KR20180115788A - 차량 탑재용 전동 압축기 - Google Patents

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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

차량 탑재용 전동 압축기는, 하우징과, 압축부와, 전동 모터와, 인버터 장치를 구비한다. 인버터 장치는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로와, 인버터 회로의 입력측에 형성되고, 인버터 회로에 입력되기 전의 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 노이즈 저감부를 구비한다. 노이즈 저감부는, 제1 코어부 및 제2 코어부를 갖는 코어와, 제1 코어부에 권회된 제1 권선과, 제2 코어부에 권회된 제2 권선을 갖는 커먼 모드 초크 코일과, 커먼 모드 초크 코일과 협동하여 로우패스 필터 회로를 구성하는 평활 콘덴서를 구비한다.

Description

차량 탑재용 전동 압축기
본 발명은, 차량 탑재용 전동 압축기에 관한 것이다.
종래부터, 압축부와, 압축부를 구동시키는 전동 모터와, 전동 모터를 구동시키는 인버터 장치를 갖는 차량 탑재용 전동 압축기가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
일본특허공보 제5039515호
인버터 장치는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하지만, 인버터 장치에 입력되기 전의 직류 전력에는, 커먼 모드 노이즈(Common Mode Noise) 및 노멀 모드 노이즈(Normal Mode Noise)의 쌍방이 혼입될 수 있다. 이 경우, 이들 노이즈에 의해, 인버터 장치에 의한 전력 변환이 정상적으로 행해지지 않는 경우가 발생할 수 있다. 그러면, 차량 탑재용 전동 압축기의 운전에 지장이 발생할 수 있다.
특히, 노멀 모드 노이즈의 주파수는, 차량 탑재용 전동 압축기가 탑재되는 차량의 종류에 따라 상이하다. 이 때문에, 다수의 차종에 적용할 수 있다는 범용성의 관점에 주목하면, 넓은 주파수 대역의 노멀 모드 노이즈를 저감시킬 수 있는 것이 요구된다. 그렇다고 해서, 차량에 탑재되는 관계상, 차량 탑재용 전동 압축기의 대형화는 바람직하지 않다.
본 발명의 목적은 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 적합하게 저감시킬 수 있는 차량 탑재용 전동 압축기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하는 차량 탑재용 전동 압축기는, 유체가 흡입되는 흡입구를 갖는 하우징과, 상기 하우징 내에 수용되어, 상기 유체를 압축하도록 구성된 압축부와, 상기 하우징 내에 수용되고, 상기 압축부를 구동시키도록 구성된 전동 모터와, 상기 전동 모터를 구동시키도록 구성된 인버터 장치를 구비한다. 상기 인버터 장치는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된 인버터 회로와, 상기 인버터 회로의 입력측에 형성되고, 상기 인버터 회로에 입력되기 전의 상기 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성된 노이즈 저감부를 구비한다. 상기 노이즈 저감부는, 제1 코어부 및 제2 코어부를 갖는 코어(core)와, 상기 제1 코어부에 권회된 제1 권선과, 상기 제2 코어부에 권선된 제2 권선을 갖는 커먼 모드 초크 코일(choke coil)과, 상기 커먼 모드 초크 코일과 협동하여 로우패스 필터(Low Pass Filter) 회로를 구성하는 평활 콘덴서를 구비한다. 상기 인버터 장치는 추가로, 상기 커먼 모드 초크 코일로부터 발생하는 누설 자속에 의해 와전류를 발생시킴으로써, 상기 로우패스 필터 회로의 Q값을 내리도록 구성된 댐핑부를 구비하고, 당해 댐핑 부는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 누설 인덕턴스를 높게 하기 위해, 상기 누설 자속이 흐르는 자로(磁路)를 구성한다.
이러한 구성에 의하면, 변환 대상의 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈는 커먼 모드 초크 코일에 의해 저감된다. 또한, 커먼 모드 초크 코일은, 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 누설 자속을 발생시킨다. 이에 따라, 커먼 모드 초크 코일 및 평활 콘덴서로 구성된 로우패스 필터 회로를 이용하여 노멀 모드 노이즈를 저감시킬 수 있다. 따라서, 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 전용의 코일을 생략할 수 있기 때문에, 인버터 장치의 대형화를 억제할 수 있고, 그것을 통하여 차량 탑재용 전동 압축기의 대형화를 억제할 수 있다.
특히, 일반적으로 차량 탑재용 전동 압축기의 전동 모터를 구동시키기 위해서는, 어느 정도의 크기의 전력을 필요로 한다. 이 때문에, 상기 전동 모터를 구동시키는 인버터 장치로서는, 비교적 큰 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 필요가 있다. 이러한 큰 직류 전력에 대하여 적용 가능한 노멀 모드 노이즈용의 코일은, 대형인 것으로 되기 쉽기 때문에, 노이즈 저감부가 커지기 쉽다.
이에 대하여, 본 구성에 의하면, 상기 전동 모터를 구동시키는 것으로서, 전술한 노이즈 저감부를 갖는 인버터 장치를 채용함으로써, 차량 탑재용 전동 압축기의 대형화의 억제와 양 노이즈의 저감의 양립을 도모하면서, 차량 탑재용 전동 압축기를 운전시킬 수 있다.
또한, 댐핑부에 의해 로우패스 필터 회로의 Q값이 낮게 되어 있기 때문에, 노이즈 저감부를 이용하여 로우패스 필터 회로의 공진 주파수에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈를 저감시킬 수 있다. 이에 따라, 노이즈 저감부가 저감 가능한 노멀 모드 노이즈의 주파수 대역이 넓어지기 때문에, 범용성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 댐핑부는, 누설 자속에 의해 와전류를 발생시키는 구성이기 때문에, 커먼 모드 초크 코일에 직렬로 접속되는 댐핑 저항 등과 비교하여, 흐르는 전류가 낮아, 발열되기 어렵다. 이에 따라, 댐핑 저항 등을 이용하는 구성과 비교하여, 인버터 장치의 소형화를 도모하기 쉽다. 따라서, 차량 탑재용 전동 압축기의 대형화의 억제와, 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈의 쌍방의 저감의 양립을 도모하면서, 범용성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 구성에 의하면, 댐핑부가 누설 자속을 흐르는 자로를 구성함으로써, 커먼 모드 초크 코일의 누설 인덕턴스가 높게 되어 있다. 이에 따라, 로우 패스 필터 회로의 공진 주파수를 낮게 할 수 있다. 따라서, 댐핑부가 없는 구성과 비교하여, 공진 주파수보다도 높은 주파수 대역의 노멀 모드 노이즈에 대한 게인이 작아지기 쉽다. 따라서, 공진 주파수보다도 높은 주파수 대역의 노멀 모드 노이즈를 보다 저감시킬 수 있다.
상기 차량 탑재용 전동 압축기에 대해서, 상기 댐핑부는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 측면의 적어도 일부를 덮고 있으면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 댐핑부가 커먼 모드 초크 코일의 측면의 적어도 일부를 덮음으로써, 로우패스 필터 회로의 Q값이 저하함과 함께 누설 인덕턴스가 높아진다. 이에 따라, 비교적 간소한 구성으로 전술한 효과를 얻을 수 있다.
상기 차량 탑재용 전동 압축기에 대해서, 상기 인버터 장치는, 패턴 배선이 형성되어 있는 회로 기판과, 상기 인버터 회로, 상기 회로 기판 및 상기 노이즈 저감부를 수용하는 인버터 케이스를 구비하고, 상기 댐핑부는, 상기 인버터 케이스보다도 비투자율(比透磁率)이 높은 재료로 구성되어 있으면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 누설 자속은, 인버터 케이스보다도 댐핑부에 유도되기 쉽다. 이에 따라, 누설 자속이 인버터 케이스를 향하여 발산하는 것을 억제할 수 있고, 커먼 모드 초크 코일의 누설 인덕턴스를 높게 할 수 있다.
상기 차량용 전동 압축기에 대해서, 상기 댐핑부는, 상기 인버터 케이스보다도 전기 저항율이 높은 재료로 구성되어 있으면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 댐핑부의 저항값을 인버터 케이스의 저항값보다도 높게 할 수 있기 때문에, 댐핑부에 의한 댐핑 효과를 더욱 높일 수 있다. 이에 따라, 로우패스 필터 회로의 Q값을 보다 낮출 수 있다.
상기 차량용 전동 압축기에 대해서, 상기 댐핑부는, 상기 인버터 케이스에 의해 덮인 개구부를 갖는 상자 형상이고, 상기 커먼 모드 초크 코일은, 상기 댐핑부 및 상기 인버터 케이스에 의해 구획된 수용 공간에 수용되어 있으면 좋다.
이러한 구성에 의하면, 커먼 모드 초크 코일에 있어서의 개구부측의 면 이외의 면을 댐핑부로 덮을 수 있다. 이에 따라, 보다 적합하게 누설 인덕턴스를 높이면서 로우패스 필터 회로의 Q값을 내릴 수 있다. 또한, 와전류에 의해 발생한 댐핑부의 열을 인버터 케이스에 전달시킬 수 있다.
상기 차량 탑재용 전동 압축기에 대해서, 상기 댐핑부는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 적어도 일부를 피복하는 실드용 도전성 금속막으로 이루어지면 좋다.
상기 차량 탑재용 전동 압축기에 대해서, 상기 인버터 장치는, 패턴 배선이 형성되어 있는 회로 기판을 구비하고, 상기 댐핑부는, 개구부를 갖는 실드용 도전성 금속 케이스로서, 상기 커먼 모드 초크 코일이 상기 개구부를 통하여 상기 실드용 도전성 금속 케이스에 수용되고, 상기 실드용 도전성 금속 케이스는 상기 개구부를 상기 회로 기판으로 막도록 하여 당해 회로 기판에 고정되는, 실드용 도전성 금속 케이스와, 상기 회로 기판에 있어서 상기 개구부의 내측의 영역에 형성된 실드용 도전성 금속막을 포함하면 좋다.
본 발명에 의하면, 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 적합하게 저감시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 차량 탑재용 전동 압축기를 구비하는 차량 탑재용 공조 장치를 개략적으로 나타내는 일부 파단도이다.
도 2는 도 1의 차량 탑재용 전동 압축기에 있어서의 노이즈 저감부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 노이즈 저감부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 노이즈 저감부에 있어서의 커먼 모드 초크 코일의 일부 파단도이다.
도 5는 도 1의 차량 탑재용 전동 압축기의 전기적 구성을 나타내는 등가 회로도이다.
도 6은 도 1의 차량 탑재용 전동 압축기의 전기적 구성을 나타내는 회로도이다.
도 7은 노멀 모드 노이즈에 대한 로우패스 필터 회로의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은 별도예의 커먼 모드 초크 코일을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9는 별도예의 댐핑부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 별도예의 댐핑부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 있어서의 노이즈 저감부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 노이즈 저감부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 11의 노이즈 저감부에 있어서의 커먼 모드 초크 코일 및 댐핑부의 일부 파단도이다.
도 14는 제3 실시 형태에 있어서의 노이즈 저감부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는 도 14의 노이즈 저감부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
(제1 실시 형태)
이하, 차량 탑재용 전동 압축기의 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 차량 탑재용 전동 압축기는, 차량 탑재용 공조 장치에 이용된다. 즉, 당해 차량 탑재용 전동 압축기에 의해 압축되는 유체는 냉매이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 차량 탑재용 공조 장치(100)는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)와, 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 대하여 유체로서의 냉매를 공급하는 외부 냉매 회로(101)를 구비하고 있다. 외부 냉매 회로(101)는, 예를 들면 열 교환기 및 팽창 밸브 등을 갖고 있다. 차량 탑재용 공조 장치(100)는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 의해 냉매가 압축되고, 또한, 외부 냉매 회로(101)에 의해 냉매의 열 교환 및 팽창이 행해짐으로써, 차 내의 냉난방을 행한다.
차량 탑재용 공조 장치(100)는, 당해 차량 탑재용 공조 장치(100)의 전체를 제어하는 공조 ECU(102)를 구비하고 있다. 공조 ECU(102)는, 차 내 온도나 공조 장치(100)의 설정 온도 등을 파악 가능하게 구성되어 있고, 이들 파라미터에 기초하여, 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 대하여 ON/OFF 지령 등과 같은 각종 지령을 송신한다.
차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 외부 냉매 회로(101)로부터 냉매가 흡입되는 흡입구(11a)가 형성된 하우징(11)과, 하우징(11) 내에 수용된 압축부(12) 및 전동 모터(13)를 구비하고 있다.
하우징(11)은, 전체적으로 대략 원통 형상으로서, 전열성을 갖는 재료(예를 들면 알루미늄 등의 금속)로 형성되어 있다. 하우징(11)에는, 냉매가 토출되는 토출구(11b)가 형성되어 있다. 또한, 하우징(11)은, 차량의 보디에 접지되어 있다.
압축부(12)는, 후술하는 회전축(21)이 회전함으로써, 흡입구(11a)로부터 하우징(11) 내에 흡입된 냉매를 압축하고, 그 압축된 냉매를 토출구(11b)로부터 토출시키는 것이다. 또한, 압축부(12)의 구체적인 구성은, 스크롤 타입(scroll type), 피스톤 타입(piston type), 베인 타입(vane type) 등 임의이다.
전동 모터(13)는, 압축부(12)를 구동시키는 것이다. 전동 모터(13)는, 예를 들면 하우징(11)에 대하여 회전 가능하게 지지된 원기둥 형상의 회전축(21)과, 당해 회전축(21)에 대하여 고정된 원통 형상의 로터(22)와, 하우징(11)에 고정된 스테이터(23)를 갖는다. 회전축(21)의 축방향과, 원통 형상의 하우징(11)의 축방향은 일치하고 있다. 스테이터(23)는, 원통 형상의 스테이터 코어(24)와, 스테이터 코어(24)에 형성된 티스(teeth)에 권회된 코일(25)을 갖고 있다. 로터(22) 및 스테이터(23)는, 회전축(21)의 지름 방향에 대향하고 있다. 코일(25)이 통전됨으로써 로터(22) 및 회전축(21)이 회전하여, 압축부(12)에 의한 냉매의 압축이 행해진다. 또한, 전동 모터(13)의 구동 전류는, 신호의 전류 등과 비교하여 높고, 예를 들면 10A 이상, 바람직하게는 20A 이상이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 전동 모터(13)를 구동시키는 인버터 장치(30)를 구비하고 있다.
인버터 장치(30)는, 회로 기판(41), 파워 모듈(42) 및 노이즈 저감부(50) 등의 각종 부품이 수용된 인버터 케이스(31)를 구비하고 있다. 인버터 케이스(31)는, 전열성을 갖는 비자성체의 도전성 재료(예를 들면 알루미늄 등의 금속)로 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 비자성체란, 예를 들면 비투자율이 「3」보다도 낮은 것 등을 생각할 수 있다.
인버터 케이스(31)는, 하우징(11), 상세하게는 하우징(11)의 축방향 양단의 벽부 중 토출구(11b)와는 반대측의 벽부(11c)에 대하여 접촉하고 있는 판 형상의 베이스 부재(32)와, 당해 베이스 부재(32)에 대하여 장착된 통 형상의 커버 부재(33)를 갖는다. 커버 부재(33)는, 개구부와 단벽을 갖는다. 베이스 부재(32)와 커버 부재(33)는, 고정구로서의 볼트(34)에 의해 하우징(11)에 고정되어 있다. 이에 따라, 인버터 장치(30)가 하우징(11)에 부착되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 인버터 장치(30)는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 일체화되어 있다.
덧붙여, 인버터 케이스(31)와 하우징(11)은 접촉되어 있기 때문에, 양자는 열적(熱的)으로 결합되어 있다. 그리고, 인버터 장치(30)는, 하우징(11)과 열적으로 결합되는 위치에 배치되어 있다. 또한, 인버터 케이스(31) 내에는, 냉매가 직접 유입되지 않도록 되어 있다.
인버터 케이스(31)가 부착되어 있는 하우징(11)의 벽부(11c)는, 전동 모터(13)에 대하여 압축부(12)와는 반대측에 배치되어 있다. 이 점을 주목하면, 인버터 케이스(31)는, 전동 모터(13)에 대하여 압축부(12)와는 반대측에 배치되어 있다고도 할 수 있다. 그리고, 압축부(12), 전동 모터(13) 및 인버터 장치(30)는, 회전축(21)의 축방향으로 배열되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 소위 인라인형(in-line type)이다.
인버터 장치(30)는, 예를 들면 베이스 부재(32)에 고정된 회로 기판(41)과, 당해 회로 기판(41)에 실장된 파워 모듈(42)을 구비하고 있다. 회로 기판(41)은, 베이스 부재(32)에 대하여 회전축(21)의 축방향으로 소정의 간격을 두고 대향 배치되어 있고, 베이스 부재(32)에 대향하는 기판면(41a)을 갖고 있다. 기판면(41a)은, 파워 모듈(42)이 실장되어 있는 면이다.
파워 모듈(42)의 출력부는, 하우징(11)의 벽부(11c)에 형성된 기밀 단자(도시 생략)를 통하여, 전동 모터(13)의 코일(25)과 전기적으로 접속되어 있다. 파워 모듈(42)은, 복수의 스위칭 소자(Qu1, Qu2, Qｖ1, Qｖ2, Qw1, Qw2)(이후 간단히 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)라고도 함)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 파워 모듈(42)이 「인버터 회로」에 상당한다.
인버터 케이스(31)(상세하게는 커버 부재(33))에는 커넥터(43)가 형성되어 있다. 커넥터(43)를 통하여, 차량에 탑재된 DC 전원(E)으로부터 인버터 장치(30)에 직류 전력이 공급됨과 함께, 공조 ECU(102)와 인버터 장치(30)가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 차량에는, DC 전원(E)에 병렬로 접속된 전원용 콘덴서(C0)가 형성되어 있다(도 5 참조). 전원용 콘덴서(C0)는, 예를 들면 필름 콘덴서로 구성되어 있다.
인버터 장치(30)는, 커넥터(43)와 파워 모듈(42)의 입력부를 전기적으로 접속하는 2개의 배선(EL1, EL2)을 구비하고 있다. 제1 배선(EL1)은, 커넥터(43)를 통하여, DC 전원(E)의 ＋단자(정극 단자)에 접속되어 있음과 함께, 파워 모듈(42)의 제1 입력 단자인 제1 모듈 입력 단자(42a)에 접속되어 있다. 제2 배선(EL2)은, 커넥터(43)를 통하여, DC 전원(E)의 -단자(음극 단자)에 접속되어 있음과 함께, 파워 모듈(42)의 제2 입력 단자인 제2 모듈 입력 단자(42b)에 접속되어 있다. 인버터 장치(30)는, 2개의 배선(EL1, EL2)을 통하여 파워 모듈(42)에 직류 전력이 입력되어 있는 상황에 있어서 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)가 주기적으로 ON/OFF함으로써, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 당해 교류 전력을 전동 모터(13)의 코일(25)로 출력한다. 이에 따라, 전동 모터(13)가 구동한다.
또한, 인버터 장치(30)가 취급하는 전류(환언하면 전력)는, 전동 모터(13)를 구동시키는 것이 가능한 크기로서, 신호의 전류(환언하면 전력) 등과 비교하여 크다. 예를 들면, 인버터 장치(30)가 취급하는 전류는 10A 이상, 바람직하게는 20A 이상이다. 또한, DC 전원(E)은, 예를 들면 2차 전지나 캐패시터 등과 같은 차량 탑재용 축전 장치이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 회로 기판(41)에는, 양 배선(EL1, EL2)의 일부를 구성하고 있는 복수의 패턴 배선(41b)이 형성되어 있다. 패턴 배선(41b)은, 예를 들면 기판면(41a) 및 당해 기판면(41a)과는 반대측의 면을 포함하여, 복수층으로 형성되어 있다. 또한, 패턴 배선(41b)의 구체적인 구조는 임의로서, 예를 들면 버스 바와 같은 봉 형상 또는 평판 형상 등이라도 좋다.
커넥터(43)로부터 파워 모듈(42)을 향하여 전송되는 직류 전력, 상세하게는 양 배선(EL1, EL2)을 전송하는 직류 전력에는, 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 포함되는 경우가 있다.
커먼 모드 노이즈란, 양 배선(EL1, EL2)에 동일 방향의 전류가 흐르는 노이즈이다. 당해 커먼 모드 노이즈는, 예를 들면 인버터 장치(30)(환언하면 차량 탑재용 전동 압축기(10))와 DC 전원(E)이, 양 배선(EL1, EL2) 이외의 경로(예를 들면 차량의 보디 등)를 통하여 전기적으로 접속되어 있는 경우에 발생할 수 있다. 노멀 모드 노이즈란, 직류 전력에 중첩된 소정의 주파수를 갖는 노이즈로서, 순간적으로 보면 양 배선(EL1, EL2)에, 서로 역방향의 전류가 흐르는 노이즈이다. 노멀 모드 노이즈는, 인버터 장치(30)에 유입되는 직류 전력에 포함되는 유입 리플(ripple) 성분이라고도 할 수 있다. 노멀 모드 노이즈의 상세에 대해서는 후술한다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 인버터 장치(30)는, 커넥터(43)로부터 파워 모듈(42)을 향하여 전송되는 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감(감쇠)시키는 노이즈 저감부(50)를 구비하고 있다. 노이즈 저감부(50)는, 양 배선(EL1, EL2) 상에 형성되어 있고, 커넥터(43)로부터 공급된 직류 전력은, 노이즈 저감부(50)를 통과하여, 파워 모듈(42)로 입력된다.
노이즈 저감부(50)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이, 노이즈 저감부(50)는, 예를 들면 커먼 모드 초크 코일(51)을 구비하고 있다. 커먼 모드 초크 코일(51)은, 코어(52)와, 코어(52)에 권회된 제1 권선(53a) 및 제2 권선(53b)을 갖고 있다.
코어(52)는, 예를 들면 소정의 두께를 가진 다각형(본 실시 형태에서는 장방형)의 링 형상(무단(無端) 형상)으로 형성되어 있다. 환언하면, 코어(52)는, 소정의 높이를 가진 통 형상이라고도 할 수 있다. 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 코어(52)는, 제1 권선(53a)이 권회된 제1 코어부(52a)와, 제2 권선(53b)이 권회된 제2 코어부(52b)와, 양 권선(53a, 53b)이 권회되어 있지 않고 코어(52)의 표면(52c)이 노출된 노출부(52d)를 갖고 있다. 양 권선(53a, 53b)은, 서로의 권회축 방향이 일치한 상태로 대향 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 양 권선(53a, 53b)의 권회 수(턴 수)는 동일하게 설정되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 코어(52)는, 1개의 파트로 구성되어 있다. 단, 이에 한정되지 않고, 코어(52)는, 예를 들면 대칭 형상의 2개의 파트를 연결시킴으로써 구성되어 있어도 좋고, 3개 이상의 파트로 구성되어도 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 제1 권선(53a)으로부터 인출된 제1 입력 단자(61) 및 제1 출력 단자(62)와, 제2 권선(53b)으로부터 인출된 제2 입력 단자(63) 및 제2 출력 단자(64)를 갖고 있다.
도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, DC 전원(E)의 ＋단자와 파워 모듈(42)을 접속하는데 이용되고 있는 제1 배선(EL1)은, 커넥터(43)와 제1 입력 단자(61)를 접속하는 제1 커넥터측 배선(EL11)과, 제1 출력 단자(62)와 제1 모듈 입력 단자(42a)를 접속하는 제1 모듈측 배선(EL12)을 구비하고 있다.
DC 전원(E)의 －단자와 파워 모듈(42)을 접속하는데 이용되고 있는 제2 배선(EL2)은, 커넥터(43)와 제2 입력 단자(63)를 접속하는 제2 커넥터측 배선(EL21)과, 제2 출력 단자(64)와 제2 모듈 입력 단자(42b)를 접속하는 제2 모듈측 배선(EL22)을 구비하고 있다. 이에 따라, DC 전원(E)의 직류 전력은, 양 커넥터측 배선(EL11, EL21), 양 권선(53a, 53b), 양 모듈측 배선(EL12, EL22)을 통과하여, 파워 모듈(42)로 입력되게 된다. 즉, 양 모듈측 배선(EL12, EL22)은, 커먼 모드 초크 코일(51)의 출력부와 파워 모듈(42)의 입력부를 접속하고 있다. 이 경우, 양 권선(53a, 53b)은, 배선(EL1, EL2) 상에 형성되어 있다고도 할 수 있다. 또한, 양 단자(61, 62)는 제1 권선(53a)의 양 단부라고도 할 수 있고, 양 단자(63, 64)는 제2 권선(53b)의 양 단부라고도 할 수 있다. 또한, 회로 기판(41)에 형성된 패턴 배선(41b)은, 양 커넥터측 배선(EL11, EL21)과, 양 모듈측 배선(EL12, EL22)을 포함한다.
커먼 모드 초크 코일(51)은, 양 배선(EL1, EL2)에 커먼 모드 전류가 흐르는 경우에는 임피던스(상세하게는 인덕턴스)가 상대적으로 커지고, 양 배선(EL1, EL2)에 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 임피던스가 상대적으로 작아지도록 구성되어 있다. 상세하게는, 양 권선(53a, 53b)은, 양 배선(EL1, EL2)(환언하면 양 권선(53a, 53b)에 동일 방향의 전류인 커먼 모드 전류가 흐르는 경우에는 서로 강하게 하는 자속이 발생하는 한편, 양 배선(EL1, EL2)에 서로 역방향의 전류인 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 서로 부정하는 자속이 발생하도록 권회되어 있다.
코어(52)에 노출부(52d)가 형성되어 있기 때문에, 양 배선(EL1, EL2)에 노멀 모드 전류가 흐르고 있는 상황에 있어서 커먼 모드 초크 코일(51)에는 누설 자속이 발생하고 있다. 즉, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류에 대하여 소정의 인덕턴스를 갖고 있다. 또한, 누설 자속은, 커먼 모드 초크 코일(51)의 주위에 발생하고 있어, 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 권회축 방향의 양 단부에 집중하기 쉽다.
도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 노이즈 저감부(50)는, 커먼 모드 노이즈를 저감시키는 바이패스 콘덴서(71, 72)와, 바이패스 콘덴서(71, 72)와는 별도로 형성된 평활 콘덴서(73)를 구비하고 있다. 평활 콘덴서(73)는, 예를 들면 필름 콘덴서나 전해 콘덴서로 구성되어 있다. 평활 콘덴서(73)는, 커먼 모드 초크 코일(51)과 협동하여 로우패스 필터 회로(74)를 구성하고 있다. 당해 로우패스 필터 회로(74)에 의해, DC 전원(E)으로부터 유입되는 노멀 모드 노이즈가 저감된다. 로우패스 필터 회로(74)는, 공진 회로이고, LC 필터라고도 할 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 커먼 모드 초크 코일(51) 및 각 콘덴서(71∼73)는, 회로 기판(41)의 기판면(41a)과 베이스 부재(32)의 사이에 배치되어 있다. 커먼 모드 초크 코일(51)은, 양 권선(53a, 53b)의 권회축 방향과, 기판면(41a) 및 베이스 부재(32)의 대향 방향이 교차(상세하게는 직교)하는 상태로 배치되어 있다. 이 경우, 코어(52)의 두께 방향과 상기 대향 방향은 일치하고 있다.
덧붙여, 코어(52)에 있어서의 기판면(41a)과 대향하는 면을 코어 저면(52e)으로 하고, 베이스 부재(32)와 대향하는 면을 코어 상면(52f)으로 한다. 또한, 코어(52)에 있어서의 코어 상면(52f) 및 코어 저면(52e)의 쌍방과 연속하고 또한 코어(52)의 외곽을 구성하는 면을 코어 외주면(52g)으로 한다. 코어 외주면(52g)(커먼 모드 초크 코일(51)의 측면)은, 양 권선(53a, 53b)의 권회축을 포함하는 평면(본 실시 형태에서는 코어(52)의 두께 방향과 직교하는 평면)에 대하여 교차하는 면이다. 코어 외주면(52g)은, 코어(52) 내를 흐르는 자속을 따라, 또한, 누설 자속에 대하여 교차하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 코어 외주면(52g)은, 코어(52)의 두께 방향에 대하여 평행이다. 코어 외주면(52g)은, 양 권선(53a, 53b)의 권회축 방향에 대하여 교차(상세하게는 직교)하고 있는 부분과, 양 권선(53a, 53b)의 권회축 방향에 대하여 평행한 부분을 갖는다.
또한, 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면은, 코어 외주면(52g)(상세하게는 코어 외주면(52g)에 있어서의 노출부(52d)를 구성하는 부분)과 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 코어 외주면(52g) 상에 배치되어 있는 부분에 의해 구성되어 있다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 인버터 장치(30)는, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내리는 댐핑부(80)를 구비하고 있다. 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)로부터 발생하는 누설 자속이 흐르는 자로를 구성함으로써, 당해 누설 자속에 기인하는 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스를 높게 한다.
댐핑부(80)는, 인버터 케이스(31)보다도 비투자율이 높은 재료로 구성되어 있다. 예를 들면, 댐핑(80)은, 강자성체를 포함하는 자성체로 구성되어 있다. 댐핑부(80)의 비투자율은 예를 들면 「3」보다도 높게 설정되어 있으면 좋다.
추가로, 댐핑부(80)는, 인버터 케이스(31)보다도 전기 저항율이 높은 도전성 재료로 구성되어 있다. 또한, 댐핑부(80)의 일 예로서는 철 등을 생각할 수 있다. 덧붙여, 인버터 케이스(31)는 댐핑부(80)보다도 열 전도율이 높은 재료로 구성되어 있다.
댐핑부(80)는, 회로 기판(41)의 기판면(41a)과 베이스 부재(32)의 사이에 배치되어 있고, 베이스 부재(32)를 향하여 개구한 개구부(80a)와 저부(단벽)를 갖는 상자 형상이다. 댐핑부(80)는, 코어 저면(52e) 및 코어 외주면(52g)의 전체를 덮고 있다. 상세하게는, 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 저면인 코어 저면(52e)을 덮는 댐핑 저부(81)와, 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면인 코어 외주면(52g)을 덮는 댐핑 측부(82)를 구비하고 있다.
댐핑 저부(81)는, 커먼 모드 초크 코일(51)에 있어서의 회로 기판(41)과 대향하는 면인 코어 저면(52e)과, 회로 기판(41)의 기판면(41a)의 사이에 배치되어 있다. 댐핑 저부(81)는, 기판면(41a) 및 베이스 부재(32)의 대향 방향으로부터 보아, 커먼 모드 초크 코일(51)(상세하게는 코어 외주면(52g)의 전체)로부터 돌출되어 있다.
댐핑 측부(82)는, 댐핑 저부(81)로부터 베이스 부재(32)를 향하여, 환언하면 하우징(11)을 향하여, 기립한 벽부로서, 코어 외주면(52g)과 대향하고 있다. 상세하게는, 댐핑 측부(82)는, 코어 외주면(52g) 중 양 권선(53a, 53b)의 권회축 방향과 교차하고 있는 부분과 대향하는 제1 측부(82a)와, 양 권선(53a, 53b)의 권회축 방향과 평행한 부분과 대향하는 제2 측부(82b)를 갖고 있다. 댐핑 측부(82)의 선단은, 양 권선(53a, 53b)을 넘어 베이스 부재(32)를 향하여 돌출하고 있다. 댐핑 측부(82)는, 양 권선(53a, 53b)의 권회축을 포함하는 평면에 대하여 교차하고 있다. 또한, 댐핑 측부(82)는, 통 형상의 커버 부재(33)의 측벽과 코어 외주면(52g)의 사이에 형성되어 있다고도 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 댐핑부(80)는, 코어 외주면(52g) 중 노출부(52d)를 구성하고 있는 부분과, 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 코어 외주면(52g) 상에 배치되어 있는 부분의 쌍방을 덮고 있다. 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면이, 코어 외주면(52g)과 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 코어 외주면(52g) 상에 배치되어 있는 부분에 의해 구성되어 있는 것을 감안하면, 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면을 덮고 있다고 할 수 있다.
커먼 모드 초크 코일(51)과 댐핑부(80)의 간격, 상세하게는 댐핑 저부(81)와 코어 저면(52e)의 간격 및, 댐핑 측부(82)와 코어 외주면(52g)의 간격은, 양 권선(53a, 53b)에 최대 전류가 흐른 경우라도 커먼 모드 초크 코일(51)에서 자기 포화가 발생하지 않는 범위로 짧게 설정되어 있다.
댐핑부(80)의 개구부(80a)는, 인버터 케이스(31)의 베이스 부재(32)에 의해 덮여 있고, 댐핑부(80) 및 베이스 부재(32)에 의해 수용 공간(83)이 구획되어 있다. 그리고, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 당해 수용 공간(83) 내에 수용되어 있다. 커먼 모드 초크 코일(51)에 있어서의 코어 저면(52e)과는 반대측의 코어 상면(52f)은, 베이스 부재(32)에 대향하고 있고, 당해 베이스 부재(32)에 의해 덮여 있다.
이러한 구성에 의하면, 커먼 모드 초크 코일(51)로부터 발생하는 누설 자속은, 댐핑부(80) 내를 우선적으로 흐르는 한편, 회로 기판(41)이나 인버터 케이스(31)에는 흐르기 어렵다. 이에 따라, 누설 자속이 발산되기 어렵게 되어 있기 때문에, 누설 자속에 기인하는 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스가 높게 되어 있다.
또한, 누설 자속이 댐핑부(80) 내를 흐름으로써, 당해 댐핑부(80) 내에서 와류가 발생한다. 당해 와전류는, 댐핑부(80)에서 열로 변환된다. 즉, 댐핑부(80)는, 누설 자속에 대하여 저항으로서 기능한다. 이미 설명한 대로, 댐핑부(80)의 전기 저항율은, 인버터 케이스(31)의 전기 저항율보다도 높기 때문에, 누설 자속에 대한 댐핑부(80)의 저항값은, 인버터 케이스(31)의 저항값보다도 높다.
댐핑부(80)와 커먼 모드 초크 코일(51)은 절연되어 있다. 양자를 절연하는 구체적인 구성에 대해서는 임의이지만, 예를 들면 댐핑부(80)와 커먼 모드 초크 코일(51)이 간극 또는 절연층을 통하여 대향하고 있는 구성 등을 생각할 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 댐핑 측부(82)의 선단은, 베이스 부재(32)에 대하여 접촉하고 있고, 개구부(80a)는 베이스 부재(32)에 의해 막혀 있다. 이에 따라, 댐핑부(80)와 베이스 부재(32)(인버터 케이스(31))에 의해 폐(閉)루프가 형성되기 때문에, 와전류를 적합하게 발생시킬 수 있다. 또한, 댐핑부(80)의 열을 인버터 케이스(31)로 전달시킬 수 있다.
단, 이에 한정되지 않고, 댐핑 측부(82)의 선단이 베이스 부재(32)에 대하여 이간되어 있어도 좋고, 댐핑 측부(82)의 선단과 베이스 부재(32)의 사이에 도전성 또는 절연성의 개재물이 존재하고 있어도 좋다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 댐핑 저부(81)에는, 단자(61∼64)가 각각 삽입 통과 가능한 관통공(81a)이 형성되어 있다. 단자(61, 62, 63, 64)는, 관통공(81a)에 삽입 통과됨과 함께, 대응하는 배선(EL11, EL12, EL21, EL22)에 접속되어 있다.
또한, 도시는 생략하지만, 각 단자(61∼64)와 관통공(81a)의 내면의 사이에는 절연재가 개재하고 있다. 이 때문에, 각 단자(61∼64)와 댐핑부(80)는 전기적으로 절연되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 각 콘덴서(71∼73)보다도 파워 모듈(42)로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 상세하게는, 각 콘덴서(71∼73)는, 커먼 모드 초크 코일(51)과 파워 모듈(42)의 사이에 배치되어 있다.
또한, 커먼 모드 초크 코일(51) 및 각 콘덴서(71∼73)는, 하우징(11)의 벽부(11c)와 열적으로 결합하고 있다. 상세하게는, 커먼 모드 초크 코일(51) 및 각 콘덴서(71∼73)는, 하우징(11)의 벽부(11c)에 접촉하고 있는 인버터 케이스(31)(베이스 부재(32))에 근접하고 있다. 예를 들면, 코어 상면(52f)과 베이스 부재(32)의 거리(H1)는, 코어 저면(52e)과 회로 기판(41)의 거리(H2)보다도 짧게 설정되어 있다. 커먼 모드 초크 코일(51) 및 각 콘덴서(71∼73)에서 발생한 열은, 베이스 부재(32) 및 벽부(11c)에 전달되어, 하우징(11) 내의 냉매에 의해 흡수된다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 콘덴서(71∼73)에도 단자가 형성되어 있고, 당해 단자가 회로 기판(41)의 패턴 배선(41b)에 접속되어 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 이용하여 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 전기적 구성에 대해서 설명한다.
이미 설명한 대로, 노이즈 저감부(50)는, 파워 모듈(42)(상세하게는 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2))의 입력측에 형성되어 있다. 구체적으로는, 노이즈 저감부(50)의 커먼 모드 초크 코일(51)은, 양 커넥터측 배선(EL11, EL21)과 양 모듈측 배선(EL12, EL22)의 사이에 개재하고 있다.
여기에서, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류가 흐른 경우에 누설 자속을 발생시킨다. 이 점을 감안하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 양 권선(53a, 53b)과는 별도로, 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)을 갖고 있는 것으로 간주할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 커먼 모드 초크 코일(51)은, 등가 회로적으로는, 양 권선(53a, 53b)과 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)의 쌍방을 갖고 있다. 당해 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)이 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스에 상당한다. 가상 노멀 모드 코일(L1, L2)과 권선(53a, 53b)은 서로 직렬로 접속되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 댐핑부(80)는, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내리는 임피던스로서 기능한다.
차량에는, 인버터 장치(30)와는 별도로, 차량 탑재용 기기로서 예를 들면 PCU(파워 컨트롤 유닛)(103)가 탑재되어 있다. PCU(103)는, DC 전원(E)으로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여, 차량에 탑재되어 있는 주행용 모터를 구동시킨다. 즉, 본 실시 형태에서는, PCU(103)와 인버터 장치(30)는, DC 전원(E)에 대하여 병렬로 접속되어 있고, DC 전원(E)은, PCU(103)와 인버터 장치(30)에서 공용되어 있다.
PCU(103)는, 예를 들면, 승압 스위칭 소자를 갖고 또한 당해 승압 스위칭 소자를 주기적으로 ON/OFF시킴으로써 DC 전원(E)의 직류 전력을 승압시키는 승압 컨버터(104)와, 승압 컨버터(104)에 의해 승압된 직류 전력을, 주행용 모터가 구동 가능한 구동 전력으로 변환하는 주행용 인버터를 갖고 있다.
이러한 구성에 있어서는, 승압 스위칭 소자의 스위칭에 기인하여 발생하는 노이즈가, 노멀 모드 노이즈로서, 인버터 장치(30)로 유입된다. 환언하면, 노멀 모드 노이즈에는, 승압 스위칭 소자의 스위칭 주파수에 대응한 노이즈 성분이 포함되어 있다. 그리고, 승압 스위칭 소자의 스위칭 주파수는 차종에 따라서 상이하기 때문에, 노멀 모드 노이즈의 주파수는, 차종에 따라서 상이하다. 또한, 승압 스위칭 소자의 스위칭 주파수에 대응한 노이즈 성분이란, 당해 스위칭 주파수와 동일 주파수의 노이즈 성분뿐만 아니라, 그 고조파 성분을 포함할 수 있다.
양 바이패스 콘덴서(71, 72)는, 서로 직렬로 접속되어 있다. 제1 바이패스 콘덴서(71) 및 제2 바이패스 콘덴서(72)의 각각은, 제1 단부와, 당해 제1 단부와는 반대측의 제2 단부를 갖는다. 상세하게는, 노이즈 저감부(50)는, 제1 바이패스 콘덴서(71)의 제1 단부와 제2 바이패스 콘덴서(72)의 제1 단부를 접속하는 바이패스선(EL3)을 구비하고 있다. 당해 바이패스선(EL3)은 차량의 보디에 접지되어 있다.
또한, 양 바이패스 콘덴서(71, 72)의 직렬 접속체는, 커먼 모드 초크 코일(51)에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 상세하게는, 제1 바이패스 콘덴서(71)의 제2 단부는, 제1 권선(53a)(제1 출력 단자(62))과 파워 모듈(42)(제1 모듈 입력 단자(42a))을 접속하는 제1 모듈측 배선(EL12)에 접속되어 있다. 제2 바이패스 콘덴서(72)의 제2 단부는, 제2 권선(53b)(제2 출력 단자(64))과 파워 모듈(42)(제2 모듈 입력 단자(42b))을 접속하는 제2 모듈측 배선(EL22)에 접속되어 있다.
평활 콘덴서(73)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 출력측 또한 파워 모듈(42)의 입력측에 형성되어 있다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)는, 양 바이패스 콘덴서(71, 72)의 직렬 접속체와 파워 모듈(42)의 사이에 형성되어 있어, 양자에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 평활 콘덴서(73)는, 제1 단부와, 당해 제1 단부와는 반대측의 제2 단부를 갖는다. 상세하게는, 평활 콘덴서(73)의 제1 단부는, 제1 모듈측 배선(EL12)에 있어서의 제1 바이패스 콘덴서(71)와의 접속점(P1)으로부터 파워 모듈(42)까지의 부분에 접속되고, 평활 콘덴서(73)의 제2 단부는, 제2 모듈측 배선(EL22)에 있어서의 제2 바이패스 콘덴서(72)와의 접속점(P2)으로부터 파워 모듈(42)까지의 부분에 접속되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 전동 모터(13)의 코일(25)은, 예를 들면 u상 코일(25u), v상 코일(25v) 및 w상 코일(25w)을 갖는 3상 구조로 되어 있다. 각 코일(25u∼25w)은 예를 들면 Y 결선(結線)되어 있다.
파워 모듈(42)은, 인버터 회로이다. 파워 모듈(42)은, u상 코일(25u)에 대응하는 u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)와, v상 코일(25v)에 대응하는 v상 스위칭 소자(Qv1, Qv2)와, w상 코일(25w)에 대응하는 w상 스위칭 소자(Qw1, Qw2)를 구비하고 있다. 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)는 예를 들면 IGBT 등의 파워 스위칭 소자이다. 또한, 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)는, 환류 다이오드(보디 다이오드)(Du1∼Dw2)를 갖고 있다.
각 u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)는 접속선을 통하여 서로 직렬로 접속되어 있고, 그 접속선은, u상 모듈 출력 단자(42u)를 통하여 u상 코일(25u)에 접속되어 있다. 그리고, 각 u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)의 직렬 접속체에 대하여 DC 전원(E)으로부터의 직류 전력이 입력되고 있다. 상세하게는, 제1 u상 스위칭 소자(Qu1)의 컬렉터는, 제1 모듈 입력 단자(42a)에 접속되어 있고, 당해 제1 모듈 입력 단자(42a)를 통하여 제1 모듈측 배선(EL12)과 접속되어 있다. 제2 u상 스위칭 소자(Qu2)의 이미터는, 제2 모듈 입력 단자(42b)에 접속되어 있고, 당해 제2 모듈 입력 단자(42b)를 통하여 제2 모듈측 배선(EL22)과 접속되어 있다.
또한, 다른 스위칭 소자(Qv1, Qv2, Qw1, Qw2)에 대해서는, 대응하는 코일이 상이한 점을 제외하고, u상 스위칭 소자(Qu1, Qu2)와 동일한 접속 양태이다. 이 경우, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)는, 양 모듈측 배선(EL12, EL22)에 접속되어 있다고 할 수 있다.
또한, 각 v상 스위칭 소자(Qv1, Qv2)를 직렬로 접속하는 접속선은, v상 모듈 출력 단자(42v)를 통하여 v상 코일(25v)에 접속되어 있고, 각 w상 스위칭 소자(Qw1, Qw2)를 직렬로 접속하는 접속선은, w상 모듈 출력 단자(42w)를 통하여 w상 코일(25w)에 접속되어 있다. 즉, 파워 모듈(42)의 각 모듈 출력 단자(42u∼42w)는 전동 모터(13)에 접속되어 있다.
인버터 장치(30)는, 파워 모듈(42)(상세하게는 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭 동작)을 제어하는 제어부(90)를 구비하고 있다. 제어부(90)는, 커넥터(43)를 통하여 공조 ECU(102)와 전기적으로 접속되어 있고, 공조 ECU(102)로부터의 지령에 기초하여, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)를 주기적으로 ON/OFF시킨다. 상세하게는, 제어부(90)는, 공조 ECU(102)로부터의 지령에 기초하여, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)를 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)한다. 보다 구체적으로는, 제어부(90)는, 캐리어 신호(반송파 신호)와 지령 전압값 신호(비교 대상 신호)를 이용하여, 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어부(90)는, 생성된 제어 신호를 이용하여 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 ON/OFF 제어를 행함으로써 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다.
로우패스 필터 회로(74)의 컷오프 주파수(fc)는, 상기 캐리어 신호의 주파수인 캐리어 주파수(f1)보다도 낮게 설정되어 있다. 또한, 캐리어 주파수(f1)는, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭 주파수라고도 할 수 있다.
다음으로, 도 7을 이용하여 본 실시 형태의 로우패스 필터 회로(74)의 주파수 특성에 대해서 설명한다. 도 7은, 유입되는 노멀 모드 노이즈에 대한 로우패스 필터 회로(74)의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 7의 실선은, 댐핑부(80)가 있는 경우의 주파수 특성을 나타내고, 도 7의 2점 쇄선은, 댐핑부(80)가 없는 경우의 주파수 특성을 나타낸다.
도 7의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 댐핑부(80)가 존재하지 않는 경우에는, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값이 비교적 높게 되어 있다. 이 때문에, 로우패스 필터 회로(74)의 공진 주파수(f0)에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈는, 노이즈 저감부(50)에서 저감되기 어렵게 되어 있다.
한편, 본 실시 형태에서는, 댐핑부(80)가 존재하기 때문에, 도 7의 실선으로 나타내는 바와 같이, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값이 낮게 되어 있다. 이 때문에, 로우패스 필터 회로(74)의 공진 주파수(f0)에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈도, 노이즈 저감부(50)에 의해 저감된다.
여기에서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 차량의 사양에 기초하여 요구되는 게인(감쇠율)(G)의 허용값을 허용 게인(Gth)으로 한다. 그리고, 노멀 모드 노이즈의 주파수가 공진 주파수(f0)와 동일한 경우에 있어서 로우패스 필터 회로(74)의 게인(G)이 허용 게인(Gth)이 되는 Q값을 특정 Q값으로 한다. 이러한 구성에 있어서, 본 실시 형태에서는, 댐핑부(80)에 의해, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값이 특정 Q값보다도 내려가 있다. 이 때문에, 노멀 모드 노이즈의 주파수가 공진 주파수(f0)와 동일한 경우에 있어서의 로우패스 필터 회로(74)의 게인(G)이 허용 게인(Gth)보다도 작게(절대값으로서는 크게) 되어 있다. 환언하면, 댐핑부(80)는, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 상기 특정 Q값보다 내리도록 구성되어 있다.
덧붙여, 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스는, 댐핑부(80)의 존재에 의해 높게 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 로우패스 필터 회로(74)의 공진 주파수(f0)는, 댐핑부(80)가 없는 경우와 비교하여, 낮게 되어 있다. 이에 따라, 도 7에 나타내는 바와 같이, 공진 주파수(f0)보다도 높은 주파수 대역에서의 게인(G)은 댐핑부(80)가 없는 경우와 비교하여, 작게 되어 있다. 따라서, 공진 주파수(f0)보다도 높은 주파수 대역의 노멀 모드 노이즈를 보다 적합하게 저감시킬 수 있다.
이상 전술한 본 실시 형태에 의하면 이하의 효과를 발휘한다.
(1) 차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 냉매(유체)가 흡입되는 흡입구(11a)를 갖는 하우징(11)과, 하우징(11) 내에 수용된 압축부(12) 및 전동 모터(13)와, 전동 모터(13)를 구동시키는 인버터 장치(30)를 구비하고 있다.
인버터 장치(30)는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 파워 모듈(42)과, 파워 모듈(42)의 입력측에 형성되고, 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 노이즈 저감부(50)를 구비하고 있다. 노이즈 저감부(50)는, 코어(52)와 코어(52)의 제1 코어부(52a)에 권회된 제1 권선(53a)과 코어(52)의 제2 코어부(52b)에 권회된 제2 권선(53b)을 갖는 커먼 모드 초크 코일(51)을 구비하고 있다. 인버터 장치(30)는, 커먼 모드 초크 코일(51)에 의해 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈가 저감된 직류 전력이 파워 모듈(42)에 입력되도록 구성되어 있다. 상세하게는, 인버터 장치(30)는, 커먼 모드 초크 코일(51)과 파워 모듈(42)을 접속하는 모듈측 배선(EL12, EL22)을 구비하고 있다.
이러한 구성에 의하면, 인버터 장치(30)에 입력되기 전의 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈가 커먼 모드 초크 코일(51)에 의해 저감된다. 또한, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 노멀 모드 전류가 흐르는 경우에는 누설 자속을 발생시킨다. 이에 따라, 커먼 모드 초크 코일(51) 및 평활 콘덴서(73)로 구성된 로우패스 필터 회로(74)를 이용하여 노멀 모드 노이즈를 저감시킬 수 있다. 따라서, 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 전용의 코일을 형성하는 일 없이, 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈의 쌍방이 저감된 직류 전력을 파워 모듈(42)에 입력시킬 수 있기 때문에, 인버터 장치(30)의 대형화를 억제할 수 있고, 그것을 통해 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 대형화를 억제할 수 있다.
(2) 인버터 장치(30)는, 커먼 모드 초크 코일(51)과 협동하여 로우패스 필터 회로(74)를 구성하는 평활 콘덴서(73)와, 커먼 모드 초크 코일(51)로부터 발생하는 누설 자속이 흐르는 자로를 구성함으로써 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스를 높게 하는 댐핑부(80)를 구비하고 있다. 댐핑부(80)는, 상기 누설 자속에 의해 와류를 발생시킴으로써 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내린다. 이러한 구성에 의하면, 로우패스 필터 회로(74)에 의해 노멀 모드 노이즈를 적합하게 저감시킬 수 있다. 또한, 댐핑 저항 등을 형성하는 일 없이, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내릴 수 있기 때문에, 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 대형화를 억제하면서, 범용성의 향상을 도모할 수 있다.
상술하면, 이미 설명한 대로, 만일 로우패스 필터 회로(74)의 Q값이 높은 경우, 로우패스 필터 회로(74)의 공진 주파수(f0)에 가까운 노멀 모드 노이즈가 저감 되기 어려워진다. 이 때문에, Q값이 높은 로우패스 필터 회로(74)는, 공진 주파수(f0)에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈에 대해서는 유효하게 기능하지 않는 경우가 있다. 따라서, 인버터 장치(30)의 오동작이나 로우패스 필터 회로(74)의 수명 저하 등이 우려되어, Q값이 높은 로우패스 필터 회로(74)는, 공진 주파수(f0)에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈를 발생시키는 차종에는 적용할 수 없다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 댐핑부(80)에 의해 Q값이 낮게 되어 있기 때문에, 공진 주파수(f0)에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈가 노이즈 저감부(50)(상세하게는 로우패스 필터 회로(74))에 의해 저감되기 쉽다. 이에 따라, 노이즈 저감부(50)가 저감 가능한 노멀 모드 노이즈의 주파수 대역을 넓게 할 수 있고, 그것을 통하여 폭넓은 차종에 본 차량 탑재용 전동 압축기(10)를 적용할 수 있다.
여기에서, 예를 들면 Q값을 내리기 위해, 커먼 모드 초크 코일(51)에 대하여 직렬로 댐핑 저항을 형성하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 댐핑 저항은, 10A 이상이라는 비교적 높은 전류에 대응할 필요가 있기 때문에, 비교적 대형인 것으로 되기 쉬워, 전력 손실 및 발열량도 커지기 쉽다. 이 때문에, 방열성 등도 고려하여 댐핑 저항을 설치할 필요가 있어, 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 대형화가 우려된다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 댐핑부(80)에는 누설 자속에 의해 와전류가 발생하지만, 당해 와전류는 댐핑 저항에 흐르는 전류보다 낮기 때문에, 댐핑부(80)의 발열량은 작아지기 쉽다. 이상으로부터, 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 대형화의 억제와 양 노이즈의 저감의 양립을 도모하면서, 범용성의 향상을 도모할 수 있다.
특히, 누설 자속이 흐르는 자로를 댐핑부(80)가 구성함으로써 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스가 높게 되어 있기 때문에, 로우패스 필터 회로(74)의 공진 주파수(f0)를 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 댐핑부(80)가 없는 구성과 비교하여, 공진 주파수(f0)보다도 높은 주파수 대역의 게인(G)이 작아지기 쉽다. 따라서, 공진 주파수(f0)보다도 높은 주파수 대역의 노멀 모드 노이즈를 보다 저감시킬 수 있다.
(3) 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면, 상세하게는 코어 외주면(52g) 및 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 코어 외주면(52g) 상에 배치되어 있는 부분을 덮고 있다. 코어 외주면(52g)은, 양 권선(53a, 53b)의 권회축을 포함하는 평면에 대하여 교차하는 면이다. 이에 따라, 댐핑부(80)가 누설 자속에 대한 자기 저항으로서 기능한다. 댐핑부(80)가 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면의 적어도 일부를 덮음으로써, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값이 저하함과 함께 누설 인덕턴스가 높아진다. 따라서, 비교적 간단한 구성으로 (2)의 효과를 실현할 수 있다.
(4) 인버터 장치(30)는, 패턴 배선(41b)이 형성된 회로 기판(41), 파워 모듈(42) 및 노이즈 저감부(50)가 수용된 인버터 케이스(31)를 구비하고 있다. 댐핑부(80)는, 인버터 케이스(31)보다도 비투자율이 높은 재료로 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 누설 자속은, 인버터 케이스(31)보다도 댐핑부(80)에 유도되기 쉽다. 이에 따라, 누설 자속이 인버터 케이스(31)를 향하여 발산하는 것을 억제할 수 있어, 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스를 높게 할 수 있다.
(5) 댐핑부(80)는, 인버터 케이스(31)보다도 전기 저항율이 높은 재료로 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 댐핑부(80)의 저항값을 인버터 케이스(31)의 저항값보다도 높게 할 수 있기 때문에, 댐핑부(80)에 의한 댐핑 효과를 더욱 높일 수 있다. 이에 따라, 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 보다 내릴 수 있다.
(6) 댐핑부(80)는, 인버터 케이스(31)에 의해 덮인 개구부(80a)를 갖는 상자 형상이고, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 댐핑부(80) 및 인버터 케이스(31)에 의해 구획된 수용 공간(83) 내에 수용되어 있다. 이에 따라, 코어(52)에 있어서의 개구부(80a)에 대응하는 코어 상면(52f) 이외의 면(상세하게는 코어 외주면(52g) 및 코어 저면(52e))이 댐핑부(80)에 의해 덮이기 때문에, 보다 적합하게 누설 인덕턴스를 높게하면서 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내릴 수 있다.
(7) 인버터 케이스(31)는, 댐핑부(80)보다도 열 전도율이 높다. 그리고, 댐핑부(80)와 인버터 케이스(31)는 열 교환 가능하게 구성되어 있고, 상세하게는 양자는 접촉해 있다. 이러한 구성에 의하면, 와전류에 의해 발생한 댐핑부(80)의 열을 인버터 케이스(31)에 적합하게 전달할 수 있다.
(8) 파워 모듈(42)은, 복수의 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)를 갖고, 당해 복수의 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)가 PWM 제어됨으로써 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 것이다. 그리고, 로우패스 필터 회로(74)의 컷 오프 주파수(fc)는, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 PWM 제어에 이용되는 캐리어 신호의 주파수인 캐리어 주파수(f1)보다도 낮게 설정되어 있다. 이에 따라, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭에 기인한 리플 노이즈(파워 모듈(42)에서 발생하는 노멀 모드 노이즈)가 로우패스 필터 회로(74)에 의해 저감(감쇠)되기 때문에, 상기 리플 노이즈가 차량 탑재용 전동 압축기(10) 외로 유출되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 로우패스 필터 회로(74)는, PCU(103)의 동작시에는 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 유입되는 노멀 모드 노이즈 및 커먼 모드 노이즈를 저감시키는 것으로서 기능하고, 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 동작시에는 리플 노이즈의 유출을 저감시키는 것으로서 기능한다.
여기에서, 노이즈 저감부(50)가 저감 가능한 노멀 모드 노이즈의 주파수 대역을 넓게 하는 관점에 주목하면, 공진 현상의 발생을 회피하기 위해, 공진 주파수(f0)를, 상정되는 노멀 모드 노이즈의 주파수 대역보다도 높게 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 로우패스 필터 회로(74)의 컷 오프 주파수(fc)도 높아 지기 때문에, 상기와 같이 컷 오프 주파수(fc)를 캐리어 주파수(f1)보다도 낮게 하는 것이 곤란해진다. 그렇다고 하여, 컷 오프 주파수(fc)의 상승에 수반하여 캐리어 주파수(f1)를 높게 하는 것은, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭 손실이 커지는 점에서 바람직하지 않다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 상기와 같이 댐핑부(80)에 의해 공진 주파수(f0)에 가까운 주파수의 노멀 모드 노이즈를 저감시키는 것이 가능하게 되어 있기 때문에, 공진 주파수(f0)를, 상정되는 노멀 모드 노이즈의 주파수 대역에 맞추어 높게 할 필요가 없다. 따라서, 캐리어 주파수(f1)를 과도하게 높게 하는 일 없이 컷 오프 주파수(fc)를 캐리어 주파수(f1)보다도 낮게 할 수 있다. 따라서, 파워 모듈(42)의 전력 손실의 증대화 등을 억제하면서, 각 스위칭 소자(Qu1∼Qw2)의 스위칭에 기인한 리플 노이즈가 차량 탑재용 전동 압축기(10) 외로 유출되는 것을 억제할 수 있다.
특히, 본 실시 형태에서는, 댐핑부(80)에 의해 누설 인덕턴스가 높게 되어 있기 때문에, 공진 주파수(f0)가 낮게 되어 있다. 이에 따라, 비교적 용이하게 컷 오프 주파수(fc)를 캐리어 주파수(f1)보다도 낮게 할 수 있다. 환언하면, 댐핑부(80)는 컷 오프 주파수(fc)를 캐리어 주파수(f1)보다도 낮게 하기 위한 구성으로서도 기능한다.
(9) 코어(52)는, 제1 권선(53a)이 권회된 제1 코어부(52a)와, 제2 권선(53b)이 권회된 제2 코어부(52b)와, 양 권선(53a, 53b)이 권회되지 않고 표면(52c)이 노출된 노출부(52d)를 갖고 있다. 이에 따라, 양 배선(EL1, EL2)(상세하게는 양 권선(53a, 53b))에 노멀 모드 전류가 흐른 경우에는, 누설 자속이 발생하기 쉽게 되어 있다. 따라서, (1)의 효과를 얻을 수 있다.
(10) 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 전동 모터(13)는, 일반적으로, 구동시키기 위해서는 큰 교류 전력을 필요로 한다. 이 때문에, 전동 모터(13)를 구동시키는 인버터 장치(30)로서는, 비교적 큰 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 필요가 있다. 이러한 큰 직류 전력에 대하여 적용 가능한 노멀 모드 노이즈용의 코일이나 댐핑 저항은, 대형인 것으로 되기 쉽기 때문에, 노이즈 저감부(50)가 커지기 쉽다. 따라서 인버터 장치(30)가 커지기 쉽다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 전동 모터(13)를 구동시키는 것으로서, 전술한 노이즈 저감부(50)를 갖는 인버터 장치(30)를 채용함으로써, 인버터 장치(30)의 대형화의 억제와 양 노이즈의 저감의 양립을 도모하면서, 차량 탑재용 전동 압축기(10)를 운전시킬 수 있다.
(11) 인버터 장치(30)는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 일체화되어 있다. 상세하게는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 압축부(12) 및 전동 모터(13)가 수용되어 있는 하우징(11)을 구비하고, 인버터 장치(30)는, 하우징(11)에 있어서의 전동 모터(13)에 대하여 압축부(12)와는 반대측에 배치된 벽부(11c)에 부착되어 있다. 그리고, 회전축(21)의 축방향으로, 압축부(12), 전동 모터(13) 및 인버터 장치(30)가 배열되어 있다. 이에 따라, 차량 탑재용 전동 압축기(10)의 체격이 회전축(21)의 지름 방향으로 커지는 것을 억제할 수 있다.
이 경우, 인버터 장치(30)가 하우징(11)에 대하여 회전축(21)의 지름 방향 외측에 배치되는 소위 카멜백형의 차량 탑재용 전동 압축기와 비교하여, 인버터 장치(30)의 설치 스페이스가 제한되기 쉽다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 인버터 장치(30)의 소형화를 도모할 수 있기 때문에, 비교적 좁은 스페이스에 인버터 장치(30)를 설치할 수 있다. 이에 따라, 회전축(21)의 축방향으로, 압축부(12), 전동 모터(13) 및 인버터 장치(30)가 배열되어 있는 소위 인 라인형의 차량 탑재용 전동 압축기(10)에 있어서, 인버터 장치(30)를 비교적 용이하게 설치할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태는 이하와 같이 변경해도 좋다.
○ 도 8에 나타내는 바와 같이, 코어(52)의 전체에 양 권선(110, 111)이 권회되어 있어도 좋다. 이 경우, 권선(110, 111)은, 상대적으로 권회 밀도가 상이한 고밀도부(110a, 111a) 및 저밀도부(110b, 111b)를 갖고 있어도 좋다. 권회 밀도란, 권회축 방향의 단위 길이당의 권회 수(턴 수)이다. 이 경우라도, 커먼 모드 초크 코일(51)로부터 누설 자속이 발생하기 쉽다. 또한, 제1 권선(110) 또는 제2 권선(111)의 어느 한쪽이 고밀도부 및 저밀도부를 갖는 구성이라도 좋다. 이 경우, 노출부와 저밀도부의 쌍방이 병존한다. 요컨데, 제1 권선(110) 및 제2 권선(111)의 적어도 한쪽이 고밀도부 및 저밀도부를 가지면 좋다.
○ 댐핑부(80)의 형상은, 상기 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 댐핑부(80)는, 코어 상면(52f)과 베이스 부재(32)의 사이에 개재하는 것으로서 코어 상면(52f)을 덮는 상면 커버부를 구비하고 있는 상자 형상이라도 좋다. 또한, 댐핑부(80)는, 완전하게 닫힌 상자 형상일 필요는 없고, 예를 들면 제1 측부(82a)와 제2 측부(82b)의 사이에 간극(슬릿)이 형성되어 있거나, 관통공이 형성되어 있거나 해도 좋다. 또한, 댐핑부(80)의 적어도 일부가 메쉬 형상으로 되어 있어도 좋고, 댐핑부(80)의 적어도 일부에 오목부나 엠보스 또는 펀칭공 등이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 댐핑부(80)는, 댐핑 저부(81)가 생략된 틀 형상이라도 좋다.
또한, 댐핑 측부(82)는, 코어 외주면(52g)의 전체를 덮고 있었지만, 이에 한정되지 않고, 코어 외주면(52g)의 일부를 덮는 구성이라도 좋다. 예를 들면, 제1 측부(82a) 또는 제2 측부(82b)의 어느 한쪽을 생략해도 좋다. 또한, 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면 중, 코어 외주면(52g)에 있어서의 노출부(52d)를 구성하는 부분만을 덮고 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 코어 외주면(52g) 상에 배치되어 있는 부분을 덮지 않는 구성으로 해도 좋고, 그 반대라도 좋다. 또한, 댐핑부(80)는, 코어 외주면(52g)에 있어서의 노출부(52d)를 구성하는 부분의 일부 또는 전부를 덮는 구성이라도 좋고, 양 권선(53a, 53b)에 있어서의 코어 외주면(52g) 상에 배치되어 있는 부분의 일부 또는 전부를 덮는 구성이라도 좋다. 요컨데, 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 측면의 적어도 일부를 덮으면 좋다. 또한, 코어(52)의 내측에 댐핑부를 형성해도 좋다. 환언하면, 댐핑부(80)는, 커먼 모드 초크 코일(51)로부터 발생하는 누설 자속이 흐르는 자로를 구성하도록, 커먼 모드 초크 코일(51)의 적어도 일부와 대향해 있으면 좋다.
○ 댐핑 측부(82)에는 각 단자(61∼64)가 삽입 통과되는 관통공이 형성되어 있고, 각 단자(61∼64)는, 측방을 향하여 연장되어 있는 구성이라도 좋다. 이 경우라도, 댐핑 측부(82)는, 코어 외주면(52g)의 전체를 덮고 있다고 할 수 있다.
○ 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 댐핑부(130)는, 베이스 부재(32)로부터 기립하고, 또한, 코어 외주면(52g)을 둘러싸는 댐핑 측부(131)를 갖는 구성이라도 좋다. 즉, 댐핑부는, 인버터 케이스(31)와 별도체의 구성이라도 좋고, 인버터 케이스(31)와 일체라도 좋다.
○ 커먼 모드 초크 코일(51) 및 댐핑부(80)의 설치 위치는, 인버터 케이스(31) 내이면 임의이다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 커먼 모드 초크 코일(51) 및 댐핑부(80)는, 회로 기판(41)의 기판면(41a)과 베이스 부재(32)의 사이가 아니라, 회로 기판(41)의 측방에 회로 기판(41)으로부터 돌출되도록 배치되어도 좋다.
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 기판면(41a)과 베이스 부재(32)의 대향 방향(환언하면, 기판(41)의 두께 방향)과 코어(52)의 두께 방향이 교차(직교)한 상태로 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 댐핑부(80)는, 개구부(80a)가 커버 부재(33)에 덮이도록 배치되어 있으면 좋다.
○ 커먼 모드 초크 코일(51)은, 양 권선(53a, 53b)의 권회축 방향이 기판면(41a)과 베이스 부재(32)의 대향 방향과 일치하도록 기립한 상태에서, 기판면(41a)과 베이스 부재(32)의 사이에 있어도 좋다.
○ 승압 컨버터(104)를 생략해도 좋다. 이 경우, 노멀 모드 노이즈로서는, 예를 들면 주행용 인버터의 스위칭 소자의 스위칭 주파수에 기인하는 노이즈를 생각할 수 있다.
○ 커먼 모드 초크 코일(51)을 수용하는 절연성을 갖는 비자성체의 수용 케이스(예를 들면 수지 케이스)를 별도 형성해도 좋다. 이 경우, 댐핑부는, 강자성체의 도전성 재료로 구성되고 또한 커먼 모드 초크 코일(51)을 수용 케이스마다 덮어도 좋다.
○ 베이스 부재(32)를 생략해도 좋다. 이 경우, 양 권선(53a, 53b) 및 댐핑 측부(82)의 선단과, 하우징(11)의 벽부(11c)가 간극 또는 절연층을 통하여 근접 또는 접촉하고 있으면 좋다.
○ 예를 들면, 하우징(11)의 벽부(11c)로부터 기립한 환 형상의 리브가 형성되어 있는 구성에 있어서는, 인버터 케이스에 대신하여, 판 형상의 인버터 커버 부재가, 리브와 맞대어진 상태로 부착되어도 좋다. 이 경우, 하우징(11)의 벽부(11c)와 리브와 인버터 커버 부재에 의해, 회로 기판(41), 파워 모듈(42) 및 노이즈 저감부(50) 등의 각종 부품이 수용되는 수용실이 형성되면 좋다. 요컨대, 상기 수용실을 구획하는 구체적인 구성은 임의이다.
○ 코어(52)의 형상은 임의이다. 예를 들면, 코어로서, UU 코어, EE 코어 및 토로이달 코어 등을 이용해도 좋다. 또한, 코어는, 완전하게 닫힌 링 형상일 필요는 없고, 간극이 형성되어 있는 구성이라도 좋다. 코어 외주면(52g)은 만곡면이라도 좋다.
○ 상기 실시 형태의 차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 소위 인 라인형이었지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 인버터 장치(30)가 하우징(11)에 대하여 회전축(21)의 지름 방향 외측에 배치된 소위 카멜백형이라도 좋다. 요컨데, 인버터 장치(30)의 설치 위치는 임의이다.
○ 양 모듈측 배선(EL12, EL22)을 생략하고, 커먼 모드 초크 코일(51)의 양 출력 단자(62, 64)와 파워 모듈(42)의 양 모듈 입력 단자(42a, 42b)를 직접 접속해도 좋다. 또한, 평활 콘덴서(73) 등은, 양 출력 단자(62, 64)에 직접 접속되어도 좋다.
○ 차량 탑재용 전동 압축기(10)는, 차량 탑재용 공조 장치(100)에 이용되고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 차량에 연료 전지가 탑재되어 있는 경우에는, 차량 탑재용 전동 압축기(10)는 연료 전지에 공기를 공급하는 공기 공급 장치에 이용되어도 좋다. 즉, 압축되는 대상이 되는 유체는, 냉매에 한정되지 않고, 공기 등 임의이다.
○ 차량 탑재용 기기는, PCU(103)에 한정되지 않고, 주기적으로 ON/OFF하는 스위칭 소자를 가지고 있는 것이면 임의이다. 예를 들면, 차량 탑재용 기기는, 인버터 장치(30)와는 별도로 형성된 인버터 등이라도 좋다.
○ 노이즈 저감부(50)의 구체적인 회로 구성은, 상기 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 평활 콘덴서(73)를 생략해도 좋고, 평활 콘덴서(73)가 2개 형성된 구성이라도 좋다. 또한, 바이패스 콘덴서(71, 72)와 평활 콘덴서(73)의 위치를 치환해도 좋고, 바이패스 콘덴서(71, 72)를 커먼 모드 초크 코일(51)의 전단(커먼 모드 초크 코일(51)과 커넥터(43)의 사이)에 형성해도 좋다. 또한, 로우패스 필터 회로는, π형이나 T형 등 임의이다.
○ 상기 각 별도예끼리를 조합해도 좋고, 상기 각 별도예와 상기 실시 형태를 적절히 조합해도 좋다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 제2 실시 형태를, 제1 실시 형태 및 각 별도예와의 상이점을 중심으로 설명한다.
도 11, 도 12 및 도 13에는, 제2 실시 형태에서의 노이즈 저감부(댐핑부(200))를 나타낸다.
제1 실시 형태에서는, 도 2, 3에서 나타낸 바와 같이 댐핑부(80)는, 인버터 케이스(31)에 의해 덮인 개구부(80a)와 저부(단벽)를 갖는 상자 형상이고, 커먼 모드 초크 코일(51)을, 댐핑부(80) 및 인버터 케이스(31)에 의해 구획된 수용 공간(83) 내에 수용하여 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스를 높이면서 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내리도록 했다. 그러나, 회로 기판(41)에 커먼 모드 초크 코일(51)을 실장할 때에 커먼 모드 초크 코일(51)의 6면을 금속으로 덮는 것이 곤란한 경우가 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 커먼 모드 초크 코일(51)에 도금을 실시함으로써, 커먼 모드 초크 코일(51)을 실드용 도전성 금속막(210)으로 피복하고 있고, 댐핑부(200)는, 커먼 모드 초크 코일(51)의 적어도 일부를 피복하는 실드용 도전성 금속막(210)으로 이루어진다. 커먼 모드 초크 코일(51)에 도금을 실시할 때에, 실드용 도전성 금속막(210)을 커먼 모드 초크 코일(51)에 밀착시키도록 코팅용의 절연막(211)을 실드용 도전성 금속막(210)과 커먼 모드 초크 코일(51)의 사이에 개재시켜 절연도 확보하고 있다. 이에 따라, 커먼 모드 초크 코일(51)에 대하여 6면을 금속으로 덮는 경우와 동등의 효과가 얻어진다.
이하, 상세하게 설명한다.
커먼 모드 초크 코일(51)은, 적어도 일부의 표면이 실드용 도전성 금속막(210)으로 피복되어 있다. 실드용 도전성 금속막(210)은 철의 도금막으로 이루어지고, 실드용 도전성 금속막(210)은 자성체(예를 들면 강자성체)의 도전성 재료로 구성되어 있다. 실드용 도전성 금속막(210)과 커먼 모드 초크 코일(51)의 사이에는 절연막(211)이 개재되어 있다. 즉, 코어(52)에 직접, 도금하는 것은 곤란하지만, 코어(52)의 표면에 코팅재로서의 수지 등의 절연막(211)을 형성하고, 그 표면에 도금을 실시하여 실드용 도전성 금속막(210)을 형성하고 있다. 또한, 실드용 도전성 금속막(210)의 표면이 절연막(212)으로 피복되어 있다. 상세하게는, 권선(53a, 53b)은, 절연막으로 피복된 도선이지만, 추가로 절연막(211, 212)에 의해 피복됨으로써, 보다 절연성이 우수한 것이 된다. 즉, 권선(53a, 53b)은, 다중 절연 구조를 가짐으로써 품질 향상이 도모된다. 이와 같이, 코어(52)에 권선(53a, 53b)을 권회하고, 권선(53a, 53b)이 권회된 코어(52)에 대하여 절연막(211)을 통하여 실드용 도전성 금속막(210)을 형성하고, 실드용 도전성 금속막(210)을 절연막(212)으로 피복함으로써, 커먼 모드 초크 코일(51)은, 절연막(211)과 실드용 도전성 금속막(210)과 절연막(212)의 3층막으로 피복되어 있다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서의 댐핑부(80)는 도 2 및 도 3으로 나타나는 바와 같이 댐핑 저부(81)에 각 단자(61∼64)가 삽입 통과 가능한 관통공(81a)을 갖고 있고, 관통공(81a)에 단자(61∼64)를 통과시키는 구성으로 되어 있기 때문에, 절연성을 확보하는 궁리가 필요하다. 이에 대하여 제2 실시 형태에 있어서는 단자 삽입 통과용의 관통공을 불필요하게 할 수 있다.
또한, 커먼 모드 초크 코일(51)의 전부를 실드용 도전성 금속막(210)으로 피복해도 일부를 실드용 도전성 금속막(210)으로 피복해도 좋다. 또한, 실드용 도전성 금속막(210)은 도금막에 한정하는 것은 아니고, 예를 들면 도포 등에 의한 금속막이라도 좋다. 또한, 절연막(211)과 절연막(212) 중의 한쪽은, 생략되어도 좋다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 제3 실시 형태를, 제1 실시 형태 및 각 별도예와의 상위점을 중심으로 설명한다.
도 14 및 도 15에는, 제3 실시 형태에서의 노이즈 저감부(댐핑부(300))를 나타낸다.
제1 실시 형태에서는, 도 2, 3에서 나타낸 바와 같이, 개구부(80a)와 저부(단벽)를 갖는 상자 형상의 댐핑부(80) 및 인버터 케이스(31)에 의해 구획된 수용 공간(83) 내에 커먼 모드 초크 코일(51)을 수용하여 커먼 모드 초크 코일(51)의 누설 인덕턴스를 높이면서 로우패스 필터 회로(74)의 Q값을 내리도록 했다. 그러나, 회로 기판(41)에 커먼 모드 초크 코일(51)을 실장할 때에 커먼 모드 초크 코일(51)의 6면을 금속으로 덮는 것이 곤란한 경우가 있다.
제3 실시 형태에 있어서는, 커먼 모드 초크 코일(51)에 대해서, 6면 중 1면을 회로 기판(41)의 도전성 금속막(철박)(320)을 사용하여 덮고, 다른 5면을 개구부(311)를 갖는 실드용 도전성 금속 케이스(310)로 덮고 있다. 즉, 인버터 장치(30)는, 패턴 배선이 형성되어 있는 회로 기판(41)을 구비하고 있다. 댐핑부(300)는, 실드용 도전성 금속 케이스(310)와 실드용 도전성 금속막(320)을 포함한다. 실드용 도전성 금속 케이스(310)는 개구부(311)로부터 커먼 모드 초크 코일(51)을 수용하고, 그 상태로 회로 기판(41)에 고정된다. 실드용 도전성 금속막(320)은, 회로 기판(41)에 있어서 실드용 도전성 금속 케이스(310)의 개구부(311)의 내측의 영역에 형성된다. 이에 따라, 커먼 모드 초크 코일(51)에 대하여 6면을 금속으로 덮는 경우와 동등의 효과가 얻어진다.
이하, 상세하게 설명한다.
실드용 도전성 금속 케이스(310)는 대략 직방체의 상자 형상을 이루고 있다. 실드용 도전성 금속 케이스(310)는 철로 이루어지고, 실드용 도전성 금속 케이스(310)는 자성체(예를 들면 강자성체)의 도전성 재료로 구성되어 있다. 실드용 도전성 금속 케이스(310)는, 개구부(311)로부터 커먼 모드 초크 코일(51)을 수용하고, 개구부(311)를 회로 기판(41)으로 덮도록 하여 회로 기판(41)에 고정된다. 개구부(311)의 주연에는 회로 기판(41)을 향하여 직선적으로 연장되는 부착용 다리부(312)가 복수 개소에 걸쳐 형성되어 있다.
회로 기판(41)에 있어서 개구부(311)와 대응하는 영역에는 실드용 도전성 금속막(320)이 형성되어 있다. 실드용 도전성 금속막(320)은, 표면이, 절연막(321)으로 피복되어 있다. 절연막(321)은 레지스트막이다. 실드용 도전성 금속막(320)은 철박으로 이루어지고, 실드용 도전성 금속막(320)은 자성체(예를 들면 강자성체)의 도전성 재료로 구성되어 있다. 회로 기판(41)에는, 실드용 도전성 금속 케이스(310)의 각 부착용 다리부(312)에 대응하는 위치에 관통공(330)이 형성되어 있다. 실드용 도전성 금속 케이스(310)의 각 부착용 다리부(312)가 회로 기판(41)의 관통공(330)에 삽입됨으로써 실드용 도전성 금속 케이스(310)가 회로 기판(41)에 부착된다. 부착용 다리부(312)는 선단부의 빠짐 방지부(클로부)(312a)에 의해 부착용 다리부(312)가 관통공(330)을 관통하는 상태로 빠짐 방지되어 있다.
또한, 회로 기판(41)에는 커먼 모드 초크 코일(51)의 단자(61∼64)에 대응하는 위치에 관통공(340)이 형성되어 있다. 커먼 모드 초크 코일(51)의 단자(61∼64)가 회로 기판(41)의 관통공(340)에 삽입되어 있다. 단자(61∼64)에 있어서의 회로 기판(41)으로부터 돌출된 선단부가, 패턴 배선(41b)과, 땜납되어 있다.
제1 실시 형태에 있어서의 댐핑부(80)는 도 2 및 도 3에서 나타나는 바와 같이 댐핑 저부(81)에 각 단자(61∼64)가 삽입 통과 가능한 관통공(81a)을 갖고 있었다. 이에 대하여, 제3 실시 형태에 있어서는 실드용 도전성 금속 케이스(310)의 개구부(311)에 단자(61∼64)가 통과함으로써 실드용 도전성 금속 케이스(310)에는 단자 삽입 통과용의 관통공을 불필요하게 할 수 있다.
또한, 실드용 도전성 금속막(320)은 철박에 한정되는 일 없이, 예를 들면 철도금막을 이용하여 구성해도 좋다. 나아가서는, 실드용 도전성 금속막(320)과 회로 기판(41)의 사이에 절연막이 개재해도 좋다.
10 : 차량용 전동 압축기
11 : 하우징
12 : 압축부
13 : 전동 모터
30 : 인버터 장치
31 : 인버터 케이스
41 : 회로 기판
41b : 패턴 배선
42 : 파워 모듈(인버터 회로)
50 : 노이즈 저감부
51 : 커먼 모드 초크 코일
52 : 코어
52a : 제1 코어부
52b : 제2 코어부
52c : 코어의 표면
52d : 노출부
52g : 코어 외주면
53a, 110 : 제1 권선
53b, 111 : 제2 권선
71, 72 : 바이패스 콘덴서
73 : 평활 콘덴서
74 : 로우패스 필터 회로
80, 130 : 댐핑부
80a : 개구부
83 : 수용 공간
100 : 차량용 공조 장치
103 : PCU
110a, 111a : 고밀도부
110b, 111b : 저밀도부
200 : 댐핑부
210 : 실드용 도전성 금속막
300 : 댐핑부
310 : 실드용 도전성 금속 케이스
320 : 실드용 도전성 금속막
f0 : 로우패스 필터 회로의 공진 주파수
f1 : 캐리어 주파수
fc : 컷 오프 주파수
Qu1∼Qw2 : 파워 모듈의 스위칭 소자

Claims (9)

  1. 유체가 흡입되는 흡입구를 갖는 하우징과,
    상기 하우징 내에 수용되어, 상기 유체를 압축하도록 구성된 압축부와,
    상기 하우징 내에 수용되어, 상기 압축부를 구동시키도록 구성된 전동 모터와,
    상기 전동 모터를 구동시키도록 구성된 인버터 장치를 구비하고,
    상기 인버터 장치는,
    직류 전력을 교류 전력으로 변환하도록 구성된 인버터 회로와,
    상기 인버터 회로의 입력측에 형성되고, 상기 인버터 회로에 입력되기 전의 상기 직류 전력에 포함되는 커먼 모드 노이즈 및 노멀 모드 노이즈를 저감시키도록 구성된 노이즈 저감부를 구비하고,
    상기 노이즈 저감부는,
    제1 코어부 및 제2 코어부를 갖는 코어와, 상기 제1 코어부에 권회된 제1 권선과, 상기 제2 코어부에 권회된 제2 권선을 갖는 커먼 모드 초크 코일과,
    상기 커먼 모드 초크 코일과 협동하여 로우패스 필터 회로를 구성하는 평활 콘덴서를 구비하고,
    상기 인버터 장치는 추가로, 상기 커먼 모드 초크 코일로부터 발생하는 누설 자속에 의해 와전류를 발생시킴으로써, 상기 로우패스 필터 회로의 Q값을 내리도록 구성된 댐핑부를 구비하고, 당해 댐핑부는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 누설 인덕턴스를 높게 하기 위해, 상기 누설 자속이 흐르는 자로를 구성하는 차량 탑재용 전동 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 측면의 적어도 일부를 덮고 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인버터 장치는,
    패턴 배선이 형성되어 있는 회로 기판과,
    상기 인버터 회로, 상기 회로 기판 및 상기 노이즈 저감부를 수용하는 인버터 케이스를 구비하고,
    상기 댐핑부는, 상기 인버터 케이스보다도 비(比)투자율이 높은 재료로 구성되어 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 댐핑부는, 상기 인버터 케이스보다도 전기 저항율이 높은 재료로 구성되어 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 댐핑부는, 상기 인버터 케이스에 의해 덮인 개구부를 갖는 상자 형상이고,
    상기 커먼 모드 초크 코일은, 상기 댐핑부 및 상기 인버터 케이스에 의해 구획된 수용 공간에 수용되어 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부는, 상기 커먼 모드 초크 코일의 적어도 일부를 피복하는 실드용 도전성 금속막으로 이루어지는 차량 탑재용 전동 압축기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인버터 장치는, 패턴 배선이 형성되어 있는 회로 기판을 구비하고,
    상기 댐핑부는,
    개구부를 갖는 실드용 도전성 금속 케이스로서, 상기 커먼 모드 초크 코일이 상기 개구부를 통하여 상기 실드용 도전성 금속 케이스에 수용되고, 상기 실드용 도전성 금속 케이스는 상기 개구부를 상기 회로 기판으로 막도록 하여 당해 회로 기판에 고정되는, 실드용 도전성 금속 케이스와,
    상기 회로 기판에 있어서 상기 개구부의 내측의 영역에 형성된 실드용 도전성 금속막을 포함하는 차량 탑재용 전동 압축기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑부는, 강자성체의 도전성 재료로 형성되어 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로우패스 필터 회로는, 상기 로우패스 필터 회로의 공진 주파수와 동일 주파수의 노멀 모드 노이즈에 대한 상기 로우패스 필터 회로의 게인이 차량의 사양에 기초하여 설정되는 허용 게인이 될 때에, 특정 Q값을 갖고,
    상기 댐핑부는, 상기 로우패스 필터 회로의 Q값을 상기 특정 Q값보다도 내리도록 구성되어 있는 차량 탑재용 전동 압축기.
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