(57)【要約】【課題】電動コンプレッサ１００において、インバータ装置２０を冷却する冷却能力を向上させる。【解決手段】電動コンプレッサ１００において、スロットカバー部１６は、各スロット１４ａおよびステータコイル１５を軸線方向一端側から覆うように形成されているので、スロットカバー部１６が、モータハウジング１１内に流入した冷媒が各スロット１４ａ内に流入することを抑制することができる。したがって、ステータコイル１５の外表面およびモータハウジング１１の内表面との間に流れる冷媒量を十分に確保することができる。したがって、インバータ装置２０を冷却する冷却能力を向上させる。【選択図】図１
2008042956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジングと、
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記モータハウジング内において回転自在に支持され、前記コンプレッサに駆動力を伝える回転軸と、
前記モータハウジング内に収納され、回転軸に支持される回転子と、
前記モータハウジング内で前記回転子の径外方向に配置され、かつ前記回転子の回転方向に並べられる複数のスロットと、前記複数のスロットのうち隣接する２つのスロット間でそれぞれ前記回転子に向けて突出する複数の突起部とを有するステータコアと、
前記ステータコアの前記複数の突起部に対してそれぞれ前記スロットを通るように回巻されるステータコイルと、
前記モータハウジング外側に配置され、前記ステータコイルに駆動電流を流して前記ステータコアから回転磁界を発生させる駆動用電気回路と、を備え
前記モータハウジング内に前記冷媒を流して、この冷媒が前記モータハウジングを介して前記駆動用電気回路を冷却するように構成されている電動コンプレッサにおいて、
前記複数のスロット内を前記冷媒が通過することを抑制する冷媒通過抑制部材を備えることを特徴とする電動コンプレッサ。
【請求項２】
前記複数のスロットは、それぞれ、前記回転軸の軸線方向に貫通するように形成されており、
前記冷媒通過抑制部材は、前記複数のスロットの前記軸線方向一端側をそれぞれ覆うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
【請求項３】
前記モータハウジング内にて前記冷媒が前記軸線方向に流れるようになっており、
前記軸線方向一端側は、前記複数のスロットのうち冷媒流れ上流側であることを特徴とする請求項２に記載の電動コンプレッサ。
【請求項４】
前記軸線方向一端側は、前記複数のスロットのうち冷媒流れ下流側であることを特徴とする請求項２に記載の電動コンプレッサ。
【請求項５】
前記冷媒通過抑制部材は、前記複数のスロットをそれぞれ覆うように環状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動コンプレッサ。
【請求項６】
前記ステータコイルおよび前記駆動用電気回路の間は、電線により接続されるようになっており、
前記冷媒通過抑制部材には、前記電線を前記スロットの内外に貫通させる貫通部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電動コンプレッサ。
【請求項７】
前記駆動用電気回路は、前記冷媒通過抑制部材に対して径外方向に配置されており、
前記貫通部は、前記駆動用電気回路側の位置に対して一定角度（θ）オフセットして配置されており、
前記電線は、前記貫通部から前記駆動用電気回路側の位置まで前記冷媒通過抑制部材に沿わせるように配設したのち、前記駆動用電気回路まで延出されていることを特徴とする請求項６に記載の電動コンプレッサ。
【請求項８】
前記冷媒通過抑制部材は、前記複数のスロット内のそれぞれを埋めるように形成されて、前記複数のスロット内を前記冷媒が通過することを抑制するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサを電気的に駆動する電動コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動コンプレッサでは、図１０に示すように、モータハウジング１、回転軸２、ロータ３、ステータコア４、ステータコイル５、インバータ装置６、およびコンプレッサ７からなるものがある（特許文献１参照）。なお、図１０は、特許文献１に示す構成を模式的にしたものである。
【０００３】
このものにおいて、回転軸２は、モータハウジング１内において回転してコンプレッサ７に駆動力を伝達する。ロータ３は、回転軸２により固定されて、ステータコア４から発生される回転磁界により回転する。ステータコア４は、ロータ３に対して径外方向に配置され、回転方向に並べられる複数のスロット（空所）４ａと、ロータ３に向けてそれぞれ突出する複数の突起部４ｂと、を備える。
【０００４】
また、ステータコイル５は、複数の突起部のそれぞれ対してスロット内を通るように回巻きされて通電によりステータコア４から回転磁界を発生させる。インバータ装置６は、モータハウジング１の外表面に配設されている。そして、モータハウジング１の内周面とステータコア５の外周面との間に矢印の如く冷媒を流し、この冷媒がモータハウジング１を介してインバータ装置６を冷却するように構成している。
【特許文献１】特開２００３−３２４９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の従来技術では、ステータコア４の複数の突起部には、ステータコイル５がスロット内を通るように回巻されているが、スロット内はステータコイル５によって密閉されているわけではなく、スロット内に隙間が形成されることになる。
【０００６】
したがって、インバータ装置を冷却するためにモータハウジング１内に冷媒を流すと、モータハウジング１の内周面とステータコアの外周面との間だけでなく、スロット４ａ内の隙間にも冷媒が流れる。このため、モータハウジング１の内周面とステータコアの外周面との間を流れる冷媒量が制限されるので、インバータ装置（すなわち、駆動用電気回路）の冷却能力が制限されることになる。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、駆動用電気回路の冷却能力を向上させることを可能にした電動コンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、モータハウジングと、コンプレッサと、回転軸と、回転子と、複数のスロットと複数の突起部とを有するステータコアと、ステータコイルと、駆動用電気回路と、を備え、モータハウジング内に冷媒を流して、この冷媒がモータハウジングを介して駆動用電気回路を冷却するように構成されている電動コンプレッサにおいて、複数のスロット内を冷媒が通過することを抑制する冷媒通過抑制部材を備えることを第１の特徴とする。
【０００９】
したがって、複数のスロット内を冷媒が通過することが抑制されるので、モータハウジングおよびステータコアの間に十分な量の冷媒を流すことができるので、駆動用電気回路の冷却能力を向上させることを可能になる。
【００１０】
また、本発明は、冷媒通過抑制部材が、複数のスロットの軸線方向一端側をそれぞれ覆うように形成されていることを第２の特徴とする。具体的には、冷媒通過抑制部材の設置位置としての軸線方向一端側を、複数のスロットのうち冷媒流れ上流側としてもよい。
【００１１】
また、冷媒通過抑制部材の設置位置としての軸線方向一端側を、複数のスロットのうち冷媒流れ下流側としてもよい。この場合、複数のスロット内には冷媒が通過し難くなるものの、スロット内に冷媒流れ上流から冷媒が流入することになる。このため、ステータコアおよびステータコイルから熱を発生しても、スロット内の冷媒によりステータコアおよびステータコイルを冷却することができる。
【００１２】
具体的には、冷媒通過抑制部材としては、複数のスロットをそれぞれ覆うように環状に形成されているものを用いてもよく、或いは、冷媒通過抑制部材としては、複数のスロット内のそれぞれを埋めるように形成されて、複数のスロット内を冷媒が通過することを抑制するようにしてもよい。
【００１３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１に本発明の電動コンプレッサの第１実施形態を示す。図１は、電動コンプレッサ内部を示しており、図２は、図１中Ａ−Ａ断面図を示しており、図３は、図１中Ｂ−Ｂ断面図を示している。
【００１５】
図１に示す電動コンプレッサ１００は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、車両空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。電動コンプレッサ１００は、モータ部１０、インバータ装置２０、およびコンプレッサ部３０から構成されている。モータ部１０は、回転軸１２を介してコンプレッサ部３０を回転駆動する。
【００１６】
具体的には、モータ部１０は、モータハウジング１１、回転軸１２、ロータ１３、ステータコア１４、ステータコイル１５、およびスロットカバー部１６から構成されている。
【００１７】
モータハウジング１１は、伝熱性の高い鉄等の金属からなるもので、略円筒状に形成されており、モータハウジング１１の軸線方向Ｚの一端側には、冷媒吸入口１１ａが設けられている。モータハウジング１１の軸線方向Ｚの他端側には、冷媒吐出口１１ｂが設けられている。
【００１８】
回転軸１２は、モータハウジング１１内に配置され、軸受け１２ａ、１２ｂにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転駆動力をコンプレッサ部３０に伝える。軸受け１２ａは、支持部１２０を介してモータハウジング１１により支持されている。軸受け１２ｂは、モータハウジング１１の底壁により支持されている。
【００１９】
ロータ１３は、永久磁石からなり、筒状に形成されているものであって、回転軸１２に対して固定されている。ロータ１３は、ステータコア１４から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１２とともに回転する。
【００２０】
ステータコア１４は、図２に示すように、ロータ１３（回転軸１２）に対して径外方向に配置され、モータハウジング１１内において環状に形成されている。ステータコア１４は、磁性体からなるもので、モータハウジング１１の内周面から支持されている。
【００２１】
ステータコア１４は、ロータ１３の回転方向に並べられる各スロット（隙間）１４ａと、各スロット１４ａのうち隣接する２つのスロット１４ａ間でそれぞれロータ１３に向けて突出する複数の突起部１４ｂと、を有する。ここで、各スロット１４ａは、それぞれ、軸線方向に貫通し、かつロータ１３側に開放するように形成されている。なお、図２では、１２個の突起部１４ｂと、１２個のスロット１４ａとが設けられている例を示している。
【００２２】
ステータコイル１５は、ステータコア１４の各突起部１４ｂに対してそれぞれスロット１４ａ内を通るように回巻されている。
【００２３】
スロットカバー部（冷媒通過抑制部材）１６は、図３に示すように、ドーナッツ（環状）状に形成され、ステータコア１４の軸線方向一端側（後述する冷媒流れ上流側）に配置されている。スロットカバー部１６は、各スロット１４ａおよびステータコイル１５を軸線方向一端側から覆うように形成されており、スロットカバー部１６は、後述するように、各スロット１４ａ内に冷媒が流入することを抑制している。
【００２４】
スロットカバー部１６は、電気的に高い絶縁性を有し、かつ冷媒に対する劣化が小さい樹脂材料（具体的には、ＰＢＴ：ポリブチレン・テレフタレート）が用いられている。なお、スロットカバー部１６は、ステータコア１４およびステータコイル１５に対して例えば、接着剤等で固定されている。
【００２５】
ここで、スロットカバー部１６は、切り欠き部１６０ａを有しており、切り欠き部１６０ａは、電線１５０を貫通させるために設けられている。電線１５０は、ステータコイル１５およびインバータ装置２０の間を接続している。切り欠き部１６０ａは、インバータ装置２０側の位置（図３中ａ位置）から時計回転方向で９０度オフセットした位置に配置されており、電線１６０は、切り欠き部１６０ａ（貫通部）からインバータ装置２０側の位置ａまでスロットカバー部１６に沿わせるように配設したのち、インバータ装置２０まで延出されている。
【００２６】
コンプレッサ部３０は、スクロール型コンプレッサであって、モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。インバータ装置２０は、半導体素子等からなり、モータ部１０を駆動する駆動用電気回路を構成している。インバータ装置２０は、モータハウジング１１の外表面に配置されている。
【００２７】
次に、本実施形態の電動コンプレッサ１００の作動について説明する。
【００２８】
まず、インバータ装置２０が電源投入されて、モータ部１０のステータコイル１５に対して駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア１４から回転磁界が発生するため、ロータ１３に対して回転力が発生する。すると、ロータ１３が回転軸１２とともに回転する。したがって、コンプレッサ部３０は、回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入、圧縮、吐出する。
【００２９】
ここで、蒸発器側からの冷媒は、モータハウジング１１の冷媒吸入口１１ａ側内に流入するが、スロットカバー部１６によって、ステータコア１４の各スロット１４ａ内に冷媒が流入することが抑制される。
【００３０】
したがって、図１中矢印の如く軸線方向に冷媒が流れる。すなわち、モータハウジング１１の内表面およびステータコア１４外表面の間の冷媒流路（図１中Ｒ）を通過してコンプレッサ部３０側に流れ、その後、冷媒は、コンプレッサ部３０で圧縮され、冷媒吐出口１１ｂから凝縮器側に吐出される。
【００３１】
一方、インバータ装置２０は作動に伴って熱を発生するものの、冷媒流路内の冷媒がモータハウジング１１を通してインバータ装置２０を冷却することができる。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、スロットカバー部１６は、各スロット１４ａおよびステータコイル１５を軸線方向一端側から覆うように形成されているので、スロットカバー部１６が、モータハウジング１１内に流入した冷媒が各スロット１４ａ内に流入することを抑制することができる。したがって、ステータコイル１５の外表面およびモータハウジング１１の内表面との間に流れる冷媒量を十分に確保することができる。したがって、インバータ装置（駆動用電気回路）３０を冷却する冷却能力を向上させることを可能になる。
【００３３】
本実施形態では、スロットカバー部１６の切り欠き部１６０ａは、インバータ装置２０側の位置（図３中ａ位置）から回転方向で９０度オフセットした位置に配置されており、電線１６０は、切り欠き部１６０ａからインバータ装置２０側の位置ａまでスロットカバー部１６に沿わせるように配設されている。したがって、本実施形態では、切り欠き部１６０ａをインバータ装置２０側の位置（図３中ａ位置）に配置する場合に比べて、余分な長さの電線１６０を用いることになる。
【００３４】
ここで、電線１６０等の組み付け行程において、電線１６０が不手際で引っ張られて断線等の不具合が生じる可能性があるが、上述のように、余分な長さの電線１６０を用いることにより、電線１６０が引っ張られても断線等の不具合が生じ難くなる。
【００３５】
一般的に、ステータコイル１５のうち軸線方向一端側（および軸線方向他端側）において、ステータコイル１５の回巻状態が解けないように束ねて紐等で縛り付ける必要があるが、本実施形態の場合には、スロットカバー部１６を、ステータコア１４およびステータコイル１５に対して接着剤等で固定するので、ステータコイル１５の回巻状態が解け難くなるので、束ねて紐等で縛り付ける必要がない。
【００３６】
（第２実施形態）
上述の実施形態では、ステータコア１４の冷媒流れ上流側にスロットカバー部１６を配置した例について説明したが、これに代えて、本第２の実施形態では、図４、図５に示すように、ステータコア１４の冷媒流れ下流側にスロットカバー部１６を配置する。図４は、電動コンプレッサ内部を示しており、図５は、図４中Ｃ−Ｃ断面図を示している。本実施形態のスロットカバー部１６は、上述の実施形態のスロットカバー部１６と同一のため詳細の説明を省略する。
【００３７】
本実施形態では、ステータコア１４の冷媒流れ下流側にスロットカバー部１６を配置するので、各スロット１４ａ内には冷媒が通過し難くなるものの、スロット１４ａ内に冷媒流れ上流から冷媒が流入することになる。このため、ステータコア１４およびステータコイル１５から熱を発生しても、スロット１４ａ内の冷媒によりステータコア１４およびステータコイル１５を冷却することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
上述の第１、第２実施形態では、ステータコア１４の各スロット１４ａを覆うようにスロットカバー部１６を形成して、各スロット１４ａ内に冷媒が流入し難くするようにした例について説明したが、これに代えて、本３実施形態では、図６、図７に示すように、各スロット１４ａ内に樹脂を埋め込んで各スロット１４ａ内に冷媒通過抑制部材としての冷媒流入止め１６ａ（図７、図６中の斜線部分）を成形して冷媒が流入し難くするようにする。図６は、電動コンプレッサ内部を示しており、図７は、図６中Ｄ−Ｄ断面図を示している。
【００３９】
本実施形態の冷媒流入止め１６ａとしては、熱硬化樹脂が用いられ、電気絶縁性が高く、かつ冷媒に対して電気絶縁性等の劣化に小さい樹脂が好適であって、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂が用いられる。
【００４０】
ここで、冷媒流入止め１６ａの成形に際しては、ステータコア１４に対してステータコイル１５を回巻したのち、熱硬化樹脂を各スロット１４ａ内に樹脂を埋め込む。その後、その埋め込んだ樹脂をステータコア１４およびステータコイル１５とともに、加熱して硬化させる。これにより、冷媒流入止め１６ａが成形されることになる。
【００４１】
（実験例）
次に、第１、３実施形態のインバータ装置２０の冷却性能の実験結果について図８、図９を参照して説明する。
【００４２】
本実験では、図８に示すように、モータハウジング１１のうちインバータ装置２０が接触する接触面２００に温度センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを装着して、モータハウジング１１の接触面２００の温度を検出する。接触面２００において、冷媒流れ方向上流側から下流側に亘り、温度センサ１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの順で配置している。
【００４３】
図９は、本実験において横軸が温度センサ、縦軸が測定温度とするグラフである。（ａ）は、従来技術（スロットカバー部１６を用いない場合）の場合を示し、（ｂ）は第１実施形態（スロットカバー部１６を用いる場合）の場合を示し、（ｃ）は、第３の実施形態（冷媒流入止め１６ａ）の場合を示している。
【００４４】
図９から分かるように、（ｂ）、（ｃ）の場合が（ａ）の場合に比べて、温度が低くなっており、カバー部１６および冷媒流入止め１６ａによってインバータ装置２０の冷却性能が向上していることが分かる。特に、（ｃ）の場合にはインバータ装置２０の冷却性能が高いことが分かる。
【００４５】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、ステータコア１４としては、各スロット１４ａがロータ１３側に開放するように形成されたものを示したが、これに限らず、ステータコア１４としては、各スロット１４ａが閉鎖するように形成されたものを用いてもよい。
【００４６】
上述の実施形態では、電動コンプレッサ１００は、車両空調装置用の冷凍サイクル装置に適用された例について説明したが、これに限らず、設置型の車両空調装置の冷凍サイクル装置に適用してもよく、或いは、給湯機の冷凍サイクル装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の電動コンプレッサの第１実施形態の構成を示す模式図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１中Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の電動コンプレッサの第２実施形態の構成を示す模式図である。
【図５】図４中Ｃ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の電動コンプレッサの第３実施形態の構成を示す模式図である。
【図７】図６中Ｄ−Ｄ断面図である。
【図８】実験で用いた電動コンプレッサを示す図である。
【図９】実験測定値を示すグラフである。
【図１０】従来技術の電動コンプレッサの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１２…回転軸、１１…モータハウジング、１３…ロータ、
１４…ステータコア、１５…ステータコイル、１６…スロットカバー部、
１０…モータ部、２０…コンプレッサ部、３０…インバータ装置、
１００…電動コンプレッサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008042956.tif 000009
【図８】
2008042956.tif 000010
【図９】
2008042956.tif 000011
【図１０】
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