JP6872036B2

JP6872036B2 - インバータ装置および電動コンプレッサ

Info

Publication number: JP6872036B2
Application number: JP2019554178A
Authority: JP
Inventors: 裕司佐々木; 博文堀内; 潤滝澤; 英二高村; 輝之和田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: CN111543000A; US11375643B2; WO2019098088A1; JPWO2019098088A1; DE112018005563T5; US20200390000A1; CN111543000B

Description

本開示は、インバータ装置および電動コンプレッサに関する。

特許文献１および特許文献２は、インバータ型電動圧縮機を開示する。特許文献１の電動圧縮機は、電動モータおよび圧縮機構が内蔵されているハウジングを備え、当該ハウジングの外周には、インバータ収容部が設けられる。インバータ収容部には、インバータ装置が配置される。インバータ装置は、高電圧電源から提供された直流電流を三相交流電流に変換する。そして、インバータ装置は、三相交流電流を電動モータに供給する。特許文献２の電動圧縮機は、圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動モータと、電動モータを制御するインバータ制御装置と、を有する。これらの装置は、一体化されている。インバータ制御装置は、制御基板およびパワー基板を備える。

特開２００９−２３５９６５号公報特開２００９−８９５２５号公報

インバータ装置を構成する電気部品は発熱する。電気部品の温度が高まると電気部品の性能に影響を及ぼす場合がある。従って、インバータ装置が発する熱を排出する能力、つまりインバータ装置の放熱性は、インバータ装置の設計において重視される。

そこで、本開示は、放熱性を向上し得るインバータ装置および電動コンプレッサを説明する。

本開示の一形態に係るインバータ装置は、表面にインバータ回路が設けられ、裏面に放熱部が設けられた回路基板と、放熱部を露出させる開口部が設けられ、放熱部の周囲を支持する第１のケース部と、回路基板の表面に押し当てられ、回路基板を第１のケース部側に向けて押圧するリブ構造が設けられると共に、第１のケース部が取り付けられる第２のケース部と、を備える。回路基板は、第１のケース部と第２のケース部とに挟まれる。

本開示によれば、放熱性を向上し得るインバータ装置および電動コンプレッサが説明される。

図１は、電動コンプレッサの構造を示す断面図である。図２は、インバータユニットの取付構造を示す分解斜視図である。図３は、インバータユニットの内部構造を示す分解斜視図である。図４の（ａ）部は回路基板を表側からみた斜視図である。図４の（ｂ）部は回路基板を裏側からみた斜視図である。図５の（ａ）部は上部ケースを表側からみた斜視図である。図５の（ｂ）部は上部ケースを裏側からみた斜視図である。図６は、入出力回路の構造を示す斜視図である。図７の（ａ）部は下部ケースを表側からみた斜視図である。図７の（ｂ）部は下部ケースを裏側からみた斜視図である。図８は、下部ケースと回路基板と入出力回路との関係を示す分解斜視図である。図９の（ａ）部は比較例に係るインバータユニットの作用効果を示す断面図である。図９の（ｂ）部は実施形態に係るインバータユニットの作用効果を示す断面図である。図１０は、インバータユニットの止水性を示す断面図である。

このインバータ装置では、インバータ回路が設けられた回路基板の裏面に含まれる放熱部が、第１のケース部の開口部から暴露される。従って、回路基板に生じた熱を放熱部からインバータ装置の外部へ効率よく導くことが可能になる。さらに、第２のケース部はリブ構造を有する。リブ構造は、回路基板を第１のケース部に向けて押圧する。その結果、開口部を介して回路基板に対して力が作用したときに、回路基板の撓みが抑制される。従って、回路基板の裏面と、回路基板の裏面に対面する部品と、の隙間の増大が抑制される。隙間の増大は、熱抵抗の増大を招く。リブ構造によって隙間の増大が抑制されることにより、回路基板と回路基板に対面する部品との間の熱抵抗の増大が抑制される。その結果、インバータ装置は、放熱性を向上できる。

インバータ装置は、回路基板の裏面と、第１のケース部の表面との間に挟み込まれた第１のシール部材と、第１のケース部の表面と第２のケース部の裏面との間に挟み込まれた第２のシール部材と、をさらに備えてもよい。第１のシール部材によれば、回路基板と第１のケース部との間から液体又は気体が浸入することを抑制できる。さらに、第２シール部材によれば、第１のケース部と第２のケース部との間から液体又は気体が浸入することを抑制できる。

第２のケース部の裏面には、第１のケース部が取り付けられると共に、開口部が設けられてもよい。第２のケース部は、回路基板に対して電気的に接続されるバスバを有してもよい。バスバは、回路基板の表面に押し当てられてもよい。これらの構成によれば、回路基板に対してバスバを確実に接続することが可能になる。

本開示の別の形態に係る電動コンプレッサは、上記のインバータ装置と、インバータ装置を収容するインバータ収容部を有する筐体と、を備える。インバータ収容部は、インバータ装置が備える回路基板の放熱部が熱的に接続されるヒートシンクを含む。電動コンプレッサは、上記のインバータ装置を備える。従って、インバータ装置の放熱性が向上するので、電動コンプレッサを確実に動作させることができる。

以下、添付図面を参照しながら本開示のインバータ装置および電動コンプレッサを詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜電動コンプレッサ＞
図１に示される電動コンプレッサ１は、例えば車両及び船舶の内燃機関に適用される。電動コンプレッサ１は、内燃機関に提供される圧縮空気を発生させる。

電動コンプレッサ１は、回転軸３とコンプレッサインペラ４とを有する。回転軸３は、ハウジング２の内部において回転可能に支持されている。コンプレッサインペラ４は、回転軸３の先端部３ａに締結されている。ハウジング２は、モータハウジング８（筐体）とベースハウジング９とを有する。モータハウジング８は、ロータ部６およびステータ部７を収納する。ベースハウジング９は、モータハウジング８の第２端側の開口を閉鎖する。第２端側とは、図１の右側であり、コンプレッサインペラ４に対して反対側である。ロータ部６およびステータ部７は、ステータケース２０に収容される。ステータケース２０は、モータハウジング８に収容される。モータハウジング８の第１端側には、コンプレッサハウジング１１が設けられる。第１端側とは、図１の左側であり、コンプレッサインペラ４側である。コンプレッサハウジング１１は、コンプレッサインペラ４を収納する。コンプレッサハウジング１１は、吸入口１２と、スクロール部１３と、吐出口１４とを含む。

ロータ部６は、回転軸３の回転軸線Ａに沿う方向における中央部に取り付けられている。ロータ部６は、回転軸３に取り付けられた一又は複数の永久磁石（図示せず）を含む。ステータ部７は、ロータ部６を包囲する。また、ステータ部７は、モータハウジング８の内面に取り付けられている。ステータ部７は、コイル部（図示せず）を含む。ステータ部７のコイル部に交流電流が供給されると、ロータ部６およびステータ部７の相互作用が生じる。相互作用によって、回転軸３とコンプレッサインペラ４とが一体になって回転軸線Ａを中心に回転する。コンプレッサインペラ４が回転すると、電動コンプレッサ１は、吸入口１２を通じて外部の空気を吸入する。吸入された空気は、スクロール部１３を通じて圧縮される。そして、電動コンプレッサ１は、圧縮空気を吐出口１４から吐出する。吐出口１４から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。

電動コンプレッサ１は、軸受１６を有する。軸受１６は、ハウジング２に対して回転軸３を回転可能に支持する。また、回転軸３は、一対の軸受１６によって支持されている。一方の軸受１６は、モータハウジング８のコンプレッサインペラ４側の端部に設けられる。他方の軸受１６は、ベースハウジング９から回転軸線Ａに沿う方向においてコンプレッサインペラ４側に突出する部分に設けられている。例えば、コンプレッサインペラ４は、回転軸３の先端部３ａに設けられた軸端ナット１５によって、回転軸３に取り付けられる。

＜モータハウジング＞
電動コンプレッサ１が備えるインバータユニット３０（インバータ装置）の取付構造について説明する。図２に示されるように、インバータユニット３０は、ユニット化されている。インバータユニット３０は、モータハウジング８に収容される。換言すると、電動コンプレッサ１は、インバータユニット３０を有する。

モータハウジング８の外周部には、インバータユニット３０が配置される。モータハウジング８は、金属製である。モータハウジング８は、一例としてアルミニウム合金により形成される。モータハウジング８は、例えば周壁１７（図１参照）と、第１外壁１８と、第２外壁１９と、を有する。周壁１７の形状は、回転軸線Ａを中心とする円筒状である。第１外壁１８は、周壁１７の外部に一体的に形成されている。一対の第１外壁１８は、回転軸線Ａの方向に直交するように延びる。一対の第２外壁１９は、回転軸線Ａの方向に平行に延びる。第１外壁１８および第２外壁１９は、インバータ収容部２１を形成する。インバータ収容部２１は、第１外壁１８、第２外壁１９および底面に囲まれる。さらに、インバータ収容部２１は、上面側が開放されている。インバータ収容部２１は、開口２１ａを有する。インバータユニット３０は、開口２１ａからインバータ収容部２１の内部へ配置される。開口２１ａは、モータハウジング８の外周部に一体的に形成されている。

インバータユニット３０は、４本の締結部材であるボルトＢ１によって、モータハウジング８に固定される。従って、モータハウジング８は、ボルトＢ１がねじ込まれる４個のネジ穴Ｈ１を有する。ネジ穴Ｈ１は、第１外壁１８と第２外壁１９とが連結される４カ所の角部にそれぞれ設けられる。

モータハウジング８は、インバータユニット３０を冷却するための冷却構造を有する。具体的には、モータハウジング８は、冷却構造として、ヒートシンク２２と、冷却水路２３と、を有する。ヒートシンク２２は、インバータ収容部２１の底面に設けられている。また、ヒートシンク２２は、底面から開口２１ａに向けて突出する。ヒートシンク２２の形状は、直方体状である。ヒートシンク２２は、熱接続面２２ａを有する。矩形平面状の熱接続面２２ａは、インバータユニット３０に対面する。冷却水路２３は、貫通穴であり、モータハウジング８の筐体の内部に設けられる。例えば、冷却水路２３は、ヒートシンク２２の近傍に設けられる。例えば、冷却水路２３には、モータハウジング８の外から所定の冷却水が供給される。冷却水は、冷却水路２３を流通したのち、モータハウジング８の外へ排出される。冷却水は、モータハウジング８の内部を通る。従って、冷却水は、インバータユニット３０の止水性とは関係がない。

このような冷却構造によれば、インバータユニット３０が発生した熱は、ヒートシンク２２の熱接続面２２ａを介して、インバータユニット３０からモータハウジング８のヒートシンク２２へ移動する。ヒートシンク２２に移動した熱は、冷却水路２３を流れる冷却水へ移動する。そして、熱は、冷却水と共にモータハウジング８の外へ排出される。

＜インバータユニット＞
インバータユニット３０について詳細に説明する。インバータユニット３０は、電源（不図示）から提供された直流電流を三相交流電流に変換する。インバータユニット３０は、三相交流電流をステータ部７に提供する。

図３に示されるように、インバータユニット３０は、回路基板３１と、上部ケース３２（第２のケース部）と、下部ケース３３（第１のケース部）と、を有する。回路基板３１は、インバータである。回路基板３１は、直流電流を三相交流電流に変換する。上部ケース３２および下部ケース３３は、樹脂ケースである。上部ケース３２および下部ケース３３は、回路基板３１及びその他の部品（制御基板４２、電流センサ４３等）のための収容スペースＳを形成する。収容スペースＳは、外部からの水の浸入が抑制される。樹脂ケースは、外部から収容スペースＳへの液体の移動を阻害する構造を有する。

＜回路基板＞
回路基板３１は、後述する入出力回路３４（図６参照）に対して電気的に接続される。回路基板３１は、樹脂製の上部ケース３２と樹脂製の下部ケース３３とに挟まれる。その結果、回路基板３１の位置は、保持される。図４の（ａ）部に示されるように、回路基板３１は、アルミ基板３６と、パワーデバイス３７と、コンデンサ３８と、を有する。

アルミ基板３６の形状は、矩形板状である。アルミ基板３６は、金属板３９と、絶縁膜４１と、を有する。金属板３９は、一例としてアルミニウム製である。絶縁膜４１は、金属板３９の表面に設けられる。電気部品であるパワーデバイス３７およびコンデンサ３８は、絶縁膜４１に配置される。絶縁膜４１は、アルミ基板３６の表面３６ａを形成する。絶縁膜４１には、所定の機能を奏するように設けられた配線パターン（不図示）が設けられる。パワーデバイス３７、コンデンサ３８および配線パターンは、インバータ回路を構成する。

金属板３９の裏面は、アルミ基板３６の裏面３６ｂである。裏面３６ｂには、絶縁膜４１が設けられていない。アルミ基板３６の裏面３６ｂは、アルミニウム面を暴露する。従って、裏面３６ｂは、絶縁膜４１が設けられた表面３６ａに比べて熱の移動が容易である。裏面３６ｂは、下部ケース３３から暴露される暴露領域ＳＡ（放熱部、図４の（ｂ）部参照）を含む。

図４の（ｂ）部に示されるように、アルミ基板３６は、複数の穴３６ｈを有する。穴３６ｈは、電気的な接続を確保するために用いられる。穴３６ｈは、アルミ基板３６の周辺に沿って設けられる。アルミ基板３６は、電気的な観点から、伝熱部３６ｅと、接続部３６ｆと、絶縁部３６ｇと、を有する。接続部３６ｆは、絶縁部３６ｇによって伝熱部３６ｅから電気的に絶縁される。接続部３６ｆは、穴３６ｈを有する。

＜上部ケース＞
図５の（ａ）部及び図５の（ｂ）部に示されるように、樹脂製の上部ケース３２の形状は、枠状である。上部ケース３２は、上面及び下面が開放される。上部ケース３２は、枠体４４と、リブ構造４６と、入出力回路３４と、コネクタ４８と、を有する。

枠体４４は、一対の第１壁部４４ａと、一対の第２壁部４４ｂと、枠体上面４４ｃ（表面）と、枠体下面４４ｄ（裏面）と、を有する。一対の第１壁部４４ａは、互いに対面する。そして、一方の第１壁部４４ａは、他方の第１壁部４４ａに対して所定距離だけ離間する。一対の第２壁部４４ｂは、互いに対面する。一対の第２壁部４４ｂは、一対の第１壁部４４ａをそれぞれ連結する。一方の第２壁部４４ｂには、入出力回路３４のためのコネクタ４８が設けられる。

枠体上面４４ｃは、上側開口を囲む。枠体上面４４ｃには、板材である上部カバー４９（図３参照）が取り付けられる。上部カバー４９の外周部は、枠体上面４４ｃに接する。従って、上部カバー４９は、上側開口を閉鎖する。枠体上面４４ｃには、第３シーリング配置溝４５が設けられる。第３シーリング配置溝４５は、上側開口を囲む。第３シーリング配置溝４５には、上側シーリング部材４０（図３参照）が配置される。この構成によれば、上部カバー４９をネジＢ４によって枠体上面４４ｃに押し当てたとき、上部カバー４９によって上側シーリング部材４０がつぶされる。つぶされた上側シーリング部材４０は、上部カバー４９と上部ケース３２との間を止水する。

枠体下面４４ｄは、下側開口４４ｅ（開口部）を囲む。枠体下面４４ｄには、下部ケース３３（図３参照）が取り付けられる。従って、下部ケース３３は、下側開口４４ｅの一部を閉鎖する。

上部ケース３２は、４個のボス５１を有する。ボス５１は、一対の第１壁部４４ａの法線方向に沿って突出する。ボス５１は、枠体上面４４ｃと面一である面を有する。さらに、ボス５１は、枠体上面４４ｃに対して垂直に延びる穴５１ｈを有する。穴５１ｈは、ネジ山を有しない単なる貫通穴である。穴５１ｈの内径は、ボルトＢ１（図２参照）の外径よりも僅かに大きい。

＜リブ構造＞
上部ケース３２は、リブ構造４６を有する。一般に、上部ケース３２のようなフレーム構造物におけるリブは、構造物の剛性を高めるために設けられる。本開示のリブ構造４６は、さらに、回路基板３１の剛性を高めるために設けられる。

リブ構造４６は、主リブ５２と従リブ５３とを含み、平面視して格子状の構造を呈する。格子の内側には、パワーデバイス３７およびコンデンサ３８が配置される。主リブ５２の下端面５２ａおよび従リブ５３の下端面５３ａ（図５の（ｂ）部参照）は、アルミ基板３６の表面３６ａに当接する。換言すると、下端面５２ａ，５３ａは、回路基板３１の絶縁膜４１に接する。下端面５２ａ，５３ａは、表面３６ａから、表面３６ａの法線方向に沿って起立する。この構造によれば、法線方向に沿った曲げに対する断面二次モーメントが大きくなる。従って、アルミ基板３６をその法線方向に撓ませようとする力に対して、十分な抵抗力を生じさせることができる。

主リブ５２は、一対の第１壁部４４ａの間に延びる。主リブ５２の一端は、一方の第１壁部４４ａに連結する。主リブ５２の他端は、他方の第１壁部４４ａに連結する。従って、主リブ５２は、第２壁部４４ｂに対して対面する。従リブ５３は、一方の主リブ５２と他方の主リブ５２との間に延びる。従って、従リブ５３は、隣接する別の従リブ５３又は第１壁部４４ａに対して対面する。

なお、リブ構造４６の具体的な構成は、上記の構成に限定されない。リブ構造４６は、回路基板３１の形状又は回路基板３１が有する電気部品の配置などに応じて、種々の態様を取り得る。例えば、リブ構造４６は、主リブ５２及び従リブ５３のどちらか一方を省略してよい。この場合でも、リブ構造４６を設けない場合と比較して、アルミ基板３６をその法線方向に撓ませようとする力に対して、抵抗力を生じさせることができる。従って、回路基板３１の剛性を高めることができる。

＜入出力回路＞
上部ケース３２は、図６に示される入出力回路３４を有する。入出力回路３４は、インバータユニット３０の外部に配置された装置と、回路基板３１との電気的な接続を確保する。入出力回路３４は、金属板を折り曲げて形成された複数のバスバを含む。具体的には、入出力回路３４は、第１入力バスバ５４と、第２入力バスバ５６と、スペーサ５７と、出力バスバ５８と、を有する。第１入力バスバ５４、第２入力バスバ５６及び出力バスバ５８は、上部ケース３２に対して埋め込まれている。例えば、入出力回路３４は、上部ケース３２を樹脂モールドにより成形する際に埋め込まれる。この構造によれば、インバータユニット３０の組立作業において、上部ケース３２に対して入出力回路３４を取り付ける工程が不要になる。従って、インバータユニット３０を容易に組み立てることができる。その結果、インバータユニット３０に回路基板３１を取り付ける構造に要求される位置精度を容易に満たすことができる。

第１入力バスバ５４の一端５４ａおよび第２入力バスバ５６の一端５６ａは、コネクタ４８の内部に配置される。他端５４ｂ，５６ｂは、収容スペースＳの内部に配置される。具体的には、第１入力バスバ５４の他端５４ｂおよび第２入力バスバ５６の他端５６ｂは、アルミ基板３６の表面３６ａに接する。より詳細には、他端５４ｂ，５６ｂは、回路基板３１の接続部３６ｆと重複する（図８参照）。他端５４ｂには穴５４ｈが設けられる。他端５６ｂには、穴５６ｈが設けられる。

本開示の入出力回路３４は、例えば３個の出力バスバ５８を有する。出力バスバ５８の一端５８ａは、上部ケース３２の枠体下面４４ｄから下方に突出する。出力バスバ５８の他端５８ｂは、収容スペースＳの内部に配置される。出力バスバ５８の他端５８ｂも、第１入力バスバ５４等と同様に、アルミ基板３６の表面３６ａに接する。より詳細には、出力バスバ５８の他端５８ｂは、回路基板３１の接続部３６ｆと重複する。他端５８ｂには、穴５８ｈが設けられる。

＜下部ケース＞
図７の（ａ）部及び図７の（ｂ）部に示されるように、下部ケース３３の形状は、板状である。下部ケース３３は、上部ケース３２のように明確に起立した壁部を持たない。下部ケース３３は、下部ケース内面３３ａと、下部ケース外面３３ｂと、暴露開口５９（開口部）と、を有する。下部ケース内面３３ａは、上部ケース３２に対面する。下部ケース内面３３ａは、第１シーリング配置溝６１と、第２シーリング配置溝６２と、ナット配置穴６６と、を有する。下部ケース内面３３ａは、アルミ基板３６の裏面３６ｂと対面する。下部ケース外面３３ｂは、モータハウジング８の底面と対面する。

暴露開口５９は、貫通穴である。暴露開口５９の形状は、平面視して矩形状である。暴露開口５９は、アルミ基板３６の裏面３６ｂにおける暴露領域ＳＡを暴露する。従って、下部ケース３３は、回路基板３１の外周部を覆う。しかし、下部ケース３３は、外周部の内側である暴露領域ＳＡを覆わない。暴露開口５９の形状は、例えば、ヒートシンク２２の熱接続面２２ａの形状と略同じである。例えば、暴露開口５９の外形は、熱接続面２２ａの外形よりも僅かに大きい。

第１シーリング配置溝６１は、暴露開口５９の近傍に設けられる。また、第１シーリング配置溝６１は、暴露開口５９を囲む。第１シーリング配置溝６１には、内側シーリング部材６３（第１のシール部材、図３参照）が嵌め込まれる。第２シーリング配置溝６２は、ナット配置穴６６が設けられた領域を囲む。第２シーリング配置溝６２には、外側シーリング部材６４（第２のシール部材、図３参照）が嵌め込まれる。

図８に示されるように、ナット配置穴６６は、下部ケース３３が上部ケース３２に取り付けられたときに、回路基板３１の接続部３６ｆに対面する。換言すると、ナット配置穴６６は、下部ケース３３が上部ケース３２に取り付けられたときに、第１入力バスバ５４の他端５４ｂ、第２入力バスバ５６の他端５６ｂおよび出力バスバ５８の他端５８ｂに対面する。ナット配置穴６６には、ボルトＢ３がねじ込まれる。ボルトＢ３は、回路基板３１を第１入力バスバ５４に電気的に接続する。また、ボルトＢ３は、回路基板３１を第２入力バスバ５６に電気的に接続する。さらに、ボルトＢ３は、回路基板３１を出力バスバ５８に電気的に接続する。つまり、回路基板３１は、ボルトＢ３とナットＮ３とにより挟み込まれる。ナットＮ３は、ナット配置穴６６に嵌め込まれている。

以下、インバータユニット３０が奏する作用効果について説明する。インバータユニット３０は、少なくとも、放熱性の向上と、止水性の確保と、組立性の向上と、の３つの作用効果を奏する。

図９の（ａ）部は、比較例に係るインバータユニット３００をモータハウジング８に取り付けたときの断面構造を示す。比較例に係るインバータユニット３００は、リブ構造４６を有しない点で、本開示のインバータユニット３０と相違する。インバータユニット３００をモータハウジング８に取り付けたとき、アルミ基板３６の裏面３６ｂは、ヒートシンク２２の熱接続面２２ａに熱的に接続される。ここで、熱的に接続されるとは、直接的（物理的）な接触に加えて、グリスといった熱伝導部材を介した接続も含む。いま、裏面３６ｂと熱接続面２２ａとの間には、グリス１０１が充填されている。

ボルトＢ１（図２参照）を締め込むと、インバータユニット３００は、モータハウジング８に近づく。その結果、アルミ基板３６の裏面３６ｂと、ヒートシンク２２の熱接続面２２ａとの隙間が小さくなる。隙間には、グリス１０１が充填されている。隙間が小さくなると、回路基板３１の裏面３６ｂおよびヒートシンク２２の熱接続面２２ａは、互いに離間する方向に沿う力をグリス１０１から受ける。ヒートシンク２２は、十分な剛性を有するので、ほとんど変形しない。従って、隙間が小さくなることに起因する力は、そのほとんどがアルミ基板３６の裏面３６ｂに作用する。アルミ基板３６の外周部は、上部ケース３２と下部ケース３３とにより挟まれている。従って、アルミ基板３６の外周部は、変形しない。しかし、暴露開口５９から露出した部分は、力によって上方に撓む可能性がある。そして、撓みが生じると、裏面３６ｂと熱接続面２２ａとの隙間が大きくなる。隙間は、アルミ基板３６からヒートシンク２２への熱抵抗に影響を及ぼす。具体的には、熱接続面２２ａと裏面３６ｂとの間の隙間が大きくなると、熱抵抗も大きくなる。

一方、図９の（ｂ）部に示されるように、本開示のインバータユニット３０は、アルミ基板３６の表面３６ａに押し当てられるリブ構造４６を有する。リブ構造４６は、回路基板３１を撓ませる力に対して充分な剛性を有する。従って、回路基板３１の撓みが抑制される。その結果、裏面３６ｂと熱接続面２２ａとの隙間の拡大も抑制される。従って、予め設定した隙間が維持されるので、熱抵抗の増大が抑制される。その結果、インバータユニット３０は、放熱性を向上することができる。

インバータユニット３０では、インバータ回路が設けられた回路基板３１の裏面３６ｂにおける暴露領域ＳＡ（放熱部）は、下部ケース３３の暴露開口５９から暴露される。従って、回路基板３１に生じた熱を暴露領域ＳＡからインバータユニット３０の外部へ効率よく導くことが可能になる。インバータユニット３０の外部とは、例えばヒートシンク２２である。さらに、上部ケース３２はリブ構造４６を有する。リブ構造４６は、回路基板３１を下部ケース３３に向けて押圧する。その結果、暴露された領域から回路基板３１に対して力が作用したときに、回路基板３１の撓みが抑制される。従って、回路基板３１の裏面３６ｂ及び回路基板３１の裏面３６ｂに対面するヒートシンク２２の熱接続面２２ａとの隙間の増大が抑制される。隙間の増大は、熱抵抗の増大を招く。従って、リブ構造４６によって隙間の増大が抑制されることにより、回路基板３１とヒートシンク２２との間の熱抵抗の増大が抑制される。そして、放熱性が向上する。

要するに、インバータユニット３０は、暴露開口５９を有する樹脂部品である下部ケース３３と上部ケース３２との間にインバータである回路基板３１を収容する。回路基板３１の表面３１ａには、パワーデバイス３７及びコンデンサ３８が実装されている。パワーデバイス３７及びコンデンサ３８は、三相インバータを形成する。回路基板３１の裏面３６ｂには、アルミ基板３６の裏面３６ｂが露出する。さらに、裏面３６ｂは、下部ケース３３の暴露開口５９によってインバータユニット３０から暴露されている。暴露されたアルミ基板３６の裏面３６ｂの一部である暴露領域ＳＡは、モータハウジング８に形成されたヒートシンク２２と熱的に接続されている。

具体的には、インバータユニット３０は、上部ケース３２に設けられたボス５１にボルトＢ１を挿し込むことによりモータハウジング８へ組み付けられる。ボス５１は、回路基板３１をヒートシンク２２に向けて押し付ける力を生じる。力によって、インバータユニット３０のアルミ基板３６の裏面３６ｂ（アルミニウム面）は、ヒートシンク２２の熱接続面２２ａに向けて常に押し付けられる。従って、回路基板３１からヒートシンク２２への熱の移動を促進させることができる。

図３に示されるように、インバータユニット３０を組み立てるとき、回路基板３１を上部ケース３２と下部ケース３３との間に挟み込む作業が生じる。上部ケース３２には、入出力回路３４が既に一体化されている。回路基板３１は、入出力回路３４の他端およびリブ構造４６の下側に配置する必要がある。従って、回路基板３１を上部ケース３２の上側（枠体上面４４ｃ側）から所定の位置に配置することは困難である。

インバータユニット３０の樹脂ケースは、上部ケース３２と、下部ケース３３と、を備える。上部ケース３２及び下部ケース３３は、互いに分割されている。インバータユニット３０は、種々の部品を収容する上部ケース３２の上下面を開放する。その結果、インバータユニット３０は上面及び下面の両側から、内部にアクセスすることができる。このような構成を有するインバータユニット３０に回路基板３１を組み込む手順を、例示する。

下部ケース３３の第１シーリング配置溝６１に内側シーリング部材６３を嵌め込む。第２シーリング配置溝６２に外側シーリング部材６４を嵌め込む。次に、ナット配置穴６６にナットＮ３を嵌め込む。次に、下部ケース３３の下部ケース内面３３ａ上に回路基板３１を載置する。次に、下部ケース３３を上部ケース３２の枠体下面４４ｄに配置する。つまり、回路基板３１は、上部ケース３２の枠体下面４４ｄ側から進入する。その結果、回路基板３１は、上部ケース３２に設けられたバスバおよびリブ構造４６に阻害されることなく、所定の位置に容易に配置できる。つまり、回路基板３１は、上部ケース３２に設けられた各種バスバの下側と、リブ構造４６の下端面側に配置される。そして、下部ケース３３をボルトＢ２により上部ケース３２に固定する。締結により、下部ケース３３は、上部ケース３２に固定される。つまり、下部ケース３３と上部ケース３２との間に回路基板３１が挟み込まれる。次に、ボルトＢ３をバスバの穴に挿し込む。そして、ボルトＢ３を回路基板３１の裏面３６ｂ側に配置されたナットＮ３に対してねじ込む。締結により、バスバが回路基板３１に電気的に接続される。

要するに、樹脂ケースは、上部ケース３２と下部ケース３３とを有する。つまり、樹脂ケースは、上下に分離する構成である。下部ケース３３に回路基板３１を取り付ける。一方、上部ケース３２には入出力回路３４を構成するいくつかのバスバが埋め込まれる。そして、上部ケース３２を下部ケース３３に組み付けることで、バスバを回路基板３１に接続することができる。従って、インバータ回路を形成できる。つまり、インバータユニット３０は、回路基板３１をユニット化することにより、機械的要素と電気的要素とが一体化されたシステムの組み立て性を向上させることができる。つまり、インバータユニット３０は、インサート工法により量産性を向上させることができる。

インバータユニット３０は、一個のユニットとして成り立っている。つまり、インバータユニット３０は、機械的なインターフェースと、電気的なインターフェースと、を有する。インバータユニット３０は、これらのインターフェースを介して、電動コンプレッサ１を構成する部品と接続されて、その機能を発揮する。機械的なインターフェースとは、インバータユニット３０をモータハウジング８に固定するための後述するボス５１である。電気的なインターフェースとは、後述する第１入力バスバ５４、第２入力バスバ５６、出力バスバ５８である。従って、各インターフェースを介した結合および接続が確保されることにより、インバータユニット３０は、電動コンプレッサ１の構成部品としての機能を発揮する。従って、インバータユニット３０は、モータハウジング８への組立性を向上することができる。

図１０に示されるように、インバータユニット３０は、止水性を有する。つまり、ユニット化されたインバータユニット３０をモータハウジング８に取り付ける際に、シーリング部材を挟み込むといった止水性を確保するための作業を要しない。つまり、インバータユニット３０は、止水性を有するので機械的な結合および電気的な接続を考慮すればよい。機械的な結合とは、例えば、インバータユニット３０とモータハウジング８との結合である。電気的な結合とは、例えば、第１入力バスバ５４、第２入力バスバ５６、出力バスバ５８と回路基板３１との結合である。

インバータユニット３０の止水性とは、上部カバー４９と、上部ケース３２と、下部ケース３３と、回路基板３１と、により囲まれた閉鎖空間（収容スペースＳ）への液体（例えば雨水）の浸入を抑制する能力である。インバータユニット３０において、閉鎖空間への液体の浸入経路は、各部品の接続部である。各部品の接続部は、例えば、上部カバー４９と上部ケース３２との接続部、下部ケース３３と回路基板３１との接続部、および、上部ケース３２と下部ケース３３との接続部を含む。インバータユニット３０は、これら全ての接続部に対応するシーリング部材を配置する。

上部カバー４９と上部ケース３２との接続部には、上側シーリング部材４０を配置する。上側シーリング部材４０は、上部ケース３２の枠体上面４４ｃに設けられた第３シーリング配置溝４５に嵌め込まれる。下部ケース３３と回路基板３１との接続部には、内側シーリング部材６３を配置する。この配置によれば、内側シーリング部材６３は、暴露開口５９を囲む。従って、内側シーリング部材６３は、アルミ基板３６の裏面３６ｂと下部ケース内面３３ａとの間からの液体の浸入を抑制する。上部ケース３２と下部ケース３３との接続部には、外側シーリング部材６４を配置する。この配置によれば、外側シーリング部材６４は、回路基板３１を囲む。従って、外側シーリング部材６４は、上部ケース３２の枠体下面４４ｄと下部ケース内面３３ａとの間からの液体の浸入を抑制する。

インバータユニット３０とモータハウジング８との間には、止水構造を設けてもよいし、設けなくともよい。止水構造を設けない場合には、インバータユニット３０とモータハウジング８との間から水が浸入することがあり得る。しかし、この場合であっても水は、インバータユニット３０の内部へ移動しない。浸入した水は、例えば、モータハウジング８に設けられた水抜き穴７１から外部へ排出される。

要するに、インバータユニット３０は、回路基板３１と下部ケース３３との間にシーリング部材を設けることにより、樹脂ケースの内部への水及び空気の浸入を防ぐ。回路基板３１は、下部ケース３３にネジによって固定されていない。つまり、上部ケース３２に設けられたリブ構造４６は、表面３１ａにおける非実装領域を押し付ける。この押し付けにより、下部ケース３３と回路基板３１との間の内側に配置された内側シーリング部材６３がつぶれる。その結果、つぶされた内側シーリング部材６３は、止水性を発揮する。従って、インバータユニット３０は、ケース内部への水及び空気の浸入の虞を低減する。その結果、インバータユニット３０は、回路基板３１の信頼性を高めることができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施してよい。

１電動コンプレッサ
２ハウジング
３回転軸
３ａ先端部
４コンプレッサインペラ
６ロータ部
７ステータ部
８モータハウジング（筐体）
９ベースハウジング
１１コンプレッサハウジング
１２吸入口
１３スクロール部
１４吐出口
１５軸端ナット
１６軸受
１７周壁
１８第１外壁
１９第２外壁
２１インバータ収容部
２２ヒートシンク
２２ａ熱接続面
２３冷却水路
３０インバータユニット
３１回路基板
３１ａ表面
３２上部ケース（第２のケース部）
３３下部ケース（第１のケース部）
３３ａ下部ケース内面（表面）
３３ｂ下部ケース外面（裏面）
３４入出力回路
３６アルミ基板
３６ａ表面
３６ｂ裏面
３６ｈ穴
３６ｅ伝熱部
３６ｆ接続部
３６ｇ絶縁部
３７パワーデバイス
３８コンデンサ
３９金属板
４０上側シーリング部材
４１絶縁膜
４２制御基板
４３電流センサ
４４枠体
４４ａ第１壁部
４４ｂ第２壁部
４４ｃ枠体上面（表面）
４４ｄ枠体下面（裏面）
４４ｅ下側開口（開口部）
４５第３シーリング配置溝
４６リブ構造
４８コネクタ
４９上部カバー
５１ボス
５１ｈ穴
５２主リブ
５２ａ下端面
５３従リブ
５３ａ下端面
５４第１入力バスバ
５４ｈ穴
５６第２入力バスバ
５６ｈ穴
５７スペーサ
５８出力バスバ
５８ｈ穴
５９暴露開口（開口部）
６１第１シーリング配置溝
６２第２シーリング配置溝
６３内側シーリング部材（第１のシール部材）
６４外側シーリング部材（第２のシール部材）
６６ナット配置穴
７１水抜き穴
１０１グリス
３００インバータユニット
Ａ回転軸線
Ｂ１ボルト
Ｂ２ボルト
Ｂ３ボルト
Ｈ１ネジ穴
Ｎ３ナット
Ｓ収容スペース
ＳＡ暴露領域（放熱部）

Claims

表面にインバータ回路が設けられ、裏面に放熱部が設けられた回路基板と、
前記放熱部を露出させる開口部が設けられ、前記放熱部の周囲を支持する第１のケース部と、
前記回路基板の表面に押し当てられ、前記回路基板を前記第１のケース部側に向けて押圧するリブ構造が設けられると共に、前記第１のケース部が取り付けられる第２のケース部と、を備え、
前記回路基板は、前記第１のケース部と前記第２のケース部とに挟まれる、インバータ装置。
前記回路基板の裏面と、前記第１のケース部の表面との間に挟み込まれた第１のシール部材と、
前記第１のケース部の表面と前記第２のケース部の裏面との間に挟み込まれた第２のシール部材と、をさらに備える、請求項１に記載のインバータ装置。
前記第２のケース部の裏面には、前記第１のケース部が取り付けられると共に、開口部が設けられ、
前記第２のケース部は、前記回路基板に対して電気的に接続されるバスバを有し、
前記バスバは、前記回路基板の表面に押し当てられる、請求項１又は２に記載のインバータ装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータ装置と、
前記インバータ装置を収容するインバータ収容部を有する筐体と、を備え、
前記インバータ収容部は、前記インバータ装置における前記回路基板の前記放熱部が熱的に接続されるヒートシンクを含む、電動コンプレッサ。