JP7095610B2

JP7095610B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP7095610B2
Application number: JP2019014014A
Authority: JP
Inventors: 雄介木下; 慎吾江波; 順也矢野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: JP2020122426A; DE102020101995A1

Description

この発明は、電動圧縮機に関する。

従来、車両の空気調和装置に用いられる電動圧縮機が知られている。たとえば、特開２０１７－１７２５０９号公報（以下、「特許文献１」という。）には、モータとモータにより駆動される圧縮機構とを収容するハウジングと、モータを駆動するインバータ回路部と、を備える電動圧縮機が開示されている。ハウジングは、モータを内蔵するモータハウジングと、インバータ回路部を収容するインバータ収容部と、を有している。モータハウジングとインバータ収容部とは、隔壁により区画されている。インバータ回路部は、高放熱基板と、高放熱基板の一方側の主面に接続されたバスバーと、を有している。バスバーは、当該バスバーに接続された端子板と、端子板に接続されており隔壁を貫通する引出端子と、を介してモータハウジング内のステータコイルに接続されている。

特開２０１７－１７２５０９号公報

特許文献１に記載されるような電動圧縮機を搭載する車両（特に電気自動車）では、冷却対象を拡大させたいというニーズがある。このニーズに対応するために、電動圧縮機の大電流化が考えられるが、そのようにすると、基板からの発熱量が増大する。

本発明の目的は、基板の放熱性を高めることが可能な電動圧縮機を提供することである。

この発明に従った電動圧縮機は、圧縮機構を駆動するモータと、前記モータに給電するインバータ装置と、前記モータを収容するモータ収容室と前記インバータ装置を収容するインバータ収容室とを仕切る仕切り壁を有するハウジングと、前記モータと前記インバータ装置とを電気的に接続する接続部材と、を備える。前記インバータ装置は、基板を有する。前記ハウジングは、前記モータ収容室と外部とを連通しかつ前記外部から前記モータ収容室への冷媒の流入を許容する吸入口を有する。前記接続部材は、前記仕切り壁を貫通する貫通端子であって、前記モータ収容室内に配置されたモータ側端部と、前記インバータ収容室内に配置されたインバータ側端部と、を有する前記貫通端子と、前記基板と前記インバータ側端部とを電気的に接続するバスバーと、を有する。前記基板は、前記基板の厚さ方向における一方側の表面を含む第１金属層と、前記基板の厚さ方向における他方側の表面を含む第２金属層と、を有する。前記バスバーは、前記第１金属層および前記第２金属層の双方に接触した状態で前記基板に電気的に接続されている。

本電動圧縮機では、第１金属層からバスバーを介してモータ側端部（冷媒により冷却される部位）に至る放熱経路と、第２金属層からバスバーを介してモータ側端部に至る放熱経路とが形成されるため、基板の放熱性が高まる。

また、前記基板は、前記基板の厚さ方向において前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられた中間金属層をさらに有し、前記バスバーは、前記中間金属層にも接触していることが好ましい。

このようにすれば、基板の放熱性がより高まる。

また、前記基板には、貫通孔が設けられており、前記バスバーは、前記貫通孔に挿入された状態で前記基板に接続されていることが好ましい。

このようにすれば、基板に対する基板側端部の位置決めが可能となる。

また、前記接続部材は、締結部材をさらに有していてもよい。この場合において、前記インバータ側端部には、雌ネジ部が形成されており、前記締結部材は、前記バスバーを前記インバータ側端部に押し付けた状態で前記雌ネジ部に螺合していることが好ましい。

このようにすれば、バスバーと貫通端子との接触抵抗が低減される。

また、前記インバータ側端部は、前記一方側の表面と同一平面上に設けられた端面を有していることが好ましい。

このようにすれば、基板の一方側の表面とインバータ側端部との接続経路（バスバー）の短縮が可能となる。

また、前記バスバーは、前記基板の厚さ方向と平行な方向に凸となるように屈曲する屈曲部を有することが好ましい。

このようにすれば、基板の厚さ方向における基板や貫通端子の寸法公差等が吸収される。

また、前記貫通端子は、銅からなることが好ましい。

以上に説明したように、この発明によれば、基板の放熱性を高めることが可能な電動圧縮機を提供することができる。

本発明の一実施形態の電動圧縮機を概略的に示す断面図である。図１に示される電動圧縮機のインバータ収容室の斜視図である。接続部材の近傍を示す斜視図である。図３におけるＩＶ－ＩＶ線での断面図である。図３におけるＶ－Ｖ線での断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本発明の一実施形態の電動圧縮機を概略的に示す断面図である。本実施形態の電動圧縮機１は、車両の空気調和装置等に用いられる。図１に示されるように、電動圧縮機１は、ハウジング１０と、圧縮機構２０と、モータ３０と、インバータ装置４０と、接続部材１００と、を有している。

ハウジング１０は、モータ３０を収容するモータ収容室とインバータ装置４０を収容するインバータ収容室とを仕切る仕切り壁１６を有している。本実施形態では、ハウジング１０は、モータ収容室を有するモータハウジング１２と、モータハウジング１２に接続されており、インバータ収容室を有するインバータハウジング１４と、を有している。モータハウジング１２は、インバータハウジング１４に接する上壁１３を有している。インバータハウジング１４は、上壁１３に接する底壁１５を有している。上壁１３および底壁１５は、仕切り壁１６を構成している。ハウジング１０は、金属（アルミニウム等）からなる。なお、図１では、インバータハウジング１４の開口を閉塞するカバーの図示は、省略されている。

モータハウジング１２は、モータ収容室に加え、圧縮機構２０を収容する圧縮機構収容室を有している。モータハウジング１２には、モータ収容室と外部とを連通しかつモータ収容室外からモータ収容室内への冷媒の流入を許容する吸入口１２ａと、冷媒の流出を許容する吐出口１２ｂと、が形成されている。吸入口１２ａは、モータハウジング１２のうち仕切り壁を構成する上壁１３の近傍の部位に設けられている。吐出口１２ｂは、圧縮機構収容室に設けられている。

圧縮機構２０は、圧縮機構収容室に収容されている。圧縮機構２０は、吸入口１２ａを通じてモータハウジング１２内に流入した冷媒を圧縮する。圧縮機構２０により圧縮された冷媒は、吐出口１２ｂを通じてモータハウジング１２外に吐出される。圧縮機構２０には、シャフト２２の一端が接続されている。シャフト２２の他端は、モータハウジング１２の上壁１３に支持されている。

モータ３０は、モータ収容室に収容されている。モータ３０は、圧縮機構２０を駆動する。モータ３０は、ステータコイル３２と、ステータコイル３２の内側に配置されたロータ３４と、を有している。モータ３０は、シャフト２２を回転させることにより、圧縮機構２０を駆動する。

図２は、図１に示される電動圧縮機のインバータ収容室の斜視図である。インバータ装置４０は、インバータ装置収容室に収容されている。インバータ装置４０は、接続部材１００を通じてモータ３０に給電する。インバータ装置４０は、基板４２と、電子部品４４と、図示しない制御回路と、を有している。

基板４２は、当該基板４２の厚さ方向における一方側の表面である第１主面４２Ｓ１と、当該基板４２の厚さ方向における他方側の表面である第２主面４２Ｓ２と、を有している。基板４２は、第２主面４２Ｓ２が底壁１５と対向し、かつ、シャフト２２の中心軸と直交する姿勢でインバータ収容部内に固定されている。基板４２には、複数の電子部品４４が実装されている。基板４２には、制御回路が搭載されている。基板４２には、３つの貫通孔４２ｈが形成されている。

図３は、接続部材の近傍を示す斜視図である。接続部材１００は、モータ３０とインバータ装置４０とを電気的に接続している。接続部材１００は、３本の貫通端子１１０と、コネクタ１２０と、バスバー１３０と、締結部材１４０と、を有している。なお、図３では、コネクタ１２０の図示は省略されている。

各貫通端子１１０は、仕切り壁（上壁１３および底壁１５）を貫通している。具体的に、底壁１５に設けられた開口を閉塞する保持プレート１８が底壁１５に接続されており、各貫通端子１１０は、その保持プレート１８に保持されている。各貫通端子１１０は、円柱状に形成されている。各貫通端子１１０は、銅からなる。各貫通端子１１０は、モータ側端部１１２と、インバータ側端部１１４と、を有している。

モータ側端部１１２は、モータ収容室に配置されている。よって、モータ側端部１１２は、モータ収容室内に流入した冷媒に接する位置に配置されている。より詳細には、モータ側端部１１２は、モータ収容室内に流入した冷媒が直接あたる位置に配置されている。

インバータ側端部１１４は、インバータ収容室内に配置されている。図４は、図３におけるＩＶ－ＩＶ線での断面図である。図４に示されるように、インバータ側端部１１４には、貫通端子１１０の軸方向に延びる雌ネジ部１１５が形成されている。インバータ側端部１１４は、第１主面４２Ｓ１と同一平面上に設けられた端面１１４Ｓを有している。

図１に示されるように、コネクタ１２０は、モータ側端部１１２に接続されている。コネクタ１２０は、ステータコイル３２に接続される。

バスバー１３０は、基板４２とインバータ側端部１１４とを電気的に接続している。バスバー１３０は、端子側端部１３２と、基板側端部１３４と、連結部１３６と、を有している。

端子側端部１３２は、インバータ側端部１１４に接続される部位である。端子側端部１３２は、平板状に形成されている。図４に示されるように、端子側端部１３２には、締結部材１４０を挿通するための挿通孔１３２ｈが形成されている。

基板側端部１３４は、基板４２に接続される部位である。基板側端部１３４の説明の前に、まず、図４を参照しながら、基板４２の構造について説明する。

図４に示されるように、基板４２は、第１金属層４２ａと、第２金属層４２ｂと、中間金属層４２ｃと、絶縁層４２ｄと、を有している。

第１金属層４２ａ、第２金属層４２ｂおよび中間金属層４２ｃは、銅や銅合金等からなる。第１金属層４２ａの表面は、第１主面４２Ｓ１を構成している。第２金属層４２ｂの表面は、第２主面４２Ｓ２を構成している。中間金属層４２ｃは、第１金属層４２ａと第２金属層４２ｂとの間に設けられている。なお、基板４２は、２層以上の中間金属層４２ｃを有していてもよい。

絶縁層４２ｄは、第１金属層４２ａと中間金属層４２ｃとの間、および、中間金属層４２ｃと第２金属層４２ｂとの間に設けられている。

続いて、基板側端部１３４について説明する。基板側端部１３４は、第１金属層４２ａおよび第２金属層４２ｂの双方に接触した状態で基板４２に電気的に接続されている。基板側端部１３４は、中間金属層４２ｃにも接触している。具体的に、基板側端部１３４は、貫通孔４２ｈに挿通された状態でハンダＳにより基板４２の第２主面４２Ｓ２に接続されている。基板側端部１３４は、基部１３４ｓと、第１脚部１３４ａと、第２脚部１３４ｂと、第３脚部１３４ｃと、を有している。

基部１３４ｓは、平板状に形成されている。本実施形態では、基部１３４ｓは、矩形状に形成されている。図４に示されるように、基部１３４ｓは、基板４２の第１主面４２Ｓ１に接触している。

第１脚部１３４ａは、基部１３４ｓに接続されている。具体的に、第１脚部１３４ａは、基部１３４ｓのうち端子側端部１３２が位置する側とは反対側の端部に接続されている。第１脚部１３４ａは、平板状に形成されている。第１脚部１３４ａは、基部１３４ｓと直交している。第１脚部１３４ａは、貫通孔４２ｈに挿通された状態で基板４２の第２主面４２Ｓ２に接続されている。

第２脚部１３４ｂは、基部１３４ｓに接続されている。第２脚部１３４ｂは、平板状に形成されている。第２脚部１３４ｂは、基部１３４ｓおよび第１脚部１３４ａの双方と直交している。図５は、図３におけるＶ－Ｖ線での断面図である。図５に示されるように、第２脚部１３４ｂは、貫通孔４２ｈに挿通された状態で基板４２の第２主面４２Ｓ２に接続されている。

第３脚部１３４ｃは、基部１３４ｓに接続されている。第３脚部１３４ｃは、平板状に形成されている。第３脚部１３４ｃは、基部１３４ｓおよび第１脚部１３４ａの双方と直交している。図５に示されるように、第３脚部１３４ｃは、貫通孔４２ｈに挿通された状態で基板４２の第２主面４２Ｓ２に接続されている。

連結部１３６は、端子側端部１３２と基板側端部１３４とを連結している。具体的に、連結部１３６は、基部１３４ｓと基板側端部１３４とを連結している。図４に示されるように、連結部１３６は、屈曲部１３７を有している。屈曲部１３７は、基板４２の厚さ方向と平行な方向に凸となるように屈曲する形状を有している。本実施形態では、屈曲部１３７は、基板４２の厚さ方向と平行な方向において第１主面４２Ｓ１から離間する方向に凸となるように湾曲する形状を有している。図４に示されるように、屈曲部１３７は、基板４２の厚さ方向に基板４２の端部と重なる位置に設けられている。

締結部材１４０は、バスバー１３０の端子側端部１３２をインバータ側端部１１４の端面１１４Ｓに押し付けた状態で雌ネジ部１１５に螺合している。本実施形態では、締結部材１４０として、ねじが用いられている。

以上に説明したように、本実施形態の電動圧縮機１では、第１金属層４２ａからバスバー１３０を介してモータ側端部１１２（冷媒により冷却される部位）に至る放熱経路と、第２金属層４２ｂからバスバー１３０を介してモータ側端部１１２に至る放熱経路とが形成されるため、基板４２の放熱性が高まる。

また、本実施形態では、基板側端部１３４は、中間金属層４２ｃにも接触しているため、基板４２の放熱性がより高まる。

また、基板側端部１３４の各脚部１３４ａ～１３４ｃは、貫通孔４２ｈに挿入された状態で基板４２に接続されているため、基板４２に対する基板側端部１３４の位置決めが可能となる。

また、締結部材１４０は、端子側端部１３２をインバータ側端部１１４の端面１１４Ｓに押し付けた状態で雌ネジ部１１５に螺合している。このため、バスバー１３０と貫通端子１１０との接触抵抗が低減される。よって、電動圧縮機１の大電流化が可能となる。

また、インバータ側端部１１４の端面１１４Ｓは、第１主面４２Ｓ１と同一平面上に設けられているため、第１主面４２Ｓ１とインバータ側端部１１４との接続経路（バスバー１３０）の短縮が可能となる。

また、バスバー１３０は、屈曲部１３７を有しているため、基板４２の厚さ方向における基板４２や貫通端子１１０の寸法公差等が吸収される。

なお、今回開示された実施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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

例えば、基板側端部１３４は、基板４２を貫通する形態に限られない。基板側端部１３４は、基板４２の端部をその厚さ方向の両側から挟み込むことにより、第１主面４２Ｓ１と第２主面４２Ｓ２とに接触するように構成されてもよい。

また、インバータ側端部１１４の端面１１４Ｓは、バスバー１３０の厚さ分だけ第２主面４２Ｓ２から基板４２の厚さ方向に離間した位置に設定されてもよい。この場合、基部１３４ｓは、第２主面４２Ｓ２に接触するように配置される。

また、各貫通端子１１０は、鉄系の材料により形成された芯部と、芯部を被覆する銅からなるメッキ層と、により構成されてもよい。

また、制御回路は基板４２上に搭載された構成に限らない。基板４２とは異なる制御回路が搭載された別の基板が、基板４２に重なるように配置されていてもよい。

１電動圧縮機、１２モータハウジング、１４インバータハウジング、１６仕切り壁、１８保持プレート、２０圧縮機構、２２シャフト、３０モータ、３２ステータコイル、３４ロータ、４０インバータ装置、４２基板、４２ａ第１金属層、４２ｂ第２金属層、４２ｃ中間金属層、４２ｄ絶縁層、４２ｈ貫通孔、４２Ｓ１第１主面、４２Ｓ２第２主面、４４電子部品、１００接続部材、１１０貫通端子、１１２モータ側端部、１１４インバータ側端部、１１５雌ねじ部、１２０コネクタ、１３０バスバー、１３２基板側端部、１３４端子側端部、１３４ａ第１脚部、１３４ｂ第２脚部、１３４ｃ第３脚部、１３４ｓ基部、１３６連結部、１３７屈曲部、１４０締結部材。

Claims

圧縮機構を駆動するモータと、
前記モータに給電するインバータ装置と、
前記モータを収容するモータ収容室と前記インバータ装置を収容するインバータ収容室とを仕切る仕切り壁を有するハウジングと、
前記モータと前記インバータ装置とを電気的に接続する接続部材と、を備え、
前記インバータ装置は、基板を有し、
前記ハウジングは、前記モータ収容室と外部とを連通しかつ前記外部から前記モータ収容室への冷媒の流入を許容する吸入口を有し、
前記接続部材は、
前記仕切り壁のうち前記基板の厚み方向に前記基板と重ならない部位を貫通する貫通端子であって、前記モータ収容室内に配置されたモータ側端部と、前記インバータ収容室内のうち前記基板から離間した位置に配置されたインバータ側端部と、を有する前記貫通端子と、
前記基板と前記インバータ側端部とを電気的に接続するバスバーと、を有し、
前記基板は、
前記基板の厚さ方向における一方側の表面を含む第１金属層と、
前記基板の厚さ方向における他方側の表面を含む第２金属層と、を有し、
前記バスバーは、前記第１金属層および前記第２金属層の双方に接触した状態で前記基板に電気的に接続されている、電動圧縮機。
前記基板は、前記基板の厚さ方向において前記第１金属層と前記第２金属層との間に設けられた中間金属層をさらに有し、
前記バスバーは、前記中間金属層にも接触している、請求項１に記載の電動圧縮機。
前記基板には、貫通孔が設けられており、
前記バスバーは、前記貫通孔に挿入された状態で前記基板に接続されている、請求項１または２に記載の電動圧縮機。
前記接続部材は、締結部材をさらに有し、
前記インバータ側端部には、雌ネジ部が形成されており、
前記締結部材は、前記バスバーを前記インバータ側端部に押し付けた状態で前記雌ネジ部に螺合している、請求項１から３のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記インバータ側端部は、前記一方側の表面と同一平面上に設けられた端面を有している、請求項１から４のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記バスバーは、前記基板の厚さ方向と平行な方向に凸となるように屈曲する屈曲部を有する、請求項１から５のいずれかに記載の電動圧縮機。
前記貫通端子は、銅からなる、請求項１から６のいずれかに記載の電動圧縮機。