WO2019163404A1 - 電動圧縮機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electric compressor in which an inverter circuit section for supplying electric power to a motor is mounted in an inverter housing section formed in a housing.
- an inverter-integrated electric compressor in which an inverter circuit unit is mounted in an inverter housing unit formed on the outer surface of the housing is used in consideration of switching noise. It has been. In this case, since the space of the inverter accommodating portion of the electric compressor must be reduced as much as possible, it is also necessary to reduce the volume of the inverter circuit portion. For this reason, a bus bar assembly connected to a high heat dissipation board on which a power switching element is mounted and a control board on which a control circuit is mounted is prepared, and the bus bar assembly is sandwiched and integrated between the two boards. A structure to be attached to the housing has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
- the inverter circuit unit is also provided with a filter mold assembly including an electrical component such as a smoothing capacitor for absorbing a high-frequency component of the switching current.
- a filter mold assembly including an electrical component such as a smoothing capacitor for absorbing a high-frequency component of the switching current.
- the connection terminal of the filter mold assembly is fixed to the inverter circuit portion with screws, the connection strength is weak and improvement has been desired.
- the present invention has been made to solve the conventional technical problem, and provides an electric compressor having improved connection strength between an inverter circuit unit and an electric circuit unit connected to the inverter circuit unit by a connection terminal. The purpose is to do.
- the electric compressor of the present invention includes a housing in which a motor is built, an inverter circuit unit for supplying power to the motor, and an electric circuit unit having a connection terminal, and the inverter circuit unit and the electric circuit unit are provided on the outer surface of the housing.
- the inverter circuit unit includes an inverter control board on which a control circuit is mounted and a resin-molded sleeve assembly.
- the sleeve assembly includes an inverter circuit unit.
- the terminal connecting portion consisting of a male screw having a thread groove and a sleeve through which a bolt for fixing the housing to the housing is integrally molded with a resin so that the thread groove protrudes.
- connection terminals of the control board and the electric circuit section are fastened together with nuts that are screwed into the thread grooves, and the inverter control board and Wherein the magnetic circuit unit are electrically connected.
- the electric compressor according to the second aspect wherein the sleeve assembly has a plurality of terminal connection portions, and the connection terminals connected to the inverter control board and the lead terminal of the motor are screwed to the terminal connection portions.
- the inverter control board and the lead terminal are electrically connected together by a nut screwed into the groove.
- the electric compressor according to the third aspect of the present invention, wherein the inverter circuit unit is an integrated inverter control board and sleeve assembly, and the electric circuit unit absorbs a high-frequency component of the switching current.
- a filter circuit unit wherein the height dimension of the filter circuit unit is larger than that of the inverter circuit unit, and a part of the filter circuit unit is superposed on the inverter circuit unit. It is characterized by being detachably attached to.
- a housing including a motor, an inverter circuit unit for supplying power to the motor, and an electric circuit unit having connection terminals are provided, and the inverter circuit unit and the electric circuit unit are configured on the outer surface of the housing.
- the inverter circuit portion includes an inverter control board on which a control circuit is mounted and a resin-molded sleeve assembly.
- the sleeve assembly includes the inverter circuit portion in the housing.
- a terminal connecting portion consisting of a sleeve through which a bolt for fixing to the screw and a male screw having a thread groove portion is integrally resin-molded with the screw groove portion protruding
- the terminal connection portion includes an inverter control board and Tighten the connection terminal of the electric circuit part with a nut screwed into the screw groove part, Since so as to electrically connect the circuit portion, it is possible to connect the inverter control board and the electric circuit portion in the connection structure of high rigidity. In particular, since the connection terminal of the electric circuit unit can be directly connected to the inverter control board, the cost can be reduced by reducing the number of components.
- the sleeve assembly and the inverter control board are also integrated by tightening with a nut so that the rigidity of the inverter control board can be improved.
- the sleeve assembly has a plurality of terminal connection portions as in the invention of claim 2, and the connection terminals connected to the inverter control board and the motor lead-out terminal are similarly screwed into the screw groove portions. If the inverter control board and the extraction terminal are electrically connected together with the mating nut, the connection terminal connected to the motor extraction terminal should also be connected to the inverter control board with a highly rigid connection structure. Will be able to.
- the inverter circuit portion is an integrated inverter control board and sleeve assembly
- the electric circuit portion is a filter circuit portion for absorbing high frequency components of the switching current.
- FIG. 7 is a rear perspective view of the sleeve assembly of FIG. 6.
- FIG. 10 is an exploded perspective view of the power module of FIG. 9. It is a disassembled perspective view of the inverter circuit part of FIG. It is a perspective view of the filter circuit part of the electric compressor of FIG. It is a perspective view of the back surface of the filter circuit part of FIG. It is a perspective view of the supporting member of the filter circuit part of FIG. It is a perspective view of the back surface of the supporting member of FIG.
- FIG. 15 is an enlarged perspective view of a state in which a power supply side connection terminal is attached to the filter circuit unit of FIG. 14.
- FIG. 30 is a perspective view of a filter circuit portion of the inverter accommodating portion with the power supply side connection terminal shown in FIG. 29 attached.
- FIG. 1 is a longitudinal side view of an electric compressor 1 according to an embodiment to which the present invention is applied.
- FIG. 2 is a plan view of the electric compressor 1 as viewed from the inverter accommodating portion 8 side (one end side) in a state where a lid member 11 is removed.
- FIG. 3 and FIG. 3 are enlarged vertical sectional side views of a portion of the inverter accommodating portion 8 of the electric compressor 1.
- the electric compressor 1 according to the embodiment is a so-called inverter-integrated electric compressor, and constitutes a part of a refrigerant circuit of a vehicle air conditioner that air-conditions a vehicle compartment (not shown).
- the electric compressor 1 absorbs a high-frequency component of a switching current, a motor 6, a housing 2 containing a compression mechanism 7 driven by the rotating shaft 5 of the motor 6, an inverter circuit unit 3 that drives the motor 2, and the like.
- the filter circuit part 4 is provided as an electric circuit part for this purpose.
- an inverter accommodating portion 8 serving as a accommodating portion is configured on one end side in the axial direction of the rotating shaft 5 of the motor 6, and an opening 9 of the inverter accommodating portion 8 is The lid member 11 is closed so that it can be opened and closed.
- the inverter circuit part 3 and the filter circuit part 4 are each accommodated in this inverter accommodating part 8 from the axial direction of the rotating shaft 5 of the motor 6, and it is comprised so that it can attach to the housing 2 so that attachment or detachment is possible.
- the electric compressor 1 of the Example is shown with the inverter housing portion 8 facing up, in actuality, the inverter housing portion 8 is arranged in the lateral direction so as to be on one side. is there.
- the motor 6 of the embodiment is composed of a three-phase synchronous motor (brushless DC motor), and the compression mechanism 7 is, for example, a scroll type compression mechanism.
- the compression mechanism 7 is driven by the rotating shaft 5 of the motor 6 to compress the refrigerant and discharge it into the refrigerant circuit.
- inhaled from the evaporator also called heat absorber
- the inside of the housing 2 is cooled.
- the inverter accommodating part 8 is divided with the inside of the housing 2 in which the motor 6 is accommodated by the partition 12 used as the bottom face of the said inverter accommodating part 8, and this partition 12 is also cooled with a low-temperature gas refrigerant.
- the inverter circuit unit 3 includes a power module 14 on which six power switching elements 13 (IGBTs in the embodiment) that constitute the arm of each phase of the three-phase inverter circuit, and an inverter control board on which the control circuit 16 is mounted. 17 and a resin sleeve assembly 18 having a plurality (5 in the embodiment) of terminal connection portions 19, 20, 21, 22, and 23.
- the inverter circuit unit 3 converts DC power fed from a vehicle battery (not shown) into three-phase AC power and feeds it to the stator coil 27 of the motor 6.
- connection point between the upper arm side power switching element 13 and the lower arm side power switching element 13 of each phase is connected to the lead terminals 24, 25, 26 that are drawn from the partition wall 12 of the housing 2 and protrude in the axial direction.
- the power terminal of the power switching element 13 on the upper arm side and the ground terminal of the power switching element 13 on the lower arm side are connected to the filter circuit unit 4 through the three motor side connection terminals (connection terminals) 28. It will be connected to the power harness from the battery mentioned above via the power connector (HV connector) 29.
- the lead terminals 24 to 26 to which the connection points of the power switching element 13 on the upper arm side and the power switching element 13 on the lower arm side of each phase are connected penetrate the partition wall 12 and the motor 6 in the housing 2.
- the stator coil 27 is connected.
- the power supply terminal and the ground terminal are the filter circuit unit 4, the power supply side connection terminal (connection terminal) 31 respectively provided at the tips of the two wires 98 drawn from the high power connector 29, and It is electrically connected to the power harness through the high power connector 29 and the like.
- (2-1) Configuration of sleeve assembly 18 Next, the configuration of the sleeve assembly 18 will be described with reference to FIGS.
- the sleeve assembly 18 is provided with the five terminal connection portions 19, 20, 21, 22, and 23 described above, and the sleeve assembly 18 further has six sleeves 32.
- Each of the terminal connecting portions 19 to 23 is composed of a male male screw as shown in FIG.
- the sleeve 32 is made of a metal cylinder having a predetermined length.
- the terminal connecting portions 19 to 23 and the sleeve 32 are resin-molded integrally with the sleeve assembly 18 by insert molding of an insulating hard resin. At this time, only the embedded portion 33 of each terminal connection portion 19 to 23 is embedded in the hard resin of the sleeve assembly 18, and the thread groove 34 protrudes upward from the surface of the sleeve assembly 18.
- the terminal connection portions 19 to 21 are arranged at positions on the lead terminals 24 to 26 side, and the terminal connection portions 22 and 23 are arranged at positions on the filter circuit portion 4 side. Further, each sleeve 32 is disposed in the peripheral portion of the sleeve assembly 18, and upper and lower ends are exposed and opened on the front and back surfaces of the sleeve assembly 18, and a bolt 36 for fixing to the housing 2 described later can be inserted. . In addition, at predetermined positions on the surface of the sleeve assembly 18, three positioning pins 37 for the inverter control board 17 are integrally formed and protruded by hard resin.
- positioning pins 38 with the power module 14 are integrally formed and protruded at four locations by hard resin. Furthermore, at predetermined positions on the back surface of the sleeve assembly 18, two positioning pins 39 with respect to the housing 2 are integrally formed and protruded by hard resin. Further, a plurality of (18) insertion holes 42 are formed in the central portion of the sleeve assembly 18 to allow the source, emitter, and drain terminals 41 of the power switching elements 13 mounted on the power module 14 to pass therethrough. Yes.
- the sleeve assembly 18 has a predetermined thickness dimension that can ensure at least an insulation distance (shortest insulation distance) between the inverter control board 17 and the power module 14 (a later-described installation plate 43).
- the configuration of the power module 14 will be described with reference to FIGS.
- the power module 14 is configured by mounting six power switching elements 13 on an installation plate 43 made of a highly heat-dissipating metal plate (aluminum in the embodiment). In this case, three fitting holes 44 are formed in the installation plate 43 in two rows at predetermined intervals, for a total of six places, and the counterbore 46 is recessed in the surface of each fitting hole 44. Is formed.
- a male screw 47 is press-fitted and fixed to each fitting hole 44 from the back side, and is erected on the installation plate 43.
- Each male screw 47 has a thread groove portion 48 of each male screw 47 protruding from the surface of the installation plate 43 in a fitted state, and includes a countersink portion 46 and a portion other than the screw groove portion 48 of each male screw 47.
- the resin coating material 49 is molded on the outer surface of the male screw 47. In this state, the resin coating material 49 covers each male screw 47 with the screw groove portion 48 of the male screw 47 exposed (FIG. 11).
- a through hole 51 is formed in each power switching element 13.
- FIG. 1 In this case, two insulating sheets 52 are used across the power switching elements 13 in each row, and three through holes 53 are formed in each insulating sheet 52, and each male screw 47 is connected to this insulating sheet 52.
- the through hole 53 of the power switching element 13 and the through hole 51 of the power switching element 13 pass through, and the thread groove 48 protrudes from the power switching element 13.
- each power switching element 13 is fastened and fixed to the installation plate 43 by screwing the nut 54 into the thread groove portion 48 of each male screw 47, thereby configuring the power module 14.
- the resin coating material 49 is interposed between the power switching element 13 and the insulating sheet 52 and the male screw 47 (FIG. 10).
- each male screw 47 erected on the installation plate 43 and the resin coating material 49 that covers each male screw 47 in a state where the screw groove portion 48 of each male screw 47 is exposed are provided.
- the switching element 13 and the insulating sheet 52 are arranged on the installation plate 43 in a state where the male screw 47 penetrates, and are fixed to the installation plate 43 by a nut 54 that is screwed into the screw groove portion 48, whereby each power switching element 13 is Since the power module 14 is configured by being mounted on the installation plate 43 via the insulating sheet 52, each male screw 47 plays a role in positioning the power switching element 13 and the insulating sheet 52 with respect to the installation plate 43. .
- each male screw 47 is press-fitted and fixed to the installation plate 43, and the resin coating 49 is molded on the outer surface of the male screw 47, so that further assembling workability is improved. It can also contribute significantly to the improvement of space saving.
- inverter control board 17 In the peripheral portion of the installation plate 43, five insertion holes 56 are formed at positions corresponding to the predetermined sleeve 32 of the sleeve assembly 18 described above. Further, six positioning holes 57 are formed through the positions corresponding to the positioning pins 38 and 39 formed on the back surface of the sleeve assembly 18. (2-3) Configuration of inverter control board 17
- the control circuit 16 of the inverter control board 17 performs switching control of each power switching element 13 of the power module 14 based on an external command. Moreover, it has the function to transmit the drive state of the motor 6 to the exterior, and is comprised by connecting circuit components, such as a microcomputer, by printed wiring.
- terminal connection holes 58 are formed on the periphery of the inverter control board 17 at positions corresponding to the terminal connection portions 19, 20, 21, 22, and 23 of the sleeve assembly 18 described above.
- eight insertion holes 59 are formed in the peripheral portion of the inverter control board 17 including positions corresponding to the respective sleeves 32 of the sleeve assembly 18.
- three positioning holes 61 are formed at positions corresponding to the positioning pins 37 formed on the surface of the sleeve assembly 18.
- a plurality of terminal connection holes 62 (18 places) are also formed at positions corresponding to the respective insertion holes 42 of the sleeve assembly 18.
- the inverter circuit unit 3 integrates the inverter control board 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 in a subline.
- the inverter control board 17 on which the control circuit 16 is mounted is on the upper side
- the power module 14 on which the power switching element 13 is mounted on the lower side and the inverter control board 17 and the power module 14
- the inverter control board 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 are sequentially stacked with the sleeve assembly 18 interposed therebetween.
- the positioning pins 37 on the surface of the sleeve assembly 18 enter the positioning holes 61 of the inverter control board 17 and protrude from the inverter control board 17, respectively.
- the positioning pins 38 and 39 on the back surface of the sleeve assembly 18 are the power modules.
- the four positions enter the positioning holes 57 and protrude from the power module 14, so that the positions of the three parties are determined with high accuracy.
- each insertion hole 56 of the power module 14 corresponds to the back side of the five sleeves 32 of the sleeves 32 of the sleeve assembly 18, and each insertion hole 59 of the inverter control board 17.
- Six of these insertion holes 59 correspond to the surface side of each sleeve 32 of the sleeve assembly 18.
- the terminal connection portions 19 to 23 provided in the sleeve assembly 18 pass through the terminal connection holes 58 formed in the inverter control board 17 and protrude to the surface side of the inverter control board 17. Further, the terminals 41 of the respective power switching elements 13 of the power module 14 pass through the respective insertion holes 42 of the sleeve assembly 18 and protrude slightly from the terminal connection holes 62 of the inverter control board 17 to the surface side of the inverter control board 17. To do. In this state, each positioning pin 37 projecting from the inverter control board 17 and each positioning pin 38 projecting from the power module 14 are heat caulked, whereby the inverter control unit 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 are Integrate.
- the terminal 41 of the power switching element 13 protruding from each terminal connection hole 62 is soldered to the inverter control circuit 17 to electrically connect the power switching element 13 and the inverter control board 17.
- the inverter control board 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 are integrated in a subline (FIGS. 4 and 5).
- the resin sleeve assembly 18 has a predetermined thickness, the sleeve assembly 18 serves as a spacer interposed between the inverter control block 17 and the power module 14. The insulation distance between the two is ensured in the shortest time.
- the positioning pins 37 and 38 of the inverter control board 17 and the power module 14 are provided on the sleeve assembly 18, and the positioning pins 37 and 38 are inserted with the sleeve assembly 18 sandwiched between the inverter control board 17 and the power module 14. Since the inverter control board 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 are integrated by heat caulking, the inverter control board 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 of the inverter circuit unit 3 are integrated. This eliminates the need for special fasteners such as screws for reducing the number of components and reducing the weight.
- the resin sleeve assembly 18 is interposed between the inverter control board 17 and the power module 14 in an integrated state, the insulation distance between the inverter control board 17 and the power module 14 is ensured to be shortest. Is done.
- the influence of the heat generated from the power switching element 13 of the power module 14 on the inverter control board 17 can be blocked by the resin sleeve assembly 18, the miniaturization can be realized also by these. .
- the sleeve assembly 18 is provided with a sleeve 32 into which terminal connecting portions 19 to 23 made of male screws having screw grooves 34 and bolts 36 for fixing the inverter circuit portion 3 to the housing 2 are inserted as will be described later. Since the terminal connection portions 19 to 23 and the sleeve 32 are integrally resin-molded with the thread groove portion 34 protruding, the sleeve assembly 18 and the inverter circuit portion 3 have a highly rigid structure, and vibration resistance can be improved. become able to. (3) Configuration of the filter circuit unit 4 Next, the configuration of the filter circuit unit 4 will be described with reference to FIGS.
- the filter circuit unit 4 includes a relatively large smoothing capacitor (electrolytic capacitor) 63 connected between the power supply terminal and the installation terminal of the three-phase inverter circuit, and a relatively large coil 64 connected to the power supply terminal.
- the filter circuit board 66 as a circuit board on which the electric parts are mounted, and a support member 67 made of a hard resin that accommodates the capacitors 63 and the coils 64 (electric parts).
- (3-1) Configuration of support member 67 The support member 67 has an opening on one side, and has a container (case) shape having a depth sufficient to accommodate the large smoothing capacitor 63 and the coil 64 as described above.
- On one end side of the support member 67 there are two bag-shaped metal nut members 69 having fine irregularities formed on the outer surface as shown in FIGS. Molded, exposed at the surface of the support member 67 and opened.
- the nut members 69 are arranged at a predetermined interval from each other.
- two guide portions 76 are formed on the edge of the support member 67 at a position corresponding to each nut member 69 so as to be formed on the inner side.
- the guide portions 76 have a predetermined distance from each other. As described later, while the two power supply side connection terminals 31 are electrically connected to the filter circuit board 66, the guide portions 76 are restricted from being displaced. An insulation distance between the connection terminals 31 is secured. Furthermore, two filter side connection terminals (connection terminals) 71 are also integrally molded with the other end of the support member 67 in the same manner. Each filter-side connection terminal 71 includes a flat plate terminal portion 72 having a hole 75 as shown in FIG. 20 and a soldering portion 73 bent at a right angle from the flat plate terminal portion 72. Protrudes laterally from the support member 67, and the soldering portion 73 is embedded in the support member 67 so as to protrude from the upper surface.
- a positioning pin 74 is formed to protrude from the bottom surface of the support member 67.
- (3-2) Configuration of the filter circuit board 66 Electrical components such as the smoothing capacitor 63 and the coil 64 are mounted on the back side of the filter circuit board 66. Further, four insertion holes 77 are formed in the peripheral portion of the filter circuit board 66 at positions corresponding to the sleeve 68 of the support member 67 described above, and at positions corresponding to the nut members 69 of the support member 67, respectively.
- the terminal connection holes 78 are formed at two locations on one end side. Further, two terminal connection holes 79 are formed at positions corresponding to the filter side connection terminals 71 of the support member 67 on the other end side of the filter circuit board 66.
- the filter circuit unit 4 also integrates the filter circuit board 66 and the support member 67 in a subline.
- the smoothing capacitor 64 and the coil 64 of the filter circuit board 66 are placed on the lower side, and these are accommodated in the support member 67.
- the soldered portion 73 of each filter side connection terminal 71 enters the terminal connection hole 79 of the filter circuit board 66 and protrudes slightly from the filter circuit board 66, and each insertion hole 77 extends to each sleeve 68 of the support member 67. Each corresponds.
- Each terminal connection hole 78 of the filter circuit board 66 corresponds to each nut member 69 of the support member 67.
- the filter circuit board 66 and the support member 67 are integrated by filling the support member 67 with a thermosetting resin 81 (for example, epoxy resin, shown in FIG. 3).
- a thermosetting resin 81 for example, epoxy resin, shown in FIG. 3
- the soldered portion 73 of the filter side connection terminal 71 protruding from each terminal connection hole 79 is soldered to the filter circuit board 66 and electrically connected to the filter circuit board 66.
- the filter circuit board 66 and the support member 67 are integrated in a sub-line by filling and soldering the thermosetting resin 81 (FIGS. 14 and 15).
- the lower end of the sleeve 68 (the end on the housing 2 side) is located at the center in the height direction of the filter circuit portion 4 or in a region near the center (FIG. 3).
- the filter circuit board 66 and the filter circuit board 66 are filled by filling the support member 67 with the thermosetting resin 81 in a state where the smoothing capacitor 63 and the coil 64 are accommodated in the support member 67 of the filter circuit unit 4 in the subline.
- the support member 67 is integrated, and one end of the support member 67 is soldered to the filter circuit board 66 and the other end of the support circuit 67 is connected to the inverter circuit unit 3 with terminal connection portions 22 and 23 (male screws) and nuts as will be described later.
- the filter-side connection terminals 71 electrically connected at 92 are integrally molded with resin, resin filling and soldering are performed before assembling to the housing 2, and the nut 92 is screwed at the time of assembling. Since only the fastening of the bolts 36 and bolts is sufficient, the assembly workability is remarkably improved. Further, the filter-side connection terminal 71 whose one end is soldered to the filter circuit board 66 is resin-molded integrally with the support member 67, so that it has a structure with high rigidity against vibration, and the filter circuit portion 4 is mounted on the housing 2. Even after fixing, no stress is generated in the soldered portion.
- FIGS. 22 and FIG. 23 the housing 2 is arranged with one end side in the axial direction of the rotating shaft 5 of the motor 6 in which the inverter accommodating portion 8 is configured facing upward. Then, as described above, the inverter circuit unit 3 and the filter circuit unit 4 integrated with each other in the sub-line are individually housed in the inverter housing portion 8 of the housing 2 from the same axial direction (above).
- two positioning recesses 82 are formed in the partition wall 12 of the housing 2 serving as the bottom surface of the inverter accommodating portion 8 at positions corresponding to the positioning pins 39 of the inverter circuit portion 3, respectively.
- Eight bolt fixing recesses 83 are formed at positions corresponding to the insertion holes 59 of the third inverter control board 17. Then, as each positioning pin 39 enters the positioning recess 82, the position of the inverter circuit portion 3 with respect to the housing 2 is determined, and in this state, each insertion hole 59 (the sleeve 32 of the sleeve assembly 18, the power module). 14 insertion holes 56) correspond to the respective bolt fixing recesses 83 (FIG. 22).
- the installation plate 43 of the power module 14 contacts the partition wall 12 as shown in FIG. 3, so that the power switching element 13 is in a heat exchange relationship with the partition wall 12 through the installation plate 43 and is cooled by a low-temperature gas refrigerant.
- 96 is a recess formed in the partition wall 12 to escape the heat crimped positioning pin 38
- 97 is formed in the partition wall 12 to escape the head of the male screw 47 of the installation plate 43. Is a recessed recess.
- two positioning recesses 84 are formed at positions corresponding to the respective positioning pins 74 of the filter circuit unit 4, which is opposite to the inverter circuit unit 3 of the filter circuit unit 4.
- Two bolt fixing recesses 86 are formed at positions corresponding to the two insertion holes 77 (sleeves 68) at the positions on the side. Then, as each positioning pin 74 enters the positioning recess 84, the position of the filter circuit 4 is determined with respect to the housing 2. Thus, by providing the support member 67 with the positioning pins 74 for the housing 2, the filter circuit portion 4 and the housing 2 can be easily positioned. At that time, the two insertion holes 77 (sleeves 68) at positions opposite to the inverter circuit section 3 correspond to the respective bolt fixing recesses 86, and each sleeve 68 contacts the housing 2 (partition wall 12). (Fig. 3).
- the inverter circuit unit 3 and the filter circuit unit 4 are detachably attached to the housing 2 with a part of the filter circuit unit 4 overlapped with the inverter circuit unit 3 as in the embodiment.
- the filter circuit portion 4 having a large height can be housed and attached in the inverter housing portion 8 without any trouble.
- the filter side connection terminal 71 of the filter circuit section 4 (electric circuit section) can be easily tightened to the terminal connection sections 22 and 23 of the sleeve assembly 18 with the inverter control board 17 and the nut 92. become.
- the sleeves 32 corresponding to the two insertion holes 59 abut against the housing 2 (partition wall 12) (FIG. 3).
- the flat plate terminal portion 72 of the filter side connection terminal 71 of the filter circuit portion 4 corresponds to the terminal connection portions 22 and 23 of the inverter circuit portion 3, and each of the terminal connection portions 22 and 23 is a flat plate of the filter side connection terminal 71. It becomes a shape entering the hole 75 of the terminal portion 72.
- the motor side connection terminal 28 is made of a metal plate, and as shown in FIG. 26, has a flat terminal portion 88 having a hole 87 formed on one end side, and a press contact terminal portion 89 having a predetermined elasticity on the other end side. have. Then, three motor side connection terminals 28 are inserted into the inverter accommodating portion 8 from the axial direction (above) of the housing 2, and the lead terminals 24, 25, 26 are inserted into the pressure contact terminal portions 89 of the motor side connection terminals 28. Press-fit each. As a result, the press contact terminal portion 89 of each motor side connection terminal 28 is pressed and electrically connected to each of the lead terminals 24 to 26.
- terminal connection portions 19, 20, and 21 are inserted into the holes 87 of the flat plate terminal portions 88, so that the lead terminal 24 and the terminal connection portion 19, the lead terminal 25 and the terminal connection portion 20, and the lead terminal 26 and the terminal connection are connected.
- the motor side connection terminals 28 are respectively attached across the portions 21.
- the nut 91 is screwed into the screw groove 34 of each of the terminal connection portions 19 to 21 from above, so that the flat plate terminal portion 88 of each motor side connection terminal 28 is sandwiched between the nut 91 and the inverter control board 17.
- the flat terminal portion 88 and the inverter control board 17 are fastened together. Accordingly, each motor side connection terminal 28 is fastened to each terminal connection portion 19 to 21 via the inverter control board 17.
- each motor side connection terminal 28 is fixed and electrically connected to the inverter control board 17, and the lead terminals 24 to 26 from the motor 6 are electrically connected to the inverter control board 17 by the motor side connection terminal 28.
- the nuts 92 are screwed into the screw groove portions 34 of the terminal connection portions 22 and 23 of the inverter circuit portion 3 from above, so that the flat plate terminal portion 72 of the filter side connection terminal 71 is connected by the nut 92 and the inverter control board 17.
- the flat terminal part 72 and the inverter control board 17 are fastened together.
- the filter side connection terminal 71 is fixed and electrically connected to the inverter control board 17, and the filter circuit board 66 of the filter circuit unit 4 is electrically connected to the inverter control board 17 via the filter side connection terminal 71. Connecting. In this way, the inverter control board 17 and the filter side connection terminal 71 of the filter circuit section 4 are fastened to the terminal connection sections 22 and 23 by the nut 92 that is screwed into the thread groove section 34, and the inverter control board 17 and the filter circuit section are thus fastened. 4 is electrically connected, the inverter control board 17 and the filter circuit unit 4 can be connected with a highly rigid connection structure. Further, the inverter circuit unit 3 and the filter circuit unit 4 can be easily connected to and removed from the housing 2.
- the filter-side connection terminal 71 of the filter circuit unit 4 can be directly connected to the inverter control board 17, it is possible to reduce costs by reducing the number of components.
- assembly and removal are easier than solder connection, and the sleeve assembly 18 and the inverter control board 17 are also integrated by tightening with the nut 92, so that the rigidity of the inverter control board 17 is also improved. Will be able to.
- the two power supply side connection terminals 31 described above are also flat plate terminals with holes 94 formed therein, and these holes 94 are made to correspond to the respective terminal connection holes 78 of the filter circuit section 4 so as to be axially arranged as shown in FIG.
- the screw 93 is inserted from (above) and screwed into the nut member 69, whereby the power supply side connection terminal 31 and the filter circuit board 66 are fastened together. Thereby, the filter circuit board 66 and the power supply side connection terminal 31 are electrically connected.
- the bag-shaped nut member 69 is integrally resin-molded on the support member 67 of the filter circuit unit 4, and the filter circuit board 66 and the power supply side connection terminal 31 are jointed to the nut member 69 with the screws 93. Since the filter circuit board 66 and the power supply side connection terminal 31 are electrically connected, the filter circuit board 66 and the power supply side connection terminal 31 can be connected with a highly rigid connection structure. .
- the power supply side connection terminal 31 can be directly connected to the filter circuit board 66, the cost can be reduced by reducing the number of components.
- the bag-shaped nut member 69 is used, the waste produced when the screws 93 are tightened together can be stored in the nut member 69. The occurrence of such inconveniences can be prevented.
- each power supply side connection terminal 31 enters and is held by each guide portion 76 formed on the support member 67 (FIG. 30).
- each power supply side connection terminal 31 is regulated, the screwing workability is improved, and the insulation distance between each power supply side connection terminal 31 is also secured (FIG. 31).
- the lid member 11 is detachably attached to the opening 9 of the inverter accommodating portion 8, and the opening 9 of the inverter accommodating portion 8 is closed so as to be opened and closed (FIG. 1).
- the inverter control board 17, the sleeve assembly 18, and the power module 14 of the inverter circuit unit 3 are integrated, and the filter circuit board 66 and the support member 67 of the filter circuit unit 4 are integrated.
- the inverter circuit unit 3 and the filter circuit unit 4 are individually housed in the inverter housing unit 8 from the same direction and are detachably attached to the housing 2. Each can be separately accommodated in the inverter accommodating portion 8, and the degree of freedom in the assembling process when the inverter circuit portion 3 and the filter circuit portion 4 are attached to the housing 2 is increased, and the assembly workability of the electric compressor 1 is increased. Will be able to improve. In this case, since the soldering of the inverter circuit unit 3, the soldering of the filter circuit unit 4, and the resin filling can be performed on the subline before the assembly to the housing 2, man-hours on the main line can be reduced. become able to.
- the inverter circuit unit 3 and the filter circuit unit 4 are provided separately, the degree of freedom in design is increased in their arrangement, and the space for the inverter housing unit 8 can be saved. Furthermore, since the relatively large filter circuit unit 4 is provided separately from the inverter circuit unit 3, vibration resistance is improved, and the filter circuit unit 4 is extremely suitable as an electric compressor used in a vehicle air conditioner. In particular, since the inverter circuit portion 3 and the filter circuit portion 4 can be accommodated in the inverter accommodating portion 8 from the same direction, when the inverter circuit portion 3 and the filter circuit portion 4 are attached to the housing 2, There is no need to change the orientation, and the assembly work becomes even better.
- the inverter accommodating portion 8 is configured on one end side of the housing 2 in the axial direction of the rotating shaft 5 of the motor 6, and the inverter circuit portion 3 and the filter circuit portion 4 are arranged on the axis of the rotating shaft 5 of the motor 6. If each is individually housed in the inverter housing portion 8 from the direction and is detachably attached to the housing 2, the inverter circuit portion 3 and the filter circuit portion 4 are placed upward with the one end side of the housing 2 facing upward as described above. Thus, it can be easily installed in the inverter accommodating portion 8.
- the motor side connection terminals 28 connected to the lead terminals 24 to 26 of the motor 6 and the filter side connection terminals 71 of the filter circuit section 4 are fixed to the terminal connection portions 19 to 23 of the sleeve assembly 18, respectively. Since the inverter control board 17 is electrically connected, the inverter control board 17 can be electrically connected to the motor 6 and the filter circuit unit 4 without any trouble.
- each terminal connection portion 19-23 is constituted by a male screw having a screw groove portion 34, and the sleeve assembly 18 is assumed to be resin-molded.
- each terminal connection portion is connected via the inverter control board 17 by nuts 91 and 92 that screw the motor side connection terminal 28 and the filter side connection terminal 71 into the screw groove portions 34 of the terminal connection portions 19 to 23.
- the motor side connection terminal 28 and the filter side connection terminal 71 can be firmly fastened to improve the connection strength and rigidity, and to be resistant to vibration.
- the sleeve 32 is integrated with the sleeve assembly 18 by integrally resin-molding the sleeve 32 into which the bolt 36 for fixing the inverter circuit portion 3 to the housing 2 is inserted into the sleeve assembly 18 as in the embodiment.
- the number of parts can be reduced and the rigidity of the inverter circuit unit 3 can be improved.
- terminal connection portions 19 to 21 having screw groove portions 34 are provided on the inverter circuit portion 3, and a flat terminal portion 88 is provided on the motor side connection terminal 28, and the flat terminal portion 88 is connected to the terminal connection portion 19.
- the motor side connection terminal 28 And the inverter circuit unit 3 are mechanically fastened so that the connection strength between the motor side connection terminal 28 and the inverter circuit unit 3 can be maintained even when an external force is applied by vibration or heat. become. As a result, it is possible to effectively eliminate the occurrence of poor connection due to a decrease in holding force accompanying the creep phenomenon.
- the terminal connecting portions 19 to 21 are resin-molded integrally with the sleeve assembly 18 with the thread groove portion 34 protruding, so that the screw groove portion 34 protrudes through the inverter control board 17, and the nut 91.
- the flat plate terminal portion 88 of the motor side connection terminal 28 is sandwiched between the nut 91 and the inverter control board 17, and in this state, the flat plate terminal portion 88 is controlled by the inverter. Since the circuit board 17 is electrically connected, the strength and rigidity of the inverter circuit section 3 around the terminal connection sections 19 to 21 to which the motor side connection terminal 88 is connected can be improved.
- the motor side connection terminal 28 is provided with a pressure contact terminal portion 89 that is in pressure contact with and electrically connected to the lead terminals 24 to 26 of the motor 6, the lead terminals 24 to 26 are subjected to pressure contact as in the prior art. Thus, the motor side connection terminal 28 can be easily connected.
- the terminal connection portions 19 to 21 protrude in the same direction as the lead terminals 24 to 26 in a state where the inverter circuit portion 3 is accommodated in the inverter accommodating portion 8, the motor side connection terminals 28 are provided.
- the sleeve assembly 18 is provided with the positioning pin 39 for the housing 2, so that the positioning with the housing 2 when the inverter circuit portion 3 is attached to the inverter accommodating portion 8 can be easily performed.
- a sleeve 68 having a predetermined length dimension through which a bolt 36 for fixing the filter circuit portion 4 to the housing 2 is inserted is resin-molded integrally with the support member 67 of the filter circuit portion 4. 4 is fixed to the housing 2 by the bolt 36 in a state where the sleeve 68 is in contact with the housing 2, the position where the filter circuit portion 4 contacts the housing 2 is as shown in FIG. 3.
- the length dimension of the housing 2 approaches the partition wall 12 side.
- the vibration of the part 4 can be effectively reduced.
- filter circuit part 4 was taken up as an electric circuit part in the Example, invention other than Claim 3 is not restricted to this,
- the shapes and structures of the inverter circuit unit 3, the filter circuit unit 4, and the housing 2 shown in the embodiments are not limited to the above, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Not too long.
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Abstract
インバータ回路部と、それに接続端子によりで接続される電気回路部との接続強度を改善した電動圧縮機を提供する。 インバータ回路部(3)は、インバータ制御基板(17)と、樹脂成形されたスリーブアセンブリ(18)を備え、スリーブアセンブリには、スリーブ(32)と、端子接続部(23)が、ネジ溝部が突出した状態で一体に樹脂モールドされており、端子接続部には、インバータ制御基板(3)とフィルタ回路部(4)のフィルタ側接続端子(71)が、ネジ溝部に螺合するナット(92)により共締めされ、インバータ制御基板17とフィルタ回路部4が電気的に接続される。
Description
本発明は、モータに給電するインバータ回路部をハウジングに形成されたインバータ収容部内に取り付けて成る電動圧縮機に関するものである。
従来より車両用の空気調和装置に用いられる電動圧縮機としては、スイッチングノイズを考慮して、ハウジングの外面に構成されたインバータ収容部内にインバータ回路部を取り付けたインバータ一体型の電動圧縮機が用いられている。この場合、電動圧縮機のインバータ収容部のスペースをできるだけ縮小しなければならないことから、インバータ回路部の体積縮小も必要とされる。
そのため、従来より電力スイッチング素子を実装した高放熱基板と、制御回路を実装した制御基板とに接続されるバスバーアセンブリを準備し、このバスバーアセンブリを両基板にて挟んで一体化し、その状態でインバータ収容部に取り付ける構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
そのため、従来より電力スイッチング素子を実装した高放熱基板と、制御回路を実装した制御基板とに接続されるバスバーアセンブリを準備し、このバスバーアセンブリを両基板にて挟んで一体化し、その状態でインバータ収容部に取り付ける構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、インバータ回路部にはスイッチング電流の高周波成分を吸収するための平滑コンデンサ等の電気部品を備えたフィルタモールドアセンブリも設けられる。しかしながら、上記従来の構成ではインバータ回路部にフィルタモールドアセンブリの接続端子をビスで固定する構造であったため、接続強度が弱く、改善が望まれていた。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、インバータ回路部と、それに接続端子によりで接続される電気回路部との接続強度を改善した電動圧縮機を提供することを目的とする。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、インバータ回路部と、それに接続端子によりで接続される電気回路部との接続強度を改善した電動圧縮機を提供することを目的とする。
本発明の電動圧縮機は、モータが内蔵されたハウジングと、モータに給電するためのインバータ回路部と、接続端子を有する電気回路部を備え、インバータ回路部と電気回路部が、ハウジングの外面に構成されたインバータ収容部内に取り付けられているものであって、インバータ回路部は、制御回路が実装されたインバータ制御基板と、樹脂成形されたスリーブアセンブリを備え、このスリーブアセンブリには、インバータ回路部をハウジングに固定するためのボルトが挿通されるスリーブと、ネジ溝部を有する雄ネジから成る端子接続部が、ネジ溝部が突出した状態で一体に樹脂モールドされており、端子接続部には、インバータ制御基板と電気回路部の接続端子が、ネジ溝部に螺合するナットにより共締めされ、インバータ制御基板と電気回路部が電気的に接続されることを特徴とする。
請求項2の発明の電動圧縮機は、上記発明においてスリーブアセンブリは複数の端子接続部を有し、これら端子接続部には、インバータ制御基板とモータの引出端子に接続される接続端子が、ネジ溝部に螺合するナットにより共締めされ、インバータ制御基板と引出端子が電気的に接続されることを特徴とする。
請求項3の発明の電動圧縮機は、上記各発明においてインバータ回路部は、インバータ制御基板とスリーブアセンブリが一体化されたものであり、電気回路部は、スイッチング電流の高周波成分を吸収するためのフィルタ回路部であって、このフィルタ回路部の高さ寸法はインバータ回路部よりも大きいと共に、フィルタ回路部の一部がインバータ回路部に重合した状態で、インバータ回路部とフィルタ回路部は、ハウジングに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
請求項2の発明の電動圧縮機は、上記発明においてスリーブアセンブリは複数の端子接続部を有し、これら端子接続部には、インバータ制御基板とモータの引出端子に接続される接続端子が、ネジ溝部に螺合するナットにより共締めされ、インバータ制御基板と引出端子が電気的に接続されることを特徴とする。
請求項3の発明の電動圧縮機は、上記各発明においてインバータ回路部は、インバータ制御基板とスリーブアセンブリが一体化されたものであり、電気回路部は、スイッチング電流の高周波成分を吸収するためのフィルタ回路部であって、このフィルタ回路部の高さ寸法はインバータ回路部よりも大きいと共に、フィルタ回路部の一部がインバータ回路部に重合した状態で、インバータ回路部とフィルタ回路部は、ハウジングに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
本発明によれば、モータが内蔵されたハウジングと、モータに給電するためのインバータ回路部と、接続端子を有する電気回路部を備え、インバータ回路部と電気回路部が、ハウジングの外面に構成されたインバータ収容部内に取り付けられている電動圧縮機において、インバータ回路部が、制御回路が実装されたインバータ制御基板と、樹脂成形されたスリーブアセンブリを備え、このスリーブアセンブリには、インバータ回路部をハウジングに固定するためのボルトが挿通されるスリーブと、ネジ溝部を有する雄ネジから成る端子接続部を、ネジ溝部が突出した状態で一体に樹脂モールドすると共に、端子接続部には、インバータ制御基板と電気回路部の接続端子を、ネジ溝部に螺合するナットにより共締めし、インバータ制御基板と電気回路部を電気的に接続するようにしたので、高い剛性の接続構造でインバータ制御基板と電気回路部とを接続することができるようになる。
特に、電気回路部の接続端子を直接インバータ制御基板に接続することができるので、部品点数の削減によるコストの抑制を図ることができるようになる。また、半田接続に比べて組み付けや取り外しが容易となると共に、ナットによる共締めによりスリーブアセンブリとインバータ制御基板も一体化されることになるため、インバータ制御基板の剛性も向上させることができるようになる。
更に、請求項2の発明の如くスリーブアセンブリが複数の端子接続部を有し、この端子接続部には、インバータ制御基板とモータの引出端子に接続される接続端子を、同様にネジ溝部に螺合するナットにより共締めし、インバータ制御基板と引出端子が電気的に接続するようにすれば、モータの引出端子に接続される接続端子も、インバータ制御基板に高い剛性の接続構造で接続することができるようになる。
また、請求項3の発明の如くインバータ回路部を、インバータ制御基板とスリーブアセンブリが一体化されたものとし、電気回路部を、スイッチング電流の高周波成分を吸収するためのフィルタ回路部であるものとし、フィルタ回路部の高さ寸法がインバータ回路部よりも大きい場合に、フィルタ回路部の一部がインバータ回路部に重合した状態で、インバータ回路部とフィルタ回路部を、ハウジングに着脱可能に取り付けるようにすれば、高さ寸法の大きいフィルタ回路部を支障無くインバータ収容部内に収納して取り付けることができるようになると共に、フィルタ回路部(電気回路部)の接続端子をスリーブアセンブリの端子接続部にインバータ制御基板とナットにて共締めする作業も容易に行えるようになる。
特に、電気回路部の接続端子を直接インバータ制御基板に接続することができるので、部品点数の削減によるコストの抑制を図ることができるようになる。また、半田接続に比べて組み付けや取り外しが容易となると共に、ナットによる共締めによりスリーブアセンブリとインバータ制御基板も一体化されることになるため、インバータ制御基板の剛性も向上させることができるようになる。
更に、請求項2の発明の如くスリーブアセンブリが複数の端子接続部を有し、この端子接続部には、インバータ制御基板とモータの引出端子に接続される接続端子を、同様にネジ溝部に螺合するナットにより共締めし、インバータ制御基板と引出端子が電気的に接続するようにすれば、モータの引出端子に接続される接続端子も、インバータ制御基板に高い剛性の接続構造で接続することができるようになる。
また、請求項3の発明の如くインバータ回路部を、インバータ制御基板とスリーブアセンブリが一体化されたものとし、電気回路部を、スイッチング電流の高周波成分を吸収するためのフィルタ回路部であるものとし、フィルタ回路部の高さ寸法がインバータ回路部よりも大きい場合に、フィルタ回路部の一部がインバータ回路部に重合した状態で、インバータ回路部とフィルタ回路部を、ハウジングに着脱可能に取り付けるようにすれば、高さ寸法の大きいフィルタ回路部を支障無くインバータ収容部内に収納して取り付けることができるようになると共に、フィルタ回路部(電気回路部)の接続端子をスリーブアセンブリの端子接続部にインバータ制御基板とナットにて共締めする作業も容易に行えるようになる。
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明を適用した一実施例の電動圧縮機1の縦断側面図、図2は電動圧縮機1の蓋部材11を取り外した状態のインバータ収容部8側(一端側)から見た平面図、図3は電動圧縮機1のインバータ収容部8の部分の拡大縦断側面図である。
(1)電動圧縮機1の全体構成
実施例の電動圧縮機1は、所謂インバータ一体型の電動圧縮機であり、図示しない車両の車室内を空調する車両用空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するものである。電動圧縮機1は、モータ6と、このモータ6の回転軸5により駆動される圧縮機構7を内蔵したハウジング2と、モータ2を駆動するインバータ回路部3と、スイッチング電流の高周波成分を吸収するための電気回路部としてのフィルタ回路部4を備えている。
実施例のハウジング2の外面には、モータ6の回転軸5の軸方向における一端側に位置して収容部としてのインバータ収容部8が構成されており、このインバータ収容部8の開口9は、蓋部材11により開閉可能に閉塞される。そして、このインバータ収容部8内にインバータ回路部3とフィルタ回路部4が、モータ6の回転軸5の軸方向からそれぞれ個別に収容され、ハウジング2に着脱可能に取り付けられるように構成されている。
尚、各図ではインバータ収容部8を上にした状態で実施例の電動圧縮機1を示しているが、実際にはインバータ収容部8が一側となるように横方向で配置されるものである。
実施例のモータ6は、三相同期モータ(ブラシレスDCモータ)から構成されており、圧縮機構7は例えばスクロール式の圧縮機構である。圧縮機構7はモータ6の回転軸5により駆動され、冷媒を圧縮して冷媒回路内に吐出する。そして、ハウジング2には、これも冷媒回路の一部を構成するエバポレータ(吸熱器とも称される)から吸入された低温のガス冷媒が流通される。そのため、ハウジング2内は冷却されている。そして、インバータ収容部8は、当該インバータ収容部8の底面となる隔壁12によりモータ6が収容されるハウジング2内と区画されており、この隔壁12も低温のガス冷媒により冷却される。
(2)インバータ回路部3の構成
次に、図4~図13を参照しながら前記インバータ回路部3の構成について説明する。インバータ回路部3は、三相インバータ回路の各相のアームを構成する6個の電力スイッチング素子13(実施例ではIGBT)が実装されたパワーモジュール14と、制御回路16が実装されたインバータ制御基板17と、複数(実施例では5個)の端子接続部19、20、21、22、23を有する樹脂製のスリーブアセンブリ18を備えている。
このインバータ回路部3は、図示しない車両のバッテリから給電される直流電力を三相交流電力に変換してモータ6のステータコイル27に給電するものである。そのため、各相の上アーム側の電力スイッチング素子13と下アーム側の電力スイッチング素子13との接続点が、ハウジング2の隔壁12から引き出されて軸方向に突出する引出端子24、25、26に3個のモータ側接続端子(接続端子)28を介してそれぞれ接続され、上アーム側の電力スイッチング素子13の電源端子と下アーム側の電力スイッチング素子13の接地端子が、フィルタ回路部4と高電力用コネクタ(HVコネクタ)29を介して前述したバッテリからの電源ハーネスに接続されることになる。
この場合、各相の上アーム側の電力スイッチング素子13と下アーム側の電力スイッチング素子13との接続点が接続される引出端子24~26は、隔壁12を貫通してハウジング2内のモータ6のステータコイル27に接続されている。また、電源端子と接地端子は、フィルタ回路部4、前述した高電力用コネクタ29から引き出された2本の配線98の先端にそれぞれ設けられた電源側接続端子(接続端子)31、及び、当該高電力用コネクタ29等を介して電源ハーネスに電気的に接続される。
(2−1)スリーブアセンブリ18の構成
次に、図6~図8を参照しながら前記スリーブアセンブリ18の構成を説明する。スリーブアセンブリ18には、前述した5個の端子接続部19、20、21、22、23が突設されており、スリーブアセンブリ18は更に6個のスリーブ32を有している。各端子接続部19~23は、実施例では何れも図8に示す如き金属製の雄ネジから構成されており、外面に微細な凹凸が形成された埋設部33(ネジ頭となる)と、この埋設部33から突出したネジ溝部34を有している。また、スリーブ32は所定長さ寸法の金属製円筒から成る。
そして、これら端子接続部19~23とスリーブ32は、絶縁性の硬質樹脂のインサート成形によりスリーブアセンブリ18と一体に樹脂モールドされている。このとき、各端子接続部19~23の埋設部33のみがスリーブアセンブリ18の硬質樹脂内に埋設され、ネジ溝34はスリーブアセンブリ18の表面から上方に突出した状態とされる。また、端子接続部19~21は引出端子24~26側となる位置に配置され、端子接続部22、23はフィルタ回路部4側となる位置に配置される。更に、各スリーブ32はスリーブアセンブリ18の周辺部に配置され、上下端がスリーブアセンブリ18の表面と裏面で露出して開口し、後述するハウジング2に固定するためのボルト36を挿通可能とされる。
また、スリーブアセンブリ18の表面の所定位置には、インバータ制御基板17との位置決めピン37が3箇所、硬質樹脂により一体に突出形成されている。更に、スリーブアセンブリ18の裏面の所定位置には、パワーモジュール14との位置決めピン38が4箇所、硬質樹脂により一体に突出形成されている。更にまた、スリーブアセンブリ18の裏面の所定位置には、ハウジング2との位置決めピン39が2箇所、硬質樹脂により一体に突出形成されている。
また、スリーブアセンブリ18の中央部には、パワーモジュール14に実装された各電力スイッチング素子13のソース、エミッタ、ドレインの各端子41を通過させるための挿通孔42が複数(18箇所)形成されている。そして、スリーブアセンブリ18は後述する如くインバータ制御基板17とパワーモジュール14(後述する設置プレート43)との絶縁距離(最短の絶縁距離)を少なくとも確保できるだけの所定の厚さ寸法を有している。
(2−2)パワーモジュール14の構成
図9~図12を参照しながら前記パワーモジュール14の構成を説明する。パワーモジュール14は高放熱性の金属板(実施例ではアルミニウム)から成る設置プレート43に6個の電力スイッチング素子13を実装して構成されている。この場合、設置プレート43には嵌合孔44が3個ずつ所定間隔を存して2列、合計6箇所貫通形成されており、各嵌合孔44の表面には座繰り部46がそれぞれ凹陥形成されている。
そして、各嵌合孔44には裏面側から雄ネジ47が圧入嵌合されて固定され、設置プレート43に立設される。各雄ネジ47は、嵌合された状態で各雄ネジ47のネジ溝部48が設置プレート43の表面から突出すると共に、座繰り部46を含め、各雄ネジ47のネジ溝部48以外の部分には、樹脂被覆材49が雄ネジ47の外面にモールド成形される。この状態で、樹脂被覆材49は雄ネジ47のネジ溝部48が露出した状態で各雄ネジ47をそれぞれ被覆する(図11)。
一方、各電力スイッチング素子13には貫通孔51がそれぞれ形成されている。そして、この貫通孔51に各雄ネジ47を貫通させるかたちで絶縁シート52を介し、設置プレート43上(表面)に配置される。この場合、絶縁シート52は各列の電力スイッチング素子13に渡るかたちで二枚使用され、各絶縁シート52にも貫通孔53が三箇所ずつ形成されており、各雄ネジ47はこの絶縁シート52の貫通孔53と電力スイッチング素子13の貫通孔51を貫通し、ネジ溝部48は電力スイッチング素子13から突出する。
また、各電力スイッチング素子13が設置プレート43上に配置された状態で、各列の電力スイッチング素子13の各端子41は設置プレート43の中央部で相互に隣接すると共に、設置プレート43から上方(表面から起立する方向)に向かうに折曲されている。この状態でナット54を各雄ネジ47のネジ溝部48に螺合させることにより、各電力スイッチング素子13を設置プレート43に締結固定し、パワーモジュール14を構成する。この状態で、樹脂被覆材49は、電力スイッチング素子13及び絶縁シート52と、雄ネジ47の間に介在するかたちとなる(図10)。
尚、ナット54を雄ネジ47に螺合させる際には、各電力スイッチング素子13が回転しないように所定の治具が使用される。このように、設置プレート43に立設された6個の雄ネジ47と、各雄ネジ47のネジ溝部48が露出した状態で各雄ネジ47をそれぞれ被覆する樹脂被覆材49を設け、各電力スイッチング素子13及び絶縁シート52を、雄ネジ47が貫通した状態で設置プレート43に配置し、ネジ溝部48に螺合するナット54により設置プレート43に固定することで、各電力スイッチング素子13を、絶縁シート52を介して設置プレート43に実装し、パワーモジュール14を構成するようにしたので、各雄ネジ47が設置プレート43に対する電力スイッチング素子13と絶縁シート52の位置決めの役割を果たすことになる。
これにより、組み付け作業性が著しく向上すると共に、格別な位置決め手段を設ける必要も無くなるため、小型化を図ることもできるようになる。特に、ナット54により設置プレート43に固定された状態で、電力スイッチング素子13及び絶縁シート52と、雄ネジ47の間には樹脂被覆材49が介在することになるので、雄ネジ47と電力スイッチング素子13との絶縁も支障無く確保することができるようになる。
特に、実施例では各雄ネジ47を設置プレート43に圧入固定すると共に、樹脂被覆材49を、雄ネジ47の外面にモールド成形するようにしているので、更なる組み付け作業性の向上を図り、省スペース性の向上にも著しく寄与することができるようになる。
尚、設置プレート43の周辺部には前述したスリーブアセンブリ18の所定のスリーブ32に対応する位置に、挿通孔56が5箇所形成されている。また、スリーブアセンブリ18の裏面に形成された位置決めピン38、39にそれぞれ対応する位置には、位置決め孔57が6箇所貫通形成されている。
(2−3)インバータ制御基板17の構成
前記インバータ制御基板17の制御回路16は、外部からの指令に基づいてパワーモジュール14の各電力スイッチング素子13をスイッチング制御する。また、モータ6の駆動状態を外部に送信する機能を有しており、マイクロコンピュータ等の回路部品をプリント配線にて接続して構成されている。
また、インバータ制御基板17の周辺部には、前述したスリーブアセンブリ18の端子接続部19、20、21、22、23に対応する位置に、端子接続孔58が5箇所形成されている。更に、インバータ制御基板17の周辺部には、スリーブアセンブリ18の各スリーブ32に対応する位置を含め、挿通孔59が8箇所形成されている。更にまた、スリーブアセンブリ18の表面に形成された位置決めピン37にそれぞれ対応する位置には、位置決め孔61が3箇所貫通形成されている。また、スリーブアセンブリ18の各挿通孔42に対応する位置にも、端子接続孔62が複数(18箇所)形成されている。
(2−4)インバータ回路部3の組立手順
以上の構成で、次にインバータ回路部3の組立手順について説明する。尚、インバータ回路部3はサブラインにて前記インバータ制御基板17とスリーブアセンブリ18とパワーモジュール14を一体化する。その際、先ず図13に示す如く、制御回路16が実装されたインバータ制御基板17を上とし、電力スイッチング素子13が実装されたパワーモジュール14を下とし、これらインバータ制御基板17とパワーモジュール14によりスリーブアセンブリ18を挟んだ状態でこれらインバータ制御基板17、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を順次積層する。
このとき、スリーブアセンブリ18の表面の各位置決めピン37がインバータ制御基板17の各位置決め孔61にそれぞれ進入してインバータ制御基板17から突出し、スリーブアセンブリ18の裏面の各位置決めピン38、39がパワーモジュール14の各位置決め孔57にそれぞれ進入してパワーモジュール14から突出するので、三者の位置は精度良く確定する。
このように積層された状態で、パワーモジュール14の各挿通孔56はスリーブアセンブリ18の各スリーブ32のうちの5個のスリーブ32の裏面側に対応し、インバータ制御基板17の各挿通孔59のうちの6個の挿通孔59はスリーブアセンブリ18の各スリーブ32の表面側に対応する。また、スリーブアセンブリ18に設けられた各端子接続部19~23はインバータ制御基板17に形成された各端子接続孔58を通過してインバータ制御基板17の表面側に突出する。更に、パワーモジュール14の各電力スイッチング素子13の端子41は、スリーブアセンブリ18の各挿通孔42を通過し、インバータ制御基板17の各端子接続孔62から当該インバータ制御基板17の表面側に少許突出する。
この状態で、インバータ制御基板17から突出した各位置決めピン37と、パワーモジュール14から突出した各位置決めピン38を熱カシメすることにより、インバータ制御部17と、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を一体化する。更に、各端子接続孔62から突出した電力スイッチング素子13の端子41をインバータ制御回路17に半田付けして電力スイッチング素子13とインバータ制御基板17を電気的に接続する。
このような熱カシメと半田付けにより、インバータ制御基板17とスリーブアセンブリ18とパワーモジュール14をサブラインにて一体化しておく(図4、図5)。このとき、樹脂製のスリーブアセンブリ18は所定の厚さ寸法を有しているので、スリーブアセンブリ18はインバータ制御ブロック17とパワーモジュール14間に介在するスペーサとなり、インバータ制御部17とパワーモジュール14との間の絶縁距離が最短で確保されることになる。
このように、スリーブアセンブリ18にインバータ制御基板17とパワーモジュール14との位置決めピン37、38を設け、インバータ制御基板17とパワーモジュール14とでスリーブアセンブリ18を挟んだ状態で位置決めピン37、38を熱カシメすることにより、インバータ制御基板17、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を一体化するようにしたので、インバータ回路部3のインバータ制御基板17、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を一体化するためのネジ等の格別な締結具が不要となり、部品点数の削減と軽量化を実現することができるようになる。
また、ネジ等の締結具を使用しないことで、それらとの絶縁距離の確保も不要となり、インバータ回路部3の小型化にも寄与することができるようになる。更に、一体化された状態でインバータ制御基板17とパワーモジュール14の間には樹脂製のスリーブアセンブリ18が介在することになるため、インバータ制御基板17とパワーモジュール14との絶縁距離が最短で確保される。また、パワーモジュール14の電力スイッチング素子13からの発熱によるインバータ制御基板17への影響も樹脂製のスリーブアセンブリ18で遮断することができるので、これらによっても小型化を実現することができるようになる。
そして、スリーブアセンブリ18に、ネジ溝34を有する雄ネジから成る端子接続部19~23と、後述する如くインバータ回路部3をハウジング2に固定するためのボルト36が挿通されるスリーブ32を設け、ネジ溝部34が突出した状態で、端子接続部19~23及びスリーブ32を一体に樹脂モールドしているので、スリーブアセンブリ18及びインバータ回路部3が剛性の高い構造となり、耐振性を向上させることができるようになる。
(3)フィルタ回路部4の構成
次に、図14~図21を参照しながら前記フィルタ回路部4の構成について説明する。フィルタ回路部4は、三相インバータ回路の電源端子と設置端子との間に接続される比較的大型の平滑コンデンサ(電解コンデンサ)63や電源端子に接続されるこれも比較的大型のコイル64等の電気部品が実装された回路基板としてのフィルタ回路基板66と、これらコンデンサ63やコイル64(電気部品)を収容する硬質樹脂製の支持部材67から構成されている。
(3−1)支持部材67の構成
支持部材67は一面が開口し、上記の如く大型の平滑コンデンサ63やコイル64を収容するのに十分な深さ寸法を有した容器(ケース)状を呈しており、支持部材67の周辺部には金属製円筒から成る所定長さ寸法のスリーブ68が5個、絶縁性の硬質樹脂のインサート成形により支持部材67と一体に樹脂モールドされ、支持部材67の表面と裏面にて露出し、開口している。また、支持部材67の一端側には、図18、図19に示すように外面に微細な凹凸が形成された袋状の金属製ナット部材69が2個、同様に支持部材67と一体に樹脂モールドされ、支持部材67の表面にて露出し、開口している。そして、各ナット部材69は相互に所定の間隔を存して配置されている。
更に、各ナット部材69にそれぞれ対応する位置の支持部材67の縁部には、ガイド部76が内側にえぐられたかたちで2箇所形成されている。各ガイド部76は相互に所定の間隔を有しており、後述する如く2個の電源側接続端子31がフィルタ回路基板66に電気的に接続される際の位置ずれを規制しながら、電源側接続端子31間の絶縁距離を確保する。
更にまた、支持部材67の他端側には、2個のフィルタ側接続端子(接続端子)71が同じく一体に樹脂モールドされている。各フィルタ側接続端子71は、図20に示す如く孔75が穿設された平板端子部72と、この平板端子部72から直角に折れ曲がった半田付け部73を有しており、平板端子部72が支持部材67から側方に突出し、半田付け部73が上面から突出するかたちで支持部材67に埋設されている。また、支持部材67の底面には、位置決めピン74が突出形成されている。
(3−2)フィルタ回路基板66の構成
前記平滑コンデンサ63やコイル64等の電気部品はフィルタ回路基板66の裏面側に実装されている。また、フィルタ回路基板66の周辺部には、前述した支持部材67のスリーブ68に対応する位置に挿通孔77が4箇所形成されており、支持部材67のナット部材69にそれぞれ対応する位置には、端子接続孔78が一端側に2箇所形成されている。更に、フィルタ回路基板66の他端側には支持部材67のフィルタ側接続端子71にそれぞれ対応する位置に、端子接続孔79が2箇所形成されている。
(3−3)フィルタ回路部4の組立手順
以上の構成で、次にフィルタ回路部4の組立手順について説明する。尚、フィルタ回路部4もサブラインにて前記フィルタ回路基板66と支持部材67を一体化する。その際、先ず図21に示す如く、フィルタ回路基板66の平滑コンデンサ64やコイル64を下側として、それらを支持部材67内に収容する。
このとき、各フィルタ側接続端子71の半田付け部73がフィルタ回路基板66の端子接続孔79にそれぞれ進入してフィルタ回路基板66から少許突出し、各挿通孔77は支持部材67の各スリーブ68にそれぞれ対応する。また、フィルタ回路基板66の各端子接続孔78は支持部材67の各ナット部材69にそれぞれ対応する。
この状態で、支持部材67内に熱硬化性の樹脂81(例えば、エポキシ樹脂。図3に示す)を充填することで、フィルタ回路基板66と支持部材67を一体化する。更に、各端子接続孔79から突出したフィルタ側接続端子71の半田付け部73をフィルタ回路基板66に半田付けして当該フィルタ回路基板66に電気的に接続する。このような、熱硬化性の樹脂81の充填と半田付けにより、フィルタ回路基板66と支持部材67をサブラインにて一体化しておく(図14、図15)。このとき、スリーブ68の下端(ハウジング2側となる端部)は、フィルタ回路部4の高さ方向における中央、若しくは、中央近傍の領域に位置している(図3)。
このように、サブラインにてフィルタ回路部4の支持部材67に平滑コンデンサ63やコイル64を収容した状態で当該支持部材67内に熱硬化性の樹脂81を充填することで、フィルタ回路基板66と支持部材67を一体化しておくと共に、支持部材67には、一端がフィルタ回路基板66に半田付けされ、他端がインバータ回路部3に後述する如く端子接続部22、23(雄ネジ)とナット92で電気的に接続されるフィルタ側接続端子71を一体に樹脂モールドしておくようにすれば、樹脂充填や半田付けはハウジング2への組み付け前に行っておき、組み付け時にはナット92のネジ止めやボルト36の締結のみで済むようになるので、組立作業性が著しく向上する。また、一端がフィルタ回路基板66に半田付けされるフィルタ側接続端子71は支持部材67に一体に樹脂モールドされているので、振動に対して剛性の高い構造となり、フィルタ回路部4をハウジング2に固定した後も、半田付け部分に応力が生じなくなる。
(4)インバータ回路部3とフィルタ回路部4のハウジング2への取り付け手順
次に、図22及び図23を参照しながら、メインラインにてインバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に取り付ける手順について説明する。ハウジング2は図22や図23に示すように、インバータ収容部8が構成されたモータ6の回転軸5の軸方向における一端側を上として配置する。そして、前述したようにサブラインにてそれぞれ一体化されたインバータ回路部3とフィルタ回路部4を、同じく軸方向(上方)からハウジング2のインバータ収容部8内にそれぞれ個別に収容する。
このとき、インバータ収容部8の底面となるハウジング2の隔壁12には、インバータ回路部3の各位置決めピン39にそれぞれ対応する位置に、位置決め凹所82が2箇所形成されており、インバータ回路部3のインバータ制御基板17の挿通孔59に対応する位置に、ボルト固定凹所83が8箇所形成されている。そして、各位置決めピン39が位置決め凹所82内に進入することで、ハウジング2に対してインバータ回路部3の位置は確定され、その状態で各挿通孔59(スリーブアセンブリ18のスリーブ32、パワーモジュール14の挿通孔56)は、各ボルト固定凹所83にそれぞれ対応する(図22)。
この状態で図3に示す如くパワーモジュール14の設置プレート43が隔壁12に当接するので、電力スイッチング素子13はこの設置プレート43を介して隔壁12と熱交換関係となり、低温のガス冷媒により冷却されることになる。尚、図3において96は、熱カシメされた位置決めピン38を逃げるために隔壁12に形成された凹所であり、97は設置プレート43の雄ネジ47の頭部を逃げるために隔壁12に形成された凹所である。
一方、ハウジング2の隔壁12には、フィルタ回路部4の各位置決めピン74にそれぞれ対応する位置に、位置決め凹所84が2箇所形成されており、フィルタ回路部4のインバータ回路部3とは反対側となる位置の2箇所の挿通孔77(スリーブ68)に対応する位置に、ボルト固定凹所86が2箇所形成されている。そして、各位置決めピン74が位置決め凹所84内に進入することで、ハウジング2に対してフィルタ回路4の位置は確定される。このように、支持部材67にハウジング2との位置決めピン74を設けておくことで、フィルタ回路部4とハウジング2との位置決めが容易に行えるようになる。
その際、インバータ回路部3とは反対側となる位置の2箇所の挿通孔77(スリーブ68)は、各ボルト固定凹所86にそれぞれ対応し、各スリーブ68はハウジング2(隔壁12)に当接する(図3)。他方、フィルタ回路部4のインバータ回路部3側となる支持部材67の上縁部の一部分はインバータ回路部3に重合し、インバータ回路部3側となる2箇所の挿通孔(スリーブ68)はインバータ回路部3の2箇所の挿通孔59にそれぞれ対応する(図22)。
ここで、前述した如くフィルタ回路部4の平滑コンデンサ64やコイル64は比較的大型であるため、図3に示す如くフィルタ回路部4の高さ寸法H1は、インバータ回路部3の高さ寸法H2よりも大きくなるが、実施例の如くフィルタ回路部4の一部がインバータ回路部3に重合した状態で、インバータ回路部3とフィルタ回路部4を、ハウジング2に着脱可能に取り付けるようにすることで、高さ寸法の大きいフィルタ回路部4を支障無くインバータ収容部8内に収納して取り付けることができるようになる。
また、後述する如くフィルタ回路部4(電気回路部)のフィルタ側接続端子71をスリーブアセンブリ18の端子接続部22、23にインバータ制御基板17とナット92にて共締めする作業も容易に行えるようになる。
尚、この2箇所の挿通孔59に対応するスリーブ32はハウジング2(隔壁12)に当接する(図3)。また、フィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71の平板端子部72は、インバータ回路部3の端子接続部22、23にそれぞれ対応し、各端子接続部22、23はフィルタ側接続端子71の平板端子部72の孔75に進入するかたちとなる。
このようにしてインバータ収容部8内にインバータ回路部3とフィルタ回路部4を配置した後、インバータ回路部3の各挿通孔59(スリーブ32、挿通孔56)と、フィルタ回路部4の各挿通孔77(スリーブ68)に軸方向(上方)からボルト36を挿通し(図23)、ボルト固定凹所83、86にそれぞれ螺合させ、締結することでインバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に着脱可能に取り付ける(図2、図3)。この状態でインバータ回路部3の各端子接続部19、20、21は、引出端子24、25、26にそれぞれ隣接し、これら引出端子24、25、26と同一の軸方向(上方)に向けて突出する。
(5)各接続端子28、31、71の接続手順
次に、図24~図31を参照しながら前述したモータ側接続端子28、電源側接続端子31、及び、フィルタ側接続端子71(何れも接続端子)の接続手順について説明する。モータ側接続端子28は金属板から構成され、図26に示すように一端側に孔87が穿設された平板端子部88を有し、他端側には所定の弾性を有する圧接端子部89を有している。
そして、ハウジング2の軸方向(上方)から3個のモータ側接続端子28をインバータ収容部8内に挿入し、各モータ側接続端子28の圧接端子部89内に各引出端子24、25、26をそれぞれ圧入する。これにより、各モータ側接続端子28の圧接端子部89は、各引出端子24~26に圧接して電気的に接続される。また、各平板端子部88の孔87に各端子接続部19、20、21を進入させることで、引出端子24と端子接続部19、引出端子25と端子接続部20、引出端子26と端子接続部21間に渡ってそれぞれモータ側接続端子28を取り付ける。
その状態で、上方からナット91をそれぞれ端子接続部19~21のネジ溝部34に螺合させることで、各モータ側接続端子28の平板端子部88をナット91とインバータ制御基板17で挟持し、平板端子部88とインバータ制御基板17を共締めする。これにより、各モータ側接続端子28はインバータ制御基板17を介して各端子接続部19~21に締結される。このようにして、各モータ側接続端子28をインバータ制御基板17に固定して電気的に接続し、モータ6からの引出端子24~26を、モータ側接続端子28によりインバータ制御基板17に電気的に接続する。
また、インバータ回路部3の端子接続部22、23のネジ溝部34にも上方からナット92をそれぞれ螺合させることで、フィルタ側接続端子71の平板端子部72をナット92とインバータ制御基板17で挟持し、平板端子部72とインバータ制御基板17を共締めする。これにより、フィルタ側接続端子71をインバータ制御基板17に固定して電気的に接続し、フィルタ回路部4のフィルタ回路基板66を、フィルタ側接続端子71を介してインバータ制御基板17に電気的に接続する。
このように端子接続部22、23に、インバータ制御基板17とフィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71を、ネジ溝部34に螺合するナット92により共締めし、インバータ制御基板17とフィルタ回路部4を電気的に接続するようにしたので、高い剛性の接続構造でインバータ制御基板17とフィルタ回路部4とを接続することができるようになる。また、インバータ回路部3とフィルタ回路部4の接続と、ハウジング2への取り付け、取り外しも容易に行えるようになる。
特に、フィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71を直接インバータ制御基板17に接続することができるので、部品点数の削減によるコストの抑制を図ることができるようになる。また、半田接続に比べて組み付けや取り外しが容易となると共に、ナット92による共締めによりスリーブアセンブリ18とインバータ制御基板17も一体化されることになるため、インバータ制御基板17の剛性も向上させることができるようになる。
更に、前述した2個の電源側接続端子31も孔94が穿設された平板端子であり、この孔94をフィルタ回路部4の各端子接続孔78に対応させ、図29に示す如く軸方向(上方)からネジ93を差し込んでナット部材69に螺合させることで、ナット部材69に電源側接続端子31とフィルタ回路基板66を共締めする。これにより、フィルタ回路基板66と電源側接続端子31が電気的に接続される。
このように、フィルタ回路部4の支持部材67に、袋状のナット部材69を一体に樹脂モールドしておき、このナット部材69にフィルタ回路基板66と電源側接続端子31をネジ93にて共締めし、フィルタ回路基板66と電源側接続端子31を電気的に接続するようにしたので、高い剛性の接続構造でフィルタ回路基板66と電源側接続端子31とを接続することができるようになる。
特に、電源側接続端子31を直接フィルタ回路基板66に接続することができるので、部品点数の削減によるコストの抑制を図ることができるようになる。また、半田接続に比べて組み付けや取り外しが容易となると共に、ネジ93による共締めにより支持部材67とフィルタ回路基板66も一体化されることになるため、フィルタ回路基板66の剛性も向上させることができるようになる。
また、袋状のナット部材69を使用しているため、ネジ93による共締め時に生じた屑もナット部材69内に納めておくことができるようになり、屑が拡散することで生じる短絡や漏電等の不都合の発生も防止することができるようになる。
このとき、各電源側接続端子31は支持部材67に形成された各ガイド部76にそれぞれ進入して保持される(図30)。これにより、各電源側接続端子31の位置ずれが規制されるのでネジ止め作業性も向上すると共に、各電源側接続端子31間の絶縁距離も確保されることになる(図31)。そして、最後に蓋部材11をインバータ収容部8の開口9に着脱可能に取り付け、開閉可能にインバータ収容部8の開口9を閉塞する(図1)。
以上の如く、インバータ回路部3のインバータ制御基板17と、スリーブアセンブリ18と、パワーモジュール14を一体化しておき、フィルタ回路部4のフィルタ回路基板66と支持部材67を一体化しておいて、これらインバータ回路部3とフィルタ回路部4を、インバータ収容部8内に同一方向からそれぞれ個別に収容し、着脱可能にハウジング2に取り付けられる構造としたことにより、インバータ回路部3とフィルタ回路部4をそれぞれ別個にインバータ収容部8内に収容することができるようになり、インバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に取り付ける際の組立工程の自由度が増し、電動圧縮機1の組立作業性を改善することができるようになる。
この場合、インバータ回路部3の半田付けやフィルタ回路部4の半田付け、樹脂充填はハウジング2への組み付け前にサブラインにて行っておくことができるので、メインラインでの工数を削減することができるようになる。また、インバータ回路部3とフィルタ回路部4が別個に設けられるため、それらの配置に設計上の自由度が増し、インバータ収容部8の省スペース化を図ることも可能となる。更に、比較的大型となるフィルタ回路部4がインバータ回路部3と別個に設けられることで、耐振性も改善され、車両用の空気調和装置に用いられる電動圧縮機として極めて好適なものとなる。
特に、インバータ回路部3とフィルタ回路部4は、同一方向からインバータ収容部8内に収容可能とされているので、インバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に取り付ける際に、ハウジング2の向きを変更する必要が無くなり、より一層組立作業が良好となる。
例えば実施例の如く、インバータ収容部8を、モータ6の回転軸5の軸方向におけるハウジング2の一端側に構成し、インバータ回路部3とフィルタ回路部4を、モータ6の回転軸5の軸方向からインバータ収容部8内にそれぞれ個別に収容し、着脱可能にハウジング2に取り付けるようにすれば、前述した如くハウジング2の一端側を上にして、インバータ回路部3とフィルタ回路部4を上からインバータ収容部8内に容易に取り付けることができるようになる。
また、実施例ではスリーブアセンブリ18の各端子接続部19~23に、モータ6の引出端子24~26に接続されるモータ側接続端子28と、フィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71をそれぞれ固定し、インバータ制御基板17に電気的に接続しているので、インバータ制御基板17とモータ6及びフィルタ回路部4との電気的接続も支障無く行えるようになる。
この場合、端子接続部19~23に、インバータ制御基板17とモータ6の引出端子24~26に接続されるモータ側接続端子28を、ネジ溝部34に螺合するナット91により共締めし、インバータ制御基板17と引出端子24~26が電気的に接続するようにしているので、モータ6の引出端子24~26に接続されるモータ側接続端子28を、インバータ制御基板17に高い剛性の接続構造で接続することができるようになる。
また、実施例では各端子接続部19~23を、ネジ溝部34を有する雄ネジから構成し、スリーブアセンブリ18を樹脂成形されたものとして、ネジ溝部34が突出した状態で各端子接続部19~23を一体に樹脂モールドするようにしているので、スリーブアセンブリ18や端子接続部19~23の剛性が高くなり、耐震性が著しく改善される。
そして、実施例の如くモータ側接続端子28とフィルタ側接続端子71を、端子接続部19~23のネジ溝部34に螺合するナット91、92により、インバータ制御基板17を介して各端子接続部19~23に締結することにより、モータ側接続端子28とフィルタ側接続端子71を強固に締結して、接続強度と剛性の向上を図り、振動に強い構成とすることができるようになる。
更に、実施例の如くスリーブアセンブリ18に、インバータ回路部3をハウジング2に固定するためのボルト36が挿通されるスリーブ32を一体に樹脂モールドすることで、スリーブ32をスリーブアセンブリ18に一体化して、部品点数の削減とインバータ回路部3の剛性向上を図ることができるようになる。
また、インバータ回路部3に、ネジ溝部34を有した端子接続部19~21を突設すると共に、モータ側接続端子28には平板端子部88を設け、この平板端子部88が端子接続部19~21のネジ溝部34に螺合するナット91によりインバータ回路部3のインバータ制御基板17に固定されることで、インバータ回路部3に電気的に接続されるようにしたので、モータ側接続端子28とインバータ回路部3とは機械的に締結されるかたちとなり、振動や熱等により外力が加わった場合にも、モータ側接続端子28とインバータ回路部3との接続強度を維持することができるようになる。
これにより、クリープ現象に伴う保持力の低下による接続不良の発生を効果的に解消することができるようになる。また、端子接続部19~21はネジ溝部34が突出した状態でスリーブアセンブリ18に一体に樹脂モールドされており、ネジ溝部34がインバータ制御基板17を通過して突出するようにすると共に、ナット91が端子接続部19~21のネジ溝部34に螺合することで、モータ側接続端子28の平板端子部88がナット91とインバータ制御基板17に挟持され、その状態で平板端子部88がインバータ制御基板17に電気的に接続されるようにしているので、モータ側接続端子88が接続される端子接続部19~21周辺のインバータ回路部3の強度と剛性を向上させることができるようになる。
更に、モータ側接続端子28には、モータ6の引出端子24~26に圧接して電気的に接続される圧接端子部89を設けているので、引出端子24~26側は従来同様の圧接により、容易にモータ側接続端子28を接続することができるようになる。
この場合、実施例では端子接続部19~21が、インバータ回路部3がインバータ収容部8内に収容された状態で、引出端子24~26と同一方向に突出しているので、モータ側接続端子28の圧接端子部89をモータ6の引出端子24~26に圧接にて接続する方向と、平板端子部88をインバータ回路部3の端子接続部19~21にナット91で固定する方向とが一致することになり(上方からの接続と固定)、モータ側接続端子28の組み付け作業性が向上する。
また、実施例ではスリーブアセンブリ18に、ハウジング2との位置決めピン39を設けているので、インバータ回路部3をインバータ収容部8に取り付ける際の、ハウジング2との位置決めも容易に行えるようになる。
また、前述した如くフィルタ回路部4の支持部材67に、フィルタ回路部4をハウジング2に固定するためのボルト36が挿通される所定長さ寸法のスリーブ68を一体に樹脂モールドし、フィルタ回路部4を、スリーブ68がハウジング2に当接した状態で、ボルト36によりハウジング2に固定するようにしたので、フィルタ回路部4がハウジング2に当接する位置は、図3に示されるようにスリーブ68の長さ寸法分、ハウジング2の隔壁12側に近づくことになる。これにより、車両の走行時の振動が電動圧縮機1に加わったときのフィルタ回路部4の揺れを低減して、各部に破損が発生する不都合を抑制することができるようになる。
特に、実施例のようにスリーブ68のハウジング2側となる端部を、フィルタ回路部4の高さ方向における中央、若しくは、中央近傍の領域に位置させることで、振動が加わったときのフィルタ回路部4の揺れを効果的に低減することができるようになる。
尚、実施例では電気回路部としてフィルタ回路部4を採り上げたが、請求項3以外の発明はそれに限らず、接続端子によりインバータ回路部に電気的に接続される各種電気部品を備えた電気回路部に適用可能である。また、実施例で示したインバータ回路部3やフィルタ回路部4、ハウジング2の形状、構造は、それに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは云うまでもない。
(1)電動圧縮機1の全体構成
実施例の電動圧縮機1は、所謂インバータ一体型の電動圧縮機であり、図示しない車両の車室内を空調する車両用空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するものである。電動圧縮機1は、モータ6と、このモータ6の回転軸5により駆動される圧縮機構7を内蔵したハウジング2と、モータ2を駆動するインバータ回路部3と、スイッチング電流の高周波成分を吸収するための電気回路部としてのフィルタ回路部4を備えている。
実施例のハウジング2の外面には、モータ6の回転軸5の軸方向における一端側に位置して収容部としてのインバータ収容部8が構成されており、このインバータ収容部8の開口9は、蓋部材11により開閉可能に閉塞される。そして、このインバータ収容部8内にインバータ回路部3とフィルタ回路部4が、モータ6の回転軸5の軸方向からそれぞれ個別に収容され、ハウジング2に着脱可能に取り付けられるように構成されている。
尚、各図ではインバータ収容部8を上にした状態で実施例の電動圧縮機1を示しているが、実際にはインバータ収容部8が一側となるように横方向で配置されるものである。
実施例のモータ6は、三相同期モータ(ブラシレスDCモータ)から構成されており、圧縮機構7は例えばスクロール式の圧縮機構である。圧縮機構7はモータ6の回転軸5により駆動され、冷媒を圧縮して冷媒回路内に吐出する。そして、ハウジング2には、これも冷媒回路の一部を構成するエバポレータ(吸熱器とも称される)から吸入された低温のガス冷媒が流通される。そのため、ハウジング2内は冷却されている。そして、インバータ収容部8は、当該インバータ収容部8の底面となる隔壁12によりモータ6が収容されるハウジング2内と区画されており、この隔壁12も低温のガス冷媒により冷却される。
(2)インバータ回路部3の構成
次に、図4~図13を参照しながら前記インバータ回路部3の構成について説明する。インバータ回路部3は、三相インバータ回路の各相のアームを構成する6個の電力スイッチング素子13(実施例ではIGBT)が実装されたパワーモジュール14と、制御回路16が実装されたインバータ制御基板17と、複数(実施例では5個)の端子接続部19、20、21、22、23を有する樹脂製のスリーブアセンブリ18を備えている。
このインバータ回路部3は、図示しない車両のバッテリから給電される直流電力を三相交流電力に変換してモータ6のステータコイル27に給電するものである。そのため、各相の上アーム側の電力スイッチング素子13と下アーム側の電力スイッチング素子13との接続点が、ハウジング2の隔壁12から引き出されて軸方向に突出する引出端子24、25、26に3個のモータ側接続端子(接続端子)28を介してそれぞれ接続され、上アーム側の電力スイッチング素子13の電源端子と下アーム側の電力スイッチング素子13の接地端子が、フィルタ回路部4と高電力用コネクタ(HVコネクタ)29を介して前述したバッテリからの電源ハーネスに接続されることになる。
この場合、各相の上アーム側の電力スイッチング素子13と下アーム側の電力スイッチング素子13との接続点が接続される引出端子24~26は、隔壁12を貫通してハウジング2内のモータ6のステータコイル27に接続されている。また、電源端子と接地端子は、フィルタ回路部4、前述した高電力用コネクタ29から引き出された2本の配線98の先端にそれぞれ設けられた電源側接続端子(接続端子)31、及び、当該高電力用コネクタ29等を介して電源ハーネスに電気的に接続される。
(2−1)スリーブアセンブリ18の構成
次に、図6~図8を参照しながら前記スリーブアセンブリ18の構成を説明する。スリーブアセンブリ18には、前述した5個の端子接続部19、20、21、22、23が突設されており、スリーブアセンブリ18は更に6個のスリーブ32を有している。各端子接続部19~23は、実施例では何れも図8に示す如き金属製の雄ネジから構成されており、外面に微細な凹凸が形成された埋設部33(ネジ頭となる)と、この埋設部33から突出したネジ溝部34を有している。また、スリーブ32は所定長さ寸法の金属製円筒から成る。
そして、これら端子接続部19~23とスリーブ32は、絶縁性の硬質樹脂のインサート成形によりスリーブアセンブリ18と一体に樹脂モールドされている。このとき、各端子接続部19~23の埋設部33のみがスリーブアセンブリ18の硬質樹脂内に埋設され、ネジ溝34はスリーブアセンブリ18の表面から上方に突出した状態とされる。また、端子接続部19~21は引出端子24~26側となる位置に配置され、端子接続部22、23はフィルタ回路部4側となる位置に配置される。更に、各スリーブ32はスリーブアセンブリ18の周辺部に配置され、上下端がスリーブアセンブリ18の表面と裏面で露出して開口し、後述するハウジング2に固定するためのボルト36を挿通可能とされる。
また、スリーブアセンブリ18の表面の所定位置には、インバータ制御基板17との位置決めピン37が3箇所、硬質樹脂により一体に突出形成されている。更に、スリーブアセンブリ18の裏面の所定位置には、パワーモジュール14との位置決めピン38が4箇所、硬質樹脂により一体に突出形成されている。更にまた、スリーブアセンブリ18の裏面の所定位置には、ハウジング2との位置決めピン39が2箇所、硬質樹脂により一体に突出形成されている。
また、スリーブアセンブリ18の中央部には、パワーモジュール14に実装された各電力スイッチング素子13のソース、エミッタ、ドレインの各端子41を通過させるための挿通孔42が複数(18箇所)形成されている。そして、スリーブアセンブリ18は後述する如くインバータ制御基板17とパワーモジュール14(後述する設置プレート43)との絶縁距離(最短の絶縁距離)を少なくとも確保できるだけの所定の厚さ寸法を有している。
(2−2)パワーモジュール14の構成
図9~図12を参照しながら前記パワーモジュール14の構成を説明する。パワーモジュール14は高放熱性の金属板(実施例ではアルミニウム)から成る設置プレート43に6個の電力スイッチング素子13を実装して構成されている。この場合、設置プレート43には嵌合孔44が3個ずつ所定間隔を存して2列、合計6箇所貫通形成されており、各嵌合孔44の表面には座繰り部46がそれぞれ凹陥形成されている。
そして、各嵌合孔44には裏面側から雄ネジ47が圧入嵌合されて固定され、設置プレート43に立設される。各雄ネジ47は、嵌合された状態で各雄ネジ47のネジ溝部48が設置プレート43の表面から突出すると共に、座繰り部46を含め、各雄ネジ47のネジ溝部48以外の部分には、樹脂被覆材49が雄ネジ47の外面にモールド成形される。この状態で、樹脂被覆材49は雄ネジ47のネジ溝部48が露出した状態で各雄ネジ47をそれぞれ被覆する(図11)。
一方、各電力スイッチング素子13には貫通孔51がそれぞれ形成されている。そして、この貫通孔51に各雄ネジ47を貫通させるかたちで絶縁シート52を介し、設置プレート43上(表面)に配置される。この場合、絶縁シート52は各列の電力スイッチング素子13に渡るかたちで二枚使用され、各絶縁シート52にも貫通孔53が三箇所ずつ形成されており、各雄ネジ47はこの絶縁シート52の貫通孔53と電力スイッチング素子13の貫通孔51を貫通し、ネジ溝部48は電力スイッチング素子13から突出する。
また、各電力スイッチング素子13が設置プレート43上に配置された状態で、各列の電力スイッチング素子13の各端子41は設置プレート43の中央部で相互に隣接すると共に、設置プレート43から上方(表面から起立する方向)に向かうに折曲されている。この状態でナット54を各雄ネジ47のネジ溝部48に螺合させることにより、各電力スイッチング素子13を設置プレート43に締結固定し、パワーモジュール14を構成する。この状態で、樹脂被覆材49は、電力スイッチング素子13及び絶縁シート52と、雄ネジ47の間に介在するかたちとなる(図10)。
尚、ナット54を雄ネジ47に螺合させる際には、各電力スイッチング素子13が回転しないように所定の治具が使用される。このように、設置プレート43に立設された6個の雄ネジ47と、各雄ネジ47のネジ溝部48が露出した状態で各雄ネジ47をそれぞれ被覆する樹脂被覆材49を設け、各電力スイッチング素子13及び絶縁シート52を、雄ネジ47が貫通した状態で設置プレート43に配置し、ネジ溝部48に螺合するナット54により設置プレート43に固定することで、各電力スイッチング素子13を、絶縁シート52を介して設置プレート43に実装し、パワーモジュール14を構成するようにしたので、各雄ネジ47が設置プレート43に対する電力スイッチング素子13と絶縁シート52の位置決めの役割を果たすことになる。
これにより、組み付け作業性が著しく向上すると共に、格別な位置決め手段を設ける必要も無くなるため、小型化を図ることもできるようになる。特に、ナット54により設置プレート43に固定された状態で、電力スイッチング素子13及び絶縁シート52と、雄ネジ47の間には樹脂被覆材49が介在することになるので、雄ネジ47と電力スイッチング素子13との絶縁も支障無く確保することができるようになる。
特に、実施例では各雄ネジ47を設置プレート43に圧入固定すると共に、樹脂被覆材49を、雄ネジ47の外面にモールド成形するようにしているので、更なる組み付け作業性の向上を図り、省スペース性の向上にも著しく寄与することができるようになる。
尚、設置プレート43の周辺部には前述したスリーブアセンブリ18の所定のスリーブ32に対応する位置に、挿通孔56が5箇所形成されている。また、スリーブアセンブリ18の裏面に形成された位置決めピン38、39にそれぞれ対応する位置には、位置決め孔57が6箇所貫通形成されている。
(2−3)インバータ制御基板17の構成
前記インバータ制御基板17の制御回路16は、外部からの指令に基づいてパワーモジュール14の各電力スイッチング素子13をスイッチング制御する。また、モータ6の駆動状態を外部に送信する機能を有しており、マイクロコンピュータ等の回路部品をプリント配線にて接続して構成されている。
また、インバータ制御基板17の周辺部には、前述したスリーブアセンブリ18の端子接続部19、20、21、22、23に対応する位置に、端子接続孔58が5箇所形成されている。更に、インバータ制御基板17の周辺部には、スリーブアセンブリ18の各スリーブ32に対応する位置を含め、挿通孔59が8箇所形成されている。更にまた、スリーブアセンブリ18の表面に形成された位置決めピン37にそれぞれ対応する位置には、位置決め孔61が3箇所貫通形成されている。また、スリーブアセンブリ18の各挿通孔42に対応する位置にも、端子接続孔62が複数(18箇所)形成されている。
(2−4)インバータ回路部3の組立手順
以上の構成で、次にインバータ回路部3の組立手順について説明する。尚、インバータ回路部3はサブラインにて前記インバータ制御基板17とスリーブアセンブリ18とパワーモジュール14を一体化する。その際、先ず図13に示す如く、制御回路16が実装されたインバータ制御基板17を上とし、電力スイッチング素子13が実装されたパワーモジュール14を下とし、これらインバータ制御基板17とパワーモジュール14によりスリーブアセンブリ18を挟んだ状態でこれらインバータ制御基板17、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を順次積層する。
このとき、スリーブアセンブリ18の表面の各位置決めピン37がインバータ制御基板17の各位置決め孔61にそれぞれ進入してインバータ制御基板17から突出し、スリーブアセンブリ18の裏面の各位置決めピン38、39がパワーモジュール14の各位置決め孔57にそれぞれ進入してパワーモジュール14から突出するので、三者の位置は精度良く確定する。
このように積層された状態で、パワーモジュール14の各挿通孔56はスリーブアセンブリ18の各スリーブ32のうちの5個のスリーブ32の裏面側に対応し、インバータ制御基板17の各挿通孔59のうちの6個の挿通孔59はスリーブアセンブリ18の各スリーブ32の表面側に対応する。また、スリーブアセンブリ18に設けられた各端子接続部19~23はインバータ制御基板17に形成された各端子接続孔58を通過してインバータ制御基板17の表面側に突出する。更に、パワーモジュール14の各電力スイッチング素子13の端子41は、スリーブアセンブリ18の各挿通孔42を通過し、インバータ制御基板17の各端子接続孔62から当該インバータ制御基板17の表面側に少許突出する。
この状態で、インバータ制御基板17から突出した各位置決めピン37と、パワーモジュール14から突出した各位置決めピン38を熱カシメすることにより、インバータ制御部17と、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を一体化する。更に、各端子接続孔62から突出した電力スイッチング素子13の端子41をインバータ制御回路17に半田付けして電力スイッチング素子13とインバータ制御基板17を電気的に接続する。
このような熱カシメと半田付けにより、インバータ制御基板17とスリーブアセンブリ18とパワーモジュール14をサブラインにて一体化しておく(図4、図5)。このとき、樹脂製のスリーブアセンブリ18は所定の厚さ寸法を有しているので、スリーブアセンブリ18はインバータ制御ブロック17とパワーモジュール14間に介在するスペーサとなり、インバータ制御部17とパワーモジュール14との間の絶縁距離が最短で確保されることになる。
このように、スリーブアセンブリ18にインバータ制御基板17とパワーモジュール14との位置決めピン37、38を設け、インバータ制御基板17とパワーモジュール14とでスリーブアセンブリ18を挟んだ状態で位置決めピン37、38を熱カシメすることにより、インバータ制御基板17、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を一体化するようにしたので、インバータ回路部3のインバータ制御基板17、スリーブアセンブリ18、及び、パワーモジュール14を一体化するためのネジ等の格別な締結具が不要となり、部品点数の削減と軽量化を実現することができるようになる。
また、ネジ等の締結具を使用しないことで、それらとの絶縁距離の確保も不要となり、インバータ回路部3の小型化にも寄与することができるようになる。更に、一体化された状態でインバータ制御基板17とパワーモジュール14の間には樹脂製のスリーブアセンブリ18が介在することになるため、インバータ制御基板17とパワーモジュール14との絶縁距離が最短で確保される。また、パワーモジュール14の電力スイッチング素子13からの発熱によるインバータ制御基板17への影響も樹脂製のスリーブアセンブリ18で遮断することができるので、これらによっても小型化を実現することができるようになる。
そして、スリーブアセンブリ18に、ネジ溝34を有する雄ネジから成る端子接続部19~23と、後述する如くインバータ回路部3をハウジング2に固定するためのボルト36が挿通されるスリーブ32を設け、ネジ溝部34が突出した状態で、端子接続部19~23及びスリーブ32を一体に樹脂モールドしているので、スリーブアセンブリ18及びインバータ回路部3が剛性の高い構造となり、耐振性を向上させることができるようになる。
(3)フィルタ回路部4の構成
次に、図14~図21を参照しながら前記フィルタ回路部4の構成について説明する。フィルタ回路部4は、三相インバータ回路の電源端子と設置端子との間に接続される比較的大型の平滑コンデンサ(電解コンデンサ)63や電源端子に接続されるこれも比較的大型のコイル64等の電気部品が実装された回路基板としてのフィルタ回路基板66と、これらコンデンサ63やコイル64(電気部品)を収容する硬質樹脂製の支持部材67から構成されている。
(3−1)支持部材67の構成
支持部材67は一面が開口し、上記の如く大型の平滑コンデンサ63やコイル64を収容するのに十分な深さ寸法を有した容器(ケース)状を呈しており、支持部材67の周辺部には金属製円筒から成る所定長さ寸法のスリーブ68が5個、絶縁性の硬質樹脂のインサート成形により支持部材67と一体に樹脂モールドされ、支持部材67の表面と裏面にて露出し、開口している。また、支持部材67の一端側には、図18、図19に示すように外面に微細な凹凸が形成された袋状の金属製ナット部材69が2個、同様に支持部材67と一体に樹脂モールドされ、支持部材67の表面にて露出し、開口している。そして、各ナット部材69は相互に所定の間隔を存して配置されている。
更に、各ナット部材69にそれぞれ対応する位置の支持部材67の縁部には、ガイド部76が内側にえぐられたかたちで2箇所形成されている。各ガイド部76は相互に所定の間隔を有しており、後述する如く2個の電源側接続端子31がフィルタ回路基板66に電気的に接続される際の位置ずれを規制しながら、電源側接続端子31間の絶縁距離を確保する。
更にまた、支持部材67の他端側には、2個のフィルタ側接続端子(接続端子)71が同じく一体に樹脂モールドされている。各フィルタ側接続端子71は、図20に示す如く孔75が穿設された平板端子部72と、この平板端子部72から直角に折れ曲がった半田付け部73を有しており、平板端子部72が支持部材67から側方に突出し、半田付け部73が上面から突出するかたちで支持部材67に埋設されている。また、支持部材67の底面には、位置決めピン74が突出形成されている。
(3−2)フィルタ回路基板66の構成
前記平滑コンデンサ63やコイル64等の電気部品はフィルタ回路基板66の裏面側に実装されている。また、フィルタ回路基板66の周辺部には、前述した支持部材67のスリーブ68に対応する位置に挿通孔77が4箇所形成されており、支持部材67のナット部材69にそれぞれ対応する位置には、端子接続孔78が一端側に2箇所形成されている。更に、フィルタ回路基板66の他端側には支持部材67のフィルタ側接続端子71にそれぞれ対応する位置に、端子接続孔79が2箇所形成されている。
(3−3)フィルタ回路部4の組立手順
以上の構成で、次にフィルタ回路部4の組立手順について説明する。尚、フィルタ回路部4もサブラインにて前記フィルタ回路基板66と支持部材67を一体化する。その際、先ず図21に示す如く、フィルタ回路基板66の平滑コンデンサ64やコイル64を下側として、それらを支持部材67内に収容する。
このとき、各フィルタ側接続端子71の半田付け部73がフィルタ回路基板66の端子接続孔79にそれぞれ進入してフィルタ回路基板66から少許突出し、各挿通孔77は支持部材67の各スリーブ68にそれぞれ対応する。また、フィルタ回路基板66の各端子接続孔78は支持部材67の各ナット部材69にそれぞれ対応する。
この状態で、支持部材67内に熱硬化性の樹脂81(例えば、エポキシ樹脂。図3に示す)を充填することで、フィルタ回路基板66と支持部材67を一体化する。更に、各端子接続孔79から突出したフィルタ側接続端子71の半田付け部73をフィルタ回路基板66に半田付けして当該フィルタ回路基板66に電気的に接続する。このような、熱硬化性の樹脂81の充填と半田付けにより、フィルタ回路基板66と支持部材67をサブラインにて一体化しておく(図14、図15)。このとき、スリーブ68の下端(ハウジング2側となる端部)は、フィルタ回路部4の高さ方向における中央、若しくは、中央近傍の領域に位置している(図3)。
このように、サブラインにてフィルタ回路部4の支持部材67に平滑コンデンサ63やコイル64を収容した状態で当該支持部材67内に熱硬化性の樹脂81を充填することで、フィルタ回路基板66と支持部材67を一体化しておくと共に、支持部材67には、一端がフィルタ回路基板66に半田付けされ、他端がインバータ回路部3に後述する如く端子接続部22、23(雄ネジ)とナット92で電気的に接続されるフィルタ側接続端子71を一体に樹脂モールドしておくようにすれば、樹脂充填や半田付けはハウジング2への組み付け前に行っておき、組み付け時にはナット92のネジ止めやボルト36の締結のみで済むようになるので、組立作業性が著しく向上する。また、一端がフィルタ回路基板66に半田付けされるフィルタ側接続端子71は支持部材67に一体に樹脂モールドされているので、振動に対して剛性の高い構造となり、フィルタ回路部4をハウジング2に固定した後も、半田付け部分に応力が生じなくなる。
(4)インバータ回路部3とフィルタ回路部4のハウジング2への取り付け手順
次に、図22及び図23を参照しながら、メインラインにてインバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に取り付ける手順について説明する。ハウジング2は図22や図23に示すように、インバータ収容部8が構成されたモータ6の回転軸5の軸方向における一端側を上として配置する。そして、前述したようにサブラインにてそれぞれ一体化されたインバータ回路部3とフィルタ回路部4を、同じく軸方向(上方)からハウジング2のインバータ収容部8内にそれぞれ個別に収容する。
このとき、インバータ収容部8の底面となるハウジング2の隔壁12には、インバータ回路部3の各位置決めピン39にそれぞれ対応する位置に、位置決め凹所82が2箇所形成されており、インバータ回路部3のインバータ制御基板17の挿通孔59に対応する位置に、ボルト固定凹所83が8箇所形成されている。そして、各位置決めピン39が位置決め凹所82内に進入することで、ハウジング2に対してインバータ回路部3の位置は確定され、その状態で各挿通孔59(スリーブアセンブリ18のスリーブ32、パワーモジュール14の挿通孔56)は、各ボルト固定凹所83にそれぞれ対応する(図22)。
この状態で図3に示す如くパワーモジュール14の設置プレート43が隔壁12に当接するので、電力スイッチング素子13はこの設置プレート43を介して隔壁12と熱交換関係となり、低温のガス冷媒により冷却されることになる。尚、図3において96は、熱カシメされた位置決めピン38を逃げるために隔壁12に形成された凹所であり、97は設置プレート43の雄ネジ47の頭部を逃げるために隔壁12に形成された凹所である。
一方、ハウジング2の隔壁12には、フィルタ回路部4の各位置決めピン74にそれぞれ対応する位置に、位置決め凹所84が2箇所形成されており、フィルタ回路部4のインバータ回路部3とは反対側となる位置の2箇所の挿通孔77(スリーブ68)に対応する位置に、ボルト固定凹所86が2箇所形成されている。そして、各位置決めピン74が位置決め凹所84内に進入することで、ハウジング2に対してフィルタ回路4の位置は確定される。このように、支持部材67にハウジング2との位置決めピン74を設けておくことで、フィルタ回路部4とハウジング2との位置決めが容易に行えるようになる。
その際、インバータ回路部3とは反対側となる位置の2箇所の挿通孔77(スリーブ68)は、各ボルト固定凹所86にそれぞれ対応し、各スリーブ68はハウジング2(隔壁12)に当接する(図3)。他方、フィルタ回路部4のインバータ回路部3側となる支持部材67の上縁部の一部分はインバータ回路部3に重合し、インバータ回路部3側となる2箇所の挿通孔(スリーブ68)はインバータ回路部3の2箇所の挿通孔59にそれぞれ対応する(図22)。
ここで、前述した如くフィルタ回路部4の平滑コンデンサ64やコイル64は比較的大型であるため、図3に示す如くフィルタ回路部4の高さ寸法H1は、インバータ回路部3の高さ寸法H2よりも大きくなるが、実施例の如くフィルタ回路部4の一部がインバータ回路部3に重合した状態で、インバータ回路部3とフィルタ回路部4を、ハウジング2に着脱可能に取り付けるようにすることで、高さ寸法の大きいフィルタ回路部4を支障無くインバータ収容部8内に収納して取り付けることができるようになる。
また、後述する如くフィルタ回路部4(電気回路部)のフィルタ側接続端子71をスリーブアセンブリ18の端子接続部22、23にインバータ制御基板17とナット92にて共締めする作業も容易に行えるようになる。
尚、この2箇所の挿通孔59に対応するスリーブ32はハウジング2(隔壁12)に当接する(図3)。また、フィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71の平板端子部72は、インバータ回路部3の端子接続部22、23にそれぞれ対応し、各端子接続部22、23はフィルタ側接続端子71の平板端子部72の孔75に進入するかたちとなる。
このようにしてインバータ収容部8内にインバータ回路部3とフィルタ回路部4を配置した後、インバータ回路部3の各挿通孔59(スリーブ32、挿通孔56)と、フィルタ回路部4の各挿通孔77(スリーブ68)に軸方向(上方)からボルト36を挿通し(図23)、ボルト固定凹所83、86にそれぞれ螺合させ、締結することでインバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に着脱可能に取り付ける(図2、図3)。この状態でインバータ回路部3の各端子接続部19、20、21は、引出端子24、25、26にそれぞれ隣接し、これら引出端子24、25、26と同一の軸方向(上方)に向けて突出する。
(5)各接続端子28、31、71の接続手順
次に、図24~図31を参照しながら前述したモータ側接続端子28、電源側接続端子31、及び、フィルタ側接続端子71(何れも接続端子)の接続手順について説明する。モータ側接続端子28は金属板から構成され、図26に示すように一端側に孔87が穿設された平板端子部88を有し、他端側には所定の弾性を有する圧接端子部89を有している。
そして、ハウジング2の軸方向(上方)から3個のモータ側接続端子28をインバータ収容部8内に挿入し、各モータ側接続端子28の圧接端子部89内に各引出端子24、25、26をそれぞれ圧入する。これにより、各モータ側接続端子28の圧接端子部89は、各引出端子24~26に圧接して電気的に接続される。また、各平板端子部88の孔87に各端子接続部19、20、21を進入させることで、引出端子24と端子接続部19、引出端子25と端子接続部20、引出端子26と端子接続部21間に渡ってそれぞれモータ側接続端子28を取り付ける。
その状態で、上方からナット91をそれぞれ端子接続部19~21のネジ溝部34に螺合させることで、各モータ側接続端子28の平板端子部88をナット91とインバータ制御基板17で挟持し、平板端子部88とインバータ制御基板17を共締めする。これにより、各モータ側接続端子28はインバータ制御基板17を介して各端子接続部19~21に締結される。このようにして、各モータ側接続端子28をインバータ制御基板17に固定して電気的に接続し、モータ6からの引出端子24~26を、モータ側接続端子28によりインバータ制御基板17に電気的に接続する。
また、インバータ回路部3の端子接続部22、23のネジ溝部34にも上方からナット92をそれぞれ螺合させることで、フィルタ側接続端子71の平板端子部72をナット92とインバータ制御基板17で挟持し、平板端子部72とインバータ制御基板17を共締めする。これにより、フィルタ側接続端子71をインバータ制御基板17に固定して電気的に接続し、フィルタ回路部4のフィルタ回路基板66を、フィルタ側接続端子71を介してインバータ制御基板17に電気的に接続する。
このように端子接続部22、23に、インバータ制御基板17とフィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71を、ネジ溝部34に螺合するナット92により共締めし、インバータ制御基板17とフィルタ回路部4を電気的に接続するようにしたので、高い剛性の接続構造でインバータ制御基板17とフィルタ回路部4とを接続することができるようになる。また、インバータ回路部3とフィルタ回路部4の接続と、ハウジング2への取り付け、取り外しも容易に行えるようになる。
特に、フィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71を直接インバータ制御基板17に接続することができるので、部品点数の削減によるコストの抑制を図ることができるようになる。また、半田接続に比べて組み付けや取り外しが容易となると共に、ナット92による共締めによりスリーブアセンブリ18とインバータ制御基板17も一体化されることになるため、インバータ制御基板17の剛性も向上させることができるようになる。
更に、前述した2個の電源側接続端子31も孔94が穿設された平板端子であり、この孔94をフィルタ回路部4の各端子接続孔78に対応させ、図29に示す如く軸方向(上方)からネジ93を差し込んでナット部材69に螺合させることで、ナット部材69に電源側接続端子31とフィルタ回路基板66を共締めする。これにより、フィルタ回路基板66と電源側接続端子31が電気的に接続される。
このように、フィルタ回路部4の支持部材67に、袋状のナット部材69を一体に樹脂モールドしておき、このナット部材69にフィルタ回路基板66と電源側接続端子31をネジ93にて共締めし、フィルタ回路基板66と電源側接続端子31を電気的に接続するようにしたので、高い剛性の接続構造でフィルタ回路基板66と電源側接続端子31とを接続することができるようになる。
特に、電源側接続端子31を直接フィルタ回路基板66に接続することができるので、部品点数の削減によるコストの抑制を図ることができるようになる。また、半田接続に比べて組み付けや取り外しが容易となると共に、ネジ93による共締めにより支持部材67とフィルタ回路基板66も一体化されることになるため、フィルタ回路基板66の剛性も向上させることができるようになる。
また、袋状のナット部材69を使用しているため、ネジ93による共締め時に生じた屑もナット部材69内に納めておくことができるようになり、屑が拡散することで生じる短絡や漏電等の不都合の発生も防止することができるようになる。
このとき、各電源側接続端子31は支持部材67に形成された各ガイド部76にそれぞれ進入して保持される(図30)。これにより、各電源側接続端子31の位置ずれが規制されるのでネジ止め作業性も向上すると共に、各電源側接続端子31間の絶縁距離も確保されることになる(図31)。そして、最後に蓋部材11をインバータ収容部8の開口9に着脱可能に取り付け、開閉可能にインバータ収容部8の開口9を閉塞する(図1)。
以上の如く、インバータ回路部3のインバータ制御基板17と、スリーブアセンブリ18と、パワーモジュール14を一体化しておき、フィルタ回路部4のフィルタ回路基板66と支持部材67を一体化しておいて、これらインバータ回路部3とフィルタ回路部4を、インバータ収容部8内に同一方向からそれぞれ個別に収容し、着脱可能にハウジング2に取り付けられる構造としたことにより、インバータ回路部3とフィルタ回路部4をそれぞれ別個にインバータ収容部8内に収容することができるようになり、インバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に取り付ける際の組立工程の自由度が増し、電動圧縮機1の組立作業性を改善することができるようになる。
この場合、インバータ回路部3の半田付けやフィルタ回路部4の半田付け、樹脂充填はハウジング2への組み付け前にサブラインにて行っておくことができるので、メインラインでの工数を削減することができるようになる。また、インバータ回路部3とフィルタ回路部4が別個に設けられるため、それらの配置に設計上の自由度が増し、インバータ収容部8の省スペース化を図ることも可能となる。更に、比較的大型となるフィルタ回路部4がインバータ回路部3と別個に設けられることで、耐振性も改善され、車両用の空気調和装置に用いられる電動圧縮機として極めて好適なものとなる。
特に、インバータ回路部3とフィルタ回路部4は、同一方向からインバータ収容部8内に収容可能とされているので、インバータ回路部3とフィルタ回路部4をハウジング2に取り付ける際に、ハウジング2の向きを変更する必要が無くなり、より一層組立作業が良好となる。
例えば実施例の如く、インバータ収容部8を、モータ6の回転軸5の軸方向におけるハウジング2の一端側に構成し、インバータ回路部3とフィルタ回路部4を、モータ6の回転軸5の軸方向からインバータ収容部8内にそれぞれ個別に収容し、着脱可能にハウジング2に取り付けるようにすれば、前述した如くハウジング2の一端側を上にして、インバータ回路部3とフィルタ回路部4を上からインバータ収容部8内に容易に取り付けることができるようになる。
また、実施例ではスリーブアセンブリ18の各端子接続部19~23に、モータ6の引出端子24~26に接続されるモータ側接続端子28と、フィルタ回路部4のフィルタ側接続端子71をそれぞれ固定し、インバータ制御基板17に電気的に接続しているので、インバータ制御基板17とモータ6及びフィルタ回路部4との電気的接続も支障無く行えるようになる。
この場合、端子接続部19~23に、インバータ制御基板17とモータ6の引出端子24~26に接続されるモータ側接続端子28を、ネジ溝部34に螺合するナット91により共締めし、インバータ制御基板17と引出端子24~26が電気的に接続するようにしているので、モータ6の引出端子24~26に接続されるモータ側接続端子28を、インバータ制御基板17に高い剛性の接続構造で接続することができるようになる。
また、実施例では各端子接続部19~23を、ネジ溝部34を有する雄ネジから構成し、スリーブアセンブリ18を樹脂成形されたものとして、ネジ溝部34が突出した状態で各端子接続部19~23を一体に樹脂モールドするようにしているので、スリーブアセンブリ18や端子接続部19~23の剛性が高くなり、耐震性が著しく改善される。
そして、実施例の如くモータ側接続端子28とフィルタ側接続端子71を、端子接続部19~23のネジ溝部34に螺合するナット91、92により、インバータ制御基板17を介して各端子接続部19~23に締結することにより、モータ側接続端子28とフィルタ側接続端子71を強固に締結して、接続強度と剛性の向上を図り、振動に強い構成とすることができるようになる。
更に、実施例の如くスリーブアセンブリ18に、インバータ回路部3をハウジング2に固定するためのボルト36が挿通されるスリーブ32を一体に樹脂モールドすることで、スリーブ32をスリーブアセンブリ18に一体化して、部品点数の削減とインバータ回路部3の剛性向上を図ることができるようになる。
また、インバータ回路部3に、ネジ溝部34を有した端子接続部19~21を突設すると共に、モータ側接続端子28には平板端子部88を設け、この平板端子部88が端子接続部19~21のネジ溝部34に螺合するナット91によりインバータ回路部3のインバータ制御基板17に固定されることで、インバータ回路部3に電気的に接続されるようにしたので、モータ側接続端子28とインバータ回路部3とは機械的に締結されるかたちとなり、振動や熱等により外力が加わった場合にも、モータ側接続端子28とインバータ回路部3との接続強度を維持することができるようになる。
これにより、クリープ現象に伴う保持力の低下による接続不良の発生を効果的に解消することができるようになる。また、端子接続部19~21はネジ溝部34が突出した状態でスリーブアセンブリ18に一体に樹脂モールドされており、ネジ溝部34がインバータ制御基板17を通過して突出するようにすると共に、ナット91が端子接続部19~21のネジ溝部34に螺合することで、モータ側接続端子28の平板端子部88がナット91とインバータ制御基板17に挟持され、その状態で平板端子部88がインバータ制御基板17に電気的に接続されるようにしているので、モータ側接続端子88が接続される端子接続部19~21周辺のインバータ回路部3の強度と剛性を向上させることができるようになる。
更に、モータ側接続端子28には、モータ6の引出端子24~26に圧接して電気的に接続される圧接端子部89を設けているので、引出端子24~26側は従来同様の圧接により、容易にモータ側接続端子28を接続することができるようになる。
この場合、実施例では端子接続部19~21が、インバータ回路部3がインバータ収容部8内に収容された状態で、引出端子24~26と同一方向に突出しているので、モータ側接続端子28の圧接端子部89をモータ6の引出端子24~26に圧接にて接続する方向と、平板端子部88をインバータ回路部3の端子接続部19~21にナット91で固定する方向とが一致することになり(上方からの接続と固定)、モータ側接続端子28の組み付け作業性が向上する。
また、実施例ではスリーブアセンブリ18に、ハウジング2との位置決めピン39を設けているので、インバータ回路部3をインバータ収容部8に取り付ける際の、ハウジング2との位置決めも容易に行えるようになる。
また、前述した如くフィルタ回路部4の支持部材67に、フィルタ回路部4をハウジング2に固定するためのボルト36が挿通される所定長さ寸法のスリーブ68を一体に樹脂モールドし、フィルタ回路部4を、スリーブ68がハウジング2に当接した状態で、ボルト36によりハウジング2に固定するようにしたので、フィルタ回路部4がハウジング2に当接する位置は、図3に示されるようにスリーブ68の長さ寸法分、ハウジング2の隔壁12側に近づくことになる。これにより、車両の走行時の振動が電動圧縮機1に加わったときのフィルタ回路部4の揺れを低減して、各部に破損が発生する不都合を抑制することができるようになる。
特に、実施例のようにスリーブ68のハウジング2側となる端部を、フィルタ回路部4の高さ方向における中央、若しくは、中央近傍の領域に位置させることで、振動が加わったときのフィルタ回路部4の揺れを効果的に低減することができるようになる。
尚、実施例では電気回路部としてフィルタ回路部4を採り上げたが、請求項3以外の発明はそれに限らず、接続端子によりインバータ回路部に電気的に接続される各種電気部品を備えた電気回路部に適用可能である。また、実施例で示したインバータ回路部3やフィルタ回路部4、ハウジング2の形状、構造は、それに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは云うまでもない。
1 電動圧縮機
2 ハウジング
3 インバータ回路部
4 フィルタ回路部(電気回路部)
6 モータ
8 インバータ収容部
12 隔壁
13 電力スイッチング素子
14 パワーモジュール
16 制御回路
17 インバータ制御基板
18 スリーブアセンブリ
19~23 端子接続部
24~26 引出端子
28 モータ側接続端子(接続端子)
31 電源側接続端子(接続端子)
32、68 スリーブ
34 ネジ溝部
36 ボルト
37~39、74 位置決めピン
43 設置プレート
47 雄ネジ
49 樹脂被覆材
52 絶縁シート
54、91、92 ナット
63 平滑コンデンサ(電気部品)
64 コイル(電気部品)
66 フィルタ回路基板(回路基板)
67 支持部材
69 ナット部材
71 フィルタ側接続端子(接続端子)
88 平板端子部
89 圧接端子部
93 ネジ
2 ハウジング
3 インバータ回路部
4 フィルタ回路部(電気回路部)
6 モータ
8 インバータ収容部
12 隔壁
13 電力スイッチング素子
14 パワーモジュール
16 制御回路
17 インバータ制御基板
18 スリーブアセンブリ
19~23 端子接続部
24~26 引出端子
28 モータ側接続端子(接続端子)
31 電源側接続端子(接続端子)
32、68 スリーブ
34 ネジ溝部
36 ボルト
37~39、74 位置決めピン
43 設置プレート
47 雄ネジ
49 樹脂被覆材
52 絶縁シート
54、91、92 ナット
63 平滑コンデンサ(電気部品)
64 コイル(電気部品)
66 フィルタ回路基板(回路基板)
67 支持部材
69 ナット部材
71 フィルタ側接続端子(接続端子)
88 平板端子部
89 圧接端子部
93 ネジ
Claims (3)
- モータが内蔵されたハウジングと、前記モータに給電するためのインバータ回路部と、接続端子を有する電気回路部を備え、前記インバータ回路部と前記電気回路部が、前記ハウジングの外面に構成されたインバータ収容部内に取り付けられている電動圧縮機において、
前記インバータ回路部は、制御回路が実装されたインバータ制御基板と、樹脂成形されたスリーブアセンブリを備え、
該スリーブアセンブリには、前記インバータ回路部を前記ハウジングに固定するためのボルトが挿通されるスリーブと、ネジ溝部を有する雄ネジから成る端子接続部が、前記ネジ溝部が突出した状態で一体に樹脂モールドされており、
前記端子接続部には、前記インバータ制御基板と前記電気回路部の接続端子が、前記ネジ溝部に螺合するナットにより共締めされ、前記インバータ制御基板と前記電気回路部が電気的に接続されることを特徴とする電動圧縮機。 - 前記スリーブアセンブリは複数の前記端子接続部を有し、該端子接続部には、前記インバータ制御基板と前記モータの引出端子に接続される接続端子が、前記ネジ溝部に螺合するナットにより共締めされ、前記インバータ制御基板と前記引出端子が電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。
- 前記インバータ回路部は、前記インバータ制御基板と前記スリーブアセンブリが一体化されたものであり、
前記電気回路部は、スイッチング電流の高周波成分を吸収するためのフィルタ回路部であって、該フィルタ回路部の高さ寸法は前記インバータ回路部よりも大きいと共に、
前記フィルタ回路部の一部が前記インバータ回路部に重合した状態で、前記インバータ回路部と前記フィルタ回路部は、前記ハウジングに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動圧縮機。
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