DE112017005709T5

DE112017005709T5 - Elektrischer kompressor

Info

Publication number: DE112017005709T5
Application number: DE112017005709.4T
Authority: DE
Inventors: Yuji Sasaki; Takashi Yoshida; Tatsumi Inomata; Kuniaki IIZUKA; Takuya Ozasa; Ryosuke Yumoto
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-08-08
Also published as: WO2018088525A1; JPWO2018088525A1; US11268505B2; JP6690732B2; US20190195212A1; CN109416036A

Abstract

Ein elektrischer Kompressor weist einen Gehäuseteil auf, der einen Inverter beherbergt und eine Bodenplatte aufweist, an der eine Stromversorgungsplatine des Inverters montiert ist, und weist einen Kühlwasserdurchgang auf, der mit einem Gehäuse versehen ist und sich zu einer Bodenplatte des Gehäuseteils hin öffnet. Die Bodenplatte des Gehäuses weist eine erste Fläche, an der eine Stromversorgungsplatine montiert ist, und eine zweite Fläche entgegengesetzt zu der ersten Fläche auf. Eine Metallplatte ist an einer Position, die der Stromversorgungsplatine entspricht, in der Bodenplatte eingebettet und eine Rückfläche der Metallplatte ist zu der Seite der zweiten Fläche hin freiliegend und dem Kühlwasserdurchgang zugewandt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Kompressor.
Stand der Technik
Als Inverter, die in Motoren von elektrischen Kompressoren oder anderen Motoren vorgesehen sind, sind Vorrichtungen bekannt, die in Patentdokumenten 1 bis 9 beschrieben sind. Zum Beispiel ist die in Patentdokument 1 beschriebene Vorrichtung ein elektrischer Kompressor, der mit einem Inverter beziehungsweise Gleichrichter integriert ist. Der Inverter wird in solch einer Art und Weise verwendet, dass eine Hochspannungssystemkomponente, eine Stromversorgungssystemplatine, eine Steuerungssystemplatine, eine Sammelschiene und dergleichen in einer Harzstruktur zusammengesetzt sind. Ein Wärmedurchdringungsabschnitt, der aus Kupfer oder dergleichen ausgebildet ist, ist an einem Abschnitt vorgesehen, an dem ein Stromversorgungselement der Stromversorgungssystemplatine installiert ist. Währenddessen ist ein Inverterunterbringungsabschnitt in einem Außenumfangsabschnitt eines Motorgehäuses ausgebildet. Der Inverter ist in dem Inverterunterbringungsabschnitt untergebracht. Der Wärmedurchdringungsabschnitt ist in Kontakt mit einer Basisfläche eines Motorgehäuses und Wärme, die von dem Stromversorgungselement erzeugt wird, wird an die Basisfläche abgestrahlt. Die Basisfläche dient als eine Wärmesenke und kühlt das Stromversorgungselement.
Die in Patentdokument 2 beschriebene Vorrichtung ist eine Inverterstromversorgungseinheit, die einen Motor eines Hybridfahrzeugs oder eines elektrischen Fahrzeugs antreibt. In dieser Vorrichtung sind eine Stromversorgungsvorrichtung beziehungsweise Leistungsvorrichtung, ein Wärmetauscher, ein Kondensator und dergleichen in ein Aluminiumgehäuse eingesetzt. Die Leistungsvorrichtung ist in Kontakt mit einer unteren Fläche des Wärmetauschers und der Kondensator ist in Kontakt mit einer oberen Fläche des Wärmetauschers. Eine Leitung beziehungsweise ein Rohr ist mit dem Wärmetauscher verbunden. Der Wärmetauscher kühlt die Stromversorgungsvorrichtung und den Kondensator in einer wassergekühlten Art und Weise.
Literaturstellenliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Ungeprüfte Japanische Patentoffenlegung Nr. 2014-114725
Patentdokument 2: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2007-20238
Patentdokument 3: Internationale Publikation WO 2015/188028
Patentdokument 4: Internationale Publikation WO 2016/009133
Patentdokument 5: Internationale Publikation WO 2016/012666
Patentdokument 6: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2012-92747
Patentdokument 7: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2003-324903
Patentdokument 8: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2007-89258
Patentdokument 9: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2008-128142

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Stand der Technik, obwohl es Anläufe gab, elektrische Komponenten (wie zum Beispiel Stromversorgungsplatinen), die Wärme erzeugen, zu kühlen, gibt es Raum für Verbesserung bei einer Kühlleistung. Ferner ist es ein wichtiges Anliegen, zu bestimmen, wie stark der Inverter in einem elektrischen Kompressor, der mit einem Inverter versehen ist, gekühlt wird. Die vorliegende Offenbarung wird einen elektrischen Kompressor beschreiben, der in der Lage ist, die Kühlleistung des Inverters zu verbessern.
Lösung des Problems
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein elektrischer Kompressor mit einem Inverter, der an einem Gehäuse angebracht ist, der Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das den Inverter beherbergt und eine Bodenplatte aufweist, auf der eine Stromversorgungsplatine des Inverters montiert ist; und einen Kühlwasserdurchgang, der in dem Gehäuse vorgesehen ist und sich zu der Bodenplatte des Gehäuses hin öffnet. Die Bodenplatte des Gehäuses weist eine erste Fläche, auf der die Stromversorgungsplatine montiert ist, und eine zweite Fläche entgegengesetzt beziehungsweise gegenüberliegend zu der ersten Fläche auf, und in der eine Metallplatte an einer Position eingebettet ist, die der Stromversorgungsplatine in der Bodenplatte entspricht, und eine Rückfläche der Metallplatte ist zu der zweiten Flächenseite beziehungsweise der Seite der zweiten Fläche hin freiliegend und ist dem Kühlwasserdurchgang zugewandt.
Effekte der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Kühleffizienz des Inverters verbessert.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die einen elektrischen Kompressor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse und eine Invertereinheit darstellt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Invertereinheit darstellt.
4 ist eine Querschnittsansicht der Invertereinheit.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Gehäuse der Invertereinheit darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein elektrischer Kompressor mit einem Inverter, der an einem Gehäuse angebracht ist, der Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das den Inverter unterbringt und eine Bodenplatte aufweist, auf der eine Stromversorgungsplatine des Inverters montiert ist; und einen Kühlwasserdurchgang, der in dem Gehäuse vorgesehen ist und sich zu der Bodenplatte des Gehäuses hin öffnet beziehungsweise darin mündet. Die Bodenplatte des Gehäuses weist eine erste Fläche, auf der die Stromversorgungsplatine montiert ist, und eine zweite Fläche entgegengesetzt beziehungsweise gegenüberliegend zu der ersten Fläche auf, und in der eine Metallplatte eingebettet ist an einer Position, die der Stromversorgungsplatine in der Bodenplatte entspricht, und eine Rückfläche der Metallplatte ist zu der Seite der zweiten Fläche hin freiliegend und dem Kühlwasserdurchgang zugewandt.
Gemäß dem elektrischen Kompressor ist eine Metallplatte an einer Position eingebettet, die der Stromversorgungsplatine in der Bodenplatte des Gehäuses entspricht. Da die Rückfläche der Metallplatte zu der Seite der zweiten Fläche der Bodenplatte hin freiliegend ist und dem Kühlwasserdurchgang zugewandt ist, wird Wärme, die in der Stromversorgungsplatine erzeugt wird, an das Kühlwasser durch die Metallplatte übertragen. Da es möglich ist, eine Konfiguration zu realisieren, in der das Kühlwasser mit der Rückfläche der Metallplatte in Kontakt ist, kann die Stromversorgungsplatine effektiv gekühlt werden. Entsprechend ist die Kühleffizienz des Inverters verbessert.
In einigen Ausführungsformen weist der Kühlwasserdurchgang einen ersten Abschnitt, der mit einem Einlass von Kühlwasser verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt auf, der mit einer stromabwärtigen Seite des ersten Abschnitts verbunden ist und mit einem Auslass des Kühlwassers verbunden ist, und die Rückfläche der Metallplatte ist sowohl dem ersten Abschnitt als auch dem zweiten Abschnitt zugewandt. Diese Konfiguration ermöglicht es der Rückfläche der Metallplatte, das Kühlwasser an einer Vielzahl von Positionen basierend auf der Strömung des Kühlwassers zu kontaktieren. Entsprechend wird die Kühleffizienz des Inverters weiter verbessert.
In einigen Ausführungsformen ist der Kühlwasserdurchgang integral beziehungsweise ganzheitlich mit einem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses ausgebildet. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Kühlwasserdurchgang, zu der Kühlung der Wärmeabstrahlungskomponente einschließlich des Statorabschnitts innerhalb des Gehäuses beizutragen. Zum Beispiel, wenn das Gehäuse mit dem zweiten Kühlwasserdurchgang zum Kühlen der Wärmeabstrahlungskomponente versehen ist, können der zweite Kühlwasserdurchgang und der Kühlwasserdurchgang für den Inverter miteinander verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen weist der elektrische Kompressor ferner einen Inverterunterbringungsabschnitt auf, der integral beziehungsweise einstückig mit dem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist und das Gehäuse und den Inverter unterbringt. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Gehäuse und dem Inverter, welche vereinheitlicht sind, leicht in dem Gehäuse installiert zu werden.
In einigen Ausführungsformen ist ein Dichtbauteil zwischen der zweiten Fläche der Bodenplatte des Gehäuses und einem vorderen Ende eines Wandabschnitts des Kühlwasserdurchgangs vorgesehen. Diese Konfiguration ermöglicht es, das Kühlwasser innerhalb des Kühlwasserdurchgangs effektiv daran zu hindern, zu der Außenseite hin auszutreten.
In einigen Ausführungsformen ist die zweite Fläche der Bodenplatte des Gehäuses mit einem Vorsprungsabschnitt versehen, der zu dem Kühlwasserdurchgang hin vorragt und das Gehäuse hinsichtlich des Wandabschnitts des Kühlwasserdurchgangs positioniert. Diese Konfiguration gewährleistet, dass die Rückfläche der Metallplatte dem Kühlwasserdurchgang zugewandt ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Metallplatte derart vorgesehen, dass eine Vorderfläche von dieser bündig beziehungsweise eben mit der ersten Fläche der Bodenplatte ist und die Stromversorgungsplatine, die an beziehungsweise auf der ersten Fläche montiert ist, ist in Kontakt mit der Vorderfläche der Metallplatte. Diese Konfiguration ermöglicht es Wärme, die in der Stromversorgungsplatine (das heißt dem Inverter) erzeugt wird, effektiv an die Metallplatte übertragen zu werden. Als ein Ergebnis ist die Kühleffizienz des Inverters weiter verbessert.
Hiernach wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Ferner sind in der Beschreibung der Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen an die gleichen Komponenten vergeben und eine wiederholte Beschreibung wird weggelassen. In der folgenden Beschreibung ist eine „radiale Richtung“ auf der Basis einer Rotationsachse A einer Drehwelle 12 definiert.
Ein elektrischer Kompressor gemäß einer Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Ein elektrischer Kompressor 1 ist zum Beispiel auf eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs oder eines Schiffs angewendet. Der elektrische Kompressor 1 weist einen Kompressor 7 auf. Der elektrische Kompressor 1 dreht ein Kompressorlaufrad 8 durch die Interaktion zwischen einem Rotorabschnitt 13 und einem Statorabschnitt 14, um ein Fluid, wie zum Beispiel Luft, zu komprimieren und um Druckluft beziehungsweise komprimierte Luft zu erzeugen.
Der elektrische Kompressor 1 weist die Drehwelle 12, die innerhalb eines Gehäuses 2 drehbar gestützt ist, und das Kompressorlaufrad 8 auf, das an einem vorderen Endabschnitt 12a der Drehwelle 12 angezogen beziehungsweise befestigt ist. Das Gehäuse 2 weist ein Motorgehäuse 3, das den Rotorabschnitt 13 und den Statorabschnitt 14 unterbringt, und ein Basisgehäuse 4 auf, das eine Öffnung an einer zweiten Endseite (an der rechten Seite der Zeichnung und der entgegengesetzten Seite zu dem Kompressorlaufrad 8) des Motorgehäuses 3 schließt. Ein Kompressorgehäuse 6, das das Kompressorlaufrad 8 unterbringt, ist an der ersten Endseite (auf der linken Seite der Zeichnung und der Seite des Kompressorlaufrads 8) des Motorgehäuses 3 vorgesehen. Das Kompressorgehäuse 6 weist einen Sauganschluss 9, einen Schneckenabschnitt 10 und einen Abgabeanschluss 11 auf.
Der Rotorabschnitt 13 ist an einem zentralen Abschnitt beziehungsweise Mittenabschnitt der Drehwelle 12 in der Richtung der Drehachse A angebracht und weist einen oder mehrere Permanentmagnete (nicht dargestellt) auf, der/die an der Drehwelle 12 angebracht ist/sind. Der Statorabschnitt 14 ist an einer Innenfläche des Motorgehäuses 3 angebracht, um den Rotorabschnitt 13 zu umgeben, und weist einen Spulenabschnitt (nicht dargestellt) auf. Wenn ein Wechselstrom zu dem Spulenabschnitt des Statorabschnitts 14 fließt, drehen sich die Rotationswelle beziehungsweise Drehwelle 12 und das Kompressorlaufrad 8 zusammen um die Drehachse A durch die Interaktion zwischen dem Rotorabschnitt 13 und dem Statorabschnitt 14. Wenn sich das Kompressorlaufrad 8 dreht, saugt der Kompressor 7 externe Luft beziehungsweise Außenluft durch den Sauganschluss 9 an, komprimiert Luft durch den Schneckenabschnitt 10 und gibt komprimierte Luft von dem Abgabeanschluss 11 ab. Die komprimierte Luft, die von dem Abgabeanschluss 11 abgegeben wird, wird zu der vorangehend beschriebenen Brennkraftmaschine zugeführt.
Der elektrische Kompressor 1 weist zwei Lager 20 auf, die die Drehwelle 12 hinsichtlich des Gehäuses 2 drehbar stützen. Das Lager 20 stützt die Drehwelle 12 mit beiden Enden von dieser. Das erste Lager 20 ist an einem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorlaufrads 8 in dem Motorgehäuse 3 vorgesehen. Das zweite Lager 20 ist in einem Abschnitt vorgesehen, der von dem Basisgehäuse 4 in der Richtung der Drehachse A (der Seite des Kompressorlaufrads 8) hin vorragt. Zum Beispiel ist das Kompressorlaufrad 8 an der Drehwelle 12 durch eine Schaftendmutter beziehungsweise Wellenendmutter 16 angebracht, die in dem vorderen Endabschnitt 12a der Drehwelle 12 vorgesehen ist.
Als Nächstes wird ein Anbringungsaufbau beziehungsweise eine Befestigungsstruktur eines Inverters 60 und ein Kühlaufbau des Inverters 60 des elektrischen Kompressors 1 mit Bezug auf 1, 2 und 3 beschrieben. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, ist der Inverter 60 in dem elektrischen Kompressor 1 vereinheitlicht. Der Inverter 60 ist innerhalb eines Gehäuses 50 untergebracht. Mit anderen Worten weist der elektrische Kompressor 1 eine Invertereinheit 40 auf und die Invertereinheit 40 weist das Gehäuse beziehungsweise den Gehäuseteil 50 und den Inverter 60 auf, der an dem Gehäuseteil 50 angebracht ist.
Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist die Invertereinheit 40 an einem Außenumfangsabschnitt des Motorgehäuses 3 angebracht. Das Motorgehäuse 3 weist eine zylindrische Umfangswand 21 und eine erste und eine zweite Außenwand 22 und 23 auf, die einstückig mit der Außenseite der Umfangswand 21 ausgebildet sind. Ein Inverterunterbringungsabschnitt 30, der ein rechtwinkliger Rahmen ist, ist durch ein Paar von ersten Außenwänden 22, die sich erstrecken, um orthogonal zu der Richtung der Drehachse A zu sein, und ein Paar von zweiten Außenwänden 23 ausgebildet, die sich erstrecken, um parallel zu der Richtung der Drehachse A zu sein. Ein Unterbringungsraum S ist innerhalb des Inverterunterbringungsabschnitts 30 ausgebildet. Auf diese Weise ist die Invertereinheit 40 in dem Inverterunterbringungsabschnitt 30 untergebracht, der einstückig mit dem Außenumfangsabschnitt des Motorgehäuses 3 ausgebildet ist. Die Invertereinheit 40 ist in dem Unterbringungsraum S angeordnet.
Das Motorgehäuse 3, das Kompressorgehäuse 6 und das Basisgehäuse 4 sind aus zum Beispiel Aluminium ausgebildet. Die Umfangswand 21, die erste Außenwand 22 und die zweite Außenwand 23 sind einstückig aus dem gleichen Material ausgebildet und sind aus zum Beispiel Aluminium ausgebildet. Der Inverterunterbringungsabschnitt 30 kann eine Abdeckung 26 (siehe 1) aufweisen, die Öffnungen abdeckt, die an der Außenseite der ersten Außenwand 22 und der zweiten Außenwand 23 in der radialen Richtung ausgebildet sind.
Der Inverterunterbringungsabschnitt 30 ist mit einem Kühlwasserdurchgang 27 zum Kühlen des Inverters 60 versehen. Mit anderen Worten wird ein Teil des Unterbringungsraums S als ein Kühlwasserdurchgangsraum P verwendet. Der Kühlwasserdurchgang 27 ist einstückig ausgebildet mit der Außenseite der Umfangswand 21. Der Kühlwasserdurchgang 27 ist außerdem aus zum Beispiel Aluminium ausgebildet.
Wie in 2 und 4 dargestellt ist, ist der Kühlwasserdurchgang 27 in einer Form ausgebildet, die sich in der radialen Richtung auswärts öffnet. Der Kühlwasserdurchgang 27 weist einen Einlass und einen Auslass des Kühlwassers (nicht dargestellt) auf. Der Kühlwasserdurchgang 27 weist einen ersten Abschnitt P1, der mit dem Einlass des Kühlwassers verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt P2 auf, der mit der stromabwärtigen Seite des ersten Abschnitts P1 verbunden ist und mit dem Auslass des Kühlwassers verbunden ist. Der Einlass und der Auslass können eine Öffnung sein, die in der Umfangswand 21 oder einem Wandabschnitt 27a vorgesehen sein kann oder kann ein Endabschnitt eines Rohrs beziehungsweise einer Leitung sein, das/die separat vorgesehen ist.
Diese Durchgänge sind durch einen Unterteilungsabschnitt 27b und den Wandabschnitt 27a ausgebildet, der einstückig mit der Außenseite der Umfangswand 21 ausgebildet ist. Der Wandabschnitt 27a und der Unterteilungsabschnitt 27b sind vorgesehen, um von der Umfangswand 21 aus anzusteigen. Der Wandabschnitt 27a ist in einer rechtwinkligen ringförmigen Form ausgebildet. Das obere Ende (das vordere Ende) des ringförmigen Wandabschnitts 27a ist geöffnet. Das obere Ende des Wandabschnitts 27a befindet sich auf der gleichen Ebene. Die Ebene kann eine Ebene sein, die parallel zu der Rotationsachse A ist.
Der Einlass, der Auslass, der erste Abschnitt P1 und der zweite Abschnitt P2 können ausgebildet sein durch ein angemessenes Anordnen des Wandabschnitts 27a und des Wandabschnitts 27a. Zum Beispiel ist ein Basisendabschnitt des Unterteilungsabschnitts 27b mit einer Position des ringförmigen Wandabschnitts 27a verbunden. Der Unterteilungsabschnitt 27b ist vorgesehen, um sich innerhalb des Wandabschnitts 27a zu erstrecken. Der Einlass und der Auslass können an beiden Seiten des Basisendabschnitts des Unterteilungsabschnitts 27b vorgesehen sein. Dann sind der erste Abschnitt P1 und der zweite Abschnitt P2 an beiden Seiten des Unterteilungsabschnitts 27b ausgebildet, der sich innerhalb des Wandabschnitts 27a erstreckt. Die Form und die Größe des Kühlwasserdurchgangs 27 kann angemessen geändert werden in Erwiderung auf die Kapazität des Inverters 60, die Größe des Motorgehäuses 3 oder dergleichen.
Ein zweiter Kühlwasserdurchgang zum Kühlen des Statorabschnitts 14, des Lagers 20 oder dergleichen kann in dem Motorgehäuse 3 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann der zweite Kühlwasserdurchgang ein Wasserkühlmantel sein, der in der Umfangswand 21 ausgebildet ist. Der zweite Kühlwasserdurchgang kann mit dem Einlass oder dem Auslass des Kühlwasserdurchgangs 27 verbunden sein. Der elektrische Kompressor 1 kann mit einer Pumpe zum Strömen von Kühlwasser zu dem Kühlwasserdurchgang 27 (und dem zweiten Kühlwasserdurchgang), einem Kühlwasserspeicherabschnitt oder dergleichen versehen sein. Die Pumpe, der Kühlwasserspeicherabschnitt oder dergleichen können durch die bekannte Technik realisiert sein.
Die Höhe des Wandabschnitts 27a, der sich von der Umfangswand 21 aus erhebt, ist geringer als die Höhe der ersten äußeren Wand beziehungsweise ersten Außenwand 22 (oder der zweiten Außenwand 23). Die Invertereinheit 40 ist in einem Abschnitt über dem Kühlwasserdurchgangsraum P (außerhalb in der radialen Richtung) in dem Unterbringungsraum S installiert. Mit anderen Worten ist der Kühlwasserdurchgang 27 unterhalb der Invertereinheit 40 angeordnet.
Als Nächstes wird die Invertereinheit 40 beschrieben. Das Gehäuse beziehungsweise der Gehäuseteil 50 ist aus zum Beispiel Harz ausgebildet. Als das Material, das in dem Gehäuseteil 50 verwendet wird, kann zum Beispiel PPS oder dergleichen verwendet werden. Im vorliegenden Fall ist das Harzmaterial, das in dem Gehäuseteil 50 verwendet ist, nicht besonders beschränkt. Ein Gehäusehauptkörper 51 des Gehäuses 50 weist vier Seitenplatten 52 und eine Bodenplatte 53 auf, die die unteren Enden der Seitenplatten 52 verbindet. Der Gehäusehauptkörper 51, der ein rechtwinkliger Rahmen mit einem Boden ist, öffnet sich in der radialen Richtung auswärts.
Eine Stromversorgungsplatine 63 des Inverters 60 ist an der Bodenplatte 53 des Gehäusehauptkörpers 51 montiert. Die Stromversorgungsplatine 63 ist eine Aluminiumplatte beziehungsweise Aluminiumplatine. Eine Steuerungsplatine (nicht dargestellt) des Inverters 60 kann an dem oberen Abschnitt des Gehäusehauptkörpers 51 vorgesehen sein, das heißt über der Stromversorgungsplatine 63. Ein Flansch 54 ist an den oberen Enden der vier Seitenplatten 52 vorgesehen. Wie in 4 dargestellt ist, ist ein Rechteck, das durch die Seitenplatten 52 ausgebildet ist, geringfügig kleiner als ein Rechteck, das durch die erste Außenwand 22 und die zweite Außenwand 23 ausgebildet ist. Das Gehäuse 50 passt in den Inverterunterbringungsabschnitt 30. Der Flansch 54 befindet sich an einer Position, die der ersten Außenwand 22 und der zweiten Außenwand 23 entspricht, und deckt die oberen Enden der Außenwände ab.
Die Bodenplatte 53 weist eine erste Fläche 53a, an der die Stromversorgungsplatine 63 montiert ist, und eine zweite Fläche 53b entgegengesetzt zu der ersten Fläche 53a auf. Die zweite Fläche 53b der Bodenplatte 53 ist dem oberen Ende (dem vorderen Ende) des Wandabschnitts 27a zugewandt. Mit anderen Worten ist der Kühlwasserdurchgang 27 zu der Bodenplatte 53 hin offen. Ein Dichtbauteil 70 ist zwischen dem oberen Ende des Wandabschnitts 27a und der zweiten Fläche 53b der Bodenplatte 53 vorgesehen. Das Dichtbauteil 70 ist aus zum Beispiel Gummi ausgebildet. Das Dichtbauteil 70 ist in zum Beispiel einer ringförmigen Form über das gesamte obere Ende des Wandabschnitts 27a ausgebildet und hindert das Kühlwasser innerhalb des Kühlwasserdurchgangs 27 daran, zu der Außenseite hin auszutreten.
Eine Metallplatte 55 ist an einer Position, die der Stromversorgungsplatine 63 entspricht, in der Bodenplatte 53 eingebettet. Die Metallplatte 55 ist aus zum Beispiel Aluminium ausgebildet. Die Metallplatte 55 ist in der Bodenplatte 53 des Gehäusehauptkörpers 51 durch zum Beispiel ein Umspritzen (insert-molding) eingebettet. Die Metallplatte 55 ist kleiner als zum Beispiel die Stromversorgungsplatine 63. Ein Bereich, der mit der Stromversorgungsplatine 63 versehen ist, weist einen Bereich auf, der mit der Metallplatte 55 versehen ist. Die Stromversorgungsplatine 63 deckt vollständig eine Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 ab.
Die Metallplatte 55 ist besonders an einer Position, die einer Vielzahl von Kondensatoren 61 und einer Vielzahl von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) 62 entspricht, die auf der Stromversorgungsplatine 63 vorgesehen sind, installiert. Wenn von einer Richtung senkrecht zu der Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 betrachtet, ist ein Bereich, der mit dem Kondensator 61 und dem MOSFET 62 versehen ist, mit der Metallplatte 55 versehen. Mit anderen Worten befindet sich ein Projektionsbild, das durch ein Projizieren des Kondensators 61 und des MOSFETs 62 auf die Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 in einer senkrechten Richtung erlangt wird, innerhalb des Bereichs der Metallplatte 55. Ferner kann die Position der Metallplatte 55 hinsichtlich des Kondensators 61 und des MOSFETs 62 geringfügig abweichen. Der Kondensator 61 und der MOSFET 62 können als eine Hauptwärmeabstrahlungskomponente des Inverters 60 genannt werden. Die Metallplatte 55 kann sich an einer Position befinden, in der Wärme, die von diesen Komponenten erzeugt wird, aufgenommen werden kann. Das vorangehend beschriebene Projektionsbild kann teilweise den Bereich der Metallplatte 55 überlappen.
Genauer gesagt sind drei Metallplatten 55 vorgesehen, um einem Dreiphasen-Wechselstromschaltkreis zu entsprechen. Drei Metallplatten 55 sind in Reihe angeordnet. Die Anordnungsrichtung der Metallplatten 55 entspricht der Anordnungsrichtung des Kondensators 61 und des MOSFETs 62 und entspricht der Erstreckungsrichtung des Kühlwasserdurchgangs 27 (dem ersten Abschnitt P1 und dem zweiten Abschnitt P2). Jede Metallplatte 55 entspricht zum Beispiel zwei MOSFETs 62 (siehe 2). Da drei Metallplatten 55 verwendet werden, ist es einfach, ein Problem zu lösen, in dem die Metallplatte 55 gebogen ist, wenn verglichen mit einem Fall, in dem eine Metallplatte 55 verwendet wird. Ferner kann eine Metallplatte 55 an beziehungsweise auf der Stromversorgungsplatine 63 vorgesehen sein, um allen Kondensatoren 61 und allen MOSFETs 62 zu entsprechen.
Die Invertereinheit 40 ist außerdem mit einem Anzugs- beziehungsweise Befestigungsbauteil (wie zum Beispiel einer Schraube oder einer Mutter) zum Anbringen der Stromversorgungsplatine 63 an dem Gehäuse beziehungsweise Gehäuseteil 50, einer Sammelschiene zum Zuführen eines Stroms verschieden zu den vorangehend beschriebenen Komponenten und dergleichen vorgesehen. Wie in 5 dargestellt ist, kann die Bodenplatte 53 mit einer Vielzahl von erhabenen beziehungsweise aufrecht stehenden Kupferstiften 57 versehen sein.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, weist die Metallplatte 55 eine Vorderfläche 55a und eine Rückfläche 55b auf. Die Metallplatte 55 ist derart vorgesehen, dass die Vorderfläche 55a bündig mit der ersten Fläche 53a der Bodenplatte 53 ist. Zum Beispiel ist die Stromversorgungsplatine 63, die auf der ersten Fläche 53a der Bodenplatte 53 montiert ist, in Flächenkontakt mit der Vorderfläche 55a der Metallplatte 55.
Währenddessen ist die Bodenplatte 53 mit einer Öffnung 53d versehen, die an der Seite der zweiten Fläche 53b ausgebildet ist, um einem Bereich zu entsprechen, in dem die Metallplatte 55 eingebettet ist. Die Öffnung 53d steht mit dem ersten Abschnitt P1 und dem zweiten Abschnitt P2 des Kühlwasserdurchgangs 27 in Verbindung. Da die Öffnung 53d vorgesehen ist, ist die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 zu der Seite der zweiten Fläche 53b hin freiliegend und dem ersten Abschnitt P1 und dem zweiten Abschnitt P2 (das heißt, dem Kühlwasserdurchgang 27) zugewandt. Ferner ist die Breite der Metallplatte 55 (die Länge der Stromversorgungsplatine 63 in der kurzen Randrichtung, die in 4 dargestellt ist) größer als die Breite der Öffnung 53d. Der Endabschnitt der Metallplatte 55 befindet sich über dem Wandabschnitt 27a. Ein dünner Abschnitt der Bodenplatte 53 und das Dichtbauteil 70 sind zwischen dem Endabschnitt der Metallplatte 55 und dem Wandabschnitt 27a angeordnet. Die Höhe des Unterteilungsabschnitts 27b kann höher sein als die Höhe des Wandabschnitts 27a. Das obere Ende des Unterteilungsabschnitts 27b ist an der Öffnung 53d angeordnet und kann benachbart zu der Rückfläche 55b der Metallplatte 55 sein.
Ein Vorsprungsabschnitt 53c, der zu dem Kühlwasserdurchgang 27 hin vorragt, ist an dem Umfangsrandabschnitt der Öffnung 53d in der zweiten Fläche 53b der Bodenplatte 53 vorgesehen. Der Vorsprungsabschnitt 53c ist innerhalb des Wandabschnitts 27a angeordnet und führt das Gehäuse beziehungsweise den Gehäuseteil 50, wenn das Gehäuse beziehungsweise der Gehäuseteil 50 an dem Inverterunterbringungsabschnitt 30 angebracht wird. Mit anderen Worten positioniert der Vorsprungsabschnitt 53c das Gehäuse 50 hinsichtlich des Wandabschnitts 27a des Kühlwasserdurchgangs 27. Der Vorsprungsabschnitt 53c ist ein Führungsabschnitt. Ein Vorsprungsabschnitt 53c kann kontinuierlich beziehungsweise stetig vorgesehen sein, um sich entlang dem Wandabschnitt 27a zu erstrecken. Der Vorsprungsabschnitt 53c kann an einer Vielzahl von Positionen entlang dem Wandabschnitt 27a in Intervallen vorgesehen sein, um voneinander getrennt zu sein.
Das Dichtbauteil 70 ist angeordnet, um benachbart zu der Außenseite des Vorsprungsabschnitts 53c zu sein. Mit der vorangehend beschriebenen Konfiguration sind der erste Abschnitt P1 und der zweite Abschnitt P2 als ein Raum ausgebildet, der durch die Umfangswand 21, den Wandabschnitt 27a, den Unterteilungsabschnitt 27b, die Öffnung 53d (den Vorsprungsabschnitt 53c) der Bodenplatte 53 und der Rückfläche 55b der Metallplatte 55 definiert ist. Die Wasserdichtigkeit wird durch das Dichtbauteil 70 verbessert. Das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserdurchgang 27 strömt, kann mit der Umfangswand 21, dem Wandabschnitt 27a, dem Unterteilungsabschnitt 27b, dem Vorsprungsabschnitt 53c und der Rückfläche 55b der Metallplatte 55 in Kontakt sein. Die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 ist sowohl dem ersten Abschnitt P1 als auch dem zweiten Abschnitt P2 zugewandt. Entsprechend wird Wärme effizient zwischen der Wärmeabstrahlungskomponente des Inverters 60 und dem Kühlwasser durch die Metallplatte 55 ausgetauscht.
Gemäß dem elektrischen Kompressor 1 der Ausführungsform ist die Metallplatte 55 an einer Position, die der Stromversorgungsplatine 63 entspricht, in der Bodenplatte 53 des Gehäuses 50 eingebettet. Da die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 zu der Seite der zweiten Fläche 53b der Bodenplatte 53 hin freiliegend ist und dem Kühlwasserdurchgang 27 zugewandt ist, wird Wärme, die in der Stromversorgungsplatine 63 erzeugt wird, an das Kühlwasser durch die Metallplatte 55 übertragen. Da es möglich ist, eine Konfiguration zu realisieren, in der das Kühlwasser mit der Rückfläche 55b der Metallplatte 55 in Kontakt ist, kann die Stromversorgungsplatine 63 effizient gekühlt werden. Entsprechend ist die Kühleffizienz des Inverters 60 verbessert.
Die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 ist sowohl dem ersten Abschnitt P1 als auch dem zweiten Abschnitt P2 des Kühlwasserdurchgangs 27 zugewandt. Gemäß dieser Konfiguration ist die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 mit dem Kühlwasser an einer Vielzahl von Positionen basierend auf der Strömung des Kühlwassers in Kontakt. Entsprechend ist die Kühleffizienz des Inverters 60 weiter verbessert.
Gemäß dem Inverterunterbringungsabschnitt 30, der einstückig mit dem Motorgehäuse 3 ausgebildet ist, kann die Invertereinheit 40 (das Gehäuse 50 und der Inverter 60) leicht in dem Motorgehäuse 3 installiert werden.
Gemäß dem Dichtbauteil 70 ist es möglich, das Kühlwasser innerhalb des Kühlwasserdurchgangs 27 effektiv daran zu hindern, zu der Außenseite hin auszutreten.
Gemäß dem Vorsprungsabschnitt 53c zum Positionieren des Gehäuses beziehungsweise des Gehäuseteils 50, ist die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 zuverlässig dem Kühlwasserdurchgang 27 zugewandt.
Gemäß der Konfiguration, in der die Stromversorgungsplatine 63 in Kontakt mit der Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 ist, wird Wärme, die in der Stromversorgungsplatine 63 (das heißt, dem Inverter 60) erzeugt wird, effizient an die Metallplatte 55 übertragen. Als ein Ergebnis ist die Kühleffizienz des Inverters 60 weiter verbessert. Ferner, wenn die Metallplatte 55 an einer Vielzahl von Positionen angeordnet ist, um der Vielzahl von Stromversorgungsplatinen 63 zu entsprechen, ist es nicht notwendig, die Metallplatte in einer vertikal verlängerten Form in Übereinstimmung mit der Anordnung der Stromversorgungsplatinen 63 auszubilden, wie zum Beispiel verglichen mit einem Fall, in dem eine Metallplatte 55 angeordnet ist, um der Vielzahl von Stromversorgungsplatinen 63 zu entsprechen. Die Metallplatte 55 hat eine dünne Plattenform. Die vertikal verlängerte Form verursacht leicht den gebogenen Zustand der Metallplatte. Wenn die Metallplatte 55 so oft wie die Stromversorgungsplatinen 63 angeordnet ist, wird der gebogene Zustand der Metallplatte 55 unterdrückt und dementsprechend kann die Kontaktfläche beziehungsweise der Kontaktbereich mit der Stromversorgungsplatine 63 erhöht werden. Als ein Ergebnis wird die Kühleffizienz des Inverters 60 verbessert.
Gemäß der vereinheitlichten beziehungsweise vereinigten Invertereinheit 40 ist die Zusammenbaueigenschaft des Geräts verbessert.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebene Ausführungsform begrenzt. Zum Beispiel kann der positionierende Vorsprungsabschnitt 53c sich an der Außenseite des Wandabschnitts 27a des Kühlwasserdurchgangs 27 befinden. Der positionierende Vorsprungsabschnitt beziehungsweise Positionierungsvorsprungsabschnitt kann weggelassen werden.
Das Dichtbauteil 70 kann weggelassen werden. Ein anderer Aufbau zum Gewährleisten einer Wasserdichtigkeit durch ein Verhindern der Leckage des Kühlwassers kann zwischen der zweiten Fläche 53b der Bodenplatte 53 des Gehäuses 50 und dem vorderen Ende des Wandabschnitts 27a des Kühlwasserdurchgangs 27 vorgesehen sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen Fall begrenzt, in dem die Rückfläche 55b der Metallplatte 55 dem stromaufwärtigen Abschnitt (dem ersten Abschnitt P1) und dem stromabwärtigen Abschnitt (dem zweiten Abschnitt P2) des Kühlwasserdurchgangs 27 zugewandt ist, und die Rückfläche kann einer Position basierend auf der Strömung des Kühlwassers zugewandt sein.
Die Außenwände 22 und 23 (der Inverterunterbringungsabschnitt 30), die (der) die Invertereinheit umgeben (umgibt) und beherbergen (beherbergt), können (kann) weggelassen werden. Der Kühlwasserdurchgang muss nicht einstückig mit dem Außenumfangsabschnitt des Motorgehäuses 3 ausgebildet sein und der separat ausgebildete Kühlwasserdurchgang kann an dem Motorgehäuse 3 angebracht sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf eine Konfiguration begrenzt, in der die Gesamtheit der Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 mit der Stromversorgungsplatine 63 in Kontakt ist. Ein Teil der Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 kann mit der Stromversorgungsplatine 63 in Kontakt sein. Die Metallplatte 55 kann vollständig in der Bodenplatte 53 eingebettet sein und die Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 muss nicht mit der Stromversorgungsplatine 63 in Kontakt sein, um nicht zu der ersten Fläche 53a hin freiliegend zu sein. Zum Beispiel kann ein Teil der Bodenplatte 53 als eine dünne Plattenform zwischen der Vorderfläche 55a der Metallplatte 55 und der Stromversorgungsplatine (power board) 63 vorhanden sein. Wenn Wärme durch einen dünnen plattenförmigen Harzabschnitt übertragen wird, kann die Stromversorgungsplatine 63 gekühlt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen Fall begrenzt, in dem das Gehäuse 50 aus Harz ausgebildet ist. Das Harz beziehungsweise der Gehäuseteil 50 kann aus zum Beispiel Metall oder dergleichen ausgebildet sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Kühleffizienz des Inverters verbessert.
Bezugszeichenliste
1: elektrischer Kompressor, 2: Gehäuse, 3: Motorgehäuse, 4: Basisgehäuse, 6: Kompressorgehäuse, 7: Kompressor, 8: Kompressorlaufrad, 12: Drehwelle, 13: Rotorabschnitt, 14: Statorabschnitt, 21: Umfangswand, 22: erste Außenwand, 23: zweite Außenwand, 27: Kühlwasserdurchgang, 27a: Wandabschnitt, 30: Inverterunterbringungsabschnitt, 40: Invertereinheit, 50: Gehäuse beziehungsweise Gehäuseteil, 51: Gehäusehauptkörper, 52: Seitenplatte, 53: Bodenplatte, 53a: erste Fläche, 53b: zweite Fläche, 53c: Vorsprungsabschnitt, 55: Metallplatte, 55a: Vorderfläche, 55b: Rückfläche, 60: Inverter, 61: Kondensator, 62: MOSFET, 63: Stromversorgungsplatine, 70: Dichtbauteil.
Ein elektrischer Kompressor weist einen Gehäuseteil auf, der einen Inverter beherbergt und eine Bodenplatte aufweist, an der eine Stromversorgungsplatine des Inverters montiert ist, und weist einen Kühlwasserdurchgang auf, der mit einem Gehäuse versehen ist und sich zu einer Bodenplatte des Gehäuseteils hin öffnet. Die Bodenplatte des Gehäuses weist eine erste Fläche, an der eine Stromversorgungsplatine montiert ist, und eine zweite Fläche entgegengesetzt zu der ersten Fläche auf. Eine Metallplatte ist an einer Position, die der Stromversorgungsplatine entspricht, in der Bodenplatte eingebettet und eine Rückfläche der Metallplatte ist zu der Seite der zweiten Fläche hin freiliegend und dem Kühlwasserdurchgang zugewandt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014114725 [0003]
JP 200720238 [0003]
WO 2015/188028 [0003]
WO 2016/009133 [0003]
WO 2016/012666 [0003]

Claims

Elektrischer Kompressor mit einem Inverter, der an einem Gehäuse angebracht ist, wobei der elektrische Kompressor Folgendes aufweist: einen Gehäuseteil, der den Inverter beherbergt, wobei der Gehäuseteil eine Bodenplatte aufweist, auf der eine Stromversorgungsplatine des Inverters montiert ist; und einen Kühlwasserdurchgang, der in dem Gehäuse vorgesehen ist und sich zu der Bodenplatte des Gehäuseteils hin öffnet, wobei die Bodenplatte des Gehäuseteils eine erste Fläche, auf der die Stromversorgungsplatine montiert ist, und eine zweite Fläche entgegengesetzt zu der ersten Fläche aufweist, und wobei eine Metallplatte an einer Position, die der Stromversorgungsplatine entspricht, in der Bodenplatte eingebettet ist und eine Rückfläche der Metallplatte zu der Seite der zweiten Fläche hin freiliegend ist und dem Kühlwasserdurchgang zugewandt ist.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 1, wobei der Kühlwasserdurchgang einen ersten Abschnitt, der mit einem Einlass des Kühlwassers verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der mit einer stromabwärtigen Seite des ersten Abschnitts verbunden ist und mit einem Auslass des Kühlwassers verbunden ist, und wobei die Rückfläche der Metallplatte sowohl dem ersten Abschnitt als auch dem zweiten Abschnitt zugewandt ist.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kühlwasserdurchgang einstückig mit einem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist.
Elektrischer Kompressor nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, ferner mit: einem Inverterunterbringungsabschnitt, der einstückig mit dem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist und den Gehäuseteil und den Inverter unterbringt.
Elektrischer Kompressor nach einem von Ansprüchen 1 bis 4, wobei ein Dichtbauteil zwischen der zweiten Fläche der Bodenplatte des Gehäuseteils und einem vorderen Ende eines Wandabschnitts des Kühlwasserdurchgangs vorgesehen ist.
Elektrischer Kompressor nach einem von Ansprüchen 1 bis 5, wobei eine zweite Fläche der Bodenplatte des Gehäuseteils mit einem Vorsprungsabschnitt versehen ist, der zu dem Kühlwasserdurchgang hin vorragt und den Gehäuseteil hinsichtlich eines Wandabschnitts des Kühlwasserdurchgangs positioniert.
Elektrischer Kompressor nach einem von Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Metallplatte derart vorgesehen ist, dass eine Vorderfläche von dieser bündig zu der ersten Fläche der Bodenplatte ist, und die Stromversorgungsplatine, die an der ersten Fläche montiert ist, mit der Vorderfläche der Metallplatte in Kontakt ist.