【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両空調装置に用いられる電動コンプレッサに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電動コンプレッサとしては、コンプレッサハウジングの表面に、電動モータを駆動するためのインバータを取り付けたものが存在する(例えば特許文献1参照。)。そして、この特許文献1の技術においては、インバータの発熱対策として、電動コンプレッサ内を流動される低温冷媒と、インバータを構成するスイッチング素子との熱交換が、コンプレッサハウジングを介して行われるように構成されている。従って、インバータの冷却に、放熱器や送風器等の複雑な構成を必要としない利点がある。
【0003】
【特許文献1】
実開昭62−12471号公報のCD−ROM(第1頁、第2図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献1のような構成を採用した場合、一般的には、コンプレッサハウジングの外面に対し、複数のスイッチング素子を、それぞれボルト止めによって直接取り付けるようにしている。従って、各スイッチング素子毎にボルトが必要で部品点数及び組立工程数が多くなるし、ボルトが螺入されるネジ穴をコンプレッサハウジングに複数形成する必要があった。よって、電動コンプレッサの製造コストが上昇する問題を生じていた。
【0005】
また、前記特許文献1のような構成を採用した場合、一般的には、各スイッチング素子をコンプレッサハウジングに取り付けた後に、各スイッチング素子に対する配線や、その他の電気部品のコンプレッサハウジングに対する取り付けが行われることとなる。しかし、インバータを構成する各部品のコンプレッサハウジングへの組み付けにはデリケートさが要求され、該工程と比較すれば粗雑感は否めない電動コンプレッサの機構部分の組立工程とは、製造ラインの構成や該ラインの流し方等の設定に相容れないものがある。
【0006】
従って、インバータを、コンプレッサハウジング上で精度良く組み上げるためには、該工程を機構部分の組立工程とは別ラインとする必要がある。しかし、この場合、コンプレッサハウジングつまり大型の部品をライン間で移動させなくてはならず、手間がかかる。よって、電動コンプレッサの製造コストが上昇する問題を生じていた。
【0007】
さらに、前述したように、インバータをコンプレッサハウジング上で組み上げる場合には、該インバータの動作確認のための作業を行い難い問題も生じる。つまり、作業者が、完成したインバータの動作確認のための作業を行う場合、コンプレッサハウジングも一緒に取り扱わなくてはならず、手間がかかるのである。このことも、電動コンプレッサの製造コストの上昇につながっていた。
【0008】
本発明の目的は、スイッチング素子の良好な放熱を安価な構成によって達成することが可能な電動コンプレッサを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明の電動コンプレッサは、コンプレッサハウジングの外側に回路カバーが接合固定されている。コンプレッサハウジングと回路カバーとで囲まれてなる収容空間内には、電動モータを駆動するためのモータ駆動回路が収容されている。モータ駆動回路は、基板において回路カバーとは反対側の面にスイッチング素子が実装されてなる。
【0010】
そして、前記コンプレッサハウジングに対する回路カバーの接合固定に起因した、収容空間内における両者(コンプレッサハウジングと回路カバー)間でのモータ駆動回路の締め付けによって、スイッチング素子がコンプレッサハウジングに対して押し付けられて密着されている。このように、スイッチング素子を、コンプレッサハウジングに対して押し付けることで、該スイッチング素子と、比較的低温なコンプレッサハウジングとの間での熱交換が効率良く行われる。従って、スイッチング素子の放熱性が良好となり、モータ駆動回路の動作が安定される。
【0011】
前記コンプレッサハウジングに対するスイッチング素子の押し付けは、コンプレッサハウジングに対する回路カバーの接合固定に起因した、収容空間内における両者間でのモータ駆動回路の締め付けによって達成される。従って、特許文献1の構成を採用した場合のように、スイッチング素子をコンプレッサハウジングに対して直接ボルト止めする必要がなくなる。また、モータ駆動回路を組み立てた後に、該モータ駆動回路をコンプレッサハウジングに装着する手順を採用することができ、特許文献1の構成を採用した場合のように、コンプレッサハウジング上でインバータを組み上げることに起因した様々な面倒を回避することができる。よって、上述したスイッチング素子の放熱性を良好とする構成を備えることによっても、電動コンプレッサを安価に提供することが可能となる。
【0012】
請求項2の発明は請求項1において、前記コンプレッサハウジングとモータ駆動回路のスイッチング素子との間、及び回路カバーとモータ駆動回路との間の少なくとも一方には、弾性部材が介在されている。従って、例えば、寸法公差に起因して、スイッチング素子の基板上での高さにバラつきが生じたとしても、弾性部材の弾性変形によって、スイッチング素子の高さのバラつきが吸収される。よって、スイッチング素子を、コンプレッサハウジングに対して確実に密着させることができる。これは、スイッチング素子の放熱性の向上や、収容空間内におけるモータ駆動回路の安定配置につながる。
【0013】
請求項3の発明は請求項1又は2において、前記回路カバーとモータ駆動回路の基板との間には、該基板においてスイッチング素子付近をバックアップ支持する基板サポート部材が介在されている。従って、スイッチング素子をコンプレッサハウジングに対して押し付けることに起因して該素子に作用する荷重は、基板及び基板サポート部材を介して回路カバーで受承される。よって、該荷重に起因した、スイッチング素子付近での基板の撓みの発生は、基板サポート部材のバックアップ支持によって防止される。
【0014】
請求項4の発明は請求項3において、前記回路カバーと基板との間における基板サポート部材の厚みを調節することで、コンプレッサハウジングに対するスイッチング素子の押付力を調節するようにした。このように、基板サポート部材を、スイッチング素子の押付力調節手段としても利用することで、電動コンプレッサの構成の簡素化を図ることができる。
【0015】
請求項5の発明は請求項1〜4のいずれかにおいて、前記モータ駆動回路において基板とスイッチング素子との間には、基板上においてスイッチング素子をバックアップ支持する、素子サポート部材が介在されている。従って、スイッチング素子をコンプレッサハウジングに対して押し付けることに起因して該素子に作用する荷重は、素子サポート部材を介して基板によって好適に受承される。よって、スイッチング素子(本体)を基板から浮かせる構造によっても、基板におけるスイッチング素子(取付足)のハンダ付け部分に、前記荷重に起因した応力が集中して作用されることを防止できる。スイッチング素子(本体)を基板から浮かせる構造には、例えば請求項6に記載の利点がある。
【0016】
すなわち、請求項6の発明は請求項5において、前記基板とスイッチング素子との間における素子サポート部材の厚み、つまり基板上におけるスイッチング素子の高さ(本体の浮き具合)を調節することで、コンプレッサハウジングに対するスイッチング素子の押付力を調節するようにした。このように、素子サポート部材を、スイッチング素子の押付力調節手段としても利用することで、電動コンプレッサの構成の簡素化を図り得る。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両空調装置の冷凍サイクルを構成する電動コンプレッサにおいて具体化した第1〜第4実施形態について説明する。なお、第2〜第4実施形態においては第1実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【0018】
○第1実施形態
図1及び図2に示すように、電動コンプレッサ10の外郭をなすコンプレッサハウジング11は、第1ハウジング構成体21と第2ハウジング構成体22とからなっている。第1ハウジング構成体21は、概略円筒状をなす周壁23の図面左方側に底が形成された有底円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって製作されている。第2ハウジング構成体22は、図面右方側が蓋となる有蓋円筒状をなし、アルミニウム合金のダイカスト鋳物によって製作されている。第1ハウジング構成体21と第2ハウジング構成体22とを接合固定することで、コンプレッサハウジング11内には密閉空間24が形成されている。
【0019】
図1に示すように、前記コンプレッサハウジング11の密閉空間24内には、回転軸27が第1ハウジング構成体21によって回転可能に支持されている。この回転軸27の回転中心軸線Lが、電動コンプレッサ10の中心軸線Lをなしている。第1ハウジング構成体21の周壁23は、電動コンプレッサ10の中心軸線Lを取り囲むようにして配置されている。
【0020】
前記コンプレッサハウジング11の密閉空間24内には、電動モータ12と圧縮機構14とが収容されている。電動モータ12は、第1ハウジング構成体21において周壁23の内面に固定されたステータ12aと、ステータ12aの内方において回転軸27に設けられたロータ12bとからなっている。電動モータ12は、ステータ12aに電力の供給を受けることで回転軸27を回転させる。
【0021】
前記圧縮機構14は、固定スクロール14aと可動スクロール14bとを備えたスクロールタイプよりなっている。圧縮機構14は、回転軸27の回転に応じて可動スクロール14bが固定スクロール14aに対して旋回することで、冷媒ガスの圧縮を行う。従って、電動モータ12の駆動によって圧縮機構14が動作されると、外部冷媒回路(図示しない)からの低温低圧の冷媒ガスは、第1ハウジング構成体21に形成された吸入口31(図2参照)から、密閉空間24内の電動モータ12付近を経由して圧縮機構14に吸入される。圧縮機構14に吸入された冷媒ガスは、圧縮機構14の圧縮作用によって高温高圧の冷媒ガスとなって、第2ハウジング構成体22に形成された吐出口32より外部冷媒回路へと排出される。
【0022】
なお、外部冷媒回路からの冷媒ガスが、密閉空間24内の電動モータ12付近を経由して圧縮機構14に導入されるようにしたのは、この比較的低温な冷媒ガスによって、電動モータ12及び後述するモータ駆動回路41を冷却するためである。
【0023】
図2及び図3に示すように、前記第1ハウジング構成体21において周壁23の外面の一部には、内部に収容空間35を有する収容部36が突設されている。収容部36は、周壁23の外面から一体に延出形成された枠状の側壁部37と、側壁部37の先端面に接合された、回路カバーとしての金属製の蓋部材38とからなっている。蓋部材38は、四隅がボルト39によって側壁部37に固定されている。
【0024】
図3に示すように、前記収容空間35の底面35aは、周壁23の外面がなしている。つまり、収容空間35の底面35aは、第1ハウジング構成体21によって提供されている。収容空間35の天面35bは蓋部材38によって提供されている。
【0025】
前記収容部36の収容空間35内には、電動モータ12を駆動するためのモータ駆動回路41が収容されている。モータ駆動回路41はインバータよりなり、該回路41は図示しないエアコンECUからの指令に基づいて、電動モータ12のステータ12aに電力を供給する。
【0026】
前記モータ駆動回路41は、平板状の基板43と、この基板43において中心軸線L側の面43a及び中心軸線Lとは反対側の面43bにそれぞれ実装された複数種類の電気部品44とからなっている。なお、この電気部品の部材番号「44」は、後述する電気部品44A〜44Eやそれ以外の図示しない電気部品を総称したものである。
【0027】
前記電気部品44としてはインバータを構成する周知の部品、すなわち、スイッチング素子44Aや、電解コンデンサ44Bや、トランス44Cや、ドライバ44Dや、固定抵抗44E等が挙げられる。ドライバ44Dは、エアコンECUの指令に基づいてスイッチング素子44Aを断続制御するICチップである。
【0028】
前記基板43において中心軸線L側とは反対側の面43bつまり蓋部材38側の面43bには、基板43からの高さ(面43bからの高さ)がスイッチング素子44Aの高さ(面43bに配置されたと仮定した場合の高さ)よりも低い電気部品44のみが配置されている。基板43からの高さがスイッチング素子44Aよりも低い電気部品44としては、例えばドライバ44Dや固定抵抗44E等が挙げられる。
【0029】
前記基板43において中心軸線L側の面43aつまり蓋部材38とは反対側の面43aには、複数のスイッチング素子44Aと、該スイッチング素子44Aよりも基板43からの高さ(面43aからの高さ)が高い電気部品44とが配置されている。基板43からの高さがスイッチング素子44Aよりも高い電気部品44としては、例えば電解コンデンサ44Bやトランス44C等が挙げられる。
【0030】
前記基板43の面43aにおいて、中心軸線Lに近い図面中央部には、スイッチング素子44A等の低寸な電気部品が配置されている。基板43の面43aにおいて、中心軸線Lから遠ざかる中央部の両側には、電解コンデンサ44Bやトランス44C等の高寸な電気部品が配置されている。このような配置とすることで、基板43の面43a側に実装された電気部品44群が周壁23の概略円筒形状に沿うようにして、モータ駆動回路41をコンプレッサハウジング11に装着することが可能である。
【0031】
従って、モータ駆動回路41は、電気部品44群が周壁23の円筒形状に沿う分だけ、電動コンプレッサ10の中心軸線Lに接近して配置されていることとなる。よって、収容部36のコンプレッサハウジング11からの突出量を小さくすることができ、電動コンプレッサ10を小型化することができる。
【0032】
前記収容空間35の底面35aは、スイッチング素子44Aに対応した中央の領域35a−1が、蓋部材38に接近してなおかつ天面35bと平行な平面状に構成されている。収容空間35の底面35aにおいて、領域35a−1の両側つまり高寸の電解コンデンサ44B及びトランス44Cに対応した領域には、該電解コンデンサ44B及びトランス44Cを隙間を以て収容するための凹部35a−2がそれぞれ形成されている。
【0033】
そして、前記モータ駆動回路41は、スイッチング素子44A付近が、第1ハウジング構成体21に対する蓋部材38の接合固定に起因して両者21,38間で締め付けられることにより、収容空間35内において固定されている。この第1ハウジング構成体21(収容空間35の底面35a)と蓋部材38(天面35b)との間でのモータ駆動回路41の締め付けによって、該回路41の各スイッチング素子44Aが、放熱面44A−1を以て、収容空間35の底面35a(領域35a−1)に対して押し付けられている。
【0034】
前記基板43において中心軸線L側とは反対側の面43bには、各スイッチング素子44Aに対して基板43を挟んで隣り合う位置に、樹脂製でかつ板状をなす基板サポート部材47がそれぞれ接合固定されている。基板サポート部材47は、面43bに実装された電気部品44の何れよりも該面43bからの高さが高くなっている。従って、スイッチング素子44Aを収容空間35の底面35aに対して押し付けることに起因して該素子44Aに作用する荷重は、基板43及び基板サポート部材47を介して蓋部材38で受承される。よって、該荷重に起因した、各スイッチング素子44A付近での基板43の撓みの発生は、基板サポート部材47による直接的なバックアップ支持によって防止される。
【0035】
前記スイッチング素子44Aと収容空間35の底面35a(領域35a−1)との間には、絶縁性及び弾力性並びに熱伝導性に優れるゴム製のシート(弾性部材)45が介在されている。従って、スイッチング素子44Aは、収容空間35の底面35aに対して、シート45を介して押し付けられて密着されている。前記基板サポート部材47と収容空間35の天面35bとの間には、絶縁性及び弾力性に優れるゴム製のシート(弾性部材)46が介在されている。従って、基板サポート部材47は、収容空間35の天面35bに対して、シート46を介して押し付けられている。
【0036】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
(1)モータ駆動回路41の各スイッチング素子44Aは、収容空間35内において該空間35の底面35a、つまり第1ハウジング構成体21に対して押し付けられて密着されている。従って、スイッチング素子44Aと、低温な吸入冷媒ガスの内部での流動に起因して比較的低温な第1ハウジング構成体21との間での熱交換が効率良く行われる。よって、スイッチング素子44Aの放熱性が良好となり、モータ駆動回路41の動作が安定される。
【0037】
前記第1ハウジング構成体21に対する各スイッチング素子44Aの押し付けは、第1ハウジング構成体21に対する蓋部材38の接合固定に起因した、収容空間35内における両者21,38間でのモータ駆動回路41の締め付けによって達成されている。従って、特許文献1の構成を採用した場合のように、各スイッチング素子をコンプレッサハウジングに対して直接ボルト止めする必要がなくなる。また、モータ駆動回路41を組み立てた後に、該回路41をコンプレッサハウジング11に装着する手順を採用することができる。従って、特許文献1の構成を採用した場合のように、コンプレッサハウジング上でインバータを組み上げることに起因した様々な面倒を回避することができる。よって、上述したスイッチング素子44Aの放熱性を良好とする構成を備えることによっても、電動コンプレッサ10を安価に提供することが可能となる。
【0038】
(2)第1ハウジング構成体21とモータ駆動回路41のスイッチング素子44Aとの間には、弾力性、絶縁性を有し熱伝導性に優れるシート45が介在されている。蓋部材38とモータ駆動回路41との間には、弾力性を有するシート46が介在されている。従って、例えば、寸法公差に起因して、各スイッチング素子44Aの基板43上での高さにバラつきが生じたとしても、各シート45,46の弾性変形によって、各スイッチング素子44Aの絶対的な高さのバラつき及び各スイッチング素子44A間での相対的な高さのバラつきが吸収される。よって、各スイッチング素子44Aを、第1ハウジング構成体21に対して確実に密着させることができる。これは、スイッチング素子44Aの放熱性の向上や、収容空間35内におけるモータ駆動回路41の安定配置につながる。
【0039】
また、本実施形態においては、各スイッチング素子44Aの基板43上での高さのバラつきを、二枚のシート45,46で分担して吸収するように構成されている。従って、各シート45,46に要求される最大弾性変形量は少なくてよく、各シート45,46として薄いものを用いることができる。特に、第1ハウジング構成体21とスイッチング素子44Aとの間に介在されるシート45を薄くできることは、第1ハウジング構成体21とスイッチング素子44Aとの間での熱伝導性を向上させることにつながる。よって、スイッチング素子44Aの放熱性をさらに良好とすることができる。
【0040】
さらに、弾性を有するシート45,46によって挟み込まれたモータ駆動回路41は、耐振動性に優れることとなる。
(3)蓋部材38とモータ駆動回路41の基板43との間には、基板43のスイッチング素子44A付近をバックアップ支持する基板サポート部材47が介在されている。従って、各スイッチング素子44Aを第1ハウジング構成体21に対して押し付けることに起因した、該素子44A付近での基板43の撓みの発生を防止することができる。よって、この基板43の撓みに起因した該基板43の破損や、基板43におけるスイッチング素子44Aのハンダ付け部分の剥がれ等を防止することができる。
【0041】
○第2実施形態
図4(a)及び図4(b)においては第2実施形態を示す。本実施形態においては、シート46に換えて、該シート46と同位置に樹脂製のスペーサ51が介在されている点が、上記第1実施形態と異なる。そして、このスペーサ51の厚みX1を調節することで、シート45が弾性変形されることも併せて、第1ハウジング構成体21(底面35a)に対するスイッチング素子44Aの押付力が好適とされている。
【0042】
つまり、上記第1実施形態の効果(2)でも述べたように、弾力性を有するシート45を一枚用いるのみでは、各スイッチング素子44Aの絶対的及び相対的な高さのバラつきを確実に吸収しようとすると、シート45が厚くなってスイッチング素子44Aの放熱性が悪化してしまうのである。
【0043】
そこで、本実施形態においては、先ず、前記モータ駆動回路41のスイッチング素子44A付近の厚みX2を測定する。モータ駆動回路41のスイッチング素子44A付近の厚みX2とは、基板サポート部材47の先端面(図の上面)と、基板43上での高さが最も高いスイッチング素子44Aの先端面(放熱面44A−1)との間の距離のことである。そして、この測定値X2と、予め設定された好適値X3との差に応じた厚みX1のスペーサ51を、予め準備された複数種の厚みのスペーサ51の中から選択し、該スペーサ51をモータ駆動回路41(基板サポート部材47)と蓋部材38(収容空間35の天面35b)との間に介在させている。
【0044】
なお、前記スペーサ51の厚みX1の選択は、「X3−X2=X1」を必ず満たす必要はなく、それに近い値であれば多少誤差があってもよい。つまり、仮に、前記式を満たさない厚みX1のスペーサ51を選択したとしても、その誤差はシート45の弾性変形によって或る程度は吸収できるからである。
【0045】
○第3実施形態
図5においては第3実施形態を示す。本実施形態においては、上記第1実施形態の構成からシート46が削除されている。そして、モータ駆動回路41のスイッチング素子44A付近の厚みX2(図4(b)参照)の好適値X3(図4(a)参照)への調節を、基板サポート部材47の厚みの調節によって行うようにしている。
【0046】
前述した基板サポート部材47の厚みの調節は、上記第2実施形態のスペーサ51と同様に、予め準備された複数種の厚みの基板サポート部材47の中から選択することで行うようにしてもよい。或いは、基板サポート部材47を、基板43上に樹脂を盛ることで直接形成し、該樹脂が柔らかい状態(厚みを変更可能な状態)でモータ駆動回路41を蓋部材38側に向かって押さえ付けて、該基板サポート部材47の厚みを調節するようにしてもよい。
【0047】
○第4実施形態
図6においては第4実施形態を示す。本実施形態においては、上記第1実施形態からシート46が削除されている。また、モータ駆動回路41においては、スイッチング素子44A(本体)を基板43(面43a)から浮かせて配置する構造が採用されている。
【0048】
そして、前記モータ駆動回路41において基板43の面43aと各スイッチング素子44Aとの間には、基板43上においてスイッチング素子44Aをバックアップ支持する、樹脂製でかつ板状をなす素子サポート部材55が介在されている。従って、第1ハウジング構成体21に対する押し付けに起因してスイッチング素子44Aに作用する荷重は、素子サポート部材55を介して基板43によって好適に受承される。よって、スイッチング素子44A(本体)を基板43から浮かせて配置する構造の採用によっても、基板43におけるスイッチング素子44A(取付足)のハンダ付け部分に、前記荷重に起因した応力が集中して作用されることを防止でき、該ハンダ付け部分の破損を防止できる。
【0049】
また、本実施形態においては、前記素子サポート部材55の厚み、つまり基板43上における各スイッチング素子44Aの高さ(本体の浮き具合)を調節することで、第1ハウジング構成体21に対するスイッチング素子44Aの押付力を調節するようにしている。従って、各スイッチング素子44Aの絶対的及び相対的な高さのバラつきをほぼ完全に解消することができ、収容空間35の底面35aに対する各スイッチング素子44Aの押付力にバラつきが生じることを防止できる。これは、各スイッチング素子44Aの放熱性の向上や、収容空間35内におけるモータ駆動回路41の安定配置につながる。
【0050】
さらに、前記のように、素子サポート部材55を、スイッチング素子44Aの押付力調節手段として利用することは、電動コンプレッサ10の構成の簡素化を図り得る利点もある。
【0051】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施できる。
○上記各実施形態においてシート45を削除すること。つまり、スイッチング素子44Aの放熱面44A−1を、第1ハウジング構成体21(収容空間35の底面35a)に対して直接当接させること。
【0052】
○上記各実施形態において、収容空間35内でのモータ駆動回路41の固定は、第1ハウジング構成体21と蓋部材38との間でモータ駆動回路41を締め付けることのみによって行われていた。これを変更し、収容空間35内でのモータ駆動回路41の固定に、前述した締付けに加えてボルト止めを用いること。この場合、モータ駆動回路41は、第1ハウジング構成体21にボルト止めされてもよいし、蓋部材38にボルト止めされてもよい。
【0053】
○上記各実施形態において電動コンプレッサ10は、圧縮機構14の駆動源が電動モータ12のみである、所謂フル電動コンプレッサに具体化されていた。これを変更し、電動コンプレッサを、例えば、車両の走行駆動源たるエンジンをもう一つの駆動源とする、所謂ハイブリッドコンプレッサに具体化すること。
【0054】
○圧縮機構14はスクロールタイプに限定されるものではなく、例えばピストンタイプやベーンタイプやヘリカルタイプ等であってもよい。
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載すると、前記コンプレッサハウジングとモータ駆動回路のスイッチング素子との間、及び回路カバーとモータ駆動回路との間の両方に、弾性部材が介在されている請求項2に記載の電動コンプレッサ。
【0055】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、スイッチング素子の良好な放熱を安価な構成によって達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動コンプレッサの縦断面図。
【図2】電動コンプレッサの側面図。
【図3】図2の1−1線断面図であり、回転軸及び電動モータが取り外された状態を示す図。
【図4】(a)は第2実施形態の電動コンプレッサの横断面図、(b)は電動コンプレッサの分解図。
【図5】第3実施形態の電動コンプレッサの横断面図。
【図6】第4実施形態の電動コンプレッサの横断面図。
【符号の説明】
10…電動コンプレッサ、11…コンプレッサハウジング、12…電動モータ、14…圧縮機構、21…コンプレッサハウジングを構成する第1ハウジング構成体、22…同じく第2ハウジング構成体、35…収容空間、38…回路カバーとしての蓋部材、41…モータ駆動回路、43…基板、43a…蓋部材(天面35b)とは反対側の面、44A…スイッチング素子、45…弾性部材としてのシート、46…弾性部材としてのシート、47…基板サポート部材、55…素子サポート部材。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric compressor used for a vehicle air conditioner, for example.
[0002]
[Prior art]
As this type of electric compressor, there is one in which an inverter for driving an electric motor is attached to a surface of a compressor housing (for example, see Patent Document 1). In the technique of Patent Document 1, heat exchange between a low-temperature refrigerant flowing in an electric compressor and a switching element constituting the inverter is performed through a compressor housing as a measure against heat generation of the inverter. Have been. Therefore, there is an advantage that cooling the inverter does not require a complicated configuration such as a radiator or a blower.
[0003]
[Patent Document 1]
CD-ROM of Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Sho 62-12471 (page 1, FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the configuration as described in Patent Document 1 is employed, generally, a plurality of switching elements are directly attached to the outer surface of the compressor housing by bolting. Therefore, a bolt is required for each switching element, so that the number of parts and the number of assembling steps are increased, and it is necessary to form a plurality of screw holes into which the bolts are screwed in the compressor housing. Therefore, there has been a problem that the manufacturing cost of the electric compressor increases.
[0005]
In addition, when the configuration as described in Patent Document 1 is employed, generally, after each switching element is mounted on the compressor housing, wiring for each switching element and mounting of other electric components on the compressor housing are performed. It will be. However, assembling each component of the inverter to the compressor housing requires delicateness, and the assembling process of the mechanical part of the electric compressor, which can not be denied a rough feeling compared to the process, includes the manufacturing line configuration and the manufacturing process. Some settings are incompatible with the setting of line flow.
[0006]
Therefore, in order to assemble the inverter with high precision on the compressor housing, it is necessary to perform this step separately from the step of assembling the mechanical part. However, in this case, the compressor housing, that is, a large component must be moved between the lines, which is troublesome. Therefore, there has been a problem that the manufacturing cost of the electric compressor increases.
[0007]
Further, as described above, when assembling the inverter on the compressor housing, there is a problem that it is difficult to check the operation of the inverter. That is, when the operator performs the operation for confirming the operation of the completed inverter, the compressor housing must be handled together, which is troublesome. This also led to an increase in the manufacturing cost of the electric compressor.
[0008]
An object of the present invention is to provide an electric compressor that can achieve good heat radiation of a switching element with an inexpensive configuration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the electric compressor according to the first aspect of the present invention, a circuit cover is joined and fixed outside the compressor housing. A motor drive circuit for driving the electric motor is housed in a housing space surrounded by the compressor housing and the circuit cover. The motor drive circuit has a switching element mounted on the surface of the substrate opposite to the circuit cover.
[0010]
The switching element is pressed against and tightly attached to the compressor housing by tightening the motor drive circuit between the two (compressor housing and circuit cover) in the accommodation space due to the joining and fixing of the circuit cover to the compressor housing. ing. As described above, by pressing the switching element against the compressor housing, heat exchange between the switching element and the relatively low-temperature compressor housing is efficiently performed. Therefore, the heat dissipation of the switching element is improved, and the operation of the motor drive circuit is stabilized.
[0011]
The pressing of the switching element against the compressor housing is achieved by tightening the motor drive circuit between the two in the housing space due to the joining and fixing of the circuit cover to the compressor housing. Therefore, there is no need to directly bolt the switching element to the compressor housing as in the case of employing the configuration of Patent Document 1. Further, a procedure of mounting the motor drive circuit on the compressor housing after assembling the motor drive circuit can be adopted, and as in the case of employing the configuration of Patent Document 1, assembling the inverter on the compressor housing. Various troubles caused by this can be avoided. Therefore, the electric compressor can be provided at a low cost by providing the above-described configuration for improving the heat dissipation of the switching element.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an elastic member is interposed between at least one of the compressor housing and the switching element of the motor drive circuit and between at least one of the circuit cover and the motor drive circuit. Therefore, for example, even if the switching elements vary in height on the substrate due to dimensional tolerances, the variation in height of the switching elements is absorbed by the elastic deformation of the elastic member. Therefore, the switching element can be securely brought into close contact with the compressor housing. This leads to an improvement in heat radiation of the switching element and a stable arrangement of the motor drive circuit in the accommodation space.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a board support member is provided between the circuit cover and the board of the motor drive circuit, for supporting the vicinity of the switching element on the board. Therefore, the load acting on the switching element due to pressing it against the compressor housing is received by the circuit cover via the board and the board support member. Therefore, the occurrence of bending of the substrate near the switching element due to the load is prevented by the backup support of the substrate support member.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, the pressing force of the switching element against the compressor housing is adjusted by adjusting the thickness of the board support member between the circuit cover and the board. As described above, the configuration of the electric compressor can be simplified by using the substrate support member also as a pressing force adjusting unit of the switching element.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, in the motor drive circuit, an element support member that supports the switching element on the substrate as a backup is interposed between the substrate and the switching element. Therefore, a load acting on the switching element due to pressing the switching element against the compressor housing is preferably received by the board via the element support member. Therefore, even with the structure in which the switching element (main body) is floated from the board, it is possible to prevent the stress caused by the load from being concentrated on the soldered portion of the switching element (mounting foot) on the board. The structure in which the switching element (main body) is lifted from the substrate has the advantage described in, for example, claim 6.
[0016]
That is, according to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the thickness of the element support member between the substrate and the switching element, that is, the height of the switching element on the substrate (the degree of floating of the main body) is adjusted, so that the compressor is improved. The pressing force of the switching element against the housing is adjusted. As described above, the configuration of the electric compressor can be simplified by using the element support member also as a pressing force adjusting unit of the switching element.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, first to fourth embodiments will be described in which the present invention is embodied in an electric compressor included in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner. In the second to fourth embodiments, only differences from the first embodiment will be described, and the same or corresponding members will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0018]
○ 1st embodiment
As shown in FIGS. 1 and 2, a compressor housing 11 that forms an outer shell of the electric compressor 10 includes a first housing component 21 and a second housing component 22. The first housing component 21 has a bottomed cylindrical shape with a bottom formed on the left side of the substantially cylindrical peripheral wall 23 in the drawing, and is made of an aluminum alloy die casting. The second housing component 22 has a closed cylindrical shape with a lid on the right side of the drawing, and is manufactured by die casting of an aluminum alloy. A sealed space 24 is formed in the compressor housing 11 by joining and fixing the first housing component 21 and the second housing component 22.
[0019]
As shown in FIG. 1, a rotating shaft 27 is rotatably supported by a first housing component 21 in a closed space 24 of the compressor housing 11. The rotation center axis L of the rotation shaft 27 forms the center axis L of the electric compressor 10. The peripheral wall 23 of the first housing component 21 is disposed so as to surround the central axis L of the electric compressor 10.
[0020]
An electric motor 12 and a compression mechanism 14 are housed in a closed space 24 of the compressor housing 11. The electric motor 12 includes a stator 12a fixed to the inner surface of the peripheral wall 23 in the first housing component 21, and a rotor 12b provided on the rotating shaft 27 inside the stator 12a. The electric motor 12 rotates the rotating shaft 27 by receiving power supplied to the stator 12a.
[0021]
The compression mechanism 14 is of a scroll type having a fixed scroll 14a and a movable scroll 14b. The compression mechanism 14 compresses the refrigerant gas by turning the movable scroll 14b with respect to the fixed scroll 14a according to the rotation of the rotation shaft 27. Accordingly, when the compression mechanism 14 is operated by driving the electric motor 12, the low-temperature and low-pressure refrigerant gas from the external refrigerant circuit (not shown) is supplied to the suction port 31 (see FIG. 2) formed in the first housing structure 21. ) Is drawn into the compression mechanism 14 via the vicinity of the electric motor 12 in the closed space 24. The refrigerant gas sucked into the compression mechanism 14 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant gas by the compression action of the compression mechanism 14 and is discharged from the discharge port 32 formed in the second housing component 22 to the external refrigerant circuit.
[0022]
The reason that the refrigerant gas from the external refrigerant circuit is introduced into the compression mechanism 14 via the vicinity of the electric motor 12 in the closed space 24 is that the electric motor 12 and the This is for cooling a motor drive circuit 41 described later.
[0023]
As shown in FIGS. 2 and 3, a housing portion 36 having a housing space 35 therein is protruded from a part of the outer surface of the peripheral wall 23 in the first housing structure 21. The accommodating portion 36 includes a frame-shaped side wall portion 37 integrally formed from the outer surface of the peripheral wall 23 and a metal lid member 38 as a circuit cover joined to a distal end surface of the side wall portion 37. I have. The four corners of the cover member 38 are fixed to the side wall 37 by bolts 39.
[0024]
As shown in FIG. 3, a bottom surface 35a of the housing space 35 is an outer surface of the peripheral wall 23. That is, the bottom surface 35 a of the accommodation space 35 is provided by the first housing component 21. The top surface 35 b of the storage space 35 is provided by a lid member 38.
[0025]
A motor drive circuit 41 for driving the electric motor 12 is accommodated in the accommodation space 35 of the accommodation section 36. The motor drive circuit 41 includes an inverter, and supplies electric power to the stator 12a of the electric motor 12 based on a command from an air conditioner ECU (not shown).
[0026]
The motor drive circuit 41 includes a flat board 43, and a plurality of types of electrical components 44 mounted on a surface 43a on the center axis L side and a surface 43b on the opposite side of the center axis L in the board 43, respectively. ing. The electrical component number "44" is a generic name for electrical components 44A to 44E described later and other electrical components (not shown).
[0027]
Examples of the electric component 44 include well-known components constituting an inverter, that is, a switching element 44A, an electrolytic capacitor 44B, a transformer 44C, a driver 44D, a fixed resistor 44E, and the like. The driver 44D is an IC chip that controls the switching element 44A on and off based on a command from the air conditioner ECU.
[0028]
On the surface 43b of the substrate 43 opposite to the center axis L side, that is, the surface 43b of the lid member 38, the height from the substrate 43 (the height from the surface 43b) is the height of the switching element 44A (the surface 43b). , Only the electric components 44 that are lower than the height (assuming that the electric components 44 are disposed at the same position). Examples of the electric component 44 whose height from the substrate 43 is lower than the switching element 44A include a driver 44D and a fixed resistor 44E.
[0029]
On the surface 43a of the substrate 43 on the side of the central axis L, that is, the surface 43a opposite to the lid member 38, a plurality of switching elements 44A and a height from the substrate 43 higher than the switching elements 44A (a height from the surface 43a). And an electric component 44 having a higher height. Examples of the electrical component 44 whose height from the substrate 43 is higher than the switching element 44A include an electrolytic capacitor 44B and a transformer 44C.
[0030]
On the surface 43a of the substrate 43, a small electrical component such as a switching element 44A is arranged at the center of the drawing near the center axis L. On the surface 43a of the substrate 43, high-sized electrical components such as an electrolytic capacitor 44B and a transformer 44C are arranged on both sides of a central portion away from the central axis L. With such an arrangement, the motor drive circuit 41 can be mounted on the compressor housing 11 such that the group of electrical components 44 mounted on the surface 43a side of the substrate 43 follows the substantially cylindrical shape of the peripheral wall 23. It is.
[0031]
Therefore, the motor drive circuit 41 is arranged closer to the center axis L of the electric compressor 10 by the amount by which the group of electric components 44 follows the cylindrical shape of the peripheral wall 23. Therefore, the amount of protrusion of the housing portion 36 from the compressor housing 11 can be reduced, and the size of the electric compressor 10 can be reduced.
[0032]
On the bottom surface 35a of the housing space 35, a central region 35a-1 corresponding to the switching element 44A is formed in a planar shape close to the lid member 38 and parallel to the top surface 35b. On the bottom surface 35a of the housing space 35, recesses 35a-2 for housing the electrolytic capacitors 44B and the transformer 44C with a gap are provided on both sides of the region 35a-1, that is, in regions corresponding to the high-sized electrolytic capacitors 44B and the transformer 44C. Each is formed.
[0033]
The motor drive circuit 41 is fixed in the housing space 35 by tightening the vicinity of the switching element 44A between the two 21 and 38 due to the joining and fixing of the lid member 38 to the first housing component 21. ing. By tightening the motor drive circuit 41 between the first housing component 21 (the bottom surface 35a of the housing space 35) and the lid member 38 (the top surface 35b), each switching element 44A of the circuit 41 is turned into a heat radiation surface 44A. -1 is pressed against the bottom surface 35a (region 35a-1) of the housing space 35.
[0034]
On the surface 43b of the substrate 43 opposite to the central axis L side, a resin-made and plate-shaped substrate support member 47 is joined to a position adjacent to each switching element 44A with the substrate 43 interposed therebetween. Fixed. The height of the board support member 47 from the surface 43b is higher than any of the electric components 44 mounted on the surface 43b. Therefore, the load acting on the switching element 44A due to pressing the switching element 44A against the bottom surface 35a of the housing space 35 is received by the lid member 38 via the board 43 and the board support member 47. Therefore, the bending of the substrate 43 near each switching element 44A due to the load is prevented by the direct backup support by the substrate support member 47.
[0035]
A rubber sheet (elastic member) 45 having excellent insulation, elasticity, and heat conductivity is interposed between the switching element 44A and the bottom surface 35a (region 35a-1) of the housing space 35. Therefore, the switching element 44 </ b> A is pressed against and adhered to the bottom surface 35 a of the housing space 35 via the sheet 45. A rubber sheet (elastic member) 46 having excellent insulation and elasticity is interposed between the substrate support member 47 and the top surface 35b of the storage space 35. Therefore, the substrate support member 47 is pressed against the top surface 35 b of the storage space 35 via the sheet 46.
[0036]
The present embodiment having the above configuration has the following effects.
(1) Each switching element 44A of the motor drive circuit 41 is pressed against and adhered to the bottom surface 35a of the space 35, that is, the first housing component 21, in the accommodation space 35. Therefore, heat exchange between the switching element 44A and the first housing component 21 having a relatively low temperature due to the flow of the low-temperature suction refrigerant gas inside is efficiently performed. Therefore, the heat radiation of the switching element 44A is improved, and the operation of the motor drive circuit 41 is stabilized.
[0037]
The pressing of each switching element 44A against the first housing component 21 is caused by the joining and fixing of the lid member 38 to the first housing component 21, which causes the motor drive circuit 41 to move between the two 21 and 38 in the housing space 35. Achieved by tightening. Therefore, there is no need to bolt each switching element directly to the compressor housing as in the case of employing the configuration of Patent Document 1. After the motor drive circuit 41 is assembled, a procedure of mounting the circuit 41 on the compressor housing 11 can be adopted. Therefore, it is possible to avoid various troubles caused by assembling the inverter on the compressor housing as in the case of employing the configuration of Patent Document 1. Accordingly, the electric compressor 10 can be provided at a low cost by providing the above-described configuration for improving the heat radiation of the switching element 44A.
[0038]
(2) Between the first housing component 21 and the switching element 44A of the motor drive circuit 41, a sheet 45 having elasticity, insulation and excellent thermal conductivity is interposed. An elastic sheet 46 is interposed between the cover member 38 and the motor drive circuit 41. Therefore, for example, even if the height of each switching element 44A on the substrate 43 varies due to the dimensional tolerance, the absolute height of each switching element 44A is increased by the elastic deformation of the sheets 45 and 46. The variation in height and the variation in relative height between the switching elements 44A are absorbed. Therefore, each switching element 44 </ b> A can be securely brought into close contact with the first housing component 21. This leads to an improvement in the heat dissipation of the switching element 44A and a stable arrangement of the motor drive circuit 41 in the accommodation space 35.
[0039]
Further, in the present embodiment, the two sheets 45 and 46 are configured to share and absorb variations in height of the switching elements 44A on the substrate 43. Therefore, the maximum amount of elastic deformation required for each of the sheets 45 and 46 may be small, and the sheets 45 and 46 may be thin. In particular, the fact that the sheet 45 interposed between the first housing component 21 and the switching element 44A can be made thinner leads to an improvement in thermal conductivity between the first housing component 21 and the switching element 44A. . Therefore, the heat dissipation of the switching element 44A can be further improved.
[0040]
Further, the motor drive circuit 41 sandwiched between the elastic sheets 45 and 46 has excellent vibration resistance.
(3) Between the cover member 38 and the board 43 of the motor drive circuit 41, a board support member 47 for backing up the vicinity of the switching element 44A of the board 43 is interposed. Accordingly, it is possible to prevent the substrate 43 from bending near the element 44A due to the pressing of each switching element 44A against the first housing component 21. Therefore, it is possible to prevent breakage of the substrate 43 due to the bending of the substrate 43, peeling of the soldered portion of the switching element 44A on the substrate 43, and the like.
[0041]
○ 2nd embodiment
4A and 4B show a second embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that a resin spacer 51 is interposed at the same position as the sheet 46 instead of the sheet 46. By adjusting the thickness X1 of the spacer 51, the pressing force of the switching element 44A against the first housing component 21 (bottom surface 35a) is considered to be favorable in addition to the elastic deformation of the sheet 45.
[0042]
That is, as described in the effect (2) of the first embodiment, the use of only one elastic sheet 45 reliably absorbs the absolute and relative height variations of the switching elements 44A. If this is attempted, the sheet 45 becomes thicker, and the heat dissipation of the switching element 44A deteriorates.
[0043]
Therefore, in the present embodiment, first, the thickness X2 near the switching element 44A of the motor drive circuit 41 is measured. The thickness X2 in the vicinity of the switching element 44A of the motor drive circuit 41 refers to the tip end face (upper surface in the figure) of the substrate support member 47 and the tip end face (radiation surface 44A- 1). Then, a spacer 51 having a thickness X1 corresponding to a difference between the measured value X2 and a preset preferable value X3 is selected from a plurality of types of prepared spacers 51 in advance, and the spacer 51 is used as a motor. It is interposed between the drive circuit 41 (the substrate support member 47) and the lid member 38 (the top surface 35b of the housing space 35).
[0044]
Note that the selection of the thickness X1 of the spacer 51 does not necessarily have to satisfy “X3−X2 = X1”, and there may be a slight error if the value is close to “X3−X2 = X1”. That is, even if the spacer 51 having the thickness X1 that does not satisfy the above expression is selected, the error can be absorbed to some extent by the elastic deformation of the sheet 45.
[0045]
○ Third embodiment
FIG. 5 shows a third embodiment. In the present embodiment, the sheet 46 is deleted from the configuration of the first embodiment. Then, the adjustment of the thickness X2 (see FIG. 4B) near the switching element 44A of the motor drive circuit 41 to the preferable value X3 (see FIG. 4A) is performed by adjusting the thickness of the substrate support member 47. I have to.
[0046]
The adjustment of the thickness of the substrate support member 47 described above may be performed by selecting from a plurality of types of prepared substrate support members 47 in advance, similarly to the spacer 51 of the second embodiment. . Alternatively, the substrate support member 47 is directly formed by laying a resin on the substrate 43 and pressing the motor drive circuit 41 toward the lid member 38 in a state where the resin is soft (the thickness can be changed). The thickness of the substrate support member 47 may be adjusted.
[0047]
○ Fourth embodiment
FIG. 6 shows a fourth embodiment. In the present embodiment, the sheet 46 is deleted from the first embodiment. In the motor drive circuit 41, a structure is employed in which the switching element 44A (main body) is arranged so as to float from the substrate 43 (surface 43a).
[0048]
In the motor drive circuit 41, between the surface 43a of the substrate 43 and each switching element 44A, a resin-made and plate-shaped element support member 55 for backing up the switching element 44A on the substrate 43 is interposed. Have been. Therefore, the load acting on the switching element 44 </ b> A due to the pressing against the first housing component 21 is favorably received by the substrate 43 via the element support member 55. Therefore, even with the adoption of the structure in which the switching element 44A (main body) is floated from the substrate 43, the stress caused by the load is concentrated on the soldered portion of the switching element 44A (mounting foot) on the substrate 43. Can be prevented, and the soldered portion can be prevented from being damaged.
[0049]
In the present embodiment, the thickness of the element support member 55, that is, the height of each switching element 44A on the substrate 43 (the degree of floating of the main body) is adjusted, so that the switching element 44A with respect to the first housing structure 21 is adjusted. The pressing force is adjusted. Therefore, the variation in absolute and relative height of each switching element 44A can be almost completely eliminated, and it can be prevented that the pressing force of each switching element 44A against the bottom surface 35a of the accommodation space 35 varies. This leads to an improvement in the heat radiation of each switching element 44A and a stable arrangement of the motor drive circuit 41 in the accommodation space 35.
[0050]
Further, as described above, using the element support member 55 as the pressing force adjusting means of the switching element 44A has an advantage that the configuration of the electric compressor 10 can be simplified.
[0051]
The present invention can be implemented in the following modes without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiments, the sheet 45 is deleted. That is, the heat radiation surface 44A-1 of the switching element 44A is brought into direct contact with the first housing component 21 (the bottom surface 35a of the housing space 35).
[0052]
In the above embodiments, the motor drive circuit 41 is fixed in the accommodation space 35 only by tightening the motor drive circuit 41 between the first housing component 21 and the cover member 38. This is changed, and the motor drive circuit 41 is fixed in the accommodation space 35 using bolting in addition to the above-described tightening. In this case, the motor drive circuit 41 may be bolted to the first housing component 21 or may be bolted to the lid member 38.
[0053]
In each of the above embodiments, the electric compressor 10 is embodied as a so-called full electric compressor in which the drive source of the compression mechanism 14 is only the electric motor 12. This is changed, and the electric compressor is embodied as, for example, a so-called hybrid compressor in which an engine serving as a driving source of a vehicle is used as another driving source.
[0054]
The compression mechanism 14 is not limited to the scroll type, and may be, for example, a piston type, a vane type, a helical type, or the like.
When describing the technical idea that can be grasped from the above embodiment, an elastic member is interposed both between the compressor housing and the switching element of the motor drive circuit and between the circuit cover and the motor drive circuit. 3. The electric compressor according to 2.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to achieve good heat radiation of the switching element by using an inexpensive configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view of an electric compressor.
FIG. 2 is a side view of the electric compressor.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 2, showing a state where a rotary shaft and an electric motor are removed.
4A is a cross-sectional view of an electric compressor according to a second embodiment, and FIG. 4B is an exploded view of the electric compressor.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an electric compressor according to a third embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an electric compressor according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric compressor, 11 ... Compressor housing, 12 ... Electric motor, 14 ... Compression mechanism, 21 ... First housing structure which comprises a compressor housing, 22 ... Similar second housing structure, 35 ... Accommodation space, 38 ... Circuit Lid member as cover, 41: motor drive circuit, 43: substrate, 43a: surface opposite to lid member (top surface 35b), 44A: switching element, 45: sheet as elastic member, 46: as elastic member No. 47, a substrate support member, and 55, an element support member.