(57)【要約】【課題】インバータ一体型電動圧縮機において、複数のパワーデバイス間の熱干渉を抑制することができる、耐熱性に優れたインバータ一体型電動圧縮機を提供する。【解決手段】モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が設けられた基板を有し、該基板を含む電気部品が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に固定されるインバータ一体型電動圧縮機において、モータ駆動回路を構成する複数の電力用半導体素子が、モータの駆動軸と交差する平面内において、駆動軸の周囲に放射状に配置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。例えば、電力用半導体素子の平面形状は長方形に形成され、相互に隣接する電力用半導体素子の間には、平面形状が扇形の隙間が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が設けられた基板を有し、該基板を含む電気部品が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に固定されるインバータ一体型電動圧縮機において、前記モータ駆動回路を構成する複数の電力用半導体素子が、前記モータの駆動軸と交差する平面内において、前記駆動軸の周囲に放射状に配置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。
【請求項２】
前記電力用半導体素子が、ＭＯＳＦＥＴからなる、請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
【請求項３】
前記電力用半導体素子が、端子部を前記駆動軸側に向けて配置されている、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。
【請求項４】
前記電力用半導体素子の平面形状が略長方形に形成され、相互に隣接する前記電力用半導体素子の間には、平面形状が扇形の隙間が形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
【請求項５】
前記隙間には、前記電力用半導体素子を制御する電気部品が搭載された制御基板を、前記電力用半導体素子が配設されるパワーデバイス配設部に積層配置された状態で支持するための支持部が形成されている、請求項４に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
【請求項６】
前記支持部には、前記制御基板を固定するためのボルト穴が穿孔されたボス部が設けられている、請求項５に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
【請求項７】
車両用空調装置において用いられる、請求項１〜６のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機に関し、とくに、耐熱性に優れたインバータ一体型電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータを含むモータ駆動回路が圧縮機内に組み付けられたインバータ一体型電動圧縮機のインバータ部の構造として、特許文献１の図４に記載されるような構造が知られている。この構造においては、パワーＭＯＳトランジスタモジュールが、軸方向に３列、周方向に２行に隣接して配置されており、ここに低圧冷媒ガスが流されて、パワーＭＯＳトランジスタモジュールが冷却されている。
【０００３】
また特許文献２の図２に記載される流体ポンプ装置のポンプハウジング内には、板状のパワートランジスタが、径方向外側に向かって並べられ、円環状を一部切り欠いた形状に形成されたブロックを介して固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２２０８２号公報
【特許文献２】特開２０００−０７３９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される行列状配置を、インバータ部が吸入ポート側の円筒上面部に設置されるタイプのインバータ一体型電動圧縮機に採用しようとすると、インバータ部の中央付近に存在するモータシャフトが、パワーデバイスの設置可能箇所を制限してしまうので、複数のパワーデバイスに対して一様な冷却を実現することができない。また、特許文献２に記載される流体ポンプ装置のパワートランジスタ配置においても、隣接するパワートランジスタ間に十分な隙間が設けられていないため、冷却性能が必ずしも十分とはいえない。
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような課題に着目し、インバータ一体型電動圧縮機において、複数のパワーデバイス間の熱干渉を抑制することができる、耐熱性に優れたインバータ一体型電動圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、モータが内蔵され、インバータを含むモータ駆動回路が設けられた基板を有し、該基板を含む電気部品が圧縮機ハウジングで囲まれた収容空間内に固定されるインバータ一体型電動圧縮機において、前記モータ駆動回路を構成する複数の電力用半導体素子が、前記モータの駆動軸と交差する平面内において、前記駆動軸の周囲に放射状に配置されていることを特徴とするものからなる。上記平面は、例えば、モータ駆動軸と垂直に交差する平面である。
【０００８】
本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機によれば、モータ駆動回路を構成する複数の電力用半導体素子が、モータの駆動軸と交差する平面内において、駆動軸の周囲に放射状に配置されていることにより、隣接する電力用半導体素子同士の熱干渉を抑制することが可能となり、耐熱性に優れたインバータ一体型電動圧縮機が実現可能となる。また、電力用半導体素子が、モータ駆動軸と交差する平面内において、駆動軸の周囲に放射状に配置されていることにより、インバータハウジングを、より円筒形状に近くなるように形成することができ、突起部を極力少なくしたコンパクトなインバータ一体型電動圧縮機が実現可能である。
【０００９】
本発明のインバータ一体型電動圧縮機において、前記電力用半導体素子が、ＭＯＳＦＥＴからなることが好ましい。ＭＯＳＦＥＴからなる電力用半導体素子の例としては、ＭＯＳＦＥＴをゲート部に組み込んだ電力用半導体素子である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等が挙げられる。このようなＭＯＳＦＥＴからなる電力用半導体素子は、インバータ部を構成する素子の中でも比較的大きな設置スペースを要し、また、発熱量も比較的大きいので、複数の電力用半導体素子を、モータの駆動軸と交差する平面内で駆動軸周囲に放射状に配置することにより、個々の電力用半導体素子からの放熱を促進しつつ、インバータ部をコンパクトに形成することができる。
【００１０】
本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記電力用半導体素子が、端子部を前記駆動軸側に向けて配置されていることが好ましい。複数の電力用半導体素子を放射状に、かつ端子部を駆動軸側に向けて配置することにより、端子部が駆動軸周りに集合するようになるので、回路配置の設計が容易化される。
【００１１】
また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記電力用半導体素子の平面形状が略長方形に形成され、相互に隣接する前記電力用半導体素子の間には、平面形状が扇形の隙間が形成されていることが好ましい。このように、平面形状が扇形の、駆動軸方向に厚みを有する隙間が形成されることにより、電力用半導体素子からの放熱をさらに促進できる。
【００１２】
また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機において、前記隙間には、前記電力用半導体素子を制御する電気部品が搭載された制御基板を、前記電力用半導体素子が配設されるパワーデバイス配設部に積層配置された状態で支持するための支持部が形成されていることが好ましい。より具体的には、前記支持部には、前記制御基板を固定するためのボルト穴が穿孔されたボス部が設けられていることが好ましい。振動防止の観点から、上記制御基板の複数箇所をボルト等で固定しようとすると、ボルト穴を設ける箇所には部品を配設することができなくなるので、上記制御基板が大型化してしまいかねない。そこで、デッドスペースになりやすい上記隙間にボルト穴を開けたボス部を形成することにより、上記制御基板上に効率良く部品を配設可能となる。とくに、上記隙間は電力用半導体素子の並びに沿って放射状に分散して形成されているので、上記制御基板のボルト固定状態に偏りが生じにくい。
【００１３】
このような本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、車両用空調装置において好適に用いられる。すなわち、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、耐熱性、耐振動性、コンパクト性といった、車両のエンジンに設置される空調装置に求められるスペックを満たすことが比較的容易である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機によれば、電力用半導体素子が、モータの駆動軸と交差する平面内において、駆動軸の周囲に放射状に配置されることにより、電力用半導体素子同士の熱干渉を抑制しつつ、インバータ部の小型化、ひいては圧縮機全体の小型化が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１のインバータ部を示す斜視図である。
【図３】図２のインバータ部を構成するパワーデバイス用基板を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るインバータ一体型電動圧縮機１の全体を示している。図１において、圧縮機構２は、固定スクロール３と可動スクロール４から構成されている。可動スクロール４は、自転阻止機構を介して自転が阻止された状態で、固定スクロール３に対して旋回されるようになっている。圧縮機ハウジング（センターハウジング）６内には、モータ７が組み込まれて内蔵されており、モータ７によって主軸８（回転軸）が回転駆動される。主軸８の一端側に配設された偏心ピン９、それに対して回転自在に係合された偏心ブッシュ１０を介して、主軸８の回転運動が可動スクロール４の旋回運動に変換される。本実施態様では、被圧縮流体として吸入された冷媒は、モータ７配置部を通して圧縮機構２へと導かれ、圧縮機構２で圧縮された冷媒は、吐出孔１３、吐出室１４を通して、圧縮機ハウジング（リアハウジング）１５から外部回路に送られる。
【００１７】
モータ７の駆動用回路を備えたインバータ部２１は、圧縮機ハウジング１２（フロントハウジング）で囲まれた収容空間内に設けられており、より詳しくは、圧縮機ハウジング１２に形成された冷媒吸入経路側との仕切壁２２の外面側にインバータ部２１が設けられている。インバータ部２１は、仕切壁２２を貫通させて取り付けられた密封端子２３（インバータ部２１の出力端子）とリード線を介してモータ７に給電している。また、密封端子２３設置部においては、冷媒吸入経路側とインバータ部２１の設置側とがシールされている。このように、インバータ部２１を仕切壁２２の外面側に設けることによって、仕切壁２２を介して、インバータ部２１を構成する電気部品の少なくとも一部が吸入冷媒によって冷却可能となっている。
【００１８】
インバータ部２１は、パワーデバイス配設部としてのパワーデバイス用基板３０や制御基板２５などの電気部品から構成されており、それとは別体にあるいは一体に設けられたコンデンサ等の他の電気部品からも構成されている。なお、図１では、パワーデバイス用基板３０が仕切壁２２のインバータ側表面に配置されているが、パワーデバイス用基板３０を設けずに、仕切壁２２のインバータ側表面をパワーデバイス配設部として用いることもできる。インバータ部２１を実装した圧縮機ハウジング１２の外部への開口側は、蓋部材２９でシールされた状態で覆われており、モータ駆動回路２１は蓋部材２９により保護されている。
【００１９】
図２は、図１のインバータ部２１を示す斜視図である。インバータ部２１は、パワーデバイス用基板３０や制御基板２５のほか、ノイズフィルタ、ＨＶコネクタ、ＬＶコネクタ等により構成されている。制御基板には多数の電気部品が取り付けられており、インバータ部２１を構成する電気部品の少なくとも一部が吸入冷媒によって冷却可能となっている。
【００２０】
図３は、図２のインバータ部２１を構成するパワーデバイス用基板３０を示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。パワーデバイス用基板３０は、主軸８と直交するように配置されている。図３（Ａ）に示されるように、パワーデバイス用基板３０には、電力用半導体素子（パワーデバイス）３１が６個、主軸８の周囲に放射状に配置され、その端子部３１ａは、主軸８側に向けられている。図３（Ｂ）に示されるように、電力用半導体素子３１の本体部３１ｂは直方体形状をなしており、相互に隣接する電力用半導体素子３１の間には扇形の隙間３２が形成されている。このような隙間３２が電力用半導体素子３１間に設けられることにより、隣接する電力用半導体素子３１間における熱干渉の抑制が図られ、ひいてはインバータ部２１の放熱性能の向上が可能である。さらに、上面側に電力用半導体素子３１が並べられたパワーデバイス用基板３０の下面側に、例えば円周状の吸入冷媒経路を設けることによって、６個の電力用半導体素子３１に対して均等な冷却作用を発揮させることが可能となる。
【００２１】
また、隙間３２には、制御基板２５をパワーデバイス用基板３０に固定するためのボス部３３が設けられており、ボス部３３の中心にはボルト穴３４が開けられている。ボス部３３が隙間３２に設けられることにより、パワーデバイス用基板３０を小型化することが可能となるので、インバータ部２１の主軸８に対する横断面積をより小さくすることができる。
【００２２】
このようにして、インバータ部２１の放熱性能の向上を図りつつ、インバータ部を小型化することができるので、突起部位の少ないインバータ一体型電動圧縮機が実現可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、実質的にあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であるが、とくに、狭いスペースに搭載されることが多く、モータ駆動回路がエンジンからの放熱等の熱影響を受けやすい、車両に搭載される圧縮機として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  インバータ一体型電動圧縮機
２  圧縮機構
３  固定スクロール
４  可動スクロール
６  圧縮機ハウジング（センターハウジング）
７  モータ
８  主軸
９  偏心ピン
１０  偏心ブッシュ
１２  圧縮機ハウジング（フロントハウジング）
１３  吐出孔
１４  吐出室
１５  圧縮機ハウジング（リアハウジング）
２１  インバータ部
２２  仕切壁
２３  密封端子
２５  制御基板
２９  蓋部材
３０  パワーデバイス用基板
３１  電力用半導体素子（パワーデバイス）
３１ａ  端子部
３１ｂ  本体部
３２  隙間
３３  ボス部
３４  ボルト穴
【図１】
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【図２】
2010275951.tif 000004
【図３】
2010275951.tif 000005