WO2010146993A1 - インバータモジュールおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

インバータモジュールおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機 Download PDF

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power
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服部　誠
秀隆 佐藤
孝志 中神
和範 手島
光昭 有田
雅士 藤田
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三菱重工業株式会社
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • the present invention relates to an inverter module suitable for application to a vehicle air conditioner and an inverter-integrated electric compressor using the same.
  • An inverter-integrated electric compressor in which an inverter device is integrated is used as a compressor for an air conditioner mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • an inverter housing inverter box
  • DC power supplied from a high voltage power source is converted into AC power.
  • an inverter device for applying it to the electric motor inside the housing via a glass sealed terminal is incorporated.
  • Inverter devices are generally connected to a PN power line, and high voltage electrical components such as smoothing capacitors (capacitors) and inductor coils (common mode coils, normal mode coils) that reduce current ripple and common mode noise;
  • a switching circuit composed of a semiconductor switching element such as IGBT is mounted, and is composed of a power system substrate that converts DC power into three-phase AC power and applies it to an electric motor, and an element that operates at a low voltage such as a CPU.
  • a control communication circuit is mounted and is composed of a control board and the like that controls AC power applied to the electric motor, and these are integrated into the outer periphery of the housing (see, for example, Patent Document 1). .
  • an inverter-integrated electric compressor for a vehicle air conditioner is mounted in a narrow engine room, it is preferable to reduce the size and weight as much as possible, and the same applies to an inverter device incorporated therein.
  • the power system board and the control board are integrated into a module through a resin module case, and a thin and smooth capacitor such as a ceramic system capacitor or a film system capacitor is installed in the inverter module.
  • a filter with a built-in filter capacitor for removing common mode noise has been proposed (for example, see Patent Document 2).
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and eliminates noise interference and noise leakage caused by incorporating a smoothing capacitor, and can be reduced in size and weight, and an inverter-integrated electric motor using the same.
  • An object is to provide a compressor.
  • an inverter module includes a resin module case and a power provided to the electric motor by converting DC power supplied from a power source into AC power, provided on the bottom side of the module case.
  • the module case includes the power system board.
  • a smoothing capacitor connected to the power supply line is incorporated, and the smoothing capacitor is electromagnetically shielded with respect to the power system board and the control board.
  • the smoothing capacitor is incorporated in the module case of the inverter module configured by the module case, the power system board, and the control board, the smoothing capacitor which is a high voltage system electrical component in the inverter module. Can be integrated. For this reason, while being able to make an inverter apparatus compact as a whole, the assembly can be made easy. Since the smoothing capacitor is electromagnetically shielded against the power system board and the control board, the electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor is blocked from propagating to the power system board and the control board. Noise leakage to the can be suppressed.
  • the smoothing capacitor is disposed in a space portion between the power system board and the control board in the module case. It is electromagnetically shielded by metal shield plates provided above and below the capacitor.
  • the smoothing capacitor is disposed in the space between the power system board and the control board in the module case and is electromagnetically shielded by the metal shield plates provided above and below the smoothing capacitor. Electromagnetic noise radiated from the capacitor to the power system board and the control board can be blocked by metal shield plates provided above and below the electromagnetic noise. For this reason, noise interference and noise leakage due to electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor can be suppressed.
  • the smoothing capacitor is electromagnetically shielded by a metal casing that surrounds an outer periphery, and is disposed in the module case.
  • the smoothing capacitor is electromagnetically shielded by the metal casing surrounding the outer periphery thereof and disposed in the module case, the smoothing capacitor is radiated from the smoothing capacitor to the power system board and the control board. Electromagnetic noise can be blocked by a metal casing surrounding the outer periphery. For this reason, noise interference and noise leakage due to electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor can be suppressed.
  • the metal shield plate or the metal casing is a ground earth terminal that is insert-molded integrally with the module case. It is connected.
  • the smoothing capacitor is connected to the metal shield plate or the metal casing.
  • the propagated noise current such as electromagnetic noise can be surely dropped to the ground through the grounding terminal to which the metallic shield plate or the metallic casing is connected. For this reason, leakage of electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor to the outside can be suppressed.
  • the inverter module is the above inverter module, wherein the ground earth terminal is insert-molded integrally with a fixed leg portion provided in the module case, and the inverter module is a housing or the like.
  • the housing is grounded to the housing when fixedly installed via the fixed leg portion.
  • the ground ground terminal is integrally molded with the fixed leg portion provided in the module case, and when the inverter module is fixedly installed on the housing or the like via the fixed leg portion, Since the chassis is configured to be grounded, the ground earth terminal is grounded to the housing by fixing the inverter module to the housing or the like, and the metal shield plate or metal chassis is securely installed. Can be grounded. For this reason, it is possible to reliably suppress leakage of electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor to the outside.
  • the inverter-integrated electric compressor is provided with an inverter housing portion on the outer periphery of a housing in which the compression mechanism and the electric motor that drives the compressor mechanism are built, and the inverter housing portion includes the above-described inverter housing portion.
  • An inverter device including an inverter module is integrally incorporated.
  • the inverter housing portion is provided on the outer periphery of the housing in which the compression mechanism and the electric motor for driving the compression mechanism are built, and the inverter device including any one of the inverter modules described above is integrated in the inverter housing portion. Since the inverter device is made compact, the volume of the inverter housing portion that houses the inverter device can be reduced, and the housing that forms the outer shell of the electric compressor can be downsized. For this reason, the inverter-integrated electric compressor can be reduced in size and weight, and the mounting property on a vehicle or the like can be improved. Since noise interference and noise leakage in the inverter device can be suppressed, malfunction of the inverter device due to noise interference and the like can be prevented, and the reliability of the product can be improved.
  • the inverter-integrated electric compressor according to one aspect of the present invention is the above-described inverter-integrated electric compressor, wherein the inverter module is fixedly installed in the inverter accommodating portion via a fixed leg portion of the module case.
  • the housing is grounded with respect to the housing.
  • the inverter module since the inverter module is fixedly installed in the inverter accommodating portion via the fixed leg portion of the module case and is grounded to the housing, the inverter module is radiated from the smoothing capacitor incorporated in the inverter module.
  • Noise current such as electromagnetic noise can be grounded to the housing via the fixed leg portion and the inverter housing portion, and the housing can be securely grounded. Therefore, it is possible to reliably prevent malfunction of the inverter device due to noise interference, noise leakage to the outside, and the like, and improve the reliability of the product.
  • the smoothing capacitor which is a high-voltage electrical component
  • the inverter device can be made compact as a whole and the assembly is facilitated. be able to. Since the smoothing capacitor is electromagnetically shielded against the power system board and the control board, the electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor is blocked from propagating to the power system board and the control board. Noise leakage to the can be suppressed.
  • the volume of the inverter accommodating portion that accommodates the inverter device can be reduced, and the housing constituting the outer shell of the electric compressor can be reduced in size. Therefore, the inverter-integrated electric compressor can be reduced in size and weight and can be mounted on a vehicle or the like. Since noise interference and noise leakage in the inverter device can be suppressed, malfunction of the inverter device due to noise interference and the like can be prevented, and the reliability of the product can be improved.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a main part of an inverter-integrated electric compressor incorporating an inverter module according to a first embodiment of the present invention. It is an external appearance perspective view of the inverter module integrated in the inverter integrated electric compressor shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the inverter module shown in FIG. 2. It is a longitudinal cross-sectional view of the inverter module shown in FIG. It is a disassembled perspective view of the inverter module which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the inverter module shown in FIG.
  • the inverter-integrated electric compressor 1 has a cylindrical housing 2 that constitutes an outer shell thereof.
  • the housing 2 is configured such that a motor housing in which an electric motor made of aluminum die casting is accommodated and a compressor housing in which a compression mechanism is accommodated are fastened and fixed integrally with bolts. In the present embodiment, only the motor housing side is shown.
  • the electric motor and the compression mechanism (not shown) accommodated and installed in the housing 2 are connected to each other via a motor shaft, and the compression mechanism is driven by the rotation of the electric motor.
  • a refrigerant suction port 3 is provided on the rear end side (right side in FIG. 1) of the housing (motor housing) 2, and the low-pressure refrigerant gas sucked into the housing 2 from the refrigerant suction port 3 After being distributed in the motor axial direction, it is sucked into the compression mechanism and compressed.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the compression mechanism is discharged into the housing (compressor housing) 2 and then externally from a discharge port (not shown) provided on the front end side of the housing (compressor housing) 2. It is configured to be sent to.
  • mounting legs 4 are provided at a total of three locations: a lower portion on the rear end side, a lower portion on the front end side, and an upper portion.
  • the inverter-integrated electric compressor 1 is fixedly installed with a bolt or the like to a bracket provided on a side wall or the like of the traveling engine of the vehicle via the mounting leg 4 and is mounted on the vehicle.
  • the inverter-integrated electric compressor 1 is cantilevered at least at three points up and down with one side faced along the bracket and the motor axial direction directed in the front-rear direction or left-right direction of the vehicle.
  • a first inverter housing portion 5 having a substantially rectangular planar shape is integrally formed at an upper portion thereof.
  • the first inverter accommodating portion 5 has a box shape surrounded by a peripheral wall having a predetermined height with the upper surface open, and accommodates an inverter module 11 of the inverter device 10 to be described later.
  • the opening is configured to be sealed by a cover member (not shown).
  • a flange portion 6 ⁇ / b> A constituting the second inverter housing portion 6 is integrally formed on the side surface of the housing 2.
  • the flange portion 6A includes a second inverter housing portion 6 in which high voltage electrical components such as a terminal block 12 of the inverter device 10 to be described later, a common mode coil 13 for removing common mode noise, and a normal mode coil 14 are housed.
  • a small case (not shown) to be configured is fixedly installed via a fastening bolt.
  • the second inverter housing portion 6 and the first inverter housing portion 5 are in communication with each other on the housing 2 side for wiring the power supply line.
  • the inverter device 10 installed in the first inverter housing part 5 and the second inverter housing part 6 is housed and installed in the inverter module 11 housed and installed in the first inverter housing part 5 and the second inverter housing part 6.
  • the terminal block 12, the common mode coil 13, the normal mode coil 14, and the like are configured with high voltage electrical components.
  • a PN power cable (not shown) is connected to the terminal block 12, and a common mode coil 13 and a normal mode coil 14 are connected to a plurality of terminals provided on the terminal block 12 via respective lead wires. As is well known, it is electrically connected to the power line. Further, the lead wires of the common mode coil 13 and the normal mode coil 14 are connected to a pair of PN terminals 21 described later of the inverter module 11.
  • the inverter module 11 is mounted with a switching circuit 16 composed of a plurality of semiconductor switching elements such as IGBTs, and converts the DC power into three-phase AC power to convert the electric motor.
  • the power system board 15 made of an aluminum plate material or the like to be applied to the power module, the resin module case 17 in which the power system board 15 is integrally formed by insert molding, and the power system board 15 are disposed on the power line.
  • a smoothing capacitor (capacitor) 18 connected in parallel with the power system board 15 and a control communication circuit 20 composed of elements operating at a low voltage such as a CPU are mounted, and AC power applied to the electric motor is supplied.
  • a control board 19 to be controlled.
  • the resin module case 17 applies a three-phase AC power to the pair of PN terminals 21 to which the power supply line is connected as described above, and a glass sealed terminal to the electric motor. Electrically connected to the U-V-W terminal 22, a large number of connection terminals 23 connecting the power system board 15 and the control board 19, the high voltage ground system of the power system board 15, and the low voltage ground system of the control board 19. A plurality of ground earth terminals 24 and the like to be connected are integrally formed by insert molding.
  • a control board 19 is installed on the upper part of the module case 17 through a large number of connection terminals 23 and the like, so that the module is integrated into a module.
  • the module case 17 has a rectangular shape, and a PN terminal 21 protrudes from a side surface adjacent to the second inverter accommodating portion 6, and a UVV terminal 22 extends from a front side surface adjacent thereto. Is protruding.
  • Fixed leg portions 25 are integrally formed at the four corner portions of the module case 17, and the inverter module 11 is fixedly installed on the bottom surface of the inverter accommodating portion 5 via bolts or the like via the fixed leg portions 25. ing. At least one of the fixed leg portions 25 is provided with one end portion 24A of the ground earth terminal 24, and the ground leg terminal 25 is fastened and fixed to the bottom surface of the inverter accommodating portion 5 with a bolt.
  • a housing 24 is grounded to the housing 2.
  • the control board 19 of the inverter module 11 is connected with a control communication cable 26 that transmits and receives control signals to and from a higher-level control device, that is, a vehicle-side ECU (Electric Control Unit).
  • a higher-level control device that is, a vehicle-side ECU (Electric Control Unit).
  • the smoothing capacitor (capacitor) 18 for example, a flat thin film capacitor having a resin film laminated, a thin thin capacitor made of a flat thin ceramic capacitor, or the like is used.
  • the smoothing capacitor 18 is installed in a space between the power system board 15 provided on the bottom side and the control board 19 provided on the upper side in the module case 17 via a fixed terminal 18A. At the same time, it is connected to the power supply line in parallel with the power system board 15 via the power connection terminal 18B.
  • metal shield plates 27 and 28 such as an iron plate and an aluminum plate are provided above and below the smoothing capacitor 18, respectively. That is, the metal shield plate 27 is provided between the power system substrate 15 and the smoothing capacitor 18, and the metal shield plate 28 is provided between the control substrate 19 and the smoothing capacitor 18. 15 and the control board 19 are configured to shield electromagnetic noise emitted.
  • the two metal shield plates 27 and 28 are electrically connected to the ground ground terminal 24 to be grounded in the casing.
  • High voltage DC power supplied to the inverter-integrated electric compressor 1 from the power supply unit mounted on the vehicle via the power cable is input to the terminal block 12 of the inverter device 10.
  • This DC power is supplied to a pair of PNs on the inverter module 11 side through a noise-removing common mode coil 13 and a normal mode coil 14 that are connected to each other through a plurality of connection terminals provided on the terminal block 12. Input to terminal 21.
  • the DC power input to the PN terminal 21 is input to the switching circuit of the power system board 15 through the smoothing capacitor 18. At this time, common mode noise and current ripple are reduced by the common mode coil 13, the normal mode coil 14 and the smoothing capacitor 18.
  • the DC power input to the power system board 15 is controlled by the operation of the semiconductor switching element on the power system board 15 controlled based on the control signal transmitted from the vehicle-side ECU to the control board 19 via the communication cable 26. Is converted into three-phase AC power. This three-phase AC power is applied to the electric motor in the housing 2 from the UV terminal 22 connected to the power system board 15 through the glass sealed terminal. As a result, the electric motor is rotationally driven at the command frequency, and the compression mechanism is activated.
  • the operation of the compression mechanism causes low-temperature refrigerant gas to be sucked into the housing (motor housing) 2 from the refrigerant suction port 3.
  • the refrigerant flows around the electric motor in the axial direction of the motor, is sucked into the compression mechanism, is compressed into a high temperature and high pressure state, is discharged into a housing (a compressor housing not shown), and is electrically compressed from the discharge port. It is sent out of the machine 1.
  • the low-temperature and low-pressure refrigerant gas that is sucked from the refrigerant suction port 3 into one end of the housing (motor housing) 2 and flows in the motor axial direction passes through the wall surface of the housing 2.
  • 6 forcibly cools heat-generating components such as semiconductor switching elements (IGBTs) and high-voltage electrical components housed and installed.
  • IGBTs semiconductor switching elements
  • the electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor 18 can be blocked from propagating to the power system board 15 and the control board 19 provided above and below the smoothing capacitor 18. Therefore, noise interference between the power system board 15 and the control board 19 can be suppressed and malfunction of the inverter device 10 can be prevented, and electromagnetic noise can be transmitted via the communication cable 26 and the power cable connected to the inverter device 10. Thus, it is possible to prevent leakage to the outside and adversely affect other electronic devices, and the reliability of the inverter device 10 can be improved.
  • the metal shield plates 27 and 28 are connected to the ground ground terminal 24 that is integrally molded with the module case 17, noise such as electromagnetic noise propagated from the smoothing capacitor 18 to the metal shield plates 27 and 28.
  • the housing can be grounded to the housing 2 via the ground ground terminal 24 and the inverter accommodating portion 5, and the housing can be reliably grounded. Therefore, leakage of electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor 18 to the outside can be suppressed.
  • the smoothing capacitor (capacitor) 18 a thin smoothing capacitor such as a film-type capacitor is used, which is installed using the space between the power system board 15 and the control board 19 of the inverter module 11.
  • the apparatus 10 can be made compact and the assembly thereof can be facilitated.
  • the inverter device 10 can be made compact, the volume of the inverter accommodating portions 5 and 6 can be reduced, and the housing 2 constituting the outline of the electric compressor 1 can be reduced in size. Therefore, the inverter-integrated electric compressor 1 can be reduced in size. It can be reduced in weight and can be mounted on a vehicle or the like.
  • noise interference, noise leakage, and the like in the inverter device 10 can be suppressed, malfunction of the inverter device 10 can be prevented and reliability can be improved.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in the shield configuration of the smoothing capacitor 18. Since other points are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • the resin module case 17 is electromagnetically shielded by surrounding the outer periphery with a metal casing 29 such as an iron plate or an aluminum plate.
  • a smoothing capacitor 18 is provided.
  • the smoothing capacitor 18 is installed in the space between the power system board 15 and the control board 19 via the fixed terminal 18A, and the power system board via the power connection terminal 18B. 15 is connected to the power supply line in parallel. Further, the metal casing 29 is connected to the ground ground terminal 24 via a ground connection terminal 29A provided integrally with the casing, so that the casing is grounded.
  • the smoothing capacitor 18 is electromagnetically shielded by the metal casing 29 surrounding the outer periphery thereof and disposed in the module case 17, so that electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor 18 by application of high-voltage power is provided. Propagation to the power system board 15 and the control board 19 can be blocked by the metal casing 29. As a result, noise interference and noise leakage caused by electromagnetic noise radiated from the smoothing capacitor 18 can be suppressed, and the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the compression mechanism of the electric compressor 1 may be any type of compression mechanism.
  • the common mode coil 13 for noise removal of the inverter device 10 is not necessarily incorporated in the electric compressor 1 side, and the coil for noise removal may be only the normal mode coil 14 or vice versa. .
  • the first inverter housing portion 5 and the second inverter housing portion 6 that house the inverter device 10 may be formed by integral molding with the housing 2, or a case or the like that is molded separately is assembled to the housing 2. It may be configured. Of course, the two first inverter accommodating portions 5 and the second inverter accommodating portion 6 may be combined into one accommodating portion.

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Abstract

　平滑コンデンサを内蔵することによるノイズ干渉やノイズ漏洩等を解消し、小型軽量化できるインバータモジュールおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機を提供すること。樹脂製のモジュールケース（１７）と、該モジュールケース（１７）の底部側に設けられているパワー系基板（１５）と、モジュールケース（１７）の上部側に設けられているコントロール基板（１９）とから構成されているインバータモジュール（１１）において、モジュールケース（１７）内に、パワー系基板（１５）への電源供給ラインに接続される平滑コンデンサ（１８）が組み込まれ、該平滑コンデンサ（１８）は、パワー系基板（１５）およびコントロール基板（１９）に対して電磁シールドされている。

Description

インバータモジュールおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機
　本発明は、車両用の空調装置に適用して好適なインバータモジュールおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
　ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される空調装置用の圧縮機には、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機が用いられている。このインバータ一体型電動圧縮機は、電動モータと圧縮機構とが内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部（インバータボックス）が設けられ、その内部に高電圧電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、それをハウジング内部の電動モータにガラス密封端子を介して印加するインバータ装置が組み込まれた構成とされている。
　インバータ装置は、一般に、Ｐ－Ｎ電源ラインに接続され、電流リップルやコモンモードノイズを低減する平滑コンデンサ（キャパシタ）やインダクタコイル（コモンモードコイル、ノーマルモードコイル）等の高電圧系電気部品と、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路が実装され、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに印加するパワー系基板と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装され、電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板等とから構成されており、これらが一体化されてハウジングの外周に組み込まれている（例えば、特許文献１参照）。
　車両空調装置用のインバータ一体型電動圧縮機は、狭隘なエンジンルーム内に架装されることから、可能な限り小型軽量化することが好ましく、これに組み込まれるインバータ装置についても同様である。インバータ装置をコンパクト化し、かつ組み立て容易化するため、パワー系基板およびコントロール基板を樹脂製のモジュールケースを介して一体にモジュール化し、このインバータモジュール内にセラミック系コンデンサやフィルム系コンデンサ等の薄型平滑コンデンサやコモンモードノイズ除去用のフィルタコンデンサを内蔵したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３８２７１５８号公報 特開２００４－３３５６２５号公報
　しかしながら、上記のように、インバータモジュールの内部に高電圧系の電気部品である平滑コンデンサ等をそのまま内蔵すると、平滑コンデンサ自体がノイズ源となり、平滑コンデンサからパワー系基板およびコントロール基板に向って電磁ノイズが放射されることになる。この電磁ノイズは、パワー系基板およびコントロール基板においてノイズ干渉を発生し、インバータ装置の誤動作の原因となるとともに、インバータ装置に接続されている制御用通信ケーブルや電源ケーブルを介して外部に漏洩され、他の電子機器に対して悪影響を及ぼす可能性も懸念される。
　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、平滑コンデンサを内蔵することによるノイズ干渉やノイズ漏洩等を解消し、小型軽量化できるインバータモジュールおよびそれを用いた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。
　上記した課題を解決するために、本発明のインバータモジュールおよびインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の一態様にかかるインバータモジュールは、樹脂製のモジュールケースと、該モジュールケースの底部側に設けられ、電源から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加するパワー系基板と、前記モジュールケースの上部側に設けられ、前記電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板とから構成されているインバータモジュールにおいて、前記モジュールケース内に、前記パワー系基板への電源供給ラインに接続される平滑コンデンサが組み込まれ、該平滑コンデンサは、前記パワー系基板および前記コントロール基板に対して電磁シールドされている。
　上記態様によれば、モジュールケースとパワー系基板とコントロール基板とから構成されているインバータモジュールのモジュールケース内に、平滑コンデンサを組み込んでいるので、インバータモジュールに高電圧系の電気部品である平滑コンデンサを組み込んで一体化することができる。このため、インバータ装置を全体としてコンパクト化することができるとともに、その組み立てを容易化することができる。平滑コンデンサはパワー系基板およびコントロール基板に対して電磁シールドされているため、平滑コンデンサから放射される電磁ノイズのパワー系基板およびコントロール基板への伝搬を遮断し、ノイズ干渉によるインバータ装置の誤動作や外部へのノイズ漏洩を抑制することができる。
　さらに、本発明の一態様に係るインバータモジュールは、上記のインバータモジュールにおいて、前記平滑コンデンサは、前記モジュールケース内の前記パワー系基板と前記コントロール基板との間の空間部に配設され、該平滑コンデンサを挟んで上下に設けられた金属製シールド板によって電磁シールドされている。
　上記態様によれば、平滑コンデンサが、モジュールケース内のパワー系基板とコントロール基板との間の空間部に配設され、その上下に設けられた金属製シールド板によって電磁シールドされているので、平滑コンデンサからパワー系基板およびコントロール基板に対して放射される電磁ノイズをその上下に設けられている金属製シールド板によって遮断することができる。このため、平滑コンデンサから放射される電磁ノイズによるノイズ干渉やノイズ漏洩を抑制することができる。
　さらに、本発明の一態様に係るインバータモジュールは、上記のインバータモジュールにおいて、前記平滑コンデンサは、外周を包囲する金属製筐体によって電磁シールドされ、前記モジュールケース内に配設されている。
　上記態様によれば、平滑コンデンサが、その外周を包囲する金属製筐体によって電磁シールドされ、モジュールケース内に配設されているので、平滑コンデンサからパワー系基板およびコントロール基板に対して放射される電磁ノイズをその外周を包囲している金属製筐体によって遮断することができる。このため、平滑コンデンサから放射される電磁ノイズによるノイズ干渉やノイズ漏洩を抑制することができる。
　さらに、本発明の一態様に係るインバータモジュールは、上述のいずれかのインバータモジュールにおいて、前記金属製シールド板または前記金属製筐体は、前記モジュールケースに一体にインサート成形されているグランドアース端子に接続されている。
　上記態様によれば、金属製シールド板または金属製筐体が、モジュールケースに一体にインサート成形されているグランドアース端子に接続されているので、平滑コンデンサから金属製シールド板または金属製筐体に伝搬された電磁ノイズ等のノイズ電流を金属製シールド板または金属製筐体が接続されているグランドアース端子を介して確実にアースに落とすことができる。このため、平滑コンデンサから放射される電磁ノイズの外部への漏洩を抑制することができる。
　さらに、本発明の一態様に係るインバータモジュールは、上記のインバータモジュールにおいて、前記グランドアース端子は、前記モジュールケースに設けられている固定脚部に一体にインサート成形されとおり、前記インバータモジュールがハウジング等に前記固定脚部を介して固定設置されたとき、該ハウジングに筐体接地されるように構成されている。
　上記態様によれば、グランドアース端子が、モジュールケースに設けられている固定脚部に一体にインサート成形されており、インバータモジュールがハウジング等に固定脚部を介して固定設置されたとき、ハウジングに筐体接地されるように構成されているので、インバータモジュールをハウジング等に固定設置することによって、グランドアース端子をハウジングに筐体接地し、金属製シールド板または金属製筐体を確実に筐体アースすることができる。このため、平滑コンデンサから放射された電磁ノイズの外部への漏洩を確実に抑制することができる。
　さらに、本発明の一態様にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機構とそれを駆動する電動モータとが内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部が設けられ、該インバータ収容部内に上記のインバータモジュールを含むインバータ装置が一体に組み込まれている。
　上記態様によれば、圧縮機構とそれを駆動する電動モータとが内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部が設けられ、該インバータ収容部内に上述のいずれかのインバータモジュールを含むインバータ装置が一体に組み込まれているので、インバータ装置がコンパクト化された分だけ、それを収容するインバータ収容部の容積を小さくし、電動圧縮機の外郭を構成するハウジングを小型化することができる。このため、インバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化し、車両等への搭載性を向上することができる。インバータ装置でのノイズ干渉やノイズ漏洩を抑制できるため、ノイズ干渉によるインバータ装置の誤動作等を防止し、製品の信頼性を向上することができる。
　さらに、本発明の一態様に係るインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータモジュールは、前記モジュールケースの固定脚部を介して前記インバータ収容部内に固定設置され、前記ハウジングに対し筐体接地されている。
　上記態様によれば、インバータモジュールが、モジュールケースの固定脚部を介してインバータ収容部内に固定設置され、ハウジングに対し筐体接地されているので、インバータモジュールに組み込まれている平滑コンデンサから放射される電磁ノイズ等のノイズ電流を固定脚部およびインバータ収容部を介してハウジングに筐体接地し、確実に筐体アースすることができる。このため、ノイズ干渉によるインバータ装置の誤動作や外部へのノイズ漏洩等を確実に防止し、製品の信頼性を向上することができる。
　本発明のインバータモジュールによると、インバータモジュールに高電圧系の電気部品である平滑コンデンサを組み込んで一体化することができるため、インバータ装置を全体としてコンパクト化することができるとともに、組み立てを容易化することができる。平滑コンデンサはパワー系基板およびコントロール基板に対して電磁シールドされているため、平滑コンデンサから放射される電磁ノイズのパワー系基板およびコントロール基板への伝搬を遮断し、ノイズ干渉によるインバータ装置の誤動作や外部へのノイズ漏洩を抑制することができる。
　本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、インバータ装置がコンパクト化された分だけ、それを収容するインバータ収容部の容積を小さくし、電動圧縮機の外郭を構成するハウジングを小型化することができるため、インバータ一体型電動圧縮機を小型軽量化し、車両等への搭載性を向上することができる。インバータ装置でのノイズ干渉やノイズ漏洩を抑制できるため、ノイズ干渉によるインバータ装置の誤動作等を防止し、製品の信頼性を向上することができる。
本発明の第１実施形態に係るインバータモジュールを組み込んだインバータ一体型電動圧縮機の主要部の外観斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み込まれたインバータモジュールの外観斜視図である。 図２に示すインバータモジュールの分解斜視図である。 図２に示すインバータモジュールの縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るインバータモジュールの分解斜視図である。 図５に示すインバータモジュールの縦断面図である。
　以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
　インバータ一体型電動圧縮機１は、その外殻を構成する円筒状のハウジング２を有している。ハウジング２は、アルミダイカスト製の電動モータが収容されるモータハウジングと圧縮機構が収容される圧縮機ハウジングとをボルトにより一体に締め付け固定した構成とされている。本実施形態では、モータハウジング側のみが図示されている。
　ハウジング２内に収容設置される図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して互いに連結され、電動モータの回転により圧縮機構が駆動されるように構成されている。ハウジング（モータハウジング）２の後方端側（図１の右側）には、冷媒吸入ポート３が設けられており、冷媒吸入ポート３からハウジング２内に吸入された低圧冷媒ガスは、電動モータの周りをモータ軸線方向に流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、ハウジング（圧縮機ハウジング）２内に吐出された後、ハウジング（圧縮機ハウジング）２の前方端側に設けられている図示省略の吐出ポートから外部へと送出されるように構成されている。
　ハウジング２の外周には、例えば後方端側の下部および前方端側の下部、並びに上部の計３箇所に取り付け脚４が設けられている。インバータ一体型電動圧縮機１は、この取り付け脚４を介して車両の走行用エンジンの側壁等に設けられるブラケットにボルト等により固定設置され、車両に搭載されるようになっている。インバータ一体型電動圧縮機１は、その一側面をブラケットに沿わせてモータ軸線方向を車両の前後方向または左右方向に向け、少なくとも上下３点で片持ち支持されることになる。
　ハウジング２の外周面には、その上方部に平面形状が略方形状とされた第１インバータ収容部５が一体に成形されている。この第１インバータ収容部５は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス形状とされ、後述するインバータ装置１０のインバータモジュール１１が収容されるようになっており、その上面開口部は、図示省略されているカバー部材により密閉されるように構成されている。
　ハウジング２の側面には、第２インバータ収容部６を構成するフランジ部６Ａが一体に成形されている。このフランジ部６Ａには、後述するインバータ装置１０の端子台１２やコモンモードノイズを除去するコモンモードコイル１３およびノーマルモードコイル１４等の高電圧系電気部品が収容される第２インバータ収容部６を構成する図示省略の小ケースが、締め付けボルトを介して固定設置されるようになっている。第２インバータ収容部６と第１インバータ収容部５とは、電源ラインを配線するため、ハウジング２側において互いに連通されている。
　第１インバータ収容部５および第２インバータ収容部６内に設置されるインバータ装置１０は、第１インバータ収容部５に収容設置されるインバータモジュール１１と、第２インバータ収容部６に収容設置される端子台１２、コモンモードコイル１３およびノーマルモードコイル１４等の高電圧系電気部品とから構成される。端子台１２には、Ｐ－Ｎ電源ケーブル（図示省略）が接続されるとともに、端子台１２に設けられている複数の端子に各々のリード線を介してコモンモードコイル１３およびノーマルモードコイル１４が電源ラインに公知の如く電気的に配線接続されている。更に、このコモンモードコイル１３およびノーマルモードコイル１４のリード線がインバータモジュール１１の後述する一対のＰ－Ｎ端子２１に接続されるようになっている。
　インバータモジュール１１は、図２ないし図４に示されるように、ＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路１６等が実装され、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに印加するアルミ製板材等からなるパワー系基板１５と、このパワー系基板１５が一体にインサート成形されている樹脂製のモジュールケース１７と、パワー系基板１５上に配置され、電源ラインに対してパワー系基板１５と並列に接続されている平滑コンデンサ（キャパシタ）１８と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路２０等が実装され、電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板１９と、を備えた構成とされている。
　樹脂製のモジュールケース１７には、パワー系基板１５の他に、上述の如く電源ラインが接続される一対のＰ－Ｎ端子２１、電動モータにガラス密封端子を介して三相交流電力を印加するＵ－Ｖ－Ｗ端子２２、パワー系基板１５とコントロール基板１９との間を接続する多数の接続端子２３、パワー系基板１５の高電圧グランド系およびコントロール基板１９の低電圧グランド系と電気的に接続される複数のグランドアース端子２４等が一体にインサート成形されている。このモジュールケース１７の上部に、多数の接続端子２３等を介してコントロール基板１９が設置されることにより一体にモジュール化されている。
　モジュールケース１７は、矩形形状とされており、第２インバータ収容部６と隣接する側の側面にＰ－Ｎ端子２１が突出され、これに隣接する前方側の側面にＵ－Ｖ－Ｗ端子２２が突出されている。モジュールケース１７の４コーナー部には、固定脚部２５が一体成形され、該固定脚部２５を介してインバータモジュール１１がインバータ収容部５の底面にボルト等を介して固定設置されるようになっている。この固定脚部２５の少なくとも１つ以上には、グランドアース端子２４の一端部２４Ａが設けられ、固定脚部２５をインバータ収容部５の底面にボルトを介して締め付け固定することにより、グランドアース端子２４がハウジング２に筐体接地されるように構成されている。
　インバータモジュール１１のコントロール基板１９には、上位の制御装置、すなわち車両側ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）との間で制御信号を送受信する制御用通信ケーブル２６が接続されることになる。
　平滑コンデンサ（キャパシタ）１８としては、例えば樹脂フィルムを積層した平板状の薄型フィルム系コンデンサや平板状の薄型セラミック系コンデンサ等により構成された薄型コンデンサが用いられる。この平滑コンデンサ１８は、モジュールケース１７内において、底部側に設けられているパワー系基板１５と上部側に設けられているコントロール基板１９との間の空間部に固定端子１８Ａを介して設置されるとともに、電力接続端子１８Ｂを介してパワー系基板１５と並列に電源ラインに接続されている。
　モジュールケース１７内には、平滑コンデンサ１８を挟んでその上下にそれぞれ鉄板、アルミ板等の金属製シールド板２７，２８が設けられている。つまり、金属製シールド板２７は、パワー系基板１５と平滑コンデンサ１８との間、金属製シールド板２８は、コントロール基板１９と平滑コンデンサ１８との間にそれぞれ設けられ、平滑コンデンサ１８からパワー系基板１５およびコントロール基板１９に対して放射される電磁ノイズをシールドできるように構成されている。この２枚の金属製シールド板２７，２８は、電気的にグランドアース端子２４に接続されることにより筐体アースされている。
　以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　車両に搭載の電源ユニットから電源ケーブルを介してインバータ一体型電動圧縮機１に供給される高電圧の直流電力は、インバータ装置１０の端子台１２に入力される。この直流電力は、端子台１２に設けられている複数の接続端子を介して配線接続されているノイズ除去用のコモンモードコイル１３およびノーマルモードコイル１４を経てインバータモジュール１１側の一対のＰ－Ｎ端子２１に入力される。
　Ｐ－Ｎ端子２１に入力された直流電力は、平滑コンデンサ１８を経てパワー系基板１５のスイッチング回路へと入力される。この際、コモンモードコイル１３、ノーマルモードコイル１４および平滑コンデンサ１８によりコモンモードノイズや電流リップルが低減される。パワー系基板１５に入力された直流電力は、車両側ＥＣＵから通信ケーブル２６を経てコントロール基板１９に送信された制御信号に基づいて制御されるパワー系基板１５上の半導体スイッチング素子の動作により指令周波数の三相交流電力に変換される。この三相交流電力は、パワー系基板１５に繋がれているＵ－Ｖ－Ｗ端子２２からガラス密封端子を経てハウジング２内の電動モータに印加される。これによって、電動モータが指令周波数で回転駆動され、圧縮機構が作動される。
　圧縮機構の作動により、冷媒吸入ポート３から低温の冷媒ガスがハウジング（モータハウジング）２内に吸い込まれる。この冷媒は、電動モータの周囲をモータ軸線方向に流動されて圧縮機構に吸入され、高温高圧状態に圧縮された後、ハウジング（図示省略の圧縮機ハウジング）内に吐出され、吐出ポートから電動圧縮機１の外部へと送出される。この間、冷媒吸入ポート３からハウジング（モータハウジング）２の一端側に吸い込まれ、モータ軸線方向に流動される低温低圧の冷媒ガスは、ハウジング２の壁面を介して第１および第２インバータ収容部５，６内に収容設置されている半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）や高電圧系電気部品等の発熱部品を強制冷却している。
　一方、インバータ装置１０が動作中、インバータモジュール１１に組み込まれている高電圧系電気部品である平滑コンデンサ（キャパシタ）１８には、高電圧電源から供給される高電圧の直流電力が印加される。これによって、平滑コンデンサ１８から電磁ノイズが放射される。しかし、この電磁ノイズは、平滑コンデンサ１８を挟んでその上下に設けられている２枚の金属製シールド板２７，２８によってシールドされる。
　このため、平滑コンデンサ１８から放射された電磁ノイズが、平滑コンデンサ１８の上下に設けられているパワー系基板１５およびコントロール基板１９へと伝搬されるのを遮断することができる。従って、パワー系基板１５およびコントロール基板１９でのノイズ干渉を抑制し、インバータ装置１０の誤動作を防止することができるとともに、電磁ノイズがインバータ装置１０に接続されている通信ケーブル２６や電源ケーブルを介して外部に漏洩され、他の電子機器に対して悪影響を及ぼすのを防止することができ、インバータ装置１０の信頼性を高めることができる。
　金属製シールド板２７，２８は、モジュールケース１７に一体にインサート成形されているグランドアース端子２４に接続されているため、平滑コンデンサ１８から金属製シールド板２７，２８伝搬された電磁ノイズ等のノイズ電流をグランドアース端子２４およびインバータ収容部５を介してハウジング２に筐体接地し、確実に筐体アースすることができる。従って、平滑コンデンサ１８から放射された電磁ノイズの外部への漏洩を抑制することができる。
　平滑コンデンサ（キャパシタ）１８として、フィルム系コンデンサ等の薄型平滑コンデンサを用い、それをインバータモジュール１１のパワー系基板１５とコントロール基板１９との間の空間部を利用して設置しているため、インバータ装置１０をコンパクト化することができるとともに、その組み立てを容易化することができる。また、インバータ装置１０のコンパクト化によりインバータ収容部５，６の容積を小さくし、電動圧縮機１の外郭を構成するハウジング２を小型化することができるため、インバータ一体型電動圧縮機１を小型軽量化し、車両等への搭載性を向上することができる。加えて、インバータ装置１０でのノイズ干渉やノイズ漏洩等を抑制できるため、インバータ装置１０の誤動作等を防止し、信頼性を高めることができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図５および図６を用いて説明する。
　本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、平滑コンデンサ１８のシールド構成が異なっている。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
　本実施形態では、２枚の金属製シールド板２７，２８を設ける代わりに、樹脂製のモジュールケース１７内に鉄板、アルミ板等の金属製筐体２９で外周を包囲することによって電磁シールドされた平滑コンデンサ１８を設けた構成とされている。
　この平滑コンデンサ１８は、第１実施形態と同様、パワー系基板１５とコントロール基板１９との間の空間部に固定端子１８Ａを介して設置されているとともに、電力接続端子１８Ｂを介してパワー系基板１５と並列に電源ラインに接続されている。また、金属製筐体２９は、該筐体に一体に設けられているグランド接続端子２９Ａを介してグランドアース端子２４に接続され、筐体アースされるようになっている。
　このように、平滑コンデンサ１８をその外周を包囲する金属製筐体２９によって電磁シールドし、モジュールケース１７内に配設しているため、高電圧電力の印加により平滑コンデンサ１８から放射される電磁ノイズのパワー系基板１５およびコントロール基板１９に対して伝搬を金属製筐体２９によって遮断することができる。これによって、平滑コンデンサ１８から放射される電磁ノイズに起因するノイズ干渉やノイズ漏洩を抑制することができ、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
　本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態において、電動圧縮機１の圧縮機構は、如何なる形式の圧縮機構を用いたものであってもよい。インバータ装置１０のノイズ除去用のコモンモードコイル１３は、必ずしも電動圧縮機１側に組み込まれている必要はなく、ノイズ除去用のコイルは、ノーマルモードコイル１４のみもしくはその逆とされていてもよい。
　インバータ装置１０を収容する第１インバータ収容部５および第２インバータ収容部６は、ハウジング２と一体成形により構成してもよいし、別体で成形されたケース等をハウジング２に一体に組み付けて構成したものでもよい。２つの第１インバータ収容部５および第２インバータ収容部６を１つの収容部に纏めて構成してもよいことはもちろんである。
１　インバータ一体型電動圧縮機
２　ハウジング
５　第１インバータ収容部
６　第２インバータ収容部
１０　インバータ装置
１１　インバータモジュール
１５　パワー系基板
１７　樹脂製モジュールケース
１８　平滑コンデンサ（キャパシタ）
１９　コントロール基板
２４　グランドアース端子
２５　固定脚部
２７，２８　金属製シールド板
２９　金属製筐体

Claims (7)

  1. 　樹脂製のモジュールケースと、該モジュールケースの底部側に設けられ、電源から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加するパワー系基板と、前記モジュールケースの上部側に設けられ、前記電動モータに印加される交流電力を制御するコントロール基板とから構成されているインバータモジュールにおいて、
    　前記モジュールケース内に、前記パワー系基板への電源供給ラインに接続される平滑コンデンサが組み込まれ、該平滑コンデンサは、前記パワー系基板および前記コントロール基板に対して電磁シールドされているインバータモジュール。
  2. 　前記平滑コンデンサは、前記モジュールケース内の前記パワー系基板と前記コントロール基板との間の空間部に配設され、該平滑コンデンサを挟んで上下に設けられた金属製シールド板によって電磁シールドされている請求項１に記載のインバータモジュール。
  3. 　前記平滑コンデンサは、外周を包囲する金属製筐体によって電磁シールドされ、前記モジュールケース内に配設されている請求項１に記載のインバータモジュール。
  4. 　前記金属製シールド板または前記金属製筐体は、前記モジュールケースに一体にインサート成形されているグランドアース端子に接続されている請求項２または３に記載のインバータモジュール。
  5. 　前記グランドアース端子は、前記モジュールケースに設けられている固定脚部に一体にインサート成形されとおり、前記インバータモジュールがハウジング等に前記固定脚部を介して固定設置されたとき、該ハウジングに筐体接地されるように構成されている請求項４に記載のインバータモジュール。
  6. 　圧縮機構とそれを駆動する電動モータとが内蔵されているハウジングの外周にインバータ収容部が設けられ、該インバータ収容部内に請求項１ないし５のいずれかに記載のインバータモジュールを含むインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機。
  7. 　前記インバータモジュールは、前記モジュールケースの固定脚部を介して前記インバータ収容部内に固定設置され、前記ハウジングに対し筐体接地されている請求項６に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
PCT/JP2010/059347 2009-06-18 2010-06-02 インバータモジュールおよびそれを用いたインバータ一体型電動圧縮機 WO2010146993A1 (ja)

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