JP5924174B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮部、電動モータ及びモータ駆動回路がこの順序で回転軸の軸方向に沿って並んで配置される電動圧縮機に関する。

この種の電動圧縮機は、例えば特許文献１に開示されている。モータ駆動回路は、平板状の回路基板と、回路基板に実装された複数種類の電気部品等とから構成されている。電気部品としては、スイッチング素子、コンデンサ等が挙げられる。ここで、コンデンサとしては、一般に、電解コンデンサやフィルムコンデンサ等が挙げられるが、その中でも、フィルムコンデンサは、電解コンデンサに比べて内部抵抗が小さいため、スイッチング素子のスイッチング動作によって生じるリップル電流の影響を受けても発熱し難く、モータ駆動回路の長寿命化に寄与する。

ところで、一般に、フィルムコンデンサは、その外郭をなす直方体形状のケースと、ケース内に収容される誘電体とから構成されている。このようなフィルムコンデンサは、電動圧縮機のハウジングに対して組み付けられる金属材料製の取付ベースに対して、フィルムコンデンサを複数並べて取り付ける場合、フィルムコンデンサのケースが直方体形状であるため、取付ベースに対してそれぞれ並べ易く取付性に優れている。また、フィルムコンデンサが、車両の振動等で取付ベースから外れてしまうことが無いように、フィルムコンデンサのケースと取付ベースとの間には充填材が充填される。

例えば、図４に示すように、フィルムコンデンサ９１が取り付けられる取付ベース９２には、誘電体（図示せず）が収容されたケース９１ａを収容可能な収容孔９２ａが形成されている。収容孔９２ａは、ケース９１ａの形状に対応するように形成されている。収容孔９２ａの内縁には凹部９２ｂが形成されている。そして、ケース９１ａが収容孔９２ａに収容された状態において、ケース９１ａと凹部９２ｂとの間の隙間に充填材９３を充填することで、ケース９１ａが充填材９３を介して取付ベース９２に固定される。また、収容孔９２ａにフィルムコンデンサ９１が複数収容される場合、隣り合うフィルムコンデンサ９１のケース９１ａとの間に隙間を形成するとともに、その隙間に充填材９３を充填することで、隣り合うフィルムコンデンサ９１のケース９１ａ同士が固定される。

特開２００５−２０１１０８号公報

しかしながら、電動圧縮機においては、車両に搭載するスペースの制約上、小型化が図られており、それに伴って、モータ駆動回路の搭載スペースも限られている。よって、図４に示すように、充填材９３を充填するためのスペースを確保するために、取付ベース９２に凹部９２ｂを形成したり、隣り合うフィルムコンデンサ９１のケース９１ａの間に隙間を形成したりすると、その分、フィルムコンデンサ９１周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースが少なくなってしまう。その結果、フィルムコンデンサ９１周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースを別途確保する必要があり、モータ駆動回路全体としての搭載スペースが大きくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ駆動回路の搭載スペースをコンパクトなものとすることができる電動圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジング内に収容されるとともに冷媒を圧縮する圧縮部、前記圧縮部を駆動する電動モータ、及び前記電動モータを駆動させるモータ駆動回路がこの順序で回転軸の軸方向に沿って並んで配置されており、前記モータ駆動回路はフィルムコンデンサを有しており、前記フィルムコンデンサは、略直方体形状のケースと、前記ケース内に収容される誘電体とから構成されており、前記フィルムコンデンサが前記ハウジングに取り付けられる取付ベースに対して取り付けられる電動圧縮機であって、前記ケースにおける前記取付ベースに対向する側の角部の少なくとも一つには、面取り部が形成されており、前記取付ベースと前記面取り部との間に形成される隙間に充填材が充填されていることを要旨とする。

この発明によれば、フィルムコンデンサのケースにおける取付ベースに対向する側の角部の少なくとも一つに面取り部を形成して、取付ベースと面取り部との間に充填材を充填するための隙間を形成している。よって、充填材を充填するためのスペースを確保するために、取付ベースに凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサのケースの間に隙間を形成したりする必要が無く、フィルムコンデンサ周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースが少なくなってしまうことを抑制することができる。したがって、充填材を充填するためのスペースを確保するために、取付ベースに凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサのケースの間に隙間を形成したりすることにより、フィルムコンデンサ周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースを別途確保しなければならないといったことが無くなる。その結果として、充填材を充填するためのスペースを確保するために、取付ベースに凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサのケースの間に隙間を形成したりする場合に比べると、モータ駆動回路の搭載スペースをコンパクトなものとすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記取付ベースには、前記モータ駆動回路を構成するスイッチング素子が取り付けられており、前記取付ベース及び前記ハウジングは金属材料により形成されており、前記取付ベースは、前記ハウジングに熱伝達可能に取り付けられていることを要旨とする。

この発明によれば、フィルムコンデンサ及びスイッチング素子から発生した熱を、取付ベースを介してハウジングに放熱することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記モータ駆動回路は、前記フィルムコンデンサを複数有しており、前記取付ベースに組み付けられるとともに前記複数のフィルムコンデンサを収容可能な収容ケースをさらに備えたことを要旨とする。

この発明によれば、複数のフィルムコンデンサを収容ケースに収容した状態で、収容ケースを取付ベースに組み付けることで、複数のフィルムコンデンサを取付ベースに取り付けることができる。よって、複数のフィルムコンデンサを、取付ベースに対してそれぞれ取り付ける手間を省くことができ、複数のフィルムコンデンサにおける取付ベースに対しての取り付け作業を簡素化することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記ケースにおける前記収容ケースに対向する側の角部の少なくとも一つに面取り部がさらに形成されていることを要旨とする。

この発明によれば、収容ケースと面取り部との間に充填材を充填するための隙間を形成することができ、その隙間に充填材を充填することで、フィルムコンデンサを、充填材を介して収容ケースに固定することができる。その結果、フィルムコンデンサにおける耐振動性を向上させることができる。

この発明によれば、モータ駆動回路の搭載スペースをコンパクトなものとすることができる。

（ａ）は実施形態における電動圧縮機を示す部分破断断面図、（ｂ）はモータ駆動回路周辺を一部分拡大した断面図。 （ａ）はフィルムコンデンサの分解斜視図、（ｂ）はフィルムコンデンサの斜視図。 複数のフィルムコンデンサ、収容ケース、及び取付ベースの斜視図。 従来例におけるフィルムコンデンサが取付ベースに対して取り付けられている状態を示す断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、電動圧縮機１０のハウジングＨは、有蓋筒状をなすアルミニウム製（金属材料製）の吐出ハウジング１１に、有底筒状をなすアルミニウム製（金属材料製）の吸入ハウジング１２を接合して形成されている。吸入ハウジング１２の周壁には、図示しない吸入ポートが形成されるとともに、吸入ポートは図示しない外部冷媒回路に接続されている。吐出ハウジング１１には吐出ポート１４が形成されるとともに、吐出ポート１４は外部冷媒回路に接続されている。吸入ハウジング１２内には、冷媒を圧縮するための圧縮部１５（図１（ａ）において破線で示す）と、圧縮部１５を駆動するための電動モータ１６とが収容されている。なお、本実施形態では、特に図示は省略するが、圧縮部１５は、吸入ハウジング１２内に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対向配置された可動スクロールとで構成されている。

吸入ハウジング１２の内周面にはステータ１７（固定子）が固定されるとともに、ステータ１７は、吸入ハウジング１２の内周面に固定されたステータコア１７ａのティース（図示せず）にコイル１７ｂが巻回されて構成されている。また、吸入ハウジング１２内には、回転軸１９がステータ１７内に挿通された状態で回転可能に支持されるとともに、この回転軸１９には、ロータ１８（回転子）が止着されている。

図１（ｂ）に示すように、吸入ハウジング１２の底壁１２ａ（図１（ｂ）の右側）には、有蓋筒状をなすアルミニウム製（金属材料製）のカバー部材１３が取り付けられている。そして、底壁１２ａ及びカバー部材１３によって収容空間１３ａが区画されている。収容空間１３ａ内には、電動モータ１６を駆動させるためのモータ駆動回路２０が収容されている。よって、本実施形態では、圧縮部１５、電動モータ１６及びモータ駆動回路２０がこの順序で回転軸１９の軸線Ｌが延びる方向（軸方向）に沿って並んで配置されている。

モータ駆動回路２０によって制御された電力が電動モータ１６に供給されることにより、制御された回転速度でロータ１８と共に回転軸１９が回転するとともに、圧縮部１５が駆動されるようになっている。この圧縮部１５の駆動により、外部冷媒回路から吸入ポートを介した吸入ハウジング１２内への冷媒の吸入、吸入ハウジング１２内に吸入された冷媒の圧縮部１５による圧縮、及び圧縮された冷媒の吐出ポート１４を介した外部冷媒回路への吐出が行われるようになっている。

モータ駆動回路２０は、平板状の回路基板２１を有している。回路基板２１は、底壁１２ａに固定された基板支持部材１２ｂによって底壁１２ａから離間した状態で底壁１２ａに支持されている。回路基板２１は、回転軸１９の軸方向に回路基板２１の実装面が直交するように収容空間１３ａに収容されている。回路基板２１には、電動モータ１６の駆動制御回路（所謂インバータ回路）が設けられるとともに、複数のスイッチング素子２０ａ（図３参照）及び複数のフィルムコンデンサ２２が実装されている。

吸入ハウジング１２の底壁１２ａにはアルミニウム製（金属材料製）の取付ベース３１が取り付けられている。取付ベース３１は、モータ駆動回路２０を構成する駆動制御回路、複数のスイッチング素子２０ａが収容された筐体２０１（図３参照）、及び複数のフィルムコンデンサ２２等が取り付けられた状態で、一つのユニットとして吸入ハウジング１２の底壁１２ａに着脱可能に取り付けられている。そして、取付ベース３１は、吸入ハウジング１２に熱伝達可能に取り付けられている。

取付ベース３１は板状であるとともに、吸入ハウジング１２の底壁１２ａとは反対側の面は、複数のフィルムコンデンサ２２の取付面３１ａを形成している。また、取付ベース３１における吸入ハウジング１２の底壁１２ａとは反対側の面には、ボス部３１ｂが複数突設されている。さらに、取付ベース３１における吸入ハウジング１２の底壁１２ａとは反対側の面には、座部３１ｃが突設されており、座部３１ｃ上には筐体２０１が接着剤により固着されている。

取付ベース３１には樹脂材料製の収容ケース４１が組み付けられている。収容ケース４１にはフィルムコンデンサ２２を収容可能な収容凹部４１ａが複数形成されている。また、収容ケース４１には取付ベース３１に組み付けるためのボルトＢ１が挿通可能なボス部４１ｂが複数形成されている。

図２（ａ）に示すように、フィルムコンデンサ２２は、その外郭をなす扁平略直方体形状のケース２３と、ケース２３内に収容される誘電体２４とから構成されている。誘電体２４は、帯状の誘電体フィルムに金属を蒸着した金属化フィルムを捲回するとともに、径方向両側から加圧することにより扁平状に形成される。なお、誘電体フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のプラスチックフィルムが使用されるとともに、誘電体フィルムに蒸着される金属としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、又はそれらの混合金属等が用いられる。そして、金属化フィルムの両端面にメタリコン電極を形成するとともに、各メタリコン電極にリード２４ａをそれぞれ溶接する。

そして、一面が開口された樹脂材料製のケース２３に誘電体２４を収容するとともに、ケース２３の開口側からリード２４ａの一部を突出させた状態で、ケース２３内に樹脂を注入して硬化させることにより、図２（ｂ）に示すように、扁平略直方体形状をなすケース２３内に誘電体２４が収容されたフィルムコンデンサ２２が形成される。

ケース２３におけるリード２４ａが突出している側の面とは反対側の面の両角部には面取り部２３ａ，２３ｂが形成されている。各面取り部２３ａ，２３ｂはテーパ状に形成されるとともに両角部全体に亘って形成されている。

図１（ｂ）に示すように、フィルムコンデンサ２２は、一方の面取り部２３ａが収容ケース４１の収容凹部４１ａ側に配置されるとともに、他方の面取り部２３ｂが取付ベース３１の取付面３１ａ側に配置されるように収容凹部４１ａに収容されている。すなわち、一方の面取り部２３ａは、ケース２３における収容ケース４１に対向する側の角部に形成されているとともに、他方の面取り部２３ｂは、ケース２３における取付ベース３１に対向する側の角部に形成されている。

また、一方の面取り部２３ａと収容凹部４１ａとの間に形成された隙間には充填材５０が充填されるとともに、他方の面取り部２３ｂと取付面３１ａとの間に形成された隙間には充填材５１が充填されている。充填材５０，５１は、シリコーン系樹脂にアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材である。よって、例えばポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂などの絶縁性樹脂材に比べると熱伝導率が高くなっている。

次に、複数のフィルムコンデンサ２２を取付ベース３１に対して取り付ける手順を説明する。
図３に示すように、まず、各フィルムコンデンサ２２を、収容ケース４１の各収容凹部４１ａに対して、一方の面取り部２３ａが収容凹部４１ａ側に配置されるようにそれぞれ収容する。このとき、一方の面取り部２３ａ上には充填材５０が予め塗布されている。すると、収容ケース４１の収容凹部４１ａと一方の面取り部２３ａとの間に形成された隙間に充填材５０が充填された状態となり、各フィルムコンデンサ２２は、充填材５０を介して収容ケース４１に固定された状態で収容される。

次に、各フィルムコンデンサ２２が収容された収容ケース４１を取付ベース３１に組み付ける。このとき、他方の面取り部２３ｂが取付ベース３１の取付面３１ａ側に配置されているとともに、他方の面取り部２３ｂ上には充填材５１が予め塗布されている。そして、収容ケース４１のボス部４１ｂに挿通されたボルトＢ１を、取付ベース３１のボス部３１ｂにねじ込む。すると、各フィルムコンデンサ２２のケース２３における取付ベース３１に対向する対向面２３ｃが、取付ベース３１の取付面３１ａに接触するとともに、取付ベース３１の取付面３１ａと他方の面取り部２３ｂとの間に形成された隙間に充填材５１が充填された状態となる。そして、各フィルムコンデンサ２２は、充填材５１を介して取付ベース３１の取付面３１ａに固定され、取付ベース３１に取り付けられるとともに、各フィルムコンデンサ２２及び収容ケース４１が取付ベース３１に組み付けられる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
各フィルムコンデンサ２２のケース２３における取付ベース３１に対向する側の角部に面取り部２３ｂを形成することで、取付ベース３１と面取り部２３ｂとの間に充填材５１を充填するための隙間を形成している。よって、充填材５１を充填するためのスペースを確保するために、取付ベース３１に凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサ２２のケース２３の間に隙間を形成したりする必要が無く、フィルムコンデンサ２２周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースが少なくなってしまうことが抑制されている。その結果として、充填材５１を充填するためのスペースを確保するために、取付ベース３１に凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサ２２のケースの間に隙間を形成したりする場合に比べると、モータ駆動回路２０の搭載スペースがコンパクトなものとなっている。そして、各フィルムコンデンサ２２が充填材５１を介して取付ベース３１の取付面３１ａに固定されているため、車両の振動等で各フィルムコンデンサ２２が振動したとしても、各フィルムコンデンサ２２が取付ベース３１から外れ難くなっている。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）フィルムコンデンサ２２のケース２３における取付ベース３１に対向する側の角部に面取り部２３ｂを形成し、取付ベース３１と面取り部２３ｂとの間に形成される隙間に充填材５１を充填した。よって、充填材５１を充填するためのスペースを確保するために、取付ベース３１に凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサ２２のケース２３の間に隙間を形成したりする必要が無く、フィルムコンデンサ２２周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースが少なくなってしまうことを抑制することができる。したがって、充填材５１を充填するためのスペースを確保するために、取付ベース３１に凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサ２２のケース２３の間に隙間を形成したりすることにより、フィルムコンデンサ２２周りにおいて、その他の電気部品等の搭載スペースを別途確保しなければならないといったことが無くなる。その結果として、充填材５１を充填するためのスペースを確保するために、取付ベース３１に凹部を形成したり、隣り合うフィルムコンデンサ２２のケース２３の間に隙間を形成したりする場合に比べると、モータ駆動回路２０の搭載スペースをコンパクトなものとすることができる。

（２）取付ベース３１にスイッチング素子２０ａを取り付けた。さらに、取付ベース３１を、吸入ハウジング１２に熱伝達可能に取り付けた。よって、各フィルムコンデンサ２２及び各スイッチング素子２０ａから発生した熱を、取付ベース３１を介して吸入ハウジング１２に放熱することができる。

（３）複数のフィルムコンデンサ２２を収容ケース４１に収容するとともに、収容ケース４１を取付ベース３１に組み付けた。よって、複数のフィルムコンデンサ２２を収容ケース４１に収容した状態で、収容ケース４１を取付ベース３１に組み付けることで、複数のフィルムコンデンサ２２を取付ベース３１に取り付けることができる。よって、複数のフィルムコンデンサ２２を、取付ベース３１に対してそれぞれ取り付ける手間を省くことができ、複数のフィルムコンデンサ２２における取付ベース３１に対しての取り付け作業を簡素化することができる。

（４）フィルムコンデンサ２２のケース２３における収容ケース４１に対向する側の角部に面取り部２３ａを形成した。よって、収容ケース４１と面取り部２３ａとの間に充填材５０を充填するための隙間を形成することができ、その隙間に充填材５０を充填することで、フィルムコンデンサ２２を、充填材５０を介して収容ケース４１に固定することができる。その結果、フィルムコンデンサ２２における耐振動性を向上させることができる。

（５）各フィルムコンデンサ２２は、充填材５１を介して取付ベース３１の取付面３１ａに固定されている。よって、各フィルムコンデンサ２２から発生した熱を充填材５１を介して取付ベース３１及び吸入ハウジング１２へ放熱し易くすることができる。

（６）各フィルムコンデンサ２２は取付ベース３１に取り付けられている。よって、例えば、各フィルムコンデンサ２２を取付ベース３１から取り外したいときに、取付ベース３１を吸入ハウジング１２の底壁１２ａから取り外すことで、電動圧縮機１０の搭載スペースとは別のスペースで各フィルムコンデンサ２２を取付ベース３１から取り外す作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、収容ケース４１を用いなくてもよく、各フィルムコンデンサ２２を、充填材５１を介して取付ベース３１にそれぞれ取り付けるようにしてもよい。

○ 実施形態において、ケース２３におけるリード２４ａが突出している側の面の両角部に面取り部をさらに形成してもよい。これによれば、充填材５０，５１を充填する隙間をさらに形成することができ、充填材５０，５１を充填するためのスペースをさらに確保することができる。

○ 実施形態において、面取り部２３ａ，２３ｂは、例えば、弧状に湾曲するように形成されていてもよい。
○ 実施形態において、充填材５０，５１は、例えば、アルミナ等のフィラーが混入されていないポリイミド系樹脂やシリコーン系樹脂などの絶縁性樹脂材であってもよい。

○ 実施形態において、フィルムコンデンサ２２の数は、特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、ハウジングＨ及び取付ベース３１は、アルミニウム以外の金属材料により形成されていてもよい。

○ 実施形態において、圧縮部１５は、例えば、ピストンタイプやベーンタイプ等であってもよい。

Ｈ…ハウジング、１０…電動圧縮機、１５…圧縮部、１６…電動モータ、１９…回転軸、２０…モータ駆動回路、２０ａ…スイッチング素子、２２…フィルムコンデンサ、２３…ケース、２３ａ，２３ｂ…面取り部、２４…誘電体、３１…取付ベース、４１…収容ケース、５０，５１…充填材。

Claims (4)

1. ハウジング内に収容されるとともに冷媒を圧縮する圧縮部、前記圧縮部を駆動する電動モータ、及び前記電動モータを駆動させるモータ駆動回路がこの順序で回転軸の軸方向に沿って並んで配置されており、前記モータ駆動回路はフィルムコンデンサを有しており、前記フィルムコンデンサは、略直方体形状のケースと、前記ケース内に収容される誘電体とから構成されており、前記フィルムコンデンサが前記ハウジングに取り付けられる取付ベースに対して取り付けられる電動圧縮機であって、
   前記ケースにおける前記取付ベースに対向する側の角部の少なくとも一つには、面取り部が形成されており、前記取付ベースと前記面取り部との間に形成される隙間に充填材が充填されていることを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記取付ベースには、前記モータ駆動回路を構成するスイッチング素子が取り付けられており、
   前記取付ベース及び前記ハウジングは金属材料により形成されており、
   前記取付ベースは、前記ハウジングに熱伝達可能に取り付けら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。
3. 前記モータ駆動回路は、前記フィルムコンデンサを複数有しており、
   前記取付ベースに組み付けられるとともに前記複数のフィルムコンデンサを収容可能な収容ケースをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記ケースにおける前記収容ケースに対向する側の角部の少なくとも一つに面取り部がさらに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。