CN104421154A - 电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够对电容器的电荷进行放电的电动压缩机。电动压缩机包括压缩部、使压缩部旋转的电动机、使电动机驱动的驱动电路、收纳压缩部以及电动机的壳体和收纳驱动电路的逆变器罩。通过壳体和逆变器罩来构成电动压缩机的外廓。驱动电路包括从电源线接受电力的逆变器电路、连接在电源线与接地线之间的电容器电路以及与电容器电路连接且对积蓄在电容器电路中的电荷进行放电的放电电路。电动压缩机还包括电容器罩，该电容器罩至少包围并收纳电容器电路和放电电路并且被配置于逆变器罩的内侧。

Description

电动压缩机

技术领域

本发明涉及电动压缩机，尤其涉及一体组装驱动电动机的驱动电路而构成的电动压缩机。

背景技术

近年来，作为搭载于混合动力汽车、电动汽车或者燃料电池汽车等车辆的压缩机，正在开发为了小型化而将驱动电动机的驱动电路一体化的电动压缩机。在这种电动压缩机中，逆变器单元被安装在内置有电动机和压缩机构的壳体中。

此处，在汽车等车辆与障碍物等碰撞而对电动压缩机施加较大力的这种情况下，收纳在逆变器单元内部的使电动机驱动的驱动电路会发生损伤，蓄积比较大的电荷的电容器有可能发生漏电。因此，公开了防止该漏电的技术。

例如，日本特开2010-148296号公报公开了一种在壳体内收纳压缩机构和驱动压缩机构的马达，在壳体的一部分具备控制马达驱动的逆变器的电动压缩机。该电动压缩机中，由安装于基板的至少一个电容器以及其它电部件构成的逆变器被收纳于固定在壳体的逆变器壳内。在该电动压缩机中，配置有相对于电容器隔开间隔对置的放电部件。

然而，在汽车与障碍物等相碰撞的情况下，考虑到各种碰撞形态，预测电动压缩机在哪个方向以及角度受到冲击较困难。因此，根据日本特开2010-148296号公报所公开的技术，根据碰撞形态的不同，有可能产生放电部件不适当地突入电容器、电容器的电荷未被放电或者至被放电为止花费时间等的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题点而完成的，一个方面的目的在于提供一种在冲击时能够可靠且迅速地对电容器的电荷进行放电的电动压缩机。

一个实施方式的电动压缩机具备压缩部；电动机，其使压缩部旋转；驱动电路，其使电动机驱动；壳体，其收纳压缩部以及电动机；以及逆变器罩，其收纳驱动电路，通过壳体和逆变器罩来构成电动压缩机的外廓，驱动电路包括：逆变器电路，其从电源线接受电力；电容器，其被连接在电源线与接地线之间；以及放电电路，其与电容器连接，并对被积蓄于电容器的电荷进行放电，电动压缩机还具备电容器罩，电容器罩至少包围并收纳电容器和放电电路，并且被配置于逆变器罩的内侧。

本发明的上述以及其它目的、特征、方面以及优点根据与添加的附图相关联地理解的与该发明有关的下面的详细说明变得清楚。

附图说明

图1是表示遵照本实施方式的电动压缩机的整体构成的示意图。

图2是驱动电动压缩机马达的驱动电路的电路图。

图3是表示逆变器单元的内部的层叠构造的图。

图4是图3的VI-VI部分的示意剖视图。

图5是图3的VI-VI部分的示意剖视图的其它例子。

图6A是用于说明形成于电路基板的折断线α的位置的图。

图6B是用于说明形成于电路基板的折断线α的位置的图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本实施方式。此外，图中同ー或者相当的部分标注同一附图标记，不重复其说明。

参照图1，对遵照本实施方式的电动压缩机的整体构成进行说明。如图1所示，电动压缩机110包括在具有有底筒状的铝制(金属材料制)的吸入壳体112接合盖状的铝制(金属材料制)的排放壳体111而形成的壳体、收纳在吸入壳体112中的压缩部115以及电动机116、和以与吸入壳体112一体化的方式安装的逆变器单元140。另外，电动压缩机110的外廓由壳体和逆变器单元140的逆变器罩144构成。

在吸入壳体112的周壁底部侧形成吸入端口(未图示)。在吸入端口连接外部制冷剂回路(未图示)。在排放壳体111的盖侧形成排放端口114。排放端口114与外部制冷剂回路连接。在吸入壳体112内收纳用于压缩制冷剂的压缩部115、和用于驱动压缩部115的电动机116。虽然未图示，但例如压缩部115构成为包括固定在吸入壳体112内的定涡旋、和与定涡旋对置配置的动涡旋。

定子(固定件)117被固定于吸入壳体112的内周面。定子117包括在吸入壳体112的内周面固定的定子芯117a和卷绕于定子芯117a的齿(未图示)的绕组117b。

另外，在吸入壳体112内，旋转轴119以插入到定子117内的状态下能够旋转地被支承，并且，在该旋转轴119上固定转子(旋转件)118。

逆变器单元140被安装于相对于吸入壳体112与排放壳体111相反的一侧的外面。逆变器单元140包括铝基部142、电路基板146、和逆变器罩144。

逆变器罩144覆盖电路基板146，保护电路基板146不受灰尘、湿气等的影响。逆变器罩144优选为了轻型化由树脂形成，更优选为了抑制从电路基板146产生的电磁噪声被放射至外部，逆变器罩144通过在树脂内部配置金属制的板来形成。逆变器罩144经由形成在铝基部142的底板161上的腿部156、158通过螺钉152、154彼此紧固地固定于吸入壳体112。在逆变器罩144形成有从外部供给直流电源电压的筒状的电源输入端口143。

电路基板146以电路基板146的安装面与旋转轴119的轴方向正交的方式被收纳在逆变器罩144与铝基部142之间的收纳空间中。在本实施方式中，压缩部115、电动机116以及逆变器单元140按这一顺序沿着旋转轴119的轴方向并列设置。

铝基部142通过使用螺钉152、154被旋装于吸入壳体112。铝基部142以及吸入壳体112均是热传导性良好的金属制的，并被紧贴。因此，铝基部142实现将逆变器单元140内部的热量传导至吸入壳体112并使逆变器单元140散热的作用。

电路基板146通过螺钉148、150以与底板161相分离的状态被固定于在铝基部142的底板161上形成的腿部160、162。在该分离的空间中收纳有安装于电路基板146的电动机116的驱动控制电路(逆变器电路)、和以下图2所示的形成滤波器电路的电磁绕组L1以及电容器电路4。

由逆变器单元140控制的电力被供给电动机116，由此转子118以及旋转轴119以受控制的转速旋转，压缩部115被该旋转驱动。通过驱动压缩部115，进行制冷剂从外部制冷剂回路经由吸入端口向吸入壳体112内的吸入、吸入到吸入壳体112内的制冷剂由压缩部115进行压缩、以及经过压缩的制冷剂经由排放端口114向外部制冷剂回路的排放。

参照图2，对驱动电动压缩机马达的驱动电路进行说明。如图2所示，驱动电路100包括电磁绕组L1以及电容器电路4、逆变器电路14、泄漏电阻电路6、内部电源电压产生部8、电阻电路10和控制电路30。

逆变器电路14包括U相臂15、V相臂16和W相臂17。U相臂15、V相臂16和W相臂17分别连接在正极母线PL与负极母线SL之间。

U相臂15包括串联连接在正极母线PL与负极母线SL之间的晶体管Q3、Q4、以及分别与晶体管Q3、Q4反并联连接的二极管D3、D4。晶体管Q3、Q4的连接节点与电动机116的定子的U相绕组的一端连接。

V相臂16包括串联连接在正极母线PL与负极母线SL之间的晶体管Q5、Q6、以及分别与晶体管Q5、Q6反并联连接的二极管D5、D6。晶体管Q5、Q6的连接节点与电动马达116的定子的V相绕组一端连接。

W相臂17包括串联连接在正极母线PL与负极母线SL之间的晶体管Q7、Q8、以及分别与晶体管Q7、Q8反并联连接的二极管D7、D8。晶体管Q7、Q8的连接节点与电动机116的定子的W相绕组的一端连接。

电动机116的定子的U相绕组、V相绕组、W相绕组各自的另一端与中性点连接。

此外，作为晶体管Q3～Q8，例如使用绝缘栅双极型晶体管、场效应型晶体管等半导体晶体管。

通过对晶体管Q3～Q8进行开关控制，从而三相交流电流从逆变器电路14输出至电动机116的定子绕组。

来自直流电源B的直流电压经由继电器RY1、RY2以及低通滤波电路2被供给逆变器电路14。

电磁绕组L1以及电容器电路4构成低通滤波电路2。低通滤波电路2抑制电压的高频分量从直流电源B通过逆变器电路14，并且抑制电压的高频分量从逆变器电路14通过直流电源B侧。所谓电压的高频分量是具有规定值以上的频率的电压分量。规定值是根据电磁绕组L1以及电容器电路4来决定的截止频率。

电磁绕组L1连接在直流电源B的正电极与正极母线PL之间。电容器电路4连接在正极母线PL与负极母线SL之间。

电容器电路4包括串联连接在正极母线PL与负极母线SL之间的电容器C1、C2。

泄漏电阻电路6是为了抑制电容器C1、C2的电压分担偏差而设置的。泄漏电阻电路6包括串联连接在正极母线PL与负极母线SL之间的电阻R2、R3以及齐纳二极管D1。电阻R2、R3的连接节点与电容器C1、C2的连接节点连接。

内部电源电压产生部8产生在控制电路30中所使用的内部电源电压。电阻电路10通过串联连接在正极母线PL与负极母线SL之间的电阻元件对电压进行分压，降低为控制电路30可监视的电压，并向控制电路30输出分压电压。

电流传感器24对在负极母线SL中流动的电流进行检测。在负极母线SL中流动的电流25是叠加了W相电流、V相电流以及U相电流的电流。W相电流是在W相绕组中流动的电流。V相电流是在V相绕组中流动的电流。U相电流是在U相绕组中流动的电流。

控制电路30包括CPU(Central Processing Unit)等，执行对电动机116的驱动进行控制的计算机程序。

此外，本实施方式的直流电源B也可以是除了电动机116之外还向行驶用三相电动机供给电力的直流电源。行驶用三相电动机进行驱动混合动力汽车、电动汽车的驱动轮的牵引运转、通过驱动轮的旋转力进行发电的再生运转。

参照图3，对逆变器单元140内部的层叠构造进行说明。如图3所示，逆变器罩144为了保护固定在铝基部142上的电路基板146而覆盖电路基板146。在电路基板146中焊接安装构成滤波电路2的电磁绕组L1以及电容器电路4各自的导线。

铝基部142包括底板161、以及设置于底板161的腿部156、158、160、162。在腿部160、162通过螺钉148、150安装电路基板146。在腿部156、158通过螺钉(未图示)安装逆变器罩144。

在铝基部142的底板161形成有沿着电磁绕组L1的形状的凹陷、以及沿着用于收纳电容器电路4的电容器罩201的形状的凹陷。通过这样在铝基部142设置凹陷，能够使电磁绕组L1、电容器电路4紧贴铝基部142。因此，能够使由滤波电路2产生的热量从铝基部142向壳体散热。

电容器罩201收纳电容器电路4以及图4所后述的放电电路。具体而言，电容器罩201是用于保护这些电部件不受外力影响的保护壳，具有比由图1所示的由吸入壳体112和排放壳体111形成的壳体以及逆变器罩144的破坏强度高的破坏强度。例如，电容器罩201由铁制材料构成。

参照图4，对图3的VI-VI部分的示意剖面进行说明。如图4所示，电容器罩201收纳电容器电路4、和安装有对积蓄于电容器电路4的电荷进行放电的放电电路的电路基板202。例如，放电电路在图2中，是与电容器电路4以及逆变器电路14并联连接的泄漏电阻电路6。此外，在图4中，电容器电路4的下侧与铝基部142紧贴，未被电容器罩201包围但电容器罩201也可以以包围电容器电路4下侧的方式形成。

另外，为了确保电路基板202以及电容器电路4与电容器罩201之间的绝缘性，这些电路以与电容器罩201的表面分离的状态被固定。或者，也可以在电容器罩201的表面粘合用于确保绝缘性的绝缘片。

此外，电容器罩201至少包围电容器电路4以及放电电路即可，例如，除了电容器电路4以及放电电路之外，也可以还包围构成滤波电路2的电磁绕组L1。

安装逆变器电路14的电路基板146被配置于电容器罩201的外侧。逆变器罩144被形成为覆盖安装有逆变器电路14的电路基板。即、逆变器罩144收纳图2所示的驱动电路100。

电路基板202以及电路基板146经由被焊接的汇流条205相互电连接。另外，电路基板202以及电容器电路4经由被焊接的汇流条203相互电连接。此外，电路基板202以及电路基板146经由汇流条205相互电连接，电路基板202以及电容器电路4经由汇流条203相互电连接，但电路基板202以及电路基板146、电路基板202以及电容器电路4也可以分别经由导线相互电连接。

此处，在搭载遵照本实施方式的电动压缩机110的车辆与障碍物等碰撞的情况下，对逆变器单元140例如图4中的箭头方向施加碰撞载荷。由此即使在逆变器罩144发生变形或者被破坏的情况下，也会由于电容器罩201与逆变器罩144相比破坏强度较高，所以能够防止电路基板202以及电容器电路4的损伤。另外，优选电容器罩201被安装在铝基部142上，电容器罩201与逆变器罩144相互分离配置。由此，能够进一步减小对收纳在电容器罩201中的电容器电路4以及电路基板202的冲击。

另外，碰撞时，图2所示的继电器RYl、RY2接受来自搭载于车辆的碰撞传感器(未图示)的碰撞检测信号来动作，由此来自直流电源B的电力不会被供给给驱动电路100。此时，由于是在电容器C1、C2(以下统称为“电容器C”。)积蓄比较大的电荷的状态，所以从安全性的观点来看，需要对电容器C进行放电，直至电容器C的施加电压在基准时间内(例如，5秒以内)变为所希望的电压(例如60V)为止。此外，碰撞传感器例如是利用于车辆的安全气囊的工作等的传感器。

在遵照本实施方式的电动压缩机110中，即使在这样的碰撞时，电路基板202以及电容器电路4也不会损伤地残存，所以与通常状态(不是碰撞时的状态)同样地能够通过设置在电路基板202的放电电路来使电容器C的电荷可靠地自己放电。

此外，对于放电电路，作为具体例是泄漏电阻电路6，但也可以是根据电容器C的容量，还包括内部电源电压产生部8以及电阻电路10的情况。具体而言，在电容器C具有比较小的容量的情况下(例如，电容器C为滤波电容器的情况下)，直至电容器C的施加电压变为所希望的电压为止是比较短的放电时间，所以泄漏电阻电路6作为放电电路被安装于电路基板202。另一方面，在电容器C具有比较大的容量的情况下(例如，电容器C是电解电容器的情况下)，直至电容器C的外加电压变为所希望的电压为止需要比较长的放电时间，所以泄漏电阻电路6、内部电源电压产生部8、以及电阻电路10作为放电电路被安装于电路基板202。

但是，内部电源电压产生部8使控制电路30中的内部电源电压产生，电阻电路需要对控制电路30输出分压电压，所以也存在在电路设计方面，在与安装控制电路30的电路基板146不同的电路基板202安装内部电源电压产生部8以及电阻电路10较困难的情况。

因此，在具有比较大的容量的电容器C中，缩短放电时间的情况下，可以在电路基板202安装用于调整放电时间的放电电阻。例如，放电电阻在图2所示的电路图中，在泄漏电阻电路6以及内部电源电压产生部128之间且与泄漏电阻电路6并联连接。

由此，在电路设计方面，能够使用容易安装于电路基板202的泄漏电阻电路6以及放电电阻，来缩短电容器C的放电时间。放电电阻5的电阻值根据所希望的放电时间来决定。此外，放电电阻也可以是电阻值能够调整的可变电阻。

(变形例)

如上述，在车辆与障碍物等相碰撞的情况下，继电器RY1、RY2接受来自碰撞传感器(未图示)的信号来工作，从直流电源B向驱动电路100的电力被切断。然而，在向驱动电路100的电源线PL是从搭载于车辆的PCU(Power Control Unit：动力控制单元)等其它电部件分支而进入的情况下，即使继电器RY1、RY2工作，PCU和驱动电路100也成为电连接的状态。因此，残存在PCU的电荷有可能经由电源线PL流入驱动电路100。这成为阻碍电容器C放电的重要因素，所以优选在碰撞时，驱动电路100也与PCU等其它电气部件电绝缘。

参照图5，对图3的VI-VI部分的示意剖面的其它例子进行说明。图5所示的逆变器单元140的构成在逆变器罩144设置有突起部207A、207B这一点、以及在电路基板146形成有折断线α这一点与图4所示的逆变器单元140的构成不同，其它的构成相同。参照图6A以及图6B，对形成于电路基板146的折断线α的位置进行说明。具体而言，参照图6A，使用驱动电动压缩机马达的驱动电路的电路图，通过折断线α被电切断的位置进行说明。参照图6B，对通过电路基板146中的折断线α被折断的位置进行说明。

参照图5、图6A以及图6B，在电路基板146中，在直流电源B的电压输入区域230与焊接向电路基板202的汇流条205的区域210之间形成有折断线α。在逆变器罩144中突起部207A、207B被配置在与折断线α对置的位置。突起部207A、207B以朝向电路基板146突出的方式形成。突起部207A、207B由与逆变器罩144的材料相同的材料一体形成。此外，突起部207A、207B也可以由与逆变器罩144不同的材料构成。

此处，若车辆与障碍物相碰撞时等如图5所示施加碰撞载荷，则突起部207A、207B被向下侧按压而与电路基板146接触，在折断线α附近受到应力，所以以折断线α为起点将电路基板146切断。电路基板146被铝基部142的区域A或者电容器罩201的区域B支承。由此，施加到电路基板146的应力被承接，电路基板146沿着折断线α可靠地被切断。折断线α例如是部分具有连接的点孔线状的折断线，是能够依次折断连接部分的折断线。此外，折断线α可以不是点孔线状，也可以是槽状的。

并且，参照图6A以及图6B，电路基板146被分离为电压输入区域230以及区域210，在折断线α被断裂。因此，电容器电路4和电压输入区域230相互被电切断。由此，在碰撞时，驱动电路100与PCU的电连接被切断，所以能够防止电荷从PCU流入电容器C。此外，折断线α的位置并不限于图6B所示的位置，只要是电路基板146被分离为电压输入区域230以及区域210这样的位置25即可。

最后，再次参照各图对本实施方式进行总结。参照图1，本实施方式的电动压缩机110具备压缩部115、使压缩部115旋转的电动机116、使电动机116驱动的驱动电路100、收纳压缩部115以及电动机116的壳体(吸入壳体112)、和收纳驱动电路100的逆变器罩144。通过壳体和逆变器罩144来构成电动压缩机110的外廓。参照图1、图2，驱动电路100包括从电源线PL接受电力的逆变器电路14、连接在电源线PL与接地线SL之间的电容器电路4、和与电容器电路4连接且对被积蓄于电容器电路4的电荷进行放电的放电电路。参照图3、图4，电动压缩机110还具备电容器罩201，该电容器罩201至少包围并收纳电容器电路4和放电电路并且被配置于逆变器罩144的内侧。

根据上述构成，即使在车辆与障碍物相碰撞的情况下，也能够与其碰撞形态无关地，防止电动压缩机110所包含的电容器电路4以及放电电路的损伤。因此，能够可靠地且迅速地对电容器的电荷进行放电。

优选，吸入壳体112是金属制的，电容器罩201具备比吸入壳体112的破坏强度高的破坏强度。

根据上述构成，由于电容器罩201具有比壳体高的破坏强度，所以即使壳体受到破坏这样的碰撞载荷的情况下，也能够防止电容器电路4以及放电电路的损伤。

参照图4优选，电容器罩201和逆变器罩144相互分离地配置。

根据上述构成，由于逆变器罩144与电容器罩201相互不接触，所以能够减小施加给收纳在电容器罩201中的电容器电路4以及放电电路的冲击。因此，能够进一步防止由电容器电路4以及放电电路的冲击所造成的损伤。

参照图4优选，电动压缩机110还具备设置有逆变器电路14的电路基板146、和设置放电电路且经由汇流条205与电路基板146电连接的电路基板202。电容器罩201构成为收纳电路基板202、经由汇流条203与电路基板202电连接的电容器电路104。

根据上述构成，由于在与设置逆变器电路14的电路基板146不同的其它电路基板202中设置放电电路，所以能够容易地将放电电路以及电容器电路4收纳于电容器罩201。

参照图2、图5、图6A以及图6B优选，从直流电源B对电源线PL赋予直流电压。在电路基板146中，在将直流电压导入电路基板146的电压输入区域230与连接汇流条205的区域210直接形成有折断线α。逆变器罩144包括在与形成于电路基板146的折断线α对置位置处配置的突起部207A、207B。

根据上述构成，在车辆碰撞时，驱动电路100与PCU等其它电部件电切断，所以能够可靠地进行电容器的放电。

参照图5优选，突起部207A、207B与逆变器罩144一体形成。

根据上述构成，由于突起部207A、207B与逆变器罩144一体形成，所以无需另行设置在逆变器罩144中形成突起部207A、207B的工序。

优选，电容器罩201由铁制的材料构成。

根据上述构成，由于电容器罩201具有较高的破坏强度，所以能够承受更大的碰撞载荷，并能够防止电容器电路4以及放电电路的损伤。

优选，放电电路包括泄漏电阻电路6。

根据上述构成，由于利用泄漏电阻电路6作为放电电路，所以电路设计变得容易。

优选，放电电路还包括放电电阻，该放电电阻与泄漏电阻电路6并联连接并调整电容器电路4的放电时间。

根据上述构成，作为放电电路，还设置能够调整放电时间的放电电阻，由此即使是电容器的容量比较大的情况下，也能够缩短放电时间。

对本发明的实施方式进行了说明，应该认为本次公开的实施方式是在全部的方面是例示，并没有限制。意味着本发明的范围由权利要求书表示，包括与权利要求书均等的意思以及范围内的全部变更。

Claims (9)

1.一种电动压缩机，其特征在于，具备：

压缩部；

电动机，其使所述压缩部进行旋转；

驱动电路，其使所述电动机驱动；

壳体，其收纳所述压缩部以及所述电动机；以及

逆变器罩，其收纳所述驱动电路，

通过所述壳体和所述逆变器罩来构成所述电动压缩机的外廓，

所述驱动电路包括：

逆变器电路，其从电源线接受电力；

电容器，其被连接在所述电源线与接地线之间；以及

放电电路，其与所述电容器连接并对被积蓄于所述电容器的电荷进行放电，

所述电动压缩机还具备电容器罩，所述电容器罩至少包围并收纳所述电容器和所述放电电路，并且被配置于所述逆变器罩的内侧。

2.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，

所述壳体是金属制的，

所述电容器罩具有比所述壳体的破坏强度高的破坏强度。

3.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，

所述电容器罩和所述逆变器罩相互分离地配置。

4.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，还具备：

第1电路基板，其设有所述逆变器电路；以及

第2电路基板，其设有所述放电电路，并经由第1连接部件与所述第1电路基板电连接，

所述电容器罩被构成为收纳所述第2电路基板和经由第2连接部件与所述第2电路基板电连接的所述电容器。

5.根据权利要求4所述的电动压缩机，其特征在于，

从直流电源对所述电源线赋予直流电压，

所述第1电路基板中，在将所述直流电压导入所述第1电路基板的电压输入区域与连接所述第1连接部件的区域之间形成有折断线，

所述逆变器罩包括突起部，所述突起部被配置在与形成于所述第1电路基板的所述折断线对置的位置。

6.根据权利要求5所述的电动压缩机，其特征在于，

所述突起部与所述逆变器罩一体形成。

7.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，

所述电容器罩由铁制的材料构成。

8.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，

所述放电电路包括泄漏电阻。

9.根据权利要求8所述的电动压缩机，其特征在于，

所述放电电路还包括放电电阻，所述放电电阻与所述泄漏电阻并联连接来调整所述电容器的放电时间。