CN102449305B - 逆变器一体型电动压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种逆变器一体型电动压缩机，能抑制多个电源设备间的热干涉，且耐热性优异。在该逆变器一体型电动压缩机中，内置有电动机，并具有设有包括逆变器的电动机驱动电路的基板，包括该基板的电子元器件固定于被压缩机外壳围起的收容空间内，构成电动机驱动电路的多个电力用半导体元件在与电动机的驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于驱动轴周围。例如，电力用半导体元件的平面形状形成为长方形，在彼此相邻的电力用半导体元件之间形成有平面形状呈扇形的间隙。

Description

逆变器一体型电动压缩机
技术领域
本发明涉及一种在压缩机内组装有包括逆变器的电动机驱动电路的逆变器一体型电动压缩机，特别地，涉及一种耐热性优异的逆变器一体型电动压缩机。
背景技术
作为在压缩机内组装有包括逆变器的电动机驱动电路的逆变器一体型电动压缩机的逆变器部的结构，已知有专利文献1的图4中记载的结构。在该结构中，电源MOS晶体管模块在轴向上相邻配置有三列，周向上相邻配置有两行，使低压制冷剂气体流动，从而对电源MOS晶体管模块进行冷却。
另外，在专利文献2的图2中记载的流体泵装置的泵外壳内，板状的电源晶体管朝径向外侧排列，通过形成为将圆环状的一部分去除的形状的块料(block)而被固定。
专利文献1：日本专利特开2003-322082号公报
专利文献2：日本专利特开2000-073962号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
当欲将专利文献1中记载的行列状配置应用到逆变器部设置于吸入端侧的圆筒上表面部这一类型的逆变器一体型电动压缩机中时，存在于逆变器部中央附近的电动机轴限制了能设置电源设备的部位，因此，不能对多个电源设备实现同样的冷却。另外，在专利文献2所记载的流体泵装置的电源晶体管配置中，由于在相邻的电源晶体管之间也未设有足够的间隙，因此，不能说冷却性能一定足够。
本发明的技术问题着眼于上述技术问题，其目的在于提供一种在逆变器一体型电动压缩机中能抑制多个电源设备间的热干涉且耐热性优异的逆变器一体型电动压缩机。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，本发明的逆变器一体型电动压缩机内置有电动机，并具有设有包括逆变器的电动机驱动电路的基板，包括该基板的电子元器件固定于被压缩机外壳围起的收容空间内，其特征是，构成上述电动机驱动电路的多个电力用半导体元件在与上述电动机的驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于上述驱动轴周围。上述平面例如是与电动机驱动轴垂直交叉的平面。
根据本发明的逆变器一体型电动压缩机，通过使构成电动机驱动电路的多个电力用半导体元件在与电动机的驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于驱动轴周围，从而能实现一种可抑制相邻的电力用半导体元件彼此的热干涉且耐热性优异的逆变器一体型电动压缩机。另外，由于电力用半导体元件在与电动机驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于驱动轴周围，因此能实现一种以更接近圆筒状的方式形成逆变器外壳并极力减少突起部的紧凑的逆变器一体型电动压缩机。
在本发明的逆变器一体型电动压缩机中，较为理想的是，上述电力用半导体元件由MOSFET(金氧半场效晶体管)构成。作为由MOSFET构成的电力用半导体元件的例子，可例举出将MOSFET装入栅部的电力用半导体元件即绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。在这种由MOSFET构成的电力用半导体元件中，即使在构成逆变器部的元件中，也需要较大的设置空间，另外，发热量也较大，因此，通过将多个电力用半导体元件在与电动机的驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于驱动轴周围，从而能促进各电力用半导体元件的散热，并能将逆变器部形成得紧凑。
在本发明的逆变器一体型电动压缩机中，较为理想的是，上述电力用半导体元件配置成使端子部朝向上述驱动轴侧。通过将多个电力用半导体元件配置成放射状且将端子部配置成朝向驱动轴侧，能使端子部集合在驱动轴周围，因此，使电路配置的设计变得容易。
另外，在本发明的逆变器一体型电动压缩机中，较为理想的是，上述电力用半导体元件的平面形状形成为大致长方形，在彼此相邻的上述电力用半导体元件之间形成有平面形状呈扇形的间隙。这样，通过形成平面形状呈扇形、在驱动轴方向上具有厚度的间隙，从而能进一步促进电力用半导体元件的散热。
另外，在本发明的逆变器一体型电动压缩机中，较为理想的是，在上述间隙中形成有支承部，该支承部在层叠配置于供上述电力用半导体元件配置的电源设备配置部的状态下对控制基板进行支承，在该控制基板上装设有对上述电力用半导体元件进行控制的电子元器件。更具体而言，较为理想的是，在上述支承部上设有轴套部，在该轴套部中穿设有用于对上述控制基板进行固定的螺栓孔。从防止振动的观点出发而欲使用螺栓等对上述控制基板的多个部位进行固定时，则不能在设置螺栓孔的部位配置零件，因此，可能会使上述控制基板大型化。因此，通过在容易成为死角的上述间隙中形成开设有螺栓孔的轴套部，从而能在上述控制基板上高效地配置零件。特别地，由于上述间隙是沿着电力用半导体元件的排列呈放射状地分散形成的，因此，上述控制基板的螺栓固定状态不易产生偏差。
这种本发明的逆变器一体型电动压缩机可优选使用在车用空调装置中。即，本发明的逆变器一体型电动压缩机较容易满足耐热性、耐振动性、紧凑性这些设置于车辆的发电机的空调装置所要求的特性。
发明效果
根据本发明的逆变器一体型电动压缩机，电力用半导体元件在与电动机的驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于驱动轴周围，从而能抑制电力用半导体元件彼此的热干涉，并能实现逆变器部的小型化及压缩机整体的小型化。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的逆变器一体型电动压缩机的纵剖视图。
图2是表示图1的逆变器部的立体图。
图3表示构成图2的逆变器部的电源设备用基板，图3(A)是立体图，图3(B)是俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
图1表示本发明一实施方式的逆变器一体型电动压缩机1的整体。在图1中，压缩机构2由定涡盘3和动涡盘4构成。动涡盘4在被自转阻止机构阻止了自转的状态下，能相对于定涡盘3绕转。在压缩机外壳(中间外壳)6内装入内置有电动机7，利用电动机7驱动主轴8(转轴)旋转。通过配设在主轴8一端侧的偏心销9、与该偏心销9可自由旋转地卡合的偏心轴衬10，将主轴8的旋转运动变换成动涡盘4的绕转运动。在本实施方式中，作为被压缩流体而被吸入的制冷剂经由电动机7配置部而被引导至压缩机构2，在压缩机构2中压缩后的制冷剂经由排出孔13、排出室14而从压缩机外壳(后外壳)15被送至外部回路。
包括电动机7的驱动用电路的逆变器部21设于被压缩机外壳12(前外壳)围起的收容空间内，更详细而言，在压缩机外壳12上形成的将制冷剂吸入通路侧隔开的分隔壁22的外表面侧设有逆变器部21。逆变器部21通过贯穿分隔壁22安装的密封端子23(逆变器部21的输出端子)和导线对电动机7供电。另外，在密封端子23设置部处，将制冷剂吸入通路侧与逆变器部21的设置侧密封。这样，通过将逆变器部21设置在分隔壁22的外表面侧，从而能利用吸入制冷剂隔着分隔壁22对构成逆变器部21的电子元器件中的至少一部分进行冷却。
逆变器部21由作为电源设备配置部的电源设备用基板30、控制基板25等电子元器件构成，也可由与该逆变器21分体或一体设置的电容器等其它电子元器件构成。在图1中，电源设备用基板30配置于分隔壁22的逆变器侧表面，但也可不设置电源设备用基板30，而是使用分隔壁22的逆变器侧表面作为电源设备配置部。安装有逆变器部21的压缩机外壳12的向外部开口的开口侧被盖构件29覆盖成密封状态，从而使电动机驱动电路21得到盖构件29的保护。
图2是表示图1的逆变器部21的立体图。逆变器部21除了电源设备用基板30、控制基板25之外，还由噪声滤波器、HV连接器、LV连接器等构成。在控制基板上安装有多个电子元器件，能利用吸入制冷剂对构成逆变器部21的电子元器件中的至少一部分进行冷却。
图3表示构成图2的逆变器部21的电源设备用基板30，图3(A)是立体图，图3(B)是俯视图。电源设备用基板30配置成与主轴8正交。如图3(A)所示，在电源设备用基板30上，六个电力用半导体元件(电源设备)31呈放射状地配置于主轴8的周围，其端子部31a朝向主轴8侧。如图3(B)所示，电力用半导体元件31的主体部31b呈长方体状，在彼此相邻的电力用半导体元件31之间形成有扇形的间隙32。通过将这种间隙32设于电力用半导体元件31之间，从而能抑制相邻的电力用半导体元件31间的热干涉，进而能提高逆变器部21的散热性能。此外，通过在上表面侧排列有电力用半导体元件31的电源设备用基板30的下表面侧设置例如圆周状的吸入制冷剂通路，从而能对六个电力用半导体元件31发挥均等的冷却作用。
另外，在间隙32中设有用于将控制基板25固定于电源设备用基板30的轴套部33，在轴套部33的中心开有螺栓孔34。由于轴套部33设于间隙32，能使电源设备用基板30小型化，因此，能进一步减小逆变器部21的相对于主轴8的横截面积。
这样，能实现逆变器部21的散热性能的提高，并能使逆变器部小型化，因此，可实现突起部位较少的逆变器一体型电动压缩机。
工业上的可利用性
本发明的逆变器一体型电动压缩机实际上能适用于所有类型的压缩机，但尤其优选用作大多要装设在狭窄的空间内且电动机驱动电路容易受到来自发动机的散热等热影响的、装设于车辆的压缩机。
符号说明
1 逆变器一体型电动压缩机
2 压缩机构
3 定涡盘
4 动涡盘
6 压缩机外壳(中间外壳)
7 电动机
8 主轴
9 偏心销
10 偏心轴衬
12 压缩机外壳(前外壳)
13 排出孔
14 排出室
15 压缩机外壳(后外壳)
21 逆变器部
22 分隔壁
23 密封端子
25 控制基板
29 盖构件
30 电源设备用基板
31 电力用半导体元件(电源设备)
31a 端子部
31b 主体部
32 间隙
33 轴套部
34 螺栓孔

Claims (5)

1.一种逆变器一体型电动压缩机，内置有电动机，并具有设有包括逆变器的电动机驱动电路的基板，包括该基板的电子元器件固定于被压缩机外壳围起的收容空间内，其特征在于，
构成所述电动机驱动电路且平面形状形成为大致长方形的多个电力用半导体元件在与所述电动机的驱动轴交叉的平面内呈放射状地配置于所述驱动轴周围，
在彼此相邻的所述电力用半导体元件之间形成有平面形状呈扇形的间隙，
在所述间隙中形成有支承部，该支承部在层叠配置于电源设备配置部的状态下对控制基板进行支承，在该电源设备配置部上配置所述电力用半导体元件，在该控制基板上装设有对所述电力用半导体元件进行控制的电子元器件。
2.如权利要求1所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，
所述电力用半导体元件由MOSFET构成。
3.如权利要求1所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，
所述电力用半导体元件配置成使端子部朝向所述驱动轴侧。
4.如权利要求1所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，
在所述支承部上设有轴套部，在该轴套部中穿设有用于对所述控制基板进行固定的螺栓孔。
5.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，
所述逆变器一体型电动压缩机能在车用空调装置中使用。
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