JP6066780B2 - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機のハウジングに、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

電気自動車やハイブリッド車等に搭載される空調装置の圧縮機には、インバータ装置が一体に組み込まれたインバータ一体型電動圧縮機が用いられている。このインバータ一体型電動圧縮機は、車両に搭載された電源ユニットから供給される高電圧の直流電力をインバータ装置で所要周波数の三相交流電力に変換し、それを電動モータに印加することにより駆動されるように構成されている。

インバータ装置は、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成するコイルやコンデンサ等の複数の高電圧系電装部品、電力を変換するスイッチング回路を構成するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子、フィルタ回路およびスイッチング回路を含むインバータ回路やその制御回路が実装されている回路基板等々から構成され、電動圧縮機のハウジング外周に設けられたインバータ収容部に組み込まれることによって一体化されている。

特許文献１には、ハウジングに設けた回路室内に、コンデンサやマイコンを実装した制御基板とＩＧＢＴを実装したインバータ基板、またはその２つの基板を一体化した基板を多数の柱状脚部を介して設置し、その脚部を経てコンデンサやマイコンの発熱を放熱する構成としたものが開示され、また、特許文献２には、基板カバー側にスイッチング素子やコンデンサ、コイル等を実装した電力変換基板を設置し、その基板カバーをハウジング側のインバータ設置面に取付け、スイッチング素子およびコンデンサ、コイルと、設置面側の対向面および凹部との間に、ゲル状物質からなる流動部材を配置し、隙間調整と放熱性を確保する構成としたものが開示されている。

さらに、特許文献３には、インバータ収容空間の内部に、スイッチング素子、フィルタ用のコイルおよびコンデンサ等を実装した回路基板を、フィルタ用コイル、コンデンサが収容空間の底壁と非接触となるように、基板支持部材を介して配置するとともに、その収容空間を密閉するインバータカバー側に、金属端子を有する電源コネクタを樹脂インサート成形により一体成形し、インバータカバーの取付け設置により電源コネクタの金属端子を回路基板側に接続するようにしたものが開示されている。

特開２００７−１９８３４１号公報 特開２００７−２９５６３９号公報 特開２０１２−１９３６６０号公報

インバータ装置を構成するインバータ基板や回路基板は、四隅をインバータ収容部内に設けられている支持脚部に固定設置しているが、車両の走行振動等に対して耐振性の確保が必要なため、大きい部品が実装されている四隅以外の部位についても支持脚部で支持したり、防振用にインバータ収容部にゲル材を充填したりしている。特許文献１には、基板の周辺だけでなく、中央部位をも柱状脚部で支持したものが開示され、また、特許文献２には、電力変換基板をカバー側に設置し、ハウジング側の設置面との間にゲル状物質からなる流動部材を配置したものが開示されている。

一方、中央支持脚部の設置やゲル材の充填は、基板の耐振性を確保できれば、本来不要なものであるが、特許文献１−３に示す如く、半導体スイッチング素子やフィルタ用のコイルおよびコンデンサ等を実装したフィルタ回路やスイッチング回路を一体化している回路基板は、基板が大きくなるため、耐振性を確保するには、中央支持脚部の数やゲル材の充填量が増やす必要があり、インバータ装置の大型化や重量の増加、コストアップの要因となっていた。

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、既存のインバータ部品を利用して基板の耐振性を確保し、ゲル材や中央支持脚の設置を不要とすることによって構成の簡素化、小型軽量化、低コスト化を図っ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。

上記した課題を解決するために、本発明の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、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、ハウジング外周に設けたインバータ収容部に、フィルタ回路を構成する複数の高電圧系電装部品、スイッチング回路を構成する複数の半導体スイッチング素子、前記フィルタ回路および前記スイッチング回路を含むインバータ回路が実装されている矩形状のメイン基板からなるインバータ装置が組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、前記メイン基板は、前記高電圧系電装部品および前記半導体スイッチング素子の上方部位に、四隅がボス部に支持されて収容設置され、前記複数の高電圧系電装部品は、前記インバータ収容部の一側部に前記メイン基板の一辺に沿って並設され、その上面で該メイン基板の一辺を下方から支持し、前記複数の半導体スイッチング素子は、前記インバータ収容部の他側部に前記メイン基板の前記一辺と対向する他辺に沿って並設され、その上方に延出された多数のリード端子により該メイン基板の他辺を下方から支持する構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングのインバータ収容部に、複数の高電圧系電装部品、複数の半導体スイッチング素子、インバータ回路が実装された矩形状のメイン基板からなるインバータ装置が組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機にあって、矩形状のメイン基板が、高電圧系電装部品および半導体スイッチング素子の上方部位に、四隅をボス部に支持されて収容設置され、複数の高電圧系電装部品が、インバータ収容部の一側部にメイン基板の一辺に沿って並設され、その上面でメイン基板の一辺を下方から支持し、複数の半導体スイッチング素子が、インバータ収容部の他側部にメイン基板の一辺と対向する他辺に沿って並設され、その上方に延出される多数のリード端子によりメイン基板の他辺を下方から支持する構成とされているため、インバータ収容部に四隅をボス部で支持して収容設置されたメイン基板を、その四隅以外の対向する２辺を複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子で下方から支持して設置することができ、その高電圧系電装部品および半導体スイッチング素子による支持点をメイン基板の固定点、支持点とすることで、メイン基板を強固に支持することができる。従って、ゲル材を充填あるいは支持支柱を立設してメイン基板の耐振性を確保する必要がなく、それらを不要とし、既存のインバータ部品を利用してメイン基板の耐振性を確保することにより、構成の簡素化、小型軽量化、低コスト化並びに信頼性の向上を図ることができる。

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、前記複数の高電圧系電装部品は、前記インバータ収容部の底面を構成する円筒状の前記ハウジングの外周壁の軸線方向に沿う一側部の前記底面上に設置され、それの前記メイン基板への実装により前記フィルタ回路が構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の高電圧系電装部品が、インバータ収容部の底面を構成する円筒状のハウジングの外周壁の軸線方向に沿う一側部の底面上に設置され、それのメイン基板への実装によりフィルタ回路が構成されているため、フィルタ回路を構成する比較的大型のコイル、コンデンサ等の高電圧系電装部品を、インバータ収容部の底面を構成する円筒状のハウジングの外周壁の軸線方向に沿う一側部の底面上に設置することにより、インバータ収容部の高さ方向寸法を低く抑え、更にそれら高電圧系電装部品をメイン基板に実装してフィルタ回路を構成することにより、バスバー等を省いてフィルタ回路を簡素に構成することができる。従って、インバータ収容部の小型化、部品削減等によるインバータ装置の簡素化、小型化等によりインバータ一体型電動圧縮機の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記複数の半導体スイッチング素子は、前記インバータ収容部の底面を構成する円筒状の前記ハウジングの外周壁の軸線方向に沿う他側部の前記底面上に立設された放熱ブロックに固定設置され、それの前記メイン基板への実装により前記スイッチング回路が構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の半導体スイッチング素子が、インバータ収容部の底面を構成する円筒状のハウジングの外周壁の軸線方向に沿う他側部の底面上に立設された放熱ブロックに固定設置され、それのメイン基板への実装によりスイッチング回路が構成されているため、スイッチング回路を構成するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子を、インバータ収容部の底面を構成する円筒状のハウジングの外周壁の軸線方向に沿う一側部の底面上に立設された放熱ブロックに固定設置することにより、半導体スイッチング素子の設置スペースを狭小化しながら放熱性能を確保し、しかもそのリード端子を極力短くしてメイン基板に実装しスイッチング回路を構成することにより、メイン基板を支持するための強度を確保することができる。従って、インバータ収容部の小型化、インバータ装置の簡素化、小型化等によりインバータ一体型電動圧縮機の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

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、前記放熱ブロックは、前記インバータ収容部の前記底面上に鉛直方向に立設された熱伝導性材からなるブロック体とされ、その鉛直な両側面に前記複数の半導体スイッチング素子が前記リード端子を鉛直上方に向けて固定設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、放熱ブロックが、インバータ収容部の底面上に鉛直方向に立設された熱伝導性材からなるブロック体とされ、その鉛直な両側面に複数の半導体スイッチング素子がリード端子を鉛直上方に向けて固定設置されているため、ＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子を、放熱ブロックの鉛直な両側面にリード端子を鉛直上方に向けて立体的に設置することにより、その設置スペースを狭小化することができるとともに、その素子からの発熱を熱伝導性材のブロック体を通してハウジング側に放熱し、冷却性能を良好に維持することができる。しかもリード端子を曲げる必要がなく、その長さを最短化することによって剛性を確保し、メイン基板を支持することができる。従って、インバータ収容部の小型化、インバータ装置の簡素化、小型化等によりインバータ一体型電動圧縮機の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記複数の高電圧系電装部品および前記複数の半導体スイッチング素子は、各々のリード端子が前記メイン基板のスルーホールに貫通され、前記メイン基板上のパターンに半田付けされて実装されることにより、前記メイン基板上に前記フィルタ回路および前記スイッチング回路を構成していることを特徴とする。

本発明によれば、複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子が、各々のリード端子がメイン基板のスルーホールに貫通され、メイン基板上のパターンに半田付けされて実装されることにより、メイン基板上にフィルタ回路およびスイッチング回路を構成しているため、メイン基板のスルーホールにリード端子を通して半田付けし、複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子をメイン基板に実装することにより、そのパターンでメイン基板上にフィルタ回路およびスイッチング回路を構成すると同時に、その複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子でメイン基板を強固に支持することができる。従って、インバータ装置の構成を簡素化しながら、メイン基板の耐振性を十分向上することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記メイン基板は、前記ボス部、前記複数の高電圧系電装部品および前記複数の半導体スイッチング素子以外に、前記メイン基板の下方部位であって前記インバータ収容部の中央部付近に設置され、通信線が接続される低電圧系の通信回路が実装されているサブ基板との間を電気的に接続する基板間接続端子および／または前記インバータ収容部の前方部位に前記ハウジングを貫通して設置されているガラス密封端子に接続されるＵＶＷバスバーを介して支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、メイン基板が、ボス部、複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子以外に、メイン基板の下方部位であってインバータ収容部の中央部付近に設置され、通信線と接続される低電圧系の通信回路が実装されているサブ基板との間を電気的、機械的に接続する基板間接続端子および／またはインバータ収容部の前方部位にハウジングを貫通して設置されているガラス密封端子と接続されるＵＶＷバスバーを介して支持されているため、ボス部や複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子以外に、インバータ装置の構成部品である基板間接続端子および／またはガラス密封端子と接続されるＵＶＷバスバー等を介してもメイン基板を支持することができる。従って、新たな支持部材を設けることなく、インバータ装置の構成部品を利用してメイン基板をより強固に支持することができ、ゲル材や支持支柱を設けることなく、その耐振性を向上し、構成の簡素化、小型軽量化、低コスト化を図ることができる

本発明によると、インバータ収容部に四隅をボス部で支持して収容設置されたメイン基板を、その四隅以外の対向する２辺を複数の高電圧系電装部品および複数の半導体スイッチング素子で下方から支持して設置することができ、その高電圧系電装部品および半導体スイッチング素子による支持点をメイン基板の固定点、支持点とすることで、メイン基板を強固に支持することができるため、ゲル材を充填あるいは支持支柱を立設してメイン基板の耐振性を確保する必要がなく、それらを不要とし、既存のインバータ部品を利用してメイン基板の耐振性を確保することにより、構成の簡素化、小型軽量化、低コスト化並びに信頼性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の主要部の構成を示す斜視図である。 図１中のａ−ａ縦断面相当図である。 上記インバータ一体型電動圧縮機のインバータ収容部に収容設置されるインバータ装置の分解斜視図である。 上記インバータ一体型電動圧縮機のインバータ収容部を密閉する蓋体の裏面側斜視図である。 上記蓋体に接続される電源ケーブル単体の斜視図である。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態の係るインバータ一体型電動圧縮機の主要部の斜視図が示され、図２には、そのａ−ａ縦断面相当図、図３には、インバータ収容部に収容設置されるインバータ装置の分解斜視図、図４には、インバータ収容部を密閉する蓋体の裏面側斜視図、図５には、電源ケーブル単体の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、外殻を構成する円筒状とされたハウジング２を備えている。ハウジング２は、電動モータ（図示省略）を内蔵するアルミダイカスト製のモータハウジング３と、圧縮機構（図示省略）を内蔵するアルミダイカスト製の圧縮機ハウジング（図示省略）とを一体に結合することにより構成されるものである。

インバータ一体型電動圧縮機１は、ハウジング２内に内蔵されている電動モータと圧縮機構とが回転軸を介して連結されており、電動モータが後述するインバータ装置７を介して回転駆動されることにより圧縮機構が駆動され、モータハウジング３の後端側側面に設けられている吸入ポート４を介してその内部に吸込まれた低圧の冷媒ガスを、電動モータの周囲を経て吸込み、圧縮機構で高圧に圧縮して圧縮機ハウジング内に吐出した後、外部に送出する構成とされている。

モータハウジング３には、内周面側に軸線方向に沿って冷媒を流通させるための複数の冷媒流通路５が形成され、その外周部には、電動圧縮機１の据え付け用脚部６が複数箇所に設けられている。また、ハウジング２（モータハウジング３側）の外周部には、インバータ装置７を一体的に組み込むためのインバータ収容部８が一体に成形されている。このインバータ収容部８は、平面視が略正方形状とされており、底面の中央部がモータハウジング３の壁面で形成された部分的にフラットな台座面９Ａ、その両側部がハウジング外周面に沿う凹面９Ｂとされ、周囲にフランジ部１０が立ち上げられた構成とされている。

インバータ収容部８は、インバータ装置７が組み込まれた後、図４に示す蓋体１１がフランジ部１０に取り付けられることにより密閉される構成とされている。この蓋体１１の内面側には、高電圧ケーブル（電源側ケーブル）１２が設けられている。高電圧ケーブル１２は、図５に示す如く、一端側にコネクタ１３が設けられ、他端側に電源側のケーブルと接続されるコネクタ端子１４が設けられたものであり、一端のコネクタ１３が、後述するメイン基板２３上に設けられるＰ−Ｎ端子２９と対応する位置において、蓋体１１の内面にネジ１５で固定設置され、他端のコネクタ端子１４が、端子部分を蓋体１１の外表面側に突出させた状態で外面側から複数のネジ１６で固定設置されている。

この高電圧ケーブル１２は、電源側ケーブルの一部をなすものであり、電源側ケーブルを介して車両に搭載されている電源ユニットに接続され、その一端に設けられているコネクタ１３が、インバータ装置７のメイン基板２３上に設けられているＰ−Ｎ端子２９に接続されることにより、電源ユニットから給電される高電圧の直流電力をインバータ装置７に入力するためのものである。

インバータ装置７は、公知の如く、車両に搭載されている電源ユニットから給電される高電圧の直流電力を、上位制御装置からの指令に基づいて所要周波数の三相交流電力に変換して電動モータに印加し、電動モータを回転駆動するものである。このインバータ装置７は、図１ないし図３に示されるように、ハウジング２の外周に設けられているインバータ収容部８に対して一体に組み込まれるようになっている。

インバータ装置７は、公知のノイズ除去用のフィルタ回路１７を構成するケース入りのコイル１８およびコンデンサ１９等の複数の高電圧系電装部品（以下、単に電装部品と称することもある。）と、直流電力を三相交流電力に変換する公知のスイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の発熱性パワートランジスタからなる複数（６個）の半導体スイッチング素子２１と、フィルタ回路１７およびスイッチング回路２０を含むインバータ回路およびそれを制御するマイコン等を含む制御回路２２が実装されている矩形状のメイン基板２３と、上位制御装置からの通信線２４と接続される通信回路２５を備えたサブ基板２６等とから構成されている。

インバータ装置７は、公知のものでよいが、ここでは、メイン基板２３として、フィルタ回路１７を構成するコイル１８およびコンデンサ１９等の電装部品を、そのリード端子１８Ａ，１９Ａを半田付けすることによって実装し、また、スイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の発熱性パワートランジスタからなる複数（６個）の半導体スイッチング素子２１を、そのリード端子２１Ａ（リード端子２１Ａは、ＩＧＢＴが１個当たり３本有することから、合計１８本となる。）を半田付けすることによって実装したものが用いられている。

つまり、メイン基板２３は、フィルタ回路１７を構成するコイル１８およびコンデンサ１９のリード端子１８Ａ，１９Ａ、並びにスイッチング回路２０を構成する複数の半導体スイッチング素子２１のリード端子２１Ａを、それぞれメイン基板２３のスルーホールに貫通し、それを基板上のパターンに半田付けして実装することにより、メイン基板２３上にフィルタ回路１７およびスイッチング回路２０を構成したものとされている。このメイン基板２３は、インバータ収容部８内の四隅に設けられているボス部２７にネジ２８を介して締め付け固定されるようになっている。

フィルタ回路１７を構成する高電圧系電装部品の１つであるコンデンサ１９は、ケースに収容された構成とされており、図２および図３に示されるように、外形が角型形状（直方体形状）とされ、上面がフラットな平面形とされたものである。同様に、円筒状に巻かれたコイル１８は、上面がフラットな平面形とされた半円筒形状のケースに収容された構成とされている。そして、これらのコイル１８およびコンデンサ１９は、矩形状とされたメイン基板２３の一辺に沿って並設されるように実装されている。

さらに、メイン基板２３に実装されたコイル１８およびコンデンサ１９は、インバータ収容部８内でその底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う一側部の凹面９Ｂとされた底面上に接着剤を介して固定設置されることにより、各々のフラットな上面でメイン基板２３の下面を支え、メイン基板２３にかかる応力や振動を支持可能な構成とされている。また、このようにして、コイル１８およびコンデンサ１９により下面が支持されるメイン基板２３のコンデンサ１９で支持されている部位の上面側に、高電圧ケーブル１２のコネクタ１３が接続されることにより、電源からの直流電力をインバータ装置７に入力するＰ−Ｎ端子２９を上方に向けて立設した構成としている。

また、複数（６個）の半導体スイッチング素子２１は、図３に示されるように、インバータ収容部８内において、その底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う他側部の凹面９Ｂ上に立設されている放熱ブロック３０に固定設置されている。放熱ブロック３０は、熱伝導性材であるアルミ合金製の所定長さを有する直方体形状のブロック体とされており、その左右両側の鉛直な側面に半導体スイッチング素子２１が３個ずつ各３本のリード端子２１Ａを鉛直上方に向けてネジ止め固定されることにより、立体的に設置されている。この放熱ブロック３０は、半導体スイッチング素子２１での発熱をハウジング２側に放熱し、半導体スイッチング素子２１を冷却する機能を担っている。

上記のように設置された複数の半導体スイッチング素子２１の合計１６本のリード端子２１Ａは、図１に示されるように、メイン基板２３のコイル１８およびコンデンサ１９で支えられている一辺と対向する他辺側に沿って設けられているスルーホール２３Ａを貫通して上方に突出され、該部で半田付けされることによりメイン基板２３に実装される構成とされている。これによって、メイン基板２３の上記一辺と対向する他辺側を、複数の半導体スイッチング素子２１の多数のリード端子２１Ａを介して下方から支持可能な構成とされている。なお、この放熱ブロック３０は、インバータ収容部８内の凹面９Ｂ上にネジ止め固定されているが、モータハウジング３側に一体成形した構成としてもよい。

さらに、インバータ収容部８の底面の中央部後方には、フラットな台座面９Ａと接触しないように、通信線２４と接続された通信回路２５が実装されているサブ基板２６が図示す省略のボス部にネジ等を介して固定設置されている。サブ基板２６は、インバータ収容部８の左右両側に配置されているコイル１８およびコンデンサ１９と複数の半導体スイッチング素子２１との間に配設され、その上方にメイン基板２３が配設された配置構成とされており、上方に配置されているメイン基板２３とは、基板間接続端子３１（図３参照）を介して電気的、機械的に接続されるようになっている。従って、この基板間接続端子３１でも、メイン基板２３を下方から支持できる構成とされている。

また、インバータ装置７のスイッチング回路２０を経て直流電力から三相交流電力に変換された電力は、メイン基板２３側からＵＶＷバスバー３２を介してガラス密封端子３３に出力されるようになっている。ガラス密封端子３３は、インバータ収容部８内の前方部位においてモータハウジング３を貫通するように設けられた端子設置穴３Ａ（図３参照）に設置され、ＵＶＷバスバー３２からの三相交流電力をモータハウジング３内の電動モータに対して印加するものである。このガラス密封端子３３にメイン基板２３上に設置されたＵＶＷバスバー３２が連結される構成とされおり、これによってメイン基板２３の一辺が固定支持されている。

以上に説明したように、本実施形態では、インバータ収容部８内に設置されるメイン基板２３をその四隅をボス部２７にネジ２８で締め付け固定するだけでなく、その一辺をインバータ装置７のフィルタ回路１７を構成する複数の高電圧系電装部品であるコイル１８およびコンデンサ１９を利用して下方から支持するとともに、対向する他辺をインバータ装置７のスイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子２１の多数のリード端子２１Ａで下方から支持するようにしている。

また、上記以外にも、メイン基板２３の中央側領域を、メイン基板２３とその下方に配置されているサブ基板２６との間を電気的、機械的に接続する基板間接続端子３１により下方から支持するとともに、他の一辺をガラス密封端子３３とＵＶＷバスバー３２との接続によって固定支持するようにしている。
このため、車両の走行振動等によってメイン基板２３に加わる加振力、コネクタ１３をＰ−Ｎ端子２９に差し込む際にメイン基板２３に加わる押し込み力等の応力を、上記の如く多数の支持点、固定点を受けることによって分散、緩和し、その耐振性を向上することができる。

斯くして、本実施形態によれば、矩形状とされたメイン基板２３が、上記の如く、フィルタ回路１７を構成する複数の高電圧系電装部品であるコイル１８、コンデンサ１９およびスイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子２１の上方部位に、四隅をボス部２７に支持されて収容設置され、そのコイル１８、コンデンサ１９がインバータ収容部８の一側部にメイン基板２３の一辺に沿って並設され、その上面でメイン基板２３の一辺を下方から支持し、複数の半導体スイッチング素子２１が、インバータ収容部８の他側部にメイン基板２３の一辺と対向する他辺に沿って並設され、その上方に延出される多数のリード端子２１Ａによりメイン基板２３の他辺を下方から支持するようにしている。

これによって、インバータ収容部８に四隅をボス部２７で支持して収容設置されたメイン基板２３を、その四隅以外の対向する２辺を複数の高電圧系電装部品、すなわちコイル１８およびコンデンサ１９と複数の半導体スイッチング素子２１とで下方から支持して設置することができ、そのコイル１８、コンデンサ１９および半導体スイッチング素子２１による支持点をメイン基板２３の固定点、支持点とすることで、メイン基板２３を強固に支持することができる。このため、ゲル材を充填あるいは支持支柱を立設してメイン基板２３の耐振性を確保する必要がなく、それらを不要とし、既存のインバータ部品を利用してメイン基板２３の耐振性を確保することで、構成の簡素化、小型軽量化、低コスト化並びに信頼性の向上を図ることができる。

また、コイル１８およびコンデンサ１９をインバータ収容部８の底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う一側部の凹面９Ｂ上に設置し、それをメイン基板２３に実装することによりフィルタ回路１７を構成している。このように、フィルタ回路１７を構成する比較的大型のコイル１８、コンデンサ１９等の高電圧系電装部品を、インバータ収容部８の底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う一側部の凹面９Ｂ上に設置することにより、インバータ収容部８の高さ方向寸法を低く抑え、更にそれら高電圧系電装部品をメイン基板２３に実装してフィルタ回路１７を構成することにより、バスバー等を省いてフィルタ回路１７を簡素に構成することができる。

これによって、インバータ収容部８の小型化、部品削減等によるインバータ装置７の簡素化、小型化等によりインバータ一体型電動圧縮機１の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

同様に、複数の半導体スイッチング素子２１をインバータ収容部８の底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う他側部の凹面９Ｂ上に立設された放熱ブロック３０に固定設置し、それをメイン基板２３に実装することによりスイッチング回路２０を構成している。このように、ＩＧＢＴ等の複数（６個）の半導体スイッチング素子２１を、インバータ収容部８の底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う一側部の凹面９Ｂ上に立設された放熱ブロック３０に固定設置することにより、半導体スイッチング素子２１の設置スペースを狭小化しながら放熱性能を確保し、しかもそのリード端子２１Ａを極力短くしてメイン基板２３に実装しスイッチング回路２０を構成することにより、メイン基板２３を支持するための強度を確保することができる。

このため、インバータ収容部７の小型化、インバータ装置７の簡素化、小型化等によりインバータ一体型電動圧縮機１の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。なお、半導体スイッチング素子２１にＩＧＢＴを用いた場合、リード端子２１Ａは、６個×３本の合計１８本となり、これでメイン基板２３を支えることになることから、十分剛性を確保することができる。

また、放熱ブロック３０は、インバータ収容部８の底面上に鉛直方向に立設されたアルミ合金等の熱伝導性材からなるブロック体とされており、その鉛直な側面に複数の半導体スイッチング素子２１がリード端子２１Ａを鉛直上方に向けて固定設置されている。このように、ＩＧＢＴ等の複数（６個）の半導体スイッチング素子２１を、放熱ブロック３０の鉛直な両側面にリード端子２１Ａを鉛直上方に向け立体的に設置することにより、その設置スペースを狭小化することができるとともに、その素子からの発熱を熱伝導性材のブロック体を通してハウジング２側に放熱し、冷却性能を良好に維持することができる。

しかも、各半導体スイッチング素子２１から出ている３本のリード端子２１Ａを折り曲げる必要がなく、真っ直ぐ上方に延長するだけでよく、その長さを最短化することによって剛性を確保し、メイン基板２３を支持することができる。従って、インバータ収容部８の小型化、インバータ装置７の簡素化、小型化等によりインバータ一体型電動圧縮機１の小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、コイル１８、コンデンサ１９および複数の半導体スイッチング素子２１が、各々のリード端子１８Ａ，１９Ａ，２１Ａがメイン基板２３のスルーホール２３Ａに貫通され、メイン基板２３上のパターンに半田付けされて実装されることによって、メイン基板２３上にフィルタ回路１７およびスイッチング回路２０を構成しているため、メイン基板２３のスルーホール２３Ａに各々のリード端子１８Ａ，１９Ａ，２１Ａを通して半田付けし、コイル１８、コンデンサ１９および複数の半導体スイッチング素子２１を実装することにより、メイン基板２３上にフィルタ回路１７およびスイッチング回路２０を構成すると同時に、そのコイル１８、コンデンサ１９および複数の半導体スイッチング素子２１でメイン基板２３を強固に支持することができ、従って、インバータ装置７の構成を簡素化しながら、メイン基板２３の耐振性を十分向上することができる。

また、メイン基板２３は、ボス部２７、コイル１８、コンデンサ１９および複数の半導体スイッチング素子２１だけでなく、メイン基板２３の下方部位であってインバータ収容部８の中央部付近に設置され、通信線２４と接続される低電圧系の通信回路２５が実装されているサブ基板２６との間を電気的、機械的に接続する基板間接続端子３１によっても支持され、同様にインバータ収容部８の前方部位にハウジング２を貫通して設置されているガラス密封端子３３に接続されるＵＶＷバスバー３２を介しても支持されている。

従って、新たに支持部材を設けることなく、メイン基板２３をインバータ装置７の構成部品を利用してより強固に支持することができ、ゲル材や専用の支持支柱等を設けることなく、その耐振性を向上し、インバータ装置７の構成の簡素化、小型軽量化、低コスト化を図ることができる。

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、上記実施形態においては、メイン基板２３の上面に設置されるＰ−Ｎ端子２４をコンデンサ１９の上部位置に設置した構成としているが、コイル１８の上部位置に設置した構成としてもよい。また、複数の半導体スイッチング素子２１を設置する放熱ブロック３０を直方体形状としているが、複数の半導体スイッチング素子２１を固定設置する側面が鉛直面であれば、必ずしも直方体である必要はない。

さらに、メイン基板２３は、上記実施形態で挙げた支持点、固定点以外の支持点、固定点で支持、固定されていてもよいことはもちろんである。また、インバータ装置７への直流電力の給電方式は、上記実施形態のものに限定されるものでなく、如何なる方式、構成としたものであってもよい。

１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
３ モータハウジング
７ インバータ装置
８ インバータ収容部
９Ｂ インバータ収容部の底面（凹面）
１７ フィルタ回路
１８ コイル（高電圧系電装部品）
１８Ａ リード端子
１９ コンデンサ（高電圧系電装部品）
１９Ａ リード端子
２０ スイッチング回路
２１ 半導体スイッチング素子
２１Ａ リード端子
２２ インバータ回路および制御回路
２３ メイン基板
２３Ａ スルーホール
２４ 通信線
２５ 通信回路
２６ サブ基板
２７ ボス部
３０ 放熱ブロック
３１ 基板間接続端子
３２ ＵＶＷバスバー
３３ ガラス密封端子

Claims (6)

1. ハウジング外周に設けたインバータ収容部に、フィルタ回路を構成する複数の高電圧系電装部品、スイッチング回路を構成する複数の半導体スイッチング素子、前記フィルタ回路および前記スイッチング回路を含むインバータ回路が実装されている矩形状のメイン基板からなるインバータ装置が組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、
   前記メイン基板は、前記高電圧系電装部品および前記半導体スイッチング素子の上方部位に、四隅がボス部に支持されて収容設置され、
   前記複数の高電圧系電装部品は、前記インバータ収容部の一側部に前記メイン基板の一辺に沿って並設され、その上面で該メイン基板の一辺を下方から支持し、
   前記複数の半導体スイッチング素子は、前記インバータ収容部の他側部に前記メイン基板の前記一辺と対向する他辺に沿って並設され、その上方に延出された多数のリード端子により該メイン基板の他辺を下方から支持する構成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。
2. 前記複数の高電圧系電装部品は、前記インバータ収容部の底面を構成する円筒状の前記ハウジングの外周壁の軸線方向に沿う一側部の前記底面上に設置され、それの前記メイン基板への実装により前記フィルタ回路が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
3. 前記複数の半導体スイッチング素子は、前記インバータ収容部の底面を構成する円筒状の前記ハウジングの外周壁の軸線方向に沿う他側部の前記底面上に立設された放熱ブロックに固定設置され、それの前記メイン基板への実装により前記スイッチング回路が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
4. 前記放熱ブロックは、前記インバータ収容部の前記底面上に鉛直方向に立設された熱伝導性材からなるブロック体とされ、その鉛直な両側面に前記複数の半導体スイッチング素子が前記リード端子を鉛直上方に向けて固定設置されてい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。
5. 前記複数の高電圧系電装部品および前記複数の半導体スイッチング素子は、各々のリード端子が前記メイン基板のスルーホールに貫通され、前記メイン基板上のパターンに半田付けされて実装されることにより、前記メイン基板上に前記フィルタ回路および前記スイッチング回路を構成していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
6. 前記メイン基板は、前記ボス部、前記複数の高電圧系電装部品および前記複数の半導体スイッチング素子以外に、前記メイン基板の下方部位であって前記インバータ収容部の中央部付近に設置され、通信線と接続される低電圧系の通信回路が実装されているサブ基板との間を電気的、機械的に接続する基板間接続端子および／または前記インバータ収容部の前方部位に前記ハウジングを貫通して設置されているガラス密封端子と接続されるＵＶＷバスバーを介して支持されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
   
   

Images