Electric compressor |
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申请号 | JP2005037522 | 申请日 | 2005-02-15 | 公开(公告)号 | JP4576259B2 | 公开(公告)日 | 2010-11-04 |
申请人 | サンデン株式会社; | 发明人 | 彰良 東山; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 圧縮機構と、該圧縮機構の駆動源としての電動モータとがハウジング内に内蔵され、該ハウジング内が、前記圧縮機構の吸入側と電動モータ側に区画された電動圧縮機において、 前記電動モータがU相、V相、W相が位相をずらせて配置された三相モータからなり、前記ハウジングに、前記圧縮機構の吸入側に吸入された被圧縮流体の一部を電動モータ側に送る連通路を 、複数のU相のうち少なくとも一つのU相に対向して開口される通路と、複数のV相のうち少なくとも一つのV相に対向して開口される通路と、複数のW相のうち少なくとも一つのW相に対向して開口される通路とからなるように、ハウジングの周方向に複数設けたことを特徴とする電動圧縮機。 前記電動圧縮機が、前記内蔵電動モータとは別の第1駆動源のみにより駆動される第1圧縮機構と、第2駆動源としての前記内蔵電動モータのみにより駆動される第2圧縮機構が並設され一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる、請求項 1に記載の電動圧縮機。 前記第1圧縮機構および第2圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている、請求項 2に記載の電動圧縮機。 前記背中合わせに配置された固定スクロールが一体形成された固定スクロール部材からなる、請求項 3に記載の電動圧縮機。 前記第1駆動源が車両用原動機からなる、請求項 2ないし 4のいずれかに記載の電動圧縮機。 |
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说明书全文 | 本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機に関し、とくに車両用冷凍システム等に好適なハイブリッド圧縮機における、電動モータの冷却機構に関する。 圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した電動圧縮機、とくに車両用冷凍システム等に用いられる電動圧縮機はよく知られている。 このような電動圧縮機においては、電動モータは専用の駆動制御回路からの指令により、電動モータに高電圧部からのパルス電圧をduty制御印加し、ロータの回転数を制御しながら運転されるようになっている。 しかし、電動モータのコイル部は抵抗を持っている。 このためコイル部に電流が流れる際にはコイル部(とくに、ステータのコイル部)は発熱する。 一方、このような圧縮機においては、圧縮機ハウジング内に取り込まれた被圧縮流体の一部は前記圧縮機構に取り込まれ圧縮されるが、前記圧縮機構に取り込まれなかった残りの被圧縮流体によりステータ等が冷却され、ステータひいては電動モータ全体の過熱が防止されるようになっている。 しかし、電動モータの温度は、上記発熱量と圧縮機ハウジング等からの放熱量、および上記被圧縮流体による冷却効果等のバランスにより決定されるが、発熱量が放熱量を大きく上回った場合には電動モータは過熱される。 また、上記のように電動モータの周辺は被圧縮流体の雰囲気になっているが、その流れは緩やかであるため熱交換が促進されず、結果として発熱量が放熱量を大きく上回り、電動モータが過熱されるおそれがある。 電動モータが過熱されると、ロータの磁石が減磁し電動モータの運転可能範囲が狭くなるおそれがある。 また、電動モータの起動性低下等の不具合が生じるおそれがある。 このような電動モータの過熱の問題は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵した単純な電動圧縮機のみならず、内蔵電動モータと、それとは別の外部駆動源(たとえば、車両走行用エンジン)とを圧縮機構の駆動源としたハイブリッド圧縮機においても、同様に存在する。 たとえば、車両用冷凍システム等に利用するハイブリッド圧縮機として車両用原動機のみにより駆動されるスクロール型の第1圧縮機構と、内蔵電動モータのみにより駆動されるスクロール型の第2圧縮機構とを、両圧縮機構の固定スクロールを背中合わせにして一体的に組み込んだハイブリッド圧縮機が提案されている(特許文献1)。 このようなハイブリッド圧縮機においては、それぞれの圧縮機構を単独で、あるいは同時に駆動することが可能となり、そのときの要求に応じた最適な吐出性能を得ることが可能となる。 たとえば、低負荷時(駐車中のアイドリング状態等)においては、電動モータにより第2圧縮機構のみを運転、または電動モータにより第2圧縮機構を運転しつつ低速回転される車両用原動機で第1圧縮機構を運転する。 また、高負荷時(走行時)においては電動モータと車両用駆動源により両圧縮機構を同時に運転するような切換えが可能になる。 しかし、電動モータの単独運転モードから、電動モータにより第2圧縮機構を運転しつつ低速回転される車両用原動機で第1圧縮機構を運転するような同時運転モード(たとえば夏季等において高速走行状態からアイドル停車状態等に移行するような場合)においては、電動モータの発熱量が放熱量を大きく上回り電動モータが過熱されるおそれがある。 電動モータが過熱された場合には、一時的に電動モータの運転を停止する必要があるため冷房能力が低下するおそれがある。 また、電動モータの抵抗増加に伴いモータ効率が低下するおそれがある。 そこで本発明の課題は、圧縮機構駆動用の電動モータを効率よく冷却することにより該電動モータの過熱を防止し、電動モータおよび電動圧縮機の運転効率、耐久性、信頼性を向上できる電動圧縮機を提供する。 上記課題を解決するために、本発明に係る電動圧縮機は、圧縮機構と、該圧縮機構の駆動源としての電動モータとがハウジング内に内蔵され、該ハウジング内が、前記圧縮機構の吸入側と電動モータ側に区画された電動圧縮機において、 前記電動モータがU相、V相、W相が位相をずらせて配置された三相モータからなり、前記ハウジングに、前記圧縮機構の吸入側に吸入された被圧縮流体の一部を電動モータ側に送る連通路を、複数のU相のうち少なくとも一つのU相に対向して開口される通路と、複数のV相のうち少なくとも一つのV相に対向して開口される通路と、複数のW相のうち少なくとも一つのW相に対向して開口される通路とからなるように、ハウジングの周方向に複数設けたことを特徴とするものからなる。 このような構成においては、ハウジング内に吸入された被圧縮流体の一部は連通路を介して、確実に電動モータ側に送られる。 つまり、被圧縮流体の吸入時においては、圧縮機構の吸入側は電動モータ側に対し正圧の状態となるから、圧縮機構の吸入側の被圧縮流体の一部は、確実に電動モータ側に送られる。 したがって、電動モータと連通路から流入する被圧縮流体との間において活発な熱交換が行なわれるので、電動モータが効果的に冷却され過熱が防止される。 上記連通路はハウジングの周方向に複数配設される。 このような構成においては、電動モータ、とくに外観環状に形成されるステータが効果的に冷却されるので、電動モータの過熱を確実に防止できる。 上記電動モータは、U相、V相、W相が位相をずらせて配置された三相モータから構成され 、互いに位相をずらせて配置された同一相同士は互いに連結されている。 したがって、複数の連通路を、複数のU相のうち少なくとも一つのU相に対向して開口される通路と、複数のV相のうち少なくとも一つのV相に対向して開口される通路と、複数のW相のうち少なくとも一つのW相に対向して開口される通路と(つまり、最低3つの通路)から形成することで 、U相、V相、W相全体を冷却できる。 また、上記複数の連通路は、少なくとも一つのU相とV相との間に対向して開口される通路と、少なくとも一つのV相とW相との間に対向して開口される通路と、少なくとも一つのU相とW相との間に対向して開口される通路とから形成することも可能である。 このような構成においては、一つのU相、一つのV相、一つのW相ごとに少なくとも2箇所が冷却されることになるので、各相全体が効率的に冷却される。 本発明は、電動モータを内蔵する電動圧縮機であればいかなるタイプの電動圧縮機にも適用可能であり、いわゆるハイブリッド圧縮機にも適用可能である。 たとえば、電動圧縮機が、前記内蔵電動モータとは別の第1駆動源のみにより駆動される第1圧縮機構と、第2駆動源としての前記内蔵電動モータのみにより駆動される第2圧縮機構とが並設され一体的に組み付けられたハイブリッド圧縮機からなる場合も適用可能である。 このようなハイブリッド圧縮機においては、たとえば、上記第1圧縮機構および第2圧縮機構がスクロール型圧縮機構からなり、両圧縮機構の固定スクロールが背中合わせに配置されている構成を採用できる。 この背中合わせに配置された両固定スクロールは一体形成された固定スクロール部材からなる構造とすることもできる。 また、第1圧縮機構の吸入側と第2圧縮機構の吸入側とを連通路を介して連通すれば、電動圧縮機の外部から一方の圧縮機構の吸入側に吸入された被圧縮流体を、他方の圧縮機構の吸入側に供給することができるので、各圧縮機構に対し、別々に吸入ポートを設ける必要はない。 上記第1駆動源としては、車両用原動機、たとえば、車両走行用のエンジンや、上記内蔵電動モータとは別の電動モータを使用することができる。 このような本発明に係る電動圧縮機によれば、圧縮機ハウジング内に吸入された被圧縮流体により、電動モータが効率よく冷却され、過熱が確実に防止されるので、電動モータおよび電動圧縮機の運転効率、耐久性、信頼性を向上できる。 以下に本発明に係る電動圧縮機の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。 ハイブリッド圧縮機1はスクロール型の圧縮機からなり、第1圧縮機構2と第2圧縮機構3とを備えている。 第1圧縮機構2は、固定スクロール4と、固定スクロール4とかみ合って複数対の作動空間(流体ポケット)5を形成する可動スクロール6と、可動スクロール6に係合して可動スクロール6を旋回運動させる駆動軸7と、第1駆動源としての車両走行用の原動機(図示略)からの駆動力が伝達されるプーリ8と駆動軸7との間の駆動力伝達をオン、オフする電磁クラッチ9と、可動スクロール6の自転を阻止するボールカップリング10と、ハウジング11に形成された吸入ポート12とを備えている。 吸入ポート12からハウジング11内に吸入された被圧縮流体(たとえば、冷媒ガス)は、作動空間5内に取り込まれ、作動空間5が体積を減少させつつ固定スクロール4の中心へ向けて移動されることにより、作動空間5内の冷媒ガスが圧縮される。 固定スクロール4の中央部には吐出穴13が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴13、吐出通路(図示略)、吐出ポート15を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。 一方、第2圧縮機構3は、固定スクロール16と、固定スクロール16とかみ合って複数対の作動空間(流体ポケット)17を形成する可動スクロール18と、可動スクロール18に係合して可動スクロール18を旋回運動させる駆動軸19と、可動スクロール18の自転を阻止するボールカップリング20とを備えている。 この第2圧縮機構3の駆動軸19を駆動するために、電動モータ21が内蔵されている。 電動モータ21は、駆動軸19に固定されたロータ22と、ステータ23とを有しており、ステータ23は、ハウジング11の一部として形成されたステータハウジング24に固定されるとともに、電動モータ21全体がステータハウジング24内に収納されている。 この第2圧縮機構3においては、吸入ポート12から第1圧縮機構2の吸入側30へと吸入された被圧縮流体(たとえば、冷媒ガス)が、複数の連通路25を通して第2圧縮機構3の吸入側31に吸入され、作動空間17内に取り込まれ、作動空間17が体積を減少させつつ固定スクロール16の中心へ向けて移動されることにより、作動空間17内の冷媒ガスが圧縮される。 固定スクロール16の中央部には吐出穴26が形成されており、圧縮された冷媒ガスは吐出穴26、吐出通路27を介して外部冷媒回路の高圧側へ流出される。 本実施態様では、第1圧縮機構2の固定スクロール4と第2圧縮機構3の固定スクロール16とは背中合わせに配設されており、かつ、両固定スクロール4、16は一体化された固定スクロール部材28として形成されている。 ハイブリッド圧縮機1の第1圧縮機構2のみが稼働される場合には、第2圧縮機構3を駆動する電動モータ21には電力は供給されず、電動モータ21は回転しない。 従って第2圧縮機構3は作動しない。 ハイブリッド圧縮機1が電動モータ21のみにより駆動される場合には、電動モータ21がオンされて回転し、電動モータ21の回転が第2圧縮機構3の駆動軸19へ伝達され、駆動軸19により可動スクロール18が旋回駆動される。 このとき、第1圧縮機構2の電磁クラッチ9には通電されず、第1駆動源としての車両用原動機の回転は第1圧縮機構2へは伝達されない。 従って第1圧縮機構2は作動しない。 両圧縮機構2、3が同時駆動される場合には、車両用原動機からの駆動力が第1圧縮機構2の可動スクロール4に伝達されるとともに、電動モータ21がオンされてその駆動力が第2圧縮機構3の可動スクロール16に伝達される。 電動モータ21の端子部32は、搭載形態におけるハイブリッド圧縮機1の上部に配置されている。 端子部32は、電動モータ21の給電用外部端子33と電動モータ21のステータ23からのワイヤ34の端子部とに接続されている。 端子部32は、ステータハウジング24に形成された中空突出部35に収納されている。 電動モータ21は三相モータから構成されている。 電動モータ21のステータ23は、図2、図3に示すように外観環状に形成されている。 ステータ23は、環状の鉄芯36と該鉄芯36の内周の周方向に配設された9個のコイル巻回部37を有している。 各コイル巻回部37には、コイルが巻回されており、U相38、V相39、W相40が鉄芯36の周方向に順に形成されている。 U相38は、鉄芯37の周方向に120度角度をずらせて配置されており各U相38は互いに連結されている。 また、V相39、W相40もU相38と同様に配置されている。 上記連通路25はハウジング11の周方向に配設されており、本実施態様においては各U相38に対向するように連通路25aが開口されている。 つまり、該連通路25aから吐出される被圧縮流体はU相38へ直接吹き付けられるようになっている。 また、各V相39に対向して連通路25bが開口され、各W相40に対向して連通路25cが開口されている。 したがって、連通路25b、連通路25cから吐出された被圧縮流体は直接、V相39、W相40へ吹き付けられるようになっている。 本実施態様においては、ハウジング11内に吸入された被圧縮流体の一部は連通路25a、25b、25cを介して、確実に電動モータ側、換言すればモータハウジング24側に送られる。 つまり、被圧縮流体の吸入時においては、圧縮機構2、3の吸入側30、31は電動モータ側に対し正圧の状態となるから、圧縮機構2、3の吸入側30、31の被圧縮流体の一部は、確実に電動モータ側に送られる。 したがって、電動モータ21と連通路から流入する被圧縮流体との間において活発な熱交換が行なわれるので、電動モータ21が効果的に冷却され過熱が防止される。 また、連通路25a、25b、25cはハウジングの周方向に複数配設されるとともに、連通路25a、25b、25cから吐出される被圧縮流体は直接、U相38、V相39、W相40へ吹き付けられるので、電動モータ21、とくに外観環状に形成されるステータ23全体が効果的に冷却され、電動モータ21の過熱を確実に防止できる。 なお、本実施態様においては、全てのU相38、V相39、W相40に対応して連通路25a、25b、25cが設けられているが、上述のように同一相同士は互いに連結されているので、同一相のうちいずれか一つの相を冷却すれば全ての同一相に冷却効果が及ぶことになる。 したがって、同一相のうちいずれか一つの相に対応させて連通路25を設けるだけでも十分な冷却効果を期待できる。 図4は、本発明の参考態様に係る電動圧縮機の内蔵電動モータのステータ23に対する連通路25の開口位置関係を示している。 本参考態様においては、U相38とV相39との間に対向して連通路25dが開口され、V相39とW相40の間に対向して連通路25eが開口され、U相38とW相40の間に対向して連通路25fが開口されている。 本参考態様においては、たとえば、U相38は連通路25d、25fからの被圧縮流体により効果的に冷却される。 また、V相39は25e、25dからの被圧縮流体により効果的に冷却される。 さらに、W相40は25e、25fからの被圧縮流体により効果的に冷却される。 なお、上述のように同一相同士は互いに連結されているので、同一相のうちいずれか一つの相を冷却すれば全ての同一相に冷却効果が及ぶことになる。 したがって、連通路25d、25e、25fを各一つ設けるだけでも十分な冷却効果を期待できる。 本発明は、圧縮機構駆動用の電動モータを内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用可能であり、とくに内蔵電動モータとそれとは別の駆動源により各圧縮機構を駆動できるようにしたハイブリッド圧縮機からなる電動圧縮機にも適用できる。 参考態様に係る電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機の電動モータのステータの正面図である。 1 電動圧縮機としてのハイブリッド圧縮機 2 第1圧縮機構 3 第2圧縮機構 4、16 固定スクロール 5、17 作動空間(流体ポケット) |