JP2012062777A - Electric supercharger - Google Patents

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潤 田原
Hideyuki Tanaka
英之 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric supercharger having an intake flow passage with low resistance of the passage and no complicated structure and showing high cooling efficiency with respect to a power converter.SOLUTION: The electric supercharger 1 includes a compressor impeller 21, an electric motor 3 driving the compressor impeller 21, and a power converter 4 converting electric power of a battery 5 and supplying the power to the electric motor 3, wherein a compressor housing 22 housing the compressor impeller 21 and an electric motor housing 33 housing the electric motor 3 are integrally structured and the compressor impeller 21 is rotated by the electric motor 3 so as to compress the intake air and to supercharge in the compressor housing 22. The power converter 4 is joined to the outer face of the compressor housing 22 so as to be cooled by air passing through the inside of the compressor housing 22.

Description

この発明は、バッテリの電力を変換して電動機へ供給する電力変換装置を備えた電動過給機に関するものである。   The present invention relates to an electric supercharger including a power conversion device that converts battery power and supplies it to an electric motor.

自動車の低燃費を目的とし、内燃機関の出力を増加させるために電動機で駆動する過給機を設ける技術が知られている。
特許文献1には、吸気通路上に、電動過給機(電動コンプレッサ)の出口が内燃機関の排気ガスで駆動されるターボチャージャーのコンプレッサ入口に連結される構成が示されている。本構成によれば電力により自由に過給できる電動過給機を備えることで、内燃機関の加速性を高め、内燃機関の背圧を低下させ、未燃焼燃料を少なくすることが可能である。一方、バッテリの電力を変換して電動過給機の電動機へ供給する電力変換装置は、10万rpmを超える超高速で制御する必要があることや、一般に自動車のバッテリ電圧は14Vと低電圧のため大電流が必要となる。このような高回転/大電流状態での連続運転時においては、バッテリからの直流電力をスイッチングする半導体素子の損失や配線抵抗による損失が大きくなることで電力変換装置の温度が上昇し、これらの部品が破損したり劣化が早まったりする可能性がある。
A technique for providing a supercharger that is driven by an electric motor in order to increase the output of an internal combustion engine for the purpose of reducing fuel consumption of an automobile is known.
Patent Document 1 shows a configuration in which an outlet of an electric supercharger (electric compressor) is connected to an inlet of a turbocharger driven by exhaust gas of an internal combustion engine on an intake passage. According to this configuration, by providing the electric supercharger that can be supercharged freely with electric power, it is possible to increase the acceleration of the internal combustion engine, reduce the back pressure of the internal combustion engine, and reduce unburned fuel. On the other hand, a power conversion device that converts battery power and supplies it to the motor of the electric supercharger needs to be controlled at an ultra-high speed exceeding 100,000 rpm, and generally the battery voltage of an automobile is as low as 14V. Therefore, a large current is required. During continuous operation in such a high rotation / high current state, the loss of the semiconductor element that switches DC power from the battery and the loss due to the wiring resistance increase, and the temperature of the power conversion device rises. Parts may be damaged or deterioration may be accelerated.

このような電力変換装置の温度上昇対策として、例えば特許文献2には内燃機関の給気を過給する電動過給機において、給気流路を電動機及び電力変換装置の発熱部を通過した後コンプレッサに至る直列流路と、電動機及び電力変換装置をバイパスしてコンプレッサに至る第一のバイパス流路と、電動機、電力変換装置及びコンプレッサをバイパスして内燃機関に至る第二のバイパス流路とで構成し、直列流路と第一のバイパス流路と第二のバイパス流路のいずれかを通るように切換え可能にしたものが示されている。   As a countermeasure against such a temperature rise of the power conversion device, for example, in Patent Document 2, in an electric supercharger that supercharges the supply air of an internal combustion engine, a compressor after passing through the heat supply portion of the motor and the power conversion device in the supply air passage A first bypass passage that bypasses the motor and the power converter to the compressor, and a second bypass passage that bypasses the motor, the power converter and the compressor and reaches the internal combustion engine. It is configured to be switchable so as to pass through any of a series flow path, a first bypass flow path, and a second bypass flow path.

特表2000−500544号公報Special Table 2000-500544 特開2003−215075号公報JP 2003-215075 A

しかし特許文献2に関しては、電力変換装置の冷却は可能になるものの吸気流路が複雑になるという問題や、吸気流路内に電力変換装置及び電動機が配設されるため、内燃機関の吸気抵抗が大幅に増加するという問題がある。   However, regarding Patent Document 2, although the power conversion device can be cooled, the problem is that the intake flow path becomes complicated, and the intake air resistance of the internal combustion engine because the power conversion device and the electric motor are disposed in the intake flow path. There is a problem that increases significantly.

この発明は、上記の点に鑑み、吸気流路が複雑でなく流路抵抗も小さく、電力変換装置に対する冷却効率が高い電動過給機を提供することを目的とするものである。   In view of the above-described points, an object of the present invention is to provide an electric supercharger having a complicated intake passage and a small passage resistance and high cooling efficiency for a power converter.

この発明は、コンプレッサインペラと、このコンプレッサインペラを駆動する電動機と、バッテリの電力を変換して前記電動機へ供給する電力変換装置を備え、前記コンプレッサインペラを納めるコンプレッサハウジングと、前記電動機を納める電動機ハウジングとを一体に構成すると共に、前記電動機により前記コンプレッサインペラを回転させ、前記コンプレッサハウジング内部で吸入空気を圧縮して過給する電動過給機において、前記電力変換装置は、前記コンプレッサハウジング内部を通過する空気で冷却されるように前記コンプレッサハウジングの外面に接合されているものである。   The present invention includes a compressor impeller, an electric motor that drives the compressor impeller, a power conversion device that converts battery power and supplies the electric power to the electric motor, a compressor housing that houses the compressor impeller, and an electric motor housing that houses the electric motor In the electric supercharger that rotates the compressor impeller by the electric motor and compresses the intake air inside the compressor housing to supercharge, the power converter passes through the compressor housing It is joined to the outer surface of the compressor housing so as to be cooled with air.

この発明の電動過給機によれば、電力変換装置がコンプレッサハウジング内部を通過する空気で冷却されるようにコンプレッサハウジングの外面に接合されているので、電力変換装置で発生した熱をコンプレッサハウジング内に放熱できるため、吸気経路を複雑にすることなく電力変換装置の冷却を効率的に行うことができる。   According to the electric supercharger of the present invention, the power conversion device is joined to the outer surface of the compressor housing so as to be cooled by the air passing through the inside of the compressor housing. Therefore, the power converter can be efficiently cooled without complicating the intake path.

この発明の実施の形態1に係る全体構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the whole structure which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電動過給機を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the electric supercharger which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る電動過給機を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the electric supercharger which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る電動過給機を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the electric supercharger which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る電動過給機を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the electric supercharger which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に係る電動過給機の模式断面図である。It is a schematic cross section of the electric supercharger according to Embodiment 5 of the present invention. この発明の実施の形態6に係る電動過給機の模式断面図である。It is a schematic cross section of the electric supercharger according to Embodiment 6 of the present invention.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1に係る全体構成を示す概略断面図である。
本実施形態で説明するエンジン1は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみを断面図として図1に示している。エンジン100は、インジェクタ101によってシリンダ105内に燃料を噴射するタイプのエンジンである。後述する電動機3によるコンプレッサインペラ21やターボチャージャコンプレッサインペラ111により多くの吸入空気を過給して、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るものである。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a schematic cross-sectional view showing an overall configuration according to Embodiment 1 of the present invention.
The engine 1 described in this embodiment is a multi-cylinder engine, but here, only one cylinder is shown in FIG. 1 as a cross-sectional view. Engine 100 is a type of engine in which fuel is injected into cylinder 105 by injector 101. A large amount of intake air can be supercharged by a compressor impeller 21 and a turbocharger compressor impeller 111 by an electric motor 3 to be described later, so that not only high output but also low fuel consumption can be realized.

なお、適用されるエンジンはシリンダ内に燃料を噴射する直墳エンジンだけでなく、スロットルバルブ後の吸気通路108に燃料を噴射するポート噴射エンジンであってもよい。   The engine to be applied is not limited to a direct engine that injects fuel into the cylinder, but may be a port injection engine that injects fuel into the intake passage 108 after the throttle valve.

エンジン100において、吸入空気はまずエアクリーナ115でゴミや塵などを取り除かれたあと、電動過給機1の上流通路114に通じる。電動過給機1のコンプレッサインペラ21で圧縮された空気は下流通路116からターボチャージャコンプレッサインペラ111を介してインタークーラ通路109に通じる。   In the engine 100, the intake air is first removed of dust and dirt by the air cleaner 115 and then communicated with the upstream passage 114 of the electric supercharger 1. The air compressed by the compressor impeller 21 of the electric supercharger 1 passes from the downstream passage 116 to the intercooler passage 109 via the turbocharger compressor impeller 111.

インタークーラ113は過給による圧力上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げ充填効率を向上させる。更にスロットルバルブ117を通じ過給された空気はシリンダ105に吸入される。   The intercooler 113 reduces the temperature of the intake air whose temperature has increased with the increase in pressure due to supercharging, and improves the charging efficiency. Further, the air supercharged through the throttle valve 117 is sucked into the cylinder 105.

吸入弁102が開き過給された空気がシリンダ105内に充填され、インジェクタ101によって噴射された燃料と共に点火プラグ103により点火され燃焼される。これによりエンジン100のピストン106が往復運動し、クランク107が回転する。燃えた空気は排気弁104より排気ガスとして排出される。この排気ガスにより排気タービン112が駆動される。また排気ガスを浄化する排気浄化触媒110が取り付けられている。   The intake valve 102 is opened and the supercharged air is filled in the cylinder 105 and is ignited and burned by the spark plug 103 together with the fuel injected by the injector 101. As a result, the piston 106 of the engine 100 reciprocates and the crank 107 rotates. The burned air is discharged from the exhaust valve 104 as exhaust gas. The exhaust turbine 112 is driven by the exhaust gas. An exhaust purification catalyst 110 that purifies the exhaust gas is attached.

電動過給機1は、コンプレッサインペラ21と、このコンプレッサインペラ21を駆動する電動機3と、バッテリ5の電力を変換して電動機3へ供給する電力変換装置4を備え、電動機3によりコンプレッサインペラ21を回転させ、吸入空気を圧縮して過給する。   The electric supercharger 1 includes a compressor impeller 21, an electric motor 3 that drives the compressor impeller 21, and a power converter 4 that converts electric power of the battery 5 and supplies the electric power to the electric motor 3. Rotate, compress intake air and supercharge.

電力変換装置4はエンジン回転数・スロットルポジション・吸入圧・吸入空気量などの
指令値を受け電動機3を駆動する。ここでスロットルポジションとはドライバのアクセル操作を反映させるものであり、例えば電子ストットルのない車両などではアクセル開度で代用してもよい。吸入圧に関しては例えばスロットルバルブ後の吸気通路108内に圧力センサなどを設け吸入圧を得ることが可能である。吸入空気量に関しては例えばエアクリーナ115の後方などにエアーフローセンサなどを設けることにより検出が可能である。
The power conversion device 4 drives a motor 3 in response to command values such as engine speed, throttle position, suction pressure, and intake air amount. Here, the throttle position reflects the accelerator operation of the driver. For example, in a vehicle without an electronic stall, the accelerator opening may be substituted. Regarding the suction pressure, for example, a pressure sensor or the like can be provided in the intake passage 108 after the throttle valve to obtain the suction pressure. The amount of intake air can be detected by providing an air flow sensor or the like behind the air cleaner 115, for example.

図2はこの発明の実施の形態1に係る電動過給機1を示す模式断面図である。
電動機3は容量や必要トルクなどの条件に応じてDCブラシレスモータや誘導電動機、同期電動機が使用される。電力変換装置4は、バッテリ5から配線54を通じて得られる供給電力を変換し、配線43を通じて電動機3へ供給する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the electric supercharger 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
As the electric motor 3, a DC brushless motor, an induction motor, or a synchronous motor is used according to conditions such as capacity and required torque. The power conversion device 4 converts supply power obtained from the battery 5 through the wiring 54 and supplies the converted power to the electric motor 3 through the wiring 43.

電動過給機1の軸23は軸受け24により保持する。コンプレッサハウジング22は、コンプレッサインペラ21と軸受け24を囲うハウジングとし、電動機ハウジング33は固定子32及び回転子31を囲うハウジングとし、固定子32は電動機ハウジング33に固定する。コンプレッサハウジング22と電動機ハウジング33は一体に構成されている。   The shaft 23 of the electric supercharger 1 is held by a bearing 24. The compressor housing 22 is a housing that surrounds the compressor impeller 21 and the bearing 24, the electric motor housing 33 is a housing that surrounds the stator 32 and the rotor 31, and the stator 32 is fixed to the electric motor housing 33. The compressor housing 22 and the motor housing 33 are integrally formed.

電力変換装置4から出力した交流電力は、配線43を通じて電動機3の固定子32に供給され、回転磁界を発生させて回転子31を回転し、回転子31と軸23を介して結合したコンプレッサインペラ21を回転する。
なお、本構造では固定子巻線型の電動機について説明しているが、回転子巻線型の電動機の場合は、電力変換装置の出力を回転子に供給する。このとき電動過給機1に必要な電流は大きい(例えば14Vバッテリの場合200A以上)ため、電力変換装置4における半導体
素子などの電子部品は相当の発熱がある。
The AC power output from the power converter 4 is supplied to the stator 32 of the electric motor 3 through the wiring 43, generates a rotating magnetic field, rotates the rotor 31, and is coupled to the rotor 31 via the shaft 23. 21 is rotated.
In addition, although this structure demonstrates the stator winding type motor, in the case of a rotor winding type motor, the output of a power converter device is supplied to a rotor. At this time, since the electric current required for the electric supercharger 1 is large (for example, 200 A or more in the case of a 14V battery), the electronic components such as the semiconductor elements in the power conversion device 4 generate a considerable amount of heat.

電力変換装置4に搭載する半導体モジュール41はIGBTやMOSFETなどの半導体素子を1個、もしくは複数個内蔵しており、インバータ回路における上下アームに相当する2個を内蔵しているモジュールを使用する場合、半導体モジュール41の入力端子は、バッテリのプラス側を接続するP端子411、アース側を接続するN端子(P端子の背面のため図示しない)、制御基板にて生成された上アーム側のゲート信号を接続するG1端子412、下アーム側のゲート信号を接続するG2端子413を有し、出力端子はモータへの出力を接続するM端子414を有する。電力系の端子であるP端子とN端子、M端子の接続は、TIGやレーザなどを用いた溶接でもよく、ねじ止めやはんだ接合でもよい。信号系であるG1端子412とG2端子413の接続は、はんだ接合でもよく、コネクタやプレスフィット接続でもよい。   The semiconductor module 41 mounted on the power conversion device 4 includes one or a plurality of semiconductor elements such as IGBTs and MOSFETs, and uses a module including two corresponding to upper and lower arms in an inverter circuit. The input terminals of the semiconductor module 41 are a P terminal 411 for connecting the positive side of the battery, an N terminal for connecting the ground side (not shown for the back of the P terminal), and an upper arm side gate generated by the control board. A G1 terminal 412 for connecting a signal and a G2 terminal 413 for connecting a gate signal on the lower arm side are provided, and an output terminal has an M terminal 414 for connecting an output to a motor. The connection between the P terminal, which is a power system terminal, the N terminal, and the M terminal may be welding using TIG or laser, or may be screwing or soldering. The connection between the G1 terminal 412 and the G2 terminal 413, which are signal systems, may be a solder joint, or a connector or a press-fit connection.

半導体モジュール41は介在物42を介してコンプレッサハウジング22に接合する。ここで、半導体モジュール41の接合面が電極の場合で、コンプレッサハウジング22を導電部材として使用する場合は、介在物42ははんだや銀ペーストなどの熱伝導性と導電性を備えた部材がよく、絶縁性を確保したい場合は、介在物42は熱伝導性グリースや接着剤、あるいは絶縁基板などの熱伝導性と絶縁性を備えた部材がよい。
半導体モジュール41の接合面を回路パターン上に接合する場合は、回路パターンに介在物を介してコンプレッサハウジング22に接合する。半導体素子をモジュール化せずに使用する場合は、半導体素子に介在物、あるいは回路パターンと介在物を介してコンプレッサハウジング22に接合する。半導体モジュール41以外の、例えばコンデンサなどの発熱する電子部品についても同様に介在物、あるいは回路パターンと介在物を介してコンプレッサハウジング22に接合するとよい。
The semiconductor module 41 is joined to the compressor housing 22 via the inclusions 42. Here, when the joining surface of the semiconductor module 41 is an electrode and the compressor housing 22 is used as a conductive member, the inclusion 42 is preferably a member having thermal conductivity and conductivity, such as solder or silver paste, When it is desired to ensure insulation, the inclusion 42 is preferably a thermally conductive grease or adhesive, or a member having thermal conductivity and insulation such as an insulating substrate.
When joining the joining surface of the semiconductor module 41 on a circuit pattern, it joins to the compressor housing 22 via an inclusion in the circuit pattern. When the semiconductor element is used without being modularized, the semiconductor element is joined to the compressor housing 22 via inclusions or circuit patterns and inclusions. Similarly, electronic components that generate heat, such as capacitors, other than the semiconductor module 41 may be joined to the compressor housing 22 via inclusions or circuit patterns and inclusions.

電力変換装置4は半導体素子を搭載した半導体モジュール41やコンデンサなどの電子部品や、半導体素子を駆動する制御信号の生成回路や保護回路を備えた制御基板44をケ
ース45内に備え、バッテリの直流電力を電動機3が必要とする交流電力に変換する。ケース45の材質は樹脂でもよいが、放熱性を高めるためにアルミなどの高熱伝導性の材質の方が好ましい。
ここで、半導体モジュール41やコンデンサなどの発熱する電子部品は放熱性を優先して電力変換装置4の最下部に搭載するため、半導体モジュール41やコンデンサなどの電子部品をコンプレッサハウジング22に接合することは、電力変換装置4をコンプレッサハウジング22に接合するということに等しい。このように電力変換装置4をコンプレッサハウジング22に接合することにより、発熱する電子部品はコンプレッサハウジング22内を通過する空気を利用して冷却することができる。
なお、発熱する電子部品とコンプレッサハウジング22との間の密着性を向上して熱抵抗を小さくするために、電力変換装置4をコンプレッサハウジング22にねじ止めするか、バンドやクランプなどを用いて電力変換装置4とコンプレッサハウジング22を挟み込むとよい。
The power conversion device 4 includes a semiconductor module 41 on which a semiconductor element is mounted, an electronic component such as a capacitor, and a control board 44 including a control signal generation circuit and a protection circuit for driving the semiconductor element in a case 45, and the direct current of the battery Electric power is converted into AC power required by the motor 3. The material of the case 45 may be a resin, but a material with high thermal conductivity such as aluminum is preferable in order to improve heat dissipation.
Here, since electronic components that generate heat such as the semiconductor module 41 and the capacitor are mounted at the bottom of the power conversion device 4 with priority on heat dissipation, the electronic components such as the semiconductor module 41 and the capacitor are joined to the compressor housing 22. Is equivalent to joining the power converter 4 to the compressor housing 22. By joining the power conversion device 4 to the compressor housing 22 in this manner, the electronic components that generate heat can be cooled using the air passing through the compressor housing 22.
In order to improve the adhesion between the heat-generating electronic component and the compressor housing 22 and reduce the thermal resistance, the power converter 4 is screwed to the compressor housing 22 or power is supplied using a band or a clamp. It is preferable to sandwich the conversion device 4 and the compressor housing 22.

以上のように、この発明の実施の形態1によれば、コンプレッサインペラ21と、このコンプレッサインペラ21を駆動する電動機3と、バッテリ5の電力を変換して電動機3へ供給する電力変換装置4を備え、コンプレッサインペラ21を納めるコンプレッサハウジング22と、電動機3を納める電動機ハウジング33とを一体に構成すると共に、電動機3によりコンプレッサインペラ21を回転させ、コンプレッサハウジング22内部で吸入空気を圧縮して過給する電動過給機1において、電力変換装置4は、コンプレッサハウジング22内部を通過する空気で冷却されるようにコンプレッサハウジング22の外面に接合されているので、電力変換装置4で発生した熱をコンプレッサハウジング22内に放熱できるため、吸気経路を複雑にすることなく電力変換装置4の冷却を効率的に行うことができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the compressor impeller 21, the electric motor 3 that drives the compressor impeller 21, and the power converter 4 that converts the electric power of the battery 5 and supplies the electric power to the electric motor 3 are provided. The compressor housing 22 that houses the compressor impeller 21 and the motor housing 33 that houses the electric motor 3 are integrally configured, and the compressor impeller 21 is rotated by the electric motor 3 to compress the intake air inside the compressor housing 22 and supercharge In the electric supercharger 1, the power conversion device 4 is joined to the outer surface of the compressor housing 22 so as to be cooled by the air passing through the compressor housing 22. Since heat can be dissipated in the housing 22, the intake path is complicated. It can be carried out efficiently cool the power converter 4 without.

実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2に係る電動過給機1を示す模式断面図である。
発熱する電子部品の温度上昇が急峻な場合、熱容量を大きくし時定数を大きくするために、実施の形態1の電動過給機1において、電力変換装置4とコンプレッサハウジング22との間に蓄熱部材60を設けたものである。
蓄熱部材60はアルミや銅などの高熱伝導率の部材がよい。また、蓄熱部材60とコンプレッサハウジング22との接合は、前述のように半導体モジュール41をコンプレッサハウジング22と接合する方法と同様に接合する。
なお、蓄熱部材60はコンプレッサハウジング22の厚みを厚くしてコンプレッサハウジング22と一体物として設けた方が、組立が簡易であるため好ましい。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an electric supercharger 1 according to Embodiment 2 of the present invention.
In the electric supercharger 1 of the first embodiment, in order to increase the heat capacity and increase the time constant when the temperature rise of the electronic components that generate heat is steep, the heat storage member between the power converter 4 and the compressor housing 22 is used. 60 is provided.
The heat storage member 60 is preferably a high thermal conductivity member such as aluminum or copper. Further, the heat storage member 60 and the compressor housing 22 are joined in the same manner as the method of joining the semiconductor module 41 to the compressor housing 22 as described above.
Note that it is preferable that the heat storage member 60 be provided as an integral part of the compressor housing 22 with a thicker compressor housing 22 because the assembly is simple.

実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3に係る電動過給機1を示す模式断面図である。
実施の形態1,2における電力変換装置4の半導体モジュール41などの電子部品はコンプレッサハウジング22に低熱接合できればよく、図4に示すような位置に配置するとよい。
図4(a)は半導体モジュール41をコンプレッサハウジング22の軸受け部に接合しており、図4(b)は半導体モジュール41をコンプレッサハウジング22の空気圧縮部の側面に接合しており、図4(c)は半導体モジュール41をコンプレッサハウジング22の電動機3とは逆側の面に接合している。
また、蓄熱部材を備える場合で、図4(a)〜(c)の場合は介在物42とコンプレッサハウジング22との間に蓄熱部材を配置すればよく、図4(d)のようにコンプレッサハウジング22の電動機側の面に蓄熱部材60を接合し、軸23の半径方向に半導体モジュール41を接合する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an electric supercharger 1 according to Embodiment 3 of the present invention.
The electronic components such as the semiconductor module 41 of the power conversion device 4 in the first and second embodiments are only required to be bonded to the compressor housing 22 with low heat, and may be arranged at the positions shown in FIG.
4A, the semiconductor module 41 is joined to the bearing portion of the compressor housing 22, and FIG. 4B, the semiconductor module 41 is joined to the side surface of the air compression portion of the compressor housing 22. In c), the semiconductor module 41 is joined to the surface of the compressor housing 22 opposite to the electric motor 3.
4A to 4C, the heat storage member may be disposed between the inclusion 42 and the compressor housing 22, and the compressor housing as shown in FIG. 4D. The heat storage member 60 is joined to the surface of the electric motor 22 and the semiconductor module 41 is joined in the radial direction of the shaft 23.

実施の形態4.
図5は、この発明の実施の形態4に係る電動過給機1を示す概略側面図である。
図5(a)は、図2及び図3において電動機側の軸方向から見た図である。中心付近の点線で示した円はコンプレッサハウジング22の軸受け部を示しており、電力変換装置4はコンプレッサハウジング22と電動機ハウジング33との間で、軸受け部より外側に配置されている。
電動機3が三相電動機の場合で、半導体モジュール41が1相分、つまり上下アーム分の半導体素子を搭載している場合、電力変換装置4に半導体モジュール41は3個搭載される。半導体モジュール41を3個横に並べて搭載できるように電力変換装置4のケース45を設けると、ケース45は図に示した長方形になる。
ケース45は長方形以外にも、制御基板や電子部品や配線などの配置に応じた形でよく、コンプレッサハウジング22の半径方向の中心を越える場合は、図5(b)に示すようにU字型でもよい。
また、放熱性を向上させるため、図5(c)に示すように、各半導体モジュールをコンプレッサハウジング22の半径方向に角度をつけて配置する方が好ましい。この場合、電動機3の三相各相の配線が半径方向に120度ずれていることが多く、これらの配線に対応するように半導体モジュール41を配置することにより、電動機3と半導体モジュール41間の配線が短くなり、低損失、低インダクタンス化になるという利点もある。
図4(a)〜(d)の場合も、半導体モジュール41を横に並べるか、半径方向に角度をつけて配置するとよい。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a schematic side view showing an electric supercharger 1 according to Embodiment 4 of the present invention.
Fig.5 (a) is the figure seen from the axial direction by the side of an electric motor in FIG.2 and FIG.3. A circle indicated by a dotted line near the center indicates a bearing portion of the compressor housing 22, and the power conversion device 4 is disposed outside the bearing portion between the compressor housing 22 and the electric motor housing 33.
When the electric motor 3 is a three-phase electric motor and the semiconductor module 41 has semiconductor elements for one phase, that is, upper and lower arms, three semiconductor modules 41 are mounted on the power conversion device 4. When the case 45 of the power conversion device 4 is provided so that three semiconductor modules 41 can be mounted side by side, the case 45 has the rectangular shape shown in the figure.
In addition to the rectangle, the case 45 may have a shape corresponding to the arrangement of the control board, electronic components, wiring, and the like. When the case 45 exceeds the center of the compressor housing 22 in the radial direction, a U-shape is formed as shown in FIG. But you can.
Moreover, in order to improve heat dissipation, it is preferable to arrange each semiconductor module at an angle in the radial direction of the compressor housing 22 as shown in FIG. In this case, the wiring of the three-phase each phase of the motor 3 is often shifted by 120 degrees in the radial direction, and the semiconductor module 41 is disposed so as to correspond to these wirings, whereby the motor 3 and the semiconductor module 41 are arranged. There is also an advantage that the wiring is shortened and the loss and inductance are reduced.
4A to 4D, the semiconductor modules 41 may be arranged side by side or arranged at an angle in the radial direction.

なお、コンプレッサインペラ21と回転子31の高回転に耐えるため、軸受け24の軸方向長さは長くなり、コンプレッサインペラ21と回転子31との間に大きな隙間が生じるので、この隙間に電力変換装置4を配置することにより、電動過給機1を小型化できる。   In addition, in order to endure high rotation of the compressor impeller 21 and the rotor 31, the axial length of the bearing 24 becomes long, and a large gap is generated between the compressor impeller 21 and the rotor 31, so that the power conversion device is formed in this gap. By arranging 4, the electric supercharger 1 can be reduced in size.

実施の形態5.
図6はこの発明の実施の形態5に係る電動過給機1を示す模式断面図である。
実施の形態1〜4において、放熱性をさらに向上させるためには、放熱面積を拡大する手段があり、その方法としてフィンを設けるとよい。
図6(a)はフィン70としてストレートフィンをコンプレッサハウジング22内に放射状に配置しており、空気が通過する部分に直接フィン70を配置するため、放熱性が向上する。この場合、吸気抵抗が増加するため、放熱性と吸気能力のバランスを考慮して配置する。
図6(b)はフィン70をコンプレッサハウジング22の空気圧縮部の側面に外周に渡って設けており、図6(c)はフィン70をコンプレッサハウジング22の電動機3側の面に設けている。
図6(a)〜(c)はフィン70をコンプレッサハウジング22に放射状に設けた例であり、図6(d)〜(g)はフィン70を電力変換装置4のケース45に設けた例であり、図6(d)は図4(a)、図6(e)は図4(b)、図6(f)は図4(c)、図6(g)は図2,図3及び図4(d)に対応している。
なお、フィン70は蓄熱部材60に設けてもよい。
Embodiment 5 FIG.
6 is a schematic cross-sectional view showing an electric supercharger 1 according to Embodiment 5 of the present invention.
In the first to fourth embodiments, in order to further improve the heat dissipation, there is a means for expanding the heat dissipation area, and it is preferable to provide fins as the method.
In FIG. 6A, straight fins are arranged radially in the compressor housing 22 as the fins 70, and the fins 70 are arranged directly in the portion through which air passes, so that heat dissipation is improved. In this case, since the intake resistance increases, it is arranged in consideration of the balance between heat dissipation and intake capacity.
6B, the fin 70 is provided on the side of the air compression portion of the compressor housing 22 over the outer periphery, and FIG. 6C is the fin 70 provided on the surface of the compressor housing 22 on the electric motor 3 side.
6A to 6C are examples in which the fins 70 are provided radially on the compressor housing 22, and FIGS. 6D to 6G are examples in which the fins 70 are provided on the case 45 of the power converter 4. 6 (d) is FIG. 4 (a), FIG. 6 (e) is FIG. 4 (b), FIG. 6 (f) is FIG. 4 (c), FIG. 6 (g) is FIG. This corresponds to FIG.
The fin 70 may be provided on the heat storage member 60.

なお、フィン70は蓄熱部材60に設けてもよい。また、フィン70は図に示したストレートフィン以外にも、ピンフィンや波状フィンなどのフィンでもよい。また、フィン70の配置として、放射状や外周に渡って、と記述したが、放熱性を考慮して、半導体素子などの発熱する電子部品の近傍のみに配置しても放熱性は向上する。   The fin 70 may be provided on the heat storage member 60. Further, the fin 70 may be a fin such as a pin fin or a wavy fin other than the straight fin shown in the drawing. Further, although the fins 70 are described as being arranged radially or over the outer periphery, the heat dissipation can be improved even if the fins 70 are arranged only in the vicinity of a heat-generating electronic component such as a semiconductor element in consideration of the heat dissipation.

実施の形態6.
図7はこの発明の実施の形態6に係る電動過給機1を示す模式断面図である。
実施の形態1〜5において、放熱面積を拡大する方法として、図7に示すように、車体の金属フレーム80を利用してもよい。
図7(a)はコンプレッサハウジング22の空気圧縮部の側面を車体の金属フレーム80に接合しており、図7(b)は電力変換装置4を車体の金属フレーム80に接合している。これらの接合は熱伝導性部材であるシリコーングリースや接着剤、熱伝導シートなどを用いることが好ましい。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an electric supercharger 1 according to Embodiment 6 of the present invention.
In the first to fifth embodiments, as a method for expanding the heat radiation area, a metal frame 80 of the vehicle body may be used as shown in FIG.
7A, the side of the air compression portion of the compressor housing 22 is joined to the metal frame 80 of the vehicle body, and FIG. 7B is the electric power converter 4 joined to the metal frame 80 of the vehicle body. For these joining, it is preferable to use a silicone grease, an adhesive, a heat conductive sheet, or the like, which is a heat conductive member.

以上のような構成により、電動過給機1の電力変換装置4における半導体素子などの電子部品をコンプレッサハウジング22に接合し、それらの発熱をコンプレッサハウジング22内を通過する空気で冷却することにより、吸気抵抗を増加することなく放熱することができる。   With the above configuration, by joining electronic components such as semiconductor elements in the power converter 4 of the electric supercharger 1 to the compressor housing 22 and cooling their heat with air passing through the compressor housing 22, Heat can be radiated without increasing the intake resistance.

1 電動過給機
21 コンプレッサインペラ
22 コンプレッサハウジング
23 軸
24 軸受け
3 電動機
31 回転子
32 固定子
33 電動機ハウジング
4 電力変換装置
41 半導体モジュール
42 介在物
43 配線
44 制御基板
45 ケース
5 バッテリ
54 配線
60 蓄熱部材
70 フィン
80 車体の金属フレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric supercharger 21 Compressor impeller 22 Compressor housing 23 Shaft 24 Bearing 3 Electric motor 31 Rotor 32 Stator 33 Electric motor housing 4 Power converter 41 Semiconductor module 42 Inclusion 43 Wiring 44 Control board 45 Case 5 Battery 54 Wiring 60 Thermal storage member 70 Fin 80 Metal frame of car body

Claims (6)

コンプレッサインペラと、このコンプレッサインペラを駆動する電動機と、バッテリの電力を変換して前記電動機へ供給する電力変換装置を備え、前記コンプレッサインペラを納めるコンプレッサハウジングと、前記電動機を納める電動機ハウジングとを一体に構成すると共に、前記電動機により前記コンプレッサインペラを回転させ、前記コンプレッサハウジング内部で吸入空気を圧縮して過給する電動過給機において、
前記電力変換装置は、前記コンプレッサハウジング内部を通過する空気で冷却されるように前記コンプレッサハウジングの外面に接合されていることを特徴とする電動過給機。
A compressor impeller, an electric motor that drives the compressor impeller, a power conversion device that converts battery power and supplies the electric motor to the electric motor, and a compressor housing that houses the compressor impeller and an electric motor housing that houses the electric motor are integrated. In the electric supercharger configured to rotate the compressor impeller by the electric motor and compress the intake air inside the compressor housing to supercharge
The electric supercharger is joined to an outer surface of the compressor housing so as to be cooled by air passing through the compressor housing.
前記電力変換装置は、蓄熱部材を介して前記コンプレッサハウジングの外面に接合されていることを特徴とする請求項1記載の電動過給機。   The electric supercharger according to claim 1, wherein the power converter is joined to an outer surface of the compressor housing via a heat storage member. 前記電力変換装置は、半導体モジュールを含み、該半導体モジュールが前記コンプレッサハウジングの軸受け部、空気圧縮部または前記電動機とは逆側の面に接合されていることを特徴とする請求項1または2記載の電動過給機。   The said power converter device contains a semiconductor module, and this semiconductor module is joined to the surface on the opposite side to the bearing part of the said compressor housing, an air compression part, or the said electric motor. Electric supercharger. 前記電力変換装置は、前記電動機ハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の電動過給機。   4. The electric supercharger according to claim 1, wherein the power converter is disposed between the electric motor housing and the compressor housing. 5. 前記コンプレッサハウジングあるいは電力変換装置に放熱用フィンを設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の電動過給機。   The electric supercharger according to any one of claims 1 to 4, wherein a heat radiating fin is provided in the compressor housing or the power converter. 前記コンプレッサハウジングあるいは電力変換装置を車体の金属フレームに接合したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の電動過給機。   The electric supercharger according to any one of claims 1 to 5, wherein the compressor housing or the power converter is joined to a metal frame of a vehicle body.
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