JP4884841B2 - Inverter-integrated electric compressor - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機ハウジング外周に設けられるインバータボックスの内部にインバータ回路を設置して構成される、特に車両用空調装置に用いて好適なインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an inverter-integrated electric compressor that is configured by installing an inverter circuit inside an inverter box provided on the outer periphery of a compressor housing, and is particularly suitable for use in a vehicle air conditioner.
近年、内燃機関で走行される自動車以外に、電気自動車やハイブリッド自動車、あるいは燃料電池自動車のように、電気の動力を利用して走行される車両の開発および市場への投入が急速に進んでいる。このような電気を動力とする自動車用の空調装置の多くは、冷媒を圧縮して送出する圧縮機についても、駆動源として電気を動力とする電動機を用いた電動圧縮機が用いられる。
また、内燃機関で走行される自動車の空調装置においても、走行用の内燃機関により電磁クラッチを介して駆動される圧縮機に替え、電磁クラッチの断続に伴うドライバビリティーの低下を改善するため、電動圧縮機が使用されるものがある。
In recent years, in addition to automobiles driven by internal combustion engines, development and introduction of vehicles that use electric power, such as electric cars, hybrid cars, and fuel cell cars, are rapidly progressing. . Many of the air conditioners for automobiles powered by electricity use an electric compressor using an electric motor powered by electricity as a drive source for a compressor that compresses and sends out refrigerant.
In addition, in an air conditioner for an automobile that is driven by an internal combustion engine, instead of a compressor that is driven via an electromagnetic clutch by an internal combustion engine for traveling, in order to improve a decrease in drivability due to the intermittent connection of the electromagnetic clutch, Some use an electric compressor.
こうした電動圧縮機としては、圧縮機構および電動機をハウジング内に一体的に内蔵した密閉型電動圧縮機が採用され、さらには、電源から入力される電力を、インバータを介して電動機に供給するようにし、空調負荷に応じて圧縮機の回転数を可変制御できるようにしたものが多く採用されている。
このようにインバータを介して駆動される電動圧縮機において、インバータ回路を構成する制御基板等を、電動圧縮機のハウジング外周に一体成形されたインバータボックス内に収納設置し、インバータを電動圧縮機と一体化したものが提案されている。そして、インバータ回路を構成する制御基板のIGBT等の発熱素子を、インバータボックス内の底壁面に当接配置し、該制御基板を電動圧縮機のハウジング内を流れる低圧冷媒ガスの吸熱作用により強制冷却できるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As such an electric compressor, a hermetic electric compressor in which a compression mechanism and an electric motor are integrally incorporated in a housing is adopted, and furthermore, electric power input from a power source is supplied to the electric motor via an inverter. Many compressors that can variably control the rotational speed of the compressor according to the air conditioning load are used.
Thus, in the electric compressor driven through the inverter, the control board or the like constituting the inverter circuit is housed and installed in an inverter box integrally formed on the outer periphery of the housing of the electric compressor, and the inverter is connected to the electric compressor. An integrated one has been proposed. Then, a heating element such as IGBT of the control board constituting the inverter circuit is disposed in contact with the bottom wall surface in the inverter box, and the control board is forcibly cooled by the endothermic action of the low-pressure refrigerant gas flowing in the housing of the electric compressor. What has been made possible is proposed (for example, see Patent Document 1).
また、圧縮機構を収納する第1ケーシングと、モータを収納する第2ケーシングと、インバータ回路を収納する第3ケーシングとを別々に構成し、これら3つのケーシングを第1ケーシングに第3ケーシングを隣接させて一体化することにより構成されたインバータ一体型電動圧縮機であって、第1ケーシングと第3ケーシンググとの間に、熱の移動を抑制する断熱部(断熱空間、樹脂、発泡材等)を設けたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the first casing for storing the compression mechanism, the second casing for storing the motor, and the third casing for storing the inverter circuit are configured separately, and these three casings are adjacent to the first casing. Inverter-integrated electric compressor constructed by integrating the heat insulating portion (heat insulating space, resin, foaming material, etc.) that suppresses heat transfer between the first casing and the third casing ) Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
上記した特許文献1,2に示されたインバータ一体型電動圧縮機においては、それぞれ電動圧縮機を単独でみれば、発熱素子を有するインバータ回路に対して、冷却機能ないし熱保護機能を備えた構成とされている。
しかしながら、これらの圧縮機にあっては、圧縮機構の作動により発生する熱の伝導のみならず、圧縮機を据付けする走行用のエンジンやモータ等の外部機器から伝達される熱や放射される熱に対して、インバータボックス内に設置されているインバータ回路が十分熱的に保護されているとは云い難く、耐熱信頼性の面でまだまだ課題が残されているのが実情である。
また、自動車に搭載されるインバータ一体型電動圧縮機の場合、自身の回転振動等に止まらず、エンジン振動や路面振動等が加わり、この振動がインバータボックス内に設置されているインバータ回路にも伝わる。このため、インバータ回路を構成する制御基板が固有振動数で共振し、大きな振動を生じることがある。この振動を抑制することも、耐振信頼性を向上させ、故障の要因を排除する上で不可避の課題である。
In the inverter-integrated electric compressors disclosed in
However, in these compressors, not only the conduction of heat generated by the operation of the compression mechanism, but also the heat transmitted or radiated from external equipment such as a running engine or motor for installing the compressor. On the other hand, it is difficult to say that the inverter circuit installed in the inverter box is sufficiently thermally protected, and there are still problems in terms of heat resistance reliability.
In addition, in the case of an inverter-integrated electric compressor mounted in an automobile, not only its own rotational vibration but also engine vibration and road surface vibration are added, and this vibration is also transmitted to the inverter circuit installed in the inverter box. . For this reason, the control board which comprises an inverter circuit may resonate at a natural frequency, and a big vibration may be produced. Suppressing this vibration is also an unavoidable problem in improving vibration resistance reliability and eliminating the cause of failure.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、インバータボックス内に設置されるインバータ回路に対する熱負荷を低減し、インバータ回路を熱的に十分保護しつつ、インバータ回路を構成する制御基板の振動を抑制することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: The thermal load with respect to the inverter circuit installed in an inverter box is reduced, and an inverter circuit is comprised, protecting an inverter circuit thermally enough. An object is to provide an inverter-integrated electric compressor capable of suppressing vibration of a control board.
上記課題を解決するために、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機ハウジングの外周に設けられるインバータボックスと、制御基板を有し、前記インバータボックス内に収納設置されるインバータ回路と、を備えたインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータボックスは、前記圧縮機ハウジングとは別体とされるとともに、外周壁がセラミック芯材の両面に断熱性樹脂材層を形成したサンドイッチ構造の断熱性樹脂材製ボックスとされ、前記圧縮機ハウジングの外周に一体形成されたインバータボックス取付け部に固定手段を介して一体に組付け固定されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the inverter-integrated electric compressor of the present invention employs the following means.
That is, an inverter-integrated electric compressor according to the present invention includes an inverter box provided on the outer periphery of a compressor housing and an inverter circuit having a control board and housed and installed in the inverter box. In the body type electric compressor, the inverter box is separate from the compressor housing, and the outer peripheral wall is a box made of a heat insulating resin material having a heat insulating resin material layer formed on both surfaces of a ceramic core material. is a, and wherein the fixed Tei Rukoto assembled together via a fixing means to the inverter box mounting portion integrally formed on the outer periphery of the compressor housing.
このように、インバータボックスを、外周壁がセラミック芯材の両面に断熱性樹脂材層を形成したサンドイッチ構造の断熱性樹脂材製ボックスとして圧縮機ハウジングとは別体にて構成し、これを圧縮機ハウジングに一体に組付け固定した構成とすることにより、インバータボックスを個別に断熱性の高い設計とすることができるため、外部からの熱の伝導および放射によるインバータボックス内への熱侵入を低減でき、インバータ回路に対する熱負荷を軽減することができる。特に、インバータボックスを断熱性の高いセラミック芯材を備えたサンドイッチ構造の断熱性樹脂材製ボックスとすることによって、より高い断熱効果を得ることができるとともに、サンドイッチ構造によりインバータボックスの強度を高めることができる。 In this way, the inverter box is constructed separately from the compressor housing as a sandwich heat insulating resin material box with outer peripheral walls forming a heat insulating resin material layer on both sides of the ceramic core , and this is compressed Since the inverter box can be individually designed with high thermal insulation, it is possible to reduce the heat intrusion into the inverter box due to heat conduction and radiation from the outside. It is possible to reduce the thermal load on the inverter circuit. In particular, by making the inverter box a box made of a heat insulating resin material with a sandwich structure equipped with a ceramic core material with high heat insulation, it is possible to obtain a higher heat insulation effect and increase the strength of the inverter box by the sandwich structure. Can do.
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータボックス内には、ゲル状樹脂材が充填されていることを特徴とする。 Furthermore, the inverter-integrated electric compressor of the present invention is characterized in that in the inverter-integrated electric compressor, the inverter box is filled with a gel-like resin material.
上記のように、インバータボックス内にゲル状樹脂材を充填することにより、その制振作用によって制御基板の振動を抑制することができる。なお、ゲル状樹脂材を充填した場合、ゲル状樹脂材を介して外部からの侵入熱が制御基板に伝達されることになるが、インバータボックスの断熱構成により外部からの熱侵入を低減できるため、制御基板に対する熱負荷を軽減することができる。また、ゲル状樹脂材の熱膨張を抑制できるため、ゲル状樹脂材が熱膨張することによる制御基板に対する応力を低減することができる。 As described above, by filling the inverter box with the gel-like resin material, the vibration of the control board can be suppressed by the vibration control action. In addition, when the gel-like resin material is filled, the intrusion heat from the outside is transmitted to the control board through the gel-like resin material, but the heat entry from the outside can be reduced by the heat insulation configuration of the inverter box. The thermal load on the control board can be reduced. Moreover, since the thermal expansion of the gel-like resin material can be suppressed, the stress on the control substrate due to the thermal expansion of the gel-like resin material can be reduced.
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータボックスは、前記圧縮機ハウジングへの組付けにより該圧縮機ハウジングに当接する底面壁の少なくとも一部が熱伝導性の金属プレートとされ、該金属プレートに前記インバータ回路を構成する発熱素子が当接設置されていることを特徴とする。 Furthermore, the inverter-integrated electric compressor according to the present invention is any one of the above-described inverter-integrated electric compressors, wherein the inverter box has a bottom wall that comes into contact with the compressor housing when assembled to the compressor housing. At least a part is a heat conductive metal plate, and a heat generating element constituting the inverter circuit is in contact with the metal plate.
上記のように、インバータボックスの底面壁の一部を熱伝導性の金属プレートとし、該金属プレートにインバータ回路を構成する、例えばIGBT等の発熱素子を当接設置することにより、圧縮機ハウジング内を流通する低圧冷媒ガスの吸熱作用を利用し、該圧縮機ハウジングおよび金属プレートを介しての熱伝導により発熱素子を強制冷却することができ、インバータボックスの断熱効果と相まってインバータ回路に対する冷却機能を向上させることができる。 As described above, a part of the bottom wall of the inverter box is a heat conductive metal plate, and an inverter circuit is formed on the metal plate. The heat generating element can be forcibly cooled by heat conduction through the compressor housing and the metal plate using the endothermic action of the low-pressure refrigerant gas that circulates, and the cooling function for the inverter circuit is coupled with the heat insulation effect of the inverter box. Can be improved.
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータボックスは、前記圧縮機ハウジングへの組付けにより該圧縮機ハウジングに当接する底面壁の少なくとも一部が開口部とされ、該開口部に前記圧縮機ハウジングの一部が突出され、該突出部に前記インバータ回路を構成する発熱素子が当接設置されていることを特徴とする。 Furthermore, the inverter-integrated electric compressor according to the present invention is any one of the above-described inverter-integrated electric compressors, wherein the inverter box has a bottom wall that comes into contact with the compressor housing when assembled to the compressor housing. At least a part is an opening, a part of the compressor housing protrudes from the opening, and a heat generating element constituting the inverter circuit is in contact with the protrusion.
上記のように、インバータボックスの底面壁の一部に開口部を設け、該開口部に圧縮機ハウジングの一部を突出させ、該突出部にインバータ回路を構成する、例えばIGBT等の発熱素子を当接設置することにより、圧縮機ハウジング内を流通する低圧冷媒ガスの吸熱作用を利用し、該圧縮機ハウジングを介しての熱伝導により発熱素子を強制冷却することができ、インバータボックスの断熱効果と相まってインバータ回路に対する冷却機能を向上させることができる。 As described above, an opening is provided in a part of the bottom wall of the inverter box, a part of the compressor housing is protruded from the opening, and an inverter circuit is formed in the protrusion, for example, a heating element such as an IGBT. By installing in contact, the heat absorption effect of the low-pressure refrigerant gas circulating in the compressor housing can be utilized, and the heating element can be forcibly cooled by heat conduction through the compressor housing, and the heat insulation effect of the inverter box In combination with this, the cooling function for the inverter circuit can be improved.
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータボックス取付け部は、前記圧縮機ハウジング外周の上面に形成され、該圧縮機ハウジング外周の一側面には、圧縮機据付用ブラケットの取付け部が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the inverter-integrated electric compressor according to the present invention is any one of the above-described inverter-integrated electric compressors, wherein the inverter box mounting portion is formed on an upper surface of the outer periphery of the compressor housing, A mounting portion for a compressor mounting bracket is formed on one side surface.
この種圧縮機を車両用空調装置に適用した場合、該圧縮機は、例えば熱放射体であるエンジンのシリンダブロック側壁に圧縮機据付用ブラケットを介して据付けられることが多く、インバータボックスには、エンジンから圧縮機据付用ブラケット、その取付け部および圧縮機ハウジングを介しての伝導熱と、エンジンからの放射熱とが伝わるが、インバータボックスを断熱性樹脂材にて構成しているため、これらの熱がインバータボックス内に伝達するのを遮断することができる。従って、インバータ回路を熱的に保護し、インバータ回路に対する熱負荷を軽減することができる。 When this type of compressor is applied to a vehicle air conditioner, the compressor is often installed on a cylinder block side wall of an engine that is a heat radiator, for example, via a compressor mounting bracket. Conductor heat is transmitted from the engine through the compressor mounting bracket, its mounting portion and the compressor housing, and radiant heat from the engine. Since the inverter box is made of a heat insulating resin material, these Heat can be blocked from being transferred into the inverter box. Therefore, the inverter circuit can be protected thermally and the thermal load on the inverter circuit can be reduced.
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータボックス取付け部は、前記圧縮機ハウジング外周の一側面に形成され、該圧縮機ハウジング外周の他側面には、圧縮機据付用ブラケットの取付け部が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the inverter-integrated electric compressor according to the present invention is any one of the above-described inverter-integrated electric compressors, wherein the inverter box mounting portion is formed on one side surface of the compressor housing, and the compressor housing On the other side, a mounting portion for a compressor mounting bracket is formed.
インバータボックス取付け部を圧縮機ハウジング外周の一側面に設け、圧縮機据付用ブラケットの取付け部を圧縮機ハウジング外周の他側面に設けたので、インバータボックス取付け部と、圧縮機据付用ブラケットの取付け部とが最も離れた位置に形成されることになる。従って、上述のように、圧縮機を熱放射体であるエンジンのシリンダブロック側壁に圧縮機据付用ブラケットを介して据付けした場合でも、エンジンからインバータボックスまでの距離を長くすることができる。このため、エンジンからインバータボックス内部のインバータ回路に伝わる伝導熱および放射熱を共に低減し、インバータ回路に対する熱負荷を軽減することができる。 Since the inverter box mounting part is provided on one side of the outer periphery of the compressor housing and the mounting part of the compressor mounting bracket is provided on the other side of the compressor housing, the inverter box mounting part and the mounting part of the compressor mounting bracket Are formed at the most distant positions. Therefore, as described above, the distance from the engine to the inverter box can be increased even when the compressor is installed on the cylinder block side wall of the engine, which is a heat radiator, via the compressor installation bracket. For this reason, it is possible to reduce both conduction heat and radiant heat transmitted from the engine to the inverter circuit inside the inverter box, and to reduce the thermal load on the inverter circuit.
本発明によれば、インバータボックスを、外周壁がセラミック芯材の両面に断熱性樹脂材層を形成したサンドイッチ構造の断熱性樹脂材製ボックスとして圧縮機ハウジングとは別体にて構成し、該インバータボックスを圧縮機ハウジングに一体に組付け固定する構成としているため、インバータボックスの断熱性を高め、外部からの熱の伝導および放射によるインバータボックス内への熱侵入を低減させることができる。従って、インバータ回路に対する熱負荷を軽減してインバータ回路を熱的に十分保護し、その耐熱信頼性を向上させることができる。
また、上記のインバータボックス内にゲル状樹脂材を充填したものにあっては、該ゲル状樹脂材の制振作用により、外部振動がインバータ回路の制御基板に伝達し、制御基板が共振等を生じて振動するのを抑制することができる。このため、耐熱信頼性の向上と併せて耐振信頼性をも向上させることができる。
According to the present invention, the inverter box is configured separately from the compressor housing as a heat insulating resin material box having a sandwich structure in which an outer peripheral wall forms a heat insulating resin material layer on both sides of a ceramic core , Since the inverter box is integrally assembled and fixed to the compressor housing, the heat insulating property of the inverter box can be improved, and heat intrusion into the inverter box due to heat conduction and radiation from the outside can be reduced. Therefore, the thermal load on the inverter circuit can be reduced, the inverter circuit can be sufficiently thermally protected, and the heat resistance reliability can be improved.
Also, in the case where the above-mentioned inverter box is filled with a gel-like resin material, external vibration is transmitted to the control board of the inverter circuit by the vibration-damping action of the gel-like resin material, and the control board resonates. Generation and vibration can be suppressed. For this reason, the vibration resistance reliability can be improved together with the improvement of the heat resistance reliability.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図を用いて説明する。
図1には、本実施形態にかかるインバータ一体型電動圧縮機の一部を破断した側面図が示され、図2には、図1に示すインバータ一体型電動圧縮機のハウジングを構成する電動機側ハウジングの断面図が示され、図3には、電動圧縮機に対するインバータボックスの組付け後の状態(A)と組付け前の状態(B)を模式的に示す斜視図が示され、図4には、インバータボックス単体の平面図(A)および斜視図(B)が示され、図5には、その外周壁の構成を示す断面図(A)とその参考例の断面図(B)が示されている。
本実施形態にかかるインバータ一体型電動圧縮機1は、圧縮機側ハウジング5と電動機側ハウジング7とを、その間に軸受け部材9を挟んでボルト11により締め付け固定して構成される密閉ハウジング3を有する。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a side view in which a part of the inverter-integrated electric compressor according to the present embodiment is broken, and FIG. 2 is a motor side that constitutes the housing of the inverter-integrated electric compressor shown in FIG. A sectional view of the housing is shown, and FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state (A) after assembly of the inverter box to the electric compressor and a state (B) before assembly. FIG. 5 shows a plan view (A) and a perspective view (B) of the inverter box alone, and FIG . 5 shows a sectional view (A) showing the configuration of the outer peripheral wall and a sectional view (B) of the reference example. It is shown.
The inverter-integrated
圧縮機側ハウジング5内には、公知のスクロール圧縮機構13が組み込まれる。また、電動機側ハウジング7内には、電動機15を構成するステータ17およびロータ19が組み込まれる。このスクロール圧縮機構13と電動機15は、駆動軸(図示せず)を介して連結され、電動機15を回転させることにより、スクロール圧縮機構13が駆動されるよう構成される。また、電動機側ハウジング7の端部には、冷媒吸入口(図示せず)が設けられており、該冷媒吸入口には冷凍サイクルの吸入配管が接続され、低圧の冷媒ガスが電動機側ハウジング7内に吸入されるようになっている。この冷媒ガスは、電動機側ハウジング7内を流通し、スクロール圧縮機構13に吸い込まれ、そこで圧縮されて高温高圧の冷媒ガスとなって、圧縮機側ハウジング5の端部に設けられている吐出口(図示せず)から冷凍サイクルの吐出配管へと吐出されるよう構成される。
A known
電動機15は、インバータ21を介して駆動され、空調負荷に応じて回転数が可変制御されるものである。インバータ21は、インバータ回路23が電動圧縮機のハウジング3に組み込まれ、電動圧縮機と一体化される。
インバータ回路23を構成する制御基板は、上部基板25Aと下部基板25Bとに分割されており、ここでは、上部基板25Aは、CPU等の低電圧で動作する素子を備えたCPU基板とされ、下部基板25Bは、IGBT等の発熱素子25Cを備えたパワー基板とされている。なお、本実施形態においては、インバータ21の構成機器として、インバータ回路23を構成する上部基板25Aおよび下部基板25Bのみが示され、他の機器は図示省略されているものとする。
The
The control board constituting the
上記したインバータ21を電動圧縮機のハウジング3に一体的に組み込むため、ハウジング3を構成する電動機側ハウジング7の外周上面には、図3に示すように、インバータボックス取付け部27が形成され、このインバータボックス取付け部27に電動機側ハウジング7とは別体にて構成されたインバータボックス29が固定ボルト31(図2参照)により一体に組付け固定されるようになっている。
インバータボックス29は、上面が開口されており、内部に上部基板25Aと下部基板25Bを上下に所定間隔を保って収納設置できる深さを有している。
In order to integrate the above-described
The
また、インバータボックス29は、熱を伝え易いアルミニウム合金製の電動機側ハウジング7とは異なり、熱伝導率の低い断熱性樹脂材により形成されている。この断熱性樹脂材にて構成されるインバータボックス29は、図5(A)に示されるように、その外周壁(周囲壁)が、セラミック材29Aを芯材とし、その両面に断熱性樹脂材層29Bを形成したサンドイッチ構造とされている。なお、図5(B)には、外周壁(周囲壁)を、内部に空気層29Cを形成した中空構造とした本発明の参考例の外周壁の断面図が示されている。また、断熱性樹脂材としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリサルファン(PSF)、ポリエーテルサルファン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。このインバータボックス29の底壁面の一部には、図2および図4に示されるように、例えば、アルミニウム合金製等の熱伝導性の金属プレート33が設けられ、アルミニウム合金製の電動機側ハウジング7と当接されるようになっている。
The
インバータボックス29内には、図1および図2に示すように、下部に基板取付け部35が設けられており、該基板取付け部35には下部基板25B、すなわちIGBT等の発熱素子25Cを備えたパワー基板が、発熱素子25Cを金属プレート33に当接させた状態でねじ止め等によりしっかりと固定設置されるようになっている。
また、インバータボックス29の上部内面には、下部基板25Bに対して所定間隔を保って上部基板25A、すなわちCPU等の低電圧で動作する素子を備えたCPU基板の端部を載置するための支持突起37が突設されている。該支持突起37は、後述のように、上部基板25Aをインバータボックス29内に充填されるゲル状樹脂材39中に浮かせて設置するため、上部基板25Aを仮置きするものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Further, on the upper inner surface of the
さらに、インバータボックス29内には、上部基板25Aおよび下部基板25Bが外部振動等の伝達により共振して振動するのを抑制するため、シリコンゲル等のゲル状樹脂材39が充填される。
ゲル状樹脂材39は、下部基板25Bを基板取付け部35に設置した後、その上方部位において、上部基板25Aを支持突起37上に仮置きした状態で、インバータボックス29の上面開口から流し込むことにより充填される。これにより、上部基板25Aは、下部基板25Bの上方部位において、インバータボックス29内に充填されるゲル状樹脂材39中に浮かせて設置されることになる。
Further, the
The gel-
インバータボックス29は、ゲル状樹脂材39が充填された後、上面開口に蓋部材41が、固定ボルト31もしくは別のねじ等によって装着されることにより閉塞される。
なお、インバータ回路23は、図示省略のインバータ出力端子、リード線、モータ端子等を介して電動機15に電気的に接続されることは言うまでもない。
After the
Needless to say, the
以上のように構成されたインバータ一体型電動圧縮機において、冷凍サイクル中を循環した後の低圧冷媒ガスは、冷媒吸入口(図示せず)から電動機側ハウジング7内に吸入され、電動機側ハウジング7内を流通してスクロール圧縮機構13に吸い込まれる。スクロール圧縮機構13で圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは、圧縮機側ハウジング5の端部に設けられている吐出口から吐出配管を経て冷凍サイクルへと循環される。
In the inverter-integrated electric compressor configured as described above, the low-pressure refrigerant gas after circulating through the refrigeration cycle is sucked into the motor-
この間、電動機側ハウジング7内を流通する低圧の冷媒ガスは、インバータボックス27内でインバータ回路23の発熱素子25C等から発せられる熱に対し、電動機側ハウジング7のハウジング壁および熱伝導性の金属プレート33を介して吸熱作用を行う。これによってインバータボックス27内に設置されているインバータ回路23を構成する上部基板25Aおよび下部基板25Bを強制的に冷却することができる。特に、パワー基板である下部基板25B側の発熱素子25Cは、金属プレート33に当接されて設置されているため、ハウジング壁および金属プレート33を介して直接冷却されることになる。従って、パワー基板側である下部基板25Bを効率よく冷却することができる。
During this time, the low-pressure refrigerant gas flowing in the motor-
一方、スクロール圧縮機構13が冷媒ガスを圧縮することによって発生する熱は、高温となる圧縮機側ハウジング5から電動機側ハウジング7に伝導し、さらにインバータボックス29へと伝導される。しかし、インバータボックス29は、熱伝導率の低い断熱性樹脂材製により構成され、外周壁がセラミック材29Aを芯材とし、その両面に断熱性樹脂材層29Bを形成したサンドイッチ構造とされているため、ここで熱伝達を遮断し、冷媒ガスの圧縮作用によって発生する熱から、インバータボックス29内に設置されたインバータ回路23を熱的に保護することができる。
On the other hand, the heat generated when the
同様に、走行用のエンジンやモータ等の外部機器から伝達される熱や放射される熱に対しても、これらの熱を熱伝導率の低い断熱性樹脂材により上記の如く構成されているインバータボックス29によって遮断し、外部からの熱の伝導および放射によるインバータボックス29内への熱侵入を低減することができる。このため、インバータボックス29の内部に設置されているインバータ回路23に対する熱負荷を軽減することができる。
Similarly, with respect to heat transmitted from external equipment such as a running engine or motor or radiated heat, the inverter is configured as described above with a heat insulating resin material having low thermal conductivity. It is blocked by the
また、インバータ一体型電動圧縮機1は、車両用空調装置の圧縮機に適用される車載用の電動圧縮機であることから、自身の回転変動に伴う振動のみならず、走行用のエンジンまたはモータ等の回転振動、あるいは走行時の路面振動等の外部振動が入力される。この外部振動がインバータ回路23を構成する上部基板25Aおよび下部基板25Bに伝わると、上部基板25Aおよび下部基板25Bが固有振動数で共振し、大きな振動を生じることがある。
Moreover, since the inverter-integrated
しかして、インバータボックス29内には、基板の振動を緩和するためのゲル状樹脂材39が充填されるとともに、下部基板25Bを、インバータボックス29内の基板取付け部35に、下面をしっかりと固定設置しているため、下部基板25Bが外部振動の伝達により固有振動数で共振し、大きく振動するのを抑制することができる。
また、上部基板25Aは、インバータボックス29内に充填されたゲル状樹脂材39中に浮かせて設置され、非拘束状態に置かれることになるので、外部からの振動伝達が大幅に低減されるとともに、自身の固有振動数を高くすることができる。このため、上部基板25Aが外部振動の伝達により固有振動数で共振し、大きく振動するのを抑制することができる。従って、両基板25A,25Bの耐振性を向上させることができる。
なお、ゲル状樹脂材39を充填した場合、ゲル状樹脂材39を介して外部からの侵入熱が両基板25A,25Bに伝達されることになるが、インバータボックス29の断熱構造により外部からの熱侵入を低減できるため、両基板25A,25Bに対する熱負荷を軽減することができる。また、ゲル状樹脂材39の熱膨張を抑制できるため、ゲル状樹脂材39が熱膨張することによる両基板25A,25Bに対する応力も低減することができる。
Thus, the
Further, since the
In addition, when the gel-
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
インバータボックス29を、熱伝導率の低い断熱性樹脂材により構成し、セラミック材29Aを芯材として、その両面に断熱性樹脂材層29Bを形成したサンドイッチ構造としているため、熱伝導率が低く断熱効果が高いセラミック芯材29Aの作用によって、インバータボックス29により外部からの伝導熱あるいは放射熱を遮断し、インバータボックス29内への外部からの侵入熱を低減することができる。このため、インバータ回路23に対する熱負荷を軽減し、その耐熱信頼性を向上させることができるとともに、サンドイッチ構造としたことにより、インバータボックス29自体の強度を高めることができる。
Therefore, according to this embodiment, there are the following effects.
The
また、インバータボックス29内にゲル状樹脂材39を充填し、その制振作用により上部基板25Aおよび下部基板25Bの共振による大きな振動を抑制できるようにしているため、両基板25A,25Bの耐振信頼性を向上させることができ、振動に起因する故障要因を可及的に低減することができる。
さらには、インバータ回路23を構成するIGBT等の発熱素子25Cをインバータボックス29の底壁面に設けられている熱伝導性の金属プレート33に当接させて設置しているため、発熱素子25Cを電動機側ハウジング7内を流通する低圧冷媒ガスの吸熱作用を利用して強制冷却することができるため、インバータ回路23に対する冷却機能を損なうことなく、上記の如く耐熱性、耐振性を向上させることができる。
Further, since the gel
Furthermore, since the
なお、上記の実施形態では、インバータボックス29の底壁面の一部に熱伝導性金属プレート33を設けた構成としているが、この構成に替えて、金属プレート33が設けられている部分を開口部となし、該開口部から電動機側ハウジング7に形成された突出部を突出させ、この突出部にIGBT等の発熱素子25Cを当接させて設置する構成としてもよく、かかる構成によっても上記実施形態と同様の作用効果を期待し得る。
なお、この場合、ゲル状樹脂材39が漏出されないよう構成されることは勿論である。
In the above-described embodiment, the heat
In this case, it is needless to say that the gel-
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図6および図7を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、インバータ一体型電動圧縮機1の据付け構成が異なっている。その他の点については、第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図6に示されるインバータ一体型電動圧縮機1において、インバータボックス取付け部27は、圧縮機ハウジング3の外周上面3Aに形成されている。そして、この圧縮機ハウジング3の外周一側面3Bには、インバータ一体型電動圧縮機1をエンジンのシリンダブロック側壁51に据付けする圧縮機据付用ブラケット53の取付け部55Aが形成されている。
[ Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The present embodiment differs from the first embodiment described above in the installation configuration of the inverter-integrated
In the inverter-integrated
上記したインバータ一体型電動圧縮機1を車両用空調装置に適用すると、該インバータ一体型電動圧縮機1は、例えば熱放射体であるエンジンのシリンダブロック側壁51に圧縮機据付用ブラケット53を介して据付けられることが多い。この場合、インバータボックス29には、エンジンから据付用ブラケット53、その取付け部55Aおよび圧縮機ハウジング3を介しての伝導熱と、エンジンから放射される放射熱とが伝わるが、断熱機能を有するインバータボックス29により、これら外部からの熱が内部に伝達するのを遮断することができる。従って、インバータボックス29内に設けられるインバータ回路23を熱的に保護することができる。
When the above-described inverter-integrated
また、図7に示されるインバータ一体型電動圧縮機1において、インバータボックス取付け部27は、圧縮機ハウジング3の外周一側面3Cに形成されている。そして、この圧縮機ハウジング3の外周他側面3Dには、圧縮機据付用ブラケット53の取付け部55Bが形成されている。
In the inverter-integrated
このように、インバータボックス取付け部27を圧縮機ハウジング3の外周一側面に設け、圧縮機据付用ブラケット53の取付け部55Bを圧縮機ハウジング3の外周他側面に設けることにより、インバータボックス取付け部27と、圧縮機据付用ブラケット53の取付け部55Bとが最も離れた位置に形成されることになる。このため、圧縮機を熱放射体であるエンジンのシリンダブロック側壁51に据付用ブラケット53を介して据付けした場合でも、エンジンからインバータボックス29までの距離を長くすることができるので、インバータボックス29内に設けられたインバータ回路23に伝達されるエンジンからの伝導熱、放射熱を共に低減することができる。
従って、インバータ回路23の熱保護機能を一段と高めることができる。
In this manner, the inverter
Therefore, the thermal protection function of the
なお、本発明は、スクロール式電動圧縮機に限らず、他形式の電動圧縮機にも広く適用できることは勿論である。 Needless to say, the present invention is not limited to the scroll type electric compressor but can be widely applied to other types of electric compressors.
1 インバータ一体型電動圧縮機
3 圧縮機ハウジング
3A ハウジング外周上面
3B,3C ハウジング外周一側面
3D ハウジング外周他側面
7 電動機側ハウジング
21 インバータ
23 インバータ回路
25A,25B 制御基板
25C 発熱素子
27 インバータボックス取付け部
29 インバータボックス
29A セラミック材
29B 断熱性樹脂材層
29C 空気層
31 固定ボルト
33 金属プレート
39 ゲル状樹脂材
53 圧縮機据付用ブラケット
55A,55B 取付け部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記インバータボックスは、前記圧縮機ハウジングとは別体とされるとともに、外周壁がセラミック芯材の両面に断熱性樹脂材層を形成したサンドイッチ構造の断熱性樹脂材製ボックスとされ、前記圧縮機ハウジングの外周に一体形成されたインバータボックス取付け部に固定手段を介して一体に組付け固定されていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。 In an inverter-integrated electric compressor having an inverter box provided on an outer periphery of a compressor housing, and an inverter circuit having a control board and housed in the inverter box,
The inverter box is separate from the compressor housing and is a heat insulating resin material box having a sandwich structure in which an outer peripheral wall has heat insulating resin material layers formed on both surfaces of a ceramic core. the inverter-integrated electric compressor, wherein a fixed Tei Rukoto assembled together via a fixing means to the inverter box mounting portion integrally formed on the outer periphery of the housing.
該金属プレートに前記インバータ回路を構成する発熱素子が当接設置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ一体型電動圧縮機。 In the inverter box, at least a part of a bottom wall contacting the compressor housing by being assembled to the compressor housing is a thermally conductive metal plate,
The inverter-integrated electric compressor according to claim 1, wherein a heat generating element constituting the inverter circuit is placed in contact with the metal plate.
該開口部に前記圧縮機ハウジングの一部が突出され、該突出部に前記インバータ回路を構成する発熱素子が当接設置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ一体型電動圧縮機。 In the inverter box, at least a part of a bottom wall contacting the compressor housing by being assembled to the compressor housing is an opening.
3. The inverter integrated type according to claim 1, wherein a part of the compressor housing protrudes from the opening, and a heat generating element constituting the inverter circuit is in contact with the protrusion. Electric compressor.
該圧縮機ハウジング外周の一側面には、圧縮機据付用ブラケットの取付け部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。 The inverter box mounting portion is formed on the upper surface of the outer periphery of the compressor housing,
The inverter-integrated electric compressor according to any one of claims 1 to 4 , wherein a mounting portion of a compressor mounting bracket is formed on one side surface of the outer periphery of the compressor housing.
該圧縮機ハウジング外周の他側面には、圧縮機据付用ブラケットの取付け部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。 The inverter box mounting portion is formed on one side surface of the compressor housing outer periphery,
The inverter-integrated electric compressor according to any one of claims 1 to 4 , wherein a mounting portion for a compressor mounting bracket is formed on the other side surface of the outer periphery of the compressor housing.
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