JP5267601B2 - 電動圧縮機 - Google Patents
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Description
本願発明は、電動モータを内蔵した電動圧縮機に関する。
電動圧縮機においては、密閉されたハウジング内に電動モータが内蔵されるため、電動モータのリード線とハウジング外に設置される電動モータを駆動するためのインバータとを電気的に結線する気密端子がハウジングに設置されている。気密端子は、導電材料により形成された端子ピンと端子ピンを保持する金属製の端子ホルダとから構成されている。また、端子ピンと端子ホルダとの間には、セラミックスやガラスなどの絶縁材料が介在されている。
例えば、特許文献１には、金属シェルの内部に電動機と電動機によって駆動される圧縮機構部とが収納された電動圧縮機において、電動機のリード線とハタ端子を介して結線される給電ターミナルの構造が開示されている。特許文献１における給電ターミナルは、金属シェルとともに電動圧縮機の金属筐体を構成する金属製ターミナル台座と電気的に絶縁されるように、ガラス絶縁物及びセラミック製ガイシを介して取り付けられている。ガラス絶縁物は金属製ターミナル台座の外部に配置され、セラミック製ガイシは金属製ターミナル台座の内部、即ち電動機が収納されている金属シェルの内部に配置されている。
特許文献２には、従来技術として、ケーシング内に回転子と固定子からなる電動要素及び圧縮要素を収納した電動圧縮機において、ケーシングの側壁に固着した密封端子が開示されている。密封端子は、カップ状のボディとピン及びピンをボディに固定するためのガラスシール（絶縁部）から構成されている。また、特許文献２の従来技術では、電動要素が発熱した場合、絶縁材料や潤滑油等が炭化してケーシング内部の密封端子の絶縁部に良導体である炭化物が付着して絶縁性を悪くする可能性が有る。このため、特許文献２の発明では、電動要素のリード線を取り付けたセラミックスからなるクラスタに円筒部を設け、このクラスタの円筒部をカップ上のボディの内壁に嵌合することにより、密封端子のガラスシールをカバーし、炭化物の付着を防止している。
電動圧縮機の内部では、圧縮機構に供給される冷媒が電動モータ側においても流通する状態にある。一方、例えばスクロール式電動圧縮機では、スクロールの金属メッキ部分が摩耗して生じる微細な摩耗粉あるいは電動圧縮機内や外部冷媒管路内の金属部材が磨耗して生じる微細な摩耗粉が冷媒中に大量に含まれて流通する可能性がある。
特許文献１のように、電動圧縮機内部に配置された給電ターミナルの絶縁用のセラミック製ガイシには、流通する冷媒に晒されている間に、冷媒に含まれる摩耗粉がセラミックス特有の微細な空孔に入り込こんで大量に付着し易い。給電ターミナルに堆積した摩耗粉は、給電ターミナルと給電ターミナルを取り付けた金属製ターミナル台座との間を短絡し、電動圧縮機を構成する金属筐体に漏電する恐れがある。
特許文献２の発明においても、密封端子のピンの絶縁と固定のために使用するガラスシールをカバーするために設けられたクラスタがセラミックスにより構成されているため、特許文献１と同様に、摩耗粉がセラミックスに大量に付着、堆積し、ピンとボディあるいはケーシングとの間を短絡する可能性がある。
一方、特許文献２に開示された従来技術は、ケーシング内に絶縁部材としてのガラスシールが配置される構造であるため、ガラスシールに冷媒中に含まれる摩耗粉が付着する恐れがない。しかし、絶縁部材としてガラスシールを使用する場合、ボディとピンとの間にガラスチップを介在させ、過熱により溶融して溶着させなければならないため、自重によってガラス自身が垂れ下がってしまい、ガラスシールの肉厚を大きく取ることができない。従って、絶縁機能を十分に持たせるためには、ボディの外部及び内部において、ガラスシールをピンの軸方向に長く溶着させて絶縁距離を得なければならない。このため、ボディの外部に突出するピンの長さが長くなり、電動モータを駆動するためのインバータを使用する場合、インバータの取り付け位置がケーシング外部に大きくはみ出し、電動圧縮機全体が大型化するという異なる問題が発生する。
本願発明は、電動圧縮機を大型化すること無く、気密端子に対する金属材料の摩耗粉の付着を防止できる電動圧縮機を提供する。
請求項１は、圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータと、前記電動モータ及び圧縮機構を収納するハウジングと、前記ハウジングに接合され前記インバータを収容するインバータ収容室を形成するインバータハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記インバータと前記電動モータとを電気的に接続するための気密端子とを有する電動圧縮機において、前記気密端子は、導電性材料により形成された端子ピンと、前記端子ピンを保持する端子ホルダと、前記端子ピンと前記端子ホルダとの間を絶縁するセラミックス製の第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体に溶着され、前記端子ピンと前記端子ホルダとの間を絶縁するガラス製の第２の絶縁体とを備え、前記第１の絶縁体は、前記インバータ収容室の内部に配置され、前記第２の絶縁体は、前記ハウジングの内部に配置されることを特徴とする。
請求項１によれば、冷媒中に含まれる金属材料の摩耗粉の付着を防止し、電動圧縮機の運転効率の低下を防止することができる。また、第１の絶縁体の肉厚を第２の絶縁体よりも大きく取れるため、第１の絶縁体の高さを低くすることができ、電動モータを駆動するためのインバータの設置高さを低くすることができるため、電動圧縮機全体の大型化を防ぐことができる。
請求項２は、前記端子ピンは前記端子ホルダに形成された貫通孔に挿通され、前記端子ピンと前記貫通孔の内周壁との間に前記第２の絶縁体の一部が介在されることを特徴とする。請求項２によれば、第２の絶縁体を利用して端子ピンと端子ホルダとを固定して一体化することができ、他の固定手段を必要としないため、気密端子の製造工程を一部簡略化することができる。
本願発明は、気密端子に対して、冷媒中に含まれる金属材料の摩耗粉の付着を防止することができるとともに電動圧縮機の大型化を防ぐことができる。
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１はスクロール式電動圧縮機（以下、単に電動圧縮機とする）の例を示したもので、電動圧縮機の概要を以下に説明する。電動圧縮機は、フロント側のハウジング１とリア側のハウジング２とを複数のボルト３により一体となるように固定され、密閉されたハウジングを有する。ハウジング１、２は共にアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属性材料により形成されている。ハウジング２には、吸入ポート４が形成され、また、ハウジング１には、吐出ポート５が形成され、吸入ポート４及び吐出ポート５はそれぞれ図示しない外部冷媒回路と接続されている。
第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１はスクロール式電動圧縮機（以下、単に電動圧縮機とする）の例を示したもので、電動圧縮機の概要を以下に説明する。電動圧縮機は、フロント側のハウジング１とリア側のハウジング２とを複数のボルト３により一体となるように固定され、密閉されたハウジングを有する。ハウジング１、２は共にアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属性材料により形成されている。ハウジング２には、吸入ポート４が形成され、また、ハウジング１には、吐出ポート５が形成され、吸入ポート４及び吐出ポート５はそれぞれ図示しない外部冷媒回路と接続されている。
ハウジング１、２の内部２Ａには、スクロール式の圧縮機構６及び圧縮機構６を駆動する電動モータ７が収納されている。電動モータ７は、ハウジング２に軸受を介して回転可能に保持された回転軸８と回転軸８に固定されたロータ９とロータ９の外周に配置され、ハウジング２の内壁に固定されたステータ１０とにより構成されている。ロータ９は複数の永久磁石１１を有し、ステータ１０は三相に巻線されたコイル１２を有する。
圧縮機構６は、主要素として、ハウジング１、２の内壁に固定された固定スクロール１３と、これに対向配置された可動スクロール１４とにより構成されている。固定スクロール１３と可動スクロール１４との間には、冷媒を圧縮するための容積可変の圧縮室１５が形成されている。可動スクロール１４は、軸受及び偏心ブッシュ１６を介して回転軸８の偏心ピン１７に連結されることにより、回転軸８の回転に応じて揺動され、圧縮室１５の容積を変化させるよう構成されている。
一方、ハウジング２の外周壁の一部には、インバータ収容室１８を形成するインバータハウジング１９が接合され、固定されている。インバータ収容室１８内には、ハウジング２の外周壁に外部電源となるインバータ２０及び気密端子２１が取り付けられている。気密端子２１は、インバータ収容室１８内で、インバータ側のコネクタ２８を介してインバータ２０と電気的に接続され、また、ハウジング２の内部２Ａでクラスタブロック２２を介してステータ１０のコイル１２から引き出されているリード線（図示せず）と電気的に接続されている。従って、インバータ２０から気密端子２１を介して電動モータ７のコイル１２に通電されると、ロータ９が回転され、回転軸８によって圧縮機構６が作動される。
図２〜図４に示すように、気密端子２１は細長い皿型の端子ホルダ２３と３本の棒状の端子ピン２４と有する。端子ホルダ２３はハウジング２に設けられた孔２９（図４参照）にオーリング（Ｏリング）及びスナップリング（図示せず）によって気密性を保つように固定される。気密端子２１は、密閉されたハウジング２の内部２Ａに配設された電動モータ７とハウジング２の外部となるインバータ収容室１８に設置されたインバータ２０との間を、ハウジング２の密閉状態を維持したまま、コネクタ２８及びクラスタブロック２２を介して電気的に接続可能なように構成されている。
端子ホルダ２３は鉄等の金属性材料により形成され、３箇所に貫通孔２５（図３、図４参照）が穿設されている。端子ピン２４は導電性材料により形成され、インバータ収容室１８側に配置される第１の絶縁体２６とハウジング２の内部２Ａ側に配置される第２の絶縁体２７とを介して端子ホルダ２３の貫通孔２５に挿通され、保持されている。
第１の絶縁体２６は、ジルコニア等の酸化物系あるいはその他の種類のセラミックスから成り、設定された肉厚を有するように焼結された筒状体である。筒状体の第１の絶縁体２６は端子ピン２４に嵌挿され、固着されている。第１の絶縁体２６を構成するセラミックスは、肉厚Ｘ１を自由に設定することができるため、端子ホルダ２３と端子ピン２４との間の絶縁距離は、筒状体の肉厚Ｘ１を大きくすることにより確保することができる。このため、端子ピン２４の軸方向における第１の絶縁体２６の長さＹ１は、可能な限り短くすることが、即ち第１の絶縁体２６の高さを低くすることが可能である。
第２の絶縁体２７は、ガラス製である。第２の絶縁体の製造方法としては、端子ピン２４に第１の絶縁体２６を固着後、端子ピン２４と端子ホルダ２３の貫通孔２５の内周壁との隙間にガラスチップを介在し、加熱することにより、ガラスチップを溶融する。溶融されたガラスの一部は端子ピン２４の周囲を自重により垂れ下がり、端子ピン２４の周面全体に溶着される。また、溶融したガラスの他の一部は貫通孔２５の内壁面及び第１の絶縁体２６の端面に溶着される。第２の絶縁体２７は端子ピン２４に溶着する形態であるため、肉厚Ｘ２は希望するように大きく取ることができない。従って、端子ホルダ２３と端子ピン２４との間に必要な絶縁距離は、端子ピン２４の軸方向における第２の絶縁体２７の長さＹ２を長くすることにより確保することができる。
以上のように構成された第１の実施形態は以下の作用及び効果を有する。
電動圧縮機の運転中、吸入ポート４から吸入された冷媒は、電動モータ７側から圧縮機構６へ流通し、圧縮機構６において圧縮され、吐出ポート５から外部冷媒回路（図示せず）に供給される。従って、気密端子２１はハウジング２の内部２Ａに配設される部分が常時冷媒に晒されている。冷媒中には多くの摩耗粉が混在しているが、気密端子２１のハウジング２の内部２Ａに配置されている第２の絶縁体２７はガラス製であるため、摩耗粉の付着を防止することができる。このため、端子ホルダ２３と端子ピン２４とが、摩耗粉により短絡することが無く、電動圧縮機の漏電の恐れが無くなる。
電動圧縮機の運転中、吸入ポート４から吸入された冷媒は、電動モータ７側から圧縮機構６へ流通し、圧縮機構６において圧縮され、吐出ポート５から外部冷媒回路（図示せず）に供給される。従って、気密端子２１はハウジング２の内部２Ａに配設される部分が常時冷媒に晒されている。冷媒中には多くの摩耗粉が混在しているが、気密端子２１のハウジング２の内部２Ａに配置されている第２の絶縁体２７はガラス製であるため、摩耗粉の付着を防止することができる。このため、端子ホルダ２３と端子ピン２４とが、摩耗粉により短絡することが無く、電動圧縮機の漏電の恐れが無くなる。
また、ハウジング２の外部であるインバータ収容室１８内に配設される端子ピン２４の第１の絶縁体２６は、冷媒に含まれる摩耗粉の付着の恐れが無く、セラミックス製の材料で構成することができる。このため、第１の絶縁体２６を可能な限り短く形成することができ、インバータ２０及びコネクタ２８の設置位置を高くする必要が無いので、電動圧縮機の大型化を防止することができる。
また、第２の絶縁体２７がガラス製であるため、第２の絶縁体２７の溶着により端子ホルダ２３と端子ピン２４とを固定することができる。このため、例えば、従来技術のように、第１の絶縁体２６、第２の絶縁体２７を共にセラミックス製で構成した場合、端子ピン２４を端子ホルダ２３に固定するための他の手段を必要とするが、第１の実施形態では、他の固定手段を必要としない利点がある。
本願発明は、前記した第１の実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のような、他の実施態様で実施することができる。
（１）第１の実施形態では、３本の端子ピン２４を１つの端子ホルダ２３に固定する構成を示したが、端子ホルダ２３を端子ピン２４毎に３体に分割して構成し、それぞれに１本の端子ピン２４を固定するように構成しても良い。
（２）また、端子ホルダ２３の形状は、図２〜図４に示すような細長い形状に限定されることはなく、様々な形状をとることができる。
（３）端子ホルダ２３と端子ピン２４との固定は、第２の絶縁体２７で兼用すること無く、他の接着剤、例えば絶縁性樹脂等を利用しても良い。接着剤として絶縁性樹脂を利用する場合、コスト的な利点が有る。
（４）端子ピン２４に対する第２の絶縁体２７の固着方法は、溶着によること無く他の手段に置き換えても良い。
（５）第１の実施形態では、スクロール式電動圧縮機に実施した例を示したが、電動圧縮機はベーン式、スクリュー式等の他の回転式圧縮機やスワッシュ式、ワッブル式等の往復式圧縮機に電動モータを内蔵した電動圧縮機において本願発明を実施することができる。
（２）また、端子ホルダ２３の形状は、図２〜図４に示すような細長い形状に限定されることはなく、様々な形状をとることができる。
（３）端子ホルダ２３と端子ピン２４との固定は、第２の絶縁体２７で兼用すること無く、他の接着剤、例えば絶縁性樹脂等を利用しても良い。接着剤として絶縁性樹脂を利用する場合、コスト的な利点が有る。
（４）端子ピン２４に対する第２の絶縁体２７の固着方法は、溶着によること無く他の手段に置き換えても良い。
（５）第１の実施形態では、スクロール式電動圧縮機に実施した例を示したが、電動圧縮機はベーン式、スクリュー式等の他の回転式圧縮機やスワッシュ式、ワッブル式等の往復式圧縮機に電動モータを内蔵した電動圧縮機において本願発明を実施することができる。
１、２ ハウジング
４ 吸入ポート
５ 吐出ポート
６ 圧縮機構
７ 電動モータ
８ 回転軸
９ ロータ
１０ ステータ
１２ コイル
１３ 固定スクロール
１４ 可動スクロール
１８ インバータ収容室
２０ インバータ
２１ 気密端子
２２ クラスタブロック
２３ 端子ホルダ
２４ 端子ピン
２５ 貫通孔
２６ 第１の絶縁体
２７ 第２の絶縁体
２８ コネクタ
４ 吸入ポート
５ 吐出ポート
６ 圧縮機構
７ 電動モータ
８ 回転軸
９ ロータ
１０ ステータ
１２ コイル
１３ 固定スクロール
１４ 可動スクロール
１８ インバータ収容室
２０ インバータ
２１ 気密端子
２２ クラスタブロック
２３ 端子ホルダ
２４ 端子ピン
２５ 貫通孔
２６ 第１の絶縁体
２７ 第２の絶縁体
２８ コネクタ
Claims (2)
- 圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータと、前記電動モータ及び圧縮機構を収納するハウジングと、前記ハウジングに接合され前記インバータを収容するインバータ収容室を形成するインバータハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記インバータと前記電動モータとを電気的に接続するための気密端子とを有する電動圧縮機において、
前記気密端子は、
導電性材料により形成された端子ピンと、
前記端子ピンを保持する端子ホルダと、
前記端子ピンと前記端子ホルダとの間を絶縁するセラミックス製の第１の絶縁体と、
前記第１の絶縁体に溶着され、前記端子ピンと前記端子ホルダとの間を絶縁するガラス製の第２の絶縁体とを備え、
前記第１の絶縁体は、前記インバータ収容室の内部に配置され、
前記第２の絶縁体は、前記ハウジングの内部に配置されることを特徴とする電動圧縮機。 - 前記端子ピンは前記端子ホルダに形成された貫通孔に挿通され、前記端子ピンと前記貫通孔の内周壁との間に前記第２の絶縁体の一部が介在されることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
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