專利名稱：逆變器一體式電動壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要適用于車輛用空調(diào)裝置的逆變器一體式電動壓縮機。
本發(fā)明基于日本專利申請?zhí)?006-315771和2006-315772，其內(nèi)容被 引用于此。
背景技術(shù)：
近年，在汽車行業(yè)中，為了應(yīng)對能量環(huán)境問題，如混合汽車和電動汽 車、或者燃料電池汽車這樣利用電動力行駛的車輛的開發(fā)及向市場的投入 急劇推進(jìn)。
另一方面，這些車輛中，與現(xiàn)有空調(diào)裝置不同，搭載的空調(diào)裝置是具 備由以電為動力的電動馬達(dá)驅(qū)動的電動壓縮機。
另外，作為上述電動壓縮機，是將壓縮機和電動馬達(dá)內(nèi)置于殼體內(nèi)的 密閉型電動壓縮機，采用的是將來自電源的直流電經(jīng)由逆變器裝置轉(zhuǎn)換成 三相交流電并對電動馬達(dá)供電、能夠根據(jù)空調(diào)負(fù)載可變控制壓縮機的轉(zhuǎn)速 的電動壓縮機。
另外，在逆變器驅(qū)動的電動壓縮機中，提出了多種逆變器一體式電動 壓縮機，采用將逆變器裝置裝入電動壓縮機殼體而一體化的構(gòu)成。
還有，作為上述逆變器一體式電動壓縮機，已知一種構(gòu)成是預(yù)先將金 屬制基板、功率半導(dǎo)體器件、平滑電容器、匯流條組件、印制基板作為逆 變器組件一體形成，將該逆變器組件的基板緊固在電動壓縮機的殼體外周 上面，從而，將逆變器裝置安裝在電動壓縮機上(例如，參照特開2004 —190547號公報)。
還有，作為上述逆變器一體式電動壓縮機，提出一種方案是將構(gòu)成三 相逆變器的各相的上臂側(cè)開關(guān)元件和下臂側(cè)開關(guān)元件的6個功率MOS晶 體管器件(電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件)，在馬達(dá)殼體外周面的平整的臺座面 上，在電動馬達(dá)軸線方向鄰接配置3列，徑向鄰接配置2行，由徑向的一 側(cè)的3個功率MOS晶體管器件構(gòu)成上臂側(cè)開關(guān)元件，同時由徑向的另一 側(cè)的3個功率MOS晶體管器件構(gòu)成下臂側(cè)開關(guān)元件(例如，參照專利第 3760887號公報)。
不過，在如上所述將逆變器裝置裝入電動壓縮機的殼體外周而一體化 的情況下，逆變器裝置所采用的由IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 等發(fā)熱元件構(gòu)成的功率半導(dǎo)體器件的冷卻和相對于從車輛側(cè)傳來的振動 的耐振性成為問題。
上述發(fā)熱元件的冷卻，采用的方法是以上述金屬制基板(鋁板)作為 散熱器，利用流經(jīng)電動壓縮機的殼體內(nèi)部的低溫吸入制冷劑氣體的吸熱作 用進(jìn)行冷卻。
另外，對于耐振性，采用的方法是從成本和輕量化等方面考慮，金屬 制基板采用鋁合金制厚板，同時將該鋁合金制厚板在多個部位(通常4個 部位)牢固地螺釘緊固在殼體側(cè)，通過專門提高剛性，來提高固有振動頻 率。
不過，車載上述逆變器一體式電動壓縮機的情況下，通常使其馬達(dá)軸 朝向車輛前后方向，使逆變器一體式電動壓縮機的一側(cè)面沿著固定在原動 機的側(cè)面等的托架，用螺栓緊固下部2個部位、上部1個部位共上下3個 部位。因此，當(dāng)從車體側(cè)傳來上下方向的振動時，在逆變器一體式電動壓 縮機上施加環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動，經(jīng)由金屬制基板，逆變器裝置有共振的 可能性。
作為其對策，考慮加厚金屬制基板的板厚、或增加往殼體側(cè)的緊固部 位以提高剛性，不過，隨著加厚板厚或增加緊固部位，而損害對發(fā)熱元件 的冷卻性能和輕量化或組裝性，從而不作為優(yōu)選，逆變器裝置的耐振性依 然成為問題。
另外，上述專利第3760887號公報所述的逆變器一體式電動壓縮機的 逆變器裝置中的功率MOS晶體管器件，采用的構(gòu)成是以馬達(dá)殼體的周壁 作為散熱器使用，向流經(jīng)馬達(dá)殼體內(nèi)的制冷劑氣體放出產(chǎn)生的熱量，從而， 實現(xiàn)逆變器裝置的小型輕量化及散熱阻力的降低，實現(xiàn)逆變器裝置的良好冷卻。
不過，在上述功率MOS晶體管器件的配置構(gòu)成中，從流經(jīng)馬達(dá)殼體 內(nèi)的制冷劑氣體的流動來看，無法分別均勻地冷卻上臂側(cè)的U—V — W相 開關(guān)元件及下臂側(cè)的U—V—W相開關(guān)元件。從而，在各相開關(guān)元件間的 冷卻中產(chǎn)生不平衡，具有動作不穩(wěn)定的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即是鑒于上述事情而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種能夠在不損 害冷卻性能和輕量化及組裝性的情況下改善一體裝入電動壓縮機的殼體 的逆變器裝置的耐振性的逆變器一體式電動壓縮機。
另外，本發(fā)明的目的在于，提供能夠分別均勻地冷卻構(gòu)成逆變器裝置 的電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的各相開關(guān)元件、并使其動作穩(wěn)定化的逆變器一 體式電動壓縮機。
為了解決上述問題，本發(fā)明的逆變器一體式電動壓縮機采用以下方案。
艮P，本發(fā)明的第l形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在收容電動壓縮 機的殼體外周設(shè)有逆變器收容部，在該逆變器收容部裝入逆變器裝置，該 逆變器裝置將直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力并對電動馬達(dá)供電，該逆變器 一體式電動壓縮機的特征在于，所述逆變器裝置具備固定設(shè)置在所述逆 變器收容部的金屬板；設(shè)置在該金屬板上的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件； 設(shè)置在所述金屬板上且安裝有使所述電力用半導(dǎo)體幵關(guān)元件動作的功率 系統(tǒng)控制電路的功率基板；具有形成所述逆變器裝置的布線的多個匯流條 且各匯流條利用絕緣材一體化的匯流條組件，并且，所述金屬板具備突狀 部，該突狀部在相對于所述電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向垂直的方向的寬度方 向上延伸。
根據(jù)本發(fā)明的第1形態(tài)，在金屬板上設(shè)置構(gòu)成逆變器裝置的多個電力 用半導(dǎo)體開關(guān)元件、功率基板及匯流條組件等，該金屬板被固定設(shè)置在殼 體的逆變器收容部。另外，金屬板具備在相對于電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向 垂直的方向的寬度方向上延伸的突狀部，因此，能夠提高金屬板相對于環(huán) 繞馬達(dá)軸線的振動的剛性且改善耐振性。從而，能夠在不增加金屬板的板 厚或緊固部位的情況下簡便地改善金屬板進(jìn)而是逆變器裝置的耐振性，能
夠確保逆變器裝置的冷卻性能和輕量化及組裝性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選所述突狀部在所述金屬板上沿所述馬達(dá)軸線方向以 規(guī)定間隔設(shè)置多個。
根據(jù)該構(gòu)成，由于沿馬達(dá)軸線方向以規(guī)定間隔設(shè)置多個突狀部，因此， 能夠大幅度提高金屬板相對于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動的剛性。從而，能夠更 加提高金屬板以及逆變器裝置的耐振性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆 變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述突狀部是將所述金屬板的與所述馬達(dá) 軸線方向垂直的方向的兩端部彎折而構(gòu)成。
根據(jù)該構(gòu)成，是將與馬達(dá)軸線方向垂直的方向的金屬板兩端部彎折而
構(gòu)成突狀部，因此，只是金屬板上的彎折部位增加2個部位，而不用特別 增加加工工數(shù)和板材的量，就能夠設(shè)置突狀部。從而，能夠在抑制制造成 本的狀態(tài)下大幅度地提高剛性，使逆變器裝置的耐振性得以改善。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆 變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述功率基板在至少3個部位以上被螺釘 止動在設(shè)置于所述金屬板的凸起部。
根據(jù)該構(gòu)成，由于功率基板在至少3個部位以上被螺釘止動在金屬板 的凸起部，因此，功率基板不會由于振動而發(fā)生松馳，與金屬板一體化而 牢固地固定設(shè)置在凸起部。從而，能夠提高逆變器裝置的剛性，改善其耐 振性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選所述凸起部通過將所述金屬板的一部分向上方彎折 而設(shè)置于至少3個部位以上，其中至少1個部位的彎折部在與所述突狀部 平行的方向上彎折。
根據(jù)該構(gòu)成，凸起部設(shè)置在至少3個部位以上，其中至少1個部位的 彎折部在與突狀部平行的方向上彎折，因此，能夠使與該突狀部平行的方 向的彎折部，與突狀部一同有助于提高金屬板相對于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動 的剛性。從而，由此也能夠提高金屬板相對于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動的剛性，
能夠使金屬板以及逆變器裝置的耐振性得以改善。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆 變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述匯流條組件固定在所述功率基板上， 且配置在將該功率基板固定在所述金屬板上的螺釘止動位置之間。
根據(jù)該構(gòu)成，匯流條組件配置在將功率基板固定在金屬板上的螺釘止 動位置之間，因此，匯流條組件發(fā)揮梁的作用，在安裝狀態(tài)下，能夠提高 功率基板的剛性。從而，能夠提高逆變器裝置的剛性，進(jìn)一步改善其耐振 性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體
式電動壓縮機中，優(yōu)選所述匯流條組件構(gòu)成為L字形狀，沿著所述功率基 板的鄰接的2邊固定。
根據(jù)該構(gòu)成，構(gòu)成為L字形狀的匯流條組件，沿著功率基板的鄰接的 2邊而固定，因此，不僅能夠?qū)⒍鄠€匯流條作為一個部件來安裝，而且還 能夠提高功率基板相對于扭轉(zhuǎn)的強度。從而，能夠改善逆變器裝置的組裝 性及耐振性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆 變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件，直線狀 并排設(shè)置從各元件的側(cè)面向上方L字狀彎折并伸出的多個端子。
根據(jù)該構(gòu)成，從電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的側(cè)面向上方L字狀彎折并伸 出的多個端子排列成直線狀而設(shè)置，因此，能夠使施加于各端子的彎折方 向的振動所產(chǎn)生的應(yīng)力均勻化。從而，能夠進(jìn)一步改善電力用半導(dǎo)體開關(guān) 元件、進(jìn)而是逆變器裝置的耐振性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選從所述各元件伸出的多個端子，排列成與所述突狀 部平行的方向的直線狀而設(shè)置。
根據(jù)該構(gòu)成，從各元件伸出的多個端子排列成與突狀部平行的方向的 直線狀而設(shè)置，因此，能夠?qū)澱鄯较蛏鲜┘诱駝訒r容易彎曲的各端子設(shè) 置在由突狀部提高了剛性的方向。從而，能夠更加改善電力用半導(dǎo)體開關(guān) 元件、進(jìn)而是逆變器裝置的耐振性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆
變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述金屬板至少四角被螺釘止動固定在所 述逆變器收容部的設(shè)置面。
根據(jù)該構(gòu)成，金屬板至少四角被螺釘止動固定在逆變器收容部的設(shè)置 面，因此，能夠經(jīng)由通過突狀部提高了相對于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動的剛性 的金屬板，將逆變器裝置四角牢固地螺釘止動固定在殼體的逆變器收容部 側(cè)的設(shè)置面上。從而，能夠改善逆變器裝置的耐振性，且確保逆變器裝置 的冷卻性能和輕量化及組裝性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選所述金屬板除所述四角以外，至少在其大致中央部 被螺釘止動固定在所述逆變器收容部的設(shè)置面。
根據(jù)該構(gòu)成，金屬板除四角以外，至少在其大致中央部被螺釘止動固 定在逆變器收容部的設(shè)置面，因此，能夠高效地改善金屬板的剛性。從而， 能夠減輕設(shè)置在金屬板上的電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的端子上所施加的應(yīng) 力，更加改善逆變器裝置的耐振性。
還有，上述第1形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆 變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述金屬板為鋁合金制。
根據(jù)該構(gòu)成，金屬板為鋁合金制，因此，能夠利用鋁合金的良好的導(dǎo) 熱特性和輕量性，改善逆變器裝置的冷卻性能及實現(xiàn)其輕量化。
另外，本發(fā)明的第2形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在收容電動壓
縮機的殼體外周設(shè)有逆變器收容部，在該逆變器收容部裝入逆變器裝置， 該逆變器裝置將直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力并對電動馬達(dá)供電，該逆變 器一體式電動壓縮機的特征在于，所述逆變器裝置具備構(gòu)成三相逆變器的 各相的上臂側(cè)開關(guān)元件和下壁側(cè)開關(guān)元件的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件， 所述電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件， 一相的所述上臂側(cè)開關(guān)元件和所述下臂側(cè)開
關(guān)元件成對地在所述電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向排列2歹U，在該2列的各列 中，在與所述馬達(dá)軸線方向垂直的方向上，各相的所述上臂側(cè)開關(guān)元件和 所述下臂側(cè)開關(guān)元件分別并排設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的第2形態(tài)，構(gòu)成逆變器裝置的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元
件中， 一相的上臂側(cè)幵關(guān)元件和下臂側(cè)開關(guān)元件成對地在電動馬達(dá)的馬達(dá) 軸線方向排列2列，在該2列的各列中，在與所述馬達(dá)軸線方向垂直的方
向上，各相的所述上臂側(cè)開關(guān)元件和所述下臂側(cè)開關(guān)元件分別并排設(shè)置， 因而，能夠分別均勻地冷卻各相的上臂側(cè)開關(guān)元件和下臂側(cè)開關(guān)元件。從 而，不會發(fā)生各相開關(guān)元件間的冷卻的不平衡，能夠使電力用半導(dǎo)體開關(guān) 元件的動作穩(wěn)定化。
還有，上述第2形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選所述下臂側(cè)開關(guān)元件，配置于在所述殼體內(nèi)流動的 制冷劑氣體的吸入側(cè)。
根據(jù)該構(gòu)成，下臂側(cè)開關(guān)元件，被在殼體內(nèi)流動的靠近吸入側(cè)的比較 低溫的制冷劑氣體冷卻，因而能夠提高下臂側(cè)開關(guān)元件的冷卻效率。另外， 由此能夠在逆變器基板側(cè)，將與容易發(fā)出噪聲的上臂側(cè)對應(yīng)的正極圖案配 置在馬達(dá)端子附近，用與穩(wěn)定的下臂側(cè)對應(yīng)的負(fù)極圖案將其包圍，從而， 能夠降低開關(guān)噪聲的放出。
還有，上述第2形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述任意一種逆 變器一體式電動壓縮機中，優(yōu)選所述電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件，直接或經(jīng)由 散熱片設(shè)置在散熱面上，該散熱面設(shè)置于所述逆變器收容部。
根據(jù)該構(gòu)成，電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件，直接或經(jīng)由散熱片設(shè)置在散熱 面上，散熱面設(shè)置于逆變器收容部，因而能夠使從電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件 發(fā)出的熱從散熱面通過殼體壁，有效地向在殼體內(nèi)流動的低溫的制冷劑氣 體散熱。從而，能夠提高對電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的冷卻效果，減輕它的 熱負(fù)載。
還有，上述第2形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選所述散熱面為切削精加工面。
根據(jù)該構(gòu)成，散熱面為切削精加工面，因而，能夠改善散熱面上的熱 傳導(dǎo)率，提高從電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件側(cè)向制冷劑氣體側(cè)的散熱效率。從 而，能夠盡可能地改善電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的冷卻效果。
還有，上述第2形態(tài)的逆變器一體式電動壓縮機，在上述逆變器一體 式電動壓縮機中，優(yōu)選所述散熱面被分割成所述上臂側(cè)開關(guān)元件用的散熱 面和所述下臂側(cè)開關(guān)元件用的散熱面，二者之間為非切削加工部。
根據(jù)該構(gòu)成，通常在壓模鑄件的殼體中，作為切削精加工面的散熱面 被分割出2個，二者之間為非切削加工部，因此，能夠抑制切削加工部分
為必要最小限。從而，能夠在作為壓模鑄件的殼體中，抑制在切削精加工 面上露出鑄造缺陷的可能性，防止經(jīng)由鑄造缺陷泄漏制冷劑氣體。
根據(jù)本發(fā)明，由于在金屬板上設(shè)置在相對于電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向 垂直的方向的寬度方向上延伸的突狀部，從而，能夠提高金屬板相對于環(huán) 繞馬達(dá)軸線的振動的剛性且改善耐振性。從而，能夠在不增加金屬板的板 厚或緊固部位的情況下簡便地改善金屬板進(jìn)而是逆變器裝置的耐振性，能 夠確保逆變器裝置的冷卻性能和輕量化及組裝性。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠利用流經(jīng)殼體內(nèi)的制冷劑氣體對構(gòu)成逆 變器裝置的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的各相的上臂側(cè)開關(guān)元件和下臂 側(cè)開關(guān)元件分別均勻地進(jìn)行冷卻，因而，不會發(fā)生各相開關(guān)元件間的冷卻 的不平衡，能夠使電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的動作穩(wěn)定化。


圖1是本發(fā)明的一實施方式的逆變器一體式電動壓縮機的外觀側(cè)視圖。
圖2是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機相對于車輛的安裝狀態(tài)的 主視圖。
圖3是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機的從馬達(dá)殼體側(cè)觀察的分 解立體圖。
圖4是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機的馬達(dá)殼體的俯視立體圖。
圖5是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機裝入了逆變器裝置的狀態(tài) 的馬達(dá)殼體的俯視立體圖。
圖6是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機的逆變器裝置中的IGBT 的排列構(gòu)成的概略俯視圖。
圖7是構(gòu)成圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機的逆變器裝置的金屬 板的立體圖。
圖8是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機的逆變器裝置的分離功率 基板部分的狀態(tài)的立體圖。
圖9是圖1所示的逆變器一體式電動壓縮機的逆變器裝置的與馬達(dá)軸
方向垂直的方向的側(cè)視圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1 圖9對本發(fā)明的一實施方式進(jìn)行說明。 圖1表示本發(fā)明的一實施方式的逆變器一體式電動壓縮機1的外觀側(cè) 視圖。逆變器一體式電動壓縮機1，具有構(gòu)成其外殼的殼體2。殼體2通 過螺栓5將收容省略圖示的電動馬達(dá)的馬達(dá)殼體3和收容省略圖示的壓縮 機的壓縮機殼體4緊密固定為一體而構(gòu)成。該馬達(dá)殼體3及壓縮機殼體4 為壓模鑄造制成。
收容設(shè)置在馬達(dá)殼體3及壓縮機殼體4內(nèi)的省略圖示的電動馬達(dá)及壓 縮機，經(jīng)由馬達(dá)軸連結(jié)，依靠電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動壓縮機。在馬達(dá)殼體 3的后端部(圖l右側(cè))，設(shè)有吸入口6，從該吸入口 6吸入到馬達(dá)殼體3 內(nèi)的低壓制冷劑氣體環(huán)繞電動馬達(dá)流通后，被壓縮機吸入而被壓縮。由壓 縮機壓縮后的高溫高壓的制冷劑氣體，排出到壓縮機殼體4內(nèi)后，從設(shè)置 在壓縮機殼體4的前端側(cè)(圖1左側(cè))的排出口 7向外部排出。
在殼體2上，在馬達(dá)殼體3的后端側(cè)(圖l右側(cè))的下部及壓縮機殼 體4的前端側(cè)(圖1左側(cè))的下部2個部位和壓縮機殼體4的上部側(cè)1個 部位總計3個部位設(shè)置安裝腳8A、 8B、 8C。逆變器一體式電動壓縮機1 如圖2所示，通過上述安裝腳8A、 8B、 8C，利用螺栓等固定設(shè)置在懸臂 式托架10上，從而搭載于車輛，懸臂式托架10設(shè)置在車輛行駛用原動機 9的側(cè)壁等。這樣，逆變器一體式電動壓縮機1，通常是使其一側(cè)面沿著 懸臂式托架10，使馬達(dá)軸線方向L朝向車輛前后方向，由上下3點懸臂 支承。
另外，在馬達(dá)殼體3外周面，在其上部一體形成箱形狀的逆變器收容 部ll。逆變器收容部11如圖3及圖4所示，具有上面開放的由規(guī)定高度 的周圍壁圍起的箱結(jié)構(gòu)。在逆變器收容部11的側(cè)面，設(shè)有2個電源電纜 取出口12，并且，在逆變器收容部.1的內(nèi)部，設(shè)有連接電源電纜的直流 電力的P—N端子13、馬達(dá)端子安裝孔14、金屬板用散熱面15、金屬板 用設(shè)置凸起部16及CPU基板用設(shè)置凸起部17等。另外，在逆變器收容 部11內(nèi)，收容設(shè)置有安裝在馬達(dá)端子安裝孔14中的馬達(dá)端子19、前置電
容器(head capacitor) 20、電感器21、逆變器裝置22等，其上面通過螺 釘止動固定蓋構(gòu)件18而覆蓋。
上述散熱面15,用于將后述的6個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件24的發(fā)熱 經(jīng)由殼體壁向流經(jīng)馬達(dá)殼體3內(nèi)的低溫制冷劑氣體散熱，采用的構(gòu)成是被 分割成與三相逆變器的U—V—W3相的上臂側(cè)開關(guān)元件24A和下臂側(cè)開 關(guān)元件24B分別對應(yīng)的2個散熱面15A、 15B。這2個散熱面15A、 15B 為表面經(jīng)過了切削精加工的加工面。另外，逆變器收容部11的內(nèi)表面的 包括上述2個散熱面15A、15B間的其他大部分維持壓模鑄造的鑄造表面。 逆變器裝置22，如圖3及圖5所示，其與逆變器收容部11的散熱面 15接觸且四角被固定設(shè)置于凸起部16，包括作為散熱器發(fā)揮作用的鋁合 金制金屬板23、設(shè)置在該金屬板23上的構(gòu)成三相逆變器各相的上臂側(cè)開 關(guān)元件和下臂側(cè)開關(guān)元件的6個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件(以下稱為"IGBT" (Insulated Gate Bipolar Transistor)。 )24(參照圖5 、 6、 8 )、安裝有使IGBT24 動作的功率系統(tǒng)控制電路且設(shè)置在金屬板23上的凸起部的功率基板25、 具有多個形成逆變器裝置22的布線的匯流條(bus bar)且用絕緣材即樹 脂通過鑲嵌成形而使各匯流條一體化的匯流條組件26、安裝具有CPU等 在低電壓下動作的元件的電路且四角固定設(shè)置在凸起部17上的CPU基板 27。
鋁合金制金屬板23如圖5及圖7所示，為方形狀的沖裁制板，在其 四角穿設(shè)有螺釘止動孔30，用以利用螺釘34將金屬板23螺釘止動在逆變 器收容部9的凸起部16。該金屬板23上設(shè)有用以設(shè)置6個IGPT24的多 個孔31及用以設(shè)置功率基板25的多個凸起部32A 32D。另外，在金屬 板23上，為了提高與馬達(dá)軸線方向L垂直的方向的剛性，而在其寬度方 向延伸設(shè)有將馬達(dá)軸線方向L的兩端部向上方彎折形成的肋(突狀部)33。
還有，在金屬板23上，除了四角的螺釘止動孔30以外，還可以在其 大致中央部穿設(shè)螺釘止動孔30A。
為了牢固地固定功率基板25，而至少在3個部位以上(本實施方式中 為4個)將金屬板23的一部分向上方彎折而設(shè)置上述凸起部32A 32D。 該凸起部32A 32D中至少1個部位的凸起部32A的彎折部向與馬達(dá)軸線 方向L垂直的方向、即與肋(突狀部)33平行的方向彎折設(shè)置。
還有，肋(突條部)33，并不限定于將金屬板23的兩端部彎折設(shè)置， 也可以在該板的大體中間，隔開規(guī)定間隔且平行地在多個部位(2個部位 以上)設(shè)置突狀部。
6個IGBT24，如圖5及圖6所示，分別具有經(jīng)由樹脂模形成方形狀， 從其一側(cè)面向側(cè)方延伸且向上方彎折的L字狀的2根主電極端子及1根控 制電極端子總計3根排列成直線狀的端子40。這6個IGBT24，其中與上 臂側(cè)的U—V—W3相對應(yīng)的3個IGBT24A和與下臂側(cè)的U—V—W3相對 應(yīng)的3個IGBT24B，分別是使排列成直線狀的端子40彼此對置地3個3 個地并列設(shè)置在垂直于馬達(dá)軸線方向L的方向，從而，在馬達(dá)軸線方向L 排列成2歹l」，經(jīng)由省略圖示的絕緣片用小螺釘?shù)裙潭ㄔO(shè)置在上述金屬板23 上。
也就是說，6個IGBT24其配置是其中一相的上臂側(cè)IGBT24A和下臂 側(cè)IGBT24B成對地在馬達(dá)軸線方向L排列成2列，該2列的各列中，各 相的3個上臂側(cè)IGBT24A和下臂側(cè)IGBT24B分別并列設(shè)置在垂直于馬達(dá) 軸線方向L的方向。
并且，分別是上述3個上臂側(cè)IGBT24A與散熱面15A對應(yīng)地固定在 金屬板23上，另外，3個下臂側(cè)IGBT24B與散熱面15B對應(yīng)地固定在金 屬板23上。從而，下臂側(cè)IGBT24B配置在從吸入口 6吸入的制冷劑氣流
、安裝有功率系統(tǒng)控制電路的功率基板25，如圖3、圖8及圖9所示， 具有嵌入6個IGBT24的18根端子40的連接孔，該連接孔中嵌入端子40， 與其周圍的導(dǎo)電圖案軟釬焊。功率基板25的電路，具有按照來自外部的 指令斷續(xù)控制IGBT24而對電動馬達(dá)供電的功能和向外部發(fā)送電動馬達(dá)的 驅(qū)動狀態(tài)的功能等。該功率基板25，經(jīng)由螺釘45固定設(shè)置在金屬板23 的4個凸起部32A 32D，與金屬板23—體化。
匯流條組件26如圖5及圖8所示，將連接IGBT24和直流電力的P 一N端子13的P—N匯流條50及連接IGBT24和馬達(dá)端子19的U—V— W匯流條51等多個匯流條經(jīng)由鑲嵌樹脂成形而一體化，成為一個部件。 匯流條組件26的鑲嵌樹脂52，即使各匯流條間的間隙小也能夠良好地維 持各匯流條間的電絕緣。該匯流條組件26，構(gòu)成L字形狀以使直流電力 的P—N端子13及馬達(dá)端子19對置，沿著功率基板25的鄰接的2邊，用 小螺釘53—體固定在功率基板25上。另外，匯流條組件26，在功率基板 25被螺釘止動固定在金屬板23上時，配置在其螺釘止動位置之間。
如上所述，逆變器裝置22，其構(gòu)成是在金屬板23上設(shè)置6個IGBT24、 功率基板25及匯流條組件26，該逆變器裝置22，使金屬板23的底面與 散熱面15A、 15B接觸地收容設(shè)置在馬達(dá)殼體3的逆變器收容部11內(nèi)。 還有，在其上部，構(gòu)成逆變器裝置22的CPU基板27螺釘止動在CPU基 板用設(shè)置凸起部17上而設(shè)置，由蓋構(gòu)件18覆蓋其上。
根據(jù)以上說明的本實施方式，達(dá)到以下的作用效果。
逆變器裝置22收容設(shè)置在馬達(dá)殼體3的逆變器收容部11內(nèi)而與電動 壓縮機1 一體化。該逆變器裝置22具備鋁合金制的金屬板23，其設(shè)置是 該金屬板23的底面與逆變器收容部11的散熱面15接觸，在其上設(shè)置 IGBT24等功率系統(tǒng)發(fā)熱元件。因此，利用從吸入口 6吸入到馬達(dá)殼體3 并環(huán)繞電動馬達(dá)流通的低溫低壓的制冷劑氣體，經(jīng)由馬達(dá)殼體3冷卻鋁合 金制金屬板23。從而，金屬板23成為散熱器，IGBT24等發(fā)出的熱被散熱， 因而能夠冷卻IGBT24等發(fā)熱元件。
從而，能夠?qū)?gòu)成逆變器裝置22的冷卻所必需的發(fā)熱系統(tǒng)部件(元 件)利用低溫制冷劑氣體切實地強制冷卻，能夠確保逆變器裝置22的冷 卻功能。
也就是說，構(gòu)成三相逆變器裝置22的6個IGBT24 (電力用半導(dǎo)體開 關(guān)元件)中與上臂側(cè)的U—V—W3相對應(yīng)的3個IGBT24A和與下臂側(cè)的 U—V—W3相對應(yīng)的3個IGBT24B，使各個端子40彼此對置地3個3個 地并列設(shè)置在垂直于馬達(dá)軸線方向L的方向，從而，在馬達(dá)軸線方向L排 列成2歹U，經(jīng)由小螺釘?shù)裙潭ㄔO(shè)置在金屬板23上。這些IGBT24A及 IGBT24B的發(fā)熱，經(jīng)由金屬板23傳遞給逆變器收容部U的散熱面15A、 15B，通過馬達(dá)殼體3的殼體壁，向流經(jīng)其內(nèi)部的低溫低壓的制冷劑氣體 散熱。從而，作為發(fā)熱元件的IGBT24被強制冷卻。
從而，能夠以金屬板23及馬達(dá)殼體3作為散熱器，利用低溫低壓的 制冷劑氣體有效地冷卻包含IGBT24的逆變器裝置22的整體，能夠降低逆 變器裝置22的熱負(fù)載。另外，6個IGBT24如上所述排列，因而能夠分別
均勻地冷卻U—V—W各相的上臂側(cè)IGBT24A和下臂側(cè)IGBT24B。從而， 不會產(chǎn)生各相IGBT24間的冷卻不平衡，使IGBT (電力用半導(dǎo)體開關(guān)元 件)24的動作穩(wěn)定化。
另外，下臂側(cè)IGBT24B配置在靠近吸入口 6的制冷劑氣流的上游側(cè)， 利用更低溫的制冷劑氣體進(jìn)行冷卻，因而能夠進(jìn)一步提高下臂側(cè)的 IGBT24B的冷卻效率。從而，在功率基板25偵lj，能夠?qū)⑴c容易發(fā)出噪聲 的上臂側(cè)對應(yīng)的正極圖案配置在馬達(dá)端子19附近，用與穩(wěn)定的下臂側(cè)對 應(yīng)的負(fù)極圖案將其包圍，從而，能夠降低開關(guān)噪聲的放出。
另夕卜，在逆變器收容部11設(shè)有散熱面15A、 15B，在與該散熱面15A、 15B接觸具有散熱功能的鋁合金制金屬板23上設(shè)有作為發(fā)熱元件的 IGBT24，因此，能夠使從IGBT24產(chǎn)生的熱量，從散熱面15A、 15B通過 馬達(dá)殼體3的殼體壁，有效地向流經(jīng)馬達(dá)殼體3內(nèi)的低溫制冷劑氣體散熱。 從而，能夠提高對IGBT (電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件)24的冷卻效果，減輕 它的熱負(fù)載。
特別是將散熱面15分割成與上臂側(cè)IGBT24A和下臂側(cè)IGBT24B對 應(yīng)的2個散熱面15A、 15B，使其表面分別為切削精加工面，因此，能夠 改善散熱面15A、 15B的熱傳導(dǎo)率。從而，能夠提高從IGBT24側(cè)向制冷 劑氣體側(cè)的散熱效率，盡可能地改善IGBT24的冷卻效果。
還有，作為切削精加工面的2個散熱面15A、 15B間沒有經(jīng)過切削加 工而保持壓模鑄造時的鑄造表面。這樣，將切削加工的部分限定為散熱面 15A、 15B，盡可能地保留鑄造表面，從而，能夠在作為壓模鑄件的殼體 中，抑制在切削加工面露出鑄造缺陷(氣泡縫(ingotpiping))的可能性， 防止通過鑄造缺陷泄漏制冷劑氣體。
另外，在逆變器一體式電動壓縮機1上，車輛側(cè)的振動經(jīng)由托架10 被直接傳播。該振動還被原封不動地傳播到收容設(shè)置在馬達(dá)殼體3的逆變 器收容部11的逆變器裝置22，作為對逆變器裝置22的激發(fā)力而作用。特 別是，車輛上下方向的振動，由來于逆變器一體式電動壓縮機l相對于車 輛的安裝結(jié)構(gòu)，變成環(huán)繞電動壓縮機l的馬達(dá)軸線的振動，傳遞給逆變器 一體式電動壓縮機1即逆變器裝置22，產(chǎn)生逆變器裝置22共振的可能性。 不過，逆變器裝置22如上所述設(shè)置在鋁合金制的金屬板23上，在該
金屬板23上，在與馬達(dá)軸線方向L垂直的方向，在其寬度方向延伸設(shè)有 將馬達(dá)軸線方向L的兩端部向上方彎折形成的肋(突狀部)33。從而，金 屬板23能夠相對于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動大幅度地提高剛性，增大固有振 動頻率，因而能夠抑制逆變器裝置22由上述產(chǎn)生的共振。
從而，能夠在不加厚金屬板23的板厚或增加緊固部位等的情況下， 簡便地改善金屬板23進(jìn)而是逆變器裝置22的耐振性。另外，金屬板23 與逆變器收容部11的散熱面15接觸，至少四角上被螺釘止動固定，因此， 經(jīng)由通過肋(突狀部)33而提高了相對于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動的剛性的金 屬板，能夠?qū)⒛孀兤餮b置22四角牢固地螺釘止動固定在殼體3的逆變器 收容部ll。從而，能夠提高逆變器裝置22整體的剛性，改善耐振性，且 確保逆變器裝置22的冷卻性能和輕量化及組裝性。
另外，金屬板23為鋁合金制，因而，能夠利用鋁合金的良好的導(dǎo)熱 特性和輕量性，改善逆變器裝置22的冷卻性能及實現(xiàn)其輕量化。
另外，肋(突狀部)33是在金屬板23的兩端將其端部向上方彎折而 形成，因而，不用特別增加加工工數(shù)和板材的量，就能夠設(shè)置用于提高剛 性的肋(突狀部)33。從而，能夠在抑制制造成本的狀態(tài)下提高金屬板23 的垂直于馬達(dá)軸線方向L的寬度方向整體的剛性。
另外，設(shè)置在金屬板23上的功率基板25，也至少在3個部位以上(本 實施方式中為4個)牢固地被螺釘止動固定在金屬板23的凸起部32A 32D，與金屬板23—體化。從而，能夠提高逆變器裝置22整體相對于振 動的剛性，改善耐振性。特別是固定功率基板25的凸起部32A 32D中 至少1個部位的凸起部32A的彎折部向與馬達(dá)軸線方向L垂直的方向、即 與肋(突狀部)33平行的方向彎折，因而能夠使該彎折部有助于提高相對 于環(huán)繞馬達(dá)軸線的振動的剛性，能夠進(jìn)一步改善逆變器裝置22的耐振性。
另外，在功率基板25上，在其鄰接的兩邊間一體固定有利用絕緣材 (樹脂材) 一體鑲嵌成形的L字形狀的匯流條組件26。并且，該匯流條 組件26配置在將功率基板25螺釘止動在金屬板23上的多個螺釘45間， 因而，匯流條組件26發(fā)揮梁的作用。從而，也能夠提高功率基板25的組 裝強度及扭轉(zhuǎn)強度，改善逆變器裝置22的耐振性。還有，匯流條組件26 是為了將多個匯流條一體化、作為一個部件而形成逆變器裝置22的布線
而裝入的，因而能夠改善逆變器裝置22的組裝性是不言而喻的。
另外，IGBT24其設(shè)置是上臂側(cè)的3個IGBT24A和下臂側(cè)的3個 IGBT24B，使從各自的側(cè)面向上方彎折延伸的端子40彼此對置地在垂直 于馬達(dá)軸線方向L的方向上3個3個地并列設(shè)置2列，還有，各端子40 排列成垂直于馬達(dá)軸線方向L的方向的直線狀而設(shè)置。從而，能夠使彎折 方向的振動施加于各端子40上的應(yīng)力均勻化，同時，能夠利用肋(突狀 部)33的剛性提高各端子40的耐振強度。從而，能夠改善IGBT24進(jìn)而 是逆變器裝置22的耐振性。
另外，金屬板23除上述四角以外，還在其大致中央部穿設(shè)螺釘止動 孔30A，將金屬板23螺釘止動固定在逆變器收容部11，從而，能夠高效 地改善金屬板23的剛性。從而，能夠減輕設(shè)置在金屬板23上的IGBT24 施加于端子40的應(yīng)力，更加改善逆變器裝置22的耐振性。
還有，上述實施方式中，關(guān)于金屬板23采用的是沖裁制，不過，也 可以采用壓模制。
另外，上述實施方式中，對于將IGBT (電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件)24 固定設(shè)置在鋁合金制的金屬板23上的例子進(jìn)行了說明，不過，本發(fā)明并 不限定于此，也可以采用將IGBT24經(jīng)由絕緣片等直接固定設(shè)置在馬達(dá)殼 體3側(cè)形成的散熱面上的構(gòu)成。
另外，上述實施方式中，采用樹脂模制的離散制品作為IGBT (電力 用半導(dǎo)體開關(guān)元件)24，不過，并不限定于此，也可以采用裸芯片制品或 MOS (Metal Oxide Semeconductor)。
另外，對于將吸入口 6設(shè)置在馬達(dá)殼體3的后端側(cè)的側(cè)面的實施方式 進(jìn)行了說明，不過，吸入口 6也可以設(shè)置在馬達(dá)殼體3后端面。
還有，對于壓縮機，省略了其構(gòu)成的說明，不過，可以采用任何型號 的壓縮機。
權(quán)利要求
1.一種逆變器一體式電動壓縮機，在收容電動壓縮機的殼體外周設(shè)有逆變器收容部，在該逆變器收容部裝入逆變器裝置，該逆變器裝置將直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力并對電動馬達(dá)供電，該逆變器一體式電動壓縮機的特征在于，所述逆變器裝置具備固定設(shè)置于所述逆變器收容部的金屬板；設(shè)置在該金屬板上的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件；設(shè)置在所述金屬板上且安裝有使所述電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件動作的功率系統(tǒng)控制電路的功率基板；具有形成所述逆變器裝置的布線的多個匯流條且各匯流條利用絕緣材一體化的匯流條組件，并且，所述金屬板具備突狀部，該突狀部在相對于所述電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向垂直的方向的寬度方向上延伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于， 所述突狀部在所述金屬板上沿所述馬達(dá)軸線方向以規(guī)定間隔設(shè)置多個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于，所述突狀部是將所述金屬板的與所述馬達(dá)軸線方向垂直的方向的兩 端部彎折而構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的逆變器一體式電動壓縮機，其 特征在于，所述功率基板在至少3個部位以上被螺釘止動在設(shè)置于所述金屬板的 凸起部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于， 所述凸起部通過將所述金屬板的一部分向上方彎折而設(shè)置于至少3個部位以上，其中至少l個部位的彎折部在與所述突狀部平行的方向上彎折。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于，所述匯流條組件固定于所述功率基板，且配置在將該功率基板固定于 所述金屬板的螺釘止動位置之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于， 所述匯流條組件構(gòu)成為L字形狀，沿著所述功率基板的鄰接的2邊固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的逆變器一體式電動壓縮機，其 特征在于，所述多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件，直線狀并排設(shè)置從各元件的側(cè)面向 上方L字狀彎折并伸出的多個端子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于， 從所述各元件伸出的多個端子，排列成與所述突狀部平行的方向的直線狀而設(shè)置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項所述的逆變器一體式電動壓縮機， 其特征在于，所述金屬板至少四角被螺釘止動固定在所述逆變器收容部的設(shè)置面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于，所述金屬板除所述四角以外，至少在其大致中央部被螺釘止動固定在 所述逆變器收容部的設(shè)置面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1 11中任一項所述的逆變器一體式電動壓縮機， 其特征在于，所述金屬板為鋁合金制。
13. —種逆變器一體式電動壓縮機，在收容電動壓縮機的殼體外周設(shè) 有逆變器收容部，在該逆變器收容部裝入逆變器裝置，該逆變器裝置將直 流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力并對電動馬達(dá)供電，該逆變器一體式電動壓縮 機的特征在于，所述逆變器裝置具備構(gòu)成三相逆變器的各相的上臂側(cè)開關(guān)元件和下 壁側(cè)開關(guān)元件的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件，所述電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件， 一相的所述上臂側(cè)開關(guān)元件和所述下臂 側(cè)開關(guān)元件成對地在所述電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向排列2列，在該2列的 各列中，在與所述馬達(dá)軸線方向垂直的方向上，各相的所述上臂側(cè)開關(guān)元 件和所述下臂側(cè)開關(guān)元件分別并排設(shè)置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于， 所述下臂側(cè)開關(guān)元件，配置于在所述殼體內(nèi)流動的制冷劑氣體的吸入側(cè)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征 在于，所述電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件，直接或經(jīng)由散熱片設(shè)置在散熱面上，該 散熱面設(shè)置于所述逆變器收容部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征在于，所述散熱面為切削精加工面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的逆變器一體式電動壓縮機，其特征 在于，所述散熱面被分割成所述上臂側(cè)開關(guān)元件用的散熱面和所述下臂側(cè) 開關(guān)元件用的散熱面，二者之間為非切削加工部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠在不損害冷卻性能和輕量化及組裝性的情況下改善一體裝入殼體的逆變器裝置的耐振性的逆變器一體式電動壓縮機。在殼體(3)的逆變器收容部(11)中裝入逆變器裝置(22)的逆變器一體式電動壓縮機(1)，逆變器裝置(22)具備固定設(shè)置于逆變器收容部(11)的金屬板(23)、設(shè)置在金屬板(23)上的多個電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件(24)、安裝有使電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件(24)動作的功率系統(tǒng)控制電路的功率基板(25)、多個匯流條利用絕緣材而一體化的匯流條組件(26)，金屬板(23)具備在相對于電動馬達(dá)的馬達(dá)軸線方向(L)垂直的方向的寬度方向上延伸的突狀部(33)。
文檔編號F04B39/00GK101187364SQ20071000722
公開日2008年5月28日 申請日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者中野浩兒, 丹羽和喜, 服部誠, 藥師寺俊輔, 鷹繁貴之 申請人:三菱重工業(yè)株式會社