CN103119842A

CN103119842A - 电动压缩机

Info

Publication number: CN103119842A
Application number: CN2011800461483A
Authority: CN
Inventors: 中神孝志; 鹰繁贵之; 上谷洋行; 中野浩儿
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Systems Corp
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: EP2648327B1; EP2648327A4; CN103119842B; JP5766431B2; US10253763B2; EP2648327A1; JP2012120279A; US20130224050A1; WO2012073423A1

Abstract

本发明提供一种在构成逆变装置的要素的一部分发生故障时能够减少必要的成本的电动压缩机。将电源基板组件（50）在逆变器收容室（13）内可装卸地固定在壳主体（10）上，将控制基板组件（70）以及滤波电路组件（90）可装卸地固定在盖（30）上。因此，当从壳主体（10）卸下盖（30）时，能够使电源基板组件（50）、控制基板组件（70）以及滤波电路组件（90）各自独立地从壳主体（10）或盖（30）上卸下，也能够使新的电源基板组件（50）、控制基板组件（70）以及滤波电路组件（90）各自独立地安装到壳主体（10）或盖（30）上。

Description

电动压缩机

技术领域

本发明涉及一种电动压缩机，特别是关于一种在压缩机的壳内组装有对电动马达的驱动进行控制的逆变装置的电动压缩机。

背景技术

电动压缩机一般包括对压缩机构部进行驱动的电动马达，并且还包括控制以及驱动该电动马达的逆变装置。作为该电动压缩机，已知有逆变装置组装在电动压缩机的壳内的逆变装置一体式的装置。已知有这样的例子，为了将逆变装置固定在壳内，在容纳逆变装置的区域内充填并封入凝胶。然而，在该例中，由于通过被封入的凝胶来将逆变装置固定到电动压缩机的壳等上，因而存在不能将逆变装置从电动压缩机上卸下，或不容易卸下的问题。因此，即使在只有逆变装置发生故障这样的情况下，也需要更换整个电动压缩机而不只是更换逆变装置。

因此，在专利文献1中，逆变组件包括：具有包含开关元件的电路的基板（a）、至少包含电容器或线圈其中之一的部件（b）、支撑基板以及部件的底座（c）。而且，专利文献1中提出，将该逆变组件可装卸地固定在壳的逆变器收容室内。

【现有技术文献】

专利文献1：日本专利公开2007-263061号公报

发明内容

【发明要解决的技术问题】

根据专利文献1，由于电动压缩机的壳和逆变组件都是可装卸地被固定，因而从电动压缩机上能够容易地卸下逆变组件。

但专利文献1的逆变组件是以将基板（a）、部件（b）、底座（c）作为一个整体为前提的。因此，由于在基板（a）和部件（b）之间、底座（c）和部件（b）之间是进行焊接或粘结固定，因而要分开基板（a）和部件（b）或分开底座（c）和部件（b）是不容易的。

在此，构成逆变组件的：开关元件、CPU等的控制电路（包含软件）、滤波部，它们各自的故障模式不同，绝大多数情况下只是它们中的一部分发生故障。在该情况下，根据专利文献1的方案，需要将还包含正常部分的整个逆变组件更换为新的。因此，应对故障的成本将变高。

本发明是基于这种问题而完成的，其目的在于，提供一种能够降低当构成逆变装置的要素的一部分发生故障时的必要成本的电动压缩机。

【解决问题的技术手段】

逆变装置按其功能能够区分为以下部分：安装有由IGBT等的半导体开关元件构成的开关电路，并将直流电转换成三相交流电再施加到电动马达的部分（电源部）；安装有由CPU等的在低电压下动作的元件构成的控制通信电路，并对施加到电动马达的交流电进行控制的部分（控制部）；包含设在电源线上抑制噪声用的共模线圈、常模线圈和平滑电容器，并抑制逆变装置的噪声的部分（滤波部）。

在此完成的本发明，在包括壳主体、逆变装置、设在壳主体上的逆变器收容室、和盖的电动压缩机中，逆变装置由以下部分构成：将直流电转换成三相交流电再施加到电动马达的电源部、对施加到电动马达的交流电进行控制的控制部、至少包含电容器或线圈其中之一并抑制逆变装置的噪声的滤波部。而且，电源部、控制部以及滤波部中至少一个在逆变器收容室内可装卸地固定在壳主体上，其它的至少有一个可装卸地固定在盖上。

根据本发明的电动压缩机，电源部、控制部以及滤波部中至少一个在逆变器收容室内可装卸地固定在壳主体上，其它的至少有一个可装卸地固定在盖上。因此，当从壳主体卸下盖时，能够使电源部、控制部以及滤波部各自独立地从壳主体或盖上卸下，也能够使新的电源部、控制部以及滤波部各自独立地安装到壳主体或盖上。

在此，本发明中的壳主体容纳压缩机构部以及对压缩机构部进行驱动的电动马达。

逆变装置将直流电转换成三相交流电并提供给电动马达，同时控制电动马达的转速。

逆变器收容室设在壳主体上并具有开口部，并容纳逆变装置。此处所说的容纳不是必须容纳整个逆变装置，也包含部分地从该逆变器收容室露出的情况。

盖盖住逆变器收容室的开口部。该盖可以相对壳主体装卸。

在本发明的电动压缩机中，电源部与控制部、以及电源部与滤波部优选通过连接器进行连接。

不需要特别的操作，电源部与控制部、以及电源部与滤波部之间的电连接能够可靠地实现。

在本发明的电动压缩机中，电源部优选可装卸地固定在壳主体上。

其目的在于，利用在壳主体内流动的冷媒来促进伴随动作产生的发热量多的电源部的冷却。

在本发明的电动压缩机中，滤波部优选通过粘接剂固定在盖上。

其目的在于，通过将滤波部处的发热通过粘接剂传递到盖上，以此促进滤波部的冷却。

在本发明的电动压缩机中，被模块化的电源部和控制部优选可装卸地固定在壳主体上，滤波部优选固定到盖上。

由于将电气系统的部件（电源部、控制部）集中到一起进行处理，该模块化的装配能够只在电气系统的生产线上进行。

【发明的效果】

根据本发明，当发生故障更换部件时，在电源部、控制部、滤波部中，由于能够只更换发生故障的部分，因而能够压低应对故障的成本。

又，根据本发明，具有如下效果：容易确定发生故障的部分；在各部分的规格发生变更的情况下，能够只更换规格已改良的部分；由于不直接接触除更换部分之外的部分，因而减小了由于操作或者由于静电或碰撞等而使其它基板受到损坏的风险。

附图说明

图1是示出本实施方式中的电动压缩机的立体分解图。

图2是示出安装有电源基板组件的壳主体的立体图。

图3是从背面侧示出安装有控制基板组件以及滤波电路组件的逆变器盖的立体图。

图4是示出在本实施方式中，由粘接剂将滤波电路组件固定到盖上的示例的示意图。

图5是示出在本实施方式中，使电源基板组件和控制基板组件一体化并模块化的示例的示意图。

具体实施方式

下面，基于说明书附图所示的实施方式对该发明进行详细说明。

如图1～图3所示，本实施方式中的逆变装置一体式的电动压缩机（以下，仅称压缩机）1包括：壳主体10、盖住壳主体10的逆变器收容室13的开口的盖30、固定在壳主体10的逆变器收容室13内的电源基板组件50、固定在盖30的收容室33内的控制基板组件70、固定在盖30的收容室33内的滤波电路组件90。逆变装置40包括：电源基板组件50、控制基板组件70、滤波电路组件90。

<壳主体10>

构成压缩机1的外壳的壳主体10包括，容纳有省略图示的电动马达的马达壳部11和容纳有省略图示的压缩机构的压缩机构壳部12。壳主体10由铝压铸件制成，马达壳部11以及压缩机构壳部12有时是一体形成的，有时是先分别单个制造再由螺栓等进行一体化。

被容纳且设置在壳主体10内的省略图示的电动马达以及压缩机，通过马达轴进行联结，通过电动马达的转动来驱动压缩机。在马达壳部11上设有吸入口18，从该吸入口吸入到马达壳部11的低压冷媒气体，绕电动马达流动之后，被吸进压缩机构并被压缩。通过压缩机构压缩后的高温高压的冷媒气体，被排出到压缩机构壳部12内之后，从压缩机构壳部12上所设的排出口（省略图示）排出到在外部的制冷循环中。

在马达壳部11的上部设有逆变器收容室13。逆变器收容室13具有上表面敞开的由规定高度的侧壁14所围成的盒状结构。在逆变器收容室13的内部配置有与容纳在马达壳部11内的电动马达电连接的马达端子15。又，在逆变器收容室13的底部形成有保持电源基板组件50的保持面16。又，在逆变器收容室13内设有滤波器收容室17，其作为当盖30安装到壳主体10上时容纳一部分的构成滤波电路组件90的平滑电容器91以及线圈92的空间。

<盖30>

盖30是包括顶板31和从顶板31的周边垂下的侧壁32的箱形构件，由顶板31和侧壁32所围成的空间来形成收容室33。在该收容室33内，形成有用于固定控制基板组件70以及滤波电路组件90的凸起和螺栓孔（省略图示）。

盖30以顶板31的收容室33位于下侧的状态固定到马达壳部11上，以盖住逆变器收容室13的开口。此时，使逆变器收容室13的侧壁14的顶端面与侧壁32的顶端面对接，以此来相对壳主体10定位盖30。在对接面间夹入填料，以此来确保壳主体10内部的密封状态。另外，盖30也与壳主体10一样是通过铝压铸件制造的。

<电源基板组件50>

从外部的高压电源（图中未示出）提供例如300V高电压到电源基板组件50。电源基板组件50包括电源基板51，其在背面侧安装有由多个IGBT构成的开关元件52且在表面侧安装有电流和电压检测电路53。在后述的控制基板组件70上设有用于控制该开关元件52的动作的CPU73。当来自CPU73的控制信号传递到电源基板51并输入到开关元件52时，开关元件52动作。由此，从高压电源提供的高电压变成3相交流，并施加到电动压缩机1的电动马达上来转动驱动电动马达。

在电源基板51的背面侧与电源基板51隔着规定的间隔配置有散热板54。散热板54的表面侧与开关元件52相接触。以电源基板组件50安装在壳主体10的逆变器收容室13的规定位置的状态，散热板54的背面侧与保持面16相接触。这样，在开关元件52上产生的热通过散热板54传递到壳主体10上，通过壳主体10内流动的冷媒来促进开关元件52的冷却。

在电源基板51的表面侧安装有连接马达用的连接器55。电源基板51与电动马达通过连接器55以及马达端子15连接。而且，由开关元件52动作而生成的3相交流电通过连接器55以及马达端子15施加到电动压缩机1的电动马达上。

又，在电源基板51表面侧安装有连接控制基板用的连接器56。电源基板51与控制基板组件70通过连接器56以及连接器72连接。连接器72设在控制基板组件70上。当来自控制基板组件70的控制信号通过连接器56以及连接器72传递到电源基板51，并输入到开关元件52时，开关元件52动作。

进一步地，在电源基板51的表面侧安装有连接滤波电路用的连接器57。电源基板51与滤波电路组件90通过连接器57以及连接器94连接。从高压电源提供的直流电压由滤波电路组件90平滑化之后，通过连接器57以及连接器94被提供到开关元件52。

在电源基板组件50中，开关元件52、电流和电压检测电路53等通过焊接预先固定到电源基板51上，并在该单元被操作。

<控制基板组件70>

控制基板组件70具有控制电源基板组件50的开关元件52的动作的功能。控制基板组件70包括：背面侧安装有连接器72且表面侧安装有CPU73的控制基板71。在控制基板71的表面侧上，另外还安装有进行与电源基板组件50的通信的接口电路74、电源电路75等的电子部件。

在控制基板组件70中，连接器72、CPU73等通过焊接预先固定到控制基板71上，并在该单元被操作。

<滤波电路组件90>

滤波电路组件90为了平滑从高压电源提供的直流电压并将其提供到电源基板组件50，包括平滑电容器91以及线圈92。被输入到省略图示的P-N端子的直流电，经平滑电容器91被输入到电源基板51的开关元件52，该期间内通过线圈92和平滑电容器91降低产生的共模噪声和电流纹波。

平滑电容器91是由树脂对薄型化的陶瓷系电容器材料或薄膜系电容器材料进行成型而形成的。线圈92也一样，是由树脂对线圈材料进行成型而形成的。

滤波电路组件90包括汇流条93。平滑电容器91和线圈92安装在汇流条93上，从而被电连接，并被保持于汇流条93。在汇流条93的背面侧安装有连接器94。汇流条93是由树脂对具有导电性的制芯材料进行成型而形成的，在除需要导通的部分之外确保绝缘。

在滤波电路组件90中，平滑电容器91、线圈92等预先安装在汇流条93上，并在该单元对其进行操作。

另外，线圈92，通常采用与平滑电容器91一起进行开关噪声控制或降低电流纹波的电感线圈，但除此之外，也可以采用用于降低共模噪声的共模线圈。

<电源基板组件50等的安装>

另外，在根据本实施方式的压缩机1中，逆变装置40包括：电源基板组件50、控制基板组件70以及滤波电路组件90这三个组件。

如图2所示，电源基板组件50被容纳在逆变器收容室13内，使用螺栓等连接构件被可装卸地固定到壳主体10上。通过这种结构，电源基板组件50的散热板54与面向逆变器收容室13的保持面16紧贴。又，在电源基板组件50被安装在壳主体10的规定位置上的状态下，连接器55与马达端子15连接。该接合通过连接器55和马达端子15的嵌合实现，且不需要焊接、螺栓连接等操作。

另一方面，如图3所示，控制基板组件70被容纳在收容室33内的预先确定的位置上，通过使用螺栓等的连接件来可装卸地被固定在盖30上。同样，滤波电路组件90可装卸地被固定在盖30上。

如上所述，构成逆变装置40的电源基板组件50、控制基板组件70以及滤波电路组件90各自独立地可装卸地被固定在壳主体10或盖30上。

将固定有控制基板组件70以及滤波电路组件90的盖30定位到覆盖逆变器收容室13的上部开口的规定位置之后，通过螺栓等固定到壳主体10上，以此构成压缩机1。这样，连接起电源基板组件50的连接器55和控制基板组件70的连接器72、以及电源基板组件50的连接器56和滤波电路组件90的连接器94。由于该连接是在连接器之间进行的，因而不需要除向着壳主体10按压已被定位的盖30之外的连接操作。又，在从壳主体10上拆除盖30时，能够不需要特别的操作而解除连接器之间的连接。

在上面已说明的压缩机1中，构成逆变装置40的电源基板组件50、控制基板组件70以及滤波电路组件90各自可被独立装卸地固定在壳主体10或盖30上。因此，当电源基板组件50、控制基板组件70以及滤波电路组件90中任一个发生故障时，由于从壳主体10上卸下盖30之后，能够只将发生故障的组件更换为新的组件，因而应对发生故障的情形能以低成本完成。

又，由于电源基板组件50、控制基板组件70以及滤波电路组件90各自独立，进而具有下面的效果。

首先，容易确定发生故障的组件。例如，将具有正常的功能的电源基板组件50和控制基板组件70与以往一直使用的滤波电路组件90相组合，以此来构成逆变装置40并确认动作，若动作有异常则能够确定是一直使用的滤波电路组件90有故障。

然后，在各组件的规格有变更的情况下，能够只更换改良了规格的组件。例如，在滤波电路组件90的电流容量增加的情况下，能够只更换滤波电路组件90。这种规格的变更对于电源基板组件50以及控制基板组件70也同样适用。

进一步地，由于电源基板组件50被固定壳主体10上，且控制基板组件70以及滤波电路组件90被固定在盖30上，因而在更换电源基板组件50的情况下，进行更换的操作者能够不直接接触控制基板组件70以及滤波电路组件90来更换电源基板组件50。更换操作时由于人手的接触会产生静电，或随着操作进行有发生碰撞并损坏电源基板组件50的风险。但是，由于不直接接触控制基板组件70以及滤波电路组件90，能够避免破坏的风险。同样，能够不直接接触电源基板组件50地更换被固定在盖30上的控制基板组件70或滤波电路组件90。

上面，说明了本发明中压缩机1，但本发明并不仅限于此，能够进行下面的（1）～（2）所示的变更。

（1）被可装卸地固定到壳主体10以及盖30上的组件的类型是任意的。即，本发明包含，将电源基板组件50、控制基板组件70以及滤波电路组件90中至少一个组件固定到壳主体10或盖30上的方案。例如，既能够将控制基板组件70或滤波电路组件90固定到壳主体10上，也能够将电源基板组件50固定到盖30上。

（2）不一定需要相对盖30可装卸地固定组件。

例如，如图4所示，控制基板组件70如上面所说明的那样通过螺栓等的连接件来可装卸地固定到盖30上，另一方面，滤波电路组件90通过粘接剂S来固定到盖30上。在该情况下，滤波电路组件90虽然相对盖30不是可装卸的，但在更换滤波电路组件90情况下，准备好固定有滤波电路组件90的盖30，连同盖30一起更换。

根据该实施方式，由于滤波电路组件90产生的热通过粘接剂S传递到盖30上，相比滤波电路组件90周围有空隙的情况，能够增大冷却效果。

另外，在图4中，给与图1～图3中相同的构成要素附上相同的符号。图5也一样。

（3）能够使两个组件一体化后形成模件。

例如，如图5所示，通过螺栓连结电源基板组件50和控制基板组件70并进行模块化后，可装卸地固定到壳主体10上。通过这种结构，由于能将电气系统的部件（电源基板组件50、控制基板组件70）集中到一起进行处理，用于模块化的装配能够在电气系统的专用线上进行。另一方面，若将滤波电路组件90可装卸地固定到盖30上，该装配能够在机械系统的专用线上进行。即，根据该实施方式，有能够将电气系统的装配线和机械系统的装配线完全分开的优点。

除此之外，只要不脱离本发明的主旨，能够对由上面所述的实施方式所列举的结构进行取舍选择，适当变更或组合为其它的结构。

【符号说明】

1…电动压缩机

10…壳主体，13…逆变器收容室，15…马达端子，17…滤波器收容室

30…盖，33…收容室，40…逆变装置

50…电源基板组件，51…电源基板，52…开关元件

55，56，57，72，94…连接器

70…控制基板组件，71…控制基板，73…CPU

90…滤波电路组件，91…平滑电容器

Claims

1.一种电动压缩机，其特征在于，具有：

壳主体，其容纳压缩机构部和驱动所述压缩机构部的电动马达；

逆变装置，其将直流电转换成多相交流电提供给所述电动马达，并控制电动马达的转速；

逆变器收容室，其设在所述壳主体上并具有开口部，并容纳所述逆变装置；

盖，其盖住所述开口部并可以从所述壳主体装卸，

所述逆变装置包括：

电源部，其将直流电转换成三相交流电并施加到所述电动马达；

控制部，其对施加到所述电动马达的交流电进行控制；

滤波部，其包含电容器或线圈中至少一个，并抑制所述逆变装置的噪声，

所述电源部、所述控制部和所述滤波部中至少一个在所述逆变器收容室内被可装卸地固定在所述壳主体上，其它的至少有一个被可装卸地固定在所述盖上。

2.如权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，

所述电源部和所述控制部、以及所述电源部和所述滤波部，通过连接器连接。

3.如权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，

所述电源部被可装卸地固定在所述壳主体上。

4.如权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，

所述滤波部通过粘接剂被固定在所述盖上。

5.如权利要求2所述的电动压缩机，其特征在于，

所述滤波部通过粘接剂被固定在所述盖上。

6.如权利要求3所述的电动压缩机，其特征在于，

所述滤波部通过粘接剂被固定在所述盖上。

7.如权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，

被模块化的所述电源部和所述控制部，被可装卸地固定在所述壳主体上，所述滤波部被固定在所述盖上。

8.如权利要求2所述的电动压缩机，其特征在于，

9.如权利要求3所述的电动压缩机，其特征在于，

10.如权利要求4所述的电动压缩机，其特征在于，

被模块化的所述电源部和所述控制部，被可装卸地固定到所述壳主体上，所述滤波部被固定到所述盖上。