DE102008044644A1 - Elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter sowie Konvertervorrichtung - Google Patents

Elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter sowie Konvertervorrichtung Download PDF

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Makoto Kiyosu Hattori
Kazuki Kiyosu Niwa
Koji Nagoya Nakano
Takashi Nagoya Nakagami
Shunsuke Nagoya Yakushiji
Naoto Nagoya Kunieda
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    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Abstract

Die Erfindung stellt einen elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter sowie dessen Konvertervorrichtung zur Verfügung, welche die Handhabung der Konvertervorrichtung oglicht. Ein elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter beinhaltet ein Konvertermodul, welches ein metallisches energiebezogenes Substrat, auf dem eine Energie-Halbleiterumschaltvorrichtung befestigt ist, sowie ein Harzgehäuse integriert, welche mit einer Vielzahl von Anschlüssen integral eingeformt (insert-molded) ist, und mit einem CPU-Substrat versehen ist, auf dem ein Steuerungs- und Kommunikationsschaltkreis mit einer Vorrichtung vorgesehen ist, der bei niedriger Spannung betrieben wird und an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls befestigt ist, wobei das Harzgehäuse mit einem Griff integriert ist, der sich in horizontaler Richtung an einer oberen Kante von dessen Umfang erstreckt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter für eine in einem Kraftfahrzeug integrierte Klimaanlage, sowie deren Invertervorrichtung, wobei der elektrische Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter durch Integration der Konvertervorrichtung mit dem äußeren Umfang eines Gehäuses ausgebildet ist, das einen elektrischen Motor sowie einen Kompressor aufnimmt.
  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-081853 , deren gesamter Inhalt unter Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung wird.
  • 2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Bisher wurden verschiedene elektrische Kompressoren mit integrierten Konvertern für in Kraftfahrzeugen angeordnete Klimaanlagen vorgeschlagen. Diese elektrischen Kompressoren mit integriertem Konverter weisen einen Konverterbehälter (Konverterbox) am äußeren Umfang eines Gehäuses auf, welches einen elektrischen Motor und einen Kompressionsmechanismus aufnimmt, sowie eine Konvertervorrichtung, die innerhalb des Konverterbehälters vorgesehen ist und die Gleichstromenergie, welche von einer Hochspannungs-Energiequelleneinheit zugeführt wird, in Drei-Phasen-Wechselstromenergie umwandelt und diese zum elektrischen Motor über einen mit Glas abgeschirmten Anschluss zuführt. Auf diese Weise wird die Drehgeschwindigkeit des Kompressors variabel gemäß der Klimaanlagen-Last gesteuert.
  • Wie in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen mit den Veröffentlichungsnummern HEI-8-322264 und 2004-162618 beschrieben, ist dieser Konverter mit dem äußeren Umfangsabschnitt des Kompressorgehäuses dadurch integriert, dass ein energiebezogenes Substrat (inklusive einer Plattform sowie einer Basiseinheit) und ein CPU-Substrat (Leiterplatine) in zwei vertikalen Schichten zur Verfügung gestellt wird. Das energiebezogene Substrat weist eine Vielzahl von Energie-Halbleiterumschaltvorrichtungen (IGBTs) zur Umwandlung von Gleichstromenergie in Drei-Phasen-Wechselstromenergie auf. Das CPU-Substrat weist einen Steuerungs- und einen Kommunikationsschaltkreis auf, welcher eine Vorrichtung aufweist, die bei niedriger Spannung betrieben wird, wie etwa ein CPU. Die Substrate sind am äußeren Umfangsabschnitt durch Aufnahme dieser innerhalb eines äußeren Rahmens befestigt.
  • Es besteht ein Bedürfnis zur Verringerung der Größe von Kompressoren von in Kraftfahrzeugen angeordneten Klimaanlagen, um die Einfachheit der Befestigung in hochdichten Motorräumen von Kraftfahrzeugen beizubehalten. Auch für elektrische Kompressoren mit integriertem Konverter mit einer integrierten Konvertervorrichtung besteht ein starkes Bedürfnis zur Verringerung der Größe des Konverterbehälters inklusive der Konvertervorrichtung. Um diesen Erfordernissen zu genügen, wird die Konvertervorrichtung als Modul ausgebildet, um die Größe der Konvertervorrichtung und des Konverterbehälters zu verringern und um den Zusammenbau zu erleichtern.
  • In einem derartigen Fall wird die Konvertervorrichtung durch Befestigung eines CPU-Substrats (Leiterplatine) oberhalb des metallischen energiebezogenen Substrats eines Konvertermoduls ausgebildet, wobei das Konvertermodul durch Integration eines metallischen energiebezogenen Substrats, auf dem eine Bare-Power-Halbleiterumschaltvorrichtung befestigt ist, und eines Harzgehäuses, das integral durch Einformen (insert-molding) dieses mit einer Vielzahl von Anschlüssen, einem Bus Bar usw. ausgebildet ist.
  • Bei einer Konvertervorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann jedoch das CPU-Substrat leicht größer als das Harzgehäuse sein und kann an der oberen Oberfläche des Harzgehäuses befestigt sein. In einem derartigen Fall kann es auftreten, dass das CPU-Substrat direkt berührt wird und/oder das CPU-Substrat gehalten wird, wenn dieses transportiert wird oder die Konvertervorrichtung zusammengebaut wird. Als Ergebnis hiervon besteht ein Risiko dahingehend, dass das CPU-Substrat beschädigt wird, oder dass eine statische Ladung erzeugt wird, welche eine Beschädigung des CPU-Substrats bewirkt.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der oben beschriebenen Umstände erdacht und es ist ein Ziel der Erfindung, einen elektrischen Kompressor mit integriertem Konverter sowie deren Konvertervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein Handhabung der Konvertervorrichtung weder unter Berührung noch unter Halten eines CPU-Substrats ermöglicht.
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, stellt ein elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Lösungen zur Verfügung.
  • Insbesondere weist ein elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß der vorliegenden Erfindung einen Konverterbehälter am äußeren Umfang eines Gehäuses auf, das einen elektrischen Motor sowie einen Kompressionsmechanismus aufnimmt, sowie eine Konvertervorrichtung, die innerhalb des Konverterbehälters angeordnet ist, zur Zufuhr elektrischer Energie zum elektrischen Motor durch Umwandlung vom Gleichstromenergie von einer Hochspannungs-Energiequelle in Drei-Phasen-Wechselstromenergie, wobei die Konvertervorrichtung ein Konvertermodul beinhaltet, das ein metallisches energiebezogenes Substrat integriert, an dem eine Energie-Halbleiterumschaltvorrichtung befestigt ist, mit einem Harzgehäuse, bei dem eine Vielzahl von Anschlüssen integral eingeformt (innert-molded) ist, und mit einem CPU-Substrat versehen ist, an dem ein Steuerungs- und Kommunikationsschaltkreis mit einer Vorrichtung vorgesehen ist, welche bei niedriger Spannung betrieben wird, wie etwa ein CPU, das an der äußeren Oberfläche des Konvertermoduls befestigt ist, und wobei das Harzgehäuse mit einem Griff integriert ist, welcher sich horizontal an der oberen Kante von dessen Umfang erstreckt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das CPU-Substrat an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls vorgesehen, das das energiebezogene metallische Substrat der Konvertervorrichtung und das Harzgehäuse integriert. Da der sich horizontal erstreckende Griff mit der oberen Kante des Umfangs des Harzgehäuses integriert ist, kann die Konvertervorrichtung von Personen und/oder Robotern während des Transports und der Zusammenbau durch Halten des Griffs, der sich vom Harzgehäuse aus erstreckt, gehandhabt werden. Auf diese Weise kann die Konvertervorrichtung ohne direkte Berührung des CPU-Substrats gehandhabt werden oder kann ohne Halten des CPU-Substrats gehalten und angehoben werden. Daher kann eine Beschädigung, bewirkt durch Halten des CPU-Substrats, und eine Beschädigung, bewirkt durch die Erzeugung von statischen Ladungen, verhindert werden. Ebenso kann, da die Festigkeit des Harzgehäuses durch Bereitstellung des Griffs erhöht werden kann, der Vibrationswiderstand der Konvertervorrichtung verbessert werden.
  • Bei dem oben beschriebenen elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Harzgehäuse im Wesentlichen rechteckig sein, U-V-W-Anschlüsse zur Zufuhr von Drei-Phasen-Wechselstromenergie zum elektrischen Motor gehen von einer ersten Seitenoberfläche aus hervor und der Griff ist an der oberen Kante einer zweiten Seitenoberfläche vorgesehen, die der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung und da der Griff an der oberen Kante einer zweiten Seite des Harzgehäuses vorgesehen ist, die einer ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt, von der die U-V-W-Anschlüsse hervorstehen, kann die Konvertervorrichtung durch Halten der U-V-W-Anschlüsse an der ersten Seitenoberfläche des Harzgehäuses und des Griffs an der zweiten Seitenoberfläche gehandhabt werden. Daher kann die Konvertervorrichtung ohne direktes Halten des CPU-Substrats gehandhabt werden, wodurch eine Beschädigung des CPU-Substrats verhindert wird.
  • Bei dem oben beschriebenen elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Griff entlang im Wesentlichen der gesamten Breite der oberen Kante der zweiten Seitenoberfläche vorgesehen sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung und da der Griff entlang im Wesentlichen der gesamten Breite der oberen Kante der zweiten Seitenoberfläche vorgesehen ist, kann die Konvertervorrichtung durch Halten eines Abschnitts des Griffs, der entlang im Wesentlichen der gesamten Breite vorgesehen ist, gehandhabt werden. Daher wird dann, wenn andere Seitenoberflächen des Harzgehäuses gehalten werden, die Handhabung durch Erhöhung der Länge des Abschnitts, der gehalten werden kann, vereinfacht.
  • Bei dem oben beschriebenen elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Länge des Griffs, welcher sich in horizontaler Richtung erstreckt, im Wesentlichen die gleiche wie die der Kante des CPU-Substrats sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung und da die Länge des Griffs, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, im Wesentlichen die gleiche wie der Kante des CPU-Substrats ist, wird auch dann, wenn ein Griff, der sich in horizontaler Richtung an der oberen Kante des Umfangs des Harzgehäuses erstreckt, vorgesehen ist, das Harzgehäuse nicht größer als das CPU-Substrat. Daher wird die Größe der Konvertervorrichtung insgesamt nicht erhöht und die Kapazität des Konverterbehälters wird aufrecht erhalten.
  • Eine Konvertervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist als Modul mit einem elektrischen Kompressor mit einem integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter integriert, wobei die Konvertervorrichtung ein Konvertermodul beinhaltet, das ein metallisches energiebezogenes Substrat integriert, an dem eine Energie-Halbleiterumschaltvorrichtung befestigt ist, sowie ein Harzgehäuse, das integral mit einer Vielzahl von Anschlüssen eingeformt (insert-molded) ist und mit einem CPU-Substrat versehen ist, auf dem ein Steuerungs- und Kommunikationsschaltkreis mit einer Vorrichtung vorgesehen ist, die bei niedriger Spannung betrieben wird, wie etwa ein CPU, welches an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls befestigt ist, und das Harzgehäuse ist mit einem Griff integriert, der sich in horizontaler Richtung an einer oberen Kante von dessen Umfang erstreckt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das CPU-Substrat an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls vorgesehen, das das metallische energiebezogene Substrat der Konvertervorrichtung und das Harzgehäuse integriert. Da der Griff, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, mit der oberen Kante des Umfangs des Harzgehäuses integriert ist, kann die Konvertervorrichtung von Personen und/oder Robotern während des Transports und des Zusammenbaus durch Halten des Griffs, der sich vom Harzgehäuse aus erstreckt, gehandhabt werden. Auf diese Weise kann die Konvertervorrichtung ohne direkte Berührung des CPU-Substrats gehandhabt werden oder kann ohne Halten des CPU-Substrats gehalten und angehoben werden. Daher kann eine Beschädigung, bewirkt durch Halten des CPU-Substrats, sowie eine Beschädigung, bewirkt durch die Erzeugung von statischen Ladungen, verhindert werden. Ebenso kann, da die Festigkeit des Harzgehäuses durch Vorsehen des Griffs erhöht werden kann, der Vibrationswiderstand der Konvertervorrichtung verbessert werden.
  • Mit dem elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter sowie der Konvertervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Konvertervorrichtung von Personen und/oder Robotern während des Transports und des Zusammenbaus durch Halten des Griffs, der sich vom Harzgehäuse aus erstreckt, gehandhabt werden. Auf diese Weise kann die Konvertervorrichtung ohne direkte Berührung des CPU-Substrats gehandhabt werden oder kann ohne Halten des CPU-Substrats gehalten und angehoben werden. Daher kann eine Beschädigung, bewirkt durch Halten des CPU-Substrats, sowie eine Beschädigung, bewirkt durch die Erzeugung statischer Ladung, verhindert werden. Da die Festigkeit des Harzgehäuses durch Vorsehen des Griffs erhöht werden kann, kann der Vibrationswiderstand der Konvertervorrichtung verbessert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Seitenansicht von außen auf einen elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Konvertervorrichtung, die mit dem elektrischen Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter, wie er in 1 gezeigt ist, integriert ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der Konvertervorrichtung entlang der Linie A-A aus 2.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht der Konvertervorrichtung außer des CPU-Substrats, entlang der Linie B-B aus 2.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben werden.
  • 1 illustriert eine Seitenansicht von außen auf einen elektrischen Kompressor 1 mit integralem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der elektrische Kompressor 1 mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter beinhaltet ein Gehäuse 2, das dessen äußere Hülle ausbildet. Das Gehäuse 2 wird durch Integration eines Motorgehäuses 3 zur Aufnahme eines elektrischen Motors, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und ein Kompressorgehäuse 4 zur Aufnahme eines Kompressionsmechanismus, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, und durch Anziehen von Bolzen 5 aufgebaut. Das Motorgehäuse 3 und das Kompressorgehäuse 4 sind widerstandsfähige Behälter, die durch Aluminium-Druckguss ausgebildet sind.
  • Der elektrische Motor und der Kompressionsmechanismus, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, und welche innerhalb des Gehäuses 2 aufgenommen sind, sind über eine Motorwelle miteinander verbunden und der Kompressionsmechanismus wird als Ergebnis der Drehung des elektrischen Motors angetrieben. Ein Kühlmittel-Sauganschluss 6 ist an einem Ende (von der rechten Seite der 1) des Motorgehäuses 3 so vorgesehen, dass ein von diesem Kühlmittel-Sauganschluss 6 in das Motorgehäuse 3 eingesaugtes Niedertemperatur- und Niederdruck-Kühlmittelgas um den elektrischen Motor in Richtung L der Motorwelle herumströmt und in den Kompressionsmechanismus eingesogen wird, wo das Kühlmittelgas komprimiert wird. Als Ergebnis der Kompression mittels des Kompressionsmechanismus wird ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Kühlmittelgas in das Kompressorgehäuse 4 hinein ausgegeben und wird über einen Ausgabeanschluss 7, der am anderen Ende (an der linken Seite aus 1) des Kompressorgehäuses 4 vorgesehen ist, ausgestoßen.
  • Das Gehäuse 2 weist drei Befestigungsabschnitte 8A, 8B und 8C auf; beispielsweise ist ein Abschnitt am unteren Teil an einem Ende (an der rechten Seite aus 1) des Motorgehäuses 3 vorgesehen, ein Abschnitt ist am unteren Teil des anderen Endes (an der linken Seite aus 1) des Kompressorgehäuses 4 vorgesehen und ein Abschnitt ist am oberen Teil des Kompressorgehäuses 4 vorgesehen. Der elektrische Kompressor 1 mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter wird über diese Befestigungsabschnitte 8A, 8B und 8C am Kraftfahrzeug abgesichert und durch Fixierung des Kompressors 1 mit einem Ausleger und Bolzen an einer Seitenwand usw. eines Motors, der innerhalb des Motorgehäuses eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
  • Ein kastenförmiger Konverterbehälter 9 ist integral am oberen Teil des äußeren Umfangsteils des Motorgehäuses 3 ausgebildet. Der Konverterbehälter 9 ist wie ein Kasten geformt, der eine offene Oberseite aufweist und der aus Umfangswänden mit einer bestimmten Höhe zusammengesetzt ist. Die Energiekabel-Auslässe 10 sind an einer Seitenoberfläche des Konverterbehälters 9 vorgesehen. Die Oberseite des Konverterbehälters 9 ist mit einem Deckel 11 abgedeckt, der mit Schrauben befestigt ist.
  • Eine Konvertervorrichtung 20, die Gleichstromenergie, welche über ein Hochspannungskabel von einem in einem Kraftfahrzeug angeordneten Hochspannungsenergiequelleneinheit (in der Zeichnung nicht dargestellt), einer Batterie oder dergleichen zugeführt wird, in eine Drei-Phasen-Wechselstromenergie umwandelt und diese zu dem innerhalb des Motorgehäuses 3 aufgenommenen elektrischen Motor zuführt, ist innerhalb eines Konverterbehälters 9 aufgenommen. 2 ist eine Perspektivansicht der Konvertervorrichtung 20. Die 3 und 4 sind Querschnittsansichten entlang der Linien A-A bzw. B-B aus 2.
  • Eine Vielzahl von Halbleiter-Umschaltvorrichtungen, die jeweils aus einem IGBT usw. ausgebildet sind, sind in einem unisolierten Zustand befestigt und die Konvertervorrichtung 20 beinhaltet ein Konvertermodul 23, das durch Einsatzformen (insert-molding) eines metallischen energiebezogenen Substrats 21, das aus einem Aluminiumblech gefertigt ist, auf dem ein Überspannungs-Schutzkondensator, ein Entladungs-Resistor und so weiter mit einem Harzgehäuse 22 befestigt sind, integral ausgebildet sind. Das Harzgehäuse 22 wird durch Einsatz-Formen (insert-molding) nicht nur mit dem metallischen energiebezogenen Substrat 21, sondern ebenso mit den P-N-Anschlüssen 24, die mit der Hochspannungs-Energiequelle verbunden sind, U-V-W-Anschlüssen 25, die Drei-Phasen-Wechselstromenergie zum elektrischen Motor zuführen, Erdungsdrähten 26, Erdungsanschlüssen 27 und verschiedenen Verbindungsanschlüssen 28, die das metallische energiebezogenen Substrat 21 und ein CPU-Substrat 30, das im Folgenden beschrieben wird, und so weiter verbinden, integriert.
  • Das Harzgehäuse 22, das rechteckig geformt ist, weist P-N-Anschlüsse 24 auf, die von einer Seite entlang der Seitenoberfläche des Konverterbehälters 9 dort vorstehen, wo die Energiekabel-Auslässe 10 vorgesehen sind, und weist U-V-W-Anschlüsse 25 auf, die von einer benachbarten Seite nahe dem Kompressorgehäuse 4 hervorstehen. Eckabschnitte des Harzgehäuses 22 sind durch Integration von Befestigungsabschnitten 29 konstruiert, die jeweils an der Bodenoberfläche des Konverterbehälters 9 mit Bolzen befestigt sind. Die Erdungsanschlüsse 27, durch die die Bolzen hindurchtreten, sind an den Befestigungsabschnitten 29 vorgesehen. Durch Absicherung des Harzgehäuses 22 am Boden des Konverterbehälters 9 mit den Bolzen, werden das metallische energiebezogene Substrat 21 und das CPU-Substrat 30, die im Folgenden beschrieben werden, rahmengeerdet (frame-grounded).
  • Das CPU-Substrat (Leiterplatine) 30, das leicht größer als das Harzgehäuse 20 ist, ist an der oberen Oberfläche des Harzgehäuses 22, welches das Konvertermodul 23 ausbildet und mit einer Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 28 und Erdungsdrähten 26 verbunden ist, angeordnet. Ein Steuerungs- und Kommunikationsschaltkreis mit einer Vorrichtung, die bei Niedrigspannung betrieben wird, wie etwa ein CPU, ist am CPU-Substrat 30 so befestigt, dass energiebezogene Schaltkreise, die an dem metallischen energiebezogenen Substrat 21 befestigt sind, gesteuert werden.
  • Die Konvertervorrichtung 20 wird durch Bereitstellung des CPU-Substrats 30 an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls 23 ausgebildet. In diesem Zustand wird die Konvertervorrichtung 20 so transportiert, dass sie innerhalb des Konverterbehälters 9 aufgenommen ist. Da das CPU-Substrat 30 an der oberen Oberfläche des Harzgehäuses 22 vorgesehen ist, kann das CPU-Substrat 30 direkt berührt werden und/oder das CPU-Substrat 30 kann dann gehalten werden, wenn die Konvertervorrichtung 20 transportiert oder zusammengebaut wird. Um derartige Unfälle zu vermeiden, ist in dieser Ausführungsform ein Griff 31, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, integral mit der oberen Kante des Umfangs des Harzgehäuses 22 vorgesehen. Die Konvertervorrichtung 20 kann durch Halten des Griffs 31 gehandhabt werden.
  • Der Griff ist entlang nahezu der gesamten Breite der oberen Kante einer Seitenoberfläche vorgesehen, die der Seitenoberfläche des Harzgehäuses 22 gegenüberliegt, von der die U-V-W-Anschlüsse 25 hervorstehen. Wie in den 2 und 3 gezeigt, erstreckt sich der Griff 31 nahezu in der gleichen Länge wie die der Kantenoberfläche des CPU-Substrats 30, das an der oberen Oberfläche des Harzgehäuses 22 befestigt ist.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau dieser Ausführungsform werden die nachfolgend angegebenen Vorteile erzielt.
  • Eine Gleichstrom-Energie, die über ein Hochspannungskabel von in einem Kraftfahrzeug angeordneten Hochspannungs-Energiequelleneinheit zu einer Konvertervorrichtung 20 des elektrischen Kompressors 1 zugeführt wird, wird in den Energieschaltkreis des energiebezogenen metallischen Substrats 21 über die P-N-Anschlüsse 24 eingegeben, wird durch den Umschaltbetrieb der Halbleiterumschaltvorrichtungen, die durch die Steuerungsschaltkreis des CPU-Substrats 30 gesteuert werden, in eine Drei-Phasen-Wechselstromenergie einer Steuerungsbefehlfrequenz umgewandelt und wird dann zum elektrischen Motor innerhalb des Motorgehäuses 3 über die U-V-W-Anschlüsse 25 und den mit Glas abgeschirmten Anschluss zugeführt.
  • Auf diese Weise wird der elektrische Motor bei der Steuerungsbefehlfrequenz drehbar angetrieben und der Kompressionsmechanismus wird betrieben. Der Betrieb des Kompressionsmechanismus bewirkt das Einziehen des Niedertemperatur- und Niederdruck-Kühlmittelgases in das Motorgehäuse 3 vom Kühlmittel-Sauganschluss 6 aus. Das Kühlmittel fließt auf das Kompressorgehäuse 4 um den elektrischen Motor in Richtung der Motorwelle L hin und wird in den Kompressionsmechanismus eingesogen, wo es in einen Hochtemperatur- und Hochdruck-Zustand komprimiert wird. Dann wird das Kühlmittel durch den Ausgabeanschluss 7 nach außen zum elektrischen Kompressor 1 ausgegeben.
  • Während dieses Prozesses wird das Niedertemperatur- und Niederdruck-Kühlmittelgas vom Kühlmittel-Sauganschluss 6 in das Motorgehäuse 3 hinein eingesogen und strömt in Richtung der Motorwelle L und kühlt das metallische energiebezogene Substrat 21 der Konvertervorrichtung 20, das in engen Kontakt mit der Bodenoberfläche des Konverterbehälters 9 angeordnet ist, durch die Gehäusewand des Motorgehäuses 3 ab. Auf diese Weise werden Wärme erzeugende Komponenten wie am metallischen energiebezogenen Substrat 21 befestigten Halbleiter-Umschaltvorrichtungen abgekühlt und deren Wärmewiderstand wird aufrecht erhalten.
  • Die Konvertervorrichtung wird durch Personen und/oder Roboter während des Transports und des Zusammenbaus gehandhabt. Während dieser Zeiten kann die Konvertervorrichtung 20 durch Halten der U-V-W-Anschlüsse 25 an einer der Seitenoberflächen und durch Halten des Griffs 31, der an der oberen Kante des Harzgehäuses 22 an einer anderen Seitenoberfläche vorgesehen ist, gehandhabt werden. Daher wird es möglich, die Konvertervorrichtung 20 weder durch direkte Berührung des CPU-Substrats 30, das an der oberen Oberfläche des Harzgehäuses 22 befestigt ist, mit bloßen Händen, noch durch Halten und Anheben des CPU-Substrats 30, zu handhaben.
  • Daher kann eine Beschädigung, bewirkt durch Halten des CPU-Substrats 30, sowie eine Beschädigung, bewirkt durch die Erzeugung statischer Ladungen, verhindert werden. Da die Festigkeit des Harzgehäuses 22 durch Bereitstellung des Griffs 31 erhöht werden kann, kann der Vibrationswiderstand der Konvertervorrichtung 20 verbessert werden. Darüber hinaus muss der Griff 31 nur an einer Seitenoberfläche des Harzgehäuses 22 vorgesehen sein, d. h. der Seitenoberfläche, die der Seitenoberfläche gegenüberliegt, an welcher die U-V-W-Anschlüsse 25 vorgesehen sind, um deren Funktion ausreichend auszuführen.
  • Darüber hinaus kann, da der Griff 31 entlang nahezu der gesamten Breite der oberen Kante an einer Seitenoberfläche des Harzgehäuses 22 vorgesehen ist, die Konvertervorrichtung durch Halten jedes Abschnitts in Breitenrichtung gehandhabt werden. Daher wird dann, wenn andere Seitenoberflächen des Harzgehäuses 22 gehalten werden, die Handhaben durch Erhöhung der Länge des Abschnitts, der gehalten werden kann, erhöht. Die Länge des Griffs 31, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, ist nahezu die gleiche wie die Länge der Kante des CPU-Substrats 30. Daher wird auch dann, wenn der Griff 31, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, an der oberen Kante des Umfangs des Harzgehäuses 22 vorgesehen ist, das Harzgehäuse 22 nicht größer als das CPU-Substrat 30. Daher wird die Größe der Konvertervorrichtung 20 klein gehalten, während die Kapazität des Konverterbehälters 9 aufrechterhalten wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifikationen können innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung ausgeführt werden. Beispielsweise wurde die oben beschriebene Ausführungsform im Hinblick auf ein Beispiel illustriert, in dem der Konverterbehälter 9 und das Motorgehäuse 3 integral ausgebildet sind. Diese müssen jedoch nicht notwendigerweise integral ausgebildet sein und separate Konverterbehälter 9 können am Motorgehäuse 3 befestigt sein. Darüber hinaus ist der Kompressionsmechanismus nicht begrenzt und jede Art von Kompressionsmechanismus kann verwendet werden.
  • Darüber hinaus wurde die oben beschriebene Ausführungsform im Hinblick auf ein Beispiel beschrieben, bei dem das CPU-Substrat 30 leicht größer als das Harzgehäuse 22 ist. Eine Konvertervorrichtung 20 mit einem CPU-Substrat 30, das die gleiche Größe wie das Harzgehäuse 22 aufweist oder kleiner ist, kann ebenso verwendet werden. Der Griff 31 ist nur an einer Seitenoberfläche vorgesehen, die der Seitenoberfläche gegenüberliegt, an dem die U-V-W-Anschlüsse 25 des Harzgehäuses 22 vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung verbietet jedoch nicht die Befestigung des Griffs 31 an anderen Seitenoberflächen und der Griff 31 kann an anderen Seitenoberflächen vorgesehen sein, falls dies erforderlich ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • - JP 8-322264 [0004]
    • - JP 2004-162618 [0004]

Claims (5)

  1. Elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter, umfassend einen Konverterbehälter an einem äußeren Umfang eines Gehäuses, welches einen elektrischen Motor sowie einen Kompressionsmechanismus aufnimmt, sowie eine Konvertervorrichtung, die innerhalb des Konverterbehälters zur Zufuhr von elektrischer Energie zum elektrischen Motor durch Umwandlung von Gleichstromenergie von einer Hochspannungs-Energiequelle in Drei-Phasen-Wechselstromenergie angeordnet ist, wobei die Konvertervorrichtung ein Konvertermodul beinhaltet, das ein metallisches energiebezogenes Substrat, an dem eine Energie-Halbleiterumschaltvorrichtung befestigt ist, und ein Harzgehäuse integriert, welches integral mit einer Vielzahl von Anschlüssen eingeformt (insert-molded) ist, und mit einem CPU-Substrat versehen ist, auf dem ein Steuerungs- und Kommunikationsschaltkreis mit einer Vorrichtung vorgesehen ist, die bei niedriger Spannung betrieben wird und an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls befestigt ist, und wobei das Harzgehäuse mit einem Griff integriert ist, der sich in horizontaler Richtung an einer oberen Kante von dessen Umfang erstreckt.
  2. Elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß Anspruch 1, wobei das Harzgehäuse im Wesentlichen rechteckig ist und U-V-W-Anschlüsse zur Zufuhr von Drei-Phasen-Wechselstromenergie zum elektrischen Motor von einer ersten Seitenoberfläche hervorstehen, und der Griff an einer oberen Kante einer zweiten Seitenoberfläche, die der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegt, vorgesehen ist.
  3. Elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß Anspruch 1, wobei der Griff im Wesentlichen entlang der gesamten Breite der oberen Kante der zweiten Seitenoberfläche vorgesehen ist.
  4. Elektrischer Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter gemäß Anspruch 1, wobei die Länge des Griffs, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, im Wesentlichen die gleiche wie die Länge des CPU-Substrats ist.
  5. Als Modul integrierte Konvertervorrichtung mit elektrischem Kompressor mit integriertem Gleichstrom-Wechselstrom-Konverter, wobei die Konvertervorrichtung ein Konvertermodul beinhaltet, das ein metallisches energiebezogenes Substrat, auf dem eine Energie-Halbleiterumschaltvorrichtung befestigt ist, sowie ein Harzgehäuse integriert, das integral mit einer Vielzahl von Anschlüssen eingeformt (insert-molded) ist, und mit einem CPU-Substrat versehen ist, auf dem ein Steuerungs- und Kommunikationsschaltkreis mit einer Vorrichtung vorgesehen ist, der bei niedriger Spannung betrieben wird und an der oberen Oberfläche des Konvertermoduls befestigt ist, und wobei das Harzgehäuse mit einem Griff integriert ist, der sich in horizontaler Richtung an einer oberen Kante von dessen Umfang erstreckt.
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