸ方向におけるステータ１１２の投影範囲内に配置されている。

　ボビン１１２ｄに巻回された導体線１１２ｗよりなるコイル１１２ｂから、導体線１１２ｗの複数の延出部１１２ｃが引き出されている。コイル１１２ｂから延出された複数の延出部１１２ｃは、上記した突出部１３ｎの内部にまで延びており、駆動回路部１３の導体パターンと接続している。延出された導体線１１２ｗの延出部１１２ｃは、図２に示した出力線１３５に相当する。

　また、図８に示す変形例では、突出部１３ｎを含む駆動回路部１３が、エンドハウジング１１１ｂの凹部内に収容された例を示している。図８に示した例では、突出部１３ｎにボビン１１２ｄは接していないが、突出部１３ｎにボビン１１２ｄが接するものであってもよい。

　なお、図７および図８に例示した電動圧縮機では、回転軸部１１４ａに拡径部１１４ｄおよび凹部１１４ｆを形成しておらず、駆動回路部１３に第２突出部１３Ｇを形成していないが、これに限定されるものではない。例えば、第１の実施形態と同様の構成としてもかまわない。

　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　また、ステータ１１２は、コア部１１２ａと、コア部１１２ａに巻回された導体線１１２ｗからなるコイル１１２ｂと、を有している。そして、導体線１１２ｗの延出部１１２ｃは、コイル１１２ｂから保護部材１３ｍの内部にまで延出し、該延出部１１２ｃを介して駆動回路部１３とコイル１１２ｂとを電気的に接続している。

　これによると、駆動回路部１３とコイル１１２ｂとの電気的接続を、コネクタを用いることなく行うことができる。したがって、電動圧縮機の体格をより一層確実に小さくすることができる。

　（第５の実施形態）
　次に、第５の実施形態について図９および図１０に基づいて説明する。

　第５の実施形態は、前述の第１の実施形態に対して、圧縮機部を多段式圧縮機構とした点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第５の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

　図９に示すように、本実施形態の一例の圧縮機部５１２は、例えば、２つのスクロール式の回転式圧縮機構からなる２段圧縮機構をなしている。圧縮機部５１２は、ロータ５１２４と支持プレート５１２３との間に低段圧縮室５１２ａが形成されるとともに、ロータ５１２４と支持プレート５１２２との間に高段圧縮室５１２ｂ（最終段の圧縮室に相当）が形成されている。

　支持プレート５１２３とフロントハウジング５１２６との間には、低段圧縮室５１２ａで圧縮された冷媒が吐出される中間圧室５１２６ａが形成されている。中間圧室５１２６ａには、低段圧縮室５１２ａ内の圧力が所定の中間圧力に到達した際に開弁して中間圧室５１２６ａへの低段吐出孔を開く低段吐出弁５１２７が設けられている。低段吐出弁５１２７は、例えば、リード弁とリード弁の過剰変位を規制してリード弁を保持するリテーナとからなる。

　フロントハウジング５１２６には、中間圧のインジェクション冷媒を中間圧室５１２６ａに導入する中間圧吸入ポート５１２６ｂが設けられている。モータハウジング１１１内には、支持プレート５１２２に接合された仕切部材５１２２ｃが配設されている。支持プレート５１２２と仕切部材５１２２ｃとの間の空間が、吐出室１２６ａとなっている。吐出室１２６ａに配設された吐出弁１２７は、高段吐出弁である。

　圧縮機部５１２では、冷凍サイクルの蒸発器側からの低圧冷媒が吸入ポート１１１ｃを介してモータハウジング１１１内へ流入し、低段圧縮室５１２ａで中間圧にまで圧縮されて中間圧室５１２６ａへ吐出される。中間圧室５１２６ａでは、低段圧縮室５１２ａから中間圧室５１２６ａへ吐出された冷媒に、冷凍サイクル側から中間圧吸入ポート５１２６ｂを介して流入するインジェクション冷媒が合流する。中間圧冷媒は高段圧縮室５１２ｂで高圧にまで圧縮されて、吐出室１２６ａ内へ吐出される。吐出室１２６ａの高圧冷媒は吐出ポート１２６ｂを介して冷凍サイクルの放熱器側へ吐出される。

　図９に示した電動圧縮機では、駆動回路部１３は、高段圧縮室５１２ｂで圧縮される前、かつ、低段圧縮室５１２ａで圧縮される前の冷媒が流通する部位に配設されている。

　また、図１０に示す変形例では、圧縮機部５１２における低段圧縮室５１２ａと高段圧縮室５１２ｂとの位置関係が、図９に例示した圧縮機部とは逆になっている。そして、モータハウジング１１１の内部空間が中間圧室５１２６ａとなっており、支持プレート５１２３とフロントハウジング５１２６との間の空間が吐出室１２６ａとなっている。

　図１０に示した電動圧縮機では、駆動回路部１３は、高段圧縮室５１２ｂで圧縮される前の中間圧冷媒が流通する部位に配設されている。

　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　また、圧縮機部５１２は、２つの圧縮室５１２ａ、５１２ｂで冷媒を段階的に昇圧する２段圧縮機構をなしており、駆動回路部１３は、最終段の高段圧縮室５１２ｂに吸入される前の冷媒が流通する部位に配設されている。

　最終段の高段圧縮室５１２ｂに吸入される前の冷媒は、圧縮機部５１２から吐出される吐出冷媒よりも低温低圧である。これにより、本実施形態の各例では、吐出冷媒よりも低温低圧である吸入冷媒もしくは中間圧冷媒により、駆動回路部１３を冷却することができる。

　上記２例の圧縮機部５１２は、２段圧縮機構であったが、これに限定されるものではない。３段以上の圧縮機構であってもかまわない。

　すなわち、圧縮機部は、複数の圧縮室で冷媒を段階的に昇圧する多段圧縮機構をなしており、駆動回路部は、複数の圧縮室のうち最終段の圧縮室に吸入される前の冷媒が流通する部位に配設されているものであればよい。

　多段圧縮機構の最終段の圧縮室に吸入される前の冷媒は、圧縮機部に吸入される吸入冷媒、もしくは、吸入冷媒よりも高圧で圧縮機部からの吐出冷媒よりも低圧である中間圧冷媒である。したがって、最終段の圧縮室に吸入される前の冷媒は、圧縮機部から吐出される吐出冷媒よりも低温低圧である。これにより、吐出冷媒よりも低温低圧である吸入冷媒もしくは中間圧冷媒により、駆動回路部を冷却することができる。

　本実施形態の圧縮機部５１２は、スクロール式の回転圧縮機構であったが、これに限定されるものではない。例えば、偏心ロータを回転する回転式の圧縮機構であってもよいし、往復式圧縮機構であってもかまわない。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

　上記各実施形態では、駆動回路部の一部が、ＸＸ方向においてステータ１１２と重なるようにステータ１１２の内方に配設されていたが、駆動回路部の全てが、ＸＸ方向においてステータ１１２と重なるようにステータ１１２の内方に配設されるものであってもよい。別の言い方をすれば、回転軸線の方向における駆動回路部の軸線方向範囲の少なくとも一部が、ステータ１１２の軸線方向範囲内に含まれるように、駆動回路部を、ステータ１１２の径方向内側に配設すればよいのである。そして、回転軸線の方向における駆動回路部の軸線方向範囲全体が、ステータ１１２の軸線方向範囲内に含まれるように、駆動回路部を、ステータ１１２の径方向内側に配設してもよい。

　また、上記各実施形態では、モータ部１１のロータ１１３とともに回転する回転軸部１１４ａは、圧縮機部１２が配設された一端側のみが軸支された片側支持構造であったが、これに限定されるものではない。例えば、回転軸部のロータ固定位置を挟んだ両側を軸受部で支持する両側支持構造であってもかまわない。

　また、上記各実施形態では、駆動回路部の表面に形成する保護材層をモールド樹脂からなる保護部材としていたが、これに限定されるものではない。例えば、保護材層を、ポッティングやコーティングで形成するものであってもかまわない。

　また、上記各実施形態では、モータハウジング１１１内への冷媒の吸入ポート１１１ｃを、圧縮機部の近傍に形成していたが、これに限定されるものではない。例えば、モータハウジング１１１のステータ１１２よりも反圧縮機部側に吸入ポートを設け、ステータ１１２とロータ１１３との間をＸＸ方向に冷媒を積極的に通過させるものであってもよい。

　また、上記各実施形態では、モータハウジング１１１内に吸入冷媒を通過させていたが、これに限定されるものではない。例えば、モータハウジング内を冷媒通路としない構成であってもかまわない。
 

Claims (6)

1. 　冷媒を吸入圧縮する圧縮機部（１２、５１２）と、
   　前記圧縮機部（１２、５１２）を駆動する電動モータ（１１）と、
   　前記電動モータ（１１）を駆動する駆動回路部（１３、２１３）と、を備え、
   　前記電動モータ（１１）は、回転磁界を生成するステータ（１１２）と、前記回転磁界によって前記ステータ（１１２）の内側で回転軸線を中心に回転するロータ（１１３）と、を有しており、
   　前記駆動回路部（１３、２１３）は、前記回転軸線の方向（ＸＸ）における位置が前記ステータ（１１２）と重なるように前記ステータ（１１２）の内方に配設されている電動圧縮機。
2. 　前記電動モータ（１１）は、前記ロータ（１１３）が固定されて前記回転軸線を中心に回転する回転軸部（１１４ａ）を有しており、
   　前記回転軸部（１１４ａ）は、前記回転軸線の方向（ＸＸ）において前記ロータ（１１３）の固定部位を挟んだ両端側のうち、一端側に前記圧縮機部（１２、５１２）が係合するとともに、前記一端側のみが回転可能に支持されており、
   　前記駆動回路部（１３、２１３）は、前記回転軸部（１１４ａ）の他端側に配設されている請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 　前記電動モータ（１１）を内部に収容するとともに、内部を前記圧縮機部（１２、５１２）が吸入する前記冷媒が流通するモータハウジング（１１１）を備え、
   　前記駆動回路部（１３、２１３）は、前記モータハウジング（１１１）内に配設されており、
   　前記駆動回路部（１３、２１３）の表面には、前記駆動回路部（１３、２１３）の電気回路を前記冷媒から隔絶して保護する保護材層（１３ｍ）が形成されている請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 　前記回転軸部（１１４ａ）には、前記他端側の端面（１１４ｅ）から凹んだ凹部（１１４ｆ）が形成されており、
   　前記駆動回路部（１３、２１３）の一部が、前記凹部内に配設されている請求項３に記載の電動圧縮機。
5. 　前記ステータ（１１２）は、コア部（１１２ａ）と、前記コア部（１１２ａ）に巻回された導体線（１１２ｗ）からなる少なくとも１つのコイル（１１２ｂ）と、を有し、
   　前記導体線（１１２ｗ）の複数の延出部（１１２ｃ）は、前記少なくとも１つのコイル（１１２ｂ）から前記保護材層（１３ｍ）の内部にまで延出されて、前記複数の延出部（１１２ｃ）を介して前記駆動回路部（１３、２１３）と前記少なくとも１つのコイル（１１２ｂ）とを電気的に接続している請求項３または請求項４に記載の電動圧縮機。
6. 　前記圧縮機部（１２、５１２）は、複数の圧縮室（５１２ａ、５１２ｂ）で前記冷媒を段階的に昇圧する多段圧縮機構をなしており、
   　前記駆動回路部（１３、２１３）は、前記複数の圧縮室（５１２ａ、５１２ｂ）のうち最終段の前記圧縮室（５１２ｂ）に吸入される前の前記冷媒が流通する部位に配設されている請求項３ないし請求項５のいずれか1つに記載の電動圧縮機。

Images