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技術 インバータ装置およびインバータ一体型電動圧縮機

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 佐藤秀隆中野浩児手島和範中神孝志外山浩司平野竹志渡辺貴之國枝直人
出願日 2009年2月10日 (11年10ヶ月経過) 出願番号 2009-028593
公開日 2010年8月26日 (10年3ヶ月経過) 公開番号 2010-187436
状態 特許登録済
技術分野 圧縮機の細部 インバータ装置 電動機,発電機と測定・保護装置等との結合
主要キーワード 小ケース 自己ノイズ 制約緩和 薄型フィルム N端子 制御通信回路 入力側リード ノイズ抑制用
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図面 (10)

課題

バスバーレス化し、製造工程の簡素化、インバータ装置サイズへの影響緩和ノイズ抑制機能向上、コスト低減等を実現したインバータ装置および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。

解決手段

インバータモジュール11への電源ラインに、ノイズ抑制用コイル13,14および平滑コンデンサが設けられているインバータ装置10において、平滑コンデンサは、インバータモジュール11上において電源ラインにパワー系基板電気的に並列接続配置され、ノイズ抑制用コイル13,14は、その出力側リード線30,32がインバータモジュール11のP−N端子19に直接接続されることにより電源ラインに接続されている。

概要

背景

電気自動車ハイブリッド車に搭載される空調装置用圧縮機として、電源ユニットから供給される直流電力三相交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータ印加するインバータ装置が一体的に組み込まれた電動圧縮機が採用されている。このインバータ一体型電動圧縮機は、一般に電動モータおよび圧縮機構が内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部(インバータボックス)を設け、その内部にインバータ装置が一体に組み込まれた構成とされている。

インバータ装置は、電源ラインに設けられるノイズ抑制用コモンモードコイルノーマルモードコイル平滑コンデンサヘッドキャパシタ)等の高電圧系部品と、IGBT等の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路実装され、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに印加するパワー系基板と、CPU等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装され、電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板等とを備えており、パワー系基板とコントロール基板とがモジュール化されてハウジング外周のインバータ収容部内に組み込まれている。

インバータ一体型電動圧縮機は、車両への搭載性を向上するため、可能な限り小型化することが好ましく、インバータ装置についても同様である。かかるインバータ装置において、インバータ収容部に組み込まれるインバータモジュール、平滑コンデンサ、ノーマルモードコイルおよびコモンモードコイル相互間の電気的な接続は、通常複数本中継バスバーを纏めたバスバーアセンブリを介して行っている(例えば、特許文献1,2参照)。
また、平滑コンデンサとして、薄型化されたセラミック系コンデンサフィルム系コンデンサを用い、それをパワー系基板とコントロール基板とをモジュールケースを介して一体化したインバータモジュール内に内蔵するとともに、コモンモードノイズ除去用のフィルタコンデンサをモジュールケースのベース上に設けることにより、インバータ装置の小型化を図ったものが特許文献3に示されている。

概要

バスバーレス化し、製造工程の簡素化、インバータ装置サイズへの影響緩和ノイズ抑制機能向上、コスト低減等を実現したインバータ装置および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。インバータモジュール11への電源ラインに、ノイズ抑制用コイル13,14および平滑コンデンサが設けられているインバータ装置10において、平滑コンデンサは、インバータモジュール11上において電源ラインにパワー系基板と電気的に並列接続配置され、ノイズ抑制用コイル13,14は、その出力側リード線30,32がインバータモジュール11のP−N端子19に直接接続されることにより電源ラインに接続されている。

目的

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、バスバーレス化し、製造工程の簡素化、インバータ装置サイズへの影響緩和、ノイズ抑制機能向上、コスト低減等を実現することができるインバータ装置およびインバータ一体型電動圧縮機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電源から供給される直流電力交流電力に変換して電動モータ印加するパワー系基板と、前記電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板とを備えたインバータモジュールへの電源ラインに、ノイズ抑制用コイルおよび平滑コンデンサが設けられているインバータ装置において、前記平滑コンデンサは、前記インバータモジュール上において前記電源ラインに前記パワー系基板と電気的に並列接続配置され、前記ノイズ抑制用コイルは、その出力側リード線が前記インバータモジュールのP−N端子直接接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とするインバータ装置。

請求項2

前記ノイズ抑制用コイルは、コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルの少なくとも2つのコイルにより構成され、該コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルのそれぞれの出力側リード線が前記インバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。

請求項3

前記ノーマルモードコイルは、前記コモンモードコイルの下流側において前記電源ラインのP極側およびN極側のそれぞれに設けられ、該ノーマルモードコイルのそれぞれの出力側リード線が前記インバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする請求項2に記載のインバータ装置。

請求項4

前記コモンモードコイルおよび前記ノーマルモードコイルは、電源ケーブルが接続される端子台に設けられている複数の接続端子を介して前記コモンモードコイルの2本の入力側リード線が接続されるとともに、前記コモンモードコイルと前記ノーマルモードコイルとの間が電気的に接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする請求項2または3に記載のインバータ装置。

請求項5

前記平滑コンデンサは、前記インバータモジュールの上下に配設されている前記コントロール基板および前記パワー系基板の下部側に配設されている前記パワー系基板上に配置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装置。

請求項6

前記平滑コンデンサは、前記インバータモジュールの上下に配設されている前記コントロール基板および前記パワー系基板の上部側に配設されている前記コントロール基板上に配置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装置。

請求項7

前記P−N端子および/または前記端子台の複数の前記接続端子には、前記コモンモードコイルおよび/または前記ノーマルモードコイルの各リード線との溶接接続部に、該リード線をカシメ止めするカシメ部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のインバータ装置。

請求項8

ハウジングの外周にインバータ収容部が設けられ、該インバータ収容部に請求項1ないし7のいずれかに記載のインバータ装置が一体に組み込ま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

請求項9

前記インバータ収容部は、前記インバータモジュールが収容される第1インバータ収容部と、前記ノイズ抑制用コイルが収容される第2インバータ収容部とに分けられていることを特徴とする請求項8に記載のインバータ一体型電動圧縮機。

請求項10

前記第1インバータ収容部は、前記ハウジングの上面部に設けられ、前記第2インバータ収容部は、前記ハウジングの側面部に設けられていることを特徴とする請求項9に記載のインバータ一体型電動圧縮機。

技術分野

0001

本発明は、車両用空調装置電動圧縮機に適用して好適なインバータ装置および該インバータ装置が組み込まれたインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

背景技術

0002

電気自動車ハイブリッド車に搭載される空調装置用圧縮機として、電源ユニットから供給される直流電力三相交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータ印加するインバータ装置が一体的に組み込まれた電動圧縮機が採用されている。このインバータ一体型電動圧縮機は、一般に電動モータおよび圧縮機構が内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部(インバータボックス)を設け、その内部にインバータ装置が一体に組み込まれた構成とされている。

0003

インバータ装置は、電源ラインに設けられるノイズ抑制用コモンモードコイルノーマルモードコイル平滑コンデンサヘッドキャパシタ)等の高電圧系部品と、IGBT等の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路実装され、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに印加するパワー系基板と、CPU等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装され、電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板等とを備えており、パワー系基板とコントロール基板とがモジュール化されてハウジング外周のインバータ収容部内に組み込まれている。

0004

インバータ一体型電動圧縮機は、車両への搭載性を向上するため、可能な限り小型化することが好ましく、インバータ装置についても同様である。かかるインバータ装置において、インバータ収容部に組み込まれるインバータモジュール、平滑コンデンサ、ノーマルモードコイルおよびコモンモードコイル相互間の電気的な接続は、通常複数本中継バスバーを纏めたバスバーアセンブリを介して行っている(例えば、特許文献1,2参照)。
また、平滑コンデンサとして、薄型化されたセラミック系コンデンサフィルム系コンデンサを用い、それをパワー系基板とコントロール基板とをモジュールケースを介して一体化したインバータモジュール内に内蔵するとともに、コモンモードノイズ除去用のフィルタコンデンサをモジュールケースのベース上に設けることにより、インバータ装置の小型化を図ったものが特許文献3に示されている。

先行技術

0005

特許第3827158号公報
特開2003−322082号公報
特開2004−335625号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、中継バスバーを用いた構成によれば、溶接箇所の増加による組み付け工程等製造工程の複雑化、絶縁性能面(沿面距離増加)からのインバータ装置組み付け時の制約、中継バスバー自体の容積によるインバータ装置サイズへの影響、ノイズ源であるインバータモジュールまでの距離増加によるノイズ抑制機能の低下等の課題を有していた。
また、特許文献3に示される構成によれば、平滑コンデンサやフィルタコンデンサのインバータモジュール内への内蔵によってインバータ装置をコンパクト化することができるが、平滑コンデンサやフィルタコンデンサの電気的接続には、リードフレームバスバーを利用しており、バスバーを用いることによる上記課題を解決し得るものではなかった。

0007

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、バスバーレス化し、製造工程の簡素化、インバータ装置サイズへの影響緩和、ノイズ抑制機能向上、コスト低減等を実現することができるインバータ装置および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。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置および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装置は、電源から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加するパワー系基板と、前記電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板とを備えたインバータモジュールへの電源ラインに、ノイズ抑制用コイルおよび平滑コンデンサが設けられているインバータ装置において、前記平滑コンデンサは、前記インバータモジュール上において前記電源ラインに前記パワー系基板と電気的に並列接続配置され、前記ノイズ抑制用コイルは、その出力側リード線が前記インバータモジュールのP−N端子直接接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする。

0009

本発明によれば、平滑コンデンサがインバータモジュール上においてパワー系基板と並列に接続配置され、ノイズ抑制用コイルの出力側の出力側リード線がインバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより電源ラインに接続されているため、インバータモジュール、平滑コンデンサ、およびノイズ除去用コイル間の電気的接続をノイズ抑制用コイルの出力側リード線を利用し、中継バスバーなしで行うことができる。従って、バスバーレス化を実現し、溶接箇所の減少による組み付け工程等製造工程の簡素化、絶縁性能面(沿面距離増加)からのインバータ装置組み付け時の制約緩和、インバータ装置のサイズの小型コンパクト化、ノイズ源であるインバータモジュールまでの距離短縮によるノイズ抑制機能の向上、バスバーの削減によるコスト低減等を図ることができる。

0010

さらに、本発明のインバータ装置は、上記のインバータ装置において、前記ノイズ抑制用コイルは、コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルの少なくとも2つのコイルにより構成され、該コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルのそれぞれの出力側リード線が前記インバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする。

0011

本発明によれば、ノイズ抑制用コイルがコモンモードコイルおよびノーマルモードコイルの少なくとも2つのコイルにより構成され、該コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルのそれぞれの出力側リード線がインバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより電源ラインに接続されているため、ノイズ抑制用コイルとしてコモンモードコイルを設けることにより、コモンモードノイズを低減することができるとともに、インバータモジュール、平滑コンデンサ、ノーマルモードコイルおよびコモンモードコイル間の電気的接続をノーマルモードコイルおよびコモンモードコイルの出力側リード線を利用し、中継バスバーなしで行うことができる。従って、ノイズ抑制用コイルをコモンモードコイルおよびノーマルモードコイルの少なくとも2つのコイルにより構成した場合においても、中継バスバーをなくしてバスバーレス化を実現することができる。

0012

さらに、本発明のインバータ装置は、上記のインバータ装置において、前記ノーマルモードコイルは、前記コモンモードコイルの下流側において前記電源ラインのP極側およびN極側のそれぞれに設けられ、該ノーマルモードコイルのそれぞれの出力側リード線が前記インバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする。

0013

本発明によれば、ノーマルモードコイルが、コモンモードコイルの下流側において電源ラインのP極側およびN極側のそれぞれに設けられ、該ノーマルモードコイルのそれぞれの出力側リード線がインバータモジュールのP−N端子に直接接続されることにより電源ラインに接続されているため、コモンモードコイルの下流側において電源ラインのP極側およびN極側にそれぞれノーマルモードコイルを2分割して設ける場合にも、インバータモジュール、平滑コンデンサおよびノーマルモードコイル間の電気的接続を2つのノーマルモードコイルの出力側リード線を利用し、中継バスバーなしで行うことができる。従って、コモンモードコイルの下流側にノーマルモードコイルを2分割して設けた場合においても、中継バスバーをなくしてバスバーレス化を実現することができる。

0014

さらに、本発明のインバータ装置は、上述のいずれかのインバータ装置において、前記コモンモードコイルおよび前記ノーマルモードコイルは、電源ケーブルが接続される端子台に設けられている複数の接続端子を介して前記コモンモードコイルの2本の入力側リード線が接続されるとともに、前記コモンモードコイルと前記ノーマルモードコイルとの間が電気的に接続されることにより前記電源ラインに接続されていることを特徴とする。

0015

本発明によれば、コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルが、電源ケーブルの接続される端子台に設けられている複数の接続端子を介してコモンモードコイルの2本の入力側リード線が接続されるとともに、コモンモードコイルとノーマルモードコイルとの間が電気的に接続されることにより電源ラインに接続されているため、インバータモジュール、平滑コンデンサ、ノーマルモードコイルおよびコモンモードコイル間の電気的接続を端子台と各コイルの入力側および出力側リード線とを利用し、中継バスバーなしで行うことができる。従って、電源ケーブルが接続される端子台とインバータモジュールのP−N端子との間において、中継バスバーを完全になくしてバスバーレス化を実現することができる。

0016

さらに、本発明のインバータ装置は、上述のいずれかのインバータ装置において、前記平滑コンデンサは、前記インバータモジュールの上下に配設されている前記コントロール基板および前記パワー系基板の下部側に配設されている前記パワー系基板上に配置されていることを特徴とする。

0017

本発明によれば、平滑コンデンサとして、例えば樹脂フィルムを積層した平板状の薄型フィルム系コンデンサを用い、該平滑コンデンサをインバータモジュールの上下に配設されているコントロール基板およびパワー系基板の下部側に配設されているパワー系基板上に配置しているため、平滑コンデンサを上下に配設されているコントロール基板とパワー系基板との間のスペースを利用してインバータモジュール内に内蔵することができる。従って、インバータ装置を一段とコンパクト化することができる。

0018

さらに、本発明のインバータ装置は、上述のいずれかのインバータ装置において、前記平滑コンデンサは、前記インバータモジュールの上下に配設されている前記コントロール基板および前記パワー系基板の上部側に配設されている前記コントロール基板上に配置されていることを特徴とする。

0019

本発明によれば、平滑コンデンサとして、例えば樹脂フィルムを積層した平板状の薄型フィルム系コンデンサを用い、該平滑コンデンサをインバータモジュールの上下に配設されているコントロール基板およびパワー系基板の上部側に配設されているコントロール基板上に配置しているため、平滑コンデンサをコントロール基板上のスペースを利用してインバータモジュール内に内蔵することができる。従って、インバータ装置を一段とコンパクト化することができる。

0020

さらに、本発明のインバータ装置は、上述のいずれかのインバータ装置において、前記P−N端子および/または前記端子台の複数の前記接続端子には、前記コモンモードコイルおよび/または前記ノーマルモードコイルの各リード線との溶接接続部に、該リード線をカシメ止めするカシメ部が設けられていることを特徴とする。

0021

本発明によれば、コモンモードコイルおよびノーマルモードコイルの各リード線が接続されるインバータモジュールのP−N端子および/または端子台の複数の接続端子の溶接接続部に、リード線をカシメ止めするカシメ部が設けられているため、コモンモードコイルおよび/またはノーマルモードコイルの各リード線を溶接接続部に対してカシメ止めした後、溶接接合することができる。従って、溶接による接合を確実かつ強固にし、その信頼性を向上することができるとともに、溶接作業自体の容易化を図ることができる。

0022

さらに、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、ハウジングの外周にインバータ収容部が設けられ、該インバータ収容部に上述のいずれかに記載のインバータ装置が一体に組み込まれていることを特徴とする。

0023

本発明によれば、ハウジングの外周に設けられたインバータ収容部に、上述のいずれかに記載のインバータ装置が一体に組み込まれているため、コンパクト化されたインバータ装置が組み込まれる分、インバータ収容部の収容容積を小さくすることが可能となる。従って、インバータ一体型電動圧縮機自体を小型化し、車両への搭載性を向上することができる。

0024

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、前記インバータ収容部は、前記インバータモジュールが収容される第1インバータ収容部と、前記ノイズ抑制用コイルが収容される第2インバータ収容部とに分けられていることを特徴とする。

0025

本発明によれば、インバータ収容部が、インバータモジュールが収容される第1インバータ収容部と、ノイズ抑制用コイルが収容される第2インバータ収容部とに分けられているため、ハウジングの外周に設けられるインバータ収容部の配置の自由度を高めることができる。従って、平面面積が大きいインバータモジュールを収容する第1インバータ収容部と、高電圧系部品であるノイズ抑制用コイルを収容する第2インバータ収容部とをそれぞれ最適位置に配置し、インバータ一体型電動圧縮機自体を小型化することができるともに、高電圧系部品による自己ノイズの影響を低減し、信頼性を向上することができる。

0026

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、前記第1インバータ収容部は、前記ハウジングの上面部に設けられ、前記第2インバータ収容部は、前記ハウジングの側面部に設けられていることを特徴とする。

0027

本発明によれば、第1インバータ収容部が、ハウジングの上面部に設けられ、第2インバータ収容部が、ハウジングの側面部に設けられているため、分離された第1インバータ収容部と第2インバータ収容部とを隣接して配置することができる。従って、第1インバータ収容部に収容されるインバータモジュールと第2インバータ収容部に収容されるノイズ抑制用コイル等との電気的な接続を容易化することができるとともに、ハウジングの外周を取り囲むようにインバータ装置を分散配置してコンパクトに組み込むことができるため、インバータ一体型電動圧縮機の外形をより小さくすることができる。

発明の効果

0028

本発明のインバータ装置によると、インバータモジュール、平滑コンデンサおよびノイズ抑制用コイル間の電気的接続をノイズ抑制用コイルの出力側リード線とを利用し、中継バスバーなしで行うことができるため、バスバーレス化を実現し、溶接箇所の減少による組み付け工程等製造工程の簡素化、絶縁性能面(沿面距離増加)からのインバータ装置組み付け時の制約緩和、インバータ装置サイズの小型コンパクト化、ノイズ源であるインバータモジュールまでの距離短縮によるノイズ抑制機能の向上、バスバー削減によるコスト低減等を図ることができる。

0029

また、本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、コンパクト化されたインバータ装置が組み込まれる分、インバータ収容部の容積、すなわちハウジング外形を小さくすることが可能となるため、インバータ一体型電動圧縮機自体を小型化し、車両への搭載性を向上することができる。

図面の簡単な説明

0030

本発明の第1実施形態に係るインバータ装置およびインバータ一体型電動圧縮機の主要部の外観斜視図である。
図1に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み込まれたインバータ装置の外観斜視図である。
図2に示すインバータ装置のコントロール基板を除去した状態の外観斜視図である。
図2に示すインバータ装置を別の角度から見た端子台および高電圧系部品の分解斜視図である。
図2に示すインバータ装置の端子台および高電圧系部品の正面図(A)とその側面図(B)である。
図2に示すインバータ装置の端子台の斜視図(A)と正面図(B)およびその側面図(C)である。
図2に示すインバータ装置のノーマルモードコイルの正面図(A)とその側面図(B)である。
図2に示すインバータ装置のコモンモードコイルの正面図(A)とその側面図(B)である。
本発明の第2実施形態に係るインバータ装置の外観斜視図である。

実施例

0031

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8を用いて説明する。
インバータ一体型電動圧縮機1は、その外殻を構成する円筒状のハウジング2を有している。ハウジング2は、アルミダイカスト製の電動モータが収容されるモータハウジングと圧縮機構が収容される圧縮機ハウジングとをボルトにより一体に締め付け固定した構成とされている。なお、本実施形態では、モータハウジング側のみが図示されている。

0032

ハウジング2内に収容設置される図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して互いに連結され、電動モータの回転により圧縮機構が駆動されるように構成されている。ハウジング(モータハウジング)2の後方端側(図1の右側)には、冷媒吸入ポート3が設けられており、冷媒吸入ポート3からハウジング2内に吸入された低圧冷媒ガスは、電動モータの周りモータ軸線方向流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構で圧縮された高温高圧冷媒ガスは、ハウジング(圧縮機ハウジング)2内に吐出された後、ハウジング(圧縮機ハウジング)2の前方端側に設けられている図示省略の吐出ポートから外部へと送出されるように構成されている。

0033

ハウジング2には、例えば後方端側の下部および前方端側の下部、並びに上部の計3箇所に取り付け脚4が設けられている。インバータ一体型電動圧縮機1は、この取り付け脚4を介して車両の走行用原動機側壁等に設けられるブラケットにボルト等で固定設置され、車両に搭載されるようになっている。なお、インバータ一体型電動圧縮機1は、一般にその一側面をブラケットに沿わせてモータ軸線方向を車両の前後方向または左右方向に向け、上下3点で片持ち支持されるのが通常である。

0034

ハウジング2の外周面には、その上面部に平面形状が略方形ボックス形状とされている第1インバータ収容部5が一体に成形されている。この第1インバータ収容部5は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス構造とされ、後述するインバータ装置10のインバータモジュール11が収容設置されるようになっており、その上面は図示省略のカバー部材により密閉されるように構成されている。

0035

また、ハウジング2の側面部には、第2インバータ収容部6を構成するフランジ部6Aが一体に成形されており、該フランジ部6Aには、後述するインバータ装置10の端子台12、ノイズ抑制用コイルとしてのコモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14等の高電圧系部品を収容設置する第2インバータ収容部6を構成する小ケース(図示省略)が、締め付けボルトにより固定設置されるようになっている。この第2インバータ収容部6と第1インバータ収容部5とは、ハウジング2側において電源ライン配線用に連通されている。

0036

2分割された第1インバータ収容部5および第2インバータ収容部6に収容設置されるインバータ装置10は、第1インバータ収容部5内に収容設置されるインバータモジュール11と、第2インバータ収容部6内に収容設置される端子台12、コモンモードコイル(ノイズ抑制用コイル)13およびノーマルモードコイル(ノイズ抑制用コイル)14等の電源ラインに接続される高電圧系部品とから構成されている。

0037

インバータモジュール11は、図2および図3に示されるように、IGBT等の複数個の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路等が実装され、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに印加するアルミ製板材等からなるパワー系基板15と、パワー系基板15が一体にインサート成形されている樹脂製ケース16と、パワー系基板15上に配置され、電源ラインに対してパワー系基板15と電気的に並列に接続されている平滑コンデンサ(ヘッドキャパシタ)17と、CPU等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路等が実装され、電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板18と、を備えた構成とされている。

0038

樹脂製ケース16には、パワー系基板15の他に、電源ラインが接続される一対のP−N端子19、電動モータにガラス密封端子を介して三相交流電力を印加するU−V−W端子20、パワー系基板15とコントロール基板18との間を接続する多数の接続端子21等が一体にインサート成形されており、この樹脂製ケース16の上面に、多数の接続端子21を介してコントロール基板18が配設された構成とされている。また、平滑コンデンサ17には、例えば樹脂フィルムを積層した平板状の薄型フィルム系コンデンサや平板状の薄型セラミック系コンデンサ等が用いられる。

0039

樹脂製ケース16は、略矩形形状とされており、第2インバータ収容部6と隣接する側の側面にP−N端子19が突出され、これに隣接する前方側の側面にU−V−W端子20が突出されている。また、樹脂製ケース16の4コーナー部には、インバータ収容部5の底面にボルトを介して締め付け固定される固定脚部22が一体に成形されており、この固定脚部22を介してインバータモジュール11がインバータ収容部5内に固定設置されるようになっている。

0040

第2インバータ収容部6内に収容設置される高電圧系部品の端子台12、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14は、端子台12を介して図5に示されるように組み付けられた後、第2インバータ収容部6内に組み込まれるようになっている。端子台12は、図6に示されるように、P側およびN側電源ケーブルコネクタがボルトを介して接続可能に構成されている樹脂製部品であり、この端子台12には、本体から突出するように4本の第1ないし第4接続端子23ないし26が設けられている。

0041

第1接続端子23および第2接続端子24は、2本の電源ケーブルのコネクタが接続される端子と一体をなし、コモンモードコイル13の2本の入力側リード線27,28が接続されるようになっている。また、第3接続端子25および第4接続端子26は、一体に繋がれており、第3接続端子25には、コモンモードコイル13の2本の出力側リード線29,30の中の1本のリード線29が接続され、第4接続端子26には、ノーマルモードコイル14の入力側リード線31が接続されるようになっている。この第1ないし第4接続端子23ないし26のコモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14の各リード線27ないし29および31との溶接接続部には、それぞれ各リード線をカシメ止めする円筒状のカシメ部23Aないし26Aが設けられている。

0042

コモンモードコイル(ノイズ抑制用コイル)13は、2本の巻き線フェライトアモルファス等から構成される1つのコア巻き付けることにより円筒状に形成されたものであり、図8に示されるように、2本の入力側リード線27,28と、2本の出力側リード線29,30とを有している。また、ノーマルモードコイル(ノイズ抑制用コイル)14は、リング状コアの周りに巻き線を巻き付けたものであり、図7に示されるように、入力側リード線31と、出力側リード線32とを有している。更に、インバータモジュール11側の一対のP−N端子19には、溶接接続されるノーマルモードコイル14の出力側リード線32およびコモンモードコイル13の出力側リード線30をカシメ止めする円筒状のカシメ部19Aおよび19Bが設けられている。

0043

上記端子台12、コモンモードコイル13、ノーマルモードコイル14およびインバータモジュール11は、図4に示されるように、P側およびN側電源ケーブルが接続される端子台12の第1接続端子23および第1接続端子24のカシメ部23A,24Aに、コモンモードコイル13の入力側リード線27,28がカシメ止めされて溶接されるとともに、第3接続端子25および第4接続端子26のカシメ部25A,26Aに、コモンモードコイル13の出力側リード線29およびノーマルモードコイル14の入力側リード線31がカシメ止めされて溶接されるようになっている。

0044

さらに、コモンモードコイル13の他の出力側リード線30およびノーマルモードコイル14の出力側リード線32が、第2インバータ収容部6から第1インバータ収容部5に通ずる連通部に通されて第1インバータ収容部5側において、インバータモジュール11の一対のP−N端子19のカシメ部19A,19Bにカシメ止めされて溶接されることによって、電源ラインに電気的に接続されるように構成されている。

0045

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
車両に搭載の電源ユニットから電圧ケーブルを介してインバータ一体型電動圧縮機1に供給される高電圧の直流電力は、インバータ装置10の端子台12に入力される。この直流電力は、端子台12の第1接続端子23および第2接続端子24を介してコモンモードコイル(ノイズ抑制用コイル)13の2本の入力側リード線27,28に入力され、更にノーマルモードコイル(ノイズ抑制用コイル)14を経てコモンモードコイル13の出力側リード線30およびノーマルモードコイル14の出力側リード線32よりインバータモジュール11側の一対のP−N端子19に入力される。

0046

インバータモジュール11のP−N端子19に入力された直流電力は、平滑コンデンサ17を経てパワー系基板15のスイッチング回路へと入力されるが、この間にコモンモードコイル13、ノーマルモードコイル14および平滑コンデンサ17によりコモンモードノイズや電流リップルが低減される。パワー系基板15に入力された直流電力は、上位制御装置からコントロール基板18に送信される指令信号に基づいて制御されるパワー系基板15上の半導体スイッチング素子のスイッチング動作により指令周波数の三相交流電力に変換される。該三相交流電力は、パワー系基板15に繋がれているU−V−W端子20からガラス密封端子を経てハウジング2内の電動モータに印加される。これによって、電動モータが指令周波数で回転駆動され、圧縮機構が作動される。

0047

圧縮機構の作動により、冷媒吸入ポート3から低温の冷媒ガスがハウジング(モータハウジング)2内に吸い込まれる。この冷媒は、電動モータの周囲をモータ軸線方向に流動されて圧縮機構に吸入され、高温高圧状態に圧縮された後、ハウジング(圧縮機ハウジング)2内に吐き出され、吐出ポートから電動圧縮機1の外部へと送出される。この間、冷媒吸入ポート3からハウジング(モータハウジング)2の一端側に吸い込まれ、モータ軸線方向に流動される低温低圧の冷媒ガスは、ハウジング2の壁面を介して第1および第2インバータ収容部5,6内に収容設置されている半導体スイッチング素子(IGBT)や高電圧系部品等の発熱部品強制冷却し、それら部品耐熱性能を高めている。

0048

しかして、上記インバータ装置10において、電源ラインに接続されるコモンモードノイズ13、ノーマルモードコイル14および平滑コンデンサ17のうち、平滑コンデンサ17は、インバータモジュール11上において電源ラインにパワー系基板15と電気的に並列に接続配置されている。また、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14は、電源ケーブルが接続される端子台12に設けられている第1ないし第4接続端子23,24,25,26に、入力側リード線27,28,31および出力側リード線29を直接接続するとともに、コモンモードコイルの出力側リード線30およびノーマルモードコイルの出力側リード線32を、インバータモジュール11側の一対のP−N端子19に直接接続することにより、電源ラインに接続される。

0049

このように、平滑コンデンサ17をインバータモジュール11上に配置し、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14の出力側リード線30,32をインバータモジュール11側の一対のP−N端子19に直接接続することによって、インバータモジュール11、平滑コンデンサ17、ノイズ抑制用コイルであるノーマルモードコイル14およびコモンモードコイル13間の電気的接続を中継バスバーなしで行うことが可能となる。このため、バスバーレス化を実現することができ、溶接箇所の減少による組み付け工程等製造工程の簡素化、絶縁性能面(沿面距離増加)からのインバータ装置組み付け時の制約緩和、インバータ装置サイズの小型コンパクト化、ノイズ源であるインバータモジュール11までの距離短縮によるノイズ抑制機能の向上、バスバー削減によるコスト低減等を図ることができる。

0050

また、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14は、電源ケーブルが接続される端子台12の複数の第1ないし第4接続端子23ないし26を介してコモンモードコイル13の2本の入力側リード線27,28が接続されるとともに、コモンモードコイル13の出力側リード線29とノーマルモードコイル14の入力側リード線31との間が電気的に接続されることにより電源ラインに接続されているため、インバータモジュール11、平滑コンデンサ17、ノーマルモードコイル14およびコモンモードコイル13間の電気的接続を端子台12とノイズ除去用の各コイル13,14の入力側および出力側リード線27ないし32とを利用し、中継バスバーなしで行うことができる。従って、電源ケーブルが接続される端子台12とインバータモジュール11のP−N端子19との間において、中継バスバーを完全になくしてバスバーレス化を実現することができる。

0051

さらに、平滑コンデンサ17として、例えば樹脂フィルムを積層した平板状の薄型フィルム系コンデンサを用い、この平滑コンデンサ17をインバータモジュール11上において上下に配設されているパワー系基板15とコントロール基板18との間のスペースを利用して配置し、インバータモジュール11内に内蔵するようにしているため、インバータ装置10を一段と小型コンパクト化することができる。また、これによって、ハウジング2の外周に設けられる第1インバータ収容部5および第2インバータ収容部6の容積を小さくすることが可能となり、インバータ一体型電動圧縮機1自体を小型化し、車両への搭載性を向上することができる。

0052

また、ノイズ抑制用コイルであるコモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14の各リード線27ないし32が接続される端子台12の第1ないし第4接続端子23ないし26およびインバータモジュール11のP−N端子19の溶接接続部に、各リード線27ないし32を挿入してカシメ止めする円筒状のカシメ部23Aないし26Aおよびカシメ部19A,19Bを設け、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14の各リード線27ないし32を溶接接続部にカシメ止めした後、溶接接合するようにしているため、溶接による接合を確実かつ強固にし、その信頼性を向上することができるとともに、溶接作業自体の容易化を図ることができる。

0053

また、インバータ収容部をインバータモジュール11が収容される第1インバータ収容部5と、端子台12、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14が収容される第2インバータ収容部6とに分け、第1インバータ収容部5をハウジング2の上面部に設けるとともに、第2インバータ収容部6をハウジング2の側面部に設け、互いに隣接して配設した構成としているため、平面面積が大きいインバータモジュール11を収容する第1インバータ収容部5と、高電圧系部品である端子台12、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14を収容する第2インバータ収容部6と、を各々最適位置に配置し、インバータ一体型電動圧縮機1自体を小型化することができるとともに、高電圧系部品による自己ノイズの影響を低減し、信頼性を向上することができる。

0054

さらに、第1インバータ収容部5に収容されているインバータモジュール11と、第2インバータ収容部6に収容設置されているコモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14とが近接して配置されているため、その電気的接続を容易化することができるとともに、ハウジング2の外周を取り囲むようにインバータ装置10を分散配置してコンパクトに組み込むことができるため、インバータ一体型電動圧縮機1の外形をより小さくすることができる。

0055

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図9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、平滑コンデンサ(ヘッドキャパシタ)17Aの配設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。
本実施形態では、平滑コンデンサ(ヘッドキャパシタ)17Aは、図9に示されているように、例えば正方形状とされた比較的小さい薄型フィルム系コンデンサや薄型セラミック系コンデンサとされており、インバータモジュール11上において、コントロール基板18上に配置された構成とされている。この場合、平滑コンデンサ17Aは、図示省略のコンデンサ端子がコントロール基板18を貫通して下方に延長され、パワー系基板15上で電源ラインに対してパワー系基板15と電気的に並列に接続されるように設置される。

0056

このように、平滑コンデンサ17Aとして、例えば薄型フィルム系コンデンサや薄型セラミック系コンデンサを用い、この平滑コンデンサ17Aをインバータモジュール11の上下に配設されているパワー系基板15およびコントロール基板18の上部側に配設されているコントロール基板18上に配置することによって、平滑コンデンサ17Aをコントロール基板18上のスペースを利用してインバータモジュール11内に内蔵することができる。これによっても、上記第1実施形態と同様、インバータ装置10を小型コンパクト化することができ、該インバータ装置10を組み込んだインバータ一体型電動圧縮機1を小型化して車両への搭載性を向上することができる。

0057

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
上記した第1および第2実施形態では、電源ラインのP極側のみにノーマルモードコイル14を設けた構成としているが、ノーマルモードコイル14を2分割してN極側にも設けることができ、この場合、N極側のノーマルモードコイル14もコモンモードコイル13の下流側に設けられることになるため、インバータモジュール11のP−N端子19には、P極側およびN極側にそれぞれ設けられたノーマルモードコイル14の出力側リード線32が接続されることになる。

0058

また、上記の構成において、コモンモードコイル13の他の出力側リード線30とN極側のノーマルモードコイル14の入力側リード線31との間の電気的接続は、端子台12に対して第3接続端子25および第4接続端子26と同様の第5接続端子および第6接続端子(図示省略)を設けることによって接続することができる。
このような実施形態によっても、上記第1および第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

0059

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態において、インバータ一体型電動圧縮機1の圧縮機構は、如何なる形式の圧縮機構であってよい。また、インバータ装置10は、パワー系基板15とコントロール基板18からなるインバータモジュール11、平滑コンデンサ17、端子台12、コモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14等を備えておればよく、これ以外の電装部品を備えていてもよいことはもちろんである。更に、ノイズ抑制用のコモンモードコイル13は、必ずしも電動圧縮機1側に一体に組み込まれている必要はなく、ノイズ抑制用コイルがノーマルモードコイル14のみのインバータ装置も本発明に包含されるものとする。

0060

また、インバータ装置10を収容する第1インバータ収容部5および第2インバータ収容部6は、ハウジング2と一体成形により構成してもよいし、別体で成形されたケース等をハウジング2に一体に固定設置することにより構成してもよい。さらに、端子台12の第1ないし第4接続端子23ないし26および/または一対のP−N端子19に設けられるコモンモードコイル13およびノーマルモードコイル14のリード線をカシメ止めする円筒状のカシメ部23Aないし26Aおよび19A,19Bは、必ずしも円筒状である必要はなく、リード線をカシメ止めできる構造であれば、如何なる構成であってもよい。

0061

1インバータ一体型電動圧縮機
2ハウジング
5 第1インバータ収容部
6 第2インバータ収容部
10インバータ装置
11インバータモジュール
12端子台
13コモンモードコイル(ノイズ抑制用コイル)
14ノーマルモードコイル(ノイズ抑制用コイル)
15パワー系基板
17,17A平滑コンデンサ
18コントロール基板
19 P−N端子
19A,19B,23A,24A,25A,26Aカシメ部
23 第1接続端子
24 第2接続端子
25 第3接続端子
26 第4接続端子
27,28 コモンモードコイルの入力側リード線
29,30 コモンモードコイルの出力側リード線
31 ノーマルモードコイルの入力側リード線
32 ノーマルモードコイルの出力側リード線

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