電動圧縮機

この発明は、一般的には、電動圧縮機に関し、より特定的には、インバータ一体型の電動圧縮機に関する。

従来の電動圧縮機に関して、たとえば、特開2012−184752号公報には、気密端子を構成する端子ピンと、端子ホルダまたはハウジングとの間の短絡を防止することを目的とした、電動圧縮機が開示されている(特許文献1)。

特許文献1に開示された電動圧縮機は、ハウジングと、ハウジングに収容される圧縮機構および電動モータと、ハウジングの外周壁の一部に固定され、インバータ収容室を形成するインバータハウジングと、インバータ収容室に設けられるインバータおよび気密端子とを有する。気密端子は、インバータ側のコネクタを介して、インバータと電気的に接続され、さらに、ハウジング内部でクラスタブロックを介して、ステータのコイルから引き出されたリード線と電気的に接続されている。

また、特開2006−42409号公報(特許文献2)、特開2009−264172号公報(特許文献3)、特開2010−59809号公報(特許文献4)、特開2002−98054号公報(特許文献5)、特開2003−97435号公報(特許文献6)、特開平3−281993号公報(特許文献7)および特開2012−215090号公報(特許文献8)にも、各種の電動圧縮機が開示されている。

特開2012−184752号公報

特開2006−42409号公報

特開2009−264172号公報

特開2010−59809号公報

特開2002−98054号公報

特開2003−97435号公報

特開平3−281993号公報

特開2012−215090号公報

上述の特許文献1に開示されるように、インバータ一体型の電動圧縮機(電動コンプレッサ)が知られている。特許文献1に開示された電動圧縮機では、インバータおよび電動モータ間を電気的に接続する配線を中継する中継端子部として、クラスタブロックが用いられている。しかしながら、このような中継端子部を設置する場所によっては、圧縮機構および電動モータを収容するハウジングの体格が大きくなり、電動圧縮機が大型化するおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、小型化が図られる電動圧縮機を提供することである。

この発明に従った電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動モータと、電動モータを駆動させる駆動回路と、電動モータを収容するモータ室を区画するハウジングと、ハウジングに取り付けられるものであって、ハウジングと協働して駆動回路を収容する駆動回路室を区画するカバー部材と、電動モータの回転を圧縮機構部に伝達する回転シャフトと、駆動回路に接続される配線と、電動モータに接続される配線とを電気的に接続する中継端子部とを備える。ハウジングは、モータ室と駆動回路室とを仕切る隔壁を有する。中継端子部は、隔壁と回転シャフトとの間に配置されている。

このように構成された電動圧縮機によれば、中継端子部を、ハウジングの隔壁と回転シャフトとの間に配置することによって、ハウジングの体格が大きくなることを抑制できる。これにより、電動圧縮機の小型化を図ることができる。

また好ましくは、電動圧縮機は、回転シャフトを回転可能に支持する軸受け部をさらに備える。ハウジングは、隔壁から電動モータに向かって立設するボス部を有する。軸受け部は、ボス部と、回転シャフトとの間に設けられる。中継端子部は、隔壁と、軸受け部との間に配置されている。

また好ましくは、中継端子部は、軸受け部から離間して設けられる。 また好ましくは、軸受け部は、回転シャフトと当接する内輪と、ボス部と当接する外輪と、内輪および外輪の間に設けられる転動体とを有する。中継端子部は、外輪および隔壁に当接する。

また好ましくは、電動モータに接続される配線は、第1リード線、第2リード線および第3リード線を有する。中継端子部は、第1リード線、第2リード線および第3リード線によって、回転シャフトの径方向への移動が規制される。

また好ましくは、電動モータは、ステータコアと、回転シャフトの軸方向においてステータコアの端面から突出するコイルエンド部が形成されるようにステータコアに巻回されるコイルとを有する。中継端子部の少なくとも一部が、回転シャフトの径方向から見てコイルエンド部と重なり合う位置に配置される。

以上に説明したように、この発明に従えば、小型化が図られる電動圧縮機を提供することができる。

この発明の実施の形態における電動圧縮機の全体構成を示す断面図である。

図1中の2点鎖線IIで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。

クラスタブロックの移動を規制する構成の第1の別例を示す断面図である。

図3中のクラスタブロックの移動を規制する構成の第1の別例を示す側面図である。

クラスタブロックの移動を規制する構成の第2の別例を示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図1は、この発明の実施の形態における電動圧縮機の全体構成を示す断面図である。図2は、図1中の2点鎖線IIで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図1および図2を参照して、電動圧縮機100は、車両に搭載される電動圧縮機であり、車内空調用の冷媒圧縮に用いられる。

一例として、電動圧縮機100は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、バッテリからの電力供給により駆動するモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載される。別の例として、電動圧縮機100は、電気自動車または燃料電池自動車に搭載される。

電動圧縮機100は、車両のエンジンルーム内に搭載されている。電動圧縮機100は、エンジンルーム内のエンジンに取り付けられている。電動圧縮機100は、エンジンに限られず、たとえば、エンジンルーム内のステーに取り付けられてもよい。電動圧縮機100は、エンジンルーム以外の車両部位に取り付けられてもよい。

電動圧縮機100は、圧縮機構部161と、回転シャフト156と、軸受け部141および軸受け部142と、電動モータ131と、ハウジング111と、インバータ121と、インバータカバー126と、クラスタブロック521と、電動モータ131の配線531と、インバータ121の配線541と、気密端子561と、軸支持部211とを有する。

ハウジング111は、全体として筒状(詳細には、円筒状)である。ハウジング111は、車両用空調装置を構成する図示しない外部冷媒回路から冷媒が吸入される吸入口212が形成されたものであって、一方に開口した有底筒形状の吸入ハウジング216と、冷媒が吐出され、外部冷媒回路に接続される図示しない吐出口が形成された吐出ハウジング217とを有する。吐出ハウジング217は、吸入ハウジング216の開口部分を塞いだ状態で吸入ハウジング216と連結されている。

吸入ハウジング216は、隔壁113と、隔壁113の外周縁から立設する側壁部112とを有する。吸入口212は、吸入ハウジング216の側壁部112における隔壁113寄りの部分に形成されている。

吸入ハウジング216の隔壁113には、電動モータ131に向かって立設するボス部116が形成されている。言い換えると、ボス部116は、隔壁113から側壁部112が立設する方向に立設している。

本実施の形態のボス部116は、円筒状であり、一箇所に切り欠き117が設けられている。

圧縮機構部161は、吸入ハウジング216内において、吸入口212よりも吐出口側に配置されている。圧縮機構部161は、回転シャフト156が回転することによって、吸入口212から吸入ハウジング216内に吸入された冷媒を圧縮する。圧縮機構部161の具体的な構成は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等任意である。

回転シャフト156は、電動モータ131の回転中心となる中心軸101に沿って延びている。回転シャフト156は、吸入ハウジング216内において、ボス部116よりも内側に位置するように設けられる。回転シャフト156は、軸受け部141および軸受け部142により、吸入ハウジング216内で中心軸101を中心に回転可能に支持されている。中心軸101と、回転シャフト156の回転中心とは、回転シャフト156に一致している。回転シャフト156の第1端部(回転シャフト156の軸方向の端部のうち、吐出ハウジング217側の端部)には、圧縮機構部161が接続されており、回転シャフト156の第2端部(回転シャフト156の軸方向の端部のうち、隔壁113側の端部)には、後述する電動モータ131のロータ135が接続されている。回転シャフト156は、電動モータ131の回転を圧縮機構部161に伝達する。

電動モータ131は、回転シャフト156を回転させることにより、圧縮機構部161を駆動させる。電動モータ131は、ロータ(回転子)135と、ステータ(固定子)134とを有する。ロータ135およびステータ134は、回転シャフト156の径方向において隙間を設けて対向している。

本実施の形態では、ロータ135は、回転シャフト156の外周上に固定されている。ステータ134は、ステータコア132およびコイル133を含んで構成されている。ステータコア132は、吸入ハウジング216の内周面に固定されている。コイル133は、回転シャフト156の軸方向においてステータコア132の端面から突出するコイルエンド部133pが形成されるようにステータコア132のティース(不図示)に巻回されている。

電動モータ131は、吸入ハウジング216内に収容されており、吸入ハウジング216は、電動モータ131を収容するモータ室151を区画する。

軸受け部141および軸受け部142は、回転シャフト156の軸線方向において距離を隔てて設けられている。軸受け部141は、回転シャフト156の第1端部と当接し、軸受け部142は、回転シャフト156の第2端部と当接する。つまり、軸受け部141および軸受け部142は、回転シャフト156の軸線方向において、軸受け部141と軸受け部142との間にロータ135が配置されるように設けられている。

また、軸受け部141は、回転シャフト156と、軸支持部211との間に設けられる。軸受け部142は、回転シャフト156と、ボス部116との間に設けられる。つまり、軸受け部142は、ボス部116内に設けられている。

軸受け部141,142の種類は、特に限定されないが、本実施の形態では、玉軸受けが用いられている。

本実施の形態におけるインバータカバー126は、全体として筒状(詳細には、円筒状)である。インバータカバー126は、その開口端が吸入ハウジング216の隔壁113における電動モータ131側の面113mとは反対側の面113nと突き合わせられた状態で、ハウジング111に取り付けられている。ハウジング111およびインバータカバー126は、電動圧縮機100の外観をなしている。インバータカバー126は、ハウジング111とともに、インバータ121を収容する駆動回路室152を区画している。

つまり、吸入ハウジング216の隔壁113は、モータ室151と駆動回路室152とを仕切る隔壁として設けられている。

インバータ121は、外部から供給された直流電力を交流電力に変換して電動モータ131に印加する。インバータ121は、インバータ回路が形成された基板や、コンデンサ等の電子部品、各種の配線類を含んで構成されている。

圧縮機構部161、電動モータ131およびインバータ121は、回転シャフト156の軸線方向に並んで設けられている。電動モータ131は、回転シャフト156の軸線方向において、圧縮機構部161およびインバータ121の間に設けられている。

中継端子部としてのクラスタブロック521は、インバータ121の配線541と、電動モータ131の配線531との間を電気的に接続する。

クラスタブロック521は、全体として円板形状の絶縁性の本体部522と、本体部522に内包される導電性の接続端子523とを有する。

クラスタブロック521の本体部522には、電動モータ131の配線もしくは電動モータ131の配線と電気的に接続される導電部材が挿通される第1挿通孔と、インバータ121の配線もしくはインバータ121の配線と電気的に接続される導電部材が挿通される第2挿通孔と、が形成される。

本実施の形態のクラスタブロック521の本体部522には、電動モータ131の配線531が挿通される第1挿通孔571が形成されるとともに、インバータ121の配線と接続される気密端子561が挿通される第2挿通孔572が形成されている。

電動モータ131の配線531は、クラスタブロック521の第1挿通孔571に挿通されて、接続端子523の第1端部523pと接続される。そして、電動モータ131の配線531は、接続端子523と接続された状態で、切り欠き117に挿通される。

インバータ121の配線541は、インバータ121から延伸し、その端部541pが、導電部材としての気密端子561の第1端部561pに接続されている。そして、気密端子561の第2端部561qは、接続端子523の第2端部523qと接続されている。つまり、電動モータ131の配線531およびインバータ121の配線541は、気密端子561および接続端子523を介して電気的に接続されている。

クラスタブロック521の配置について、より詳細に説明する。 クラスタブロック521は、吸入ハウジング216の隔壁113と、回転シャフト156との間に配置されている。さらに本実施の形態では、クラスタブロック521は、軸受け部142と少なくとも一部が重なり合う位置に配置されている。詳述すると、吸入ハウジング216の隔壁113と、回転シャフト156と、軸受け部142と、ボス部116と、によって区画される収容空間153内に配置されている。また、クラスタブロック521の少なくとも一部は、回転シャフト156の径方向から見てコイルエンド部133pと重なり合う位置に配置されている。

クラスタブロック521がステータ134の外周側(回転シャフト156の径方向外側)に配置される場合を想定すると、ハウジングの体格が、回転シャフト156の径方向に大きくなってしまう。これに対して、本実施の形態では、クラスタブロック521を、隔壁113と回転シャフト156との間に設けているため、ハウジングの体格が回転シャフト156の径方向に大きくなることを抑制できる。

また、クラスタブロック521がステータ134の軸方向外側に配置される場合を想定すると、ハウジングの体格が、回転シャフト156の軸線方向に大きくなってしまう。これに対して、本実施の形態では、クラスタブロック521の少なくとも一部が、回転シャフト156の径方向から見てコイルエンド部133pと重なり合う位置に配置されているため、ハウジングが回転シャフト156の体格が軸線方向に大きくなってしまうことを抑制できる。

ここで、本実施の形態のクラスタブロック521および軸受け部142について、さらに詳細に説明をする。

クラスタブロック521は、その構成部位として、突出部511を有する。突出部511は、軸受け部142と向かい合うクラスタブロック521の端面の外周縁部から回転シャフト156の軸線方向に向けて突出する。

本実施の形態の軸受け部142は、いわゆる玉軸受けである。軸受け部142は、内輪146と、転動体としてのボール148と、外輪147とを有する。内輪146は、回転シャフト156と当接している。ボール148は、内輪146と外輪147との間に設けられている。

クラスタブロック521の突出部511は、外輪147に当接している。また、クラスタブロック521は、隔壁113に当接している。つまり、クラスタブロック521は、軸受け部142と隔壁113との間に設けられている。

なお、クラスタブロック521は、回転シャフト156とともに回転する内輪146と接触しないように配置されている。

このような構成により、クラスタブロック521は、軸受け部142と隔壁113とによって、回転シャフト156の軸線方向への移動が規制されている。これにより、クラスタブロック521がハウジング内で移動しないように、クラスタブロック521に爪等の位置決め部材を設けることなく、簡易な構成で、クラスタブロック521がハウジング内で移動することを抑制することができる。これにより、クラスタブロック521の形状がシンプルとなるため、製造コストを安価にすることができる。

なお、クラスタブロック521と軸受け部142の間に、別部品が介在してもよい。また、クラスタブロック521は、電動圧縮機100の駆動前において、隔壁113または/および軸受け部142と当接しないように設けられてもよい。このような場合であっても、クラスタブロック521内の接続端子523が、気密端子561と固定されていれば、クラスタブロック521がハウジング内を移動することを防止できる。

なお、クラスタブロック521が、上記のように隔壁113または/および軸受け部142と当接しないように設けられている場合は、接続端子523と気密端子561とが固定される前段階でクラスタブロック521がハウジング内を移動しないように、たとえば、インバータ121の配線、もしくは、インバータ121の配線と電気的に接続される導電部材によって、クラスタブロック521の移動を規制する構成や、後述するように電動モータ131の配線、もしくは、電動モータ131の配線と電気的に接続される導電部材によって、クラスタブロック521の移動を規制する構成を採用してもよい。

また、クラスタブロック521が、ボス部116に圧入等によって固定されることで、クラスタブロック521と隔壁113または/および軸受け部142とが当接しないようにしてもよい。

ここで、電動モータ131の配線によって、クラスタブロックの移動を規制する構成の別例について、図3から図5を用いて2つの別例を説明する。

図3は、クラスタブロックの移動を規制する構成の第1の別例を示す断面図である。図3中には、図1中のIII−III線上に沿った位置に対応する断面が示されている。図4は、図3中のクラスタブロックの移動を規制する構成の第1の別例を示す側面図である。

図3および図4中に示すように、第1の別例の円筒状のボス部116には、回転シャフト156の周方向に等間隔で離間して3つの切り欠き118が形成されている。

また、第1の別例のクラスタブロック621の本体部622には、回転シャフト156の周方向に等間隔で離間して設けられる3つの第1挿通孔671が形成されている。

電動モータ131の配線631は、電動モータ131のU相、V相およびW相にそれぞれ対応するリード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wから構成されている。

接続端子623は、電動モータ131のU相、V相およびW相にそれぞれ対応する接続端子623U、接続端子623V、接続端子623Wから構成されている。

3本のリード線631U,631V,631Wは、3つの第1挿通孔671にそれぞれに挿通されて接続端子623の第1端部623pと接続される。そして、3つのリード線631U,631V,631Wが3つの接続端子623U,623V,623Wにそれぞれと接続された状態で、3つの切り欠き118に挿通される。

気密端子661は、電動モータ131のU相、V相およびW相にそれぞれ対応する気密端子661U、気密端子661Vおよび気密端子661Wから構成されている。

インバータ121の配線641は、電動モータ131のU相、V相およびW相にそれぞれ対応するリード線641U、リード線641Vおよびリード線641Wから構成されている。そして、リード線641Uと、気密端子661Uの第1端部661pとが電気的に接続され、リード線641Vと、気密端子661Vの第1端部661pとが電気的に接続され、リード線641Wと、気密端子661Wの第1端部661pとが電気的に接続される。

また、気密端子661Uの第2端部661qは、クラスタブロック621の第2挿通孔672に挿通されて接続端子623Uの第2端部623qと接続され、気密端子661Vの第2端部661qは、クラスタブロック621の第2挿通孔672に挿通されて接続端子623Vの第2端部623qと接続され、気密端子661Wの第2端部661qは、クラスタブロック621の第2挿通孔672に挿通されて接続端子623Wの第2端部623qと接続される。

上記構成によれば、リード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wは、中心軸101を中心とする周方向において互いに間隔を設けて配置される。さらに詳述すると、リード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wは、中心軸101を中心とする周方向において等間隔に配置される。したがって、クラスタブロック621は、リード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wによって、回転シャフト156の径方向への移動が規制される。

電動圧縮機100の組み立て工程時、まず、クラスタブロック621を電動モータ131に組み付け、その後、電動モータ131をハウジング111に組み付ける。本実施の形態では、クラスタブロック621が、リード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wにより回転シャフト156の径方向への移動が規制されるため、組み立て工程時にクラスタブロック21が回転シャフト156の径方向に移動することを規制するための機構を設ける必要がない。このため、簡易な構成で、電動圧縮機100の組み立て工程時の作業性を向上させることができる。

図5は、クラスタブロックの移動を規制する構成の第2の別例を示す断面図である。図5を参照して、本変形例では、リード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wが、中心軸101を中心に不等間隔に配置されている。

上記変形例に示すように、リード線631U、リード線631Vおよびリード線631Wを設ける間隔は、クラスタブロック621が回転シャフト156の径方向へ移動することを規制可能なものであれば、特に限定されない。

なお、本実施の形態では、圧縮機構部161側の軸受け部141と、インバータ121側の軸受け部142とを設けたが、回転シャフト156を回転可能に支持することが可能であれば、軸受け部141のみが設けられてもよい。

また、本実施の形態では、圧縮機構部161、電動モータ131およびインバータ121が直線上に並ぶインライン型の電動圧縮機100について説明したが、これに限られず、インバータ121がハウジング111の側壁部112に設けられるキャメル型に本発明を適用することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、インバータ一体型の電動圧縮機に適用される。

100 電動圧縮機、101 中心軸、111 ハウジング、112 側壁部、113 隔壁、113m,113n 面、116 ボス部、117,118 切り欠き、121 インバータ、126 インバータカバー、131 電動モータ、132 ステータコア、133 コイル、133p コイルエンド部、134 ステータ、135 ロータ、141,142 軸受け部、146 内輪、147 外輪、148 ボール、151 モータ室、152 駆動回路室、153 収容空間、156 回転シャフト、161 圧縮機構部、211 軸支持部、212 吸入口、216 吸入ハウジング、217 吐出ハウジング、511 突出部、521,621 クラスタブロック、522,622 本体部、523,623,623U,623V,623W 接続端子、523p,561p,623p,661p 第1端部、523q,561q,623q,661q 第2端部、531,541,631,641 配線、541p 端部、561,661,661U,661V,661W 気密端子、571,671 第1挿通孔、572,672 第2挿通孔、631U,631V,631W,641U,641V,641W リード線。