特許 5772296 電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5772296

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/00 20060101AFI20150813BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20150813BHJP

   H02K 3/38 20060101ALI20150813BHJP

【ＦＩ】

   F04B39/00 106B

   F04C29/00 T

   H02K3/38 A

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-143211(P2011-143211)

(22)【出願日】2011年6月28日

(65)【公開番号】特開2013-11197(P2013-11197A)

(43)【公開日】2013年1月17日

【審査請求日】2013年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】堀場 達也

(72)【発明者】

【氏名】奥山 進一

(72)【発明者】

【氏名】小林 浩

(72)【発明者】

【氏名】米良 実

(72)【発明者】

【氏名】深作 博史

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６４２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７８２８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３９／００

Ｆ０４Ｃ ２９／００

Ｈ０２Ｋ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータ及び前記電動モータにより駆動されて冷媒の圧縮動作を行う圧縮機構部が外殻の内部に収容されており、前記電動モータの固定子を構成する複数の相コイルからそれぞれ引き出された複数の引き出し線が前記外殻内に配置されたクラスタブロック内のコネクタに連結されており、前記複数の相コイルからそれぞれ引き出された複数の相線が束ねられて相線束が形成されており、前記相線束の先端に各相を電気的に接続した結線接続部が形成されて中性点が構成されている電動圧縮機において、
前記相線束及び前記結線接続部は、絶縁部材によって被覆されており、前記絶縁部材は、止着手段によって前記クラスタブロックに止着され、
前記止着手段は、前記クラスタブロックを貫通するように形成された差し込み孔であり、前記絶縁部材は、前記差し込み孔に差し込まれ、前記差し込み孔の内面と前記絶縁部材とが接触している電動圧縮機。

【請求項2】

前記差し込み孔は、その入口から孔深さ方向に向かうにつれて縮径してゆく縮径テーパ部と、前記縮径テーパ部から孔深さ方向に向かうにつれて拡径してゆく拡径テーパ部とを備えている請求項１に記載の電動圧縮機。

【請求項3】

前記圧縮機構部と、前記電動モータと、前記電動モータの駆動制御部とがこれらの順に直列に配置されており、前記複数の相線は、前記圧縮機構部側の前記固定子の端面側から引き出されている請求項１又は２に記載の電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動モータが外殻の内部に収容されており、複数の相コイルからそれぞれ引き出された複数の相線が束ねられて相線束が形成されており、前記相線束の先端に各相を電気的に接続した結線接続部が形成されて中性点が構成されている電動圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示の電動圧縮機では、複数の相コイルからそれぞれ引き出された複数の引き出し線がクラスタ内の複数の接続端子に別々に接続されている。又、中性点を構成する複数の相線を束ねた相線束は、各相線束の先端部が非接続端子（結線接続部）にまとめて連結されている。

【0003】

中性点がステータの内径側に入り込んだ場合には、本来はこの入り込み領域に配置される部材の組み付けが妨げられる。特許文献１では、中性点がふらつかないようにコイルエンドに縛り糸によって縛り付けられている。

【0004】

又、この種の電動圧縮機では、通常運転時には電動圧縮機内を冷媒ガスのみが循環しているが、運転を停止した際に、ハウジング内に残留した冷媒ガスが冷却されると、ハウジング内には液化した冷媒（液冷媒）が溜まることがある。

【0005】

このため、ハウジング内に溜まった液冷媒に、中性点における結線接続部が浸漬すると、液冷媒を介して結線接続部とハウジングとが導通してしまう。そして、この状態で電動圧縮機を運転開始すると、結線接続部に流れる電流が液冷媒を介してハウジングに漏洩してしまう虞がある。

【0006】

特許文献２では、回転電機の中性点線の先端部と巻線との短絡を防止するために、中性点線の先端部が金属スリーブから非突出状態となるように中性点端子を形成し、この中性点端子に絶縁キャップを被せた発明が開示されている。しかし、特許文献２のように、中性点たる中性点端子（結線接続部）に絶縁キャップを被せただけでは、絶縁キャップ内に液冷媒が浸入して中性点端子が液冷媒に浸漬したときの中性点端子とハウジング間の絶縁抵抗が不十分である。このため、絶縁キャップ内への液冷媒の侵入を防ぐために、絶縁キャップを長くして、結線接続部までの絶縁距離を確保することが考えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開平５−３８３６８号公報

【特許文献2】特開２００５−２７８２８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

中性点のふらつきを防止するために、特許文献１に開示の縛り方式では、縛り付ける手間が掛かり、電動圧縮機の組み立ての作業効率が悪くなる。特に、絶縁キャップ内への液冷媒の侵入を防止するために、長い絶縁キャップを採用した場合は、絶縁キャップごと縛り糸でコイルエンドに縛り付ける必要があり、より一層作業効率が悪くなる。

【0009】

本発明は、電動圧縮機の組み立ての作業効率の向上に有利な絶縁部材の止着手段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】

【0010】

本発明は、電動モータ及び前記電動モータにより駆動されて冷媒の圧縮動作を行う圧縮機構部が外殻の内部に収容されており、前記電動モータの固定子を構成する複数の相コイルからそれぞれ引き出された複数の引き出し線が前記外殻内に配置されたクラスタブロック内のコネクタに連結されており、前記複数の相コイルからそれぞれ引き出された複数の相線が束ねられて相線束が形成されており、前記相線束の先端に各相を電気的に接続した結線接続部が形成されて中性点が構成されている電動圧縮機を対象とし、請求項１の発明では、前記相線束及び前記結線接続部は、絶縁部材によって被覆されており、前記絶縁部材は、止着手段によって前記クラスタブロックに止着されている。

【0011】

絶縁部材がクラスタブロックに止着されているので、相線束のふらつきを防止することができ、縛り糸を用いることなく、相線束がステータコアの内径側へ位置ずれすることを防止することができる。又、クラスタブロックに絶縁部材を止着するのは簡単であり、電動圧縮機の組み立ての作業効率が向上する。

【0012】

また、請求項１の発明では、前記止着手段は、前記クラスタブロックを貫通するように形成された差し込み孔であり、前記絶縁部材は、前記差し込み孔に差し込まれ、前記差し込み孔の内面と前記絶縁部材とが接触している。

【0013】

差し込み孔に絶縁部材を差し込む差し込み構造は、クラスタブロックに絶縁部材を止着する上で簡便な構造である。
好適な例では、前記差し込み孔は、その入口から孔深さ方向に向かうにつれて縮径してゆく縮径テーパ部と、前記縮径テーパ部から孔深さ方向に向かうにつれて拡径してゆく拡径テーパ部とを備えている。

【0014】

絶縁部材は、縮径テーパ部の最小径部位にて圧縮される。このような圧縮構造は、クラスタブロックに対する絶縁部材の止着の確実性を高める。

【0015】

好適な例では、前記圧縮機構部と、前記電動モータと、前記電動モータの駆動制御部とがこれらの順に直列に配置されており、前記複数の相線は、前記圧縮機構部側の前記固定子の端面側から引き出されている。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電動圧縮機は、電動圧縮機の組み立ての作業効率の向上に有利な絶縁部材の止着手段を提供することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態を示す電動圧縮機全体の側断面図。

【図2】図１のＡ−Ａ線拡大断面図。

【図3】部分拡大平断面図。

【図4】第２の実施形態を示す部分拡大平断面図。

【図5】第３の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大平断面図。（ｂ）は、部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示す電動圧縮機１０は、スクロール型電動圧縮機である。電動圧縮機１０の外殻１１は、モータハウジング１２と、モータハウジング１２の前端に連結されたフロントハウジング１３とから構成されている。

【0019】

電動モータＭを構成する回転子１４は、回転軸３３に止着されており、電動モータＭを構成する固定子１５は、モータハウジング１２の内周面に嵌合して固定されている。固定スクロール１７と支持ブロック３４との間で旋回可能に収容されている可動スクロール１６は、電動モータＭを構成する回転軸３３の回転によって旋回し、可動スクロール１６と固定スクロール１７との間の圧縮室１８の容積が減少する。可動スクロール１６及び固定スクロール１７は、冷媒を吸入して吐出する圧縮機構部Ｐを構成する。

【0020】

モータハウジング１２には導入ポート１２１が設けられている。導入ポート１２１は、外部冷媒回路１９に接続されており、外部冷媒回路１９から冷媒（ガス）が導入ポート１２１を介してモータハウジング１２内へ導入される。モータハウジング１２内へ導入された冷媒は、可動スクロール１６の旋回（吸入動作）によって、モータハウジング１２の内周面と固定子１５の外周面との間の通路〔図示略〕及び吸入ポート２０を経由して圧縮室１８へ吸入される。圧縮室１８内の冷媒は、可動スクロール１６の旋回（吐出動作）によって、圧縮されながら吐出ポート１７１から吐出弁２１を押し退けて、フロントハウジング１３内の吐出室２２へ吐出される。吐出室２２内の冷媒は、フロントハウジング１３に形成された排出ポート１３１から外部冷媒回路１９へ流出してモータハウジング１２内へ還流する。

【0021】

図２に示すように、電動モータＭを構成する固定子１５は、環状のステータコア２３と、ステータコア２３に施されたＵ相コイル２４Ｕと、Ｖ相コイル２４ＶとＷ相コイル２４Ｗとからなる。

【0022】

図１にはフロント側のコイルエンド２４１とリヤ側のコイルエンド２４２とが示されている。コイルエンド２４１は、ステータコア２３のフロント側の端面２３１上にあり、コイルエンド２４２は、ステータコア２３のリヤ側の端面２３２上にある。

【0023】

電動モータＭを構成する回転子１４は、ロータコア２５と、ロータコア２５内に埋設された複数の永久磁石２６とからなる。ロータコア２５の中心部には軸孔２５１が貫設されており、軸孔２５１には回転軸３３が通されて固定されている。

【0024】

モータハウジング１２の後端面にはカバー２７が止着されている。カバー２７内には駆動制御部であるインバータ２８が取り付けられている。カバー２７によって被覆されるモータハウジング１２の被覆端面には挿入孔２９が貫設されている。挿入孔２９には保持具３０が嵌合して固定されている。

【0025】

図３に示すように、保持具３０には複数本の導電ピン３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗが挿通して保持されている。外殻１１（モータハウジング１２）の外部における導電ピン３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの外部端部は、図示しない導電線を介してインバータ２８〔図１参照〕に電気的に接続されている。

【0026】

図１に示すように、電動圧縮機１０は、冷媒を吸入して吐出する圧縮機構部Ｐと、電動モータＭと、電動モータＭの駆動制御部としてのインバータ２８とをこれらの順に直列に配置して構成されている。

【0027】

図２に示すように、ステータコア２３の外周面２３０上には絶縁樹脂製のクラスタブロック３２が止着されている。クラスタブロック３２には円周面形状の凹部３２０が凹み形成されている。クラスタブロック３２は、図示しない取り付け手段によってステータコア２３の外周面２３０に取り付けられており、この取り付け状態では凹部３２０は、ステータコア２３の円周面形状の外周面２３０に接合している。

【0028】

図３に示すように、クラスタブロック３２内にはＵ相コネクタ３２１Ｕ、Ｖ相コネクタ３２１Ｖ及びＷ相コネクタ３２１Ｗが互いに並列状態で収容されており、各コネクタ３２１Ｕ，３２１Ｖ，３２１Ｗには導電ピン３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗが１対１に接続されている。

【0029】

図２に示すように、Ｕ相コイル２４Ｕに連なる引き出し線２４０Ｕは、ステータコア２３のフロント側のコイルエンド２４１から引き出されてＵ相コネクタ３２１Ｕに接続されている。Ｖ相コイル２４Ｖに連なる引き出し線２４０Ｖは、コイルエンド２４１から引き出されてＶ相コネクタ３２１Ｖに接続されている。Ｗ相コイル２４Ｗに連なる引き出し線２４０Ｗは、コイルエンド２４１から引き出されてＷ相コネクタ３２１Ｗに接続されている。引き出し線２４０Ｕ，２４０Ｖ，２４０Ｗは、いずれも図示しない絶縁チューブによって被覆されている。

【0030】

図３に示すように、引き出し線２４０Ｕと導電ピン３１Ｕとは、Ｕ相コネクタ３２１Ｕを介して電気的に接続されている。引き出し線２４０Ｖと導電ピン３１Ｖとは、Ｖ相コネクタ３２１Ｖを介して電気的に接続されており、引き出し線２４０Ｗと導電ピン３１Ｗとは、Ｗ相コネクタ３２１Ｗを介して電気的に接続されている。

【0031】

図１に示すインバータ２８から導電ピン３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ〔導電ピン３１Ｖ，３１Ｗは図３参照〕、コネクタ３２１Ｕ，３２１Ｖ，３２１Ｗ及び引き出し線２４０Ｕ，２４０Ｖ，２４０Ｗを介してコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ〔図２参照〕へ電力供給が行なわれると、回転子１４及び回転軸３３がステータコア２３の内径内（ステータコア２３の内周面２３３より内側）で一体的に回転する。

【0032】

図２に示すように、Ｕ相コイル２４Ｕから引き出された相線３５Ｕ、Ｖ相コイル２４Ｖから引き出された相線３５Ｖ、及びＷ相コイル２４Ｗから引き出された相線３５Ｗは、束ねられて相線束３６を構成している。複数の相線３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗは、圧縮機構部Ｐ〔図１参照〕側のステータコア２３の端面２３１側のコイルエンド２４１から引き出されている。

【0033】

図３に示すように、相線束３６を構成する相線３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗの先端部は、電気的に接続されており、相線束３６の先端に各相を電気的に接続した結線接続部３６１が形成されている。中性点となる結線接続部３６１は、絶縁樹脂製の先端封止形状の絶縁チューブ３７によって被覆されている。

【0034】

図３に示すように、クラスタブロック３２には差し込み孔３８がコネクタ３２１Ｕ，３２１Ｖ，３２１Ｗと並列状態に貫設されている。止着手段としての差し込み孔３８には絶縁部材としての絶縁チューブ３７が差し込まれている。絶縁チューブ３７は、クラスタブロック３２における圧縮機構部Ｐ側の端面３２２上の差し込み孔３８の入口３８１から差し込まれている。絶縁チューブ３７は、差し込み孔３８の内面３８２と接触することによってクラスタブロック３２に止着されている。

【0035】

次に、第１の実施形態の作用を説明する。
差し込み孔３８に差し込まれる絶縁チューブ３７は、差し込み孔３８の入口３８１から可及的に遠くへ差し込まれる。差し込み孔３８の入口３８１から可及的に遠くへ絶縁チューブ３７を差し込むことにより、相線３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗが途中で弛むことなく引き延ばされ、相線３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗがステータコア２３の内径側に位置ずれすることが防止される。相線３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗがコイルエンド２４１から引き出されているため、引き出し線２４０Ｕ，２４０Ｖ，２４０Ｗがステータコア２３の内径内に入り込むようなことはない。

【0036】

又、絶縁チューブ３７が差し込み孔３８に差し込まれて保持されているため、絶縁チューブ３７が相線束３６から外れてしまうこともない。
第１の実施形態では以下の効果が得られる。

【0037】

（１）絶縁チューブ３７が差し込み孔３８に差し込まれた状態では、相線束３６がステータコア２３の内径側に入り込むことはなく、この入り込み領域に配置される部材（本実施形態では例えば支持ブロック３４）の組み付けが妨げられることはない。

【0038】

（２）絶縁チューブ３７を差し込み孔３８に差し込むだけでクラスタブロック３２に絶縁チューブ３７を止着することができる。このような差し込み操作は簡単であり、電動圧縮機１０の組み立ての作業効率が向上する。又、差し込み孔３８の内面３８２と絶縁チューブ３７とが接触しているので、絶縁チューブ３７が差し込み孔３８から簡単に抜け落ちることはない。つまり、クラスタブロック３２に絶縁チューブ３７を確実に止着することができる。

【0039】

（３）差し込み孔３８は、絶縁樹脂製のクラスタブロック３２に簡単に形成することができる。差し込み孔３８に絶縁チューブ３７を差し込む差し込み構造は、クラスタブロック３２に絶縁チューブ３７を止着する上で簡便な構造である。

【0040】

（４）貫通孔形状の差し込み孔３８は、相線束３６を可及的に引き延ばして相線束３６の弛みを無くす上で、好ましい孔形状である。
（５）電動圧縮機１０は、圧縮機構部Ｐ、電動モータＭ及びインバータ２８をこの順に直列に配置して構成されており、複数の引き出し線２４０Ｕ，２４０Ｖ，２４０Ｗは、圧縮機構部Ｐ側のステータコア２３の端面２３１側から引き出されている。そのため、電動モータＭとインバータ２８とを両者間の狭い隙間（図示の例では端面２３２とモータハウジング１２の後端壁との間）内で電気的に結線する必要がない。つまり、圧縮機構部Ｐ、電動モータＭ及びインバータ２８をこの順に直列配置した電動圧縮機１０では、結線作業を容易に行なうことができ、電動圧縮機１０を組み立てるときの作業効率が向上する。

【0041】

従って、絶縁チューブ３７をクラスタブロック３２に止着させる本発明は、作業効率の向上に優れた直列配置の電動圧縮機１０への適用において特に好適である。
（６）相線束３６及び結線接続部３６１は、絶縁チューブ３７によって被覆されている。そのため、電動圧縮機１０内に液冷媒が溜まったとしても、結線接続部３６１が液冷媒に浸漬されることが防止される。

【0042】

次に、図４の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
止着手段としての差し込み孔３８Ａの内面３８２は、入口３８１から孔深さ方向（コイルエンド２４１側からコイルエンド２４２側へ向かう方向）に向かうにつれて縮径してゆく縮径テーパ部３９と、縮径テーパ部３９から孔深さ方向に向かうにつれて拡径してゆく拡径テーパ部４０とを備えている。

【0043】

縮径テーパ部３９と拡径テーパ部４０との境は、縮径テーパ部３９の最小径部位３９１であり、絶縁チューブ３７は、縮径テーパ部３９の最小径部位３９１にて圧縮される。このような圧縮構造では、差し込み孔３８Ａからの絶縁チューブ３７の抜け防止効果が高く、クラスタブロック３２に対する絶縁チューブ３７の止着の確実性が高められる。

【0044】

又、絶縁チューブ３７が縮径テーパ部３９の最小径部位３９１にて圧縮されるので、絶縁チューブ３７内への液冷媒の侵入が確実に防止される。
次に、図５（ａ），（ｂ）の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。

【0045】

クラスタブロック３２の側面３２３には止着手段としてのフック４１が一体形成されている。側面３２３から延出するフック４１には絶縁チューブ３７が掛け止められている。絶縁チューブ３７は、フック４１によって締め付けられている。

【0046】

絶縁チューブ３７をフック４１に掛け止めるだけでクラスタブロック３２に絶縁チューブ３７を止着することができる。このような掛け止め操作は簡単であり、電動圧縮機１０の組み立ての作業効率が向上する。又、フック４１は、絶縁樹脂製のクラスタブロック３２に簡単に形成することができる。フック４１に絶縁チューブ３７を掛け止める掛け止め構造は、クラスタブロック３２に絶縁チューブ３７を止着する上で簡便な構造である。

【0047】

又、絶縁チューブ３７がフック４１によって締め付けられているので、絶縁チューブ３７内への液冷媒の侵入が確実に防止される。
本発明では以下のような実施形態も可能である。

【0048】

○第１，２の実施形態において、接着剤を用いて差し込み孔３８，３８Ａ内で絶縁チューブ３７を固定してもよい。
○第１，２の実施形態において、超音波溶着によって差し込み孔３８，３８Ａ内で絶縁チューブ３７を固定してもよい。

【0049】

○絶縁部材は、相線束３６に絶縁テープを巻いて形成してもよい。
○差し込み孔は、非貫通孔形状であってもよい。
○インバータ２８（駆動制御部）は、電動モータＭの外周側にあってもよい。

【0050】

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）前記差し込み孔は、クラスタブロックを貫通する貫通孔形状に形成されている。

【0051】

（ロ）前記差し込み孔及び複数のコネクタは、並列状態に配設されている。

【符号の説明】

【0052】

１０…電動圧縮機。１１…外殻。１５…固定子。２４Ｕ…Ｕ相コイル。２４Ｖ…Ｖ相コイル。２４Ｗ…Ｗ相コイル。２３…ステータコア。２３１…端面。２４０Ｕ，２４０Ｖ，２４０Ｗ…引き出し線。２８…駆動制御部としてのインバータ。３２…クラスタブロック。３２１Ｕ…Ｕ相コネクタ。３２１Ｖ…Ｖ相コネクタ。３２１Ｗ…Ｗ相コネクタ。３５Ｕ，３５Ｖ，３５Ｗ…相線。３６…相線束。３６１…結線接続部。３７…絶縁部材である絶縁チューブ。３８，３８Ａ…止着手段としての差し込み孔。３８１…入口。３８２…内面。３９…縮径テーパ部。４０…拡径テーパ部。４１…止着手段としてのフック。Ｐ…圧縮機構部。Ｍ…電動モータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】