CN105658959A - 电动压缩机 - Google Patents

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Abstract

在逆变器一体型电动压缩机中，确保对于IGBT等的功率开关的冷却性能，并抑制外壳的直径方向的体积增大。外壳(2)具有分隔壁(6)，其分隔收纳压缩机构和电动机并流过吸入制冷剂的第一空间(S1)和收纳包含IGBT(Q1～Q6)的逆变器(5)的第二空间(S2)。分隔壁(6)具有向第一空间(S1)侧突出的凸起部(22)。IGBT(Q1～Q6)与凸起部(22)的内表面(22a、22b)以热接触的方式配置。

Description

电动压缩机
技术领域
本发明涉及一种在车辆用空调装置等上用于压缩制冷剂且一体化地具备包含逆变器的电动机驱动电路的电动压缩机(逆变器一体型电动压缩机)，特别是涉及构成逆变器的多个功率开关元件的配置结构。
背景技术
在用于车辆用空调装置的电动压缩机中，内置有包含逆变器的电动机驱动电路，该电动机驱动电路通过逆变器将来自电池的直流电流转换成交流电流并控制向压缩机驱动用的电动机的供电。
因而，在电动压缩机的外壳内，设置收纳压缩机构及电动机的第一空间和通过分隔壁隔开的第二空间，在该第二空间中收纳包含逆变器的电动机驱动电路。
逆变器通过包含控制向电动机施加电压的多个功率开关元件来构成，对于这些功率开关元件，需要抑制由发热引起的温度上升。
因此，在专利文献1中，将多个功率开关元件紧贴在分隔壁的平面上来排列。由于吸入制冷剂在被分隔壁间隔开的第一空间中流动，因此多个功率开关元件经由分隔壁通过吸入制冷剂进行冷却。
而且，在专利文献2、3中公开了在分隔壁上设置向第一空间侧突出的凸起部，在该凸起部的内部收纳电容器、线圈等大型部件，功率开关元件仍都配置在分隔壁的平面上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010－275951号公报
专利文献2：日本专利特开2009－250173号公报
专利文献3：日本专利特开2010－121449号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，如现有技术所示地在将多个功率开关元件排列配置在分隔壁的平面上的结构中，需要较大的设置面积，而且需要避开难以散热的电动机轴部，因此外壳的直径方向的体积变大，小型化受到限制。
鉴于上述的情况，本发明的技术问题如下：通过设计功率开关元件的配置结构，确保对于功率开关元件的冷却性能，抑制压缩机的直径方向的体积增大。
解决技术问题的技术方案
本发明所涉及的电动压缩机在外壳内具备压缩制冷剂的压缩机构、驱动该压缩机构的电动机、以及具有控制向该电动机施加电压的多个功率开关元件的电动机驱动电路。
所述外壳具有分隔壁，该分隔壁将收纳所述压缩机构和所述电动机并流过吸入制冷剂的第一空间和收纳所述电动机驱动电路的第二空间分隔开。
在此，所述分隔壁具有向所述第一空间侧突出的凸起部。而且，所述多个功率开关元件与所述凸起部的内表面热接触来进行配置。
技术效果
根据本发明，能够紧凑地配置多个功率开关元件，能抑制压缩机在直径方向的体积增大。
能将多个功率开关元件经由向第一空间侧突出的凸起部通过第一空间内的吸入制冷剂有效地冷却，还能期待提高冷却性能。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的电动压缩机的简要结构图。
图2是在上述实施方式中的电动压缩机的电路结构图。
图3是在上述实施方式中的逆变器外壳部的简要剖视图。
图4是在上述实施方式中的逆变器外壳部的简要俯视图(图3的A-A箭头方向视图)。
图5是表示另一个实施方式1的逆变器外壳部的简要俯视图。
图6是表示另一个实施方式2的逆变器外壳部的简要俯视图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式，进行详细说明。
图1表示本发明的一个实施方式所涉及的电动压缩机的简要结构。
在本实施方式中，电动压缩机1的外壳2由主外壳2A、逆变器外壳2B、及盖构件2C、2D形成。它们紧固成一体。
在主外壳2A内，收纳压缩制冷剂的压缩机构3、驱动压缩机构3的电动机4。它们串联配置在轴方向上。
在逆变器外壳2B内，收纳作为电动机驱动电路的逆变器5。
此处，逆变器外壳2B由圆筒部和其一端侧的底壁部构成，底壁部形成将主外壳2A内和逆变器外壳2B内分隔的分隔壁6。逆变器外壳2B的圆筒部的另一端侧的开口部被盖构件2D封闭。
因而，电动压缩机1的外壳2具有收纳压缩机构3和电动机4的第一空间S1、收纳逆变器5的第二空间S2、以及分隔第一空间S1和第二空间S2的分隔壁6。
而且，在主外壳2A的圆筒部外壁设置制冷剂的吸入口(未图示)，从该吸入口吸入的制冷剂流过第一空间S1后，被吸入压缩机构3内。因而，第一空间S1内被吸入制冷剂冷却。用压缩机构3压缩后的制冷剂由排出口(未图示)排出。
来自作为电动机驱动电路的逆变器5的供电线(未图示)与电动机4连接，该供电线经由密闭端子(未图示)以气密性和液密性的方式贯通分隔壁6。
图2是本实施方式中包含电动机驱动电路(逆变器)的电动压缩机的电路结构图。
作为电动机驱动电路的逆变器5包含平滑用电容器11、功率模块12、以及功率模块控制电路13来构成。
电容器11将来自外部电源VB的直流电压平滑化，并将该平滑化的直流电压提供给功率模块12。
功率模块12包含作为功率开关元件使用的绝缘栅型双极晶体管(以下称为[IGBT]；IGBT＝InsulatedGateBipolarTransistor－绝缘栅型双极晶体管)Q1～Q6和二极管D1～D6来构成。
对于功率模块12进行更详细地说明，功率模块12由于通过PWM控制(为了近似地得到正弦波而以一定周期调制脉冲宽度来产生电压的控制)，将来自电容器11的直流电压转换成交流电压并提供至电动机4，因此在电容器11的电源线和接地线之间并联地具备U相桥臂、V相桥臂、以及W相桥臂。
U相桥臂串联连接在电容器11的电源线和接地线之间，具备两个IGBT－Q1、Q2，二极管D1、D2分别与各IGBT-Q1、Q2反向并联连接。
V相桥臂也串联连接在电容器11的电源线和接地线之间，具备两个IGBT－Q3、Q4，二极管D3、D4分别与各IGBT-Q3、Q4反向并联连接。
W相桥臂也串联连接在电容器11的电源线和接地线之间，具备两个IGBT－Q5、Q6，二极管D5、D6分别与各IGBT-Q5、Q6反向并联连接。
U、V、W各相桥臂的中间点与在电动机4的各一端上星形连接的U、V、W各相线圈的另一端连接。即，IGBT－Q1、Q2的中间点与U相线圈连接，IGBT－Q3、Q4的中间点与V相线圈连接，IGBT－Q5、Q6的中间点与W相线圈连接。
因而，通过与U、V、W各相上的正弦波电压相匹配地控制各相桥臂的电源侧的IGBT的导通期间和接地侧的IGBT的导通期间的比例，能够得到近似的交流电压，从而驱动电动机4。
为了驱动电动机4进而驱动压缩机，功率模块控制电路13基于来自外部的空调控制装置的控制信号(A/C)控制IGBT-Q1～Q6。
图3是在本实施方式中的逆变器外壳部的简要剖视图，图4是逆变器外壳部的简要俯视图(图3的A-A箭头方向视图)。参照这些附图，对于在本实施方式中的IGBT－Q1～Q6的配置结构进行说明。
在本实施方式中,为了配置IGBT－Q1～Q6，在逆变器外壳2B的底壁部即分隔壁6上，形成向第一空间S1(主外壳2A)侧凸起的凸起部22。
此外，在凸起部22的形成之前，在分隔壁6的凸起部22形成部的周围形成向第二空间S2侧凸起的凸起部21。这样，通过使分隔壁6的一部分暂时向第二空间S2侧凸起，使其中央部向第一空间S1侧凸起，充分地确保凸起部22的凸起方向的长度，并且能抑制第一空间S1的空间变窄。
此外，在本实施方式中的凸起部22是横向较长的大致长方形形状，并且形成为在逆变器外壳2B的周向上较长。
此处，6个IGBT－Q1～Q6与凸起部22的内表面、即由向第一空间S1侧突出的凸起部22在第二空间S2侧形成的凹部的内表面热接触来配置。
更详细地说，IGBT－Q1～Q6两个两个成对且彼此相对地配置在凸起部22的彼此相对的内表面22a、22b上。
成对是指在图2中相同桥臂的IGBT，将U相桥臂的Q1和Q2作为一对，将V相桥臂的Q3和Q4作为一对，将U相桥臂的Q5和Q6作为一对。
因而，在凸起部22的彼此相对的横向较长的其中一个内表面(22a)上配置IGBT-Q1、Q3、Q5，在另一个内表面(22b)上配置IGBT-Q2、Q4、Q6。因此，6个IGBT－Q1～Q6沿着相对的内表面22a、22b配置成两列。
在相对的IGBT之间，配置将这些IGBT压在内表面22a、22b侧的按压固定件23。即，在IGBT-Q1、Q3、Q5这一列和IGBT-Q2、Q4、Q6这一列之间，设置沿着与这些列相同方向延伸的按压固定件23，将按压固定件23的两端部固定在凸起部21的端面上。
在按压固定件23的中间部上，具备有弹簧特性并与IGBT的组件表面抵接的按压部23a、23b。
而且，IGBT－Q1～Q6从组件的头部侧向凸起部21内侧的凹部突入，端子部比该凹部要突出，且与配置在第二空间S2内的构成逆变器5的电路基板24连接。
在本实施方式中，设置在主外壳2A的圆筒部外壁上的制冷剂吸入口25配置在凸起部22的附近。
因而，制冷剂吸入口25构成为使得吸入第一空间S1内的制冷剂至少有一部分朝向凸起部22的外表面。
而且，也可以设置引导构件，将从制冷剂吸入口25吸入的制冷剂的一部分引导、导引至凸起部22侧。
接着对于本实施方式的效果进行说明。
根据本实施方式，通过在分隔第一空间S1和第二空间S2的分隔壁6上设置向第一空间S1侧突出的凸起部22，并将多个IGBT－Q1～Q6以热接触方式配置在该凸起部22的内表面上，从而能够紧凑地配置多个IGBT－Q1～Q6，能抑制逆变器外壳2B的直径方向的体积增大。
即，能将IGBT－Q1～Q6沿着逆变器外壳2B的轴向进行配置，还能将IGBT－Q1～Q6的组件厚度方向作为逆变器外壳2B的直径方向。由此，能抑制逆变器外壳2B的直径方向的体积增大。
能将多个IGBT－Q1～Q6经由向第一空间S1侧突出的凸起部22利用第一空间S1内的吸入制冷剂更有效地冷却，也能期待提高冷却(散热)性能。
此外，分隔壁6呈凹凸形状，能增大从收纳包含IGBT－Q1～Q6的逆变器5的第二空间侧到制冷剂流过的第一空间侧的散热面积。
这也能有助于逆变器5的性能改善。
根据本实施方式，通过多个IGBT－Q1～Q6两个两个成对且彼此相对地配置在凸起部22的彼此相对的内表面22a、22b上，能使相同桥臂的IGBT(例如Q1和Q2)靠近地配置，从而使电路结构变得简单。
根据本实施方式，通过在相对的IGBT(例如Q1和Q2)之间配置将这些IGBT压在凸起部22的内表面上的按压固定件23，能提高密接性，并能提高散热性能。能用一个按压固定件23来固定多个IGBT，从而能减少零部件个数及零部件成本。
根据本实施方式，通过采用设置一个凸起部22并将多个IGBT－Q1～Q6全部配置在一个凸起部22上的结构，能将多个IGBT一起紧凑地配置。
根据本实施方式，通过凸起部22彼此相对的内表面形成为横向较长，多个IGBT－Q1～Q6沿着所述相对的内表面配置成两列的结构，能将多个IGBT紧凑地配置，并能方便地配置电路结构。
根据本实施方式，通过将设置在主外壳2A上的制冷剂吸入口25构成为使得吸入第一空间S1内的制冷剂至少有一部分朝向凸起部22的外表面，能进一步提高对于IGBT－Q1～Q6的冷却性能。
接着，对于本发明的另一个实施方式通过图5及图6进行说明。
图5是表示另一个实施方式1的逆变器外壳部的简要俯视图。
在图5的实施方式中，设置三个凸起部22-1、22-2、22-3，IGBT两个两个地配置在各个凸起部(由该凸起部形成的凹部)上。
即，在凸起部22－1的彼此相对的内表面上，配置U相的IGBT-Q1、Q2。
在凸起部22－2的彼此相对的内表面上，配置V相的IGBT－Q3、Q4。在凸起部22－3的彼此相对的内表面上，配置W相的IGBT－Q5、Q6。
而且，在图5的实施方式中，凸起部22-1、22-2、22-3串联排列在逆变器外壳2B的周向上。
在该情况下，在主外壳2A侧从制冷剂吸入口25吸入的制冷剂如图5的虚线箭头那样分流，沿着凸起部22-1、22-2、22-3的两个外表面流动，促进来自IGBT－Q1～Q6的散热。
而且，凸起部22-1、22-2、22-3可以连接形成一体，多个由凸起部形成的凹部单独地形成。
图6是表示另一个实施方式2的逆变器外壳部的简要俯视图。
在图6的实施方式中，与图5的实施方式相同，设置三个凸起部22-1、22-2、22-3，IGBT两个两个地配置在各个凸起部(由该凸起部形成的凹部)上。
即，在凸起部22－1的彼此相对的内表面上，配置U相的IGBT－Q1、Q2。在凸起部22－2的彼此相对的内表面上，配置V相的IGBT－Q3、Q4。在凸起部22－3的彼此相对的内表面上，配置W相的IGBT－Q5、Q6。
而且，在图6的实施方式中，凸起部22-1、22-2、22-3并联配置。
在该情况下，在主外壳2A侧从制冷剂吸入口25吸入的制冷剂如图6的虚线箭头那样分流，在各凸起部22-1、22-2、22-3之间流动，促进来自IGBT－Q1～Q6的散热。
如上述的图5、图6的实施方式那样，通过采用设置多个凸起部22并在各个凸起部两个两个地配置IGBT的结构，能使散热面积增加，更加促进散热。
而且，图示的实施方式只是本发明的一个示例，本发明不限于已说明的实施方式所直接表示的内容，专利申请保护的范围包括本领域的技术人员在本发明的基础上进行各种改良、变更。
标号说明
1电动压缩机
2外壳
2A主外壳
2B逆变器外壳
2C、2D盖构件
3压缩机构
4电动机
5作为电动机驱动电路的逆变器
6分隔壁
11电容器
12功率模块
Q1～Q6：作为开关元件的IGBT
D1～D6：二极管
13功率模块控制电路
21凸起部
22、22-1、22-2、22-3凸起部
22a、22b内表面
23按压固定件
23a、23b按压部
24电路基板
25制冷剂吸入口

Claims (7)

1.一种电动压缩机，其特征在于，
在外壳内具备压缩制冷剂的压缩机构、驱动该压缩机构的电动机、以及具有控制向该电动机施加电压的多个功率开关元件的电动机驱动电路，
所述外壳具有分隔壁，该分隔壁隔开收纳所述压缩机构和所述电动机并流过吸入制冷剂的第一空间和收纳所述电动机驱动电路的第二空间，
所述分隔壁具有向所述第一空间侧突出的凸起部，
所述多个功率开关元件与所述凸起部的内表面以热接触的方式进行配置。
2.如权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，
所述多个功率开关元件两个两个成对且彼此相对地配置在所述凸起部的彼此相对的内表面上。
3.如权利要求2所述的电动压缩机，其特征在于，
在所述相对的功率开关元件之间，配置有将这些功率开关元件压在所述内表面上的按压固定件。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的电动压缩机，其特征在于，
设置一个所述凸起部，所述多个功率开关元件全部配置在一个凸起部上。
5.如权利要求4所述的电动压缩机，其特征在于，
所述凸起部的彼此相对的内表面形成为横向较长，所述多个功率开关元件沿着所述相对的内表面配置成两列。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的电动压缩机，其特征在于，
设置多个所述凸起部，在各个凸起部上两个两个地配置所述功率开关元件。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的电动压缩机，其特征在于，
设置在所述外壳上的制冷剂吸入口构成为使得吸入所述第一空间内的制冷剂至少有一部分朝向所述凸起部的外表面。
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