JP5235312B2

JP5235312B2 - インバータ一体型電動圧縮機の製造方法

Info

Publication number: JP5235312B2
Application number: JP2007042160A
Authority: JP
Inventors: 孝昭板橋; 昌彦尾坂; 公塚本
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: US20100143167A1; JP2008202565A; DE112008000492T5; WO2008102675A1; CN101622449B; CN101622449A

Description

本発明は、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機に関し、とくに、モータ駆動回路を絶縁、保護するための樹脂充填を必要最小限の樹脂量に抑えることが可能で、圧縮機全体として軽量化、低コスト化が可能なインバータ一体型電動圧縮機に関する。

インバータ等を含むモータ駆動回路を内蔵した電動圧縮機の構造として、モータ駆動回路が絶縁用樹脂モールド材によって被覆され、該樹脂モールド材中に埋設されるようにした構造が知られている（例えば、特許文献１）。

また、上蓋と圧縮機ハウジングとの間（ハウジング内の低圧側）に配置されたパワー半導体モジュールを、加熱流動状態となった絶縁用の合成樹脂等を流し込むことによって、被覆・埋設するようにした構造も知られている（例えば、特許文献２）。この特許文献２に記載の構造では、パワー半導体モジュール等の電気部品を収容した室の全体が樹脂モールド材で満たされるようになっている。
特開２００２−７０７４３号公報特開平４−８０５５４号公報

ところが、上記のような従来構造においては、モータ駆動回路等を収容する室の実質的に全体にわたって樹脂を充填し、モータ駆動回路等を完全に埋設する構造となっているため、充填樹脂量、使用樹脂量が多くなり、その分、電動圧縮機全体としての軽量化やコストダウンを阻害することとになっている。とくに、車両用空調装置等に用いられる電動圧縮機においては、可能な限り、軽量化やコストダウンをはかることが求められている。

そこで本発明の課題は、このような従来の電動圧縮機における問題点や要求に鑑み、モータ駆動回路等の樹脂被覆部構造について、充填樹脂量を大幅に低減でき、圧縮機全体として軽量化、コストダウンをはかることが可能なインバータ一体型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に、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機の製造方法は、モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に設けられたインバータ一体型電動圧縮機の製造方法において、樹脂充填用空間を少なくとも一部の電気部品間にまたがるように画成する治具が前記収容空間内に挿入され、前記モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部が加熱された後の余熱状態下で熱硬化性樹脂からなる液状樹脂材料が前記樹脂充填用空間内に充填され、前記治具が取り外された後に、前記収容空間に対し電気部品を保護するための蓋部材が取り付けられ、前記液状樹脂材料が前記樹脂充填用空間内の一方側から充填された後、前記樹脂充填用空間内の他方側から余剰樹脂が排出されることを特徴とする方法からなる。

すなわち、前述したような従来構造では、モータ駆動回路等を収容する室の実質的に全体にわたって樹脂が充填されているので、収容室の内壁等の樹脂被覆が不要な部位に対してまで樹脂が充填されることとなっていたが、本発明に係る構造では、収容空間内への樹脂充填に際し、樹脂充填用空間を画成する治具が収容空間内に配置される。この治具は、樹脂被覆が必要な対象部位に対して樹脂充填用空間を画成するために配置されるもので、樹脂被覆が不要な対象部位に対しては基本的に樹脂充填用空間を画成しない。したがって、樹脂被覆が不要な対象部位に対しては、あたかも従来の樹脂充填形態における余肉を抜いた形態となり、その分充填樹脂量、使用樹脂量が確実に低減され、軽量化、コストダウンが可能となる。一方、樹脂被覆が必要な対象部位に対しては、所定の形状に画成された樹脂充填用空間内への樹脂充填により、所定の樹脂厚みにて、確実に樹脂被覆が行われることになる。

このように、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機の製造方法では、所定の組立完了後の状態にて、樹脂充填が行われる。収容空間に対し内装部品を保護するための蓋部材が設けられている場合には、蓋部材を取り外して治具を挿入し、樹脂充填完了後に治具を取り外した後、蓋部材を取り付ければよい。樹脂充填完了後の治具の取り外しは、極めて容易に行われ得る。

このような本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機の製造方法においては、上記治具は、モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部に対して上記樹脂充填用空間を画成し、上記収容空間を画成する上記圧縮機ハウジングの少なくとも一部に対しては上記樹脂充填用空間を画成しない形態を採ることができる。上記圧縮機ハウジングの少なくとも一部、とくに収容空間を画成するハウジング内面部には樹脂被覆の不要な部位が多く存在するので、このような部位に対しては樹脂充填用空間を画成しないようにし、そこには樹脂充填を行わない。これによって、一層効率よく軽量化、コストダウンが達成される。

また、上記治具は、モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部に対して上記樹脂充填用空間を画成し、少なくとも他の一部に対しては前記樹脂充填用空間を画成しない形態を採ることもできる。複数配設された電気部品の中には、樹脂被覆を必要としないもの、あるいは少なくともその頂部等が既に自身のカバー等によって覆われており、その部位に対してはさらなる樹脂被覆を必要としないもの、等が存在する場合、樹脂被覆が不要な部位に対しては極力樹脂被覆を行わないようにする。これによって、さらなる充填樹脂量の低減、軽量化、コストダウンが達成される。

また、上記樹脂充填用空間は、少なくとも一部の電気部品間にまたがるように画成される。これにより、とくに、収容空間内における電気部品間の間隔が小さく電気部品が相互に近接している領域では、電気部品間にまたがるように一体的な樹脂充填を行うことができるようになり、電気的接続等に悪影響を与えることなく、各電気部品を所定の形態のまま充填樹脂によって固定できるようになる。

このような本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機の製造方法においては、とくに被圧縮流体が冷媒である場合、モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部が、被圧縮流体である吸入冷媒と熱交換可能に圧縮機ハウジングに設けられていることが好ましい。つまり、冷媒の吸入経路に位置する圧縮機ハウジングまたはその近傍にモータ駆動回路が設けられており、その位置で吸入冷媒側と熱交換可能に構成されていることが好ましい。このように構成すれば、発熱しやすいインバータを自動的に適切に冷却でき、モータ駆動回路の所定性能を維持できるとともに、別途冷却装置等を設ける必要がないので、構造の簡素化をはかることができる。

また、上記樹脂充填は、液状の樹脂材料を上記樹脂充填用空間内に充填することにより行われる。液状の樹脂材料の使用によって注入樹脂を樹脂充填用空間内の必要な領域全域にわたって容易にかつ迅速に行き渡らせることができ、所定の樹脂充填作業が容易化される。液状の樹脂材料を樹脂充填用空間内に流延させ、流延の進行過程で必要対象部位に対し、コーティング等により所定の樹脂被覆を行わせることが可能である。

また、本発明においては、モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部が、加熱された後の余熱状態下で上記樹脂充填が行われる。この場合には、余熱分に対応して上記樹脂材料の流動性が良くなるので、樹脂充填用空間のとくに微細な空間に対しても十分な樹脂充填を得ることができる。

また、本発明においては、上記治具自体が、加熱可能に構成されている構造（例えば、治具が熱源を備えている構造）を採用することもできる。このような構成では、とくに充填樹脂が熱硬化性樹脂の場合、上記治具の温度を上記熱硬化性樹脂の硬化温度以上とすることにより硬化時間を短縮可能になる。

樹脂充填に使用する樹脂材料としては、熱硬化性樹脂、例えば、ウレタンやエポキシ等の熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂であれば、所定の硬化後には、インバータ等が多少発熱しても、十分に高い耐熱性、さらには耐久性を維持することができる。

また、充填樹脂（充填樹脂層）の厚みとしては、１ｍｍ以上であることが好ましい。１ｍｍ以上であることにより、所望の絶縁性能や保護性能を確保することが可能になる。厚みの大きい方はとくに限定しないが、あまり厚くなりすぎると、従来の完全埋設形態と同様の問題が生じるおそれがあるので、厚みの上限としては８ｍｍ程度までに、望ましくは６ｍｍ以下に抑えておくことが好ましい。

本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機の製造方法によれば、組立完了状態にて、収容空間内に配置した治具によって画成された樹脂充填用空間内への樹脂充填により、必要な部位に対してのみ、必要最小限の樹脂量をもって樹脂被覆を行うことができ、従来構造に比べ、充填樹脂量、使用樹脂量を大幅に低減して、圧縮機全体の軽量化、コストダウンをはかることが可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機１を示しており、スクロール型電動圧縮機に本発明を適用した例を示している。図１において、２は、固定スクロール３と可動スクロール４からなる圧縮機構を示している。可動スクロール４は、ボールカップリング５を介して自転が阻止された状態で、固定スクロール３に対して旋回されるようになっている。圧縮機ハウジング（センターハウジング）６内には、モータ７が組み込まれており、この内蔵モータ７によって主軸８（回転軸）が回転駆動される。主軸８の一端側に配設された偏心ピン９、それに対して回転自在に係合された偏心ブッシュ１０を介して、主軸８の回転運動が可動スクロール４の旋回運動に変換されるようになっている。本実施態様では、被圧縮流体としての冷媒を吸入する吸入ポート１１が圧縮機ハウジング（フロントハウジング）１２に設けられており、吸入された冷媒は、モータ７配置部を通して圧縮機構２へと導かれ、圧縮機構２で圧縮された冷媒は、吐出孔１３、吐出室１４、圧縮機ハウジング（リアハウジング）１５に設けられた吐出ポート１６を通して外部回路に送られる。

上記圧縮機ハウジング１２（フロントハウジング）の延設部で囲まれることにより収容空間２０が形成されており、モータ駆動回路２１がこの収容空間２０内に設けられている。より詳しくは、収容空間２０内における、圧縮機ハウジング１２に形成された冷媒吸入経路側との仕切壁２２の外面側にモータ駆動回路２１が設けられている。モータ駆動回路２１は、仕切壁２２を貫通させて取り付けられた密封端子２３（モータ駆動回路２１の出力端子）、リード線２４を介してモータ７に給電し、密封端子２３設置部では、冷媒吸入経路側とモータ駆動回路２１設置側とがシールされている。モータ駆動回路２１を仕切壁２２の外面側に設けることによって、仕切壁２２を介して、モータ駆動回路２１を含む電気部品の少なくとも一部が、吸入冷媒と熱交換可能となっており、吸入冷媒によって冷却可能となっている。

モータ駆動回路２１は、インバータ機能を有するＩＰＭ（Intelligent Power Module）２５と制御回路２６とを含んでおり、それとは別体にあるいは一体にコンデンサ２７等の電気部品が設けられている。このモータ駆動回路２１は、入力端子としてのコネクタ２８を介して外部電源（図示略）と接続される。これらモータ駆動回路２１を含む電気部品を実装した圧縮機ハウジング１２の外部への開口側は、蓋部材２９でシールされた状態で覆われており、これら電気部品が蓋部材２９により保護されている。

上記モータ駆動回路２１およびコンデンサ２７等の電気部品は、組立完了状態にて充填された、ウレタンやエポキシ等の熱硬化性樹脂により所定の厚みで（例えば、１ｍｍ以上の厚みで）被覆されている。この樹脂充填は、次のように行われる。

蓋部材２９を取り外した状態で、樹脂充填時に用いられる所定形状の治具３１が収容空間２０内に挿入され、所定の位置に配置された治具３１によって樹脂充填用空間３２が画成される。樹脂充填用空間３２は、内装された電気部品等に対して、充填樹脂の厚みに相当する所定の隙間をもって、画成される。この樹脂充填用空間３２内に、例えば一方側から樹脂充填３３（例えば液状樹脂の注入）が行われ、樹脂充填用空間３２内に充満された後、他方側から余剰樹脂排出３４が行われ、樹脂硬化後に、実質的に樹脂充填用空間３２の形状に対応する充填樹脂の形状が規定される。したがって、収容空間２０内の全体にわたって樹脂が充填される場合に比べ、充填樹脂量、使用樹脂量が大幅に低減される。

また、上記治具３１は、樹脂被覆の不要な部位、例えば、収容空間２０を画成する圧縮機ハウジング１２の内面の少なくとも一部（例えば、部位３５）に対しては、樹脂充填用空間３２を画成しない。したがって、この部位３５に対しては樹脂被覆は行われず、その分、充填樹脂量、使用樹脂量が一層低減される。

また、上記治具３１は、モータ駆動回路２１を含む電気部品の少なくとも一部に対して上記の如く樹脂充填用空間３２を画成し、少なくとも他の一部に対しては樹脂充填用空間３２を画成しない形態を採ることもできる。例えば図示の如く、部位３６において、内装された電気部品（樹脂被覆が不要な頭部を有する電気部品）との間には隙間（つまり、樹脂充填用空間３２）が形成されず、治具３１が実質的に該電気部品に当接された状態で配置されている。このように、樹脂被覆が不要な部位に対し局部的に樹脂充填用空間３２を画成せず、その部位に対して実質的に樹脂充填を不要化することにより、充填樹脂量、使用樹脂量がさらに一層低減され、必要最小限の樹脂量で済むようになる。このように樹脂量を低減することにより、圧縮機全体として軽量化、コストダウンが達成される。

さらに、図示の部位３７等の内装された電気部品間の間隔が小さく電気部品が相互に近接している領域においては、電気部品間にまたがるように樹脂充填用空間３２を形成することにより、電気部品間にまたがった一体的な樹脂充填を行うことができるようになる。この形態では、互いに隣接した電気部品が、厚みは大きくはないが、一体的に形成された充填樹脂部に、そのままの配設形態にて固定されることになるので、電気的接続等に悪影響を与えることなく、各電気部品が望ましい所定の配設形態に保持されることになる。

所定の樹脂充填完了後に、蓋部材２９を取り付ければよい。なお、樹脂充填時には、前述の如く、電気部品等を予め加熱しその余熱状態の下で行い、治具３１自体を加熱制御することも可能である。このようにすれば、余熱分に対応して樹脂材料の流動性が良くなるので、樹脂充填用空間３２のとくに微細な空間に対しても十分な樹脂充填を行うことができるようになる。

本発明に係る治具を用いた樹脂充填構造は、あらゆるインバータ一体型電動圧縮機に適用可能であり、とくに圧縮機全体の軽量化、コストダウンが要求される車両用空調装置に使用される圧縮機に好適なものである。

本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機の概略縦断面図である。

符号の説明

１インバータ一体型電動圧縮機
２圧縮機構
３固定スクロール
４可動スクロール
５ボールカップリング
６圧縮機ハウジング（センターハウジング）
７モータ
８主軸
９偏心ピン
１０偏心ブッシュ
１１吸入ポート
１２圧縮機ハウジング（フロントハウジング）
１３吐出孔
１４吐出室
１５圧縮機ハウジング（リアハウジング）
１６吐出ポート
２０収容空間
２１モータ駆動回路
２２仕切壁
２３密封端子
２４リード線
２５ＩＰＭ
２６制御回路
２７コンデンサ
２８コネクタ
２９蓋部材
３１治具
３２樹脂充填用空間
３３樹脂充填
３４余剰樹脂排出
３５、３６、３７部位

Claims

モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に設けられたインバータ一体型電動圧縮機の製造方法において、樹脂充填用空間を少なくとも一部の電気部品間にまたがるように画成する治具が前記収容空間内に挿入され、前記モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部が加熱された後の余熱状態下で熱硬化性樹脂からなる液状樹脂材料が前記樹脂充填用空間内に充填され、前記治具が取り外された後に、前記収容空間に対し電気部品を保護するための蓋部材が取り付けられ、前記液状樹脂材料が前記樹脂充填用空間内の一方側から充填された後、前記樹脂充填用空間内の他方側から余剰樹脂が排出されることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機の製造方法。
前記治具は、前記モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部に対して前記樹脂充填用空間を画成し、前記収容空間を画成する前記圧縮機ハウジングの少なくとも一部に対しては前記樹脂充填用空間を画成しない、請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機の製造方法。
前記治具は、前記モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部に対して前記樹脂充填用空間を画成し、少なくとも他の一部に対しては前記樹脂充填用空間を画成しない、請求項１または２に記載のインバータ一体型電動圧縮機の製造方法。
前記モータ駆動回路を含む電気部品の少なくとも一部が、被圧縮流体である吸入冷媒と熱交換可能に前記収容空間内に設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機の製造方法。
前記治具自体が、加熱可能に構成される、請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機の製造方法。
前記液状樹脂材料が、厚み１ｍｍ以上となるように前記樹脂充填用空間内に充填される、請求項１〜５のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機の製造方法。