JP5370282B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構、圧縮機構を駆動する電動モータ、および電動モータを駆動するインバータ回路等のモータ駆動回路を有する電動圧縮機に関する。

従来から、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動式のモータと、モータを駆動する駆動回路部と、を備える電動圧縮機がある。そして、駆動時に発熱量が多い駆動回路部のパワー素子を冷却するために、パワー素子の本体部をベースプレート等を介してハウジングの外周面に密着させ、パワー素子の本体部から反ハウジング方向へ突出したパワー素子のリード端子を駆動回路部の回路基板と電気的に接続した電動圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１９０５４７号公報

しかしながら、上記従来技術の電動圧縮機では、駆動回路部を形成する際に、回路基板の表面に回路素子を例えばリフロー半田付けにより実装した後に、パワー素子のリード端子を例えばフロー半田付けにより回路基板に接続する必要があり、駆動回路部の電気的接合作業が複雑であるという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、パワー素子の冷却性を確保しつつ駆動回路部を形成する際の電気的接合作業を簡素化することが可能な電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、
圧縮機構を駆動する電動式のモータと、
モータを駆動する駆動回路部と、
圧縮機構およびモータを収納するとともに、内部を圧縮機構が吸入する吸入冷媒が流通するハウジングと、を備え、
駆動回路部は、
絶縁基材中に内蔵されモータへ供給する供給電力を制御するパワー素子を有する第１基板と、絶縁基材中に回路素子が内蔵されておらず表面に回路素子が半田付けにより実装された第２基板とを具備し、第１基板と第２基板とが積層配置されており、
第１基板は、第２基板よりもハウジング側に配設され、両面のうち一方の面である第１面にランドとして形成された電極が設けられて、この電極が第２基板のハウジング側の面にランドとして形成された電極に半田付けで電気的に接続されて第１基板と第２基板との電気的接続部を形成するとともに、他方の面である第２面がハウジングの外面のうち内部を吸入冷媒が流通する部位に形成された取付面に接触していることを特徴としている。

これによると、駆動回路部を形成する際には、第２基板の表面に回路素子を実装するときに、回路素子と同様に第２基板に対して第１基板を実装し、第１基板と第２基板との電気的接続部を形成することが可能である。また、絶縁基材の内部にパワー素子を内蔵した第１基板をハウジングの取付面に接触させ、ハウジング内部を流通する吸入冷媒で冷却することができる。したがって、パワー素子の冷却性を確保しつつ駆動回路部を形成する際の電気的接合作業を簡素化することが可能である。

また、請求項１に記載の発明では、第２基板は、第２基板をハウジングに対して位置決め固定するための固定部を有し、固定部と電気的接続部との間に、他の部位よりも撓み易い可撓部が形成されていることを特徴としている。第１基板と第２基板とを積層配置し、第２基板を固定部でハウジングに対して位置決め固定した場合には、固定部とハウジングの取付面との距離や基板厚さのばらつき等によって、第１基板の第２面とハウジングの取付面との間に良好な接触状態を形成できなかったり、第１基板のハウジングの取付面への押し付け力が大きくなりすぎて第１基板と第２基板との電気的接続部に応力集中が発生することがある。ところが、本請求項の発明によれば、第２基板の固定部と電気的接続部との間に形成した可撓部を撓ませて、第１基板とハウジングとの間に良好な接触状態を形成しつつ第１基板と第２基板との電気的接続部に発生する応力集中を緩和することが可能である。

また、請求項２に記載の発明では、第２基板の可撓部は、電気的接続部を取り囲む環状に形成されていることを特徴としている。これによると、第１基板とハウジングとの間に良好な接触状態を形成しつつ第１基板と第２基板との電気的接続部に発生する応力集中を確実に緩和することができる。

また、請求項３に記載の発明では、第２基板の反ハウジング側に配設された弾性部材を備え、弾性部材が第２基板をハウジングに向かって押圧していることを特徴としている。これによると、弾性部材は第２基板を介して第１基板をハウジングに向かって押圧して、第１基板の第２面をハウジングの取付面へ良好に接触させることができる。

また、請求項４に記載の発明では、弾性部材は、第２基板のうち電気的接続部が形成された領域を押圧していることを特徴としている。これによると、弾性部材が第２基板を介して第１基板をハウジングに向かって押圧しても、第１基板と第２基板との電気的接続部に応力集中が発生することを防止することができる。

また、請求項５に記載の発明では、第１基板と第２基板との間には電気的接続部を除く部分に接着剤が介設されて、第１基板と前記第２基板とが接着されていることを特徴としている。これによると、第１基板と第２基板との電気的接続部の周囲を接着剤で補強して、第１基板と第２基板との電気的接続部に応力集中が発生することを確実に防止することができる。

本発明を適用した一実施形態における電動圧縮機の外形を示す正面図である。 図１中Ａ−Ａ線断面図である。 電動圧縮機の内部構造を示す断面図である。 駆動回路部であるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 インバータ回路２０の上面図である。 インバータ回路２０の要部を拡大した断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の上面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の上面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態におけるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

図１は、本発明を適用した一実施形態における電動圧縮機の外形を示す正面図である。図２は、図１中Ａ−Ａ線断面図であり、図３は、電動圧縮機の内部構造を示す断面図である。

図１に示す電動圧縮機１００は、例えば、自動車のエンジンルーム内に配置されている。電動圧縮機１００は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、車両空調装置用の冷凍サイクル装置を構成している。電動圧縮機１００はハウジング１を備えている。

ハウジング１は、伝熱性の高いアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。ハウジング１には、冷媒吸入口１ａおよび冷媒吐出口１ｂが設けられている。

冷媒吸入口１ａは、ハウジング１において軸線方向一方側に配置されている。冷媒吸入口１ａには、蒸発器の冷媒出口からの冷媒が流入する。冷媒吐出口１ｂはハウジング１において軸線方向他方側に配置されている。冷媒吐出口１ｂは、凝縮器の冷媒入口に向けて冷媒を吐出する。

ハウジング１の上側には脚部２が設けられている。ハウジング１の下側には脚部３、４が設けられている。脚部２、３、４には、それぞれ、ボルト５を貫通させる貫通孔が設けられている。各ボルト５は、脚部２、３、４の貫通孔に貫通した状態で、ハウジング１をエンジンの側壁に固定する。

電動圧縮機１００は、図２および図３に示すように、モータ部１０（モータに相当）、インバータ回路２０（駆動回路部に相当）、圧縮機構３０、およびインバータカバー４０（カバー部材に相当）等から構成されている。

モータ部１０は、三相同期モータであって、回転軸１２、ロータ１３、ステータコア１４、およびステータコイル１５から構成されている。

回転軸１２は、ハウジング１内に配置されている。回転軸１２はその軸線方向がハウジング１の軸線方向に一致している。回転軸１２は、軸受け１２ａ、１２ｂにより回転自在に支持されている。回転軸１２は、ロータ１３から受ける回転駆動力を圧縮機構３０に伝える。軸受け１２ａ、１２ｂは、ハウジング１により支持されている。

ロータ１３は、例えば永久磁石が埋め込まれたもので、筒状に形成されているものであって、回転軸１２に対して固定されている。ロータ１３は、ステータコア１４から発生される回転磁界に基づいて、回転軸１２とともに回転する。

ステータコア１４は、ハウジング１内においてロータ１３（回転軸１２）に対して径方向外周側に配置されている。ステータコア１４は、その軸線方向が回転軸１２の軸線方向に一致する筒状に形成されている。ステータコア１４は、ロータ１３との間に隙間を形成している。隙間は、回転軸１２の軸線方向に並行に冷媒を流す冷媒流路１７を構成している。

ステータコア１４は、磁性体からなるもので、ハウジング１の内周面から支持されている。ステータコイル１５は、ステータコア１４に対して回巻されている。ステータコイル１５は後述するように回転磁界を発生する。

圧縮機構３０は、モータ部１０に対して軸線方向他方側に配置されている。圧縮機構３０は、固定スクロールと可動スクロールとから構成されるスクロール型コンプレッサであって、モータ部１０の回転軸１２からの回転駆動力によって可動スクロールを旋回させて冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

インバータ回路２０は、ハウジング１の取付面１ｃに装着されている。取付面１ｃは、ハウジング１の外周部（すなわち、回転軸１２の径方向外周側）に形成されている。本実施形態では、取付面１ｃは、ハウジング１の外周部の上側に位置する。

インバータ回路２０は、半導体素子等からなり、モータ部１０を駆動する三相電圧を発生する駆動回路を構成している。インバータカバー４０は、インバータ回路２０を覆うように形成されている。インバータカバー４０は、ハウジング１に複数のネジ４２（図４参照）により締結されている。

ステータコア１４の外周壁には、図２に示すように、凹部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが設けられている。凹部１４ａは、回転軸１２の径方向中心側に凹んで、かつステータコア１４に対して軸線方向に並行に延びるように形成されている。同様に、凹部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、回転軸１２の径方向中心側に凹んで、かつステータコア１４に対して軸線方向に並行に延びるように形成されている。

凹部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、回転軸１２を中心とする円周方向に同一間隔でずれるように配置されている。凹部１４ａは、インバータ回路２０側に配置されている。凹部１４ａは、ハウジング１の内周面との間に第１の冷媒流路６０を構成する。凹部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、ハウジング１の内周面との間に第２の冷媒流路６１、６２、６３を構成する。

ここで、凹部１４ａにおいてインバータ回路２０側には（凹部１４ａの内面には）、断熱膜８０が設けられている。図２には模式的に所定の厚みを有する断熱膜８０が示されているが、実際には、断熱膜８０としては、薄膜状に形成されているものが用いられる。

断熱膜８０は、凹部１４ａの底部１４０および側部１４１ａ、１４１ｂを覆うように形成されている。すなわち、断熱膜８０は、軸線方向から視て略断面コ字状に形成されている。断熱膜８０は、冷媒とステータコア１４との間の熱伝達を妨げる。

断熱膜８０は、冷媒や潤滑油（圧縮機油）に対する耐性が強く、かつ高温度高圧に耐え得る材料が用いられ、例えば、ビスマス（金属系）、セラミックス（無機高分子）、ポリイミド（有機無機高分子）などを用いることができる。断熱膜８０としては、特に、耐熱性に優れたポリイミドを用いることが好ましい。

上述した構成の電動圧縮機１００の作動について簡単に説明する。まず、インバータ回路２０が電源投入されて、モータ部１０のステータコイル１５に対して三相の駆動電流を流す。これに伴って、ステータコア１４から回転磁界が発生するため、ロータ１３に対して回転力が発生する。すると、ロータ１３が回転軸１２とともに回転する。したがって、圧縮機構３０は、回転軸１２からの回転駆動力によって旋回して冷媒を吸入する。

このとき、蒸発器側からの吸入冷媒は、ハウジング１の冷媒吸入口１ａ側内に流入する。すると、この吸入冷媒は、冷媒流路１７、６０、６１、６２、６３を通過して圧縮機構３０側に流れる。吸入冷媒は、圧縮機構３０で圧縮され、冷媒吐出口１ｂから凝縮器側に吐出される。

一方、インバータ回路２０は、その作動に伴って熱を発生する。この熱がハウジング１の肉部１ｎ（図２、図３参照）を通して冷媒流路６０内の冷媒に伝わる。

このとき、ステータコイル１５は、三相の駆動電流の通電に伴って熱を発生するものの、断熱膜８０により冷媒流路６０内の冷媒とステータコア１４との間の熱伝達を妨げる。したがって、冷媒流路６０内の冷媒によりインバータ回路２０を冷却することになる。

また、ステータコイル１５から発生した熱は、ステータコア１４を通して冷媒流路１７、６１〜６３内の冷媒に伝わる。これにより、ステータコア１４、およびステータコイル１５を冷媒流路１７、６１〜６３内の冷媒により冷却することができる。

次に、図４〜図６に基づいて、モータを駆動する駆動回路部の構成について説明する。図４は、駆動回路部であるインバータ回路２０の配設部位の概略構成を示す断面図であり、図５は、インバータ回路２０の上面図（図４図示上方から見た図）であり、図６は、インバータ回路２０の要部を拡大した断面図である。なお、図５および図６では、第２基板２２の表面に実装した回路素子等の図示を省略している。

図４に示すように、インバータカバー４０は、インバータ回路２０を覆うようにハウジング１にネジ４２により取り付けられており、インバータ回路２０は、インバータカバー４０に複数のネジ２２３により取り付けられている。換言すれば、インバータ回路２０は、ハウジング１の取付面１ｃを底面部とし、インバータカバー４０が側面部および天井面部となるケーシング内に収容されている。インバータカバー４０とハウジング１との間にはシール部材４１が配設されており、インバータ回路２０の収容空間と外部空間とを遮断している。

インバータ回路２０は、第１基板２１と第２基板２２とを有し、第１基板２１と第２基板２２とは、電極２２２と電極２１２ａとからなる電気的接続部２０ａ（図６参照）で接続されている。第１基板２１は、パワー素子２１４等を内蔵している素子内蔵回路基板である。

一方、第２基板２２は、絶縁基材内に素子を内蔵していない非素子内蔵回路基板であり、例えばガラスエポキシ基板等の所謂汎用プリント基板からなり、絶縁基材の表面に各種回路素子等が実装されている。また、第２基板２２には、外部との接続端子を有するコネクタ２２１や電源フィルタ等の大型部品が実装されている。

第１基板２１と第２基板２２とは積層配置されており、第１基板２１が第２基板２２よりもハウジング１側に配設されている。そして、第２基板２２がネジ２２３でインバータカバー４０に固定され、インバータ回路２０はハウジング１に対して位置決め固定されている。第２基板２２のうち、ネジ２２３でインバータカバー４０に固定された部位が、第２基板２２をインバータカバー４０を介してハウジング１に対して位置決め固定する固定部２２３ａである。

図６に示すように、第１基板２１には、両面のうち一方の面（図示上面、反ハウジング側の面）である第１面２１ａの外周縁部に、導体パターン２１２の一部をなし例えばランドとして形成された電極２１２ａが設けられている。この電極２１２ａが第２基板２２の図示下面（ハウジング側の面）に例えばランドとして形成された電極２２２に電気的に接続されて、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａを形成している。

電気的接続部２０ａの周縁部における第１基板２１と前記第２基板２２との間には（すなわち、第１基板２１と前記第２基板２２との間の電気的接続部２０ａを除く部分には）接着剤であるアンダフィル２０ｂが介設されており、第１基板２１と前記第２基板２２とを接着して、電気的接続部２０ａの周囲を補強している。

そして、第１基板２１の両面のうち他方の面（図示下面、ハウジング側の面）である第２面２１ｂが、ハウジング１の外面のうち内部を吸入冷媒が流通する部位に形成された取付面１ｃに密着している。

具体的には、第１基板２１の第２面２１ｂとハウジング１の取付面１ｃとの間には、全域に亘って絶縁放熱シート２４（絶縁シート部材に相当）が介設され、絶縁放熱シート２４を介して第１基板２１とハウジング１とが密着している。絶縁放熱シート２４は、例えばセラミックスフィラーを充填したシリコーン材等からなる。

図５にも示すように、第２基板２２には、第１基板２１が積層配置された領域（基板積層方向から見たときに第２基板２２の外周より内側で第１基板２１が配設された領域）のうち、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａを除く領域（具体的には、電気的接続部２０ａよりも内側の領域）に、例えば矩形状の開口２２ａが形成されている。本例では、第２基板２２の開口２２ａに沿った縁部のハウジング側の面が第１基板２１との電気的接続部２０ａとなっている。

したがって、第１基板２１の第１面２１ａは、電気的接続部２０ａよりも内側の領域が第２基板２２の開口２２ａ内に露出しており、第１面２１ａの開口内露出領域には、第１基板２２に回路を構成するスナバ部品等の回路素子２１５ａが実装されている。

図４および図５に示すように、第２基板２２の図示上面には、溝部２１７ａ、２１７ｂが形成されている。溝部２１７ａは、電気的接続部２０ａ（具体的には、第１基板２１の外周よりやや外方部）を取り囲むように、略矩形環状に延びており、溝部２１７ｂは、第２基板２２の複数の固定部２２３ａをそれぞれ取り囲むように、略円弧状に延設されている。第２基板２２に溝部２１７ａ、２１７ｂが形成された部位は、他の部位よりも基板厚さが薄くなっており、固定部２２３ａと電気的接続部２０ａとの間に、他の部位よりも撓み易い可撓部を形成している。

溝部２１７ａ、２１７ｂは、第２基板２２を成形する際に形成してもよいし、第２基板２２成形後に切削加工等の除去加工により形成するものであってもよい。

第２基板２２の図示上面側（反ハウジング側）には、例えばゴム製のパッキン４３が配設されている。パッキン４３は、第２基板２２の開口２２ａ縁部と第２基板２１の外周縁部とが重なった領域、すなわち、電気的接続部２０ａの形成領域に対応して、環状に形成されている。

インバータカバー４０の天井面には、下方に向かって突出する環状の突出部４０ａが形成されている。突出部４０ａはパッキン４３の形状に対応して環状形成されており、パッキン４３は、突出部４０ａと第２基板２２との間で図示上下方向に圧縮されている。これにより、パッキン４３は、第２基板２２の下面側に電気的接続部２０ａが形成された領域をハウジング方向に押圧している。パッキン４３は、第２基板２２の反ハウジング側に配設されて、第２基板２２をハウジング１に向かって押圧する弾性部材に相当する。

パッキン４３による押圧部位は、第２基板２２のうち、下面側に電気的接続部２０ａが形成された領域であることが好ましいが、電気的接続部２０ａに加わる負荷が不具合を発生しない程度であれば、電気的接続部２０ａを外れた領域であってもかまわない。

ここで、第１基板２１の構成について説明する。図６に示すように、第１基板２１は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材２１１と、絶縁基材２１１の内部に配置されたパワー素子２１４と、絶縁基材２１１の内部に配置された他の回路素子２１５や表面に配置された他の回路素子２１５ａ（例えば、抵抗等の受動素子）等の電子部品と、絶縁基材２１１の内部や表面に形成され、パワー素子２１４や他の回路素子２１５、２１５ａと電気的に接続する配線部としての導体パターン２１２および層間接続ビア２１３とを備えている。

換言すれば、第１基板２１は、熱可塑性樹脂からなる絶縁基材２１１の表面および内部に導体パターン２１２が多層に配置され、異なる層の導体パターン２１２の一部が層間接続部である層間接続ビア２１３（例えば、導電性ペーストなどを採用することができる）によって電気的に層間接続されるとともに、絶縁基材２１１中に導体パターン２１２及び層間接続部２１３と電気的に接続されたパワー素子２１４等の電子部品が配置された多層基板である。

また、第１基板２１は、絶縁基材２１１内に埋め込まれた伝熱部材である例えば銅製で薄板状の放熱用チップ２１６を備えている。放熱用チップ２１６は、絶縁基材２１１内においてパワー素子２１４よりもハウジング１の取付面１ｃ側（図６図示下方側）となる部位に埋設されている。放熱用チップ２１６は、図示下面が絶縁基材２１１から露出しており、放熱用チップ２１６の下面と絶縁基材２１１の下面とは同一平面内にある。

第１基板２１の絶縁基材２１１は、例えば、熱可塑性の樹脂フィルム（基材フィルム）を複数枚積層して、相互に接着（溶着）して構成されている。なお、樹脂フィルムに用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、及びポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルイミドの混合材、或いは液晶ポリマーなどを採用することができる。

第１基板２１は、表面に配線部の一部として例えば金属箔からなる導体パターン２１２が形成されると共に、この導体パターン２１２を底部とするビアホール内に導電体（例えば、導電性ペースト）が埋め込まれた配線部の一部としての層間接続ビア２１３を有する熱可塑性の樹脂フィルム（基材フィルム）や、パワー素子２１４等の内蔵電子部品や放熱用チップ２１６等の内蔵部品の体格に応じた貫通孔を有する熱可塑性の樹脂フィルム（基材フィルム）などを複数層積層して、相互に接着（溶着）して構成されている。

なお、導体パターン２１２は、比較的大電流が流れる所謂パワー系（例えばモータ電流系統）では非パワー系（例えば信号伝達系統）よりも導体厚さを厚くすることが好ましい。パワー系の導体パターン２１２を非パワー系の導体パターン２１２と同一層に配置する場合には、パワー系の導体パターン２１２として例えば銅製の金属プレート部材を用いることができ、パワー系の導体パターン２１２を非パワー系の導体パターン２１２と異なる層に配置する場合には、パワー系の導体パターン２１２を非パワー系の導体パターン２１２よりも厚い金属箔もしくは金属プレート部材により形成することができる。

この第１基板２１は、以下のようにして製造することができる。上述のような複数枚の熱可塑性の樹脂フィルムを、内部にパワー素子２１４や回路素子２１５等を配置しつつ積層する。そして、この積層体を加熱しながら、積層方向における両側から加圧する。例えば、２５０〜３５０℃の雰囲気温度下で１〜１０ＭＰａの圧力で１０〜２０分間加圧する。このようにして、一括で熱圧着接合して第１基板２１を製造することができる。

なお、第１基板２１の絶縁基材２１１として、熱可塑性の樹脂フィルムを複数枚用いる例を説明したが、絶縁基材２１１は、少なくとも熱可塑性樹脂を含むものであればよく、例えば、熱可塑性樹脂を含む基材フィルムと、熱硬化性樹脂を含む基材フィルムとを相互に（例えば、交互に、あるいは、熱硬化性樹脂を含む基材フィルムが連続して積層されないように）積層してなるものを採用するようにしてもよい。この例では、熱可塑性樹脂を含む基材フィルムが接着剤層として機能する。

また、熱可塑性樹脂は、絶縁基材２１１に内蔵するパワー素子２１４等の内蔵素子の周囲に配設することが好ましい。内蔵素子に接する部分の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を配置することが好ましく、内蔵素子を取り囲む全域（全面）に亘って熱可塑性樹脂を配置することがさらに好ましい。内蔵素子に接する部分に熱可塑性樹脂を配置すると、積層した複数枚の樹脂フィルムを加熱プレスして絶縁基材２１１を形成する際に、絶縁基材２１１中にパワー素子２１４等の内蔵素子を封止する（内蔵素子の外面の電気接続部を除く全域を絶縁基材に密着させる）ことが容易である。

図６から明らかなように、第１基板２１には、図示左方側端部近傍に、絶縁基材２１１を厚さ方向（図示上下方向）に貫通する貫通孔２１１ａが形成されている。

放熱用チップ２１６は、絶縁基材２１１の厚さ方向（図示上下方向）におけるパワー素子２１４の投影領域の一部もしくは全域を含むように配設され、図示左方側に大きく延設されている。そして、放熱用チップ２１６は、絶縁基材２１１の貫通孔２１１ａが形成された部分を含む領域にまで延設されている。放熱用チップ２１６には、絶縁基材２１１の貫通孔２１１ａに対応して、同軸上に貫通孔２１６ａが形成されている。

ハウジング１の取付面１ｃが形成されている部分には、図６では図示を省略したモータ部１０のステータコイル１５から延びハウジング１を貫通する貫通端子１６が突出しており、貫通端子１６のハウジング１外方に突出した部分は、絶縁基材２１１の貫通孔２１１ａ内に配設されている。貫通端子１６は、ハウジング１を貫通する部分において、ハウジング１との間が例えばガラス材により気密に封止された所謂ハーメチック端子である。

貫通端子１６は、例えば圧接により第１基板２１の放熱用チップ２１６に電気的に接続している。貫通孔２１６ａの内径を（必要であれば貫通孔２１１ａの内径も）貫通端子１６の外径よりも若干小さくし、貫通端子１６を貫通孔２１６ａ内に圧入することにより上記電気的接続構成を形成することができる。放熱用チップ２１６は、導体パターン２１２と接すること等により、パワー素子２１４と電気的に接続されており、放熱用チップ２１６の貫通端子１６との接続部分（放熱用チップ２１６の貫通孔２１６ａ部分）が、第１基板２１からモータ部１０へ供給電力を出力する出力部となっている。

なお、貫通端子１６は、放熱用チップ２１６のみと電気的に接続されていてもよいが、放熱用チップ２１６と同一電位にある導体パターン２１２等とも接続されていてもかまわない。

また、貫通端子１６に径内方向に弾性変形可能な端子構造を採用して、貫通端子１６と第１基板２１の出力部との圧接による電気的接続を行ってもよいし、貫通端子１６の外径を貫通孔２１６ａ、２１１ａの内径よりも若干小さくして、貫通端子１６の周囲に径内方向に弾性変形可能な導電性介在部材を配置して、貫通端子１６と第１基板２１の出力部との導電性介在部材を介した圧接により電気的接続を行ってもよい。

ここで、インバータ回路２０の製造方法およびインバータ回路２０のハウジング１への装着方法について簡単に説明する。

前述したように、内部にパワー素子２１４や回路素子２１５を内蔵した第１基板２１を製造したら、まず、第２基板２２の表面に回路素子および第１基板２１をマウントする。第１基板２１も回路素子の１つとして扱い、例えば同一のマウンタ等を利用し第２基板２２の表面に配置する。この際に、第１基板２１の第１面２１ａにも回路素子２１５ａをマウントする。

次に、第２基板２２表面にマウントした回路素子および第１基板２１をリフロー半田付けにより実装し、これと同時に、第１基板２１の第１面２１ａにマウントした回路素子２１５ａもリフロー半田付けにより実装する。

このようにインバータ回路２０を製造したら、インバータ回路２０をインバータカバー４０に装着する。例えば、インバータカバー４０の天井面が下方となる姿勢とし、突出部４０ａの先端部にパッキン４３を装着して、さらに上方からインバータ回路２０を装着し、ネジ２２３によりインバータ回路２０の第２基板２２の固定部２２３ａをインバータカバー４０に固定する。

このとき、インバータ回路２０はパッキン４３に押されて極僅かに上方に突出するように撓み、パッキン４３は突出部４０ａと第２基板２２の間で若干圧縮される。具体的には、第２基板２２の溝部２１７ａ、２１７ｂを設けた可撓部が撓むことで、インバータ回路２０はパッキン４３に押されて極僅かに上方に突出しており、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａには、殆どストレスが加わらない（応力集中が発生しない）ようになっている。

このようにインバータ回路２０をインバータカバー４０に装着したら、インバータ回路２０とインバータカバー４０との組立体をハウジング１に装着する。具体的には、インバータカバー４０をネジ４２でハウジング１に固定する。これに伴い、インバータ回路２０の第１基板２１の第２面２１ｂが、ハウジング１の取付面１ｃに密着する。

インバータ回路２０とインバータカバー４０との組立体をハウジング１に装着する前には、インバータ回路２０はハウジング方向に僅かに撓んで突出しているが、ネジ留めを進めインバータ回路２０およびインバータカバー４０の組立体がハウジング１に近づいていき、第１基板２１の第２面２１ｂがハウジング１の取付面１ｃに接した以降は、インバータ回路２０の突出量が減少してパッキン４３の圧縮量が増加し、第１基板２１の第２面２１ｂとハウジング１の取付面１ｃとの密着状態が確実なものとなる。このとき、貫通端子１６と第１基板２１の出力部との電気的接続も行われる。

このようにして、インバータ回路２０のハウジング１への装着が完了したときには、各構成部品の寸法ばらつき（主に基板厚さ方向の寸法ばらつき）により、インバータ回路２０に撓みが残っている場合がある。この場合も、第２基板２２の溝部２１７ａ、２１７ｂを設けた可撓部が撓むことで、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａには、ストレスが加わらないようになっている。

上述の構成によれば、インバータ回路２０は、絶縁基材２１１中にパワー素子２１４を内蔵した素子内蔵基板である第１基板２１と、非素子内蔵基板である第２基板２２とが積層配置されて、第２基板２２がハウジング１に対して位置決め固定されている。第１基板２１は、第２基板２２よりもハウジング側に配設され、第１面２１ａに電極２１２ａが設けられて、この電極２１２ａが第２基板２２の電極２２２と電気的に接続されて電気的接続部２０ａを形成するとともに、第２面２１ｂがハウジング１の外面のうち内部を吸入冷媒が流通する部位に形成された取付面１ｃに密接している。

したがって、インバータ回路２０を製造する際には、第２基板２２の表面に回路素子を実装するときに、回路素子と同様に第２基板２２に対して第１基板２１を実装し、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａを形成することができる。また、絶縁基材２１１の内部にパワー素子２１４を内蔵した第１基板２１をハウジング１の取付面１ｃに密接させ、ハウジング１内部を流通する吸入冷媒で冷却することができる。このようにして、パワー素子２１４の冷却性を確保しつつインバータ回路２０を製造する際の電気的接合作業を簡素化することができる。

また、第２基板２２には、第１基板２１が積層配置された領域のうち電気的接続部２０ａを除く領域に開口２２ａが形成されており、この開口２２ａ内において第１基板２１の第１面２１ａに回路素子２１５ａが実装されている。このように、パワー素子２１４や回路素子２１５、２１５ａを所謂３次元配置することで、第１基板２１の実装密度を向上して配線長さを比較的短くすることが可能である。これに伴い、内蔵されたパワー素子２１４および第１面２１ａに実装された回路素子２１５ａを含む閉ループ回路を形成したときの配線インダクタンスを低減でき、パワー素子２１４のスイッチング動作時に発生するサージ電圧を低減してノイズの発生を抑制することができるとともに、損失を低減することができる。

また、インバータカバー４０と第２基板２２との間に、圧縮されつつ介設された弾性部材であるパッキン４３を備えており、このパッキン４３が、第２基板２２をハウジング１に向かって押圧している。したがって、パッキン４３が第２基板２２を介して第１基板２１をハウジング１に向かって押圧し、第１基板２１の第２面２１ｂをハウジング１の取付面１ｃに確実に密着させることができる。

また、パッキン４３は、第２基板２２の上面うち下面側に電気的接続部２０ａが形成された領域を押圧している。したがって、パッキン４３が第２基板２２を介して第１基板２１をハウジング１に向かって押圧し、第１基板２１の第２面２１ｂをハウジング１の取付面１ｃに密着させても、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａに応力集中が発生することを防止することができる。

また、第１基板２１と第２基板２２との間には電気的接続部２０ａを除く部分に接着剤であるアンダフィル２０ｂが介装されて、第１基板２１と第２基板２２とを接着している。したがって、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａの周囲をアンダフィル２０ｂで補強して、第１基板２１と第２基板２２との電気的接続部２０ａに応力集中が発生することを確実に防止することができる。

また、駆動回路部であるインバータ回路２０は、モータ部１０へ供給する供給電力を制御するパワー素子２１４を絶縁基材２１１中に内蔵した第１基板２１を備えており、第１基板２１は、ハウジング１の取付面１ｃに取り付けられ、ハウジング１内を流通する吸入冷媒で冷却されるようになっている。したがって、パワー素子２１４の本体部を回路基板とは異なる層に配設してハウジングに押し付け冷却する必要がない。このようにして、パワー素子２１４の冷却性を確保しつつインバータ回路２０の体格を小型化することができる。

また、パワー素子の本体部を回路基板とは異なる層に配設してハウジングに押し付けパワー素子を冷却する場合には、回路基板の熱をハウジングに伝え難いが、本実施形態の構成によれば、第１基板２１からハウジング１に放熱することが可能であり、放熱性を向上することができる。

また、パワー素子の本体部を回路基板とは異なる層に配設してハウジングに押し付けパワー素子を冷却する場合には、一般的に貫通端子と回路基板との電気的接続部にインナーコネクタが用いられる。

これは、以下のような理由による。貫通端子のハーメチックシール部にガラス材を用いると、貫通端子の構成材料として、線膨張係数がガラス材の線膨張係数と近似した材料を用いる必要がある。また、回路基板は空間絶縁を確保するためにハウジングとの空間距離を確保して例えばアルミニウム材からなる固定部材を介してハウジングに固定される。しかし、この固定部材は貫通端子よりも線膨張係数が大きく、貫通端子と回路基板との電気的接続部は上記空間距離のためにハーメチックシール部から大きく離れている。これにより、温度変化の大きい環境下で貫通端子と回路基板との電気的接続部において大きな応力が発生することを抑制するためにフローティング構造を有するコネクタが用いられる。

ところが、本実施形態の構成によれば、図４に示すように、第１基板２１を絶縁放熱シート２４を介してハウジング１の取付面１ｃに当接できるので、貫通端子１６のハーメチックシール部と第１基板２１との空間距離を低減することができる。これにより、温度変化の大きい環境下で貫通端子１６と第１基板２１との電気的接続部において大きな応力が発生することを抑制できるので、インナーコネクタを廃止することができる。

また、第１基板２１は、パワー素子２１４よりも取付面１ｃ側となる部位において絶縁基材２１１中に放熱用チップ２１６を有している。したがって、パワー素子２１４が発する熱を放熱用チップ２１６を介してハウジング１に伝達し易く、パワー素子２１４の冷却性を向上することができる。

また、放熱用チップ２１６はパワー素子２１４と電気的に接続されており、放熱用チップ２１６と貫通端子１６とが直接接続している。したがって、比較的大電流であるモータ部１０への供給電流の導通経路をコンパクトにすることができ（幅広の導体パターン等を用いる必要がなく）、第１基板２１の体格を一層小型化することができる。なお、本実施形態では、放熱用チップ２１６に接する導体パターン２１２は、パワー系であっても非パワー系と同一厚さの金属箔を用いることができる。

また、第１基板２１の下面に露出した放熱用チップ２１６をパワー系の導通経路としているが、第１基板２１とハウジング１の取付面１ｃとの間には絶縁放熱シート２４が介装されているので、放熱用チップ２１６とハウジング１との間の短絡を防止することができる。

また、インバータ回路２０は、素子内蔵回路基板である第１基板２１と非素子内蔵回路基板である第１基板２２とを電気的に接続して構成している。したがって、インバータ回路２０を構成する基板の一部を比較的安価な非素子内蔵回路基板として、インバータ回路２０を比較的安価に構成することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態では、第２基板２２の開口２２ａは、第２基板２２のほぼ中央部に形成されていたが、これに限定されるものではない。開口２２ａは、第２基板２２の中央部から偏在するものであってもよいし、例えば、図７に示すように、第２基板２２の辺部から内方に向かって切欠いた（凹部を形成した）切欠き構造の（凹部状の）開口２２ａであってもかまわない。

また、上記実施形態では、第２基板２２の上面（反ハウジング側の面）に溝部２１７ａ、２１７ｂを形成して、他の部位よりも撓み易い可撓部としていたが、可撓部の構成はこれに限定されるものではない。例えば、溝部２１７ａ、２１７ｂのいずれかのみとしてもかまわない。また、図８に示すように、第２基板２２の下面（ハウジング側の面）に溝部２１７ａ、２１７ｂを形成して可撓部としてもよい。また、図９に示すように、溝部ではなく、間隔をあけて配列した貫通孔２１７ｃ、２１７ｄにより可撓部を構成してもよい。また、これらを組み合わせたものであってもよい。可撓部は第２基板２２の固定部２２３ａと電気的接続部２０ａとの間に設けるものであればよいが、電気的接続部２０ａを取り囲むように環状に設けることがより好ましい。

また、上記実施形態では、第２基板２２の反ハウジング側に配設した弾性部材であるパッキン４３で、第２基板２２を直接ハウジング方向に押圧していたが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、パッキン４３と第２基板２２との間に、例えば樹脂製もしくは金属製のプレート部材４４を介在させてもかまわない。プレート部材４４を図示上方側から見たときに電気的接続部２０ａの全域を覆うように設ければ、パッキン４３による押圧力が電気的接続部２０ａに均等に加わり、応力集中が発生することを確実に防止することができる。また、プレート部材４４を第１基板２１と第２基板２２とが重なった領域の全て覆うように設ければ一層好ましい。

また、上記実施形態では、第２基板２２がネジ２２３でインバータカバー４０に固定され、インバータ回路２０はインバータカバー４０を介してハウジング１に対して位置決め固定されていたが、これに限定されるものではない。例えば、第２基板２２のインバータカバー４０への固定には、ネジ以外の係着手段（固定手段）を採用してもかまわない。また、第２基板２２を直接ネジもしくはネジ以外の係着手段（固定手段）でハウジング１に固定して、インバータ回路２０をハウジング１に対して位置決め固定するものであってもよい。

例えば、図１１に示すように、第２基板２２をネジ２２３でハウジング１に固定するものであってもよい。この場合には、第２基板２２の反ハウジング側に配設した弾性部材でで第２基板２２をハウジング方向に押圧してもよいが、図１１に示すように、ネジ２２４で第２基板２２の反ハウジング側に配設した樹脂製もしくは金属製のプレート部材２２５をハウジング１に対してネジ止めして、第２基板２２をハウジング方向に押圧するものであってもよい。

このプレート部材２２５は、環状に形成して図示上方側から見たときに電気的接続部２０ａの全域を覆うように設ければ、押圧力が電気的接続部２０ａにほぼ均等に加わり、応力集中が発生することを確実に防止することができる。また、プレート部材２２４を第１基板２１と第２基板２２とが重なった領域の全て覆うように設ければ一層好ましい。図１１のように構成すれば、ハウジング１に対して、インバータ回路２０、プレート部材２２５、インバータカバー４０を順次一方向組み付けでき、製造性の観点から極めて好ましい。

また、図１２に示すように、ネジ２２４を、第１基板２１と第２基板２２とが重なった領域に配設して、第２基板２２の反ハウジング側に配設したプレート部材２２５をハウジング１に対してネジ止めして押圧するものであってもよい。これによれば、プレート部材２２５を比較的小さくすることが可能である。また、例えば、図１１や図１２に示した構成において、プレート部材２２５と第２基板２２との間にゴム製のガスケット等の弾性部材を介装するものであってもよい。

また、上記実施形態では、貫通端子１６は、インバータ回路２０の第１基板２１に電気的に接続していたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように、第２基板２２に電気的に接続するものであってもよい。

また、上記実施形態では、第２基板２２に開口２２ａを設けていたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１４に示すように、開口を有しない第２基板２２を採用してもかまわない。

また、上記実施形態では、第２基板２２に溝部２１７ａ、２１７ｂからなる可撓部を形成するとともに、第２基板２２をハウジング方向へ押圧する弾性部材であるパッキン４３を配設していたが、電気的接続部２０ａに不具合を発生するようなストレス与えずに第１基板２１をハウジング１に押し付けることができれば、可撓部および弾性部材のいずれかもしくは両者を廃止することも可能である。

また、上記実施形態では、モータ部１０から延びる貫通端子１６は、第１基板２１の貫通孔２１１ａ内に配設されて、出力部である放熱用チップ２１６の貫通孔２１６ａに接続していたが、これに限定するものではない。例えば、第１基板２１からモータ部１０へ供給電力を出力する出力部は、放熱用チップ２１６に設けず、導体パターン２１２等の配線部に設けてもかまわない。

また、上記実施形態では、放熱用チップ２１６は、パワー素子２１４と電気的に接続していたが、これに限定するものではない。例えば、導体パターン２１２と放熱用チップ２１６との間に絶縁放熱シート２４を介在させてもよい。

また、上記実施形態では、駆動回路部であるインバータ回路２０を、第１基板２１および第２基板２２の２枚の基板で構成していたが、これに限定されるものではない。インバータ回路２０は、第１基板２１および第２基板２２を含む３枚以上の基板で構成してもよい。

また、上記実施形態では、駆動回路部であるインバータ回路２０は、モータ部１０の軸線方向（モータ部１０と圧縮機構３０とが並んだ方向）にほぼ平行なハウジング１の側面部に取り付けられていたが（所謂キャメルバックタイプの電動圧縮機であったが）、これに限定されるものではなく、ハウジング１の外面のうち内部を吸入冷媒が流通する部位に形成された取付面に取り付けられるものであればよい。例えば、モータ部１０の軸線方向における反圧縮機構側の面（図１図示右方側の面）に取り付けられるものであってもよい（所謂インラインタイプの電動圧縮機であってもよい）。

１ ハウジング
１ｃ 取付面
１０ モータ部（モータ）
２０ インバータ回路（駆動回路部）
２０ａ 電気的接続部
２０ｂ アンダフィル（接着剤）
２１ 第１基板
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２２ 第２基板
２２ａ 開口
３０ 圧縮機構
２１１ 絶縁基材
２１２ａ 電極
２１４ パワー素子
２１５ａ 回路素子
２１７ａ、２１７ｂ 溝部（可撓部）
２１７ｃ、２１７ｄ 貫通孔（可撓部）
２２２ 電極
２２３ａ 固定部

Claims (5)

1. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を駆動する電動式のモータと、
   前記モータを駆動する駆動回路部と、
   前記圧縮機構および前記モータを収納するとともに、内部を前記圧縮機構が吸入する吸入冷媒が流通するハウジングと、を備え、
   前記駆動回路部は、
   絶縁基材中に内蔵され前記モータへ供給する供給電力を制御するパワー素子を有する第１基板と、絶縁基材中に回路素子が内蔵されておらず表面に回路素子が半田付けにより実装された第２基板とを具備し、前記第１基板と前記第２基板とが積層配置されており、
   前記第１基板は、前記第２基板よりも前記ハウジング側に配設され、両面のうち一方の面である第１面にランドとして形成された電極が設けられて、該電極が前記第２基板の前記ハウジング側の面にランドとして形成された電極に半田付けで電気的に接続されて前記第１基板と前記第２基板との電気的接続部を形成するとともに、他方の面である第２面が前記ハウジングの外面のうち内部を前記吸入冷媒が流通する部位に形成された取付面に接触しており、
   前記第２基板は、前記第２基板を前記ハウジングに対して位置決め固定するための固定部を有し、前記固定部と前記電気的接続部との間に、他の部位よりも撓み易い可撓部が形成されていることを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記可撓部は、前記電気的接続部を取り囲む環状に形成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。
3. 前記第２基板の反ハウジング側に配設された弾性部材を備え、
   前記弾性部材が前記第２基板を前記ハウジングに向かって押圧していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記弾性部材は、前記第２基板のうち前記電気的接続部が形成された領域を押圧していることを特徴とする請求項３に記載の電動圧縮機。
5. 前記第１基板と前記第２基板との間には前記電気的接続部を除く部分に接着剤が介設されて、前記第１基板と前記第２基板とが接着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の電動圧縮機。

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