JP5687027B2

JP5687027B2 - インバータ一体型電動圧縮機

Info

Publication number: JP5687027B2
Application number: JP2010240849A
Authority: JP
Inventors: 孝志中神; 中野　浩児; 浩児中野; 洋行上谷; 貴之鷹繁
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: JP2012092747A; EP2634427A1; EP2634427A4; US20130119834A1; CN103348138A; EP2634427B1; US9318935B2; CN103348138B; WO2012056983A1

Description

本発明は、ハウジング外周に設けられるインバータボックスの内部にインバータを設置して構成される、特に車両用空調装置に用いて好適なインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

近年、電気自動車やハイブリッド自動車、あるいは燃料電池自動車のように、電動機の動力で走行する電動車両の開発および市場への投入が急速に進んでいる。このような電動車両における空調装置の多くは、冷媒を圧縮して送出する圧縮機についても電動機を用いた電動圧縮機が用いられている。

また、内燃機関の動力で走行する自動車の空調装置においても、走行用の内燃機関により電磁クラッチを介して駆動される圧縮機に替え、電磁クラッチの断続に伴うドライバビリティーの低下を改善するため、電動圧縮機が使用されるものがある。

こうした電動圧縮機としては、圧縮機構および電動機をハウジング内に一体的に内蔵した密閉型電動圧縮機が採用され、さらには、電源から入力される電力を、インバータを介して電動機に供給するようにし、空調負荷に応じて圧縮機の回転数を可変制御できるようにしたものが多く採用されている。

このようにインバータを介して駆動される電動圧縮機において、インバータを構成する制御回路基板等を、電動圧縮機のハウジング外周に一体成形されたインバータボックス内に収納設置してインバータを電動圧縮機と一体化し、さらに電磁ノイズ抑える平滑コンデンサやコイル等の電気部品を上記インバータボックス内部に収容したものがある。

この場合、インバータのスイッチング素子（ＩＧＢＴ、ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような発熱性の高い電気部品を冷却する必要がある。インバータボックスは完全な密閉構造であり、外部から冷却空気等を導入できないため、例えば特許文献１〜３に開示されているように、インバータボックスの内部にハウジングの外壁を構成する放熱用平面部を形成し、ここに発熱性のある電気部品を当接させて、ハウジング内部を流れる冷媒の冷熱により、電気部品の熱を放熱および冷却している。

特許文献１および２に記載されているインバータ一体型電動圧縮機は、インバータボックスの底面に放熱用平面部が形成され、この放熱用平面部の上面にＩＧＢＴ等の発熱性のある電気部品が設置され、その上方にスペースを介して制御回路基板が平行に設置され、電気部品から上方に延びるピン端子が制御回路基板にハンダ付けされている。特許文献１では制御回路基板と電気部品との間に介在させた弾性部材の弾力により電気部品を放熱用平面部に押し付けており、特許文献２では電気部品をビスで放熱用平面部に締結している。これらにより、電気部品の熱が放熱用平面部側に放熱されるようになっている。

また、特許文献３に記載されているインバータ一体型電動圧縮機は、インバータボックスの底面に形成された放熱用平面部の上に金属基板が固定され、この金属基板の上に発熱性のある電気部品が搭載され、この電気部品の上方にスペースを介して制御回路基板が平行に設置されており、電気部品の熱が金属基板を経て放熱用平面部側に放熱されるようになっている。

特開２００７−２９５６３９号公報特開２００８−１３１７９２号公報特開２００９−２０７３１０号公報

しかしながら、特許文献１および２のインバータ一体型電動圧縮機では、制御回路基板と発熱性のある電気部品との間に、弾性部材やビスを配置するためのスペースが必要なため、インバータボックスの高さが大きくなり、ひいてはこれがインバータ一体型電動圧縮機を大型化させる原因になっていた。

また、特許文献２のインバータ一体型電動圧縮機ではビス止め型の電気部品を使用しているが、ビス止め型の電気部品は、表面実装型の電気部品に比べてビスが貫通するビス孔を形成しなければならない分だけサイズが大きくなり、これが制御回路基板の面方向の寸法を増大させ、この点もインバータボックスおよびインバータ一体型電動圧縮機を大型化させる原因になっていた。

例えば表面実装型の電気部品を従来のガラスエポキシ基板に搭載し、このガラスエポキシ基板をインバータボックス底面の放熱用平面部の上に固定したとしても、熱伝導率が低いガラスエポキシ基板のために電気部品の熱が断熱されてしまい、電気部品の熱が良好に放熱用平面部に伝達されない。このため、やむなく電気部品を放熱用平面部にビスで締結するか弾性部材で押し当てる構造が採られ、前述のように高さ方向および制御回路基板の面方向の寸法を増大させる原因となっていた。

また、特許文献３のインバータ一体型電動圧縮機では放熱用平面部の上に固定した金属基板の上に発熱性のある電気部品を搭載して電気部品の熱が金属基板を経て放熱用平面部側に放熱されるようになっているが、金属基板は製造コストが嵩む上に重量が大きいというデメリットがあり、しかも基板パターンの多層化が難しいため、金属基板を用いると、どうしても基板面方向の寸法が大きくならざるを得ず、インバータをコンパクト化する妨げとなっていた。

ところで、制御回路基板には、電磁ノイズを抑制するためにコンデンサやコイルといったノイズ抑制部材が実装されているが、このようなノイズ抑制部材を、特許文献１，２のような設置構造によって制御回路基板に搭載すると、ノイズ抑制部材と制御回路基板との距離が拡がり、電気接続用のピン端子やバスバー等の配線部材の長さが長くなるため、インダクタンス成分が増加してノイズ抑制作用が低減してしまう懸念があり、これを補填するためにノイズ抑制部材の容量を大きくしなければならず、この点もインバータのコンパクト化を妨げていた。

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、安価で簡素な構造により、制御回路基板に設けられる発熱性の高い電気部品を有効に冷却すると同時に、インバータおよびインバータ一体型電動圧縮機のコンパクト化および軽量化を図り、且つノイズ抑制効果を向上させることのできる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、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、冷媒の圧縮機および該圧縮機を駆動する電動機が内蔵されるハウジングの外面に設けられたインバータボックスと、制御回路基板を有して前記インバータボックス内に収納設置されるインバータと、前記制御回路基板に搭載されて前記インバータを構成する発熱性のある電気部品と、を備え、前記インバータボックスの内部に、前記ハウジングの外壁を構成する放熱用平面部が形成され、前記電気部品の熱を、前記放熱用平面部に放熱させることによって冷却するように構成されたインバータ一体型電動圧縮機において、前記制御回路基板を、絶縁体からなる基板本体と、該基板本体の厚さ方向に貫通充填された良熱伝導体からなる熱伝導貫通部材とを備えた熱伝導性基板とし、前記熱伝導貫通部材は、発熱性のある電気部品の搭載位置に整合するように前記基板本体に位置付けられ、該熱伝導貫通部材と、前記発熱部品とが、前記放熱用平面部の面方向に対して垂直に並ぶように配置されるとともに、該熱伝導貫通部材の一方の端面が前記放熱用平面部に対して熱伝達可能に配置され、該熱伝導貫通部材の他方の端面に前記電気部品が熱伝達可能に配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、インバータボックスの内部に形成された放熱用平面部に熱伝導性基板である制御回路基板がスペースを介さずに直接載置され、さらにこの制御回路基板の上に発熱性の高い電気部品が直接設置されるため、放熱用平面部と制御回路基板と電気部品との間に無駄なスペースが存在せず、これによりインバータの高さ方向の寸法を格段に小型化することができ、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機全体のコンパクト化に大きく貢献することができる。しかも、発熱性の高い電気部品の熱が、熱伝導性基板である制御回路基板を経て速やかに放熱用平面部側に放熱されるため、電気部品の熱が効率良く冷却される。

さらに、熱伝導性基板の基板本体を、従来の安価なガラスエポキシ材等により形成し、熱伝導貫通部材を、銅のような金属で形成することができるため、従来のように制御回路基板を金属基板とした場合に比べて、制御回路基板を安価且つ簡素な構造にすることができる。しかも、基板本体をガラスエポキシ材により形成すれば多層化が容易になるため、基板の枚数を減らすことができ、インバータの構造簡素化、コンパクト化、組立容易化、コストダウンにも多大に貢献することができる。また、熱伝導貫通部材として銅のような良熱伝導体を用いれば、発熱性の高い電気部品の熱が放熱用平面部側に素早く放熱され、電気部品の冷却効果を高めることができる。

また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、前記熱伝導貫通部材の厚みが、前記基板本体の厚みよりも若干大きく設定され、この熱伝導貫通部材の両端面のうち、少なくとも前記放熱用平面部に接する方の端面が前記基板本体の外面から僅かに突出していることを特徴とする。

上記構成によれば、熱伝導貫通部材の端面が放熱用平面部に確実に接触するため、熱伝導貫通部材の反対側の端面に接触する電気部品の熱が熱伝導貫通部材を経て放熱用平面部に効率良く伝達される。また、熱伝導貫通部材の電気部品側の端面と電気部品との間に空気層ができにくくなり、電気部品の熱が熱伝導貫通部材に伝達されやすくなる。このため、電気部品の冷却効果を一層高めることができる。

また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、前記電気部品が、前記制御回路基板の表面に直接実装される表面実装型であることを特徴とする。表面実装型の電気部品は、ビス止め型の電気部品のようにビスが貫通するビス孔を形成しなくてもよいためサイズが小さく、制御回路基板上を占有する面積も小さく、よって制御回路基板の面方向の小型化を図り、インバータ、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機をコンパクト化することができる。

さらに、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、前記制御回路基板が多層基板であることを特徴とする。このように制御回路基板を多層基板にすれば、本来複数必要であった基板を１枚にまとめることができるため、インバータの面方向および高さ方向の寸法をコンパクト化できると同時に、部品点数を減らして組立を容易にし、製造コストダウンを図ることができる。

そして、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、前記インバータボックスが、前記ハウジングの端面に設けられていることを特徴とする。本構成によれば、インバータ一体型電動圧縮機の長さ方向のコンパクト化と軽量化を図ることができる。即ち、従来では制御回路基板を放熱用平面部に直接設置できなかったため、ハウジングの端面においては、一番背の高い電気部品に合わせて制御回路基板を設置し、この制御回路基板の下面側に他の背の低い電気部品を設置し、これらのうち発熱性のあるものについては、放熱用平面部の高さを盛り上げてここに当接させて冷却していた。このため、放熱用平面部に駄肉が付いてハウジング端面の厚みが必要以上に増加し、寸法増大と重量増加に繋がっていたが、本構成によれば、制御回路基板を放熱用平面部に直接設置できるため、放熱用平面部に駄肉を付ける必要がなく、これによってコンパクト化と軽量化に貢献することができる。

さらに、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、前記制御回路基板に実装される電気部品がスイッチング素子であることを特徴とする。スイッチング素子はインバータを構成する電気部品の中で最も発熱量が多いため、その熱が熱伝導性基板である制御回路基板に貫通充填された熱伝導貫通部材を経て速やかに放熱用平面部に放熱されることにより、インバータ全体が効率良く冷却される。

また、本発明に係るインバータ一体型電動圧縮機は、前記制御回路基板に実装される電気部品がノイズ抑制部材であることを特徴とする。こうした場合、ノイズ抑制部材が制御回路基板に直接設置されるため、ノイズ抑制部材と制御回路基板との間を電気的に接続するピン端子やバスバー等の配線部材の長さが最小限で済み、配線部材のインダクタンス成分が減少する。このため、ノイズ抑制部材のノイズ抑制効果が向上する。

以上のように、本発明のインバータ一体型電動圧縮機によれば、安価で簡素な構造により、制御回路基板に設けられる発熱性の高い電気部品を有効に冷却すると同時に、インバータおよびインバータ一体型電動圧縮機のコンパクト化および軽量化を図り、且つノイズ抑制効果を向上させることができる。

本発明の第１実施形態であるインバータ一体型電動圧縮機の概略構成を説明する縦断面図である。図１のII部を拡大した縦断面図である。図２のIII-III線に沿う縦断面により、本発明の第１実施形態を示す図である。インバータの斜視図である。本発明の第２実施形態を示すインバータ一体型電動圧縮機の縦断面図である。

〔第１実施形態〕
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示しており、図１は本発明の第１実施形態であるインバータ一体型電動圧縮機の概略構成を説明する縦断面図である。このインバータ一体型電動圧縮機１は、車両用空気調和機に用いられる圧縮機であって、インバータにより駆動回転数が制御されるものである。

インバータ一体型電動圧縮機１は、その外殻をなすアルミニウム合金製のハウジング２を有し、このハウジング２は、圧縮機側ハウジング３と電動機側ハウジング４とを、その間に軸受ハウジング５を挟んでボルト６により締め付け固定して構成されている。

圧縮機側ハウジング３内には、公知のスクロール圧縮機構８が組み込まれる。また、電動機側ハウジング４内には、電動機１０を構成するステータ１１およびロータ１２が組み込まれる。このスクロール圧縮機構８と電動機１０は、主軸１４を介して連結され、電動機１０を回転させることにより、スクロール圧縮機構８が駆動されるよう構成されている。主軸１４は、軸受ハウジング５に保持されたメインベアリング１５と、電動機側ハウジング４の端部に保持されたサブベアリング１６とによって回転自在に軸支されている。

また、電動機側ハウジング４の端部には、図示しない冷媒吸入口が設けられており、該冷媒吸入口には冷凍サイクルの吸入配管が接続され、低圧の冷媒ガスが電動機側ハウジング４内に吸入されるようになっている。この冷媒ガスは、電動機側ハウジング４内を流通して電動機１０を冷却した後にスクロール圧縮機構８に吸い込まれ、そこで圧縮されて高温高圧の冷媒ガスとなり、圧縮機側ハウジング３の端部に設けられている図示しない吐出口から冷凍サイクルの吐出配管へと吐出されるように構成されている。

電動機１０は、インバータ２１を介して駆動され、空調負荷に応じて回転数が可変制御されるものである。この第１実施形態において、インバータ２１は、ハウジング２の外周、例えばハウジング２の上面に一体形成された平面視で矩形のインバータボックス２３の内部に、例えば制御回路基板である下部基板２５と上部基板２６とが上下に重なるように収納設置されて構成されており、インバータ一体型電動圧縮機１と一体化されている。

インバータ２１は、バスバー２７、インバータ出力端子２８、モータ端子２９、リード線３０等を介して電動機１０に電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、例えば下部基板２５が、後述する多数の発熱性のある電気部品（発熱素子）が搭載されたパワーモジュール基板とされ、上部基板２６は、図示しないＣＰＵ等の低電圧で動作する素子が搭載されたＣＰＵ基板とされている。

インバータボックス２３は、例えば電動機側ハウジング４の上部に周壁２３ａが一体に形成されて、その上部開口部が蓋部材２３ｂにより液密的に閉塞される構造である。インバータボックス２３の深さは、その内部に下部基板２５と上部基板２６とを上下に所定間隔を保って収納設置でき、さらに下部基板２５の上面に背の高い平滑コンデンサ３７等の電気部品を設置可能な深さとされている。

図２、図３にも示すように、インバータボックス２３の底部は電動機側ハウジング４の外壁を構成しており、ここには下部基板２５と上部基板２６および蓋部材２８に対して平行な放熱用平面部３１が形成されている。下部基板２５は熱伝導性基板であり、導熱性のある絶縁シート３４を介して放熱用平面部３１の上面に複数のビス３５等で固定され、下部基板２５の下面（一方の面）が放熱用平面部３１に対して熱伝達可能に設置されている。

そして、図４にも示すように、下部基板２５の上面（他方の面）に、平滑コンデンサ３７と、コイル３８と、６個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）３９といった発熱性のある電気部品が熱伝達可能に搭載されている。これらの各電気部品３７，３８，３９は、下部基板２５の表面に直接実装される表面実装型とされており、スイッチング素子３９においては、複数のピン端子３９ａを下部基板２５にハンダ付けするとともに、その下面を、下部基板２５の上面に形成された平面状端子４０（図３参照）にハンダ付けすれば、下部基板２５に密着する形で設置が完了する。なお、平滑コンデンサ３７とコイル３８は電磁ノイズを抑制するノイズ抑制部材である。

一方、上部基板２６は、例えば図示しないスペーサ部材を介して下部基板２５の上に所定の間隔を有して平行に設置され、ビス等で下部基板２５に固定されている。上部基板２６の大きさは下部基板２５よりも小さく、下部基板２５の上面に搭載された背の高い平滑コンデンサ３７とコイル３８を避けて、背の低い６個のスイッチング素子３９の上部を覆うように設けられている。

熱伝導性基板である下部基板２５は、ガラスエポキシやフェノール樹脂等の絶縁体からなる基板本体４１と、この基板本体４１の厚さ方向に貫通充填された、例えば銅等の良熱伝導体からなる熱伝導貫通部材４２とを備えて構成されている。また、下部基板２５は、基板本体４１の内部に複数層の回路パターン４３が積層埋設された多層基板である。熱伝導貫通部材４２は、平滑コンデンサ３７とコイル３８と６個のスイッチング素子３９の搭載位置に整合するように下部基板２５に位置付けられており、その一方の端面（下面）が熱伝導性と弾力性を備えた絶縁シート３４を介して放熱用平面部３１に対し熱伝達可能に接し、他方の端面（上面）に各電気部品３７，３８，３９が熱伝達可能に接触する。

図３に示すように、熱伝導貫通部材４２の厚みは、基板本体４１の厚みよりも若干大きく設定され、熱伝導貫通部材４２の少なくとも放熱用平面部３１（絶縁シート３４）側の端面（下端面）が基板本体４１の外面（下面）から僅かに突出して放熱用平面部３１（絶縁シート３４）に確実に接触するようにされている。前述の如く下部基板２５が複数のビス３５で放熱用平面部３１の上面に固定されると、熱伝導貫通部材４２の下端面が弾力のある絶縁シート３４に押し付けられる。なお、熱伝導貫通部材４２は例えば円柱形状であるが、電気部品３７，３８，３９の設置面形状に合わせて四角柱形状等にしてもよい。

図３では熱伝導貫通部材４２の上端面も基板本体４１の上面から突出しているが、実際には、熱伝導貫通部材４２の上端面の突出量は下端面側程でなくてもよく、好ましくは、スイッチング素子３９等の電気部品のハンダ付けの信頼性を高めるために、熱伝導貫通部材４２の上端面の高さを、下部基板２５の上面に設けられた平面状端子４０の上面の高さとほぼ同じ高さに設定して、熱伝導貫通部材４２の上端面と電気部品の下面とを密着させ、その間に空気層ができないようにする。

以上のように構成されたインバータ一体型電動圧縮機１が作動すると、冷凍サイクル中を循環した後の低圧冷媒ガスが、図示しない冷媒吸入口から電動機側ハウジング４内に吸入され、電動機側ハウジング４内を流通してスクロール圧縮機構８に吸い込まれる。スクロール圧縮機構８で圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは、圧縮機側ハウジング３の端部に設けられている図示しない吐出口から吐出配管を経て冷凍サイクルへと循環される。

この間、電動機側ハウジング４内を流通する低温な低圧冷媒ガスは、インバータボックス２３内で、インバータ２１から発せられる作動熱に対し、電動機側ハウジング４のハウジング外壁でもある放熱用平面部３１を介して吸熱作用を行う。これにより、パワー基板である下部基板２５を強制的に冷却することができる。

特に、下部基板２５に搭載される発熱素子である平滑コンデンサ３７、コイル３８、スイッチング素子３９は、その各々の下面が、熱伝導性基板である下部基板２５の厚さ方向に貫通充填された良熱伝導体である熱伝導貫通部材４２の上面に密着しており、この熱伝導貫通部材４２の下面が熱伝導性のある絶縁シート３４を介して放熱用平面部３１に対し熱伝達可能に接しているため、各電機部品３７，３８，３９の熱が熱伝導貫通部材４２を経て速やかに放熱用平面部３１側に伝達され、効率良く冷却される。特に、６個のスイッチング素子３９は発熱量が多いため、その熱が熱伝導貫通部材４２を経て速やかに放熱用平面部３１側に放熱されることにより、インバータ２１全体が効率良く冷却され、インバータボックス２３の内部温度上昇が防止される。なお、下部基板２５と放熱用平面部３１との間に絶縁シート３４を介装する代わりに、導熱絶縁ペーストを塗布する等してもよい。

本実施形態の構成によれば、インバータボックス２３の内部に形成された放熱用平面部３１上に、スペースを介さずに下部基板２５を載置でき、さらに下部基板２５の上面に電機部品３７，３８，３９を直接搭載できるため、放熱用平面部３１と下部基板２５と電機部品３７，３８，３９との間に無駄なスペースが存在せず、これによりインバータ２１の高さ方向の寸法を格段に小型化することができ、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機１全体のコンパクト化に大きく貢献することができる。

また、熱伝導性基板である下部基板２５が、絶縁体からなる基板本体４１と、この基板本体４１の厚さ方向に貫通充填された良熱伝導体からなる熱伝導貫通部材４２とを備えて構成されているため、基板本体４１をガラスエポキシやフェノール樹脂等の安価な絶縁体で構成することができる。また、熱伝導貫通部材４２については、銅を用いたとしても、その必要量は電気部品３７，３８，３９の下部のみという最少量で済む。したがって、例えば下部基板２５全体を金属基板とした場合に比べて安価、軽量、且つ簡素に構成することができる。しかも、熱伝導貫通部材４２として銅を用いれば、銅の高い熱伝導率により電気部品３７，３８，３９の放熱効率を高められると同時に、銅はアルミニウム等に比べて熱膨張率が格段に低いため、熱伝導貫通部材４２が加熱された際に熱膨張して電気部品３７，３８，３９を圧迫するといった懸念を排除できる。

しかも、熱伝導貫通部材４２の厚みを基板本体４１の厚みよりも若干大きく設定し、この熱伝導貫通部材４２の両端面のうち、少なくとも放熱用平面部３１に接する方の端面を基板本体４１の外面から僅かに突出させたため、熱伝導貫通部材４２の端面を放熱用平面部３１（絶縁シート３４）に確実に接触させて、熱伝導貫通部材４２の反対側の端面に接触する電気部品３７，３８，３９の熱を、熱伝導貫通部材４２を経て放熱用平面部３１に効率良く伝達することができる。このため、電気部品３７，３８，３９の冷却効果を一段と高めることができる。

また、電気部品３７，３８，３９が下部基板２５の表面に直接実装される表面実装型であり、ビス止め型の電気部品のようにビスを貫通させるビス孔を形成しなくてもよいものであるため、各々の電気部品３７，３８，３９のサイズが小さく、下部基板２５上を占有する面積も小さい。このため、下部基板２５の面方向の小型化を図り、この点でもインバータ２１、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機１のコンパクト化に貢献することができる。

さらに、下部基板２５を多層基板としたため、本来複数の基板から構成されていたパワーモジュール基板を１枚の下部基板２５で構成することができる。よって、インバータ２１の面方向および高さ方向の寸法をコンパクト化できると同時に、部品点数を減らしてインバータ２１周りの組立を容易にし、インバータ一体型電動圧縮機１の製造コストダウンと軽量化を図ることができる。

ところで、平滑コンデンサ３７とコイル３８は電磁ノイズを抑制するノイズ抑制部材であるが、この平滑コンデンサ３７やコイル３８が下部基板２５に直接設置される構造であるため、平滑コンデンサ３７およびコイル３８と下部基板２５との間を電気的に接続する図示しないピン端子やバスバー等の配線部材の長さが最小限で済む。このため、配線部材のインダクタンス成分を低減させることができ、平滑コンデンサ３７およびコイル３８のノイズ抑制効果を向上させる、もしくは同等のノイズ抑制効果を得ながら平滑コンデンサ３７およびコイル３８を小型化し、インバータ２１周りのコンパクト化を図ることができる。

〔第２実施形態〕
図５は本発明の第２実施形態を示すインバータ一体型電動圧縮機の縦断面図である。このインバータ一体型電動圧縮機５１において、インバータ５２周り以外の構成は、図１に示す第１実施形態のインバータ一体型電動圧縮機１と同様であるため、各部に同符号を付して説明を省略する。

このインバータ一体型電動圧縮機５１は、インバータ５２が収容されるインバータボックス５３が、ハウジング２（電動機側ハウジング４）の後端面に設けられているタイプである。このようにインバータボックス５３をハウジング２の後端面に設ける主な理由は、ハイブリッド車両や電動車両等のエンジンルーム内にインバータ一体型電動圧縮機５１を設置する場合に、略円柱形状であるハウジング２の外周面にインバータボックス５３が突出していないスリムな形状であった方がレイアウト的に搭載しやすいからである。

電動機側ハウジング４の外壁を構成する後端面には平坦な放熱用平面部５４が形成されており、この放熱用平面部５４を覆うようにして、金属または樹脂で形成されたカバー状のインバータボックス５３が気密的に被装され、放熱用平面部５４とインバータボックス５３との間の空間にインバータ５２が収容されている。インバータ５２の基本構成は、第１実施形態におけるインバータ２１と同様であるため、各部に同符号を付して説明を簡略する。

インバータ５２を構成する下部基板２５と上部基板２６の面方向は放熱用平面部５４の面方向に平行しており、第１実施形態におけるインバータ２１と同様に、基板本体４１と熱伝導貫通部材４２とを備えてなる熱伝導性基板である下部基板２５が、導熱性のある絶縁シート３４を介して放熱用平面部３１の上面に固定され、発熱性のある電気部品である平滑コンデンサ３７やスイッチング素子３９等が下部基板２５に対して熱伝達可能に搭載されている。そして、これらの電気部品３７，３９の熱が下部基板２５の熱伝導貫通部材４２を経て放熱用平面部３１側に放熱され、電気部品３７，３９が冷却されるようになっている。なお、インバータボックス５３の形状は、平滑コンデンサ３７と上部基板２６との高低差に合わせて段差５３ａが設けられた形状となっている。

上記構成によれば、インバータ５２がインバータ一体型電動圧縮機５１の後端面に設けられている場合において、インバータ一体型電動圧縮機５１の長さ方向のコンパクト化と軽量化を図ることができる。即ち、従来では下部基板２５を放熱用平面部５４に直接設置できなかったため、ハウジング２の後端面においては、一番背の高い滑コンデンサ３７の上（後）を覆うように下部基板２５を設置し、この下部基板２５の下面側（前方側）に他の背の低いスイッチング素子３９等を設置し、発熱性のあるスイッチング素子３９については、放熱用平面部５４の高さをスイッチング素子３９側に盛り上げてここに当接させることにより冷却していた。このため、放熱用平面部５４に駄肉が付いてハウジング２の端面の厚みが必要以上に増加し、寸法増大と重量増加に繋がっていたが、本構成によれば、下部基板２５を放熱用平面部５４に直接設置できるため、放熱用平面部５４に駄肉を付ける必要がなく、これによってコンパクト化と軽量化に貢献することができる。

なお、本発明は、上記第１および第２実施形態の態様のみに限定されないことは言うまでもない。例えば、第１および第２実施形態では、下部基板２５が、ガラスエポキシ等で形成された基板本体４１に、銅等の良熱伝導体からなる熱伝導貫通部材４２が貫通充填された構成の熱伝導性基板とされているが、他の種類の熱伝導性基板であってもよい。要するに、下部基板２５に表面実装された電気部品の熱が、下部基板２５を透過して放熱用平面部３１側に放熱されるものであればよい。

１，５１インバータ一体型電動圧縮機
２ハウジング
８スクロール圧縮機構
１０電動機
２１，５２インバータ
２３，５３インバータボックス
２５下部基板（制御回路基板）
３１，５４放熱用平面部
３４絶縁シート
３７平滑コンデンサ（発熱性のある電気部品、ノイズ抑制部材）
３８コイル（発熱性のある電気部品）
３９スイッチング素子（発熱性のある電気部品）
４０平面状端子
４１基板本体
４２熱伝導貫通部材
４３回路パターン
５３インバータボックス

Claims

冷媒の圧縮機および該圧縮機を駆動する電動機が内蔵されるハウジングの外面に設けられたインバータボックスと、
制御回路基板を有して前記インバータボックス内に収納設置されるインバータと、
前記制御回路基板に搭載されて前記インバータを構成する発熱性のある電気部品と、を備え、
前記インバータボックスの内部に、前記ハウジングの外壁を構成する放熱用平面部が形成され、
前記電気部品の熱を、前記放熱用平面部に放熱させることによって冷却するように構成されたインバータ一体型電動圧縮機において、
前記制御回路基板を、絶縁体からなる基板本体と、該基板本体の厚さ方向に貫通充填された良熱伝導体からなる熱伝導貫通部材とを備えた熱伝導性基板とし、
前記熱伝導貫通部材は、発熱性のある電気部品の搭載位置に整合するように前記基板本体に位置付けられ、該熱伝導貫通部材と、前記発熱部品とが、前記放熱用平面部の面方向に対して垂直に並ぶように配置されるとともに、該熱伝導貫通部材の一方の端面が前記放熱用平面部に対して熱伝達可能に配置され、該熱伝導貫通部材の他方の端面に前記電気部品が熱伝達可能に配置されたことを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
前記熱伝導貫通部材の厚みは、前記基板本体の厚みよりも若干大きく設定され、この熱伝導貫通部材の両端面のうち、少なくとも前記放熱用平面部に接する方の端面が前記基板本体の表面から僅かに突出し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。
前記電気部品は、前記制御回路基板の表面に直接実装される表面実装型であ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。
前記制御回路基板は多層基板であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記インバータボックスが、前記ハウジングの端面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記制御回路基板に実装される電気部品はスイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
前記制御回路基板に実装される電気部品はノイズ抑制部材であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。