CN102216616A - 逆变器一体型电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明以低成本提供一种能将设计的自由度维持得较高，并能通过电路零件的可靠固定实现较高的耐振动性，且轻量化容易、动作稳定性优异的逆变器一体型电动压缩机。该逆变器一体型电动压缩机内置有电动机且具有基板，在该基板上设有包括逆变器的电动机驱动电路，在包括基板的电气零件固定于被压缩机外壳围住的收容空间内、组装完成后，在收容空间内填充绝缘用树脂，使电气零件的至少一部分被固化后的填充树脂密封，其特征是，将树脂框安装于基板上，该树脂框包括凹状保持部和通气孔，其中，所述凹状保持部具有沿设于基板上的电路零件的外形而成形为凹状的凹部，所述通气孔设于凹状保持部，在基板上的电路零件与树脂框之间形成有能供树脂填充的树脂封入用空间。

Description

逆变器一体型电动压缩机

技术领域

本发明涉及一种逆变器一体型电动压缩机，特别地，涉及一种能将设计自由度维持得较高，并能以低成本实现电路零件的可靠固定，且耐振性较高、动作稳定性优异的逆变器一体型电动压缩机。

背景技术

作为内置有包括逆变器等在内的电动机驱动电路的电动压缩机的结构，已知有一种电动机驱动电路被绝缘用树脂模塑材覆盖且埋设于该树脂模塑材中的结构(例如，专利文献1)。

另外，还已知有一种使处于加热流动状态的绝缘用的合成树脂等流入配置于上盖与压缩机外壳之间的功率半导体模块以将该功率半导体模块覆盖、埋设的结构(例如专利文献2)。在该专利文献2记载的结构中，收容功率半导体模块等电气零件的室的整体被树脂模塑材充满。

专利文献1：日本专利特开2002-70743号公报

专利文献2：日本专利特开平4-80554号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述的现有结构中，由于实质上仅用覆盖树脂固定电气零件，因此，确保足够的固定力是困难的，在压缩机运转时，因长时间的振动、覆盖树脂在高温区域的硬度的降低等会使覆盖树脂的固定力降低，从而不易消除对电气零件的配置产生不期望的偏差的可能性。另外，例如，在逆变器一体型电动压缩机中，存在以下问题：即使在为了提高逆变器功能而使电容等电气零件大型化的情况下，覆盖树脂的厚度实质上也会降低，从而使确保足够的固定力变得困难。

此外，由于是实质上埋设电动机驱动电路等的结构，因此，填充或覆盖树脂量增多，相应地阻碍了电动压缩机整体的轻量化和成本降低。特别地，在用于车用空调装置等的电动压缩机中，要求尽可能实现轻量化和成本降低。

因此，本发明的技术问题在于以低成本提供一种能将设计自由度维持得较高，并能通过电路零件的可靠固定实现较高的耐振性，且轻量化容易、动作稳定性优异的逆变器一体型电动压缩机。

解决技术问题所采用的技术方案

为解决上述技术问题，本发明的逆变器一体型电动压缩机内置有电动机且具有基板，在该基板上设有包括逆变器的电动机驱动电路，在包括上述基板的电气零件固定于被压缩机外壳围住的收容空间内、组装完成后，在上述收容空间内填充绝缘用树脂，使上述电气零件的至少一部分被固化后的填充树脂密封，其特征是，将树脂框安装于上述基板上，该树脂框包括凹状保持部和通气孔，其中，上述凹状保持部具有沿设于上述基板上的电路零件的外形而成形为凹状的凹部，上述通气孔设于上述凹状保持部，在上述基板上的电路零件与上述树脂框之间形成有能供树脂填充的树脂封入用空间。

在这样的逆变器一体型电动压缩机中，通过朝形成于基板上的电路零件周围的树脂封入用空间填充树脂来防止电路零件的振动，且覆盖树脂封入用空间外周的树脂框安装于基板上，因此，填充于树脂封入用空间且固化后的树脂及被该树脂覆盖的电路零件被树脂框可靠地固定，从而能有效地防止振动。另外，形成于树脂框内的树脂封入用空间的厚度与现有技术中不使用树脂框而电路零件实质上仅被单一的树脂埋设、覆盖的情况下的树脂封入用空间的厚度相比，其能形成得非常薄，因此，能将树脂材料的物理特性的变化(例如，覆盖树脂在高温区域的硬度的降低等)的影响抑制到最小限度，从而能在各种动作条件下充分地确保并维持电路零件的固定力。所以，即使在压缩机长期运转的情况下，也能可靠地抑制对电气零件的配置产生不期望的偏差的可能性，并有效地防止因振动而引起的不良情况，从而能实现动作稳定性优异的压缩机。

另外，由树脂构成的构件的加工性优异，且能容易成形为各种形状，因此，能以低成本容易地制造对应于现有电路零件的外形的树脂框，应用本发明，能将压缩机的设计自由度维持在与现有不设置树脂框的情况下的压缩机的设计自由度大致相同的较高水准。此外，即使在电容等电路零件大型化的情况下，对应也是容易的，从而能充分地确保电路零件的固定力。

此外，可利用设于树脂框的通气孔防止朝树脂封入用空间填充树脂时气泡在树脂内的产生及残留，从而能更可靠地实现电路零件的固定。

另外，在本发明中，通过使用密度比绝缘用树脂的密度小的树脂作为树脂框的材质，能实现压缩机的轻量化。如上所述，由于树脂框的加工性优异，因此，能通过增加由低密度树脂构成的树脂框的厚度等实现绝缘用树脂的注入量的降低，从而也能容易地进一步实现压缩机的轻量化。

上述凹部并未被特别地限定，但较为理想的是，该凹部实质上是对应于基板上的每一个电路零件的外形而形成的。在填充于电路零件周围的树脂层的厚度不均匀的情况下，因树脂层的物理特性的变化(例如，因温度上升而引起的硬度、膨胀率的变化等)而会对电路零件施加不均匀的力，从而可能对电路零件的配置产生不可预料的微小的偏差。另一方面，在凹部对应于每一个电路零件的外形而形成的情况下，树脂层的厚度是大致均匀的，因此，能将上述偏差抑制到最小限度，从而使树脂层对电路零件的固定力即便在高温区域也能稳定地维持。

另外，较为理想的是，上述凹部在上述通气孔周围具有锥状部，该锥状部使上述树脂封入用空间越靠近上述通气孔越缩小。这样，通过在通气孔周围的内表面形成有锥状的凹处，使树脂封入用空间的横截面积在通气孔附近越靠近通气孔越狭小，因此，能实现以下结构：在凹部内的树脂封入用空间填充有树脂时，空气等气体容易被引导至通气孔，从而不易在树脂内残留气泡。特别地，在通气孔形成于凹部上底面的情况下，由于存在于树脂内的气泡因浮力而上浮至树脂外部，因此，能更有效地防止气泡在树脂内的残留。并不是对所有的凹部都形成上述锥状部，例如，可仅对与铝电解电容的外形对应形成的凹部形成上述锥状部。由于仅对铝电解电容这样的因基板上的设置高度较大而在凹部容易残留气泡的电路零件形成上述锥状部，从而能有效地进行用于防止气泡残留的加工。

朝上述树脂封入用空间填充的树脂的种类并未被特别地限定，既可与填充于收容空间内的绝缘用树脂相同，也可使用不同种类的树脂。在树脂封入用空间及收容空间中使用相同树脂的情况下，从削减工时及制造成本的观点来看，较为理想的是，绝缘用树脂朝树脂封入用空间的填充是与绝缘用树脂朝收容空间内的填充一起进行的。

另外，在使用与绝缘用树脂不同种类的树脂的情况下，朝树脂封入用空间填充的树脂的种类并未被特别地限定，但较为理想的是，采用粘接用树脂(例如，粘接剂等)，特别理想的是，采用具有能保护基板上的电路零件免受因绝缘不良而导致的短路等不良情况影响程度的绝缘性的粘接用树脂。在此，粘接用树脂是指与填充于收容空间内的绝缘用树脂相比其硬度在高温区域的降低缓慢的树脂。由于这样的树脂的硬度的变化较小，因此，与绝缘用树脂相比，高温时的电气零件的固定力被维持在较高的水平，从而能实现压缩机的动作稳定性的提高。较为理想的是，该粘接用树脂朝树脂封入用空间内的填充是在绝缘用树脂朝收容空间内的填充之前进行的。

如上所述，在朝树脂封入用空间填充粘接用树脂的情况下，虽未特别地限定，但较为理想的是，在上述树脂框中设有粘接用树脂注入器具定位用的孔。在此，定位用的孔只要采用使粘接用树脂注入器具朝规定位置的设置迅速进行的结构即可，不必需要贯穿树脂框。例如，定位用的孔也可以是按照粘接用树脂注入器具的朝树脂框抵接的抵接部位的形状而在树脂框的表面形成的至少一个凹状的凹处。利用这样的定位用的孔使粘接用树脂的填充变得容易，从而可缩短压缩机的制造工序所需的时间。

虽未特别地限定，但在上述树脂框上设有树脂注入孔是较为理想的。另外，在设有多个凹部的情况下，在多个凹部的每一个上设有树脂注入孔是更为理想的。利用这样的树脂注入孔使朝树脂封入用空间内无间隙地填充树脂变得容易，从而能更可靠地实现电路零件的固定。该树脂注入孔既可以是与上述通气孔相同的孔，也可以是与上述通气孔不同的孔。

即使在树脂注入孔作为与通气孔不同的孔形成的情况下，也与通气孔的情况相同，较为理想的是，在上述树脂注入孔周围具有锥状部，该锥状部使上述树脂封入用空间越靠近上述树脂注入孔越缩小。这样，通过在树脂注入孔周围的内表面形成有锥状的凹处，使树脂封入用空间的横截面积在树脂注入孔附近越靠近树脂注入孔越狭小，因此，能实现以下结构：在凹部内的树脂封入用空间中填充有树脂时，空气等气体容易被引导至树脂注入孔，以在树脂内不易残留气泡。特别地，在树脂注入孔形成于凹部上底面的情况下，由于存在于树脂内的气泡因浮力而上浮至树脂外部，因此，能更有效地防止气泡在树脂内的残留。

虽未特别地限定，但较为理想的是，本发明的树脂框在通过连结而固定于基板的状态下安装于基板上。通过使树脂框与基板连结，可防止树脂框在朝树脂封入用空间内或收容空间内填充树脂时偏离规定位置，并可防止因这样的偏差而引起的气泡在树脂内的产生、填充泄漏，从而能可靠地实现电路零件的固定。

本发明的逆变器一体型电动压缩机的用途并未被特别地限定，但由于能将设计的自由度维持得较高，并能以低成本实现电路零件的可靠固定，因此，优选用作要求较高的耐振性且设置空间的要求水准严格的车辆装设用压缩机，尤其优选用作车辆空调装置用的压缩机。

发明效果

这样，根据本发明的逆变器一体型电动压缩机，能以低成本实现一种能将设计的自由度维持得较高，并能通过电路零件的可靠固定实现较高的耐振性，且轻量化容易、动作稳定性优异的逆变器一体型电动压缩机。

附图说明

图1是本发明一实施方式的逆变器一体型电动压缩机的概略纵剖视图。

图2表示图1所示的逆变器一体型电动压缩机中的收容空间形成部的概略立体图，图2(A)表示树脂框安装前的状态，图2(B)表示树脂框安装后的状态。

图3表示图1所示的逆变器一体型电动压缩机中的基板及树脂框，图3(A)表示俯视图，图3(B)表示侧视图。

图4表示图1所示的逆变器一体型电动压缩机中的凹部附近的放大剖视图，图4(A)表示在树脂封入用空间中填充有绝缘用树脂的例子，图4(B)表示在树脂封入用空间中填充有粘接用树脂的例子。

图5表示图3所示的树脂框的变形例，图5(A)表示俯视图，图5(B)表示局部剖视图。

图6是图3所示的树脂框的变形例中的凹部附近的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

图1表示本发明一实施方式的逆变器一体型电动压缩机，特别地表示将本发明应用于涡旋式电动压缩机的例子。在图1中，逆变器一体型电动压缩机1具有由定涡盘3和动涡盘4构成的压缩机构2。动涡盘4在自转被球式联接器5阻止的状态下能相对于定涡盘3绕转。在压缩机外壳(中间外壳)6内装入有电动机7，利用该内置电动机7驱动主轴8(转轴)旋转。通过配置在主轴8一端侧的偏心销9、与偏心销9可自由旋转地卡合的偏心轴衬10，将主轴8的旋转运动变换成动涡盘4的绕转运动。本实施方式中，吸入作为被压缩流体的制冷剂的吸入端口11设于压缩机外壳(前外壳)12上，吸入后的制冷剂通过电动机7的配置部被朝压缩机构2引导，被压缩机构2压缩后的制冷剂通过排出孔13、排出室14、设于压缩机外壳(后外壳)15的排出端口16而被输送至外部回路。

由于被上述压缩机外壳12(前外壳)的延伸部围住而形成有收容空间20，并将电动机驱动电路21设于该收容空间20内。更详细而言，电动机驱动电路21在收容空间20内设于形成在压缩机外壳12上的相对于制冷剂吸入路径侧的间壁22的外表面侧。电动机驱动电路21通过以贯穿间壁22的方式安装的密封端子23(电动机驱动电路21的输出端子)、导线24对电动机7供电，在密封端子23的设置部，制冷剂吸入路径侧和电动机驱动电路21的设置侧被密封。在本实施方式中，采用以下结构，通过将电动机驱动电路21设于间壁22的外表面侧，使包括电动机驱动电路21在内的电气零件的至少一部分能通过间壁22与吸入制冷剂进行热交换，从而能利用吸入制冷剂进行冷却。通过这样构成，能自动且合适地冷却容易发热的电气零件(例如，具有逆变器功能的电动机驱动用高压电路)，从而能维持电动机驱动电路21的规定性能，且无需另外设置冷却装置等，因此，能实现结构的简化。这样的结构并不仅限定于涡旋式电动压缩机，还能适用于被压缩流体是制冷剂的所有种类的逆变器一体型电动压缩机。

电动机驱动电路21包括具有逆变器功能的IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)25和具有由电路零件30构成的控制电路的基板26，此外与该电动机驱动电路21分体或一体地设有电容27等电气零件。该电动机驱动电路21通过作为输入端子的连接器28与外部电源(未图示)连接。安装有这些包括电动机驱动电路21在内的电气零件的压缩机外壳12的朝向外部的开口侧被盖构件29覆盖而保持密封的状态，使得这些电气零件被盖构件29保护。

在设有上述控制电路的基板26上安装有树脂框31，该树脂框31具有凹状保持部32和通气孔33，其中，上述凹状保持部32具有沿电路零件的外形成形为凹状的凹部，上述通气孔33设于凹状保持部32，在设于基板26的电路零件30与树脂框31之间形成有能供树脂填充的树脂封入用空间34。通过朝该树脂封入用空间34的树脂填充能防止电路零件26的振动，且利用通气孔33能防止气泡在树脂内的产生及残留，从而能可靠地实现电路零件26的固定。另外，填充至树脂封入用空间34并固化后的树脂及电路零件26被安装于基板26的树脂框31可靠地固定。

在收容空间20内配置完上述电动机驱动电路21及电容27等电气零件且安装好树脂框31后，填充绝缘用树脂35，并利用这些实质上整体固化后的树脂35进行密封。如图所示，绝缘用树脂的填充范围控制在收容空间20内的必要最小限度的范围内，从而可实现压缩机1整体的轻量化。另外，如上所述，通过使用密度比绝缘用树脂35的密度小的材料作为树脂框31的材料，也能进一步实现轻量化。

图2表示图1所示的逆变器一体型电动压缩机中的收容空间20的概略立体图，图2(A)表示未安装有树脂框31的状态，图2(B)表示安装有树脂框31的状态。在图2(A)中，在收容空间20内配置有基板26和噪声滤波器36，在该基板26上设有由电路零件30构成的控制电路。另外，配置于图2中基板26的下方的IPM25通过噪声滤波器36与外部电源连接，从而免受外部电源的信号线传导性噪声的影响。

图2(B)表示在图2(A)的基板26上安装有树脂框31的状态，该树脂框31具有凹状保持部32和通气孔33，其中，上述凹状保持部32具有沿电路零件30的外形成形为凹状的凹部，上述通气孔33设于凹状保持部32。如图所示，树脂框31是对应于包括电路零件30的收容空间20内的各构件的形状而成形的，因此，安装时，其他构件不会受到限制，就可使压缩机的设计的自由度维持在现有压缩机的设计自由度的较高的水准。

图3表示图1所示的逆变器一体型电动压缩机中在基板26上安装有树脂框31的状态的大致情况，图3(A)表示安装有树脂框31的基板26的俯视图，图3(B)表示安装有树脂框31的基板26的侧视图。在树脂框31中，形成凹状保持部32的凹部37实质上是对应于基板上的每一个电路零件30的外形而形成的。另外，由于多个凹部37中的每一个凹部上设有能兼作用树脂注入孔的通气孔33，因此，能朝对应于各凹部37的树脂封入用空间34可靠地填充树脂，并能有效地防止气泡在树脂封入用空间34内的产生及残留。在树脂框31的表面设有树脂注入器具定位用的孔38，从而能在短时间内容易地进行朝树脂封入用空间的树脂注入工序。此外，由于在树脂框31及基板26上设有连结部39，因此，树脂框31在通过连结被固定在基板26的状态下安装于基板26上，从而能防止树脂框31偏离规定位置，并能可靠地实现电路零件30的固定。

图4表示图3所示的基板26的凹部37附近的概略剖视图，特别地，表示在基板26上安装完树脂框31后朝树脂封入用空间34及收容空间20填充树脂的例子。图4(A)表示将绝缘用树脂35朝收容空间20内填充且在树脂封入用空间34内也填充绝缘用树脂35的情况，图4(B)表示朝树脂封入用空间34填充完粘接用树脂40后朝收容空间20填充绝缘用树脂35的情况。在图4(A)中，由于在凹部37上设有能兼用作树脂注入孔的通气孔33，因此，能同时进行朝树脂封入用空间34及收容空间20的树脂填充，从而能实现树脂填充工序的缩短及成本降低。另外，能利用通气孔33有效地防止气泡在树脂封入用空间34及收容空间20内的产生或残留，从而能可靠地实现电路零件30的固定。

在图4(B)中，通过能兼用作树脂注入孔的通气孔33将粘接用树脂40填充至树脂封入用空间34。如上所述，粘接用树脂40与绝缘用树脂35比较，其硬度在高温区域的降低是缓慢的，因此，与绝缘用树脂34相比，高温时电路零件30的固定力维持在较高的水准，从而能实现压缩机1的动作稳定性的提高。另外，由于凹部37的基板相对面41大致与基板26抵接，因此，供粘接用树脂40填充的树脂封入用空间34的范围被限定在电路零件30附近的区域，从而能抑制粘接用树脂40的使用量以实现成本降低，并能利用填充于限定区域的粘接用树脂40的粘接力可靠地固定电路零件30及树脂框31。

图5表示作为图3所示的树脂框31的变形例的树脂框42，图5(A)是俯视图，图5(B)是局部剖视图。在树脂框42中，在形成凹状保持部43的凹部44上设有能兼用作树脂注入孔的通气孔45，在凹部44的上底面46的内表面形成有锥状部48，该锥状部48使树脂封入用空间47越靠近通气孔45越缩小。由于在凹部44的上底面46形成有这样的锥状部48，因此，从对应于各凹部44的树脂封入用空间47内容易抽出空气等气体，从而能可靠地防止气泡残留在填充树脂内。

图6表示图3所示的基板26的凹部44附近的概略剖视图，特别地，表示在基板26上安装完树脂框42后朝树脂封入用空间47及收容空间20填充树脂的例子。图6表示将绝缘用树脂35朝收容空间20内填充且在树脂封入用空间47内也填充绝缘用树脂35的情况。在图6中，由于在凹部44上设有能兼用作树脂注入孔的通气孔45，因此，能同时进行朝树脂封入用空间47及收容空间20的树脂填充，从而能实现树脂填充工序的缩短及成本降低。另外，能利用设于凹部44的上底面46的通气孔45周边的锥状部48更进一步防止气泡在树脂封入用空间34及收容空间20内的产生或残留，从而能更可靠地实现电路零件30的固定。

工业上的可利用性

本发明能适用于所有种类的逆变器一体型电动压缩机，特别地，作为要求优异的动作稳定性及耐振性、对设计自由度的要求水准较高、要求小型轻量化的车辆空调装置用的逆变器一体型电动压缩机是优选的。

符号说明

1 逆变器一体型电动压缩机

2 压缩机构

3 定涡盘

4 动涡盘

5 球式联接器

6 压缩机外壳(中间外壳)

7 电动机

8 主轴

9 偏心销

10 偏心轴衬

11 吸入端口

12 压缩机外壳(前外壳)

13 排出孔

14 排出室

15 压缩机外壳(后外壳)

16 排出端口

20 收容空间

21 电动机驱动电路

22 间壁

23 密封端子

24 导线

25 IPM

26 基板

27 电容

28 连接器

29 盖构件

30 电路零件

31、42 树脂框

32、43 凹状保持部

33、45 通气孔

34、47 树脂封入用空间

35 绝缘用树脂

36 噪声滤波器

37、44 凹部

38 定位用的孔

39 连结部

40 粘接用树脂

41 凹部的基板相对面

46 凹部的上底面

48 锥状部

Claims (12)

1.一种逆变器一体型电动压缩机，内置有电动机且具有基板，在该基板上设有包括逆变器的电动机驱动电路，在包括所述基板的电气零件固定于被压缩机外壳围住的收容空间内、组装完成后，在所述收容空间内填充绝缘用树脂，使所述电气零件的至少一部分被固化后的填充树脂密封，其特征在于，

将树脂框安装于所述基板上，该树脂框包括凹状保持部和通气孔，其中，所述凹状保持部具有沿设于所述基板上的电路零件的外形而成形为凹状的凹部，所述通气孔设于所述凹状保持部，在所述基板上的电路零件与所述树脂框之间形成有能供树脂填充的树脂封入用空间。

2.如权利要求1所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

所述凹部在所述通气孔周围具有锥状部，该锥状部使所述树脂封入用空间越靠近所述通气孔越缩小。

3.如权利要求1或2所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

所述凹部实质上是对应于所述基板上的每一个电路零件的外形而形成的。

4.如权利要求1至3中任一项所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

绝缘用树脂朝所述树脂封入用空间的填充是与该绝缘用树脂朝所述收容空间内的填充一起进行的。

5.如权利要求1至3中任一项所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

在朝所述树脂封入用空间内填充完粘接用树脂后，进行所述绝缘用树脂朝所述收容空间内的填充。

6.如权利要求5所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

粘接用树脂注入器具定位用的孔设于所述树脂框。

7.如权利要求1至6所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

在所述树脂框中设有树脂注入孔。

8.如权利要求7所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

在多个凹部中的每一个设有所述树脂注入孔。

9.如权利要求7或8所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

所述凹部在所述树脂注入孔周围具有锥状部，该锥状部使所述树脂封入用空间越靠近所述树脂注入孔越缩小。

10.如权利要求1至9中任一项所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

安装于所述基板上的所述树脂框通过连结固定于基板。

11.如权利要求1至10中任一项所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

由装设于车辆的压缩机构成。

12.如权利要求11所述的逆变器一体型电动压缩机，其特征在于，

由车辆空调装置用的压缩机构成。

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