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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselrichtervorrichtung und einen elektrischen Verdichter.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In Bezug auf eine Wechselrichtervorrichtung für einen herkömmlichen elektrischen Verdichter offenbart beispielsweise die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-202218 einen miniaturisierten elektrischen Verdichter, der Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen verbessern soll.
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Die Wechselrichtervorrichtung des in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.: 2012-202218 offenbarten elektrischen Verdichters weist ein Steuerungssubstrat, ein Leistungssubstrat und eine Wärmeabstrahlungsplatte auf, die in einem Wechselrichtergehäuse untergebracht sind. Das Steuerungssubstrat steuert das Anlegen eines Wechselstroms bei hoher Spannung an eine Motoreinheit. Das Leistungssubstrat wird mit hoher Spannung aus einer externen Hochspannungsleistungszufuhr versorgt und empfängt ein Steuerungssignal, das aus dem Steuerungssubstrat gesendet wird, und erzeugt dadurch elektrische Leistung mit einem Drei-Phasen-Wechselstrom. Das Leistungssubstrat ist an einer Oberfläche der Wärmeabstrahlungsplatte über eine Stützeinrichtung befestigt. Das Leistungssubstrat ist mit dem Steuerungssubstrat über einen Verbinder verbunden, der das Steuerungssignal sendet.
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Zusätzlich offenbaren auch die
japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. 2008-184947 ,
2005-36753 und
2012-120279 Wechselrichter für eine Vielzahl von elektrischen Verdichtern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wie es in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-202218 offenbart ist, ist eine Wechselrichtervorrichtung für einen elektrischen Verdichter bekannt, die ein Steuerungssubstrat und ein Leistungssubstrat aufweist.
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Eine derartige Wechselrichtervorrichtung für einen elektrischen Verdichter kann von außen Vibrationen empfangen. Als repräsentatives Beispiel sei, wenn der elektrische Verdichter in einem Fahrzeug wie einem Hybridfahrzeug eingebaut ist, angenommen, dass die Wechselrichtervorrichtung Vibrationen von der Kraftmaschine, einer Straßenoberfläche und/oder dergleichen empfangen kann. Wenn jedoch das Steuerungssubstrat und das Leistungssubstrat an diskrete Elemente befestigt sind, können die unterschiedlichen Eigenfrequenzen dieser Elemente zu einer übermäßigen Last führen, die auf einen Abschnitt einwirkt, der das Steuerungssubstrat und das Leistungssubstrat verbindet.
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Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das vorstehend beschriebene Problem zu lösen und eine Wechselrichtervorrichtung und einen elektrischen Verdichter bereitzustellen, deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen hervorragend ist.
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Eine Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wechselrichtervorrichtung, die für einen elektrischen Verdichter verwendet wird, der aufweist: ein Gehäuse, in das Kühlmittel eingezogen wird, eine Verdichtungsmechanismuseinheit, die in dem Gehäuse untergebracht ist und das Kühlmittel verdichtet und ausstößt, und einen Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist und die Verdichtungsmechanismuseinheit antreibt. Die Wechselrichtervorrichtung weist ein Basiselement, das mit dem Gehäuse verbunden ist, eine Leistungseinheit, die eine Vielzahl elektronischer Komponenten aufweist und elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Wechselstromleistung dem Elektromotor zuführt, ein erstes Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit, eine Steuerungseinheit, die die Leistungseinheit steuert, ein zweites Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit, eine Verbindungseinheit, die mit den ersten und zweiten Substraten verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungseinheit und der Steuerungseinheit bereitstellt, und einen Stützabschnitt auf, der mit dem Basiselement verbunden ist. Die ersten und zweiten Substrate sind an dem Basiselement fixiert. Zumindest eines der ersten und zweiten Substrate ist von dem Basiselement beabstandet und ist ebenfalls mit dem Stützabschnitt verbunden.
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Ein elektrischer Verdichter gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Gehäuse, in das Kühlmittel eingezogen wird, eine Verdichtungsmechanismuseinheit, die in dem Gehäuse untergebracht ist und das Kühlmittel verdichtet und ausstößt, einen Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist und die Verdichtungsmechanismuseinheit antreibt, und eine Wechselrichtervorrichtung, die den Elektromotor antreibt. Die Wechselrichtervorrichtung weist eine Leistungseinheit, die elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Wechselstromleistung dem Elektromotor zuführt, ein erstes Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit, eine Steuerungseinheit, die die Leistungseinheit steuert, ein zweites Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit, eine Verbindungseinheit, die mit den ersten und zweiten Substraten verbunden ist und elektrische Verbindung zwischen der Leistungseinheit und der Steuerungseinheit bereitstellt, und einen Stützabschnitt auf, der mit dem Basiselement verbunden ist. Die ersten und zweiten Substrate sind an dem Basiselement fixiert. Zumindest eines der ersten und zweiten Substrate ist von dem Basiselement beabstandet und ist ebenfalls mit dem Stützabschnitt verbunden.
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Die vorliegende Erfindung kann somit eine Wechselrichtervorrichtung und einen elektrischen Verdichter bereitstellen, deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen hervorragend ist.
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Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnung deutlicher.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine schematische Darstellung, die eine allgemeine Konfiguration eines elektrischen Verdichters mit einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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2 zeigt eine Schaltung zum Antrieb eines in 1 gezeigten Elektromotors.
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3 zeigt ein Querschnitt, der eine in 1 gezeigte Wechselrichtervorrichtung veranschaulicht.
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4 zeigt einen Querschnitt einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Bereichs, der in 4 gezeigt ist und durch eine mit zwei Punkten gestrichelte Linie V umgeben ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend wird sich auf die Zeichnungen zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezogen. Es sei bemerkt, dass in den nachstehend beschriebenen Figuren identische oder äquivalente Elemente identisch bezeichnet sind.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 zeigt eine schematische Darstellung, die eine allgemeine Konfiguration eines elektrischen Verdichters mit einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Gemäß 1 ein elektrischer Verdichter 100 ein elektrischer Verdichter, der in einem Fahrzeug eingebaut ist, und wird zum Verdichten eines Kühlmittels für eine Klimaanlage innerhalb des Fahrzeugs verwendet. Als ein Beispiel ist der elektrische Verdichter 100 in einem Hybridfahrzeug eingebaut, das als eine Antriebskraftquelle eine Brennkraftmaschine wie eine Benzinmaschine und eine Dieselmaschine sowie einen Motor aufweist, der durch aus einer Batterie zugeführten elektrischen Leistung angetrieben wird. Als ein weiteres Beispiel ist der elektrische Verdichter 100 in einem Elektrofahrzeug oder in einem durch eine Brennstoffzelle betriebenen Fahrzeug eingebaut.
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Der elektrische Verdichter 100 ist an einer Brennkraftmaschine in einem Maschinenraum angebracht. Der elektrische Verdichter 100 kann nicht nur an der Brennkraftmaschine angebracht sein, sondern kann ebenfalls beispielsweise an einer Stütze angebracht sein, die in dem Maschinenraum vorgesehen ist. Der elektrische Verdichter kann an einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs als dem Maschinenraum angebracht sein.
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Der elektrische Verdichter 100 weist eine Verdichtungsmechanismuseinheit 115, einen Elektromotor 116, ein Gehäuse 112, eine Wechselrichtervorrichtung 10 und eine Wechselrichterabdeckung 121 auf.
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Die Verdichtungsmechanismuseinheit 115 wird zum Verdichten des Kühlmittels angetrieben. Als ein Beispiel ist die Verdichtungsmechanismuseinheit 115 derart konfiguriert, dass sie eine feste Schnecke, die in dem Gehäuse 112 befestigt ist, und eine bewegliche Schnecke aufweist, die der festen Schnecke zugewandt ist.
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Der Elektromotor 116 treibt die Verdichtungsmechanismuseinheit 115 an. Der Elektromotor 116 weist einen Rotor 118, eine Drehwelle 119 und einen Stator 117 auf. Die Drehwelle 119 wird drehbar in dem Gehäuse 112 gestützt. Die Drehwelle 119 weist ein Ende auf, das mit der Verdichtungsmechanismuseinheit 115 verbunden ist.
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Die Drehwelle 119 weist einen Umlauf auf, an dem der Rotor 118 befestigt ist. Der Stator 117 ist derart konfiguriert, dass er einen Statorkern 117p und eine Spule 117q aufweist. Der Statorkern 117p ist an einer inneren umlaufenden Oberfläche des Gehäuses 112 befestigt. Die Spule 117q ist um einen (nicht gezeigten) Zahn des Statorkerns 117p gewickelt. Der Rotor 118 und der Stator 117 sind in der radialen Richtung der Drehwelle 119 einander zugewandt.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 112 aus einem zylindrischen Abschnitt 112m und einem Deckelabschnitt 112n konfiguriert, die zusammen kombiniert sind. Der zylindrische Abschnitt 112m und der Deckelabschnitt 112n sind aus einem Metall wie Aluminium geformt. Der zylindrische Abschnitt 112m ist ein Zylinder mit Boden, der aus einer unteren Wand 113 und einer Seitenwand 114, die sich von der unteren Wand 113 aufrichtet, geformt, wobei darin der Verdichtungsmechanismuseinheit 115 und der Elektromotor 116 untergebracht sind. Der Deckelabschnitt 112n ist in der Form einer Untertasse geformt, und ist vorgesehen, um eine Öffnung des zylindrischen Abschnitts 112m zu schließen.
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Die Wechselrichterabdeckung 121 kooperiert mit dem Gehäuse 112 (dem zylindrischen Abschnitt 112m), um einen Unterbringungsraum 110 abzugrenzen, in dem die Wechselrichtervorrichtung 10 untergebracht ist. Insbesondere ist die Wechselrichterabdeckung 121 ein Zylinder mit Boden, der aus einer unteren Wand 122 und einer Seitenwand 123 geformt ist, die aus der unteren Wand 122 hervorragt, und bei der die Seitenwand 123 an einem Ende davon mit der unteren Wand 113 des zylindrischen Abschnitts 112m des Gehäuses 112 befestigt ist, um den Unterbringungsraum 110 bereitzustellen. Das Gehäuse 112 und die Wechselrichterabdeckung 121 formen ein Erscheinungsbild des elektrischen Verdichters 100.
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Die Wechselrichtervorrichtung 10 ist in dem Unterbringungsraum 110 untergebracht. Obwohl der in 1 gezeigte elektrische Verdichter 100 von einer Inline-Bauart ist, bei der die Verdichtungsmechanismuseinheit 115, der Elektromotor 116 und die Wechselrichtervorrichtung 10 in einer graden Linie angeordnet sind, ist dies nicht als solches begrenzt, und kann eine Kamelbauart sein, bei der die Wechselrichtervorrichtung 10 auf dem zylindrischen Abschnitt 112m des Gehäuses 112 vorgesehen ist.
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2 zeigt eine Schaltung zum Antrieb des in 1 gezeigten Elektromotors. 3 zeigt eine Querschnitt, der die in 1 gezeigte Wechselrichtervorrichtung veranschaulicht. Die Wechselrichtervorrichtung 10 ist unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
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Die Wechselrichtervorrichtung 10 weist ein Wärmeabstrahlungselement 11, das als ein Sockelelement dient, eine Leistungseinheit 21, die elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Wechselstromleistung den Elektromotor 116 zuführt, ein Wechselrichtersubstrat 51, das als ein erstes Substrat dient, das ein Anbringen der Leistungseinheit 21 darauf was ermöglicht, eine Steuerungseinheit 31, die die Leistungseinheit 21 steuert, ein Steuerungssubstrat 61, das als ein zweites Substrat dient, das ein Anbringen der Steuerungseinheit 31 darauf ermöglicht, einen Verbinder 73, der mit dem Wechselrichtersubstrat 51 und dem Steuerungssubstrat 61 verbunden ist und als eine Verbindungseinheit fungiert, die eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungseinheit 21 und der Steuerungseinheit 31 bereitstellt, sowie einen Stützstift 56 und eine Stützstift 66 auf, die mit dem Wärmabstrahlungselement 11 verbunden sind und jeweils als ein erster Stützabschnitt und ein zweiter Stützabschnitt dienen.
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Das Wärmeabstrahlungselement 11 weist einen flachen Plattenabschnitt (oder einen Wärmeabstrahlungsabschnitt) 11j und einen Vorsprung (oder einen Wärmeübertragungsabschnitt) 11k auf, der auf dem flachen Plattenabschnitt 11j vorgesehen ist. Das Wärmeabstrahlungselement 11 ist ein signifikant wärmeleitendes Element, das beispielsweise aus Aluminium geformt ist. Der flache Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 ist mit der unteren Wand 113 des zylindrischen Abschnitts 112m des Gehäuses 112 verbunden.
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Der flache Plattenabschnitt weist eine Oberfläche 12n, die mit der unteren Wand 113 des zylindrischen Abschnitt 112m des Gehäuses 112 verbunden ist, und eine Oberfläche 12m auf, die von der Oberfläche 12n weg zeigt. Der Stützstift 56 und der Stützstift 66 springen auf dem flachen Plattenabschnitt 11j an der Oberfläche 12m in die Dickenrichtung des flachen Plattenabschnitts 11j vor.
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Die Leistungseinheit 21 weist einen Kondensator 13 und eine Schalt-Schaltung 14 auf, wie es in 2 gezeigt ist. Die Leistungseinheit 21 ist elektrisch mit einer externen Leistungsversorgung (einer Batterie) über einen positiven Elektrodenanschluss 22 und einen negativen Elektrodenanschluss 23 verbunden.
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Der Kondensator 13 ist zwischen einem positiven Elektrodenbus 26, der mit dem positiven Elektrodenanschluss 22 verbunden ist, und einem negativen Elektrodenbus 27 vorgesehen, der mit dem negativen Elektrodenanschluss 23 verbunden ist.
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Die Schalt-Schaltung 14 weist eine U-Phasen-Zweig 15, einen V-Phasen-Zweig 16 und einen W-Phasen-Zweig 17 auf. Die U-Phasen-Zweig 15, der V-Phasen-Zweig 16 und der W-Phasen-Zweig 17 weisen jeweils zwei Schaltvorrichtungen auf, die durch eine Verbindungsleitung in Reihe geschaltet sind, und sind zwischen dem positiven Elektrodenbus 26 und dem negativen Elektrodenbus 27 vorgesehen. Weiterhin ist die Verbindungsleitung des U-Phasen-Zweigs 15 mit einem Ende einer U-Phase-Spule des Stators des Elektromotors 16 verbunden. Die Verbindungsleitung des V-Phasen-Zweigs 16 ist mit einem Ende einer V-Phasen-Spule des Stators des Elektromotors 116 verbunden. Die Verbindungsleitung des W-Phasen-Zweigs 17 ist mit einem Ende einer W-Phasen-Spule des Stators des Elektromotors 16 verbunden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stator des Elektromotors 116 mit den U-, V- und W-Phasen-Spulen durch eine Sternschaltung verbunden.
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Die Steuerungseinheit 31 ist durch eine Steuerungsschaltung konfiguriert, die ein Programm ausführt, das die Leistungseinheit 21 (oder die Schalt-Schaltung 14) steuert. Insbesondere steuert die Steuerungsschaltung 32 die Schalt-Schaltung 14 in Reaktion auf eine Anweisung, die von einer außerhalb des elektrischen Verdichters 100 vorgesehenen (nicht gezeigten) Klimaanlagen-ECU empfangen wird. Die Steuerungsschaltung 32 ist elektrisch mit der Schalt-Schaltung 14 über eine Zwischenverbindung 42 verbunden. Die Zwischenverbindung 42 weist einen ersten Stiftanschluss, der mit den Schaltvorrichtungen an ihren Gates und dem Wechselrichtersubstrat 51 verbunden ist, eine erste Zwischenverbindung, die für das Wechselrichtersubstrat 51 vorgesehen ist, eine zweite Zwischenverbindung, die für das Steuerungssubstrat 61 vorgesehen ist, und eine zweiten Stiftanschluss auf, der die erste Zwischenverbindung und die zweite Zwischenverbindung miteinander verbindet.
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An dem positiven Elektrodenbus 26 und dem negativen Elektrodenbus 27 sind jeweils ein (HV+)-Anschluss 24 und ein (HV–)-Anschluss 25 vorgesehen. Der (HV+)-Anschluss 24 und der (HV–)-Anschluss 25 sind mit einer Abwärtswandlungsschaltung 33 über eine Zwischenverbindung 41 verbunden. Die Abwärtswandlungsschaltung 33 dient als eine Leistungsversorgung zum Antrieb der Steuerungsschaltung 32 zum Heruntersetzen der Spannung zwischen dem (HV+)-Anschluss 24 und dem (HV–)-Anschluss 25.
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Das Wechselrichtersubstrat 51 ist mit dem Stützstift 56 verbunden und ist an dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 über den Stützstift 56 befestigt. Das heißt, dass das Wechselrichtersubstrat 51 durch den Stützstift 56 an einer Position gestützt wird, die von dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 beabstandet ist. Das Wechselrichtersubstrat 51 ist in der Form einer Platte und weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Kondensator 13 und die Schalt-Schaltung 14 als die Leistungseinheit 21 auf, die an einer Oberfläche 52n davon angebracht ist, die dem flachen Abschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 zugewandt ist.
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Der Stützstift 56 ist derart eingestellt, dass er eine Länge aufweist, die ermöglicht, dass die Leistungseinheit 21 gegen den flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 anstößt, oder an dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 über Schmiermittel, Klebemittel usw. vorgesehen ist.
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Das Steuerungssubstrat 61 ist mit dem Stützstift 66 verbunden und ist mit dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 über den Stützstift 66 befestigt. Das heißt, dass das Steuerungssubstrat 61 durch den Stützstift 66 an einer Position gestützt wird, die von dem Wechselrichtersubstrat 61 und dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 beabstandet ist. Das Steuerungssubstrat 61 ist in der Form einer Platte.
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Das Wechselrichtersubstrat 51 ist zwischen dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 und dem Steuerungssubstrat 61 vorgesehen. Der flache Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11, das Wechselrichtersubstrat 51 und das Steuerungssubstrat 61 sind parallel zueinander angeordnet. Der flache Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11, das Wechselrichtersubstrat 61 und das Steuerungssubstrat 61 sind derart vorgesehen, dass sie sich in einer Richtung erstrecken, die quer zu einer Richtung ist, die sich entlang der mittleren Achse der Drehwelle 119 gemäß 1 erstreckt. Wenn in der Richtung beobachtet, die sich entlang der mittleren Achse der Drehwelle 119 erstreckt, weisen der flache Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11, das Wechselrichtersubstrat 51 und das Steuerungssubstrat 61 Abschnitte auf, die sich einander überlappen.
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Das Wechselrichtersubstrat 51 weist die darauf montierte Leistungseinheit 21 auf. Die Leistungseinheit 21 weist als eine Vielzahl von elektronischen Komponenten ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) 91 mit der in 2 gezeigten darin enthaltenen Schalt-Schaltung 14 und eine elektronische Komponente (gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Kondensator 13) auf, die mit der Schalt-Schaltung 14 verbunden ist. Das IPM 91 und der Kondensator 13 sind auf dem flachen Plattenabschnitt 11j des Wärmeabstrahlungselements 11 an der Oberfläche 12m angebracht, die von der Oberfläche 12n, die mit der unteren Wand 13 des zylindrischen Abschnitts 112m des Gehäuses 112 verbunden ist, weg zeigt.
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Die Steuerungseinheit 31 ist an dem Steuerungssubstrat 61 angebracht. Die Steuerungseinheit 31 weist eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 93 usw. auf.
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Der Verbinder 73 weist einen Steckerabschnitt 71 und eine Buchsenabschnitt 72 auf, der abnehmbar an den Steckerabschnitt 71 anbringbar ist. Der Steckerabschnitt 71 und der Buchsenabschnitt 72 sind jeweils für das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 vorgesehen. Der Steckerabschnitt 71 erstreckt zu dem Wechselrichtersubstrat 51 von dem Steuerungssubstrat 61 an einer Oberfläche 62n aus, die dem Wechselrichtersubstrat 51 zugewandt ist. Der Buchsenabschnitt 72 erstreckt sich zu dem Steuerungssubstrat 61 von dem Wechselrichtersubstrat 51 an einer Oberfläche 52m aus, die dem Steuerungssubstrat 61 zugewandt ist. Der Steckerabschnitt 71 und der Buchsenabschnitt 72 weisen den zweiten Stiftanschluss auf, der die für das Wechselrichtersubstrat 51 vorgesehene erste Zwischenverbindung und die für das Steuerungssubstrat 61 vorgesehene zweite Zwischenverbindung elektrisch verbindet, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Durch Verbinden des Steckerabschnitts 71 und des Buchsenabschnitts 72 miteinander werden das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 mechanisch und elektrisch gekoppelt.
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Es sei bemerkt, dass der Steckerabschnitt 71 und der Buchsenabschnitt 72 jeweils an dem Wechselrichtersubstrat 51 und dem Steuerungssubstrat 61 vorgesehen werden können.
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Der in einem Fahrzeug eingebaute elektrische Verdichter 100 empfängt Vibrationen von der Kraftmaschine, einer Straßenoberfläche usw. wenn das Fahrzeug fährt, und dementsprechend ist es erforderlich, dass die Wechselrichtervorrichtung 10 eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen aufweist. Wenn beispielsweise erwartet wird, dass das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstart 51 jeweils an der Wechselrichterabdeckung 121 und dem Gehäuse 112 befestigt sind, wie es in 1 gezeigt ist, dann erfährt, wenn die Wechselrichterabdeckung 121 und das Gehäuse 112 unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen, der dazwischen vorgesehene Verbinder 73 einen großen Versatz und kann eine übermäßige Last auf den Verbinder 73 als solches, einen Lötabschnitt des Verbinders 73 und dergleichen einwirken.
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Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wechselrichtervorrichtung 10 bereitgestellt, bei der das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 beide an dem Wärmeabstrahlungselement 11 befestigt sind, und wenn der elektrische Verdichter 100 Vibrationen erfährt, vibrieren das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 zusammen. Dies kann eine auf den Verbinder 73 einwirkende Last reduzieren.
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Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Wechselrichtervorrichtung 10 und den elektrischen Verdichter 100 bereitstellen, bei denen das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 beide an einem einzigen Element befestigt sind, um die auf den Verbinder 73 einwirkende Last zu reduzieren. Dies kann die Widerstandsfähigkeit der Wechselrichtervorrichtung 10 und des elektrischen Verdichters 100 gegenüber Vibrationen verbessern.
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Es sei bemerkt, dass obwohl gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Konfiguration beschrieben worden ist, bei der das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 an dem Wärmeabstrahlungselement befestigt sind, die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Konfiguration begrenzt ist. Beispielsweise können das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 an der unteren Wand 113 des zylindrischen Abschnitts 112m des Gehäuse 112 befestigt sein, oder können das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 an der Wechselrichterabdeckung 121 befestigt sein.
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Weiterhin ist, obwohl gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wechselrichtersubstrat 51 und das Steuerungssubstrat 61 beide von dem Wärmeabstrahlungselement 11 beabstandet sind und an dem Wärmeabstrahlungselement 11 durch die Stützstifte 56 und 66 befestigt sind, die vorliegende Erfindung nicht als solches begrenzt, und kann eines des Wechselrichtersubstrats 51 und des Steuerungssubstrats 61 von dem Wärmeabstrahlungselement 11 beabstandet sein und mit dem Wärmeabstrahlungselement 11 durch einen Stützstift befestigt sein, und kann das andere des Wechselrichtersubstrats 51 und des Steuerungssubstrats 61 auf dem flachen Plattenabschnitt 11j platziert sein und auf diese Weise an das Wärmeabstrahlungselement 11 befestigt sein. In diesem Fall wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da es notwendig ist, eine Vielzahl an dem Wechselrichtersubstrat 51 angebrachter elektronischer Komponenten zu kühlen, eine Konfiguration in geeigneter Weise verwendet, bei der von dem Wechselrichtersubstrat 51 und dem Steuerungssubstrat 61 das Steuerungssubstrat 61 von dem Wärmeabstrahlungselement 11 beabstandet ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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4 zeigt einen Querschnitt, der eine Wechselrichtervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wenn die Wechselrichtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Wechselrichtervorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verglichen wird, weisen diese im Wesentlichen dieselbe Konfiguration auf. Als solches wird eine Beschreibung von redundanten Strukturen nicht wiederholt werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 4 werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungsschaltung 32 und die Schalt-Schaltung 14 elektrisch über eine Zwischenverbindung verbunden, die durch einen Stiftanschluss alleine konfiguriert ist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt einen Stiftanschluss 46 bereit, der mit den Schaltvorrichtungen an ihren Gates, dem Wechselrichtersubstrat 51 und dem Steuerungssubstrat 61 verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltvorrichtungen der Schalt-Schaltung 14 und der Steuerungseinheit 31 bereitstellt.
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Der Stiftanschluss 46 erstreckt sich von dem IPM 91 zu dem Wechselrichtersubstrat 51 und dringt in das Wechselrichtersubstrat 51 ein. Der Stiftanschluss 46 erstreckt sich weiterhin von dem Wechselrichtersubstrat 51 zu dem Steuerungssubstrat 61 und erreicht das Steuerungssubstrat 61.
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Der Stiftanschluss 46 ist derart vorgesehen, dass er dem positiven Elektrodenbus 26, dem negativen Elektrodenbus 27 und der Zwischenverbindung 41 gemäß 2 und der Zwischenverbindung 42 gemäß 2 entspricht.
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Der positive Elektrodenbus 26 und der negative Elektrodenbus 27 stellen eine elektrische Verbindung zwischen den (HV+)- und (HV–)-Anschlüssen 24 und 25 sowie der Schalt-Schaltung 14 gemäß 2 bereit, und die Zwischenverbindung 41 stellt eine elektrische Verbindung zwischen den (HV+)- und (HV–)-Anschlüssen 24 und 25 und der Steuerungsschaltung 32 gemäß 2 bereit, und dementsprechend ist der Stiftanschluss 46, der derart vorgesehen ist, dass er dem positiven Elektrodenbus 26, dem negativen Elektrodenbus 27 und der Zwischenverbindung 41 entspricht, mit einer elektrischen Schaltung, die an dem Wechselrichtersubstrat 51 geformt ist, und einer elektrischen Schaltung verbunden, die an dem Steuerungssubstrat 61 geformt ist. Im Gegensatz dazu stellt die Zwischenverbindung 42 eine elektrische Verbindung zwischen der Schalt-Schaltung 14 und der Steuerungsschaltung 32 gemäß 2 bereit, und dementsprechend ist der Stiftanschluss 46, der derart vorgesehen ist, dass er der Zwischenverbindung 42 entspricht, lediglich mit der elektrischen Schaltung, die an dem Steuerungssubstrat 61 geformt ist, von den elektrischen Schaltungen verbunden ist, die an den Wechselrichter- und Steuerungssubstraten 51 und 61 geformt sind.
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5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Bereichs, der in 4 gezeigt ist und durch eine mit zwei Punkten gestrichelte Line V umgeben ist. Unter Bezugnahme auf 4 und 5 ist eine Verbindungsstruktur des Stiftanschlusses 46 beschrieben, der derart vorgesehen ist, dass er der Zwischenverbindung 42 gemäß 2 entspricht. In dem in 5 gezeigten Querschnitt wird der Stützanschluss 46 in dem Wechselrichtersubstrat 51 durch eine fixierende und leitende Folie 49 und einen Lötabschnitt 47 gestützt, und wird in dem Steuerungssubstrat 61 durch einen Lötabschnitt 48 gestützt. Die fixierende und leitende Folie 49 und eine leitende Folie 57, die eine elektrische Schaltung auf den Wechselrichtersubstrat 51 konfiguriert, sind nicht miteinander verbunden. Im Gegensatz dazu sind der Lötabschnitt 48 und eine leitende Folie 67, die eine elektrische Schaltung auf dem Steuerungssubstrat 61 konfigurieren, miteinander verbunden. Es sei bemerkt, dass auf den Lötabschnitt 47 verzichtet werden kann.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird außerdem eine Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt, bei der das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 beide auf dem Wärmeabstrahlungselement 11 fixiert sind, und wenn der elektrische Verdichter 100 Vibrationen erfährt, vibrieren das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 zusammen. Dies kann eine Last reduzieren, die auf den Stiftanschluss 46 einwirkt. Wenn weiterhin die Wechselrichtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Wechselrichtervorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verglichen wird, wendet das erstere den Stiftanschluss 46 zur elektrischen Verbindung zwischen der Leistungseinheit 21 und der Steuerungseinheit 31 an. Dies kann den in 3 gezeigten Verbinder 73 beseitigen und die Anzahl der Komponente reduzieren.
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Dies ermöglicht, dass das Steuerungssubstrat 61 und das Wechselrichtersubstrat 51 einstückiger miteinander vibrieren, um eine Wechselrichtervorrichtung bereitzustellen, die im Hinblick auf Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen verbessert ist.
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Die Wechselrichtervorrichtung und der elektrische Verdichter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die auf diese Weise konfiguriert sind, können eine ähnliche Wirkung wie diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen.
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Eine Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wechselrichtervorrichtung, die für einen elektrischen Verdichter verwendet wird, der aufweist: ein Gehäuse, in das Kühlmittel eingezogen wird, eine Verdichtungsmechanismuseinheit, die in dem Gehäuse untergebracht ist und das Kühlmittel verdichtet und ausstößt, und einen Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist und die Verdichtungsmechanismuseinheit antreibt. Die Wechselrichtervorrichtung weist ein Basiselement, das mit dem Gehäuse verbunden ist, eine Leistungseinheit, die eine Vielzahl elektronischer Komponenten aufweist und elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Wechselstromleistung dem Elektromotor zuführt, ein erstes Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit, eine Steuerungseinheit, die die Leistungseinheit steuert, ein zweites Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit, eine Verbindungseinheit, die mit den ersten und zweiten Substraten verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungseinheit und der Steuerungseinheit bereitstellt, und einen Stützabschnitt auf, der mit dem Basiselement verbunden ist. Die ersten und zweiten Substrate sind an dem Basiselement fixiert. Zumindest eines der ersten und zweiten Substrate ist von dem Basiselement beabstandet und ist ebenfalls mit dem Stützabschnitt verbunden.
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Bei der auf diese Weise konfigurierten Wechselrichtervorrichtung sind das erste Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit und das zweite Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit beide an dem Basiselement fixiert, und wenn die Wechselrichtervorrichtung Vibration von außen empfängt, vibrieren die ersten und zweiten Substrate zusammen. Dies kann eine Last reduzieren, die auf eine Verbindungseinheit einwirkt, die die ersten und zweiten Substrate miteinander verbindet, und somit eine Widerstandsfähigkeit der Wechselrichtervorrichtung gegenüber Vibrationen verbessern.
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Weiterhin ist vorzugsweise die Verbindungseinheit ein Verbinder oder ein Leitungsdraht. Die Wechselrichtervorrichtung, die auf diese Weise konfiguriert ist, kann eine Last reduzieren, die auf den Verbinder oder dem Leitungsdraht einwirkt, wenn die Wechselrichtervorrichtung Vibrationen von außen empfängt.
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Weiterhin ist vorzugsweise das zweite Substrat von dem Basiselement beabstandet und ebenfalls mit dem Stützabschnitt verbunden.
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Bei der auf diese Weise konfigurierten Wechselrichtervorrichtung ist das zweite Substrat, das die daran angebrachte Steuerungseinheit aufweist und von dem Basiselement beabstandet ist, an dem Basiselement durch den Stützabschnitt fixiert.
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Weiterhin weist vorzugsweise der Stützabschnitt einen ersten Stützabschnitt und einen zweiten Stützabschnitt auf. Eine Vielzahl von elektronischen Komponenten weist zumindest eine elektronische Komponente auf, die mit dem Basiselement verbunden ist. Der erste Stützabschnitt ist mit dem ersten Substrat verbunden, und der zweite Stützabschnitt ist mit dem zweiten Substrat verbunden.
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Bei der auf diese Weise konfigurierten Wechselrichtervorrichtung ist das erste Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit an dem Basiselement durch den ersten Stützabschnitt fixiert, und ist das zweite Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit an dem Basiselement durch den zweiten Stützabschnitt fixiert.
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Weiterhin ist vorzugsweise das erste Substrat auf dem Basiselement vorgesehen. Das zweite Substrat ist auf dem ersten Substrat vorgesehen. Das erste Substrat ist zwischen dem Basiselement und dem zweiten Substrat vorgesehen. Das Basiselement weist eine erste Oberfläche auf, die dem ersten Substrat zugewandt ist und zumindest eine aus einer Vielzahl von elektronischen Komponenten darauf angebracht aufweist. Die Wechselrichtervorrichtung weist weiterhin einen Leitungsdraht auf, der sich zu dem ersten Substrat von einer elektronischen Komponente erstreckt, die auf der ersten Oberfläche angebracht ist.
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Bei der auf diese Weise konfigurierten Wechselrichtervorrichtung können das Basiselement mit einer darauf angebrachten elektronischen Komponente und das erste Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit benachbart angeordnet werden. Dies kann die Induktivität des Leitungsdrahts reduzieren, der sich von der elektronischen Komponente zu dem ersten Substrat hin erstreckt, und kann somit Störungen reduzieren.
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Weiterhin vorzugsweise weist das Basiselement einen Wärmeabstrahlungsabschnitt sowie einen Wärmeübertragungsabschnitt auf, der in Kontakt mit dem ersten Substrat und dem Wärmeabstrahlungsabschnitt vorgesehen ist, und Wärme von dem ersten Substrat auf den Wärmeabstrahlungsabschnitt überträgt.
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Die auf diese Weise konfigurierte Wechselrichtervorrichtung ermöglicht, dass die an dem ersten Substrat erzeugte Wärme an dem Wärmeabstrahlungsabschnitt durch den Wärmeübertragungsabschnitt abgestrahlt wird.
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Ein elektrischer Verdichter gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Gehäuse, in das Kühlmittel eingezogen wird, eine Verdichtungsmechanismuseinheit, die in dem Gehäuse untergebracht ist und das Kühlmittel verdichtet und ausstößt, einen Elektromotor, der in dem Gehäuse untergebracht ist und die Verdichtungsmechanismuseinheit antreibt, und eine Wechselrichtervorrichtung, die den Elektromotor antreibt. Die Wechselrichtervorrichtung weist eine Leistungseinheit, die elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Wechselstromleistung dem Elektromotor zuführt, ein erstes Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit, eine Steuerungseinheit, die die Leistungseinheit steuert, ein zweites Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit, eine Verbindungseinheit, die mit den ersten und zweiten Substraten verbunden ist und elektrische Verbindung zwischen der Leistungseinheit und der Steuerungseinheit bereitstellt, und einen Stützabschnitt auf, der mit dem Basiselement verbunden ist. Die ersten und zweiten Substrate sind an dem Basiselement fixiert. Zumindest eines der ersten und zweiten Substrate ist von dem Basiselement beabstandet und ist ebenfalls mit dem Stützabschnitt verbunden.
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Bei dem auf diese Weise konfigurierten elektrischen Verdichter sind das erste Substrat mit der darauf angebrachten Leistungseinheit und das zweite Substrat mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit beide an dem Gehäuse fixiert, und wenn die Wechselrichtervorrichtung Vibration von außen empfängt, vibrieren die ersten und zweiten Substrate zusammen. Dies kann eine Last reduzieren, die auf eine Verbindungseinheit einwirkt, die die ersten und zweiten Substrate miteinander verbindet, und somit eine Widerstandsfähigkeit der Wechselrichtervorrichtung gegenüber Vibrationen verbessern.
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Die vorliegende Erfindung wird beispielsweise auf eine Wechselrichtervorrichtung für einen elektrischen Verdichter angewendet, der in einem Fahrzeug untergebracht ist.
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Es sollte zu verstehen sein, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken beschrieben worden sind und in keinerlei Weise beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Patentansprüche definiert, und nicht die vorstehende Beschreibung, und soll jegliche Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs umfassen, der äquivalent zu den Patentansprüchen sind.
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Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist die Wechselrichtervorrichtung auf: ein mit einem Gehäuse (112) verbundenes Wärmeabstrahlungselement (11); eine Leistungseinheit (21), die ein IPM (94) und einen Kondensator (13) aufweist und elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung umwandelt und die elektrische Wechselstromleistung einem Elektromotor (116) zuführt; ein Wechselrichtersubstrat (51) mit der darauf angebrachten Leistungseinheit (21); eine Steuerungseinheit (31), die die Leistungseinheit (21) steuert; ein Steuerungssubstrat (61) mit der darauf angebrachten Steuerungseinheit (31); einen Verbinder (73), der mit dem Wechselrichtersubtrat (51) und dem Steuerungssubstrat (61) verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen der Leistungseinheit (21) und der Steuerungseinheit (31) herstellt; und einen Stützstift (56, 66), der mit dem Wärmeabstrahlungselement (11) verbunden ist. Das Wechselrichtersubstrat (51) und das Steuerungssubstrat (61) sind an dem Wärmeabstrahlungselement (11) befestigt. Das Wechselrichtersubstrat (51) und das Steuerungssubstrat (61) sind von dem Wärmeabstrahlungselement (11) beabstandet und ebenfalls mit dem Stützstift (56, 66) verbunden. Diese Konfiguration stellt einen Wechselrichtervorrichtung und einen elektrischen Verdichter bereit, die eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibration aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-202218 [0002, 0003, 0005]
- JP 2008-184947 [0004]
- JP 2005-36753 [0004]
- JP 2012-120279 [0004]
