JP2009062880A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 インバータ装置の電気接続用端子における溶接面の溶接メッキの組み合わせ変更に対して、容易に対応することが可能な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】 圧縮機ハウジング２にインバータ装置２０が一体に組み付けられ、インバータ装置２０と電動モータおよび／または外部電源との間をそれぞれ電気的に接続する電気接続用端子３０が設けられるインバータ一体型電動圧縮機１において、電気接続用端子３０は、その一端側がインバータ装置２０側とのワイヤボンディング溶着面３２とされ、該ワイヤボンディング溶着面３２には、ボンディングワイヤ３１を溶接するための溶接メッキが設けられるとともに、他端側が電動モータおよび／または外部電源側との溶接面３３，３４とされ、その表裏両面には、それぞれリード線もしくはバスバー、端子等を接続するための互いに異なる溶接メッキが設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車載用の空気調和装置に用いられる冷媒圧縮機に適用して好適なインバータ一体型電動圧縮機に関し、特にそのインバータ装置に用いられる電気接続用端子に関するものである。

車載用の空気調和装置に用いられる冷媒圧縮機に関しては、近年、ハイブリットカーや電気自動車、あるいは燃料電池車といった車両の出現に伴い、エンジンを駆動源とする開放型圧縮機に代わり、一部においてバッテリーから供給される電力を駆動源とする電動モータを内蔵した電動圧縮機が用いられるようになりつつある。かかる電動圧縮機では、圧縮機構と電動モータとが内蔵される圧縮機ハウジングに、インバータ装置が一体的に組み付けて構成されるインバータ一体型電動圧縮機が主流となっている。このようなインバータ一体型電動圧縮機において、圧縮機ハウジングに一体的に組み付けられるインバータ装置は、圧縮機ハウジング内に内蔵される電動モータおよびバッテリー等の外部電源に対して、それぞれ電気接続用端子を介して電気的に接続されることになる。

特許文献１には、インバータ装置を樹脂インサート成形されるバスバー内蔵プレートを設けて構成し、このバスバー内蔵プレートから突出される電源端子に直流電源側のケーブルを接続するとともに、バスバー内蔵プレートから水平に突出される三相の交流端子に電動モータ側の端子を接続したものが開示されている。また、特許文献２には、インバータ装置を構成するプリント配線基板と、電動モータ側にファストン端子を介して接続されるターミナルの金属ピン端子とをハンダ付けすることにより、両者を電気的に接続したものが開示されている。

特許第３７６０８７７号公報 特開２００６−２７５５号公報

ところで、上記インバータ装置は、車載用電動圧縮機に組み付けられることから、組み付けの容易化や小型コンパクト化が求められ、電力スイッチング素子等のパワー系回路部分を構成する部品のモジュール化が進められている。この際、電気接続用端子とインバータ装置側との間、並びに電気接続用端子と電動モータおよび／または電源側との間は、それぞれ振動によるストレスを考慮して溶接接続とされる。この場合、電気接続用端子を構成する端子本体の材料だけではなく、端子本体の両端の溶接面に設けられる溶接メッキの材料の選定が溶接性の良否を左右する重要な因子となる。つまり、端子本体の両端の溶接面に設けられる溶接メッキ材料の組み合わせが悪いと、溶接不良や溶接スパッタが発生する原因となる。

一方、電気接続用端子の一端側はインバータ装置側との接続となるのに対して、他端側は電動モータおよび／または電源側との接続となるため、溶接方法および溶接条件が異なる。すなわち、インバータ装置側とは、比較的細いボンディングワイヤを介しての溶着となるのに対して、電動モータおよび／または電源側とは、それぞれ比較的太いリード線もしくはバスバー、端子等を介しての溶接接続となるため、各々の溶接に合わせて条件を変更しなければならなくなることがある。この場合、端子本体の両端の溶接面に設けられる溶接メッキは、同一であることが望ましいが、溶接方法や溶接条件によっては、組み合わせが合わなくなることがあり、溶接メッキの組み合わせを変える必要が生じる。

しかし、溶接メッキの組み合わせが異なる複数の端子を準備することは、生産管理を煩雑にし、誤組み立ての要因ともなるとともに、製造コストの上昇をもたらすことから、決して好ましいことではない。上記特許文献２には、電気接続用端子の端子本体を熱伝導性の低い金属材料、例えばステンレス、鉄、鉄合金とし、その表面に熱伝導性の高い金属材料、例えば銅、金、銀等をメッキし、半田付けし易くしたものが示されているが、これは溶接のための加熱量の減少および周辺部品の過熱防止を目的するものであって、溶接メッキの組み合わせ変更への対応を示唆するものではない。

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、インバータ装置の電気接続用端子における溶接面の溶接メッキの組み合わせ変更に対して、容易に対応することが可能な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、圧縮機構と電動モータとが内蔵される圧縮機ハウジングにインバータ装置が一体に組み付けられ、このインバータ装置には、該インバータ装置と前記電動モータおよび／または外部電源との間をそれぞれ電気的に接続する電気接続用端子が設けられるインバータ一体型電動圧縮機において、前記電気接続用端子は、その一端側が前記インバータ装置側とのワイヤボンディング溶着面とされ、該ワイヤボンディング溶着面には、ボンディングワイヤを溶着するための溶接メッキが設けられるとともに、他端側が前記電動モータおよび／または前記外部電源側との溶接面とされ、その表裏両面には、それぞれリード線もしくはバスバー、端子等を接続するための互いに異なる溶接メッキが設けられていることを特徴とする。

車載用のインバータ一体型電動圧縮機では、インバータ装置と電動モータおよび／または外部電源との間を電気的に接続するために、電気接続用端子が設けられる。この電気接続用端子とインバータ装置側との間、並びに電気接続用端子と電動モータおよび／または外部電源側との間は、それぞれ振動によるストレスを考慮して溶接接続とされるが、溶接条件等により端子の溶接面に設けられる溶接メッキの組み合わせを変更しなければならない場合がある。
本発明によれば、電気接続用端子のインバータ装置側と接続される一端側のワイヤボンディング溶着面には、ボンディングワイヤの溶接に適した溶接メッキが設けられ、他端側の電動モータおよび／または外部電源側との間の溶接面には、表裏両面にそれぞれリード線もしくはバスバー、端子等の溶接に適した溶接メッキが設けられる。このため、電気接続用端子に溶接される相手方との溶接条件の関係で溶接メッキの組み合わせを変更する必要が生じた場合でも、溶接面の表裏両面に設けられている互いに異なる溶接メッキのいずれか使用することにより、溶接メッキの組み合わせ変更に容易に対応することができる。従って、溶接条件の変更に対する対応性を向上させ、溶接メッキの組み合わせの悪さに起因する溶接不良や溶接スパッタの発生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、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記ワイヤボンディング溶着面に設けられる溶接メッキと、前記溶接面の表裏いずれか一面に設けられる溶接メッキとは、同一の溶接メッキとされ、該溶接メッキが前記電気接続用端子のほぼ全体に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、電気接続用端子の一端側のワイヤボンディング溶着面と、他端側の溶接面の表裏いずれか一面に設けられる溶接メッキとが、同一の溶接メッキとされ、電気接続用端子のほぼ全体に設けられるので、当該メッキ液に電気接続用端子を浸漬した後、他端側の溶接面の他面に異なる溶接メッキを設けることによって、一端側のワイヤボンディング溶着面に溶接メッキを設けるとともに、他端側の溶接面の表裏両面に互いに異なる溶接メッキを設けた構成の電気接続用端子を少ない工程で容易に製作することができる。

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、前記電気接続用端子は、端子本体が黄銅製とされ、前記ワイヤボンディング溶着面に設けられる溶接メッキが錫メッキとされ、さらに、前記溶接面の表裏いずれか一面に設けられる溶接メッキが錫メッキ、他面に設けられる溶接メッキがニッケルメッキとされていることを特徴とする。

本発明によれば、電気接続用端子の端子本体が黄銅製、一端側のワイヤボンディング溶着面に設けられる溶接メッキが錫メッキ、他端側の溶接面の表裏両面に設けられる溶接メッキが錫メッキとニッケルメッキとされるため、すべての材料を汎用材であって導電性および熱伝導性が共に高い材料の組み合わせとすることができる。これによって、電気接続用端子に対する良好な溶接性を確保することができるとともに、電気接続用端子を安価に製作することができる。

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、前記電気接続用端子は、モジュール化されたインバータ装置の樹脂製ケーシングに樹脂インサート成形により一体化されていることを特徴とする。

本発明によれば、電気接続用端子がモジュール化されたインバータ装置の樹脂製ケーシングに樹脂インサート成形により一体化されるため、電気接続用端子をインバータ装置に強固に固定することができる。従って、電気接続用端子の両端に対するボンディングワイヤの溶着およびリード線もしくはバスバー、端子等の溶接に際して、それぞれを正確に位置決めし、精度よく溶接することができる。

本発明によると、電気接続用端子の両端に溶接される相手方との溶接条件の関係で溶接メッキの組み合わせを変更する必要が生じても、溶接面の表裏両面に設けられている互いに異なる溶接メッキのいずれかを用いることにより、溶接メッキの組み合わせ変更に対して容易に対応することができる。従って、溶接条件の変更に対する対応性を向上させ、溶接メッキの組み合わせの悪さに起因する溶接不良や溶接スパッタの発生を防止することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態にかかるインバータ一体型電動圧縮機１の外観側面図が示されている。インバータ一体型電動圧縮機１は、その外殻を構成する圧縮機ハウジング２を有する。圧縮機ハウジング２は、図示省略の電動モータが収容されるモータ側ハウジング３と、図示省略の圧縮機構が収容される圧縮機側ハウジング４とがボルト５を介して一体に締め付け固定されることにより構成される。このモータ側ハウジング３および圧縮機側ハウジング４は、共にアルミダイカスト製とされる。

モータ側ハウジング３および圧縮機側ハウジング４の内部に収容設置される図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転により圧縮機構が駆動されるようになっている。なお、モータ軸の軸線がＬで表示されている。モータ側ハウジング３の後端側（図１の右側）には、吸入ポート６が設けられており、この吸入ポート６からモータ側ハウジング３内に吸入された低圧冷媒ガスは、電動モータの周りを流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機側ハウジング４内に吐出された後、圧縮機側ハウジング４の前端側（図１の左側）に設けられている吐出ポート７から外部へと吐出されるように構成される。

圧縮機ハウジング２には、モータ側ハウジング３の後端側（図１の右側）の下部および圧縮機側ハウジング４の前端側（図１の左側）の下部の２箇所と、圧縮機側ハウジング４の上部側１箇所との計３箇所に、取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃが設けられる。インバータ一体型電動圧縮機１は、これらの取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃを介して、図示省略の車両走行用原動機の側壁面等にボルトで固定設置されることにより車両に搭載され、空気調和装置用の冷媒圧縮機として用いられる。

また、モータ側ハウジング３の外周面には、その上部にボックス形状のインバータ収容部９が一体に成形される。インバータ収容部９は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス構造を有し、その側面には、２つの電源ケーブル取り出し口１０が設けられる。また、インバータ収容部９の上面は、蓋部材１１がネジ止め固定されることによって閉鎖される。このインバータ収容部９の内部には、バッテリーからの直流電力を三相交流電力に変換して上記電動モータに供給する三相インバータ装置２０が、その底面をインバータ収容部９の底面となるモータハウジング３のハウジング壁面に密着させることにより、収容設置されている。

インバータ装置２０は、図２に示されるように、インバータ収容部９に収容されるボックス形状の樹脂製ケーシング２１を有し、このケーシング２１内にインバータ装置２０を構成する公知のパワー系インバータ回路およびその制御基板が設けられる。電力スイッチング素子等のパワー系素子とそれを動作させるパワー系回路を構成する部品は、パワー系部品２２として纏めて図示されている。パワー系部分を構成する部品は一括凝縮して樹脂製ケーシング２１内の下方部に設置され、モジュール構造化されている。また、パワー系部品２２の上方部には、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子を含んで構成される回路が実装された制御基板２３が、４隅をビス等でケーシング２１に固定されることにより設置されている。

ケーシング２１の底面（裏面）には、発熱部品であるパワー系部品２２を冷却するヒートシンクとして機能するアルミ合金製の金属プレート２４が貼り付けられている。この金属プレート２４は、モータ側ハウジング３のハウジング壁面に密着され、モータ側ハウジング３内を流通する低温低圧の冷媒ガスによって冷却されるようになっている。また、樹脂製のケーシング２１には、インバータ装置２０と上記した図示省略の電動モータおよび外部電源（バッテリー）との間をそれぞれ電気的に接続するための電気接続用端子３０が樹脂インサート成形により一体化されて設けられる。

電気接続用端子３０には、ケーシング２１の一側面の下方部に設けられる電源用の２本のプラス側およびマイナス側電源端子３０Ａ，３０Ｂと、ケーシング２１の他側面の上方部に設けられる電動モータ用の３本のＵ−Ｖ−Ｗ３相交流端子３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅが含まれる。これら電源端子３０Ａ，３０Ｂおよび交流端子３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅは、図３に示されるように、所定厚さの板を折り曲げて加工した一体形の構成を有し、ほぼ同一の構成とされている。各端子３０Ａ〜３０Ｅには、一端側にインバータ装置２０の所定のパワー系部品２２とボンディングワイヤ３１を介して溶接接続されるワイヤボンディング溶着面３２が設けられ、他端側には電動モータおよび外部電源に接続される図示省略のリード線もしくはバスバー、端子等が溶接接続される溶接面３３，３４が表裏両面に設けられる。

また、各電源端子３０Ａ，３０Ｂおよび交流端子３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅは、端子本体３５が黄銅製とされるとともに、溶接面３４を除くワイヤボンディング溶着面３２および溶接面３３を含む端子本体３５のほぼ全体に錫メッキが設けられ、溶接面３４にニッケルメッキが設けられて構成される。これら電気接続用端子３０とインバータ装置２０との間を接続するボンディングワイヤ３１は、錫メッキが設けられているワイヤボンディング溶着面３２に、例えば、超音波溶接等によって溶接接続される。一方、電気接続用金属端子３０と電動モータおよび外部電源との間を接続する図示省略のリード線もしくはバスバー、端子等は、錫メッキが設けられている溶接面３３またはニッケルメッキが設けられている溶接面３４のいずれかに、例えば、抵抗溶接等によって溶接接続される。

以上に説明の本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
インバータ装置２０の樹脂製ケーシング２１にインサート成形により設けられた電気接続用端子３０を構成する電源端子３０Ａ，３０Ｂおよび交流端子３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅの一端側は、共にインバータ装置２０側のパワー系部品２２と比較的細いボンディングワイヤ３１を介して溶接接続されるのに対して、他端側は電動モータおよび電源側と比較的太い図示省略のリード線もしくはバスバー、端子等を介して溶接接続されることから、前者は、例えば超音波溶接、後者は、例えば抵抗溶接というように異なる溶接方法で溶接される。このため、各々の溶接に合わせて溶接条件が異なり、電気接続用端子３０のワイヤボンディング溶着面３２と溶接面３３，３４とに設けられる溶接メッキの組み合わせが合わなくなることがある。

しかるに、本実施形態では、電気接続用端子３０の他端側の電動モータおよび外部電源側との間の溶接面３３，３４には、それぞれリード線もしくはバスバー、端子等を溶接するのに適した互いに異なる溶接メッキ、すなわち錫メッキとニッケルメッキが設けられている。このため、電気接続用端子３０に溶接される相手方との溶接条件の関係で溶接メッキの組み合わせを変更する必要が生じた場合でも、２つの溶接面３３，３４に設けられている互いに異なる溶接メッキのいずれかを使用することにより、溶接メッキの組み合わせ変更に容易に対応することができる。従って、溶接条件の変更に対する対応性を向上させ、溶接メッキの組み合わせの悪さに起因する溶接不良や溶接スパッタの発生を防止することができる。

また、電気接続用端子３０の一端側のワイヤボンディング溶着面３２と、他端側の一方の溶接面３３とに設けられる溶接メッキとが同じ錫メッキとされ、端子本体３５のほぼ全体にメッキされる。このため、例えば、当該メッキ液に端子本体３５を浸漬した後、他端側の他方の溶接面３４にニッケルメッキを施すことによって、一端側のワイヤボンディング溶着面３２に錫メッキ、他端側の溶接面３３，３４に互いに異なる錫メッキとニッケルメッキが設けられた構成の電気接続用端子３０を最少の工程で容易に製作することができる。

また、電気接続用端子３０の端子本体３５が黄銅製、ワイヤボンディング溶着面３２の溶接メッキが錫メッキ、溶接面３３，３４の溶接メッキが錫メッキおよびニッケルメッキとされ、導電性および熱伝導性が共に高い材料の組み合わせとされるため、良好な溶接性を確保することができるとともに、上記材料のいずれもが汎用材であるため、電気接続用端子３０を安価に製作することができる。さらに、電気接続用端子３０がモジュール化されたインバータ装置２０の樹脂製ケーシング２１に樹脂インサート成形により一体化されて設けられるため、電気接続用端子３０を強固に固定することができる。従って、電気接続用端子３０の両端に対するボンディングワイヤ３１および図示省略のリード線もしくはバスバー、端子等を溶接する際に、それぞれを正確に位置決めし、精度よく溶接することができる。

なお、本発明は、上記した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、上記実施形態では、電気接続用端子３０を構成する電源端子３０Ａ，３０Ｂおよび交流端子３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅの両方の端子に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、いずれか一方の端子に適用したものを包含するものである。

また、電気接続用端子３０の端子本体３５を黄銅製、ワイヤボンディング溶着面３２のメッキを錫メッキ、溶接面３３，３４のメッキを錫メッキおよびニッケルメッキとした例について説明したが、これに限らず、端子本体３５については、黄銅以外の純銅や銅合金としてもよく、あるいはステンレスや鉄もしくは鉄合金としてもよい。また、端子本体３５をステンレスや鉄、鉄合金とした場合、ワイヤボンディング溶着面３２や溶接面３３，３４の溶接メッキには、銅や金あるいは銀を用いることができる。

さらには、インバータ収容部９をモータハウジング３側に一体に成形した例について説明したが、インバータ収容部９は、圧縮機ハウジング４側に一体に成形してもよく、あるいは別体で作られたインバータ収容部を圧縮機ハウジング２に一体的に組み付けて構成してもよい。また、インバータ装置２０の耐振性を向上するために、ケーシング２１内にゲル状樹脂を充填した構成としてもよい。

本発明の一実施形態にかかるインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み付けられるインバータ装置の概略構成を示す平面図（Ａ）とその下側側面図（Ｂ）、左側側面図（Ｃ）、および底面図（Ｄ）である。 図２に示すインバータ装置に設けられる電気接続用金属端子の平面図である。

符号の説明

１ インバータ一体型電動圧縮機
２ 圧縮機ハウジング
２０ インバータ装置
２１ 樹脂製ケーシング
３０ 電気接続用金属端子
３０Ａ，３０Ｂ 電源端子
３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ 交流端子
３１ ボンディングワイヤ
３２ ワイヤボンディング溶着面
３３，３４ 溶接面
３５ 端子本体

Claims (4)

1. 圧縮機構と電動モータとが内蔵される圧縮機ハウジングにインバータ装置が一体に組み付けられ、このインバータ装置には、該インバータ装置と前記電動モータおよび／または外部電源との間をそれぞれ電気的に接続する電気接続用端子が設けられるインバータ一体型電動圧縮機において、
   前記電気接続用端子は、その一端側が前記インバータ装置側とのワイヤボンディング溶着面とされ、該ワイヤボンディング溶着面には、ボンディングワイヤを溶着するための溶接メッキが設けられるとともに、他端側が前記電動モータおよび／または前記外部電源側との溶接面とされ、その表裏両面には、それぞれリード線もしくはバスバー、端子等を接続するための互いに異なる溶接メッキが設けら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. 前記ワイヤボンディング溶着面に設けられる溶接メッキと、前記溶接面の表裏いずれか一面に設けられる溶接メッキとは、同一の溶接メッキとされ、該溶接メッキが前記電気接続用端子のほぼ全体に設けら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. 前記電気接続用端子は、端子本体が黄銅製とされ、前記ワイヤボンディング溶着面に設けられる溶接メッキが錫メッキとされ、さらに、前記溶接面の表裏いずれか一面に設けられる溶接メッキが錫メッキ、他面に設けられる溶接メッキがニッケルメッキと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. 前記電気接続用端子は、モジュール化されたインバータ装置の樹脂製ケーシングに樹脂インサート成形により一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３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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