JP5419342B2 - バスバーアッセンブリおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機のインバータ装置に適用するバスバーアッセンブリおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

昨今、車両に搭載される空調装置用の圧縮機として、インバータ装置を一体に組み込んで構成されるインバータ一体型の電動圧縮機が種々提案されている。かかる車載空調装置用のインバータ一体型電動圧縮機は、電動モータと圧縮機構とが内蔵されるハウジングの外周にインバータ収容部（インバータボックス）を一体的に設け、その内部に高電圧電源ユニットから供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに給電するインバータ装置を組み込むことにより、空調負荷に応じて電動圧縮機の回転数を可変できるように構成されている。

上記のインバータ装置は、電源端子（Ｐ−Ｎ端子）を経てインバータ装置に供給される高電圧の直流電力を調整するヘッドキャパシタやインダクタ等の高電圧部品と、複数個の電力用半導体スイッチング素子およびそれを動作させるパワー系制御回路が実装されたパワー回路基板と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子を有する回路が実装された制御通信用のＣＰＵ基板と、電源端子、高電圧部品およびパワー回路基板間等の電気配線をなすバスバーアッセンブリ等々で構成されている。また、バスバーアッセンブリは、複数のバスバーを絶縁用樹脂材でインサート成形して一体化した構成とされている（特許文献１参照）。

特開２００４−１９０５２５号公報

さて、車載空調装置用のインバータ一体型電動圧縮機については、搭載車両におけるエンジンルーム内のますますの高密度化に伴い、搭載性を確保するために、インバータ装置およびインバータ収容部を含めて、より一層の小型コンパクト化が求められている。
一方、顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対応して、新たに電装部品を追加したり、その電装部品を交換または変更しなければならないことが多々あり、これらの電装部品をインバータ装置およびインバータ収容部において、設置スペースを増大することなく実装できれば、インバータ一体型電動圧縮機としては大きなメリットとなる。

特に、高電圧ラインに接続される電装部品については、バスバーアッセンブリを介して電気配線がされることになるが、これらの電装部品およびバスバーアッセンブリは、主に高電圧ラインを構成するものであり、配置や構成によっては他の回路部分に対して電磁ノイズ干渉のおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の電装部品間の電気配線を行うバスバーアッセンブリが持つ容積を有効に利用して第３の電装部品を実装可能としたバスバーアッセンブリおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のバスバーアッセンブリおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるバスバーアッセンブリは、複数の電装部品間の電気配線を行う少なくとも１本以上のバスバーを絶縁用樹脂材によりモールド成形して一体化したバスバーアッセンブリにおいて、前記絶縁用樹脂材の一部を部分的に切欠き、該切欠きにより第３の電装部品を実装可能な空間部を形成するとともに、前記空間部において少なくとも１本の前記バスバーが長さ方向に沿って２分割され、その２分割された前記バスバーの端部が該空間部に露出されることによりステーション端子とされ、該ステーション端子に短絡用バスバーまたは前記第３の電装部品が接続可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、バスバーをモールド成形している絶縁用樹脂材の一部を切欠き、他の電装部品を実装可能な空間部を形成するとともに、この空間部において少なくとも１本のバスバーが長さ方向に沿って２分割され、その２分割されたバスバーの端部が該空間部に露出されることによりステーション端子とされ、該ステーション端子に短絡用バスバーまたは第３の電装部品が接続可能とされているため、ステーション端子間に第３の電装部品を接続することによって、バスバーアッセンブリが持つ容積を利用して比較的小型の電装部品を適宜実装することが可能となる。これにより、電装部品の設置スペースを増大することなく、第３の電装部品を実装し、それによる新たな機能を追加することができる。同時に、顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対して、最小限の電装部品交換または変更による対応が可能となるため、他部品を共通化する等により生産性の向上およびコスト低減を図ることができる。なお、ここでの第３の電装部品とは、バスバーアッセンブリにより電気配線される複数の電装部品とは別の電装部品を意味し、実施形態に示される複数の電装部品であるヘッドキャパシタ１６およびインダクタ１７に対して、ヒューズ２８、コイル２９が第３の電装部品に相当する。また、ステーション端子を２分割されたバスバーの端部を空間部に露出させることにより形成できるため、このステーション端子に溶接、はんだ、ネジ止め等で第３の電装部品を接続することにより、第３の電装部品をバスバーに対して直接実装することができ、従って、第３の電装部品の実装について信頼性を確保することができるとともに、２分割されたバスバーアッセンブリ間の距離によって、第３の電装部品の実装空間の大きさを調整することができることから、実装される第３の電装部品の大きさが異なっても、それに制約されることなく実装することができる。

さらに、本発明のバスバーアッセンブリは、上記のバスバーアッセンブリにおいて、前記空間部には、該空間部に実装される前記第３の電装部品を支持するホルダーまたはサポート部が一体に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、空間部に第３の電装部品を支持するホルダーまたはサポート部が一体に形成されているため、空間部に実装される第３の電装部品をホルダーまたはサポート部により支持して実装することができる。これによって、第３の電装部品の接続箇所に振動等の外力が加わることによる応力を軽減し、第３の電装部品を安定して保持することができ、実装の容易性と耐振性を確保することができる。

さらに、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、電動モータと圧縮機構とが内蔵されるハウジングの外周にインバータ収容部を設け、その内部に直流電力を三相交流電力に変換して前記電動モータに給電するインバータ装置を収容設置したインバータ一体型電動圧縮機において、前記直流電力が供給される電源端子と前記インバータ装置を構成する回路基板および高電圧部品との間の電気配線をなす高電圧バスバーに、上述のいずれかのバスバーアッセンブリを適用し、該バスバーアッセンブリの前記ステーション端子に前記インバータ装置の機能を担う短絡用バスバーまたは第３の電装部品が接続可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、インバータ装置を構成する回路基板および高電圧部品と電源端子間の電気配線をなす高電圧バスバーに、絶縁用樹脂材の一部を切欠き第３の電装部品を実装可能な空間部を形成し、その空間部のステーション端子に上述のいずれかの短絡用バスバーまたは第３の電装部品が接続可能とされているバスバーアッセンブリを適用しているため、バスバーアッセンブリに第３の電装部品を実装することによってインバータ装置に新たな機能を追加することができる。これにより、電動圧縮機を搭載する車両毎の異なる特性、すなわち顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対して、最小限の電装部品交換または変更による対応が可能となる。特に小型コンパクト化の要求が厳しいインバータ一体型電動圧縮機において、比較的小型の電装部品とはいえ、設置スペースを増大することなく、バスバーアッセンブリが持つ容積を利用して新たに電装部品を実装できる効果は、機能追加の上でも大きい。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記第３の電装部品は、ヒューズ、コイル等により構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第３の電装部品がヒューズ、コイル等により構成されるため、容量の異なるヒューズ、コモンモードノイズを除去するコモンモードコイルやコンデンサコイル等の各種コイル、あるいは電装部品不実装の場合の短絡用バスバー等の実装により様々な要求仕様について簡便に個別設定することができる。これにより、インバータ装置に対する顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対して容易に対応することが可能となる。

本発明のバスバーアッセンブリによると、ステーション端子間に第３の電装部品を接続することによって、バスバーアッセンブリが持つ容積を利用して比較的小型の電装部品を実装することができるため、電装部品の設置スペースを増大することなく、第３の電装部品を実装し、それによる新たな機能を追加することができる。同時に、顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対して、最小限の電装部品交換または変更による対応が可能となるため、他部品を共通化する等により生産性の向上およびコスト低減を図ることができる。また、空間部に露出されたステーション端子に溶接、はんだ、ネジ止め等で第３の電装部品を接続することによって、第３の電装部品をバスバーに対して直接実装することができるため、第３の電装部品の実装について信頼性を確保することができるとともに、２分割されたバスバーアッセンブリ間の距離によって、第３の電装部品の実装空間の大きさを調整することができることから、実装される第３の電装部品の大きさが異なっても、それに制約されることなく実装することができる。

また、本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、バスバーアッセンブリに第３の電装部品を実装することによってインバータ装置に新たな機能を追加することができるため、電動圧縮機を搭載する車両毎の異なる特性、すなわち顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対して、最小限の電装部品交換または変更による対応が可能となる。特に小型コンパクト化の要求が厳しいインバータ一体型電動圧縮機において、比較的小型の電装部品とはいえ、設置スペースを増やすことなく、バスバーアッセンブリが持つ容積を利用して新たに電装部品を実装できる効果は、機能追加の上でも大きい。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態にかかるインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置部分の分解斜視図が示されている。
インバータ一体型電動圧縮機１は、その外殻を構成するハウジング２を有する。ハウジング２は、図示省略の電動モータが収容されるモータハウジング３と、図示省略の圧縮機構が収容される圧縮機ハウジング４とがボルト等を介して一体に締め付け固定されることにより構成される。このモータハウジング３および圧縮機ハウジング４は、アルミダイカスト製とされている。

モータハウジング３および圧縮機ハウジング４内に収容設置される図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機構が駆動される構成とされている。モータハウジング３の後端側（図１の右側）には、吸入ポート５が設けられており、この吸入ポート５からモータハウジング３内に吸入された低圧冷媒ガスは、電動モータの周りをモータ軸線方向に流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング４内に吐出された後、圧縮機ハウジングの前端側（図１の左側）に設けられている図示省略の吐出ポートから外部へと送出される構成とされている。

ハウジング２には、例えばモータハウジング３の後端側（図１の右側）の下部および圧縮機ハウジング４の前端側（図１の左側）の下部、並びに圧縮機ハウジング４の上部の計３箇所に、取り付け脚６が設けられている。インバータ一体型電動圧縮機１は、この取り付け脚６を介して、車両の走行用原動機の側壁等に設けられる片持ち型のブラケットにボルト等で固定設置され、車両に搭載される。なお、インバータ一体型電動圧縮機１は、一般にその一側面を片持ち型のブラケットに沿わせてモータ軸線方向を車両の前後方向または左右方向に向け、上下３点で片持ち支持されるのが通常である。

モータハウジング３の外周面には、その上部にボックス形状のインバータ収容部７が一体に成形されている。このインバータ収容部７は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス構造を有している。インバータ収容部７の一側面には、図示省略の高電圧電源ユニットから高電圧の直流電力を供給する２本の高電圧ケーブルを接続するケーブル接続口８Ａ，８Ｂが設けられている。

また、インバータ収容部７の内部側には、ガラス密封端子１４を取り付ける取り付け孔９、高電圧ケーブルを接続する図示省略のＰ−Ｎ電源端子台、およびインバータ装置１５の構成部品を取り付ける設置面１０や設置ボス１１，１２等が設けられており、これらを介してインバータ収容部７内に、ガラス密封端子１４およびインバータ装置１５等が収容設置されるとともに、高電圧ケーブル等が接続され、その上面がネジ止め固定される金属製の蓋部材１３によって密封される構成とされている。

インバータ装置１５は、高電圧の直流電力を調整するヘッドキャパシタ１６およびインダクタ１７等の高電圧部品と、設置面１０に接触されて４隅が設置ボス１１に固定設置されるアルミ合金製プレート１８と、該プレート１８上に設けられる図示省略の複数個の電力用半導体スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）およびこのスイッチング素子を動作させるゲート回路等が実装され、アルミ合金製プレート１８上に固定設置されるパワー回路基板１９と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子を有する制御通信用回路が実装され、４隅が設置ボス１１に固定設置されるＣＰＵ基板２０と、インバータ装置１５内のＰ−Ｎ電源端子、高電圧部品および基板間の電気配線をなすバスバーアッセンブリ２１等々を備えている。

バスバーアッセンブリ２１は、上記の電気配線を行う複数のバスバー２２（図３ないし図５参照）を有し、各バスバー２２を絶縁用の樹脂材２３でインサート成形して一体化したものである。ここでのバスバーアッセンブリ２１は、図２に示されるように、図示省略のＰ−Ｎ電源端子に接続される外部接続部２４と、ヘッドキャパシタ１６に接続される外部接続部２５と、インダクタ１７に接続される外部接続部２６と、パワー回路基板１９の端子に接続される外部接続部２７とを備え、これらの間の電気配線を行う複数のバスバー２２を絶縁用樹脂材２３によりインサート成形した構成とされている。

また、上記のバスバーアッセンブリ２１には、絶縁用樹脂材２３の一部を部分的に切欠き、その切欠きによって第３の電装部品である過電流を遮断するヒューズ２８、２本のバスバー２２間に設けられ、コモンモードノイズを除去するコモンモードコイルやコンデンサコイル等の比較的小型のコイル２９、あるいは第３の電装部品を不実装の場合に接続する図示省略の短絡用バスバー等を実装することができる空間部３０が形成されている。この空間部３０には、空間内に露出されるバスバー端部によって形成されるステーション端子３１が設けられており、ヒューズ２８、コイル２９、短絡用バスバー等の第３の電装部品が、溶接、はんだ、ネジ止め等適宜の手段により接続され、実装可能とされている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態において、バスバーアッセンブリ２１は、インバータ装置１５内においてＰ−Ｎ電源端子と、ヘッドキャパシタ１６およびインダクタ１７等の高電圧部品と、パワー回路基板１９との間の電気配線をなすものであり、その絶縁用樹脂材２３の一部を部分的に切り欠いて空間部３０が形成され、そこにヒューズ２８、コイル２９等の比較的小型の第３の電装部品が実装可能とされている。図４には、空間部３０において、バスバー２２にステーション端子３１を介して過電流を遮断する適宜容量のヒューズ２８を実装した例が示されている。また、図５には、２本のバスバー２２に跨って設けられ、コモンモードノイズを除去するコモンモードコイル２９を実装した例が示されている。

このように、本実施形態によると、バスバーアッセンブリ２１が持っている容積を利用してその一部に空間部３０を形成し、そこにヒューズ２８、コイル２９等の比較的小型の第３の電装部品を実装することによって、インバータ装置１５に対して当該第３の電装部品２８，２９等に基づく新たな機能を付加し、インバータ装置１５の機能を向上させることができる。また、この際、インバータ収容部７内において、第３の電装部品２８，２９等を実装するための設置スペースや配線スペース等を新たに増大する必要はない。

従って、電装部品の設置スペースを増大することなく、第３の電装部品２８，２９等を実装し、それによる新たな機能を追加してインバータ装置１５の機能向上を図ることができる。同時に、電動圧縮機１を搭載する車両毎の異なる特性、すなわち顧客毎の要求仕様や製品機種毎のバリエーションに対して、最小限の電装部品交換または変更による対応が可能となるため、バスバーアッセンブリ２１において、他部品を共通化する等により生産性の向上およびコスト低減を図ることができる。さらに、小型コンパクト化の要求が極めて厳しいインバータ一体型電動圧縮機１において、その要求を満たすことができる。

また、第３の電装部品であるヒューズ２８、コイル２９等を空間部３０に露出されるバスバー２２の端部によって形成されるステーション端子３１に溶接、はんだ、ネジ止め等により接続し、バスバー２２に対して直接実装できるようにしているため、これら第３の電装部品２８，２９の実装について信頼性を確保することができる。
さらに、第３の電装部品２８，２９等を実装する必要がない場合には、第３の電装部品に代えて短絡用バスバーを接続したバスバーアッセンブリ２１を使用すればよく、様々な要求仕様に対しても簡便に個別設定することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、空間部３０の形成の仕方が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図６に示されるように、バスバーアッセンブリ２１における絶縁用樹脂材２３の一部を部分的に切り欠くことによって、バスバーアッセンブリ２１をバスバーアッセンブリ２１Ａと２１Ｂに２分割し、その間に空間部３０を任意に形成できる構成としている。

上記のように、バスバーアッセンブリ２１を空間部３０においてバスバーアッセンブリ２１Ａと２１Ｂとに２分割した構成とすることにより、２分割されたバスバーアッセンブリ２１Ａ，２１Ｂ間の距離によって、ヒューズ２８、コイル２９等の第３の電装部品を実装する空間の大きさを任意に調整することができる。このため、実装される第３の電装部品２８，２９等の大きさが異なっていても、それに制約されることなく実装することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、ステーション端子３１の構成が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、バスバーアッセンブリ２１のステーション端子３１を第１および第２実施形態に示すヘラ形状からストレート形状の端子３１Ａとしている。この例に示されるように、ステーション端子３１の構成については、これに限らず種々変形が可能であり、カシメ構造の端子、ネジ止め構造の端子等としてもよい。

上記のように、ステーション端子３１の形状、構造については、特に制限されるものではなく、各種形状、構造の端子から任意に選択することができる。このため、ステーション端子３１には、実装する第３の電装部品２８，２９の合わせて最適な構成の端子を設定することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第３実施形態に対して、空間部３０の構成が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、空間部３０に対して、ステーション端子３１に実装される第３の電装部品２８，２９等を収容支持するホルダー３２を絶縁用の樹脂材２３により一体成形した構成としている。

上記のように、空間部３０に実装される第３の電装部品２８，２９等を収容支持するホルダー３２を一体に成形することによって、空間部３０内に実装される第３の電装部品２８，２９等をホルダー３２により支持した状態で実装することができる。このため、電動圧縮機１の振動に伴う第３の電装部品２８，２９等の振動を抑制し、その接続箇所に振動等の外力が加わることによる応力を軽減して第３の電装部品２８，２９等を安定的に保持することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第４実施形態に対して、空間部３０の構成が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、空間部３０の下方部に、ステーション端子３１に実装される第３の電装部品２８，２９等の下面を下方から支えるサポート部３３を絶縁用の樹脂材２３と一体成形または樹脂材２３に接合して設けた構成としている。なお、このサポート部３３は実装される第３の電装部品２８，２９の形状に合わせた適宜の形状とすることができる。

上記のように、空間部３０の下方部に実装される第３の電装部品２８，２９等の下面を下方から支えるサポート部３３を設けた構成とすることによって、空間部３０内に実装される第３の電装部品２８，２９等をその重さをサポート部３３によって下方から支えた状態で実装することができる。このため、上記第４実施形態と同様、実装される第３の電装部品２８，２９等を確実に保持することができ、実装の容易性と耐振性を確保することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、Ｐ−Ｎ電源端子、高電圧部品および基板間の電気配線をなすバスバーアッセンブリ２１について説明したが、他の電気配線や機能を担うバスバーアッセンブリであってもよく、その形状、構造についても制限されるものではない。また、バスバーアッセンブリ２１に実装される第３の電装部品２８，２９については、ヒューズやコイル等に限定されるものではなく、他の電装部品であってもよく、さらにその大きさ等については特に制限されるものでないことはもちろんである。

本発明の第１実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置部分の分解斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置に用いるバスバーアッセンブリの斜視図である。 図２に示すバスバーアッセンブリの部分拡大斜視図である。 図２に示すバスバーアッセンブリのバスバーに接続される他の電装部品の実装例を示す斜視図である。 図２に示すバスバーアッセンブリのバスバーに接続される他の電装部品の他の実装例を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置に用いるバスバーアッセンブリの部分斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置に用いるバスバーアッセンブリの部分斜視図である。 本発明の第４実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置に用いるバスバーアッセンブリの部分斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置に用いるバスバーアッセンブリの部分断面図である。

１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
７ インバータ収容部
１５ インバータ装置
１６ ヘッドキャパシタ（高電圧部品）
１７ インダクタ（高電圧部品）
１９ パワー回路基板
２１，２１Ａ，２１Ｂ バスバーアッセンブリ
２２ バスバー
２３ 絶縁用樹脂材
２８ ヒューズ（第３の電装部品）
２９ コイル（第３の電装部品）
３０ 空間部
３１，３１Ａ ステーション端子
３２ ホルダー
３３ サポート部

Claims (4)

1. 複数の電装部品間の電気配線を行う少なくとも１本以上のバスバーを絶縁用樹脂材によりモールド成形して一体化したバスバーアッセンブリにおいて、
   前記絶縁用樹脂材の一部を部分的に切欠き、該切欠きにより第３の電装部品を実装可能な空間部を形成するとともに、
   前記空間部において少なくとも１本の前記バスバーが長さ方向に沿って２分割され、その２分割された前記バスバーの端部が該空間部に露出されることによりステーション端子とされ、該ステーション端子に短絡用バスバーまたは前記第３の電装部品が接続可能とされていることを特徴とするバスバーアッセンブリ。
2. 前記空間部には、該空間部に実装される前記第３の電装部品を支持するホルダーまたはサポート部が一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバスバーアッセンブリ。
3. 電動モータと圧縮機構とが内蔵されるハウジングの外周にインバータ収容部を設け、その内部に直流電力を三相交流電力に変換して前記電動モータに給電するインバータ装置を収容設置したインバータ一体型電動圧縮機において、
   前記直流電力が供給される電源端子と前記インバータ装置を構成する回路基板および高電圧部品との間の電気配線をなす高電圧バスバーに、請求項１または２に記載のバスバーアッセンブリを適用し、該バスバーアッセンブリの前記ステーション端子に前記インバータ装置の機能を担う短絡用バスバーまたは第３の電装部品が接続可能とされていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
4. 前記第３の電装部品は、ヒューズ、コイル等により構成されることを特徴とする請求項３に記載のインバータ一体型電動圧縮機。

Images