电动压缩机 |
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| 申请号 | CN201210328454.2 | 申请日 | 2012-09-06 | 公开(公告)号 | CN102996453B | 公开(公告)日 | 2015-11-18 |
| 申请人 | 株式会社丰田自动织机; | 发明人 | 深作博史; 浜名祥三; | ||||
| 摘要 | 一种电动 压缩机 ，包括壳体、 电动机 、压缩机构以及 树脂 模制件。电动机包括线圈，该线圈具有从 定子 的两个端部表面中的每个表面凸出的线圈端部。制冷剂流过容置电动机的壳体。树脂模制件 覆盖 每个线圈端部并且包括开口，该开口使线圈端部的一部分暴露于壳体的内部。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电动压缩机，包括： |
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| 说明书全文 | 电动压缩机技术领域背景技术[0002] 电动压缩机包括壳体、容置在该壳体中的压缩机构以及驱动该压缩机构的电动机。电动压缩机安装在车辆中并且设置在空调设备的制冷剂回路中。应当减小来自电动压缩机的泄漏电流对安装在车辆中的电气装置、控制装置等的影响。 [0003] 当电动压缩机停止运转时，制冷剂回路中的液态制冷剂易于通过电动压缩机的吸入口进入壳体并积聚在壳体中。该液态制冷剂包含有润滑剂。当积聚的液态制冷剂的量增大时，围绕电动机的定子缠绕的线圈变为浸于液态制冷剂中。当线圈浸于液态制冷剂中时，液态制冷剂的介电常数使线圈与定子之间以及线圈与固定有定子的壳体之间的绝缘性降低。这使得流向定子和壳体的泄漏电流增大。因而，在电动压缩机中，当电动压缩机停机并且液态制冷剂积聚在壳体中时，应当防止泄漏电流。高绝缘性润滑剂（例如，POE油）可以与制冷剂组合使用以抑制泄漏电流。然而，当具有低绝缘性的物质进入电动压缩机时，即使使用高绝缘性润滑剂也不能够抑制泄漏电流。另外，根据电动压缩机的规格，可使用具有低绝缘性的润滑剂（例如，PAG油）。在这种情况下，泄漏电流不能够被抑制。 [0004] 日本专利公报No.2002-227767公开了一种抑制泄漏电流的电动压缩机。在该压缩机中，当向电动机施加电压时，积聚在电动机上的润滑剂引起泄漏电流。更具体地，当制冷剂在润滑剂中的溶解速率增大时，溶解在润滑剂中的具有大的相对介电常数的制冷剂的量增大，从而产生较大的泄漏电流。 [0005] 上述公报公开了抑制泄漏电流的两种方法。一种方法是形成用作位于定子芯与线圈之间的绝缘体的树脂模制件，以包围定子芯的齿和/或线圈的线圈端部。另一种方法是形成用作完全包围线圈的绝缘体的树脂模制件。这样，日本专利公报NO.2002-227767的发明是一种改善了绝缘性的树脂绝缘体模制件。这即使在制冷剂积聚在齿和线圈端部上时也减少泄漏电流。 [0006] 在电动压缩机运转期间，绕定子缠绕的线圈被加热。这可能损坏线圈。另外，热量可能影响设置在电动压缩机壳体的外周上的、电动机的电力供应单元和控制单元。因而，在常规情况下，电动机的定子和线圈容置在电动压缩机的壳体中，且循环通过壳体的制冷剂被用于冷却电动机的定子和线圈。然而，日本专利公报2002-227767中的发明使用树脂模制件来包围线圈端部或整个线圈并阻止这些部分与溶解有制冷剂的润滑剂之间的接触，从而抑制泄漏电流的产生。这使线圈与壳体绝缘，但却使电动压缩机的线圈与循环的制冷剂完全隔离。在该结构中，无法防止来自线圈的热量的影响。 发明内容[0007] 本发明的目的是提供一种电动压缩机，该电动压缩机抑制了绕定子缠绕的线圈中的泄漏电流，并且允许对线圈进行冷却。 [0008] 为实现上述目的，本发明的一个方面是一种电动压缩机，该电动压缩机包括壳体、电动机、压缩机构以及树脂模制件。电动机容置在壳体的内部。电动机包括旋转轴、固定至至旋转轴的转子、固定至至壳体的定子以及绕定子缠绕的线圈，该线圈包括从定子的两个端部表面中的每个端部表面凸出的线圈端部，并且制冷剂流过容置有电动机的壳体的内部。压缩机构容置在壳体中、联接至旋转轴并且由电动机驱动。树脂模制件覆盖了每个线圈端部。树脂模制件包括开口，该开口使线圈端部的一部分暴露于壳体的内部。 [0009] 在上述结构中，线圈端部由树脂模制件覆盖。当电动压缩机停止运转时，树脂模制件对线圈端部的覆盖抑制了由于积聚在壳体中的液态制冷剂与线圈之间的接触所引起的线圈与定子之间的以及线圈与固定有定子的壳体之间的绝缘性的降低。因而，能够抑制泄漏电流。另外，在电动压缩机运转期间循环通过壳体的制冷剂与穿过树脂模制件的开口的线圈端部之间的接触允许对线圈的冷却。 [0010] 优选地，电动压缩机为卧式电动压缩机。 [0011] 在通常安装在车辆中的卧式电动压缩机中，当电动压缩机停止运转时，在定子的两个端部处的线圈端部浸入积聚在壳体中的液态制冷剂中。在上述结构中，树脂模制件阻止了线圈端部与液态制冷剂之间的接触并确保了对由于线圈与定子之间以及线圈与固定有定子的壳体之间的绝缘性的降低所引起的泄漏电流的抑制。 [0012] 优选地，当在电动压缩机的设置状态下沿重力方向观察时，开口设置在树脂模制件的至少上部部分中。 [0013] 在上述结构中，当电动压缩机停止运转时，线圈端部的下部部分浸于积聚在壳体中的液态制冷剂中。相反，线圈端部的上部部分很少与液态制冷剂接触。因而，能够以良好均衡的方式实现泄漏电流抑制功能和冷却功能。 [0014] 优选地，线圈为形成分布绕组的三相的线圈中的一个，以及开口设置在与设置于树脂模制件的上侧处的至少一相的线圈的一部分相对应的位置处。 [0015] 在上述结构中，分布绕组使得绕定子缠绕的线圈束与相邻的线圈束紧密接触。因而，线圈束之间的导热性高。另外，通过对一相的线圈的一部分进行冷却，同一线圈的不与树脂模制件的开口相对应的其他部分以及其他相的线圈能够被充分地冷却。 [0016] 优选地，分布绕组为波形绕组，以及开口设置在与三相的线圈中的每个线圈的一部分相对应的位置处。 [0017] 在上述结构中，波形绕组使得三相的线圈连续地缠绕于定子。因而，由于高导热性，通过对一相的线圈的一部分进行冷却，位于不与树脂模制件的开口相对应的位置处的线圈能够被充分地冷却。 [0018] 优选地，线圈为形成集中绕组的多相的线圈中的一个，以及开口设置在与多相的线圈中的每个线圈的一部分相对应的位置处。 [0019] 在上述结构中，在集中绕组中，缠绕于定子的线圈的线圈端部不彼此接触。因而，当线圈用于多相时，在与用于各相的线圈的一部分相对应的位置处设置开口，以对各相的一部分进行冷却。因此，线圈的高导热性使设置在不与树脂模制件的开口相对应的位置处的线圈充分冷却。 [0020] 优选地，开口的数量与线圈端部的数量相同，以及开口设置在与线圈端部相对应的位置处。 [0021] 在上述结构中，设置在每个线圈端部中的开口使所有线圈端部冷却。这减小了泄漏电流并确保了对线圈的冷却。 附图说明[0023] 通过参照附图以及对当前优选实施方式的以下描述，可以使本发明及其目的和优点得到最好地理解，在附图中： [0024] 图1是根据本发明的一个实施方式的电动压缩机的截面图； [0025] 图2是图1中所示出的定子的放大截面图； [0026] 图3是图1中所示出的定子的侧视图； [0027] 图4是处于液化制冷剂积聚的状态下的图1中所示出的电动机的局部截面图； [0028] 图5A是截面图，其示出了根据本发明的第二实施方式的电动压缩机的定子； [0029] 图5B是示意性左侧视图，其示出了图5A中的定子； [0030] 图6A是截面图，其示出了根据本发明的第三实施方式的电动压缩机的定子； [0031] 图6B是示意性左侧视图，其示出了图6A中的定子；以及 [0032] 图7是截面图，其示出了根据本发明的第四实施方式的电动压缩机的定子。 具体实施方式[0033] 第一实施方式 [0034] 现在将参照图1至图4对本发明的第一实施方式进行描述。图1示出了安装在车辆中的卧式涡旋式电动压缩机。卧式压缩机在车辆中设置在其旋转轴8为水平的状态。当旋转轴8以竖直状态设置时，电动压缩机被称为直立式。电动压缩机包括封闭的壳体。更具体地，电动压缩机包括由螺栓3固定在一起的前部壳体1和后部壳体2。壳体1和壳体2由诸如铝或铝合金之类的金属材料形成。后部壳体2包括吸入口4。前部壳体1包括排出口5。吸入口4和排出口5连接至外部制冷剂回路（未图示）。因此，制冷剂从吸入口4流向排出口5。 [0035] 涡旋式压缩机构6以及驱动该压缩机构6的电动机7容置在壳体1和壳体2的内部2A中。电动机7包括：旋转轴8，该旋转轴8由轴承可旋转地支承在壳体2上；转子9，该转子9固定至旋转轴8；以及定子10，该定子10设置在转子9的外侧并固定至壳体2的内壁。转子9包括：转子芯11，该转子芯11由通过对磁性钢板进行层叠而制造出的层叠钢板形成；以及永磁体12。定子10包括：圆筒形定子芯13，该圆筒形定子芯13具有形成在其内周中的槽14；以及三相线圈15，该三相线圈15缠绕在槽14中，并且在三相线圈15之间设置有绝缘纸（未图示）。 [0036] 压缩机构6主要包括：定涡旋16，该定涡旋16固定至壳体1和壳体2的内壁；以及动涡旋17，该动涡旋17与定涡旋16交错。在定涡旋16与动涡旋17之间形成用于压缩制冷剂并且具有可变排量的压缩室18。动涡旋17通过轴承和偏心轴衬19联接至旋转轴8的偏心销20。因而，当旋转轴8旋转时，动涡旋17沿轨道旋转。这使压缩室18的排量改变。 [0037] 壳体2包括后端部表面2B，该后端部表面2B连接并固定至逆变器壳体22，该逆变器壳体22限定逆变器容置室21。该逆变器容置室21容置有对电动机7进行驱动的逆变器23以及附接至壳体2的端部表面2B的密封端子24。该密封端子24在逆变器容置室21中通过连接器25电连接至逆变器23。集束块26在壳体2的内部2A中联接至定子10的外周部分10A。密封端子24通过端子销28和集束块26电连接至从定子10的线圈15延伸出的引线27。 [0038] 在该电动压缩机中，当将三相AC（交流）电力从逆变器23经由密封端子24和引线27供给到电动机7的线圈15时，转子9旋转。另外，旋转轴8致动压缩机构6。 [0039] 现在将参照图2和图3对电动机7的定子10进行详细地描述。与转子9的电极数（例如，六个电极）相对应，在定子芯13的内周中以等间距形成有十八个槽14。用于U相、V相、和W相的三相的线圈15中的每个均缠绕至定子10以形成波形绕组，该波形绕组是分布绕组中的一种。因此，每个线圈15的两个线圈端部15A分别从定子芯13的两个端部表面13A和13B凸出。在图3中，为了易于理解，三相的线圈端部15A以彼此间隔开的状态示出。然而，三相的线圈端部15A实际上成形为以环形凸出状态彼此紧密接触。 [0040] 从三相的线圈端部15A中的每个延伸出两根延长线A1和A2、B1和B2、或者C1和C2，该线圈端部15A从定子芯13的一个端部表面13A凸出。延长线A1、B1和C1连接至中性点29。三根延长线A1、B1和C1彼此连接并联接至定子10的外周部分10A。另外，延长线A2、B2和C2用作引线27，该引线27将线圈15连接至诸如逆变器23和密封端子24之类的驱动电路。引线27的端部附接到集束块26，该集束块26联接至定子10的外周部分10A。 [0041] 参照图2，树脂模制件30覆盖了从定子芯13的端部表面13A或端部表面13B凸出的每个线圈端部15A。树脂模制件30形成为与相应的端部表面13A和端部表面13B相接触，以密封线圈端部15A。另外，当在电动压缩机的设置状态下沿重力方向观察时，每个树脂模制件30的上侧均包括使线圈端部15A的一部分暴露的开口31。 [0042] 参照图3，开口31在树脂模制件30的上部部分中设置在与用于位于上侧的U相、V相、和W相的每个相应的线圈端部15A的一部分相对应的位置处。开口31使每个线圈端部15A的一部分暴露于壳体2的内部2A。另外，例如，和延长线C2一样，位于线圈端部15A被树脂覆盖的位置处的延长线设置成不被树脂覆盖，以形成线圈端部15A的树脂模制件30。 用于树脂模制件30的树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺树脂等。 [0043] 第一实施方式具有如下所述的优点。 [0044] 当电动压缩机停止运转时，液态制冷剂32积聚在壳体1和壳体2的内部2A的下侧处，该液态制冷剂32为壳体1和壳体2中的混合有润滑剂的残留的制冷剂或通过吸入口4进入壳体1和壳体2的制冷剂。液态制冷剂32的积聚量从电动压缩机停止运转开始随时间的流逝而增加。因而，位于定子10的下侧处的线圈端部15A变为浸于液态制冷剂中。 [0045] 然而，线圈端部15A大部分被树脂模制件30的树脂覆盖。因而，线圈端部15A保持不与液态制冷剂32接触。这抑制了由于线圈15与定子10之间的以及线圈15与固定有定子10的壳体2之间的绝缘性的降低所引起的泄漏电流。液态制冷剂32的积聚量没有到达壳体1和壳体2的内部2A的上侧。因而，通过树脂模制件30的开口31而暴露于内部2A的线圈端部15A不会浸于液态制冷剂32中。 [0046] 当电动压缩机开始运转时，线圈15产生热量。然而，通过开口31而暴露的线圈端部15A暴露于从吸入口4朝向压缩机构6循环通过壳体1和壳体2的制冷剂并由该制冷剂冷却。另外，每个线圈15均以波形绕组的方式缠绕至定子10。因而，通过将每个线圈15的仅仅一部分暴露于制冷剂，就可以通过热传递来冷却由树脂模制件30的树脂覆盖的线圈端部15A。另外，U相线圈端部15A、V相线圈端部15A、以及W相线圈端部15A至少部分地暴露于制冷剂。这使得三相的线圈端部15A中的每个都冷却。因此，线圈15以与现有技术相同的方式获得了充分的冷却效果并消除了由线圈15产生的热量的影响。 [0047] 第二实施方式 [0048] 现在将参照图5A和图5B对本发明的第二实施方式进行描述。为避免不必要的重复，与第一实施方式中的对应的部件相同的部件用相似或相同的附图标记表示。将不再详细描述这些部件。在第二实施方式中，位于延伸穿过旋转轴8的轴线的水平面X下方的定子芯13和线圈端部15A由树脂模制件33完全覆盖。因此，当在电动压缩机的设置状态下沿重力方向观察时，开口34在树脂模制件33中形成在水平面X的上侧。位于上侧的三相的线圈15的线圈端部15A通过开口34暴露于壳体1和壳体2的内部2A。定子芯13以及包括有设置在定子芯13上的树脂模制件的定子10可以通过紧固件如螺钉而附接至壳体2的内壁。 [0049] 在第二实施方式中，即使位于下侧的线圈端部15A在电动压缩机停止运转时浸于积聚在壳体1和壳体2的内部2A中的液态制冷剂32中，树脂模制件33仍能够防止位于下侧的线圈端部15A与液态制冷剂32接触。当电动压缩机运转时，从树脂模制件33的开口34暴露的上部线圈端部15A充分地暴露于从吸入口4流向压缩机构6的制冷剂。因此，第二实施方式具有与第一实施方式相同的优点。另外，在第二实施方式中，树脂模制件33的树脂完全覆盖定子10的下侧以及下部线圈端部15A。这完全覆盖了位于下侧的线圈15并防止了定子10的下侧以及下部线圈端部15A与液态制冷剂32接触。 [0050] 第三实施方式 [0051] 现在将参照图6A和图6B对本发明的第三实施方式进行描述。为了避免不必要的重复，与第一实施方式中的相应的部件相同的部件用相似或相同的附图标记表示。将不再详细描述这些部件。在第三实施方式中，树脂模制件35完全覆盖了定子芯13和线圈端部15A。树脂模制件35包括多个圆形开口36。在定子芯13的两个端部表面13A和13B中，开口36设置在与位于延伸穿过旋转轴8的轴线的水平面X上方的线圈端部15A相对应的位置处。包括有形成在整个定子芯13上的树脂模制件35的定子10可以通过除了在第二实施方式中所描述的螺钉之外的紧固件例如粘合剂而附接至壳体2的内壁。 [0052] 在第三实施方式中，位于水平面X的下侧的定子芯13和线圈端部15A以与第二实施方式相同的方式由树脂模制件35的树脂覆盖。因而，当电动压缩机停止运转时，定子芯13的下侧以及下部线圈端部15A并不与积聚的液态制冷剂接触。另外，在电动压缩机运转期间，上部线圈端部15A通过树脂模制件35的开口36暴露于内部2A并且充分暴露于制冷剂。因此，第三实施方式具有与第一实施方式和第二实施方式相同的优点。 [0053] 在第三实施方式中，开口36设置在树脂模制件35的位于延伸穿过旋转轴8的轴线的水平面X上方的部分中。然而，除了上部开口36之外，如在图6中由虚线所示出的，也可以在树脂模制件35的下部部分中形成开口37。在这种情况下，下部开口37中的一些可浸于积聚的液态制冷剂32中。然而，每个线圈端部15A的与液态制冷剂32相接触的区域与整个线圈端部15A的区域相比较小。这有效地抑制了线圈与定子之间以及线圈与固定有定子的壳体之间的绝缘性的降低。另外，当电动压缩机运转时，线圈端部15A与制冷剂之间的接触区域大于第三实施方式中的接触区域。这进一步有效地冷却了线圈15。 [0054] 第四实施方式 [0055] 现在将参照图7对本发明的第四实施方式进行描述。为了避免不必要的重复，与第一实施方式中的相应的部件相同的部件用相似或相同的附图标记表示。将不再详细描述这些部件。在第四实施方式中，线圈15缠绕成集中绕组，在该集中绕组中，线圈端部15B不相互接触。树脂模制件35包括开口38，该开口38形成在与处于集中绕组中的三相的线圈相对应的位置处，即，形成在位于槽14之间的位置处。换句话说，线圈端部15B的数量与开口38的数量相同。因此，减小了泄漏电流，并且确保了对线圈15的冷却。 [0056] 对本领域的普通技术人员而言明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以以许多其他具体形式实施。特别地，应当理解的是，本发明可以以以下形式实施。 [0057] （1）在第一实施方式中，树脂模制件30的开口31可以设置在与用于U相、V相和W相的三相中的仅一相的线圈15的线圈端部15A相对应的位置处。在这种情况下，三相的线圈端部15A可以彼此紧密接触或缠绕为形成波形绕组。在这种情况下，仅一相的线圈端部15A暴露于制冷剂中并且被制冷剂冷却。然而，热传递有效地冷却了所有三相的线圈15。 [0058] （2）在第二实施方式和第三实施方式中，树脂模制件33和树脂模制件35中的每个的树脂覆盖定子芯13和线圈端部15A。然而，和在第一实施方式中一样，树脂模制件33和树脂模制件35的树脂可以仅覆盖线圈端部15A。 [0059] （3）线圈15的绕组不限于第一实施方式中的波形绕组，而可以缠绕为形成集中绕组，线圈15的绕组为一种分布绕组。在集中绕组的情况下，缠绕于定子芯13的槽14的线圈的线圈端部也将彼此紧密接触。因而，热量在线圈之间以期望的方式传递，并且线圈以与第一至第三实施方式相同的方式被有效冷却。 [0060] （4）逆变器23可以设置在壳体2的外圆周表面上，而不是设置在壳体2的端部表面2B上。在这种情况下，集束块26可以联接至定子10的外周部分10A或者可以与定子10分离并自由地设置在壳体2的内部2A中。 [0061] （5）上述实施方式中的电动机7为内转子型电动机，在该内转子型电动机中，定子10设置在外侧并且转子9配装到定子10中。然而，本发明还可以实施为外转子型电动机，在该外转子型电动机中，转子设置在外侧并且定子配装到转子中。 [0062] （6）在上述实施方式中的电动机7中，转子9包括六个电极并且定子10包括十八个槽。然而，电极和槽的数量可以改变。例如，电动机可以具有包括有四个电极的转子和包括有十二个槽的定子。 [0063] （7）在上述实施方式中，在吸入制冷剂环境下，电动机7设置在吸入口4一侧。然而，在排出制冷剂环境下，电动机7可以设置在排出口5一侧。 [0064] （8）在上述实施方式中，本发明实施为涡旋式电动压缩机，但不限于这种方式。例如，本发明可以实施为其他类型的电动压缩机，所述其他类型的电动压缩机包括电动机以及旋转压缩机如叶片式或螺旋式的、或者往复式压缩机如斜板式或摆动式的。 [0065] （9）上述实施方式中的每个均可以应用于直立式车用电动压缩机。 [0066] （10）在第三实施方式中，开口36形成在与线圈端部15A相对应的位置处，但也可以形成在与槽14和线圈端部15A相对应的位置处。在这种情况下，多相的线圈15集中在与槽14相对应的位置处。这有利于对用于各相的线圈15进行冷却并增强线圈15的冷却效果。在这种情况下，在两个端部表面中的在轴向方向上相对的位置处形成开口36进一步增强了线圈15的冷却效果。 [0067] （11）在第四实施方式中，开口36的数量与线圈端部15B的数量相同。然而，在用于U相、V相、和W相的三相的线圈15之中，开口36可以设置在与仅一相的线圈15的线圈端部15B相对应的位置处、或设置在与各相的线圈15的一部分相对应的位置处。 [0068] （12）在上述实施方式中，本发明实施为车用电动压缩机。然而，本发明的应用不限于车辆，而可以应用于在家庭或工厂中使用的电动压缩机。 |
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