KR101730244B1 - 전기 압축기 - Google Patents

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겐 스이토오
가즈히로 구로키
다쿠로 미즈노
다츠야 고이데
유스케 기노시타
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

본 발명의 전기 압축기는 압축 기구와, 압축 기구를 구동하는 전기 모터와, 압축 기구와 전기 모터를 수용하는 하우징과, 하우징의 외부 표면 상에 위치된 인버터 박스와, 인버터 박스 내에 수용되고 전기 모터에 전력을 공급하는 인버터 회로를 구비하고 제1 표면 및 제1 표면의 반대 표면인 제2 표면을 갖는 인버터 기판과, 인버터 박스에 인버터 기판을 고정하는 복수의 체결 부재와, 인버터 박스에 고정된 제1 단부 및 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면에 납땜되는 제2 단부를 갖는 보강 부재를 포함한다. 보강 부재는 인버터 박스 내에서 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면을 향해 연장하한다. 보강 부재는 인버터 기판의 인버터 회로에 전기적으로 연결되지 않는다.

Description

전기 압축기{ELECTRIC COMPRESSOR}
본 발명은 인버터 디바이스를 갖는 전기 압축기에 관한 것이다.
일본 특허 출원 공개 번호 2011-252398은 차량 공조기를 위한 전기 압축기를 개시한다. 전기 압축기는 내부에 모터 및 모터에 의해 구동되는 압축 기구를 갖는 하우징을 갖는다. 인버터 박스가 외부 주연에서 하우징과 일체로 형성된다. 인버터 박스는 내부에 모터를 구동하기 위해 전력을 공급하는 인버터 기판을 갖는다(이하에서, 인버터 기판은 "기판"으로만 지칭될 수도 있다).
상기한 바와 같이 하우징과 일체로 형성된 인버터 박스를 갖는 전기 압축기에서, 모터 또는 차량의 진동은 인버터 박스 내의 인버터 기판으로 전달되어, 인버터 기판도 진동될 수 있다. 인버터 기판의 진동은 기판 상에 장착된 부품의 내구성을 감소시킬 있으며, 그 결과 인버퍼 기판의 성능에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 상술된 전기 압축기는 복수의 체결구에 의해 인버터 박스에 인버터 기판을 채결함으로써 진동을 억제한다. 이러한 체결구의 사용은 체결구에 인접한 인버터 기판의 부분의 진동을 성공적으로 억제하지만, 체결구로부터 원격에 있는 인버터 기판의 부분의 진동은 성공적으로 억제되지 않는다.
진동의 억제를 위해 기판의 원격 위치에 추가의 체결구를 제공하는 것이 고려될 수 있다. 하지만, 추가적인 체결구의 설치는 체결구를 위한 나사식 구멍을 위해 기판 상에 공간을 요구하여, 기판의 공간 효율성이 감소된다.
본 발명은 인버터 기판의 공간 효율성을 유지하면서 인버터 기판의 진동을 억제하는 전기 압축기를 제공하는 것에 관한 것이다.
압축 기구와, 압축 기구를 구동하는 전기 모터와, 압축 기구 및 전기 모터를 수용하는 하우징과, 하우징의 외부 표면상에 위치된 인버터 박스와, 인버터 박스 내에 수용되고, 전기 모터에 전력을 공급하는 인버터 회로를 가지고, 제1 표면 및 제1 표면의 반대 표면인 제2 표면을 갖는 인버터 기판과, 인버터 박스에 인버터 기판을 고정하는 복수의 체결 기구와, 인버터 박스에 고정된 제1 단부 및 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면에 납땜된 제2 단부를 갖는 보강 부재를 포함하는 전기 압축기가 제공된다. 보강 부재는 인버터 박스 내의 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면을 향해 연장한다. 보강 부재는 인버터 기판의 인버터 회로에 전기적으로 연결되지 않는다.
본 발명의 다른 양태 또는 장점은 본 발명의 원리를 예로서 도시하는 첨부된 도면과 함께 취해진 후속하는 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 목적 및 장점과 함께 본 발명은 제시된 양호한 실시예의 후속하는 설명을 첨부된 도면과 함께 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 압축기의 종방향 단면도이다.
도 2는 도 1의 전기 압축기의 인버터 디바이스의 개략적 평면도이다.
도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터 디바이스의 개략적 평면도이다.
도 5는 도 4의 선 V-V을 따라 취해진 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인버터 디바이스의 개략적 평면도이다.
도 7은 도 6의 선 VII-VII을 따라 취해진 단면도이다.
제1 실시예
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 모터가 설명될 것이다. 일반적으로 도면 부호 10에 의해 지정되는 전기 압축기는 전기 차량 또는 하이브리드 차량에 장착되는 공조기에 사용하도록 구성된다. 도 1은 단면을 도시하는 해칭의 도식적 표현을 부분적으로 생략하며 인버터 박스(52)의 커버(56)는 도시의 명확함을 위해 도 2에서 생략되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 압축기(10)는 실질적으로 원통형 형상을 갖는 하우징(12), 하우징(12) 내에서 회전 가능하게 지지되는 회전 샤프트(39), 전기 모터(M), 압축 기구(22) 및 하우징(12)의 일 단부 표면 상에 배치되는 인버터 디바이스(50)를 포함한다. 전기 모터(M) 및 압축 기구(22)는 하우징(12) 내에 수용된다. 회전 샤프트(39)는 하우징(12)의 축방향(도 1에서 수평 방향)으로 연장한다. 전기 모터(M)는 회전 샤프트(39)의 일 단부(또는 도 1에 도시된 우측 단부)에 인접한 위치에서 하우징(12) 내에 배치되며, 압축 기구(22)는 회전 샤프트(39)의 타 단부에 인접한 위치에서 하우징(12) 내에 배치된다. 즉, 전기 모터(M) 및 압축 기구(22)는 하우징(12)의 축방향에서 서로 정렬된다. 후술되는 바와 같이, 인버터 디바이스(50)는 전기 모터(M)에 전력을 공급하고, 전기 모터(M)는 회전 샤프트(39)를 구동하여, 압축 기구(22)를 구동한다.
하우징(12)은 바닥이 있는 원통형 형상을 갖는 모터 하우징(16), 모터 하우징(16) 내에 장착된 전방 하우징(18) 및 모터 하우징(16)의 개방 단부에 체결된 방출 하우징(20)을 포함한다.
모터 하우징(16)은 알루미늄 합금과 같은 금속으로 이루어진다. 모터 하우징(16)은 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)에 인접한 위치에 모터 하우징(16)의 주연 벽을 통과하여 형성된 유입구 포트(16A)를 갖는다. 활주 베어링(47)이 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B) 내에 배치되어, 회전 샤프트의 일 단부(도 1에 도시된 우측 단부)에서 회전 사프트(39)를 회전 가능하게 지지한다. 인버터 디바이스(50)는 모터 하우징(16) 외부에서 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)에 장착된다. 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)은 본 발명에서 전기 모터에 인접한 하우징의 축방향 단부 표면에 대응한다.
전방 하우징(18)은 알루미늄 합금과 같은 금속으로 이루어진다. 모터 하우징(16) 내에서의 전방 하우징(18)의 배치는 모터 하우징(16)의 내부를 전기 모터(M)를 수용하는 공간과 압축 기구(22)를 수용하는 공간으로 분리한다. 활주 베어링(45)이 회전 샤프트의 타 단부(도 1의 좌측)에서 회전 샤프트(39)를 회전 가능하게 지지하도록 전방 하우징(18) 내에 배치된다.
방출 하우징(20)은 바닥이 있는 원통형 형상을 가지며 알루미늄 금속과 같은 금속으로 이루어진다. 방출 하우징(20)은 내부에 유출구 포트(20A)를 갖는다. 방출 하우징(20)이 모터 하우징(16)의 후방 단부에 체결된 상태에서, 방출 챔버(20B)가 압축 기구(22)와 방출 하우징(20) 사이에 형성된다. 방출 챔버(20B)는 유출구 포트(20A)를 통해 전기 압축기(10)의 외부와 소통한다. 하우징(12)은 내부에 복수의 장착 러그를 갖는다. 전기 압축기(10)는 나사에 의해 엔진에 장착 러그를 체결함으로써 엔진에 고정적으로 장착된다.
회전 샤프트(39)는 하우징(12) 내에 수용된다. 상술된 바와 같이, 회전 샤프트(39)의 일 단부는 모터 하우징(16) 내에 배치된 활주 베어링(47)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 타 단부는 전방 하우징(18) 내에 배치되는 활주 베어링(45)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
전기 모터(M)는 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)에 인접한 전방 하우징(18)의 우측 상의 공간에 수용된다. 전기 모터(M)는 함께 회전하도록 회전 샤프트(39) 상에 고정적으로 장착된 회전자(34)와, 회전자(34)의 반경방향 외측으로 배치되고 와이어를 권취함으로써 형성되는 고정자 코일(30)을 갖는다.
압축 기구(22)는 모터 하우징(16)의 개방 단부에 인접한 전방 하우징(18)의 좌측에 배치된다. 압축 기구(22)는 모터 하우징(16)에 고정된 고정식 스크롤(26) 및 고정식 스크롤(26)과 대면하여 배치된 이동식 스크롤(24)을 갖는다. 고정식 스크롤(26) 및 이동식 스크롤(24)은 협동하여, 서로 맞물린 고정식 및 이동식 스크롤(24, 26)의 랩(wrap)들 사이에 압축 챔버(22A)를 형성한다. 압축 챔버(22A)의 체적은 이동식 스크롤(24)의 궤도 운동에 따라 변경된다. 전기 모터(M)가 수용되는 공간으로부터 압축 챔버(22A) 내로 인입된 냉각제는 압축 기구(22)에 의해 압축되고 방출 챔버(20B) 및 유출구 포트(20A)를 통해 압축기로부터 방출된다.
인버터 디바이스(50)는 인버터 박스(52), 인버터 박스(52) 내에 수용되는 열싱크 부재(58), 수지 부재(64), 인버터 기판(66), 스크루(68) 및 버스 바아(72)를 포함한다(도 2). 인버터 기판(66)은 "기판(66)"으로만 지칭될 수도 있다. 본 발명에서, 스크루(68)는 체결 부재의 일 예에 대응하며 버스 바아(72)는 보강 부재의 일 예에 대응한다.
인버터 박스(52)는 박스 형상을 갖는 몸체(54) 및 직사각형 플레이트 형상을 갖는 커버(56)를 포함한다. 몸체(54) 및 커버(56)는 폴리페닐렌 술피드(PPS)와 같은 수지로 이루어진다. 몸체(54)는 스크루(도시 생략)에 의해 몸체(54)에 체결되는 커버(56)에 의해 밀폐식으로 폐쇄되는 개방 단부를 우측(도 1에 도시된 우측)에 구비한다. 따라서, 인버터 박스(52)의 방진성 및 방수성이 보장된다. 커버(56) 및 몸체(54)의 베이스 벽(54A)은 실질적으로 서로 평행하게 배치된다. 몸체(54)는 베이스 벽(54A)의 전체 표면이 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)과 접촉한 상태에서 스크루(17)에 의해 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)에 고정된다. 따라서, 인버터 박스(52)는 하우징(12)에 고정된다. 이러한 구성에 따르면, 인버터 박스(52)는, 인버터 박스(52)가 하우징(12)의 주연 벽(구체적으로는, 모터 하우징(16)의 주연 벽)에 고정되는 구성에 비해 용이하게 조립될 수 있다. 하우징(12)의 베이스 벽(16B) 및 인버터 박스(52)의 베이스 벽(54A)의 장착 표면은 모두 편평하기 때문에, 인버터 박스(52)는 하우징(12)에 쉽게 장착될 수 있다. 또한, 인버터 박스(52)가 하우징(12)의 베이스 벽(16B) 상에 장착되는 구조로 인해, 전기 압축기(10)는 반경 방향으로 더욱 작게 제조될 수 있어서, 엔진 격실 내의 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
열 싱크 부재(58)는 직사각형 플레이트 형상을 갖는 베이스(60)와, 각각이 사각형 단면을 가지며 베이스(60)의 표면의 각각의 4개의 코너로부터 수직으로 연장하는 4개의 돌출부(62)를 포함한다. 베이스(60) 및 돌출부(62)는 알루미늄 합금과 같이 높은 열 전도율을 갖는 금속으로 이루어진다. 4개의 돌출부(62)는 실질적을 동일한 형상을 가지며, 4개의 돌출부(62)의 단부들은 서로 동일한 높이에 위치된다. 본 기재의 말미에서 설명되는 인버터 기판(66)은 4개의 스크루(68)에 의해 4개의 돌출부(62)의 단부에 고정된다. 열 싱크 부재(58)는 베이스(60)의 후방 표면(또는 도 1에 도시된 좌측 표면)이 베이스 벽(54A)과 접촉된 상태에서 스크루에 의해 인버터 박스(52)의 베이스 벽(54A)에 고정된다. 압축기의 작동 중에, 저온 냉각제가 전기 모터(M)가 수용된 모터 하우징(16) 내의 공간으로 유입구 포트(16A)를 통해 유동된다. 전기 모터(M)를 수용하는 공간 내로 유동하는 냉각제는 인버터 박스(52)의 베이스 벽(54A) 및 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)을 통과하여 열 싱크 부재(58)를 냉각한다. 따라서, 인버터 기판(66) 상에 장착된 IGBT와 같은 소자에 의해 발생된 열은 열 싱크 부재(58)를 통해 인버터 박스(52) 외측에서 효율적으로 소산될 수 있다.
수지 부재(64)는 실질적으로 직사각 평행 정육면체 형상을 가지며 PPS(폴리페닐렌 술피드)와 같은 수지로 이루어진다. 수지 부재(64)는 열 싱크 부재(58)의 베이스(60)의 표면 상에 배치되어 스크루에 의해 베이스(60)에 고정된다. 구체적으로, 수지 부재(64)는 열 싱크 부재(58)를 통해 간접적으로 인버터 박스(52)에 고정된다. 수지 부재(64)는 인버터 박스(52)의 측벽(또는 도 1에 도시된 상위 측벽)을 향해 인버터 기판(66) 및 베이스(60)의 측부들을 넘어 연장하는 부분(64A)을 갖는다(부분(64A) 이외의 수지 부재(64)의 부분은 도 2의 점선에 의해 표시된다). 코일, 커패시터 및 커넥터(도시 생략)는 수지 부재(64) 내에서 수지에 의해 밀봉된다. 코일 및 커패시터는 후술되는 인버터 회로(76)로부터의 출력(3상 AC 전력)을 평활화한다. 커넥터는 수지 부재(64)의 부분(64A) 내에서 수지에 의해 밀봉되고 고정자 코일(30)에 전기적으로 연결된다. 코일 및 커패시터에 의해 평활화된 AC 전력은 커넥터를 통해 고정자 코일(30)에 공급된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 인버터 기판(66)은 실질적인 직사각형 형상을 가지며, 인버터 기판(66)의 후방 표면(66C)(도 3)이 돌출부(62)의 단부들과 접촉한 상태에서 4개의 스크루(68)에 의해 열 싱크 부재(58)의 돌출부(62)에 고정된다. 즉, 인버터 기판(66)은 열 싱크 부재(58)를 통해 간접적으로 인버터 박스(52)에 고정된다. 인버터 기판(66)은 도 3에 도시된 바와 같이, 열 싱크 부재(58)의 베이스(60)에 실질적으로 평행하게 배치된다. 부분(64A)을 제외한 수지 부재(64)의 두께(또는 도 1에 도시된 회전 샤프트(39)의 축을 따라 측정될 때의 수지 부재(64)의 치수)는 열 싱크 부재(58)의 돌출부(62)보다 작다. 따라서, 수지 부재(64)는 인버터 기판(66)의 두께 방향으로 열 싱크 부재(58)와 인버터 기판(66) 사이에 위치된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 인버터 기판(66)의 돌출된 부분(66A)은 베이스(60)의 종방향으로 연장하고, 인버터 박스(52)의 측벽을 향해 베이스(60)의 우측 에지를 넘어 돌출된다. 즉, 인버터 기판(66)의 돌출된 부분(66A)은 인버터 기판(66) 내에서 4개의 스크루(68)에 의해 둘러싸인 직사각형 구역 외측에 위치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인버터 기판(66)의 돌출된 부분(66A)은 인버터 기판(66)의 두께 방향으로 연장하는 관통하는 4개의 구멍(67)(67A, 67B, 67C, 67D)을 갖는다. 구멍(67)은 인버터 기판의 직사각형 형상의 짧은 측면을 따르는 방향에서 실질적으로 인버터 기판(66)의 중앙에 형성되며, 인버터 기판의 직사각형 형상의 긴 측면을 따라 미리 결정된 간격으로 이격된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 후술되는 리드 단자(70)가 구멍(67A 내지 67C) 통과하여 인버터 기판(66)에 납땜되고, 버스 바아(72)가 구멍(67D)을 통과하여 인버터 기판(66)에 납땜된다. ECU(전기 제어 유닛)(도면에 도시 생략)가 인버터 박스(52) 외측의 위치에서 차량에 장착된다. 리드 단자(70)는 ECU에 전기적으로 연결된다. ECU에 의해 전송된 명령은 리드 단자(70)를 통해 제어 회로(74)로 송출되는데, 이는 이후에서 설명될 것이다. 본 발명에서, 인버터 기판(66)의 전방 표면(66B)은 인버터 기판의 "제1 표면"의 일 예에 대응하며, 후방 표면(66C)은 인버터 기판의 "제2 표면"의 일 예에 대응한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어 회로(74)는 인버터 기판(66) 내에 제공되어 구멍(67)을 둘러싸고, 인버터 회로(76)는 실질적으로 인버터 기판(66)의 중앙에 위치된다. 제어 회로(74)는, 저전압으로 작동되고 리드 단자(70)에 전기적으로 연결되는 소자(도시 생략)를 포함한다. 인버터 회로(76)는 IGBT(도시 생략)와 같은 스위칭 소자를 포함하는데, 이는 상기 소자의 스위칭 작동을 제어한다. 인버터 회로(76)는 수지 부재(64) 내에서 수지에 의해 밀봉되는 커패시터 및 코일에 전기적으로 연결된다.
2개의 급전 단자(78)가 도 2의 인버터 기판(66)의 하위 좌측 코너에 위치된 스크루(68)에 인접한 위치에서, 인버터 기판(66)에 대해 급전 단자의 일 단부에서 연결된다. 구체적으로, 단자(78)의 일 단부는 인버터 기판(66)을 통해 형성된 구멍(도시 생략) 내에 삽입되고 납땜된다. 단자(78)의 타 단부는 차량 내에서 인버터 박스(52) 외측에 장착되는 고전압 전원(도시 생략)에 전기적으로 연결되는데, 이는 도면에 도시되지 않았다. 고전압 전원으로부터의 DC 전력이 단자(78)를 통해 인버터 회로(76)에 공급되고 인버터 회로(76)에 의해 3상 AC 전력으로 변환된다.
인버터 기판(66)은 스크루(68)에 의해 열 싱크 부재(58)의 돌출부(62)에 대해 4개의 위치에서 고정된다. 4개의 스크루(68) 중 2개는 인버터 기판(66)의 직사각형의 좌측의 짧은 측면에 위치되는 2개의 코너에 배치된다. 나머지 2개의 스크루(68)는 도 3에 도시된 바와 같이 인버터 기판(66)의 우측의 짧은 측면 상의 2개의 코너로부터 좌측 방향으로 이격된 인버터 기판(66)의 위치에 배치된다. 즉, 인버터 기판(66)은 인버터 기판(66)의 평면도에서 돌출부(62)의 단부 표면 상에 놓인다. 인버터 회로(76) 및 제어 회로(74)의 일부는 4개의 스크루(68)에 의해 형성되는 직사각형 구역 내에 위치된다. 반면에, 구멍(67)은 상기 직사각형 구역 외측에 위치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인버터 기판(66) 및 인버터 박스(52)의 커버(56)는 3개의 리드 단자(70) 및 하나의 버스 바아(72)에 의해 연결된다. 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 실질적으로 동일한 형상을 가지며, 구리 또는 알루미늄 합금과 같은 동일한 금속으로 이루어진다. 구체적으로, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 금속 플레이트를 천공함으로써 제조될 수 있다. 즉, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 동일한 공정으로 제조될 수 있어서, 버스 바아(72)의 제조는 추가적인 공정을 필요로 하지 않으며, 따라서 제조 비용의 상승이 억제된다.
리드 단자(70)의 일 단부 및 버스 바아(72)의 일 단부는 인버터 박스(52)의 커버(56)의 내부 표면에 고정된다. 구체적으로, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 인서트 몰딩에 의해 커버(56)에 일체식으로 고정된다. 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 도 2에 도시된 바와 같은 인버터 디바이스(50)의 평면도에서 볼 때 커버(56)의 내부 표면에 수직하게 연장하고 인버터 기판(66)의 개별 구멍(67)에 대응하는 위치에 위치된다. 즉, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 직사각형 커버(56)의 긴 측면을 따라 동일한 간격으로 이격되고 인버터 기판(66)의 전방 표면(66B)에 수직하게 연장한다.
3개의 리드 단자(70)의 타 단부는 개별 구멍(67A, 67B, 67C)을 관통하여 인버퍼 기판(66)에 납땜된다. 유사하게, 버스 바아(72)의 타 단부도 구멍(67D)을 관통하여 인퍼터 기판(66)에 납땜된다. 즉, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 인버터 기판(66)의 동일 측에 또는 도 3에 도시된 바와 같이 인버터 기판(66)의 상위 측에 위치된다. 구멍(67D)과 그에 인접한 구멍(67C) 사이의 거리는 구멍(67A, 67B, 67C) 중 임의의 2개의 인접한 구멍들 사이의 거리와 실질적으로 동일하다. 즉, 버스 바아(72)는 리드 단자(70)가 납땜되는 위치에 인접한 위치에서 납땜된다. 상술된 바와 같이, 리드 단자(70)는 리드 단자(70) 주위에 배치된 제어 회로(74)에 전기적으로 연결되고 ECU로부터 송출된 명령을 제어 회로(74)에 전송한다. 제어 회로(74)가 인버터 회로(76)에 전기적으로 연결되기 때문에, 리드 단자(70)는 인버터 회로(76)에 전기적으로 연결된다. 버스 바아(72)가 그 일 단부에서 커버(56)에 그리고 그 타 단부에서 인버터 기판(66)에 각각 물리적으로 연결되지만, 버스 바아(72)는 제어 회로(74) 및 ECU를 포함하는 인버터 기판(66)의 임의의 회로에 연결되지 않는다. 본 발명에서, 구멍(67A 내지 67C)의 위치는 "보강된 구역"의 일 예에 대응하고 구멍(67D)의 위치는 "인버터 기판의 상기 보강된 구역에 인접한 인버터 기판의 부분"의 일 예에 대응한다.
상기 전기 압축기(10)의 작동 및 효과가 이하에서 설명될 것이다. 고전압 전원으로부터 공급된 DC 전력은 단자(78)를 통해 인버터 기판(66)의 인버터 회로(76)에 공급된다. 제어 회로(74)는 ECU에 의해 전송된 명령을 기초로 인버터 회로(76)의 스위칭을 제어한다. 따라서, 인버터 회로(76)에 공급되는 DC 전력은 3상 AC 전력으로 변환된다. 인버터 회로(76)에 의해 출력된 AC 전력은 수지 부재(64) 내에서 밀봉된 코일 및 커패시터를 통해 평활화된 후에, 수지 부재(64) 내에 역시 밀봉된 커넥터를 통해 전기 모터(M)에 공급된다. AC 전력은 전기 모터(M)에 공급되어, 회전자(34)와 그에 따른 회전자 샤프트(39)를 회전시키기 시작한다. 이동식 스크롤(24)은 회전 샤프트(39)의 회전에 의해 궤도 운동하고, 이동식 스크롤(24)과 고정식 스크롤(26) 사이의 압축 챔버(22A)의 체적은 변경된다. 유입구 포트(16A)를 통해 인입된 냉각제는 회전 샤프트(39)의 축방향으로 모터 하우징(16)을 통해 유동되고 압축 기구(22)의 압축 챔버(22A) 내로 도입된다. 압축 챔버(22A) 내에 압축된 냉각제는 방출 챔버(20B) 내로 방출되고 유출구 포트(20A)를 통해 압축기(10) 외부로 전달된다.
전기 압축기(10)의 인버터 디바이스(50)는 버스 바아(72)를 구비하는데, 그 일 단부는 인버터 박스(52)에 고정되고 그 타 단부는 인버터 기판(66)에 납땜된다. 그 결과, 인버터 박스(52)를 통한 인버터 기판(66)으로의, 구체적으로는 구멍(67D) 또는 버스 바아(72)가 납땜되는 인버터 기판(66)의 부분 및 구멍(67D)에 인접한 부분으로의 전기 모터(M), 차량 또는 엔진의 진동의 전달이 억제된다. 그 결과, 구멍(67D)에 인접하게 장착된 제어 회로(74)의 소자의 내구성이 인버터 기판(66)에 대한 진동의 전달을 억제함으로써 달성된다. 버스 바아(72)가 납땜에 의해 인버터 기판(66)에 고정되기 때문에, 버스 바아(72)를 장착하기 위한 영역은 버스 바아(72)가 스크루에 의해 고정되는 경우보다 작아질 수 있으며, 그로 인해 버스 바아(72)의 사용이 인버터 기판(66)의 공간 효율성의 감소를 억제한다. 또한, 버스 바아(72)가 인버터 기판(66)의 임의의 회로에 전기적으로 연결되지 않기 때문에, 버스 바아(72)는 회로의 구성 및 레이아웃을 고려하지 않고 임의의 원하는 위치에 납땜될 수 있다. 그 결과, 인버터 기판(66)의 진동은 적절하게 억제될 수 있다. 버스 바아(72)의 감소된 장착 영역으로 인해, 진동 억제가 요구되는 인버터 기판(66)의 부분이 적절하게 배열될 수 있으며 인버터 기판(66)의 진동은 더욱 안정적으로 억제된다.
전기 압축기(10)의 인버터 기판(66)은 관통하는 구멍(67D)을 가지며, 버스 바아(72)의 타 단부는 구멍(67D)을 통해 인버터 기판(66)에 납땜된다. 따라서, 버스 바아(72)를 인버터 기판(66)에 납땜하는 것은 두께 방향으로의 인버터 기판(66)의 치수 공차 및 버스 바아(72)의 공차가 완화될 수 있게 한다. 그 결과, 인버터 기판(66)의 응력의 발생이 억제된다.
4개의 스크루(68)는 인버터 기판(66)을 체결하는데 사용된다. 스크루(68)에 의해 체결된 부분 및 주변에서의 인버터 기판(66)의 진동이 억제된다. 제1 실시예에서, 인버터 기판(66)의 돌출된 부분(66A)은 직사각형의 각 측면 상에 위치된 임의의 2개의 스크루(68) 사이에서 연장하는 4개의 선에 의해 둘러싸인 직사각형 구역 외측에 위치된다. 인버터 기판(66)의 진동은 복수의 스크루에 의해 둘러싸인 직사각형 구역 내측에 있는 부분에서보다 복수의 스크루에 의해 둘러싸인 직사각형 구역 외측에 있는 돌출된 부분(66A)에서 더 크다. 즉, 돌출된 부분(66A)이 인버터 기판(66) 내에서 더 쉽게 진동된다. 인버터 기판(66)의 돌출된 부분(66A)의 진동은 스크루(68)와 유사한 스크루에 의해 돌출된 부분(66A)을 체결함으로써 억제될 수 있다. 돌출된 부분(66A)과 대면하는 열 싱크 부재(58)의 부분이 존재하지 않기 때문에, 돌출된 부분(66A)은 열 싱크 부재(58) 이외의 임의의 부재에 체결될 필요가 있다. 이 경우, 인버터 기판(66)은 2개의 상이한 부재, 즉 열 싱크 부재(58) 및 열 싱크 부재(58)가 아닌 다른 부재에 체결된다. 인버터 기판(66)을 복수의 부재에 체결하기 위해, 상기 부재들의 표면들은 서로 동일한 높이에 위치될 필요가 있지만, 실제로 이러한 표면들이 동일한 높이로 형성되기는 어렵다. 동일하지 않은 높이의 표면에 체결된 인버터 기판(66)은 변형될 수 있다. 인버터 기판(66)의 변형(strain)은 인버터 기판(66) 상에 장착된 부품의 내구성을 감소시킬 수 있다. 하지만, 버스 바아(72)가 구멍(67D)을 관통하고 인버터 기판(66)의 구멍(67D)을 통해 인버터 기판(66)에 납땜되는 본 실시예의 전기 압축기(10)에서는, 인버터 기판(66)의 변형의 발생이 억제된다. 따라서, 인버터 기판(66)이 스크루에 의해 맞물리게되는 부재(또는 열 싱크 부재(58))가 스크루가 거의 맞물리지 않는 부분(또는 돌출된 부분(66A))을 갖는 경우에도, 열 싱크 부재(58)(또는 돌출된 부분(66A))에 체결되기 어려운 부분에서의 인버터 기판(66)의 진동이 인버터 기판(66)을 변형시키지 않고 억제될 수 있다.
전기 압축기(10)에서, 버스 바아(72)는, 리드 단자(70)가 인버터 기판(66)에 납땜되는 위치 및 구멍(67A, 67B, 67C)에 인접한 위치에서 인버터 기판(66)에 납땜된다. 전기 압축기(10)의 이러한 구조는 리드 단자(70)의 파손 및 납땜의 박리를 방지한다. 저전압 소자를 갖는 제어 회로(74)에 연결되는 리드 단자(70)는 상대적으로 작은 직경으로 형성되는데, 이는 인버터 기판(66)의 돌출된 부분(66A)에 연결되는 리드 단자(70)가 진동에 더더욱 민감하다는 것을 의미한다. 하지만, 리드 단자(70)에 인접한 버스 바아(72)의 배치는 인버터 기판(66)의 진동에 의한 리드 단자(70)의 내구성의 감소를 억제시킬 수 있다.
인서트 몰딩에 의해 인버터 박스(52) 내에 일체로 몰딩된 버스 바아(72) 및 리드 단자(70)를 갖는 전기 압축기(10)에서, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 스크루와 같은 임의의 체결 부재를 사용하지 않고 커버(56)에 고정될 수 있는데, 그로 인해, 전기 압축기(10)의 부품의 수가 감소될 수 있으며, 제조 공정이 간단해질 수 있다. 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)는 동일한 방향으로 연장하고 그 일 단부들에서 인버터 기판(66)에 납땜된다. 버스 바아(72) 및 리드 단자(70)의 타 단부는 인버터 박스(52)의 커버(56)에 납땜된다. 그 결과, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)의 일 단부들이 인버터 기판(66)에 납땜되는 구성에서, 응력은 커버(56)를 향한 방향으로 인버터 기판(66) 내에 발생한다. 하지만, 제1 실시예에 따르면 리드 단자(70)에 의해 인버터 기판(66) 내에서 발생하는 응력 및 버스 바아(72)에 의해 인버터 기판(66) 내에서 발생하는 응력은 동일한 방향으로 지향되어, 리드 단자(70) 및 버스 바아(72)에 인접한 위치에 장착되는 부품들은 이러한 응력들에 의해 영향을 받기 어렵고 따라서 부품의 내구성이 보장된다.
제2 실시예
도 4 및 도 5를 참조하여 제2 실시예에 따른 인버터 디바이스(150)가 이하에서 설명될 것이다. 도면에서, 제1 및 제2 실시예에서 공통된 소자 또는 구성 요소에 대해 동일한 도면 부호가 사용되며, 제2 실시예의 그러한 소자 또는 구성 요소의 설명은 생략될 것이다. 이는 다른 실시예에서도 동일하게 적용된다. 도 4 및 도 5는 각각 단자(78) 및 인버터 박스(52)의 커버(56)를 도시하지 않고 제공된다.
제2 실시예에 따른 인버터 기판(166)의 형상은 제1 실시예에 따른 인버터 기판(166)의 형상과 상이하다. 인버터 기판(166)은, 인버터 박스(52)의 측벽을 향해 인버터 기판(166)의 직사각형 부분의 긴 측면으로부터 돌출하고 도시되지 않은 장착된 전자 부품을 갖는 돌출된 부분(166D)을 구비한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 돌출된 부분(166D)은 수지 부재(64)의 부분(64A)과 대면하고 인버터 기판(166)의 두께 방향으로 소정의 거리만큼 수지 부재(64)의 부분(64A)으로부터 이격된다. 인버터 기판(166)의 돌출된 부분(166D)은 버스 바아(172)에 의해 수지 부재(64)의 부분(64A)에 연결된다. 구체적으로, 버스 바아(172)의 일 단부는 인서트 몰딩에 의해 부분(64A) 내에 일체로 몰딩된다. 버스 바아(172)는 인버터 기판(166)을 통해 인버터 기판(166)으로부터 수직으로 연장한다. 버스 바아(172)의 타 단부는 실질적으로 돌출된 부분(166D)의 중앙에 형성된 구멍(167E)을 관통하여 인버터 기판(166)에 납땜된다. 버스 바아(172)는 제어 회로(74) 및 ECU를 포함하는 인버터 기판의 임의의 회로에 전기적으로 연결되지 않는다. 버스 바아(172) 및 후방 표면(166C)은 본 발명에서 "보강 부재"의 일 예와 "인버터 기판의 제2 표면"의 일 예에 각각 대응한다.
제2 실시예는 버스 바아(172)가 구멍(167E)에 인접한 인버터 기판(166)의 돌출된 부분(166D)의 진동을 억제하는 제1 실시예와 동일한 유리한 효과를 제공한다. 따라서, 돌출된 부분(166D)에 장착되는 부품(구체적으로 구멍(167E)에 인접한 부품)의 내구성이 진동에 의해 악화되는 것이 방지된다. 차량의 제조 시, 차량의 성능은 선택적으로 추가될 수 있다. 예컨대, 기판은 추가의 회로를 장착할 수 있도록 확대될 수 있다. 확대된 부분(또는 돌출된 부분(166D)과 유사한 부분)은 직사각형의 각 측면상에 위치되는 임의의 2개의 스크루(68) 사이에서 4개의 선에 의해 둘러싸이는 직사각형 구역 외측에 위치되고, 명백하게도 이러한 부분은 쉽게 진동하게 된다. 하지만, 제2 실시예예 따른 구성은 기판에 어떠한 변형도 유발하지 않고 그리고 어떠한 추가적인 스크루도 사용하지 않고 기판의 확대된 부분의 진동이 억제될 수 있게 한다. 제2 실시예에서, 버스 바아(172)의 일 단부는 인서트 몰딩에 의해 수지 부재(64) 내에 일체로 몰딩되고, 인버터 기판(166)과 수지 부재(64) 사이의 이격 거리는 인버터 박스(52)의 커버(56)와 인버터 기판(66) 사이보다 작으며, 이는 인버터 기판(166)의 돌출된 부분(166D)의 진동 억제를 개선한다.
제3 실시예
도 6 및 도 7을 참조하여 제3 실시예에 따른 인버터 디바이스(250)가 이하에서 설명될 것이다. 도 6 및 도 7은 각각 인버터 박스(52)의 커버(56) 및 단자(78)를 도시하지 않고 제공된다. 제3 실시예에 따른 인버터 기판(66)은 도 6에 도시된 바와 같이 직사각형 형상의 인버터 기판(66)의 하위 긴 측면에 인접하게 위치되는 2개의 스크루(68) 사이의 실질적인 중앙에 형성되는 관통하는 구멍(267F)을 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구멍(267F)에 인접한 인버터 기판(66)의 부분은 열 싱크 부재(58)의 베이스(60)와 대면하고 소정 거리만큼 그로부터 이격된다. 인버터 기판(66)은 버스 바아(272)에 의해 열 싱크 부재(58)의 베이스(60)에 연결된다. 버스 바아(272)는, 베이스(60)의 표면 상에 배치되고 스크루(69)에 의해 베이스(60)에 고정된 일 단부를 갖는 제1 부분(272A) 및 인버터 기판(66)의 구멍(267F)을 통해 제1 부분(272A)의 타 단부로부터 수직으로 연장하는 제2 부분(272B)을 포함한다. 구체적으로, 버스 바아(272)의 제2 부분(272B)은 구멍(267F)을 통과하여 일 단부에서 인버터 기판(66)에 납땜된다. 버스 바아(272)는 제어 회로(74) 및 ECU를 포함하는 인버터 기판(66)의 임의의 회로에 전기적으로 연결되지 않는다. 버스 바아(272)는 본 발명의 "보강 부재"의 일 예에 대응한다. 제3 실시예에 따른 구성은 제1 실시예와 동일한 유리한 효과를 제공한다. 제3 실시예에서, 구멍(267F)은 2개의 스크루(68) 사이의 실질적으로 중앙에 위치되거나 상기 스크루(68) 중 하나로부터 이격되어, 버스 바아(272)와 같은 보강 부재가 제공되지 않는 경우, 인버터 기판(66)은 구멍(267F)에 인접한 구역내의 위치에서 쉽게 진동된다. 2개의 스크루(68) 사이의 실질적인 중앙에 인버터 기판(66)에 납땜된 버스 바아(272)를 제공함으로써, 구멍(267F)에 인접한 위치에 장착된 부품의 내구성이 진동에 의해 악화되는 것이 방지된다.
본 발명은 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 그러한 실시예에 제한되지 않으며 이하에서 예증하는 바와 같이 본 발명의 범주 내에서 다양한 방식으로 변화 및 변경될 수 있다.
실시예에서, 버스 바아(72)는 구멍(67)을 통과하여 인버터 기판(66)에 납땜되었지만, 본 발명은 이러한 구조에 제한되지 않는다. 인버터 기판(66)은 구멍(67)을 갖지 않을 수 있으며, 버스 바아(72)의 타 단부는 인버터 기판(66)의 전방 표면(66B)에 납땜될 수 있다.
리드 단자(70)는 직선으로 연장할 필요가 없으며 예컨대 직각으로 만곡될 수 있다. 이 경우, 리드 단자(70)의 만곡 부분은 리드 단자(70)의 진동 저항을 보장하기 위해 인서트 몰딩에 의해 인버터 박스(52)의 커버(56) 내에 몰딩될 수 있다.
버스 바아(72)의 일 단부는 인서트 몰딩에 의해 인버터 박스(52)의 커버(56) 내에 몰딩되는 대신에 몸체(54)의 베이스 벽(54A) 내에 몰딩될 수 있다. 대안적으로, 버스 바아(72)의 일 단부는 임의의 다른 부품, 에컨대, 인버터 박스(52)에 고정되는 열 싱크 부재(58) 도는 수지 부재(64)에 고정될 수 있다. 버스 바아(72)는 리드 단자(70)로부터 인버터 기판(66)을 가로질러 위치될 수 있다.
인버터 박스(52)는 알루미늄 합금과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 인버터 박스(52)의 몸체(54) 및 모터 하우징(16)은 알루미늄 합금으로 일체로 제조될 수 있으며, 모터 하우징(16)의 커버(56)도 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. PPS와 같은 수지로 이루어진 커버(56)는 알루미늄 합금으로 이루어진 인버터 박스(52) 및 일체형 모터 하우징(16)과 조합될 수 있다. 볼트에 의해 인버터 박스(52)의 커버(56)에 연결된 커넥터가 리드 단자(70) 대신에 사용될 수 있다. ECU에 의해 생성되어 송출된 명령은 상기 커넥터를 통해 제어 회로(74)에 전송된다. 이 구조에서, 커넥터는 내부에 핀과 나란히 배치된 버스 바아를 갖는다. 커넥터 내에 제공된 버스 바아는 인버터 기판(66)의 진동을 억제할 수 있어서, 커넥터 핀의 내구성을 보장할 수 있다.
인버터 기판(66) 상에 장착된 소자에 의해 생성되는 열이 인버터 박스(52)의 외부로 효율적으로 소산될 수 있다면, 인버터 디바이스(50)는 열 싱크 부재(58)가 필요하지 않을 수 있으며, 인버터 기판(66)은 스크루에 의해 인버터 박스(52)에 직접 고정될 수 있다.
인버터 디바이스(50)가 제1 내지 제3 실시예에서 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B)에 고정되지만, 인버터 디바이스(50)는, 모터 하우징(16)이 16B와 같은 베이스를 갖지 않으며 모터 하우징(16)의 개방 단부가 인버터 박스(52)의 베이스 벽(54A)에 의해 폐쇄되는 구조를 가질 수도 있다. 즉, 인버터 박스(52)의 베이스 벽(54A)이 모터 하우징(16)의 베이스 벽의 역할을 한다.
인버터 디바이스(50)는 모터 하우징(16)의 베이스 벽(16B) 대신에 하우징(12)의 주연 벽에 고정될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 인버터 디바이스(50)는 압축 기구(22)가 아니라 전기 모터(M)에 인접한 위치에서 하우징(12)의 주연 벽에 고정되어야 한다.
체결 부재는 스크루(68)와 같은 부재에 제한되지 않으며, 볼트 및 너트에 의해 인버터 기판(66)을 열 싱크 부재(58)에 연결하는데 볼트와 너트가 사용될 수 있다.
제2 및 제3 실시예에서, 복수의 버스 바아(또는 버스 바아(72) 및 버스 바아(172))는 기판에 납땜될 수 있다. 이러한 버스 바아의 일 단부들은 개별적으로 상이한 부재에 고정될 수 있다. 이러한 버스 바아는 기판의 대향 측면에 위치될 수 있다.
따라서, 본원의 예 및 실시예는 도시적이지만 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 본원에 제공된 세부 사항에 제한되지 않고 본 발명의 범주 내에서 변경될 수 있다.

Claims (9)

  1. 전기 압축기이며,
    압축 기구와,
    압축 기구를 구동하는 전기 모터와,
    압축 기구와 전기 모터를 수용하는 하우징과,
    하우징의 외부 표면 상에 위치된 인버터 박스와,
    인버터 박스 내에 수용되고, 전기 모터에 전력을 공급하는 인버터 회로를 구비하고, 제1 표면 및 제1 표면의 반대 표면인 제2 표면을 갖는 인버터 기판과,
    인버터 박스에 인버터 기판을 고정하는 복수의 체결 부재와,
    인버터 박스에 고정된 제1 단부, 및 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면에 납땜되는 제2 단부를 갖는 보강 부재와,
    인버터 박스에 고정되는 제1 단부 및 인버터 기판의 보강된 구역에 납땜되는 제2 단부를 갖는 리드 단자를 포함하고,
    보강 부재는 인버터 박스 내에서 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면을 향해 연장하고, 보강 부재는 인버터 기판의 인버터 회로에 전기적으로 연결되지 않고,
    보강 부재는 리드 단자와 동일한 재료로 이루어지는 전기 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 인버터 기판은 인버터 기판의 제1 표면으로부터 제2 표면으로 연장하는 구멍을 가지며, 보강 부재의 제2 단부는 상기 구멍을 통해 인버터 기판에 납땜되는 전기 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 보강 부재의 제1 단부는 인버터 박스에 직접적으로 고정되는 전기 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 리드 단자는 인버터 박스 내에서 인버터 기판의 제1 표면 또는 제2 표면을 향해 연장하고, 리드 단자는 인버터 회로에 전기적으로 연결되고, 보강 부재의 제2 단부는 인버터 기판의 보강된 구역에 인접한 인버터 기판의 부분에 납땜되는 전기 압축기.
  5. 제1항에 있어서, 인버터 박스는 수지로 이루어지고, 리드 단자 및 보강 부재의 제1 단부는 인서트 몰딩에 의해 인버터 박스 내에 몰딩되고 인버터 기판의 동일한 측면상에 위치되는 전기 압축기.
  6. 제1항에 있어서, 인버터 박스에 수용되고 인버터 기판에 전기적으로 연결된 코일 및 커패시터를 수용하는 수지 부재를 더 포함하고, 수지 부재는 인버터 박스에 고정되고, 보강 부재의 제1 단부는 수지 부재에 고정되는 전기 압축기.
  7. 제1항에 있어서, 인버터 박스 내에 수용되고 인버터 박스 외부로 인버터 기판에 장착된 소자들로부터 생성된 열을 소산하는 열 싱크 부재를 더 포함하고, 열 싱크 부재는 인버터 박스에 고정되고, 보강 부재의 제1 단부는 열 싱크 부재에 고정되는 전기 압축기.
  8. 제1항에 있어서, 보강 부재는 버스 바아인 전기 압축기.
  9. 제1항에 있어서, 하우징은 원통형 형상이며, 압축 기구 및 전기 모터는 하우징의 축방향으로 서로에 대해 정렬되고, 인버터 박스는 전기 모터에 인접한 하우징의 축방향 단부 표면에 배치되는 전기 압축기.
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