JP2011069247A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

インバータ一体型電動圧縮機 Download PDF

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Abstract

【課題】IPMに接続される配線系路を最適レイアウト化し、配線系路を簡素化するとともに、外乱によるノイズ干渉を抑制し、制御性を向上することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機およびモータを内蔵したハウジング2の外周にインバータボックス9が設けられ、その内部にインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機1において、インバータ装置は、インバータ回路を構成するIPM14を備え、該IPM14の一側に配列されているUVW出力端子17と、インバータ装置からモータに電力を印加するガラス密封端子22とがインバータボックス9内において互いに対向して配置されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、圧縮機およびモータを内蔵したハウジングの外周にインバータボックスが設けられ、その内部にインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
電気自動車やハイブリッド車に搭載される空調装置用の圧縮機には、インバータ一体型電動圧縮機が用いられている。このインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機およびモータが内蔵されているハウジングの外周にインバータボックスを設け、その内部に電源からの直流電力を交流電力に変換し、モータに印加するインバータ装置が組み込まれた構成とされており、車両側制御装置(ECU)から送信される制御信号に基づき回転数が可変制御されるようになっている。
インバータ装置は、直流電力を交流電力に変換し、モータに印加する電力用半導体素子(例えば、IGBT)等のパワーデバイスおよびECUからの制御信号に基づきモータに印加する交流電力を制御するマイコンを含む制御回路が実装された制御基板からなるインバータ回路と、パワーデバイスに直流電力を供給する配線系路に設けられるノイズ除去用のフィルタ回路とから構成されている。このノイズ除去用フィルタ回路は、一般にヘッドキャパシタ(平滑コンデンサ)、インダクタコイル、コモンモードコイル等の高電圧部品により構成されている。
また、インバータ回路を構成する電力制御用のパワーデバイスとして、駆動回路(ゲートドライバ)や自己保護機能が一体に組み込まれているインテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module;IPM)を用いたインバータ一体型電動圧縮機が知られている(例えば、特許文献1,2等を参照)。
特開2003−153552号公報(図1−図3参照) 特開2009−97503号公報(図1−図4参照)
しかしながら、特許文献1,2に示されるものは、パワーデバイスとしてIPMを搭載するに当って、最適なレイアウト構成を開示するものではない。IPMは、一般に変換された交流電力をモータ側に出力するUVW出力端子および電源側からの直流電力を入力するPN入力端子を一側に集中配列し、他側にマイコンとの接続端子が集中配列された構成とされている。これに対して、高電圧系の配線系路および低電圧系の配線系路を如何にレイアウトするかが、配線系路の長短や配線の簡素化を左右し、ひいては制御精度、ノイズ干渉等の問題に影響を及ぼすところ、従来、これらの点について余り考慮されていないのが実情であった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、インテリジェントパワーモジュール(IPM)に接続される配線系路を最適レイアウト化し、配線系路を簡素化するとともに、外乱によるノイズ干渉を抑制し、制御性を向上することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機およびモータを内蔵したハウジング外周にインバータボックスが設けられ、その内部にインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置は、インバータ回路を構成するインテリジェントパワーモジュールを備え、該インテリジェントパワーモジュールの一側に配列されているUVW出力端子と、前記インバータ装置から前記モータに電力を印加するガラス密封端子とが前記インバータボックス内において互いに対向して配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、インバータ装置がインバータ回路を構成するインテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module;IPM)を備え、このインテリジェントパワーモジュールの一側に配列されているUVW出力端子と、インバータ装置からモータに電力を印加するガラス密封端子とがインバータボックス内において互いに対向して配置されたレイアウト構成とされているため、IPMとモータ間を接続する電力供給および電流検出用の配線系路長を可及的に短くすることができる。従って、IPMとモータ間の配線系路を簡素化することができる。また、その間の回路抵抗を極力小さくし、電流検出精度を高めることができるとともに、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置の制御性および信頼性を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記ガラス密封端子は、前記インバータボックス内において前記モータが内蔵されている前記ハウジングの後方端部位に配設され、該ガラス密封端子の前方部位に前記インテリジェントパワーモジュールが前記UVW出力端子を対向させて配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、ガラス密封端子が、インバータボックス内においてモータが内蔵されているハウジングの後方端部位に配設され、該ガラス密封端子の前方部位にインテリジェントパワーモジュール(IPM)がUVW出力端子を対向させて配置されているため、ガラス密封端子がハウジングの後方端部位に配設されたレイアウト構成の場合、その前方部位にUVW出力端子を対向させてIPMを配置することにより、ガラス密封端子とIPMのUVW出力端子とを互いに対向させて配置することができる。従って、この場合も、IPMとモータ間の配線系路長を短くし、IPMとモータ間の配線系路を簡素化することができるとともに、電流検出精度を高め、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置の制御性および信頼性を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記ガラス密封端子は、前記インバータボックス内において前記モータが内蔵されている前記ハウジングの該モータ前方端と対応する部位に配設され、該ガラス密封端子の後方部位に前記インテリジェントパワーモジュールが前記UVW出力端子を対向させて配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、ガラス密封端子が、インバータボックス内においてモータが内蔵されているハウジングの該モータ前方端と対応する部位に配設され、該ガラス密封端子の後方部位にインテリジェントパワーモジュール(IPM)がUVW出力端子を対向させて配置されているため、ガラス密封端子がハウジングのモータ前方端と対応する部位に配設されたレイアウト構成の場合、その後方部位にUVW出力端子を対向させてIPMを配置することにより、ガラス密封端子とIPMのUVW出力端子とを互いに対向させて配置することができる。従って、この場合にも、IPMとモータ間の配線系路長を短くし、IPMとモータ間の配線系路を簡素化することができるとともに、電流検出精度を高め、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置の制御性および信頼性を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記ガラス密封端子は、前記インバータボックス内において前記モータが内蔵されている前記ハウジングの側方部位に配設され、該ガラス密封端子に沿ってその内方部位に前記インテリジェントパワーモジュールが前記UVW出力端子を対向させて配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、ガラス密封端子が、インバータボックス内においてモータが内蔵されているハウジングの側方部位に配設され、該ガラス密封端子に沿ってその内方部位にインテリジェントパワーモジュール(IPM)がUVW出力端子を対向させて配置されているため、ガラス密封端子がハウジングの側方部位に配設されたレイアウト構成の場合、その内方部位にUVW出力端子を対向させてIPMを配置することにより、ガラス密封端子とIPMのUVW出力端子とを互いに対向させて配置することができる。従って、この場合にも、IPMとモータとの間の配線系路長を短くし、IPMとモータ間の配線系路を簡素化することができるとともに、電流検出精度を高め、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置の制御性および信頼性を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インテリジェントパワーモジュールは、前記UVW出力端子と同列上に配列されているPN入力端子を備え、該PN入力端子と対向する位置側に電源からの高電圧ケーブルが接続されるPN端子が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、インテリジェントパワーモジュール(IPM)が、UVW出力端子と同列上に配列されているPN入力端子を備え、このPN入力端子と対向する位置側に電源からの高電圧ケーブルが接続されるPN端子が配置されたレイアウト構成とされているため、IPMのPN入力端子と高電圧ケーブルが接続されるPN端子との間を接続する高電圧系の配線系路長を可及的に短くすることができる。従って、この間の配線系路を簡素化し、その引き回しを容易化することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記インテリジェントパワーモジュールの前記PN入力端子と、前記高電圧ケーブルが接続される前記PN端子との間の配線系路に、前記インバータ装置のフィルタ回路構成部品が接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、インテリジェントパワーモジュール(IPM)のPN入力端子と、高電圧ケーブルが接続されるPN端子との間の配線系路に、インバータ装置のフィルタ回路構成部品が接続された構成とされているため、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成するヘッドキャパシタ、インダクタコイル、コモンモードコイル等の高電圧部品を接続する配線系路長を可及的に短くすることができる。従って、その間の配線系路を簡素化し、その引き回しを容易化することができるとともに、その間の回路抵抗を小さくし、インダクタンス成分を抑えることによってフィルタ性能を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インテリジェントパワーモジュールの一側に、前記UVW出力端子および前記PN入力端子が配列され、該UVW出力端子およびPN入力端子と対向するように前記ガラス密封端子および前記高電圧ケーブルが接続されるPN端子が同じ側に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、インテリジェントパワーモジュール(IPM)の一側に、UVW出力端子およびPN入力端子が配列され、該UVW出力端子およびPN入力端子と対向するようにガラス密封端子および高電圧ケーブルが接続されるPN端子が同じ側に配置された構成とされているため、高電圧系の配線系路をIPMのUVW出力端子およびPN入力端子が配列されている一側側にまとめて配設することができる。従って、高電圧系の配線系路長を極力短くし、配線系路を簡素化することができるとともに、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置の制御性、信頼性を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インテリジェントパワーモジュールは、前記UVW出力端子および前記PN入力端子の配列側が、前記ハウジングの後方端側に設けられている冷媒吸入ポート側に向けて配置され、該インテリジェントパワーモジュールを含む高電圧系の回路構成部品が前記冷媒吸入ポートの近傍に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、インテリジェントパワーモジュール(IPM)が、UVW出力端子およびPN入力端子の配列側をハウジングの後方端側に設けられている冷媒吸入ポート側に向けて配置され、該インテリジェントパワーモジュール(IPM)を含む高電圧系の回路構成部品が冷媒吸入ポートの近傍に配置された構成とされているため、IPMを含む高電圧系の回路構成部品を冷媒吸入ポートからハウジング内に吸入される低温の低圧冷媒ガスを介して冷却することができる。従って、インバータ装置の発熱部品を効率よく冷却することができ、冷却性能を向上することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インテリジェントパワーモジュールは、前記UVW出力端子と反対側にマイコンとの接続端子が配列され、該マイコン接続端子の近傍に、前記インバータ装置の制御基板上に搭載されているマイコンが対向配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、インテリジェントパワーモジュール(IPM)が、UVW出力端子と反対側にマイコンとの接続端子が配列され、該マイコン接続端子の近傍に、インバータ装置の制御基板上に搭載されているマイコンが対向配置された構成とされているため、IPMと制御基板上のマイコン間の配線系路を可及的に短くすることができるとともに、制御基板側の低電圧系配線系路と高電圧系配線系路とをIPMを挟んで左右に分離することができる。従って、相互のノイズ干渉を抑制し、インバータ装置の誤動作等を防止することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記制御基板は、前記インテリジェントパワーモジュールの上方に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、制御基板が、インテリジェントパワーモジュール(IPM)の上方に配置された構成とされているため、その平面面積を小さくすることにより、インバータ装置を収容し、一体に組み込むインバータボックスの大きさ(平面面積)を小さくすることができる。従って、インバータ一体型電動圧縮機をコンパクト化することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記フィルタ回路構成部品は、前記ハウジングの後方端に組み付けられているジャンクションボックス内に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ回路構成部品が、ハウジングの後方端に組み付けられているジャンクションボックス内に設けられた構成とされているため、フィルタ回路を構成するヘッドキャパシタ、インダクタコイル、コモンモードコイル等の高電圧部品をジャンクションボックス内に設置し、それを一括してハウジング側に組み付けることができる。これにより、インバータ装置の組み立て性を向上することができるとともに、レイアウトの自由度、小型化および仕様変更等への対応性を高めることができる。また、フィルタ回路構成部品側からインバータ回路側へのノイズ伝搬を低減し、ノイズ干渉による誤動作等を抑制することができる。なお、この発明は、特に、インテリジェントパワーモジュール(IPM)がUVW出力端子をハウジングの後方端に向けて配置されている場合に有効なレイアウトとなる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記フィルタ回路構成部品は、前記ハウジングの側面に組み付けられているジャンクションボックス内に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ回路構成部品が、ハウジングの側面に組み付けられているジャンクションボックス内に設けられた構成とされているため、フィルタ回路を構成するヘッドキャパシタ、インダクタコイル、コモンモードコイル等の高電圧部品をジャンクションボックス内に設置し、それを一括してハウジング側に組み付けることができる。これにより、インバータ装置の組み立て性を向上することができるとともに、レイアウトの自由度、小型化および仕様変更等への対応性を高めることができる。また、フィルタ回路構成部品側からインバータ回路側へのノイズ伝搬を低減し、ノイズ干渉による誤動作等を抑制することができる。なお、この発明は、特に、インテリジェントパワーモジュール(IPM)がUVW出力端子をハウジングの側面側に向けて配置されている場合に有効なレイアウトとなる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記フィルタ回路構成部品は、前記インバータボックスの上面に設けられている蓋体兼用のジャンクションボックス内に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタ回路構成部品が、インバータボックスの上面に設けられている蓋体兼用のジャンクションボックス内に設けられた構成とされているため、フィルタ回路を構成するヘッドキャパシタ、インダクタコイル、コモンモードコイル等の高電圧部品を蓋体兼用のジャンクションボックス内に設置し、それを一括してハウジング側に組み付けることができる。従って、インバータ装置の組み立て性を向上することができるとともに、レイアウトの自由度、小型化および仕様変更等への対応性を高めることができる。また、フィルタ回路構成部品側からインバータ回路側へのノイズ伝搬を低減し、ノイズ干渉による誤動作等を抑制することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記ジャンクションボックス内に設けられているフィルタ回路構成部品を含む配線系路と前記インテリジェントパワーモジュールとは、差込式端子を備えたハーネスを介して配線接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、ジャンクションボックス内に設けられているフィルタ回路構成部品を含む配線系路とインテリジェントパワーモジュール(IPM)とが、差込式端子を備えたハーネスを介して配線接続された構成とされているため、ジャンクションボックス内に設けられているフィルタ回路構成部品含む配線系路とIPMとの間を、差込式端子と呼ばれている直付け端子を備えたハーネスを介して配線することができ、従って、配線系路の簡略化、小型化、低コスト化および配線の容易化を図ることができる。なお、電気自動車の場合、エンジン車に比べて振動、温度が共に低く、従って、差込式端子を用いても配線外れ等のトラブルの心配もなく、十分に信頼性を確保することができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インテリジェントパワーモジュールおよび前記制御基板は、金属製ベースプレート上に実装され、該ベースプレートを介して前記インバータボックス内において前記ハウジング壁に固定設置されていることを特徴とする。
本発明によれば、インテリジェントパワーモジュール(IPM)および制御基板が、金属製ベースプレート上に実装され、該ベースプレートを介してインバータボックス内においてハウジング壁に固定設置された構成とされているため、IPMの電力用半導体素子等の発熱部品を、アルミ等の金属製ベースプレートをヒートシンクとし、ハウジング壁を介して冷媒により冷却することができる。これにより、インバータ装置の発熱部品を効率よく冷却することができ、冷却性能を向上することができる。
本発明によると、IPMとモータ間を接続する電力供給および電流検出用の配線系路長を可及的に短くすることができるため、IPMとモータ間の配線系路を簡素化することができる。また、その間の回路抵抗を極力小さくし、電流検出精度を高めることができるとともに、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置の制御性および信頼性を向上することができる。
本発明の第1実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部破断側面図である。 図1に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み込まれるインバータモジュールの平面視図(A)とその側面図(B)である。 図1に示すインバータ一体型電動圧縮機の一部部品を取り外した状態の概略平面視図である。 本発明の第2実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部部品を取り外した状態の平面視図である。 本発明の第3実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部部品を取り外した状態の平面視図である。 本発明の第4実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部部品を取り外した状態の平面視図である。 本発明の第5実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部破断側面図である。 本発明の第6実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部破断側面図である。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図3を用いて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の一部破断側面図が示され、図2には、それに組み込まれるインバータモジュールの平面視図(A)とその側面図(B)が示され、図3には、その一部部品を取り外した状態の概略平面視図が示されている。インバータ一体型電動圧縮機1は、図示省略の圧縮機およびモータを内蔵するハウジング2を備えている。
ハウジング2は、圧縮機を内蔵する圧縮機ハウジング3と、モータを内蔵するモータハウジング4とをボルト5を介して結合し、一体化したものであり、それぞれアルミダイカスト製品とされている。ハウジング2には、外周の複数箇所(本例では、3箇所)に圧縮機据付け用の脚部6が一体成形されているとともに、モータハウジング4の後方端側(図1の右方端側)に低圧冷媒ガスを吸入する冷媒吸入ポート7が設けられ、更に圧縮機ハウジング3の前方端側(図1の左方端側)に圧縮された冷媒ガスを吐出する冷媒吐出ポート8が設けられている。
また、ハウジング2の外周(モータハウジング4側の外周)には、インバータ装置11を一体に組み込むためのインバータボックス9が一体成形されている。インバータボックス9は、インバータ装置11を収容設置した後、上面が蓋体10により密閉されるように構成されている。このインバータボックス9は、平面視が略矩形状で周囲が上方への立上げ壁とされ、その上面が蓋体10を固定するフランジ面9Aとされているとともに、底面がインバータ装置11を設置するフラット面とされたハウジング外周壁とされている。
インバータボックス9内に収容設置されるインバータ装置11は、図2に示されるように、実装用の金属製ベースプレート13、インテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module;以下、IPMという。)14および制御基板15を、スペーサ16を介して一体化したインバータモジュール(インバータ回路)12を備えている。金属製ベースプレート13は、矩形状のアルミ合金製板材からなり、インバータボックス9内の底面、すなわちフラット面とされているモータハウジング4の外周壁に密着するようにビス等を介して締め付け固定されるようになっている。
IPM14は、インバータ回路を構成する電力制御用のパワーデバイスで、IGBT等の複数個の電力用半導体素子からなるスイッチング回路と一体的に駆動回路(ゲートドライバ)や自己保護機能が組み込まれたモジュールであり、金属製ベースプレート13上に絶縁材等を介して実装(ビス止め)されている。該IPM14は、長方形状のモジュールであり、長手方向の一側に、変換された交流電力をモータ側に出力するUVW出力端子17と、電源側からの直流電力を入力するPN入力端子18とが同列上に集中配列され、反対側に、制御基板15に搭載されているマイコン20に接続されるマイコン接続端子19が同列上に集中配列された構成とされている。
制御基板15は、車両側制御装置(ECU)からの制御信号を受信し、それに基づいてモータに印加する交流電力を制御するマイコン20を含む制御回路が実装されている矩形状の基板である。この制御基板15上に搭載されるマイコン20は、IPM14に対してマイコン接続端子19が配列されている側の近傍に対向配置されている。また、制御基板15は、複数のスペーサ16を介して金属製ベースプレート13と一体化され、2段構造のインバータモジュール12を構成している。
IPM14のUVW出力端子17は、制御基板15のスルーホールに貫通され、制御基板15上のパターン21と半田付けされている。同様に、PN入力端子18は、制御基板15のスルーホールに貫通され、図示省略のパターンと半田付けされることにより、高圧電源からの高電圧ケーブルが接続されるPN端子と高電圧系の配線系路を介して接続されている。更に、マイコン接続端子19は、制御基板15のスルーホールに貫通され、図示省略のパターンと半田付けされてマイコン20に接続されることにより、ECUに繋がる低電圧系の配線系路を構成している。
インバータ装置11により変換された交流電力は、ガラス密封端子22を介してモータハウジング4内に内蔵されているモータに印加されるようになっている。ガラス密封端子22は、図1,図3に示されるように、インバータボックス9内においてモータハウジング4を貫通するようにその後方端部位に配設され、モータハウジング4内においてモータとハーネスを介して接続されている。
このガラス密封端子22のUVW端子23は、図3に示されるように、ガラス密封端子22の前方部位に対向して配置されているIPM14のUVW出力端子17と対向配置されており、UVW出力端子17と接続されている制御基板15のパターン21に対して半田または溶接されることにより接続され、高電圧系の配線系路を構成している。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
高圧電源から高電圧ケーブルを介してインバータ装置11に供給された直流電力は、PN端子、高電圧系の配線系路を経てインバータモジュール(インバータ回路)12のPN入力端子18に入力される。この直流電力は、ECUからの制御信号に基づいてIPM14により所定周波数の交流電力に変換された後、UVW出力端子17からガラス密封端子22のUVW端子23を介してモータに印加される。
これによって、モータが駆動され、該モータの回転軸に連結されている圧縮機が回転駆動される。圧縮機の駆動により冷媒吸入ポート7から低圧の冷媒ガスがハウジング2内に吸入され、この冷媒ガスは、モータハウジング4内のモータ周りを圧縮機ハウジング3側へと流通された後、圧縮機に吸い込まれる。この間、インバータモジュール12を構成しているIPM14の電力用半導体素子(IGBT)等の発熱部品は、モータハウジング4の外周壁に密着されているアルミ合金製板材からなる金属製ベースプレート13をヒートシンクとし、冷媒ガスを介して冷却される。
圧縮機により圧縮された高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング3内に吐出され、冷媒吐出ポート8を介して冷凍サイクル側へと送出される。このようなインバータ一体型電動圧縮機1において、インバータ装置11を構成しているIPM14は、インバータボックス9内でモータが内蔵されているモータハウジング4の後方端部位に配設されているガラス密封端子22と対向して配置され、IPM14の一側に配列されているUVW出力端子17とガラス密封端子22のUVW端子23とが互いに対向配置されたレイアウト構成とされている。更に、このUVW出力端子17とUVW端子23とは、制御基板15上の高電圧系の配線系路を構成するパターン21を介して接続されている。
このため、IPM14とモータ間を接続する電力供給および電流検出用等の配線系路長を可及的に短くすることができ、従って、IPM14とモータ間の配線系路を簡素化することができる。また、その間の回路抵抗を極力小さくし、電流検出精度を高めることができるとともに、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置11の制御性および信頼性を向上することができる。
また、IPM14は、UVW出力端子17およびPN入力端子18と反対側に制御基板15に搭載されているマイコン20との接続端子19が配列され、このマイコン接続端子19の近傍に、制御基板15上に搭載されているマイコン20が対向配置された構成とされているため、IPM14と制御基板15上のマイコン20との間の配線系路長を可及的に短くすることができるとともに、制御基板15側おける低電圧系配線系路と高電圧系配線系路とをIPM14を挟んで左右に分離することができる。従って、相互のノイズ干渉を抑制し、インバータ装置11の誤動作等を防止することができる。
また、制御基板15がIPM14の上方に配置されて一体化され、2段構造のインバータモジュール12を構成しているため、その平面面積を小さくすることにより、インバータ装置11を収容し、一体に組み込むインバータボックス9の大きさ(平面面積)を小さくすることができる。これによって、インバータ一体型電動圧縮機1をコンパクト化することができる。
さらに、IPM14および制御基板15が、アルミ合金製の板材からなる金属製ベースプレート13上に実装され、この金属製ベースプレート13を介してインバータボックス9内においてモータハウジング4の壁面に固定設置されているため、IPM14の電力用半導体素子等の発熱部品を、金属製ベースプレート13をヒートシンクとし、モータハウジング壁を介して冷媒により冷却することができる。従って、インバータ装置11の発熱部品を効率よく冷却することができ、冷却性能を向上することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、ガラス密封端子22Aの配設位置が異なっている。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、モータに交流電力を印加するガラス密封端子22Aが、図4に示されるように、インバータボックス9内においてモータが内蔵されているモータハウジング4の前方端部位に配設されており、このガラス密封端子22Aの後方部位に、IPM14がUVW出力端子17を対向させて配置された構成とされている。
このように、ガラス密封端子22Aが、インバータボックス9内においてモータハウジング4の前方端部位、すなわちハウジング2に内蔵されているモータの前方端と対応する部位に配設され、このガラス密封端子22Aの後方部位に、IPM14がそのUVW出力端子17を対向させて配置されているため、ガラス密封端子22Aがモータハウジング4の前方端部位に配設されたレイアウト構成の場合も、その後方部位にUVW出力端子17を対向させてIPM14を配置することによって、ガラス密封端子22AのUVW端子23AとIPM14のUVW出力端子17とを互いに対向させて配置することができる。
従って、本実施形態によっても、第1実施形態と同様、IPM14とモータ間を接続する高電圧系の配線系路長を短くし、IPM14とモータ間の配線系路を簡素化することができるとともに、電流検出精度を高め、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置11の制御性および信頼性を向上することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図5を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1および第2実施形態に対して、ガラス密封端子22Bの配設位置が異なっている。その他の点については、第1および第2実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、モータに交流電力を印加するガラス密封端子22Bが、図5に示されるように、インバータボックス9内においてモータが内蔵されているモータハウジング4の側方部位に配設されており、このガラス密封端子22Bに沿ってその内方部位に、IPM14がUVW出力端子17を対向させて配置された構成とされている。
このように、ガラス密封端子22Bが、インバータボックス9内においてモータハウジング4の側方部位に配設され、このガラス密封端子22Bに沿ってその内方部位に、IPM14がそのUVW出力端子17を対向させて配置されているため、ガラス密封端子22Bがモータハウジング4の側方部位に配設されたレイアウト構成の場合にも、その内方部位にUVW出力端子17を対向させてIPM14を配置することにより、ガラス密封端子22BのUVW端子23BとIPM14のUVW出力端子17とを互いに対向させて配置することができる。
従って、本実施形態によっても、上記第1および第2実施形態と同様、IPM14とモータ間を接続する高電圧系の配線系路長を短くし、IPM14とモータ間の配線系路を簡素化することができるとともに、電流検出精度を高め、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置11の制御性および信頼性を向上することができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、ノイズ除去用のフィルタ回路構成部品を収容設置するジャンクションボックス25を備えている点が異なる。その他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図6に示されるように、ハウジング2(モータハウジング4)の後方端(図6の右方端)にジャンクションボックス25を組み付け、該ジャンクションボックス25に電源からの高電圧ケーブル26を接続するとともに、インバータ装置11のノイズ除去用フィルタ回路構成部品27,28,29等を収容設置した構成としている。
高電圧ケーブル26は、ジャンクションボックス25内に設けられているPN端子30に接続されている。このPN端子30は、IPM14の一側においてUVW出力端子17と同列上に配列されているPN入力端子18と対向する位置側に配置されており、高電圧系の配線系路および制御基板15上のパターン(図示省略)等を介してIPM14のPN入力端子18と電気的に接続されている。
PN端子30からIPM14のPN入力端子18に至る高電圧系の配線系路には、インバータ装置11のノイズ除去用フィルタ回路の構成するインダクタコイル27、コモンモードコイル28およびヘッドキャパシタ(平滑コンデンサ)29等の高電圧部品が接続された構成とされており、これらのフィルタ回路構成部品27,28,29は、ジャンクションボックス25内に収容設置されている。
また、モータハウジング4の後方端にジャンクションボックス25を組み付け、その内部にPN端子30およびノイズ除去用のフィルタ回路構成部品27,28,29等を収容設置した構成とすることにより、高電圧ケーブル26が接続されたPN端子30からIPM14のPN入力端子18に至る迄の間の高電圧系の配線系路を、IPM14のUVW出力端子17とガラス密封端子22との間を接続している高電圧系の配線系路が配設されているIPM14の一側側にまとめて配設した構成とすることができる。
さらに、上記構成により、フィルタ回路構成部品27,28,29や電力用半導体素子(IGBT)等の発熱部品を有するIPM14を含む高電圧系路側の構成部品をモータハウジング4の後方端側に設けられている冷媒吸入ポート7の近傍に集中的に配置した構成とすることができる。
以上のように、IPM14の一側においてUVW出力端子17と同列上に配列されているPN入力端子18と対向する位置側に、電源からの高電圧ケーブル26が接続されるPN端子30を配置したレイアウト構成とすることにより、高電圧ケーブル26が接続されるPN端子30とIPM14のPN入力端子18との間の高電圧系の配線系路長を可及的に短くすることができる。このため、PN端子30とPN入力端子18との間の配線系路を簡素化し、その引き回しを容易化することができる。
また、高電圧ケーブル26が接続されるPN端子30とIPM14のPN入力端子18との間の配線系路に、インバータ装置11のフィルタ回路構成部品27,28,29が接続された構成とされているため、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成するインダクタコイル27、コモンモードコイル28、ヘッドキャパシタ29等の高電圧部品を接続する配線系路長を可及的に短くすることができる。従って、その間の配線系路を簡素化し、その引き回しを容易化することができるとともに、その間の回路抵抗を小さくし、インダクタンス成分を抑えることによってフィルタ性能を向上することができる。
また、IPM14の一側に配列されているUVW出力端子17およびPN入力端子18と対向するようにガラス密封端子22および高電圧ケーブル26が接続されるPN端子30が同じ側に配置されている。このため、高電圧系の配線系路を、IPM14のUVW出力端子17およびPN入力端子18が配列されている一側側にまとめて配設することができる。これによって、高電圧系の配線系路長を極力短くし、配線系路を簡素化することができるとともに、外乱によるノイズ干渉の影響を受け難くし、インバータ装置11の制御性、信頼性を向上することができる。
さらに、IPM14のUVW出力端子17およびPN入力端子18が配列されている一側を、モータハウジング4の後方端側に設けられている冷媒吸入ポート7側に向けて配置し、IPM14を含む高電圧系の回路構成部品を冷媒吸入ポート7の近傍に配置した構成としているため、IPM14を含む高電圧系の回路構成部品を冷媒吸入ポート7からモータハウジング4内に吸入される低温の低圧冷媒ガスを介して冷却することができる。従って、インバータ装置11の発熱部品を効率よく冷却することができ、冷却性能を向上することができる。
また、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成するインダクタコイル27、コモンモードコイル28、ヘッドキャパシタ29等の高電圧部品がモータハウジング4の後方端に組み付けられているジャンクションボックス25内に設けられているため、フィルタ回路構成部品27,28,29を一括してハウジング2(モータハウジング4)に組み付けることができ、従って、インバータ装置11の組み立て性を向上することができるとともに、レイアウトの自由度、小型化および仕様変更等への対応性を高めることができる。また、フィルタ回路構成部品27,28,29側からインバータモジュール(インバータ回路)12側へのノイズ伝搬を低減し、ノイズ干渉による誤動作等を抑制することができる。
なお、本実施形態では、フィルタ回路構成部品を収容するジャンクションボックス31をハウジング2(モータハウジング4)の後方端(図6の右方端)に組み付けた構成としているが、図5に示されるように、IPM14のUVW出力端子17およびPN入力端子18が配列されている一側をハウジング2(モータハウジング4)の側面側に向けて配置しているものに対しては、ジャンクションボックス31をハウジング2(モータハウジング4)の側面に組み付けた構成としてもよく、これによっても本実施形態と同様の効果を得ることができる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について、図7を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第4実施形態に対して、ノイズ除去用のフィルタ回路構成部品を収容するジャンクションボックス31を蓋体10と兼用としている点が異なる。その他の点については、第1および第4実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図7に示されるように、インバータボックス9に締め付け固定される蓋体10をジャンクションボックス31に兼用し、その内部にインバータ装置11のノイズ除去用フィルタ回路を構成するインダクタコイル27A,コモンモードコイル28Aおよびヘッドキャパシタ29A等の高電圧部品を収容設置した構成としている。
この場合、高電圧ケーブル26は、ジャンクションボックス31内に設けられているPN端子30Aに接続されることになる。また、このPN端子30Aは、IPM14の一側においてUVW出力端子17と同列上に配列されているPN入力端子18と対向する位置側に配置され、高電圧系の配線系路および制御基板15上のパターン(図示省略)を介してIPM14のPN入力端子18と電気的に接続されることになる。その他の構成は第4実施形態と同様である。
このように、インダクタコイル27A,コモンモードコイル28Aおよびヘッドキャパシタ29A等のフィルタ回路構成部品をインバータボックス9の上面に設けられる蓋体兼用のジャンクションボックス31内に設けた構成とすることによっても、フィルタ回路を構成するインダクタコイル27A、コモンモードコイル28A、ヘッドキャパシタ29A等の高電圧部品を蓋体兼用のジャンクションボックス31内に設置し、それを一括してモータハウジング4に組み付けることができる。従って、上記第4実施形態と同様、インバータ装置11の組み立て性を向上することができるとともに、レイアウトの自由度、小型化および仕様変更等への対応性を高めることができる。また、フィルタ回路構成部品27A,28A,29A側からインバータモジュール(インバータ回路)12側へのノイズ伝搬を低減し、ノイズ干渉による誤動作等を抑制することができる。
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態について、図8を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第5実施形態に対して、ジャンクションボックス31内に設けられているフィルタ回路構成部品を含む高電圧系の配線系路とインバータモジュール(インバータ回路)12との間の接続構成が異なっている。その他の点については、第1および第5実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図8に示されるように、蓋体兼用のジャンクションボックス31内に設けられているフィルタ回路構成部品27A,28A,29Aを含む高電圧系の配線系路とインバータモジュール(インバータ回路)12との間を、例えばファストン端子(「ファストン」は、ザ ファイテッカー コーポレイションの登録商標)等の差込式端子32を両端に備えたハーネス33で接続した構成としている。
つまり、蓋体兼用のジャンクションボックス31内および制御基板15上に、それぞれ相手方端子(図示省略)を設け、この相手方端子に対して、両端の差込式端子32と呼ばれている直付け端子を差し込むことによって、ジャンクションボックス31内の高電圧系の配線系路と、インバータモジュール(インバータ回路)12の制御基板15との間をハーネス33で接続し、制御基板15上のパターン(図示省略)を介してIPM14のPN入力端子18と接続される構成としている。
このように、ジャンクションボックス31内に設けられているフィルタ回路構成部品を含む高電圧系の配線系路とIPM14との間を、両端に差込式端子32を備えたハーネス33および制御基板15を介して接続される構成とすることにより、蓋体兼用のジャンクションボックス31内に設けられているフィルタ回路構成部品とIPM14との間を、差込式端子32と呼ばれている直付け端子を備えたハーネス33を介して配線することができ、このため、配線系路の簡略化、小型化、低コスト化および配線の容易化を図ることができる。なお、電気自動車の場合、エンジン車に比べて振動、温度が共に低く、差込式端子32を用いても配線外れ等のトラブルの心配もなく、十分に信頼性を確保することができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、インバータボックス9をモータハウジング3側に一体成形した例について説明したが、インバータボックス9を別体で成形し、モータハウジング4側に一体的に組み付けるようにした構成としてもよいことはもちろんである。
また、上記実施形態では、モータハウジング4の後方側に冷媒吸入ポート7を設け、低圧冷媒ガスをモータハウジング4側から吸入して圧縮機ハウジング3側に流通させるようにし、冷媒ガスが吸入されるモータハウジング4側の外周にインバータボックス9を設けた構成としているが、逆に圧縮機ハウジング3側から冷媒を吸入し、圧縮した冷媒をモータハウジング4側から吐出するようにした圧縮機においては、圧縮機ハウジング3側にインバータボックス9を設けるようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、フィルタ回路構成部品27ないし29,27Aないし29AおよびPN端子30,30Aをジャンクションボックス25,31内に設けた例について説明したが、これらのフィルタ回路構成部品は、インバータボックス9内に収容設置してもよく、この場合も、IPM14のUVW出力端子17、PN入力端子18並びにガラス密封端子22,22A,22B等とのレイアウト構成については、上記実施形態と同一構成とされることは云うまでもない。
1 インバータ一体型電動圧縮機
2 ハウジング
3 圧縮機ハウジング
4 モータハウジング
7 冷媒吸入ポート
9 インバータボックス
11 インバータ装置
12 インバータモジュール(インバータ回路)
13 金属製ベースプレート
14 インテリジェントパワーモジュール(IPM)
15 制御基板
17 UVW出力端子
18 PN入力端子
19 マイコン接続端子
20 マイコン
22,22A,22B ガラス密封端子
25,31 ジャンクションボックス
26 高電圧ケーブル
27,27A フィルタ回路構成部品(インダクタコイル)
28,28A フィルタ回路構成部品(コモンモードコイル)
29,29A フィルタ回路構成部品(ヘッドキャパシタ)
30,30A PN端子
32 差込式端子
33 ハーネス

Claims (15)

  1. 圧縮機およびモータを内蔵したハウジング外周にインバータボックスが設けられ、その内部にインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、
    前記インバータ装置は、インバータ回路を構成するインテリジェントパワーモジュールを備え、
    該インテリジェントパワーモジュールの一側に配列されているUVW出力端子と、前記インバータ装置から前記モータに電力を印加するガラス密封端子とが前記インバータボックス内において互いに対向して配置さ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。
  2. 前記ガラス密封端子は、前記インバータボックス内において前記モータが内蔵されている前記ハウジングの後方端部位に配設され、該ガラス密封端子の前方部位に前記インテリジェントパワーモジュールが前記UVW出力端子を対向させて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  3. 前記ガラス密封端子は、前記インバータボックス内において前記モータが内蔵されている前記ハウジングの該モータ前方端と対応する部位に配設され、該ガラス密封端子の後方部位に前記インテリジェントパワーモジュールが前記UVW出力端子を対向させて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  4. 前記ガラス密封端子は、前記インバータボックス内において前記モータが内蔵されている前記ハウジングの側方部位に配設され、該ガラス密封端子に沿ってその内方部位に前記インテリジェントパワーモジュールが前記UVW出力端子を対向させて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  5. 前記インテリジェントパワーモジュールは、前記UVW出力端子と同列上に配列されているPN入力端子を備え、該PN入力端子と対向する位置側に電源からの高電圧ケーブルが接続されるPN端子が配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  6. 前記インテリジェントパワーモジュールの前記PN入力端子と、前記高電圧ケーブルが接続される前記PN端子との間の配線系路に、前記インバータ装置のフィルタ回路構成部品が接続されていることを特徴とする請求項5に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  7. 前記インテリジェントパワーモジュールの一側に、前記UVW出力端子および前記PN入力端子が配列され、該UVW出力端子およびPN入力端子と対向するように前記ガラス密封端子および前記高電圧ケーブルが接続されるPN端子が同じ側に配置されていることを特徴とする請求項5または6に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  8. 前記インテリジェントパワーモジュールは、前記UVW出力端子および前記PN入力端子の配列側が、前記ハウジングの後方端側に設けられている冷媒吸入ポート側に向けて配置され、該インテリジェントパワーモジュールを含む高電圧系の回路構成部品が前記冷媒吸入ポートの近傍に配置されていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  9. 前記インテリジェントパワーモジュールは、前記UVW出力端子と反対側にマイコンとの接続端子が配列され、該マイコン接続端子の近傍に、前記インバータ装置の制御基板上に搭載されているマイコンが対向配置されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  10. 前記制御基板は、前記インテリジェントパワーモジュールの上方に配置されていることを特徴とする請求項9に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  11. 前記フィルタ回路構成部品は、前記ハウジングの後方端に組み付けられているジャンクションボックス内に設けられていることを特徴とする請求項6に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  12. 前記フィルタ回路構成部品は、前記ハウジングの側面に組み付けられているジャンクションボックス内に設けられていることを特徴とする請求項6に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  13. 前記フィルタ回路構成部品は、前記インバータボックスの上面に設けられている蓋体兼用のジャンクションボックス内に設けられていることを特徴とする請求項6に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  14. 前記ジャンクションボックス内に設けられているフィルタ回路構成部品を含む配線系路と前記インテリジェントパワーモジュールとは、差込式端子を備えたハーネスを介して配線接続されていることを特徴とする請求項11ないし13のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  15. 前記インテリジェントパワーモジュールおよび前記制御基板は、金属製ベースプレート上に実装され、該ベースプレートを介して前記インバータボックス内において前記ハウジング壁に固定設置されていることを特徴とする請求項9または10に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
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