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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine Wärmesenke besitzt, um Wärme eines Elements einer Schaltungseinheit abzuführen.
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Hintergrund
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In den letzten Jahren wurde ein elektrischer Kompressor entwickelt, der durch einen Motor angetrieben ist und der in einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, beispielsweise einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug und einem Brennstoffzellenfahrzeug zu verwenden ist. Die Rotationsgeschwindigkeit des Motors wird allgemein durch eine Motor-Antriebsschaltungseinheit gesteuert, die ein Halbleiter-Schaltelement verwendet. Das Halbleiterelement besitzt einen großen Heizwert, sodass in geeigneter Weise Wärme abgeführt werden muss. Somit gab es eine Anzahl von Vorschlägen wie die Folgenden.
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Die Patentliteratur 1 beschreibt einen elektrischen Kompressor für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs, in dem eine Achse eines Motors und eines Kompressionsmechanismus horizontal angeordnet ist. Der elektrische Kompressor umfasst ein Gehäuse mit einer oberen Fläche, mit der ein kastenartiger Inverter- bzw. Wechselrichter-Gehäuseabschnitt integriert ist. Der kastenartige Wechselrichter-Gehäuseabschnitt ist in seiner Bodenfläche mit blockartigen Wärmesenken versehen, die gemäß einer Anordnung der Halbleiterelemente unterteilt sind. Wenn eine Metallplatte, die mit einer Schaltungsplatine integriert ist, welche mit den Halbleiterelementen versehen ist, horizontal auf einer Nabe bzw. einem Ansatz angeordnet ist, welcher in der Bodenfläche des Wechselrichter-Gehäuseabschnitts vorgesehen ist, um daran befestigt zu werden, werden die Halbleiterelemente in Kontakt mit den jeweiligen Wärmesenken gebracht. Entsprechend wird durch die Halbleiterelemente erzeugte Wärme in ein Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur abgeführt, das in das Gehäuse durch die Wärmesenken einzusaugen ist. Da es die unterteilten Wärmesenken gibt, wird jedes der Halbleiterelemente gleichmäßig gekühlt.
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Die Patentliteratur 2 beschreibt auch einen elektrischen Kompressor, in dem Wärme eines Halbleiterelements in ein in ein Gehäuse einzusaugendes Kältemittel abgeführt wird. In der Patentliteratur 2 ist eine Schaltungsplatine so angeordnet, dass sie senkrecht zu einer Achse eines Motors und eines Kompressionsmechanismus, die horizontal angeordnet ist, angeordnet ist, und eine Seite der Schaltungsplatine ist in engen Kontakt mit einer Wand des Gehäuses gebracht. Außerdem ist das Gehäuse, das die Schaltungsplatine aufnimmt, mit einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss für eine Ventilation von Innenluft und Außenluft versehen, sodass angewärmte Luft im Inneren des Gehäuses durch den Auslassanschluss ausgetragen wird, um eine Wärmeakkumulation im Inneren des Gehäuses zu verhindern.
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Außerdem ist in der Patentliteratur 2 ein der anderen Seite der Schaltungsplatine zugewandtes Thermomodul als eine Hilfskühlvorrichtung vorgesehen. Das Thermomodul umfasst ein Peltier-Element und eine Abstrahlrippe und in dem Peltier-Element absorbierte Wärme durch Beaufschlagen des Peltier-Elements mit Energie wird über die Abstrahlrippe zur Außenseite des Gehäuses abgeführt.
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Zitierungen
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Patent Literatur
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Patentliteratur 1
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Japanisches Patent Nummer 5030551
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Patentliteratur 2
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Japanische offengelegte Patentanmeldung Nummer 2008-163765
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In Hinblick auf den Einbauraum, die Erhöhung der Reichweite und dergleichen muss ein elektrischer Kompressor für ein Fahrzeug im starken Maße in der Größe und im Gewicht verringert werden. Somit ist eine Motor-Antriebsschaltungseinheit allgemein in einem mit einem Gehäuse zur Aufnahme des Motors und eines Kompressionsmechanismus gemäß der Beschreibung in Patentliteratur 1 und 2 integrierten Gehäuse aufgenommen. Bei einem solchen Kompressor geringer Größe ist das Volumen eines Schaltungsgehäuses auf ein Minimum verringert, was zu einer hohe Wärmedichte in dem Gehäuse führt. Deshalb ist eine Wärmeabfuhr nur durch Leitung von Wärme eines Halbleiterelements durch ein Element in Kontakt mit dem Halbleiterelement nicht ausreichend, sodass es erforderlich ist, Wärme des Halbleiterelements aktiv abzuführen.
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Obwohl eine Struktur gemäß Patentliteratur 1 so konfiguriert ist, das sie eine gleichmäßige Kühlung der Halbleiterelemente ermöglicht, bleibt Luft, deren Temperatur aufgrund der durch die Halbleiterelemente erzeugten Wärme ansteigt, leider sehr häufig in einem Raum zwischen einer oberen Oberfläche der Schaltungsplatine und der Abdeckung stehen, weil die Schaltungsplatine horizontal so angeordnet ist, das sie einer Abdeckung zugewandt ist, mit der eine Öffnung in dem Wechselrichtergehäuseabschnitt abgedeckt ist. Damit besteht eine Möglichkeit, dass eine Wärmeabfuhr der Halbleiterelemente blockiert sein kann.
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Obwohl das Stehenbleiben von warmer Luft gemäß einer Struktur der Patentliteratur 2 durch die Anwendung einer Ventilationsstruktur verringert ist, kann durch die Ventilation Wasser, Staub und dergleichen das Schaltungsgehäuse durch eine Öffnung für die Ventilation leicht eindringen. Da außerdem ein Zwangskühlmittel verwendet wird, das Elektrizität benötigt, steigt der Energieverbrauch an. Daher besteht die Möglichkeit, dass eine Fahrreichweite eines Elektrizität als Energiequelle verwendenden Fahrzeugs abnehmen kann.
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Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltungselement unter Nutzung von natürlicher Konvektion in einem Schaltungsgehäuse effizient zu kühlen, ohne eine Ventilation zwischen der Innenseite des Schaltungsgehäuses und der Außenseite desselben sowie ohne ein Energie verwendetes Zwangskühlmittel zu benötigen.
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Lösung für das Problem
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Ein Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Vorrichtungskörper, eine Körpergehäuse, das den Vorrichtungskörper aufnimmt, eine Schaltungseinheit mit einer Schaltungsplatine, die den Vorrichtungskörper antreibt und steuert, und ein Schaltungsgehäuse, das die Schaltungseinheit aufnimmt und die mit dem Körpergehäuse integriert ist.
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Die vorliegenden Erfindung umfasst eine Wärmesenke, die an einer Schaltungseinheitseite einer Trennwand so vorgesehen ist, dass sie in Kontakt mit einem Element der Schaltungsplatine gebracht ist, wobei die Trennwand entlang einer Vertikalrichtung oder im Wesentlichen einer Vertikalrichtung aufgerichtet ist, um die Innenseite des Körpergehäuses von der Innenseite des Schaltungsgehäuses abzutrennen und die Wärmesenke besitzt einen oberen Endabschnitt und einen unteren Endabschnitt, wobei zumindest von einem derselben die Breite allmählich abnimmt, bis sie einen Endabschnitt (Spitze) erreicht.
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Die „Vertikalrichtung” in der vorliegenden Erfindung ist definiert als eine Richtung in einem Zustand, in dem die Vorrichtung installiert ist (Einsatzzustand). Hierbei ist eine geringfügig von der Vertikalrichtung abweichende Richtung abhängig von einer Einbautoleranz, einer Position eines Einbauobjekts (beispielsweise ein Fahrzeug) und dergleichen zulässig. Im Folgenden umfasst die „Vertikalrichtung” in der Beschreibung eine im Wesentlichen vertikale Richtung, die geringfügig von der Vertikalrichtung abweicht.
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Die Trennwand, welche die Innenseite des Körpergehäuses von der Innenseite des Schaltungsgehäuses abtrennt, ist aufgrund einer Wärmekapazität des Körpergehäuses und durch Kühlen durch ein Fluid in dem Körpergehäuse bei einer Temperatur, die niedriger ist als eine Temperatur in dem Schaltungsgehäuse auf eine Temperatur eingestellt, die niedriger ist als die der Wärmesenke. Wärme der Wärmesenke wird durch Wärmeaustausch gegen Luft in einer Peripherie der Wärmesenke, die auf eine niedrige Temperatur aufgrund von Wärmeleitung von der Trennwand eingestellt ist, oder durch Abstrahlung von der Trennwand abgeführt.
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Hierbei verwendet die vorliegende Erfindung natürliche Konvektion, um Luft in der Peripherie der Wärmesenke bei einer niedrigen Temperatur zu halten, um eine Wärmeabfuhr von der Wärmesenke zu fördern. Die der entlang der Vertikalrichtung aufgerichteten Trennwand zugewandte Schaltungsplatine ist ebenfalls der Vertikalrichtung aufgerichtet, sodass Luft, deren Temperatur aufgrund der Wärmeerzeugung des Elements ansteigt, sich entlang der Schaltungsplatine durch die Seite der Wärmesenke nach oben bewegt. Entsprechend wird erwartet, dass Luft aufgrund der natürlichen Konvektion, die durch Dichteunterschiede zwischen einem aufsteigenden Strom der Luft und einen absinkenden Strom bei einer Temperatur, die niedriger ist als die des aufsteigenden Stroms, in der Peripherie der Wärmesenke bei einer niedrigen Temperatur gehalten wird.
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Leider tritt die natürliche Konvektion gleichmäßig und effizient in einem Abschnitt entlang der Vertikalrichtung eines entlang der Wärmesenke strömenden Luftstroms in einem Raum zwischen der Schaltungsplatine und der Trennwand auf; Luft bleibt jedoch leicht in dem oberen Endabschnitt und dem unteren Endabschnitt der Wärmesenke, die die Vertikalrichtung schneiden stehen, was zu einer Ansammlung von warmer Luft führt, sodass die Wärmeabfuhr der Wärmesenke blockiert ist.
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Um das oben stehende Problem zu lösen ist die Gestaltung so gewählt, dass zumindest einer von oberem Endabschnitt und unterem Endabschnitt der Wärmesenke in seiner Breite allmählich abnimmt, bis er den Endabschnitt erreicht. Auf diese Weise kann, da die Wärmesenke mit einem Höhengradienten ausgebildet ist, eine natürliche Konvektion basierend auf einem Dichteunterschied auch in dem oberen Endabschnitt oder dem unteren Endabschnitt der Wärmesenke sichergestellt werden. Entsprechend kann eine Verringerung einer Wärmeübertragungsrate zwischen der Wärmesenke und Umgebungsluft gemäß der natürlichen Konvektion in dem oberen Endabschnitt und dem unteren Endabschnitt der Wärmesenke verhindert werden. Infolgedessen wird eine Kühlwirkung der natürlichen Konvektion über den oberen und unteren Abschnitten der Wärmesenke ausgeübt, sodass Luft in der Peripherie der Wärmesenke bei einer niedrigen Temperatur gehalten werden kann. Während also Wärme der Wärmesenke zu Luft mit niedriger Temperatur in der Peripherie der Wärmesenke übertragen wird, kann die Wärme des Elements in die Wärmesenke effizient abgeführt werden.
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Da das Element der Schaltungsplatine effizient gekühlt wird, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Element mit höherer Dichte angeordnet werden. Entsprechend kann eine Größenverringerung einer Vorrichtung gefördert werden.
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Da die Kühlwirkung der natürlichen Konvektion ausreichend ausgeübt wird, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine ausreichende Kühlwirkung erzielt werden, ohne dass ein weiteres Kühlmittel wie eine Ventilation zwischen der Innenseite und der Außenseite des Schaltungsgehäuses und ein Zwangskühlmittel benötigt wird. Infolgedessen können zum Kühlen eines Elements erforderliche Kosten verringert werden.
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In einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Wärmesenke eine Abmessung in der Vertikalrichtung besitzt, die länger ist als eine Abmessung in einer die Vertikalrichtung schneidenden Richtung.
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Entsprechend kann bezüglich einer Länge eines Abschnitts entlang der Vertikalrichtung, in welcher die Wärmeübertragungsrate aufgrund der natürlichen Konvektion hoch ist, eine Länge eines Abschnitts mit einer Wärmeübertragungsrate, die niedriger ist als die in dem Abschnitt entlang der Vertikalrichtung, verringert werden. Infolgedessen kann die Kühlwirkung der natürlichen Konvektion weiter verbessert werden.
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In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl der Elemente an der Schaltungsplatine zumindest in einer horizontalen Richtung angeordnet ist, und dass die Wärmesenke für jeden von Blöcken, in welche ein Bereich, wo die Elemente angeordnet sind, entlang der Vertikalrichtung unterteilt ist, vorgesehen ist.
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Wenn die Wärmesenke so unterteilt ist, das eine Vielzahl der Wärmesenken den Bereich nützt, wo die Elemente angeordnet sind, nimmt eine in Kontakt mit Umgebungsluft zu bringende Heizfläche zu, um eine Wärmeabfuhr der Wärmesenke zu verbessern. Da eine Richtung der Unterteilung die vertikale Richtung ist, wird eine Konvektion zwischen den einander benachbarten Wärmesenken gleichmäßig erzielt. Infolgedessen kann die Wärmeabfuhr der Wärmesenke weiter verbessert sein.
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Jede der entlang der Vertikalrichtung unterteilten Wärmesenken nimmt in ihrer Breite im Vergleich zu einer integrierten Wärmesenke ab, sodass ein Aspektverhältnis zunimmt. Entsprechend kann bezüglich einer Länge eines Abschnitts in einer Längsrichtung (Vertikalrichtung) eine Länge eines Abschnitts mit einer Wärmeübertragungsrate, die niedriger ist als die des Abschnitts in der Längsrichtung, weiter verringert sein. Folglich kann dieser Punkt auch dazu beitragen, die Wärmeabfuhr der Wärmesenke zu verbessern.
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In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein vorstehender Abschnitt in der Trennwand so ausgebildet ist, das er über der Wärmesenke zu der Schaltungseinheit vorsteht.
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Da der vorstehende Abschnitt einem entlang der Wärmesenke aufsteigenden Luftstrom zugewandt ist, wird ein aufsteigender Luftstrom durch den vorstehenden Abschnitt gekühlt und er wendet sich nach unten. Wenn auf diese Weise ein absinkender Luftstrom gefördert wird, wird auch die Konvektion gefördert. Somit kann die Wärmeabfuhr der Wärmesenke und des Elements weiter verbessert sein.
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In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der vorstehende Abschnitt so geformt sein, dass er einen Ausnehmungsabschnitt aufweist, der mit der Innenseite des Körpergehäuses kommuniziert.
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Da der vorstehende Abschnitt durch Fluid in dem Körpergehäuse, das in den Ausnehmungsabschnitt einströmt, gekühlt wird, kann der vorstehende Abschnitt bei einer Temperatur gehalten werden, die äquivalent zu der der Trennwand ist. Der vorstehende Abschnitt erlaubt die Bildung vieler absinkender Ströme, sodass die Konvektion gefördert werden kann.
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Außerdem kann in dem Ausnehmungsabschnitt ein die Schaltungsplatine und den Vorrichtungskörper verbindender Anschluss aufgenommen sein. Da der Ausnehmungsabschnitt auch als eine Öffnung eines Anschlussgehäuses dient, kann auf diese Weise die Anzahl der die Innenseite des Schaltungsgehäuses besetzenden Elemente verringert werden, um ein gleichmäßiges Zirkulieren von Luft in dem Schaltungsgehäuse zu ermöglichen. Infolgedessen kann die Kühlwirkung verbessert sein.
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In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass ein befestigter Abschnitt zum Befestigen der Schaltungsplatine an der Trennwand integral mit mindestens einem von Wärmesenke und vorstehendem Abschnitt ausgebildet ist.
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Entsprechend kann die Anzahl von die Innenseite des Schaltungsgehäuse besetzenden Elementen weiter verringert sein. Da der befestigte Abschnitt thermisch mit der Wärmesenke und dem vorstehenden Abschnitt verbunden ist, um die Wärmekapazität zu erhöhen, ist außerdem die Wärmeabfuhr der Wärmesenke und des vorstehenden Abschnitts verbessert. Da die Wärmeübertragung von der Schaltungsplatine durch den befestigten Abschnitt erwartet werden kann, kann ein Beitrag für die weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr des Elements erzielt werden.
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Es ist vorzuziehen, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Kompressor ist. Der Vorrichtungskörper umfasst einen Motor und einen Kompressionsmechanismus, der durch den Motor angetrieben und gesteuert ist und der ein in das Körpergehäuse anzusaugendes Kältemittel komprimiert.
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Ein Kältemittelgas bei einer niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druck, das in das Körpergehäuse angesaugt wird, kühlt die Trennwand so, dass die Trennwand bei einer niedrigen Temperatur gehalten wird. Da Wärme der Wärmesenke und des Elements unter Nutzung von Konvektion mit Luft niedriger Temperatur, die durch die Trennwand gekühlt wird, abgeführt wird, kann die Kühlwirkung verbessert sein.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das Schaltungselement unter Nutzung der natürlichen Konvektion in dem Schaltungsgehäuse effizient gekühlt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Längsschnittansicht eines elektrischen Kompressors gemäß einer ersten Ausführungsform.
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2 zeigt schematisch eine Kühlstruktur in der ersten Ausführungsform. 2A ist eine Draufsicht und 2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie IIb-IIb von 2A.
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Jede der 3A und 3B zeigt ein Beispiel einer Abwandlung der ersten Ausführungsform.
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4A ist eine Draufsicht, die eine Kühlstruktur in einer zweiten Ausführungsform schematisch zeigt. 4B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform schematisch zeigt.
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5 zeigt schematisch eine Kühlstruktur in einer dritten Ausführungsform. 5A ist eine Draufsicht und 5B ist eine Schnittansicht entlang der Linie Vb-Vb von 5A.
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6 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Kühlstruktur in einem Beispiel einer Abwandlung der dritten Ausführungsform zeigt.
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7 zeigt schematisch eine Kühlstruktur in einer vierten Ausführungsform. 7A ist eine Draufsicht und 7B ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIIb-VIIb von 7A.
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8 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Kühlstruktur in einem Beispiel einer Abwandlung der vierten Ausführungsform zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Ein in 1 gezeigter elektrischer Kompressor 1 bildet eine Klimatisierungsvorrichtung, die in ein Fahrzeug einzubauen ist. Der elektrische Kompressor 1 umfasst einen Motor 10, einen Spiral-Kompressionsmechanismus 11, der durch die Ausgabe des Motors 10 gedreht wird, ein Gehäuse (Körpergehäuse) 12, das den Motor 10 und den Spiral-Kompressionsmechanismus 11 aufnimmt, ein Schaltungsgehäuse 30, das eine Schaltungseinheit 40 aufnimmt, welche den Motor 10 antreibt und steuert, und das mit dem Gehäuse 12 integriert ist.
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Der elektrische Kompressor 1 ist in einem Fahrzeug so vorgesehen, dass eine Drehwelle 15 desselben, die durch den Motor 10 zu drehen ist, in einer horizontalen Richtung angeordnet ist.
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Der Motor 10 umfasst einen Rotor 13 und einen Stator 14. Die Drehung des Rotors 13 wird an die Drehwelle 15 ausgegeben. In der vorliegenden Ausführungsform ist, obwohl ein Wechselstrom-Induktionsmotor als der Motor 10 verwendet ist, ein Motor nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein bürstenloser Gleichstrommotor, ein geschalteter Reluktanzmotor und dergleichen verwendet werden.
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Der Spiral-Kompressionsmechanismus 11 umfasst eine feststehende Spirale 16, die an dem Gehäuse 12 zu befestigen ist, und eine umkreisende Spirale 17, die um einen exzentrischen Stift 18 vorgesehen ist, der an der Drehwelle 15 über eine Lagerbüchse 19 befestigt ist. Die umlaufende Spirale 17 umkreist die feststehende Spirale 16 bei einer Drehung der Drehwelle 15.
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Das Gehäuse 12 ist durch Druckgießen („die casting”) unter Anwendung einer Aluminiumlegierung oder dergleichen in einer im Wesentlichen zylindrischen Form so ausgebildet, dass es den Motor 10 und den Spiral-Kompressionsmechanismus 11 umschließt. Das Gehäuse 12 ist mit einer Vielzahl von befestigten Abschnitten oder Befestigungsabschnitten 24 versehen, die an einem Tragelement (nicht gezeigt) zu befestigen sind, das in dem Fahrzeug vorgesehen ist.
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An einer Endseite des Gehäuses 12, wo der Motor 10 positioniert ist, ist ein Ansaugrohr 21 zum Ansaugen eines Kältemittels von einem Kältemittelkreis der Klimaanlage in das Gehäuse 12 vorgesehen. Die Innenseite des Gehäuses 12 ist durch eine Trennwand 32, welche an der einen Seite des Gehäuses 12 vorgesehen ist, um die Innenseite des Gehäuses 12 von der Innenseite des Schaltungsgehäuses 30 abzutrennen, und ein Abdeckelement 22, dass an der anderen Endseite des Gehäuses 12 vorgesehen ist, abgeschlossen.
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Das in das Gehäuse 12 durch das Ansaugrohr 21 angesaugte Kältemittel zirkuliert im Inneren des Gehäuses 12 durch eine Peripherie des Motors 10 und einen Luftschacht oder ein Luftloch (nicht gezeigt), der bzw. das in dem Stator 14 vorgesehen ist, um in den Spiral-Kompressionsmechanismus 11 angesaugt zu werden. Das Kältemittel, das durch den Spiral-Kompressionsmechanismus 11 komprimiert wird und das in eine zwischen einer Endplatte der feststehenden Spirale 16 und dem Abdeckelement 22 ausgebildete Kammer ausgetragen wird, wird dann über ein Austragrohr 23, das in dem Abdeckelement 22 vorgesehen ist, zu dem Kältemittelkreislauf ausgetragen.
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Das Schaltungsgehäuse 30 nimmt eine Schaltungsplatine und ein Schaltungselement, welche die Schaltungseinheit 40 bilden, auf, und umfasst die Trennwand 32, die an einer Endseite des Gehäuses 12 in der Horizontalrichtung positioniert ist, und eine von einem Außenumfangsrand der Trennwand 32 aufgerichtete Seitenwand 33. Das Schaltungsgehäuse 33 ist in einer Schachtelform ausgebildet und ist an dem Gehäuse 12 befestigt, um mit dem Gehäuse 12 integriert zu sein. Das Schaltungsgehäuse 30 ist ebenfalls durch Druckgießen unter Anwendung einer Aluminiumlegierung oder dergleichen ausgebildet.
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Die Trennwand 32 ist so vorgesehen, dass sie senkrecht zu der Drehwelle 15 ist. Wenn der elektrische Kompressor 1 in das Fahrzeug eingebaut ist, ist die Trennwand 32 entlang der Vertikalrichtung aufgerichtet. Die Trennwand 32 besitzt einen ringförmigen Einsetzabschnitt 321, der von einer Oberfläche (Rückfläche 323) vorsteht, welche dem Motor 10 zugewandt ist und die in einen Innenumfang eines Endabschnitts des Gehäuses 12 über einen Dichtungsring 322 eingesetzt ist.
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Die Trennwand 32 ist in einer im Wesentlichen kreisförmigen Form entlang einem Außenumfang des Einsetzabschnitts 321 ausgebildet, und ein Teil der Trennwand 32 steht zu einer Außenumfangsseite von dem Einsetzabschnitt 321 vor.
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Außerdem ist eine Lagerung 323 zum Tragen eines Endes der Drehwelle 15 in einem zentralen Abschnitt der Trennwand 32 an der Seite der Rückfläche 323 vorgesehen. In der Trennwand 32 ist eine Anschlussgehäuseöffnung 39, in welche ein Motoranschluss (Glasanschluss) 38 (siehe 2A), welcher mit einem Anschluss des Motors 10 in dem Gehäuse 12 zu verbinden ist, eingesetzt ist so ausgebildet, dass sie die Trennwand 32 in ihrer Dickenrichtung durchsetzt. Der Motoranschluss 38 ist so konfiguriert, dass er drei Phasen-Anschlüsse des Motor 10 in eine leitenden Verbindung bringt, indem er drei Anschlussstifte 381 verwendet während die Innenseite des Gehäuses 12 abgedichtet ist. Jeder der Anschlussstifte 381 ist mit einem Anschlussteil eines Energieträgers 41 verbunden. Ein Körperteil 382, das die Anschlussstifte 381 umschließt, steht von einer Oberfläche 32A der Trennwand 32 um eine vorbestimmte Höhe vor.
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In der Oberfläche 32A der Trennwand 32 (eine Oberfläche an einer der Schaltungseinheit 40 zugewandten Seite) sind eine Wärmesenke 36, mit der eine Vielzahl von in der Schaltungseinheit 40 vorgesehenen Halbleiterelementen in Kontakt gebracht wird, um eine Wärmeleitung zu ermöglichen, und eine Vielzahl von Naben bzw. Ansätzen 37 zum Befestigen einer Schaltungsplatine der Schaltungseinheit 40 vorgesehen. Ein die Schaltungsplatine durchsetzender Bolzen bzw. eine Schraube ist an jedem der Ansätze 37 befestigt. Jede Anzahl der Ansätze 37 und jede Position von jedem der Ansätze 37 ist anwendbar.
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Die Seitenwand 33 ist an einer Höhe ausgebildet, die es ermöglicht, dass eine Vielzahl von die Schaltungseinheit 40 bildenden Schaltungsplatinen aufgenommen werden kann. In der Seitenwand 33 ist eine Schaltungsabdeckung 34, mit der die Schaltungseinheit 40 abgedeckt ist, mit einem Bolzen bzw. einer Schraube befestigt.
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Die Schaltungseinheit 40 umfasst ein Energiesubstrat 41, in dem eine Schaltung eines elektrischen Energiesystems angebracht ist, ein Steuersubstrat 42, das einen Betrieb des Energiesubstrats 41 steuert, und eine Busschiene (nicht gezeigt), die als eine Verkabelung dient. Zusätzlich zu den oben Genannten umfasst die Schaltungseinheit 40 auch: einen Kondensator, ein Induktionselement bzw. eine Spule und dergleichen, die nicht gezeigt sind und neben dem Energiesubstrat 41 und dem Steuersubstrat 42 angeordnet sind, einen Energiequellenanschluss (nicht gezeigt), der mit einer Batterie zu verbinden ist, und dergleichen.
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Die Schaltungseinheit 40 kann nicht nur eine Schaltungsplatine aufweisen, sondern auch drei oder mehr Schaltungsplatinen. Jede Konfiguration der Schaltungsplatine ist auf die Schaltungseinheit 40 anwendbar.
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Das Energiesubstrat 41 umfasst sechs Halbleiter-Schaltelemente für elektrische Energie (im Folgenden als ein Halbleiterelement bezeichnet) 43 (siehe 2A und 2B), die eine Inverterschaltung bilden. Das Energiesubstrat 41 ist in einer wesentlichen kreisförmigen plattenartigen Form in Übereinstimmung mit dem Gehäuse 12 in einer wesentlichen zylindrischen Form, sowie mit der Trennwand 32 ausgebildet. Dasselbe gilt für das Steuersubstrat 42. Das Energiesubstrat 41 und das Steuersubstrat 42 erfordern nicht notwendigerweise eine der Form des Gehäuses 12 entsprechende Form, sondern sie können in einer rechteckigen Form ausgebildet sein.
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Eine Schaltung des Energiesubstrats 41 bildet eine Schaltung, die eine Wellenform eines Antriebsstroms, welcher dem Motor 10 zuzuführen ist, ausgibt. Die Schaltung schaltet das Halbleiterelement 43 auf der Basis eines Befehls von dem Steuersubstrat 42 ein/aus, um einen Dreiphasenstrom aus einem über den Energiequellenanschluss zugeführten Gleichstrom zu erzeugen. Der erzeugte Dreiphasenstrom wird Spulen des Motors 10 zugeführt.
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Das Halbleiterelement 43 ist ein Bipolarer Transistor mit isoliertem Gate („Insulated Gate Bipolar Transistor – IGBT”), oder dergleichen, und umfasst einen rechteckigen Elementkörper 43A und ein Abstrahlelement 43B, das aus Kupfer gemacht und in dem Energiesubstrat 41 eingebettet ist und das unmittelbar unter dem Elementkörper 43A angeordnet ist (siehe 2B). Das Abstrahlelement 43B ist ein sogenanntes Kupfer-Inlay, das in einem Substrat eingebettet ist und geringfügig zu einer Rückflächenseite des Energiesubstrats 41 vorsteht (siehe 2B).
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Die Inverterschaltung erfordert ein Paar der Halbleiterelemente 43 für jede einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, oder insgesamt sechs Halbleiterelemente 43, und die Halbleiterelemente 42 sind in zwei Spalten in drei Reihen entsprechend den jeweiligen drei Phasen angeordnet. Ein Bereich 410 des Energiesubstrats 41, wo die Halbleiterelemente 43 angeordnet sind, ist in einer rechteckigen Form ausgebildet, in der eine Abmessung in einer Richtung der Reihe (Vertikalrichtung) länger ist als eine Abmessung in einer Richtung der Spalte (Horizontalrichtung an dem Energiesubstrat 41).
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In dem Steuersubstrat 42 ist eine integrierte Steuerschaltung (IC), die nicht gezeigt ist, vorgesehen. Das Steuer-IC überträgt einen Befehl zu dem Energiesubstrat 41 auf der Basis eines Drucks und einer Temperatur des Kältemittels in dem Gehäuse 12, einer Innenraumtemperatur des Fahrzeugs, einer Außentemperatur und dergleichen, die erfasst werden. Entsprechend wird eine geeignete Antriebswellenform des Motors 10 erzeugt.
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Im Folgenden wird die eine Kühlstruktur der Halbleiterelemente 43 bildende Wärmesenke 36 mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben. In 2A ist das Energiesubstrat 41 schematisch in einer rechteckigen Form gezeigt.
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Gemäß obiger Beschreibung ist die Wärmesenke 36 so ausgebildet, dass sie von der Oberfläche 32A der Trennwand 32, die entlang der Vertikalrichtung aufgerichtet ist, in der Horizontalrichtung vorsteht.
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Wenn vier Ecken des Energiesubstrats 41 (durch eine zwei-punktierte gestrichelte Linie gezeigt) an den jeweiligen Ansätzen 37 der Trennwand 32 befestigt sind, ist das Energiesubstrat 41 ebenfalls entlang der Vertikalrichtung aufgerichtet. Dabei überlappt die Wärmesenke 36 den Bereich 410, wo die sechs Halbleiterelemente 43 angeordnet sind. Da die Wärmesenke 36 von der Trennwand 32 mit derselben Höhe wie die jedes der Ansätze 37, an denen das Energiesubstrat 41 befestigt ist, vorsteht, wird das Abstrahlelement 43B jedes der Halbleiterelemente 43 in Kontakt mit einer Oberfläche der Wärmesenke 36 gebracht, um eine Wärmeleitung zu ermöglichen.
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Das Steuersubstrat 42 ist ebenfalls entlang der Vertikalrichtung aufgerichtet, wenn es an den Ansätzen 37 befestigt ist. Entsprechend ist das Steuersubstrat 42 dem Energiesubstrat 41 zugewandt.
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Die Wärmesenke 36 der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgebildet, dass eine Länge in der vertikalen Richtung größer ist als eine Breite derselben. Die Breite der Wärmesenke 36 (in 2A mit D angegeben) ist so eingestellt, dass sie gleich oder größer ist als eine Breite des Bereichs 410, wo die Halbleiterelemente 43 angeordnet sind (Abmessung in der Richtung der Spalte), und die Länge der Wärmesenke 36 ist so eingestellt, dass sie gleich oder größer ist als eine Länge des Bereichs 410.
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Die Wärmesenke 36 ist einer ovalen Blockform in Draufsicht ausgebildet und umfasst ein Paar einer Seitenoberfläche 361 und einer Seitenoberfläche 362, die neben der Wärmesenke 36 positioniert sind, eine untere Oberfläche 36L, die die Seitenoberfläche 361 und die Seitenoberfläche 362 in einem unteren Ende der Wärmesenke 36 verbindet, und eine obere Oberfläche 36H, die die Seitenoberfläche 361 und die Seitenoberfläche 362 in einem oberen Ende der Wärmesenke 36 verbindet.
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Die untere Oberfläche 36L steht nach unten in einer bogenartigen Form vor, um eine zylindrische Oberfläche zu bilden. Die obere Oberfläche 36H steht nach oben in einer bogenartigen Form vor, um eine zylindrische Oberfläche zu bilden. Jede der unteren Oberfläche 36L und der oberen Oberfläche 36H ist so ausgebildet, dass eine Breite D der Wärmesenke 36 allmählich zu einem Endabschnitt T hin abnimmt, welcher an der Mitte der Breite der Wärmesenke 36 positioniert ist.
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Wenn der durch die Schaltungseinheit 40 erzeugte Antriebsstrom dem Motor 10 zugeführt wird, wird der elektrischen Kompressor 1 gestartet, sodass ein durch das Ansaugrohr 21 in das Gehäuse 12 anzusaugendes Kältemittel durch den Spiral-Kompressionsmechanismus komprimiert wird. Während des Betriebs des elektrischen Kompressors 1 wird eine Schaltsteuerung auf die Halbleiterelemente 43 so angewendet, dass die Halbleiterelemente 43 fortdauernd Wärme erzeugen.
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Von dem Elementkörper 43A erzeugte Wärme wird durch das Abstrahlelement 43B zu der Wärmesenke 36 geleitet, wodurch die Wärme abgeführt wird.
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Wärme der Wärmesenke 36 wird durch Wärmeaustausch mit Luft in der Umgebung der Wärmesenke 36 abgeführt, die aufgrund von Wärmeleitung von der Trennwand 32, mit welcher ein angesaugtes Kältemittel in Kontakt gebracht wird, oder einer Strahlung von der Trennwand 32 auf eine niedrige Temperatur eingestellt ist.
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Hier wird eine natürliche Konvektion verwendet, um Luft in der Umgebung der Wärmesenke 36 bei einer niedrigen Temperatur zu halten, um die Wärmeabfuhr der Wärmesenke 36 zu fördern.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Energiesubstrat 41 entlang der Vertikalrichtung so aufgerichtet, dass die natürliche Konvektion entlang dem Energiesubstrat 41 auftritt. Gemäß der natürlichen Konvektion sind in einem Raum zwischen dem Energiesubstrat 41 und der Trennwand 32 ein Luftstrom F1, der entlang der einen Seitenoberfläche 361 der Wärmesenke 36 aufsteigt, und ein Luftstrom F2, der entlang der anderen Seitenoberfläche 362 der Wärmesenke 36 aufsteigt, gebildet. Außerdem wird in einem Raum zwischen dem Energiesubstrat 41 und dem Steuersubstrat 42 ein aufsteigender Luftstrom F3 gebildet.
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Außerdem wird in einer Umgebung des Energiesubstrats 41 ein abfallender Luftstrom gebildet.
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Die Luftströme F1 bis F3 und der abfallende Luftstrom erlaubt es, dass Luft in dem Schaltungsgehäuse 30 zirkuliert, um Wärme der Wärmesenke 36 und des Halbleiterelements 43 abzuführen.
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Hier tritt eine natürliche Konvektion, die durch eine Dichtedifferenz zwischen erwärmter Luft und gekühlter Luft angrenzend an eine untere Seite der erwärmten Luft bewirkt wird, nicht in einem Zustand auf, bei dem die erwärmte Luft und die gekühlte Luft entlang einer horizontalen Fläche vorliegen. Wenn die Wärmesenke 36 in einer rechteckigen Form mit unteren und oberen Seiten orthogonal zu den Seitenoberflächen 361 und 362 ausgebildet ist, tritt eine natürliche Konvektion gleichmäßig um die Seitenoberflächen 361 und 362 entlang der Vertikalrichtung auf, wobei aber um die untere Seite und die obere Seite das Stehenbleiben von Luft auftritt, weil ein Höhengradient Null beträgt. Um diesen Bereich herum nimmt eine Wärmeübertragungsrate zwischen der Wärmesenke 36 und der Luft ab.
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Somit sind die bogenartige unter Oberfläche 36L und die obere Oberfläche 36H in der Wärmesenke 36 so ausgebildet, dass sowohl die oberen als auch die unteren Enden der Wärmesenke 36 einen Höhengradienten besitzen. Infolgedessen tritt eine natürliche Konvektion auch um die untere Oberfläche 36L und die obere Oberfläche 36H der Wärmesenke 36 auf.
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Entsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass eine Wärmeübertragungsrate in dem oberen Endabschnitt und dem unteren Endabschnitt der Wärmesenke 36 abnimmt. Infolgedessen wird eine Kühlwirkung aufgrund der natürlichen Konvektion über die gesamte Wärmesenke ausgeübt, um die die Luftströme F1 und F2 strömen, sodass Luft in der Umgebung der Wärmesenke bei einer niedrigen Temperatur gehalten werden kann. Während die Wärme der Wärmesenke 36 an Niedrigtemperaturluft in der Umgebung der Wärmesenke 36 übertragen wird, kann die Wärme der Halbleiterelemente 43 wirksam in die Wärmesenke 36 abgeführt werden.
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Da die Halbleiterelemente 43 wirksam gekühlt werden, ist es auch möglich, die Halbleiterelemente 43 und andere Schaltungselemente mit höherer Dichte anzuordnen. Eine Verkleinerung der Größe des Schaltungsgehäuses 30 aufgrund des obigen Sachverhalts kann zu einer Verkleinerung des elektrischen Kompressors 1 führen.
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Da ein langer Abschnitt der Vertikalrichtung, wo die Wärmeübertragungsrate aufgrund der natürlichen Konvektion hoch ist, in der Wärmesenke 36 sichergestellt ist, kann außerdem der Bereich 410, wo die Halbleiterelemente 43 angeordnet sind, und eine Abmessung in der vertikalen Richtung vergrößert sein. Entsprechend ist eine Abmessung der Wärmesenke 36 in der vertikalen Richtung länger gewählt als die Breite D. Infolgedessen kann die Kühlwirkung aufgrund der natürlichen Konvektion weiter verbessert sein.
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Jegliche Form ist auf den unteren Endabschnitt und den oberen Endabschnitt der Wärmesenke 36 anwendbar, solange die Breite D allmählich abnimmt, um den Endabschnitt T zu erreichen.
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Beispielsweise kann gemäß der Darstellungen in 3A ein unterer Endabschnitt 363 und ein oberer Endabschnitt 364 der Wärmesenke 36 in einer Keilform ausgebildet sein. Sowohl der untere Endabschnitt 363 als auch der obere Endabschnitt 364 ist mit einer Ebene, der die Seitenoberfläche 361 schneidet, und einer Ebene, die die Seitenoberfläche 362 schneidet, so ausgebildet dass sie zu dem Endabschnitt T in einer V- oder Winkelform vorsteht.
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Alternativ kann gemäß der Darstellung in 3B der untere Endabschnitt 363 und der obere Endabschnitt 364 auch so ausgebildet sein, dass die Breite der Wärmesenke 36 allmählich zu dem Endabschnitt T abnimmt, der an irgendeinem der Enden einer Breitenrichtung der Wärmesenke 36 positioniert ist.
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Obwohl der Endabschnitt T gemäß obiger Darstellung eine Ecke bildet, die mit zwei einander schneidenden Ebenen gebildet ist, kann die Ecke in eine ebenen Form oder in einer gekrümmten Form angefast beziehungsweise abgeschrägt sein.
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Obwohl es bevorzugt ist, dass sowohl der untere Endabschnitt als auch der obere Endabschnitt der Wärmesenke 36 allmählich in der Breite zum Endabschnitt T abnehmen, erlaubt die vorliegende Erfindung eine Konfiguration, bei der nur einer vom unterem Endabschnitt und oberem Endabschnitt allmählich in der Breite zum Endabschnitt T abnimmt, wobei der andere davon so ausgebildet ist, dass er sich linear entlang einer Richtung erstreckt, die die Seitenoberflächen 361 und 362 schneidet.
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Die Anzahl der Halbleiterelemente 43 und deren Anordnung kann beliebig in Abhängigkeit von einer Art des Motors 10 ausgestaltet sein.
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Die Wärmesenke 36 kann in irgendeiner Form ausgebildet sein, die einem Bereich, wo die Halbleiterelemente 43 angeordnet sind, überlagert werden kann. Die Abmessung der Wärmesenke 36 in der vertikalen Richtung ist nicht notwendigerweise zwangsläufig länger als eine Breite der Wärmesenke 36 und die vorliegende Erfindung erlaubt auch eine Wärmesenke, in der eine Abmessung in der vertikalen Richtung kürzer ist als eine Breite der Wärmesenke.
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Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform, obwohl der Elementkörper 43A von jedem der Halbleiterelemente 43 über das Abstrahlelement 43B in Kontakt mit der Wärmesenke 36 ist, das Halbleiterelement 43 ohne das Abstrahlelement 43B in direkten Kontakt mit der Wärmesenke 36 gebracht.
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Obwohl der Spiral-Kompressionsmechanismus 11 als Beispiel gezeigt ist, kann in der vorliegenden Ausführungsform irgendeine andere Art eines Kompressionsmechanismus wie beispielsweise ein solcher vom Drehtyp angewendet werden.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird ein Kompressor einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In der folgenden Beschreibung wird hauptsächlich eine Konfiguration beschrieben, die sich von der der ersten Ausführungsform unterscheidet, und eine mit der zuvor beschriebenen Konfiguration identische Konfiguration wird mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, das zuvor verwendet wurde, ohne die Beschreibung der Konfiguration zu wiederholen.
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Gemäß der Darstellung in 4A sind in der zweiten Ausführungsform zwei Wärmesenken 51 und 52 verwendet. Die Wärmesenken 51 und 52 sind gebildet, indem die Wärmesenke 36 der ersten Ausführungsform entlang der Vertikalrichtung in zwei beinahe gleiche Teile unterteilt ist. Entsprechend bietet jede Wärmesenke 51 und 52 eine Wärmeabfuhr der Halbleiterelemente 43 gemäß einer Spalte. Das heißt, die Wärmesenke 51 entspricht einem Block, in dem die Halbleiterelemente 43, die eine der Spalten bilden, angeordnet sind, und die Wärmesenke 52 entspricht einem Block, in dem die Halbleiterelemente 43, die die andere der Spalten bilden, angeordnet sind.
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In jeder der Wärmesenken 51 und 52 sind die untere Oberfläche 36L und die obere Oberfläche 36H wie bei der Wärmesenke 36 gemäß obiger Beschreibung ausgebildet. Außerdem gibt es einen Zwischenraum beziehungsweise Abstand zwischen den Wärmesenken 51 und 52, wo ein Luftstrom F4 entlang der vertikalen Richtung wie bei den Luftströmen F1 und F2 auftritt. Da die untere Oberfläche 36L und die obere Oberfläche 36H ausgebildet sind, nimmt eine Breite jeder der Wärmesenken 51 und 52 allmählich ab, um einen Strömungskanal zwischen den Wärmesenken 51 und 52 zu vergrößern. Infolgedessen gelangt Luft gleichmäßig in eine untere Endseite und eine obere Endseite des Strömungskanals herein und heraus.
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Wegen der Wirkung der unteren Oberfläche 36L und der oberen Oberfläche 36H gemäß obiger Beschreibung tritt eine natürliche Konvektion über dem gesamten Strömungskanal zwischen den Wärmesenken 51 und 52 auf.
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Ein Unterteilen in die mehreren Wärmesenken 51 und 52 wie bei der vorliegenden Ausführungsform vergrößert die Heizfläche der Wärmesenken, mit der Umgebungsluft in Kontakt gebracht wird, sodass die Wärmeabstrahlung verbessert ist.
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Da eine Richtung der Unterteilung die vertikale Richtung ist, tritt außerdem die Konvektion gleichmäßig zwischen den Wärmesenken 51 und 52, die einander benachbart sind, auf. Infolgedessen kann die Wärmeabfuhr der Wärmesenken weiter verbessert sein.
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Jede der Wärmesenken 51 und 52, die entlang der vertikalen Richtung unterteilt sind, nimmt in der Breite D im Vergleich zu der integrierten Wärmesenke 36 ab, sodass ein Aspektverhältnis zunimmt. Entsprechend kann bezüglich einer Länge eines Abschnitts in einer longitudinalen Richtung (vertikale Richtung) eine Länge eines Abschnitts mit einer Wärmeübertragungsrate, die geringer ist als die des Abschnitts in der Longitudinalrichtung, weiter verringert sein, im Vergleich zu der integrierten Wärmesenke 36. Infolgedessen kann dieser Punkt ebenfalls zu einer Verbesserung der Wärmeabfuhr der Wärmesenken beitragen.
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Wenn die Breite D der jeweiligen Wärmesenken 51 und 52 so abnimmt, dass sie einer Breite der Halbleiterelemente 43, die den jeweiligen Wärmesenken 51 und 52 entsprechen, äquivalent ist, kann ein Abschnitt mit einer niedrigeren Wärmeübertragungsrate auf ein Minimum verringert sein.
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Die Wärmesenke kann in eine geeignete Form gemäß einer Anordnungskonfiguration der Halbleiterelemente 43 unterteilt sein. Es ist auch möglich, sechs Wärmesenken zu bilden, die entlang sowohl der vertikalen Richtung als auch der horizontalen Richtung in der Trennwand 32 so unterteilt sind, dass die sechs Wärmesenken einzeln sechs Halbleiterelemente 43 überlagern. Die untere Oberfläche 36L oder die obere Oberfläche 36H muss nicht in allen Wärmesenken ausgebildet sein, sodass die untere Oberfläche 36L oder die obere Oberfläche 36H in einer oder mehreren der Wärmesenken ausgebildet ist. Beispielsweise ist, bei Wärmesenken, die in drei Reihen mit einer oberen, einer mittleren und einer unteren Reihe angeordnet sind, die untere Oberfläche 36L in den Wärmesenken ausgebildet, die in der unteren Reihe angeordnet sind, und die obere Oberfläche 36H ist in den Wärmesenken ausgebildet, die in der oberen Reihe angeordnet sind.
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Die in 3A gezeigt Keilform und die einseitig geneigte Form, die in 3B gezeigt ist, sind ebenfalls auf den unteren Endabschnitt und den oberen Endabschnitt von jeder der Wärmesenken 51 und 52 der vorliegenden Ausführungsform anwendbar.
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Die 4B zeigt ein Beispiel der Wärmesenken 51 und 52, die in einer rechteckigen Form in einer Draufsicht ausgebildet sind. Jede der Wärmesenken 51 und 52 umfasst eine untere Oberfläche 365 und eine obere Oberfläche 366, die orthogonal zu den Seitenoberflächen 361 und 362 sind. Die untere Oberfläche 365 und die obere Oberfläche 366 sind so ausgebildet, dass sie sich linear entlang der horizontalen Richtung in der Trennwand 32 erstrecken. Gemäß der Konfiguration sind die Trennwand 32 und das Energiesubstrat 41 entlang der vertikalen Richtung so aufgerichtet, dass sie eine natürliche Konvektion entlang den Seitenoberflächen 361 und 362 zulassen, um Luft in dem Schaltungsgehäuse 30 zu zirkulieren, wobei außerdem eine Wärmeabfuhr aufgrund der Unterteilung der Wärmesenke verbessert ist. Infolgedessen können die Halbleiterelemente 43 wirksam gekühlt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Gemäß der Darstellung in den 5A und 5B ist in der dritten Ausführungsform ein hochstehender Abschnitt 61, der von der Trennwand 32 vorsteht, über dem Wärmesenken 51 und 52 vorgesehen.
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Der vorstehende Abschnitt 61 erstreckt sich in der horizontalen Richtung an der Oberfläche 32A der Trennwand 32, wie in 5A dargestellt ist. Eine Abmessung des vorstehenden Abschnitts 61 in der horizontalen Richtung ist etwa von dem Endabschnitt T der Wärmesenke 51 zu dem Endabschnitt T der Wärmesenke 52 eingestellt.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Höhe des vorstehenden Abschnitts 61 so eingestellt, dass sie äquivalent zu einer Höhe der Ansätze 37 ist, an denen das Energiesubstrat 41 befestigt ist.
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Der vorstehende Abschnitt 61 umfasst einen Ausnehmungsabschnitt 610, der eine Form besitzt, die von der hinteren Oberfläche 32B der Trennwand 32 gemäß der Darstellung in 5B her gebohrt ist. Der vorstehende Abschnitt 61 ist bei einer niedrigen Temperatur gehalten, die äquivalent ist zu der der Trennwand 32, durch ein angesaugtes Kältemittel, das in den Ausnehmungsabschnitt 610 einströmt, der mit der Innenseite des Gehäuses 12 kommuniziert.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der aufsteigende Strom durch den vorstehenden Abschnitt 61 gekühlt, um nach unten umgelenkt zu werden, weil der vorstehende Abschnitt 61 einem aufsteigenden Strom zugewandt ist. Auf diese Weise wird, wenn ein abfallender Luftstrom (Fd) gefördert wird, eine Zirkulation von Luft in dem Schaltungsgehäuse 30 gefördert.
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Da der vorstehende Abschnitt 61 durch ein angesaugtes Kältemittel gekühlt wird, das in den Ausnehmungsabschnitt 610 aufgenommen wird, der ein interner Raum des vorstehenden Abschnitts 61 ist, treten außerdem weitere abfallende Ströme auf, sodass die Zirkulation von Luft weiter gefördert wird.
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Gemäß obiger Beschreibung ist es möglich, die Wärmeabfuhr der Wärmesenken 51 und 52 und der Halbleiterelemente 43 weiter zu verbessern.
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Wie bei dem vorstehenden Abschnitt 61 können die Wärmesenken 51 und 52 eine Form besitzen, die von der hinteren Oberfläche 32B der Trennwand 32 her gebohrt ist. Da die Wärmesenken 51 und 52 durch das angesaugte Kältemittel in dem Gehäuse 12 gekühlt werden, können die Halbleiterelemente 43 wirksam gekühlt werden.
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Anstelle des hohlen vorstehenden Abschnitts 61 kann ein massiver vorstehender Abschnitt 62 gemäß der Darstellung in 6 in der Trennwand 32 ausgebildet sein. Hier sind zwei vorstehende Abschnitte 62, von denen jeder in einer dünnen Plattenform ausgebildet ist, in der Vertikalrichtung nebeneinander angeordnet. Wenn ein aufsteigender Strom in Kontakt mit den vorstehenden Abschnitten 62 gebracht wird, wird der aufsteigende Strom gekühlt, um abzufallen. Der vorstehende Abschnitt 62 wird, aufgrund der Wärmeleitung der Trennwand 32 und der Wärmeabfuhr von sich selbst bei einer niedrigen Temperatur gehalten.
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Der vorstehende Abschnitt 61 und die vorstehenden Abschnitte 62 gemäß obiger Beschreibung können an irgendeiner Höhe angeordnet sein und können bis zu einer Position vorstehen, die das Energiesubstrat 41 übersteigt. Außerdem können eine Abmessung des vorstehenden Abschnitts 61 und der vorstehenden Abschnitte 62 in der horizontalen Richtung, und eine Abmessung davon in der vertikalen Richtung ebenfalls beliebig bestimmt werden.
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Vierte Ausführungsform
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Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In der vierten Ausführungsform sind Elemente, die im Inneren des Schaltungsgehäuses 30 vorzusehen sind, mit gewissen Anstrengungen angeordnet.
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In einer in 7A und 7B gezeigten Konfiguration ist der Motoranschluss 38 in dem Ausnehmungsabschnitt 610 des vorstehenden Abschnitts 61 gemäß obiger Beschreibung aufgenommen. Anschlußstifte 381 des Motoranschlusses 38 sind durch jeweilige Löcher, die eine obere Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 61 durchsetzen, herausgeführt.
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Da der Ausnehmungsabschnitt 610 außerdem als die Anschlussgehäuseöffnung 39 dient, wird die Anzahl von die Innenseite des Schaltungsgehäuses 30 belegenden Elementen verringert, sodass ein Luftstrom gleichmäßig in dem Schaltungsgehäuse 30 zirkulieren kann. Infolgedessen kann die Kühlwirkung verbessert sein.
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Außerdem sind in einer in 8 gezeigten Konfiguration die Ansätze 37 (befestigte Abschnitte) zum Befestigen des Energiesubstrats 41 mit Bedacht angeordnet. Es gibt dafür zwei Ideen, wobei erste Ansatzabschnitte 37' (weibliche Schraubenteile) integral mit dem oberen Endabschnitt und dem unteren Endabschnitt von jeder der Wärmesenken 51 und 52 ausgebildet sind. Als nächstes werden die Ansätze 37 so angeordnet, dass sie dem vorstehenden Abschnitt 61 benachbart sind und sie werden integral mit dem vorstehenden Abschnitt 61 ausgebildet.
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Nur einer der Ansätze 37 und der Ansatzabschnitte 37' kann vorgesehen sein.
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Da die Ansätze 37 und die Ansatzabschnitte 37' mit den Wärmesenken 51 und 52 oder dem vorstehenden Abschnitt 61 integriert sind, kann gemäß obiger Beschreibung die Anzahl von die Innenseite des Schaltungsgehäuses belegenden Elementen verringert sein. Da die Ansätze 37 und die Ansatzabschnitte 37' thermisch mit den Wärmesenken 51 und 52 und den vorstehenden Abschnitt 61 verbunden sind, um eine Wärmekapazität zu vergrößern, ist eine Wärmeabfuhr der Wärmesenken 51 und 52 und des vorstehenden Abschnitts 61 verbessert. Da eine Wärmeübertragung von dem Energiesubstrat 41 durch die Ansätze 37 und die Ansatzabschnitte 37' erwartet werden kann, kann dies zu einer Verbesserung der Wärmeabfuhr der Halbleiterelemente 43 beitragen.
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In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist, obwohl der elektrische Kompressor gezeigt ist, welcher ein Kältemittel komprimiert, die vorliegende Erfindung auch sehr breit auf eine Vielzahl von Vorrichtungen wie einen elektrischen Kompressor, der Luft komprimiert, und eine elektrische Pumpe anwendbar.
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Außerdem kann aus den oben beschriebenen Konfigurationen ausgewählt werden und sie können für eine andere Konfiguration innerhalb eines Bereichs, ohne von dem Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, in geeigneter Weise modifiziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Kompressor
- 10
- Motor
- 11
- Spiral-Kompressionsmechanismus
- 12
- Gehäuse
- 13
- Rotor
- 14
- Stator
- 15
- Drehwelle
- 16
- feststehende Spirale
- 17
- umlaufende Spirale
- 18
- exzentrischer Stift
- 19
- Buchse
- 21
- Ansaugrohr
- 22
- Abdeckelement
- 23
- Austragrohr
- 30
- Schaltungsgehäuse
- 32
- Trennwand
- 32A
- Oberfläche
- 32B
- hintere Oberfläche
- 33
- Seitenwand
- 34
- Schaltungsabdeckung
- 36
- Wärmesenke
- 36H
- obere Oberfläche
- 36L
- untere Oberfläche
- 37
- Nabe beziehungsweise Ansatz
- 38
- Motoranschluss
- 39
- Anschlussgehäuseöffnung
- 40
- Schaltungseinheit
- 41
- Energiesubstrat
- 42
- Steuersubstrat
- 43
- Halbleiterelement
- 43A
- Elementkörper
- 43B
- Abstrahlelement
- 51, 52
- Wärmesenke
- 61, 62
- vorstehender Abschnitt
- 361, 362
- Seitenoberflächen
- 363
- unterer Endabschnitt
- 364
- oberer Endabschnitt
- 410
- Bereich
- 610
- Ausnehmungsabschnitt
- F1 bis F4
- Luftströme
- D
- Breite
- T
- Endabschnitt
