JP5370272B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構、圧縮機構を駆動する電動モータ、および電動モータを駆動するインバータ回路等のモータ駆動回路を有する電動圧縮機に関する。

従来から、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動式のモータと、モータを駆動する駆動回路部と、を備える電動圧縮機がある。そして、圧縮機構およびモータを収容するハウジングの外面に駆動回路部を取り付けて、ハウジング内を流通する吸入冷媒で、駆動時に発熱する駆動回路部を冷却する電動圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−３２４９００号公報

しかしながら、上記従来技術の電動圧縮機では、ハウジングは、内部に収容されたモータや圧縮機構と一体となっているため、モータや圧縮機構の熱が伝達され易く、ハウジング内を流通する吸入冷媒よりも温度が高くなる場合がある。このような場合には、駆動回路部を冷却する効率が悪化し、充分な冷却性能が得られないという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、駆動回路部冷却性能を向上することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、
圧縮機構を駆動する電動式のモータと、
圧縮機構およびモータを収納するとともに、内部に圧縮機構が吸入する吸入冷媒が流通する冷媒流通路が形成されたハウジングと、
ハウジングに設けられた開口部と、
この開口部を閉塞し、裏面が冷媒流通路に臨むように配設されたプレート部材と、
ハウジングとプレート部材との間に介設され、ハウジングおよびプレート部材のいずれよりも熱伝導率が低い材料からなる低熱伝導性部材と、
プレート部材の裏面とは反対側の表面に取り付けられ、モータを駆動する駆動回路部と、を備えることを特徴としている。

これによると、モータを駆動する駆動回路部は、ハウジングとの間に低熱伝導性部材が介設されてハウジングから熱が伝わり難いプレート部材の表面に取り付けられており、プレート部材の裏面側の冷媒流通路を流通する吸入冷媒で冷却される。したがって、ハウジングがモータや圧縮機構からの熱を受けて温度が高くなっていたとしても、プレート部材の温度を吸入冷媒の温度に近似させることができ、駆動回路部を確実に冷却することができる。このようにして、駆動回路部を冷却する性能を向上することができる。

また、請求項１に記載の発明では、冷媒流通路を取り囲む壁面のうちプレート部材の裏面を除く壁面に、断熱層が形成されていることを特徴としている。これによると、冷媒流通路を流通する吸入冷媒がプレート部材以外から受熱して昇温することを抑制することができる。したがって、駆動回路部冷却性能を一層向上することができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、モータから延びプレート部材を貫通する貫通端子を備え、貫通端子が駆動回路部に電気的に直接接続しており、貫通端子は、冷媒流通路を流通する吸入冷媒により冷却されることを特徴としている。貫通端子は、一般的に熱膨張特性を優先して貫通端子を構成する材料が選定され、導電時には比較的発熱し易い。本請求項の発明によれば、冷媒流通路を流通する吸入冷媒で発熱し易い貫通端子を冷却することができる。また、吸入冷媒で冷却された貫通端子を介して、貫通端子が接続する駆動回路部を冷却することができる。

また、請求項２に記載の発明では、駆動回路部は、絶縁基材と、絶縁基材中に内蔵されモータへ供給する供給電力を制御するパワー素子と、を有する回路基板を具備しており、この回路基板がプレート部材の表面に取り付けられていることを特徴としている。これによると、プレート部材の表面に取り付けられた、絶縁基材の内部にパワー素子を内蔵した回路基板を、冷媒流通路を流通する吸入冷媒で冷却することができる。したがって、パワー素子を回路基板とは異なる層に配設して冷却する必要がなく、パワー素子の冷却性を確保しつつ駆動回路部の体格を小型化することができる。また、請求項３に記載の発明のように貫通端子が駆動回路部に電気的に接続している場合には、貫通端子を絶縁基材の内部にパワー素子を内蔵した回路基板に接続できるので、貫通端子とパワー素子との間の電気抵抗を低減することが可能である。

また、請求項３に記載の発明では、回路基板の絶縁基材は、パワー素子に接する部分の少なくとも一部が熱可塑性樹脂からなることを特徴としている。これによると、回路基板を製造する際に、加熱プレスによりパワー素子を容易に絶縁基材中に内蔵して、パワー素子内蔵回路基板を形成することができる。

また、請求項４に記載の発明では、駆動回路部は、回路基板をなす第１基板と、絶縁基材中に回路素子が内蔵されていない第２基板とを備え、第１基板と第２基板とが電気的に接続されていることを特徴としている。これによると、パワー素子が絶縁基材中に内蔵された素子内蔵基板である第１基板と、絶縁基材中に回路素子が内蔵されていない非素子内蔵基板である第２基板とを電気的に接続して、駆動回路部を構成することができる。したがって、駆動回路部を構成する基板の一部を比較的安価な非素子内蔵基板である第２基板として、駆動回路部を比較的安価に構成することができる。

また、請求項５に記載の発明では、第２基板は、ハウジングの外面に取り付けられていることを特徴としている。これによると、パワー素子を内蔵して発熱し易い第１基板はプレート部材の表面に取り付けられ、パワー素子を内蔵しておらず第１基板よりも発熱し難い第２基板はハウジングの外面に取り付けられている。したがって、プレート部材は第１基板に対応した大きさとすることができ、ハウジングに設ける開口部の開口面積を比較的小さくすることができる。

本発明を適用した一実施形態における電動圧縮機の外形を示す正面図である。 図１中Ａ−Ａ線断面図である。 電動圧縮機の内部構造を示す断面図である。 駆動回路部であるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 インバータ回路２０の一部を拡大した断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

図１は、本発明を適用した一実施形態における電動圧縮機の外形を示す正面図である。図２は、図１中Ａ−Ａ線断面図であり、図３は、電動圧縮機の内部構造を示す断面図である。

図１に示す電動圧縮機１００は、例えば、自動車のエンジンルーム内に配置されている。電動圧縮機１００は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、車両空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。電動圧縮機１００はハウジング１を備えている。

ハウジング１は、伝熱性の高いアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。ハウジング１には、冷媒吸入口１ａおよび冷媒吐出口１ｂが設けられている。

冷媒吸入口１ａは、ハウジング１において軸線方向一方側に配置されている。冷媒吸入口１ａには、蒸発器の冷媒出口からの冷媒が流入する。冷媒吐出口１ｂはハウジング１において軸線方向他方側に配置されている。冷媒吐出口１ｂは、凝縮器の冷媒入口に向けて冷媒を吐出する。

ハウジング１の上側には脚部２が設けられている。ハウジング１の下側には脚部３、４が設けられている。脚部２、３、４には、それぞれ、ボルト５を貫通させる貫通孔が設けられている。各ボルト５は、脚部２、３、４の貫通孔に貫通した状態で、ハウジング１をエンジンの側壁に固定する。

電動圧縮機１００は、図２および図３に示すように、モータ部１０（モータに相当）、インバータ回路２０（駆動回路部に相当）、圧縮機構３０、およびインバータカバー４０（カバー部材に相当）、プレート５０（プレート部材に相当）等から構成されている。

モータ部１０は、三相同期モータであって、回転軸１２、ロータ１３、ステータコア１４、およびステータコイル１５から構成されている。

回転軸１２は、ハウジング１内に配置されている。回転軸１２はその軸線方向がハウジング１の軸線方向に一致している。回転軸１２は、軸受け１２ａ、１２ｂにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転駆動力を圧縮機構３０に伝える。軸受け１２ａ、１２ｂは、ハウジング１により支持されている。

ロータ１３は、例えば永久磁石が埋め込まれたもので、筒状に形成されているものであって、回転軸１２に対して固定されている。ロータ１３は、ステータコア１４から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１２とともに回転する。

ステータコア１４は、ハウジング１内においてロータ１３（回転軸１２）に対して径方向外周側に配置されている。ステータコア１４は、その軸線方向が回転軸１２の軸線方向に一致する筒状に形成されている。ステータコア１４は、ロータ１３との間に隙間を形成している。隙間は、回転軸１２の軸線方向に並行に冷媒を流す冷媒流路１７を構成している。

ステータコア１４は、磁性体からなるもので、ハウジング１の内周面から支持されている。ステータコイル１５は、ステータコア１４に対して回巻されている。ステータコイル１５は後述するように回転磁界を発生する。

圧縮機構３０は、モータ部１０に対して軸線方向他方側に配置されている。圧縮機構３０は、例えば、固定スクロールと可動スクロールとから構成されるスクロール型コンプレッサであって、モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって可動スクロールを旋回させて冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

ハウジング１には、図２および図３図示上方側の部位に、例えば矩形状の開口部９が設けられており、この開口部９を閉塞するように、例えば伝熱性の高いアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材等の金属からなる平板状のプレート５０が配設されている。インバータ回路２０は、プレート５０の表面（表側の面、図示上方側の面）５０ａを取付面としてプレート５０に装着されている。

ハウジング１とプレート５０との間には熱絶縁ガスケット５１（低熱伝導性部材に相当）が介設されている。熱絶縁ガスケット５１は、ハウジング１およびプレート５０のいずれよりも熱伝導率が低い材料（例えばゴム材）からなり、ハウジング１とプレート５０との間の熱伝達を抑制するようになっている（実質的にハウジング１とプレート５０との間を熱的に絶縁するようになっている）。

熱絶縁ガスケット５１は、開口部９を全周に亘って取り囲むように環状に配設され、ハウジング１の外周面における開口部９の開口縁部と、プレート５０の裏面５０ｂ（表面５０ａとは反対側の面）における外周縁部との間に介装されている。

図示は省略しているが、ハウジング１とプレート５０とは螺子止め等の締結手段により締結されて係止されており、熱絶縁ガスケット５１はハウジング１およびプレート５０の両者に押し付けられて（例えばゴム製である場合は、ハウジング１とプレート５０との間で若干圧縮されて）、ハウジング１とプレート５０との間を気密シールするシール部材としても機能している。

なお、ハウジング１とプレート５０とは、螺子止め等の締結手段により締結された係止部位において若干接触しているが、係止部位以外では直接接触しておらず、熱絶縁ガスケット５１を挟んで離間している。インバータ回路２０の装着部位については後で詳述する。

インバータ回路２０は、半導体素子等からなり、モータ部１０を駆動する三相電圧を発生する駆動回路を構成している。インバータカバー４０は、インバータ回路２０を覆うように形成されている。インバータカバー４０は、ハウジング１に例えばネジ（図示省略）により締結されている。

ステータコア１４の外周壁には、図２に示すように、凹部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが設けられている。凹部１４ａは、回転軸１２の径方向中心側に凹んで、かつステータコア１４に対して軸線方向に並行に延びるように形成されている。同様に、凹部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、回転軸１２の径方向中心側に凹んで、かつステータコア１４に対して軸線方向に並行に延びるように形成されている。

凹部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、回転軸１２を中心とする円周方向に同一間隔でずれるように配置されている。凹部１４ａは、インバータ回路２０側に配置されている。凹部１４ａは、ハウジング１の開口部９を挟んで対峙するプレート５０の裏面５０ｂとの間に第１の冷媒流路６０（冷媒流通路に相当）を構成する。凹部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、ハウジング１の内周面との間に第２の冷媒流路６１、６２、６３を構成する。

ここで、凹部１４ａにおいてインバータ回路２０側には（凹部１４ａの内面には）、断熱膜８０が設けられている。図２には模式的に所定の厚みを有する断熱膜８０が示されているが、実際には、断熱膜８０としては、薄膜状に形成されているものが用いられる。

断熱膜８０は、凹部１４ａの底部１４０および側部１４１ａ、１４１ｂを覆うように形成されている。すなわち、断熱膜８０は、軸線方向から視て略断面コ字状に形成されている。断熱膜８０は、冷媒とステータコア１４との間の熱伝達を妨げる。

図２から明らかなように、ハウジング１の開口部９の内面（開口側の面）にも、断熱膜８１が設けられている。断熱膜８１は、断熱膜８０と同様に、薄膜状に形成されているものが用いられる。なお、断熱膜８１は、開口部９の内面ばかりでなく、ハウジング１の第１の冷媒流路６０を構成する面にも設けることができる。

断熱膜８０および断熱膜８１は、冷媒や潤滑油（圧縮機油）に対する耐性が強く、かつ高温度高圧に耐え得る材料が用いられ、例えば、ビスマス（金属系）、セラミックス（無機高分子）、ポリイミド（有機高分子）などを用いることができる。断熱膜８０および断熱膜８１としては、特に、耐熱性に優れたポリイミドを用いることが好ましい。断熱膜８０と断熱膜８１とは、図２で図示したように別体であってもよいし、一体としてもかまわない。また、断熱膜８１は、熱絶縁ガスケット５１と一体であってもかまわない。熱絶縁ガスケット５１、絶縁膜８０、８１を一体としてもかまわない。

断熱膜８０および断熱膜８１は、本実施形態において冷媒流通路を取り囲む壁面のうちプレート５０の裏面５０ｂを除く壁面に形成された断熱層に相当する。

次に、図４および図５に基づいて、モータを駆動する駆動回路部の構成について説明する。図４は、駆動回路部であるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図であり、図５は、インバータ回路２０の一部を拡大した断面図である。

図４に示すように、インバータ回路２０は、プレート５０の表面５０ａおよびプレート５０の表面５０ａに並ぶように延びるハウジング１の取付面１ｃに取り付けられてインバータカバー４０で覆われている。換言すれば、インバータ回路２０は、プレート５０の表面５０ａおよびハウジング１の取付面１ｃを底面部とし、インバータカバー４０が側面部および天井面部となるケーシング内に収容されている。インバータカバー４０とハウジング１との間にはシール部材４１が配設されており、インバータ回路２０の収容空間と外部空間とを遮断している。

図４で図示したように、シール部材４１は、前述の熱絶縁ガスケット５１とは別体であったが、シール部材４１と熱絶縁ガスケット５１とは一体であってもかまわない。なお、図２および図３では、シール部材４１の図示を省略している。

インバータ回路２０は、第１基板２１と第２基板２２とを有し、第１基板２１と第２基板２２とはワイヤ２３等の電気的接続手段で接続されている。第１基板２１は、本発明の回路基板に相当し、パワー素子２１４等を内蔵している素子内蔵回路基板である。

一方、第２基板２２は、絶縁基材内に素子を内蔵していない非素子内蔵回路基板であり、例えばガラスエポキシ基板等の所謂汎用プリント基板からなり、絶縁基材の表面を含む絶縁基材の外部に回路素子の本体部が配設されるように各種素子等が実装されている。第２基板２２には、外部との接続端子を有するコネクタ２２１や電源フィルタ等の大型部品が実装されている。

第１基板２１はプレート５０の表面５０ａに取り付けられ、第２基板２２はハウジング１の取付面１ｃに取り付けられ、プレート５０の表面５０ａおよびハウジング１の取付面１ｃが延びる方向に並設されている。すなわち、第１基板２１と第２基板２２とは、プレート５０の表面５０ａおよびハウジング１の外面の延面方向において並設されている。

本実施形態では、図４図示上下方向から見たときに、第１基板２１は、その全域がハウジング１の開口部９の開口領域内に位置するように配設されている。

第１基板２１とプレート５０の表面５０ａとの間、および、第２基板２２とハウジング１の取付面１ｃとの間には、それぞれ、全域に亘って絶縁放熱シート２４（電気的に絶縁する絶縁シート部材に相当）が介設されている。絶縁放熱シート２４は、例えば樹脂材（例えばシリコーン樹脂）、ゴム材（例えばシリコーンゴム）、無機材（例えばマイカ）等のいずれかからなる。

図５に示すように、第１基板２１は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材２１１と、絶縁基材２１１の内部に配置されたパワー素子２１４と、絶縁基材２１１の内部や表面に配置された他の回路素子２１５（例えば、抵抗等の受動素子）等の電子部品と、絶縁基材２１１の内部や表面に形成され、パワー素子２１４や他の回路部品２１５と電気的に接続する配線部としての導体パターン２１２および層間接続ビア２１３とを備えている。

換言すれば、第１基板２１は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材２１１の表面および内部に導体パターン２１２が多層に配置され、異なる層の導体パターン２１２の一部が層間接続部である層間接続ビア２１３（例えば、導電性ペーストなどを採用することができる）によって電気的に層間接続されるとともに、絶縁基材２１１中に導体パターン２１２及び層間接続部２１３と電気的に接続されたパワー素子２１４等の電子部品が配置された多層基板である。

また、第１基板２１は、絶縁基材２１１内に埋め込まれた伝熱部材である例えば銅製で薄板状の放熱用チップ２１６を備えている。放熱用チップ２１６は、絶縁基材２１１内においてパワー素子２１４よりもプレート５０の表面５０ａ側（図５図示下方側）となる部位に埋設されている。放熱用チップ２１６は、図示下面が絶縁基材２１１から露出しており、放熱用チップ２１６の下面と絶縁基材２１１の下面とは同一平面内にある。

第１基板２１の絶縁基材２１１は、例えば、熱可塑性の樹脂フィルム（基材フィルム）を複数枚積層して、相互に接着（溶着）して構成されている。なお、樹脂フィルムに用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、及びポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドの混合材、或いは液晶ポリマーなどを採用することができる。

第１基板２１は、表面に配線部の一部として例えば金属箔からなる導体パターン２１２が形成されると共に、この導体パターン２１２を底部とするビアホール内に導電体（例えば、導電性ペースト）が埋め込まれた配線部の一部としての層間接続ビア２１３を有する熱可塑性の樹脂フィルム（基材フィルム）や、パワー素子２１４等の内蔵電子部品や放熱用チップ２１６等の内蔵部品の体格に応じた貫通孔を有する熱可塑性の樹脂フィルム（基材フィルム）などを複数層積層して、相互に接着（溶着）して構成されている。

なお、導体パターン２１２は、比較的大電流が流れる所謂パワー系（例えばモータ電流系統）では非パワー系（例えば信号伝達系統）よりも導体厚さを厚くすることが好ましい。パワー系の導体パターン２１２を非パワー系の導体パターン２１２と同一層に配置する場合には、パワー系の導体パターン２１２として例えば銅製の金属プレート部材を用いることができ、パワー系の導体パターン２１２を非パワー系の導体パターン２１２と異なる層に配置する場合には、パワー系の導体パターン２１２を非パワー系の導体パターン２１２よりも厚い金属箔もしくは金属プレート部材により形成することができる。

この第１基板２１は、以下のようにして製造することができる。上述のような複数枚の熱可塑性の樹脂フィルムを、内部にパワー素子２１４等を配置しつつ積層する。そして、この積層体を加熱しながら、積層方向における両側から加圧する。例えば、２５０〜３５０℃の雰囲気温度下で１〜１０ＭＰａの圧力で１０〜２０分間加圧する。このようにして、一括で熱圧着接合して第１基板２１を製造することができる。

なお、第１基板２１の絶縁基材２１１として、熱可塑性の樹脂フィルムを複数枚用いる例を説明したが、絶縁基材２１１は、少なくとも熱可塑性樹脂を含むものであればよく、例えば、熱可塑性樹脂を含む基材フィルムと、熱硬化性樹脂を含む基材フィルムとを相互に（例えば、交互に、あるいは、熱硬化性樹脂を含む基材フィルムが連続して積層されないように）積層してなるものを採用するようにしてもよい。この例では、熱可塑性樹脂を含む基材フィルムが接着剤層として機能する。

また、熱可塑性樹脂は、絶縁基材２１１に内蔵するパワー素子２１４等の内蔵素子の周囲に配設することが好ましい。内蔵素子に接する部分の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を配置することが好ましく、内蔵素子を取り囲む全域（全面）に亘って熱可塑性樹脂を配置することがさらに好ましい。内蔵素子に接する部分に熱可塑性樹脂を配置すると、積層した複数枚の樹脂フィルムを加熱プレスして絶縁基材２１１を形成する際に、絶縁基材２１１中にパワー素子２１４等の内蔵素子を封止する（内蔵素子の外面の電気接続部を除く全域を絶縁基材に密着させる）ことが容易である。

図５から明らかなように、第１基板２１には、図示左方側端部近傍に、絶縁基材２１１を厚さ方向（図示上下方向）に貫通する貫通孔２１１ａが形成されている。

放熱用チップ２１６は、絶縁基材２１１の厚さ方向（図示上下方向）におけるパワー素子２１４の投影領域の一部もしくは全域を含むように配設され、図示左方側に大きく延設されている。そして、放熱用チップ２１６は、絶縁基材２１１の貫通孔２１１ａが形成された部分を含む領域にまで延設されている。放熱用チップ２１６には、絶縁基材２１１の貫通孔２１１ａに対応して、同軸上に貫通孔２１６ａが形成されている。

プレート５０の表面５０ａには、図５では図示を省略したモータ部１０のステータコイル１５から延びプレート５０を貫通する貫通端子１６が突出しており、貫通端子１６の表面５０ａより図示上方に突出した部分は、絶縁基材２１１の貫通孔２１１ａ内に配設されている。貫通端子１６は、プレート５０を貫通する部分において、プレート５０との間が例えばガラス材により気密に封止された所謂ハーメチック端子である。

貫通端子１６は、半田付け等の電気的接合手段により、第１基板２１の放熱用チップ２１６に電気的に接続している。放熱用チップ２１６は、導体パターン２１２と接すること等により、パワー素子２１４と電気的に接続されており、放熱用チップ２１６の貫通端子１６との接続部分（放熱用チップ２１６の貫通孔２１６ａ部分）が、第１基板２１からモータ部１０へ供給電力を出力する出力部となっている。

なお、貫通端子１６は、放熱用チップ２１６のみと電気的に接続されていてもよいが、放熱用チップ２１６と同一電位にある導体パターン２１２等とも接続されていてもかまわない。

上述した構成の電動圧縮機１００の作動について簡単に説明する。まず、インバータ回路２０が電源投入されて、モータ部１０のステータコイル１５に対して三相の駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア１４から回転磁界が発生するため、ロータ１３に対して回転力が発生する。すると、ロータ１３が回転軸１２とともに回転する。したがって、圧縮機構３０は、回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入する。

このとき、蒸発器側からの吸入冷媒は、ハウジング１の冷媒吸入口１ａ側内に流入する。すると、この吸入冷媒は、冷媒流路１７、６０、６１、６２、６３を通過して圧縮機構３０側に流れる。吸入冷媒は、圧縮機構３０で圧縮され、冷媒吐出口１ｂから凝縮器側に吐出される。

一方、インバータ回路２０は、その作動に伴って熱を発生する。この熱が主にプレート５０を介して冷媒流路６０内の冷媒に伝わる。パワー素子２１４を内蔵して比較的発熱量が大きい第１基板２１が発する熱は、プレート５０を介して冷媒流路６０内の冷媒に伝わる。一方、第２基板２２が発する熱は、ハウジング１のうち外面に取付面１ｃが形成された部位を介して冷媒流路６０内の冷媒に伝わる。

このとき、ステータコイル１５は、三相の駆動電流の通電に伴って熱を発生するものの、断熱膜８０により冷媒流路６０内の冷媒とステータコア１４との間の熱伝達を妨げる。また、ハウジング１は、ステータコア１４や圧縮機構３０からの熱を受けて昇温するものの、断熱膜８１により冷媒流路６０内の冷媒とハウジング１との間の熱伝達を妨げる。したがって、冷媒流路６０内の冷媒によりインバータ回路２０を冷却することになる。

また、ステータコイル１５から発生した熱は、ステータコア１４を通して冷媒流路１７、６１〜６３内の冷媒に伝わる。これにより、ステータコア１４、およびステータコイル１５を冷媒流路１７、６１〜６３内の冷媒により冷却することができる。

上述の構成によれば、ハウジング１に開口部９を設け、この開口部９を閉塞するとともに裏面５０ｂが冷媒流路６０に臨むようにプレート５０を配設し、ハウジング１およびプレート５０のいずれよりも熱伝導率が低い材料からなる熱絶縁ガスケット５１をハウジング１とプレート５０との間に介装して、プレート５０の表面５０ａにインバータ回路２０の第１基板２１を装着している。

これによると、モータ部１０を駆動するインバータ回路２０のパワー素子２１４を内蔵する第１基板２１は、ハウジング１から熱が伝わり難いプレート５０の表面５０ａに取り付けられており、プレート５０の裏面５０ｂ側の冷媒流路６０を流通する吸入冷媒で冷却される。したがって、ハウジング１がモータ部１０や圧縮機構３０からの熱を受けて温度が高くなっていたとしても、プレート５０の温度を吸入冷媒の温度に近似させることができ、第１基板２０を確実に冷却することができる。このようにして、インバータ回路２０を冷却する性能を向上することができる。

また、モータ部１０と一体となったハウジング１は、比較的熱容量が大きいため、電動圧縮機１００が高温環境下で起動した際の初期には、内部に吸入冷媒の流入があっても温度が下がり難い。したがって、本発明を適用していない場合には、パワー素子２１４の起動温度の制約要件となる場合があった。ところが、本実施形態によれば、プレート５０は比較的熱容量が小さく、ハウジング１から熱が伝わり難いので、ハウジング１の内部に吸入冷媒の流入があれば速やかにプレート５０の温度を下げることができる。

また、インバータ回路２０の第１基板２１よりも発熱し難い第２基板２２は、ハウジング１の外面に装着されて、ハウジング１を介して冷媒流路６０を流通する吸入冷媒で冷却される。これによると、プレート５０を第１基板２１に対応した大きさとして、ハウジング１に設ける開口部９の開口面積を比較的小さくすることができる。

また、第１の冷媒流路６０を取り囲む壁面のうちプレート５０の裏面５０ｂおよびハウジング１の取付面１ｃ形成部位の内面を除く壁面の少なくとも一部に、断熱膜８０、８１が形成されている。これによると、冷媒流路６０を流通する吸入冷媒がハウジング１やステータコア１４から受熱して昇温することを抑制することができる。

なお、断熱膜８０、８１は、軸線方向におけるステータコア１４の配設範囲において、第１の冷媒流路６０を取り囲む壁面に設けていたが、冷媒吸入口１ａから連続するように断熱膜等の断熱層を設け、冷媒流入口１ａから流入した吸入冷媒がプレート５０の裏面５０ｂに到達するまで熱的に隔絶されるような流通路を形成することが、冷却性能向上のためには好ましい。

また、モータ部１０から延びプレート５０を貫通する貫通端子１６は、プレート５０の裏面５０ｂより内方の部分は、第１の冷媒流路６０内に位置し、吸入冷媒で冷却されるようになっている。貫通端子１６は、一般的に熱膨張特性を優先して導体材料（例えば、鉄５０％ニッケル５０％の合金）が選定され、導電時には比較的発熱し易い。本実施形態によれば、冷媒流路６０を流通する吸入冷媒で導電時に発熱し易い貫通端子１６も冷却することができる。

さらに、貫通端子１６は、放熱用チップ２１６等の比較的熱伝導性が良好な導体材料を介してパワー素子２１４に接続している。したがって、吸入冷媒で冷却された貫通端子１６を介して、貫通端子１６が接続するパワー素子２１６を冷却することができる。

また、駆動回路部であるインバータ回路２０は、モータ部１０へ供給する供給電力を制御するパワー素子２１４を絶縁基材２１１中に内蔵した第１基板２１を備えており、第１基板２１は、プレート５０の表面５０ａに取り付けられ、ハウジング１内を流通する吸入冷媒で冷却されるようになっている。したがって、パワー素子２１４の本体部を回路基板とは異なる層に配設してプレート５０に押し付け冷却する必要がない。このようにして、パワー素子２１４の冷却性を確保しつつインバータ回路２０の体格を小型化することができる。

また、パワー素子の本体部を回路基板とは異なる層に配設してプレート５０に押し付けパワー素子を冷却する場合には、回路基板の熱をプレート５０に伝え難いが、本実施形態の構成によれば、第１基板２１からプレート５０に放熱することが可能であり、放熱性を向上することができる。

また、パワー素子の本体部を回路基板とは異なる層に配設してプレート５０に押し付けパワー素子を冷却する場合には、貫通端子と回路基板との電気的接続部にインナーコネクタを用いる必要がある。

これは、以下のような理由による。貫通端子のハーメチックシール部にガラス材を用いると、貫通端子の構成材料として、線膨張係数がガラス材の線膨張係数と近似した材料（例えば、鉄５０％ニッケル５０％の合金）を用いる必要がある。また、回路基板は空間絶縁を確保するためにプレート等との空間距離を確保して例えばアルミニウム材からなる固定部材を介してプレート５０に固定される。しかし、この固定部材は貫通端子よりも線膨張係数が大きく、貫通端子と回路基板との電気的接続部は上記空間距離のためにハーメチックシール部から大きく離れている。これにより、温度変化の大きい環境下で貫通端子と回路基板との電気的接続部において大きな応力が発生することを抑制するためにフローティング構造を有するコネクタを用いる必要がある。

ところが、本実施形態の構成によれば、図４に示すように、第１基板２１を絶縁放熱シート２４を介してプレート５０の表面５０ａに当接できるので、貫通端子１６のハーメチックシール部と第１基板２１との空間距離を低減することができる。これにより、温度変化の大きい環境下で貫通端子１６と第１基板２１との電気的接続部において大きな応力が発生することを抑制できるので、インナーコネクタを廃止することができる。

また、パワー素子２１４等を絶縁基材２１１中に内蔵して、例えばパワー素子２１４の上方（基板の厚さ方向）に他の回路素子を配置する所謂３次元配置が可能となるので、インバータ回路２０の配線長さを短くすることが可能である。これに伴い、配線インダクタンスを低減でき、パワー素子２１４のスイッチング動作時に発生するサージ電圧を低減してノイズの発生を抑制することができるとともに、損失を低減することができる。

また、第１基板２１は、パワー素子２１４よりもプレート５０の表面５０ａ側となる部位において絶縁基材２１１中に放熱用チップ２１６を有している。したがって、パワー素子２１４が発する熱を放熱用チップ２１６を介してプレート５０に伝達し易く、パワー素子２１４の冷却性を向上することができる。

また、放熱用チップ２１６はパワー素子２１４と電気的に接続されており、放熱用チップ２１６と貫通端子１６とが直接接続している。したがって、比較的大電流であるモータ部１０への供給電流の導通経路をコンパクトにすることができ（幅広の導体パターン等を用いる必要がなく）、第１基板２１の体格を一層小型化することができる。なお、本実施形態では、放熱用チップ２１６に接する導体パターン２１２は、パワー系であっても非パワー系と同一厚さの金属箔を用いることができる。

また、第１基板２１の下面に露出した放熱用チップ２１６をパワー系の導通経路としているが、第１基板２１とプレート５０の表面５０ａとの間には絶縁放熱シート２４が介装されているので、放熱用チップ２１６とプレート５０との間の短絡を防止することができる。

また、インバータ回路２０は、素子内蔵回路基板である第１基板２１と非素子内蔵回路基板である第１基板２２とを電気的に接続して構成している。したがって、インバータ回路２０を構成する基板の一部を比較的安価な非素子内蔵回路基板として、インバータ回路２０を比較的安価に構成することができる。

また、第１基板２１と第２基板２２とは、プレート５０の表面５０ａおよびハウジング１の取付面１ｃが延びる方向に、両面に沿って並設されている。したがって、インバータ回路２０の基板を第１基板２１と第２基板２２とで構成しても、インバータ回路２０のハウジング１の外面からの高さを抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態では、第１基板２１は、プレート５０の表面５０ａに取り付けられ、第２基板２２は、ハウジング１の外面の取付面１ｃに取り付けられていたが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、第１基板２１および第２基板２２をいずれもハウジング１から熱が伝わり難いプレート５０の表面５０ａに取り付けるものであってもよい。

また、上記実施形態では、モータ部１０から延びる貫通端子１６は、第１基板２１の貫通孔２１１ａ内に配設されて、出力部である放熱用チップ２１６の貫通孔２１６ａに接続していたが、これに限定するものではない。

例えば、第１基板２１に貫通孔を設けずに絶縁基材２１１の端面に沿うように貫通端子１６を配設して、放熱用チップ２１６の出力部に接続したものであってもよい。これによれば、第１基板２１のサイズを小さくすることができる。このとき、第１基板２１の端部に貫通端子１６の外周形状に合わせて横断面が半円状の凹部を形成し、円弧面状の端面を形成することが好ましい。

また、放熱用チップ２１６の出力部は、貫通孔であってもよいし、第１基板２１の端面に対応させて円弧面状の端面としてもよい。

また、第１基板２１からモータ部１０へ供給電力を出力する出力部は、放熱用チップ２１６に設けず、導体パターン２１２等の配線部に設けてもかまわない。

また、上記実施形態では、放熱用チップ２１６は、パワー素子２１４と電気的に接続していたが、これに限定するものではない。導体パターン２１２に貫通端子１６を接続して、導体パターン２１２と放熱用チップ２１６との間に絶縁放熱シート２４を介在させてもよい。

また、上記実施形態では、第１基板２１および第２基板２２は、プレート５０の表面５０ａおよびハウジング１の取付面１ｃの延面方向において並設されていたが、これに限定されるものではない。第１基板２１をプレート５０の表面５０ａに取り付け、第２基板２２を第１基板２１の反プレート側に積層配置して、第１基板２１と第２基板２２とを電気的に接続してもよい。

また、上記実施形態では、駆動回路部であるインバータ回路２０を、第１基板２１および第２基板２２の２枚の基板で構成していたが、これに限定されるものではない。インバータ回路２０は、３枚以上の基板で構成してもよいし、例えば、図７に示すように、インバータ回路２０を、パワー素子２１４を内蔵した１枚の回路基板２１Ａで構成してもよい。

また、プレート５０の表面５０ａに取り付けられる回路基板はパワー素子２１４を絶縁基材２１１中に内蔵した素子内蔵基板に限定されず、例えば、パワー素子の本体部を回路基板とは異なる層に配設してプレート５０の表面５０ａに押し付けパワー素子を冷却するものであってもかまわない。

また、上記実施形態では、駆動回路部であるインバータ回路２０は、モータ部１０の軸線方向（モータ部１０と圧縮機構３０とが並んだ方向）にほぼ平行なハウジング１の側面部側のプレート５０の表面５０ａに取り付けられていたが（所謂キャメルバックタイプの電動圧縮機であったが）、これに限定されるものではなく、ハウジング１の外面のうち内部を吸入冷媒が流通する部位に設けられたプレート５０の表面５０ａに取り付けられるものであればよい。例えば、モータ部１０の軸線方向における反圧縮機構側の面（図１図示右方側の面）に設けられたプレート５０の表面５０ａに取り付けられるものであってもよい（所謂インラインタイプの電動圧縮機であってもよい）。

インラインタイプの電動圧縮機に本発明を適用すれば、冷媒吸入口１ａからプレート５０の裏面５０ｂまでの冷媒流通距離を短くすることができ、吸入冷媒の温度上昇の抑制が容易であり、極めて有効である。

１ ハウジング
９ 開口部
１０ モータ部（モータ）
１６ 貫通端子
２０ インバータ回路（駆動回路部）
２１ 第１基板
２２ 第２基板
３０ 圧縮機構
５０ プレート（プレート部材）
５０ａ 表面
５０ｂ 裏面
５１ 熱絶縁ガスケット（低熱伝導性部材）
６０ 第１の冷媒流路（冷媒流通路）
８０、８１ 断熱膜（断熱層）
２１１ 絶縁基材
２１４ パワー素子

Claims (5)

1. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を駆動する電動式のモータと、
   前記圧縮機構および前記モータを収納するとともに、内部に前記圧縮機構が吸入する吸入冷媒が流通する冷媒流通路が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに設けられた開口部と、
   前記開口部を閉塞し、裏面が前記冷媒流通路に臨むように配設されたプレート部材と、
   前記ハウジングと前記プレート部材との間に介設され、前記ハウジングおよび前記プレート部材のいずれよりも熱伝導率が低い材料からなる低熱伝導性部材と、
   前記プレート部材の前記裏面とは反対側の表面に取り付けられ、前記モータを駆動する駆動回路部と、を備え、
   前記冷媒流通路を取り囲む壁面のうち前記裏面を除く壁面に、断熱層が形成されており、
   前記モータから延び前記プレート部材を貫通する貫通端子を備え、
   前記貫通端子が前記駆動回路部に電気的に直接接続しており、
   前記貫通端子は、前記冷媒流通路を流通する吸入冷媒により冷却されることを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記駆動回路部は、絶縁基材と、前記絶縁基材中に内蔵され前記モータへ供給する供給電力を制御するパワー素子と、を有する回路基板を具備しており、
   前記回路基板が前記表面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記絶縁基材は、前記パワー素子に接する部分の少なくとも一部が熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記駆動回路部は、前記回路基板をなす第１基板と、絶縁基材中に回路素子が内蔵されていない第２基板とを備え、前記第１基板と前記第２基板とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動圧縮機。
5. 前記第２基板は、前記ハウジングの外面に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の電動圧縮機。

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