電動圧縮機

本発明は、電動圧縮機に関する。

電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動させる電動モータと、電動モータを駆動させるモータ駆動回路と、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を備えている(例えば特許文献1参照)。そして、電動モータとモータ駆動回路は、導電ピンを通じて電気的に接続されている。

特開2010−1882号公報

導電ピンには、電動モータに接続されたモータ配線とモータ駆動回路に接続された駆動回路配線とが、導電ピンとは別体で当該導電ピンに設けられた接続端子によって電気的に接続されている。そして、モータ配線及び駆動回路配線を接続端子の弾性力で保持する場合には、接続端子に位置ずれが生じると、電動モータとモータ駆動回路との接続状態を担保できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電動モータとモータ駆動回路との接続状態を良好に維持し得る電動圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決する電動圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジングに収容されるとともに冷媒を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、前記ハウジングに形成されるとともに前記電動モータを収容するモータ室と、前記ハウジングに取り付けられるカバーと、前記ハウジングと前記カバーとの間に形成される収容室と、前記収容室に収容されるとともに前記電動モータを駆動させるモータ駆動回路と、前記電動モータに電気的に接続されるモータ配線と、前記モータ駆動回路に電気的に接続される駆動回路配線と、前記モータ配線が電気的に接続される第1端部及び前記駆動回路配線が電気的に接続される第2端部を有し、前記モータ配線と前記駆動回路配線とを電気的に接続する導電部と、を備え、前記導電部の前記第1端部及び前記第2端部のうち少なくとも一方の端部には、弾性変形可能な弾性部と前記導電部の端面に接合される接合部とを有する接続端子が取り付けられており、前記接続端子は、弾性変形して自身の復帰力によって当該接続端子が取り付けられた前記導電部の端部に電気的に接続される配線を保持することを要旨とする。

これによれば、接続端子は導電部の端面に接合されることによって、導電部に対する位置ずれが規制される。このため、電動モータとモータ駆動回路との接続状態を良好に維持し得る。

上記電動圧縮機において、前記接合部は、前記導電部の端面に向かって突出する凸部を有し、前記凸部が前記端面に接合されているとよい。これによれば、凸部により、導電部の端面との接触部分を安定して得ることができ、接続端子を導電部の端面に容易に接合することができる。

上記電動圧縮機において、前記接合部と前記導電部の端面との接合部分は、前記端面の一部にあるとよい。これによれば、接続端子と導電部との間に接合されていない非接合部分を形成することができ、その非接合部分を電動圧縮機内の冷媒の通り道とすることができる。その結果、端子を冷却することができる。

本発明によれば、電動モータとモータ駆動回路との接続状態を良好に維持できる。

電動圧縮機を示す側断面図。

(a)は電動圧縮機の一部を拡大して示す部分断面図、(b)はメス端子と導電部を拡大して示す部分断面図。

電動圧縮機の一部を示す分解断面図。

(a)は接続端子の平面図、(b)はa−a線の一部断面図、(c)はb−b線の一部断面図。

導電部材と接続端子を接合する様子を示す模式図。

以下、電動圧縮機を具体化した一実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。なお、電動圧縮機は車両空調装置に用いられる。 図1に示すように、電動圧縮機10のハウジング11は、有底筒状である金属材料製(例えばアルミニウム製)の吐出ハウジング12と、吐出ハウジング12に連結される有底筒状である金属材料製(例えばアルミニウム製)の吸入ハウジング13とを備える。詳述すると、吸入ハウジング13は、端壁13eと端壁13eの外周縁から立設する側壁13dとを有する。吸入ハウジング13の側壁13dには、吸入ポート13hが形成されているとともに、吸入ポート13hは図示しない外部冷媒回路に接続されている。吐出ハウジング12には吐出ポート14が形成されているとともに、吐出ポート14は外部冷媒回路に接続されている。

電動圧縮機10は、吸入ハウジング13に収容されるとともに冷媒を圧縮する圧縮部15(図1において破線で示す)と、圧縮部15を駆動させる電動モータ16とを備えている。吸入ハウジング13には、電動モータ16を収容するモータ室13aが形成されている。また、吸入ハウジング13には、回転軸17が回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、特に図示は省略するが、圧縮部15は、吸入ハウジング13に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対向配置された可動スクロールとを備える。また、電動モータ16は、吸入ハウジング13の内周面に固定されるステータ16a(固定子)と、回転軸17に止着されたロータ16bとを備える。

吸入ハウジング13における吐出ハウジング12とは反対側の端壁13eの外面には、有底筒状である金属材料製(例えばアルミニウム製)のカバー20が取り付けられている。そして、端壁13eとカバー20との間には収容室20aが形成されている。収容室20aには、電動モータ16を駆動させるモータ駆動回路18が収容されている。モータ駆動回路18は、電動モータ16の駆動制御回路(所謂インバータ回路)が設けられた回路基板や、複数のスイッチング素子及び複数のコンデンサ等の電気部品を有している。そして、本実施形態では、圧縮部15、電動モータ16及びモータ駆動回路18がこの順序で回転軸17の回転軸線Lが延びる方向(回転軸17の軸方向)に沿って並んで配置されている。吸入ハウジング13の端壁13eは、モータ室13aと収容室20aとを仕切る隔壁として機能する。

電動圧縮機10は、電動モータ16に電気的に接続される複数(本実施形態では3本)のモータ配線16cを備えている。各モータ配線16cは、電動モータ16のU相コイル、V相コイル及びW相コイルからそれぞれ引き出されている。また、電動圧縮機10は、モータ駆動回路18に電気的に接続される複数(本実施形態では3本)の駆動回路配線18cを備えている。

図2(a)に示すように、端壁13eには、貫通孔21が形成されている。貫通孔21は、小径孔21aと、小径孔21aよりも大径である大径孔21bと、から形成されている。小径孔21a及び大径孔21bは、端壁13eの厚さ方向に連続して形成されており、小径孔21aは、モータ室13a側に形成され、大径孔21bは、収容室20a側に、小径孔21aと連通するように形成されている。つまり、貫通孔21は、階段状に形成されている。大径孔21bには支持部材22が配置されている。支持部材22は、大径孔21bに嵌め込まれるとともに、本実施形態では、サークリップ23によって抜け止めされている。なお、支持部材22は、例えばボルトによって端壁13eに固定されていてもよい。

支持部材22の外周面と大径孔21bを形成する内壁との間には、環状のシール部材24が設けられている。本実施形態では、大径孔21bを形成する内壁の内周面の一部分が他の部分よりも径方向外側に広がっており、シール部材24を収容するシール収容室211bが形成されている。シール部材24は、支持部材22と大径孔21b(貫通孔21)を形成する内壁との間を介してモータ室13aと収容室20aとが連通しないようにシールする。支持部材22は、後述する気密端子部30の一部であり、シール部材24は、気密端子部30と貫通孔21を形成する内壁との間に設けられているといえる。なお、シール部材24は、貫通孔21を形成する内壁と気密端子部30との間を介してモータ室13aと収容室20aとが連通しないようにシールできれば適宜変更可能であり、例えばガスケット等でもよい。

支持部材22には、3つの挿通孔22hが形成されている。各挿通孔22hには、直線状に延びる円形柱状の導電部26がそれぞれ挿通されている。導電部26は、ピン状の部材である。導電部26は、挿通孔22hを形成する内壁と導電部26の外周面との間に設けられる接着部材25によって支持部材22に固定されている。本実施形態の接着部材25は、ガラス製であるが、導電部26を支持部材22に固定できるとともに、挿通孔22hを形成する内壁と導電部26の外周面との間を介してモータ室13aと収容室20aとが連通しないようにシールできれば適宜変更可能であり、例えば接着剤やゴム等でもよい。なお、支持部材22が金属製の場合の接着部材25は、絶縁性を有している必要がある。この実施形態の電動圧縮機10では、モータ室13aと収容室20aとが端壁13eによって区画形成されていることから、導電部26の一端部26aはモータ室13aに突出するとともに他端部26bは収容室20aに突出している。

図2(a)及び図3に示すように、導電部26の第1端部としての一端部26aには、モータ配線16cが電気的に接続される第1接続端子27が取り付けられている。第1接続端子27は、導電部26の一端部26aが内部に挿通されることにより導電部26の一端部26aに取り付けられており、導電部26と電気的に接続されている。導電部26と第1接続端子27とは別体である。この実施形態において第1接続端子27は、導電部26の一端部26aに覆い被さるように取り付けられる底部に貫通孔を有する有底筒状の部材である。

図2(a)及び図3に示すように、導電部26の第2端部としての他端部26bには、駆動回路配線18cが電気的に接続される第2接続端子28が取り付けられている。第2接続端子28は、導電部26の他端部26bが内部に挿通されることにより導電部26の他端部26bに取り付けられており、導電部26と電気的に接続されている。導電部26と第2接続端子28とは別体である。この実施形態において第2接続端子28は、導電部26の他端部26bに覆い被さるように取り付けられる底部に貫通孔を有する有底筒状の部材である。

以上のように、導電部26は、第1接続端子27と第2接続端子28との間に設けられるとともに第1接続端子27と第2接続端子28とを電気的に接続している。 本実施形態においては、支持部材22、導電部26、第1接続端子27、第2接続端子28及び接着部材25によって気密端子部30が形成されている。

ここで、図4及び図5を用いて第1接続端子27の構成を詳しく説明する。なお、第1接続端子27と第2接続端子28は同一構成である。 図4に示すように、第1接続端子27は、弾性変形可能な弾性部27aと、導電部26に取り付けた際に導電部26の端面に接合される接合部27bと、を有する。接合部27bは、図4(a)〜(c)に示すように平面視円環状であって、かつ平板状である環状部27cと、一対の舌片部27dと、を備える。弾性部27aは、環状部27cの外周縁から立設し、環状部27cと一体成形されている。弾性部27aは、外側へ膨らむように湾曲した湾曲部分を有し、内側へ弾性変形可能である。また、一対の舌片部27dは、環状部27cの内周縁から環状部27cの中心(環状部27cの径方向内側)に向かって突出する。各舌片部27dには、弾性部27aの立設方向に突出する凸部27eが形成されている。つまり、凸部27eは、図4(b),(c)に示すように、第1接続端子27を導電部26の一端部26aに被せるように取り付けたとき、導電部26の一端部26aにおける端面26c(導電部26の軸線方向と交わる方向に延設する面)に向かって突出している。

図5に示すように、この実施形態の第1接続端子27は、導電部26の端面26cに抵抗溶接によって接合されている。抵抗溶接は、接合対象物を正負一対の溶接用電極31,32で挟み込んで溶着する方法である。第1接続端子27を導電部26の一端部26aに被せた場合、接合部27bの凸部27eが導電部26の端面26cに接触する。このため、正負一対の溶接用電極31,32で挟み込まれた導電部26と第1接続端子27には、導電部26の端面26cと接合部27bの凸部27eとの接触部分にジュール熱が発生し、その部分に溶融凝固したナゲットYが形成される。この実施形態において導電部26の端面26cには第1接続端子27の接合部27bの一部分が溶接されており、導電部26の端面26cと接合部27bとの接合部分(ナゲットY)は導電部26の端面26cの一部にある。つまり、導電部26と第1接続端子27とは、導電部26の端面26cにある接合部分のみによって接合されており、導電部26の外周面(導電部26における弾性部27aと対向する面)には接合部分が存在していない。

また、上記のように導電部26に接合された第1接続端子27は、弾性部27aの内面と導電部26の外周面とが対向するとともに、接合部27bの内面と導電部26の端面26cとが対向する。そして、前述した第1接続端子27の凸部27e以外の各内面と導電部26の外周面及び端面26cとは全体に亘って面接触しておらず、例えば図5に示すように若干のクリアランスKをおいて対向し合う部分が存在している。

なお、前述したように第1接続端子27と第2接続端子28は同一構成である。このため、図4(a)〜(c)には、括弧書きにて第2接続端子28の各構成の符号を付記している。つまり、第2接続端子28は、第1接続端子27の弾性部27a、接合部27b、環状部27c、舌片部27d、及び凸部27eのそれぞれに相当する弾性部28a、接合部28b、環状部28c、舌片部28d、及び凸部28eを備えている。そして、第2接続端子28は、導電部26の他端部26bの端面26c(導電部26の軸線方向と交わる方向に延設する面)に対して第1接続端子27と同様に抵抗溶接によって接合される。

図2(a)及び図3の説明に戻り、モータ配線16cにおける電動モータ16とは反対側の端部には、凹状のメス端子16eが設けられている。メス端子16eは、第1接続端子27に外嵌される。具体的には、第1接続端子27がメス端子16eに挿入されると、弾性部27aがメス端子16eの内壁によって押し付けられて、内側へ弾性変形する。そして、弾性部27aが、自身の復帰力によってメス端子16eの内壁に圧接することにより弾性部27aがメス端子16eを保持している。これにより、メス端子16eが第1接続端子27に外嵌され、モータ配線16cと第1接続端子27とが電気的に接続される。

駆動回路配線18cにおけるモータ駆動回路18とは反対側の端部には、凹状のメス端子18eが設けられている。メス端子18eは、第2接続端子28に外嵌される。具体的には、第2接続端子28がメス端子18eに挿入されると、弾性部28aがメス端子18eの内壁によって押し付けられて、内側へ弾性変形する。そして、弾性部28aが、自身の復帰力によってメス端子18eの内壁に圧接することにより弾性部28aがメス端子18eを保持している。これにより、メス端子18eが第2接続端子28に外嵌され、駆動回路配線18cと第2接続端子28とが電気的に接続される。

以上のように、第1接続端子27は、モータ配線16cのメス端子16eに挿入されることでモータ配線16cと接続されている。また、第2接続端子28は、駆動回路配線18cのメス端子18eに挿入されることで駆動回路配線18cと接続されている。つまり、第1接続端子27におけるモータ配線16cとの接続態様は、第2接続端子28における駆動回路配線18cとの接続態様と同じである。

以下、本実施形態の電動圧縮機10における作用効果を記載する。 (1)第1接続端子27は、弾性変形することで自身の復帰力によってモータ配線16cを保持する。また、第2接続端子28は、弾性変形することで自身の復帰力によって駆動回路配線18cを保持する。これにより、第1接続端子27及び第2接続端子28を通じて、導電部26をモータ配線16c及び駆動回路配線18cと接続することができる。

(2)そして、第1接続端子27及び第2接続端子28は、導電部26の端面26cに接合されることによって、導電部26に対する導電部26の軸線方向への移動が規制されている。このため、例えば電動圧縮機10を車両に搭載した場合であっても、走行時の振動などを要因とした第1接続端子27及び第2接続端子28の動きに規制を掛けることができる。すなわち、第1接続端子27や第2接続端子28の動きに起因したメス端子16e,18eの脱落や、第1接続端子27及び第2接続端子28そのものが導電部26から脱落してしまうことを抑制できる。したがって、電動圧縮機10が振動の激しい車両に搭載されても、電動モータ16とモータ駆動回路18との接続状態を良好に維持できる。

(3)また、第1接続端子27及び第2接続端子28を取り付けた導電部26とメス端子16e,18eとは、導電部26をメス端子16e,18eに対して導電部26の軸線方向から挿入することによって取り付けられる。このため、第1接続端子27及び第2接続端子28を導電部26の端面26cに接合すれば、その接合部分が取り付けの際に支障をきたすことがない。つまり、導電部26の外周面に第1接続端子27及び第2接続端子28を接合した場合には、その接合部分が導電部26の外周面に形成されることになる。そして、例えば溶接で接合した場合には、その接合部分に凹凸が形成されることも考えられ、このような凹凸は挿入を阻害する要因となり得る。したがって、本実施形態の接合構造は、組み付け性の向上に繋がる。

(4)また、第1接続端子27及び第2接続端子28が、導電部26に対する導電部26の軸線方向への移動が規制されていることで、メス端子16e,18eとの組み付けの際、第1接続端子27及び第2接続端子28が動いてしまうことがない。その結果、接続不良を抑制できる。また、第1接続端子27及び第2接続端子28の動きを規制するために、導電部26に例えば移動規制用の部材などを設ける必要がなく、導電部26を単純なピン形状とすることができる。

(5)導電部26と第1接続端子27及び第2接続端子28の接合には溶接を用いている。そして、その溶接は、平坦面である導電部26の端面26cにて行うことで、抵抗溶接時における電気的な流れが一方向となり、生産性の向上や溶接品質の向上に繋がる。また、導電部26の端面26cにナゲットYが形成されることで、メス端子16e,18eとの組み付けの際の干渉がなく、必要な溶接の強度を緩和できる。つまり、溶接の強度は、上記(2),(4)で述べたように、第1接続端子27及び第2接続端子28の動きを規制できる程度に設定することができ、生産性の向上に繋がる。

(6)導電部26の一端部26aに第1接続端子27を取り付けた場合、及び導電部26の他端部26bに第2接続端子28を取り付けた場合には、導電部26の端面26cに凸部27e,28eが接触する。このため、抵抗溶接を行うに際して、導電部26と第1接続端子27及び第2接続端子28との接触部分を安定して得られ、溶接品質の向上に繋がる。

(7)また、導電部26と第1接続端子27及び第2接続端子28の接合部分は導電部26の端面26cの一部にあることから、導電部26の端面26cと第1接続端子27及び第2接続端子28の各内面との間にクリアランスKが形成されることになる。このため、導電部26と第1接続端子27及び第2接続端子28との間には、図2(b)に矢示するように、電動圧縮機10内の冷媒の通り道が形成されることになる。この冷媒は、導電部26と弾性部27a,28aの接合部27b,28bとは反対側の端部との隙間部分から進入し、導電部26と弾性部27a,28aとの間、導電部26と環状部27c,28cとの間を通過して第1接続端子27内及び第2接続端子28内から抜けていく。このため、導電部26の冷却効果が得られることで、配線に流れる電流の高電流化にも対応することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。 ○ 導電部26の一端部26a及び他端部26bの一方の端部のみに、実施形態で説明した接続端子(第1接続端子27、第2接続端子28)を取り付けてもよい。つまり、一方の端部に取り付ける接続端子の構造を実施形態で説明した構造とし、他方の端部に取り付ける接続端子の構造を他の構造としてもよい。なお、導電部26における他方の端部と配線の接続は、接続端子を用いない方法としてもよい。

○ 導電部26と第1接続端子27及び第2接続端子28の接合には、溶接に代えて、導電性の接着剤を用いた接着による接合や、半田付けによる接合などを採用してもよい。 ○ 導電部26の端面26cと第1接続端子27及び第2接続端子28との接合部位は、2箇所に限らず、1箇所としてもよいし、3箇所以上としてもよい。

○ 第1接続端子27及び第2接続端子28の各接合部27b,28bは、凸部27e,28eをなくして平坦面としてもよい。 ○ 導電部26は、楕円形でもよいし、多角形でもよい。また、第1接続端子27及び第2接続端子28は、弾性部27a,28aと接合部27b,28bを有せば、どのような形状でもよい。

○ 導電部26、第1接続端子27及び第2接続端子28を用いて気密端子部30を構成しなくてもよい。つまり、実施形態の第1接続端子27及び第2接続端子28の構造は、気密性を有しない場合の配設の接続構造として適用することもできる。

○ モータ配線16cの本数は、3本に限られない。この場合、導電部26の本数や駆動回路配線18cの本数も、モータ配線16cの本数と同じ本数となる。 ○ 実施形態において、カバー20が吸入ハウジング13の側壁13dに固設されており、吸入ハウジング13の側壁13dとカバー20との間に形成される収容室20aにモータ駆動回路18が収容されていてもよい。この場合、吸入ハウジング13の周壁が、モータ室13aと収容室20aとを仕切る隔壁として機能する。

○ 実施形態において、圧縮部15、電動モータ16及びモータ駆動回路18がこの順序で回転軸17の軸方向に沿って並んで配置されていたが、これに限らず、例えば、回転軸17の軸方向に沿って、電動モータ16、圧縮部15及びモータ駆動回路18の順序で並ぶように配置されていてもよい。

○ 実施形態において、圧縮部15は、固定スクロールと可動スクロールとで構成されるタイプに限らず、例えば、ピストンタイプやベーンタイプなどに変更してもよい。 ○ 実施形態において、電動圧縮機10は、車両空調装置に用いられなくてもよく、その他の空調装置に用いられてもよい。

10…電動圧縮機、11…ハウジング、13a…モータ室、15…圧縮部、16…電動モータ、16c…モータ配線、18…モータ駆動回路、18c…駆動回路配線、20…カバー、20a…収容室、26…導電部、26a…一端部、26b…他端部、26c…端面、27…第1接続端子、27a…弾性部、27b…接合部、27e…凸部、28…第2接続端子、28a…弾性部、28b…接合部、28e…凸部。