JP5726101B2 - 電動圧縮機のコンデンサ、電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載用空気調和機を構成する電動圧縮機のコンデンサ、電動圧縮機に関する。

空気調和機に多用されているスクロール型の圧縮機は、渦巻状のスクロール壁をそれぞれ有する固定スクロールと旋回スクロールとを備える。そして、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させ、双方のスクロール壁の間に形成される圧縮室の容積を減少させることで、圧縮室内の流体の圧縮を行う。

近年、車両用の空気調和機において、モータにより駆動する方式の電動圧縮機が用いられつつある。このような電動圧縮機においては、インバータ回路において、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換し、この交流電流をモータに供給することでモータを回転駆動させて圧縮機を駆動する。

車両用の空気調和機においては、車両のエンジンルーム内に各機器を収容するため、省スペース性が要求されている。そこで、圧縮機と、モータと、コンデンサ、コイル、インバータ回路等からなるインバータ回路部とが一体化された電動の圧縮機が提供されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００３−２６２１８７号公報 特許第４６９０７６９号公報

しかしながら、車両用の空気調和機は、走行時における路面から入力される振動や、エンジン、圧縮機、モータ等の動作時の振動、走行駆動系の振動等の影響があり、厳しい振動環境に晒される。特に、電動圧縮機はハイブリッドカー等のエンジンに直付けされることがあり、この場合、振動環境は一層厳しいものとなる。

このような振動環境下では、信頼性を高めるために電動圧縮機に高い耐振動性が求められるが、インバータ回路部を構成する電子素子の端子や、これらのはんだ付け部が破損することがあり、これらの対策が求められている。

ここで、インバータ回路部を構成するコンデンサは、コンデンサ素子本体がケースに収容され、このコンデンサ素子本体に基端部が接続された端子がケースから突出しているが、端子の位置がばらつくことがある。このような端子の位置にばらつきによって端子がずれたり曲がったりしたまま、この端子を相手側に嵌合させると、端子に応力が作用し、端子やはんだ付け部の破損につながる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、高い耐振動性、信頼性を得ることのできる電動圧縮機のコンデンサ、電動圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、車載用空気調和機を構成するスクロール型の電動圧縮機のインバータ回路部に用いられるコンデンサであって、一対の端子を有したコンデンサ素子本体と、コンデンサ素子本体を内蔵したケースと、コンデンサ素子本体から突出した一対の端子がそれぞれ挿入される一対の挿入孔が規定の位置に形成され、ケースに一体化された矯正プレートと、を備えることを特徴とする。
一対の端子のそれぞれを矯正プレートの一対の挿入孔に挿入することによって、端子の位置を矯正することができる。これによって、端子を相手側に嵌め合わせたときに、端子に不要な応力が作用するのを抑えることができる。

ここで、端子は、コンデンサ素子本体から矯正プレートの表面に直交する方向に向けて延びる第一の帯状部と、第一の帯状部の先端から矯正プレートに沿う第二の帯状部と、第二の帯状部の先端から矯正プレートの表面に直交する方向に延びて矯正プレートの挿入孔に挿入される第三の帯状部と、を有したものとすることができる。そして、矯正プレートが第二の帯状部に突き当たることで、当該第二の帯状部の矯正プレートの厚さ方向への変位が拘束されているものとする。

このようなコンデンサは、ケース内に樹脂が充填され、樹脂により端子が固定されているのが好ましい。これによって、端子が矯正プレートによって矯正された状態で固定できる。

また、ケースにおいて、端子の近傍に、外方に突出した突出部が設けられ、コンデンサは、突出部においてビス等によってコンデンサのホルダーやバスバー、基板等の接続対象物に固定された構成とすることもできる。

本発明は、車載用空気調和機を構成するスクロール型の電動圧縮機であって、圧縮機の外殻を形成するハウジングと、ハウジング内の一端側に収容されたスクロール式の圧縮機構と、ハウジング内の他端側に収容され、圧縮機構を駆動するモータと、モータを回転駆動させるインバータ回路部と、を備え、インバータ回路部は、上記したような構成のコンデンサを備えていることを特徴とすることもできる。

本発明によれば、端子の位置を矯正プレートによって矯正することで、端子に不要な応力が作用するのを防ぐことができる。これによって、端子自体や端子のはんだ付け部が破損するのを防ぐことができ、高い耐振動性、信頼性を得ることが可能となる。

本実施の形態における圧縮機を示す図であり、圧縮機の軸線方向に沿った断面図である。 インバータ回路部を示す斜視図である。 コンデンサおよびコイルの設置構造を示す図である。 コンデンサ・コイルユニットを示す斜視図である。 第一の実施形態におけるコンデンサの構造を示す三面図である。 第二の実施形態におけるコンデンサの構造を示す図である。 第三の実施形態におけるコンデンサを構造を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本実施の形態における電動圧縮機１０の構成を示すための図である。
図１に示すように、電動圧縮機１０は、電動式で、ハウジング１１の下部収容室１１ａの一端側にスクロール式の圧縮部（圧縮機構）３０が収容され、他端側にモータ２０が収容されている。また、ハウジング１１には、上方に開口した上部収容室１１ｂが設けられ、この上部収容室１１ｂに、インバータ回路部６０が、モータ２０の外周部に沿うよう配置されて収容されている。上部収容室１１ｂの上方への開口は、カバー１７によって覆われている。

電動圧縮機１０においては、下部収容室１１ａのモータ２０が設けられた側の側面に形成された冷媒吸入ポート（図示無し)からハウジング１１内に冷媒が導入され、圧縮部３０が設けられた側（一端側）の端面に形成された冷媒吐出ポートＰ２から、圧縮部３０によって圧縮された冷媒を吐出する。

モータ２０は、主軸４０に一体に設けられた回転子２１と、固定子２２とから構成されている。固定子２２は、回転子２１の外周側に対向して、ハウジング１１に固定されて設けられている。

主軸４０は、メインベアリング４１、サブベアリング４２を介してハウジング１１に回転自在に支持されている。そして、回転子２１は、メインベアリング４１とサブベアリング４２の間において、主軸４０と一体に設けられている。

圧縮部３０は、主軸４０とともに回転する旋回スクロール３２と、ハウジング１１に固定された固定スクロール３３と、を備える。
旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、それぞれ円板状の端板３２ａ、３３ａの一面側に、渦巻状のスクロール壁３２ｂ、３３ｂが立設されている。これら旋回スクロール３２と固定スクロール３３は、スクロール壁３２ｂ、３３ｂを互いに組み合わせて、双方のスクロール壁３２ｂ、３３ｂ間に圧縮室３５を形成している。

主軸４０の圧縮部３０側の端部（一端）には、主軸４０の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に、偏心軸部４３が突出形成されている。この偏心軸部４３に、ドライブベアリング４５を介し、旋回スクロール３２が回転自在に保持されている。これにより、旋回スクロール３２は、主軸４０の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられ、主軸４０がその軸線周りに回転すると、旋回スクロール３２は、主軸４０の中心に対し、偏心した寸法を半径とした回転（公転）を行う。これにより、圧縮室３５の容積が減少し、冷媒が圧縮される。なお、旋回スクロール３２が、公転しつつも、自転はしないよう、旋回スクロール３２と主軸４０との間には、オルダムリング３６が介在している。
また、旋回スクロール３２と主軸４０との間には、主軸４０に対して偏心した旋回スクロール３２によるアンバランスを解消するため、バランサ４６が設けられている。

図２、３に示すように、インバータ回路部６０は、インバータ素子等が実装されたパワー基板６１と、コンデンサ６２およびコイル６３を備えたコンデンサ・コイルユニット６４と、制御基板６５と、これらパワー基板６１、コンデンサ・コイルユニット６４、制御基板６５を電気的に接続するバスバー６６と、を有している。

図４に示すように、コンデンサ・コイルユニット６４は、絶縁性材料からなるホルダー６７に、コンデンサ６２とコイル６３とが保持されている。
ホルダー６７には、コンデンサ６２を固定するコンデンサ固定部（接続対象物）６７ａが設けられている。コンデンサ固定部６７ａは、プレート状で、コンデンサ６２の端子が挿入されてはんだ付けされる端子挿入孔（図示なし）を有する。

図５に示すように、本実施形態におけるコンデンサ６２Ａは、樹脂製のケース７３内に、誘電体からなるコンデンサ素子本体７４が収容され、このコンデンサ素子本体７４から導出された端子７０、７１が、ケース７３から互いに平行に突出して設けられている。
ケース７３は、一方に開口部７３ａを有した有底状をなしている。
ここで、端子７０、７１は、コンデンサ素子本体７４内に挿入された基端部７０ａ、７１ａと、基端部７０ａ、７１ａに連続し、ケース７３の内側面に沿って延びる第一帯状部７０ｂ、７１ｂと、第一帯状部７０ｂ、７１ｂの先端から直交する方向に折り曲げられ、ケース７３の内側に向けて延びる第二帯状部７０ｃ、７１ｃと、第二帯状部７０ｃ、７１の先端から直交する方向に折り曲げられ、ケース７３から外方に突出する第三帯状部７０ｄ、７１ｄと、を有する。

ケース７３の開口部７３ａには、板状の矯正プレート８０が設けられている。この矯正プレート８０には、既定の位置に、一対の端子孔８１、８２が形成されている。
矯正プレート８０は、端子孔８１、８２に第三帯状部７０ｄ、７１ｄが挿入されて、その先端部が矯正プレート８０の端子孔８１、８２を貫通してケース７３から外方に突出し、端子７０、７１が相手側に嵌合されたときの電気コンタクト部として機能する。
この矯正プレート８０において、ケース７３の内部側を向く裏面８０ａには、端子７０、７１の第二帯状部７０ｃ、７１ｃが突き当たるようになっている。

このようなコンデンサ６２Ａは、組立時に、まず、ケース７３の開口部７３ａから、コンデンサ素子本体７４をケース７３内に収める。次いで、矯正プレート８０を、コンデンサ素子本体７４から突出した端子７０、７１の第三帯状部７０ｄ、７１ｄに装着する。このとき、第三帯状部７０ｄ、７１ｄは、矯正プレート８０の端子孔８１、８２に挿入され、これによって、その位置が矯正される。
この矯正プレート８０を、ケース７３の開口部７３ａ内に収め、その外周部を開口部７３ａに嵌め合わせる。

なお、ケース７３内には、コンデンサ素子本体７４との隙間に樹脂８４を封入する。これには、溶融状態の樹脂８４を予めケース７３内に所定量充填しておき、ここにコンデンサ素子本体７４を収容しても良いし、コンデンサ素子本体７４をケース７３内に収容した後に溶融した樹脂８４を充填し、しかる後に矯正プレート８０を装着してもよい。さらには、コンデンサ素子本体７４をケース７３内に収容した後に矯正プレート８０を装着し、しかる後に溶融した樹脂８４をケース７３内に充填することもできる。これには、矯正プレート８０またはケース７３に樹脂注入孔を形成しておく。

上述したようなコンデンサ６２Ａによれば、端子７０，７１の第三帯状部７０ｄ、７１ｄが、矯正プレート８０の端子孔８１、８２によって、その位置が矯正プレート８０の表面に沿った方向において矯正される。また、端子７０、７１の第二帯状部７０ｃ、７１ｃが矯正プレート８０の裏面に突き当たることによっても、第三帯状部７０ｄ、７１ｄの矯正プレート８０の表面に対する角度を矯正するとともに、端子７０、７１を固定することができる。さらに、端子７０、７１の第三帯状部７０ｄ、７１ｄに、少なくとも矯正プレート８０の厚さの樹脂が被さることになるため、この点においても端子７０、７１を確実に固定できる。そして、ケース７３内に充填された樹脂８４によって、端子７０、７１の第一帯状部７０ｂ、７１ｂ、第二帯状部７０ｃ、７１ｃが、上記のように矯正された状態で固定される。
これらにより、この端子７０、７１をホルダー６７のコンデンサ固定部６７ａの端子挿入孔に挿入してはんだ付けしたときに、端子７０、７１に無理な応力がかかるのを抑えることができる。したがって、端子７０、７１自体やそのはんだ付け部分にクラック等が生じるのを防ぐことができる。その結果、コンデンサ６２Ａおよびこれを備えた電動圧縮機１０が、高い耐振動性、信頼性を得ることが可能となる。

以下、本発明の電動圧縮機の他の複数の実施形態について説明するが、電動圧縮機１０の構成は上記と共通であるため、各実施形態で特徴的な構成のみを説明する。
［第二の実施形態］
図６に示すように、本実施形態におけるコンデンサ６２Ｂは、上記第一の実施形態のコンデンサ６２Ａと同様の構成を備えるのに加え、コンデンサ固定部６７ａに対向する側に、側方に突出する耳部（突出部）８５が設けられ、この耳部８５に貫通孔８６が形成されている。
コンデンサ固定部６７ａに、ネジ孔８７を形成しておき、端子７０、７１を端子挿入孔６８、６９に挿入した状態で、貫通孔８６にビスを挿入し、ネジ孔８７にねじ込むことで、コンデンサ６２Ｂをコンデンサ固定部６７ａに固定する。
このような構成によって、端子７０、７１の近傍において耳部８５が固定されることによって、コンデンサ６２Ｂの取付剛性が高まり、振動等によって端子７０、７１に作用する応力を抑えることができる。したがって、はんだ付け部分や端子７０，７１自体が破損するのを防ぐことができる。

［第三の実施形態］
図７に示すように、本実施形態におけるコンデンサ６２Ｃは、上記第一の実施形態のコンデンサ６２Ａと同様の構成を備えるのに加え、ホルダー６７のコンデンサ固定部６７ａの端子挿入孔６８、６９に挿入されて反対側に突出した端子７０、７１の第三帯状部７０ｄ、７１ｄの先端部７０ｅ，７１ｅを、治具等を用いて略Ｊ字状に折り曲げた構成を有している。

このような構成においても、コンデンサ６２Ｃの取付剛性が高まり、したがって、振動等によって、はんだ付け部分や端子７０，７１自体が破損するのを、より一層確実に防ぐことができる。
また、先端部７０ｅ，７１ｅを折り曲げてコンデンサ固定部６７ａに突き当てるようにすすることで、コンデンサ６２Ｃをコンデンサ固定部６７ａに密着させることができ、これによってもコンデンサ６２Ｃの取付強度が向上し、上記効果は一層顕著なものとなる。

なお、上記各実施の形態で示した構成は、本発明の主旨の範囲内であれ適宜変更することができる。
例えば、コンデンサ６２Ａ〜６２Ｃの形状や、インバータ回路部６０内における配置等は、上記したものに限るものではない。また、電動圧縮機１０において、コンデンサ６２Ａ〜６２Ｃの取付構造以外の構成は、上記した以外の適宜構成に変えることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したり、各実施形態を適宜組み合わせた構成とすることが可能である。

１０ 電動圧縮機
１１ ハウジング
１７ カバー
２０ モータ
３０ 圧縮部（圧縮機構）
４０ 主軸
６０ インバータ回路部
６１ パワー基板
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ コンデンサ
６３ コイル
６４ コンデンサ・コイルユニット
６５ 制御基板
６６ バスバー
６７ ホルダー
６７ａ コンデンサ固定部（接続対象物）
６８、６９ 端子挿入孔
７０、７１ 端子
７０ａ、７１ａ 基端部
７０ｂ、７１ｂ 第一帯状部
７０ｃ、７１ｃ 第二帯状部
７０ｄ、７１ｄ 第三帯状部
７０ｅ、７１ｅ 先端部
７３ ケース
７３ａ 開口部
７４ コンデンサ素子本体
８０ 矯正プレート
８０ａ 裏面
８１ 端子孔
８４ 樹脂
８５ 耳部（突出部）

Claims (4)

1. 車載用空気調和機を構成するスクロール型の電動圧縮機のインバータ回路部に用いられるコンデンサであって、
   一対の端子を有したコンデンサ素子本体と、
   前記コンデンサ素子本体を内蔵したケースと、
   前記コンデンサ素子本体から突出した一対の前記端子が挿入される挿入孔が規定の位置に形成され、前記ケースに一体化された矯正プレートと、
   を備え、
   前記端子は、前記コンデンサ素子本体から前記矯正プレートの表面に直交する方向に向けて延びる第一の帯状部と、
   前記第一の帯状部の先端から前記矯正プレートに沿う第二の帯状部と、
   前記第二の帯状部の先端から前記矯正プレートの表面に直交する方向に延びて前記矯正プレートの前記挿入孔に挿入される第三の帯状部と、を有し、
   前記矯正プレートが前記第二の帯状部に突き当たることで、当該第二の帯状部の前記矯正プレートの厚さ方向への変位が拘束されている、
   ことを特徴とする電動圧縮機のコンデンサ。
2. 前記ケース内に樹脂が充填され、前記樹脂により前記端子が固定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のコンデンサ。
3. 前記ケースにおいて、前記端子の近傍に、外方に突出した突出部が設けられ、
   前記コンデンサは、前記突出部において当該コンデンサの接続対象物に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動圧縮機のコンデンサ。
4. 車載用空気調和機を構成するスクロール型の電動圧縮機であって、
   前記圧縮機の外殻を形成するハウジングと、
   前記ハウジング内の一端側に収容されたスクロール式の圧縮機構と、
   前記ハウジング内の他端側に収容され、前記圧縮機構を駆動するモータと、
   前記モータを回転駆動させるインバータ回路部と、を備え、
   前記インバータ回路部は、請求項１から３のいずれか一項に記載のコンデンサを備えていることを特徴とする電動圧縮機。

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