WO2005113982A1

WO2005113982A1 - インバータ装置一体型電動圧縮機及びこれを適用した車両用空調装置

Info

Publication number: WO2005113982A1
Application number: PCT/JP2005/008141
Authority: WO
Inventors: Nobuyuki Nishii; Naomi Goto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2005-12-01
Also published as: US20080095646A1; JP2006002755A

Abstract

　本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、圧縮機構部（２８）とその動力源となるモータ（３１）と、これらを収容する金属製筐体（３２）と、その外部に設けられモータへ給電するインバータ装置（２０）と、金属製筐体の内部と外部とを電気接続する電気接続用端子（８）とを備える。この電気接続用端子は、熱伝導性の低い金属と、その熱伝導性の低い金属にメッキされた熱伝導性の高い金属とから構成されるピン端子（１０）を有し、このピン端子は、インバータ装置とはんだ（９）により電気接続される。

Description

明細書

インバータ装置一体型電動圧縮機及びこれを適用した車両用空調装置技術分野

[0001] 本発明は、インバータ装置を搭載しモータ及び圧縮機構部と一体としたインバータ装置一体型電動圧縮機に関する。

背景技術

[0002] 従来の電動圧縮機の一例として、図 8にセンサレス DCブラシレスモータを備えた電動圧縮機 106を示す。同図において、金属製筐体 132の中に圧縮機構部 128、モータ 131等が設置されている。冷媒は、吸入口 133から吸入され、圧縮機構部 128 ( この例ではスクロール機構）がモータ 131で駆動されることにより圧縮される。この圧縮された冷媒は、金属製筐体 132内においてモータ 131の近傍を通過し、その際にモータ 131の冷却を行い、吐出口 134より吐出される。

[0003] 電気接続用端子 139は、金属製筐体 132を貫通して気密的に設けられ、金属製筐体 132の内部でモータ 131の卷線に接続されて、その外部でインバータ装置（図示せず）に接続される。

[0004] 図 9は電気接続用端子 139の正面図であり、図 10は同平面図である。ベース 112 に電気絶縁性のあるピン端子保持部 113が取り付けられ、ピン端子保持部 113は、電気接続のためのピン端子 141を固定保持している。ピン端子 141には、タブ 142、及び裏面にはタブ 114が溶接にて取り付けられている。タブ 142及びタブ 114へは、図 11に示すように、接続線 143がかしめで固定されたファストン端子 144が接続される。よって、タブ 114はファストン端子 144を介し、金属製筐体 132の内部でモータ 1 31の卷線に接続され、タブ 142はファストン端子 144を介し、金属製筐体 132の外部でインバータ装置に接続される。

[0005] また、電動圧縮機とインバータ装置との接続を短くする方法が提案されており、例えば日本特許出願特開 2000— 255252号公報に開示されている。図 12は、この従来の電動圧縮機 150とインバータ 160との接続を示す平面図である。インバータ 160の出力端子 162と圧縮機 150の入力端子 152とをブスバー 170により連結する。この時、圧縮機 150とインバータ 160を近接配置して配線を短縮すると共に、このブスバー 170として低抵抗材料を使用し、この表面を磁性材料粉末を混合した塗料で覆う。これにより、電力損失と電磁波の輻射を抑制するものである。

[0006] 上記電動圧縮機とインバータ装置との接続方法の場合、電動圧縮機側に、電気接続用端子のタブ、ファストン端子、接続線が必要になる。また、インバータ装置側にも接続線の取付構造が必要となる。そして、接続線は、電磁波放射を防止するために、線径の大きいシールド線としなければならない。よって、部品点数が多ぐ配置スぺースを必要とするため、小型軽量化する上での障害となる。また、組立作業工数が多くなる。

[0007] 一方、はんだによる接続には次の問題がある。ピン端子は機械的強度が必要であるため鉄合金等が使用される。然しながら、その金属は熱容量が大きいため、はんだ付けの際、大容量の加熱装置が必要となる。また、接続部品、周辺部品が過熱されな、ように配慮が必要である。従来はこのような課題を有して、た。

発明の開示

[0008] 本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、下記の構成を有する。圧縮機構部と、この圧縮機構部の動力源となるモータと、これら圧縮機構部とモータとを収容する金属製筐体と、金属製筐体の外部に設けられモータへ給電するインバータ装置と、金属製筐体の内部と外部とを電気接続する電気接続用端子とを備える。ここで、この電気接続用端子は、熱伝導性の低い金属と、この熱伝導性の低い金属にメツキされた熱伝導性の高い金属とから構成されるピン端子を有し、このピン端子は、はんだによって、インバータ装置と電気接続される。

[0009] この構成により、電気接続用端子へのはんだによる接続を、即座に、かつ容易に行うことができると共に、小型軽量で組立が容易なインバータ装置一体型電動圧縮機を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1におけるインバータ装置一体型電動圧縮機の要部切欠き断面図である。

[図 2]図 2は同実施の形態における電気回路図である。 [図 3]図 3は同実施の形態における電気接続用端子の正面図である。

[図 4]図 4は同実施の形態における電気接続用端子の平面図である。

[図 5]図 5は同実施の形態における電気接続用端子のピン端子の要部断面図である

[図 6A]図 6Aは本発明の実施の形態 2における電気回路図である。

[図 6B]図 6Bは同実施の形態における電圧説明図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 3におけるインバータ装置一体型電動圧縮機を適用した車両用空調装置の説明図である。

[図 8]図 8は従来の電動圧縮機の要部切欠き断面図である。

[図 9]図 9は図 8に示す電動圧縮機の電気接続用端子の正面図である。

[図 10]図 10は図 8に示す電動圧縮機の電気接続用端子の平面図である。

[図 11]図 11は図 8に示す電動圧縮機のファストン端子の斜視図である。

[図 12]図 12は従来の電動圧縮機とインバータ装置との別の接続を示す平面図である。

符号の説明

[0011] 8 電気接続用端子

9 はんだ

10 ピン端子

11 プリント配線基板

18 温度検出器 (サーミスタ）

20 インバータ装置

28 圧縮機構部

31 モータ

32 金属製筐体

発明を実施するための最良の形態

[0012] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1におけるインバータ装置一体型電動圧縮機の要部切欠き断面図であり、電動圧縮機 40の左側にインバータ装置 20を密着させて取り付けたインバータ装置一体型電動圧縮機の一例を示す。この構成は、金属製筐体 32 の内に圧縮機構部 28、モータ 31等が設置されている。

[0013] 冷媒は、吸入口 33から吸入され、圧縮機構部 28 (この例ではスクロール機構）がモータ 31で駆動されることにより圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ 31近傍を通過しながらモータ 31を冷却し、吐出口 34より吐出される。

[0014] インバータ装置 20は、電動圧縮機 40に取り付けられるように、ケース 30を備えてヽる。インバータ装置 20の主たる発熱源となるインバータ回路 37は、ケース 30を介して電動圧縮機 40の金属製筐体 32に熱を放散するようにしている。すなわち、インバータ回路 37は、金属製筐体 32を介して電動圧縮機 40内部の冷媒で冷却される。インバータ装置 20からのリード線 36には、後述の直流電源 1への電源線とエアコンコントローラ（図示せず)への制御用信号線等がある。

[0015] 電気接続用端子 8のピン端子 10は、金属製筐体 32の内部で、モータ 31の卷線に、ファストン端子を用いて接続されている。一方、金属製筐体 32の外部でインバータ装置 20に接続される。電気接続用端子 8のピン端子 10は、インバータ装置 20を構成するプリント配線基板 11に、はんだ 9により接続される。プリント配線基板 11は、ピン端子 10とインバータ回路 37とを中継する。

[0016] 図 2は、本発明の実施の形態 1における電気回路図である。インバータ装置 20は、インバータ回路 37、電流センサ 6、制御回路 7等カゝら構成される。プリント配線基板 1 1には、電流センサ 6、制御回路 7等の回路が搭載され、インバータ回路 37が接続される。

[0017] 同図において、制御回路 7は、電流センサ 6による検出電流を演算して磁石回転子 5の回転位置検出を行い、エアコンコントローラ（図示せず)からの回転数指令信号等に基づいてスイッチング素子 2を制御する。そして、直流電源 1からの直流電流を正弦波状の交流電流に変換し、インバータ回路 37より、固定子卷線 4と磁石回転子 5から成るモータ（センサレス DCブラシレスモータ） 31へ出力する。ダイオード 3は、固定子卷線 4からの電流の還流ルートとなる。

[0018] ここで、インバータ装置 20の主たる発熱源は、直流電流を正弦波状の交流電流に変換し、モータ 31へ出力するスイッチング素子 2及びダイオード 3から構成されるインバータ回路 37である。

[0019] 図 3は、本発明の実施の形態 1における電気接続用端子 8の正面図であり、図 4は同平面図である。図 3及び図 4において、ベース 12、電気絶縁性のあるピン端子保持部 13、タブ 14は、従来の電気接続用端子 139と同一である。しかし、本実施の形態では、金属製のピン端子 10には、従来例におけるファストン端子 144を介してインバータ装置に接続するためのタブ 142は取り付けられていない。

[0020] 図 5にピン端子 10の要部断面図を示す。ステンレス棒 15が、ピン端子 10の構造体としての本体となり、その表面が銅メツキ 16で覆われている。メツキする方法は、電解メツキ等の一般的な方法で行うことができる。一例として、ステンレス棒 15の直径は 3 mm、銅メツキ 16の厚さは 30 μ m程度である。

[0021] ピン端子 10をプリント配線基板 11にはんだ 9により接続する際、溶融しているはんだ 9をなじませるために、ピン端子 10を加熱する必要がある。この時、銅メツキ 16の部分は熱伝導性が高いため、こて等により即座に熱せられる。一方、中心部を構成するステンレス棒 15は熱伝導性が低いため、さほど伝熱されない。そのため、銅メツキ 16 に伝えられた熱が、ステンレス棒 15へ逃げることが抑制される。また、熱伝導性の高ぃ銅メツキ 16の部分は、厚さは 30 μ m程度と薄いため極めて少量である。

[0022] よって、ピン端子 10への加熱量は、僅かの熱量で良!、。従って、はんだによる接続を、即座に、かつ容易に行うことができる。更に、こて等による加熱時間が短いため、プリント配線基板 11への熱ストレスを抑制でき、信頼性を確保できる。

[0023] ちなみに、ピン端子 10をすベて熱伝導性が高い金属で構成すると、ピン端子 10に加えられた熱はモータ 31側のファストン端子、接続線へと放熱されてしまい、はんだ 9による接続が困難になる。逆に、ピン端子 10をすベて熱伝導性が低い金属で構成した場合もピン端子 10が加熱されに《、はんだ 9による接続が困難になる。

[0024] 上記構成によって、インバータ装置 20側の電気接続用端子 8のタブ、ファストン端子、接続線、接続線取付構造等を削減できるものである。従って、インバータ装置一体型電動圧縮機を、小型軽量にすることができるとともに、組立を容易にすることができる。

[0025] また、電気接続用端子 8のベース 12、ピン端子保持部 13、タブ 14は、従来の電気接続用端子 139と共用できるため、部品の増加を抑制できる。そして、電気接続用端子 8以外は従来の電動圧縮機 106と同一の電動圧縮機 40の左側に、インバータ装置 20を密着させて取り付けるのみであるため、インバータ装置一体型電動圧縮機を容易に実現することができる。更に、ケース 30を、電磁波を遮蔽する材質の材料で構成すれば、電磁波放射を防止することができる。

[0026] なお、上記実施の形態にお!、て、熱伝導性の低!、金属の例としてステンレスを用いた力鉄又は他の鉄合金でも良い。また、熱伝導性の高い金属の例として銅を用いたが、金又は銀でも良い。熱伝導性の低い金属と熱伝導性の高い金属の選定は、ピン端子の機械的強度、はんだ付けのし易さ、はんだ付けの際の、接続部品、周辺部品への熱の影響等を考慮して選定すれば良い。少なくとも、メツキ部分は、中心の棒部分より、熱伝導性を高くする必要がある。

[0027] また、はんだは、金属の接合に使用される融点が比較的低い金属合金を意味し、軟ろう（軟質はんだ）と硬ろう（硬質はんだ)の両者を含む。また、ピン端子 10をプリント配線基板 11に直接はんだ 9により接続したが、途中に短いリード線、バスバー等を介しても良い。更に、電動圧縮機 40として、モータ収容部の冷媒が高圧となる高圧型電動圧縮機を示したが、モータ収容部の冷媒が低圧となる低圧型電動圧縮機でも良い。

[0028] (実施の形態 2)

上記実施の形態 1においては、インバータ装置 20からモータ 31への電気接続用端子 8のピン端子 10を中心として述べたが、モータ 31の卷線温度など電動圧縮機 40 内部の温度を検出する温度検出器 18を、電動圧縮機 40の金属製筐体 32の内部に設けて、ピン端子 10により、インバータ装置 20と温度検出器 18とを電気接続する場合にも適用できる。

[0029] 図 6Aは、本発明の実施の形態 2における電気回路図で、この場合の回路図例を示す。直流電源 19の 5V程度の低電圧力分圧抵抗 17、温度検出器 18、例えばサ一ミスタ 18により分圧される。サーミスタ 18の両端は、ピン端子 10を介して電気接続されている。

[0030] ピン端子 10は、熱伝導性の高!ヽ金属及び熱伝導性の低！ヽ金属の異種金属で構成されるため、異種金属間接触電位差が生じる。この電圧は小さいが、温度検出器による検出電圧も小さいため無視できない。そのため、温度検出器による検出電圧に、この接触電位差が影響しな、ように配慮が必要である。

[0031] ただし、図 6Aのようにサーミスタ 18の両端をともに、ピン端子 10を介して電気接続すれば、異種金属間接触電位差はキャンセルされ正確な分圧電圧を検出できる。

[0032] つぎに、図 6Bに本発明の実施の形態 2における電圧説明図により説明する。ここで

、直流電源 19の電圧を Eと表示している。

[0033] ピン端子 10を用いない場合は、左側に示すように、電圧 Eは、分圧抵抗 17の電圧

21、サーミスタ 18の電圧 22に分圧され、分圧電圧 aが出力され、インバータ装置 20 に入力される。

[0034] ピン端子 10を用いる場合は、右側に示すように、サーミスタ 18の電圧 22の上側と下側は、異種金属間接触電位差 23の分高い方へスライドする。このため、異種金属間接触電位差 23は、サーミスタ 18の電圧 22の上側と下側とでキャンセルされる。

[0035] 従って、分圧電圧 βは分圧電圧 aに等しくなり、正確な分圧電圧を検出できる。異種金属間接触電位差 23がマイナスになる逆電位の場合も同様である。

[0036] なお、ピン端子 10は、モータ 31接続用もしくはサーミスタ 18接続用として限定する必要はなぐ双方用ともにまた更に他の部品用等複数設けてもよい。即ち、図 3、図 4 に限らず、電気接続用端子 8のピン端子 10は、 5本、 7本としてもよい。また、接続先によってその材質を変えてもよ!、。

[0037] (実施の形態 3)

図 7は、インバータ装置一体型電動圧縮機を車両に搭載した一例を示す。上述したインバータ装置一体型電動圧縮機 61及び室外熱交翻63、室外ファン 62が、車両前方のエンジンルームに搭載される。一方、車両室内には室内送風ファン 65、室内熱交換器 67、エアコンコントローラ 64が配置されている。空気導入口 66から車外空気を吸込み、室内熱交換器 67で熱交換した空気を車室内に吹き出す。

[0038] 車両、特に電気自動車やハイブリッドカーにぉヽては、走行性能確保、搭載性の面から、車両用空調装置にも小型軽量が求められ、その中でも重量があり、し力も狭いエンジンルーム内やその他のスペースに取り付けられる電動圧縮機の小型軽量化は重要課題である。

[0039] 本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、実施の形態 1に示す構成によって小型軽量化が可能である。従って、本発明のインバータ装置一体型電動圧縮機は、これらの車両に用いる空調装置用として大変好適である。

産業上の利用可能性

[0040] 以上のように本発明によれば、電気接続用端子へのはんだによる接続を、即座に、かつ容易に行うことができると共に、小型軽量で組立が容易なインバータ装置一体型電動圧縮機を提供することができる。特に、車両用空調装置としての利用可能性が高い。

Claims

請求の範囲

[1] 圧縮機構部と、前記圧縮機構部の動力源となるモータと、前記圧縮機構部と前記モ一タとを収容する金属製筐体と、前記金属製筐体の外部に設けられ前記モータへ給電するインバータ装置と、前記金属製筐体の内部と外部とを電気接続する電気接続用端子とを備え、前記電気接続用端子は、熱伝導性の低い金属と、その熱伝導性の低い金属にメツキされた熱伝導性の高い金属とから構成されるピン端子を有し、前記ピン端子は、はんだによって前記インバータ装置と電気接続されるインバータ装置一体型電動圧縮機。

[2] 前記インバータ装置は、前記電気接続用端子を介して前記モータへ給電する請求項 1記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[3] 前記金属製筐体内に更に温度検出器が設けられ、前記温度検出器が前記電気接続用端子を介して前記インバータ装置に電気接続される請求項 1記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[4] 前記温度検出器はサーミスタであり、そのサーミスタが前記電気接続用端子に電気接続される請求項 3記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[5] 前記熱伝導性の高!ヽ金属は銅である請求項 1記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[6] 前記熱伝導性の低、金属はステンレスである請求項 1記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[7] 前記インバータ装置は、プリント配線基板を備え、前記電気接続用端子は、はんだによって前記プリント配線基板に接続される請求項 1記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[8] 前記インバータ装置は、前記金属製筐体に密着して設けられる請求項 1記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[9] 前記インバータ装置は、前記圧縮機構部の冷媒によって前記金属製筐体を介して冷却される請求項 8記載のインバータ装置一体型電動圧縮機。

[10] 請求項 1から請求項 9のうち、ずれか一項に記載のインバータ装置一体型電動圧縮機を適用した車両用空調装置。