JP5931488B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載用空気調和機を構成する電動圧縮機に関する。

空気調和機に多用されているスクロール型の圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備える。そして、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の流体の圧縮を行う。

近年、車両用の空気調和機において、モータにより駆動する方式の電動圧縮機が用いられつつある。このような電動圧縮機においては、インバータ回路において、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換し、この交流電流をモータに供給することでモータを回転駆動させて圧縮機を駆動する。

車両用の空気調和機においては、車両のエンジンルーム内に各機器を収容するため、省スペース性が要求されている。そこで、圧縮機と、モータと、コンデンサ、コイル、インバータ回路等からなるインバータ回路部とが一体化された電動の圧縮機が提供されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００３−２６２１８７号公報 特許第４６９０７６９号公報

しかしながら、車両用の空気調和機は、走行時における路面から入力される振動や、エンジン、圧縮機、モータ等の動作時の振動、走行駆動系の振動等の影響があり、厳しい振動環境に晒される。特に、電動圧縮機はハイブリッドカー等のエンジンに直付けされることがあり、この場合、振動環境は一層厳しいものとなる。

このような振動環境下では、信頼性を高めるために電動圧縮機に高い耐振動性が求められるが、インバータ回路部を構成する電子素子のリードや、これらのはんだ付け部が破損することがあり、これらの対策が求められている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、高い耐振動性、信頼性を得ることのできる電動圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、車載用空気調和機を構成するスクロール型の電動圧縮機であって、圧縮機の外殻を形成するハウジングと、ハウジング内の一端側に収容されたスクロール式の圧縮機構と、ハウジング内の他端側に収容され、圧縮機構を駆動するモータと、モータを回転駆動させるインバータ回路部と、を備える。そして、インバータ回路部は、円環状のコアおよび当該コアに巻き回されたリード線からなるコイルと、コイルのリード線の端部が接続される電気回路部材と、コイルを電気回路部材に固定する固定部と、を有する。そして、電気回路部材は、コイルを収容するとともに、リード線が接続されるリード部材を内蔵するコイル収容部を備え、固定部は、前記コイル収容部に収容された前記コイルを固定することを特徴とする。
このように、コイルを、回路基板やバスバー等の電気回路部材に接続する場合、コイルが、コイル収容部に収容され、固定部によって電気回路部材に固定されているので、コイルと電気回路部材とが相対的に移動するのを抑えることができる。これにより、コイル自体と、コイルのリードと電気回路部材とのはんだ付け部分とが、一体的に変位し、リードやリードのはんだ付け部分に応力が作用するのを防ぐことができる。

電気回路部材は、コイルを収容するコイル収容部を備え、固定部は、コイル収容部に収容されたコイルを固定することもできる。
ここで、固定部はネジ部材であり、ネジ部材は、コイルの中央部の開口部に挿通され、電気回路部材に締結された構成とすることができる。
また、固定部は、コイル収容部の開口を塞ぐ蓋体と、蓋体をコイル収容部に締結するネジ部材と、を有する構成とすることもできる。
さらに、固定部は、コイルを内部に収容し、電気回路部材に固定されるカバーであるものとすることができる。

また、カバーとコイルとの間に、カバーとコイルが相対的に動くのを抑えるダンパ層が設けられていることを特徴とすることもできる。

本発明によれば、コイルの取付剛性を高めることができ、端子自体や端子のはんだ付け部が破損するのを防ぐことができ、高い耐振動性、信頼性を得ることが可能となる。

本実施の形態における圧縮機を示す図であり、圧縮機の軸線方向に沿った断面図である。 インバータ回路部を示す斜視図である。 インバータ回路部の構成を示す斜視展開図である。 コンデンサ・コイルユニットを示す斜視図である。 第一の実施形態におけるコイルの取付構造を示す図であって、コンデンサおよびコイルのケースを示す斜視図である。 第二の実施形態におけるコイルの取付構造を示す平面図および断面図である。 第三の実施形態におけるコイルの取付構造を示す平面図および断面図である。 第三の実施形態におけるコイルの取付構造の応用例を示す平面図および断面図である。 第三の実施形態におけるコイルの取付構造の応用例を示す平面図および断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、各実施の形態における電動圧縮機１０の基本的な構成を示すための図である。以下に示す構成は、各実施形態に共通する。
図１に示すように、電動圧縮機１０は、ハウジング１１の一端側にスクロール式の圧縮部（圧縮機構）３０が収容され、他端側にモータ２０が収容されている。また、ハウジング１１は、モータ２０側の端部に開口部１１ａが形成されており、この開口部１１ａを塞ぐように、インバータ回路ハウジング５０が設けられ、ハウジング１１の一部を構成している。

電動圧縮機１０においては、ハウジング１１のモータ２０が設けられた側の側面に形成された冷媒吸入ポート（図示無し)からハウジング１１内に冷媒が導入され、圧縮部３０が設けられた側（一端側）の端面に形成された冷媒吐出ポートＰ２から、圧縮部３０によって圧縮された冷媒を吐出する。

モータ２０は、主軸４０に設けられた回転子２１と、固定子２２とから構成されている。
主軸４０は、メインベアリング４１、サブベアリング４２を介してハウジング１１に回転自在に支持されている。
回転子２１は、メインベアリング４１とサブベアリング４２の間において、主軸４０と一体に設けられている。
固定子２２は、回転子２１の外周側に対向して、ハウジング１１に固定されて設けられている。

圧縮部３０は、主軸４０とともに回転する旋回スクロール３２と、ハウジング１１に固定された固定スクロール３３と、を備える。
旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、それぞれ円板状のベース３２ａ、３３ａの一面側に、渦巻状のスクロール壁３２ｂ、３３ｂが立設されている。これら旋回スクロール３２と固定スクロール３３は、スクロール壁３２ｂ、３３ｂを互いに組み合わせて、双方のスクロール壁３２ｂ、３３ｂ間に圧縮室を形成している。

旋回スクロール３２は、主軸４０の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられている。これにより、旋回スクロール３２は、モータ２０により主軸４０がその軸線周りに回転すると、主軸４０の中心に対し、偏心した寸法を半径とした回転（公転）を行う。なお、旋回スクロール３２が、公転しつつも、自転はしないよう、旋回スクロール３２と主軸４０との間には、オルダムリング３５が介在している。

インバータ回路ハウジング５０は、ハウジング１１の開口部１１ａを閉塞する底板（隔壁）５０ａと、底板５０ａの周囲から底板５０ａに直交して立ち上がる周壁５０ｂとを備え、モータ２０側とは反対側に開口している。このインバータ回路ハウジング５０は、ボルト５３によってハウジング１１に締結されている。
周壁５０ｂの開口には蓋５４がビス５５等により装着可能とされている。

図２、図３に示すように、このようなインバータ回路ハウジング５０内には、インバータ回路部６０が収容されている。
インバータ回路部６０は、インバータ素子６１ａ等が実装されたパワー基板６１と、コンデンサ６２およびコイル６３を備えたコンデンサ・コイルユニット６４と、制御基板６５と、これらパワー基板６１、コンデンサ・コイルユニット６４、制御基板６５を電気的に接続するバスバー６６と、を有している。

図４に示すように、コンデンサ・コイルユニット６４は、絶縁性材料からなるケース６７に、コンデンサ６２とコイル６３とが保持されている。
図５（ａ）に示すように、ケース６７には、略円筒状のコイル収容部６８が形成され、ここに略円環状のコアに巻き線が巻き回されたコイル６３が収容されている。コイル収容部６８には、コイル６３のリード６３ａ、６３ｂが挿入されてはんだ付けされるリード挿入孔６９ａ、６９ｂが形成されている。
コイル収容部６８に隣接して、コンデンサ６２を固定するコンデンサ固定部６７ｂが設けられている。コンデンサ固定部６７ｂは、プレート状で、コンデンサ６２の平型端子７０、７１が挿入されてはんだ付けされる端子挿入孔７２、７３を有する。

図５（ｂ）に示すように、ケース６７には、リード挿入孔６９ａ、６９ｂ、端子挿入孔７２、７３にそれぞれ一端が臨んだ導電性材料からなるリード部材７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄが内蔵されている。これにより、ケース６７は、バスバーを兼ねた構成となっている。これらリード部材７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄは、他端が、ケース６７外に露出し、パワー基板６１、バスバー６６に電気的に接続される。

また、ケース６７には、これをインバータ回路ハウジング５０の底板５０ａに固定するためのブラケット部６７ｃが形成され、ブラケット部６７ｃにはボルト孔７７が形成されている。このボルト孔７７に図示しないボルトを挿通させ、インバータ回路ハウジング５０の底板５０ａに形成されたボルト穴にねじ込むことで、ケース６７が固定される。

さて、上記したような基本構成を有する電動圧縮機１０において、図４に示すように、本実施形態におけるコイル６３は、その中心部の開口にネジ部材（固定部材）８１が挿通され、このネジ部材８１がコイル収容部６８の底部に形成されたネジ孔８０（図５参照）にねじ込まれることによって、ケース６７に固定されている。

このような構成によれば、コイル６３と、リード６３ａ、６３ｂが接続されたケース６７とがネジ部材８１によって締結されているため、振動等によってこれらの間に相対変位が生じることがない。したがって、リード６３ａ、６３ｂに生じる応力を抑えることができる。したがって、振動等によって、はんだ付け部分やリード６３ａ、６３ｂ自体が破損するのを防ぐことができ、その信頼性を高めることができる。
また、コイル６３の固定には、もともとコイル６３の中央部に存在していた開口を用いているため、コイル６３を固定するための固定点を新たに増やす必要がなく、大型化を防ぐことができる。
さらに、このようなケース６７は、バスバーを兼ねているため、これらを別々に成形する場合に比較して、型製作費等の製作コストを抑えることができる。

以下、本発明の電動圧縮機の他の複数の実施形態について説明するが、電動圧縮機１０の構成は上記と共通であるため、各実施形態で特徴的な構成のみを説明する。
［第二の実施形態］
図６に示すように、本実施形態において、コイル６３を収容する、ケース（電気回路部品）６７Ｂのコイル収容部６８Ｂは、円筒状の外周壁部８２と、外周壁部８２の内方の空間の中央部に底面から立ち上がるボス部８３と、を有する。そして、コイル６３は、外周壁部８２の内側に、コイル６３の開口にボス部８３を挿通させた状態で収容されるようになっている。
さらに、外周壁部８２およびボス部８３の先端部８２ａ、８３ａには、円板状の蓋体（固定部材）８４が載置されている。蓋体８４は、その中央部が、蓋体８４を貫通するネジ部材（固定部材）８５によってボス部８３に固定されている。

このような構成においても、コイル６３とケース６７との間に相対変位が生じることがない。したがって、リード６３ａ、６３ｂに生じる応力を抑えることができる。したがって、振動等によって、はんだ付け部分やリード６３ａ、６３ｂ自体が破損するのを防ぐことができ、その信頼性を高めることができる。
また、コイル６３の固定には、もともとコイル６３の中央部に存在していた開口６３Ｐを用いているため、コイル６３を固定するための固定点を新たに増やす必要がなく、大型化を防ぐことができる。

［第三の実施形態］
図７に示すように、本実施形態においては、コイル６３は、ケース６７を用いず、バスバー、基板等の電気回路部品１００に直接固定される。
このとき、コイル６３は、カバー８７によって覆われ、ネジ部材（固定部材）８８によって電気回路部品１００に固定されている。カバー８７は、コイル６３の外周面に沿う円筒状の外周壁部８７ａと、コイル６３の内周面に沿う円筒状の内周壁部８７ｂと、これら外周壁部８７ａ、内周壁部８７ｂを一端側で連結する円板状の天板部８７ｃと、内周壁部８７ｂの他端側でその内側を塞ぐ閉塞板部８７ｄと、が一体に形成された構成を有している。
そして、外周壁部８７ａ、内周壁部８７ｂ、天板部８７ｃによって囲まれた空間内にコイル６３を収容し、閉塞板部８７ｄを電気回路部品１００の固定面に突き当てる。さらに、閉塞板部８７ｄを貫通してネジ部材８８を電気回路部品１００の固定面にねじ込むことで、カバー８７が固定されている。

このような構成においても、コイル６３を電気回路部品１００の固定面に強固に固定することができ、耐震性が向上する。

さらに、図８に示すように、上記構成に加え、カバー８７と、電気回路部品１００の固定面と、コイル６３との間に、コイルの振動を吸収するためのダンパ層８９を備えるようにしても良い。このダンパ層８９としては、シート状の制振材料や、弾性を有した接着剤等を用いることができる。
このようなダンパ層８９を備えることで、ダンパ層８９がコイル６３の振動を吸収する。また、コイル６３とカバー８７との間の隙間をダンパ層８９によって埋めることができる。このようにして、ダンパ層８９によりコイル６３の振動を吸収することで、上記効果は一層顕著なものとすることができる。

ここで、ダンパ層８９は、コイル６３の全周を覆うように設けることが必須ではない。例えば、コイル６３の外周面のいずれか一面のみに設けることでも、コイル６３の周方向の一部に間欠的に設けても、一定の振動吸収効果が得られる。

また、図９に示すように、上記したようなカバー８７の外周部に係止爪９０を形成し、電気回路部品１００の固定面に、カバー８７の先端部を収容する凹部９１を形成し、凹部９１の周縁部に形成した係合突起９２にカバー８７の係止爪９０が係合される構成としても良い。
これによっても、コイル６３の振動等によって、はんだ付け部分やリード６３ａ、６３ｂ自体が破損するのを防ぐことができ、その信頼性を高めることができる。
また、カバー８７を凹部９１に嵌め込めば良いので、容易に組み立てが行える。
さらに、カバー８７によってインバータ回路ハウジング５０が補強されることにもなり、コイル６３の耐震性を向上させることができる。

なお、上記各実施の形態で示した構成は、本発明の主旨の範囲内であれ適宜変更することができる。
例えば、電動圧縮機１０において、コイル６３の取付構造以外の構成は、上記した以外の適宜構成に変えることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したり、各実施形態を適宜組み合わせた構成とすることが可能である。

１０ 電動圧縮機
１１ ハウジング
２０ モータ
３０ 圧縮部（圧縮機構）
４０ 主軸
５０ インバータ回路ハウジング
６０ インバータ回路部
６１ パワー基板
６１ａ インバータ素子
６２ コンデンサ
６３ コイル
６３ａ、６３ｂ リード
６３Ｐ 開口
６４ コンデンサ・コイルユニット
６５ 制御基板
６６ バスバー
６７、６７Ｂ ケース（電気回路部材）
６８、６８Ｂ コイル収容部
６９ａ、６９ｂ リード挿入孔
８１、８５、８８ ネジ部材（固定部）
８４ 蓋体（固定部）
８７ カバー
８８ ネジ部材
８９ ダンパ層
１００ 電気回路部品

Claims (5)

1. 車載用空気調和機を構成するスクロール型の電動圧縮機であって、
   前記圧縮機の外殻を形成するハウジングと、
   前記ハウジング内の一端側に収容されたスクロール式の圧縮機構と、
   前記ハウジング内の他端側に収容され、前記圧縮機構を駆動するモータと、
   前記モータを回転駆動させるインバータ回路部と、を備え、
   前記インバータ回路部は、
   円環状のコアおよび当該コアに巻き回されたリード線からなるコイルと、
   前記コイルのリード線の端部が接続される電気回路部材と、
   前記コイルを前記電気回路部材に固定する固定部と、を有し、
   前記電気回路部材は、前記コイルを収容するとともに、前記リード線が接続されるリード部材を内蔵するコイル収容部を備え、
   前記固定部は、前記コイル収容部に収容された前記コイルを固定することを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記固定部はネジ部材であり、前記ネジ部材は、前記コイルの中央部の開口部に挿通さ
   れ、前記電気回路部材に締結さ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. 前記固定部は、前記コイル収容部の開口を塞ぐ蓋体と、前記蓋体を前記コイル収容部に
   締結するネジ部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
4. 前記固定部は、前記コイルを内部に収容し、前記電気回路部材に固定されるカバーであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
5. 前記カバーと前記コイルとの間に、前記カバーと前記コイルが相対的に動くのを抑える
   ダンパ層が設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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