JP6256382B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、駆動回路と、制御回路と、制御回路に接続された通信用配線と、を有する電動圧縮機に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、電動圧縮機のハウジング内には、冷媒を圧縮するための圧縮部、圧縮部を駆動させるための電動モータが収容されている。また、電動圧縮機は、電動モータを駆動させるための駆動回路を備え、この駆動回路は電動圧縮機の収容空間に収容されている。特許文献１では、駆動回路は、モータ駆動用高電圧回路と、制御用低電圧回路を備える。また、一般に、制御用低電圧回路には通信用配線が接続され、この通信用配線は収容空間内から外へ引き出され、電動圧縮機を制御する外部制御装置に接続されている。

特開２０１０−１１２２６１号公報

ところで、駆動回路が備えるモータ駆動用高電圧回路（パワースイッチング素子）からは、他の電気部品に影響を及ぼす強度の電磁ノイズが周囲に放出される可能性があり、このような電磁ノイズは低電圧側の電気部品に伝搬しやすい。そして、電磁ノイズが低電圧側の通信用配線に伝搬すると、通信用配線に接続された外部制御装置に電磁ノイズが伝搬してしまう虞があり、通信用配線に伝搬する電磁ノイズの低減が望まれている。

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、通信用配線に伝搬する電磁ノイズを低減することができる電動圧縮機を提供することにある。

上記問題点を解決するための電動圧縮機は、冷媒が吸入されるハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記冷媒を圧縮して吐出する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、前記電動モータを駆動させる駆動回路と、前記ハウジングの外周に設けられ、前記駆動回路を収容する収容室を区画する回路用ハウジングと、前記駆動回路を制御することにより前記電動モータを制御する制御回路と、前記制御回路に接続され、前記収容室内から当該収容室外側に引き出された通信用配線と、前記収容室内に設けられ、前記通信用配線を覆う金属製の遮蔽部材と、を備え、前記回路用ハウジングは、電気的に接地された金属製のシールド部を有し、前記遮蔽部材は、前記シールド部と電気的に接続されることを要旨とする。

これによれば、駆動回路が含む高電圧回路から電磁ノイズが放出された場合、この電磁ノイズは、遮蔽部材とシールド部によって遮蔽され、通信用配線に伝搬する電磁ノイズを低減することができる。電磁ノイズを遮蔽するシールド部は、回路用ハウジングに含まれており、回路用ハウジングを利用して、通信用配線に伝搬する電磁ノイズを低減することができる。したがって、回路用ハウジングに、通信用配線に伝搬する電磁ノイズを低減するための構成を兼用させることができ、通信用配線に伝搬する電磁ノイズを低減するための構成を追加部品を減らして形成することができる。

また、電動圧縮機について、前記通信用配線は板状のバスバーであり、前記バスバーはモールド成形によって樹脂部と一体化されているのが好ましい。
これによれば、バスバーを樹脂部で保持することができる。このため、電動圧縮機で生じた振動を樹脂部で吸収でき、振動をバスバーに伝わりにくくすることができる。

また、電動圧縮機について、前記バスバーと一体化された前記樹脂部は、前記遮蔽部材で覆われると共に前記遮蔽部材及び前記樹脂部を貫通した固定ボルトによって前記回路用ハウジングに締結されているのが好ましい。

これによれば、固定ボルトを締結するための軸力を遮蔽部材で受け止めることができ、軸力によって樹脂部が損傷を受けることを抑止できる。さらに、固定ボルトの締結によって、樹脂部及び遮蔽部材が回路用ハウジングに押し付けられ、それら樹脂部、遮蔽部材及び回路用ハウジングが一体化される。このため、電動圧縮機で生じた振動がバスバーに伝わりにくい。

また、電動圧縮機について、前記遮蔽部材は、矩形板状の本体部と、当該本体部の各短手方向縁部から立設された一対の板状の側壁部と、を備え、前記シールド部は、前記通信用配線と対向するように配置され、前記側壁部は、当該側壁部における前記本体部とは反対側の端部が前記シールド部と接続されていてもよい。

これによれば、通信用配線を本体部で覆うと、その本体部から立設された側壁部を、通信用配線と対向したシールド部に向けて突出し、かつ当接した状態とすることができる。このため、通信用配線を遮蔽部材で覆うことで、遮蔽部材とシールド部とで通信用配線を囲む筒状の遮蔽部を形成することができる。

本発明によれば、通信用配線に伝搬する電磁ノイズを低減することができる。

ヒートポンプを構成する電動圧縮機を示す模式図。 収容室内の遮蔽部材及びバスバーを示す部分斜視図。 インバータの断面図。 インバータの断面図。 遮蔽部の別例を示す断面図。

以下、電動圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。電動圧縮機は、例えばカーエアコンのヒートポンプに用いられる。また、本実施形態のヒートポンプは例えば車両に搭載されており、カーエアコンとして用いられる。

図１に示すように、ヒートポンプ１００は、電動圧縮機１０と、電動圧縮機１０に対して冷媒を供給する外部冷媒回路１０１とを備えている。外部冷媒回路１０１は、例えば熱交換器及び膨張弁などを有している。ヒートポンプ１００は、電動圧縮機１０によって冷媒が圧縮され、且つ、外部冷媒回路１０１によって冷媒の熱交換及び膨張が行われることによって、車両の室内の冷暖房を行う。なお、ヒートポンプ１００は、当該ヒートポンプ１００の全体を制御する空調ＥＣＵ１０２を備えている。空調ＥＣＵ１０２は、電動圧縮機１０の外部に存在する外部制御装置である。そして、空調ＥＣＵ１０２は、車内温度やカーエアコンの設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、電動圧縮機１０に対してＯＮ／ＯＦＦ指令や回転数指令等といった各種制御信号を送信する。

電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１に収容された圧縮部１２及び電動モータ１３とを備えている。ハウジング１１は、軸方向一端が開口し、かつ軸方向他端に底を有する第１ハウジング構成体１４と、この第１ハウジング構成体１４の軸方向一端に接合され、第１ハウジング構成体１４の開口を閉塞する第２ハウジング構成体１５とを備える。第１ハウジング構成体１４は、底壁１４ａと、この底壁１４ａから起立した筒状の側壁１４ｂとを有する。ハウジング１１は、例えばアルミニウム等の金属製である。電動圧縮機１０は、外部冷媒回路１０１から冷媒が吸入される吸入口１１ａを第１ハウジング構成体１４の側壁１４ｂに備え、ヒートポンプ１００に冷媒が吐出される吐出口１１ｂを第２ハウジング構成体１５に備える。

圧縮部１２は、吸入口１１ａからハウジング１１内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口１１ｂから吐出させるものである。なお、圧縮部１２の具体的な構成は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等任意である。

電動モータ１３は、圧縮部１２を駆動させるものである。電動モータ１３は、例えばハウジング１１に対して回転可能に支持された円柱状の回転軸２１と、この回転軸２１に対して固定された円筒状のロータ２２と、ハウジング１１に固定されたステータ２３とを有する。ステータ２３は、円筒状のステータコア２４と、このステータコア２４のティースに捲回されたコイル２５とを有している。ロータ２２及びステータ２３は、回転軸２１の径方向に対向している。

電動圧縮機１０は、電動モータ１３を駆動させる駆動回路としてのインバータ３０を備える。インバータ３０と、電動モータ１３のコイル２５とは図示しないコネクタ等によって接続されている。電動圧縮機１０は、インバータ３０の収容室３４を区画する回路用ハウジング３２をハウジング１１の外周に有する。この回路用ハウジング３２は、ハウジング１１における第１ハウジング構成体１４の底壁１４ａに対して取り付けられている。

回路用ハウジング３２は、例えばアルミニウム等の金属製であり、有底筒状である。回路用ハウジング３２は、ハウジング１１の軸線方向において底壁１４ａと対向した底部３２ａと、底部３２ａの周縁から起立した周壁３２ｂと、周壁３２ｂの開口端での外周面から起立したフランジ３２ｃとを有する。回路用ハウジング３２は、フランジ３２ｃに挿通した固定具４３（例えばボルト）を底壁１４ａに螺合することによってハウジング１１に固定されている。そして、電動圧縮機１０は、回路用ハウジング３２と、ハウジング１１の底壁１４ａとで密閉された空間に、インバータ３０の収容室３４を備える。なお、ハウジング１１は、電気的に接地されており、回路用ハウジング３２は、ハウジング１１に電気的に接続されることで電気的に接地されている。

図３に示すように、インバータ３０は、例えばハウジング１１に固定された回路基板５１と、回路基板５１と電気的に接続された高電圧回路としてのパワーモジュール５２を備える。パワーモジュール５２は、図示しないパワースイッチング素子を複数備える。また、回路基板５１には、実装配線５３が設けられている。実装配線５３は、複数の部品を接続するものである。実装配線５３を介して信号又は電力が伝送される。また、電動圧縮機１０は、パワーモジュール５２を制御し、かつパワーモジュール５２よりも低電圧回路である制御回路５６を備える。制御回路５６は回路基板５１に実装されている。

電動圧縮機１０は、通信用配線としてのバスバー５５を備える。バスバー５５は、回路用ハウジング３２の底部３２ａに設けられたコネクタ５４を介して、制御回路５６と空調ＥＣＵ１０２とを電気的に接続する。バスバー５５は、収容室３４内から、該収容室３４の外側に引き出されている。そして、制御回路５６には、バスバー５５を介して空調ＥＣＵ１０２から制御信号が入力される。制御回路５６は、入力された制御信号をパワーモジュール５２に出力し、パワーモジュール５２を制御する。収容室３４内では、バスバー５５は、回路基板５１に対してパワーモジュール５２とは反対側に配置されており、バスバー５５は、回路用ハウジング３２の底部３２ａと、パワーモジュール５２との間に介在する。バスバー５５には、パワーモジュール５２のパワースイッチング素子といった高電圧部品に比べて低電圧が印加されることとなる。

バスバー５５は屈曲している。バスバー５５は、回路基板５１上の制御回路５６から起立した第１起立部６１と、第１起立部６１と連続しているものであって全体として回路用ハウジング３２の底部３２ａに沿って延びた延設部６２と、延設部６２と連続しているものであって底部３２ａに向けて延設部６２から起立した第２起立部６３と、を有している。なお、本実施形態では、バスバー５５は２本だが、本数は特に限定されない。

図２に示すように、２本のバスバー５５は、樹脂材を用いたモールド成形によって樹脂部８０と一体化されている。２本のバスバー５５は、その延設部６２のほぼ全体に亘って四側面が樹脂部８０によって覆われている。なお、延設部６２の四側面とは、延設部６２の厚み方向に対向する二つの面と、それら二つの面を厚み方向に繋ぐ二つの面のことである。よって、延設部６２は樹脂部８０を長手方向に貫通し、樹脂部８０は延設部６２の四側面を取り囲んでいる。樹脂部８０は、２本のバスバー５５を互いに平行で、かつ離れた状態に保持しており、バスバー５５同士を絶縁している。

樹脂部８０は、長手方向の一端に第１端面８０ａを備え、長手方向の他端に第２端面８０ｂを備える。また、樹脂部８０は、長手方向両端の第１端面８０ａと第２端面８０ｂを繋ぐ第３端面８０ｃを備える。この第３端面８０ｃは、回路用ハウジング３２の底部３２ａに沿う面である。また、樹脂部８０は、第１端面８０ａと第２端面８０ｂを繋ぐ面として第４端面８０ｄを備える。この第４端面８０ｄは、第３端面８０ｃと対向するとともに、第３端面８０ｃより回路基板５１に近い面である。さらに、樹脂部８０において、第３端面８０ｃと第４端面８０ｄとを繋ぐ方向を厚み方向とすると、樹脂部８０は、第１端面８０ａ及び第２端面８０ｂ以外に、第３端面８０ｃと第４端面８０ｄとを厚み方向に繋ぐ一対の第５端面８０ｆを備える。

各バスバー５５の延設部６２における第１起立部６１側の端部は、樹脂部８０の長手方向の第１端面８０ａから突出し、各バスバー５５の延設部６２における第２起立部６３側の端部は、樹脂部８０の長手方向の第２端面８０ｂから突出している。制御回路５６は、第１起立部６１の長さが短くなるように第１端面８０ａの近傍に配置されている。また、第２起立部６３は、大部分が底部３２ａに設けられた貫通孔内及びコネクタ５４内に配設されており、延設部６２側の端部が収容室３４内に露出している。

電動圧縮機１０は、パワーモジュール５２から放出された電磁ノイズに関し、バスバー５５に伝搬する電磁ノイズを低減するための構成を備えている。当該構成について以下に説明する。

図２〜図４に示すように、電動圧縮機１０は、パワーモジュール５２から各バスバー５５への電磁ノイズの伝搬を抑止する、例えば鉄等の金属で形成された遮蔽部材７１を有する。遮蔽部材７１は、延設部６２の長手方向に直交した断面がＵ字状である。遮蔽部材７１は、矩形板状の本体部７１ａと、この本体部７１ａの各短手方向縁部である長縁部から立設された一対の板状の側壁部７１ｂとを一体に備える。

そして、遮蔽部材７１は、本体部７１ａが樹脂部８０の第４端面８０ｄを外側から覆い、各側壁部７１ｂが第５端面８０ｆを外側から覆っており、遮蔽部材７１は、樹脂部８０に一体のバスバー５５を収容室３４の内側から覆っている。なお、バスバー５５と遮蔽部材７１とは樹脂部８０によって絶縁されている。

各側壁部７１ｂにおいて、本体部７１ａ側とは反対側の端部（側壁部７１ｂの先端）は、回路用ハウジング３２の底部３２ａに当接し、遮蔽部材７１と、底部３２ａの一部とで、樹脂部８０の四つの面（第３端面８０ｃ、第４端面８０ｄ、及び一対の第５端面８０ｆ）を隙間無く取り囲んでいる。そして、回路用ハウジング３２の底部３２ａと、遮蔽部材７１とから、バスバー５５を取り囲む筒状の遮蔽部７７が形成されている。なお、バスバー５５を取り囲むとは、バスバー５５の長手方向に延びる軸線を全周に亘って取り囲むことである。

回路用ハウジング３２は全体が金属製であることから、本実施形態では、回路用ハウジング３２の底部３２ａがシールド部として機能している。回路用ハウジング３２の底部３２ａは、樹脂部８０を挟んでバスバー５５の延設部６２と対向するように配置されている。

そして、バスバー５５は、延設部６２における第１起立部６１側の端部、第１起立部６１、延設部６２における第２起立部６３側の端部、及び第２起立部６３の延設部６２側の端部が収容室３４内に露出しているだけであり、バスバー５５のほとんどが遮蔽部７７、底部３２ａ及びコネクタ５４によって覆われている。

遮蔽部材７１及び樹脂部８０には、鉄等の金属製の固定ボルト８５が貫通している。固定ボルト８５は、底部３２ａに形成された雌ねじ孔４４に螺合されている。固定ボルト８５の底部３２ａへの螺合により、バスバー５５を保持した樹脂部８０は、遮蔽部材７１ごと底部３２ａに締結されている。また、固定ボルト８５によって、遮蔽部材７１と、回路用ハウジング３２のシールド部としての底部３２ａとが電気的に接続され、同電位とされている。また、遮蔽部材７１における側壁部７１ｂの先端は、底部３２ａに当接しており、遮蔽部材７１と底部３２ａとが電気的に接続されている。

次に、電動圧縮機１０の作用を記載する。
電動圧縮機１０の電動モータ１３はインバータ３０によって駆動される。インバータ３０のパワーモジュール５２からは電磁ノイズが発生するが、遮蔽部材７１とシールド部としての回路用ハウジング３２の底部３２ａ（遮蔽部７７）によって電磁ノイズが遮蔽される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）バスバー５５は、遮蔽部材７１と、回路用ハウジング３２が有するシールド部としての底部３２ａと、から形成された筒状の遮蔽部７７によって、収容室３４の内側から覆われている。よって、バスバー５５の大部分は、遮蔽部７７によって全周が取り囲まれている。このため、収容室３４内のパワーモジュール５２で発生した電磁ノイズは、遮蔽部７７で遮蔽され、バスバー５５に伝搬する電磁ノイズを低減することができる。その結果として、バスバー５５を介して空調ＥＣＵ１０２に伝搬する電磁ノイズを低減することができる。

そして、遮蔽部７７の一部である底部３２ａは、回路用ハウジング３２の一部によって構成されている。よって、バスバー５５に伝搬する電磁ノイズを低減するための構成の一部を回路用ハウジング３２で兼用することができ、この構成を形成するための追加部品を減らして製造コストを抑えることができる。

（２）回路用ハウジング３２は金属製である。このため、金属製の固定ボルト８５で遮蔽部材７１を回路用ハウジング３２の底部３２ａに締結するだけで、底部３２ａ（シールド部）と遮蔽部材７１を電気的に接続することができ、遮蔽部材７１と底部３２ａの電気的な接続が容易となり、遮蔽部７７を容易に形成することができる。

（３）バスバー５５は、モールド成形によって樹脂部８０と一体化されている。バスバー５５は、樹脂部８０を覆う遮蔽部材７１と共に固定ボルト８５によって回路用ハウジング３２の底部３２ａに締結されている。したがって、固定ボルト８５の軸力を遮蔽部材７１で受け止めることができ、樹脂部８０が破損することを抑止できる。

（４）バスバー５５は、モールド成形によって樹脂部８０と一体化されている。このため、バスバー５５を樹脂部８０で保持することができる。さらに、樹脂部８０は遮蔽部材７１と共に固定ボルト８５によって回路用ハウジング３２に締結されている。よって、電動圧縮機１０で生じた振動を樹脂部８０で吸収でき、振動をバスバー５５に伝わりにくくすることができる。

（５）収容室３４の内側から遮蔽部７７でバスバー５５を覆った。このため、バスバー５５が収容室３４内に存在していても、そのバスバー５５に伝搬する電磁ノイズを低減することができる。その結果として、電磁ノイズがバスバー５５に伝搬しないようにするための収容室３４内での面倒なバスバー５５の取り回しが不要となる。

（６）遮蔽部７７を構成する遮蔽部材７１は、本体部７１ａと側壁部７１ｂを備える。底部３２ａに対向配置されたバスバー５５を、樹脂部８０の第４端面８０ｄ側から覆うと、遮蔽部材７１の側壁部７１ｂを底部３２ａに向けて突出した状態とし、さらには、側壁部７１ｂの先端を底部３２ａに当接させ、遮蔽部材７１と底部３２ａを電気的に接続することができる。その結果、遮蔽部材７１と底部３２ａで筒状の遮蔽部７７を形成し、その遮蔽部７７でバスバー５５を全周から取り囲むことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 通信用配線は金属板製のバスバー５５ではなくてもよく、リード線であってもよいし、バスバー５５の形状は、棒状であってもよい。

○ ヒートポンプ１００は、車両に限られず、他の機器に搭載されてもよい。また、電動圧縮機１０は、ヒートポンプ１００以外の用途に用いられてもよい。
○ ハウジング１１に対する回路用ハウジング３２及びインバータ３０の取付位置は、任意である。例えば、ハウジング１１において、第１ハウジング構成体１４における側壁１４ｂの外周に回路用ハウジング３２及びインバータ３０を設けてもよい。

○ 回路用ハウジング３２は、有底筒状でなくてもよい。例えば、ハウジング１１における第１ハウジング構成体１４の底壁１４ａから筒状の周壁を立設させ、その周壁の開口端に板状のカバーを取り付け、周壁とカバーとから回路用ハウジングを構成し、その内側に収容室３４を区画してもよい。

又は、板状のベース部材と、有底円筒状のベース部材を一体に組み付けてケース状として回路用ハウジングを構成し、そのベース部材をハウジング１１における第１ハウジング構成体１４の底壁１４ａに取り付けてもよい。

○ 回路用ハウジング３２は、樹脂材とシールド部としての金属板を含む形状であってもよく、この場合、金属板は、回路用ハウジング３２の内周面、外周面、又は樹脂材の内部に設けられる。例えば、図５に示すように、回路用ハウジング３２の内周面に金属板を設ける場合は、金属板を底部３２ａに埋設して、その金属板により回路用ハウジング３２がシールド部３３を含む形態とする。

シールド部としての金属板を回路用ハウジング３２の外周面、又は樹脂材の内部に設けた場合、シールド部は、回路用ハウジング３２の樹脂材及び樹脂部８０を介してバスバー５５（通信用配線）と対向する。そして、そのシールド部を遮蔽部材７１と電気的に接続して遮蔽部７７を構成し、その遮蔽部７７によってバスバー５５（通信用配線）を収容室３４の内側から覆うようにしてもよい。

○ 実施形態では、シールド部としての底部３２ａと、遮蔽部材７１とを金属製の固定ボルト８５で電気的に接続したが、底部３２ａと遮蔽部材７１とが電気的に接続されていれば、その接続方法は任意に変更してもよい。

○ バスバー５５と遮蔽部材７１、及びバスバー５５と回路用ハウジング３２とが絶縁できれば、バスバー５５はモールド成形によって樹脂部８０と一体化されていなくてもよい。例えば筒状の絶縁部材でバスバー５５を取り囲み、その絶縁部材でバスバー５５を回路用ハウジング３２及び遮蔽部材７１から絶縁してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記シールド部と前記遮蔽部材とは金属製の固定ボルトによって締結されている電動圧縮機。

１０…電動圧縮機、１１…ハウジング、１２…圧縮部、１３…電動モータ、３０…駆動回路としてのインバータ、３２…回路用ハウジング、３２ａ…シールド部として機能する底部、３３…シールド部、３４…収容室、５５…通信用配線としてのバスバー、５６…制御回路、７１…遮蔽部材、７１ａ…本体部、７１ｂ…側壁部、８０…樹脂部、８５…固定ボルト。

Claims (2)

1. 冷媒が吸入されるハウジングと、
   前記ハウジング内に収容され、前記冷媒を圧縮して吐出する圧縮部と、
   前記ハウジング内に収容され、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、
   前記電動モータを駆動させる駆動回路と、
   前記ハウジングの外周に設けられ、前記駆動回路を収容する収容室を区画する回路用ハウジングと、
   前記駆動回路を制御することにより前記電動モータを制御する制御回路と、
   前記制御回路に接続され、前記収容室内から当該収容室外側に引き出された通信用配線と、
   前記収容室内に設けられ、前記通信用配線を覆う金属製の遮蔽部材と、を備え、
   前記回路用ハウジングは、電気的に接地された金属製のシールド部を有し、
   前記遮蔽部材は、前記シールド部と電気的に接続され、
   前記通信用配線は板状のバスバーであり、前記バスバーはモールド成形によって樹脂部と一体化されており、
   前記バスバーと一体化された前記樹脂部は、前記遮蔽部材で覆われると共に前記遮蔽部材及び前記樹脂部を貫通した固定ボルトによって前記回路用ハウジングに締結されていることを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記遮蔽部材は、矩形板状の本体部と、当該本体部の各短手方向縁部から立設された一対の板状の側壁部と、を備え、
   前記シールド部は、前記通信用配線と対向するように配置され、
   前記側壁部は、当該側壁部における前記本体部とは反対側の端部が前記シールド部と接続されている請求項１に記載の電動圧縮機。