JP4719134B2 - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、主に車両用空調装置に用いて好適なインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。

近年、自動車業界においては、エネルギー環境への対応から、ハイブリッド自動車や電気自動車、あるいは燃料電池自動車のように、電気の動力を利用して走行する車両の開発および市場への投入が急ピッチで進められている。
一方、これらの車両には、従来の空調装置とは異なり、電気を動力とする電動モータによって駆動される電動圧縮機を備えた空調装置が搭載される。
また、上記の電動圧縮機としては、圧縮機と電動モータをハウジング内に内蔵した密閉型の電動圧縮機であって、電源からの直流電力を、インバータ装置を介して三相交流電力に変換して電動モータに給電し、空調負荷に応じて圧縮機の回転数を可変制御できる電動圧縮機が採用される。

また、インバータ駆動の電動圧縮機では、インバータ装置を電動圧縮機のハウジングに組み込んで一体化した構成のインバータ一体型電動圧縮機が多数提案されている。
さらに、上記インバータ一体型電動圧縮機として、金属製ベースプレートと、パワー半導体モジュールと、平滑コンデンサと、バスバーアセンブリと、プリント基板とを予めインバータアセンブリとして一体形成しておき、このインバータアセンブリのベースプレートを電動圧縮機のハウジング外周上面に締結することにより、インバータ装置を電動圧縮機に組み付けるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１９０５４７号公報

ところで、上記のように、インバータ装置を電動圧縮機のハウジング外周に組み込んで一体化する場合、インバータ装置に用いるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の発熱素子で構成されるパワー半導体モジュールの冷却と、車両側から伝播される振動に対する耐振性とが課題となる。
上記発熱素子の冷却は、上記金属製ベースプレート（アルミプレート）をヒートシンクとし、電動圧縮機のハウジング内部を流れる低温の吸入冷媒ガスによる吸熱作用を利用して冷却する方法が採られる。
また、耐振性は、コストや軽量化の面から、金属製ベースプレートにアルミ合金製の厚板を用いるとともに、このアルミ合金製厚板を複数箇所（通常４箇所）でハウジング側に強固にネジ締結し、専ら剛性を高めることによって、固有振動数を向上させる方法が採られている。

しかしながら、上記インバータ一体型電動圧縮機を車載する場合、一般にそのモータ軸を車両の前後方向に向け、インバータ一体型電動圧縮機の一側面を、原動機の側面等に固定されたブラケットに沿わせて、下部２箇所、上部１箇所の上下３箇所をボルトで締め付け固定している。このため、車両側から上下方向の振動が伝播された際、インバータ一体型電動圧縮機には、モータ軸線回りの振動が加わり、金属製ベースプレートを介してインバータ装置が共振する可能性がある。
その対策として、金属製ベースプレートの板厚を厚くしたり、あるいはハウジング側への締結箇所を増やしたりして剛性を高めることが考えられるが、徒に板厚を厚くすることや締結箇所を増やすことは、発熱素子に対する冷却性能や軽量化あるいは組み立て性を損なうため、好ましくなく、依然としてインバータ装置の耐振性が課題となっている。

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、電動圧縮機のハウジングに一体的に組み込まれるインバータ装置の耐振性を、冷却性能や軽量化および組み立て性を損なうことなく向上させることができる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。

上記課題を解決するために、本発明の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、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、電動圧縮機が収容され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に、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに給電するインバータ装置が組み込まれるインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置は、前記インバータ収容部に固定設置される金属プレートと、該金属プレート上に設置される複数の電力用半導体スイッチング素子と、前記金属プレート上に設置され、前記電力用半導体スイッチング素子を動作させるパワー系制御回路が実装されたパワー基板と、前記インバータ装置の配線をなす複数のバスバーを有し、各バスバーが絶縁材により一体化されたバスバーアセンブリと、を備え、前記金属プレートは、前記電動モータのモータ軸線方向に対して直交する方向の幅方向に延在する突状部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、金属プレート上に、インバータ装置を構成する複数の電力用半導体スイッチング素子、パワー基板およびバスバーアセンブリ等が設置され、この金属プレートが、ハウジングのインバータ収容部に固定設置される。また、金属プレートは、電動モータのモータ軸線方向に対して直交する方向の幅方向に延在する突状部を備えているので、モータ軸線回りの振動に対する金属プレートの剛性を高め耐振性を向上させることができる。従って、金属プレートの板厚や締結箇所を増やすことなく、簡便に金属プレート、ひいてはインバータ装置の耐振性を向上させることができ、インバータ装置の冷却性能や軽量化および組み立て性を確保することができる。

さらに、本発明の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、前記突状部は、前記金属プレートに前記モータ軸線方向に沿って所定間隔で複数設けられることを特徴とする。

本発明によれば、突状部が、モータ軸線方向に沿って所定間隔で複数設けられるので、モータ軸線回りの振動に対する金属プレートの剛性を大幅に高めることができる。従って、金属プレートならびにインバータ装置の耐振性を一段と向上させることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記突状部は、前記金属プレートの前記モータ軸線方向と直交する方向の両端部を折り曲げて構成されることを特徴とする。

本発明によれば、突状部が、モータ軸線方向と直交する方向の金属プレート両端部を折り曲げて構成されるので、金属プレートにおける折り曲げ箇所が２箇所増加されるだけで、特に加工工数やプレート材の量を増やすことなく、突状部を設けることができる。従って、製造コストを抑えたままで剛性を大幅に高め、インバータ装置の耐振性を向上させることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記パワー基板は、前記金属プレートに設けられたボス部に、少なくとも３箇所以上でネジ止めされることを特徴とする。

本発明によれば、パワー基板が、金属プレートのボス部に、少なくとも３箇所以上でネジ止めされるので、パワー基板が振動によって緩むことがなく、金属プレートと一体化されてボス部に強固に固定設置される。従って、インバータ装置の剛性を高め、その耐振性を向上させることができる。

さらに、本発明の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、前記ボス部は、前記金属プレートの一部を上方に折り曲げることにより少なくとも３箇所以上に設けられ、その少なくとも１箇所の折り曲げ部が、前記突状部と平行な方向に折り曲げられていることを特徴とする。

本発明によれば、ボス部が、少なくとも３箇所以上に設けられ、その少なくとも１箇所の折り曲げ部が、突状部と平行な方向に折り曲げられているので、この突状部と平行な方向の折り曲げ部を、突状部と共に金属プレートのモータ軸線回りの振動に対する剛性アップに貢献させることができる。従って、これによっても金属プレートのモータ軸線回りの振動に対する剛性を高め、金属プレートならびにインバータ装置の耐振性を向上させることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記バスバーアセンブリは、前記パワー基板に固定され、該パワー基板を前記金属プレートに固定するネジ止め位置の間に配設されることを特徴とする。

本発明によれば、バスバーアセンブリが、パワー基板が金属プレートに固定されるネジ止め位置の間に配設されるので、バスバーアセンブリが梁の役割を果たし、組み付け状態においてパワー基板の剛性を高めることができる。これにより、インバータ装置の剛性を高め、その耐振性をより向上させることができる。

さらに、本発明の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、前記バスバーアセンブリは、Ｌ字形状に構成され、前記パワー基板の隣接する２辺に沿って固定されることを特徴とする。

本発明によれば、Ｌ字形状に構成されたバスバーアセンブリが、パワー基板の隣接する２辺に沿って固定されるので、複数のバスバーを一部品として組み付けることができるだけでなく、パワー基板のねじりに対する強度を高めることができる。このため、インバータ装置の組み立て性および耐振性を向上させることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、各素子の側面から上方にＬ字状に折り曲げられて延出される複数の端子が、直線状に並べられて設置されることを特徴とする。

本発明によれば、電力用半導体スイッチング素子の側面から上方にＬ字状に折り曲げられて延出される複数の端子が、直線状に並べられて設置されるので、各端子にかかる折り曲げ方向の振動による応力を均等化することができる。従って、電力用半導体スイッチング素子、ひいてはインバータ装置の耐振性を更に向上させることができる。

さらに、本発明の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、前記各素子から延出される複数の端子は、前記突状部と平行な方向の直線状に並べられて設置されることを特徴とする。

本発明によれば、各素子から延出される複数の端子が、突状部と平行な方向の直線状に並べられて設置されるので、折り曲げ方向に振動がかかると折れ易い各端子を突状部によって剛性が高められた方向に設置することができる。従って、電力用半導体スイッチング素子、ひいてはインバータ装置の耐振性を一段と向上させることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記金属プレートは、前記インバータ収容部の設置面に、少なくとも４隅でネジ止め固定されることを特徴とする。

本発明によれば、金属プレートが、インバータ収容部の設置面に、少なくとも４隅でネジ止め固定されるので、突状部によりモータ軸線回りの振動に対する剛性が高められた金属プレートを介して、インバータ装置をハウジングのインバータ収容部側の設置面に４隅で強固にネジ止め固定することができる。従って、インバータ装置の耐振性を向上させつつ、インバータ装置の冷却性能や軽量化および組み立て性を確保することができる。

さらに、本発明の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、前記金属プレートは、前記４隅以外に、少なくともその略中央部で前記インバータ収容部の設置面にネジ止め固定されることを特徴とする。

本発明によれば、金属プレートが、４隅以外に、少なくともその略中央部でインバータ収容部の設置面にネジ止め固定されるので、金属プレートの剛性を高率的に向上させることができる。これによって、金属プレートに設置される電力用半導体スイッチング素子の端子にかかる応力を軽減し、インバータ装置の耐振性を一段と向上させることができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記金属プレートは、アルミ合金製であることを特徴とする。

本発明によれば、金属プレートが、アルミ合金製であるので、アルミ合金の良好な伝熱特性や軽量性によって、インバータ装置の冷却性能の向上およびその軽量化を図ることができる。

さらに、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、電動圧縮機が収容され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に、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに給電するインバータ装置が組み込まれる車両空調装置用のインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置は、前記インバータ収容部内のハウジング側に設けられている金属プレート用設置面に底面が接触されて固定設置される金属プレートと、該金属プレート上に絶縁シートを介して設置される複数の電力用半導体スイッチング素子と、前記金属プレート上に設置され、前記電力用半導体スイッチング素子を動作させるパワー系制御回路が実装されたパワー基板と、前記インバータ装置の配線をなす複数のバスバーを有し、各バスバーが絶縁材により一体化されたバスバーアセンブリと、を備え、前記バスバーアセンブリ全体が、前記インバータ収容部内に収容されていることを特徴とする。

本発明によれば、インバータ収容部内の金属プレート用設置面に底面が接触されて固定設置される金属プレート上に絶縁シートを介して複数の電力用半導体スイッチング素子を設置するとともに、この金属プレート上にパワー基板およびバスバーアセンブリが設置されたインバータ装置と該バスバーアセンブリ全体が、インバータ収容部内に収容設置されているので、インバータ装置全体としての振動に対する剛性を高めることができる。従って、インバータ装置の耐振性を向上することができる。また、金属プレートをヒートシンクとし、電力用半導体スイッチング素子を効果的に冷却することができる。

さらに、本発明の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、前記電力用半導体スイッチング素子が設置された前記金属プレートと、前記パワー基板と、前記バスバーアセンブリとが一体化され、前記インバータ収容部内に収容設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、電力用半導体スイッチング素子が設置された金属プレートと、パワー基板と、バスバーアセンブリとが一体化され、その剛性が高められるので、インバータ装置を高剛性としてインバータ収容部内に収容設置することができる。これによって、インバータ装置の耐振性を向上することができ、同時にインバータ装置の冷却性能および組み立て性をも確保することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、それぞれ上方に折り曲げられている複数のＬ字状の主電極端子および制御電極端子を備え、これら主電極端子および制御電極端子を介して前記パワー基板と接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の電力用半導体スイッチング素子からそれぞれ上方に延出されている複数のＬ字状の主電極端子および制御電極端子をパワー基板に接続しているので、電力用半導体スイッチング素子とパワー基板を十数本の端子を介して接続し、強固に結合することができる。従って、各端子の耐振強度を高め、ひいてはインバータ装置の耐振性を向上することができる。

さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上述のいずれかのインバータ一体型電動圧縮機において、前記金属プレート上に前記絶縁シートを介して設置された前記電力用半導体スイッチング素子は、上アーム側の３個の半導体スイッチング素子と下アーム側の３個の半導体スイッチング素子との計６個の半導体スイッチング素子から構成され、これら各３個の半導体スイッチング素子が対向して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、上アーム側の３個および下アーム側の３個の半導体スイッチング素子を対向して配置しているので、振動によって各半導体スイッチング素子の端子に係る応力を均一化することができる。従って、これによっても、インバータ装置の耐振性を向上することができる。

本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、金属プレートに、電動モータのモータ軸線方向に対して直交する方向の幅方向に延在する突状部を設けることにより、モータ軸線回りの振動に対する金属プレートの剛性を高め耐振性を向上させることができる。このため、金属プレートの板厚や締結箇所を増やすことなく、簡便に金属プレート、ひいてはインバータ装置の耐振性を向上させることができ、インバータ装置の冷却性能や軽量化および組み立て性を確保することができる。

本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、金属プレート上にパワー基板およびバスバーアセンブリを設置しているので、インバータ装置全体としての振動に対する剛性を高めることができる。従って、インバータ装置の耐振性を向上することができる。また、金属プレートをヒートシンクとし、電力用半導体スイッチング素子を効果的に冷却することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図８を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機１の外観側面図が示されている。インバータ一体型電動圧縮機１は、その外殻を構成するハウジング２を有する。ハウジング２は、図示省略の電動モータが収容されるモータハウジング３と、図示省略の圧縮機が収容される圧縮機ハウジング４とがボルト５を介して一体に締め付け固定されることにより構成される。このモータハウジング３および圧縮機ハウジング４は、アルミダイカスト製とされている。

モータハウジング３および圧縮機ハウジング４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は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機が駆動される。モータハウジング３の後端側（図１の右側）には、吸入ポート６が設けられており、この吸入ポート６からモータハウジング３内に吸入された低圧冷媒ガスは、電動モータの周りを流通後、圧縮機に吸い込まれて圧縮される。圧縮機により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング４内に吐出された後、圧縮機ハウジング４の前端側（図１の左側）に設けられている吐出ポート７から外部へと吐出される構成とされている。

ハウジング２には、モータハウジング３の後端側（図１の右側）の下部および圧縮機ハウジング４の前端側（図１の左側）の下部の２箇所と、圧縮機ハウジング４の上部側１箇所との計３箇所に、取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃが設けられる。インバータ一体型電動圧縮機１は、図２に示されるように、上記取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃを介して、車両の走行用原動機９の側壁等に設置された片持ち型のブラケット１０に、ボルト等によって固定設置され、車両に搭載される。このように、インバータ一体型電動圧縮機１は、一般にその一側面を片持ち型のブラケット１０に沿わせてモータ軸線方向Ｌを車両の前後方向に向け、上下３点で片持ち支持されるのが通常である。

また、モータハウジング３の外周面には、その上部にボックス形状のインバータ収容部１１が一体成形される。インバータ収容部１１は、図３および図４に示すように、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構造を有する。インバータ収容部１１の側面には、２つの電源ケーブル取り出し口１２が設けられるとともに、インバータ収容部１１の内部には、電源ケーブルが接続される直流電力のＰ−Ｎ端子１３、モータ端子取付孔１４、金属プレート用設置面１５、金属プレート用設置ボス部１６およびＣＰＵ基板用設置ボス部１７等が設けられる。また、インバータ収容部１１には、モータ端子取付孔１４に取り付けられるモータ端子１９、ヘッドキャパシタ２０、インダクタ２１、インバータ装置２２等が収容設置され、その上面は、蓋部材１８がネジ止め固定されることによって覆われる構成とされている。

インバータ装置２２は、図３および図５に示されるように、インバータ収容部１１の設置面１５に接触されて４隅がボス部１６に固定設置され、ヒートシンクとして機能するアルミ合金製の金属プレート２３と、この金属プレート２３上に設置される三相インバータの各相の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを構成する６個の電力用半導体スイッチング素子（以下「ＩＧＢＴ」；（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）という。）２４と（図５，８参照）、ＩＧＢＴ２４を動作させるパワー系制御回路が実装され、金属プレート２３上のボス部に設置されるパワー基板２５と、インバータ装置２０の配線をなす複数のバスバーを有し、各バスバーを絶縁材である樹脂でインサート成形により一体化したバスバーアセンブリ２６と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子を有する回路が実装され、４隅がボス部１７に固定設置されるＣＰＵ基板２７と、を備えている。

アルミ合金製の金属プレート２３は、図５および図６に示されるように、方形状のプレス製プレートであり、その４隅にはインバータ収容部９のボス部１６にネジ３４によりネジ止めするためのネジ止め孔３０が穿設されている。この金属プレート２３には、６個のＩＧＰＴ２４を設置するための複数の孔３１およびパワー基板２５を設置するための複数のボス部３２Ａないし３２Ｄが設けられる。また、金属プレート２３には、モータ軸線方向Ｌと直交する方向の剛性を高めるために、モータ軸線方向Ｌの両端部を上方に折り曲げて形成したリブ（突状部）３３が、その幅方向に延在されて設けられる。
なお、金属プレート２３には、４隅のネジ止め孔３０以外に、その略中央部にネジ止め孔３０Ａを穿設してもよい。

上記ボス部３２Ａないし３２Ｄは、パワー基板２５を強固に固定するため、少なくとも３箇所以上（本実施形態では４箇所）に、金属プレート２３の一部を上方に折り曲げて設けられる。このボス部３２Ａないし３２Ｄの少なくとも１箇所のボス部３２Ａの折り曲げ部は、モータ軸線方向Ｌと直交する方向、すなわちリブ（突状部）３３と平行な方向に折り曲げて設けられる。
なお、リブ（突条部）３３は、金属プレート２３の両端部を折り曲げて設けたものに限らず、該プレートの中ほどに突状部を所定の間隔を隔てて平行に複数箇所（２箇所以上）設けてもよい。

６個のＩＧＰＴ２４は、図５および図８に示されるように、各々樹脂モールドにより方形状に形成されており、その一側面から側方に延出され、上方に折り曲げられているＬ字状の主電極端子２本および制御電極端子１本の計３本の端子４０を有する。これら６個のＩＧＢＴ２４は、上アーム側の３個のＩＧＢＴ２４Ａおよび下アーム側の３個のＩＧＢＴ２４Ｂが、各々端子４０同士を対向させてモータ軸線方向Ｌと直交する方向に３個ずつ２列に配列され、上記金属プレート２３上に図示省略の絶縁シートを介してビス等により固定設置される。また、各３個のＩＧＢＴ２４ＡおよびＩＧＢＴ２４Ｂの各端子４０は、モータ軸線方向Ｌと直交する方向の直線状に並べられて設置される。

パワー系制御回路が実装されたパワー基板２５は、図３、図７および図８に示されるように、６個のＩＧＢＴ２４の１８本の端子４０が嵌め込まれる接続孔を有しており、該接続孔に端子４０が嵌め込まれ、その周囲の導電パターンに半田付けされる。パワー基板２５の回路は、外部からの指令に基いてＩＧＢＴ２４を断続制御して電動モータに給電する機能や電動モータの駆動状態を外部に通信する機能等を有している。このパワー基板２５は、金属プレート２３の４つのボス部３２Ａないし３２Ｄにネジ４５を介して固定設置され、金属プレート２３と一体化される。

バスバーアセンブリ２６は、図５および図７に示されるように、ＩＧＢＴ２４と直流電力のＰ−Ｎ端子１３とを接続するＰ−Ｎバスバー５０およびＩＧＢＴ２４とモータ端子１９とを接続するＵ−Ｖ−Ｗバスバー５１等の複数のバスバーを、インサート樹脂成形によって一体化し、一部品としたものである。バスバーアセンブリ２６のインサート樹脂５２は、各バスバー間の隙間が小さくても各バスバー間の電気絶縁を良好に維持する。このバスバーアセンブリ２６は、直流電力のＰ−Ｎ端子１３およびモータ端子１９に対向するようＬ字形状に構成され、パワー基板２５の隣接する２辺に沿って、パワー基板２５にビス５３により一体的に固定される。また、バスバーアセンブリ２６は、パワー基板２５が金属プレート２３にネジ止め固定されたとき、そのネジ止め位置の間に配設されるようになっている。

上記のように、インバータ装置２２は、金属プレート２３上に６個のＩＧＢＴ２４、パワー基板２５およびバスバーアセンブリ２６が設置されて構成され、このインバータ装置２２がモータハウジング３のインバータ収容部１１内に、金属プレート２３の底面を設置面１５に接触させて収容設置される。さらに、その上部にインバータ装置２２を構成するＣＰＵ基板２７がＣＰＵ基板用設置ボス部１７にネジ止めされて設置され、その上を蓋部材１８によって覆うこととなる。

以上に説明の本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
インバータ装置２２は、モータハウジング３のインバータ収容部１１内に収容設置されて電動圧縮機１と一体化される。このインバータ装置２２は、アルミ合金製の金属プレート２３を備えており、該金属プレート２３の底面がインバータ収容部１１の設置面１５に接触されて設置され、その上にＩＧＢＴ２４等のパワー系発熱素子が設置される。このため、モータハウジング３に吸入ポート６から吸い込まれ、電動モータの周りを流通する低温低圧の冷媒ガスにより、モータハウジング３を介してアルミ合金製の金属プレート２３が冷却される。これによって金属プレート２３がヒートシンクとなり、ＩＧＢＴ２４等で発熱された熱が放熱されるため、ＩＧＢＴ２４等の発熱素子を冷却することができる。
従って、インバータ装置２２を構成する冷却が必要な発熱系部品（素子）を、低温冷媒ガスによって確実に強制冷却することができ、インバータ装置２２の冷却機能を確保することができる。

また、インバータ一体型電動圧縮機１には、車両側の振動がブラケット１０を介して直接伝播される。この振動は、モータハウジング３のインバータ収容部１１に収容設置されているインバータ装置２２にもそのまま伝播され、インバータ装置２２に対する加振力として作用する。特に、車両の上下方向の振動は、インバータ一体型電動圧縮機１の車両に対する取付構造に由来して、電動圧縮機１のモータ軸線回りの振動となり、インバータ一体型電動圧縮機１、すなわちインバータ装置２２に伝えられ、インバータ装置２２が共振の可能性が生じる。
しかしながら、インバータ装置２２は、上記の如くアルミ合金製の金属プレート２３上に設置されており、この金属プレート２３には、モータ軸線方向Ｌと直交する方向に、モータ軸線方向Ｌの両端部を上方に折り曲げられて形成されたリブ（突状部）３３が、その幅方向に延在されて設けられている。これにより、金属プレート２３は、モータ軸線回りの振動に対して剛性が大幅に高められ、固有振動数が大きくされるため、インバータ装置２２の上記による共振を抑制することができる。

従って、金属プレート２３の板厚を厚くしたり、あるいは締結箇所を増やしたりすることなく、簡便に金属プレート２３、ひいてはインバータ装置２２の耐振性を向上させることができる。また、金属プレート２３が、インバータ収容部１１の設置面１５に接触されて、少なくとも４隅でネジ止め固定されるので、リブ（突状部）３３によりモータ軸線回りの振動に対する剛性が高められた金属プレートを介して、インバータ装置２２をモータハウジング３のインバータ収容部１１に４隅で強固にネジ止め固定することができる。従って、インバータ装置２２全体の剛性を高めて耐振性を向上させつつ、インバータ装置２２の冷却性能や軽量化および組み立て性を確保することができる。

また、金属プレート２３が、アルミ合金製とされているため、アルミ合金の良好な伝熱特性や軽量性によって、インバータ装置２２の冷却性能の向上およびその軽量化を図ることができる。
また、リブ（突状部）３３は、金属プレート２３の両端に、その端部を上方に折り曲げられて形成されるため、特段、加工工数やプレート材の量を増やすことなく、剛性アップ用のリブ（突状部）３３を設けることができる。従って、製造コストを抑えたままで金属プレート２３のモータ軸線方向Ｌと直交する幅方向全体の剛性を高めることができる。

また、金属プレート２３上に設置されるパワー基板２５も、金属プレート２３のボス部３２Ａないし３２Ｄに少なくとも３箇所以上（本実施形態では４箇所）で強固にネジ止め固定され、金属プレート２３と一体化される。これにより、インバータ装置２２全体の振動に対する剛性を高め、耐振性を向上されることができる。特に、パワー基板２５を固定するボス部３２Ａないし３２Ｄの少なくとも１箇所のボス部３２Ａの折り曲げ部が、モータ軸線方向Ｌと直交する方向、すなわちリブ（突状部）３３と平行な方向に折り曲げられているため、この折り曲げ部をモータ軸線回りの振動に対する剛性アップに寄与させることができ、インバータ装置２２の耐振性をより向上させることができる。

また、パワー基板２５には、絶縁材（樹脂材）により一体にインサート成形されたＬ字形状のバスバーアセンブリ２６が、その隣接する２辺間に一体に固定される。そして、このバスバーアセンブリ２６が、パワー基板２５を金属プレート２３上にネジ止めする複数のネジ４５間に配設されるため、バスバーアセンブリ２６が梁として作用する。これによっても、パワー基板２５の組み付け強度およびねじり強度を高め、インバータ装置２２の耐振性を向上させることができる。なお、バスバーアセンブリ２６は、複数のバスバーを一体化し、一部品としてインバータ装置２２の配線をなすべく組み込まれるため、インバータ装置２２の組み立て性を向上させることができることはもちろんである。

また、ＩＧＢＴ２４は、上アーム側の３個のＩＧＢＴ２４Ａおよび下アーム側の３個のＩＧＢＴ２４Ｂが、各々の側面から上方に折り曲げられて延出される端子４０同士を対向させてモータ軸線方向Ｌと直交する方向に３個ずつ２列に配列され、さらに各端子４０がモータ軸線方向Ｌと直交する方向の直線状に並べられて設置される。このため、折り曲げ方向の振動により各端子４０にかかる応力を均一化することができるとともに、各端子４０の耐振強度をリブ（突状部）３３の剛性を利用して高めることができる。従って、ＩＧＢＴ２４、ひいてはインバータ装置２２の耐振性を向上させることができる。

また、金属プレート２３を、上記４隅以外に、その略中央部にネジ止め孔３０Ａを穿設してインバータ収容部１１にネジ止め固定することにより、金属プレート２３の剛性を高率的に向上させることができる。このため、金属プレート２３に設置されるＩＧＢＴ２４の端子４０にかかる応力を軽減し、インバータ装置２２の耐振性を一段と向上させることができる。

なお、上記実施形態では、金属プレート２３について、プレス製としたが、ダイカスト製とすることも可能である。
また、モータハウジング３の側面に設けた吸入ポート６は、後端面に設けてもよい。
また、電力用半導体スイッチング素子２４は、樹脂モールドされたディスクリート品に限らず、ベアチップ品もしくはＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）としてもよい。
さらに、圧縮機については、その構成の説明を省略しているが、いかなるタイプの圧縮機であってもよい。

本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機の車両に対する取付状態の正面図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のモータハウジング側から見た分解斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のモータハウジングの上面斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置を組み込んだ状態のモータハウジングの上面斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置を構成する金属プレートの斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置のパワー基板部分を分離した状態の斜視図である。 図１に示すインバータ一体型電動圧縮機のインバータ装置のモータ軸方向と直交する方向の側面図である。

１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
３ モータハウジング
４ 圧縮機ハウジング
１１ インバータ収容部
２２ インバータ装置
２３ 金属プレート
２４ ＩＧＢＴ（電力用半導体スイッチング素子）
２５ パワー基板
２６ バスバーアセンブリ
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ ボス部
３３ リブ（突状部）
４０ ＩＧＢＴの端子
４５ ネジ
５０，５１ バスバー
５２ インサート樹脂
Ｌ モータ軸線方向

Claims (16)

1. 電動圧縮機が収容され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に、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに給電するインバータ装置が組み込まれるインバータ一体型電動圧縮機において、
   前記インバータ装置は、前記インバータ収容部に固定設置される金属プレートと、該金属プレート上に設置される複数の電力用半導体スイッチング素子と、前記金属プレート上に設置され、前記電力用半導体スイッチング素子を動作させるパワー系制御回路が実装されたパワー基板と、前記インバータ装置の配線をなす複数のバスバーを有し、各バスバーが絶縁材により一体化されたバスバーアセンブリと、を備え、
   前記金属プレートは、前記電動モータのモータ軸線方向に対して直交する方向の幅方向に延在する突状部を備えることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
2. 前記突状部は、前記金属プレートに前記モータ軸線方向に沿って所定間隔で複数設けられることを特徴とする請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
3. 前記突状部は、前記金属プレートの前記モータ軸線方向と直交する方向の両端部を折り曲げて構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
4. 前記パワー基板は、前記金属プレートに設けられたボス部に、少なくとも３箇所以上でネジ止めされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
5. 前記ボス部は、前記金属プレートの一部を上方に折り曲げることにより少なくとも３箇所以上に設けられ、その少なくとも１箇所の折り曲げ部が、前記突状部と平行な方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項４に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
6. 前記バスバーアセンブリは、前記パワー基板に固定され、該パワー基板を前記金属プレートに固定するネジ止め位置の間に配設されることを特徴とする請求項４または５に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
7. 前記バスバーアセンブリは、Ｌ字形状に構成され、前記パワー基板の隣接する２辺に沿って固定されることを特徴とする請求項６に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
8. 前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、各素子の側面から上方にＬ字状に折り曲げられて延出される複数の端子が、直線状に並べられて設置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
9. 前記各素子から延出される複数の端子は、前記突状部と平行な方向の直線状に並べられて設置されることを特徴とする請求項８に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
10. 前記金属プレートは、前記インバータ収容部の設置面に、少なくとも４隅でネジ止め固定されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
11. 前記金属プレートは、前記４隅以外に、少なくともその略中央部で前記インバータ収容部の設置面にネジ止め固定されることを特徴とする請求項１０に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
12. 前記金属プレートは、アルミ合金製であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
13. 電動圧縮機が収容され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に、直流電力を三相交流電力に変換して電動モータに給電するインバータ装置が組み込まれる車両空調装置用のインバータ一体型電動圧縮機において、
    前記インバータ装置は、前記インバータ収容部内のハウジング側に設けられている金属プレート用設置面に底面が接触されて固定設置される金属プレートと、
    該金属プレート上に絶縁シートを介して設置される複数の電力用半導体スイッチング素子と、
    前記金属プレート上に設置され、前記電力用半導体スイッチング素子を動作させるパワー系制御回路が実装されたパワー基板と、
    前記インバータ装置の配線をなす複数のバスバーを有し、各バスバーが絶縁材により一体化されたバスバーアセンブリと、を備え、
    前記バスバーアセンブリ全体が、前記インバータ収容部内に収容されていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
14. 前記電力用半導体スイッチング素子が設置された前記金属プレートと、前記パワー基板と、前記バスバーアセンブリとが一体化され、前記インバータ収容部内に収容設置されていることを特徴とする請求項１３に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
15. 前記複数の電力用半導体スイッチング素子は、それぞれ上方に折り曲げられているＬ字状の複数の主電極端子および制御電極端子を備え、これら主電極端子および制御電極端子を介して前記パワー基板と接続されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
16. 前記金属プレート上に前記絶縁シートを介して設置された前記電力用半導体スイッチング素子は、上アーム側の３個の半導体スイッチング素子と下アーム側の３個の半導体スイッチング素子との計６個の半導体スイッチング素子から構成され、これら各３個の半導体スイッチング素子が対向して配置されていることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載のインバータ一体型電動圧縮機。
    

Images