DE10302791A1

DE10302791A1 - Elektrokompressor

Info

Publication number: DE10302791A1
Application number: DE10302791A
Authority: DE
Inventors: Kunio Iritani; Hiroyuki Kawata; Kenji Funahashi; Yuji Takeo; Yusuke Shindo; Tsuyoshi Takemoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2003-09-04
Anticipated expiration: 2023-01-25
Also published as: US7009318B2; DE10302791B4; US20030143090A1

Abstract

Bei einem Elektrokompressor mit einem Motor (30) und einem elektrischen Schaltkreis (40), der mit einem Kompressionsbereich (20) zusammengefasst ist, ist ein Teil (42) der elektrischen Bauteile des elektrischen Schaltkreises in Räumen zwischen einer zylindrischen äußeren Fläche eines Motorgehäuses und einer imaginären flachen Fläche (S) angeordnet, die in imaginärer Weise die zylindrische äußeren Fläche berührt. Daher können die Räume wirksam genutzt werden, und kann der Elektrokompressor in seiner Größe klein gestaltet werden. Weiter kann der Teil der elektrischen Bauteile wirksam durch ein Kühlmittel im Motorgehäause gekühlt werden. Andererseits wird die äußere Fläche des Motorgehäuses als eine Fläche (122) verwendet, diei einen inneren Raum eines Gehäuses (131) zur Unterbringung des elektrischen Schaltkreises begrenzt. In diesem Fall kann der elektrische Schaltkreis durch das Kühlmittel im Motorgehäuse wirksam gekühlt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrokompressor, der einer Kompressionsbereich, einen Motor und einen elektrischen Schaltkreis zum Antrieb des Motors aufweist, die zusammengefasst angeordnet sind.
Bei einem Elektrokompressor sind ein Kompressionsbereich, ein Motor und ein elektrischer Schaltkreis für den Motor zusammengefasst. Bei dem kombinierten Elektrokompressor sind ein Gehäuse für die Unterbringung des elektrischen Schaltkreises und ein Gehäuse für die Unterbringung des Motors zusammengefasst. Weil jedoch sich die Gestalt des Gehäuses und die Gestalt des Motorgehäuses voneinander unterscheiden, ist ein nicht verwendeter Totraum zwischen den beiden Gehäusen gebildet. Wenn beispielsweise das Motorgehäuse, das eine zylindrische äußere Gestalt aufweist, mit einer flachen Fläche des Gehäuses für den Schaltkreis verbunden ist, ist der Totraum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und der flachen Fläche des Gehäuses gebildet. Daher wird die Dicke des Motorgehäuses an der Position dicker, an der der Totraum ausgebildet ist. Somit kann der elektrische Schaltkreis, der in seinem Gehäuse angeordnet ist, nicht wirksam durch das Kühlmittel gekühlt werden, das im Motorgehäuse strömt. In diesem Fall ist es notwendig, die äußere Fläche der Wärme erzeugenden Bauteile (elektrischen Bauteile) des elektrischen Schaltkreises zur Vergrößerung des Wärmeabstrahlungsvermögens der Wärme erzeugenden Bauteile zu vergrößern. Alternativ ist es notwendig, elektrische Bauteile mit einer hohen Wärmebeständigkeit zu verwenden. Als Folge ist die Größe des elektrischen Schaltkreises vergrößert, und sind die Produktkosten des der Elektrokompressors erhöht.
Andererseits sind bei einem Elektrokompressor, der in Fig. 12A und 12B dargestellt ist, ein Kompressorgehäuse 611 zur Unterbringung einer Kompressionseinrichtung und ein zylindrisches Motorgehäuse 621 zur Unterbringung eines Motors zur Bildung eines Gehäuses zusammengefasst. Weiter ist ein Gehäuse 631, das aus einem Kasten 631a und einer Abdeckung 631b besteht, an dem zylindrischen Motorgehäuse 621 mit Hilfe eines Befestigungselements, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben, befestigt. Im Inneren des Gehäuses 631 ist eine Leiterplatte 632 mit einem Motorantriebsschaltkreis ausgebildet. Weiter ist, wie in die 12A dargestellt ist, ein Einlass 623 zur Einführung von Kühl- bzw. Kältemittel an der rechten Seite des zylindrischen Motorgehäuses 621 ausgebildet, und ist ein Auslass 612 zur Abgabe des komprimierten Kühlmittels an der linken Seite des Gehäuses 611 ausgebildet. Das vom Einlass 623 aus angesaugte Kühlmittel strömt im Motorgehäuse 621 und kühlt den Motor. Jedoch ist die Leiterplatte 623 so angeordnet, dass sie vom Gehäuse 611 getrennt ist, besteht eine Wärmeisolationsschicht zwischen dem zylindrischen Motorgehäuse 621 und der Leiterplatte 632, und ist die Wärmeübertragung infolge der Wärmeisolationsschicht eingeschränkt. Weiter ist, wie in Fig. 12A und 12B dargestellt ist, die obere Fläche des Motorgehäuses 621 flach ausgebildet, und ist eine flache Bodenfläche des Kasten 631a mit dem flachen Bereich des Motorgehäuses 621 verbunden, und ist die Dicke des Verbindungsbereichs zwischen dem Kasten 631a und dem Motorgehäuse 621 vergrößert. Entsprechend ist das Kühlvermögen zur Kühlung der Leiterplatte 632 unter Verwendung des Kühlmittels im Motorgehäuse 611 beeinträchtigt.
In Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektrokompressor zu schaffen, der eine verkleinerte Größe und ein verringertes Gewicht besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kühlleistung eines elektrischen Schaltkreises bei einem Elektrokompressor zu verbessern, der einen Kompressionsbereich aufweist, der mit einem Elektromotor und dem elektrischen Schaltkreis zusammengefasst ist.
Unter einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Elektrokompressor einen Kompressionsbereich zum Ansaugen und Komprimieren eines Kühlmittels, einen Elektromotor, der den Kompressor antreibt, ein Gehäuse zur Unterbringung des Elektromotors und einen elektrischen Schaltkreis zum Antrieb des Elektromotors auf. Das Gehäuse, das eine zylindrische äußere Fläche besitzt, die zu einer etwa zylindrischen Gestalt ausgebildet ist, und der elektrische Schaltkreis sind mit der zylindrischen äußeren Fläche des Gehäuses für den Elektromotor zusammengefasst. Bei dem Elektrokompressor weist der elektrische Schaltkreis eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen auf, und ein Teil der elektrischen Bauteile ist in einem Raum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und einer imaginären flachen Fläche vorgesehen, die in imaginärer Weise die zylindrische äußere Fläche berührt. Entsprechend kann, wenn die zylindrische äußere Fläche des Gehäuses für den Elektromotor mit einer flachen Fläche eines Gehäuses zur Unterbringung des elektrischen Schaltkreises verbunden ist, der Raum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und der imaginären flachen Fläche wirksam genutzt werden. Auf diese Weise kann die Größe des Elektrokompressors verkleinert sein. Weiter kann, weil die Wandstärke des Verbindungsbereichs zwischen dem Gehäuse für den Elektromotor und dem Gehäuse für den elektrischen Schaltkreis verringert sein kann, das Gewicht des Kompressors wirksam herabgesetzt sein.
Vorzugsweise ist der Teil der elektrischen Bauteile an der zylindrischen äußeren Fläche in dem Raum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und der imaginären flachen Fläche befestigt. Daher kann der Teil der elektrischen Bauteile wirksam durch das Kühlmittel im Gehäuse für den Elektromotor gekühlt werden.
Weiter weist das Gehäuse für den elektrischen Schaltkreis ein Gehäuseelement etwa parallel zu der imaginären flachen Fläche in einer Position nahe bei der imaginären flachen Fläche auf, und weist das Gehäuseelement ein Loch auf, durch das hindurch der Innenraum des Gehäuses für den elektrischen Schaltkreis mit dem Raum in Verbindung steht. Daher kann ein Teil der elektrischen Bauteile leicht in dem Raum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und der imaginären flachen Fläche vorgesehen werden.
Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Elektrokompressor ein Gehäuse zur Unterbringung eines Kompressionsbereichs und eines Elektromotors auf. Dieses Gehäuse besitzt einen Kühlmitteleinlass zu seinem Inneren, von dem aus das Kühlmittel eingeführt wird, und einen Kühlmittelkanal, durch den hindurch das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass aus in Richtung zum Kompressionsbereich strömt. Bei dem Elektrokompressor weist das Gehäuse eine äußere Wandfläche auf, die als eine Fläche zur Begrenzung eines Innenraums eines Gehäuses verwendet wird, und ist der elektrische Schaltkreis in dem Raum dieses Gehäuses angeordnet, um einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel durchzuführen, das durch den Kühlmittelkanal in dem Gehäuse für den Elektromotor hindurch strömt. Daher kann der elektrische Schaltkreis wirksam einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in dem Gehäuse für den Elektromotor über die eine Fläche durchführen. Das heißt, weil keine Wärme isolierende Schicht zwischen dem elektrischen Schaltkreis und dem Kühlmittel in dem zuletzt genannten Gehäuse ausgebildet ist, kann der elektrische Schaltkreis in seinem Gehäuse wirksam durch das Kühlmittel in dem Gehäuse für den Elektromotor gekühlt werden.
Vorzugsweise ist das Gehäuse für den elektrischen Schaltkreis oberhalb des Gehäuses für den Elektromotor angeordnet, und ist die eine Fläche die Bodenfläche des Gehäuses für den elektrischen Schaltkreis. Daher kann der elektrische Schaltkreis leicht an der äußeren Fläche des Gehäuses für den Elektromotor angeordnet werden. Weiter weist der elektrische Schaltkreis ein Wärme erzeugendes Bauteil auf, das im Betrieb Wärme erzeugt, und berührt das Wärme erzeugende Bauteil die eine Fläche des Gehäuses für den elektrischen Schaltkreis. Daher kann das Wärme erzeugende Bauteil wirksam gekühlt werden. Weiter kann ein Wärme leitendes Element zwischen dem Wärme erzeugenden Bauteil und der einen Fläche des Gehäuses für den elektrischen Schaltkreis angeordnet sein. In diesem Fall kann Wärme von dem Wärme erzeugenden Bauteil wirksam an das Kühlmittel in dem Gehäuse für den Elektromotor übertragen werden.
Vorzugsweise weist der elektrische Schaltkreis eine Vielzahl von Leiterplatten auf, die an der äußeren Wandfläche des Gehäuses für den Elektromotor befestigt sind. Daher können die Leiterplatten leicht an der äußeren Wandfläche des Gehäuses für den Elektromotor entsprechend der Gestalt der äußeren Wandfläche befestigt werden.
Die oben angegebenen und weitere Aufgaben und Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Elektrokompressors einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Elektrokompressor der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Elektrokompressors der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Elektrokompressors einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Seitenansicht bei Betrachtung aus der Richtung des Pfeils VI in Fig. 5;
Fig. 7 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 mit der Darstellung eines Elektrokompressors der zweiten Ausführungsform;
Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 mit der Darstellung eines Elektrokompressors der zweiten Ausführungsform;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Elektrokompressors eines Vergleichsbeispiels;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Dampf-Kompressions- Kühlzyklus mit einem Elektrokompressor einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11A und 11B Teilschnitte durch den Elektrokompressor der dritten Ausführungsform; und
Fig. 12A und 12B Teilschnitte durch einen Elektrokompressor des Standes der Technik.

Erste Ausführungsform

Bei dieser Ausführungsform findet die vorliegende Erfindung typischerweise bei einem Elektrokompressor eines Dampf-Kompressions-Kühlzyklus für eine Fahrzeugklimaanlage Anwendung. Gemäß Darstellung in Fig. 1 weist ein Elektrokompressor 10 eine Spiral-Kompressionseinrichtung 20 (einen Kompressionsbereich) zum Ansaugen und Komprimieren von Kühlmittel, einen bürstenlosen Gleichstrom-Elektromotor 30 zum Antrieb der Kompressionseinrichtung 20 und einen elektrischen Schaltkreis 40 auf, der aus einem Inverterschaltkreis zum Antrieb des Motors 30 besteht. Die Kompressionseinrichtung 20 und der Motor 30 sind im allgemeinen an der gleichen Welle auf der gleichen Linie befestigt.
Die Kompressionseinrichtung 20 und der Motor 30 sind in einem Motorgehäuse 31 mit einer etwa zylindrischen Gestalt angeordnet, und der elektrische Schaltkreis 40 ist in einem Gehäuse 41 angeordnet. Das Gehäuse 41 ist an einer zylindrischen äußeren Fläche 31a des Motorgehäuses 31 unter Verwendung eines Befestigungselements, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben, befestigt, sodass der elektrische Schaltkreis 40 mit der Kompressionseinrichtung 20 und dem Motor 30 zusammengefasst ist. Bei der ersten Ausführungsform sind Gehäuse, wie das Motorgehäuse 31 und das Gehäuse 41, aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Der Elektrokompressor 10 ist am Kurbelgehäuse eines Fahrzeugmotors so befestigt, dass der elektrische Schaltkreis 40 mit Bezug auf den Motor 30 dem Fahrzeugmotor gegenüberliegend angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Elektrokompressor 10 am Kurbelgehäuse befestigt. Wenn jedoch der Elektrokompressor 10 für ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug verwendet wird, die durch einen Elektromotor angetrieben werden, kann der Elektrokompressor 10 an der Fahrzeugkarosserie bzw. am Fahrgestell des Fahrzeugs befestigt sein.
Gemäß Darstellung in Fig. 3 ist eine imaginäre flache Fläche S, die die zylindrische äußere Fläche 31a berührt, an einem imaginären Berührungsbereich definiert. Weiter sind, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, zwei Räume 36 zwischen der zylindrischen äußeren Fläche 31a und der imaginären flachen Fläche S gebildet, und ist ein Teil des elektrischen Schaltkreises in den Räumen 32 angeordnet. Bei der ersten Ausführungsform sind die beiden Räume 32 bei Betrachtung aus der axialen Richtung des Motorgehäuses 31 etwa symmetrisch ausgebildet. Das heißt, die beiden Räume 32 sind in Hinblick auf eine Linie rechtwinklig zu der imaginären flachen Fläche an dem imaginären Berührungsbereich etwa symmetrisch.
Bei dieser Ausführungsform sind elektrische Teile 42, die viel Wärme erzeugen, wie beispielsweise ein IGBT, ein MOS-FET und ein elektrolytischer Kondensator aus Aluminium, in den Räumen 32 zusätzlich zu dem elektrischen Schaltkreis 40 angeordnet. Daher können, wie in Fig. 3 dargestellt ist, die elektrischen Teile 42 bei Betrachtung aus der Richtung der Achse des zylindrischen Motorgehäuses 31 etwa symmetrisch angeordnet sein. Das heißt, die elektrischen Teile 42 können rechts/links-symmetrisch in Fig. 3 angeordnet sein.
Gemäß Fig. 1 ist das Gehäuse 41 (für den elektrischen Schaltkreis) mit Bezug auf die imaginäre flache Fläche S dem Motorgehäuse 31 gegenüberliegend angeordnet und in einer Sitzfläche 33 des Motorgehäuses 31 befestigt. Die Sitzfläche 33 verläuft parallel zu der imaginären flachen Fläche S. Das Gehäuse 41 besitzt eine flache Bodenplatte 41a, die die Sitzfläche 33 an der imaginären flachen Fläche S berührt. In der Bodenplatte 41a sind Löcher 41b vorgesehen, sodass der Innenraum des Gehäuses 41 mit den Räumen 32 über die Löcher 41b in Verbindung steht.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 und 3 sind die elektrischen Teile 42 an der Bodenplatte 41a oder an einem Befestigungsbereich 41d, der einstückig mit der Bodenplatte 41a ausgebildet ist, befestigt, sodass die elektrischen Teile 42 im Gehäuse 41 über einen Bügel 42a aufgehängt sein können.
Wenn das Gehäuse 41 am Motorgehäuse 31 befestigt ist, ist die Bodenplatte 41a an der Sitzfläche 33 angeordnet, sodass die elektrischen Teile 42 in die Räume 32 eingesetzt werden können. Danach wird die Bodenplatte 41a an der Sitzfläche 33 unter Verwendung von Bolzen oder Schrauben befestigt. Eine als Dichtungselement verwendete Packung kann zwischen der Bodenplatte 41a und der Sitzfläche 33 angeordnet sein, sodass ein Gasaustritt zwischen der Bodenplatte 41a des Gehäuses 41 und der Sitzfläche 33 des Motorgehäuses 31 verhindert sein kann.
Nachdem die Bodenplatte 41a an der Sitzfläche 33 befestigt ist, wird ein elektrisches Isolationsgel mit hoher Warmleitfähigkeit in die Räume 32 eingefüllt, sodass die elektrischen Teile 42, die in den Räumen 32 angeordnet sind, eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Weiter wird die Gehäuseabdeckung 41c am Gehäuse 41 über ein Dichtungselement, beispielsweise eine Packung oder eine Dichtung, befestigt.
Bei dieser Ausführungsform werden, wenn die elektrischen Teile 42, die in den Räumen 32 angeordnet sind, Kondensatoren sind, die Kondensatoren mit Hilfe von elektrischen Isolationsfolien abgedeckt, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, und an den Bügeln 42a befestigt. Wenn die elektrischen Teile 42, die in den Räumen 32 angeordnet sind, Leistungselemente, beispielsweise ein IGBT und ein MOS-FET, sind, wird eine Wärmesenke bzw. ein Kühler, an dem die Leistungselemente angeklebt sind, an dem Befestigungsbereich mit Hilfe von Schrauben befestigt, und wird das elektrische Isolationsgel mit hoher Wärmeleitfähigkeit in den Räumen 32 eingefüllt.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 ist ein Einlassanschluss 34 zur Einführung eines Kühlmittels am Ende des Motorgehäuses 31 derart ausgebildet, dass er der Kompressionseinrichtung 20 gegenüberliegt. Die Kompressionseinrichtung 20 saugt das Kühlmittel vom Einlassanschluss 34 des Motorgehäuses 31 aus an und gibt das komprimierte Kühlmittel von einem Abgabeanschluss 35 aus ab.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind die elektrischen Teile 42 in den Räumen, die zwischen der imaginären Fläche S und der zylindrischen äußeren Fläche 31a gebildet sind, angeordnet. Entsprechend können im Vergleich mit einem in Fig. 9 dargestellten Vergleichsbeispiel, bei dem Toträume Ds, die nicht genutzt werden, zwischen der zylindrischen äußeren Fläche 31a und der imaginären flachen Fläche ausgebildet sind, das Gewicht und die Größe des Elektrokompressor 10 wirksam herabgesetzt bzw. verkleinert werden. Weiter können, weil die Toträume Ds wirksam genutzt sind und die Wandstärke des Motorgehäuses 31 um den Verbindungsbereich herum kleiner gemacht werden kann, die elektrischen Teile 42 mittels des Kühlmittels, das im Motorgehäuse 31 strömt, zuverlässig gekühlt werden. Daher ist es nicht notwendig, die Größe der elektrischen Teile 42 zu vergrößern, um die Wärmeabstrahlungsleistung der elektrischen Teile 42 zu vergrößern, und ist es nicht notwendig, wärmesichere elektrische Teile 42 zu verwenden. Folglich können die Herstellungskosten für den elektrischen Schaltkreis 40 herabgesetzt werden, und können die Zuverlässigkeit und die Haltbarkeit des elektrischen Schaltkreises 40 verbessert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform können die elektrischen Teile 42, beispielsweise die Leistungselemente mit einer starken Wärmeerzeugung in den einander gegenüberliegenden Räumen 32 angeordnet werden, und kann eine Leiterplatte, beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte, in der Nähe des Motorgehäuses 31 angeordnet werden. Alternativ kann die Leiterplatte an dem Befestigungsbereich 41d über eine elektrische Isolationsfolie befestigt sein. Daher kann die an die elektrischen Teile 42 angeschlossene Leiterplatte wirksam gekühlt werden. In diesem Fall kann ein Verkabelungszwecken dienender leitender Körper in der Leiterplatte dünner ausgebildet werden, und kann die Größe der Leiterplatte herabgesetzt werden. Entsprechend kann der Elektrokompressor 10 wirkungsvoll klein gestaltet werden.

Zweite Ausführungsform

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die elektrischen Teile 42 am Gehäuse 41 befestigt. Bei der zweiten Ausführungsform sind jedoch, wie in Fig. 5-8 dargestellt ist, die elektrischen Teile 42 in dem Raum 32 angeordnet, der zwischen der imaginären flachen Fläche S und der zylindrischen äußeren Fläche 31a gebildet ist, angeordnet, und sind die elektrischen Teile 42 an der zylindrischen äußeren Fläche 31a des Motorgehäuses 31 befestigt. Jedoch sind die Positionen der zylindrischen äußeren Fläche 31a, an denen die elektrischen Teile 42 befestigt sind, zu einer flachen Gestalt ausgebildet, sodass die elektrischen Teile 42 an der zylindrischen äußeren Fläche 31a stabil befestigt werden können. Bei der zweiten Ausführungsform wird das Isolationsgel, das eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt, um die elektrischen Teile 42 herum eingefüllt, sodass die Wärmeabstrahlungsleistung der elektrischen Teile 42 verbessert ist.
Gemäß Darstellung in Fig. 5 wird bei der zweiten Ausführungsform die Bodenplatte 41a als Leiterplatte verwendet, und sind die Gehäuseabdeckung 41c und Bodenplatte 41a am Motorgehäuse 31 unter Verwendung eines Befestigungselements, beispielsweise mit Hilfe von Bolzen und Schrauben, befestigt. Bei der zweiten Ausführungsform ist ein Packungselement 41e zwischen der Bodenplatte 41a und der Gehäuseabdeckung 41c angeordnet, während die Bodenplatte 41a und die Gehäuseabdeckung 41c am Motorgehäuse 31 befestigt sind. Fig. 6 ist eine Seitenansicht bei Betrachtung aus der Richtung des Pfeils VI in Fig. 5.
Die elektrischen Teile 42, die in den Räumen 32 angeordnet sind, können in geeigneter Weise verändert werden. Beispielsweise ist das in Fig. 7 linke elektrische Teil 32 ein elektrolytischer Kondensator aus Aluminium. In diesem Fall wird die Oberflächenfläche des elektrischen Teils 42 mit einer elektrischen Isolationsfolie abgedeckt, und wird das elektrische Teil 42 an der äußeren Fläche 31a befestigt. Andererseits ist das in Fig. 7 rechte elektrische Teil 42 ein Leistungselement. In diesem Fall wird das elektrische Teil 42 an der äußeren Fläche 31a über eine Wärmesenke bzw. einen Kühler befestigt bzw. angeklebt. Weiter sind in Fig. 8 die beiden elektrischen Teile 42, die in dem rechten und dem linken Raum 32 angeordnet sind, Leistungselemente. Wie oben beschriebenen können die elektrischen Teile 42, die in den Räumen 32 angeordnet sind, in geeigneter Weise entsprechend einer gegebenen Notwendigkeit geändert bzw. ausgetauscht werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind die elektrischen Teile 42 an der zylindrischen äußeren Fläche 31a des Motorgehäuses 31 befestigt, kann die Wärme der elektrischen Teile 32 leicht an das angesaugte Kühlmittel im Motorgehäuse 31 im Wege einer Wärmeleitung abgegeben werden, und können die elektrischen Teile 42 wirkungsvoll gekühlt werden.
Weiter kann bei dieser Ausführungsform, weil die Bodenplatte 41a, die als Leiterplatte verwendet wird, ebenfalls im Motorgehäuse 31 befestigt ist, die Leiterplatte, die an die elektrischen Teile 42 angeschlossen ist, in denen ein hoher elektrischer Strom fließt, wirksam gekühlt werden. Daher ist die Wärmeabstrahlungsleistung der Leiterplatte verbessert, und kann die Leiterplatte wirksam klein gestaltet sein.

Dritte Ausführungsform

Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 10, 11A und 11B beschrieben. Fig. 10 zeigt einen Dampf- Kompressions-Kühlzyklus, bei dem typischerweise ein Elektrokompressor 100 der dritten Ausführungsform verwendet wird. Der Kühlzyklus weist einen Elektrokompressor 100 zur Komprimierung von Kühlmittel und einen Kühler 200 auf, der das von dem Kompressor 100 abgegebene Kühlmittel kühlt. Das Kühlmittel des Kühlers 200 strömt in einen Aufnahmebehälter 300 ein, um in gasförmiges Kühlmittel und in flüssiges Kühlmittel im Behälter 300 aufgeteilt zu werden. Das im Behälter 300 abgeschiedene flüssige Kühlmittel strömt in ein Expansionsventil 400 ein, um im Expansionsventil 400 dekomprimiert zu werden. Das im Expansionsventil 400 dekomprimierte Niederdruck-Kühlmittel strömt in einen Verdampfer 500 ein und wird im Verdampfer 500 durch Absorbieren von Wärme aus Luft verdampft. Daher wird die durch den Verdampfer 500 hindurchtretende Luft gekühlt. Bei der dritten Ausführungsform wird das Expansionsventil 400 als Dekomprimierungseinheit verwendet. Jedoch kann als Dekomprimierungseinheit eine feststehende Drossel verwendet werden.
Als Nächstes wird die Struktur des Kompressors 100 gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. Wie in Fig. 10 dargestellt ist, weist der Kompressor 100 eine Kompressionseinrichtung 110 (bei dieser Ausführungsform beispielsweise eine Spiral-Kompressionseinrichtung) zum Ansaugen und Komprimieren des Kühlmittels, einen Elektromotor 120 (bei dieser Ausführungsform) beispielsweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor zum Antrieb der Kompressionseinrichtung 110 und einen Inverterschaltkreis 130 auf, der ein elektrischer Schaltkreis zum Antrieb des Motors 120 ist.
Die Kompressionseinrichtung 110 ist in einem aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Gehäuse 111 angeordnet. Ein zylindrisches Motorgehäuse 121 ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und nimmt den Motor 120 auf. Das Gehäuse 111 der Kompressionseinrichtung 110 und das Motorgehäuse 121 sind zur Bildung eines zusammengefassten Gehäuses zusammengefasst.
Ein Einlass 123, der mit dem Kühlmittelauslass des Verdampfers 500 verbunden ist, ist im zylindrischen Motorgehäuse 121 ausgebildet. Ein Auslass 112, der mit dem Kühlmitteleinlass des Kühlers 200 verbunden ist, ist im Gehäuse 111 ausgebildet. Die Spiral-Kompressionseinrichtung 110 verändert das Volumen einer Arbeitskammer durch Drehen einer bewegbaren Spirale gegenüber einer feststehenden Spirale, sodass das Kühlmittel angesaugt und komprimiert wird. Die feststehende Spirale kann gemeinsam mit einem Teil des Gehäuses 111 gestaltet sein.
Gemäß Darstellung in Fig. 11A und 11B ist ein Gehäuse 131, das aus einem Kasten 131a und einer Abdeckung 131b besteht, am Motorgehäuse 121 oberhalb des Motorgehäuses 121 angeordnet. Im Inneren des Gehäuses 131 ist der Inverterschaltkreis 130 angeordnet.
Der Inverterschaltkreis 130 besteht aus sind drei Leiterplatten 132a, 132b, 132c, wobei elektrische Bauteile an den Leiterplatten 132a, 132b, 132c angebaut sind, und dergleichen. Neben einen den an den drei Leiterplatten 132a, 132b, 132c angebauten Bauteilen sind nur ein Leistungstransistor 133 und ein Kondensator 134, die die Wärme erzeugenden Bauteile bei dieser Ausführungsfarm sind, in Fig. 11A und 11 B dargestellt.
Wie in Fig. 11B. dargestellt ist, ist der Kasten 131a einstückig mit dem Motorgehäuse 121 hergestellt bzw. gegossen. Daher wird die Bodenfläche 122 im Inneren des Kastens 131a als äußere Fläche des Motorgehäuses 121 verwendet. Mehrere Stützelemente 131c sind an der Bodenfläche 122 des Kastens 131a vorgesehen, und die Leiterplatten 132a, 132b und 132c sind an den Stützelementen 131c unter Verwendung von Schrauben befestigt.
Wie in Fig. 11A dargestellt ist, sind Anschlüsse der Leistungstransistors 133 und des Kondensators 134 an der Leiterplatte 132a angeschlossen. Der Leistungstransistor 133 und der Kondensator 134 sind so eingebaut, dass sie die Bodenfläche 122 des Kastens 131a berühren. Der Leistungstransistor 133 berührt die Bodenfläche 122 an einem Berührungsbereich 122a. Der Berührungsbereich 122a ist in Entsprechung zu der Gestalt der unteren Fläche des Leistungstransistors 133 flach ausgebildet. Zwischen dem Berührungsbereich 122a der Bodenfläche 122 und dem Leistungstransistor 133 ist eine Wärme leitende Platte 135 angeordnet. Daher berührt der Leistungstransistor 133 den Berührungsbereich 122a über die Wärme leitende Platte 135.
Die Wärme leitende Platte 135 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ist eine Silicongummiplatte, die mit einem anorganischen Füllstoff ohne elektrische Leitfähigkeit gefüllt ist. Daher wird die Wärme leitende Platte 135 als ein elektrisches Isolationselement zur elektrischen Isolierung eines leitenden Teils des Leistungstransistors 135 gegenüber der Bodenfläche 122 verwendet.
Der Kondensator 134 berührt einen Berührungsbereich 122b der Bodenfläche 122. Der Berührungsbereich 122b weist die Gestalt einer Nut auf, die der unteren Fläche des Kondensators 134 entspricht. Der Kondensator 134 berührt in Fig. 11A und 11 B den Berührungsbereich 122b direkt. Jedoch kann eine Wärme leitende Platte zwischen dem Kondensator 134 und dem Berührungsbereich 122b angeordnet sein.
Der Kasten 131a und die Abdeckung 131b sind unter Verwendung eines Klebemittels miteinander verklebt, sodass das Gehäuse 131 bei dieser Ausführungsform eine abgedichtete Struktur aufweist. Ein Dichtungselement kann zwischen dem Kasten 131a und der Abdeckung 131b angeordnet sein. In diesem Fall können der Kasten 131a und die Abdeckung 131b mit Hilfe eines Befestigungsmittels, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben, über das Dichtungselement luftdicht verbunden sein.
In Fig. 11A und 11 B sind die Strukturen des Motors 120 und der Versorgungsanschlüsse 120 für den Motor weggelassen. Wenn der Motor 120 des Elektrokompressors 100 durch elektrischen Strom angetrieben wird, der vom Inverterschaltkreis 130 aus zugeführt wird, treibt der Motor 120 die Kompressionseinrichtung 110 an, die mit dem Motor 120 verbunden ist, sodass Kühlmittel zu der Kompressionseinrichtung 110 hin angesagt wird. Daher strömt gasförmiges Niedertemperatur-Kühlmittel von dem Einlass 123 ausgehend, und kühlt es den Motor 120, während es im Motorgehäuse 121 strömt. Danach wird das Kühlmittel zu der Kompressionseinrichtung 110 hin angesaugt und mittels der Kompressionseinrichtung 110 komprimiert. Daher wird gasförmiges Hochtemperatur-Hochdruck-Kühlmittel vom Auslass 112 des Kompressors 100 aus abgegeben.
Ein Teil des Kühlmittels, das vom Einlass 123 aus in Richtung zu der Kompressionseinrichtung 110 hin strömt, strömt durch den oberen Teil innerhalb des Motorgehäuses 121. Das Kühlmittel kühlt den Inverterschaltkreis 130 durch Absorption von Wärme des Inverterschaltkreises 130 über die Bodenfläche 122. Hierbei ist die Wärme des Inverterschaltkreises 130 hauptsächlich die Wärme des Leistungstransistors 133 und des Kondensators 134. Daher können der Inverterschaltkreis 130, der den Leistungstransistor 133 und dem Kondensator 134 aufweist, wirksam mittels des Kühlmittels gekühlt werden, das vom Einlass 123 aus in das Motorgehäuse 121 angesaugt wird.
Bei der dritten Ausführungsform ist der Kasten 131a des Gehäuses 131, in dem der Inverterschaltkreis 130 aufgenommen ist, mit dem Motorgehäuse 121 zusammengefasst, und wird die äußere Fläche des Motorgehäuses 121 als Bodenfläche 122 des Gehäuses 131 verwendet. Daher ist keine Wärmeisolationsschicht zwischen dem Gehäuse 131 und dem Motorgehäuse 121 ausgebildet. Entsprechend strömt das angesaugte Kühlmittel im Motorgehäuse 121 in einer Position nahe dem Inverterschaltkreis 130.
Weiter berühren der Leistungstransistor 133 und der Kondensator 134, die Wärme erzeugende Bauteile sind, die Berührungsbereiche 122a, 122b der Bodenfläche 122, und die Berührungsbereiche 122a und 122b sind so ausgebildet, dass sie jeweils der Gestalt des Leistungstransistors 133 und des Kondensators 134 entsprechen. Daher können die Berührungsflächen zwischen den Berührungsbereichen 122a, 122b und dem Leistungstransistor 133 und dem Kondensator 134 größer gemacht werden, und kann die Kühlleistung des Inverterschaltkreises 130, der den Leistungstransistor 133 und den Kondensator 134 aufweist, verbessert werden.
Der Leistungstransistor 133 berührt den Berührungsbereich 122a der Bodenfläche 122 im Gehäuse 131 über die Wärme leitende Platte 135. Daher wird die Wärmeabstrahlung des Leistungstransistors 133 glatt durchgeführt, und kann ein elektrisch leitendes Teil des Leistungstransistors 133 gegenüber dem Gehäuse 131 isoliert sein.
Weiter ist der Kasten 131a des Gehäuses 131 einstückig mit dem Motorgehäuse 121 ausgebildet, und wird die äußere Fläche des Motorgehäuses 121 als Bodenfläche 122 des Gehäuses 131 verwendet. Das heißt, ein Teil des Motorgehäuses 121 wird als Bodenteil des Gehäuses 131 verwendet. Daher kann der Kompressor 100 in seiner Größe klein gestaltet sein, und kann die gemeinsam verwendete Struktur zwischen dem Gehäuse 131 und dem Motorgehäuse 121 einfach hergestellt werden.
Weiter weist der Inverterschaltkreis 130 die mehreren Leiterplatten 132a, 132b und 132c auf (bei dieser Ausführungsform beispielsweise drei Leiterplatten). In diesem Fall kann der Inverterschaltkreis 130 leicht so ausgebildet bzw. werden, dass er der Gestalt des Motorgehäuses 121 im Vergleich zu einem Fall, bei dem nur eine einzige Leiterplatte vorgesehen ist, besser entspricht. Daher kann der Kompressor 100 in seiner Größe wirksam klein hergestellt sein.
Gemäß der dritten Ausführungsform kann die Kühlleistung des Inverterschaltkreises 130, der die Wärme erzeugenden Bauteile, beispielsweise den Leistungstransistor 133 und den Kondensator 134, aufweist, wirksam verbessert werden. Daher ist es nicht notwendig, Bauteile mit einer hohen Wärmebeständigkeit zu verwenden. Auf diese Weise kann der Kompressor 100 in seiner Größe klein gestaltet sein, weil Bauteile ohne hohe Wärmebeständigkeit verwendet werden können.
Weiter kann bei der dritten Ausführungsform sogar dann, wenn das Gehäuse 131 des Inverterschaltkreises 130 an der äußeren Fläche des Gehäuses 111 an dessen Ansaugseite für das Kühlmittel vorgesehen ist, der Inverterschaltkreis durch das angesaugte Kühlmittel gekühlt werden. Bei der oben beschriebenen dritten Ausführungsform ist das Gehäuse 131 an der oberen Fläche des Motorgehäuses 121 ausgebildet. Jedoch kann das Gehäuse 131 an der Bodenfläche des Motorgehäuses 121 in einer Position nahe bei dem Einlass 123 ausgebildet sein. Der Kasten 131a des Gehäuses 131 kann mit dem Motorgehäuse 121 zusammengefasst werden, wenn der Kasten 131a und das Motorgehäuse 121 separat ausgebildet worden sind. Alternativ kann ein zusammengefasster Körper des Kasten 131a und des Motorgehäuses 121 im Wege einer spanabhebenden Bearbeitung ausgebildet sein. Der Raum des Gehäuses 131 kann zur Isolierung und Wasserbeständigkeit im Wege des Ausgießens behandelt werden.
Die Berührungsflächen 122a und 122b sind entsprechend der Gestalt der unteren Flächen der Wärme erzeugenden Bauteile bei der dritten Ausführungsform ausgebildet. Jedoch können die Berührungsflächen 122a, 122b an anderen Positionen vorgesehen sein. Beispielsweise können die oberen Flächen der Wärme erzeugenden Bauteile die Berührungsflächen 122a, 122b berühren. Weiter können die Wärme erzeugenden Bauteile ausgenommen der Leistungstransistor 133 und der Kondensator 134 die Bodenfläche 122 berühren.
Bei der dritten Ausführungsform wird die die Wärme leitende Platte 135 mit Wärmeleitfähigkeit als elektrisches Isolationselement verwendet. Jedoch kann Silicongel anstelle der Wärme leitenden Platte 135 verwendet werden. Weiter kann, wenn die elektrische Isolationsfunktion der Wärme leitenden Platte nicht notwendig ist, eine Platte mit einem elektrisch leitenden Füllstoff verwendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sein werden.
Beispielsweise findet bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung typischerweise bei einem Elektrokompressor 10, 100 mit einer Schnecken-Kompressionseinrichtung 20, 110 Anwendung. Jedoch kann die vorliegende Erfindung bei einer anderen Kompressorart, beispielsweise bei einem Schaufelkompressor, einem Rotationskompressor, einem Kolbenkompressor und einem Kompressor mit veränderlicher Verdrängung Anwendung finden. Weiter können die Positionen des Kühlmitteleinlasses und Kühlmittelauslasses im Gehäuse des Kompressors verändert werden. Weiter kann als Motor 30, 130 ein Wechselstrommotor anstelle des bürstenlosen Gleichstrommotors verwendet werden. Weiter kann als Antriebsschaltkreis ein Motor der Gattung für zerhackten Gleichstrom verwendet werden.
Weiter kann der Kompressor der vorliegenden Erfindung für einen Kühlzyklus für anderweitige Verwendung verwendet werden.
Solche Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gemäß deren Definition durch die beigefügten Ansprüche liegend zu verstehen.

Claims

1. Elektrokompressor, umfassend:
einen Kompressionsbereich (20) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kühl- bzw. Kältemittels;
einen Elektromotor (30), der den Kompressor antreibt;
ein Gehäuse (31) zur Unterbringung des Elektromotors, wobei dieses Gehäuse eine zylindrische äußere Fläche (31a) aufweist, die zu einer etwa zylindrischen Gestalt ausgebildet ist; und
einen elektrischen Schaltkreis (40) zum Antrieb des Elektromotors, wobei der elektrische Schaltkreis mit der zylindrischen äußeren Fläche des Gehäuses (für den Motor) zusammengefasst ist, wobei:
der elektrische Schaltkreis eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen aufweist; und
ein Teil (42) der elektrischen Bauteile in einem Raum (32) zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und einer imaginären flachen Fläche (S) vorgesehen ist, die in imaginärer Weise die zylindrische äußere Fläche berührt.

2. Elektrokompressor nach Anspruch 1, wobei der Teil der elektrischen Bauteile an der zylindrischen äußeren Fläche in dem Raum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und der imaginären flachen Fläche befestigt ist.

3. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, weiter umfassend:
ein Gehäuse (41) zur Unterbringung des anderen Teils der elektrischen Bauteile des elektrischen Schaltkreises, wobei:
dieses Gehäuse ein Gehäuseelement (41a) etwa parallel zu der imaginären Fläche flachen Fläche in einer Position nahe bei der imaginären flachen Fläche aufweist; und
das Gehäuseelement ein Loch (41b) aufweist, durch das hindurch der Innenraum des Gehäuses, dem Gehäuse für den Elektromotor gegenüberliegend, mit dem Raum in Verbindung steht.

4. Elektromotor nach Anspruch 3, wobei das Gehäuseelement (41a) die zylindrische äußere Fläche etwa parallel zu der imaginären flachen Fläche berührt.

5. Elektrokompressor nach irgendeinem der 1 bis 4, wobei:
der Raum zwischen der zylindrischen äußeren Fläche und der imaginären flachen Fläche zwei Raumteile (32) aufweist, die an den beiden Seiten eines imaginären Berührungsbereichs vorgesehen sind, an dem die imaginäre flache Fläche die zylindrische äußere Fläche berührt;
diese Raumteile in Hinblick auf eine Linie rechtwinklig zu der imaginären flachen Fläche an dem imaginären Berührungsbereich etwa symmetrisch sind; und
der Teil der elektrischen Bauteile in den beiden Raumteilen angeordnet ist.

6. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
das Gehäuse (für den Elektromotor) einen Kühlmitteleinlass (34) aufweist, von dem aus das Kühlmittel eingeführt wird; und
der Kompressionsbereich in Hinblick darauf angeordnet ist, das Kühlmittel vom Gehäuse aus anzusaugen.

7. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Teil der elektrischen Bauteile mindestens ein IGBT, ein MOS-FET und/oder ein Kondensator ist.

8. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse (für den Elektromotor) in Hinblick darauf angeordnet ist, den Kompressionsbereich und den Elektromotor unterzubringen.

9. Elektrokompressor, umfassend:
einen Kompressionsbereich (110) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kühl- bzw. Kältemittels;
einen Elektromotor (120), der den Kompressionsbereich antreibt;
ein Gehäuse (111, 121) zur Unterbringung des Kompressionsbereichs und des Elektromotors, wobei dieses Gehäuse einen Kühl- bzw. Kältemitteleinlass (123), von dem aus das Kühlmittel eingeführt wird, und einen Kühlmittelkanal aufweist, durch den hindurch das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass aus in Richtung zum Kompressionsbereich strömt;
einen elektrischen Schaltkreis (130) zum Antrieb des Elektromotors;
ein Gehäuse (131) zur Unterbringung des elektrischen Schaltkreises, wobei:
das Gehäuse (für den Elektromotor) eine äußere Wandfläche aufweist, die als eine Fläche (122) zur Begrenzung des Innenraums des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) verwendet wird; und
der elektrische Schaltkreis in dem Raum des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) zur Durchführung eines Wärmeaustauschs mit dem Kühlmittel angeordnet ist, das durch den Kühlmittelkanal in dem Gehäuse (für den Elektromotor) strömt.

10. Elektrokompressor nach Anspruch 9, wobei das Gehäuse (für den elektrischen Schaltkreis) oberhalb des Gehäuses (für den Elektromotor) angeordnet ist und die eine Fläche die Bodenfläche (123) des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) ist.

11. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 9 und 10, wobei:
das Gehäuse (für den Elektromotor) einen ersten Gehäusebereich (111) zur Unterbringung des Kompressionsbereichs und einen zweiten Gehäusebereich (121) zur Unterbringung des Motors aufweist; und
der zweite Gehäusebereich eine äußere Wandfläche aufweist, die als die eine Fläche des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) verwendet wird.

12. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, wobei:
der elektrische Schaltkreis ein Wärme erzeugendes Bauteil (133, 134) aufweist, das im Betrieb Wärme erzeugt; und
das Wärme erzeugende Bauteil die eine Fläche des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) berührt.

13. Elektrokompressor nach Anspruch 12, wobei die eine Fläche des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) eine Gestalt aufweist, die der Gestalt des Wärme erzeugenden Bauteils entspricht.

14. Elektrokompressor nach Anspruch 12, weiter umfassend:
ein Wärme leitendes Element (135), das zwischen dem Wärme erzeugenden Bauteil und der einen Fläche (122) des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) angeordnet ist.

15. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, weiter umfassend:
eine elektrische Isolierung, die zwischen dem Wärme erzeugenden Bauteil und der eine Fläche des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis) angeordnet ist, zur elektrischen Isolierung des Wärme erzeugenden Bauteils gegenüber der einen Fläche.

16. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der elektrische Schaltkreis eine Vielzahl von Leiterplatten (132a, 132b, 132c) aufweist, die an der äußeren Wandfläche des Gehäuses (für den Elektromotor) befestigt sind.

17. Elektrokompressor nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 16, wobei ein Teil des Gehäuses (für den elektrischen Schaltkreis), der die mindestens eine Fläche aufweist, einstückig mit dem Gehäuse (für den Elektromotor) ausgebildet ist.