JP3786356B2 - 車両用インバータ一体型電動コンプレッサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用インバータ一体型電動コンプレッサに関し、特にそのインバータ一部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アイドルストップ時の空調維持などのために、コンプレッサ部を電動駆動する電動コンプレッサを用いた車両用冷凍サイクル装置が知られている。また、電動コンプレッサのモータ部を低圧冷媒ガスにより冷却することも公知となっている。
【０００３】
更に、直流電源で交流電動機を駆動するインバータ部をこの電動コンプレッサに搭載した車両用インバータ一体型電動コンプレッサが提案されている。この従来の車両用インバータ一体型電動コンプレッサは、モータ部とコンプレッサ部とを軸方向に一体化し、モータ部のコンプレッサ部と反対側の端面に、インバータ部を固定する構成を採用している。このインバータ部は、直流電力を三相交流電力に変換してモータ部へ給電する三相インバータモジュール、この三相インバータモジュールの直流電流脈動を低減する平滑コンデンサ、三相インバータモジュールのスイッチング素子を断続制御するためのコントローラＩＣや電源ＩＣ等を搭載するプリント基板、三相インバータ回路ＩＣの底面に固定されたヒートシンクなどを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用インバータ一体型電動コンプレッサは、コンプレッサ部に対してモータ部及びインバータ部が軸方向に配列される構造を有するため、従来のベルト駆動のコンプレッサに対して軸方向長が格段に長くなり、単に従来のベルト駆動のコンプレッサを置換することができず、エンジンルーム内の各機器の位置取りすなわちスペース配分の大幅変更を要し、工程増加、コストアップとなる場合が多いという問題があった。
【０００５】
また、エンジンルーム容積は年々、縮小傾向にあり、この車両用インバータ一体型電動コンプレッサも小型、軽量化を特に要求されている。
【０００６】
更に、インバータ部の特に三相インバータモジュールは良好な冷却を必要とするものの、モータ部に軸方向に隣接するインバータ部の冷却は簡単ではなかった。すなわち、従来、モータ部は、ロータ固定の冷却ファンから吹き出されるで冷却風により空冷されたり、あるいは、導入される低温の低圧冷媒ガスにより冷却されたりするが、冷却ファンからの吹き出し冷却風や低圧冷媒ガスを軸方向に分流したり、曲げたりしてインバータ部に導入することは簡単ではなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、インバータ部冷却構造の複雑化を抑止しつつインバータ部の良好な冷却を実現するとともに、従来より大幅に軸長短縮による車両搭載性も改善可能な車両用インバータ一体型電動コンプレッサを提供することをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の車両用インバータ一体型電動コンプレッサは、冷凍サイクル装置の一部をなすコンプレッサ部と、前記コンプレッサ部と一体に結合されて前記コンプレッサ部を駆動するモータ部と、前記コンプレッサ部および前記モータ部を格納するハウジングと、所定個数の電力スイッチング素子を有して前記直流電力を三相交流電力に変換して前記モータ部へ給電するインバータ回路部とを備え、前記モータ部が、低圧冷媒ガスにより冷却される車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
前記各電力スイッチング素子が、電極端子が突出する側面と、前記ハウジングのモータ部囲包部分の周壁外周面に直接密着される底面とを有するデスクリートトランジスタにより別々に構成されていることを特徴としている。
【０００９】
なお、上記でいうデスクリートトランジスタとは、一個のＩＧＢＴ又は一個のＭＯＳＴ又はそれらとフライホイルダイオードのペアが設けられた半導体チップを樹脂被覆して板状に形成された単一のパワートランジスタ素子を意味する。また、デスクリートトランジスタが周壁外周面に直接密着されるとは、樹脂シートや熱伝導グリスを介して接着する場合を含むものとする。
【００１０】
本発明によれば、インバータ部冷却構造の複雑化を抑止しつつインバータ部の良好な冷却を実現するとともに、従来より大幅に軸長短縮による車両搭載性も改善可能な車両用インバータ一体型電動コンプレッサを実現することができる。以下、本発明の特徴を更に詳細に提供する。
【００１１】
すなわち、この発明によれば、インバータ部がモータ部の周壁外周面に固定されるので、車両用インバータ一体型電動コンプレッサの軸長を上記従来より大幅に縮小することができる。
【００１２】
また、モータ部の周壁はモータ部内部を流れる低圧冷媒ガスにより良好に冷却されるので、周壁を単に空冷される場合に比較してモータ部の周壁をインバータ部のヒートシンクとして用いるに十分なレベルまで低温化することができる。更に、この周壁良好冷却効果を利用して、インバータ部の電力スイッチング素子をモータ部の周壁に直付けするので、従来必須であったインバータ部の電力スイッチング素子のためのヒートシンクを省略することができ、また、電力スイッチング素子と低温熱源としての周壁との間の伝熱抵抗を改善して電力スイッチング素子の放熱効果を向上することができる。更に、モータ部の周壁の熱容量は非常に大きく、インバータ部の電力スイッチング素子の短時間熱発生許容度（短時間定格）を大幅に改善することができる）。また更に、従来のパワースイッチング素子において必須であったヒートシンクを省略できた分だけ、このインバータ部の径方向高さを縮小することができ、この車両用インバータ一体型電動コンプレッサの車両搭載性を更に向上することができる。
【００１３】
更にその上、この発明では、三相インバータ回路の各アームを構成する電力スイッチング素子をそれぞれ別々にパッケージングされたデスクリートトランジスタをそれぞれ別々に周壁外周面に密着している。これにより、三相インバータ回路が内蔵される従来の三相インバータモジュールを周壁外周面に密着する場合に比較して、インバータ部に接する周壁外周面部分（台座部とも呼ぶ）の構造を熱的及び強度的に改善することができる。つまり、従来の三相インバータモジュールは、この発明のデスクリートトランジスタよりも大きな周壁密着面積を必要とするが、周壁外周面は本質的に円筒面であるので、この三相インバータモジュールを搭載する周壁外周面の台座部の高さなわち周壁厚さを大きくする必要があり、周壁内周面からの伝熱抵抗が大きくなってしまう。これに対して、この発明では、個々のデスクリートトランジスタを搭載する台座は小さく作ることができるので、この台座の高さすなわち周壁厚さを縮小することができ、上記伝熱抵抗を低減することができ、インバータ部の電力スイッチング素子の冷却性が改善される。なお、この作用効果は、詳しい説明が必要であるので、実施例により具体的に説明するものとする。
またこの発明では、ハウジングの周壁外周面は、デスクリートトランジスタの平坦な底面が密着固定される平坦な台座面をもつ台座部を有し、異なる相の前記デスクリートトランジスタは、軸方向に隣接して配置され、同一相の一対の前記デスクリートトランジスタは、電極端子が周方向に向き合う姿勢で周方向に隣接して配置され、互いに対向する前記同一相の一対のデスクリートトランジスタの間に、前記同一相の一対のデスクリートトランジスタの電極端子が突出する配線領域を有する。これにより、各デスクリートトランジスタを接続して三相インバータ回路を構成する配線部分を高密度に構成することができ、配線長も短縮することもできる。
更にこの発明では、前記配線領域に径方向に面する前記ハウジングの前記周壁は、前記台座部よりも前記台座面と直角方向外側に突出している。これにより、デスクリートトランジスタの配置の邪魔をしたり、インバータ部の高さを増大することなく、この配線領域に隣接する周壁厚さを増加することができ、ハウジングの機械的強度を向上することができる。なお、この態様は、台座部の厚さ増大を抑止しつつデスクリートトランジスタ搭載に必要な面積の平坦な台座面を形成するために、周壁外周面の一部を薄肉化し、かつ、この薄肉化部分に隣接して上記配線領域を配置する場合に、この薄肉化部分の機械的強度低下を良好に補償することができるため、特に好適である。
【００１４】
好適態様１において、前記ハウジングの前記周壁外周面は、前記デスクリートトランジスタの平坦な底面が密着固定される平坦な台座面をもつ台座部を有し、前記デスクリートトランジスタは、前記台座面のうちで前記デスクリートトランジスタに当接する領域内でかつ前記ハウジングの周壁が厚くなっている部分に周方向へ偏在して前記台座面と直角に前記周壁に形成された螺子孔に締結されている。
【００１５】
すなわち、この態様では、各デスクリートトランジスタを搭載する台座部の部分のうち肉厚が大きい周方向一方側に偏在して各デスクリートトランジスタをハウジングの周壁に締結するので、台座部の大型化、重量および伝熱抵抗の増大を防止しつつ、デスクリートトランジスタの台座部への締結が可能となる。
【００１６】
好適な態様２において、前記デスクリートトランジスタの各電極端子は、前記台座面のうちで前記ハウジングの周壁が薄くなっている向きに周方向へ突出している。これにより、周壁外周面からの電極端子の浮き上がり高さを低減することができ、インバータ部の径方向へのふくらみを縮小してインバータ一体型電動コンプレッサの体格縮小を実現することができる。また、各デスクリートトランジスタの電極端子の接合位置を同一平面化しやすくなる。
【００１７】
好適な態様３において、前記各デスクリートトランジスタは、同一平面をなす前記台座面に密着固定されている。これにより、各デスクリートトランジスタの電極端子の接合位置を同一平面化しやすくなり、配線接続作業の作業性を向上することができ、自動化も容易となる。
【００１８】
好適な態様４において、異なる相の前記デスクリートトランジスタは、軸方向に隣接して配置され、同一相の一対の前記デスクリートトランジスタは、電極端子が周方向に向き合う姿勢で周方向に隣接して配置され、互いに対向する前記同一相の一対のデスクリートトランジスタの間に、前記同一相の一対のデスクリートトランジスタの電極端子が突出する配線領域を有する。
【００１９】
これにより、各デスクリートトランジスタを接続して三相インバータ回路を構成する配線部分を高密度に構成することができ、配線長も短縮することもできる。
【００２０】
好適な態様５において、前記配線領域に径方向に面する前記ハウジングの前記周壁は、前記台座部よりも前記台座面と直角方向外側に突出している。これにより、デスクリートトランジスタの配置の邪魔をしたり、インバータ部の高さを増大することなく、この配線領域に隣接する周壁厚さを増加することができ、ハウジングの機械的強度を向上することができる。なお、この態様は、台座部の厚さ増大を抑止しつつデスクリートトランジスタ搭載に必要な面積の平坦な台座面を形成するために、周壁外周面の一部を薄肉化し、かつ、この薄肉化部分に隣接して上記配線領域を配置する場合に、この薄肉化部分の機械的強度低下を良好に補償することができるため、特に好適である。
【００２１】
好適な態様４において、前記ハウジングの前記周壁外周面に密着固定された外枠部により区画形成されて前記各デスクリートトランジスタを収容する密閉空間に充填された樹脂部材を有する。
【００２２】
更に説明すると、三相インバータ回路を多数のデスクリートトランジスタにより構成する場合には当然、各デスクリートトランジスタの端子同士を配線する必要がある。この発明では、電動コンプレッサの金属製のハウジングの周壁外周面にデスクリートトランジスタを直付けし、デスクリートトランジスタの側面からその電極端子をハウジングの周壁外周面に沿って突出する構成を採用するために、必然的に電極端子やそれに接続される配線（たとえばバスバー）とハウジングの周壁外周面とが接近し、沿面放電の危険が生じる。
【００２３】
そこで、この態様では、各デスクリートトランジスタを囲む外枠部をハウジングの周壁外周面に固定し、好適には更に外枠部の頂面（上面であれば径方向最外側でなくてもよい）に蓋板を設けることにより、外枠部とハウジングの周壁外周面とにより各デスクリートトランジスタや配線を囲む空間を構成し、この空間に樹脂を封入する。なお、この樹脂は、注入時に液状又はゲル状を有している必要があるが、注入後、自然に又は加熱により硬化するものでもよい。
【００２４】
このようにすれば、上記した各電極端子や配線とハウジングの周壁外周面との間の沿面放電を簡単に防止することができるとともに、この空間にプリント基板やバスバー配線や種々の電気接続箇所を収容することにより、これらの電気絶縁性や耐振性も同時に格段に向上させることができる。なお、外枠部は好適には樹脂製とされるが金属製とし、ハウジングの周壁と一体に成形してもよく、ハウジングの周壁外周面にねじなどにより容易に締結可能である。
【００２５】
また、プリント基板や配線や端子が収容される外枠部内の空間内に電気絶縁性物質を充填することは、電動コンプレッサの振動がプリント基板や配線や端子に与える加振エネルギーを減衰させることができるため、信頼性特に接続部の信頼性向上に有益である。
【００２６】
好適な態様５において、前記配線領域に面する部位を含む台座部全体に敷設される電気絶縁性の樹脂シートを有する。
【００２７】
更に説明すると、三相インバータ回路を多数のデスクリートトランジスタにより構成する場合には当然、各デスクリートトランジスタの端子同士を配線する必要がある。この発明では、電動コンプレッサの金属製のハウジングの周壁外周面にデスクリートトランジスタを直付けし、デスクリートトランジスタの側面からその電極端子をハウジングの周壁外周面に沿って突出する構成を採用するために、必然的に電極端子やそれに接続される配線（たとえばバスバー）とハウジングの周壁外周面とが接近し、沿面放電の危険が生じる。
【００２８】
そこで、この態様では、各デスクリートトランジスタの電極端子やそれに接続されるバスバーなどが近接する上記配線領域を絶縁シートを貼着する。絶縁シートは少なくともデスクリートトランジスタとハウジングの周壁外周面との間に埋め込まれる必要がある。これにより、各デスクリートトランジスタの電極端子やそれに接続されるバスバーなどとハウジングの周壁外周面との間隙幅を短縮することができ、インバータ部の高さを縮小することができる。
【００２９】
好適な態様６において、前記電力スイッチング素子を挟んで前記配線領域と反対側に平滑コンデンサを有する。
【００３０】
すなわち、この態様では、平滑コンデンサがデスクリートトランジスタ群に対して周方向に隣接配置される。このとき、平滑コンデンサの端子は配線作業上、デスクリートトランジスタが搭載される台座面に対して直角かつハウジングの周壁外周面から離れる向きに突出される。この時、デスクリートトランジスタ群に対して又は台座面に対して周方向に隣接する平滑コンデンサを深く配置することができるので、インバータ部が大きく横に広がるのを防止することができ、インバータ部の横幅を縮小することができる。また、直流電源端子部は平滑コンデンサと同方向に配置されるので、平滑コンデンサを三相インバータ回路と直流電源端子部との間に配置することができ、三相インバータ回路のスイッチング電流の高周波数成分が直流電源端子部に達する前に平滑コンデンサにより吸収することができるとともに、これらを結ぶ直流電源配線の全長を短縮してその配線インダクタンスの低減とそれによるスイッチングサージノイズ電圧の低減とを実現することができる。
【００３１】
更に、直流電源端子部は外部ケーブルに接続されるが、この外部ケーブルとの接続スペースも同じ理由により容易かつ十分に確保することができる。
【００３２】
好適な態様において、電力スイッチング素子を挟んで前記平滑コンデンサと反対側に配置される交流出力端子部を有する。
【００３３】
このようにすれば、交流出力端子部に十分な深さ方向スペースを確保できるとともに、平滑コンデンサや直流電源端子部に対して周方向反対側に配置されるので、軸方向の幅も十分に確保することができる。
【００３４】
なお、上記実施例では、インバータ部はモータ部の外周面に配置されている。これにより、コンプレッサ部の圧縮室からの熱的悪影響を軽減することができるとともに、インバータ部に作用するコンプレッサ部の振動の影響も軽減することができ、インバータ部とモータ部との接続ライン長さも短縮することができる。更に上記熱的悪影響を軽減するには、モータ部のステータコイルの引き出し端子はコンプレッサ部と軸方向反対側に引き出された後、ハウジングの周壁から外部に引き出されることが好ましい。
【００３５】
また、インバータ部の冷却性向上のためにインバータ部直下のハウジングの周壁に低温の低圧冷媒ガスが流れる通路を設けてもよい。この通路はモータ部へ送られる低圧冷媒ガスを分流させることが好ましく、あるいはエバポレータから戻ってきた低圧冷媒ガスをインバータ部の直下の上記通路を通じてモータ部へ流入させる構造としてもよい。これにより、インバータ部をモータ部よりもより低温の低圧冷媒ガスにより冷却することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した車両用冷凍サイクル装置のインバータ一体型電動コンプレッサの好適な態様を図面を参照して説明する。なお、各図において、部材やラインの適宜省略を行っている。
【００３７】
図１は、このインバータ一体型電動コンプレッサの模式分解斜視図である。ただし、図１は理解容易のために一部記載省略された図である。
【００３８】
図２は、図１のインバータ一体型電動コンプレッサのインバータ回路部における模式径方向断面図であるが、ハウジングとインバータ回路部だけが図示されている。ただし、図２は理解容易のために一部記載省略された図である。図２において、インバータ一体型電動コンプレッサ以外の冷媒回路自体は周知であるので図示、説明を省略する。
【００３９】
図３は、モータハウジング４の台座面４１にパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を搭載する状態を示す模式分解斜視図である。ただし、図３は理解容易のために一部記載省略された図である。
【００４０】
図４は、モータハウジング４の台座面４１にパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を搭載完了後の状態を示す平面図である。
【００４１】
図５は、バスバー内蔵プレート中のバスバーの一部を示す斜視図である。
【００４２】
図６は、プリント基板９を搭載した状態を示す装置の平面図である。
【００４３】
（全体構成）
１は車両空調用の冷凍サイクル装置の一部をなすコンプレッサ部、２はコンプレッサ部１を駆動するモータ部であり、３はコンプレッサ部１の外郭をなす圧縮機ハウジング（本発明でいうハウジング）、４はモータ部２の外郭をなすモータハウジング（本発明でいうハウジング）、５は三相同期モータからなるモータ部２を駆動制御するインバータ部（本発明でいうインバータ回路部）である。
【００４４】
両ハウジング３、４は図示しない回転軸の軸方向に隣接して図示しないスルーボルトにより同軸に連結され、モータ部２の回転軸がコンプレッサ部１の回転軸を駆動する構成となっており、全体として本発明で言う電動コンプレッサを構成している。モータハウジング４の周壁外周面は、図１、図２において上方に向けて突出する台座部４０をもち、台座部４０の頂面は図１、図２において水平方向に平坦な台座面４１を有している。
【００４５】
モータ部２は、エバポレータ（図示せず）から排出される又は導入される前の低圧冷媒ガスにより冷却されている。図６において、２１はモータハウジング４に設けられた低圧冷媒ガス流入孔、２２はモータハウジング４に設けられた低圧冷媒ガス流出孔である。モータハウジング４は、その内部を流れる低圧冷媒ガスにより良好に冷却されている。
【００４６】
インバータ部５は、三相インバータ回路の各相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを構成する６つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール（電力スイッチング素子）６と、平滑コンデンサ７と、バスバー内蔵プレート兼外枠部（本発明でいうバスバー内蔵プレートおよび外枠部）８と、プリント基板９と、蓋板１０とを有しており、図示しないバッテリから給電される直流電力を三相交流電力に変換してモータ部２のステータコイル（図示せず）に給電する。このため、各相の上アーム側スイッチング素子をなすパワーＭＯＳトランジスタモジュール６と下アーム側スイッチング素子をなすパワーＭＯＳトランジスタモジュール６との接続点はモータ部２の各相の引き出し線に接続され、上アーム側スイッチング素子をなす３つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の残る主電極端子は後述する電源端子に接続され、下アーム側スイッチング素子をなす３つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の残る主電極端子は後述する接地端子に接続されている。
【００４７】
パワーＭＯＳトランジスタモジュール６は、樹脂モールドにより厚板状形成され、図３に示すように、一側面から突出する主電極端子としてのドレイン電極端子６１及びソース電極端子６２と、制御電極端子としてのゲート電極端子６３とを有している。また、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の電極端子突出側の側面と反対側の側面側に偏在してパワーＭＯＳトランジスタモジュール６をモータハウジング４に締結するための貫通孔６４が形成されている。
【００４８】
平滑コンデンサ７は、周知のように三相インバータ回路の電源端子と接地端子との間に接続されて三相インバータ回路のスイッチング電流の高周波成分を吸収する。
【００４９】
バスバー内蔵プレート兼外枠部８は、三相インバータ回路の配線をなす多数のバスバーを有してモータコネクタ部１４の周壁外周面に締結されている。各バスバーは、樹脂インサート成形により一体化されている。バスバー内蔵プレート兼外枠部８は、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６間の接続、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６とプリント基板９との接続、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６と平滑コンデンサ７との接続、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６と上記直流電源端子部及び接地端子、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６と交流端子との接続に用いられている。
【００５０】
プリント基板９には、制御回路が実装されている。この制御回路は、外部からの指令に基づいて各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６を断続制御する機能やモータ部２の駆動状態を外部に送信する機能を有しており、マイコンＩＣなどの種々の回路素子をプリント配線で接続して構成されている。
【００５１】
この種のインバータ部５の回路構成とその動作自体は周知であるので、それらの説明は省略し、この実施例の特徴部分をなすインバータ部５の特徴構成を以下に説明する。
（インバータ部５の配置）
各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６は、樹脂絶縁シート１１を介してねじ１２により台座部４０の台座面４１に固定されている。
【００５２】
各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６は、図３、図４に示されるように、軸方向に３列、周方向に２行に隣接配置されており、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の電極端子突出側面は互いに対向している。
【００５３】
周方向一方側のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６は上アーム側スイッチング素子を構成し、周方向他方側のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６は下アーム側スイッチング素子を構成している。軸方向一方側のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６はＵ相スイッチング素子を構成し、軸方向中央のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６はＶ相スイッチング素子を構成し、軸方向他方側のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６はＷ相スイッチング素子を構成している。上アーム側スイッチング素子をなす３つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６と、下アーム側スイッチング素子をなす３つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６との間に、周方向所定幅の配線領域Ｗが形成されている。同相の２つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６のうち、上アーム側のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６のソース端子６２と、下アーム側のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６のドレイン端子６１とは軸方向同位置にセットされ、これによりこれら端子と交流出力端子部との接続を行うバスバーの長さを短縮することができる。
【００５４】
モータハウジング４の周壁外周面に形成された台座部４０の台座面４１は、図２に示すように、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６に当接する領域に比較して配線領域Ｗにおいて径方向外側に所定厚さだけ突出している突出部４２を有している。これにより、全体として最も肉厚が薄くなる配線領域Ｗにおける肉厚を増加してモータハウジング４の強度、剛性を向上することができる。この周壁の厚肉化は、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の各電極端子がパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の底面から所定高さだけ高くなった位置にてパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の側面から突出しており、樹脂絶縁シート１１が配線領域Ｗに面する部位を含む台座部４０全体に敷設されて、モータハウジング４の周壁外周面とパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の各電極端子との間の距離が短縮されてもそれらの間の沿面放電を良好に防止できる点を利用している。なお、
図１、図３は模式図であって、樹脂絶縁シート１１は部分的に図示されている。
【００５５】
パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の電極端子突出側の側面と反対側の側面に偏在して形成された貫通孔６４には螺子１２が挿入され、螺子１２は台座部４０に締結されてパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を固定している。貫通孔６４は配線領域Ｗから離れるように周方向一方側に偏設されているために、台座部４０の上下方向における肉厚を格別に増大することなく螺子１１締結用の雌螺子穴を台座部４０に形成することができる。
【００５６】
平滑コンデンサ７は、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の周方向一方側に位置してモータハウジング４の周壁外周面に台座面４１と直角に凹設されたコンデンサ収容穴１３に収容され、平滑コンデンサ７の一対の端子は平滑コンデンサ７の上面から突出している。コンデンサ収容穴１３の位置にて、モータハウジング４の上下方向の肉厚は更に厚く確保することができるので、コンデンサ収容穴の深さを十分に確保することができ、これにより、平滑コンデンサ７の一対の端子の上下方向高さを抑制し、インバータ部５の突出高さを低減することができる。
【００５７】
パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の周方向他方側すなわち平滑コンデンサ７と反対側に位置してモータコネクタ部１４が形成されている。
【００５８】
このモータコネクタ部１４は、図２に示すように、台座部４０の周方向他方側に位置してモータハウジング４の周壁外周面から突出するコップ状のコネクタハウジング１５と、上方に開口するこのコネクタハウジング１５の開口を封鎖する樹脂製の蓋１６と、蓋１６の上方側に配置された樹脂製のコネクタカバー１７と、蓋１６に固定された交流端子１８とを有している。図示していないが、３本の交流端子（１本のみ図示されている）１８は、蓋１６により密閉されたコネクタハウジング１５内の引き出し線収容空間Ｓに突出しており、この引き出し線収容空間Ｓにてモータ部２のステータコイルから延設される３本の引き出し線に個別に接続されている。これらの引き出し線は、モータハウジング４の周壁に設けられた引き出し線孔１９を通じてモータハウジング４の内部から引き出し線収容空間Ｓに引き出されている。
【００５９】
バスバー内蔵プレート兼外枠部８は、バスバー内蔵プレート８１と、外枠８２とからなる。上記したコネクタカバー１７は外枠部８２の一部としてバスバー内蔵プレート兼外枠部８と一体に樹脂成形されている。
【００６０】
外枠部８２は、図１、図４、図６に示すように、角枠形状を有し、主として台座面４１に着座しており、台座部４０に締結されている。コネクタカバー１７は、外枠部８２の一外側面にコ字状に一体形成されて、交流端子１８を囲んでいる。外枠部８２の側面には、コネクタカバー１７と反対側に位置して一対の電源コネクタ２０及び通信コネクタ２１が突設されている。
【００６１】
バスバー内蔵プレート８１は、外枠部８２の内側面からパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の上方に位置して水平すなわち台座面４１と平行に延設されている。バスバー内蔵プレート８１は、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６、プリント基板９、交流端子１７を接続する多数のバスバーを上下方向２層に配置してなり、各バスバーは樹脂成形板部８３により一体に形成されている。バスバー内蔵プレート８１から接地（ー）端子２２、電源（＋）端子２３が電源コネクタ２０内に突出し、電源コネクタ２０に嵌合する図示しない直流電源ケーブルに接続されている。接地（ー）端子２２はバスバー内蔵プレート８１内の接地用バスバーの一端部により構成されており、この接地用バスバーは各下アーム側スイッチング素子をなすパワーＭＯＳトランジスタモジュール６のソース電極端子６２と平滑コンデンサ７の負極端子とプリント基板９の接地用配線パターンに接続されている。電源（＋）端子２３は各上アーム側スイッチング素子をなすパワーＭＯＳトランジスタモジュール６のドレイン電極端子６１と平滑コンデンサ７の正極端子とプリント基板９の電源用配線パターンに接続されている。
【００６２】
バスバー内蔵プレート８１から図示しない通信用端子が通信コネクタ２１内に突出し、通信コネクタ２１に嵌合する図示しない通信ケーブルに接続されている。バスバー内蔵プレート８１から３相の交流端子２４〜２６が水平方向に突出し、交流端子２４〜２６はコネクタカバー１７内においてモータ部２側の交流端子１８に密着している。バスバー内蔵プレート８１から外枠部８２内に水平に突出する端子は下方向に屈曲されてパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の各電極端子に配線領域Ｗにて接合されている。Ｘはこの接合部を示す。同じく、バスバー内蔵プレート８１から外枠部８２内に上方に突出する端子はプリント基板９の貫通孔９１に挿入され、この貫通孔にてはんだ付けされている。
【００６３】
プリント基板９の外周縁は外枠部８２の内側に設けられた段差面８４に載置され、ねじにより固定されている。プリント基板９は、バスバー内蔵プレート８１とは所定間隔を隔ててバスバー内蔵プレート８１の上方にバスバー内蔵プレート８１に対して平行に配置されている。バスバー内蔵プレート８１の樹脂成形板部８３は水平方向中央部にてプリント基板９の下面に当接する中央支持柱８３０を有して、プリント基板９の振動を規制している。プリント基板９に実装されるＩＣなどの回路部品Ｃは、プリント基板９の下面に実装されている。このようにすれば、バスバー内蔵プレート８１から突出してプリント基板９の貫通孔９１を貫通するバスバーの端子は、プリント基板９の各回路部品と同時にプリント基板９の上面にてたとえば噴流はんだ法により同時にはんだ付けされることができる。
【００６４】
外枠部８２の頂面８５には蓋板１０が締結されており、外枠部８２の内部にはゲルが充填されて内部の防湿性、耐振性を向上させている。また、枠状のコネクタハウジング１７の内部には樹脂がモールドされて、バスバー内蔵プレート８１からの交流端子２４〜２６とモータ部２からの交流端子１８とを絶縁保護している。
【００６５】
この実施例では、上記ゲルと上記モールド樹脂とは同時に加熱されるが別々に加熱してもよく、ゲルの代わりにモールド樹脂を用いてもよい。
【００６６】
（組み付け順序）
次に、インバータ部５の組み付け順序を以下に説明する。
【００６７】
まず、バスバー内蔵プレート兼外枠部８とプリント基板９とを半田付け及びねじにより一体化し、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６をモータハウジング４の台座部４０に締結する。
【００６８】
次に、このバスバー内蔵プレート兼外枠部８とプリント基板９との一体物をモータハウジング４に固定し、上方へ向けて開口する部分からツールを挿入して、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の電極端子及び平滑コンデンサ７の端子とバスバー内蔵プレート兼外枠部８の端子とを接合し、バスバー内蔵プレート兼外枠部８の交流端子２４〜２６とモータ部２側の交流端子１８とを接触させる。次に、外枠部８２内にゲルを充填し、コネクタハウジング１７内に液状樹脂を注入し、蓋板１０を固定して、加熱処理を行い、液状樹脂を硬化させる。
（実施例効果）
上記説明したこの実施例の車両用インバータ一体型電動コンプレッサの種々の作用効果について以下に列挙する。
（１）低圧冷媒ガスにより冷却されるハウジングの周壁外周面にインバータ部のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を個別に行列配置して直付けしている。これにより、インバータ部冷却構造の複雑化を抑止しつつインバータ部の良好な冷却を実現するとともに軸長短縮による車両搭載性を改善することが可能となる。更に、モータハウジング４の周壁をパワーＭＯＳトランジスタモジュール６のヒートシンクとして使用することができるので、インバータ部５の小型軽量化及び放熱抵抗の低減を実現することができる。
（２）接線方向に延設される平坦な台座面と円弧形状の内周面により規定されるために周方向に厚さが連続的に変化する台座部４０のうち肉厚が厚い部分にパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を締結するための螺子孔を設けているので、台座部の大型化、重量および伝熱抵抗の増大を防止しつつ、デスクリートトランジスタの台座部への締結が可能となる。
（３）パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の各電極端子を、接線方向に延設される平坦な台座面と円弧形状の内周面により規定されるために周方向に厚さが連続的に変化する台座部４０のうち肉厚が薄くなる向きに突出させるので、台座部４０の小型化を実現することができる。特に、二つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を周方向に向かい合わせて配置する場合にこれら二つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を搭載する台座部４０の肉厚（径方向へのふくらみ）を縮小してインバータ一体型電動コンプレッサの体格縮小を実現することができる。また、各デスクリートトランジスタの電極端子の接合位置を同一平面化しやすくなる。
（４）各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６を同一平面をなす台座面４１に固定するので、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の電極端子の接合位置を同一平面化しやすくなり、配線接続作業の作業性を向上することができ、自動化も容易となる。
（５）異なる相のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を軸方向に隣接して配置し、同一相の一対のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を電極端子が周方向に向き合う姿勢で周方向に隣接して配置し、互いに対向する同一相の一対のパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の間に電極端子が突出し、バスバーと接合される配線領域Ｗと設けているので、周方向に向かい合う二つのパワーＭＯＳトランジスタモジュール６が両者の間の配線領域Ｗを共用することができ、インバータ部５の必要面積を縮小することができ、バスバーの配線長さも短縮することができる。
（６）配線領域Ｗの直下の（すなわち配線領域Ｗに径方向に隣接する）モータハウジング４の周壁外周面からなる台座面４１を、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の底面に接する台座面４１よりも径方向外側へ突出させているので、インバータ部５の高さを抑えつつモータハウジング４の周壁のうち最も薄くなり、強度が低下するこの周壁部分の強度を改善することができる。
（７）モータハウジング４と周壁外周面と外枠部８２と蓋板部１５により区画形成されてパワーＭＯＳトランジスタモジュール６、バスバー内蔵プレート８１、プリント基板９、平滑コンデンサ７が収容される空間に、ゲル状の樹脂部材を充填するので、防湿性の向上及び配線の高密度化を実現できるとともにプリント基板９やバスバー内蔵プレート８１の振動を良好に低減し、それによる弊害を防止することができる。
（８）配線領域Ｗに面するモータハウジング４の周壁外周面に樹脂絶縁シート１１を敷設するので、各パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の電極端子やバスバーをモータハウジング４の周壁外周面に近接配置することができ、インバータ部５の高さを抑えることができる。
（９）パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の配線領域Ｗから離れる向きの周方向一方側に位置して台座面４１に対して直角に凹設されたコンデンサ収容穴に平滑コンデンサ７を収容し、平滑コンデンサ７の上面に平滑コンデンサ７の端子を設ける。この部位において、台座面４１と直角に計測する台座部４０の肉厚は非常に大きくなるので、上記コンデンサ収容穴を十分に確保することができる。この結果、平滑コンデンサ７をモータハウジング４により良好に冷却できるとともに、平滑コンデンサ７の端子の高さをバスバー内蔵プレート８１の高さと接近させることができるので、平滑コンデンサ７への配線長さを短縮でき、かつ、インバータ部５の高さを抑えることができる。つまり、平滑コンデンサ７がパワーＭＯＳトランジスタモジュール群に対して周方向に隣接配置され、平滑コンデンサ７の端子が台座面４１に対して直角かつモータハウジング４の周壁外周面から離れる向きに突出される。これにより、平滑コンデンサ７をこの台座面４１に対して直角かつモータハウジング４へ向けて深く配置することができ、インバータ部を縮小することができる。また、直流電源端子部も平滑コンデンサ７と同方向に配置することにより、平滑コンデンサ７を三相インバータ回路と直流電源端子部との間に配置することができ、これらを結ぶ直流電源配線の全長を短縮してその配線インダクタンスの低減とそれによるスイッチングサージノイズ電圧の低減とを実現することができる。
（１０）更に、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６を挟んで平滑コンデンサ７と反対側となるパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の周方向他方側にモータ部２の交流出力端子部を設けたので、平滑コンデンサ７に邪魔されることなく、交流出力端子部を十分な広さに設けることができ、かつ、平滑コンデンサ７の場合と同じ理由により交流出力端子部を囲むモータコネクタ部１３の深さを十分に確保することができる。
（１１）多数のバスバーを樹脂成形したバスバー内蔵プレート８１をパワーＭＯＳトランジスタモジュール６の上方すなわち径方向外側に設けているので、電動コンプレッサの振動や衝突によるバスバーの変形を考慮する必要なしにバスバーを高密度に配置することができ、インバータ部５を小型化することができる。また、各バスバーの位置合わせ作業は一回で済み、配線作業が簡単になる。更に、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の上方に延設される直流バスバーによりパワーＭＯＳトランジスタモジュール６が外部に放射する電磁スイッチングノイズをシールドすることもできる。
（１２）バスバー内蔵プレート８１の更に径方向外側にバスバー内蔵プレート８１と平行にプリント基板９を設けているので、バスバー内蔵プレート８１の配線量を減らしてその小型軽量化を図ることができ、プリント基板（小電流配線）、バスバー内蔵プレート（大電流配線）、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６を三階建て構造とするので、配線距離の短縮とインバータ部の小型化を実現することができる。なお、この三階建て構造では、プリント基板９とパワーＭＯＳトランジスタモジュール６との垂直配線が必要となるが、これはバスバー内蔵プレート８１のバスバーの一端部を上方に屈曲し、他方を下方に屈曲して実現することができ、配線構造の複雑化を防止することができる。バスバー内蔵プレート兼外枠部８の外枠部８２は、直流電源端子部を囲む電源コネクタ部を構成するので、部品点数を減らすことができる。
（１３）バスバー内蔵プレート８１、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６、プリント基板９を囲む外枠部８２をバスバー内蔵プレート８１と一体樹脂成形により設け、バスバー内蔵プレート８１の外縁をこの外枠部８２の内側面に固定するので、外枠部８２はプリント基板９及びバスバー内蔵プレート８１の中空保持と、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６及びプリント基板９の機械的保護とを実現することができる。また、バスバー内蔵プレート８１が外枠部８２と一体化されているので、電動コンプレッサの振動や車両衝突時の加速度力に対してバスバー内蔵プレート８１の耐振動性、機械的耐性を向上することができる。
（１４）プリント基板９は外枠部８２の段差面に締結され、蓋板が外枠部８２の頂面に締結されているので、プリント基板９の取り付けが非常に簡単となる上、プリント基板９の端子孔とバスバー内蔵プレート８１から突出するバスバーの端子との位置合わせ精度を格段に向上することができる。
（１５）樹脂成形板部一体に樹脂成形されてプリント基板９の中央部に接する中央支持柱部を有するので、プリント基板の耐振性を更に向上することができる。
（１６）バスバー内蔵プレート８１の各バスバーのうち、三相インバータ回路の低位直流ラインをなす接地用バスバーはモータハウジング４の周壁外周面に固定されるので、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６の冷却と三相インバータ回路の接地配線長の短縮、パワーＭＯＳトランジスタモジュール６に対する電磁シールド効果の向上を実現することができる。
（１７）バスバー内蔵プレート８１の各バスバーのうち、三相インバータ回路の高位直流ラインをなす電源バスバーは、樹脂絶縁シート１１を介してモータハウジング４の周壁外周面に密着する。これにより、平滑コンデンサ７の必要容量を低減してそれを小型化することができる。また、バスバー内蔵プレート８１の樹脂成形板部内にて接地用バスバーと電源バスバーとが所定間隙を隔てて厚さ方向に重ねて配置され、同様の効果を奏している。
（１８）バスバー内蔵プレート兼外枠部８の外枠部８２は、直流電源端子部を囲む電源コネクタ部を構成するので、部品点数を減らすことができる。
（１９）バスバー内蔵プレート兼外枠部８の外枠部８２は、通信バスバーをの先端部からなる通信端子を囲む通信コネクタ部を構成するので、部品点数を減らすことができる。
（２０）バスバー内蔵プレート兼外枠部８の外枠部８２は、交流出力端子部を囲むモータコネクタ部１３を構成するので、部品点数を減らすことができる。
（２１）外枠部８２内に樹脂を充填するので、各接続部や配線の電気絶縁性、耐湿性、耐振性を向上することができる。樹脂としては、軟質のゲル状の形態のものや硬化させたものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 このインバータ一体型電動コンプレッサの分解斜視図である。
【図２】 図１のインバータ一体型電動コンプレッサのインバータ回路部における径方向断面図である。
【図３】 モータハウジングの台座面にパワーＭＯＳトランジスタモジュールを搭載する状態を示す分解斜視図である。
【図４】 モータハウジングの台座面にパワーＭＯＳトランジスタモジュール６を搭載完了後の状態を示す平面図である。
【図５】 バスバー内蔵プレート中のバスバーの一部を示す斜視図である。
【図６】 プリント基板を搭載した状態を示す装置の平面図である。
【符号の説明】
２ モータ部
４ モータハウジング
６ パワーＭＯＳトランジスタモジュール（電力スイッチング素子）
７ 平滑コンデンサ
８ バスバー内蔵プレート兼外枠部
８１ バスバー内蔵プレート
８２ 外枠部
１７ コネクタハウジング
９ プリント基板
１０ 蓋板

Claims (8)

1. 冷凍サイクル装置の一部をなすコンプレッサ部と、
   前記コンプレッサ部と一体に結合されて前記コンプレッサ部を駆動するモータ部と、
   前記コンプレッサ部および前記モータ部を格納するハウジングと、
   所定個数の電力スイッチング素子を有して前記直流電力を三相交流電力に変換して前記モータ部へ給電するインバータ回路部と、
   を備え、
   前記モータ部は、低圧冷媒ガスにより冷却される車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記各電力スイッチング素子は、電極端子が突出する側面と、前記ハウジングのモータ部囲包部分の周壁外周面に直接密着される底面とを有するデスクリートトランジスタにより別々に構成され、
   前記ハウジングの前記周壁外周面は、前記デスクリートトランジスタの平坦な底面が密着固定される平坦な台座面をもつ台座部を有し、
   異なる相の前記デスクリートトランジスタは、軸方向に隣接して配置され、
   同一相の一対の前記デスクリートトランジスタは、電極端子が周方向に向き合う姿勢で周方向に隣接して配置され、
   互いに対向する前記同一相の一対のデスクリートトランジスタの間に、前記同一相の一対のデスクリートトランジスタの電極端子が突出する配線領域を有し、
   前記配線領域に径方向に面する前記ハウジングの前記周壁は、前記台座部よりも前記台座面と直角方向外側に突出していることを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
2. 請求項１記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記デスクリートトランジスタは、
   前記台座面のうちで前記デスクリートトランジスタに当接する領域内でかつ前記ハウジングの周壁が厚くなっている部分に周方向へ偏在して前記台座面と直角に前記周壁に形成された螺子孔に締結されていることを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
3. 請求項２記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記デスクリートトランジスタの各電極端子は、
   前記台座面のうちで前記ハウジングの周壁が薄くなっている向きに周方向へ突出していることを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
4. 請求項３記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記各デスクリートトランジスタは、
   同一平面をなす前記台座面に密着固定されていることを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
5. 請求項１記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記ハウジングの前記周壁外周面に密着固定された外枠部により区画形成されて前記各デスクリートトランジスタを収容する空間に充填された樹脂部材を有することを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
6. 請求項１記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記配線領域に面する部位を含む前記台座部全体に敷設される電気絶縁性の樹脂シートを有することを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
7. 請求項１記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記電力スイッチング素子を挟んで前記配線領域と反対側に平滑コンデンサを有することを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。
8. 請求項７記載の車両用インバータ一体型電動コンプレッサにおいて、
   前記電力スイッチング素子を挟んで前記平滑コンデンサと反対側に配置される交流出力端子部を有することを特徴とする車両用インバータ一体型電動コンプレッサ。

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