WO2010052924A1 - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

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齋藤淳
渋谷誠
大里一三
栗原正
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Definitions

  • the present invention relates to an inverter-integrated electric compressor in which a motor drive circuit including an inverter is assembled in a compressor, and in particular, improvement in workability when an electronic component that is vulnerable to thermal stress such as IPM is assembled in a motor drive circuit.
  • the present invention relates to an inverter-integrated electric compressor.
  • a terminal such as a bus bar can be used for electrical connection.
  • a method for connecting the terminals a method using bolt or screw connection or a method using welding is conceivable.
  • welding must be performed. There is a case.
  • the inverter-integrated electric compressor has a larger current flow than a general compressor, if the contact resistance of the joint is relatively high during compressor operation, the heat generated from the joint is transferred to various devices. May cause adverse effects.
  • a compressor when used in a vehicle air conditioner and is mounted on a vehicle engine, it is necessary to ensure a bonding strength and a bonding reliability that can withstand a severe high temperature environment such as vibration and an engine room. Is required.
  • an object of the present invention is to provide an inverter-integrated electric compressor that is excellent in the bonding strength and bonding reliability of an electrical connection portion, paying attention to the above problems.
  • an inverter-integrated electric compressor includes a motor and an inverter-integrated electric motor in which a motor drive circuit including the inverter is provided in a housing space surrounded by the compressor housing.
  • a bus bar joint portion electrically connected by joining the bus bars is provided in the motor drive circuit, and at least one tip of the bus bar in the bus bar joint portion has a plurality of joining pieces. It consists of what is divided
  • the bus bar in the bus bar joint portion where the bus bars are electrically connected is divided into a plurality of joining small pieces, thereby providing a plurality of locations.
  • the bus bars can be joined to each other, so that joining strength and joining reliability are ensured.
  • the contact area can be increased, the contact resistance at the joint can be reduced.
  • the method of dispersing the welding locations in a plurality of locations as in the present invention is more concentrated than concentrating the total welding area of those welding locations in one location.
  • the energy applied during welding (voltage ⁇ current ⁇ welding time, etc.) can be kept small, and thermal stress on the electronic component can be reduced. Furthermore, since the welding locations are dispersed and each welding area is subdivided, it is possible to reduce the size of the welding machine and the clamping jig used during welding, so that the productivity of the compressor can be improved.
  • a plurality of joining pieces can be provided at both ends of the bus bar.
  • the bus bars can be joined to each other by TIG welding.
  • a plurality of small pieces for joining are provided at the front ends of both bus bars. Then, it becomes easy to accurately fly the arc at the time of TIG welding to each joining piece, and the connection reliability of the welding location is ensured.
  • the present invention can be applied when at least one of the bus bars is connected to the motor drive circuit board. Therefore, it is possible to effectively reduce the thermal load.
  • the IPM that is vulnerable to thermal stress.
  • the application of the present invention can effectively reduce the thermal load.
  • it is preferable that at least one of the bus bars is erected from a substrate of the motor drive circuit. As described above, since the bus bar is erected from the substrate, relative positioning with respect to the bus bar provided on the case member or the like in which the motor drive circuit is accommodated is facilitated.
  • the inverter-integrated electric compressor according to the present invention can be applied to practically any type of compressor, but in particular, it is often mounted in a narrow space, and an electronic component or the like is susceptible to thermal stress. It can be suitably used as an apparatus compressor.
  • the joint when the compressor is mounted on a vehicle engine, the joint can have joint strength and joint reliability that can withstand vibrations transmitted from the engine and the severe high temperature environment of the engine room. It is.
  • At least one tip portion is divided into a plurality of joining small pieces at the joining portion between the bus bars, thereby improving the joining strength and joining reliability. be able to. Moreover, since the contact area of a junction part can be earned, the heat_generation
  • FIG. 1 It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the basic composition of the inverter integrated electric compressor which concerns on one embodiment of this invention. It is the block diagram which showed the air-conditioning control mechanism containing the compressor of FIG. It is a perspective view which shows the connection state of the case member which accommodates the motor drive circuit 21 of FIG. 1, and IPM25 grade
  • FIG. 1 shows an example of a scroll-type electric compressor for a vehicle air conditioner as a basic configuration of an inverter-integrated electric compressor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 2 denotes a compression mechanism composed of a fixed scroll 3 and a movable scroll 4.
  • the movable scroll 4 is turned with respect to the fixed scroll 3 in a state in which the rotation is prevented via the ball coupling 5.
  • a motor 7 is incorporated in the compressor housing (center housing) 6, and the main shaft 8 (rotary shaft) is rotationally driven by the built-in motor 7.
  • the rotational motion of the main shaft 8 is converted into the turning motion of the movable scroll 4 through the eccentric pin 9 disposed on one end side of the main shaft 8 and the eccentric bush 10 rotatably engaged thereto. ing.
  • a suction port 11 for sucking refrigerant as a fluid to be compressed is provided in the compressor housing (front housing) 12, and the sucked refrigerant is guided to the compression mechanism 2 through the motor 7 arrangement portion.
  • the refrigerant compressed by the compression mechanism 2 is sent to the external circuit through the discharge port 13, the discharge chamber 14, and the discharge port 16 provided in the compressor housing (rear housing) 15.
  • the driving circuit 21 for the motor 7 is provided in the compressor housing 12 (front housing), and more specifically, on the outer surface side of the partition wall 22 with the refrigerant suction path side formed in the compressor housing 12.
  • a motor drive circuit 21 is provided.
  • the motor drive circuit 21 supplies power to the motor 7 via a sealed terminal 23 (an output terminal of the motor drive circuit 21) attached through the partition wall 22 and a lead wire 24.
  • the path side and the motor drive circuit 21 installation side are sealed.
  • the motor drive circuit 21 includes an IPM (Intelligent Power Module) 25 having an inverter function and a control circuit 26, and electrical components such as a capacitor 27 are provided separately or integrally therewith.
  • the motor drive circuit 21 is connected to an external power source (not shown) via a connector 28 as an input terminal.
  • the opening side to the outside of the compressor housing 12 on which the electric parts including the motor drive circuit 21 are mounted is covered in a state of being sealed with a lid member 29, and these electric parts are protected by the lid member 29. .
  • the above configuration is shown as an electric circuit, for example, as shown in FIG.
  • the electric compressor 1 is provided with a motor drive circuit 21, and an output from the motor drive circuit 21 is fed to each motor winding 41 of the built-in motor 7 via a sealing terminal 23 and a lead wire 24.
  • the motor drive circuit 21 includes a motor drive high voltage circuit 30 and a control low circuit provided with a motor control circuit 44 for controlling each power element 43 (switching element) of the inverter 42 in the motor drive high voltage circuit 30.
  • a voltage circuit 45 is included, and the control low voltage circuit 45 is configured in the control circuit 26.
  • Electric power from an external power source 46 (for example, a battery) is supplied to the motor driving high voltage circuit 30 through the high voltage connector 47 and supplied to the inverter 42 via the noise filter 37 and the smoothing capacitor 27. Then, the direct current from the power source 46 is converted into a pseudo three-phase alternating current and then supplied to the motor 7.
  • low voltage power is supplied to the motor control circuit 44 via a control signal connector 49 from an air conditioning control device 48 of the vehicle.
  • the control signal connector 49 and the high voltage connector 47 are illustrated at positions apart from each other, but actually they are provided in the same connector 28 shown in FIG. 1.
  • a shield plate 31 is fixed to the control circuit 26, and the shield plate 31 is interposed between the motor driving high voltage circuit 30 and the control circuit 26 having the control low voltage circuit 45 as shown in FIG.
  • the motor driving high voltage circuit 30 is covered as much as possible to suppress the influence of noise from the motor driving high voltage circuit 30 to the control low voltage circuit 45 side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which electronic parts such as the IPM 25 are connected to the case member 58 that houses the motor drive circuit 21 of the compressor of FIG.
  • the bus bar 60 as an electrical connection terminal provided on the end surface of the case member 58 is electrically connected to the bus bar 70 provided in the IPM 25 by TIG welding.
  • a part attachment hole 59 is formed by partly drilling the case member 58 along the bus bar 80.
  • a coil component (not shown) for noise removal of the motor drive circuit 21 is inserted into the component mounting hole 59, and is electrically connected to the bus bar 90 provided in the coil component by TIG welding.
  • the bus bars 80 and 90 are welded at joining small pieces 81 and 91 each having a tip portion divided into three parts.
  • Other examples of various electronic components inserted into the component mounting holes 59 include the capacitor 27 and the substrate of the motor drive circuit 21.
  • FIG. 4 is a partially enlarged perspective view in which the joint portion of the bus bars 60 and 70 in FIG. 3 is enlarged.
  • the bus bars 60 and 70 are welded at joining small pieces 61 and 71 in which the front ends of the bus bar 60 and the bus bar 70 are respectively divided into two. In this way, the front end of the bus bar is divided into a plurality of small pieces for joining, so that the arc can be surely blown to the welding location during TIG welding, and high joining strength and joining reliability, and Low contact resistance is realized.
  • the inverter-integrated electric compressor according to the present invention can be applied to virtually any type of compressor, but is particularly suitable for use as a compressor for a vehicle air conditioner that is mounted in a narrow space and is susceptible to thermal stress. be able to.

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Abstract

【課題】電気的接続部の接合強度や接合信頼性に優れたインバータ一体型電動圧縮機を提供する。 【解決手段】モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機ハウジングで囲まれたインバータ一体型電動圧縮機において、モータ駆動回路内に、バスバー同士を接合することにより電気的に接続されたバスバー接合部が設けられ、該バスバー接合部におけるバスバーの少なくとも一方の先端部が、複数の接合用小片部に分割されていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。

Description

インバータ一体型電動圧縮機
　本発明は、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機に関し、とくに、ＩＰＭのような熱ストレスに弱い電子部品がモータ駆動回路に組み付けられる際の作業性の向上を図ったインバータ一体型電動圧縮機に関する。
　インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機の構造として、モータ駆動回路が絶縁用樹脂コーティング材によって被覆されるようにし、さらに、モータ駆動回路とリード線と接続端子とが金属壁で囲まれた閉鎖空間内に配設された構造が知られている（例えば、特許文献１）。この圧縮機のモータ駆動回路内には、インバータ機能を有するＩＰＭ（Intelligent Power Module）のように熱に弱い電子部品が用いられている。
　また、電気回路を構成する部材同士が接合された接合構造体で、接合部が複数の接合箇所を有するものが知られている（例えば、特許文献２）。このような接合構造体においては、接合部に複数の接合箇所が設けられることによって、接合部の接合強度の確保が図られている。
特開２００８－２０２５６４号公報 特開２００４－１８５９５３号公報
　特許文献１に記載されるようなインバータ一体型電動圧縮機においては、電気的接続箇所にバスバー等の端子を用いることができる。このような場合、端子同士を接続する方法として、ボルトやビス接続による方法や、溶接による方法が考えられるが、部品が実装されるスペースに制約がある場合には、溶接によらざるを得ない場合がある。
　しかし、インバータ一体型電動圧縮機は一般的な圧縮機に比べて通電される電流が大きいので、圧縮機運転時に、接合部の接触抵抗が比較的高いと、接合部からの発熱が各種機器に悪影響を与えるおそれがある。また、圧縮機が車両空調装置に用いられ、車両用エンジンに取り付けられるような場合には、接合部に、振動や、エンジンルームという厳しい高温環境に耐え得る接合強度や接合信頼性を確保することが必要となる。
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、電気的接続部の接合強度や接合信頼性に優れたインバータ一体型電動圧縮機を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に設けられたインバータ一体型電動圧縮機において、前記モータ駆動回路内に、バスバー同士を接合することにより電気的に接続されたバスバー接合部が設けられ、該バスバー接合部におけるバスバーの少なくとも一方の先端部が、複数の接合用小片部に分割されていることを特徴とするものからなる。
　本発明のインバータ一体型電動圧縮機においては、バスバー同士が電気的に接続されたバスバー接合部におけるバスバーの少なくとも一方の先端部が、複数の接合用小片部に分割されていることにより、複数個所においてバスバー同士を接合することが可能になるので、接合強度と接合信頼性が確保される。また、接触面積を大きく取ることができるので、接合部における接触抵抗の低減が図られる。さらに、溶接等のように加熱を要する接合方法を採用した場合には、本発明のように溶接箇所を複数箇所に分散させる方が、それら溶接箇所の総溶接面積を１箇所に集中させるよりも、溶接時に印加するエネルギー（電圧×電流×溶接時間など）を小さく抑えることができ、電子部品への熱ストレスを低減することが可能になる。さらに、溶接箇所が分散されて、各溶接面積が細分化することにより、溶接機や溶接時に用いられるクランプ用治具の小型化も可能となるので、圧縮機の生産性の向上も図られる。
　また、本発明において、前記バスバーの双方の先端部に、複数の接合用小片部を設けることもできる。このように、双方のバスバーの先端部に同様の接合用小片部を設けることにより、バスバー同士の相対的な位置決めが容易となる。また、本発明のインバータ一体型電動圧縮機において、バスバー同士の接合をＴＩＧ溶接により行うことができるが、このような場合に、双方のバスバーの先端部に複数の接合用小片部が設けられていれば、ＴＩＧ溶接の際のアークを各接合用小片部に正確に飛ばすことが容易となり、溶接箇所の接続信頼性が確保される。
　また、上記モータ駆動回路の基板には、熱ストレスに弱い電子部品が数多く接続されていることが多いので、バスバーの少なくとも一方がモータ駆動回路の基板に接続されている場合に、本発明の適用によって、熱負荷を軽減することを効果的に達成できる。また、熱ストレスに弱いＩＰＭについても同様であり、バスバーの少なくとも一方がＩＰＭ上に設けられている場合にも、本発明の適用によって、熱負荷を軽減することを効果的に達成できる。さらに、前記バスバーの少なくとも一方は、前記モータ駆動回路の基板から立設されていることが好ましい。このように、バスバーが基板から立設されていることにより、モータ駆動回路が収容されるケース部材等に設けられたバスバーとの相対的な位置決めが容易となる。
　本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、実質的にあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であるが、とくに、狭いスペースに搭載されることが多く、電子部品等が熱ストレスを受けやすい車両空調装置用圧縮機として好適に用いることができる。さらに、圧縮機が車両用エンジンに取り付けられている場合には、エンジンから伝達される振動や、エンジンルームという厳しい高温環境に耐え得る接合強度や接合信頼性を、接合部に持たせることが可能である。
　本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機によれば、バスバー同士の接合部において、少なくとも一方の先端部が、複数の接合用小片部に分割されているので、接合強度や接合信頼性を向上させることができる。また、接合部の接触面積を稼ぐことができるので、接触抵抗が低減されることにより、圧縮機運転時に接合部に大電流が流れた場合の発熱が抑制される。さらに、バスバーの双方の先端部が複数の接合用小片部に分割されていることにより、バスバー同士の相対的な位置決めが容易となり、圧縮機の生産性の向上が図られる。
本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機の基本構成を示す概略縦断面図である。 図１の圧縮機を含む空調制御機構を電気回路的に示した構成図である。 図１のモータ駆動回路２１を収容するケース部材と図１のＩＰＭ２５等との接続状態を示す斜視図である。 図３のバスバー６０、７０の接合部を拡大した部分拡大斜視図である。
　以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機１の基本構成として、車両空調装置用のスクロール型電動圧縮機の例を示している。図１において、２は、固定スクロール３と可動スクロール４からなる圧縮機構を示している。可動スクロール４は、ボールカップリング５を介して自転が阻止された状態で、固定スクロール３に対して旋回されるようになっている。圧縮機ハウジング（センターハウジング）６内には、モータ７が組み込まれており、この内蔵モータ７によって主軸８（回転軸）が回転駆動される。主軸８の一端側に配設された偏心ピン９、それに対して回転自在に係合された偏心ブッシュ１０を介して、主軸８の回転運動が可動スクロール４の旋回運動に変換されるようになっている。本実施態様では、被圧縮流体としての冷媒を吸入する吸入ポート１１が圧縮機ハウジング（フロントハウジング）１２に設けられており、吸入された冷媒は、モータ７配置部を通して圧縮機構２へと導かれ、圧縮機構２で圧縮された冷媒は、吐出孔１３、吐出室１４、圧縮機ハウジング（リアハウジング）１５に設けられた吐出ポート１６を通して外部回路に送られる。
　上記モータ７の駆動用回路２１は、圧縮機ハウジング１２（フロントハウジング）内に設けられており、より詳しくは、圧縮機ハウジング１２に形成された冷媒吸入経路側との仕切壁２２の外面側にモータ駆動回路２１が設けられている。モータ駆動回路２１は、仕切壁２２を貫通させて取り付けられた密封端子２３（モータ駆動回路２１の出力端子）、リード線２４を介してモータ７に給電し、密封端子２３設置部では、冷媒吸入経路側とモータ駆動回路２１設置側とがシールされている。モータ駆動回路２１を仕切壁２２の外面側に設けることによって、仕切壁２２を介して、モータ駆動回路２１を含む電気部品の少なくとも一部が、吸入冷媒と熱交換可能となっており、吸入冷媒によって冷却可能となっている。
　モータ駆動回路２１は、インバータ機能を有するＩＰＭ（Intelligent Power Module）２５と制御回路２６とを含んでおり、それとは別体にあるいは一体にコンデンサ２７等の電気部品が設けられている。このモータ駆動回路２１は、入力端子としてのコネクタ２８を介して外部電源（図示略）と接続される。これらモータ駆動回路２１を含む電気部品を実装した圧縮機ハウジング１２の外部への開口側は、蓋部材２９でシールされた状態で覆われており、これら電気部品が蓋部材２９により保護されている。
　上記のような構成を電気回路的に示すと、例えば図２のようになる。図２において、電動圧縮機１にはモータ駆動回路２１が設けられており、モータ駆動回路２１からの出力が密封端子２３、リード線２４を介して内蔵モータ７の各モータ巻線４１に給電されることによりモータ７が回転駆動され、圧縮機構２による圧縮が行われる。モータ駆動回路２１は、モータ駆動用高電圧回路３０と、モータ駆動用高電圧回路３０内のインバータ４２の各パワー素子４３（スイッチング素子）を制御するためのモータ制御回路４４を備えた制御用低電圧回路４５を有しており、この制御用低電圧回路４５が制御回路２６内に構成されている。外部電源４６（例えば、バッテリー）からの電力が、高電圧用コネクタ４７を通してモータ駆動用高電圧回路３０へ給電され、ノイズフィルタ３７、平滑用のコンデンサ２７を介してインバータ４２に供給され、インバータ４２で電源４６からの直流が疑似三相交流に変換された後、モータ７へと供給される。モータ制御回路４４へは、例えば、車両の空調制御装置４８から、低電圧の電力が制御信号用コネクタ４９を介して供給される。図２では、この制御信号用コネクタ４９と、高電圧用コネクタ４７とは、離れた位置に図示してあるが、実際には、図１に示した同一のコネクタ２８内に装備されている。制御回路２６に、シールドプレート３１が固定され、このシールドプレート３１が、図２に示すように、モータ駆動用高電圧回路３０と制御用低電圧回路４５を備えた制御回路２６との間に介在され、モータ駆動用高電圧回路３０を極力広い範囲にわたって覆い、モータ駆動用高電圧回路３０から制御用低電圧回路４５側へのノイズの影響を抑制している。
　図３は、図１の圧縮機のモータ駆動回路２１を収容するケース部材５８に、ＩＰＭ２５等の電子部品等が接続された状態を示す斜視図である。ケース部材５８の端面に設けられた電気的接続端子としてのバスバー６０は、ＩＰＭ２５に設けられたバスバー７０と、ＴＩＧ溶接により電気的に接続されている。また、ケース部材５８の一部が、バスバー８０に沿って穿孔されることにより、部品取付け孔５９が形成されている。部品取付け孔５９には、モータ駆動回路２１のノイズ除去のためのコイル部品（図示略）が挿入されており、該コイル部品に設けられたバスバー９０とＴＩＧ溶接により電気的に接続されている。バスバー８０、９０は、各先端部が３分割されてなる接合用小片部８１、９１において溶接されている。なお、部品取付け孔５９に挿入される各種電子部品の他の例としては、コンデンサ２７やモータ駆動回路２１の基板などが挙げられる。
　図４は、図３のバスバー６０、７０の接合部を拡大した部分拡大斜視図である。図を見やすくするために、図３のケース部材５８やＩＰＭ２５は図示されていない。バスバー６０、７０は、バスバー６０とバスバー７０の先端部がそれぞれ２分割されてなる接合用小片部６１、７１において溶接されている。このようにバスバーの先端部が複数の接合用小片部に分割されていることにより、ＴＩＧ溶接の際にアークを確実に溶接箇所に飛ばすことができることに加え、高い接合強度と接合信頼性、および低い接触抵抗が実現される。
　本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、実質的にあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であるが、とくに、狭いスペースに搭載され、熱ストレスを受けやすい車両空調装置用圧縮機として好適に用いることができる。
　１　インバータ一体型電動圧縮機
　２　圧縮機構
　３　固定スクロール
　４　可動スクロール
　５　ボールカップリング
　６　圧縮機ハウジング（センターハウジング）
　７　モータ
　８　主軸
　９　偏心ピン
１０　偏心ブッシュ
１１　吸入ポート
１２　圧縮機ハウジング（フロントハウジング）
１３　吐出孔
１４　吐出室
１５　圧縮機ハウジング（リアハウジング）
１６　吐出ポート
２１　モータ駆動回路
２２　仕切壁
２３　密封端子
２４　リード線
２５　ＩＰＭ
２６　制御回路
２７　コンデンサ
２８　コネクタ
２９　蓋部材
３０　モータ駆動用高電圧回路
３１　シールドプレート
３７　ノイズフィルタ
４１　モータ巻線
４２　インバータ
４３　パワー素子
４４　モータ制御回路
４５　制御用低電圧回路
４６　外部電源
４７　高電圧用コネクタ
４８　空調制御装置
４９　制御信号用コネクタ
５８　ケース部材
５９　部品取付け孔
６０、７０、８０、９０　バスバー
６１、７１、８１、９１　接合用小片部

Claims (7)

  1. 　モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に設けられたインバータ一体型電動圧縮機において、
    　前記モータ駆動回路内に、バスバー同士を接合することにより電気的に接続されたバスバー接合部が設けられ、該バスバー接合部におけるバスバーの少なくとも一方の先端部が、複数の接合用小片部に分割されていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
  2. 　前記バスバーの双方の先端部に、複数の接合用小片部が設けられている、請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  3. 　前記バスバーの少なくとも一方が、前記モータ駆動回路の基板から立設されている、請求項１または２に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  4. 　前記バスバーの少なくとも一方が、ＩＰＭ上に設けられている、請求項１～３のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  5. 　前記接合がＴＩＧ溶接により行われている、請求項１～４のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  6. 　車両空調装置用圧縮機からなる、請求項１～５のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
  7. 　車両用エンジンに取り付けられている、請求項６に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
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