JP6112080B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機に関し、特に、電気部品を収容する収容空間が形成されている電動圧縮機に関する。

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車あるいは燃料電池自動車などの車両に搭載するための圧縮機として、小型化のために、圧縮部と、電動モータと、電動モータを駆動する駆動回路とが一体化された電動圧縮機が開発されている。

特開２００９−１１４９６１号公報（特許文献１）には、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、その内部に電力を電動モータに給電するインバータ装置を収容設置してなる、車載空調装置用電動圧縮機が開示されている。特許文献１には、インバータ収容部に設置される制御基板と電気部品との間を接続するバスバーアセンブリを、インバータ収容部にネジ止め固定して、バスバーアセンブリの振動および変形を抑制する技術が開示されている。

特開２００９−１１４９６１号公報

特許文献１に開示された構成では、バスバーアセンブリはインバータ収容部に対してビスを用いてスポット的に固定されている。そのため、インバータ装置の駆動により振動が発生するとき、バスバーアセンブリの共振を十分に抑制できず、樹脂モールドされたバスバーアセンブリが破損する可能性が依然として残っている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電気部品の破損をより確実に抑制できる、電動圧縮機を提供することである。

本発明に係る電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動する電動モータと、圧縮部および電動モータを収容するハウジングと、電気部品と、カバーとを備えている。電気部品は、電動モータを駆動するための電気回路の一部を構成している。カバーは、ハウジングとともに、電気部品を収容する収容空間を形成している。ハウジングとカバーとの少なくともいずれか一方は、収容空間に突出するリブを有している。電気部品は、リブ上に載置されている。

上記電動圧縮機において好ましくは、電気部品は、矩形状の矩形部を有している。リブは、矩形部の長手方向に沿って延びる延在部を有している。矩形部は、延在部上に載置されている。

上記電動圧縮機において好ましくは、リブは、電気部品と締結される複数の締結部を有している。延在部は、複数の締結部の間に介在している。

上記電動圧縮機において好ましくは、電気部品は、外部接続用のリード端子を有している。リブは、リード支持部を有している。リード端子は、リード支持部上に載置されている。

上記電動圧縮機において好ましくは、リブは、電気部品が載置される面から突出する位置決め部を有している。位置決め部は、電気部品の外周と当接している。

上記電動圧縮機において好ましくは、リブは、ネジによって電気部品と締結される締結部と、電気部品が載置される面から突出する位置決め部と、を有している。位置決め部は、電気部品に対して、電気部品と締結部とをネジにより締結する際のネジの回転方向の前方の位置に配置されている。

本発明の電動圧縮機によると、電気部品の破損をより確実に抑制することができる。

本実施の形態に従う電動圧縮機の全体構成を示す概略図である。 電動モータを駆動する駆動回路の回路図である。 インバータユニットの内部の積層構造を示す図である。 図３に示すインバータカバーを裏側から見た、インバータカバーとバスバーとの分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従う電動圧縮機１１０の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、電動圧縮機１１０は、冷媒を圧縮するための圧縮部１１５と、圧縮部１１５を駆動するための電動モータ１１６と、インバータユニット１４０とを備えている。圧縮部１１５および電動モータ１１６は、吸入ハウジング１１２内に収容されている。図示しないが、たとえば圧縮部１１５は、吸入ハウジング１１２内に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対向配置された可動スクロールとを含んで構成されている。

有底筒状をなすアルミニウム製（金属材料製）の吸入ハウジング１１２に、蓋状のアルミニウム製（金属材料製）の吐出ハウジング１１１を接合して、ハウジングが形成されている。インバータユニット１４０は、吸入ハウジング１１２に一体化されるように取り付けられている。電動圧縮機１１０の外郭は、ハウジングと、インバータユニット１４０のインバータカバー１４４とにより構成されている。

吸入ハウジング１１２の周壁底部側には、図示しない吸入ポートが形成されている。吸入ポートには、図示しない外部冷媒回路が接続されている。吐出ハウジング１１１の蓋側には、吐出ポート１１４が形成されている。吐出ポート１１４は、外部冷媒回路に接続されている。

吸入ハウジング１１２の内周面には、ステータ（固定子）１１７が固定されている。ステータ１１７は、吸入ハウジング１１２の内周面に固定されたステータコア１１７ａと、ステータコア１１７ａのティース（図示せず）に巻回されたコイル１１７ｂとを含んで構成されている。

また、吸入ハウジング１１２内には、回転軸１１９がステータ１１７内に挿通された状態で回転可能に支持されている。この回転軸１１９には、ロータ（回転子）１１８が固定されている。

インバータユニット１４０は、吸入ハウジング１１２における吐出ハウジング１１１が設けられる外面とは反対側の外面に取り付けられている。インバータユニット１４０は、アルミベース１４２と、回路基板１４６と、インバータカバー１４４とを含んでいる。

インバータカバー１４４は、回路基板１４６を覆って汚れや湿気等から保護している。インバータカバー１４４は、軽量化のために樹脂で形成されている。インバータ回路へのノイズの影響を低減するため、また回路基板１４６から発生する電磁ノイズが外部に放射されるのを抑制するために、インバータカバー１４４を形成する樹脂の内部に金属製のプレートが設けられている。

アルミベース１４２は、底盤１６１と、底盤１６１に設けられた脚部１５６，１５８，１６０，１６２を含んでいる。インバータカバー１４４は、アルミベース１４２の底盤１６１および底盤１６１に形成された脚部１５６，１５８を挟んでねじ１５２，１５４によって共締めで吸入ハウジング１１２に固定されている。インバータカバー１４４には、外部から直流電源電圧が供給される筒状の電源入力ポート１４３が形成されている。

ハウジングと、インバータカバー１４４との間には、回路基板１４６および後述するバスバー３０を収容するための、中空の収容空間１３０が形成されている。インバータカバー１４４は、バスバー３０および回路基板１４６を収容する収容空間１３０を、ハウジングとともに形成している。収容空間１３０は、インバータカバー１４４およびハウジングによって密閉された空間として形成されている。

回路基板１４６は、回転軸１１９の軸方向に回路基板１４６の実装面が直交するように、インバータカバー１４４とハウジングとの間の収容空間１３０に収容されている。本実施の形態では、回転軸１１９の軸方向に沿って、圧縮部１１５、電動モータ１１６およびインバータユニット１４０がこの順序で並設されている。

アルミベース１４２は、吸入ハウジング１１２に対してねじ１５２，１５４を用いて螺着されている。アルミベース１４２と吸入ハウジング１１２とは、ともに熱伝導性のよい金属製であり、密着されている。したがって、アルミベース１４２はインバータユニット１４０の内部の熱を吸入ハウジング１１２に伝導し、インバータユニット１４０を放熱させる役割を果たしている。

回路基板１４６は、アルミベース１４２の底盤１６１に形成された脚部１６０，１６２にねじ１４８，１５０によって底盤１６１から離間した状態で固定されている。この離間した空間には、回路基板１４６に実装された電動モータ１１６の駆動制御回路（インバータ回路）と、後に図２に示すフィルタ回路を形成する電磁コイルＬ１およびコンデンサ回路４とが収容されている。

インバータユニット１４０によって制御された電力が電動モータ１１６に供給されることにより、制御された回転速度でロータ１１８および回転軸１１９が回転し、この回転によって圧縮部１１５が駆動される。圧縮部１１５が駆動されることにより、外部冷媒回路から吸入ポートを介した吸入ハウジング１１２内への冷媒の吸入、吸入ハウジング１１２内に吸入された冷媒の圧縮部１１５による圧縮、および圧縮された冷媒の吐出ポート１１４を介した外部冷媒回路への吐出が行なわれる。

図２は、電動モータ１１６を駆動する駆動回路１００の回路図である。図２を参照して、駆動回路１００は、電磁コイルＬ１およびコンデンサ回路４と、インバータ回路１４と、制御回路１２０とを含んでいる。

電磁コイルＬ１は、直流電源Ｂのプラス電極と正極母線ＰＬとの間に接続されている。コンデンサ回路４は、正極母線ＰＬと負極母線ＳＬとの間に接続されている。電磁コイルＬ１およびコンデンサ回路４は、ローパスフィルタ回路２を構成している。

インバータ回路１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含んでいる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、各々が正極母線ＰＬと負極母線ＳＬとの間に接続されている。Ｕ相アーム１５は、電動モータ１１６のステータのＵ相コイルの一端に接続されている。Ｖ相アーム１６は、電動モータ１１６のステータのＶ相コイルの一端に接続されている。Ｗ相アーム１７は、電動モータ１１６のステータのＷ相コイルの一端に接続されている。電動モータ１１６のステータのＵ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルの各他端は、中性点に接続されている。

Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７に含まれているトランジスタがスイッチング制御されることにより、三相交流電流がインバータ回路１４から電動モータ１１６のステータコイルに出力される。

インバータ回路１４には、直流電源Ｂからの直流電圧がリレーＲＹ１，ＲＹ２およびローパスフィルタ回路２を介して供給される。

制御回路１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを含んで構成されており、電動モータ１１６の駆動を制御するコンピュータプログラムを実行する。

図３は、インバータユニット１４０の内部の積層構造を示す図である。図３に示す回路基板１４６には、図２で示したローパスフィルタ回路２を構成する電磁コイルＬ１，コンデンサ回路４の各々のリードがはんだ付けされ実装されている。インバータカバー１４４は、図２で示した駆動回路１００を収容している。

アルミベース１４２の底盤１６１には、電磁コイルＬ１の形状に沿うような窪み、およびコンデンサ回路４を収容するためのコンデンサカバー２０１の形状に沿うような窪みが形成されている。アルミベース１４２に窪みを設けることにより、電磁コイルＬ１およびコンデンサ回路４が、アルミベース１４２に密着されている。そのため、ローパスフィルタ回路２で発生する熱の、アルミベース１４２からハウジングへの放散が促進されている。

図４は、図３に示すインバータカバー１４４を裏側から見た、インバータカバー１４４とバスバー３０との分解斜視図である。図４に示すバスバー３０は、直流電源Ｂの電圧をインバータ回路１４へ供給するための電気部品である。バスバー３０は、直流電源Ｂから回路基板１４６までの間を繋ぐ導体が樹脂モールドされて形成されている。バスバー３０は、電動モータ１１６を駆動するための電気回路の一部を構成している。

バスバー３０は、本実施の形態では、矩形状の矩形部としての長手部３１と、長手部３１の一端側から長手部３１の短手方向に沿って延びる短手部３３とを有している。バスバー３０は、長手部３１と短手部３３とが組み合わされた、略Ｌ字状の形状を有している。

長手部３１の、短手部３３が連結される側と反対側の他方の端部には、コネクタ３７が設けられている。図１，３に示す電源入力ポート１４３を経由して導線が配置され、導線がコネクタ３７に接続されることにより、外部の直流電源Ｂとバスバー３０とが接続されている。

短手部３３の、長手部３１に連結する側と反対側の端部には、外部接続用のリード端子３８が設けられている。リード端子３８は、駆動回路１００を搭載している回路基板１４６の表面上の導体に接続されている。これにより、バスバー３０を介して、直流電源Ｂと駆動回路１００とが接続されている。バスバー３０は、電動モータ１１６を駆動するための駆動回路１００に接続されている。

バスバー３０には、バスバー３０を厚み方向に貫通する２つの貫通孔３５，３６が形成されている。貫通孔３５，３６は、円筒状の内周面を有する形状に形成されている。貫通孔３６は、長手部３１と短手部３３とによって形成される角部の内側に設けられている。つまり、貫通孔３６は、長手部３１の短手方向一端側に設けられている。貫通孔３５は、長手部３１の短手方向他端側に設けられている。長手部３１は、２つの貫通孔３５，３６の間に介在している。

インバータカバー１４４は、リブ５０を有している。リブ５０は、インバータカバー１４４におけるアルミベース１４２と対向する面（図１，３に示すアルミベース１４２に向く側の表面）から突出して設けられている。つまり、リブ５０は、図１を参照して説明したハウジングとインバータカバー１４４との間に形成された収容空間１３０に突出している。

リブ５０は、直線状に延びる延在部５１を有している。リブ５０はまた、延在部５１に連結されている連結部５２，５３を有している。連結部５２，５３は、平行に延びている。連結部５２，５３の延びる方向は、延在部５１の延びる方向と交差している。連結部５２は、延在部５１の一方の端部に連結されている。連結部５３は、延在部５１の他方の端部の近傍において、延在部５１に連結されている。延在部５１は、連結部５２と連結部５３とを連結している。連結部５３は、延在部５１に対し、連結部５２と反対側に設けられている。延在部５１は、連結部５２，５３の間に介在している。

連結部５２の先端には、バスバー３０をリブ５０に締結し固定するための締結部５５が設けられている。延在部５１に対し締結部５５と反対側に、締結部５５とは異なる第２の締結部である締結部５６が設けられている。延在部５１は、締結部５５と締結部５６とを連結している。延在部５１の延びる方向において、締結部５６は、２つの連結部５２，５３の間に配置されている。延在部５１は、２つの締結部５５，５６の間に介在している。締結部５５，５６には、有底の穴が形成されており、当該穴の内周面はめねじ加工されている。締結部５５，５６には、めねじ穴が形成されている。

バスバー３０がリブ５０上に載置されて、ネジ４５が貫通孔３５を貫通して締結部５５のめねじ穴に螺合され、ネジ４６が貫通孔３６を貫通して締結部５６のねめじ穴に螺合されて、バスバー３０はリブ５０上に搭載される。バスバー３０は、リブ５０上にネジ止めにより取り付けられることにより、インバータカバー１４４に固定される。バスバー３０をリブ５０上に搭載した状態で、リブ５０の延在部５１は、バスバー３０の長手部３１の長手方向に沿って延びている。バスバー３０の長手部３１は、延在部５１上に載置されており、その長手方向に亘って延在部５１によって支持されている。

連結部５３の先端には、リード支持部５４が設けられている。リード支持部５４は、連結部５３の延びる方向と交差する方向、典型的には直交する方向に延びている。リード支持部５４は、延在部５１の延びる方向と平行に延びている。バスバー３０をリブ５０上に搭載した状態で、バスバー３０のリード端子３８は、リード支持部５４上に載置されている。リード支持部５４は、リード端子３８を下から支持している。

リブ５０は、２箇所の位置決め部６１，６２を有している。リブ５０の延在部５１はインバータカバー１４４から突出しており、位置決め部６１，６２は、延在部５１の頂面（延在部５１におけるバスバー３０と当接する面）から突出している。位置決め部６１，６２は、リブ５０にバスバー３０が載置される面から突出している。位置決め部６１，６２は、リブ５０上に載置されたバスバー３０の位置決めをするために設けられている。バスバー３０がリブ５０上に載置された状態で、位置決め部６１，６２は、バスバー３０の側面（バスバー３０の厚さ方向に延びる面）の一部に対向している。位置決め部６１，６２は、バスバー３０の外周と当接している。

締結部５５，５６に形成されためねじ穴は、ネジ４５，４６を時計回りに廻すと締まる右ねじである。そのため、バスバー３０を固定するときのネジ４５，４６の回転方向は、時計回り方向である。位置決め部６１は、バスバー３０に対して、バスバー３０と締結部５６とをネジ４６により締結する際の、ネジ４６の回転方向の前方の位置に配置されている。位置決め部６２は、バスバー３０に対して、バスバー３０と締結部５５とをネジ４５により締結する際の、ネジ４５の回転方向の前方の位置に配置されている。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の電動圧縮機１１０は、図４に示すように、インバータカバー１４４を備えている。インバータカバー１４４は、リブ５０を有している。リブ５０は、インバータカバー１４４における吸入ハウジング１１２側の面から収容空間１３０に突出している。リブ５０は、バスバー３０の長手部３１の長手方向に沿って延びる延在部５１を有している。バスバー３０は、リブ５０の上に載置されている。

バスバー３０の長手部３１の延びる方向と同一方向に延びるリブ５０を設け、バスバー３０を長手部３１の長手方向においてリブ５０で支持する構造とすることにより、バスバー３０の支持構造の強度を向上できる。またインバータカバー１４４にバスバー３０が固定されるため、インバータカバー１４４の振動時にバスバー３０が固有に振動することを抑制できる。矩形状の矩形部分を有するバスバー３０は、矩形部分の長手方向両端側からの力に弱いため、矩形部分の長手方向においてリブ５０で支持する構造とすることにより、バスバー３０の破損をより確実に抑制することができる。

また、インバータカバー１４４にリブ５０を形成することで、インバータカバー１４４の剛性を向上できるので、インバータカバー１４４自身が太鼓のように共振して振動が増大することを抑制することができる。

また図４に示すように、バスバー３０は、外部接続用のリード端子３８を有している。リブ５０は、リード支持部５４を有している。バスバー３０をリブ５０上に載置した状態で、リード端子３８は、リード支持部５４上に載置されている。このようにすれば、リード端子３８をリブ５０のリード支持部５４によって支持できるので、リード端子３８の支持構造の強度を向上でき、リード端子３８の位置におけるバスバー３０の破損を抑制することができる。

また図４に示すように、リブ５０は、バスバー３０を固定する複数の締結部５５，５６を有している。延在部５１は、複数の締結部５５，５６の間に介在している。延在部５１を挟む複数箇所においてバスバー３０をリブ５０に固定することで、リブ５０にバスバー３０を確実に固定することができるので、バスバー３０の破損をより確実に抑制することができる。

また図４に示すように、リブ５０は、バスバー３０が載置される面から突出する位置決め部６１，６２を有している。位置決め部６１，６２は、バスバー３０の外周と当接している。位置決め部６１，６２によりバスバー３０を位置決めすることにより、バスバー３０と回路基板１４６との相対的な位置決めがし易くなるため、自動で接続させることも容易になる。リブ５０自体をバスバー３０の位置決めとして活用することで、簡単な構成でバスバー３０の位置決め精度を向上することができる。

また図４に示すように、位置決め部６１，６２は、バスバー３０に対して、バスバー３０と締結部５５，５６とをネジ４５，４６により締結する際のネジ４５，４６の回転方向の前方の位置に配置されている。このようにすれば、バスバー３０をインバータカバー１４４にネジ止めするときにバスバー３０にトルクが作用しても、ネジの回転方向の下流側に配置された位置決め部６１，６２がバスバー３０の回転を防止しているので、バスバー３０が共回りすることを防止できる。したがって、バスバー３０を収容空間３０内により確実に位置決めすることができる。

なお、これまでの実施の形態の説明においては、リブ５０上に載置される電気部品がバスバー３０である例について説明した。リブ５０上に載置される電気部品は、バスバー３０に限られるものではなく、電動モータ１１６を駆動するための電気回路の一部を構成する電気部品であればよい。たとえば電気部品は、電磁コイルＬ１またはコンデンサ回路４に含まれるコンデンサなどの、図２に示す駆動回路１００を構成している電気部品であってもよい。

また、インバータカバー１４４がリブ５０を有している例について説明したが、この構成に限られず、インバータカバー１４４とともに収容空間１３０を形成するハウジングに収容空間１３０に突出するリブを形成し、当該リブ上に電子部品が載置される構成としてもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１４ インバータ回路、３０ バスバー、３１ 長手部、３３ 短手部、３５，３６ 貫通孔、３７ コネクタ、３８ リード端子、４５，４６ ネジ、５０ リブ、５１ 延在部、５２，５３ 連結部、５４ リード支持部、５５，５６ 締結部、６１，６２ 位置決め部、１００ 駆動回路、１１０ 電動圧縮機、１１１ 吐出ハウジング、１１２ 吸入ハウジング、１１５ 圧縮部、１１６ 電動モータ、１３０ 収容空間、１４０ インバータユニット、１４４ インバータカバー、１４６ 回路基板。

Claims (4)

1. 流体を圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部を駆動する電動モータと、
   前記圧縮部および前記電動モータを収容するハウジングと、
   前記電動モータを駆動するための電気回路の一部を構成する電気部品と、
   前記電気部品を収容する収容空間を前記ハウジングとともに形成するカバーとを備え、
   前記ハウジングと前記カバーとの少なくともいずれか一方は、前記収容空間に突出するリブを有し、
   前記電気部品は、矩形状の矩形部を有し、
   前記リブは、前記矩形部の長手方向に沿って延びる延在部と、前記電気部品と締結される複数の締結部とを有し、前記延在部は、前記複数の締結部の間に介在しており、
   前記電気部品の前記矩形部は前記リブの前記延在部上に載置されている、電動圧縮機。
2. 前記電気部品は、外部接続用のリード端子を有し、
   前記リブは、リード支持部を有し、前記リード端子は前記リード支持部上に載置されている、請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記リブは、前記電気部品が載置される面から突出する位置決め部を有し、
   前記位置決め部は、前記電気部品の外周と当接する、請求項１または２に記載の電動圧縮機。
4. 前記リブは、ネジによって前記電気部品と締結される前記締結部と、前記電気部品が載置される面から突出する位置決め部と、を有し、
   前記位置決め部は、前記電気部品に対して、前記電気部品と前記締結部とを前記ネジにより締結する際の前記ネジの回転方向前方の位置に配置される、請求項１に記載の電動圧縮機。

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