JP2017017975A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができる電動コンプレッサを提供する。
【解決手段】コンプレッサ部とモータ部とインバータ部とがモータの軸方向に並設され、コンプレッサ部とモータ部とがハウジング内に収納されている。インバータ部は、インバータモジュール２５を有する。インバータモジュール２５ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６が基板（金属板３１、絶縁層３２）にベアチップ実装され、インバータモジュール２５における基板（金属板３１、絶縁層３２）の放熱面３６がハウジングに熱的に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６はハウジングの外形に沿って配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動コンプレッサに関するものである。

電動コンプレッサは、コンプレッサ部とモータ部とインバータ部を備え、インバータ部は複数の半導体素子を用いて構成されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示のインバータ一体型電動圧縮機においては、複数の半導体素子が、モータの駆動軸と交差する平面内において、駆動軸の周囲に放射状に、かつ、平面が長方形の半導体素子が隣接する半導体素子間に扇形の隙間が形成されるように配置されている。

特開２０１０−２７５９５１号公報

ところで、電動コンプレッサは更なる小型化が要求されており、モータを駆動するインバータ部も小型化する必要がある。インバータ部は、小型化のため、特許文献１のように内部にコンプレッサとモータ部を収納するハウジングの形状に合わせて円形にすることが多く、このとき、周方向に大型化を招く。また、インバータ用半導体素子は、ディスクリート部品を用いて各ディスクリート部品を円弧状に並べて使用している。あるいは、インバータ用半導体素子は、各部品を配線した状態で一体化して長方形のモジュールにして使用している。このように、各ディスクリート部品を円弧状に並べて配置、あるいは、長方形のモジュールにして配置すると、デッドスペースが大きくなってしまう。

本発明の目的は、小型化を図ることができる電動コンプレッサを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、コンプレッサ部と、モータ部と、前記モータ部のモータを駆動するインバータ部とが、前記モータの軸方向に並ぶ電動コンプレッサにおいて、前記コンプレッサ部と前記モータ部とがハウジング内に収納されているとともに、前記インバータ部は、インバータモジュールを有し、前記インバータモジュールではＵ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを構成する半導体素子が基板にベアチップ実装され、前記インバータモジュールにおける基板の放熱面が前記ハウジングに熱的に接続され、前記半導体素子は前記ハウジングの外形に沿って配置されていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の半導体素子をベアチップ実装し、インバータモジュールの放熱面をハウジングに熱的に接続できてディスクリート部品に比べて熱的な制約を受けないため、半導体素子と半導体素子との間を狭くできて小型化できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電動コンプレッサにおいて、前記インバータモジュールにおいて、Ｕ相、Ｖ層およびＷ相のうちの少なくとも２つの相の半導体素子の間にシャント抵抗が配置されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、２つの相の半導体素子の熱的な干渉を抑制できる。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電動コンプレッサにおいて、前記インバータモジュールにおいて、複数の信号線が前記ハウジングの外周側に並んで配置されるとともに、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の信号端子のそれぞれが、直線状に配置されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、制御基板の貫通孔に信号端子を差し込みやすい。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサにおいて、前記ハウジングの一部には貫通孔が形成されているとともに、前記貫通孔から前記モータの端子が前記インバータ部側にシールされて露出されており、前記インバータモジュールはケースを備え、前記ケースの一面は前記モータの軸方向に延びる前記ハウジングの形状と対応しており、前記ケースの他の一面は前記モータの端子の配置形状に対応していることを要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、ハウジングにおけるデッドスペースを低減できる。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサにおいて、前記ハウジングの一部には貫通孔が形成されているとともに、前記貫通孔から前記モータの端子が前記インバータ部側にシールされて前記インバータモジュールより内径側に露出されており、前記ハウジング内に冷媒を流入させる流入口が、前記インバータモジュールの外径側に対応する位置に配置されることを要旨とする。

請求項５に記載の発明によれば、モータの端子が邪魔をせず、冷媒をインバータモジュール配置部に積極的に当てることができる。

本発明によれば、小型化を図ることができる。

電動コンプレッサの一部を破断して示す側面図。 図１のＡ−Ａ線での断面図。 インバータモジュールの平面図。 インバータモジュールの正面図。 （ａ）はケース、バスバー等を外した状態でのインバータモジュールの平面図、（ｂ）は同じくケース、バスバー等を外した状態でのインバータモジュールの正面図。 インバータモジュールにおける素子の配置を説明するための図。 インバータの電気的構成を示す回路図。

以下、本発明を車載用の電動コンプレッサ用インバータに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動コンプレッサ１０は、コンプレッサ部１１と、モータ部１２と、モータ部１２のモータ１３を駆動するインバータ部１４とがモータ１３の軸方向に並んでいる。電動コンプレッサ１０は、ハウジング１５を有している。コンプレッサ部１１とモータ部１２とがハウジング１５内に収納されている。

ハウジング１５は、有底円筒状の第１ハウジング１６と、第１ハウジング１６の開口部に設けられる有蓋円筒状の第２ハウジング１７とを有している。第１ハウジング１６と第２ハウジング１７とはアルミ材料よりなる。ハウジング１５は、第１ハウジング１６と第２ハウジング１７とを連結することで構成されている。第１ハウジング１６には、第１ハウジング１６内に冷媒を流入させる流入口１８が第１ハウジング１６の外径側から内径側に貫通して設けられている。ここで、電動コンプレッサ用のインバータ部１４はコンプレッサ部１１に一体化されるので、冷媒によりインバータ部１４のインバータモジュール２５の冷却を行うべく流入口１８の近くにインバータモジュール２５を配置している。第１ハウジング１６には、冷媒を圧縮するコンプレッサ部１１と、コンプレッサ部１１を駆動するモータ部１２とが収容されている。

モータ１３は、シャフト１３ａがベアリングボックス１３ｂ内のベアリングにより回転可能に支持されている。また、モータ１３は、シャフト１３ａに固定されたロータ１３ｃと、ロータ１３ｃの外周側において第１ハウジング１６に固定されたステータ１３ｄを有する。ステータ１３ｄのステータコアに巻回されるコイルのコイルエンド１３ｅがステータコアから突出している。

第１ハウジング１６の軸方向の外面１９（第１ハウジング１６の軸方向の端面）には、モータ１３を駆動させるインバータ部１４が設けられている。インバータ部１４は、第１ハウジング１６の外面１９に設けられたカバー２０に覆われている。外面１９は平坦面となっている。

図７に示すように、インバータ部１４は、インバータ回路２１とインバータ制御装置２２を備えている。インバータ制御装置２２は、コントローラ２３を備えている。
インバータ回路２１は、６つの半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と６つのダイオードＤ１〜Ｄ６を有する。半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＩＧＢＴを用いている。正極母線と負極母線との間に、Ｕ相上アームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ１と、Ｕ相下アームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ２が直列接続されている。正極母線と負極母線との間に、Ｖ相上アームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ３と、Ｖ相下アームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ４が直列接続されている。正極母線と負極母線との間に、Ｗ相上アームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ５と、Ｗ相下アームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ６が直列接続されている。半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にはダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。正極母線、負極母線には直流電源としてのバッテリ２４が接続される。

半導体スイッチング素子Ｑ１と半導体スイッチング素子Ｑ２の間が３相交流モータ１３のＵ相端子に接続される。半導体スイッチング素子Ｑ３と半導体スイッチング素子Ｑ４の間がモータ１３のＶ相端子に接続される。半導体スイッチング素子Ｑ５と半導体スイッチング素子Ｑ６の間がモータ１３のＷ相端子に接続される。上下のアームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータ回路２１は、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作に伴いバッテリ２４の電圧である直流電圧を交流電圧に変換してモータ１３に供給することができるようになっている。

各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲート端子にはコントローラ２３が接続されている。コントローラ２３は、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング動作させる。つまり、インバータ回路２１は、複数の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有し、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６により、各相の上下のアームを構成しており、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッング動作により車載バッテリ２４から供給される直流を適宜の周波数の３相交流に変換してモータ１３の各相の巻線に供給する。即ち、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作により３相交流モータ１３の各相の巻線が通電されて３相交流モータ１３を駆動することができる。

半導体スイッチング素子Ｑ２と負極母線との間には電流検出用のシャント抵抗Ｒｓ１が接続されている。半導体スイッチング素子Ｑ４と負極母線との間には電流検出用のシャント抵抗Ｒｓ２が接続されている。半導体スイッチング素子Ｑ６と負極母線との間には電流検出用のシャント抵抗Ｒｓ３が接続されている。

コントローラ２３は、シャント抵抗Ｒｓ１の両端間の電圧を検知する。コントローラ２３は、シャント抵抗Ｒｓ２の両端間の電圧を検知する。コントローラ２３は、シャント抵抗Ｒｓ３の両端間の電圧を検知する。コントローラ２３は、このように検知した各シャント抵抗の両端電圧から、Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流を検出して半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御に反映させる。

次に、インバータ部１４の構造について説明する。
図１に示すように、インバータ部１４は、インバータモジュール２５と制御基板（プリント基板）２６を有する。図１，２に示すように、インバータモジュール２５と制御基板２６はカバー２０に覆われている。カバー２０内には他にも例えばコイルやコンデンサ等が収納される。

図３，４に示すように、インバータモジュール２５は、ケース２７と、Ｕ相配線用バスバー２８ａ、Ｖ相配線用バスバー２８ｂ、Ｗ相配線用バスバー２８ｃ、正極用バスバー２９ａ、負極用バスバー２９ｂを備えている。ケース２７、バスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２９ａ，２９ｂおよび封止樹脂（図示略）を外した状態でのインバータモジュール２５を、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、インバータモジュール２５は、銅よりなる金属板３１と、金属板３１の上面に形成された絶縁層３２とで構成される絶縁金属基板（ＩＭＳ）を備えている。金属板３１の上面には絶縁層３２を介して銅よりなる導体パターン３３が形成されている。絶縁金属基板（金属板３１、絶縁層３２）は扇型をなしている。

導体パターン３３のうちの導体パターン３３ａには半導体スイッチング素子（チップ）Ｑ２の下面のコレクタ電極とダイオード（チップ）Ｄ２の下面のカソード電極がはんだ付けされている。導体パターン３３のうちの導体パターン３３ｂが導体パターン３３ａの右側に形成され、導体パターン３３ｂには半導体スイッチング素子（チップ）Ｑ１の下面のコレクタ電極とダイオード（チップ）Ｄ１の下面のカソード電極がはんだ付けされている。導体パターン３３のうちの導体パターン３３ｃが導体パターン３３ｂの右側に形成され、導体パターン３３ｃには半導体スイッチング素子（チップ）Ｑ４の下面のコレクタ電極とダイオード（チップ）Ｄ４の下面のカソード電極がはんだ付けされている。導体パターン３３のうちの導体パターン３３ｄが導体パターン３３ｃの右側に形成され、導体パターン３３ｄには半導体スイッチング素子（チップ）Ｑ３の下面のコレクタ電極とダイオード（チップ）Ｄ３の下面のカソード電極がはんだ付けされている。導体パターン３３のうちの導体パターン３３ｅが導体パターン３３ｄの右側に形成され、導体パターン３３ｅには半導体スイッチング素子（チップ）Ｑ６の下面のコレクタ電極とダイオード（チップ）Ｄ６の下面のカソード電極がはんだ付けされている。導体パターン３３のうちの導体パターン３３ｆが導体パターン３３ｅの右側に形成され、導体パターン３３ｆには半導体スイッチング素子（チップ）Ｑ５の下面のコレクタ電極とダイオード（チップ）Ｄ５の下面のカソード電極がはんだ付けされている。半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は外周側に、ダイオードＤ１〜Ｄ６は内周側に配置されている。

また、半導体スイッチング素子Ｑ１の上面のエミッタ電極とダイオードＤ１の上面のアノード電極とがボンディングワイヤ３４にて電気的に接続されているとともに、半導体スイッチング素子Ｑ２の上面のエミッタ電極とダイオードＤ２の上面のアノード電極とがボンディングワイヤ３４にて電気的に接続されている。以下同様に、半導体スイッチング素子Ｑ３の上面のエミッタ電極とダイオードＤ３の上面のアノード電極とがボンディングワイヤ３４にて電気的に接続されているとともに、半導体スイッチング素子Ｑ４の上面のエミッタ電極とダイオードＤ４の上面のアノード電極とがボンディングワイヤ３４にて電気的に接続されている。半導体スイッチング素子Ｑ５の上面のエミッタ電極とダイオードＤ５の上面のアノード電極とがボンディングワイヤ３４にて電気的に接続されているとともに、半導体スイッチング素子Ｑ６の上面のエミッタ電極とダイオードＤ６の上面のアノード電極とがボンディングワイヤ３４にて電気的に接続されている。半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６はディスクリート部品であり、図５（ａ）に示すように平面視において長方形状をなしている。

このようにして、インバータモジュール２５では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを構成する半導体素子としての半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６が基板（金属板３１、絶縁層３２）にベアチップ実装されている。半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６は単体の部品では耐熱性を考慮して隙間を設けて配置する必要があるが、本実施形態では放熱性に優れたモジュール構造とすることにより隙間を設ける必要がなくなる。

図５（ａ）に示すように、ボンディングワイヤ３５にてダイオードＤ１の上面のアノード電極と導体パターン３３ａとが電気的に接続されている。同様に、ボンディングワイヤ３５にてダイオードＤ３の上面のアノード電極と導体パターン３３ｃとが電気的に接続されている。ボンディングワイヤ３５にてダイオードＤ５の上面のアノード電極と導体パターン３３ｅとが電気的に接続されている。

また、図５（ｂ）に示すように、インバータモジュール２５における金属板３１の裏面は平坦面であり、この裏面がインバータモジュール２５の放熱面３６となっており、この放熱面３６がハウジング１５の外面１９と面接触している。これにより、インバータモジュール２５における基板（金属板３１、絶縁層３２）の放熱面３６がハウジング１５に熱的に接続されている。

さらに、図２に示すように、ハウジング１５の外形（外周面）３７は円弧状をなしている。そして、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６はハウジング１５の外形３７に沿って配置されている。

図５（ａ）に示すように、Ｕ相用の導体パターン３３ａの左側には導体パターン３３ｇ，３３ｇが離間して形成され、導体パターン３３ｇ，３３ｇにはシャント抵抗（チップ抵抗器）Ｒｓ１の電極がはんだ付けされている。Ｕ相用の導体パターン３３ｂとＶ相用の導体パターン３３ｃとの間には導体パターン３３ｈ，３３ｈが離間して形成され、導体パターン３３ｈ，３３ｈにはシャント抵抗（チップ抵抗器）Ｒｓ２の電極がはんだ付けされている。Ｖ相用の導体パターン３３ｄとＷ相用の導体パターン３３ｅとの間には導体パターン３３ｉ，３３ｉが離間して形成され、導体パターン３３ｉ，３３ｉにはシャント抵抗（チップ抵抗器）Ｒｓ３の電極がはんだ付けされている。シャント抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓ３はディスクリート部品である。

このように、Ｕ相の半導体素子（半導体スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１）とＶ相の半導体素子（半導体スイッチング素子Ｑ４およびダイオードＤ４）の間にシャント抵抗Ｒｓ２が配置されている。また、Ｖ相の半導体素子（半導体スイッチング素子Ｑ３およびダイオードＤ３）とＷ相の半導体素子（半導体スイッチング素子Ｑ６およびダイオードＤ６）の間にシャント抵抗Ｒｓ３が配置されている。つまり、インバータモジュール２５において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの少なくとも２つの相の半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）およびダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）の間にシャント抵抗Ｒｓ２，Ｒｓ３が配置されている。即ち、シャント抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓ３は半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６に対し径方向ではなく周方向に配置されている。半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６は発熱素子であり、シャント抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓ３は発熱するが、ここでは半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６よりも発熱量が少ない部品である。そして、シャント抵抗Ｒｓ２，Ｒｓ３を挟んで半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）およびダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）を配置することにより発熱する部品（半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、ダイオードＤ１〜Ｄ６）同士は熱的に干渉しないようにすることができる。

図５（ａ）に示すように、導体パターン３３ａの外周側に導体パターン３３ｊが形成され、導体パターン３３ｊと半導体スイッチング素子Ｑ２のゲート電極とがボンディングワイヤ３８にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｊには信号端子としての制御端子３９が立設されている。以下同様に、導体パターン３３ｂの外周側に導体パターン３３ｋが形成され、導体パターン３３ｋと半導体スイッチング素子Ｑ１のゲート電極とがボンディングワイヤ３８にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｋには信号端子としての制御端子３９が立設されている。導体パターン３３ｃの外周側に導体パターン３３ｌが形成され、導体パターン３３ｌと半導体スイッチング素子Ｑ４のゲート電極とがボンディングワイヤ３８にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｌには信号端子としての制御端子３９が立設されている。導体パターン３３ｄの外周側に導体パターン３３ｍが形成され、導体パターン３３ｍと半導体スイッチング素子Ｑ３のゲート電極とがボンディングワイヤ３８にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｍには信号端子としての制御端子３９が立設されている。導体パターン３３ｅの外周側に導体パターン３３ｎが形成され、導体パターン３３ｎと半導体スイッチング素子Ｑ６のゲート電極とがボンディングワイヤ３８にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｎには信号端子としての制御端子３９が立設されている。導体パターン３３ｆの外周側に導体パターン３３ｏが形成され、導体パターン３３ｏと半導体スイッチング素子Ｑ５のゲート電極とがボンディングワイヤ３８にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｏには信号端子としての制御端子３９が立設されている。

図５（ａ）に示すように、シャント抵抗Ｒｓ１の一方の電極に繋がる導体パターン３３ｇはボンディングワイヤ４０にて半導体スイッチング素子Ｑ２の上面のエミッタ電極と電気的に接続されている。この導体パターン３３ｇには信号端子としての電圧モニタ端子４１が立設されているとともに、シャント抵抗Ｒｓ１の他方の電極に繋がる導体パターン３３ｇには電圧モニタ端子４２が立設されている。以下同様に、シャント抵抗Ｒｓ２の一方の電極に繋がる導体パターン３３ｈはボンディングワイヤ４０にて半導体スイッチング素子Ｑ４の上面のエミッタ電極と電気的に接続されている。この導体パターン３３ｈには電圧モニタ端子４１が立設されているとともに、シャント抵抗Ｒｓ２の他方の電極に繋がる導体パターン３３ｈには信号端子としての電圧モニタ端子４２が立設されている。シャント抵抗Ｒｓ３の一方の電極に繋がる導体パターン３３ｉはボンディングワイヤ４０にて半導体スイッチング素子Ｑ６の上面のエミッタ電極と電気的に接続されている。この導体パターン３３ｉには電圧モニタ端子４１が立設されているとともに、シャント抵抗Ｒｓ３の他方の電極に繋がる導体パターン３３ｉには信号端子としての電圧モニタ端子４２が立設されている。

また、導体パターン３３ｂの外周側に導体パターン３３ｐが形成され、導体パターン３３ｐと半導体スイッチング素子Ｑ１のエミッタ電極とがボンディングワイヤ４３にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｐには信号端子４４が立設されている。以下同様に、導体パターン３３ｄの外周側に導体パターン３３ｐが形成され、導体パターン３３ｐと半導体スイッチング素子Ｑ３のエミッタ電極とがボンディングワイヤ４３にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｐには信号端子４４が立設されている。導体パターン３３ｆの外周側に導体パターン３３ｐが形成され、導体パターン３３ｐと半導体スイッチング素子Ｑ５のエミッタ電極とがボンディングワイヤ４３にて電気的に接続されている。導体パターン３３ｐには信号端子４４が立設されている。

図５（ａ）に示すように、インバータモジュール２５において、複数の信号線としてのボンディングワイヤ３８，４０，４３がハウジング１５の外周側に並んで配置されている。また、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の信号端子（３９，４１，４２，４４）のそれぞれが、外周側において直線状に配置されている。

一方、図５（ａ）に示すように、シャント抵抗Ｒｓ１の他方の電極に繋がる導体パターン３３ｇにはパッド４５が形成されている。以下同様に、シャント抵抗Ｒｓ２の他方の電極に繋がる導体パターン３３ｈにはパッド４５が形成されている。シャント抵抗Ｒｓ３の他方の電極に繋がる導体パターン３３ｉにはパッド４５が形成されている。図３，４に示すように、３つのパッド４５はバスバー２９ｂで電気的に接続され、バスバー２９ｂは上方に延設され、負極用端子となっている。

図５（ａ）に示すように、導体パターン３３ｂにはパッド４６が形成されている。以下同様に、導体パターン３３ｄにはパッド４６が形成されている。導体パターン３３ｆにはパッド４６が形成されている。図３，４に示すように、３つのパッド４６はバスバー２９ａで電気的に接続され、バスバー２９ａは上方に延設され、正極用端子となっている。

図５（ａ）に示すように導体パターン３３ａにはパッド４７が形成され、図３，４に示すように、このパッド４７はバスバー２８ａの一端が接合され、バスバー２８ａの他端側は上方に延設されＵ相端子となっている。図５（ａ）に示すように導体パターン３３ｃにはパッド４８が形成され、図３，４に示すように、このパッド４８はバスバー２８ｂの一端が接合され、バスバー２８ｂの他端側は上方に延設されＶ相端子となっている。図５（ａ）に示すように導体パターン３３ｅにはパッド４９が形成され、図３，４に示すように、このパッド４９はバスバー２８ｃの一端が接合され、バスバー２８ｃの他端側は上方に延設されＷ相端子となっている。

このように、大電流が流れる端子（バスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２９ａ，２９ｂによる端子）が内周側に配置されている。
各素子（半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、ダイオードＤ１〜Ｄ６、シャント抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓ３）は図示しない樹脂で封止されるとともに図３，４に示すようにケース２７内に配置されている。インバータモジュール２５における絶縁金属基板（金属板３１、絶縁層３２）の両側には締結用貫通孔５０が形成され、締結用貫通孔５０を通してネジをハウジング１５に螺入することにより、インバータモジュール２５がハウジング１５に固定されている。このとき、絶縁金属基板（金属板３１、絶縁層３２）の上面側はケース２７にて覆われており、金属板３１の下面は露出している。

また、各端子（制御端子３９、端子４１，４２，４４、バスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２９ａ，２９ｂによる端子）はケース２７を貫通して延出している。ここで、図３に示すように、ケース２７には６つの長方形の窓７１，７２，７３，７４，７５，７６が形成されている。長方形の窓７１から、長方形の窓７１の長辺に沿って配置された３つの端子３９，４１，４２が延出している。以下同様に、長方形の窓７２から、長方形の窓７２の長辺に沿って配置された２つの端子３９，４４が延出している。長方形の窓７３から、長方形の窓７３の長辺に沿って配置された３つの端子３９，４１，４２が延出している。長方形の窓７４から、長方形の窓７４の長辺に沿って配置された２つの端子３９，４４が延出している。長方形の窓７５から、長方形の窓７５の長辺に沿って配置された３つの端子３９，４１，４２が延出している。長方形の窓７６から、長方形の窓７６の長辺に沿って配置された２つの端子３９，４４が延出している。

図１に示すように、ハウジング１５の一部、具体的には第１ハウジング１６の底部には、貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１の形状はモータ１３の端子５２の配置形状に対応している。貫通孔５１からモータ１３の端子５２がインバータ部１４側にシールされて露出されている。即ち、端子５２は気密端子となっている。より詳しくは、図１に示すようにモータ１３における径方向でのコイルエンド１３ｅとベアリングボックス１３ｂとの間のスペースにおいて端子（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）５２が軸方向においてインバータ部１４に向かって延びている。即ち、ハウジング１５の外径側を経由してモータ１３とインバータ部１４を電気的につなぐのではなくハウジング１５の外周よりも内側でつないでいる。これにより、径方向に小型化が図られている。

図２に示すように貫通孔５１（３つの端子５２）はインバータモジュール２５のケース２７の内周面の内周側に位置している。貫通孔５１は、同一の半径の円弧上に位置している。図２に示すようにインバータモジュール２５のケース２７の一面である外周面５３は円弧状をなしている。一方、ハウジング１５の軸方向に延びる外形（外周面）３７は円形をなしている。そして、ケース２７の外周面５３はモータ１３の軸方向に延びるハウジング１５の外形（外周面）３７の形状と対応している。

また、インバータモジュール２５のケース２７の他の一面である内周面５４は円弧状をなしている。
図１に示すごとく冷媒が流入口１８からハウジング１５内に流入されるが、流入口１８は、インバータモジュール２５の外径側に対応する位置に配置されている。特に、本実施形態では冷媒の流れ方向が発熱部品である半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，ダイオードＤ１〜Ｄ４の配列方向に沿って、すなわち、半導体スイッチング素子Ｑ２，ダイオードＤ２側から、半導体スイッチング素子Ｑ５，ダイオードＤ５側へ流れるように流入口１８が形成されている。

図１に示すように、インバータモジュール２５から延びる端子３９，４１，４２，４４は、制御基板２６を貫通して制御基板２６にはんだ付けされている。インバータモジュール２５から延びるバスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２９ａ，２９ｂによる端子、および、モータ１３から延びる端子５２は、制御基板２６と電気的に接続されている。

次に、図６を用いて、インバータモジュール２５における半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６の配置について説明する。
図６に示すように、Ｙ方向に接近した位置に半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が位置するとともに、半導体スイッチング素子Ｑ３にＸ方向に接近した位置にダイオードＤ３が、また、半導体スイッチング素子Ｑ４にＸ方向に接近した位置にダイオードＤ４が配置されている。半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の位置は、基準となるＸ１軸にて規定されている。また、長方形の半導体スイッチング素子Ｑ３の右上隅および長方形の半導体スイッチング素子Ｑ４の左上隅が半径Ｒ１上に位置している。

そして、半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４に対応する半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびダイオードＤ３，Ｄ４に対応するダイオードＤ１，Ｄ２を配置する。このとき、Ｘ１軸に対し反時計回りに所定角度θ１だけ回転した位置に半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびダイオードＤ１，Ｄ２を位置させる。このときの半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびダイオードＤ１，Ｄ２の位置を図６において実線で示す。さらに、デッドスペースを無くすべくＸ１軸に平行となるようにする（直線Ｘ２上に位置させる）。さらに、外径側への突出を避けるべく半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２（ダイオードＤ１，Ｄ２）をＸ方向に移動させて長方形の半導体スイッチング素子Ｑ２の左上隅および長方形の半導体スイッチング素子Ｑ１の左上隅を半径Ｒ１上に位置させる。このときの半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびダイオードＤ１，Ｄ２の位置を図６において二点鎖線で示し、これが図５（ａ）での配置位置となる。

同様に、図６において半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４に対応する半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびダイオードＤ３，Ｄ４に対応するダイオードＤ５，Ｄ６を配置する。このとき、Ｘ１軸に対し時計回りに所定角度θ１だけ回転した位置に半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびダイオードＤ５，Ｄ６を位置させる。このときの半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびダイオードＤ５，Ｄ６の位置を図６において実線で示す。さらに、デッドスペースを無くすべくＸ１軸に平行となるようにする（直線Ｘ３上に位置させる）。さらに、外径側への突出を避けるべく半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６（ダイオードＤ５，Ｄ６）をＸ方向に移動させて長方形の半導体スイッチング素子Ｑ５の右上隅および長方形の半導体スイッチング素子Ｑ６の右上隅を半径Ｒ１上に位置させる。このときの半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびダイオードＤ５，Ｄ６の位置を図６において二点鎖線で示し、これが図５（ａ）での配置位置となる。

このように、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６をハウジング１５の外形に沿って配置することができる。
次に、作用について説明する。

図５（ａ），（ｂ）に示したように、インバータモジュール２５において、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６がベアチップ実装されているとともに放熱面３６がハウジング１５に熱的に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６はハウジング１５の外形３７に沿って配置されている。これにより、ディスクリート部品に比べて熱的な制約を受けないため、図５（ａ）においてＸ方向に半導体スイッチング素子とダイオードを並べた状態でＹ方向に近づけて配置できる。つまり、半導体素子（半導体スイッチング素子、ダイオード）と半導体素子（半導体スイッチング素子、ダイオード）との間を狭くでき、小型化が図られる。その結果、インバータ部１４においてインバータモジュール２５が小型化されることにより他の部品、例えばコイルを配置することができる。

また、半導体スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１と半導体スイッチング素子Ｑ４およびダイオードＤ４との間にシャント抵抗Ｒｓ２が配置されている。よって、Ｕ相の半導体スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１とＶ相の半導体スイッチング素子Ｑ４およびダイオードＤ４との熱的な干渉が抑制される。また、半導体スイッチング素子Ｑ３およびダイオードＤ３と半導体スイッチング素子Ｑ６およびダイオードＤ６との間にシャント抵抗Ｒｓ３が配置されている。よって、Ｖ相の半導体スイッチング素子Ｑ３およびダイオードＤ３とＷ相の半導体スイッチング素子Ｑ６およびダイオードＤ６との熱的な干渉が抑制される。

さらに、ボンディングワイヤ３８，４０，４３がハウジング１５の外周側に並んで配置される。Ｕ相の信号端子（３９，４１，４２，４４）が直線状に配置されている。Ｖ相の信号端子（３９，４１，４２，４４）が直線状に配置されている。Ｗ相の信号端子（３９，４１，４２，４４）が直線状に配置されている。よって、各相の信号端子（３９，４１，４２，４４）を制御基板２６の貫通孔に差し込みやすくすることができる。

また、図２に示したようにハウジング１５に形成した貫通孔５１から、インバータ部１４側に、シールされたモータ１３の端子５２が露出し、インバータモジュール２５のケース２７の外周面５３がハウジング１５の外周面の形状と対応し、また、ケース２７の内周面５４がモータ１３の端子５２の配置形状に対応している。このようにして、インバータモジュール２５は扇形にされ、円状のハウジング１５の形状と合わせることでデッドスペースの低減が図られ、省スペース化が可能となる。つまり、インバータモジュール２５が扇形にされ、円形の電動コンプレッサ用インバータの搭載密度をあげることができる。

また、図１において冷媒の流れを一点鎖線で示す。冷媒の流入口１８から冷媒がハウジング１５の内部に導入される。そして、冷媒は、モータ１３におけるロータ１３ｃの外周面とステータ１３ｄの内周面との間の隙間を通して軸方向に流れてコンプレッサ部１１に導かれる。また、流入口１８から吸入された冷媒が径方向外側から径方向内側に向かって流れる際において、冷媒はインバータモジュール２５の配置領域を流れて冷媒とインバータモジュール２５との間で熱交換が効率よく行われる。

貫通孔５１からモータ１３の端子５２がインバータ部１４側にシールされた状態でインバータモジュール２５より内径側に露出するとともに流入口１８がインバータモジュール２５の外径側に対応する位置に配置されているので、モータ１３の端子５２に邪魔されずに冷媒がインバータモジュール２５の配置部に当てられる。よって、インバータモジュール２５の冷却性向上が図られる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電動コンプレッサ１０の構成として、コンプレッサ部１１と、モータ部１２と、モータ部１２のモータ１３を駆動するインバータ部１４とが、モータ１３の軸方向に並設されている。コンプレッサ部１１とモータ部１２とがハウジング１５内に収納されている。インバータ部１４は、インバータモジュール２５を有する。インバータモジュール２５ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６が基板（金属板３１、絶縁層３２）にベアチップ実装されている。インバータモジュール２５における基板（金属板３１、絶縁層３２）の放熱面３６がハウジング１５に熱的に接続され、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６はハウジング１５の外形３７に沿って配置されている。よって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６をベアチップ実装し、インバータモジュール２５の放熱面３６をハウジング１５に熱的に接続できてディスクリート部品に比べて熱的な制約を受けない。そのため、半導体素子（半導体スイッチング素子、ダイオード）と半導体素子（半導体スイッチング素子、ダイオード）との間を狭くできて小型化できる。

（２）インバータモジュール２５において、Ｕ相、Ｖ層およびＷ相のうちの少なくとも２つの相の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６の間にシャント抵抗Ｒｓ２，Ｒｓ３が配置されている。よって、Ｕ相の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびダイオードＤ１，Ｄ２とＶ相の半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４およびダイオードＤ３，Ｄ４との熱的な干渉を抑制できる。また、Ｖ相の半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４およびダイオードＤ３，Ｄ４とＷ相の半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびダイオードＤ５，Ｄ６との熱的な干渉を抑制できる。

（３）インバータモジュール２５において、複数の信号線としてのボンディングワイヤ３８，４０，４３がハウジング１５の外周側に並んで配置されるとともに、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の信号端子（３９，４１，４２，４４）のそれぞれが、直線状に配置されている。よって、制御基板２６の貫通孔に信号端子（３９，４１，４２，４４）を差し込みやすい。

（４）ハウジング１５の一部には貫通孔５１が形成されているとともに、貫通孔５１からモータ１３の端子５２がインバータ部１４側にシールされて露出している。インバータモジュール２５はケース２７を備え、ケース２７の一面である外周面５３はモータ１３の軸方向に延びるハウジング１５の形状と対応しており、ケース２７の他の一面である内周面５４はモータ１３の端子５２の配置形状に対応している。よって、ハウジング１５におけるデッドスペースを低減できる。

（５）ハウジング１５の一部には貫通孔５１が形成されているとともに、貫通孔５１からモータ１３の端子５２がインバータ部１４側にシールされてインバータモジュール２５より内径側に露出されている。また、ハウジング１５内に冷媒を流入させる流入口１８が、インバータモジュール２５の外径側に対応する位置に配置されている。よって、モータ１３の端子５２が邪魔をせず、冷媒をインバータモジュール２５の配置部に積極的に当てることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・モータ１３の端子５２は制御基板２６に接続されるとともにインバータモジュール２５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子（バスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃによる端子）に制御基板２６に接続されていた。これに代わり、モータ１３の端子５２とインバータモジュール２５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子（バスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃによる端子）とを、抵抗溶接等により直接接合してもよい。

・シャント抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２，Ｒｓ３は絶縁金属基板（金属板３１、絶縁層３２）に搭載しなくてもよい。例えば、シャント抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２，Ｒｓ３は絶縁金属基板（金属板３１、絶縁層３２）に搭載せずに別の部品としてモジュール化してもよい。特に、シャント抵抗Ｒｓ２，Ｒｓ３の発熱量が半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）の発熱量およびダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）の発熱量よりも大きい場合に有効である。

・インバータ回路の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はＩＧＢＴに代わり、寄生ダイオードを有するパワーＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。この場合、アームはパワーＭＯＳＦＥＴで構成される。

・図３に示したように扇状のインバータモジュール２５の外周側に信号端子（３９，４１，４２，４４）を、内周側に大電流が流れる端子（バスバー２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２９ａ，２９ｂによる端子）を配置した。これに代わり、扇状のインバータモジュール２５の内周側に信号端子を、外周側に大電流が流れる端子を配置してもよい。

・外面１９は平坦面としたが、インバータモジュール２５と接触する部分のみが平坦で、インバータモジュール２５と接触する部分のみの厚みが他の部分より厚ければよい。
・貫通孔５１はモータ１３の端子５２毎に形成してもよい。即ち、貫通孔５１は複数設けてもよい。

１０…電動コンプレッサ、１１…コンプレッサ部、１２…モータ部、１３…モータ、１４…インバータ部、１５…ハウジング、１８…流入口、２５…インバータモジュール、２７…ケース、３１…金属板、３２…絶縁層、３６…放熱面、３７…外形、３８…ボンディグワイヤ、３９…制御端子、４０…ボンディグワイヤ、４１…電圧モニタ端子、４２…電圧モニタ端子、４４…信号端子、５１…貫通孔、５２…端子、５３…外周面、５４…内周面、Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード、Ｒｓ１〜Ｒｓ３…シャント抵抗、Ｑ１〜Ｑ６…半導体スイッチング素子。

Claims (5)

1. コンプレッサ部と、モータ部と、前記モータ部のモータを駆動するインバータ部とが、前記モータの軸方向に並ぶ電動コンプレッサにおいて、
   前記コンプレッサ部と前記モータ部とがハウジング内に収納されているとともに、前記インバータ部は、インバータモジュールを有し、前記インバータモジュールではＵ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを構成する半導体素子が基板にベアチップ実装され、前記インバータモジュールにおける基板の放熱面が前記ハウジングに熱的に接続され、前記半導体素子は前記ハウジングの外形に沿って配置されていることを特徴とする電動コンプレッサ。
2. 前記インバータモジュールにおいて、Ｕ相、Ｖ層およびＷ相のうちの少なくとも２つの相の半導体素子の間にシャント抵抗が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ。
3. 前記インバータモジュールにおいて、複数の信号線が前記ハウジングの外周側に並んで配置されるとともに、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の信号端子のそれぞれが、直線状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動コンプレッサ。
4. 前記ハウジングの一部には貫通孔が形成されているとともに、前記貫通孔から前記モータの端子が前記インバータ部側にシールされて露出されており、
   前記インバータモジュールはケースを備え、前記ケースの一面は前記モータの軸方向に延びる前記ハウジングの形状と対応しており、前記ケースの他の一面は前記モータの端子の配置形状に対応していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。
5. 前記ハウジングの一部には貫通孔が形成されているとともに、前記貫通孔から前記モータの端子が前記インバータ部側にシールされて前記インバータモジュールより内径側に露出されており、
   前記ハウジング内に冷媒を流入させる流入口が、前記インバータモジュールの外径側に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。

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