JP2014217224A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ部品の利用や基板形状、配置の工夫により基板の耐振性、絶縁性を確保し、ゲル材や支持脚の数を減らし、インバータ装置のコンパクト化、低コスト化を図った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】インバータ一体型電動圧縮機において、インバータ装置の基板が、インバータ収容部８内に収納される形状、大きさのメイン基板２３と、メイン基板２３に電気的に接続されるサブ基板２６とに分割され、メイン基板２３は、少なくとも４隅でボス部２７に固定設置されるとともに、該基板２３に実装されている電装部品によっても固定支持され、サブ基板２６は、前端側から後端側にかけて末広がり形状とされ、メイン基板２３の下方部位であって、インバータ収容部８の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前後の３点でボス部３１に固定設置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ハウジングのインバータ収容部に、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

電気自動車やハイブリッド車等に搭載される空調装置の圧縮機には、インバータ装置が一体に組み込まれたインバータ一体型電動圧縮機が用いられている。このインバータ一体型電動圧縮機は、車両に搭載された電源ユニットから供給される高電圧の直流電力をインバータ装置で所要周波数の三相交流電力に変換し、それを電動モータに印加することにより駆動されるように構成されている。

インバータ装置は、ノイズ除去用のフィルタ回路を構成するコイルやコンデンサ等の複数の高電圧系電装部品、電力を変換するスイッチング回路を構成するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子、フィルタ回路およびスイッチング回路を含むインバータ回路やその制御回路が実装されている回路基板等々から構成され、電動圧縮機のハウジング外周に設けられたインバータ収容部に組み込まれることによって一体化されている。

特許文献１には、ハウジング側の回路室内に、コンデンサやマイコンを実装した制御基板とＩＧＢＴを実装したインバータ基板、またはその２つの基板を一体化した基板を多数の柱状脚部を介して設置し、その脚部を経て発熱部品の発熱を放熱する構成としたものが開示され、特許文献２には、基板カバー側に弾性部材を介してスイッチング素子やコンデンサ、コイル等を実装した電力変換基板を設置し、その基板カバーをハウジング側のインバータ設置面に取付け、各電装部品と、設置面側の対向面および凹部との間に、ゲル材等の流動部材を配置し、隙間調整と放熱性を確保する構成としたものが開示されている。

さらに、特許文献３には、インバータ回路基板を、スイッチング素子を実装したパワー系基板と、制御回路を実装したＣＰＵ基板とに２分割し、樹脂製ケースを介して一体にモジュール化するとともに、スイッチング素子を熱硬化性樹脂層で封止し、その熱硬化性樹脂層とＣＰＵ基板との間にシリコン系の弾性接着材層を設け、耐振性を確保するようにしたものが開示されている。

特開２００７−１９８３４１号公報 特開２００７−２９５６３９号公報 特開２０１０−１３３３６６号公報

インバータ装置の回路基板は、インバータ収容部の大きさにより制約を受け、１枚に収容できない場合、複数枚に分割されるが、何れの場合も、車両の走行振動等に対して耐振性の確保が必要なため、四隅以外の部位を支持脚部で支持したり、防振用、絶縁用にインバータ収容部にゲル材を充填したり、樹脂封止したりしている。特許文献１には、基板の周辺部位だけでなく、中央部位も柱状脚部で支持したものが開示され、また、特許文献２には、電力変換基板をカバー側に弾性部材を介して設置し、ハウジング側の設置面との間にゲル状物質からなる流動部材を配置したものが開示されている。

一方、中央支持脚部の設置やゲル材の充填は、基板の耐振性を確保できれば、本来不要なものであるが、特許文献１−３に示されるように、コイルやコンデンサ等を実装したフィルタ回路や半導体スイッチング素子を実装したスイッチング回路を一体化している回路基板は、基板が大きくなることから、耐振性を確保するには、中央支持脚部の数やゲル材の充填量が増やす必要があった。また、基板を複数枚に分割した場合、基板間の絶縁性の確保や各々の基板について耐振性を確保しなければならず、それがインバータ装置の大型化や重量の増加、コストアップの要因となっていた。

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、インバータ部品の利用や基板形状、配置の工夫により基板の耐振性、絶縁性を確保するとともに、ゲル材や支持脚の数を減らし、インバータ装置のコンパクト化、低コスト化を図った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。

上記した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、ハウジングに設けられたインバータ収容部内に、インバータ回路基板を含むインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ回路基板は、前記インバータ収容部内に収納される形状、大きさのメイン基板と、該メイン基板と電気的に接続されるそれより小型のサブ基板とに分割され、前記メイン基板は、少なくとも４隅でボス部に固定設置されるとともに、該基板に実装されている電装部品によっても固定支持され、前記サブ基板は、前端側から後端側にかけて末広がり形状とされ、前記メイン基板の下方部位であって、前記インバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前端側の１点と後端側の２点の３点でボス部に固定設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、インバータ収容部内にインバータ装置が一体に組み込まれたインバータ一体型電動圧縮機にあって、インバータ回路基板が、インバータ収容部内に収納される形状、大きさのメイン基板と、該メイン基板と電気的に接続されるそれより小型のサブ基板とに分割され、メイン基板が少なくとも４隅でボス部に固定設置されるとともに、該基板に実装されている電装部品によっても固定支持され、サブ基板が前端側から後端側にかけて末広がり形状とされ、メイン基板の下方部位であって、インバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前端側の１点と後端側の２点の３点でボス部に固定設置されているため、大きさが制約されるインバータ収容部に対して、インバータの回路基板をインバータ収容部に大きさに合わせてメイン基板とサブ基板に分割することにより収納可能とし、メイン基板をその４隅でボス部に固定設置する以外に、基板に実装されている電装部品によっても固定支持することにより耐振性を確保して設置する一方、サブ基板を末広がり形状とし、メイン基板の下方部位であってインバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前後の３点で固定設置することによって耐振性を確保し、固定箇所を減らして設置することができる。従って、２枚の基板を含むインバータ装置をインバータ収容部に纏まりよく収納して設置し、コンパクト化を図ることができるとともに、メイン基板およびサブ基板の耐振性を高め、ゲル材の充填等を不要とし、ネジによる固定箇所を極力少なくする等によりコスト低減を図ることができる。

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、前記メイン基板には、高電圧系の回路および電装部品が実装され、前記サブ基板には、低電圧系の回路および電装部品が実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、メイン基板に高電圧系の回路および電装部品が実装され、サブ基板に低電圧系の回路および電装部品が実装されているため、低電圧系のサブ基板を高電圧が印加されるメイン基板に対して分離、絶縁して設置することができる。従って、高電圧系のメイン基板から低電圧系のサブ基板への電磁ノイズの伝播を抑制し、ノイズ干渉による制御の信頼性の低下を防止することができる。

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、前記メイン基板には、高電圧系のコイルおよびコンデンサを含むノイズ除去用のフィルタ回路と、半導体スイッチング素子を含むスイッチング回路およびその制御回路とが実装され、前記サブ基板には、低電圧系の通信回路とその構成部品が実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、メイン基板に高電圧系のコイルおよびコンデンサを含むノイズ除去用のフィルタ回路と、半導体スイッチング素子を含むスイッチング回路およびその制御回路とが実装され、サブ基板に低電圧系の通信回路とその構成部品が実装されているため、高電圧系のコイルやコンデンサあるいは半導体スイッチング素子等で構成される回路が実装されているメイン基板と、低電圧系の通信回路が実装されているサブ基板とを分離して設置することにより、両者間のノイズ干渉を抑制することができる。従って、ノイズ干渉による通信エラー等を低減し、制御の信頼性を向上することができる。

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、前記メイン基板は、矩形状とされ、前記インバータ収容部内の上方部に少なくとも４隅でボス部に固定設置されるとともに、その両側に実装されている前記フィルタ回路を構成する前記コイルおよびコンデンサと、前記スイッチング回路を構成する複数の前記半導体スイッチング素子によっても固定支持され、前記サブ基板は、前記メイン基板の下方部位であって、その両側に実装されている前記コイルおよびコンデンサと、複数の前記半導体スイッチング素子との間のスペースに前記３点で固定設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、メイン基板が、矩形状とされ、インバータ収容部内の上方部に少なくとも４隅でボス部に固定設置されるとともに、その両側に実装されているフィルタ回路を構成するコイルおよびコンデンサと、スイッチング回路を構成する複数の半導体スイッチング素子によっても固定支持され、サブ基板が、メイン基板の下方部位であって、該メイン基板の両側に実装されているコイルおよびコンデンサと、複数の半導体スイッチング素子との間のスペースに３点で固定設置されているため、矩形状のメイン基板を４隅のボス部以外に、その両側に実装されているフィルタ回路用のコイルおよびコンデンサと、スイッチング回路用の複数の半導体スイッチング素子によっても固定支持し、同時にメイン基板の下方部位であって、その両側に実装されているコイルおよびコンデンサと、複数の半導体スイッチング素子との間のスペースを利用して、小型のサブ基板を３点で固定設置することができる。従って、メイン基板をその実装部品で固定支持し、固定点を増やすことで耐振性を確保することができるとともに、その電装部品間のスペースを利用してサブ基板を配置することで、インバータ装置およびその基板をインバータ収容部内に纏まりよく収納して設置し、小型コンパクト化を図ることができる。

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、前記サブ基板は、前記インバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された前記底部の稜線部に対して、末広がり形状に傾斜された傾斜辺が斜めに交差するように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、サブ基板が、インバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の稜線部に対して、末広がり形状に傾斜された傾斜辺が斜めに交差するように配置されているため、サブ基板をインバータ収容部の底部と接触しない位置であって極力底部に近い低位位置に設置し、上方に設置されているメイン基板との間の距離を可及的に大きくして設置することができる。従って、２枚の基板を狭いスペース内に十分な絶縁距離を確保して設置することができ、コンパクト化を維持しつつ、ノイズ干渉を抑制することができる。

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、前記サブ基板には、そのサブ基板上の回路と接続される通信ケーブルのコネクタが、前記インバータ収容部を貫通する前記通信ケーブルの固定部位から最短距離の位置で接続される構成とされていることを特徴とする。

本発明によれば、サブ基板に、そのサブ基板上の回路と接続される通信ケーブルのコネクタが、インバータ収容部を貫通する通信ケーブルの固定部位から最短距離の位置で接続される構成とされているため、サブ基板を前後３点の固定点以外に、その通信回路に接続される通信ケーブルがインバータ収容部を貫通するグロメット等による固定部位でも固定支持することができる。従って、サブ基板を前後の３点の固定点以外でも支持することができ、サブ基板に対する耐振信頼性を一層向上することができる。

本発明によると、大きさが制約されるインバータ収容部に対して、インバータの回路基板をインバータ収容部に大きさに合わせてメイン基板とサブ基板に分割することにより収納可能とし、メイン基板をその４隅でボス部に固定設置する以外に、基板に実装されている電装部品によっても固定支持することにより耐振性を確保して設置する一方、サブ基板を末広がり形状とし、メイン基板の下方部位であってインバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前後の３点で固定設置することにより耐振性を確保し、固定箇所を減らして設置することができるため、２枚の基板を含むインバータ装置をインバータ収容部に纏まりよく収納して設置し、コンパクト化を図ることができるとともに、メイン基板およびサブ基板の耐振性を高め、ゲル材の充填等を不要とし、ネジによる固定箇所を極力少なくする等によりコスト低減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の主要部の構成を示す斜視図である。 図１中のａ−ａ縦断面相当図である。 上記インバータ一体型電動圧縮機のインバータ収容部に設置されるインバータ装置の分解斜視図である。 上記インバータ収容部におけるサブ基板の設置部の平面図である。 上記インバータ収容部を密閉する蓋体の裏面側斜視図である。 上記蓋体に接続される電源ケーブル単体の斜視図である。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態の係るインバータ一体型電動圧縮機の主要部の斜視図が示され、図２には、そのａ−ａ縦断面相当図、図３には、インバータ収容部に設置されるインバータ装置の分解斜視図、図４には、インバータ収容部におけるサブ基板の設置部の平面図、図５には、インバータ収容部を密閉する蓋体の裏面側斜視図、図６には、電源ケーブル単体の斜視図が示されている。
インバータ一体型電動圧縮機１は、外殻を構成する円筒状とされたハウジング２を備えている。ハウジング２は、電動モータ（図示省略）を内蔵するアルミダイカスト製のモータハウジング３と、圧縮機構（図示省略）を内蔵するアルミダイカスト製の圧縮機ハウジング（図示省略）とを一体に結合することにより構成されるものである。

インバータ一体型電動圧縮機１は、ハウジング２内に内蔵されている電動モータと圧縮機構とが回転軸を介して連結されており、電動モータが後述するインバータ装置７を介して回転駆動されることにより圧縮機構が駆動され、モータハウジング３の後端側面に設けられている吸入ポート４を介してその内部に吸込まれた低圧の冷媒ガスを、電動モータの周囲を経て吸込み、圧縮機構で高圧に圧縮して圧縮機ハウジング内に吐出した後、外部に送出する構成とされている。

モータハウジング３には、内周面側に軸線方向に沿って冷媒を流通させるための複数の冷媒流通路５が形成され、その外周部には、電動圧縮機１の据え付け用脚部６が複数箇所に設けられている。また、ハウジング２（モータハウジング３側）の外周部には、インバータ装置７を一体的に組み込むためのインバータ収容部８が一体に成形されている。このインバータ収容部８は、平面視が矩形形状とされており、底部がモータハウジング３の外周壁に沿う形状で、中央部に冷媒流通路５に対応した凸状の稜線部９Ａが形成されるとともに、その両側部にハウジング外周壁に沿う凹部９Ｂが形成され、周囲にフランジ部１０が立ち上げられた構成とされている。

このモータハウジング３には、圧縮機ハウジングが結合される前端側から後端側に向って抜き勾配が設けられており、また、内周側に設けられている冷媒流通路５が、吸入ポート４側から圧縮機構側に向って断面積が大きくされていることから、インバータ収容部８内の底面に形成される稜線部９Ａ等も前方から後方に向って下向きに傾斜された構成とされている。

インバータ収容部８は、インバータ装置７が組み込まれた後、図５に示す蓋体１１がフランジ部１０に取り付けられることにより密閉される構成とされている。この蓋体１１の内面側には、高電圧ケーブル（電源側ケーブル）１２が設けられている。高電圧ケーブル１２は、図６に示すように、一端側にコネクタ１３が設けられ、他端側に電源側のケーブルと接続されるコネクタ端子１４が設けられたものであり、一端のコネクタ１３が、後述するメイン基板２３上に設けられるＰ−Ｎ端子２９と対応する位置において、蓋体１１の内面にネジ１５で固定設置され、他端のコネクタ端子１４が、端子部分を蓋体１１の外表面側に突出させた状態で外面側から複数のネジ１６で固定設置される構成とされている。

この高電圧ケーブル１２は、電源側ケーブルの一部をなすものであり、電源側ケーブルを介して車両に搭載されている電源ユニットに接続され、その一端に設けられているコネクタ１３が、インバータ装置７のメイン基板２３上に設けられているＰ−Ｎ端子２９に接続されることにより、電源ユニットから給電される高電圧の直流電力をインバータ装置７に入力するためのものである。

インバータ装置７は、公知の如く、車両に搭載されている電源ユニットから給電される高電圧の直流電力を、上位制御装置からの指令に基づいて所要周波数の三相交流電力に変換して電動モータに印加し、電動モータを回転駆動するものである。このインバータ装置７は、図１ないし図４に示されるように、ハウジング２の外周に設けられているインバータ収容部８に対して一体に組み込まれるようになっている。

インバータ装置７は、公知のノイズ除去用のフィルタ回路１７を構成するケース入りのコイル１８およびコンデンサ１９等の複数の高電圧系電装部品（以下、単に電装部品と称することもある。）と、直流電力を三相交流電力に変換する公知のスイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の発熱性パワートランジスタからなる複数（６個）の半導体スイッチング素子２１と、フィルタ回路１７およびスイッチング回路２０を含むインバータ回路およびそれを制御するマイコン等を含む制御回路２２が実装されている矩形状のメイン基板２３と、上位制御装置と通信ケーブル２４を介して接続される通信回路２５が実装された小型のサブ基板２６等とから構成されている。

インバータ装置７は、公知のものでよいが、ここでは、メイン基板２３として、フィルタ回路１７を構成するコイル１８およびコンデンサ１９等の電装部品を、そのリード端子１８Ａ，１９Ａを半田付けすることによって実装し、また、スイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の発熱性パワートランジスタからなる複数（６個）の半導体スイッチング素子２１を、そのリード端子２１Ａ（リード端子２１Ａは、ＩＧＢＴが１個当たり３本有することから、合計１８本となる。）を半田付けすることによって実装したものが用いられている。

つまり、メイン基板２３は、フィルタ回路１７を構成するコイル１８およびコンデンサ１９のリード端子１８Ａ，１９Ａ、並びにスイッチング回路２０を構成する複数の半導体スイッチング素子２１のリード端子２１Ａを、それぞれメイン基板２３のスルーホールに貫通し、それを基板上のパターンに半田付けして実装することにより、メイン基板２３上にフィルタ回路１７およびスイッチング回路２０を設けたものとされている。このメイン基板２３は、矩形状でインバータ収容部８内に収納される大きさとされ、その４隅がインバータ収容部８の四隅に設けられているボス部２７にネジ２８を介して締め付け固定されるようになっている。

フィルタ回路１７を構成する高電圧系電装部品の１つであるコンデンサ１９は、ケースに収容された構成とされており、図２および図３に示されるように、外形が角型形状（直方体形状）とされ、上面がフラットな平面形とされたものである。同様に、円筒状に巻かれたコイル１８は、上面がフラットな平面形とされた半円筒形状のケースに収容された構成とされている。そして、これらのコイル１８およびコンデンサ１９は、矩形状とされたメイン基板２３の一辺に沿って並設されるように実装されている。

さらに、メイン基板２３に実装されたコイル１８およびコンデンサ１９は、インバータ収容部８内でその底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う一側部の凹部９Ｂとされた底面上に接着剤を介して固定設置されることにより、各々のフラットな上面でメイン基板２３の下面を支え、メイン基板２３にかかる応力や振動を支持可能な構成とされている。また、コイル１８およびコンデンサ１９で下面が支持されたメイン基板２３のコンデンサ１９で支持されている部位の上面側に、高電圧ケーブル１２のコネクタ１３が接続されることにより、電源からの直流電力をインバータ装置７に入力するＰ−Ｎ端子２９が上方に向けて立設された構成とされている。

また、複数（６個）の半導体スイッチング素子２１は、図３に示されるように、インバータ収容部８内において、その底面を構成する円筒状ハウジング２の外周壁の軸線方向に沿う他側部の凹部９Ｂ上に立設されている放熱ブロック３０に固定設置されている。放熱ブロック３０は、熱伝導性材であるアルミ合金製の所定長さを有する直方体形状のブロック体であり、その左右両側の鉛直な側面に半導体スイッチング素子２１が３個ずつ各３本のリード端子２１Ａを鉛直上方に向けてネジ止め固定されることにより、立体的に設置されている。この放熱ブロック３０は、半導体スイッチング素子２１での発熱をハウジング２側に放熱し、半導体スイッチング素子２１を冷却する機能を担っている。

上記の如く設置された複数の半導体スイッチング素子２１の合計１８本のリード端子２１Ａは、図１に示されるように、メイン基板２３のコイル１８およびコンデンサ１９で支えられている一辺と対向する他辺側に沿って設けられているスルーホール２３Ａを貫通して上方に突出され、該部で半田付けされることによりメイン基板２３に実装される構成とされている。これによって、メイン基板２３の上記一辺と対向する他辺側を、複数の半導体スイッチング素子２１の多数のリード端子２１Ａを介して下方から支持可能な構成とされている。なお、この放熱ブロック３０は、インバータ収容部８内の凹部９Ｂ上にネジ止め固定されているが、モータハウジング３側に一体成形した構成としてもよい。

さらに、インバータ収容部８の底面の中央部後方には、図４に示されるように、凸状の稜線部９Ａと接触しないように、通信ケーブル２４が接続される通信回路２５が実装されたサブ基板２６が３箇所のボス部３１にネジ３２を介して固定設置されている。このサブ基板２６は、メイン基板２３に比較してかなり小さい小型の基板とされており、耐振性を考慮して前端側から後端側にかけて末広がり形状とされた略三角形状の基板とされ、その前端の１点と後端の２点の３箇所で上記の如く固定設置されている。

また、サブ基板２６は、上記の如くインバータ収容部８の左右両側に配置されているフィルタ回路１７用のコイル１８およびコンデンサ１９と、スイッチング回路２０用の複数の半導体スイッチング素子２１との間のスペースに配設され、メイン基板２３の下方部位にあって、両基板２３，２６間の距離を可及的に大きくできるように、インバータ収容部８の底面の中央部後方位置に、前方から後方に向って下向きに傾斜された稜線部９Ａに対して、末広がり形状に傾斜された傾斜辺２６Ａが斜めに交差するように配置されている。

このサブ基板２６と、その上方に配置されているメイン基板２３とは、基板間接続端子３３（図３を参照）を介して互いに電気的、機械的に接続可能とされている。従って、この基板間接続端子３３によっても、メイン基板２３の一部を下方から支持できる構成とされている。また、サブ基板２６には、通信ケーブル２４がコネクタ３４を介して接続可能とされており、そのコネクタ３４のサブ基板２６側の接続部は、サブ基板２６の後端辺に沿って設けられている。

一方、通信ケーブル２４は、インバータ収容部８のフランジ部１０に設けられている切欠き部１０Ａにシール用のグロメット３５を設置し、該グロメット３５を介してインバータ収容部８内に貫通されている。そして、通信ケーブル２４は、グロメット３５による固定部位から最短距離の位置でコネクタ３４を介してサブ基板２６と接続され、サブ基板２６の一端を通信ケーブル２４で固定支持できる構成とされている。

さらに、インバータ装置７のスイッチング回路２０を経て直流電力から三相交流電力に変換された電力は、メイン基板２３側からＵＶＷバスバー３６を介してガラス密封端子３７に出力されるようになっている。ガラス密封端子３７は、インバータ収容部８内の前方部位にモータハウジング３を貫通するように設けられた端子設置穴３Ａ（図３参照）に設置され、ＵＶＷバスバー３６からの三相交流電力をモータハウジング３内の電動モータに対して印加するものである。このガラス密封端子３７にメイン基板２３上に設置されたＵＶＷバスバー３６が連結されており、これによってもメイン基板２３の一辺が固定支持されるようになっている。

以上に説明したように、本実施形態では、インバータ装置７の回路基板が、高電圧系のコイル１８およびコンデンサ１９を含むフィルタ回路１７、ＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子２１を含むスイッチング回路２０およびマイコン等を含む制御回路２２等が実装されたメイン基板２３と、低電圧系の通信回路２５が実装されたサブ基板２６とに２分割された構成とされ、両基板２３，２６が一定の距離を保って、上下に分離、絶縁された状態で設置されることにより、ノイズ干渉が抑制されるようになっている。

また、矩形状とされた比較的大きいメイン基板２３が、インバータ収容部８内に少なくとも４隅でボス部２７にネジ２８介して固定されることにより収容設置される一方、前端側から後端側にかけて末広がりの略三角形状とされたサブ基板２６が、メイン基板２３の下方部位であって、メイン基板２３の両側に実装されているコイル１８およびコンデンサ１９と複数の半導体スイッチング素子２１との間のスペースで、インバータ収容部８の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側に、前端側の１点と後端側の２点の３点でボス部３１にネジ３２を介して固定されることにより収容設置され、インバータ装置７が納まりよくコンパクトに収容設置される構成とされている。

さらに、メイン基板２３は、４隅がボス部２７にネジ２８で締め付け固定されるだけでなく、その一辺がインバータ装置７のフィルタ回路１７を構成する複数の高電圧系電装部品であるコイル１８およびコンデンサ１９によっても下方から支持されるとともに、対向する他辺がインバータ装置７のスイッチング回路２０を構成するＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチング素子２１の多数のリード端子２１Ａによって下方から支持されるように構成されている。

また、上記以外にも、メイン基板２３の中央側領域が、メイン基板２３とその下方に配置されているサブ基板２６との間を電気的、機械的に接続する基板間接続端子３３により下方から支持されるとともに、他の一辺がガラス密封端子３７とＵＶＷバスバー３６との接続によって固定支持されるようにしている。このため、車両の走行振動等によってメイン基板２３に加わる加振力、コネクタ１３をＰ−Ｎ端子２９に差し込む際にメイン基板２３に加わる押し込み力等の応力を、上記のように多数の支持点、固定点で受けることによって分散、緩和できるようにし、耐振性の向上を図っている。

一方、サブ基板２６は、耐振性能を高めながら固定箇所を減少できるように、末広がり形状とされた略三角形状の基板とされる一方、インバータ収容部８の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側の可及的の低位のスペースに、底部の稜線部９Ａと接触しないように、末広がり形状に傾斜された傾斜辺２６Ａを斜めに交差させて、前端側の１点と後端側の２点の３点でボス部３１にネジ３２を介して固定設置されており、これによって、メイン基板２３との間の絶縁距離を確保するとともに、耐振性を確保し、かつ固定箇所を３箇所に減少できるようにしている。

また、サブ基板２６は、その基板上の通信回路２５と接続される通信ケーブル２４のコネクタ３４が、インバータ収容部８を貫通する通信ケーブル２４のグロメット３５による固定部位から最短距離の位置で、通信回路２５に接続される構成とされており、これによって、サブ基板２６を前後３点の固定点以外に、その通信回路２５に接続される通信ケーブル２４がインバータ収容部８を貫通する固定部位でも固定支持できるようにし、サブ基板２６に対する耐振信頼性の向上を図っている。

斯くして、本実施形態によれば、インバータ収容部８内にインバータ装置７が一体に組み込まれたインバータ一体型電動圧縮機１にあって、インバータ装置７の回路基板がインバータ収容部８内に収納される形状、大きさのメイン基板２３と、該メイン基板２３に電気的と接続されるそれより小さい小型のサブ基板２６とに分割され、メイン基板２３が少なくとも４隅でボス部２７にネジ２８を介して固定設置されるとともに、該基板２３に実装されているコイル１８、コンデンサ１９および複数の半導体スイッチング素子２１等の電装部品によっても固定支持され、サブ基板２６が前端側から後端側にかけて末広がり形状とされ、メイン基板２３の下方部位であって、インバータ収容部８の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前端側の１点と後端側の２点の３点でボス部３１にネジ３２を介して固定設置されている。

このように、大きさが制約されるインバータ収容部８に対して、インバータ装置７の回路基板を、インバータ収容部８に大きさに合わせてメイン基板２３とサブ基板２６に分割することにより収納可能とし、メイン基板２３をその４隅でボス部２７に固定設置する以外に、メイン基板２３に実装されているコイル１８、コンデンサ１９および複数の半導体スイッチング素子２１等の電装部品によっても固定支持することにより耐振性を確保する一方、サブ基板２６を末広がり形状とし、メイン基板２３の下方部位であってインバータ収容部８の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前後の３点でボス部３２に固定設置することにより耐振性を確保し、固定箇所を減らして設置することができる。

このため、２枚のメイン基板２３およびサブ基板２６を含むインバータ装置７をインバータ収容部８に纏まりよく収納して設置し、インバータ装置７、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機１のコンパクト化を図ることができるとともに、メイン基板２３およびサブ基板２６の耐振性を高め、ゲル材の充填等を不要とし、また、ネジによる固定箇所を極力少なくする等によりコスト低減を図ることができる。

また、メイン基板２３に高電圧系のフィルタ回路１７、スイッチング回路２０、制御回路２２およびそれらの回路を構成するコイル１８、コンデンサ１９、半導体スイッチング素子２１等の電装部品が実装され、サブ基板２６に低電圧系の通信回路２５およびその電装部品等が実装されているため、低電圧系のサブ基板２６を高電圧が印加されるメイン基板２３に対して分離、絶縁して設置することができる。従って、高電圧系のメイン基板２３から低電圧系のサブ基板２６への電磁ノイズの伝播を抑制し、ノイズ干渉による制御の信頼性低下を防止することができる。

また、メイン基板２３に高電圧系のコイル１８、コンデンサ１９等の電装部品を含むノイズ除去用のフィルタ回路１７と、半導体スイッチング素子２１等の電装部品を含むスイッチング回路２０およびその制御回路２２とが実装され、サブ基板２６に低電圧系の通信回路２５とその回路を構成する電装部品が実装されているため、高電圧系のコイル１８やコンデンサ１９あるいは半導体スイッチング素子２１等で構成される回路２０，２１が実装されているメイン基板２３と、低電圧系の通信回路２５が実装されているサブ基板２６とを分離、絶縁して設置し、両者間のノイズ干渉を抑制することができる。

これによって、高電圧系のメイン基板２３から低電圧系のサブ基板２６への電磁ノイズの伝播を抑制し、ノイズ干渉による制御の信頼性の低下、通信エラー等を防止することにより、制御の信頼性を向上することができる。

また、本実施形態では、メイン基板２３が、矩形状とされ、インバータ収容部８内の上方部に少なくとも４隅でボス部２７にネジ止め固定されるとともに、その両側に実装されているフィルタ回路１７を構成するコイル１８およびコンデンサ１９と、スイッチング回路２０を構成する複数の半導体スイッチング素子２１によっても固定支持され、サブ基板２６が、メイン基板２３の下方部位であって、メイン基板２３の両側に実装されているコイル１８およびコンデンサ１９と、複数の半導体スイッチング素子２１との間のスペースに３点でボス部３１にネジ止め固定されている。

このため、矩形状のメイン基板２３を４隅のボス部２７以外に、その両側に実装されているフィルタ回路１７用のコイル１８およびコンデンサ１９と、スイッチング回路２０用の複数の半導体スイッチング素子２１によっても固定支持し、同時にメイン基板２３の下方部位であって、その両側に実装されているコイル１８およびコンデンサ１９と、複数の半導体スイッチング素子２１との間のスペースを利用して、小型のサブ基板２６を３点でボス部３１に固定設置することができる。従って、メイン基板２３をその実装部品で固定支持し、固定点を増やすことで耐振性を確保することができるとともに、その電装部品間のスペースを利用してサブ基板２６を配置することで、インバータ装置７およびその基板２３，２６をインバータ収容部８内に纏まりよく収納して設置し、小型コンパクト化を図ることができる。

さらに、サブ基板２６は、インバータ収容部８の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の稜線部９Ａに対して、末広がり形状に傾斜された傾斜辺２６Ａが斜めに交差するように配置されている。このため、サブ基板２６をインバータ収容部８の底部と接触しない位置であって極力底部に近い低位位置に設置し、上方に設置されているメイン基板２３との間の距離を可及的に大きくして設置することができる。従って、両基板２３，２６を狭いスペース内に十分な絶縁距離を確保して設置することができ、コンパクト化を維持しつつ、ノイズ干渉を抑制することができる。

また、上記サブ基板２６に、そのサブ基板２６上の通信回路２５と接続される通信ケーブル２４のコネクタ３４が、インバータ収容部８を貫通する通信ケーブル２４の固定部位から最短距離の位置で接続される構成とされているため、サブ基板２６を前後３点の固定点以外に、その通信回路２５に接続される通信ケーブル２４がインバータ収容部８を貫通するグロメット３５等による固定部位でも固定支持することができ、これによって、サブ基板２６を前後の３点の固定点以外でも支持することができ、サブ基板２６に対する耐振信頼性を一層向上することができる。

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は、メイン基板２３の上面に設置されるＰ−Ｎ端子２４をコンデンサ１９の上部位置に設置した構成としているが、コイル１８の上部位置に設置した構成としてもよい。また、複数の半導体スイッチング素子２１を設置する放熱ブロック３０を直方体形状としているが、複数の半導体スイッチング素子２１を固定設置する側面が鉛直面であれば、必ずしも直方体である必要はない。

さらに、メイン基板２３やサブ基板２６は、上記実施形態で挙げた支持点、固定点以外の支持点、固定点で支持、固定されていてもよいことはもちろんである。また、インバータ装置７への直流電力の給電方式は、上記実施形態のものに限定されるものでなく、如何なる方式、構成のものであってもよい。また、サブ基板２６の末広がり形状は、三角形状のほか、前端側の幅が狭くされている台形状であってもよい。

１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
３ モータハウジング
７ インバータ装置
８ インバータ収容部
９Ａ インバータ収容部の底部の稜線部
１７ フィルタ回路
１８ コイル（高電圧系電装部品）
１９ コンデンサ（高電圧系電装部品）
２０ スイッチング回路
２１ 半導体スイッチング素子（高電圧系電装部品）
２２ 制御回路
２３ メイン基板
２４ 通信ケーブル
２５ 通信回路
２６ サブ基板
２６Ａ 傾斜辺
２７ ボス部
３１ ボス部
３４ コネクタ

Claims (6)

1. ハウジングに設けられたインバータ収容部内に、インバータ回路基板を含むインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、
   前記インバータ回路基板は、前記インバータ収容部内に収納される形状、大きさのメイン基板と、該メイン基板と電気的に接続されるそれより小型のサブ基板とに分割され、
   前記メイン基板は、少なくとも４隅でボス部に固定設置されるとともに、該基板に実装されている電装部品によっても固定支持され、
   前記サブ基板は、前端側から後端側にかけて末広がり形状とされ、前記メイン基板の下方部位であって、前記インバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された底部の後方側のスペースに、前端側の１点と後端側の２点の３点でボス部に固定設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。
2. 前記メイン基板には、高電圧系の回路および電装部品が実装され、前記サブ基板には、低電圧系の回路および電装部品が実装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一体型電動圧縮機。
3. 前記メイン基板には、高電圧系のコイルおよびコンデンサを含むノイズ除去用のフィルタ回路と、半導体スイッチング素子を含むスイッチング回路およびその制御回路とが実装され、前記サブ基板には、低電圧系の通信回路とその構成部品が実装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。
4. 前記メイン基板は、矩形状とされ、前記インバータ収容部内の上方部に少なくとも４隅でボス部に固定設置されるとともに、その両側に実装されている前記フィルタ回路を構成する前記コイルおよびコンデンサと、前記スイッチング回路を構成する複数の前記半導体スイッチング素子によっても固定支持され、前記サブ基板は、前記メイン基板の下方部位であって、その両側に実装されている前記コイルおよびコンデンサと、複数の前記半導体スイッチング素子との間のスペースに前記３点で固定設置されていることを特徴とする請求項３に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
5. 前記サブ基板は、前記インバータ収容部の前方から後方に向って下向きに傾斜された前記底部の稜線部に対して、末広がり形状に傾斜された傾斜辺が斜めに交差するよう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一体型電動圧縮機。
6. 前記サブ基板には、そのサブ基板上の回路と接続される通信ケーブルのコネクタが、前記インバータ収容部を貫通する前記通信ケーブルの固定部位から最短距離の位置で接続される構成とされていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
   

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