JP2021158820A - 車載用電動圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータ装置におけるノイズ低減部のコモンモードチョークコイルにおける第1の巻線及び第2の巻線を跨ぎつつコアを覆う環状の導電体と巻線との間の沿面距離を確保することができる車載用電動圧縮機を提供する。【解決手段】コモンモードチョークコイル34は、巻線70,71と銅箔81とを備え、銅箔81の一方の面には、ベースフィルム82を有し、銅箔81の他方の面には、カバーフィルム83を有し、銅箔81は、カバーフィルム83が設けられない第1端部E1と、カバーフィルム83が設けられないとともに第1端部E1に接合されて銅箔81の環状を形成する第2端部E2と、を備える。3層積層体80は、環状部P1と接合部P2とを備え、端部E1,E2は、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83により覆われている。【選択図】図6

Description

本発明は、車載用電動圧縮機に関するものである。
車載用電動圧縮機における電動モータを駆動するインバータ装置に用いられるコモンモードチョークコイルの構成として、環状の導電体で第1の巻線及び第2の巻線を跨ぎつつコアを覆う構造を採用することにより、漏れ磁束に伴い発生する電流を導電体において熱に変換する技術がある(例えば、特許文献1,2)。
特開2019−187228号公報 特開2019−180218号公報
ところで、第1の巻線及び第2の巻線を跨ぎつつコアを覆う環状の導電体での沿面距離を確保する必要がある。
本発明の目的は、インバータ装置におけるノイズ低減部のコモンモードチョークコイルにおける第1の巻線及び第2の巻線を跨ぎつつコアを覆う環状の導電体と巻線との間の沿面距離を確保することができる車載用電動圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決するための車載用電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータ装置と、を備え、前記インバータ装置は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力側に設けられるとともに前記インバータ回路に入力される前の前記直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減させるノイズ低減部と、を備え、前記ノイズ低減部は、コモンモードチョークコイルと、前記コモンモードチョークコイルと共にローパスフィルタ回路を構成する平滑コンデンサと、を備え、前記コモンモードチョークコイルは、環状のコアと、前記コアに巻回された第1の巻線と、前記コアに巻回されるとともに前記第1の巻線から離れつつ対向する第2の巻線と、前記第1の巻線及び前記第2の巻線を跨ぎつつ前記コアを覆う環状かつ薄膜状の可撓性を有する導電体と、を備え、前記導電体の一方の面には、前記導電体に貼り合わされた可撓性を有する第1絶縁層を有し、前記導電体の他方の面には、前記導電体に貼り合わされた可撓性を有する第2絶縁層を有し、前記導電体は、前記第2絶縁層が設けられない第1端部と、前記第2絶縁層が設けられないとともに前記第1端部に接合されて前記導電体の環状を形成する第2端部と、を備え、前記第1絶縁層と前記導電体と前記第2絶縁層との積層体は、前記コアを覆う環状部と、前記環状部から外側に突出するとともに前記第1端部と前記第2端部とが接合される接合部とを備え、前記積層体の端部は、前記導電体が前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層の少なくとも一方により覆われていることを要旨とする。
これによれば、第1絶縁層と導電体と第2絶縁層との積層体における端部は、導電体が第1絶縁層及び第2絶縁層の少なくとも一方により覆われているので、インバータ装置におけるノイズ低減部のコモンモードチョークコイルにおける第1の巻線及び第2の巻線を跨ぎつつコアを覆う環状の導電体と巻線との間の沿面距離を確保することができる。
また、車載用電動圧縮機において、前記積層体は、前記環状部と、前記接合部との間に、前記第2絶縁層同士が重なって前記環状部から前記接合部に向けて延びる重なり部を有するとよい。
また、車載用電動圧縮機において、前記積層体は、前記第1の巻線及び前記第2の巻線を露出させて放熱させるための貫通孔を有するとよい。
また、車載用電動圧縮機において、前記第1絶縁層と前記第2絶縁層のうちの外周側に位置する絶縁層は、前記導電体を前記絶縁層から露出させて放熱させるための開口部を有するとよい。
また、車載用電動圧縮機において、前記積層体は、前記第1絶縁層同士が重なるように折り返された折り曲げ部を有し、前記折り曲げ部は、前記第2絶縁層が設けられない前記導電体の露出面を有しているとよい。
また、車載用電動圧縮機において、前記導電体は、前記接合部と前記環状部との間に、前記接合部から前記環状部に向けて前記導電体の幅が狭くなるくびれ部を有するとよい。
また、車載用電動圧縮機において、前記積層体は、前記導電体の前記くびれ部に環状部を保持するためのネジ止め用貫通孔を有するとよい。
本発明によれば、インバータ装置におけるノイズ低減部のコモンモードチョークコイルにおける第1の巻線及び第2の巻線を跨ぎつつコアを覆う環状の導電体と巻線との間の沿面距離を確保することができる。
車載用電動圧縮機の概要を示す概要図。 駆動装置及び電動モータの回路図。 (a)は回路基板及びコモンモードチョークコイルの平面図、(b)は回路基板及びコモンモードチョークコイルの右側面図。 図3(a)のA−A線での断面図。 (a)はコモンモードチョークコイルの平面図、(b)はコモンモードチョークコイルの右側面図。 図5(a)のA−A線での断面図。 コモンモードチョークコイルの斜視図。 コモンモードチョークコイルの下面図(図6のB矢図)。 (a)は3層積層体の平面図、(b)は(a)のA−A線での断面図。 (a)は銅箔の平面図、(b)は銅箔の正面図。 (a)はカバーフィルムの平面図、(b)はカバーフィルムの正面図。 (a)はベースフィルムの平面図、(b)はベースフィルムの正面図。 (a)は作用を説明するためのコモンモードチョークコイルの平面図、(b)は(a)のA−A線での断面図。 (a)は第2の実施形態における3層積層体の平面図、(b)は(a)のA−A線での断面図。 第2の実施形態におけるコモンモードチョークコイルの断面図。 (a)は第3の実施形態における3層積層体の平面図、(b)は3層積層体の正面図。 第3の実施形態におけるコモンモードチョークコイルの断面図。 (a)は第4の実施形態における3層積層体の平面図、(b)は3層積層体の正面図。 第4の実施形態におけるコモンモードチョークコイルの断面図。 (a)は第5の実施形態における3層積層体の平面図、(b)は3層積層体の正面図。 比較例におけるコモンモードチョークコイルの断面図。 (a)は比較例における3層積層体の平面図、(b)は(a)のA−A線での断面図、(c)は比較例における3層積層体の下面図。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。本実施形態の車載用電動圧縮機は、流体としての冷媒を圧縮する圧縮部を備えており、車載用空調装置に用いられる。即ち、本実施形態における車載用電動圧縮機の圧縮対象の流体は冷媒である。
図1に示すように、車載用空調装置10は、車載用電動圧縮機11と、車載用電動圧縮機11に対して流体としての冷媒を供給する外部冷媒回路12とを備えている。外部冷媒回路12は、例えば熱交換器及び膨張弁等を有している。車載用空調装置10は、車載用電動圧縮機11によって冷媒が圧縮され、且つ、外部冷媒回路12によって冷媒の熱交換及び膨張が行われることによって、車内の冷暖房を行う。
車載用空調装置10は、当該車載用空調装置10の全体を制御する空調ECU13を備えている。空調ECU13は、車内温度やカーエアコンの設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、車載用電動圧縮機11に対してON/OFF指令等といった各種指令を送信する。
車載用電動圧縮機11は、外部冷媒回路12から冷媒が吸入される吸入口14aが形成されたハウジング14を備えている。
ハウジング14は、伝熱性を有する材料(例えばアルミニウム等の金属)で形成されている。ハウジング14は、車両のボディに接地されている。ハウジング14は、互いに組み付けられた吸入ハウジング15と吐出ハウジング16とを有している。吸入ハウジング15は、一方向に開口した有底筒状であり、板状の底壁部15aと、底壁部15aの周縁部から吐出ハウジング16に向けて起立した側壁部15bとを有している。底壁部15aは例えば略板状であり、側壁部15bは例えば略筒状である。吐出ハウジング16は、吸入ハウジング15の開口を塞いだ状態で吸入ハウジング15に組み付けられている。これにより、ハウジング14内には内部空間が形成されている。吸入口14aは、吸入ハウジング15の側壁部15bに形成されている。詳細には、吸入口14aは、吸入ハウジング15の側壁部15bのうち吐出ハウジング16よりも底壁部15a側に配置されている。ハウジング14には、冷媒が吐出される吐出口14bが形成されている。吐出口14bは、吐出ハウジング16、詳細には吐出ハウジング16における底壁部15aと対向する部位に形成されている。
車載用電動圧縮機11は、ハウジング14内に収容された回転軸17、圧縮部18及び電動モータ19を備えている。
回転軸17は、ハウジング14に対して回転可能な状態で支持されている。回転軸17は、その軸線方向が板状の底壁部15aの厚さ方向(換言すれば筒状の側壁部15bの軸線方向)と一致する状態で配置されている。回転軸17と圧縮部18とは連結されている。
圧縮部18は、ハウジング14内における吸入口14a(換言すれば底壁部15a)よりも吐出口14b側に配置されている。圧縮部18は、回転軸17が回転することによって、吸入口14aからハウジング14内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口14bから吐出させるものである。なお、圧縮部18の具体的な構成は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等任意である。
電動モータ19は、ハウジング14内における圧縮部18と底壁部15aとの間に配置されている。電動モータ19は、ハウジング14内にある回転軸17を回転させることにより、圧縮部18を駆動させるものである。電動モータ19は、例えば回転軸17に対して固定された円筒形状のロータ20と、ハウジング14に固定されたステータ21とを有する。ステータ21は、円筒形状のステータコア22と、ステータコア22に形成されたティースに捲回されたコイル23とを有している。ロータ20及びステータ21は、回転軸17の径方向に対向している。コイル23が通電されることによりロータ20及び回転軸17が回転し、圧縮部18による冷媒の圧縮が行われる。
図1に示すように、車載用電動圧縮機11は、電動モータ19を駆動させるものであって直流電力が入力される駆動装置24と、駆動装置24を収容する収容室S0を区画するカバー部材25とを備えている。
カバー部材25は、伝熱性を有する非磁性体の導電性材料(例えばアルミニウム等の金属)で構成されている。カバー部材25は、ハウジング14、詳細には吸入ハウジング15の底壁部15aに向けて開口した有底筒状である。カバー部材25は、開口端が底壁部15aに突き合せられた状態で、ボルト26によってハウジング14の底壁部15aに取り付けられている。カバー部材25の開口は、底壁部15aによって塞がれている。収容室S0は、カバー部材25と底壁部15aとによって形成されている。収容室S0は、ハウジング14外に配置されており、底壁部15aに対して電動モータ19とは反対側に配置されている。圧縮部18、電動モータ19及び駆動装置24は、回転軸17の軸線方向に配列されている。
カバー部材25にはコネクタ27が設けられており、駆動装置24はコネクタ27と電気的に接続されている。コネクタ27を介して、車両に搭載された車載用蓄電装置28から駆動装置24に直流電力が入力されるとともに、空調ECU13と駆動装置24とが電気的に接続されている。車載用蓄電装置28は、車両に搭載された直流電源であり、例えば二次電池やキャパシタ等である。
図1に示すように、収容室S0には回路基板29が配置されている。回路基板29は板状である。回路基板29は、底壁部15aに対して回転軸17の軸線方向に所定の間隔を隔てて対向配置されている。駆動装置24は、インバータ装置30と、コネクタ27とインバータ装置30とを電気的に接続するのに用いられる2本の接続ラインEL1,EL2と、を備えている。駆動装置24は回路基板29を用いて構成されている。
インバータ装置30は、電動モータ19を駆動するためのものである。インバータ装置30は、インバータ回路31(図2参照)と、ノイズ低減部32(図2参照)を備えている。インバータ回路31は、直流電力を交流電力に変換するためのものである。ノイズ低減部32は、インバータ回路31の入力側に設けられるとともにインバータ回路31に入力される前の直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減させるためのものである。
次に、電動モータ19及び駆動装置24の電気的構成について説明する。
図2に示すように、電動モータ19のコイル23は、例えばu相コイル23u、v相コイル23v及びw相コイル23wを有する三相構造となっている。各コイル23u〜23wは例えばY結線されている。インバータ回路31は、u相コイル23uに対応するu相スイッチング素子Qu1,Qu2と、v相コイル23vに対応するv相スイッチング素子Qv1,Qv2と、w相コイル23wに対応するw相スイッチング素子Qw1,Qw2と、を備えている。各スイッチング素子Qu1〜Qw2は例えばIGBT等のパワースイッチング素子である。なお、スイッチング素子Qu1〜Qw2は、還流ダイオード(ボディダイオード)Du1〜Dw2を有している。各u相スイッチング素子Qu1,Qu2は接続線を介して互いに直列に接続されており、その接続線はu相コイル23uに接続されている。そして、各u相スイッチング素子Qu1,Qu2の直列接続体は、両接続ラインEL1,EL2に電気的に接続されており、上記直列接続体には、車載用蓄電装置28からの直流電力が入力されている。なお、他のスイッチング素子Qv1,Qv2,Qw1,Qw2については、対応するコイルが異なる点を除いて、u相スイッチング素子Qu1,Qu2と同様の接続態様である。
駆動装置24は、各スイッチング素子Qu1〜Qw2のスイッチング動作を制御する制御部33を備えている。制御部33は、例えば、1つ以上の専用のハードウェア回路、及び/又は、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ(制御回路)によって実現することができる。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、例えば各種処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ即ちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
制御部33は、コネクタ27を介して空調ECU13と電気的に接続されており、空調ECU13からの指令に基づいて、各スイッチング素子Qu1〜Qw2を周期的にON/OFFさせる。詳細には、制御部33は、空調ECU13からの指令に基づいて、各スイッチング素子Qu1〜Qw2をパルス幅変調制御(PWM制御)する。より具体的には、制御部33は、キャリア信号(搬送波信号)と指令電圧値信号(比較対象信号)とを用いて、制御信号を生成する。そして、制御部33は、生成された制御信号を用いて各スイッチング素子Qu1〜Qw2のON/OFF制御を行うことにより直流電力を交流電力に変換する。
ノイズ低減部32は、回路基板29(図1参照)と、回路基板29に実装されるコモンモードチョークコイル34と、回路基板29に実装されるXコンデンサ35を備えている。平滑コンデンサとしてのXコンデンサ35は、コモンモードチョークコイル34と共にローパスフィルタ回路36を構成する。ローパスフィルタ回路36は、接続ラインEL1,EL2上に設けられている。ローパスフィルタ回路36は、回路的にはコネクタ27とインバータ回路31との間に設けられている。コモンモードチョークコイル34は、両接続ラインEL1,EL2上に設けられている。Xコンデンサ35は、コモンモードチョークコイル34に対して後段(インバータ回路31側)に設けられており、両接続ラインEL1,EL2に電気的に接続されている。コモンモードチョークコイル34とXコンデンサ35とによってLC共振回路が構成されている。即ち、本実施形態のローパスフィルタ回路36は、コモンモードチョークコイル34を含むLC共振回路である。
両Yコンデンサ37,38は、互いに直列に接続されている。詳細には、駆動装置24は、第1Yコンデンサ37の一端と第2Yコンデンサ38の一端とを接続するバイパスラインEL3を備えている。当該バイパスラインEL3は車両のボディに接地されている。また、両Yコンデンサ37,38の直列接続体が、コモンモードチョークコイル34とXコンデンサ35との間に設けられており、コモンモードチョークコイル34に電気的に接続されている。第1Yコンデンサ37の上記一端とは反対側の他端は、第1接続ラインEL1、詳細には第1接続ラインEL1のうちコモンモードチョークコイル34の第1の巻線とインバータ回路31とを接続する部分に接続されている。第2Yコンデンサ38における上記一端とは反対側の他端は、第2接続ラインEL2、詳細には第2接続ラインEL2のうちコモンモードチョークコイル34の第2の巻線とインバータ回路31とを接続する部分に接続されている。
車両には、車載用機器として例えばPCU(パワーコントロールユニット)39が、駆動装置24とは別に搭載されている。PCU39は、車載用蓄電装置28から供給される直流電力を用いて、車両に搭載されている走行用モータ等を駆動させる。即ち、本実施形態では、PCU39と駆動装置24とは、車載用蓄電装置28に対して並列に接続されており、車載用蓄電装置28は、PCU39と駆動装置24とで共用されている。PCU39は、例えば、昇圧スイッチング素子を有し且つ当該昇圧スイッチング素子を周期的にON/OFFさせることにより車載用蓄電装置28の直流電力を昇圧させる昇圧コンバータ40と、車載用蓄電装置28に並列に接続された電源用コンデンサ41とを備えている。また、図示は省略するが、PCU39は、昇圧コンバータ40によって昇圧された直流電力を、走行用モータが駆動可能な駆動電力に変換する走行用インバータを備えている。
次に、コモンモードチョークコイル34の構成について図3(a)、図3(b)、図4、図5(a)、図5(b)、図6、図7、図8、図9(a)、図9(b)、図10(a)、図10(b)、図11(a)、図11(b)、図12(a)、図12(b)、図13(a)、図13(b)を用いて説明する。
なお、図面において、3軸直交座標を規定しており、図1の回転軸17の軸線方向をZ方向とし、Z方向に直交する方向をX,Y方向としている。
図5(a)、図5(b)、図6に示すように、コモンモードチョークコイル34は、ケース50と、コア60と、第1の巻線70と、第2の巻線71と、環状の導電体としての銅箔81を有する帯板状の3層積層体80と、を備える。コア60を収容したケース50に巻線70,巻線71が巻回され、巻線70,71に対し3層積層体80が巻かれた状態で使用される。
図5(a)、図5(b)、図6に示すように、コア60は、ケース50の内部に収容される。コア60は、図6に示すように断面四角形状をなし、図5(a)に示すX−Y平面において全体として略長方形状の環状をなしている。
図5(a)、図5(b)、図6に示すように、ケース50は、環状をなし、樹脂製であり、電気絶縁性を有する。ケース50は、本体部51と、壁52とを備える。本体部51は、開口部51a(図7参照)を除いて、コア60の全てを覆っている。本体部51には、図5(a)、図5(b)、図6に示すように、巻線70,71が巻かれる。図7の開口部51aは、巻線70と巻線71との間に設けられ、開口部51aは巻線70と巻線71との間におけるコア60の一部を外方に露出させる。
壁52はコア60の内周面側において、巻線70と巻線71との間にZ方向に延びるように設けられる。壁52により巻線70と巻線71とが隔てられる。
図5(a)、図5(b)、図6に示すように、第1の巻線70は、ケース50の外面に巻回されている。第2の巻線71は、ケース50の外面に巻回されている。詳しくは、ケース50の本体部51は、第1直線部51bと第2直線部51cを備え、第1直線部51bと第2直線部51cとは、互いに平行となるよう直線に延びている。第1直線部51bに第1の巻線70の少なくとも一部が巻回される。第2直線部51cに第2の巻線71の少なくとも一部が巻回される。両巻線70,71の巻き方向は、互いに反対方向となっている。また、第1の巻線70と第2の巻線71は離れつつ対向している。
図4に示すように、3層積層体80は、銅箔81を挟んでベースフィルム82とカバーフィルム83とを積層したものであり、詳しくは、銅箔81の一方の面に接着剤84を介してベースフィルム82が接着されるとともに銅箔81の他方の面に接着剤85を介してカバーフィルム83が接着されている。第1の絶縁層としてのベースフィルム82はポリイミドよりなり、第2の絶縁層としてのカバーフィルム83はポリイミドよりなる。なお、ベースフィルム82と銅箔81との間は接着剤84がない状態で熱溶着等によって接着されていてもよい。帯状の3層積層体80は、X方向に延びている。
銅箔81は、環状かつ薄膜状の可撓性を有し、第1の巻線70及び第2の巻線71を跨ぎつつコア60を覆っている。
ベースフィルム82は、可撓性を有し、銅箔81の一方の面に接着されている。カバーフィルム83は、可撓性を有し、銅箔81の他方の面に接着されている。
銅箔81は、図9(a)の開口部83iで示されるようにカバーフィルム83が設けられない第1端部E1を備える。また、銅箔81は、図9(a)の開口部83jで示されるようにカバーフィルム83が設けられないとともに、第1端部E1に、はんだS3(図6参照)により接合されて銅箔81の環状(図6参照)を形成する第2端部E2を備える。
図6に示すように、ベースフィルム82と銅箔81とカバーフィルム83との3層積層体80における端部(図9(b)における左側の端部E1と右側の端部E2)は、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83により覆われている。このように、3層積層体80は、一般的なフレキシブルプリント基板と同様の構造となっている。つまり、3層積層体80はフレキシブルプリント基板ともいえる。
図6に示すように、3層積層体80は、環状部P1と、接合部P2と、重なり部P3を有する。環状部P1は、コア60を覆う。接合部P2は、環状部P1から外側に突出するとともに第1端部E1と第2端部E2とが接合される。具体的には、はんだS3により銅箔81の端部が接合される。重なり部P3は、環状部P1と接合部P2との間にカバーフィルム83同士が重なって環状部P1から接合部P2に向けて延びる。
図6、図8に示すように、3層積層体80は、第1の巻線70及び第2の巻線71を露出させて放熱させるための貫通孔90を有する。つまり、図10(a)に示すように銅箔81に長方形の貫通孔81dが形成され、図11(a)に示すようにカバーフィルム83に長方形の開口部83dが形成され、図12(a)に示すようにベースフィルム82に長方形の貫通孔82dが形成され、銅箔81の貫通孔81dとカバーフィルム83の開口部83dとベースフィルム82の貫通孔82dとが重なって、図6、図8の3層積層体80の長方形の貫通孔90が形成されている。
図6、図8に示すように、カバーフィルム83は、貫通孔90の周りに銅箔81を露出させて放熱させるための開口部100を有する。つまり、図11(a)に示すカバーフィルム83の長方形の開口部83dは図10(a)に示す銅箔81の貫通孔81dより大きく形成され、図6、図8の3層積層体80において貫通孔90の周りに銅箔81が露出する長方形の開口部100が形成されている。また、図12(a)に示すベースフィルム82の貫通孔82dは、図10(a)に示す銅箔81の貫通孔81dより小さく、図8に示す3層積層体80において銅箔の貫通孔81dより内周側にベースフィルム82が突出している。これにより、露出した銅箔81と巻線70,71との絶縁をより確保している。
図9(a)に示す3層積層体80において、放熱用の貫通孔90、貫通孔90より大きな放熱用の開口部(銅箔の露出部)100、一対のはんだ付け用の開口部(銅箔の露出部)83e,83f、一対のはんだ付け用の開口部(銅箔の露出部)83g,83h、及び、両端部E1,E2の一対のはんだ付け用の開口部(銅箔の露出部)83i,83jが形成されている。
3層積層体80は、図9(a)に示すように、X方向に延びる折り返しラインLw1で折り返されることにより構成されている。
折り返す前の3層積層体80における銅箔81は、図10(a)、図10(b)に示す構成となっている。また、ベースフィルム82は、図12(a)、図12(b)に示す構成となっている。カバーフィルム83は、図11(a)、図11(b)に示す構成となっている。
図10(a)、図10(b)において、銅箔81は、3枚の銅箔81a,81b,81cよりなる。銅箔81aは、X方向に延びる帯状をなしている。銅箔81aの一端部において銅箔81bがY方向に離間して配置されているとともに、銅箔81aの他端部において銅箔81cがY方向に離間して配置されている。銅箔81aには長方形の貫通孔81dが形成されている。図9(a)の折り返しラインLw1は、図10(a)における銅箔81aと銅箔81b,81cとの間を通ることになる。
図12(a)、図12(b)において、ベースフィルム82は、第1矩形部82aと第2矩形部82bと第3矩形部82cよりなる。第1矩形部82aはX方向に延びている。第1矩形部82aにおける長辺の左端の一方の側には第2矩形部82bが連続して形成されているとともに長辺の右端の一方の辺側には第3矩形部82cが連続して形成されている。第1矩形部82aには長方形の貫通孔82dが形成されている。図9(a)の折り返しラインLw1は、図12(a)における第1矩形部82aと第2矩形部82bとの境界、及び、第1矩形部82aと第3矩形部82cとの境界を通ることになる。
図11(a)、図11(b)において、カバーフィルム83は、第1矩形部83aと第2矩形部83bと第3矩形部83cよりなる。第1矩形部83aは、X方向に延びている。第1矩形部83aにおける長辺の左端の一方の辺側には第2矩形部83bが連続して形成されているとともに長辺の右端の一方の辺側には第3矩形部83cが連続して形成されている。第1矩形部83aの中央寄りの部位には長方形の開口部83dが形成されている。第1矩形部83aの左端部には長方形の開口部83eが形成されている。第2矩形部83bの右端部には長方形の開口部83fが形成されている。第1矩形部83aの右端部には長方形の開口部83gが形成されている。第3矩形部83cの左端部には長方形の開口部83hが形成されている。第2矩形部83bの左端部には長方形の開口部83iが形成されている。第3矩形部83cの右端部には長方形の開口部83jが形成されている。図9(a)の折り返しラインLw1は、図11(a)における第1矩形部83aと第2矩形部83bとの境界、及び、第1矩形部83aと第3矩形部83cとの境界を通ることになる。
図11(a)に示す開口部83eにより露出した銅箔81aと、開口部83fにより露出した銅箔81bとが、金めっき層Lp1,Lp2(図9参照)を介して、はんだS1(図6参照)により接合される。また、図11(a)に示す開口部83gにより露出した銅箔81aと、開口部83hにより露出した銅箔81cとが、金めっき層Lp3,Lp4(図9参照)を介して、はんだS2(図6参照)により接合される。
図11(a)に示す開口部83iにより露出した銅箔81bと、開口部83jにより露出した銅箔81cとが、金めっき層Lp5,Lp6(図9参照)を介して、はんだS3(図6参照)により接合される。
銅箔81における、はんだ付け領域の表面に金めっき層Lp1〜Lp6を設けることにより、はんだ付けが容易となる。
図6、図9(a)に示すように、3層積層体80は、ベースフィルム82同士が重なるように折り返された折り曲げ部P5を有し、折り曲げ部P5は、開口部83e,83f,83g,83hによりカバーフィルム83が設けられない銅箔81の露出面を有している。
また、図9(a)、図9(b)に示すように、銅箔81における放熱部であるカバーフィルム83の開口部100(銅箔の露出部)には金めっき層Lp7が形成されている。この金めっき層Lp7により銅箔81におけるカバーフィルム83の開口部(銅箔の露出部)の腐食が防止される。
図6に示すように、環状の銅箔81は、第1の巻線70及び第2の巻線71を跨ぎつつコア60及びケース50を覆っている。銅箔81は、第1の巻線70と第2の巻線71の間において対向する部位同士が離れている。
図3(a)、図3(b)、図4に示すように、コア60の一部に巻回される第1の巻線70は、両端部70eが回路基板29の貫通孔(スルーホール)90を通して回路基板29から突出した状態で回路基板29に、はんだ付けされている。コア60の他部に巻回される第2の巻線71は、第1の巻線70から離れつつ対向しており、両端部71eが回路基板29の貫通孔(スルーホール)91を通して回路基板29から突出した状態で回路基板29に、はんだ付けされている。巻線70,71の端部70e,71eは、それぞれ、はんだ付けにより回路基板29に形成された導体パターンと電気的に接続される。
図5(a)に示すように、四角形状(ロの字状)をなすケース50における一方の短辺部及び他方の短辺部は、3層積層体80の銅箔81に覆われない露出部となっている。
図4に示すように、3層積層体80における吸入ハウジング15の底壁部15aとの対向面には放熱部材(放熱グリス、放熱シート等)130が配置されている。これにより、巻線70,71及び銅箔81は、吸入ハウジング15ひいてはハウジング14に熱的に結合している。
製造の際には次のようにする。
図9(a)、図9(b)に示すように、3層積層体80を用意する。そして、図9(a)に示すように、3層積層体80を破線で示した折り返しラインLw1で折り返す。さらに、図6に示すように、カバーフィルム83の開口部83e(図11(a)参照)により露出した銅箔81と、開口部83f(図11(a)参照)により露出した銅箔81とを、はんだS1で接合する。また、カバーフィルム83の開口部83g(図11(a)参照)により露出した銅箔81と、開口部83h(図11(a)参照)により露出した銅箔81とを、はんだS2で接合する。また、カバーフィルム83の開口部83i(図11(a)参照)により露出した銅箔81と、開口部83j(図11(a)参照)により露出した銅箔81とを、はんだS3で接合する。はんだ付けする前において、開口部83d,83e,83f,83g,83h,83i,83jにより露出した銅箔81の表面には金めっき層Lp1〜Lp7を形成しておく。
図5(a)、図5(b)、図6に示すように、ケース50内にコア60を収納するとともに第1の巻線70及び第2の巻線71を巻回したものに対し、ベースフィルム82と銅箔81とカバーフィルム83との3層積層体80を巻き付けるときにおける銅箔81の一端と他端を、はんだ付けする際に、巻線70,71の外側に、3層積層体80を巻いた状態で、はんだ付けを行っても、銅箔81の一端と他端を、はんだ付けした後に、巻線70,71の外周側に、3層積層体80を配置してもよい。
図21、図22(a)、図22(b)、図22(c)は比較例である。
図22(a)、図22(b)、図22(c)に示すように、3層積層体200として、銅箔202に対し両面のベースフィルム201及びカバーフィルム203に自由に開口部を形成して、カバーフィルム203及びベースフィルム201の両側に銅箔202を露出させた図21に示すような構造を製造制約から作ることができない。つまり、ベースフィルム201上に銅箔202を接着してその上にカバーフィルム203を接着した後に、カバーフィルム203に所望の開口部をエッチングするだけとなる。このように、カバーフィルム203には所望の形状に開口部を形成することができるが、ベースフィルム201には所望の形状に開口部を形成できずに、銅箔202に対する片面開口となり、両面開口構造とすることができない。
次に、作用について説明する。
まず、図13(a)、図13(b)を用いてノーマルモード(ディファレンシャルモード)について説明する。
図13(a)に示すように、第1の巻線70及び第2の巻線71の通電により電流i1,i2が流れる。これに伴いコア60に磁束φ1,φ2が発生するとともに漏れ磁束φ3,φ4が発生する。ここで、図13(b)に示すように、発生する漏れ磁束φ3,φ4に抗う方向に磁束を発生させるべく銅箔81の内部において誘導電流i10が周方向に流れる。
このようにして、銅箔81において、第1の巻線70及び第2の巻線71の通電に伴い発生する漏れ磁束に抗う方向に磁束を発生させるべく誘導電流(渦電流)i10が内部において周方向に流れる。誘導電流が周方向に流れるとは、コア60を周回するように流れることである。
コモンモードにおいては、第1の巻線70及び第2の巻線71の通電により同じ方向に電流が流れる。これに伴いコア60に同じ向きの磁束が発生する。このようにして、コモンモード電流通電時は、コア60内部に磁束が発生し漏れ磁束はほとんど発生しないため、コモンインピーダンスは保持できる。
帯状かつ無端状をなす銅箔81において、漏れ磁束に抗う方向に磁束を発生させようとして内部に電流が流れ、電力を消費して発熱する。
また、3層積層体80における端部E1,E2は、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83により覆われており、環状の銅箔81と巻線70,71との間の沿面距離を確保することができる。
このようにして、コモンモードチョークコイル34を環状の導電体である銅箔81で巻くことにより誘導電流が流れ、電力消費することで共振ピークを抑制することができる。特に、可撓性を有する3層積層体80を用いることにより、絶縁性、搭載性に優れる。つまり、銅箔81を、ポリイミドよりなるフィルム82,83で挟むことにより、銅箔81を絶縁することができ、絶縁性を確保できるとともに柔軟性、屈曲性に優れることにより搭載性に優れる。
巻線70,71で発生した熱Q1は、図4に示すように、巻線70,71が底壁部15aに熱的に接合されているので、巻線70,71において発生する熱が放熱部材130を介して底壁部15aに逃がされる。よって、放熱面への放熱性に優れたものとなる。
また、銅箔81に発生する熱Q2は、図4に示すように、銅箔81が底壁部15aに熱的に接合されているので、放熱部材130を介して底壁部15aに逃がされる。よって、放熱面への放熱性に優れたものとなる。即ち、3層積層体80の銅箔81を開口し、放熱部材130を介してアルミ製底壁部15aに直接放熱することで放熱性が向上する。
図21、図22(a)、図22(b)、図22(c)を用いて説明したように3層積層体80は製造制約により銅箔81の開口はカバーフィルム側(片面)のみ形成が可能であり、両面開口はできない。本実施形態では、片面開口で形状工夫することにより、両面開口と同等機能を実現することができる。
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)車載用電動圧縮機11の構成として、流体としての冷媒を圧縮する圧縮部18と、圧縮部18を駆動する電動モータ19と、電動モータ19を駆動するインバータ装置30と、を備える。インバータ装置30は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路31と、インバータ回路31の入力側に設けられるとともにインバータ回路31に入力される前の直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減させるノイズ低減部32と、を備える。ノイズ低減部32は、コモンモードチョークコイル34と、コモンモードチョークコイル34と共にローパスフィルタ回路を構成する平滑コンデンサとしてのXコンデンサ35と、を備える。コモンモードチョークコイル34は、環状のコア60と、コア60に巻回された第1の巻線70と、コア60に巻回されるとともに第1の巻線70から離れつつ対向する第2の巻線71と、第1の巻線70及び第2の巻線71を跨ぎつつコア60を覆う環状かつ薄膜状の可撓性を有する導電体としての銅箔81と、を備える。銅箔81の一方の面には、銅箔81に貼り合わされた可撓性を有する第1絶縁層としてのベースフィルム82を有し、銅箔81の他方の面には、銅箔81に貼り合わされた可撓性を有する第2絶縁層としてのカバーフィルム83を有する。銅箔81は、カバーフィルム83が設けられない第1端部E1と、カバーフィルム83が設けられないとともに第1端部E1に接合されて銅箔81の環状を形成する第2端部E2と、を備える。ベースフィルム82と銅箔81とカバーフィルム83との積層体としての3層積層体80は、コア60を覆う環状部P1と、環状部P1から外側に突出するとともに第1端部E1と第2端部E2とが接合される接合部P2とを備える。3層積層体80の端部E1,E2は、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83により覆われている。
よって、インバータ装置30におけるノイズ低減部32のコモンモードチョークコイル34における第1の巻線70及び第2の巻線71を跨ぎつつコア60を覆う環状の銅箔81と巻線70,71との間の沿面距離を確保することができる。
また、ベースフィルム82と銅箔81とカバーフィルム83との3層積層体80における銅箔81の一端と他端を、はんだ付けする際に、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83により覆われているので、はんだボールが付きにくい。
また、巻線70,71の周りに銅箔81を巻いた状態から銅箔81の両端を、はんだ付けして銅箔81を環状に形成する際に、巻線70,71と、はんだ付け箇所とが離間しており、はんだ付けの際の熱による巻線70,71への影響を与えにくくすることができる。
(2)3層積層体80は、環状部P1と、接合部P2との間に、カバーフィルム83同士が重なって環状部P1から接合部P2に向けて延びる重なり部P3を有するので、第1端部E1と第2端部E2の接合部P2と巻線70,71との沿面距離を確保する上で好ましい。
(3)3層積層体80は、第1の巻線70及び第2の巻線71を露出させて放熱させるための貫通孔90を有する。よって、巻線70,71の放熱性に優れる。
(4)ベースフィルム82とカバーフィルム83のうちの外周側に位置する絶縁層としてのカバーフィルム83は、銅箔81を絶縁層としてのカバーフィルム83から露出させて放熱させるための開口部100を有する。よって、銅箔81の放熱性に優れる。
(5)3層積層体80は、ベースフィルム82同士が重なるように折り返された折り曲げ部P5を有し、折り曲げ部P5は、開口部83e,83f,83g,83hによりカバーフィルム83が設けられない銅箔81の露出面を有している。つまり、折り返し構造と、図6での、はんだS1,S2による接合構造とを採用しており、実用的である。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図9では3層積層体80を折り返しラインLw1で折り返した後に図6に示したように、はんだS1,S2で接合するとともに両端を、はんだS3で接合して銅箔81を環状にした。これに対し本実施形態では、図14(a)、図14(b)に示すように、3層積層体140は、ベースフィルム142と銅箔141とカバーフィルム143が積層され、放熱用の貫通孔145、貫通孔145よりも大きな放熱用の開口部(銅箔の露出部)146、及び、一対のはんだ付け用の開口部(銅箔の露出部)147,148が形成されている。そして、折り返しラインLw2で外側に折り返した後に、図15に示したように、はんだS10で接合して銅箔141を環状にする。貫通孔145を通して巻線70,71からの熱Q1が放熱部材131を介して底壁部15aに放熱される。また、開口部146から露出する銅箔141からの熱Q2が放熱部材131を介して底壁部15aに放熱される。
このようにして、第1の実施形態では折り返した時に両端の、はんだ付け箇所を一致させる必要があったが、第2の実施形態では、これを回避できる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図6、図9に代わり、本実施形態では、図16(a)、図16(b)に示すように、3層積層体150は、ベースフィルム152と銅箔151とカバーフィルム153が積層され、放熱用の貫通孔155の内部に銅箔の矩形部151a,151bがY方向から露出している。また、3層積層体150に、一対のはんだ付け用の開口部(銅箔の露出部)156,157が形成されている。そして、銅箔の矩形部151aの根元部分の折り返しラインLw3、及び、銅箔の矩形部151bの根元部分の折り返しラインLw4で折り返した後に、図17に示したように、はんだS20で接合して銅箔151を環状にする。貫通孔155を通して巻線70,71からの熱Q1が放熱部材132を介して底壁部15aに放熱される。また、銅箔の矩形部151a,151bからの熱Q2が底壁部15aに放熱される。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図6、図9に代わり、本実施形態では、図18(a)、図18(b)に示すように、3層積層体160は、ベースフィルム162と銅箔161とカバーフィルム163が積層され、放熱用の貫通孔165、及び、一対のはんだ付け用の開口部166,167が形成されている。また、3層積層体160における開口部166よりも端部側に放熱用の開口部(銅箔の露出部)168を設けている。そして、図19に示したように、一対のはんだ付け用の開口部166,167において、はんだS30を介して接合して銅箔161を環状にする。貫通孔165を通して巻線70,71からの熱Q1が放熱部材133を介して底壁部15aに放熱される。また、開口部168から露出する銅箔141からの熱Q2が放熱部材134を介して放熱される。
(第5の実施形態)
次に、第6の実施形態を、第5の実施形態との相違点を中心に説明する。
図18(a)、図18(b)に代わり、本実施形態では図20(a)、図20(b)に示す構成としている。
ベースフィルム162と銅箔161とカバーフィルム163との3層積層体160において、はんだ付けの際に、3層積層体160の一端と他端を重ねた状態から、一対のヒータ間に挟んで加熱する。銅箔161は、接合部P10(図19参照)と、巻線70,71に巻かれる環状部P11(図19参照)との間に、接合時の熱の逃げを抑制するための、くびれ部170を有している。即ち、銅箔161は、接合部P10と環状部P11との間に、接合部P10から環状部P11に向けて銅箔161の幅が狭くなるくびれ部170を有する。よって、はんだ付け箇所を加熱するときにおける熱が、はんだ付け箇所から環状部P11へ逃げにくくなり、はんだ付けの信頼性が向上する。
また、ベースフィルム162と銅箔161とカバーフィルム163との3層積層体160は、銅箔161のくびれ部170に、環状部P11を保持するためのネジ止め用貫通孔171を有している。詳しくは、貫通孔171にネジが通り、ネジはハウジングの底壁部15aに螺入されることにより環状部P11が保持される。貫通孔171は、はんだ付けによる端部同士の接合時の固定用として用いてもよい。また、図20(a)においては、銅箔161における接合部P10よりも外周側にも、くびれ部172及びネジ止め用貫通孔173が形成されている。
なお、くびれ部170とは無関係にネジ止め用貫通孔を設けてもよい。
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。
〇ベースフィルム82と銅箔81とカバーフィルム83との3層積層体80における端部は、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83により覆われていたが、ベースフィルム82により覆われていてもカバーフィルム83により覆われていてもよい。要は、3層積層体80における端部は、銅箔81がベースフィルム82及びカバーフィルム83の少なくとも一方により覆われていればよい。
〇3層積層体の構成として、導電体は、銅箔以外の他の材料を用いてもよく、要は、電気伝導性を有するとともに可撓性を有すればよい。
〇3層積層体の構成として、第1絶縁層及び第2絶縁層は、ポリイミド以外の材料でもよく、要は、絶縁性を有するとともに可撓性を有すればよい。
11…車載用電動圧縮機、18…圧縮部、19…電動モータ、30…インバータ装置、31…インバータ回路、32…ノイズ低減部、34…コモンモードチョークコイル、35…Xコンデンサ、36…ローパスフィルタ回路、60…コア、70…第1の巻線、71…第2の巻線、80…3層積層体、81…銅箔、82…ベースフィルム、83…カバーフィルム、90…貫通孔、100…開口部、170…くびれ部、171…ネジ止め用貫通孔、E1…第1端部、E2…第1端部、P1…環状部、P2…接合部、P3…重なり部、P5…折り曲げ部、P10…接合部、P11…環状部。

Claims (7)

  1. 流体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動するインバータ装置と、を備え、
    前記インバータ装置は、
    直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
    前記インバータ回路の入力側に設けられるとともに前記インバータ回路に入力される前の前記直流電力に含まれるコモンモードノイズ及びノーマルモードノイズを低減させるノイズ低減部と、を備え、
    前記ノイズ低減部は、
    コモンモードチョークコイルと、
    前記コモンモードチョークコイルと共にローパスフィルタ回路を構成する平滑コンデンサと、を備え、
    前記コモンモードチョークコイルは、
    環状のコアと、
    前記コアに巻回された第1の巻線と、
    前記コアに巻回されるとともに前記第1の巻線から離れつつ対向する第2の巻線と、
    前記第1の巻線及び前記第2の巻線を跨ぎつつ前記コアを覆う環状かつ薄膜状の可撓性を有する導電体と、を備え、
    前記導電体の一方の面には、前記導電体に貼り合わされた可撓性を有する第1絶縁層を有し、前記導電体の他方の面には、前記導電体に貼り合わされた可撓性を有する第2絶縁層を有し、
    前記導電体は、前記第2絶縁層が設けられない第1端部と、
    前記第2絶縁層が設けられないとともに前記第1端部に接合されて前記導電体の環状を形成する第2端部と、を備え、
    前記第1絶縁層と前記導電体と前記第2絶縁層との積層体は、前記コアを覆う環状部と、前記環状部から外側に突出するとともに前記第1端部と前記第2端部とが接合される接合部とを備え、
    前記積層体の端部は、前記導電体が前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層の少なくとも一方により覆われていることを特徴とする車載用電動圧縮機。
  2. 前記積層体は、前記環状部と、前記接合部との間に、前記第2絶縁層同士が重なって前記環状部から前記接合部に向けて延びる重なり部を有することを特徴とする請求項1に記載の車載用電動圧縮機。
  3. 前記積層体は、前記第1の巻線及び前記第2の巻線を露出させて放熱させるための貫通孔を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の車載用電動圧縮機。
  4. 前記第1絶縁層と前記第2絶縁層のうちの外周側に位置する絶縁層は、前記導電体を前記絶縁層から露出させて放熱させるための開口部を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車載用電動圧縮機。
  5. 前記積層体は、前記第1絶縁層同士が重なるように折り返された折り曲げ部を有し、前記折り曲げ部は、前記第2絶縁層が設けられない前記導電体の露出面を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の車載用電動圧縮機。
  6. 前記導電体は、前記接合部と前記環状部との間に、前記接合部から前記環状部に向けて前記導電体の幅が狭くなるくびれ部を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の車載用電動圧縮機。
  7. 前記積層体は、前記導電体の前記くびれ部に環状部を保持するためのネジ止め用貫通孔を有することを特徴とする請求項6に記載の車載用電動圧縮機。
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