JP2012120279A - 電動圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パワー基板アセンブリ50をインバータ収容室13内においてハウジング本体10に脱着可能に固定し、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90をカバー30に脱着可能に固定する。したがって、ハウジング本体10からカバー30を取り外すと、パワー基板アセンブリ50、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90を各々独立してハウジング本体10又はカバー30から取り外し、また、新たなパワー基板アセンブリ50、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90を各々独立してハウジング本体10又はカバー30に取り付けることができる。
【選択図】図1
Description
そこで、特許文献1は、インバータアセンブリを、スイッチング素子を含む電気回路を有する基板(a)と、コンデンサまたはコイルの少なくとも一方を含む部品(b)と、基板および部品を支持するベース(c)とから構成する。そして、特許文献1は、このインバータアセンブリを、ハウジングのインバータ収容室内に脱着可能に固定することを提案している。
ところが、特許文献1のインバータアセンブリは、基板(a)と、部品(b)と、ベース(c)とが、一体となって取り扱われることを前提としている。したがって、基板(a)と部品(b)の間、ベース(c)と部品(b)の間で、半田付けまたは接着固定が行われているので、基板(a)と部品(b)を分離し、また、ベース(c)と部品(b)を分離するのが容易ではない。
ここで、インバータアセンブリを構成する、スイッチング素子、CPU等の制御回路(ソフト含む)、フィルタ部は、それぞれの故障モードが異なり、これらの中で一部のみが故障する場合がほとんどである。この場合、特許文献1の提案によると、正常な部分も含むインバータアセンブリの全体を新たなものと交換する必要がある。そのため、故障に対応するコストが高くなる。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、インバータ装置を構成する要素の一部に故障が生じた際に必要なコストを低減することのできる電動圧縮機を提供することを目的とする。
インバータ装置は、直流電力を多相交流電力に変換して電動モータに供給するとともに、電動モータの回転数を制御する。
インバータ収容室は、ハウジング本体に開口部を有して設けられ、インバータ装置を収容する。ここでいう収容は、インバータ装置の全体を収容することを必須とするものではなく、部分的にこのインバータ収容室からはみ出ている場合をも包含する。
カバーは、ハウジング本体の開口部を塞ぐ。このカバーは、ハウジング本体に対して着脱可能である。
格別な作業を伴うことなく、パワー部と制御部、及び、パワー部とフィルタ部、の電気的な接続を確実に得ることができる。
動作に伴う発熱量の多いパワー部の冷却を、ハウジング本体内を流れる冷媒を利用して促進することを目的とする。
フィルタ部における発熱を、接着剤を介してカバーに伝達することで、フィルタ部の冷却を促進することを目的とする。
電気系の部品(パワー部、制御部)をひとまとめに扱えるので、このモジュール化のための組み立ては電気系のラインのみで行うことができる。
また本発明によれば、故障した部位を特定するのが容易である、各部位の仕様が変更された場合に、仕様が改良された部位のみを交換することができる、交換する部位以外の部位に直接触れることがないので、ハンドリングで静電気や衝撃等で他の基板を壊すリスクが減少する、といった効果を有する。
図1〜図3に示すように、本実施形態におけるインバータ装置一体型の電動圧縮機(以下、単に圧縮機)1は、ハウジング本体10と、ハウジング本体10のインバータ収容室13の開口を塞ぐカバー30と、ハウジング本体10のインバータ収容室13内に固定されるパワー基板アセンブリ50と、カバー30の収容室33内に固定される制御基板アセンブリ70と、カバー30の収容室33内に固定されるフィルタ回路アセンブリ90と、を備えている。パワー基板アセンブリ50と、制御基板アセンブリ70と、フィルタ回路アセンブリ90により、インバータ装置40が構成される。
圧縮機1の外殻を構成するハウジング本体10は、図示省略の電動モータが収容されるモータハウジング部11と、図示省略の圧縮機構が収容される圧縮機構ハウジング部12とを備えている。ハウジング本体10はアルミダイカスト製とされており、モータハウジング部11および圧縮機構ハウジング部12は、一体で形成される場合もあるし、別体として作製されボルト等により一体化される場合もある。
ハウジング本体10内に収容設置される図示省略の電動モータおよび圧縮機は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機が駆動される。モータハウジング部11には吸入ポート18が設けられており、この吸入ポートからモータハウジング部11に吸入された低圧冷媒ガスは、電動モータの周りを流れた後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機構ハウジング部12内に吐出された後、圧縮機構ハウジング部12に設けられている吐出ポート(図示省略)から外部である冷凍サイクルへと吐出される。
カバー30は、天板31と、天板31の周縁から垂下する側壁32とを備えた箱状の部材であり、天板31と側壁32で囲まれるスペースが収容室33を形成する。この収容室33内には、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90を固定するためのボス、ボルト穴(図示省略)が形成されている。
カバー30は、天板31の収容室33を下側にした状態で、インバータ収容室13の開口を塞ぐようにモータハウジング部11に固定される。この際、インバータ収容室13の側壁14の先端面と側壁32の先端面とを突き合わせることで、カバー30はハウジング本体10に対して位置決めされる。突合せ面には、パッキンを介在されることで、ハウジング本体10内部の密閉状態を確保する。なお、カバー30もハウジング本体10と同様にアルミダイカストにより作製される。
パワー基板アセンブリ50は、外部の高電圧電源(図示無し)から例えば300Vといった高電圧が供給される。パワー基板アセンブリ50は、背面側に複数のIGBTによって構成されるスイッチング素子52が取り付けられ、また、表面側に電流及び電圧検出回路53が取付けられるパワー基板51を備えている。後述する制御基板アセンブリ70には、このスイッチング素子52の動作を制御するためのCPU73が設けられている。CPU73からの制御信号がパワー基板51に伝達され、スイッチング素子52に入力されると、スイッチング素子52が動作する。これによって、高電圧電源から供給される高電圧が3相交流となって電動圧縮機1の電動モータに印加され、電動モータを回転駆動させる。
また、パワー基板51の表面側には、制御基板接続用のコネクタ56が取付けられている。パワー基板51と制御基板アセンブリ70は、コネクタ56及びコネクタ72を介して接続される。コネクタ72は、制御基板アセンブリ70に設けられる。制御基板アセンブリ70からの制御信号がコネクタ56及びコネクタ72を介してパワー基板51に伝達され、スイッチング素子52に入力されると、スイッチング素子52が動作する。
さらに、パワー基板51の表面側には、フィルタ回路接続用のコネクタ57が取付けられている。パワー基板51とフィルタ回路アセンブリ90は、コネクタ57及びコネクタ94を介して接続される。高電圧電源から供給される直流電圧がフィルタ回路アセンブリ90により平滑化されてから、コネクタ57及びコネクタ94を介してスイッチング素子52に与えられる。
パワー基板アセンブリ50は、スイッチング素子52、流及び電圧検出回路53などがはんだ付けにより予めパワー基板51に固定されており、この単位でハンドリングされる。
制御基板アセンブリ70は、パワー基板アセンブリ50のスイッチング素子52の動作を制御する機能を有している。制御基板アセンブリ70は、背面側にコネクタ72が取付けられ、表面側にCPU73が取り付けられる制御基板71を備えている。制御基板71の表面側には、その他にパワー基板アセンブリ50との通信を行うインターフェース回路74、電源回路75などの電子部品が取付けられている。
制御基板アセンブリ70は、コネクタ72、CPU73などがはんだ付けにより制御基板71に予め固定され、この単位でハンドリングされる。
フィルタ回路アセンブリ90は、高電圧電源から供給される直流電圧を平滑してパワー基板アセンブリ50に供給するために、平滑コンデンサ91及びコイル92を備える。図示を省略するP−N端子に入力された直流電力は、平滑コンデンサ91を経てパワー基板51のスイッチング素子52へと入力されるが、この間にコイル92および平滑コンデンサ91によりコモンモードノイズや電流リップルが低減される。
平滑コンデンサ91は、薄型化されたセラミック系コンデンサ素材やフィルム系コンデンサ素材を樹脂でモールディングして形成されたものである。コイル92も同様で、コイル素材を樹脂でモールディングして形成されたものである。
フィルタ回路アセンブリ90は、バスバー93に平滑コンデンサ91、コイル92などが予め取り付けられ、この単位でハンドリングされる。
なお、コイル92としては、通常、平滑コンデンサ91とともに、スイッチングノイズ制御や電流リップルを低減するインダクタコイルが適用されるが、これ以外にもコモンモードノイズの低減のためのコモンモードコイルを適用することができる。
さて、本実施形態による圧縮機1は、インバータ装置40がパワー基板アセンブリ50、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90という3つのアセンブリから構成される。
図2に示すように、パワー基板アセンブリ50はインバータ収容室13内に収容され、ボルトなどの締結具を用いてハウジング本体10に脱着可能に固定される。そうすると、パワー基板アセンブリ50の放熱板54がインバータ収容室13に臨む保持面16と密着される。また、パワー基板アセンブリ50がハウジング本体10の所定位置に取り付けられた状態で、コネクタ55とモータ端子15が接続される。この接合は、コネクタ55とモータ端子15の嵌合によるものであり、はんだ付け、ボルト締めなどの作業は不要である。
一方、図3に示すように、制御基板アセンブリ70は、収容室33内の予め定められた位置に収容され、ボルトなどの締結具を用いてカバー30に脱着可能に固定される。同様に、フィルタ回路アセンブリ90は、カバー30に脱着可能に固定される。
以上のように、インバータ装置40を構成するパワー基板アセンブリ50、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90は、各々が独立して脱着できるようにハウジング本体10又はカバー30に固定される。
はじめに、故障したアセンブリを特定するのが容易なことである。例えば、正常な機能を有するパワー基板アセンブリ50と制御基板アセンブリ70を、これまで使用していたフィルタ回路アセンブリ90と組み合わせることでインバータ装置40を構成して動作を確認し、動作が異常であれば使用していたフィルタ回路アセンブリ90が故障していることを特定できる。
次に、各アセンブリの仕様が変更された場合に、仕様が改良されたアセンブリのみを交換することができる。例えば、フィルタ回路アセンブリ90の電流容量が増加された場合には、フィルタ回路アセンブリ90のみを交換することができる。この仕様の変更は、パワー基板アセンブリ50及び制御基板アセンブリ70についても同様に当てはまる。
(1)ハウジング本体10及びカバー30に脱着可能に固定されるアセンブリの種類は任意である。つまり、本発明は、ハウジング本体10又はカバー30に、パワー基板アセンブリ50、制御基板アセンブリ70及びフィルタ回路アセンブリ90の少なくとも一つのアセンブリを固定することを包含している。例えば、ハウジング本体10に制御基板アセンブリ70又はフィルタ回路アセンブリ90を固定することもできるし、カバー30にパワー基板アセンブリ50を固定することもできる。
例えば、図4に示すように、制御基板アセンブリ70は以上で説明したようにボルトなどの締結具により脱着可能にカバー30に固定する一方、フィルタ回路アセンブリ90は接着剤Sによりカバー30に固定する。この場合、フィルタ回路アセンブリ90はカバー30に対して脱着可能ではないが、フィルタ回路アセンブリ90を交換する場合には、フィルタ回路アセンブリ90が固定されたカバー30を用意しておき、カバー30ごと交換する。
この形態によると、フィルタ回路アセンブリ90で生じた熱は接着剤Sを介してカバー30に伝達されるので、フィルタ回路アセンブリ90の周囲に空隙がある場合に比べて、冷却効果を大きくできる。
なお、図4において、図1〜図3と同じ構成要素には同じ符号を付している。図5も同様である。
例えば、図5に示すように、パワー基板アセンブリ50と制御基板アセンブリ70とをボルトにより締結してモジュール化してハウジング本体10に脱着可能に固定する。そうすることにより、に電気系の部品(パワー基板アセンブリ50、制御基板アセンブリ70)をひとまとめに扱えるので、モジュール化のための組み立ては電気系の専属ラインで行うことができる。一方、フィルタ回路アセンブリ90はカバー30に脱着可能に固定するものとすれば、この組み立ては機械系の専属のラインで行うことができる。つまり、この実施形態によると、電気系の組み立てラインと機械系の組み立てラインを完全に分離できる利点がある。
10…ハウジング本体、13…インバータ収容室、15…モータ端子、17…フィルタ収容室
30…カバー、33…収容室、40…インバータ装置
50…パワー基板アセンブリ、51…パワー基板、52…スイッチング素子
55,56,57,72,94…コネクタ
70…制御基板アセンブリ、71…制御基板、73…CPU
90…フィルタ回路アセンブリ、91…平滑コンデンサ
Claims (5)
- 圧縮機構部および前記圧縮機構部を駆動する電動モータを収容するハウジング本体と、
直流電力を多相交流電力に変換して前記電動モータに供給するとともに、電動モータの回転数を制御するインバータ装置と、
前記ハウジング本体に開口部を有して設けられ、前記インバータ装置を収容するインバータ収容室と、
前記開口部を塞ぎ、前記ハウジング本体に着脱可能なカバーと、を備え、
前記インバータ装置は、
直流電力を三相交流電力に変換して前記電動モータに印加するパワー部と、
前記電動モータに印加される交流電力を制御する制御部と、
コンデンサまたはコイルの少なくとも一方を含み、前記インバータ装置のノイズを抑制するフィルタ部と、から構成され、
前記パワー部、前記制御部及び前記フィルタ部は、
少なくとも一つが前記インバータ収容室内において前記ハウジング本体に脱着可能に固定され、
他の少なくとも一つが前記カバーに脱着可能に固定される、
ことを特徴とする電動圧縮機。 - 前記パワー部と前記制御部が、及び、前記パワー部と前記フィルタ部が、コネクタを介して接続される、
請求項1に記載の電動圧縮機。 - 前記パワー部は、
前記ハウジング本体に脱着可能に固定される、
請求項1又は2に記載の電動圧縮機。 - 前記フィルタ部は、
接着剤により前記カバーに固定される、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動圧縮機。 - モジュール化された前記パワー部と前記制御部が、前記ハウジング本体に脱着可能に固定され、
前記フィルタ部が前記カバーに固定される、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
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