JP5697038B2 - 電動圧縮機の電気回路耐振構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両空調装置に使用され圧縮機構駆動用のモータ及び該モータの駆動を制御する電気回路を一体に備えた電動圧縮機において、電気回路の耐振構造に関する。

車両の空調装置に使用する電動圧縮機では、バッテリからの直流電流をインバータによって交流電流に変換しつつ圧縮機構駆動用のモータへの給電を制御しており、インバータを含む電気回路が組み込まれた回路基板を圧縮機ハウジング内に収容する電動圧縮機が知られている。

このようなインバータ一体型の電動圧縮機においては、外部電源から供給されてくる電力に対し、ノイズを除去するためのノイズフィルタや、インバータへの供給電力を平滑化するための平滑コンデンサなど電子部品が備えられ、これらの電子部品は大型、大重量、回路基板の装着面からの高さが高いなどにより、振動の影響を受けやすい。

このため、従来では、特許文献１等に示すように、電気回路が組み込まれた圧縮機ハウジングの収容空間に樹脂（ゲル）を充填し、電気回路の各部品を樹脂でモールドすることにより耐振性を付与していた。

特開２００６−３１６７５４号公報

しかしながら、特許文献１など従来では、圧縮機ハウジングの電気回路収容空間内に、プリント基板に実装された全ての電子部品を埋没する位置まで樹脂を充填してモールドしていたため、充填する樹脂の量が多くなり、コストアップとなり、圧縮機の重量も増大する。

また、樹脂を加熱して硬化する場合、電動圧縮機全体（若しくはインバータ部全体）を、大型の炉を用いて長時間加熱する必要があり、生産性も低下していた。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、モールドに要する樹脂の消費量を減少してコストダウン、圧縮機の軽量化を図れると共に、生産性にも優れた電動圧縮機の電気回路耐振構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、車両の空調装置に使用され、圧縮機構駆動用のモータ及び該モータの駆動を制御する電気回路を一体に備えた電動圧縮機の電気回路耐振構造において、以下の構成を有したことを特徴とする。

圧縮機ハウジングの周壁で囲まれる開口断面を複数の領域に区画し、前記電気回路の中で、耐振補強を要求されない電子部品が装着された第１の回路基板と、該第１の回路基板とは別の第２の回路基板に装着された耐振補強を要求される電子部品を樹脂でモールドしたアッセンブリとを、前記複数の領域の相異なる領域に組み付けて構成され、前記耐振補強を要求される電子部品は、ノイズフィルタ及び平滑コンデンサである。

かかる構成によれば、耐振補強の必要な電子部品のみ樹脂でモールドされるため、樹脂の使用量が減少し、コストダウン、圧縮機の軽量化を図れる。
また、圧縮機本体の組み立てとは別に並行して耐振補強の必要な電子部品のみを回路基板に組み付けた小形な物品を、小型の炉で短時間加熱して樹脂を硬化すればよいため、生産性が向上する。

本発明の一実施態様に係る電動圧縮機の外観の概略を示す図 同上電動圧縮機のモータ駆動制御用の電気回路図 第１の実施形態における同上電気回路を収納するハウジング内部を示す平面図 図３のＡ−Ａ矢視断面図 同上電気回路の一部（平滑コンデンサとノイズフィルタ）を回路基板に装着した状態を示す斜視図 同上電気回路の一部を樹脂でモールドしたアッセンブリを示す斜視図 第２の実施形態における同上電気回路を収納するハウジング内部を示す平面図 蓋部材を組み付けた状態での図７のＡ−Ａ矢視断面図 同上電気回路の一部を樹脂でモールドしたアッセンブリに、第１の放熱シート部材を密着させた状態を示す斜視図

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電動圧縮機の外観の概略を示す。図１において、電動圧縮機１は、３個に分割して形成され直列に締結されたハウジング２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内に、それぞれ圧縮機構３と、該圧縮機構３を駆動するモータ４と、該モータ４の駆動を制御する電気回路５とが収納され、ハウジング２Ｃ（インバータケース）の外側開口は、蓋部材６によって閉塞されている。

電気回路５は、インバータと、該インバータへの供給電力を平滑化する平滑コンデンサと、ノイズを除去するノイズフィルタを含んで構成され、例えば図２に示すように構成されている。

図２において、電気回路５からの出力が密封端子１１を介してモータ４の各モータ巻線４ａに給電されることによりモータ４が回転駆動され、圧縮機構３による圧縮が行われる。

電気回路５には、外部電源１２（バッテリー）からの電力が、高電圧用コネクタ１３を介して給電され、ノイズフィルタ１４、平滑コンデンサ１５を介してインバータ１６に供給され、インバータ１６で電源１２からの直流が疑似三相交流に変換された後、モータ４へと供給される。

モータ制御回路１７へは、車両の空調制御装置１８から、低電圧の電力が制御信号用コネクタ１９を介して供給される。上記インバータ１６には、還流ダイオード２０とＩＧＢＴ２１からなるパワー半導体素子２２が３組合計６個設けられている。

図３及び図４は、電気回路５を収納するハウジング２Ｃ内部を示す。インバータ１６及びモータ制御回路１７を構成する各電子部品は、第１のプリント基板２３に直接装着され、またはリード線を介して電気的に接続されている。

一方、平滑コンデンサ１５と、ノイズフィルタ１４を構成するノイズ低減用コイル１４ａ及びノイズ低減用コンデンサ１４ｂは、上記モータ駆動制御用の各電子部品に比較して、大型、大重量、基板装着面からの高さが高いなど、機関振動や圧縮機自身の振動の影響を受けやすいため、耐振補強することが必要である。

そこで、図５に示すように、これら耐振補強が必要な平滑コンデンサ１５と、ノイズフィルタ１４を構成するノイズ低減用コイル１４ａ及びノイズ低減用コンデンサ１４ｂは、第１のプリント基板２３とは別に、専用の第２のプリント基板（回路基板）２４に集約して装着する。

そして、第２のプリント基板２４に装着した耐振補強が必要な電子部品を、図６に示すように、樹脂２５でモールドして一体化したアッセンブリ２６とする。ここで、モールドに使用する樹脂２５としては、シリコーンゲルやウレタン樹脂より硬度が高いエポキシ樹脂等を使用する。

ここで、耐振補強が必要な平滑コンデンサ１５やノイズ低減用コイル１４ａ及びノイズ低減用コンデンサ１４ｂなど大型、大重量あるいは背の高い（プリント基板装着面からの高さが高い）等の電子部品は、第２のプリント基板２４のハウジング２Ｃ底壁に対向する側の装着面のみに装着される。

一方、第２のプリント基板２４の反対側の装着面にも耐振補強が必要な電子部品に比較して小型で背の低い（プリント基板装着面からの高さが低い）電子部品、例えば抵抗等の電子部品が装着されるが、これら電子部品は樹脂でモールドされず、耐振補強が必要な電子部品のみが樹脂でモールドされる。

上記のように樹脂でモールドされたアッセンブリ２６を、第２のプリント基板２４の周縁部を複数のボルト２７によってハウジング２Ｃに締結して固定する。
本実施形態によれば、以下のような種々の効果が得られる。

耐振補強が必要な電子部品のみを集約して専用のプリント基板２４に装着した上で、樹脂でモールドすることにより、樹脂の使用量を減少させることができ、コストを引き下げることができると共に、圧縮機を軽量化できる。

また、樹脂を加熱して硬化する樹脂モールドの場合、圧縮機本体の組み立てとは別に並行して小形の物品を小型の加熱炉を用いて短時間加熱すればよいため、生産性が向上する。

また、上記本発明の基本的な効果に加え、本実施形態特有の効果として、耐振補強が必要な大型、大重量、背が高い等の電子部品を、第２のプリント基板２４の同一側の装着面に集約的に装着すると共に、プリント基板２４の反対側の装着面にも小型で背が低い抵抗等の電子部品を装着することにより、電子部品を可能な限りコンパクトに収納して圧縮機の小型化をより促進できる。さらに、耐振補強が必要な電子部品のみをプリント基板の片側で樹脂モールドすれば済むため、樹脂の消費量を必要最小限に留めることができる。

また、エポキシ樹脂等の硬度の高い樹脂でモールドすることにより、プリント基板２４の剛性も強化されて反り等を抑制でき、ボルト２７によるハウジング２Ｃへの締結箇所を減少できるので、プリント基板２４への電子部品の搭載自由度（配置や部品数）が向上する。

図７〜図９は、第２の実施形態を示す。本第２実施形態では、第１実施形態の構成に、放熱性を向上させる構成が追加される。
即ち、第１実施形態同様に形成されたアッセンブリ２６の樹脂でモールドされた部分の外壁と、これに対向するハウジング２Ｃの底壁（内壁）との間に、樹脂またはゲルで形成され柔軟性を有した第１の放熱シート部材２８が密着して介装される。

なお、第１の放熱シート部材２８の配設は、図９に示すように、第１の放熱シート部材２８を密着させたアッセンブリ２６を上下反転させてハウジング２Ｃに組み付けることにより、ハウジング２Ｃの底壁に密着させればよいが、予め、第１の放熱シート部材２８をハウジング２Ｃの底壁に密着させておき、アッセンブリ２６の組み付けと同時にアッセンブリ２６に密着させるようにしてもよい。

また、耐振補強を必要としない小型で背の低い抵抗等の電子部品が装着されたアッセンブリ２６の外側表面と、該外側表面を覆う蓋部材との間にも、樹脂またはゲルで形成され柔軟性を有した第２の放熱シート部材２９が密着して介装される。

第１の放熱シート部材２８及び第２の放熱シート部材２９は、例えば、シリコーンの樹脂またはゲル等、同一材料で形成されてよいが、特に、第２のプリント基板２４の外側は樹脂でモールドされていないので、第２の放熱シート部材２９は、電気絶縁性も要求される。

第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加え、以下の効果が得られる。
アッセンブリ２６内の電子部品から発生した熱、及びハウジング２Ｃ内の他の電子部品から発生してアッセンブリ２６が受けた熱を、第１の放熱シート部材２８及び第２の放熱シート部材２９を介して、ハウジング２Ｃ及び蓋部材６から放熱することができ、放熱性が向上し、電気回路の耐久寿命が向上する。

また、アッセンブリ２６とハウジング２Ｃ及び蓋部材６との隙間に、それぞれ柔軟性を有した低硬度の第１の放熱シート部材２８及び第２の放熱シート部材２９が介在することにより、耐振性ひいては耐久寿命がより向上する。

なお、第２の実施形態では、第１の放熱シート部材２８と第２の放熱シート部材２９との両方の部材を設けたことによって、放熱性，耐振性をより向上させることができるが、第１の放熱シート部材２８と第２の放熱シート部材２９のいずれか一方のみを設けた構成としてもよく、それなりの効果が得られることは勿論である。

また、以上の実施形態では、耐振補強を要し樹脂でモールドされる電子部品として大型、大重量で背の高い平滑コンデンサ及びノイズフィルタを示したが、これらの電子部品に限らず、端子が細い部品なども振動しやすいため、樹脂でモールドしてもよい。

１…電動圧縮機
２Ｃ…ハウジング
３…圧縮機構
４…モータ
５…電気回路
１２…外部電源（バッテリ）
１４…ノイズフィルタ
１４ａ…ノイズ除去用コイル
１４ｂ…ノイズ除去用コンデンサ
１５…平滑コンデンサ
１６…インバータ
１７…モータ制御回路
２４…第２のプリント基板
２５…モールドされる樹脂
２６…アッセンブリ
２７…ボルト
２８…第１の放熱シート部材
２９…第２の放熱シート部材

Claims (6)

1. 車両の空調装置に使用され、圧縮機構駆動用のモータ及び該モータの駆動を制御する電気回路を一体に備えた電動圧縮機の電気回路耐振構造において、
   圧縮機ハウジングの周壁で囲まれる開口断面を複数の領域に区画し、前記電気回路の中で、耐振補強を要求されない電子部品が装着された第１の回路基板と、該第１の回路基板とは別の第２の回路基板に装着された耐振補強を要求される電子部品を樹脂でモールドしたアッセンブリとを、前記複数の領域の相異なる領域に組み付けて構成され、
   前記耐振補強を要求される電子部品は、ノイズフィルタ及び平滑コンデンサであることを特徴とする電動圧縮機の電気回路耐振構造。
2. 前記アッセンブリの外壁と前記圧縮機ハウジングの対向する内壁との間に、樹脂またはゲルで形成され柔軟性を有した放熱シート部材が密着して介装されている、請求項１に記載の電動圧縮機の電気回路耐振構造。
3. 前記耐振補強を要求される電子部品は前記第２の回路基板の一方の装着面に装着されると共に、前記電子部品に比較して前記基板の装着面からの高さが低い電子部品が該基板の他方の装着面に装着されている、請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機の電気回路耐振構造。
4. 前記耐振補強を要求される電子部品のみが樹脂でモールドされ、該モールドされた部分の外壁及び前記第２の回路基板の他方の装着面側の外壁と、これらにそれぞれ対向する前記圧縮機ハウジングの内壁との間に、樹脂またはゲルで形成され柔軟性を有した放熱シート部材が密着して介装されている、請求項３に記載の電動圧縮機の電気回路耐振構造。
5. 前記モールドされる樹脂は、エポキシ樹脂である、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電動圧縮機の電気回路耐振構造。
6. 前記放熱シート部材は、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルで形成されている、請求項２または請求項４に記載の電動圧縮機の電気回路耐振構造。