WO2024237017A1 - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

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WO2024237017A1
WO2024237017A1 PCT/JP2024/015682 JP2024015682W WO2024237017A1 WO 2024237017 A1 WO2024237017 A1 WO 2024237017A1 JP 2024015682 W JP2024015682 W JP 2024015682W WO 2024237017 A1 WO2024237017 A1 WO 2024237017A1
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WO
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rotating shaft
inverter
housing
rotor
bearing
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PCT/JP2024/015682
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English (en)
French (fr)
Inventor
美早子 猿橋
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents

Definitions

  • the present invention relates to an inverter-integrated electric compressor.
  • a conventional electric compressor is an inverter-integrated electric compressor.
  • a metal rotating shaft drive shaft
  • an electric motor that rotates the rotating shaft
  • a compression mechanism driven by the rotation of the rotating shaft and an inverter that drives the electric motor are often integrated into a metal housing.
  • the present invention aims to provide an inverter-integrated electric compressor that can suppress or prevent electrolytic corrosion of metal bearings that rotatably support a rotating shaft to which an electric motor rotor is fixed.
  • an inverter-integrated electric compressor includes a conductive rotating shaft, an electric motor that rotates the rotating shaft, a compression mechanism that is driven by the rotation of the rotating shaft to compress a fluid, an inverter that drives the electric motor, and a conductive housing that accommodates these.
  • the housing has a first partition that separates the inverter from the electric motor, and a second partition that separates the electric motor from the compression mechanism.
  • the electric motor includes a stator fixed to the housing and a rotor fixed to the rotating shaft.
  • the rotating shaft is rotatably supported by a first metallic bearing held in the first partition and a second metallic bearing held in the second partition.
  • An insulating layer is provided between the rotating shaft and the rotor.
  • an inverter-integrated electric compressor that can suppress or prevent electrolytic corrosion of the bearings that rotatably support the rotating shaft to which the rotor of the electric motor is fixed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an inverter-integrated electric compressor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a rotating shaft and a rotor of an electric motor.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating an example of a principle of generation of a shaft voltage due to electrostatic capacitance inside an electric motor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the schematic configuration of an inverter-integrated electric compressor (hereinafter simply referred to as "electric compressor") according to one embodiment of the present invention.
  • the electric compressor 10 according to the embodiment is configured to be incorporated, for example, in a refrigerant circuit of a vehicle air conditioner, and to compress, pressurize and discharge the gaseous refrigerant (i.e., fluid) flowing through the refrigerant circuit.
  • the gaseous refrigerant flowing through the refrigerant circuit may contain a lubricant.
  • the left side in FIG. 1 will be referred to as the front side of the electric compressor 10, the right side in FIG. 1 as the rear side of the electric compressor 10, the upper side in FIG. 1 as the upper side of the electric compressor 10, and the lower side in FIG. 1 as the lower side of the electric compressor 10.
  • terms such as “first” and “second” are used simply to distinguish between similar elements and do not limit the elements to which they are attached.
  • the electric compressor 10 includes a housing 20, a rotating shaft 30, an electric motor 40 that rotates the rotating shaft 30, a compression mechanism 50 that is driven by the rotation of the rotating shaft 30 to compress a gas refrigerant (fluid), and an inverter 60 that supplies power to the electric motor 40 to drive the electric motor 40.
  • the rotating shaft 30, the electric motor 40, the compression mechanism 50, and the inverter 60 are contained in the housing 20.
  • a scroll compression mechanism is used as the compression mechanism 50, and the compression mechanism 50 includes a fixed scroll 51 fixed to the housing 20, and a movable scroll 52 that revolves around the fixed scroll 51.
  • the housing 20 is made of, for example, metal and is conductive.
  • the housing 20 includes a front housing 21, a cover member 22, a center housing 23, and a rear housing 24 as housing components. These housing components are fastened together by fasteners (not shown) to form the housing 20 of the electric compressor 10.
  • fasteners not shown
  • the housing 20 can be formed from any combination of housing components.
  • the front housing 21 has a cylindrical first peripheral wall portion 211 that extends forward and backward.
  • the front end surface of the first peripheral wall portion 211 is the front end surface of the front housing 21, and the rear end surface of the first peripheral wall portion 211 is the rear end surface of the front housing 21.
  • the inside of the first peripheral wall portion 211 is partitioned by a first partition portion 212 into a front inverter accommodating space in which the inverter 60 is accommodated, and a rear motor accommodating space in which the electric motor 40 is accommodated.
  • the first partition portion 212 of the front housing 21 i.e., the housing 20 partitions the electric motor 40 and the inverter 60 within the housing 20.
  • a first bearing retaining portion 213 is formed in the first partition portion 212.
  • the first bearing retaining portion 213 is provided in approximately the center of the first partition portion 212 in the radial direction.
  • the first bearing retaining portion 213 is formed in a cylindrical shape and protrudes rearward from the rear surface of the first partition portion 212, i.e., into the motor accommodating space.
  • a first bearing 25 made of metal is retained in the first bearing retaining portion 213.
  • the first bearing 25 is a rolling bearing and includes an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements arranged between them.
  • the sliding portion of the first bearing 25 can be lubricated by a lubricant applied in advance and/or a lubricant contained in the gas refrigerant.
  • a cover member 22 is joined to the front end face of the front housing 21. This closes off the inverter accommodating space to form an inverter accommodating chamber.
  • the front end face of the center housing 23 is joined to the rear end face of the front housing 21. Furthermore, sealing members can be arranged between the front housing 21 and the cover member 22, and between the front housing 21 and the center housing 23, as necessary.
  • the center housing 23 has a cylindrical second peripheral wall portion 231 that extends forward and backward.
  • the front end surface of the second peripheral wall portion 231 is the front end surface of the center housing 23, and the rear end surface of the second peripheral wall portion 231 is the rear end surface of the center housing 23.
  • the inside of the second peripheral wall portion 231 is partitioned by a second partition portion 232 into a front connection space that is connected to the motor housing space of the front housing 21, and a rear compression mechanism housing space in which the compression mechanism 50 is housed.
  • the second partition portion 232 of the center housing 23 i.e., the housing 20 partitions the electric motor 40 and the compression mechanism 50 within the housing 20.
  • the second partition wall portion 232 has a hollow protruding portion 233 having a cylindrical shape with a bottom.
  • the bottom of the hollow protruding portion 233 faces forward, and protrudes forward, i.e., toward the motor housing space, relative to other portions of the second partition wall portion 232.
  • the hollow protruding portion 233 is provided at approximately the center in the radial direction of the second partition wall portion 232 so as to face the first bearing retaining portion 213 provided in the first partition wall portion 212 of the front housing 21.
  • a shaft insertion hole 234 through which the rotating shaft 30 is inserted is formed in the front flat portion (bottom of the cylindrical shape with a bottom) of the hollow protruding portion 233.
  • a second bearing retaining portion 235 is formed inside the hollow protruding portion 233.
  • the second bearing retaining portion 235 is provided on the compression mechanism 50 side relative to the shaft insertion hole 234.
  • the second bearing retaining portion 235 retains the second bearing 26 made of metal.
  • the second bearing 26 is a rolling bearing, similar to the first bearing 25. Similar to the sliding portion of the first bearing 25, the sliding portion of the second bearing 26 can be lubricated by a lubricant applied in advance and/or a lubricant contained in the gas refrigerant.
  • the front end face of the rear housing 24 is joined to the rear end face of the center housing 23.
  • the rear housing 24 is formed in a cylindrical shape with a bottom, and has a cylindrical third peripheral wall portion 241 that extends in the front-to-rear direction, and a bottom wall portion 242 that closes the rear opening of the third peripheral wall portion 241.
  • the front end face, which is the opening end face of the third peripheral wall portion 241, is the front end face of the rear housing 24.
  • a recess 236 is formed on the rear end surface of the center housing 23, i.e., the rear end surface of the second peripheral wall portion 231.
  • This recess 236 can accommodate the outer edge portion of a first substrate 511 (described later) of the fixed scroll 51 that constitutes the compression mechanism 50 (scroll compression mechanism).
  • the outer edge portion of the first substrate 511 of the fixed scroll 51 is sandwiched between the center housing 23 and the rear housing 24 while being accommodated in the recess 236.
  • the fixed scroll 51 is fixed to the housing 20
  • the rear opening of the center housing 23 (second peripheral wall portion 231) is closed by the first substrate 511 of the fixed scroll 51
  • the open end surface (front opening) of the rear housing 24 (third peripheral wall portion 241) is closed by the first substrate 511 of the fixed scroll 51.
  • the rotating shaft 30 is made of, for example, metal and is conductive.
  • the rotating shaft 30 is inserted into a shaft insertion hole 234 formed in the hollow protrusion 233 of the second partition 232.
  • the rotating shaft 30 passes through the shaft insertion hole 234 and extends in the front-rear direction inside the housing 20.
  • the rotating shaft 30 is rotatably supported relative to the housing 20 by a first bearing 25 held by the first partition 212 (first bearing holding portion 213) and a second bearing 26 held by the second partition 232 (second bearing holding portion 235).
  • a shaft seal member 27 is provided to block communication between the space on the electric motor 40 side (the motor housing space) and the space on the compression mechanism 50 side (the compression mechanism housing space) via the shaft insertion hole 234 in the housing 20.
  • the shaft seal member 27 is held in a seal holder 237 formed inside the hollow protrusion 233 of the second partition wall 232.
  • the seal holder 237 is provided between the shaft insertion hole 234 and the second bearing holder 235.
  • the shaft seal member 27 is formed in an annular shape, and is configured such that the outer periphery is fixed to the seal holder 237 by, for example, press fitting, and the inner periphery is in contact (sliding contact) with the outer periphery of the rotating shaft 30.
  • the shaft seal member 27 is disposed inside the hollow protruding portion 233 of the second partition wall portion 232, closer to the electric motor 40 than the second bearing 26, and more specifically, adjacent to the shaft insertion hole 234.
  • the shaft seal member 27 seals between the electric motor 40 side and the compression mechanism 50 side in the axial direction of the rotating shaft 30, thereby blocking (substantially blocking) communication between the space on the electric motor 40 side (the motor accommodating space) and the space on the compression mechanism 50 side (the compression mechanism accommodating space) via the shaft insertion hole 234 inside the housing 20.
  • the electric motor 40 is, for example, a three-phase AC motor.
  • the electric motor 40 includes a stator 41 and a rotor 42. Both the stator 41 and the rotor 42 are electrically conductive.
  • the stator 41 is fixed to the inner circumferential surface of the first peripheral wall portion 211 of the front housing 21 (i.e., the housing 20).
  • the stator 41 includes a stator core and a stator winding. AC power is supplied to the stator winding from the inverter 60.
  • the inverter 60 is configured to convert DC power from an on-board battery (not shown) or the like into AC power and supply it to the stator winding of the stator 41.
  • the rotor 42 is disposed radially inside the stator 41 with a specified gap.
  • a permanent magnet is built into the rotor 42.
  • the rotor 42 is formed into a cylindrical shape overall, and is fixed to the rotating shaft 30 with the rotating shaft 30 inserted into its hollow portion, in other words, a through hole that passes through the rotor 42 in the front-rear direction. In other words, the rotor 42 is fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 30 and rotates integrally with the rotating shaft 30.
  • FIG. 2 is a diagram showing the rotating shaft 30 and the rotor 42 of the electric motor 40.
  • an insulating layer 35 is provided between the rotating shaft 30 and the rotor 42.
  • the insulating layer 35 may be formed of an electrically insulating resin such as a fluororesin or an epoxy resin.
  • the insulating layer 35 may have a desired thickness.
  • the rotor 42 is fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 30 by pressing the rotating shaft 30 into the through hole 42a (hollow portion) of the rotor 42, and the insulating layer 35 is formed to cover the portion of the outer peripheral surface of the rotating shaft 30 that corresponds to the rotor 42.
  • the peripheral portion 42b of the opening on the compression mechanism 50 side is chamfered more than the peripheral portion 42c of the opening on the inverter 60 side (including the case where only the peripheral portion 42b of the opening on the compression mechanism 50 side is chamfered).
  • the electric motor 40 In the electric motor 40, a magnetic field is generated in the stator 41 by power supply from the inverter 60, and a rotational force acts on the permanent magnet of the rotor 42, causing the rotor 42 to rotate, thereby rotating the rotating shaft 30.
  • the electric motor 40 is configured to be driven by the inverter 60 to rotate the rotating shaft 30.
  • the compression mechanism 50 is a scroll compression mechanism, and includes a fixed scroll 51 and a movable scroll 52 that revolves around the fixed scroll 51.
  • the fixed scroll 51 has a disk-shaped first base plate 511 and a first spiral wall 512 erected on one surface of the first base plate 511.
  • the first spiral wall 512 extends in a spiral shape (involute curve shape) on the one surface of the first base plate 511 from the inner end (start of winding) on the radially inner side to the outer end (end of winding) on the radially outer side.
  • the one surface of the first base plate 511 (the surface on which the first spiral wall 512 is erected) facing forward, the outer edge of the first base plate 511 is accommodated in the recess 236, and the fixed scroll 51 is sandwiched and fixed between the center housing 23 and the rear housing 24.
  • the movable scroll 52 has a disk-shaped second substrate 521, a second spiral wall 522 erected on one surface of the second substrate 521, and a cylindrical portion 523 formed to protrude from the other surface of the second substrate 521.
  • the second spiral wall 522 extends along a spiral shape (involute curve shape) on the one surface of the second substrate 521 from the inner end (start of winding) on the radially inner side to the outer end (end of winding) on the radially outer side.
  • the movable scroll 52 is disposed between the second partition wall portion 232 of the center housing 23 and the fixed scroll 51 with the one surface of the second substrate 521 (the surface on which the second spiral wall 522 is erected) facing rearward.
  • the movable scroll 52 is disposed opposite the fixed scroll 51 so that the second spiral wall 522 meshes with the first spiral wall 512 of the fixed scroll 51.
  • the other surface of the second substrate 521 is also referred to as the back surface of the second substrate 521 or the back surface of the movable scroll 52.
  • the movable scroll 52 is driven by a driving force transmitted via the rotating shaft 30 and the crank mechanism 70.
  • the crank mechanism 70 is a mechanism that converts the rotation of the rotating shaft 30 into an orbital motion of the movable scroll 52.
  • the driven movable scroll 52 performs an orbital motion relative to the fixed scroll 51 while its rotation is prevented by the rotation prevention mechanism 80.
  • crank mechanism 70 may have a configuration including, for example, an eccentric pin provided eccentrically with respect to the rear end of the rotating shaft 30 with respect to the rotating shaft 30, and an eccentric bushing rotatably attached to the eccentric pin and rotatably inserted into the cylindrical portion 523 via a bearing.
  • the rotation prevention mechanism 80 may have a configuration including, for example, a ring pressed into a circular hole formed in the other surface (back surface) of the second base plate 521 of the movable scroll 52, and a pin fixed to the second partition wall portion 232 of the center housing 23 and extending to the inside of the ring through the thrust plate 90.
  • the compression mechanism 50 (scroll compression mechanism) is configured to take in and compress gaseous refrigerant by the movable scroll 52 revolving around the fixed scroll 51.
  • An annular thrust plate 90 is disposed between the second base plate 521 of the movable scroll 52 and the second partition wall portion 232 of the center housing 23, and the rear surface of the second partition wall portion 232 receives the thrust force from the movable scroll 52 via the thrust plate 90.
  • the electric compressor 10 has a suction chamber H1 into which gas refrigerant (fluid) flows in from the outside, a compression chamber H2 that compresses the gas refrigerant, a discharge chamber H3 from which the gas refrigerant compressed in the compression chamber H2 is discharged, a gas-liquid separation chamber H4 that separates lubricating oil from the gas refrigerant compressed in the compression chamber H2, and a back pressure chamber H5 provided on the back side of the second base plate 521 of the movable scroll 52.
  • the suction chamber H1 is formed by the motor accommodating space of the front housing 21 and the connecting space of the center housing 23.
  • the suction chamber H1 is defined by the first peripheral wall portion 211 of the front housing 21, the first partition wall portion 212 of the front housing 21, the second peripheral wall portion 231 of the center housing 23, and the second partition wall portion 232 of the center housing 23.
  • the first peripheral wall portion 211 of the front housing 21 that defines the suction chamber H1 is formed with a suction port P1, and gas refrigerant from the outside flows into the suction chamber H1 through this suction port P1.
  • the electric motor 40 and the first bearing 25 are disposed in the suction chamber H1.
  • the center housing 23 is formed with a refrigerant passage L1 for guiding the gas refrigerant in the suction chamber H1 to the space H6 near the outer end of the compression mechanism 50 (scroll compression mechanism).
  • Compression chamber H2 is formed between the fixed scroll 51 and the movable scroll 52.
  • the compression mechanism 50 spiral compression mechanism
  • the second spiral wall 522 comes into contact with the first spiral wall 512, and a crescent-shaped sealed space is formed radially outward by the first substrate 511, the first spiral wall 512, the second substrate 521, and the second spiral wall 522, and the formed crescent-shaped sealed space moves radially inward while gradually decreasing in volume.
  • This crescent-shaped sealed space is the compression chamber H2.
  • the discharge chamber H3 is defined by the third peripheral wall portion 241 of the rear housing 24, the bottom wall portion 242 of the rear housing 24, and the first base plate 511 of the fixed scroll 51.
  • the inside of the third peripheral wall portion 241 of the rear housing 24 forms the discharge chamber H3.
  • a discharge hole L2 is formed in the radial center of the first base plate 511 of the fixed scroll 51, which connects the compression chamber H2, which has moved to the innermost position and has a smaller volume, with the discharge chamber H3.
  • a check valve (reed valve) 95 is provided in the discharge hole L2.
  • the check valve 95 is configured to allow the flow of gas refrigerant from the compression chamber H2 to the discharge chamber H3, but to prevent the flow of gas refrigerant from the discharge chamber H3 to the compression chamber H2.
  • the gas-liquid separation chamber H4 is located rearward of the discharge chamber H3. Specifically, the gas-liquid separation chamber H4 is formed in the bottom wall portion 242 of the rear housing 24 as a cylindrical space extending downward from the upper portion of the rear housing 24.
  • the discharge chamber H3 and the gas-liquid separation chamber H4 are in communication with each other via a communication hole L3.
  • An oil separator 100 that separates the lubricating oil contained in the gas refrigerant is disposed in the gas-liquid separation chamber H4.
  • a discharge port P2 that is in communication with the gas-liquid separation chamber H4 is provided in the upper portion of the rear housing 24.
  • the back pressure chamber H5 is defined by the second partition wall 232 of the center housing 23 and the second base plate 521 of the movable scroll 52.
  • the back pressure chamber H5 is mainly formed by the internal space of the hollow protrusion 233 of the second partition wall 232.
  • the second bearing 26, the shaft seal member 27, the crank mechanism 70, and the like are arranged in the back pressure chamber H5.
  • the back pressure chamber H5 is connected to the discharge chamber H3 and the gas-liquid separation chamber H4 via a communication passage L4 formed in the center housing 23 and the rear housing 24, and an orifice (throttle portion) OL is arranged in the middle of the communication passage L4.
  • the back pressure chamber H5 is connected to the suction chamber H1 via a pressure release passage in which an orifice or a back pressure control valve is provided in the middle.
  • the electric motor 40 rotates the rotating shaft 30 by power supply from the inverter 60
  • the rotation of the rotating shaft 30 is transmitted to the compression mechanism 50 (more specifically, the movable scroll 52) via the crank mechanism 70, and the movable scroll 52 performs an orbital motion relative to the fixed scroll 51.
  • the gas refrigerant (low pressure) flows into the suction chamber H1 via the suction port P1
  • passes through the electric motor 40 and the refrigerant passage L1 reaches the space H6, and is taken into the compression chamber H2 formed between the fixed scroll 51 and the movable scroll 52 and compressed.
  • the gas refrigerant (high pressure) compressed in the compression chamber H2 is discharged into the discharge chamber H3 via the discharge hole L2 (and the check valve 95), and then flows into the gas-liquid separation chamber H4 via the communication hole L3.
  • the lubricating oil contained in the gas refrigerant that flows into the gas-liquid separation chamber H4 is separated by the oil separator 100.
  • the gas refrigerant (high pressure) after the lubricating oil is separated by the oil separator 100 is discharged from the discharge port P2.
  • the lubricating oil separated from the gas refrigerant by the oil separator 100 is stored at the bottom of the gas-liquid separation chamber H4. Also, a portion of the lubricating oil contained in the gas refrigerant discharged to the discharge chamber H3 is stored at the bottom of the discharge chamber H3.
  • the back pressure chamber H5 is connected to the discharge chamber H3 and the gas-liquid separation chamber H4 via the communication passage L4.
  • the back pressure chamber H5 is also connected to the suction chamber H1 via the shaft insertion hole 234 and the pressure release passage.
  • the discharge chamber H3 and the gas-liquid separation chamber H4 are at high pressure, and the suction chamber H1 is at low pressure. Therefore, the lubricating oil stored at the bottom of the discharge chamber H3 and/or the bottom of the gas-liquid separation chamber H4 is supplied to the back pressure chamber H5 via the communication passage L4 together with the gas refrigerant in the discharge chamber H3 and/or the gas-liquid separation chamber H4, and is reduced in pressure by passing through the orifice OL.
  • the conductive rotating shaft 30 to which the rotor 42 of the electric motor 40 is fixed is rotatably supported by a first metallic bearing 25 held in a first partition wall portion 212 of the front housing 21 constituting the conductive housing 20, and a second metallic bearing 26 held in a second partition wall portion 232 of the center housing 23 constituting the housing 20.
  • the first partition wall portion 212 separates the inverter 60 and the electric motor 40 within the housing 20, and the second partition wall portion 232 separates the electric motor 40 and the compression mechanism 50 within the housing 20, and the first bearing 25 and the second bearing 26 are rolling bearings.
  • the electric motor 40 is driven by the inverter 60. Therefore, by switching the switching elements of the inverter 60, as shown in FIG. 3, a common mode voltage Vc is applied to the stator winding of the stator 41 of the electric motor 40.
  • the first capacitance C1 is mainly the capacitance between the stator winding and the rotor 42
  • the second capacitance is mainly the capacitance of an insulating film due to the lubricant in the first bearing 25 and/or the second bearing 26.
  • an insulating layer 35 is provided between the rotating shaft 30 and the rotor 42.
  • the capacitance of the insulating layer 35 is added (connected) in series to the capacitance between the stator winding and the rotor 42 between the stator winding and the rotating shaft 30. Therefore, the capacitance of the insulating layer 35 can adjust or even reduce the voltage share V2 of the second capacitance C2, i.e., the shaft voltage generated between the rotating shaft 30 and the housing 20.
  • the electric compressor 10 by reducing the shaft voltage generated between the rotating shaft 30 and the housing 20 by the insulating layer 35 compared to the conventional case, it is possible to suppress or prevent discharge inside the first bearing 25 and/or the second bearing 26, and thus electrolytic corrosion of the first bearing 25 and/or the second bearing 26, and as a result, stable operation over a long period of time is possible.
  • the rotor 42 is fixed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 30 by pressing the rotating shaft 30 into the through hole 42a of the rotor 42, and the insulating layer 35 is formed so as to cover the portion of the outer circumferential surface of the rotating shaft 30 that corresponds to the rotor 42. Therefore, it is relatively easy to provide the insulating layer 35 between the rotating shaft 30 and the rotor 42.
  • a scroll compression mechanism is used as the compression mechanism 50.
  • the compression mechanism 50 is a scroll compression mechanism
  • the rotating shaft 30 is often formed with a larger diameter on the compression mechanism 50 side than on the opposite side (the inverter 60 side). Therefore, when the rotor 42 is fixed to the outer circumferential surface of the rotating shaft 30, the rotating shaft 30 is inserted from the opening on the compression mechanism 50 side of the two openings (the opening on the inverter 60 side and the opening on the compression mechanism 50 side) of the through hole 42a (hollow portion) of the rotor 42.
  • the peripheral portion 42b of the opening on the compression mechanism 50 side is chamfered more than the peripheral portion 42c of the opening on the inverter 60 side. Therefore, the chamfered peripheral portion 42b of the opening on the compression mechanism 50 side functions as a guide, making it easy to insert the rotating shaft 30 into the through hole 42a (hollow portion) of the rotor 42, and also suppressing or preventing damage to the insulating layer 35 when the rotating shaft 30 and the rotor 42 are integrated.
  • the insulating layer 35 is formed to cover the portion of the outer circumferential surface of the rotating shaft 30 that corresponds to the rotor 42.
  • the insulating layer 35 may be provided to cover the inner circumferential surface of the rotor 42.
  • the insulating layer 35 may be formed as an insulating coating that covers the entire outer circumferential surface of the rotating shaft 30.
  • the entire outer circumferential surface of the rotating shaft 30 may be covered with an insulating coating, and the insulating layer 35 may be provided on the portion of the outer circumferential surface of the rotating shaft 30 that corresponds to the rotor 42, separately from the insulating coating.
  • first bearing 25 and the second bearing 26 are used as the first bearing 25 and the second bearing 26.
  • first bearing 25 and the second bearing 26 do not necessarily have to be rolling bearings.
  • at least one of the first bearing 25 and the second bearing 26 may be formed of a metallic sliding bearing. In this case, discharge between the rotating shaft 30 and at least one of the first bearing 25 and the second bearing 26, and thus electrolytic corrosion of the first bearing 25 and the second bearing 26, can be suppressed or prevented.
  • the shaft seal member 27 may be conductive.
  • the shaft seal member 27 includes, for example, a metal core material and a conductive resin that at least partially covers the surface of the core material, and the conductive resin can form a lip portion as an inner peripheral portion that contacts (sliding contacts) the outer peripheral surface of the rotating shaft 30.
  • the shaft seal member 27 electrically connects the rotating shaft 30 and the second partition wall portion 232 (i.e., the housing 20), so that the electric charge generated on the rotating shaft 30 can be released to the housing 20 without passing through the first bearing 25 or the second bearing 26. Therefore, the occurrence of discharge inside the first bearing 25 and the second bearing 26, and thus the electrolytic corrosion of the first bearing 25 and the second bearing 26 can be more effectively suppressed or prevented.

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Abstract

【課題】電動モータのロータが固定された回転軸を回転可能に支持する軸受の電食を抑制又は防止することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供する。 【解決手段】インバータ一体型電動圧縮機１０において、導電性を有するハウジング２０の第１隔壁部２１２はインバータ６０と電動モータ４０との間を仕切り、ハウジング２０の第２隔壁部２３２は電動モータ４０と圧縮機構５０との間を仕切っている。電動モータ４０のステータ４１はハウジング２０に固定され、電動モータ４０のロータ４２が固定された導電性の回転軸３０は、第１隔壁部２１２に保持された金属製の第１軸受２５と第２隔壁部２３２に保持された金属製の第２軸受２６とによって回転可能に支持されている。また、回転軸３０とロータ４２との間には絶縁層３５が設けられている。

Description

インバータ一体型電動圧縮機
　本発明は、インバータ一体型電動圧縮機に関する。
　電動圧縮機の一例として従来からインバータ一体型電動圧縮機が知られている。この種の電動圧縮機においては、金属製の回転軸（駆動軸）、回転軸を回転させる電動モータ、回転軸の回転によって駆動される圧縮機構、及び電動モータを駆動するインバータが金属製のハウジング内に一体的に組み込まれていることが多い。
特開２０１９－２２８２号公報
　インバータによって電動モータが駆動される場合、回転軸とこれを支持する金属製の軸受を保持するハウジングとの間には電動モータ内の静電容量によって軸電圧が発生する。この軸電圧が例えば潤滑剤による絶縁膜の絶縁破壊電圧を超えると、回転軸と軸受との間や軸受内部で放電が起こり、その結果、軸受に電食が発生するおそれがある。
　そこで、本発明は、電動モータのロータが固定された回転軸を回転可能に支持する金属製の軸受の電食を抑制又は防止することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
　本発明の一側面によると、インバータ一体型電動圧縮機が提供される。提供されるインバータ一体型電動圧縮機は、導電性の回転軸と、前記回転軸を回転させる電動モータと、前記回転軸の回転によって駆動されて流体を圧縮する圧縮機構と、前記電動モータを駆動するインバータと、これらを収容する導電性のハウジングとを含む。前記ハウジングは、前記インバータと前記電動モータとの間を仕切る第１隔壁部と、前記電動モータと前記圧縮機構との間を仕切る第２隔壁部とを有する。前記電動モータは、前記ハウジングに固定されたステータと前記回転軸に固定されたロータとを含む。前記回転軸は、前記第１隔壁部に保持された金属製の第１軸受と前記第２隔壁部に保持された金属製の第２軸受とによって回転可能に支持されている。また、前記回転軸と前記ロータとの間には絶縁層が設けられている。
　本発明の一側面によれば、電動モータのロータが固定された回転軸を回転可能に支持する軸受の電食を抑制又は防止することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することができる。
実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機を示す断面図である。 回転軸と電動モータのロータとを示す図である。 電動モータ内部の静電容量による軸電圧の発生原理の一例を概念的に示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機（以下単に「電動圧縮機」という。）の概略構成を示す断面図である。実施形態に係る電動圧縮機１０は、例えば、車両用空調装置の冷媒回路に組み込まれ、冷媒回路を流れる気体冷媒（つまり、流体）を圧縮し、高圧化して吐出するように構成される。ここで、前記冷媒回路を流れる気体冷媒には潤滑剤が含まれ得る。
　なお、以下においては、図１における左側を電動圧縮機１０の前側、図１における右側を電動圧縮機１０の後側、図１における上側を電動圧縮機１０の上側、図１における下側を電動圧縮機１０の下側として説明する。また、「第１」、「第２」などの用語は、単に類似の要素を区別するために用いられ、それらが付された要素を限定するものではない。
　電動圧縮機１０は、ハウジング２０と、回転軸３０と、回転軸３０を回転させる電動モータ４０と、回転軸３０の回転によって駆動されて気体冷媒（流体）を圧縮する圧縮機構５０と、電動モータ４０に給電して電動モータ４０を駆動するインバータ６０とを含む。回転軸３０、電動モータ４０、圧縮機構５０及びインバータ６０は、ハウジング２０に収容されている。特に限定されないが、本実施形態においては、スクロール圧縮機構が圧縮機構５０として採用されており、圧縮機構５０は、ハウジング２０に固定された固定スクロール５１と、固定スクロール５１に対して公転旋回運転を行う可動スクロール５２とを含む。
　ハウジング２０は、例えば金属製であり、導電性を有する。本実施形態において、ハウジング２０は、フロントハウジング２１、カバー部材２２、センターハウジング２３及びリアハウジング２４をハウジング構成要素として含む。そして、これらハウジング構成要素が図示省略の締結具などによって締結されて電動圧縮機１０のハウジング２０が形成されている。但し、これに限られるものではなく、ハウジング２０は、任意のハウジング構成要素の組み合わせで形成され得る。
　フロントハウジング２１は、前後に延びる円筒状の第１周壁部２１１を有する。第１周壁部２１１の前端面がフロントハウジング２１の前端面であり、第１周壁部２１１の後端面がフロントハウジング２１の後端面である。第１周壁部２１１の内部は、第１隔壁部２１２により、インバータ６０が収容される前側のインバータ収容空間と、電動モータ４０が収容される後側のモータ収容空間とに仕切られている。換言すれば、フロントハウジング２１（つまり、ハウジング２０）の第１隔壁部２１２は、ハウジング２０内において電動モータ４０とインバータ６０との間を仕切っている。
　第１隔壁部２１２には第１軸受保持部２１３が形成されている。第１軸受保持部２１３は、第１隔壁部２１２の径方向略中央に設けられている。第１軸受保持部２１３は、円筒状に形成され、第１隔壁部２１２の後側の面から後方に、すなわち、前記モータ収容空間内に突出している。第１軸受保持部２１３には金属製の第１軸受２５が保持されている。本実施形態において、第１軸受２５は、転がり軸受であり、内輪、外輪、及びそれらの間に配置された複数の転動体を含む。第１軸受２５の摺動部は、あらかじめ付与された潤滑剤及び／又は前記気体冷媒に含まれる潤滑剤によって潤滑され得る。
　フロントハウジング２１の前端面にはカバー部材２２が接合されている。これにより、前記インバータ収容空間が閉塞されてインバータ収容室が形成されている。フロントハウジング２１の後端面にはセンターハウジング２３の前端面が接合されている。なお、フロントハウジング２１とカバー部材２２との間、及び、フロントハウジング２１とセンターハウジング２３との間には必要に応じてシール部材が配置され得る。
　センターハウジング２３は、前後に延びる円筒状の第２周壁部２３１を有する。第２周壁部２３１の前端面がセンターハウジング２３の前端面であり、第２周壁部２３１の後端面がセンターハウジング２３の後端面である。第２周壁部２３１の内部は、第２隔壁部２３２により、フロントハウジング２１の前記モータ収容空間に繋がる前側の接続空間と、圧縮機構５０が収容される後側の圧縮機構収容空間とに仕切られている。換言すれば、センターハウジング２３（つまり、ハウジング２０）の第２隔壁部２３２は、ハウジング２０内において電動モータ４０と圧縮機構５０との間を仕切っている。
　第２隔壁部２３２は、有底円筒状の中空突出部２３３を有する。中空突出部２３３は、底部が前方を向いており、第２隔壁部２３２の他の部位に対して、前方に、すなわち、前記モータ収容空間側に突出している。中空突出部２３３は、フロントハウジング２１の第１隔壁部２１２に設けられた第１軸受保持部２１３に対向するように、第２隔壁部２３２の径方向略中央に設けられている。中空突出部２３３の前側平坦部（有底円筒状の底部）には回転軸３０が挿通される軸挿通孔２３４が形成されている。また、中空突出部２３３の内部には第２軸受保持部２３５が形成されている。つまり、第２軸受保持部２３５は、軸挿通孔２３４よりも圧縮機構５０側に設けられている。第２軸受保持部２３５には金属製の第２軸受２６が保持されている。本実施形態において、第２軸受２６は、第１軸受２５と同様、転がり軸受である。第１軸受２５の摺動部と同様、第２軸受２６の摺動部は、あらかじめ付与された潤滑剤及び／又は前記気体冷媒に含まれる潤滑剤によって潤滑され得る。
　センターハウジング２３の後端面にはリアハウジング２４の前端面が接合されている。リアハウジング２４は、有底円筒状に形成され、前後に延びる円筒状の第３周壁部２４１と、第３周壁部２４１の後側の開口を閉塞する底壁部２４２とを有する。第３周壁部２４１の開口端面である前端面がリアハウジング２４の前端面である。
　本実施形態において、センターハウジング２３の後端面、すなわち、第２周壁部２３１の後端面には凹部２３６が形成されている。この凹部２３６は、圧縮機構５０（スクロール圧縮機構）を構成する固定スクロール５１の第１基板５１１（後述する）の外縁部を収容可能である。そして、固定スクロール５１の第１基板５１１の外縁部が、凹部２３６に収容された状態でセンターハウジング２３とリアハウジング２４とに挟持されている。これにより、固定スクロール５１がハウジング２０に固定され、センターハウジング２３（第２周壁部２３１）の後側の開口が固定スクロール５１の第１基板５１１で閉塞され、及び、リアハウジング２４（第３周壁部２４１）の開口端面（前側の開口）が固定スクロール５１の第１基板５１１で閉塞される。
　回転軸３０は、例えば金属製であり、導電性を有する。回転軸３０は、第２隔壁部２３２の中空突出部２３３に形成された軸挿通孔２３４に挿通されている。換言すれば、回転軸３０は、軸挿通孔２３４を貫通してハウジング２０内を前後方向に延びている。また、回転軸３０は、第１隔壁部２１２（の第１軸受保持部２１３）に保持された第１軸受２５と、第２隔壁部２３２（の第２軸受保持部２３５）に保持された第２軸受２６とによってハウジング２０に対して回転可能に支持されている。
　ここで、本実施形態では、ハウジング２０内における軸挿通孔２３４を介した電動モータ４０側の空間（前記モータ収容空間）と圧縮機構５０側の空間（前記圧縮機構収容空間）との連通を遮断するため、軸シール部材２７が設けられている。軸シール部材２７は、第２隔壁部２３２の中空突出部２３３の内部に形成されたシール保持部２３７に保持されている。シール保持部２３７は、軸挿通孔２３４と第２軸受保持部２３５との間に設けられている。軸シール部材２７は、円環状に形成され、外周部がシール保持部２３７に例えば圧入によって固定され、内周部が回転軸３０の外周面に接触（摺動接触）するように構成されている。
　つまり、軸シール部材２７は、第２隔壁部２３２の中空突出部２３３の内部において、第２軸受２６よりも電動モータ４０側に、さらに言えば、軸挿通孔２３４に隣接して配置されている。そして、軸シール部材２７は、回転軸３０の軸方向における電動モータ４０側と圧縮機構５０側との間をシールし、これによって、ハウジング２０内における軸挿通孔２３４を介した電動モータ４０側の空間（前記モータ収容空間）と圧縮機構５０側の空間（前記圧縮機構収容空間）との連通を遮断（実質的に遮断）している。
　電動モータ４０は、例えば三相交流モータである。電動モータ４０は、ステータ４１及びロータ４２を含む。ステータ４１及びロータ４２は、いずれも導電性を有する。
　ステータ４１は、フロントハウジング２１の第１周壁部２１１の内周面（つまり、ハウジング２０）に固定されている。ステータ４１は、ステータコアと、ステータ巻線とを含む。ステータ巻線にはインバータ６０から交流電力が供給される。インバータ６０は、図示しない車載バッテリなどからの直流電力を交流電力に変換してステータ４１のステータ巻線に供給するように構成されている。
　ロータ４２は、ステータ４１の径方向内側に所定の隙間を有して配置されている。ロータ４２には永久磁石が組み込まれている。ロータ４２は、全体として円筒状に形成され、その中空部、換言すれば、ロータ４２を前後方向に貫通する貫通孔に回転軸３０が挿通された状態で回転軸３０に固定されている。つまり、ロータ４２は、回転軸３０の外周面に固定されて、回転軸３０と一体に回転する。
　図２は、回転軸３０及び電動モータ４０のロータ４２を示す図である。図２に示されるように、本実施形態においては、回転軸３０とロータ４２との間に絶縁層３５が設けられている。特に限定されないが、絶縁層３５は、フッ素樹脂やエポキシ樹脂などの電気絶縁性樹脂で形成され得る。また、絶縁層３５は、所望の厚さを有し得る。
　本実施形態において、ロータ４２は、回転軸３０がロータ４２の貫通孔４２ａ（中空部）に圧入されることによって回転軸３０に外周面に固定されており、絶縁層３５は、回転軸３０の外周面のロータ４２に対応する部分を覆うように形成されている。また、ロータ４２の貫通孔４２ａ（中空部）の２つの開口、すなわち、インバータ６０側の開口（前側開口）及び圧縮機構５０側の開口（後側開口）のうち、圧縮機構５０側の開口の周縁部４２ｂがインバータ６０側の開口の周縁部４２ｃに比べて大きく面取りされている（圧縮機構５０側の開口の周縁部４２ｂのみが面取りされている場合を含む）。
　電動モータ４０は、インバータ６０からの給電によってステータ４１に磁界が発生し、ロータ４２の永久磁石に回転力が作用してロータ４２が回転し、これによって、回転軸３０を回転させる。つまり、電動モータ４０は、インバータ６０によって駆動されて回転軸３０を回転させるように構成されている。
　圧縮機構５０は、上述のように、スクロール圧縮機構であり、固定スクロール５１と、固定スクロール５１に対して公転旋回運転を行う可動スクロール５２とを含む。
　固定スクロール５１は、円板状の第１基板５１１と、第１基板５１１の一方の面に立設された第１渦巻壁５１２とを有する。第１渦巻壁５１２は、第１基板５１１の前記一方の面上を径方向内側の内端部（巻き初め部）から径方向外側の外端部（巻き終わり部）まで渦巻状（インボリュート曲線状）に延びている。固定スクロール５１は、第１基板５１１の前記一方の面（第１渦巻壁５１２が立設された面）が前方を向いた状態で第１基板５１１の外縁部が凹部２３６に収容され、センターハウジング２３とリアハウジング２４とに挟持されて固定されている。
　可動スクロール５２は、円板状の第２基板５２１と、第２基板５２１の一方の面に立設された第２渦巻壁５２２と、第２基板５２１の他方の面に突出形成された円筒部５２３とを有する。第２渦巻壁５２２は、第２基板５２１の前記一方の面上を径方向内側の内端部（巻き初め部）から径方向外側の外端部（巻き終わり部）まで渦巻状（インボリュート曲線状）に沿って延びている。可動スクロール５２は、第２基板５２１の前記一方の面（第２渦巻壁５２２が立設された面）が後方を向いた状態でセンターハウジング２３の第２隔壁部２３２と固定スクロール５１との間に配置されている。換言すれば、可動スクロール５２は、第２渦巻壁５２２が固定スクロール５１の第１渦巻壁５１２に噛み合うように、固定スクロール５１に対向配置されている。なお、第２基板５２１の前記他方の面は、第２基板５２１の背面又は可動スクロール５２の背面とも称される。
　可動スクロール５２は、回転軸３０及びクランク機構７０を介して伝達される駆動力によって駆動される。クランク機構７０は、回転軸３０の回転を可動スクロール５２の公転旋回運動に変換する機構である。駆動された可動スクロール５２は、自転阻止機構８０によって自転が阻止された状態で、固定スクロール５１に対して公転旋回運動を行う。
　特に限定されないが、クランク機構７０は、例えば、回転軸３０の後端に回転軸３０に対して偏心して設けられた偏心ピンと、偏心ピンに回転可能に取り付けられ且つ軸受を介して円筒部５２３に回転可能に挿入された偏心ブッシュとを含む構成を有し得る。また、自転阻止機構８０は、例えば、可動スクロール５２の第２基板５２１の前記他方の面（背面）に形成された円形穴に圧入されたリングと、センターハウジング２３の第２隔壁部２３２に固定され且つスラストプレート９０を貫通してリングの内側まで延びるピンとを含む構成を有し得る。
　圧縮機構５０（スクロール圧縮機構）は、可動スクロール５２が固定スクロール５１に対して公転旋回運動を行うことで気体冷媒を取り込んで圧縮するように構成されている。なお、可動スクロール５２の第２基板５２１とセンターハウジング２３の第２隔壁部２３２との間には円環板状のスラストプレート９０が配置されており、第２隔壁部２３２の後側の面がスラストプレート９０を介して可動スクロール５２からのスラスト力を受けるようになっている。
　また、図１に示されるように、実施形態に係る電動圧縮機１０は、外部から気体冷媒（流体）が流入する吸入室Ｈ１と、気体冷媒を圧縮する圧縮室Ｈ２と、圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒が吐出される吐出室Ｈ３と、圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒から潤滑油を分離する気液分離室Ｈ４と、可動スクロール５２の第２基板５２１の背面側に設けられた背圧室Ｈ５とを有する。
　吸入室Ｈ１は、フロントハウジング２１の前記モータ収容空間とセンターハウジング２３の前記接続空間とによって形成されている。換言すれば、吸入室Ｈ１は、フロントハウジング２１の第１周壁部２１１、フロントハウジング２１の第１隔壁部２１２、センターハウジング２３の第２周壁部２３１及びセンターハウジング２３の第２隔壁部２３２によって画成されている。吸入室Ｈ１を画成するフロントハウジング２１の第１周壁部２１１には吸入口Ｐ１が形成されており、この吸入口Ｐ１を介して外部からの気体冷媒が吸入室Ｈ１に流入する。吸入室Ｈ１には、電動モータ４０及び第１軸受２５が配置されている。また、センターハウジング２３には、吸入室Ｈ１内の気体冷媒を圧縮機構５０（スクロール圧縮機構）の外端部近傍の空間Ｈ６に導くための冷媒通路Ｌ１が形成されている。
　圧縮室Ｈ２は、固定スクロール５１と可動スクロール５２との間に形成される。圧縮機構５０（スクロール圧縮機構）においては、可動スクロール５２が固定スクロール５１に対して公転旋回運動を行うと、第２渦巻壁５２２が第１渦巻壁５１２に接触し、第１基板５１１、第１渦巻壁５１２、第２基板５２１及び第２渦巻壁５２２によって三日月状の密閉空間が径方向外側で形成され、形成された三日月状の密閉空間は、容積を徐々に減少させながら径方向内側へと移動する。この三日月状の密閉空間が圧縮室Ｈ２である。
　吐出室Ｈ３は、リアハウジング２４の第３周壁部２４１と、リアハウジング２４の底壁部２４２と、固定スクロール５１の第１基板５１１とによって画成されている。つまり、リアハウジング２４の第３周壁部２４１の内部が吐出室Ｈ３となっている。固定スクロール５１の第１基板５１１の径方向中央には、最も内側に移動して容積が小さくなった圧縮室Ｈ２と、吐出室Ｈ３とを連通する吐出孔Ｌ２が形成されている。吐出孔Ｌ２には、逆止弁（リード弁）９５が設けられている。逆止弁９５は、圧縮室Ｈ２から吐出室Ｈ３への気体冷媒の流通を許容するが、吐出室Ｈ３から圧縮室Ｈ２への気体冷媒の流通を阻止するように構成されている。
　気液分離室Ｈ４は、吐出室Ｈ３よりも後側に設けられている。具体的には、気液分離室Ｈ４は、リアハウジング２４の上部から下方に延びる円柱状の空間としてリアハウジング２４の底壁部２４２に形成されている。吐出室Ｈ３と気液分離室Ｈ４とは連通孔Ｌ３を介して連通している。気液分離室Ｈ４には、気体冷媒に含まれる潤滑油を分離するオイルセパレータ１００が配置されている。リアハウジング２４の上部には、気液分離室Ｈ４に連通する吐出口Ｐ２が設けられている。
　背圧室Ｈ５は、センターハウジング２３の第２隔壁部２３２と可動スクロール５２の第２基板５２１とによって画成されている。換言すれば、本実施形態において、背圧室Ｈ５は、主に第２隔壁部２３２の中空突出部２３３の内部空間によって形成されている。背圧室Ｈ５には、第２軸受２６、軸シール部材２７及びクランク機構７０などが配置されている。背圧室Ｈ５は、センターハウジング２３及びリアハウジング２４に形成された連通路Ｌ４を介して吐出室Ｈ３及び気液分離室Ｈ４に連通しており、連通路Ｌ４の途中にはオリフィス（絞り部）ＯＬが配置されている。なお、図示省略するが、背圧室Ｈ５は、オリフィスや背圧制御弁がその途中に設けられた放圧通路を介して吸入室Ｈ１に連通している。
　ここで、電動圧縮機１０の動作を簡単に説明する。
　インバータ６０からの給電によって電動モータ４０が回転軸３０を回転させると、回転軸３０の回転がクランク機構７０を介して圧縮機構５０（より具体的には可動スクロール５２）に伝達され、可動スクロール５２が固定スクロール５１に対して公転旋回運動を行う。すると、気体冷媒（低圧）が吸入口Ｐ１を介して吸入室Ｈ１に流入し、電動モータ４０及び冷媒通路Ｌ１を通過して空間Ｈ６に至り、固定スクロール５１と可動スクロール５２との間に形成される圧縮室Ｈ２に取り込まれて圧縮される。圧縮室Ｈ２で圧縮された気体冷媒（高圧）は、吐出孔Ｌ２（及び逆止弁９５）を介して吐出室Ｈ３に吐出され、その後、連通孔Ｌ３を介して気液分離室Ｈ４に流入する。気液分離室Ｈ４に流入した気体冷媒は、オイルセパレータ１００によって、そこに含まれた潤滑油が分離される。そして、オイルセパレータ１００によって潤滑油が分離された後の気体冷媒（高圧）は、吐出口Ｐ２から吐出される。オイルセパレータ１００によって気体冷媒から分離された潤滑油は、気液分離室Ｈ４の底部に貯留される。また、吐出室Ｈ３に吐出された気体冷媒に含まれた潤滑油の一部は、吐出室Ｈ３の底部に貯留される。
　背圧室Ｈ５は、連通路Ｌ４を介して吐出室Ｈ３及び気液分離室Ｈ４に連通している。また、背圧室Ｈ５は、軸挿通孔２３４及び前記放圧通路を介して吸入室Ｈ１にも連通している。吐出室Ｈ３及び気液分離室Ｈ４は高圧であり、吸入室Ｈ１は低圧である。そのため、吐出室Ｈ３の底部及び／又は気液分離室Ｈ４の底部に貯留された潤滑油は、吐出室Ｈ３内及び／又は気液分離室Ｈ４内の気体冷媒と共に、連通路Ｌ４を介して背圧室Ｈ５に供給され、その際に、オリフィスＯＬを通過することによって減圧される。また、背圧室Ｈ５内の潤滑油及び／又は気体冷媒は、軸シール部材２７と、前記放圧通路に設けられたオリフィスや背圧制御弁とによって、吸入室Ｈ１への流出が制限される。そのため、背圧室Ｈ５の圧力は、吸入室Ｈ１の圧力Ｐｓと吐出室Ｈ３の圧力Ｐｄ（＝気液分離室Ｈ４の圧力）との間の中間圧力Ｐｍに保持され、この中間圧力Ｐｍによって可動スクロール５２が固定スクロール５１に向けて押し付けられる。つまり、背圧室Ｈ５は、可動スクロール５２に対して固定スクロール５１に向けて押し付ける方向の圧力を作用させる。
　以上説明したように、実施形態に係る電動圧縮機１０において、電動モータ４０のロータ４２が固定された導電性の回転軸３０は、導電性のハウジング２０を構成するフロントハウジング２１の第１隔壁部２１２に保持された金属製の第１軸受２５と、ハウジング２０を構成するセンターハウジング２３の第２隔壁部２３２に保持された金属製の第２軸受２６とによって回転可能に支持されている。第１隔壁部２１２は、ハウジング２０内においてインバータ６０と電動モータ４０との間を仕切っており、第２隔壁部２３２は、ハウジング２０内において電動モータ４０と圧縮機構５０との間を仕切っており、第１軸受２５及び第２軸受２６は、転がり軸受である。
　また、実施形態に係る電動圧縮機１０において、電動モータ４０はインバータ６０によって駆動される。そのため、インバータ６０のスイッチング素子のスイッチングにより、図３に示されるように、電動モータ４０のステータ４１の前記ステータ巻線にはコモンモード電圧Ｖｃが印加される。このコモンモード電圧Ｖｃは、例えば、前記ステータ巻線と回転軸３０との間の第１静電容量Ｃ１と、回転軸３０とこれを支持する軸受（第１軸受２５、第２軸受２６）を保持するハウジング２０との間の第２静電容量Ｃ２とで分圧され、第２静電容量Ｃ２の電圧分担分Ｖ２（＝Ｖｃ×Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））が回転軸３０とハウジング２０との間に軸電圧として発生する。第１静電容量Ｃ１は、主に前記ステータ巻線とロータ４２との間の静電容量であり、前記第２静電容量は、主に第１軸受２５内及び／又は第２軸受２６内の潤滑剤による絶縁膜の静電容量である。そして、既述のように、回転軸３０とハウジング２０との間の軸電圧が潤滑剤による絶縁膜の絶縁破壊電圧を超えると、第１軸受２５及び／又は第２軸受２６の内部で放電が起こり、その結果、第１軸受２５及び／又は第２軸受２６に電食が発生するおそれがある。
　この点、本実施形態においては、回転軸３０とロータ４２との間に絶縁層３５が設けられている。つまり、前記ステータ巻線と回転軸３０との間において、前記ステータ巻線とロータ４２との間の静電容量に絶縁層３５の静電容量が直列に追加（接続）された形となっている。そのため、絶縁層３５の静電容量によって、第２静電容量Ｃ２の電圧分担分Ｖ２、すなわち、回転軸３０とハウジング２０との間に発生する軸電圧を調整すること、さらに言えば、小さくすることが可能である。したがって、実施形態に係る電動圧縮機１０によれば、絶縁層３５によって回転軸３０とハウジング２０との間に発生する軸電圧を従来に比べて小さくすることで、第１軸受２５及び／又は第２軸受２６の内部で放電が起こること、ひいては、第１軸受２５及び／又は第２軸受２６の電食を抑制又は防止することができ、その結果、長期間にわたる安定した運転が可能になる。
　また、本実施形態において、ロータ４２は、回転軸３０がロータ４２の貫通孔４２ａに圧入されることによって回転軸３０に外周面に固定されており、絶縁層３５は、回転軸３０の外周面のロータ４２に対応する部分を覆うように形成されている。そのため、回転軸３０とロータ４２との間に絶縁層３５が設けることが比較的容易である。
　また、本実施形態ではスクロール圧縮機構が圧縮機構５０として採用されている。圧縮機構５０がスクロール圧縮機構である場合、回転軸３０は、圧縮機構５０側がその反対側（インバータ６０側）に比べて大径に形成されることが多い。そのため、ロータ４２を回転軸３０の外周面に固定する際、回転軸３０は、ロータ４２の貫通孔４２ａ（中空部）の２つの開口（インバータ６０側の開口及び圧縮機構５０側の開口）のうち、圧縮機構５０側の開口から挿入されることになる。
　この点、本実施形態においては、ロータ４２の貫通孔４２ａ（中空部）の２つの開口のうち、圧縮機構５０側の開口の周縁部４２ｂがインバータ６０側の開口の周縁部４２ｃに比べて大きく面取りされている。そのため、面取りされた圧縮機構５０側の開口の周縁部４２ｂがガイドとして機能し、ロータ４２の貫通孔４２ａ（中空部）への回転軸３０の挿入が容易に行えると共に、回転軸３０とロータ４２とを一体化する際に絶縁層３５が損傷することも抑制又は防止され得る。
　なお、上述の実施形態において、絶縁層３５は、回転軸３０の外周面のロータ４２に対応する部分を覆うように形成されている。しかし、これに限られるものではない。絶縁層３５は、ロータ４２の内周面を覆うように設けられてもよい。あるいは、絶縁層３５は、回転軸３０の外周面全体を覆う絶縁被膜として形成されてもよい。さらに、回転軸３０の外周面全体が絶縁被膜で覆われると共に、前記絶縁被膜とは別に回転軸３０の外周面のロータ４２に対応する部分に絶縁層３５が設けられてもよい。このようにすると、回転軸３０から第１軸受２５又は第２軸受２６に電流が流れないようにすることができ、第１軸受２５及び／又は第２軸受２６の内部で放電が起こること、ひいては、第１軸受２５及び第２軸受２６の電食がさらに効果的に抑制又は防止され得る。
　また、上述の実施形態においては、第１軸受２５及び第２軸受２６として金属製の転がり軸受が採用されている。しかし、第１軸受２５及び第２軸受２６は、必ずしも転がり軸受である必要はない。例えば、第１軸受２５及び第２軸受２６の少なくとも一方が金属製の滑り軸受で形成されてもよい。この場合、回転軸３０と第１軸受２５及び第２軸受２６の少なくとも一方との間で放電が起こること、ひいては、第１軸受２５及び第２軸受２６の電食が抑制又は防止され得る。
　さらに、軸シール部材２７が導電性を有してもよい。この場合、軸シール部材２７は、例えば、金属製の芯材と、芯材の表面を少なくとも部分的に覆う導電性樹脂とを含み、導電性樹脂によって、回転軸３０の外周面に接触（摺動接触）する内周部としてのリップ部が形成され得る。このようにすると、軸シール部材２７によって回転軸３０と第２隔壁部２３２（すなわち、ハウジング２０）とが電気的に導通されるので、回転軸３０に発生した電荷を第１軸受２５や第２軸受２６を介さずにハウジング２０に逃がすことができる。したがって、第１軸受２５及び第２軸受２６の内部で放電が起こること、ひいては、第１軸受２５及び第２軸受２６の電食がさらに効果的に抑制又は防止され得る。
　以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上述の実施形態や変形例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらなる変形や変更が可能であることはもちろんである。
　１０…インバータ一体型電動圧縮機、２０…ハウジング、２５…第１軸受、２６…第２軸受、２７…軸シール部材、３０…回転軸、３５…絶縁層、４０…電動モータ、４１…ステータ、４２…ロータ、４２ａ…貫通孔、４２ｂ，４２ｃ…周縁部、５０…圧縮機構、５１…固定スクロール、５２…可動スクロール、６０…インバータ、２１２…第１隔壁部、２１３…第１軸受保持部、２３２…第２隔壁部、２３３…中空突出部、２３４…軸挿通孔、２３５…第２軸受保持部、２３７…シール保持部、Ｈ１…吸入室、Ｈ２…圧縮室、Ｈ３…吐出室、Ｈ５…背圧室

Claims (4)

  1. 　導電性の回転軸と、前記回転軸を回転させる電動モータと、前記回転軸の回転によって駆動されて流体を圧縮する圧縮機構と、前記電動モータを駆動するインバータと、これらを収容する導電性のハウジングとを含むインバータ一体型電動圧縮機であって、
    　前記ハウジングは、前記インバータと前記電動モータとの間を仕切る第１隔壁部と、前記電動モータと前記圧縮機構との間を仕切る第２隔壁部とを有し、
    　前記電動モータは、前記ハウジングに固定されたステータと、前記回転軸に固定されたロータとを含み、
    　前記回転軸は、前記第１隔壁部に保持された金属製の第１軸受と前記第２隔壁部に保持された金属製の第２軸受とによって回転可能に支持されており、
    　前記回転軸と前記ロータとの間に絶縁層が設けられている、
    　インバータ一体型電動圧縮機。
  2. 　前記ロータは、前記回転軸が前記ロータの貫通孔に圧入されることによって前記回転軸に外周面に固定されており、
    　前記絶縁層は、前記回転軸の外周面の少なくとも前記ロータに対応する部分を覆うように形成されている、
    　請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  3. 　前記圧縮機構は、前記ハウジングに固定された固定スクロールと、前記固定スクロールに対して公転旋回運動を行う可動スクロールとを含むスクロール圧縮機構であり、
    　前記ロータの貫通孔は、前記圧縮機構側の開口と前記インバータ側の開口とを有し、前記圧縮機構側の開口の周縁部が前記インバータ側の開口の周縁部に比べて大きく面取りされている、
    　請求項２に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  4. 　内周部が前記回転軸の外周面に接触する導電性の軸シール部材が前記第２隔壁部に保持されている、請求項１～３のいずれか一つに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
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