JP2004308445A

JP2004308445A - 電動圧縮機

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Publication number: JP2004308445A
Application number: JP2003099437A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takemoto; 剛竹本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04
Also published as: DE102004015826A1; US20040197213A1

Abstract

【課題】モータ駆動回路側の出力端子とモータ側の入力端子との接続作業を簡素化することが可能な電動圧縮機を提供すること。
【解決手段】モータ駆動回路基板を構成する回路基板１３３の出力端子１３７と、モータハウジング１２１に貫装された入力端子１２４とは、出力端子１３７の嵌合孔１３７ａに入力端子１２４の外方突出部１２４ａを直接嵌合して電気的に接続されている。したがって、出力端子１３７と入力端子１２４とをリード線等の接続手段を介さずに直接接続することができるので、出力端子１３７と入力端子１２４との接続作業を簡素化することができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構を駆動する電動式のモータ、およびモータを駆動するインバータ回路等のモータ駆動回路が一体となったモータ駆動回路一体型の電動圧縮機に関するもので、蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、下記特許文献１に開示された電動圧縮機がある。この電動圧縮機は、圧縮機構を駆動するモータを収納したモータハウジングの外面に、モータ駆動回路を収納した筐体が設けられている。この筐体にはモータ駆動回路からのインバータ出力端子が設けられ、モータハウジングにはモータへの入力を行なうための密封端子が設けられている。そして、インバータ出力端子と入力密封端子との間はリード線により接続されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７０７４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の電動圧縮機では、インバータ出力端子と入力密封端子との間を電気的な接続手段であるリード線で接続するため、製造時には端子間の接続作業が複雑になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであって、モータ駆動回路側の出力端子とモータ側の入力端子との接続作業を簡素化することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（１１０）を駆動する電気式のモータ（１２０）と、
内部にモータ（１２０）を収納するとともに、内部に流体を流通するモータハウジング（ｌ２１）と、
モータハウジング（１２１）の外部に設けられ、モータ（１２０）を駆動するモータ駆動回路が形成された駆動回路基板（１３０）と、
駆動回路基板（１３０）に設けられ、モータ（１２０）の駆動電力を出力する出力端子（１３７）と、
モータハウジング（１２１）に貫装され、前記流体をシールしつつ、駆動電力をモータ（１２０）へ入力するための入力端子（１２４）とを備え、
出力端子（１３７）と入力端子（１２４）とは、直接嵌合して電気的に接続されていることを特徴としている。
【０００７】
これによると、出力端子（１３７）と入力端子（１２４）とを、接続手段を介さずに直接接続することができる。したがって、出力端子（１３７）と入力端子（１２４）との接続作業を簡素化することが可能である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、
入力端子（１２４）は、モータハウジング（１２１）の外部に突出した嵌合突起部（１２４ａ）を有し、
出力端子（１３７）は、嵌合突起部（１２４ａ）の形状に対応した嵌合孔（１３７ａ）を有し、
嵌合突起部（１２４ａ）と嵌合孔（１３７ａ）とが嵌合して、出力端子（１３７）と入力端子（１２４）とが電気的に接続されていることを特徴としている。
【０００９】
これによると、入力端子（１２４）の嵌合突起部（１２４ａ）を出力端子（１３７）の嵌合孔（１３７ａ）に嵌合することで、出力端子（１３７）と入力端子（１２４）とを電気的に接続することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、嵌合突起部（１２４ａ）および嵌合孔（１３７ａ）は、ともに略柱状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
これによると、嵌合突起部（１２４ａ）および嵌合孔（１３７ａ）の形成が容易であるとともに、嵌合突起部（１２４ａ）と嵌合孔（１３７ａ）との嵌合接続作業も容易である。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、嵌合突起部（１２４ａ）および嵌合孔（１３７ａ）は、ともに略円柱状に形成されていることを特徴としている。
【００１３】
これによると、嵌合突起部（１２４ａ）および嵌合孔（１３７ａ）の形成が一層容易であるとともに、嵌合突起部（１２４ａ）と嵌合孔（１３７ａ）との嵌合接続作業も一層容易である。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、駆動回路基板（１３３）は、出力端子（１３７）と接続する導体パターン（１３６）を有し、出力端子（１３７）と導体パターン（１３６）とをともにインサート樹脂成形して形成されていることを特徴としている。
【００１５】
これによると、導体パターン（１３６）をインサート成形した樹脂製の駆動回路基板（１３３）を形成するときに、駆動回路基板（１３３）に出力端子（１３７）を容易に形成することができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、内部に駆動回路基板（１３０）を収納するための空間を形成する樹脂製の駆動回路基板用ケーシング（１３１ａ）を備え、駆動回路基板（１３３）と駆動回路基板用ケーシング（１３１ａ）とが一体成形されていることを特徴としている。
【００１７】
これによると、出力端子（１３７）と導体パターン（１３６）とをインサート成形した樹脂製の駆動回路基板（１３３）を形成するときに、駆動回路基板用ケーシング（１３１ａ）を同時に形成することができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明では、モータハウジング（１２１）の内部を流通する流体は、圧縮機構（１１０）が吸入する吸入冷媒であることを特徴としている。
【００１９】
これによると、吸入冷媒は比較的低温であるので、モータ（１２０）を冷却することが可能である。また、入力端子（１２４）は、吸入冷媒がモータハウジング（１２１）の外部へ漏れることを防止できる。
【００２０】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係るモータ駆動回路一体型の電動圧縮機（以下、圧縮機と略す。）１００を用いた車両用の蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【００２３】
２００は圧縮機１００から吐出する冷媒を冷却する放熱器（凝縮器）であり、３００は放熱器２００から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出するとともに、冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるレシーバ（気液分離器）である。
【００２４】
４００は、レシーバ３００から流出した液相冷媒を減圧する減圧手段である膨張弁であり、５００は、膨張弁４００にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器である。なお、本実施形態では、減圧手段として膨張弁４００を採用したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、減圧手段として固定絞り等を採用してもよい。
【００２５】
ここで、圧縮機１００の構造について説明する。
【００２６】
図１に示すように、圧縮機１００は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構１１０（本例ではスクロール型圧縮機構）と、この圧縮機構１１０を駆動する電気式のモータ１２０（本例ではブラシレスＤＣモータ）と、このモータ１２０を駆動するモータ駆動回路であるインバータ回路等が形成された駆動回路基板１３０とを備えている。
【００２７】
１１１は、圧縮機構１１０を収納するアルミニウム合金製の圧縮機構ハウジングであり、１２１は、モータ１２０を収納するアルミニウム合金製のモータハウジングである。圧縮機構ハウジング１１１とモータハウジング１２１とにより、圧縮機１００のハウジングを構成している。
【００２８】
モータハウジング１２１には、図１に示すように、蒸発器５００の冷媒出口側に接続される吸入口１２３が形成されており、圧縮機構ハウジング１１１には、図１に示すように、放熱器２００の冷媒入口側に接続される吐出口１１２が形成されている。また、１３１は、駆動回路基板１３０を収納する駆動回路基板用のケーシングである。
【００２９】
ちなみに、スクロール型の圧縮機構１１０は、固定スクロールに対して旋回スクロールを旋回稼働させることにより作動室の体積を拡大縮小させて冷媒を吸入圧縮するもので、固定スクロールは圧縮機構ハウジング１１１の一部を兼ねている。
【００３０】
図２は、圧縮機１００の一部断面を示した側面図である。なお、図２では、モータ１２０の図示は省略している。
【００３１】
図２に示すように、モータハウジング１２１の図中上方側には、金属製のケーシング１３１が配設されている。ケーシング１３１内には、駆動回路基板１３０が設けられている。ケーシング１３１の内部（駆動回路基板１３０の収納空間）の底面１２２は、モータハウジング１２１の外面となっている。
【００３２】
駆動回路基板１３０は、電気素子１３４が実装された回路基板１３２と、電気素子１３５が実装された回路基板１３３とにより構成され、底面１２２から立設された支持部１２２ａにより支持されている。回路基板１３２は、エポキシ樹脂等からなる絶縁基材に導体パターン等が形成された所謂リジッドプリント基板である。
【００３３】
一方、回路基板１３３は、樹脂製（本例ではポリブチレンテレフタレート製）の成形基板であり、モータ駆動回路の大電流用回路パターン部等をなす高剛性の導体であるバスバー１３６や、これに接続するモータ駆動回路の出力端子１３７がインサート成形されている。回路基板１３３に実装された電気素子１３５は、比較的発熱量の大きい発熱素子であり、底面１２２に当接するように配置されている。
【００３４】
１２４は、モータハウジング１２１に貫装された入力端子である。入力端子１２４には、モータハウジング１２１内においてリード線１２６が接続しており、入力端子１２４から入力したモータ１２０（図１参照）の駆動電力を、リード線１２６を介してモータ１２０（図１参照）に供給するようになっている。
【００３５】
図３は、図２に示すＡ部を拡大図示した概略断面図である。
【００３６】
図３に示すように、モータハウジング１２１に貫装された入力端子１２４は、円柱形状の導電部材であり、モータハウジング１２１に対し、モータハウジング１２１と入力端子１２４との間に充填された封止材層１２４ｃを介して支持されている。本実施形態では封止材としてガラス材を充填し封止材層１２４ｃを形成している。
【００３７】
この封止材層１２４ｃにより、入力端子１２４をモータハウジング１２１に対し電気的に絶縁するとともに、後述するモータハウジング１２１内を流通する冷媒がモータハウジング１２１外に漏れないように密封シール構造を形成している。入力端子１２４のモータハウジング１２１の内側に突出した内方突出部１２４ｂには、前述したリード線１２６が接続している。また、入力端子１２４のモータハウジング１２１の外側に突出した外方突出部１２４ａは、後述する出力端子１３７の嵌合孔１３７ａに嵌合接続するようになっている。外方突出部１２４ａは本実施形態における嵌合突起部である。
【００３８】
なお、入力端子１２４は、本実施形態では３本形成されているが、１本のみを図示し、他は図示を省略している。
【００３９】
回路基板１３３にバスバー１３６とともにインサートされた出力端子１３７は、円筒形状をなしており、内側に入力端子１２４を嵌合するための嵌合孔１３７ａが形成されている。嵌合孔１３７ａは、入力端子１２４の外方突出部１２４ａの形状に対応して円柱状（図中左右方向の断面が円形状）に形成されている。
【００４０】
そして、入力端子１２４の外方突出部１２４ａと出力端子１３７の嵌合孔１３７ａとを圧入嵌合することで、入力端子１２４と出力端子１３７とが電気的に接続し、駆動回路基板１３０からモータ１２０へ駆動電力が供給されるようになっている。
【００４１】
ここで、回路基板１３３にインサートされたバスバー１３６が、出力端子１３７と接続する本実施形態における導体パターンであり、出力端子１３７とバスバー１３６とをともにインサート成形して形成された回路基板１３３が、本発明における実質的な駆動回路基板に相当する。
【００４２】
次に、上記構成に基づき圧縮機１００の作動について説明する。
【００４３】
圧縮機１００のモータ１２０が、駆動回路基板１３０から出力端子１３７、入力端子１２４を介しての給電により駆動すると、モータ１２０はモータ１２０に連結した圧縮機構１１０を駆動し、圧縮機構１１０に冷媒を吸入する。これに伴ない、吸入口１２３からガス状の低温冷媒（吸入冷媒）が流入する。吸入口１２３から流入した冷媒は、モータハウジング１２１内を流れながらモータ１２０を冷却した後、圧縮機構１１０に吸入圧縮され、高温のガス状冷媒となって吐出口１１２から吐出されるようになっている。
【００４４】
圧縮機構１１０の駆動により吸入口１２３から圧縮機構１１０に向かう吸入冷媒の一部は、モータハウジング１２１内の図２中上方を流れる。この吸入冷媒は、モータハウジング１２１を介してインバータ回路の主な発熱源である電気素子１３５からの熱を吸熱するとともに、モータハウジング１２１を介してケーシング１３１内の空間を冷却する。これにより、インバータ回路等が形成された駆動回路基板１３０を効率的に冷却する。
【００４５】
上述の構成および作動によれば、出力端子１３７と入力端子１２４とは、嵌合孔１３７ａに外方突出部１２４ａを直接嵌合して電気的に接続されている。したがって、出力端子１３７と入力端子１２４とを、リード線等の接続手段を介さずに直接接続することができるので、出力端子１３７と入力端子１２４との接続作業を簡素化することができる。
【００４６】
また、接続手段を介した場合より圧縮機１００の部品点数を低減することができる。さらに、出力端子１３７と入力端子１２４とが離設されていないので、圧縮機１００の体格の小型化にも寄与できる。
【００４７】
また、入力端子１２４の外方突出部１２４ａおよび出力端子１３７の嵌合孔１３７ａは、ともに円柱状に形成されているので、外方突出部１２４ａおよび嵌合孔１３７ａの形成が容易であるとともに、外方突出部１２４ａと嵌合孔１３７ａとの嵌合接続作業も容易である。また、外方突出部１２４ａと嵌合孔１３７ａとの接触面積を確保し易いので、入力端子１２４と出力端子１３７との確実な電気的接続が可能である。
【００４８】
また、回路基板１３３は、出力端子１３７とこれに接続するバスバー１３６とをともにインサート樹脂成形して形成されている。したがって、駆動回路基板１３０に出力端子１３７を容易に形成することができる。これに加えて、出力端子１３７を駆動回路基板１３０と別体で設けた場合に対し、出力端子１３７と駆動回路基板１３０との間の接続作業が不要となるとともに、圧縮機１００の体格の小型化にも寄与できる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図４に基づいて説明する。本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ケーシング１３１の構成が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００５０】
図４に示すように、本実施形態のケーシング１３１は、図中上下面を大きく開口した略矩形筒構造のボックス部１３１ａと、ボックス部１３１ａの図中上面側の開口を覆うように配置された金属板からなるカバー部１３１ｂとにより構成されている。そして、ボックス部１３１ａは、内部に収納される回路基板１３３と一体成形されて形成されている。
【００５１】
上述の構成によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。これに加えて、回路基板１３３を形成するときに、駆動回路基板用ケーシング１３１の一部を同時に形成することができる。さらに、回路基板１３３はケーシング１３１のボックス部１３１ａに支持されているので、組み付け作業工数を一層低減することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、入力端子１２４の円柱状の外方突出部１２４ａを出力端子１３７の円柱状の嵌合孔１３７ａ内に嵌合接続するものであったが、入力端子１２４と出力端子１３７とが直接嵌合接続するものであれば、これに限定されるものではない。
【００５３】
外方突出部１２４ａと嵌合孔１３７ａとをともに角柱状に形成するものであってもよい。また、外方突出部１２４ａおよび嵌合孔１３７ａは、柱状、すなわち嵌合時の圧入方向に同一形状が延設された形状に限定されず、嵌合時の係止状態等を考慮して一部に径拡大部等を形成したものであってもかまわない。また、入力端子１２４に嵌合孔を形成し、出力端子１３７に形成した嵌合突起部を嵌合孔内に嵌合接続するものであってもかまわない。
【００５４】
また、上記第２の実施形態では、バスバー１３６等をインサートした回路基板１３３とケーシング１３１のボックス部１３１ａとを一体成形していたが、ボックス部１３１ａにもバスバー等をインサートして駆動回路基板の一部として用いるものであってもよい。
【００５５】
また、上記各実施形態において、ケーシング１３１は、モータハウジング１２１の図２もしくは図４中上方側の側面に形成されていたが、この位置に限定されるものではない。例えば、図２もしくは図４中右方側のモータハウジング１２１の端面に形成されるものであってもよい。
【００５６】
また、上記各実施形態において、モータハウジング１２１内を流通する流体は吸入冷媒であったが、これに限定されるものではない。例えば、モータ１２０や駆動回路基板１３０の冷却が不要であれば、吐出冷媒であってもかまわない。
【００５７】
また、上記各実施形態において、ケーシング１３１内の空間に駆動回路基板１３０を配設したが、絶縁や防水を目的として、例えばシリコーンゲル等により、ケーシング１３１内の空間をポッティング処理したものであってもかまわない。
【００５８】
また、上記各実施形態において、圧縮機構１１０は、スクロール型であったが、これに限らず、ベーン型や斜板式可変容量型等としても良い。また、吐出口１１２、吸入口１２３の位置も、上記各実施形態の位置に限定されるものではない。モータ１２０や駆動回路基板１３０の冷却が必要な場合には、吸入冷媒がモータハウジング１２１内を流れる構造であればよい。
【００５９】
また、上記各実施形態において、モータ１２０はブラシレスＤＣモータであったが、これに限らず、他の交流モータ等でも良い。また、モータ駆動回路は、インバータ方式であったが、これに限らず、例えばチョッパ方式を用いて直流モータを駆動するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における電動圧縮機を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。
【図２】第１の実施形態における電動圧縮機の概略構造図であり、一部断面を示した側面図である。
【図３】図２に示すＡ部を拡大図示した概略断面図である。
【図４】第２の実施形態における電動圧縮機の概略構造図であり、一部断面を示した側面図である。
【符号の説明】
１００電動圧縮機
１１０圧縮機構
１２０モータ
１２１モータハウジング
１２４入力端子
１２４ａ外方突出部（嵌合突起部）
１２４ｃ封止材層
１３０駆動回路基板
１３１ケーシング
１３１ａボックス部（駆動回路基板用ケーシングの一部）
１３２、１３３回路基板
１３６バスバー（導体パターン）
１３７出力端子
１３７ａ嵌合孔

Claims

冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（１１０）を駆動する電気式のモータ（１２０）と、
内部に前記モータ（１２０）を収納するとともに、内部に流体を流通するモータハウジング（ｌ２１）と、
前記モータハウジング（１２１）の外部に設けられ、前記モータ（１２０）を駆動するモータ駆動回路が形成された駆動回路基板（１３０）と、
前記駆動回路基板（１３０）に設けられ、前記モータ（１２０）の駆動電力を出力する出力端子（１３７）と、
前記モータハウジング（１２１）に貫装され、前記流体をシールしつつ、前記駆動電力を前記モータ（１２０）へ入力するための入力端子（１２４）とを備え、
前記出力端子（１３７）と前記入力端子（１２４）とは、直接嵌合して電気的に接続されていることを特徴とする電動圧縮機。
前記入力端子（１２４）は、前記モータハウジング（１２１）の外部に突出した嵌合突起部（１２４ａ）を有し、
前記出力端子（１３７）は、前記嵌合突起部（１２４ａ）の形状に対応した嵌合孔（１３７ａ）を有し、
前記嵌合突起部（１２４ａ）と前記嵌合孔（１３７ａ）とが嵌合して、前記出力端子（１３７）と前記入力端子（１２４）とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
前記嵌合突起部（１２４ａ）および前記嵌合孔（１３７ａ）は、ともに略柱状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
前記嵌合突起部（１２４ａ）および前記嵌合孔（１３７ａ）は、ともに略円柱状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動圧縮機。
前記駆動回路基板（１３３）は、前記出力端子（１３７）と接続する導体パターン（１３６）を有し、前記出力端子（１３７）と前記導体パターン（１３６）とをともにインサート樹脂成形して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の電動圧縮機。
内部に前記駆動回路基板（１３０）を収納するための空間を形成する樹脂製の駆動回路基板用ケーシング（１３１ａ）を備え、
前記駆動回路基板（１３３）と前記駆動回路基板用ケーシング（１３１ａ）とが一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載の電動圧縮機。
前記流体は、前記圧縮機構（１１０）が吸入する吸入冷媒であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の電動圧縮機。