JP2010285980A

JP2010285980A - インバータ一体型電動圧縮機

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Publication number: JP2010285980A
Application number: JP2009204684A
Authority: JP
Inventors: Eisuke Fujimura; 英介藤村; Masanori Taguchi; 正則田口; Kazumi Osato; 一三大里; Atsushi Mizuno; 水野　　淳; Makoto Shibuya; 誠渋谷
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2010-12-24
Also published as: EP2431611B1; EP2431611A4; EP2431611A1; US20120063935A1; WO2010131671A1; CN102422023A

Abstract

【課題】モータ駆動回路の制御基板の振動が極力抑制された、性能信頼性の高いインバータ一体型電動圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機内にモータが内蔵され、該モータを駆動するモータ駆動回路を備えたインバータ部に制御基板が設けられ、該制御基板を含む電気部品が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に固定されるインバータ一体型電動圧縮機において、制御基板が収容空間内に基板固定部を介して固定されるとともに、制御基板と基板固定部との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。さらに、凹状に成形された凹部を備えた凹状保持部を有するフレーム部材が前記制御基板上に装着され、前記制御基板と前記フレーム部材との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられていてもよい。
【選択図】図７

Description

本発明は、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機に関し、とくに、外部振動がモータ駆動回路の制御基板に伝達されることが抑制されたインバータ一体型電動圧縮機に関する。

インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機の構造として、特許文献１に記載されるような構造が知られている。この構造においては、モータ駆動回路の一部を構成するプリント基板の耐振性を高めるために、プリント基板が、電動機ハウジングから伸びる構造体と上蓋に挟み込むように固定されている。

また特許文献２には、基板の振動等への対策として、基板を覆うように絶縁ゲル剤を充填した車両用電動圧縮機が記載されている。また、特許文献３には、ゲルの封入を行わずに基板の振動を抑制するために、ポッティング材からなる重量物を基板の中央に取り付けることにより、制振部材としての機能を持たせた電動コンプレッサが記載されている。

特開２００６−１７７２１４号公報特開２００６−３１６７５４号公報特開２００８−１３３７２９号公報

特許文献１〜３に記載されるような構造を採用することにより、インバータを含むモータ駆動回路の制御基板の振動はある程度抑制可能である。しかしながら、これらの構造を採用してもなお、制御基板の振動を完全に制止させることはできなかった。とくに、制御基板に伝達された外部振動が、制御基板自体に撓みや振動を発生させることにより、制御基板上に取り付けられた部品が制御基板から脱落するおそれを完全に除去することは困難であった。

そこで本発明の課題は、上記のような課題に着目し、モータ駆動回路の制御基板の振動が極力抑制された、性能信頼性の高いインバータ一体型電動圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機内にモータが内蔵され、該モータを駆動するモータ駆動回路を備えたインバータ部に制御基板が設けられ、該制御基板を含む電気部品が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に固定されるインバータ一体型電動圧縮機において、前記制御基板が前記収容空間内に基板固定部を介して固定されるとともに、前記制御基板と前記基板固定部との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられていることを特徴とするものからなる。基板固定部の例としては、たとえば板状の固定部材（基板固定板）を用いて制御基板を固定することができるが、別段の固定部材を用いることなく、圧縮機ハウジング自体を基板固定部として、これに直接、制御基板を固定することもできる。

本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機によれば、制御基板が、圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に基板固定部を介して固定され、制御基板と基板固定部との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられることにより、外部から伝達された振動に伴う制御基板の撓みや振動を抑制可能である。なお、この基板防振部材は、組立容易性の観点から、制御基板または基板固定部に接着されていることが好ましい。

また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、凹状に成形された凹部を備えた凹状保持部を有するフレーム部材が前記制御基板上に装着され、前記制御基板と前記フレーム部材との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられていることが好ましい。さらに、凹状保持部の凹部が、制御基板上に配設された電気部品の外形に沿って凹状に成形されることによって、電気部品の振動防止効果を向上させることができる。凹状保持部を有するフレーム部材が制御基板上に装着され、制御基板とフレーム部材との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられることにより、外部から伝達された振動に伴う制御基板の撓みや振動をより一層抑制可能となる。なお、この基板防振部材は、組立容易性の観点から、フレーム部材または制御基板に接着されていることが好ましい。また、基板防振部材は、制御基板の表側または裏側に、それぞれ複数設けられてもよい。

本発明のインバータ一体型電動圧縮機において、前記収容空間内に充填された電気絶縁性充填材により、前記電気部品の少なくとも一部が密封されることが好ましい。ウレタン樹脂等の電気絶縁性のある充填材が、上記収容空間内に充填されて、電気部品の少なくとも一部が密封されることで、モータ駆動回路内の電気的な絶縁性を確保しつつ、制御基板の振動をより確実に抑制可能となる。

このような本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記基板防振部材は、前記電気絶縁性充填材よりも硬質の素材からなることが好ましい。具体的には、電気絶縁性充填材としてウレタン樹脂が用いられる場合、基板防振部材としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）やシリコーンゴム等の合成ゴムや天然ゴムなどが採用可能である。なお、電気絶縁性充填材よりも硬質とは、ＪＩＳＫ６２５３に準拠したデュロメータで測定した硬度において、電気絶縁性充填材よりも高い値を示すことをいう。

また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記制御基板には、前記基板防振部材の一部が挿入されて前記防振部材を前記制御基板上に固定するための挿入孔が設けられ、前記基板防振部材には、前記挿入孔よりも小径の首部と、前記挿入孔よりも大径の係止部とが設けられていることが好ましい。このような挿入孔を設けることにより、基板防振部材の制御基板上の固定位置を簡便に設定することが可能となる。

本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機においては、前記基板防振部材が、前記制御基板からみて面対称に配設されていることが好ましい。基板防振部材が、制御基板からみて面対称に配設されることにより、制御基板は表裏両面から基板防振部材に挟まれることになり、防振効果がより確実に達成可能となる。

また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記挿入孔が貫通孔からなり、前記制御基板と前記フレーム部材との間に設けられた基板防振部材と、前記制御基板と前記基板固定部との間に設けられた基板防振部材とが一体に形成されていることが好ましい。このように、制御基板の表裏両面に設けられた基板防振部材が一体に形成されることにより、電動圧縮機を構成する部品点数を低減可能であるとともに、基板防振部材を制御基板に接着等しなくても基板防振部材を制御基板上に容易に固定することが可能であり、電動圧縮機の組立性を向上させることが可能となる。なお、基板防振部材は、その係止部分が、外部から圧縮力を加えることにより挿入孔よりも小径に弾性変形し、上記圧縮力を除去することにより再び挿入孔よりも大径に弾性復元するように形成されることが好ましい。このように係止部分が形成された基板防振部材を用いることにより、基板防振部材の制御基板への固定がより容易化される。

本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記フレーム部材は、前記基板防振部材と一体に形成されてもよい。フレーム部材を、電気絶縁性弾性体からなる基板防振部材と一体に形成することにより、電動圧縮機を構成する部品点数を低減可能であるとともに、フレーム部材が外部から衝撃を受けた際にも、その衝撃をフレーム部材で吸収することが可能となる。

このような本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、車両用空調装置において好適に用いられる。すなわち、本発明のインバータ一体型電動圧縮機においては、モータ駆動回路を構成する制御基板の振動が高度に抑制されているので、エンジンに取り付けられるために高度な耐振動性が要求される車両用空調装置においても、要求される性能信頼性を確保することが可能となる。

本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機によれば、インバータ部の一部を構成する制御基板が、基板固定部を介して固定され、制御基板上にフレーム部材が装着されるとともに、制御基板と基板固定部の間および制御基板とフレーム部材との間に、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が介在しているので、制御基板の振動が効果的に防止される。さらに、圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に充填された電気絶縁性充填材により、電気部品の少なくとも一部が密封されることにより、電動圧縮機の耐振動性をより一層向上させることが可能である。

本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機を示す縦断面図である。図１のインバータ部を示す斜視図である。図２の制御基板を収容空間内に固定する構造を示す正面図である。図３のフレーム部材を示す平面図である。本発明における基板防振部材と挿入孔の組み合わせ例（Ａ）〜（Ｃ）を示す正面図である。本発明を適用したインバータ部の一態様を示す断面図である。本発明を適用したインバータ部の他の態様を示す断面図である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機１の全体を示している。図１において、圧縮機構２は、固定スクロール３と可動スクロール４から構成されている。可動スクロール４は、自転阻止機構を介して自転が阻止された状態で、固定スクロール３に対して旋回されるようになっている。圧縮機ハウジング（センターハウジング）６内には、モータ７が組み込まれて内蔵されており、モータ７によって主軸８（回転軸）が回転駆動される。主軸８の一端側に配設された偏心ピン９、それに対して回転自在に係合された偏心ブッシュ１０を介して、主軸８の回転運動が可動スクロール４の旋回運動に変換される。本実施態様では、被圧縮流体として吸入された冷媒は、モータ７配置部を通して圧縮機構２へと導かれ、圧縮機構２で圧縮された冷媒は、吐出孔１３、吐出室１４を通して、圧縮機ハウジング（リアハウジング）１５から外部回路に送られる。

モータ７の駆動用回路を備えたインバータ部２１は、圧縮機ハウジング１２（フロントハウジング）で囲まれた収容空間内に設けられており、より詳しくは、圧縮機ハウジング１２に形成された冷媒吸入経路側との仕切壁２２の外面側にインバータ部２１が設けられている。インバータ部２１は、仕切壁２２を貫通させて取り付けられた密封端子２３（インバータ部２１の出力端子）とリード線を介してモータ７に給電している。また、密封端子２３設置部においては、冷媒吸入経路側とインバータ部２１の設置側とがシールされている。このように、インバータ部２１を仕切壁２２の外面側に設けることによって、仕切壁２２を介して、インバータ部２１を構成する電気部品の少なくとも一部が吸入冷媒によって冷却可能となっている。

インバータ部２１は、インバータ機能を有するＩＰＭ（Intelligent Power Module）２５や制御基板２６などの電気部品から構成されており、それとは別体にあるいは一体に設けられたコンデンサ２７等の他の電気部品からも構成されている。インバータ部２１を実装した圧縮機ハウジング１２の外部への開口側は、蓋部材２９でシールされた状態で覆われており、モータ駆動回路２１は蓋部材２９により保護されている。

図２は、図１のインバータ部２１を示す斜視図である。インバータ部２１は、ＩＰＭ２５や制御基板２６のほか、ノイズフィルタ３０、ＨＶコネクタ３１、ＬＶコネクタ３２等により構成されている。制御基板２６には多数の電気部品が取り付けられているため、振動の抑制が不十分であると、電動圧縮機の性能信頼性を低下させることになりやすい。そして、電気部品の中でもコンデンサ２７は、制御基板２６上に設置された状態の高さが大きいため、制御基板の振動の影響を受けて脱落しやすい部品である。

図３は、図２の制御基板２６を圧縮機ハウジング１２で囲まれた収容空間内に固定する構造を示しており、圧縮機ハウジング１２、基板固定板３６、制御基板２６およびフレーム部材３７が組立時の配置順序に従って並べられ、図２の下方からみた正面図として記載されている。制御基板２６は、基板固定板３６を介して圧縮機ハウジング１２（フロントハウジング）にボルト固定される。基板固定板３６には、円柱状のＥＰＤＭゴムからなる基板防振部材３８が接着固定されており、制御基板２６と基板固定板３６とをボルトで締め付けることにより、基板防振部材３８は制御基板２６に圧接されて、制御基板２６の振動を防止する働きをする。また、フレーム部材３７には基板防振部材３９が、制御基板２６からみて基板防振部材３８と面対称となる位置に配置されるように接着固定されている。このように、それぞれ基板防振部材３８、３９が接着固定された基板固定板３６とフレーム部材３７とが、制御基板２６を挟むようにボルト固定されることにより、制御基板２６の撓みや振動が防止されている。

図４は、図３のフレーム部材３７を図３の上方からみた平面図である。フレーム部材３７は、回路に取り付けられた回路部品の外形に沿って凹状に成形された凹部を備えた凹状保持部４０と、凹状保持部４０に設けられた通気孔４１とを有している。フレーム部材３７は、図３に示したように制御基板２６を覆うように装着されると、制御基板２６との間に、電気絶縁性充填材としてのウレタン樹脂を充填可能な隙間を形成する。この隙間にウレタン樹脂を充填して密封することによって、制御基板２６や、制御基板２６上に設置されたコンデンサ２７等の回路部品の振動をより確実に防止することが可能である。また、通気孔４１が設けられることによって、ウレタン樹脂中における気泡の発生や残留が抑制されるので、ウレタン樹脂が固化した後には、コンデンサ２７等の回路部品が制御基板２６の上に確実に固定されるようになる。また、基板防振部材３９はウレタン樹脂よりも硬い素材から形成させているので、ウレタン樹脂が固化した後にも、依然として制御基板の防振効果を保持することができる。

図５は、本発明における基板防振部材と、基板防振部材を制御基板上に固定するための挿入孔の組み合わせ例（Ａ）〜（Ｃ）を示す正面図である。（Ａ）の例では、基板防振部材３８、３９の首部４２、４３が挿入される挿入孔４４、４５が、制御基板２６からみて面対称の位置に配置されており、基板防振部材３８、３９は、係止部４６、４７で制御基板２６に係止されている。（Ａ）の例のように、挿入孔４４、４５を制御基板２６からみて面対称に配設することにより、基板固定板３６とフレーム部材３７が、基板防振部材３８、３９を介して制御基板２６を表裏両側から押さえつけることによって、制御基板２６の振動を防止することが可能となるので、防振効果の向上が図られる。また、（Ｂ）の例では、挿入孔４８が貫通孔からなり、基板防振部材４９の首部５０の先端に、挿入孔４８よりも大径のストッパ部５１が設けられている。ストッパ部５１を弾性変形させて挿入孔４８に挿入した後、ストッパ部５１を制御基板２６からみて係止部５２の反対面で弾性復元させることにより、基板防振部材４９が制御基板２６の挿入孔４８から容易に抜けないような構造が実現されている。（Ｃ）の例は、（Ａ）および（Ｂ）の例をさらに発展させたものである。基板防振部材５３の首部５４が、貫通孔からなる挿入孔４８に挿入されることにより、基板防振部材５３が制御基板２６上に固定されている。基板防振部材５３の一方の係止部５５は、いったん弾性変形されて挿入孔４８に挿入され、制御基板２６からみて他方の係止部５６と反対側の面で弾性復元されることにより、（Ｂ）の例と同様に、基板防振部材５３が制御基板２６の挿入孔４８から容易に抜けないような構造が実現されている。また、（Ｃ）の例においては、（Ａ）の例と同様に、基板固定板３６とフレーム部材３７が、基板防振部材５３を介して制御基板２６を表裏両側から押さえつけることによって、制御基板２６の振動を防止している。すなわち、（Ｃ）の例は、（Ａ）の例における基板防振部材３８、３９を一体化させた発展例であるといえる。

図６は、本発明を適用したインバータ部２１の一態様を示す断面図である。本態様において、コンデンサ２７等の電気部品を配設した制御基板２６は、基板防振部材３８を介して、基板固定部としての圧縮機ハウジング１２に固定されている。このようにして基板の振動が防止された状態で、圧縮機ハウジング１２の収容空間内にウレタン樹脂等の電気絶縁性充填材が充填されて、コンデンサ２７等の電気部品を含む制御基板２６が密封される。

図７は、本発明を適用したインバータ部２１の他の態様を示す断面図である。本態様において、コンデンサ２７等の電気部品を配設した制御基板２６は、基板防振部材３８を介して、基板固定部としての圧縮機ハウジング１２に固定されるとともに、図７の上方からはフレーム部材３７が被せられており、制御基板２６とフレーム部材３７との間には基板防振部材３９が介在している。このように、制御基板２６が表面側および裏面側から、それぞれ基板防振部材３８および３９によって挟まれる形で固定されることで、制御基板２６はより効果的に振動が防止される。このようにして基板の振動が防止された状態で、圧縮機ハウジング１２の収容空間内にウレタン樹脂等の電気絶縁性充填材が充填されて、コンデンサ２７等の電気部品を含む制御基板２６が密封される。

本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、実質的にあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であるが、とくに、狭いスペースに搭載されることが多く、モータ駆動回路が熱や振動の影響を受けやすい、車両に搭載される圧縮機として好適に用いることができる。

１インバータ一体型電動圧縮機
２圧縮機構
３固定スクロール
４可動スクロール
６圧縮機ハウジング（センターハウジング）
７モータ
８主軸
９偏心ピン
１０偏心ブッシュ
１２圧縮機ハウジング（フロントハウジング）
１３吐出孔
１４吐出室
１５圧縮機ハウジング（リアハウジング）
２１インバータ部
２２仕切壁
２３密封端子
２５ＩＰＭ
２６制御基板
２７コンデンサ
２９蓋部材
３０ノイズフィルタ
３１ＨＶコネクタ
３２ＬＶコネクタ
３６基板固定板
３７フレーム部材
３８、３９、４９、５３基板防振部材
４０凹状保持部
４１通気孔
４２、４３、５０、５４首部
４４、４５、４８挿入孔
５１ストッパ部
４６、４７、５２、５５、５６係止部

Claims

圧縮機内にモータが内蔵され、該モータを駆動するモータ駆動回路を備えたインバータ部に制御基板が設けられ、該制御基板を含む電気部品が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に固定されるインバータ一体型電動圧縮機において、前記制御基板が前記収容空間内に基板固定部を介して固定されるとともに、前記制御基板と前記基板固定部との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
前記収容空間内に充填された電気絶縁性充填材により、前記電気部品の少なくとも一部が密封される、請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記基板防振部材は、前記電気絶縁性充填材よりも硬質の素材からなる、請求項２に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記制御基板には、前記基板防振部材の一部が挿入されて前記防振部材を前記制御基板上に固定するための挿入孔が設けられ、前記基板防振部材には、前記挿入孔よりも小径の首部と、前記挿入孔よりも大径の係止部とが設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
凹状に成形された凹部を備えた凹状保持部を有するフレーム部材が前記制御基板上に装着され、前記制御基板と前記フレーム部材との間に介在するように、電気絶縁性弾性材からなる基板防振部材が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記基板防振部材が、前記制御基板からみて面対称に配設されている、請求項５に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記挿入孔が貫通孔からなり、前記制御基板と前記フレーム部材との間に設けられた基板防振部材と、前記制御基板と前記基板固定部との間に設けられた基板防振部材とが一体に形成されている、請求項５または６に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記フレーム部材が、前記基板防振部材と一体に形成されている、請求項５〜７のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
車両用空調装置において用いられる、請求項１〜８のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。