電動圧縮機
【課題】電動圧縮機の車両搭載性の向上を図る。
【解決手段】車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、ハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられて冷媒を吸入圧縮する圧縮機構２０と、ハウジング１０内に設けられて電力供給により動力を発生させる電動モータ３０と、電動モータ３０から圧縮機２０に動力を伝達するシャフト３１と、ハウジング１０に固定されるとともに、シャフト３１を回転可能に支持する主軸受１９とを備え、電動モータ３０は、ハウジング１０に固定されたステータ３２、およびステータ３２内を回転するロータ３３を含んで構成され、ロータ３３は、シャフト３１の軸方向の一端側に連結されてシャフト３１と一体に回転するように構成され、主軸受１９は、ロータ３３の径方向内側に配置されている。
【解決手段】車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、ハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられて冷媒を吸入圧縮する圧縮機構２０と、ハウジング１０内に設けられて電力供給により動力を発生させる電動モータ３０と、電動モータ３０から圧縮機２０に動力を伝達するシャフト３１と、ハウジング１０に固定されるとともに、シャフト３１を回転可能に支持する主軸受１９とを備え、電動モータ３０は、ハウジング１０に固定されたステータ３２、およびステータ３２内を回転するロータ３３を含んで構成され、ロータ３３は、シャフト３１の軸方向の一端側に連結されてシャフト３１と一体に回転するように構成され、主軸受１９は、ロータ３３の径方向内側に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両空調用の冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両空調用の冷凍サイクル装置に適用される圧縮機は、例えば特許文献１に記載のように、車両エンジンからベルトを介して動力が伝達されるプーリと、プーリからの動力により駆動する圧縮機構とから構成されるエンジン駆動式圧縮機が採用されていた。
【０００３】
ところで、近年、エンジンによる環境への影響を低減するといった観点等から、ハイブリッド自動車等において、エンジンの駆動力が不必要な時にエンジン停止させている。しかし、エンジン駆動式圧縮機では、エンジン停止とともに圧縮機も停止するため、車両用空調装置の圧縮機としてエンジン停止中等においても作動可能な電動圧縮機の開発が種々行なわれている（例えば、特許文献２〜４）。
【０００４】
ここで、特許文献２では、電動圧縮機の主要構成である圧縮機構、電動機、駆動回路をシャフトの軸方向に並べて配置する構成が開示され、特許文献３では、電動圧縮機の駆動回路を圧縮機構、電動機とは別に配置する構成が開示され、さらに、特許文献４では、電動圧縮機の駆動回路をモータハウジングの側面に配置する構成が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−４０９３１号公報
【特許文献２】特許第３９７６５１２号
【特許文献３】特許第３９６６００８号
【特許文献４】特開２００４−１６２２６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２〜４に記載の電動圧縮機の体格は、従来のエンジン駆動式圧縮機に比べて、電動モータ（電動機）の分だけ軸方向（シャフトの軸方向）の寸法が長くなっている。ここで、特許文献２〜４に記載の電動モータは、ハウジングに固定されたステータの内側にロータを配置する構造であり、圧縮機構を駆動するトルクを確保するために、ステータやロータといった構成部品を、これ以上軸方向に短くすることが難しいといった課題がある。このように、電動圧縮機では、従来のエンジン駆動式圧縮機に比べて軸方向の寸法が長くなり、車両への搭載性が悪いといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、電動圧縮機の車両搭載性の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明者は、従来の電動圧縮機における軸方向寸法の短縮を阻害する要因を検討した。この検討により、以下のことが分かった。すなわち、従来の電動圧縮機では、ロータの内周面とシャフトの外周面とを密着させた状態で連結しているため、シャフトを回転可能に支持する主軸受をロータの両側（シャフトの両端）に設ける構成となっていた。さらに、シャフトのクランク部を支持する旋回軸受、カウンタバランス、およびシャフトの主軸受が、互いに干渉することを避ける必要から、旋回軸受、カウンタバランス、シャフトの主軸受等をシャフトの軸方向に直列に並べて配置される構成となっていた。このような電動圧縮機内の構成配置が、電動圧縮機における軸方向寸法の短縮を阻害する要因となっていることが分かった。
【０００８】
そこで、本発明の請求項１に記載の発明では、車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、ハウジング（１０）と、ハウジング（１０）内に設けられて冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）と、ハウジング（１０）内に設けられて電力供給により動力を発生させる電動モータ（３０）と、電動モータ（３０）から圧縮機（２０）に動力を伝達するシャフト（３１）と、ハウジング（１０）に固定されるとともに、シャフト（３１）を回転可能に支持する主軸受（１９）とを備え、電動モータ（３０）は、ハウジング（１０）に固定されたステータ（３２）、およびステータ（３２）内を回転するロータ（３３）を含んで構成され、ロータ（３３）は、シャフト（３１）の軸方向の一端側に連結されてシャフト（３１）と一体に回転するように構成され、主軸受（１９）は、ロータ（３３）の径方向内側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
このように、電動圧縮機（２）のシャフト（３１）を支持する主軸受（１９）をロータ（３３）の径方向内側に配置することで、従来の電動圧縮機の如く、シャフトを支持する主軸受と電動モータとが軸方向に直列に並んで配置される構成に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向（シャフト（３１）の軸方向）の寸法を短縮することができる。その結果、従来の電動圧縮機に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向の寸法を大幅に短縮することができ、電動圧縮機（２）の車両搭載性を大幅に向上させることができる。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、ハウジング（１０）には、圧縮機構（２０）と電動モータ（３０）との間を仕切る仕切り壁部（１７）が設けられており、仕切り壁部（１７）における電動モータ（３０）側の端面には、シャフト（３１）におけるロータ（３３）と連結された一端側に向かうとともに、シャフト（３１）の外周面に沿って突出する円筒状の突出部（２６）が形成され、主軸受（１９）は、突出部（２６）の内周面に設けられてシャフト（３１）を回転可能に支持する構成とすることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、主軸受（１９）は、仕切り壁部（１７）からシャフト（３１）におけるロータ（３３）と連結された一端側にまで延出するように配置されることを特徴としている。
【００１２】
このように、主軸受（１９）をシャフト（３１）の軸方向に延出させる構成とすることで、主軸受１９によるシャフト３１の軸受幅を拡大することができる。従って、ロータ（３３）の回転によってシャフト（３１）に作用する回転モーメント等を主軸受（１９）のみで吸収することが可能となり、シャフト（３１）に作用する回転モーメント等を低減することができる。その結果、シャフト（３１）を主軸受（１９）のみで支持することが可能となり、従来の電動圧縮機の如く、シャフトをシャフト両端に配置した一対の主軸受で支持する構成に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、ステータ（３２）は、ステータコア（３２２）およびステータコア（３２２）に巻き付けられたコイル（３２３）を有し、シャフト（３１）は、シャフト（３１）におけるロータ（３３）と連結された一端側の反対方向の他端側が突出部（２６）を介してハウジング（１０）内の圧縮機構（２０）側に延出し、シャフト（３１）における他端には、その回転中心から径外方側に偏心した位置にクランク部（３１ａ）が設けられ、圧縮機構（２０）は、クランク部（３１ａ）により旋回駆動される可動部（２２）、およびハウジング（１０）に固定された固定部（２１）を有し、可動部（２２）の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、クランク部（３１ａ）は、可動部（２２）の旋回運動を受ける旋回軸受（２４）を介して可動部（２２）に連結され、クランク部（３１ａ）と旋回軸受（２４）との間には、可動部（２２）がシャフト（３１）周りに旋回する際に、シャフト（３１）に作用する遠心力を相殺するためのカウンタバランス（２３）を介在させており、カウンタバランス（２３）のウェート部（２３ａ）は、ステータ（３２）におけるステータコア（３２２）からシャフト（３１）の軸方向に突出するコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位の径方向内側に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このように、カウンタバランス（２３）をステータ（３２）におけるコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位の径方向内側に配置することで、カウンタバランス（２３）とステータ（３２）におけるコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位との干渉を避けることができる。これにより、カウンタバランス（２３）をステータ（３２）の径方向内側に配置することができ、従来の電動圧縮機の如く、ステータとカウンタバランスとが軸方向に直列に並ぶように配置した構成に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向の寸法を短縮することができる。なお、コイルエンド部（３２３ａ）は、ステータコア（３２２）に巻き付けられたコイル（３２３）におけるステータコア（３２２）から軸方向にはみ出した部位に相当している。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発明において、主軸受（１９）をすべり軸受で構成することができる。
【００１６】
なお、上記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】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本発明に係る電動圧縮機は、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両（アイドリング時にエンジンを停止させる車両）等の空調用冷凍サイクル装置の圧縮機に適用されるものである。
【００１８】
まず、車両空調用の冷凍サイクル装置１の主要構成について図１に基づいて説明する。ここで、図１は、車両空調用の冷凍サイクル装置の模式図である。
【００１９】
図１に示すように、車両空調用の冷凍サイクル装置１は、エンジンルーム内に配置される電動圧縮機２を有して構成されている。電動圧縮機２は、後述する蒸発器６下流側の冷媒を吸入圧縮するもので、内蔵する電動モータ３０により圧縮機構２０が駆動される。電動圧縮機２の詳細については後述する。
【００２０】
電動圧縮機２の吐出側は、凝縮器３入口側に接続されている。この凝縮器３は、エンジンルーム内にてエンジン８と車両フロントグリル（図示せず）との間に配置されており、電動圧縮機２から吐出された冷媒と送風ファン（図示せず）により送風された外気と熱交換させて、冷媒を冷却する熱交換器である。
【００２１】
凝縮器３の出口側は、気液分離器４の入口側に接続されている。気液分離器４は、凝縮器３で冷却された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するものである。気液分離器４の液相冷媒出口側は、膨張弁５に接続されている。
【００２２】
膨張弁５は、気液分離器４で分離された液相冷媒を減圧膨張させるとともに、膨張弁５出口側から流出する冷媒の流量を調整するものである。なお、膨張弁５は、電動圧縮機２と後述する蒸発器６間の冷媒温度を検出する感温筒５ａを有しており、電動圧縮機２に吸入される冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度を調整している。
【００２３】
膨張弁５の下流側は、蒸発器６に接続されている。蒸発器６は、空調ユニットの空調ケース７内に配置されており、膨張弁５にて減圧膨張された冷媒と空調ケース７内に配置された送風ファン（図示せず）によって送風された送風空気とを熱交換させる熱交換器である。
【００２４】
ここで、空調ケース７に設けられた周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送風機（図示せず）により空調ケース７内を車室内へ向かって送風される。この送風空気は、蒸発器６を通過した後に、ヒータユニット（図示せず）を通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。
【００２５】
蒸発器６の下流側は、電動圧縮機２の後述する冷媒吸入口（図示せず）と接続されており、蒸発後の冷媒は再び電動圧縮機２に流入する。このように、冷凍サイクル装置１では、圧縮機２→凝縮器３→気液分離器４→膨張弁５→蒸発器６→電動圧縮機２の順で冷媒が循環するようになっている。
【００２６】
次に、電動圧縮機の構成の詳細について図２、図３に基づいて説明する。図２は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図、図３は本実施形態のインバータ装置の回路構成図である。
【００２７】
図２に示すように、電動圧縮機２は、冷媒を吸入および吐出する圧縮機本体（ハウジング）１０、圧縮機本体１０内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構２０、圧縮機構２０を駆動する電動モータ３０、電動モータ３０を駆動制御するインバータ装置（駆動回路）４０等を備えている。ここで、本実施形態の電動圧縮機２は、圧縮機本体１０内に圧縮機構２０、電動モータ３０、およびインバータ装置（駆動回路）４０が、同軸上に直列に並んで配置されている。
【００２８】
本実施形態の圧縮機本体１０は、例えば、アルミ合金材料からなり、圧縮機構２０および電動モータ３０が収納される本体ハウジング１１とインバータ装置４０が収納される回路ハウジング１２で構成されている。
【００２９】
ここで、本体ハウジング１１は、蒸発器６下流側の冷媒を吸入する冷媒吸入口（図示せず）が回路ハウジング１２側（図中右側）の側面に形成された円筒状の中間ハウジング１１１、凝縮器３側に冷媒を吐出する冷媒吐出口１１２ａが形成された吐出側ハウジング１１２からなる。
【００３０】
本体ハウジング１１の中間ハウジング１１１の一端側は、回路ハウジング１２にボルト等の締結手段（図示せず）で連結されている。また、中間ハウジング１１１の他端側は、ボルト１３により吐出側ハウジング１１２に連結されている。
【００３１】
ここで、回路ハウジング１２の一端側（中間ハウジング１１１と連結された側）には、回路ハウジング１２内と中間ハウジング１１１内との間を仕切る第１仕切り壁１２ａが一体に形成されている。
【００３２】
また、回路ハウジング１２の他端側は、閉鎖板１４によって閉鎖されている。この閉鎖板１４は、ボルト等の締結手段（図示せず）により回路ハウジング１２に固定されている。回路ハウジング１２内は、第１仕切り壁１２ａおよび閉鎖板１４によって後述するインバータ装置４０を収納する回路収納部１２ｂが形成されている。
【００３３】
本体ハウジング１１の中間ハウジング１１１は、その内部に圧縮機構２０と電動モータ３０との間を仕切る第２仕切り壁１７が設けられている。この第２仕切り壁１７が、本発明の仕切り壁部に相当している。
【００３４】
この第２仕切り壁１７の電動モータ３０側の端面には、その端面からシャフト３１の回路ハウジング１２側の一端に向かうとともに、シャフト３１の外周面に沿って突出する円筒状の突出部２６が形成されている。
【００３５】
ここで、シャフト３１は、回路ハウジング１２側の一端（図中右側端）において後述するロータ３３と連結されている。そのため、突出部２６は、第２仕切り壁１７の電動モータ３０側の端面からシャフト３１とロータ３３の連結部位に向かって突出していることとなる。なお、シャフト３１の一端側におけるロータ３３との連結部からシャフト３１の他端側の間に隙間が形成され、突出部２６がシャフト３１とロータ３３との隙間に延在するように設けられている。
【００３６】
また、突出部２６の内周面には、シャフト３１を回転可能に支持するすべり軸受１９が設けられている。このすべり軸受１９は、シャフト３１の径方向に作用する荷重を支持するジャーナル軸受であり、シャフト３１を回転可能に支持する主軸受を構成している。
【００３７】
具体的には、すべり軸受１９は、第２仕切り壁１７の電動モータ３０側端面の中央部からシャフト３１とロータ３３の連結部位側にまで延出するように配置されている。これにより、主軸受１９によるシャフト３１の軸受幅を拡大することができる。従って、ロータ３３の回転によってシャフト３１に作用する回転モーメントをすべり軸受１９のみで吸収することが可能となり、シャフト３１に作用する回転モーメントの低減が可能となる。
【００３８】
また、すべり軸受１９は、電動モータ３０の内部（後述するステータ３２、ロータ３３の径方向内側）に設けられている。換言すれば、シャフト３１の径方向から見た場合に、ステータ３２、ロータ３３、およびすべり軸受１９は、互いに重なるように配置されている。
【００３９】
ここで、第２仕切り壁１７に形成された突出部２６は、内部が中空となっており、突出部２６を介して中間ハウジング１１１における圧縮機構２０側と電動モータ３０側とが連通している。この突出部２６の内部を介して、シャフト３１におけるロータ３３に連結された一端（図中右側の端部）の反対方向の他端（図中左側の端部）が圧縮機構２０側に延出している。
【００４０】
また、第２仕切り壁１７には、圧縮機構２０に冷媒を供給するための供給孔（図示せず）が形成されている。本体ハウジング１１の吐出側ハウジング１１２は、第２仕切り壁１７の供給孔等を介して中間ハウジング１１１内に連通している。
【００４１】
ここで、吐出側ハウジング１１２の側面（周面）には、冷媒吐出口１１２ａが設けられている。そして、冷媒吐出口１１２ａには、オイルセパレータ１１２ｂが設けられている。このオイルセパレータ１１２ｂにより圧縮機構２０から吐出された冷媒中に含まれるオイルを分離して、オイル戻し流路（図示せず）を介して冷媒吸入口等に戻すようになっている。
【００４２】
次に、本実施形態の圧縮機構２０は、周知のスクロール型の圧縮機構を用いており、中間ハウジング１１１内の吐出側ハウジング１１２側に配置された固定スクロール部材（固定部）２１、固定スクロール部材２１と第２仕切り壁１７との間に配置された可動スクロール部材（可動部）２２等からなる。
【００４３】
固定スクロール部材２１は、焼き嵌めにより中間ハウジング１１１および吐出側ハウジング１１２に固定されている。固定スクロール部材２１は、円盤状の基板２１ａ、基板２１ａの一端面から突出した渦巻状のスクロール歯部２１ｂからなる。一方、可動スクロール部材２２は、円盤状の基板２２ａ、基板２２ａの一端面から突出した渦巻状のスクロール歯部２２ｂからなる。
【００４４】
固定スクロール部材２１と可動スクロール部材２２とは、スクロール歯部２１ｂ、２２ｂが、互いに噛み合わされているとともに、各スクロール歯部２１ｂ、２２ｂの先端面が相手のスクロール部材２１、２２の基板２１ａ、２２ａと当接されている。
【００４５】
したがって、固定スクロール部材２１の基板２１ａおよびスクロール歯部２１ｂと、可動スクロール２２の基板２２ａおよびスクロール歯部２２ｂとにより、冷媒を圧縮する圧縮室２０ａを区画形成している。
【００４６】
また、固定スクロール部材２１の略中央には、吐出側ハウジング１１２内に連通する冷媒吐出用の貫通孔２１ｃが設けられている。ここで、中間ハウジング１１１の側面に形成された冷媒吸入口から導入された冷媒は、中間ハウジング１１１内の冷媒流路（図示せず）→第２仕切り壁１７の供給孔（図示せず）→圧縮室２０ａ→貫通孔２１ｃへと流れ、吐出側ハウジング１１２の冷媒吐出口１１２ａから吐出されるようになっている。
【００４７】
なお、中間ハウジング１１１内の冷媒流路は、冷媒吸入口から導入された低温の冷媒が第１仕切り壁１２ａに沿って流れるように配置され、第１仕切り壁１２ａを介して、インバータ装置４０を冷却するようになっている。
【００４８】
また、可動スクロール部材２２における基板２２ａの他端面の中央部には電動モータ３０側に延びるボス部２２ｃが設けられている。このボス部２２ｃの内周側に、可動スクロール部材２２の旋回運動を受ける旋回軸受２４が設けられている。
【００４９】
この旋回軸受２４に支持されるシャフト３１の一端側（図中左側）に設けられたクランク部３１ａが、ボス部２２ｃにて可動スクロール部材２２に連結されている。ここで、クランク部３１ａは、シャフト３１の回転中心から径外方側に偏心した位置に設けられている。
【００５０】
ここで、シャフト３１（クランク部３１ａ）には、可動スクロール部材２２がシャフト３１周りを旋回する際に遠心力が作用するため、シャフト３１の回転バランスが崩れる。そのため、遠心力を相殺するためのカウンタバランス２３を、クランク部３１ａと旋回軸受２４の間に介在させている。
【００５１】
具体的に、カウンタバランス２３は、重りとなるウェート部２３ａを有しており、このウェート部２３ａにより、シャフト３１に作用する遠心力を相殺している。ここで、ウェート部２３ａは、旋回軸受２４の外側であるボス部２２ｃの外周側に配置されている。
【００５２】
さらに、カウンタバランス２３は、後述するステータ３２におけるコイルエンド部３２３ａの径方向内側に配置されている。つまり、シャフト３１の軸方向から見た場合に、カウンタバランス２３とコイルエンド部３２３ａとが、重複するように配置されている。
【００５３】
また、可動スクロール部材２２と第２仕切り壁１７との間には、可動スクロール部材２２に形成された円環孔２５ａと、第２仕切り壁１７に突設され、円環孔２５ａに沿って移動可能なピン２５ｂとからなる周知の自転防止機構２５が設けられている。この自転防止機構２５により可動スクロール部材２２は、シャフト３１の回転とともに自転せずにシャフト３１周りを公転（旋回）することとなる。
【００５４】
次に、電動モータ３０について説明すると、本実施形態の電動モータ３０は、インナロータ型電動モータを採用している。
【００５５】
電動モータ３０は、シャフト３１、中間ハウジング１１１に対して固定された円筒状のステータ３２、およびステータ３２の内周に所定のギャップ（間隙）を介して配置されたロータ３３からなる。ここで、本実施形態の電動モータ３０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなるブラシレスＤＣモータを用いている。
【００５６】
上記ステータ３２は、ステータコア（鉄心）３２２、ステータコア３２２の外周に巻き付けられた各相のコイル（巻線）３２３を有している。ここで、ステータコア３２２の外周側には、図示しない複数のスロット（溝部）が設けられ、この複数のスロットに各相のコイル３２３が巻回されている。なお、ステータ３２は、焼き嵌めにより中間ハウジング１１１に固定されている。
【００５７】
本実施形態のコイル３２３は、コイルエンド部３２３ａが、ステータコア３２２においてシャフト３１の軸方向の両端側からはみ出している。なお、コイルエンド部３２３ａは、ステータコア３２２に巻き付けられたコイル３２３におけるステータコア３２２から軸方向にはみ出した部位を言う。
【００５８】
次に、ロータ３３は、シャフト３１と一体に回転するように、シャフト３１の回路ハウジング１２側の端部にキー部材３４を介して連結されている。ここで、上述のようロータ３３とシャフト３１との間には、ロータ３３とシャフト３１との連結部位からシャフト３１の他端側に亘って隙間が形成され、当該隙間に突出部２６が延在している。
【００５９】
ロータ３３は、内周面の一端がシャフト３１とキー部材３４を介して連結されるとともに、外周面がステータ３２の内周面と対向するように形成された円環状の保持部３３１、および保持部３３１の外周面に保持されるロータ磁極３３２を有している。
【００６０】
このロータ磁極３３２は、永久磁石等で構成されている。また、ロータ磁極３３２は、保持部３３１端部の周方向に交互に異なる磁極を有しており、所定のギャップ（間隙）を介してステータ３２の外周に対向するように配置されている。
【００６１】
ここで、電動圧縮機２にスクロール型の圧縮機構２０を採用する際には、可動スクロール部材２２の旋回運動により崩れたシャフト３１の回転バランスを調整するため、上述のカウンタバランス２３に加えて、ロータ３３にバランスウェートを設ける場合がある。
【００６２】
本実施形態では、ロータ３３の保持部３３１における回路ハウジング１２側に面する外面、および吐出側ハウジング１３側に面する外面のそれぞれにバランスウェート３３３を設ける構成としている。
【００６３】
次に、インバータ装置４０は、電動モータ３０の駆動を制御するもので、回路ハウジング１２の回路収納部１２ｂ内に配置されている。インバータ装置４０は、電動モータ３０内のロータ３３の回転位置によって電流を流すステータ３２のコイル３２３を切替えるモータ駆動回路４１、モータ駆動回路４１に供給する電流を制御する制御回路４２、電動モータ３０へ電気的に接続するための出力端子４３等からなる。
【００６４】
このモータ駆動回路４１の最も発熱するパワー素子４１ａは、回路ハウジング１２の第１仕切り壁１２ａに直接取り付けられ、吸入冷媒により第１仕切り壁１２ａを介して冷却される。また、制御回路４２は、空気層４４を介して冷却される。
【００６５】
また、出力端子４３は、回路ハウジング１２の第１仕切り壁１２ａにおけるステータ３２に対応する部位に形成された貫通孔１２ｄを介して、電動モータ３０のステータ３２へ電気的に接続されている。
【００６６】
ここで、インバータ装置４０の回路について説明すると、例えば、図３に示すように、車両搭載のバッテリ等の直流電源４４からコンデンサ４５を介して供給される電流を、一対の直列に接続された半導体スイッチング素子４６（ＵとＸ、ＶとＹ、ＷとＺ）からなるモータ駆動回路４１により、三相交流モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相用の電流として取り出して、電動モータ３０に供給する。そして、主制御装置（空調装置のＥＣＵ）４７からの指令によって、電動モータ３０に供給する電流を制御回路４２によって制御している。
【００６７】
上記構成の電動圧縮機２において、インバータ装置４０から電動モータ３０のステータ３２に電流が供給されると、電動モータ３０のロータ３２がステータ３２の内側を回転し、圧縮機構２０が駆動する。
【００６８】
圧縮機構２０の駆動により、中間ハウジング１１１に形成された冷媒吸入口から冷媒が導入される。そして、中間ハウジング１１１内の冷媒流路および供給孔を介して圧縮機構２０内に冷媒が供給され、圧縮機構２０で冷媒が圧縮される。圧縮機構２０で圧縮された冷媒は、固定スクロール部材２１の貫通孔２１ｃを介して吐出側ハウジング１１２の冷媒吐出口から吐出される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の電動圧縮機２は、電動圧縮機２のシャフト３１を支持するすべり軸受（主軸受）１９をロータ３３とシャフト３１との間の隙間に配置することで、従来の電動圧縮機の如く、シャフトを支持する主軸受と電動モータとが軸方向に直列に並んで配置される構成に比べて、電動圧縮機２の軸方向（シャフト３１の軸方向）の寸法を短縮することができる。
【００７０】
また、すべり軸受１９をシャフト３１の軸方向に延出するように配置することで、すべり軸受１９によるシャフト３１の軸受幅を拡大することができる。従って、ロータ３３の回転によってシャフト３１に作用する回転モーメントをすべり軸受１９のみで吸収することが可能となり、シャフト３１に作用する回転モーメントを低減することができる。その結果、シャフト３１をすべり軸受１９のみで支持することが可能となり、従来の電動圧縮機の如く、シャフトをシャフト両端に配置した一対の主軸受で支持する構成に比べて、電動圧縮機２の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００７１】
さらに、カウンタバランス２３をステータ３２の径方向内側に配置することができるため、従来の電動圧縮機の如く、ステータとカウンタバランスとが軸方向に直列に並ぶように配置した構成に比べて、電動圧縮機２の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００７２】
さらにまた、本実施形態によれば、従来の電動圧縮機に比べて、電動圧縮機２の軸方向寸法を短縮することで、圧縮機本体１０に必要となる材料を削減等によるコストダウン、電動圧縮機２の重量低減等も図ることができる。
【００７３】
このように、本実施形態の電動圧縮機２では、電動圧縮機２の車両搭載性を大幅に向上させることができる。そのため、エンジン駆動式の圧縮機の軸方向寸法と同程度の寸法にまで電動圧縮機２の体格を短縮することも可能となり、エンジンルーム内のレイアウト変更等の煩雑な作業を伴うことなく電動圧縮機２の搭載が可能となる。
【００７４】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００７５】
（１）上述の実施形態では、圧縮機構２０、電動モータ３０、インバータ装置４０をシャフト３１の軸方向に直列に並べて連結しているが、これに限定されるものではない。例えば、インバータ装置４０を本体ハウジング１１の側面（シャフト３１の径方向の外周面）等に配置する構成であってもよい。
【００７６】
（２）上述の実施形態では、電動圧縮機２のシャフト３１を回転可能に支持する主軸受をすべり軸受１９で構成する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、主軸受としてニードルベアリング（針状ころ軸受）や玉軸受等を採用してもよい。
【００７７】
（３）上述の実施形態では、電動圧縮機２は、内蔵する電動モータ３０により圧縮機構２０を駆動する例について説明したが、圧縮機構２０を駆動する電動モータ３０を内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用してもよい。例えば、電動モータ３０に加え、エンジン８によっても圧縮機構２０を駆動可能な電動圧縮機（ハイブリッド型）等に適用してもよい。
【００７８】
（４）上述の実施形態では、圧縮機構２０としてスクロール型の圧縮機構を用いる例について説明したが、これに限定されるものではなく、ベーン型の圧縮機構等その他の圧縮機構を有する電動圧縮機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両空調用冷凍サイクル装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインバータ装置の回路構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２ 電動圧縮機
１０ 圧縮機本体（ハウジング）
１１ 本体ハウジング
１２ 回路ハウジング
１９ すべり軸受（主軸受）
２０ 圧縮機構
２１ 固定スクロール部材（固定部）
２２ 可動スクロール部材（可動部）
２３ カウンタバランス
２４ 旋回軸受
３０ 電動モータ
３１ シャフト
３２ ステータ
３３ ロータ
４０ インバータ装置（駆動回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両空調用の冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両空調用の冷凍サイクル装置に適用される圧縮機は、例えば特許文献１に記載のように、車両エンジンからベルトを介して動力が伝達されるプーリと、プーリからの動力により駆動する圧縮機構とから構成されるエンジン駆動式圧縮機が採用されていた。
【０００３】
ところで、近年、エンジンによる環境への影響を低減するといった観点等から、ハイブリッド自動車等において、エンジンの駆動力が不必要な時にエンジン停止させている。しかし、エンジン駆動式圧縮機では、エンジン停止とともに圧縮機も停止するため、車両用空調装置の圧縮機としてエンジン停止中等においても作動可能な電動圧縮機の開発が種々行なわれている（例えば、特許文献２〜４）。
【０００４】
ここで、特許文献２では、電動圧縮機の主要構成である圧縮機構、電動機、駆動回路をシャフトの軸方向に並べて配置する構成が開示され、特許文献３では、電動圧縮機の駆動回路を圧縮機構、電動機とは別に配置する構成が開示され、さらに、特許文献４では、電動圧縮機の駆動回路をモータハウジングの側面に配置する構成が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−４０９３１号公報
【特許文献２】特許第３９７６５１２号
【特許文献３】特許第３９６６００８号
【特許文献４】特開２００４−１６２２６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２〜４に記載の電動圧縮機の体格は、従来のエンジン駆動式圧縮機に比べて、電動モータ（電動機）の分だけ軸方向（シャフトの軸方向）の寸法が長くなっている。ここで、特許文献２〜４に記載の電動モータは、ハウジングに固定されたステータの内側にロータを配置する構造であり、圧縮機構を駆動するトルクを確保するために、ステータやロータといった構成部品を、これ以上軸方向に短くすることが難しいといった課題がある。このように、電動圧縮機では、従来のエンジン駆動式圧縮機に比べて軸方向の寸法が長くなり、車両への搭載性が悪いといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、電動圧縮機の車両搭載性の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明者は、従来の電動圧縮機における軸方向寸法の短縮を阻害する要因を検討した。この検討により、以下のことが分かった。すなわち、従来の電動圧縮機では、ロータの内周面とシャフトの外周面とを密着させた状態で連結しているため、シャフトを回転可能に支持する主軸受をロータの両側（シャフトの両端）に設ける構成となっていた。さらに、シャフトのクランク部を支持する旋回軸受、カウンタバランス、およびシャフトの主軸受が、互いに干渉することを避ける必要から、旋回軸受、カウンタバランス、シャフトの主軸受等をシャフトの軸方向に直列に並べて配置される構成となっていた。このような電動圧縮機内の構成配置が、電動圧縮機における軸方向寸法の短縮を阻害する要因となっていることが分かった。
【０００８】
そこで、本発明の請求項１に記載の発明では、車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、ハウジング（１０）と、ハウジング（１０）内に設けられて冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）と、ハウジング（１０）内に設けられて電力供給により動力を発生させる電動モータ（３０）と、電動モータ（３０）から圧縮機（２０）に動力を伝達するシャフト（３１）と、ハウジング（１０）に固定されるとともに、シャフト（３１）を回転可能に支持する主軸受（１９）とを備え、電動モータ（３０）は、ハウジング（１０）に固定されたステータ（３２）、およびステータ（３２）内を回転するロータ（３３）を含んで構成され、ロータ（３３）は、シャフト（３１）の軸方向の一端側に連結されてシャフト（３１）と一体に回転するように構成され、主軸受（１９）は、ロータ（３３）の径方向内側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
このように、電動圧縮機（２）のシャフト（３１）を支持する主軸受（１９）をロータ（３３）の径方向内側に配置することで、従来の電動圧縮機の如く、シャフトを支持する主軸受と電動モータとが軸方向に直列に並んで配置される構成に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向（シャフト（３１）の軸方向）の寸法を短縮することができる。その結果、従来の電動圧縮機に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向の寸法を大幅に短縮することができ、電動圧縮機（２）の車両搭載性を大幅に向上させることができる。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、ハウジング（１０）には、圧縮機構（２０）と電動モータ（３０）との間を仕切る仕切り壁部（１７）が設けられており、仕切り壁部（１７）における電動モータ（３０）側の端面には、シャフト（３１）におけるロータ（３３）と連結された一端側に向かうとともに、シャフト（３１）の外周面に沿って突出する円筒状の突出部（２６）が形成され、主軸受（１９）は、突出部（２６）の内周面に設けられてシャフト（３１）を回転可能に支持する構成とすることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、主軸受（１９）は、仕切り壁部（１７）からシャフト（３１）におけるロータ（３３）と連結された一端側にまで延出するように配置されることを特徴としている。
【００１２】
このように、主軸受（１９）をシャフト（３１）の軸方向に延出させる構成とすることで、主軸受１９によるシャフト３１の軸受幅を拡大することができる。従って、ロータ（３３）の回転によってシャフト（３１）に作用する回転モーメント等を主軸受（１９）のみで吸収することが可能となり、シャフト（３１）に作用する回転モーメント等を低減することができる。その結果、シャフト（３１）を主軸受（１９）のみで支持することが可能となり、従来の電動圧縮機の如く、シャフトをシャフト両端に配置した一対の主軸受で支持する構成に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、ステータ（３２）は、ステータコア（３２２）およびステータコア（３２２）に巻き付けられたコイル（３２３）を有し、シャフト（３１）は、シャフト（３１）におけるロータ（３３）と連結された一端側の反対方向の他端側が突出部（２６）を介してハウジング（１０）内の圧縮機構（２０）側に延出し、シャフト（３１）における他端には、その回転中心から径外方側に偏心した位置にクランク部（３１ａ）が設けられ、圧縮機構（２０）は、クランク部（３１ａ）により旋回駆動される可動部（２２）、およびハウジング（１０）に固定された固定部（２１）を有し、可動部（２２）の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、クランク部（３１ａ）は、可動部（２２）の旋回運動を受ける旋回軸受（２４）を介して可動部（２２）に連結され、クランク部（３１ａ）と旋回軸受（２４）との間には、可動部（２２）がシャフト（３１）周りに旋回する際に、シャフト（３１）に作用する遠心力を相殺するためのカウンタバランス（２３）を介在させており、カウンタバランス（２３）のウェート部（２３ａ）は、ステータ（３２）におけるステータコア（３２２）からシャフト（３１）の軸方向に突出するコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位の径方向内側に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このように、カウンタバランス（２３）をステータ（３２）におけるコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位の径方向内側に配置することで、カウンタバランス（２３）とステータ（３２）におけるコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位との干渉を避けることができる。これにより、カウンタバランス（２３）をステータ（３２）の径方向内側に配置することができ、従来の電動圧縮機の如く、ステータとカウンタバランスとが軸方向に直列に並ぶように配置した構成に比べて、電動圧縮機（２）の軸方向の寸法を短縮することができる。なお、コイルエンド部（３２３ａ）は、ステータコア（３２２）に巻き付けられたコイル（３２３）におけるステータコア（３２２）から軸方向にはみ出した部位に相当している。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発明において、主軸受（１９）をすべり軸受で構成することができる。
【００１６】
なお、上記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】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本発明に係る電動圧縮機は、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両（アイドリング時にエンジンを停止させる車両）等の空調用冷凍サイクル装置の圧縮機に適用されるものである。
【００１８】
まず、車両空調用の冷凍サイクル装置１の主要構成について図１に基づいて説明する。ここで、図１は、車両空調用の冷凍サイクル装置の模式図である。
【００１９】
図１に示すように、車両空調用の冷凍サイクル装置１は、エンジンルーム内に配置される電動圧縮機２を有して構成されている。電動圧縮機２は、後述する蒸発器６下流側の冷媒を吸入圧縮するもので、内蔵する電動モータ３０により圧縮機構２０が駆動される。電動圧縮機２の詳細については後述する。
【００２０】
電動圧縮機２の吐出側は、凝縮器３入口側に接続されている。この凝縮器３は、エンジンルーム内にてエンジン８と車両フロントグリル（図示せず）との間に配置されており、電動圧縮機２から吐出された冷媒と送風ファン（図示せず）により送風された外気と熱交換させて、冷媒を冷却する熱交換器である。
【００２１】
凝縮器３の出口側は、気液分離器４の入口側に接続されている。気液分離器４は、凝縮器３で冷却された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するものである。気液分離器４の液相冷媒出口側は、膨張弁５に接続されている。
【００２２】
膨張弁５は、気液分離器４で分離された液相冷媒を減圧膨張させるとともに、膨張弁５出口側から流出する冷媒の流量を調整するものである。なお、膨張弁５は、電動圧縮機２と後述する蒸発器６間の冷媒温度を検出する感温筒５ａを有しており、電動圧縮機２に吸入される冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度を調整している。
【００２３】
膨張弁５の下流側は、蒸発器６に接続されている。蒸発器６は、空調ユニットの空調ケース７内に配置されており、膨張弁５にて減圧膨張された冷媒と空調ケース７内に配置された送風ファン（図示せず）によって送風された送風空気とを熱交換させる熱交換器である。
【００２４】
ここで、空調ケース７に設けられた周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送風機（図示せず）により空調ケース７内を車室内へ向かって送風される。この送風空気は、蒸発器６を通過した後に、ヒータユニット（図示せず）を通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。
【００２５】
蒸発器６の下流側は、電動圧縮機２の後述する冷媒吸入口（図示せず）と接続されており、蒸発後の冷媒は再び電動圧縮機２に流入する。このように、冷凍サイクル装置１では、圧縮機２→凝縮器３→気液分離器４→膨張弁５→蒸発器６→電動圧縮機２の順で冷媒が循環するようになっている。
【００２６】
次に、電動圧縮機の構成の詳細について図２、図３に基づいて説明する。図２は本実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図、図３は本実施形態のインバータ装置の回路構成図である。
【００２７】
図２に示すように、電動圧縮機２は、冷媒を吸入および吐出する圧縮機本体（ハウジング）１０、圧縮機本体１０内に吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構２０、圧縮機構２０を駆動する電動モータ３０、電動モータ３０を駆動制御するインバータ装置（駆動回路）４０等を備えている。ここで、本実施形態の電動圧縮機２は、圧縮機本体１０内に圧縮機構２０、電動モータ３０、およびインバータ装置（駆動回路）４０が、同軸上に直列に並んで配置されている。
【００２８】
本実施形態の圧縮機本体１０は、例えば、アルミ合金材料からなり、圧縮機構２０および電動モータ３０が収納される本体ハウジング１１とインバータ装置４０が収納される回路ハウジング１２で構成されている。
【００２９】
ここで、本体ハウジング１１は、蒸発器６下流側の冷媒を吸入する冷媒吸入口（図示せず）が回路ハウジング１２側（図中右側）の側面に形成された円筒状の中間ハウジング１１１、凝縮器３側に冷媒を吐出する冷媒吐出口１１２ａが形成された吐出側ハウジング１１２からなる。
【００３０】
本体ハウジング１１の中間ハウジング１１１の一端側は、回路ハウジング１２にボルト等の締結手段（図示せず）で連結されている。また、中間ハウジング１１１の他端側は、ボルト１３により吐出側ハウジング１１２に連結されている。
【００３１】
ここで、回路ハウジング１２の一端側（中間ハウジング１１１と連結された側）には、回路ハウジング１２内と中間ハウジング１１１内との間を仕切る第１仕切り壁１２ａが一体に形成されている。
【００３２】
また、回路ハウジング１２の他端側は、閉鎖板１４によって閉鎖されている。この閉鎖板１４は、ボルト等の締結手段（図示せず）により回路ハウジング１２に固定されている。回路ハウジング１２内は、第１仕切り壁１２ａおよび閉鎖板１４によって後述するインバータ装置４０を収納する回路収納部１２ｂが形成されている。
【００３３】
本体ハウジング１１の中間ハウジング１１１は、その内部に圧縮機構２０と電動モータ３０との間を仕切る第２仕切り壁１７が設けられている。この第２仕切り壁１７が、本発明の仕切り壁部に相当している。
【００３４】
この第２仕切り壁１７の電動モータ３０側の端面には、その端面からシャフト３１の回路ハウジング１２側の一端に向かうとともに、シャフト３１の外周面に沿って突出する円筒状の突出部２６が形成されている。
【００３５】
ここで、シャフト３１は、回路ハウジング１２側の一端（図中右側端）において後述するロータ３３と連結されている。そのため、突出部２６は、第２仕切り壁１７の電動モータ３０側の端面からシャフト３１とロータ３３の連結部位に向かって突出していることとなる。なお、シャフト３１の一端側におけるロータ３３との連結部からシャフト３１の他端側の間に隙間が形成され、突出部２６がシャフト３１とロータ３３との隙間に延在するように設けられている。
【００３６】
また、突出部２６の内周面には、シャフト３１を回転可能に支持するすべり軸受１９が設けられている。このすべり軸受１９は、シャフト３１の径方向に作用する荷重を支持するジャーナル軸受であり、シャフト３１を回転可能に支持する主軸受を構成している。
【００３７】
具体的には、すべり軸受１９は、第２仕切り壁１７の電動モータ３０側端面の中央部からシャフト３１とロータ３３の連結部位側にまで延出するように配置されている。これにより、主軸受１９によるシャフト３１の軸受幅を拡大することができる。従って、ロータ３３の回転によってシャフト３１に作用する回転モーメントをすべり軸受１９のみで吸収することが可能となり、シャフト３１に作用する回転モーメントの低減が可能となる。
【００３８】
また、すべり軸受１９は、電動モータ３０の内部（後述するステータ３２、ロータ３３の径方向内側）に設けられている。換言すれば、シャフト３１の径方向から見た場合に、ステータ３２、ロータ３３、およびすべり軸受１９は、互いに重なるように配置されている。
【００３９】
ここで、第２仕切り壁１７に形成された突出部２６は、内部が中空となっており、突出部２６を介して中間ハウジング１１１における圧縮機構２０側と電動モータ３０側とが連通している。この突出部２６の内部を介して、シャフト３１におけるロータ３３に連結された一端（図中右側の端部）の反対方向の他端（図中左側の端部）が圧縮機構２０側に延出している。
【００４０】
また、第２仕切り壁１７には、圧縮機構２０に冷媒を供給するための供給孔（図示せず）が形成されている。本体ハウジング１１の吐出側ハウジング１１２は、第２仕切り壁１７の供給孔等を介して中間ハウジング１１１内に連通している。
【００４１】
ここで、吐出側ハウジング１１２の側面（周面）には、冷媒吐出口１１２ａが設けられている。そして、冷媒吐出口１１２ａには、オイルセパレータ１１２ｂが設けられている。このオイルセパレータ１１２ｂにより圧縮機構２０から吐出された冷媒中に含まれるオイルを分離して、オイル戻し流路（図示せず）を介して冷媒吸入口等に戻すようになっている。
【００４２】
次に、本実施形態の圧縮機構２０は、周知のスクロール型の圧縮機構を用いており、中間ハウジング１１１内の吐出側ハウジング１１２側に配置された固定スクロール部材（固定部）２１、固定スクロール部材２１と第２仕切り壁１７との間に配置された可動スクロール部材（可動部）２２等からなる。
【００４３】
固定スクロール部材２１は、焼き嵌めにより中間ハウジング１１１および吐出側ハウジング１１２に固定されている。固定スクロール部材２１は、円盤状の基板２１ａ、基板２１ａの一端面から突出した渦巻状のスクロール歯部２１ｂからなる。一方、可動スクロール部材２２は、円盤状の基板２２ａ、基板２２ａの一端面から突出した渦巻状のスクロール歯部２２ｂからなる。
【００４４】
固定スクロール部材２１と可動スクロール部材２２とは、スクロール歯部２１ｂ、２２ｂが、互いに噛み合わされているとともに、各スクロール歯部２１ｂ、２２ｂの先端面が相手のスクロール部材２１、２２の基板２１ａ、２２ａと当接されている。
【００４５】
したがって、固定スクロール部材２１の基板２１ａおよびスクロール歯部２１ｂと、可動スクロール２２の基板２２ａおよびスクロール歯部２２ｂとにより、冷媒を圧縮する圧縮室２０ａを区画形成している。
【００４６】
また、固定スクロール部材２１の略中央には、吐出側ハウジング１１２内に連通する冷媒吐出用の貫通孔２１ｃが設けられている。ここで、中間ハウジング１１１の側面に形成された冷媒吸入口から導入された冷媒は、中間ハウジング１１１内の冷媒流路（図示せず）→第２仕切り壁１７の供給孔（図示せず）→圧縮室２０ａ→貫通孔２１ｃへと流れ、吐出側ハウジング１１２の冷媒吐出口１１２ａから吐出されるようになっている。
【００４７】
なお、中間ハウジング１１１内の冷媒流路は、冷媒吸入口から導入された低温の冷媒が第１仕切り壁１２ａに沿って流れるように配置され、第１仕切り壁１２ａを介して、インバータ装置４０を冷却するようになっている。
【００４８】
また、可動スクロール部材２２における基板２２ａの他端面の中央部には電動モータ３０側に延びるボス部２２ｃが設けられている。このボス部２２ｃの内周側に、可動スクロール部材２２の旋回運動を受ける旋回軸受２４が設けられている。
【００４９】
この旋回軸受２４に支持されるシャフト３１の一端側（図中左側）に設けられたクランク部３１ａが、ボス部２２ｃにて可動スクロール部材２２に連結されている。ここで、クランク部３１ａは、シャフト３１の回転中心から径外方側に偏心した位置に設けられている。
【００５０】
ここで、シャフト３１（クランク部３１ａ）には、可動スクロール部材２２がシャフト３１周りを旋回する際に遠心力が作用するため、シャフト３１の回転バランスが崩れる。そのため、遠心力を相殺するためのカウンタバランス２３を、クランク部３１ａと旋回軸受２４の間に介在させている。
【００５１】
具体的に、カウンタバランス２３は、重りとなるウェート部２３ａを有しており、このウェート部２３ａにより、シャフト３１に作用する遠心力を相殺している。ここで、ウェート部２３ａは、旋回軸受２４の外側であるボス部２２ｃの外周側に配置されている。
【００５２】
さらに、カウンタバランス２３は、後述するステータ３２におけるコイルエンド部３２３ａの径方向内側に配置されている。つまり、シャフト３１の軸方向から見た場合に、カウンタバランス２３とコイルエンド部３２３ａとが、重複するように配置されている。
【００５３】
また、可動スクロール部材２２と第２仕切り壁１７との間には、可動スクロール部材２２に形成された円環孔２５ａと、第２仕切り壁１７に突設され、円環孔２５ａに沿って移動可能なピン２５ｂとからなる周知の自転防止機構２５が設けられている。この自転防止機構２５により可動スクロール部材２２は、シャフト３１の回転とともに自転せずにシャフト３１周りを公転（旋回）することとなる。
【００５４】
次に、電動モータ３０について説明すると、本実施形態の電動モータ３０は、インナロータ型電動モータを採用している。
【００５５】
電動モータ３０は、シャフト３１、中間ハウジング１１１に対して固定された円筒状のステータ３２、およびステータ３２の内周に所定のギャップ（間隙）を介して配置されたロータ３３からなる。ここで、本実施形態の電動モータ３０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなるブラシレスＤＣモータを用いている。
【００５６】
上記ステータ３２は、ステータコア（鉄心）３２２、ステータコア３２２の外周に巻き付けられた各相のコイル（巻線）３２３を有している。ここで、ステータコア３２２の外周側には、図示しない複数のスロット（溝部）が設けられ、この複数のスロットに各相のコイル３２３が巻回されている。なお、ステータ３２は、焼き嵌めにより中間ハウジング１１１に固定されている。
【００５７】
本実施形態のコイル３２３は、コイルエンド部３２３ａが、ステータコア３２２においてシャフト３１の軸方向の両端側からはみ出している。なお、コイルエンド部３２３ａは、ステータコア３２２に巻き付けられたコイル３２３におけるステータコア３２２から軸方向にはみ出した部位を言う。
【００５８】
次に、ロータ３３は、シャフト３１と一体に回転するように、シャフト３１の回路ハウジング１２側の端部にキー部材３４を介して連結されている。ここで、上述のようロータ３３とシャフト３１との間には、ロータ３３とシャフト３１との連結部位からシャフト３１の他端側に亘って隙間が形成され、当該隙間に突出部２６が延在している。
【００５９】
ロータ３３は、内周面の一端がシャフト３１とキー部材３４を介して連結されるとともに、外周面がステータ３２の内周面と対向するように形成された円環状の保持部３３１、および保持部３３１の外周面に保持されるロータ磁極３３２を有している。
【００６０】
このロータ磁極３３２は、永久磁石等で構成されている。また、ロータ磁極３３２は、保持部３３１端部の周方向に交互に異なる磁極を有しており、所定のギャップ（間隙）を介してステータ３２の外周に対向するように配置されている。
【００６１】
ここで、電動圧縮機２にスクロール型の圧縮機構２０を採用する際には、可動スクロール部材２２の旋回運動により崩れたシャフト３１の回転バランスを調整するため、上述のカウンタバランス２３に加えて、ロータ３３にバランスウェートを設ける場合がある。
【００６２】
本実施形態では、ロータ３３の保持部３３１における回路ハウジング１２側に面する外面、および吐出側ハウジング１３側に面する外面のそれぞれにバランスウェート３３３を設ける構成としている。
【００６３】
次に、インバータ装置４０は、電動モータ３０の駆動を制御するもので、回路ハウジング１２の回路収納部１２ｂ内に配置されている。インバータ装置４０は、電動モータ３０内のロータ３３の回転位置によって電流を流すステータ３２のコイル３２３を切替えるモータ駆動回路４１、モータ駆動回路４１に供給する電流を制御する制御回路４２、電動モータ３０へ電気的に接続するための出力端子４３等からなる。
【００６４】
このモータ駆動回路４１の最も発熱するパワー素子４１ａは、回路ハウジング１２の第１仕切り壁１２ａに直接取り付けられ、吸入冷媒により第１仕切り壁１２ａを介して冷却される。また、制御回路４２は、空気層４４を介して冷却される。
【００６５】
また、出力端子４３は、回路ハウジング１２の第１仕切り壁１２ａにおけるステータ３２に対応する部位に形成された貫通孔１２ｄを介して、電動モータ３０のステータ３２へ電気的に接続されている。
【００６６】
ここで、インバータ装置４０の回路について説明すると、例えば、図３に示すように、車両搭載のバッテリ等の直流電源４４からコンデンサ４５を介して供給される電流を、一対の直列に接続された半導体スイッチング素子４６（ＵとＸ、ＶとＹ、ＷとＺ）からなるモータ駆動回路４１により、三相交流モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相用の電流として取り出して、電動モータ３０に供給する。そして、主制御装置（空調装置のＥＣＵ）４７からの指令によって、電動モータ３０に供給する電流を制御回路４２によって制御している。
【００６７】
上記構成の電動圧縮機２において、インバータ装置４０から電動モータ３０のステータ３２に電流が供給されると、電動モータ３０のロータ３２がステータ３２の内側を回転し、圧縮機構２０が駆動する。
【００６８】
圧縮機構２０の駆動により、中間ハウジング１１１に形成された冷媒吸入口から冷媒が導入される。そして、中間ハウジング１１１内の冷媒流路および供給孔を介して圧縮機構２０内に冷媒が供給され、圧縮機構２０で冷媒が圧縮される。圧縮機構２０で圧縮された冷媒は、固定スクロール部材２１の貫通孔２１ｃを介して吐出側ハウジング１１２の冷媒吐出口から吐出される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の電動圧縮機２は、電動圧縮機２のシャフト３１を支持するすべり軸受（主軸受）１９をロータ３３とシャフト３１との間の隙間に配置することで、従来の電動圧縮機の如く、シャフトを支持する主軸受と電動モータとが軸方向に直列に並んで配置される構成に比べて、電動圧縮機２の軸方向（シャフト３１の軸方向）の寸法を短縮することができる。
【００７０】
また、すべり軸受１９をシャフト３１の軸方向に延出するように配置することで、すべり軸受１９によるシャフト３１の軸受幅を拡大することができる。従って、ロータ３３の回転によってシャフト３１に作用する回転モーメントをすべり軸受１９のみで吸収することが可能となり、シャフト３１に作用する回転モーメントを低減することができる。その結果、シャフト３１をすべり軸受１９のみで支持することが可能となり、従来の電動圧縮機の如く、シャフトをシャフト両端に配置した一対の主軸受で支持する構成に比べて、電動圧縮機２の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００７１】
さらに、カウンタバランス２３をステータ３２の径方向内側に配置することができるため、従来の電動圧縮機の如く、ステータとカウンタバランスとが軸方向に直列に並ぶように配置した構成に比べて、電動圧縮機２の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００７２】
さらにまた、本実施形態によれば、従来の電動圧縮機に比べて、電動圧縮機２の軸方向寸法を短縮することで、圧縮機本体１０に必要となる材料を削減等によるコストダウン、電動圧縮機２の重量低減等も図ることができる。
【００７３】
このように、本実施形態の電動圧縮機２では、電動圧縮機２の車両搭載性を大幅に向上させることができる。そのため、エンジン駆動式の圧縮機の軸方向寸法と同程度の寸法にまで電動圧縮機２の体格を短縮することも可能となり、エンジンルーム内のレイアウト変更等の煩雑な作業を伴うことなく電動圧縮機２の搭載が可能となる。
【００７４】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００７５】
（１）上述の実施形態では、圧縮機構２０、電動モータ３０、インバータ装置４０をシャフト３１の軸方向に直列に並べて連結しているが、これに限定されるものではない。例えば、インバータ装置４０を本体ハウジング１１の側面（シャフト３１の径方向の外周面）等に配置する構成であってもよい。
【００７６】
（２）上述の実施形態では、電動圧縮機２のシャフト３１を回転可能に支持する主軸受をすべり軸受１９で構成する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、主軸受としてニードルベアリング（針状ころ軸受）や玉軸受等を採用してもよい。
【００７７】
（３）上述の実施形態では、電動圧縮機２は、内蔵する電動モータ３０により圧縮機構２０を駆動する例について説明したが、圧縮機構２０を駆動する電動モータ３０を内蔵したあらゆる電動圧縮機に適用してもよい。例えば、電動モータ３０に加え、エンジン８によっても圧縮機構２０を駆動可能な電動圧縮機（ハイブリッド型）等に適用してもよい。
【００７８】
（４）上述の実施形態では、圧縮機構２０としてスクロール型の圧縮機構を用いる例について説明したが、これに限定されるものではなく、ベーン型の圧縮機構等その他の圧縮機構を有する電動圧縮機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両空調用冷凍サイクル装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動圧縮機の軸方向断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインバータ装置の回路構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
２ 電動圧縮機
１０ 圧縮機本体（ハウジング）
１１ 本体ハウジング
１２ 回路ハウジング
１９ すべり軸受（主軸受）
２０ 圧縮機構
２１ 固定スクロール部材（固定部）
２２ 可動スクロール部材（可動部）
２３ カウンタバランス
２４ 旋回軸受
３０ 電動モータ
３１ シャフト
３２ ステータ
３３ ロータ
４０ インバータ装置（駆動回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、
ハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）内に設けられて冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）と、
前記ハウジング（１０）内に設けられて電力供給により動力を発生させる電動モータ（３０）と、
前記電動モータ（３０）から前記圧縮機（２０）に前記動力を伝達するシャフト（３１）と、
前記ハウジング（１０）に固定されるとともに、前記シャフト（３１）を回転可能に支持する主軸受（１９）とを備え、
前記電動モータ（３０）は、前記ハウジング（１０）に固定されたステータ（３２）、および前記ステータ（３２）内を回転するロータ（３３）を含んで構成され、
前記ロータ（３３）は、シャフト（３１）の軸方向の一端側に連結されて前記シャフト（３１）と一体に回転するように構成され、
前記主軸受（１９）は、前記ロータ（３３）の径方向内側に配置されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジング（１０）には、前記圧縮機構（２０）と前記電動モータ（３０）との間を仕切る仕切り壁部（１７）が設けられており、
前記仕切り壁部（１７）における前記電動モータ（３０）側の端面には、前記シャフト（３１）における前記ロータ（３３）と連結された一端側に向かうとともに、前記シャフト（３１）の外周面に沿って突出する円筒状の突出部（２６）が形成され、
前記主軸受（１９）は、前記突出部（２６）の内周面に設けられて前記シャフト（３１）を回転可能に支持していることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記主軸受（１９）は、前記仕切り壁部（１７）から前記シャフト（３１）における前記ロータ（３３）と連結された一端側にまで延出するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
前記ステータ（３２）は、前記ステータコア（３２２）および前記ステータコア（３２２）に巻き付けられたコイル（３２３）を有し、
前記シャフト（３１）は、前記シャフト（３１）における前記ロータ（３３）と連結された一端側の反対方向の他端側が前記突出部（２６）を介して前記ハウジング（１０）内の前記圧縮機構（２０）側に延出し、
前記シャフト（３１）における他端には、その回転中心から径外方側に偏心した位置にクランク部（３１ａ）が設けられ、
前記圧縮機構（２０）は、前記クランク部（３１ａ）により旋回駆動される可動部（２２）、および前記ハウジング（１０）に固定された固定部（２１）を有し、前記可動部（２２）の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、
前記クランク部（３１ａ）は、前記可動部（２２）の旋回運動を受ける旋回軸受（２４）を介して前記可動部（２２）に連結され、
前記クランク部（３１ａ）と前記旋回軸受（２４）との間には、前記可動部（２２）が前記シャフト（３１）周りに旋回する際に、前記シャフト（３１）に作用する遠心力を相殺するためのカウンタバランス（２３）を介在させており、
前記カウンタバランス（２３）のウェート部（２３ａ）は、前記ステータ（３２）における前記ステータコア（３２２）から前記シャフト（３１）の軸方向に突出するコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位の径方向内側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
【請求項５】
前記主軸受（１９）は、すべり軸受であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
【請求項１】
車両空調用冷凍サイクル装置に適用される電動圧縮機であって、
ハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）内に設けられて冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（２０）と、
前記ハウジング（１０）内に設けられて電力供給により動力を発生させる電動モータ（３０）と、
前記電動モータ（３０）から前記圧縮機（２０）に前記動力を伝達するシャフト（３１）と、
前記ハウジング（１０）に固定されるとともに、前記シャフト（３１）を回転可能に支持する主軸受（１９）とを備え、
前記電動モータ（３０）は、前記ハウジング（１０）に固定されたステータ（３２）、および前記ステータ（３２）内を回転するロータ（３３）を含んで構成され、
前記ロータ（３３）は、シャフト（３１）の軸方向の一端側に連結されて前記シャフト（３１）と一体に回転するように構成され、
前記主軸受（１９）は、前記ロータ（３３）の径方向内側に配置されていることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジング（１０）には、前記圧縮機構（２０）と前記電動モータ（３０）との間を仕切る仕切り壁部（１７）が設けられており、
前記仕切り壁部（１７）における前記電動モータ（３０）側の端面には、前記シャフト（３１）における前記ロータ（３３）と連結された一端側に向かうとともに、前記シャフト（３１）の外周面に沿って突出する円筒状の突出部（２６）が形成され、
前記主軸受（１９）は、前記突出部（２６）の内周面に設けられて前記シャフト（３１）を回転可能に支持していることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
【請求項３】
前記主軸受（１９）は、前記仕切り壁部（１７）から前記シャフト（３１）における前記ロータ（３３）と連結された一端側にまで延出するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
【請求項４】
前記ステータ（３２）は、前記ステータコア（３２２）および前記ステータコア（３２２）に巻き付けられたコイル（３２３）を有し、
前記シャフト（３１）は、前記シャフト（３１）における前記ロータ（３３）と連結された一端側の反対方向の他端側が前記突出部（２６）を介して前記ハウジング（１０）内の前記圧縮機構（２０）側に延出し、
前記シャフト（３１）における他端には、その回転中心から径外方側に偏心した位置にクランク部（３１ａ）が設けられ、
前記圧縮機構（２０）は、前記クランク部（３１ａ）により旋回駆動される可動部（２２）、および前記ハウジング（１０）に固定された固定部（２１）を有し、前記可動部（２２）の旋回により冷媒を吸入圧縮するように構成され、
前記クランク部（３１ａ）は、前記可動部（２２）の旋回運動を受ける旋回軸受（２４）を介して前記可動部（２２）に連結され、
前記クランク部（３１ａ）と前記旋回軸受（２４）との間には、前記可動部（２２）が前記シャフト（３１）周りに旋回する際に、前記シャフト（３１）に作用する遠心力を相殺するためのカウンタバランス（２３）を介在させており、
前記カウンタバランス（２３）のウェート部（２３ａ）は、前記ステータ（３２）における前記ステータコア（３２２）から前記シャフト（３１）の軸方向に突出するコイルエンド部（３２３ａ）に対応する部位の径方向内側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
【請求項５】
前記主軸受（１９）は、すべり軸受であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−９０８５５（Ｐ２０１０−９０８５５Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３５０４（Ｐ２００８−２６３５０４）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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