JP2019019808A - Motor compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動圧縮機に関するものである。 The present invention relates to an electric compressor.
電動圧縮機は、ケースと圧縮機構とモータ部とインバータ部とを備え、ケース内に圧縮機構とモータ部とが配置されるとともにインバータ部がケースに固定されている。インバータ部はパワーモジュールを有し、パワーモジュールは、ケースに押し付けられた状態でねじ締結され、パワーモジュールの熱はケース側に逃がされる。特許文献１に開示のパワー素子モジュールにおいては、基板及びパワー半導体構成部品は、２つのケース部分から形成される可撓性のケースによって取り囲まれており、２つのケース部分は重なるようにして配置され、ケース部分を冷却部材にねじ締結することにより一方のケース部分から基板に向かって延びる押圧部分により押圧される。 The electric compressor includes a case, a compression mechanism, a motor unit, and an inverter unit. The compression mechanism and the motor unit are disposed in the case, and the inverter unit is fixed to the case. The inverter unit has a power module, and the power module is screwed in a state of being pressed against the case, and the heat of the power module is released to the case side. In the power element module disclosed in Patent Document 1, the substrate and the power semiconductor component are surrounded by a flexible case formed by two case portions, and the two case portions are arranged so as to overlap each other. The case portion is pressed by a pressing portion extending from one case portion toward the substrate by screwing the case portion to the cooling member.
ところが、押圧支持する部材が少なくとも２つのケース部分で構成されており、構造が複雑なものとなっている。
本発明の目的は、パワーモジュールをケースに少ない部品で均一化しつつ押さえることができる電動圧縮機を提供することにある。
However, the member to be pressed and supported is composed of at least two case parts, and the structure is complicated.
An object of the present invention is to provide an electric compressor capable of holding a power module in a case while making it uniform with few parts.
請求項１に記載の発明では、ケース内に配置された圧縮機構と、前記ケース内に配置されたモータ部と、前記ケースに固定されたインバータ部と、を備え、前記インバータ部は、パワーモジュールと、ホルダを有し、前記ホルダは、複数の固定部と、前記固定部の間に設けられた押付梁部と、を有し、前記ホルダは、前記押付梁部で前記パワーモジュールを前記ケースに押し付けるとともに前記パワーモジュールを位置決めすることを要旨とする。 The invention according to claim 1 includes a compression mechanism arranged in a case, a motor unit arranged in the case, and an inverter unit fixed to the case, wherein the inverter unit is a power module. And a holder, wherein the holder includes a plurality of fixing portions and a pressing beam portion provided between the fixing portions, and the holder uses the pressing beam portion to place the power module in the case. And the power module is positioned.
請求項１に記載の発明によれば、インバータ部のホルダにおいて、固定部の間に設けられた押付梁部によりパワーモジュールをケースに押し付けるときに均等に押し付けることが可能となるとともにパワーモジュールが位置決めされる。よって、パワーモジュールをケースに少ない部品で均一化しつつ押さえることができる。 According to the first aspect of the present invention, in the holder of the inverter unit, the power module can be pressed evenly when the power module is pressed against the case by the pressing beam portion provided between the fixed portions, and the power module is positioned. Is done. Therefore, the power module can be held in the case while being uniformed with few parts.
請求項２に記載のように、請求項１に記載の電動圧縮機において、前記ホルダは円弧状をなし、前記パワーモジュールは、円筒ケースの端に配置され、一対の前記固定部を結ぶ直線より外周に中心が位置し、前記ホルダは、前記押付梁部のうちの前記直線から遠い部位の強度が前記直線から近い部位の強度よりも大きくなっているとよい。 As described in claim 2, in the electric compressor according to claim 1, the holder has an arc shape, and the power module is arranged at an end of a cylindrical case, and is a straight line connecting a pair of the fixing portions. It is preferable that the center is located on the outer periphery, and the holder has a strength of a portion far from the straight line in the pressing beam portion larger than a strength of a portion near the straight line.
請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の電動圧縮機において、前記ホルダは、前記パワーモジュール以外の前記インバータ部を構成する他の部品を位置決めしているとよい。 As described in claim 3, in the electric compressor according to claim 1 or 2, the holder may position other parts constituting the inverter unit other than the power module.
本発明によれば、パワーモジュールをケースに少ない部品で均一化しつつ押さえることができる。 According to the present invention, the power module can be held in the case while being uniformed with a small number of parts.
以下、本発明を車載用の電動圧縮機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、電動圧縮機１０は、圧縮機構（例えばスクロール圧縮機構）１１と、モータ部１２と、モータ部１２の三相交流モータ１３を駆動する三相インバータ部１４とが三相交流モータ１３の軸方向であるＺ方向に並んでいる。電動圧縮機１０は、ケース１５を有している。筒型のケース１５の内部に、冷媒を圧縮する圧縮機構１１、及び、圧縮機構１１を駆動するモータ部１２が収納され、軸方向であるＺ方向一端側に仕切壁１５ａを設けて閉塞されている。仕切壁１５ａは円板状をなしている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an in-vehicle electric compressor will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an electric compressor 10 includes a compression mechanism (for example, a scroll compression mechanism) 11, a motor unit 12, and a three-phase inverter unit 14 that drives a three-phase AC motor 13 of the motor unit 12. They are arranged in the Z direction, which is the axial direction of the AC motor 13. The electric compressor 10 has a case 15. A compression mechanism 11 that compresses the refrigerant and a motor unit 12 that drives the compression mechanism 11 are housed inside a cylindrical case 15, and is closed by providing a partition wall 15a on one end side in the Z direction that is the axial direction. Yes. The partition wall 15a has a disk shape.
ケース１５は、有底円筒状の第１ケース１６と、第１ケース１６の開口部に設けられる有蓋円筒状の第２ケース１７とを有している。第１ケース１６と第２ケース１７とはアルミ材料よりなる。ケース１５は、第１ケース１６と第２ケース１７とを連結することで構成されている。第１ケース１６には、第１ケース１６内に冷媒を流入させる流入口１８が第１ケース１６の径方向に貫通して設けられている。第１ケース１６に圧縮機構１１とモータ部１２が収容されている。 The case 15 has a bottomed cylindrical first case 16 and a covered cylindrical second case 17 provided at the opening of the first case 16. The first case 16 and the second case 17 are made of an aluminum material. The case 15 is configured by connecting the first case 16 and the second case 17. The first case 16 is provided with an inlet 18 through which the refrigerant flows into the first case 16 so as to penetrate in the radial direction of the first case 16. The compression mechanism 11 and the motor unit 12 are accommodated in the first case 16.
三相交流モータ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、三相交流モータ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ケース１６に固定されたステータ１３ｄを有する。ステータ１３ｄのステータコアにコイル１３ｅが巻回されている。 In the three-phase AC motor 13, a shaft 13a is rotatably supported by a bearing in a bearing box 13b. The three-phase AC motor 13 has a rotor 13c fixed to the shaft 13a and a stator 13d fixed to the first case 16 on the outer peripheral side of the rotor 13c. A coil 13e is wound around the stator core of the stator 13d.
図１及び図２に示すように、第１ケース１６の軸方向であるＺ方向の外表面（第１ケース１６の軸方向であるＺ方向の端面）には、三相交流モータ１３を駆動させる三相インバータ部１４が配置されている。三相インバータ部１４は、有蓋円筒状のカバー１９で覆われている。詳しくは、第１ケース１６の端部に軸方向であるＺ方向から、有蓋円筒状のカバー１９を嵌めることにより三相インバータ部１４がカバー１９で覆われ、この状態でカバー１９が第１ケース１６にネジＳｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４により固定されている。カバー１９はアルミ材料よりなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the three-phase AC motor 13 is driven on the outer surface in the Z direction that is the axial direction of the first case 16 (the end surface in the Z direction that is the axial direction of the first case 16). A three-phase inverter unit 14 is arranged. The three-phase inverter unit 14 is covered with a covered cylindrical cover 19. Specifically, the three-phase inverter unit 14 is covered with the cover 19 by fitting the covered cylindrical cover 19 from the Z direction, which is the axial direction, to the end of the first case 16, and in this state the cover 19 is covered with the first case. 16 is fixed by screws Sc1, Sc2, Sc3, Sc4. The cover 19 is made of an aluminum material.
三相インバータ部１４は、パワーモジュール２０、コイル２１、コンデンサ２２、回路基板（制御基板）２３等を含む。パワーモジュール２０には、アームを構成するパワー素子（半導体スイッチング素子及びダイオード）が内蔵されている。 The three-phase inverter unit 14 includes a power module 20, a coil 21, a capacitor 22, a circuit board (control board) 23, and the like. The power module 20 incorporates power elements (semiconductor switching elements and diodes) constituting the arm.
詳しくは、三相インバータ部１４は、６つの半導体スイッチング素子と６つのダイオードを有し、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と、Ｕ相下アームを構成する半導体スイッチング素子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と、Ｖ相下アームを構成する半導体スイッチング素子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と、Ｗ相下アームを構成する半導体スイッチング素子が直列接続されている。各半導体スイッチング素子にはダイオード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車載バッテリが接続される。車載バッテリは高圧、例えば３００Ｖバッテリである。 Specifically, the three-phase inverter unit 14 includes six semiconductor switching elements and six diodes, and includes a semiconductor switching element constituting a U-phase upper arm and a U-phase lower arm between a positive bus and a negative bus. The semiconductor switching elements to be configured are connected in series. A semiconductor switching element that constitutes the V-phase upper arm and a semiconductor switching element that constitutes the V-phase lower arm are connected in series between the positive electrode bus and the negative electrode bus. Between the positive electrode bus and the negative electrode bus, a semiconductor switching element forming a W-phase upper arm and a semiconductor switching element forming a W-phase lower arm are connected in series. A diode is connected in antiparallel to each semiconductor switching element. An in-vehicle battery as a DC power source is connected to the positive electrode bus and the negative electrode bus. The in-vehicle battery is a high voltage, for example, a 300V battery.
２つの半導体スイッチング素子間に三相交流モータ１３のＵ相端子が接続されるとともに、２つの半導体スイッチング素子の間に三相交流モータ１３のＶ相端子が接続され、２つの半体スイッチング素子の間に三相交流モータ１３のＷ相端子が接続される。上下のアームを構成する半導体スイッチング素子及びダイオードを有するインバータ回路は、半導体スイッチング素子のスイッチング動作に伴い車載バッテリの電圧である直流電圧を交流電圧に変換して三相交流モータ１３に供給することができるようになっている。 The U-phase terminal of the three-phase AC motor 13 is connected between the two semiconductor switching elements, and the V-phase terminal of the three-phase AC motor 13 is connected between the two semiconductor switching elements. The W-phase terminal of the three-phase AC motor 13 is connected between them. An inverter circuit having semiconductor switching elements and diodes constituting upper and lower arms can convert a DC voltage, which is a voltage of a vehicle-mounted battery, into an AC voltage and supply it to the three-phase AC motor 13 in accordance with the switching operation of the semiconductor switching element. It can be done.
各半導体スイッチング素子のゲート端子にはコントローラが接続される。コントローラは、各半導体スイッチング素子をスイッチング動作させる。つまり、インバータ回路は、半導体スイッチング素子及びダイオードにより、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のスイッチング動作により車載バッテリから供給される直流を適宜の周波数の三相交流に変換して三相交流モータ１３の各相のコイルに供給する。即ち、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により三相交流モータ１３の各相のコイル（図１のコイル１３ｅ）が通電されて三相交流モータ１３を駆動することができる。 A controller is connected to the gate terminal of each semiconductor switching element. The controller causes each semiconductor switching element to perform a switching operation. In other words, the inverter circuit constitutes upper and lower arms of each phase by the semiconductor switching element and the diode, and converts the direct current supplied from the vehicle-mounted battery into the three-phase alternating current of an appropriate frequency by the switching operation of the semiconductor switching element. To the coils of each phase of the three-phase AC motor 13. That is, the three-phase AC motor 13 can be driven by energizing the coils of each phase of the three-phase AC motor 13 (coil 13e in FIG. 1) by the switching operation of the semiconductor switching element.
インバータ回路の入力側には、コイル２１とコンデンサ２２からなるフィルタ回路が設けられている。コンデンサ２２には例えばフィルムコンデンサが用いられる。コンデンサ２２の一端は正極母線に、他端は負極母線に接続されている。コイル２１の一端は車載バッテリの正極端子側に、他端は正極母線側に接続されている。 A filter circuit including a coil 21 and a capacitor 22 is provided on the input side of the inverter circuit. For example, a film capacitor is used as the capacitor 22. One end of the capacitor 22 is connected to the positive bus, and the other end is connected to the negative bus. One end of the coil 21 is connected to the positive electrode terminal side of the in-vehicle battery, and the other end is connected to the positive electrode bus side.
次に、三相インバータ部１４の構造について説明する。
図１，２に示すように、三相インバータ部１４には、パワーモジュール２０、コイル２１、コンデンサ２２、回路基板（制御基板）２３等が配置されている。回路基板２３はケース１５に固定され、回路基板２３にはパワーモジュール２０、コイル２１、コンデンサ２２等が実装されている。パワーモジュール２０、コイル２１、コンデンサ２２、回路基板２３等はカバー１９で覆われている。カバー１９はケース１５と導通している。回路基板２３は円板状をなしている。有蓋円筒状のカバー１９の内径と、円板状の回路基板２３の外径は、ほぼ同じである。回路基板２３に接近してカバー１９が配置されている。三相インバータ部１４は、ケース１５に固定され、カバー１９で覆われている。
Next, the structure of the three-phase inverter unit 14 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the three-phase inverter unit 14 includes a power module 20, a coil 21, a capacitor 22, a circuit board (control board) 23, and the like. The circuit board 23 is fixed to the case 15, and the power module 20, the coil 21, the capacitor 22, and the like are mounted on the circuit board 23. The power module 20, coil 21, capacitor 22, circuit board 23, etc. are covered with a cover 19. The cover 19 is electrically connected to the case 15. The circuit board 23 has a disk shape. The inner diameter of the covered cylindrical cover 19 and the outer diameter of the disc-shaped circuit board 23 are substantially the same. A cover 19 is arranged close to the circuit board 23. The three-phase inverter unit 14 is fixed to the case 15 and covered with a cover 19.
ケース１５の円形の端面（仕切壁）における円弧部にパワーモジュール２０が配置されている。つまり、パワーモジュール２０は円弧部を有し、パワーモジュール２０の円弧部がケース１５の円形の端面（仕切壁）における円弧部に沿うようにパワーモジュール２０が配置されている。パワーモジュール２０は三相交流モータ１３と電気的に接続されている。パワーモジュール２０、コイル２１、コンデンサ２２等は回路基板２３と電気的に接続されている。 The power module 20 is disposed on an arc portion of the circular end surface (partition wall) of the case 15. That is, the power module 20 has an arc portion, and the power module 20 is arranged so that the arc portion of the power module 20 is along the arc portion of the circular end surface (partition wall) of the case 15. The power module 20 is electrically connected to the three-phase AC motor 13. The power module 20, the coil 21, the capacitor 22, etc. are electrically connected to the circuit board 23.
図３及び図４にはパワーモジュール２０を示す。パワーモジュール２０は、樹脂モールド部２０ａと、複数本の信号端子２０ｂと、３つの三相出力端子２０ｃを有している。樹脂モールド部２０ａにおいて、金属基板２０ｄ（図６参照）やパワー素子等がモールドされている。３つの三相出力端子２０ｃは、一直線上に並んで配置されている。３つの三相出力端子２０ｃが並ぶ方向をＸ方向とするとともに、このＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。つまり、電動圧縮機（モータ）の軸方向であるＺ方向に対しＸ方向及びＹ方向が直交している。 3 and 4 show the power module 20. The power module 20 has a resin mold portion 20a, a plurality of signal terminals 20b, and three three-phase output terminals 20c. In the resin mold portion 20a, a metal substrate 20d (see FIG. 6), a power element, and the like are molded. The three three-phase output terminals 20c are arranged side by side on a straight line. The direction in which the three three-phase output terminals 20c are arranged is the X direction, and the direction orthogonal to the X direction is the Y direction. That is, the X direction and the Y direction are orthogonal to the Z direction, which is the axial direction of the electric compressor (motor).
パワーモジュール２０は、Ｙ方向における一端側に三相出力端子２０ｃが位置するとともに他端側は円弧状をなしている。複数本の信号端子２０ｂは、樹脂モールド部２０ａの上面からＺ方向に延びている。 In the power module 20, the three-phase output terminal 20c is located on one end side in the Y direction, and the other end side has an arc shape. The plurality of signal terminals 20b extend in the Z direction from the upper surface of the resin mold portion 20a.
樹脂モールド部２０ａは、上面が平坦面となっている。樹脂モールド部２０ａの下部に位置する金属基板２０ｄの下面が放熱面となっている。また、樹脂モールド部２０ａの上面から複数本の信号端子２０ｂが突設している。複数本の信号端子２０ｂは回路基板２３を貫通した状態で回路基板２３に、はんだ付けされることになる。 The resin mold portion 20a has a flat upper surface. The lower surface of the metal substrate 20d located under the resin mold portion 20a is a heat dissipation surface. Further, a plurality of signal terminals 20b protrude from the upper surface of the resin mold portion 20a. The plurality of signal terminals 20b are soldered to the circuit board 23 in a state of penetrating the circuit board 23.
図１、図２、図５及び図６に示すように、三相インバータ部１４は、パワーモジュール２０を押さえるためのホルダ３０を有する。
ホルダ３０は、樹脂成型品であり、４つのネジ固定部３１，３２，３３，３４と、押付梁部３５とを有する。押付梁部３５は、ネジ固定部３１，３２の間に設けられている。押付梁部３５は、ＸＹ方向に延びる格子状をなしている。
As shown in FIGS. 1, 2, 5, and 6, the three-phase inverter unit 14 includes a holder 30 for holding the power module 20.
The holder 30 is a resin molded product and includes four screw fixing portions 31, 32, 33, and 34 and a pressing beam portion 35. The pressing beam portion 35 is provided between the screw fixing portions 31 and 32. The pressing beam portion 35 has a lattice shape extending in the XY direction.
各ネジ固定部３１，３２，３３，３４には、それぞれ、円筒形のカラーＣが埋設されている。カラーＣは金属製である。円筒形のカラーＣは、電動圧縮機（モータ）の軸方向であるＺ方向に延びている。図１に示すように、カラーＣは、Ｚ方向の一端面がケース１５の仕切壁１５ａに接触するとともにＺ方向の他端面がカバー１９に接触する。 A cylindrical collar C is embedded in each screw fixing portion 31, 32, 33, 34. Color C is made of metal. The cylindrical collar C extends in the Z direction, which is the axial direction of the electric compressor (motor). As shown in FIG. 1, the collar C has one end surface in the Z direction in contact with the partition wall 15 a of the case 15 and the other end surface in the Z direction in contact with the cover 19.
図１に示すように、カバー１９の外部からネジＳｃ１がカバー１９を貫通するとともに固定部３１のカラーＣを貫通してケース１５の仕切壁１５ａに螺入される。同様にして、カバー１９の外部からネジＳｃ２がカバー１９を貫通するとともに固定部３２のカラーＣを貫通してケース１５の仕切壁１５ａに螺入される。他のネジ固定部３３，３４についても同様にカバー１９の外部からネジＳｃ３，Ｓｃ４がカバー１９を貫通するとともに固定部３３，３４のカラーＣを貫通してケース１５の仕切壁１５ａに螺入される。カラーＣにはフランジＦが形成されている。フランジＦはホルダ３０を仕切壁１５ａ側に押し付ける。これにより、ホルダ３０がケース１５の仕切壁１５ａにネジ固定されるとともにカバー１９がケース１５の仕切壁１５ａにネジ固定される。 As shown in FIG. 1, the screw Sc <b> 1 penetrates the cover 19 from the outside of the cover 19 and penetrates the collar C of the fixing portion 31 and is screwed into the partition wall 15 a of the case 15. Similarly, a screw Sc2 penetrates the cover 19 from the outside of the cover 19 and penetrates the collar C of the fixing portion 32 and is screwed into the partition wall 15a of the case 15. Similarly, the screws Sc3 and Sc4 from the outside of the cover 19 pass through the cover 19 and pass through the collar C of the fixing portions 33 and 34 and are screwed into the partition wall 15a of the case 15 for the other screw fixing portions 33 and 34. The A flange F is formed on the collar C. The flange F presses the holder 30 against the partition wall 15a. As a result, the holder 30 is screwed to the partition wall 15 a of the case 15 and the cover 19 is screwed to the partition wall 15 a of the case 15.
このように、ホルダ３０は、２つのネジ固定部３１，３２がパワーモジュール２０を固定するためのものであり、他のネジ固定部３３，３４を用いてケース１５に取り付けられる。即ち、ホルダ３０は、パワーモジュール２０を固定するための２つのネジ固定部３１，３２と、ネジ固定部３１，３２の間に設けられた押付梁部３５とを有する。 As described above, the holder 30 is for fixing the power module 20 by the two screw fixing portions 31 and 32, and is attached to the case 15 using the other screw fixing portions 33 and 34. That is, the holder 30 includes two screw fixing portions 31 and 32 for fixing the power module 20 and a pressing beam portion 35 provided between the screw fixing portions 31 and 32.
ホルダ３０は、押付梁部３５でパワーモジュール２０をケース１５に押し付けるとともにパワーモジュール２０を位置決めする。
図５に示すように、ホルダ３０は円弧状をなしている。パワーモジュール２０は、円筒ケース１５の端に配置され、一対のネジ固定部３１，３２を結ぶ直線Ｌｃより外周にパワーモジュール２０の中心Ｏが位置する。Ｘ方向において一対のネジ固定部３１，３２がパワーモジュール２０を挟んでパワーモジュール２０の両側に配置されている。
The holder 30 presses the power module 20 against the case 15 with the pressing beam portion 35 and positions the power module 20.
As shown in FIG. 5, the holder 30 has an arc shape. The power module 20 is disposed at the end of the cylindrical case 15, and the center O of the power module 20 is located on the outer periphery from a straight line Lc connecting the pair of screw fixing portions 31 and 32. A pair of screw fixing portions 31 and 32 are disposed on both sides of the power module 20 with the power module 20 interposed therebetween in the X direction.
図１，６に示すように、ホルダ３０の押付梁部３５は、パワーモジュール２０の円弧部（外周端面）を覆うようにＺ方向に延びる円弧部３５ａを有する。円弧部３５ａがパワーモジュール２０の円弧部（外周端）と接触している。また、円弧部３５ａはホルダ３０の他の部分の押付梁部３５よりもＺ方向正方向（図６において上方向）にも延びている。なお、円弧部３５ａはホルダ３０の外周部に相当する。図６に示すように、ホルダ３０の押付梁部３５は、パワーモジュール２０の円弧部（外周端）よりも内径側の端部に対応する部位にＺ方向に延びるガイド部３５ｃを有する。ガイド部３５ｃがパワーモジュール２０の円弧部（外周端）よりも内径側の端部と接触している。このようにして、パワーモジュール２０が位置決めされている。図１に示すように、円弧部３５ａは、Ｚ方向の一端面とケース１５の仕切壁１５ａとの間に隙間が形成されるとともにＺ方向の他端面と回路基板２３との間にも隙間が形成される。回路基板２３とカバー１９との間にはカラーＣの外周にスペーサＳが配置される。フランジＦとカラーＣとで回路基板２３の位置決めがされる。 As shown in FIGS. 1 and 6, the pressing beam portion 35 of the holder 30 has an arc portion 35 a extending in the Z direction so as to cover the arc portion (outer peripheral end face) of the power module 20. The arc portion 35 a is in contact with the arc portion (outer peripheral end) of the power module 20. Further, the arc portion 35 a extends in the positive direction of the Z direction (upward in FIG. 6) more than the pressing beam portion 35 of the other part of the holder 30. The arc portion 35 a corresponds to the outer peripheral portion of the holder 30. As shown in FIG. 6, the pressing beam portion 35 of the holder 30 has a guide portion 35 c that extends in the Z direction at a portion corresponding to the end portion on the inner diameter side of the arc portion (outer peripheral end) of the power module 20. The guide portion 35 c is in contact with the end portion on the inner diameter side of the arc portion (outer peripheral end) of the power module 20. In this way, the power module 20 is positioned. As shown in FIG. 1, the arc portion 35 a has a gap formed between one end surface in the Z direction and the partition wall 15 a of the case 15, and a gap is also formed between the other end surface in the Z direction and the circuit board 23. It is formed. A spacer S is disposed on the outer periphery of the collar C between the circuit board 23 and the cover 19. The circuit board 23 is positioned by the flange F and the collar C.
図５，６に示すように、ホルダ３０は、押付梁部３５のうちの直線Ｌｃから遠い部位（円弧部３５ａ）の強度が直線Ｌｃから近い部位（プレート部３５ｂ）の強度よりも大きくなっている。詳しくは、電動圧縮機（モータ）の軸方向であるＺ方向における長さを調整することにより強度を調整している。具体的には、円弧部３５ａにおいては軸方向であるＺ方向に長くして高い剛性を与え、それよりも内径側では軸方向であるＺ方向に短くした（薄くした）プレート状にして低い剛性でもよい構成にして、プレート部３５ｂをＸ，Ｙ方向に延存させて帯板状の梁を構成している。つまり、直線Ｌｃ上では押し付け力を最も大きくできるが、直線Ｌｃから離れるほど押し付け力が小さくなるので、当該部位においては剛性を高くしている。 As shown in FIGS. 5 and 6, in the holder 30, the strength of the portion (arc portion 35 a) far from the straight line Lc in the pressing beam portion 35 is larger than the strength of the portion (plate portion 35 b) near the straight line Lc. Yes. Specifically, the strength is adjusted by adjusting the length in the Z direction, which is the axial direction of the electric compressor (motor). Specifically, the arc portion 35a is elongated in the Z direction, which is the axial direction, to give high rigidity, and on the inner diameter side, it is shortened (thinned) in the Z direction, which is the axial direction, and has a low rigidity. However, the plate portion 35b extends in the X and Y directions to form a strip-like beam. That is, although the pressing force can be maximized on the straight line Lc, the pressing force decreases as the distance from the straight line Lc increases, and therefore the rigidity is increased at the portion.
より詳しく説明する。
パワーモジュール２０はデッドスペースを少なくする目的で円形のインバータの配置領域のうちの端部に配置され、パワーモジュール２０は円弧部を有し、パワーモジュール２０の円弧部をインバータの配置領域の円弧部に沿わせている。この場合、円弧部が有ることによりパワーモジュール２０の中心Ｏを挟んだ両側にネジ固定部を配置することができないので、パワーモジュール２０の中心ＯからＹ方向にずれた位置（図５でのパワーモジュール２０の中心Ｏから下側）においてＸ方向に一対のネジ固定部３１，３２を配置している。
This will be described in more detail.
The power module 20 is arranged at an end of the circular inverter arrangement region for the purpose of reducing dead space, the power module 20 has an arc portion, and the arc portion of the power module 20 is an arc portion of the inverter arrangement region. It is along. In this case, since the screw fixing portions cannot be arranged on both sides of the center O of the power module 20 due to the arc portion, the position shifted in the Y direction from the center O of the power module 20 (the power in FIG. 5). A pair of screw fixing portions 31 and 32 are arranged in the X direction on the lower side from the center O of the module 20.
この場合、パワーモジュール２０の中心ＯからＹ方向にずれた箇所でもパワーモジュール２０をケース１５の冷却面に押さえるべく強度の調整を行っており、具体的には直線Ｌｃから遠い箇所の強度を大きくしている（剛性を高くしている）。これにより、均一なる押し付け力を生じさせることが可能となる。 In this case, the strength is adjusted so as to hold the power module 20 against the cooling surface of the case 15 even at a location shifted from the center O of the power module 20 in the Y direction. Specifically, the strength at a location far from the straight line Lc is increased. (Stiffness is increased). This makes it possible to generate a uniform pressing force.
図１に示すように、パワーモジュール２０、コイル２１、コンデンサ２２は、回路基板２３とケース１５の間に配置されるが、ホルダ３０は、ケース１５の端面（仕切壁１５ａ）と回路基板２３との間において軸方向であるＺ方向に直交する面（Ｘ−Ｙ面）にも延在されており、図６に示すように、ホルダ３０は、Ｚ方向に延びるガイド部３５ｄを有する。このガイド部３５ｄはコイル２１、コンデンサ２２の外形（外周端面）に接触している。このようにホルダ３０にコイル２１、コンデンサ２２等の部品が嵌め込まれており、パワーモジュール２０以外の三相インバータ部１４を構成する他の部品としてのコイル２１及びコンデンサ２２が位置決めされている。 As shown in FIG. 1, the power module 20, the coil 21, and the capacitor 22 are disposed between the circuit board 23 and the case 15, but the holder 30 is configured such that the end face (partition wall 15 a) of the case 15 and the circuit board 23 The holder 30 also has a guide portion 35d extending in the Z direction, as shown in FIG. 6, extending in a plane (XY plane) perpendicular to the Z direction that is the axial direction. The guide portion 35 d is in contact with the outer shape (outer peripheral end surface) of the coil 21 and the capacitor 22. In this way, components such as the coil 21 and the capacitor 22 are fitted into the holder 30, and the coil 21 and the capacitor 22 as other components constituting the three-phase inverter unit 14 other than the power module 20 are positioned.
なお、押付梁部３５は、パワーモジュール２０における剛性が高い骨格部分を押さえている。
次に、作用について説明する。
Note that the pressing beam portion 35 presses a skeleton portion having high rigidity in the power module 20.
Next, the operation will be described.
パワーモジュール２０の半導体スイッチング素子のスイッチング動作に伴いパワーモジュール２０、コンデンサ２２が発熱する。パワーモジュール２０及びコンデンサ２２は、ケース１５の仕切壁１５ａと熱的に結合しており、パワーモジュール２０及びコンデンサ２２において発生した熱はケース１５の仕切壁１５ａに伝わり、第１ケース１６内に流れる冷媒と熱交換される。このような放熱経路でパワーモジュール２０及びコンデンサ２２の熱が逃がされる。 With the switching operation of the semiconductor switching element of the power module 20, the power module 20 and the capacitor 22 generate heat. The power module 20 and the capacitor 22 are thermally coupled to the partition wall 15 a of the case 15, and heat generated in the power module 20 and the capacitor 22 is transferred to the partition wall 15 a of the case 15 and flows into the first case 16. Heat exchange with refrigerant. The heat of the power module 20 and the capacitor 22 is released through such a heat dissipation path.
ここで、冷却面となるケース１５の仕切壁１５ａに対しパワーモジュール２０を限られた点のみで押さえるのではなく、ホルダ３０の押付梁部３５により全面（多点）で押さえられて、冷却面への均一な接触が図られている。また、ホルダ３０の押付梁部３５により多点で押さえることにより押さえ応力が分散されている。 Here, the power module 20 is not pressed only at a limited point with respect to the partition wall 15a of the case 15 serving as a cooling surface, but is pressed by the pressing beam portion 35 of the holder 30 over the entire surface (multiple points). Uniform contact with the Further, the pressing stress is dispersed by pressing at multiple points by the pressing beam portion 35 of the holder 30.
つまり、パワーモジュール２０を上から押さえる別の構造部品であるホルダ３０を用いて、ホルダ３０に設けた押付梁部３５がパワーモジュール２０の表面が接しており、ホルダ３０のネジ固定部３１，３２を冷却面側へ押し付けることで、パワーモジュール２０の全体を、冷却面となるケース１５の仕切壁１５ａへ押し付けている。その結果、ケース端面の冷却面に対しパワーモジュール２０の放熱面を均一に接触させることができる。即ち、パワーモジュール２０を直接押さえるのではなくホルダ３０を用いて間接的にかつ面でパワーモジュール２０を押さえる。そのため、機械的応力が集中せずに分散して押さえることができる。 That is, by using the holder 30 which is another structural component for pressing the power module 20 from above, the pressing beam portion 35 provided on the holder 30 is in contact with the surface of the power module 20, and the screw fixing portions 31 and 32 of the holder 30. Is pressed against the cooling surface, so that the entire power module 20 is pressed against the partition wall 15a of the case 15 serving as the cooling surface. As a result, the heat radiation surface of the power module 20 can be brought into uniform contact with the cooling surface of the case end surface. That is, instead of directly pressing the power module 20, the holder 30 is used to hold the power module 20 indirectly and on the surface. For this reason, the mechanical stress can be dispersed and suppressed without being concentrated.
図７及び図８は比較例である。
比較例において、パワー素子が内蔵されたパワーモジュール１００の放熱面１００ａを放熱部材１０１の冷却面に押し付ける場合、長辺方向の離れた２点（両端）をネジ１０２で締め付け固定する。すると、図９に示すように、２点の離れた場所で固定しているため、ネジの軸力がパワーモジュール１００の短辺部分にしか加わらずパワーモジュール１００の中央付近１１０の放熱面１００ａが十分に放熱部材１０１の冷却面へ押し付けられない。その結果、パワーモジュール１００の放熱面と放熱部材１０１の冷却面とが十分に密着していないことにより熱抵抗が大きくなり、十分に熱が逃げないのでパワーモジュール１００の中央付近１１０の放熱性の悪化を招く。また、ネジ固定部付近は応力が集中してパワーモジュール１００の樹脂部分に冷熱サイクルが加わった時に座屈（変形）してしまう懸念がある。
7 and 8 are comparative examples.
In the comparative example, when the heat radiating surface 100a of the power module 100 incorporating the power element is pressed against the cooling surface of the heat radiating member 101, two points (both ends) separated in the long side direction are fastened and fixed with screws 102. Then, as shown in FIG. 9, since the screws are fixed at two points away from each other, the axial force of the screw is applied only to the short side portion of the power module 100, and the heat dissipating surface 100 a near the center 110 of the power module 100 is formed. It cannot be sufficiently pressed against the cooling surface of the heat dissipation member 101. As a result, the heat radiating surface of the power module 100 and the cooling surface of the heat radiating member 101 are not sufficiently in contact with each other, so that the thermal resistance increases and heat does not escape sufficiently. Deteriorating. Further, there is a concern that stress concentrates near the screw fixing portion and buckles (deforms) when a thermal cycle is applied to the resin portion of the power module 100.
これに対し本実施形態においては、コイルやコンデンサを位置決め可能なホルダにパワーモジュールを押さえ付ける機能を追加している。つまり、パワーモジュール２０を上から押さえる別の構造部品であるホルダ３０を用いて、ホルダ３０に設けた押付梁部３５がパワーモジュール２０の表面に接しており、ホルダ３０のネジ固定部３１，３２を冷却面側へ締め付けることでパワーモジュール２０の全体を冷却面へ押し付けている。パワーモジュール２０の放熱面をケース１５側の冷却面へ均一に接触させることができることにより、パワーモジュール２０の放熱面と放熱部材の冷却面とを十分に密着できる。これにより、放熱経路での熱抵抗を小さくでき放熱性の向上が図られる。また、直接ではなく間接的にかつ面でパワーモジュール２０を押さえるためパワーモジュール２０の樹脂部分に冷熱サイクルが加わった時に座屈（変形）しにくくすることができる。 On the other hand, in the present embodiment, a function of pressing the power module to a holder capable of positioning a coil or a capacitor is added. That is, by using the holder 30 which is another structural component for pressing the power module 20 from above, the pressing beam portion 35 provided on the holder 30 is in contact with the surface of the power module 20, and the screw fixing portions 31 and 32 of the holder 30. The entire power module 20 is pressed against the cooling surface by tightening to the cooling surface side. Since the heat radiation surface of the power module 20 can be brought into uniform contact with the cooling surface on the case 15 side, the heat radiation surface of the power module 20 and the cooling surface of the heat radiation member can be sufficiently adhered to each other. Thereby, the thermal resistance in the heat dissipation path can be reduced, and the heat dissipation can be improved. Further, since the power module 20 is pressed directly and indirectly by the surface, it is possible to make it difficult to buckle (deform) when a thermal cycle is applied to the resin portion of the power module 20.
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）電動圧縮機１０の構成として、ケース１５内に配置された圧縮機構１１と、ケース１５内に配置されたモータ部１２と、ケース１５に固定された三相インバータ部１４と、を備える。三相インバータ部１４は、パワーモジュール２０と、ホルダ３０を有する。ホルダ３０は、複数のネジ固定部３１，３２と、ネジ固定部３１，３２の間に設けられた押付梁部３５と、を有し、ホルダ３０は、押付梁部３５でパワーモジュール２０をケース１５に押し付けるとともにパワーモジュール２０を位置決めする。よって、ホルダ３０によりパワーモジュール２０をケース１５の放熱面に押し付けることができ、パワーモジュール２０をケース１５に少ない部品で、かつ、ネジ力を分散して押さえ付けることにより均一化しつつ押さえることができる。つまり、特許文献１では、押圧支持する部材が少なくとも２つのケース部分で構成されており、構造が複雑なものとなっているが、本実施形態では１つのホルダ３０を用いてパワーモジュール２０をケース１５に少ない部品で均一化しつつ押さえることができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The configuration of the electric compressor 10 includes a compression mechanism 11 disposed in the case 15, a motor unit 12 disposed in the case 15, and a three-phase inverter unit 14 fixed to the case 15. . The three-phase inverter unit 14 includes a power module 20 and a holder 30. The holder 30 has a plurality of screw fixing portions 31 and 32 and a pressing beam portion 35 provided between the screw fixing portions 31 and 32. The holder 30 holds the power module 20 in the case with the pressing beam portion 35. 15 and the power module 20 is positioned. Therefore, the power module 20 can be pressed against the heat radiating surface of the case 15 by the holder 30, and the power module 20 can be pressed to the case 15 while being uniformed by using a small number of parts and dispersing and pressing the screw force. . That is, in Patent Document 1, the member to be pressed and supported is composed of at least two case parts, and the structure is complicated. In this embodiment, the power module 20 is attached to the case using one holder 30. It is possible to hold down with 15 parts evenly.
（２）ホルダ３０は円弧状をなしている。パワーモジュール２０は、円筒ケース１５の端に配置され、一対のネジ固定部３１，３２を結ぶ直線Ｌｃより外周に中心Ｏが位置している。ホルダ３０は、押付梁部３５のうちの直線Ｌｃから遠い部位（円弧部３５ａ）の強度が直線Ｌｃから近い部位（プレート部３５ｂ）の強度よりも大きくなっている。これによって、より均一なる押圧力を生じさせることができる。 (2) The holder 30 has an arc shape. The power module 20 is disposed at the end of the cylindrical case 15, and the center O is located on the outer periphery from a straight line Lc connecting the pair of screw fixing portions 31 and 32. In the holder 30, the strength of the portion (arc portion 35a) far from the straight line Lc in the pressing beam portion 35 is larger than the strength of the portion (plate portion 35b) near the straight line Lc. As a result, a more uniform pressing force can be generated.
（３）ホルダ３０は、パワーモジュール２０以外の三相インバータ部１４を構成する他の部品としてのコイル２１及びコンデンサ２２を位置決めしている。これにより、ホルダ３０を用いてコイル２１及びコンデンサ２２を位置決めすることができる。 (3) The holder 30 positions the coil 21 and the capacitor 22 as other parts constituting the three-phase inverter unit 14 other than the power module 20. As a result, the coil 21 and the capacitor 22 can be positioned using the holder 30.
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。
○ 圧縮機構は、スクロール形の圧縮機構以外の方式、例えばベーン形の圧縮機構でもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The compression mechanism may be a system other than the scroll type compression mechanism, for example, a vane type compression mechanism.
○ ホルダ３０はパワーモジュール２０を固定する固定部として２つのネジ固定部３１，３２を有する構成としたが、３つ以上のネジ固定部を有する構成としてもよい。
○ ホルダはパワーモジュール以外のインバータ部を構成する他の部品としてコイル２１及びコンデンサ２２を位置決めしたが、パワーモジュール以外のインバータ部を構成する他の部品としてコイル２１のみ、コンデンサ２２のみを位置決めしてもよい。
The holder 30 is configured to have two screw fixing portions 31 and 32 as fixing portions for fixing the power module 20, but may be configured to have three or more screw fixing portions.
○ The holder positioned the coil 21 and the capacitor 22 as other parts constituting the inverter unit other than the power module, but only the coil 21 and only the capacitor 22 were positioned as other parts constituting the inverter unit other than the power module. Also good.
○ ホルダ３０は他の部品（コイル、コンデンサ）を保持しない構成であってもよい。 The holder 30 may be configured not to hold other components (coils, capacitors).
１０…電動圧縮機、１１…圧縮機構、１２…モータ部、１４…三相インバータ部、１５…ケース、２０…パワーモジュール、２１…コイル、２２…コンデンサ、３０…ホルダ、３１…ネジ固定部、３２…ネジ固定部、３５…押付梁部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric compressor, 11 ... Compression mechanism, 12 ... Motor part, 14 ... Three-phase inverter part, 15 ... Case, 20 ... Power module, 21 ... Coil, 22 ... Capacitor, 30 ... Holder, 31 ... Screw fixing part, 32 ... Screw fixing part, 35 ... Pressing beam part.
Claims (3)
前記ケース内に配置されたモータ部と、
前記ケースに固定されたインバータ部と、
を備え、
前記インバータ部は、パワーモジュールと、ホルダを有し、
前記ホルダは、
複数の固定部と、
前記固定部の間に設けられた押付梁部と、
を有し、
前記ホルダは、前記押付梁部で前記パワーモジュールを前記ケースに押し付けるとともに前記パワーモジュールを位置決めすることを特徴とする電動圧縮機。 A compression mechanism disposed in the case;
A motor unit disposed in the case;
An inverter unit fixed to the case;
With
The inverter unit has a power module and a holder,
The holder is
A plurality of fixing parts;
A pressing beam provided between the fixed parts;
Have
The electric compressor is characterized in that the holder presses the power module against the case by the pressing beam portion and positions the power module.
前記パワーモジュールは、円筒ケースの端に配置され、一対の前記固定部を結ぶ直線より外周に中心が位置し、
前記ホルダは、前記押付梁部のうちの前記直線から遠い部位の強度が前記直線から近い部位の強度よりも大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。 The holder has an arc shape,
The power module is disposed at an end of the cylindrical case, and the center is positioned on the outer periphery from a straight line connecting the pair of the fixing portions,
2. The electric compressor according to claim 1, wherein the holder has a strength of a portion far from the straight line in the pressing beam portion larger than a strength of a portion near the straight line.
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