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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfingung betrifft einen elektrischen Kompressor mit integriertem Wechselrichter, der eine Wechselrichtervorrichtung aufweist, die integral in ein Gehäuse davon integriert ist.
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Stand der Technik
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Elektrische Kompressoren mit integriertem Wechselrichter, die Wechselrichtervorrichtungen integral enthalten, werden als Klimakompressoren verwendet, die in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und dergleichen eingebaut sind. Dieser elektrische Kompressor mit integriertem Wechselrichter ist so konfiguriert, dass Hochspannungsgleichstrom aus einer Stromquelleneinheit, die in einem Fahrzeug montiert ist, von der Wechselrichtervorrichtung in dreiphasigen Wechselstrom einer erforderlichen Frequenz umgewandelt wird, der dann an den Elektromotor angelegt wird, so dass der Elektromotor betrieben wird.
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Die Wechselrichtervorrichtung besteht aus mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten, wie einer Spule und einem Kondensator, die einen Entstörfilterschaltkreis bilden, mehreren Halbleiter-Schaltelementen, wie IGBT, die einen Schaltungsschaltkreis zum Umwandeln von Strom bilden, einem Wechselrichterschaltkreis, der den Filterschaltkreis und den Schaltungsschaltkreis einschließt, und einem Substrat, auf dem ein Steuerschaltkreis des Wechselrichterschaltkreises montiert ist, und wird zum Umwandeln von Gleichstrom, der über ein P-N-Anschlusselement eingegeben wird, in dreiphasigen Wechselstrom und zum Ausgeben des dreiphasigen Wechselstroms aus einem UWV-Anschlusselement an einen Elektromotor verwendet. Die Wechselrichtervorrichtung ist in einem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt enthalten, der an einem Außenumfang eines Gehäuses des elektrischen Kompressors bereitgestellt ist, so dass die Wechselrichtervorrichtung integriert ist.
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Ein Stromquellen-Seitenkabel für die Zufuhr von Gleichstrom aus einer Stromquelle an die Wechselrichtervorrichtung, wie zum Beispiel in Patentliteratur 1 offenbart, ist so konfiguriert, dass es über ein Verbindungsstück des Stromquellen-Seitenkabels mit einem Verbindungsstück verbunden ist, das einen Abschnitt anschließt, der auf der Seite des Wechselrichter-Gehäuseabschnitts bereitgestellt ist, und von dort mit dem P-N-Anschlusselement auf der Seite des Steuersubstrats über ein Harzsubstrat verbunden ist, wobei eine Gleichstromleitung von einem Anschlussblock und einem Verkabelungsmuster gebildet wird, der Filterschaltkreis aus der Spule und dem Beruhigungskondensator, der am Harzsubstrat bereitgestellt ist, einer Stromsammelschienenanordnung und dergleichen besteht.
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Patentliteratur 2 offenbart eine Konfiguration, bei der ein Abschnitt, der den Stromquelleneingangsanschluss bildet, an einer metallischen Wechselrichterabdeckung gebildet wird, die einen Wechselrichter-Gehäuseraum verschließt, in dem ein Schaltkreissubstrat installiert ist, wobei die Spule und der Kondensator zum Gebrauch in dem Filterschaltkreis an dem Schaltkreissubstrat montiert werden und ein metallisches Anschlusselement in dem Abschnitt, der den Stromquellen-Eingangsanschluss bildet mit Harz umspritzt wird, um ein aus Harz hergestelltes Stromquellenverbindungsstück integral bereitzustellen, wobei das Stromquellen-Seitenkabel mit dem Stromquellenverbindungsstück verbunden wird und das metallische Anschlusselement des Stromquellenverbindungsstücks und das Schaltkreissubstrat durch Befestigen der Wechselrichterabdeckung an einem Gehäuse verbunden werden. Patentliteratur 3 offenbart eine Konfiguration, bei der ein Stromumwandlungssubstrat so befestigt und installiert ist, dass ein Elastikelement zwischen dem Stromumwandlungssubstrat und der Innenoberfläche einer Substratabdeckung eingeschlossen ist und die Spule und der Kondensator zum Gebrauch in dem Filterschaltkreis auf einer Oberfläche gegenüber einem Gehäuse angeordnet sind, ein unterer Abschnitt der Spule und des Kondensators in einem gehäuseseitigen konkaven Abschnitt eingeführt und installiert ist.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 4898931B
- Patentliteratur 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer. 2012-193660A
- Patentliteratur 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer. 2007-295639A
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Es ist jedoch erforderlich, dass die Wechselrichtervorrichtung, wie in Patentliteratur 1 offenbart, den Anschlussblock und das Harzsubstrat, die Stromsammelschiene und dergleichen an einem Eingangssystem für Gleichstrom von dem Stromquellen-Seitenkabel und die elektrischen Hochspannungskomponenten wie die Spule und den Beruhigungskondensator zum Gebrauch in dem Filterschaltkreis aufweist. Aus diesem Grund gibt es Probleme, z. B. ist die Zuverlässigkeit der Wechselrichtervorrichtung schwierig sicherzustellen, da ein Anstieg in der Anzahl von Komponenten der Wechselrichtervorrichtung zu einer komplizierten Konfiguration und einem Anstieg in Kosten und Größe führt und außerdem ein Verbindungsabschnitt aus einer Stromsammelschiene erforderlich ist.
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Andererseits offenbart Patentliteratur 2 die Wechselrichtervorrichtung, bei der die Konfiguration des Eingangssystems von Gleichstrom vereinfacht ist, indem elektrische Komponenten zum Gebrauch in dem Filterschaltkreis an der Rückseite des Schaltkreissubstrats montiert sind, wobei an der Wechselrichterabdeckung das Stromquellenverbindungsstück zum Verbinden mit dem Stromquellen-Seitenkabel und Verbinden des metallischen Anschlusselements davon mit dem Schaltkreissubstrat, wenn die Wechselrichterabdeckung angebracht ist, integral bereitgestellt wird. In Patentliteratur 3 ist die Wechselrichtervorrichtung, bei der elektrische Komponenten zum Gebrauch in dem Filterschaltkreis an der Rückseite des Stromumwandlungssubstrats angeordnet und montiert sind, beschrieben. Jedoch weisen diese Wechselrichtervorrichtungen die mehreren elektrischen Komponenten zum Gebrauch in dem Filterschaltkreis einzeln an den Positionen auf dem Substrat voneinander beabstandet auf und sind nicht dazu gedacht, die Montageeinfachheit und Produktivität der Wechselrichtervorrichtungen durch Zuordnen zu dem P-N-Anschlusselement, das auf dem Substrat bereitgestellt ist, und integrales Koppeln und Integrieren der mehreren elektrischen Komponenten zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts solcher Umstände entwickelt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines elektrischen Kompressors mit integriertem Wechselrichter, der eine Wechselrichtervorrichtung umfasst, die eine vereinfachte Konfiguration, eine Kostenreduzierung und eine Reduzierung in Größe und Gewicht erreichen kann und mit der Montageeinfachheit und Montagepräzision verbessert werden können und die Produktivität gesteigert werden kann.
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Lösung für das Problem
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Ein elektrischer Kompressor mit integriertem Wechselrichter der vorliegenden Erfindung setzt die folgenden Mittel ein, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Mit anderen Worten verfügt der elektrische Kompressor mit integriertem Wechselrichter gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine Wechselrichtervorrichtung aufweist, die in einem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt eingebaut und integriert ist, der an einem Außenumfang eines Gehäuses bereitgestellt ist, über ein P-N-Anschlusselement, das auf einem Hauptsubstrat der Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt ist und so konfiguriert ist, dass es Hochspannungsgleichstrom empfängt und das Anschließen eines Stromquellen-Seitenkabels daran durch Einführen in das P-N-Anschlusselement eines Verbindungsstücks, das an einem Ende des Stromquellen-Seitenkabels bereitgestellt ist, ermöglicht; und mehrere elektrische Hochspannungskomponenten, die an einer Rückseite einer Fläche angeordnet und montiert sind, wo das P-N-Anschlusselement auf dem Hauptsubstrat montiert ist, und die einen Entstörfilterschaltkreis auf dem Hauptsubstrat bilden. Die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten sind integral über Anschlussstücke verbunden, die an den jeweiligen Gehäusebehältern bereitgestellt sind, und sind in einer vorgeschriebenen Position an der Rückseite des Hauptsubstrats über Positionierungsmittel, die an einem der Gehäusebehälter bereitgestellt sind, installiert.
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Bei dieser Konfiguration ist das P-N-Anschlusselement, das am Hauptsubstrat der Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt ist, so konfiguriert, dass es Hochspannungsgleichstrom empfängt und das Stromquellen-Seitenkabel damit durch Einführen des Verbindungsstücks, das an dem einen Ende des Stromquellen-Seitenkabels bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement verbunden werden kann und die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten an der Rückseite einer Fläche, wo das P-N-Anschlusselement am Hauptsubstrat installiert ist, den Entstörfilterschaltkreis auf dem Hauptsubstrat bilden. Als Folge kann das Stromquellen-Seitenkabel so konfiguriert sein, dass es direkt ohne Anschlussblock oder Stromsammelschiene angeschlossen ist, indem das Verbindungsstück, das an dem einen Ende des Stromquellen-Seitenkabels bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement, das am Hauptsubstrat bereitgestellt ist, eingeführt wird. Außerdem kann durch Anordnen und Montieren der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten an der Rückseite der Installationsfläche des P-N-Anschlusselements am Hauptsubstrat der Entstörfilterschaltkreis am Hauptsubstrat ohne Stromsammelschiene gebildet werden. Dementsprechend können durch Weglassen eines Anschlussblocks oder einer Stromsammelschiene, der bzw. die im Eingangssystem von Gleichstrom bereitgestellt wurden, und Reduzieren der Anzahl von Komponenten der Wechselrichtervorrichtung eine vereinfachte Konfiguration, reduzierte Größe und reduziertes Gewicht und verringerte Kosten erreicht werden. Außerdem können durch Verringern der Anzahl von Stromsammelschienenverbindungen reduzierte Arbeitskraftstunden und verbesserte Zuverlässigkeit erreicht werden. Die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten sind integral über die Anschlussstücke verbunden, die an den jeweiligen Gehäusebehältern bereitgestellt sind, und sind in einer vorgeschriebenen Position an der Rückseite des Hauptsubstrats über die Positionierungsmittel, die an einem der Gehäusebehälter bereitgestellt sind, installiert. Als Folge können die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten, bestehend aus dem Beruhigungskondensator, der Spule und dergleichen, die relativ schwere, große Komponenten sind, integral gekoppelt sein und können in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt untergebracht und installiert sein, während sie an der Rückseite des Hauptsubstrats positioniert und integriert sind. Deshalb können im Vergleich zu einem Fall, bei dem die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten einzeln eingebracht werden, Montageeinfachheit und Montagepräzision verbessert werden, und die Produktivität kann gesteigert werden.
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Zudem schließen bei dem vorstehenden elektrischen Kompressor mit integriertem Wechselrichter die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten den Beruhigungskondensator und die Spule ein, die in den jeweiligen Gehäusebehältern aus Harz untergebracht sind. Es ist bevorzugt, dass die Gehäusebehälter mit einer Schraube an der Rückseite des Hauptsubstrats integral eingebracht und befestigt werden, so dass die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt untergebracht und installiert sind.
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Bei dieser Konfiguration werden der Beruhigungskondensator und die Spule, die den Entstörfilterschaltkreis bilden, mit der Schraube an der Rückseite des Hauptsubstrats mittels der jeweiligen Gehäusebehälter fest befestigt und fixiert, so dass sie integral eingebracht werden können. Deshalb können nicht nur die Montageeinfachheit und Montagepräzision verbessert werden, sondern auch die Vibrationsbeständigkeit gegenüber Vibration bei Fahrten und dergleichen kann ausreichend sichergestellt werden.
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Zudem ist es bei jedem der vorstehenden elektrischen Kompressoren mit integriertem Wechselrichter bevorzugt, dass das Positionierungsmittel ein Vorsprung ist, der integral gebildet ist und auf der oberen Oberfläche des Anschlussstücks des Gehäusebehälters aus Harz nach oben hervorsteht und in ein Positionierungsloch, das am Hauptsubstrat bereitgestellt ist, passt.
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Bei dieser Konfiguration ermöglicht ein Einpassen des Vorsprungs für das Positionierungsmittel, das integral mit dem Anschlussstück an einem der aus Harz hergestellten Gehäusebehälter hergestellt wurde, in das Positionierungsloch am Hauptsubstrat, dass die integral gekoppelten mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten gleichzeitig in das Hauptsubstrat positioniert und eingebracht werden. Deshalb kann ein Integrieren und Positionieren und akkurates Einbringen der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten auf vereinfachte Weise bei geringen Kosten ohne Erhöhung der Anzahl von Komponenten und Arbeitskraftstunden für die Montage die Montageeinfachheit der Wechselrichtervorrichtung verbessern.
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Zudem ist es bei jedem der vorstehenden elektrischen Kompressoren mit integriertem Wechselrichter bevorzugt, dass das Verbindungsstück, das an einem Ende des Stromquellen-Seitenkabels bereitgestellt ist, in einer Position entsprechend dem P-N-Anschlusselement an einer Innenoberfläche einer Abdeckung, die den Wechselrichter-Gehäuseabschnitt verschließt, bereitgestellt ist und dass das Verbindungsstück in das P-N-Anschlusselement eingeführt werden kann, wenn die Abdeckung angebracht ist.
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Bei dieser Konfiguration wird die Wechselrichtervorrichtung in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt untergebracht und installiert, und danach wird die Abdeckung angebracht, um den Wechselrichter-Gehäuseabschnitt zu verschließen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Verbindungsstück, das an der Innenoberfläche der Abdeckung bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement eingeführt, wobei das Stromquellen-Seitenkabel mit dem P-N-Anschlusselement der Wechselrichtervorrichtung verbunden werden kann. Dementsprechend kann, während die Verbindungsstruktur des Stromquellen-Seitenkabels einfach gemacht werden kann und das Verbindungsverfahren davon vereinfacht werden kann, die Zuverlässigkeit davon durch Einsatz einer Verbindungsstückverbindung sichergestellt werden.
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Zudem ist es bei jedem der vorstehenden elektrischen Kompressoren mit integriertem Wechselrichter bevorzugt, dass eine der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten an der Rückseite des Hauptsubstrats angeordnet ist, so dass sie der Installationsposition des P-N-Anschlusselements, das auf dem Hauptsubstrat installiert ist, entspricht und die elektrische Hochspannungskomponente mechanischer Spannung, die auf das Hauptsubstrat ausgeübt wird, wenn das Verbindungsstück in das P-N-Anschlusselement eingeführt wird, ausgesetzt ist.
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Bei dieser Konfiguration wird, wenn das Verbindungsstück, das an einem Ende des Stromquellen-Seitenkabels bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement eingeführt wird, das am Hauptsubstrat bereitgestellt ist, so dass das Stromquellen-Seitenkabel angeschlossen ist, auf das Hauptsubstrat ausgeübte mechanische Spannung von der elektrischen Hochspannungskomponente gestützt, die an der Rückseite des Hauptsubstrats so angeordner ist, dass sie der Installationsposition des P-N-Anschlusselements entspricht, und als Folge kann die mechanische Spannung gemildert werden. Dementsprechend kann eine Situation, in der z. B. das Hauptsubstrat oder die darauf angebrachten Komponenten aufgrund von Spannung, die durch eine Druckkraft hervorgerufen wird, wenn das Verbindungsstück eingeführt wird, beschädigt werden können, sicher verhindert werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine solche Konfiguration, bei der das Stromquellen-Seitenkabel direkt angeschlossen ist, ohne Anschlussblock oder Stromsammelschiene erreicht werden, indem das Verbindungsstück, das an einem Ende des Stromquellen-Seitenkabels bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement eingeführt wird, das am Hauptsubstrat bereitgestellt ist. Außerdem kann durch Anordnen und Montieren der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten an der Rückseite der Installationsfläche des P-N-Anschlusselements am Hauptsubstrat der Entstörfilterschaltkreis am Hauptsubstrat ohne Stromsammelschiene gebildet werden. Dementsprechend können durch Weglassen eines Anschlussblocks oder einer Stromsammelschiene, der bzw. die im Eingangssystem von Gleichstrom bereitgestellt wurden, und Reduzieren der Anzahl von Komponenten der Wechselrichtervorrichtung eine vereinfachte Konfiguration, verringerte Kosten und reduzierte Größe und reduziertes Gewicht erreicht werden. Außerdem können durch Verringern der Anzahl von Stromsammelschienenverbindungen reduzierte Arbeitskraftstunden und verbesserte Zuverlässigkeit erreicht werden. Zudem sind die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten, bestehend aus dem Beruhigungskondensator, der Spule und dergleichen, die relativ schwere, große Komponenten sind, integral gekoppelt und können in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt untergebracht und installiert sein, während sie an der Rückseite des Hauptsubstrats positioniert und integriert sind. Dementsprechend können im Vergleich zu einem Fall, bei dem die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten einzeln eingebracht werden, Montageeinfachheit und Montagepräzision verbessert werden, und die Produktivität kann gesteigert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von Hauptbestandteilen eines elektrischen Kompressors mit integriertem Wechselrichter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Längsschnittansicht entsprechend der Linie a-a in 1.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Rückseite einer Abdeckung, die einen Wechselrichter-Gehäuseabschnitt des elektrischen Kompressors mit integriertem Wechselrichter verschließt.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Stromquellenkabels, das mit der Abdeckung verbunden ist.
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Anordnungsbeziehung zwischen einem Hauptsubstrat der Wechselrichtervorrichtung und mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten, die an der Rückseite des Hauptsubstrats angeordnet sind, darstellt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Hochspannungskomponente (Beruhigungskondensator), die an einer Position gegenüber einem P-N-Anschlusselement am Hauptsubstrat angeordnet ist.
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7 ist eine schematische Darstellung, die eine Verbindungskonfiguration der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend bezugnehmend auf 1 bis 7 beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von Hauptkomponenten des elektrischen Kompressors mit integriertem Wechselrichter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt eine Längsschnittansicht entsprechend der Linie a-a in 1, 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Rückseite einer Abdeckung, die einen Wechselrichter-Gehäuseabschnitt verschließt, und 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Stromquellenkabels. Der elektrische Kompressor mit integriertem Wechselrichter 1 ist mit einem zylinderförmigen Gehäuse 2 bereitgestellt, das eine Außenschale bildet. Das Gehäuse 2 besteht aus einem Motorgehäuse 3 zur Aufnahme eines Elektromotors (nicht dargestellt) und einem Kompressorgehäuse (nicht dargestellt) zur Aufnahme eines Kompressionsmechanismus (nicht dargestellt), die integral gekoppelt sind.
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Der elektrische Kompressor mit integriertem Wechselrichter 1 ist so konfiguriert, dass der Elektromotor und der Kompressionsmechanismus, die in das Gehäuse 2 eingebaut sind, über eine Drehwelle miteinander verbunden sind, und der Kompressionsmechanismus wird von dem Elektromotor angetrieben, der durch Rotation von einer Wechselrichtervorrichtung 7, nachstehend beschrieben, angetrieben wird, wobei ein Niederdruck-Kühlgas, das über einen Einlassanschluss 4, der in der Seitenwand an der hinteren Endseite des Motorgehäuses 3 bereitgestellt ist, in das Motorgehäuse 3 gezogen wird, über den Umfang des Elektromotors gezogen, vom Kompressionsmechanismus auf einen hohen Druck komprimiert und innerhalb des Kompressorgehäuses abgegeben und dann nach außen gesendet wird.
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Das Motorgehäuse 3 weist mehrere darin gebildete Kühlmittel-Strömungswege 5 auf, damit Kühlmittel in Axialrichtung entlang der Innenumfangsoberfläche davon fließen kann, und mehrere Bügel 6 zum Installieren des elektrischen Kompressors 1, der am Außenumfang davon bereitgestellt ist. Ein Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 ist integral am Außenumfang des Gehäuses 2 (auf der Seite des Motorgehäuses 3) gebildet, um die Wechselrichtervorrichtung 7 integral aufzunehmen. Der Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 ist so konfiguriert, dass er in einer Draufsicht eine im Wesentlichen quadratische Form aufweist, damit eine Bodenoberfläche davon eine teilweise im Wesentlichen flache Sockeloberfläche 9 bildet, die von einer Wandoberfläche des Motorgehäuses 3 gebildet wird, und damit ein Flanschabschnitt 10 am Umfang davon aufgerichtet wird.
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Der Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 ist so konfiguriert, dass er durch Befestigen einer Abdeckung 11 am Flanschabschnitt 10, wie in 3 dargestellt, verschlossen wird, nachdem die Wechselrichtervorrichtung 7 eingesetzt wurde. An der Innenoberflächenseite der Abdeckung 11 ist ein Hochspannungskabel (Stromquellen-Seitenkabel) 12 bereitgestellt. Das Hochspannungskabel 12 ist mit einem Verbindungsstück 13 an einem Ende davon versehen und ist mit einem Verbindungsstück-Anschlusselement 14 am anderen Ende davon versehen, das mit dem Stromquellen-Seitenkabel verbunden ist. Das Verbindungsstück 13 an dem einen Ende ist mit einer Schraube 15 in einer Position entsprechend einem nachstehend beschriebenen P-N-Anschlusselement 24, das am Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist, an der Innenoberfläche der Abdeckung 11 befestigt und installiert. Das Verbindungsstück-Anschlusselement 14 an dem anderen Ende ist mit mehreren Schrauben 16 von der Außenoberflächenseite aus befestigt und installiert, während der Anschlusselementabschnitt zur Außenoberflächenseite der Abdeckung 11 ragt.
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Das Hochspannungskabel 12 ist ein Teil des Stromquellen-Seitenkabels und ist mit einer Stromquelleneinheit verbunden, die an einem Fahrzeug über das Stromquellen-Seitenkabel montiert ist, und das Verbindungsstück 13, das an einem Ende davon bereitgestellt ist, ist mit dem P-N-Anschlusselement 24 verbunden, das an dem Hauptsubstrat 20 der Wechselrichtervorrichtung 7 bereitgestellt ist, so dass das Hochspannungskabel 12 verwendet wird, um Hochspannungsgleichstrom aus der Stromquelleneinheit an die Wechselrichtervorrichtung 7 anzulegen.
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Die Wechselrichtervorrichtung 7 wandelt Hochspannungsgleichstrom aus der am Fahrzeug montierten Stromquelleneinheit in dreiphasigen Wechselstrom einer erforderlichen Frequenz um, um den dreiphasigen Wechselstrom an den Elektromotor anzulegen, so dass der Elektromotor betrieben wird. Die Wechselrichtervorrichtung 7, wie in 1 und 2 dargestellt, ist in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 integriert und eingebaut und besteht aus mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten, wie einer Spule 17 und einem Beruhigungskondensator 18, die in Gehäusebehältern untergebracht sind und einen Entstörfilterschaltkreis bilden, einem Subsubstrat 19, dem Hauptsubstrat 20 und dergleichen.
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Die Wechselrichtervorrichtung 7 selbst kann eine allgemein bekannte Vorrichtung sein, jedoch wird hierin für den Zweck der Integration eine Vorrichtung verwendet, bei der die mehreren elektrischen Komponenten, wie die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18, die den Filterschaltkreis bilden, durch Löten mit dem Hauptsubstrat 20 verbunden werden. Der Beruhigungskondensator 18 ist so konfiguriert, dass er im Allgemeinen in einem Gehäuse untergebracht ist. Wie in 2 und 6 dargestellt, ist eine Kontur des Beruhigungskondensators 18 in einer rechteckigen Form (rechteckigen Parallelepipedform) ausgebildet, wobei eine obere Oberfläche davon eine im Wesentlichen flache ebene Form aufweist. Die elektrischen Komponenten, wie der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17 (z. B. eine Gleichtaktspule, eine Normaltaktspule), die in den Gehäusen untergebracht sind, sind mit einer Hochspannungsleitung verbunden, die anhand eines Verkabelungsmusters des Hauptsubstrats 20 gebildet wird, und bilden einen allgemein bekannten Filterschaltkreis zur Entstörung.
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Das Subsubstrat 19, auf dem ein Kommunikationsschaltkreis 21, der mit einer von einer Host-Steuerung ausgehenden Datenübertragungsleitung verbunden ist, montiert ist, ist in Kontakt mit der Sockeloberfläche 9 befestigt und installiert, die auf einer Wandoberfläche des Motorgehäuses 3 gebildet ist, die die Bodenoberfläche des Wechselrichter-Gehäuseabschnitts 8 ist. Das Subsubstrat 19 ist elektrisch mit dem Hauptsubstrat 20 verbunden.
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An dem Hauptsubstrat 20 ist ein Schaltungsschaltkreis (nicht dargestellt) montiert, der von mehreren Schaltelementen gebildet wird, wie einem IGBT, der Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom umwandelt, und es ist ein Steuerschaltkreis 22 montiert, wie eine CPU, die bei niedrigen Spannungen arbeitet, um den Schaltungsschaltkreis zu steuern, und dergleichen. Das Hauptsubstrat 20 ist so konfiguriert, dass es den Betrieb der Wechselrichtervorrichtung 7 auf der Basis eines Steuersignals von einer ECU, die fahrzeugseitig montiert ist, steuert, und ist innerhalb des Wechselrichter-Gehäuseabschnitts 8 mit mehreren Schrauben 23 befestigt und installiert. Am Hauptsubstrat 20 verfügt die obere Oberfläche davon über das P-N-Anschlusselement 24 zum Aufnehmen von Hochspannungsgleichstrom mittels des Verbindungsstücks 13 durch das Hochspannungskabel 12 und ein UVW-Anschlusselement 25 zum Ausgeben von dreiphasigem Wechselstrom einer erforderlichen Frequenz, der aus dem Gleichstrom umgewandelt wird.
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Das UVW-Anschlusselement 25 ist mit einem glasverschlossenen Anschlusselement 26 verbunden, das in das Motorgehäuse 3 dringt, und ist in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 installiert und ist so konfiguriert, dass es dreiphasigen Wechselstrom über das glasverschlossene Anschlusselement 26 an den Elektromotor anlegt, der in dem Motorgehäuse 3 untergebracht ist. Das Verbindungsstück 13, das auf der Seite der Abdeckung 11 so bereitgestellt ist, dass es dem P-N-Anschlusselement 24 entspricht, wird in das P-N-Anschlusselement 24 eingeführt, so dass die Hochspannungsleitung angeschlossen wird, jedoch ist beim Einführen des Verbindungsstücks 13 eine Druckkraft von mehr als der gewissen Menge erforderlich, und somit ist es wahrscheinlich, dass die mechanische Spannung davon auf das Hauptsubstrat 20 ausgeübt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind zum Unterstützen der Spannung, die auf das Hauptsubstrat 20 ausgeübt wird, der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17, die die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten bilden, an der Rückseite der Fläche, wo das P-N-Anschlusselement 24 installiert ist, nebeneinander bereitgestellt, wie in 5 dargestellt, und der Beruhigungskondensator 18 ist an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 gegenüber der Installationsposition des P-N-Anschlusselements 24 angeordnet. Der Beruhigungskondensator 18 hat eine Kontur in einer rechteckigen Form (rechteckigen Parallelepipedform) und ist so konfiguriert, dass die obere Oberfläche davon der mechanischen Spannung ausgesetzt ist, die an das Hauptsubstrat 20 angelegt wird.
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Der Beruhigungskondensator 18, wie in 6 dargestellt, wird in dem aus Harz hergestellten Gehäusebehälter 27 untergebracht, wobei das obere Ende davon geöffnet ist, und wird durch Füllen des aus Harz hergestellten Gehäusebehälters 27 mit einem Harzmaterial 28 fixiert. Ein Paar Anschlusselemente 29 ragen von der Oberfläche des Harzmaterials 28 hervor und werden an das Hauptsubstrat 20 gelötet, so dass der Beruhigungskondensator 18 an dem Hauptsubstrat 20 angebracht wird. Am Umfang der Öffnung des rechteckigen oberen Endes des Gehäusebehälters 27 des Beruhigungskondensators 18 sind mehrere konkave Abschnitte 30 und konvexe Abschnitte 31 so bereitgestellt, dass sie nacheinander angeordnet sind und mindestens ein konvexer Abschnitt 31 auf jeder Seite vorhanden ist.
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Die konvexen Abschnitte 31 sind so konfiguriert, dass die oberen Oberflächen davon eine Unterseitenfläche des Hauptsubstrats 20 gegenüber einer Position, wo das P-N-Anschlusselement 24 installiert ist, stützen, so dass die Spannung, die auf das Hauptsubstrat 20 ausgeübt wird, gestützt wird, wenn das Verbindungsstück 13 in das P-N-Anschlusselement 24 eingeführt wird. Andererseits sind die konkaven Abschnitte 30 so konfiguriert, dass sie ein Loslösen des Harzmaterials 28 davon erlauben, wenn das Harzmaterial 28, das den Gehäusebehälter 27 füllt, während der Herstellung des Beruhigungskondensators 18 überläuft, so dass das Harzmaterial 28 daran gehindert wird, die Abmessungsgenauigkeit der oberen Oberflächen der konvexen Abschnitte 31 zu beeinträchtigen.
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Wie in 7 dargestellt, wird ein hakenartiger konvexer Anschlussstückabschnitt (Anschlussstück) 32, der von einer Seite des Umfangs der Öffnung des oberen Endes nach der Seite verläuft und nach unten gebogen ist, integral an dem Gehäusebehälter 27 des Beruhigungskondensators 18 gebildet. Der konvexe Anschlussstückabschnitt 32 ist so konfiguriert, dass er den Beruhigungskondensator 18 integral mit der Spule 17 verbindet, die eine andere elektrische Hochspannungskomponente ist, und in einen konkaven Anschlussstückabschnitt (Anschlussstück) 37 passt, der in einem Gehäusebehälter 35 der nachstehend beschriebenen Spule 17 bereitgestellt ist, so dass die zwei integral gekoppelt sind.
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Der Vorsprung (Positionierungsmittel) 33 zum Positionieren des Beruhigungskondensators 18 und der Spule 17 beim Einbringen in das Hauptsubstrat 20 ist integral gebildet und ragt auf der oberen Oberfläche des konvexen Anschlussstückabschnitts 32 nach oben. Der Vorsprung 33 ist so konfiguriert, dass er in das Positionierungsloch 34 passt, das am Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist, und der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17 am Hauptsubstrat 20 in einer vorgeschriebenen Einbringungsposition positioniert werden.
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Andererseits ist auch die Spule 17, die eine andere elektrische Hochspannungskomponente ist, so konfiguriert, dass sie in dem aus Harz hergestellten Gehäusebehälter 35 untergebracht ist und mit dem Harzmaterial fixiert wird. Ein beidendiges Anschlusselement 36 der Spule 17 wird an das Hauptsubstrat 20 gelötet, so dass die Spule 17 an dem Hauptsubstrat 20 montiert ist. Am Gehäusebehälter 35 der Spule 17, wie in 7 dargestellt, ist der konkave Anschlussstückabschnitt (Anschlussstück) 37 bereitgestellt, der so konfiguriert ist, dass der hakenartige konvexe Anschlussstückabschnitt (Anschlussstück) 32, der auf der Seite des Beruhigungskondensators 18 bereitgestellt ist, da hinein passt, so dass die Spule 17 integral mit dem Beruhigungskondensator 18 gekoppelt ist.
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Dann werden die Gehäusebehälter 27, 35 der Spule 17 bzw. des Beruhigungskondensators 18 mit den Schrauben 38, 39 (siehe 1) an den vorgeschriebenen Positionen an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 befestigt und fixiert. Dementsprechend werden die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18 in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 untergebracht, während sie integral in das Hauptsubstrat 20 eingebracht werden, und die unteren Teile davon werden auf der unteren Oberfläche des Wechselrichter-Gehäuseabschnitts 8 mit Silicium-Klebstoff oder Ähnlichem fixiert und installiert.
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Wie vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18, die die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten sind, die den Entstörfilterschaltkreis der Wechselrichtervorrichtung 7 bilden, an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 angeordnet, so dass sie einer Fläche entsprechen, an der das P-N-Anschlusselement 24 installiert ist, bezogen auf das P-N-Anschlusselement 24, das am Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist, und die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18 sind so am Hauptsubstrat 20 montiert, dass der Entstörfilterschaltkreis am Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist.
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Die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18, die die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten sind, sind integral über den konvexen Anschlussstückabschnitt 32 und den konkaven Anschlussstückabschnitt 37, die an den Gehäusebehältern 27 bzw. 35 bereitgestellt sind, gekoppelt und werden in einer vorgeschriebenen Position an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 mithilfe des Positionierungsvorsprungs 33, der auf der Seite des Gehäusebehälters 27 bereitgestellt ist, positioniert und eingebracht, so dass die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18 im Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 integral mit dem Hauptsubstrat 20 untergebracht und installiert werden können.
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Auf diese Weise kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Einführen des Verbindungsstücks 13, das an einer Endseite des Stromquellen-Seitenkabels 12 bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement 24, das am Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist, das Stromquellen-Seitenkabel 12 direkt ohne Anschlussblock oder Stromsammelschiene angeschlossen werden. Außerdem kann durch Anordnen und Montieren der Spule 17 und des Beruhigungskondensators 18, die die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten sind, an der Rückseite einer Installationsfläche des P-N-Anschlusselements 24 am Hauptsubstrat 20 der Entstörfilterschaltkreis am Hauptsubstrat 20 ohne Stromsammelschiene oder Ähnliches gebildet werden.
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Demzufolge kann ein Weglassen eines Anschlussblocks oder einer Stromsammelschiene, der bzw. die in einem Eingangssystem von Gleichstrom bereitgestellt ist, zum Reduzieren der Anzahl von Komponenten in der Wechselrichtervorrichtung 7 die Konfiguration vereinfachen, Kosten verringern und Größe und Gewicht reduzieren. Außerdem können durch Verringern der Anzahl von Stromsammelschienenverbindungen reduzierte Arbeitskraftstunden und verbesserte Zuverlässigkeit erreicht werden.
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Zudem werden die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten 17, 18 integral mithilfe des konvexen Anschlussstückabschnitts 32, des konkaven Anschlussstückabschnitts 37, die an den Gehäusebehältern 27 bzw. 35 bereitgestellt sind, gekoppelt und werden in einer vorgeschriebenen Position an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 mithilfe des Positionierungsvorsprungs 33 installiert, der am Gehäusebehälter 27 bereitgestellt ist, der einer der Gehäusebehälter ist. Aus diesem Grund können die elektrischen Hochspannungskomponenten, wie der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17, die relativ schwere, große Komponenten sind, integral gekoppelt werden und können in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 untergebracht und installiert werden, während sie an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 positioniert und eingebracht sind. Dementsprechend können im Vergleich zu einem Fall, bei dem die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten 17, 18 einzeln eingebracht werden, Montageeinfachheit und Montagepräzision verbessert werden, und die Produktivität kann gesteigert werden.
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Außerdem sind die mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten 17, 18 der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17, die in den aus Harz hergestellten Gehäusebehältern 27 bzw. 35 untergebracht sind, und die Gehäusebehälter 27, 35 werden integral mit den Schrauben 38, 39 an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 eingebracht und fixiert, so dass der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17 in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 untergebracht und installiert sind. Aus diesem Grund werden der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17, die den Entstörfilterschaltkreis bilden, fest mit den Schrauben 38, 39 an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 mithilfe der Gehäusebehälter 27 bzw. 35 befestigt und fixiert, damit der Beruhigungskondensator 18 und die Spule 17 dadurch integral eingebracht werden können. Dementsprechend können nicht nur die Montageeinfachheit und Montagepräzision verbessert werden, sondern auch die Vibrationsbeständigkeit gegenüber Vibration bei Fahrten und dergleichen kann ausreichend sichergestellt werden.
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Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Positionierungsvorsprung 33 so konfiguriert, dass er integral auf der oberen Oberfläche des konvexen Anschlussstückabschnitts 32 des aus Harz hergestellten Gehäusebehälters 27 nach oben hervorstehend gebildet ist und in das Positionierungsloch 34 passt, das am Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist. Aus diesem Grund ermöglicht ein Einpassen des Vorsprungs 33, der integral mit dem konvexen Anschlussstückabschnitt 32 auf dem aus Harz hergestellten Gehäusebehälter 27 gebildet ist, der einer der Gehäusebehälter ist, in das Positionierungsloch 34 am Hauptsubstrat 20, dass die Spule 17 und der Beruhigungskondensator 18, die integral gekoppelt sind, gleichzeitig positioniert und in das Hauptsubstrat 20 eingebracht werden können. Dementsprechend kann ein integrales Positionieren und akkurates Einbringen der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten 17, 18 auf vereinfachte Weise bei geringen Kosten ohne Erhöhung der Anzahl von Komponenten und Arbeitskraftstunden für die Montage die Montageeinfachheit der Wechselrichtervorrichtung 7 verbessern.
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Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform das Verbindungsstück 13, das an einem Ende des Stromquellen-Seitenkabels 12 bereitgestellt ist, an der Innenoberflächenseite in einer Position entsprechend dem P-N-Anschlusselement 24 an der Abdeckung 11, die den Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 verschließt, bereitgestellt, und wenn die Abdeckung 11 angebracht ist, kann das Verbindungsstück 13 in das P-N-Anschlusselement 24 eingeführt werden. Aus diesem Grund kann nach dem Unterbringen und Installieren der Wechselrichtervorrichtung 7 im Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8, wenn die Abdeckung 11 angebracht und der Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 verschlossen ist, durch gleichzeitiges Einführen des Verbindungsstücks 13, das an der Innenoberflächenseite der Abdeckung 11 bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement 24 das Stromquellen-Seitenkabel 12 mit dem P-N-Anschlusselement 24 der Wechselrichtervorrichtung 7 verbunden werden. Dementsprechend kann die Verbindungsstruktur des Stromquellen-Seitenkabels 12 vereinfacht werden, und das Verbindungsverfahren kann vereinfacht werden, und die Zuverlässigkeit davon kann durch Einsatz einer Verbindungsstückverbindung sichergestellt werden.
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Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Beruhigungskondensator 18, der einer der mehreren elektrischen Hochspannungskomponenten ist, an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 so angeordnet, dass er einer Installationsposition des P-N-Anschlusselements 24, das am Hauptsubstrat 20 installiert ist, entspricht, um dadurch den Beruhigungskondensator 18 mechanischer Spannung auszusetzen, die auf das Hauptsubstrat 20 ausgeübt wird, wenn das Verbindungsstück 13 in das P-N-Anschlusselement 24 eingeführt wird. Wenn das Verbindungsstück 13, das an einem Ende des Stromquellen-Seitenkabels 12 bereitgestellt ist, in das P-N-Anschlusselement 24, das an dem Hauptsubstrat 20 bereitgestellt ist, eingeführt wird, um das Stromquellen-Seitenkabel 12 anzuschließen, stützt aus diesem Grund der Beruhigungskondensator 18, der an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 so angeordnet ist, dass er der Installationsposition des P-N-Anschlusselements 24 entspricht, die mechanische Spannung, die auf das Hauptsubstrat 20 ausgeübt wird; somit kann die Spannung gemildert werden. Dementsprechend kann eine Situation, wobei z. B. das Hauptsubstrat 20 oder die darauf angebrachten Komponenten aufgrund von Spannung, die durch eine Druckkraft hervorgerufen wird, wenn das Verbindungsstück 13 eingeführt wird, beschädigt werden können, sicher verhindert werden.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Erfindung gemäß der Ausführungsform wie vorstehend beschrieben beschränkt ist und Änderungen wie angemessen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang davon abzuweichen. Zum Beispiel wurde in der vorstehenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem der Beruhigungskondensator 18 als die elektrische Hochspannungskomponente diente, die so an der Rückseite des Hauptsubstrats 20 angeordnet war, dass sie der Installationsposition des P-N-Anschlusselements 24 am Hauptsubstrat 20 entsprach, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Spule 17, wie eine Gleichtaktspule oder eine Normaltaktspule, die in dem Gehäusebehälter 35 untergebracht ist, kann so konfiguriert sein, dass sie die mechanische Spannung an dem Gehäusebehälter 35 stützt.
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Außerdem sind die Anschlussstücke 32, 37, die die Spule 17 und den Beruhigungskondensator 18 integral koppeln, integral mit den Gehäusebehältern 27 bzw. 35 gebildet, jedoch müssen die Anschlussstücke 32, 37 nicht, wie in der vorstehenden Ausführungsform, der hakenartige konvexe Anschlussstückabschnitt 32 und der konkave Anschlussstückabschnitt 37 sein, und es kann jede Struktur verwendet werden, solange beide dadurch gekoppelt sein können. Außerdem kann der Vorsprung 33, der ein Positionierungsmittel ist, das auf der oberen Oberfläche des konvexen Anschlussstückabschnitts 32 bereitgestellt ist, an einem der Anschlussstücke 32, 37 oder der Gehäusebehälter 27, 35 bereitgestellt sein und muss nicht unbedingt auf der oberen Oberfläche des konvexen Anschlussstückabschnitts 32 bereitgestellt sein.
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Zudem wurde das Stromquellen-Seitenkabel beschrieben, wobei das Hochspannungskabel 12 in der Abdeckung 11 installiert ist und ein Kabel auf der Seite der Stromquelle damit verbunden ist, es versteht sich jedoch, dass es aus einem Kabel gebildet sein kann. Außerdem kann die Wechselrichtervorrichtung 7 jede Konfiguration aufweisen, solange sie so konfiguriert ist, dass das P-N-Anschlusselement 24 auf dem Hauptsubstrat 20 bereitgestellt und mit dem Stromquellenkabel verbunden ist. Zum Beispiel kann die Wechselrichtervorrichtung 7 als integrierte Einheit mithilfe einer Harzstruktur konfiguriert sein und dann in dem Wechselrichter-Gehäuseabschnitt 8 angeordnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrischer Kompressor mit integriertem Wechselrichter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Motorgehäuse
- 7
- Wechselrichtervorrichtung
- 8
- Wechselrichter-Gehäuseabschnitt
- 11
- Abdeckung
- 12
- Hochspannungskabel (Stromquellen-Seitenkabel)
- 13
- Verbindungsstück
- 17
- Spule (elektrische Hochspannungskomponente)
- 18
- Beruhigungskondensator (elektrische Hochspannungskomponente)
- 20
- Hauptsubstrat
- 24
- P-N-Anschlusselement
- 27
- Gehäusebehälter
- 32
- Konvexer Anschlussstückabschnitt (Anschlussstück)
- 33
- Vorsprung (Positionierungsmittel)
- 34
- Positionierungsloch
- 35
- Gehäusebehälter
- 37
- Konkaver Anschlussstückabschnitt (Anschlussstück)
- 38, 39
- Schraube
