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
【課題】コントロール基板上でのノイズ干渉を確実に抑制できるとともに、樹脂製ゲル材の充填を容易化できる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を提供することを目的とする。
【解決手段】パワー系基板と、コントロール基板３０とが樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装されたパワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装されたコントロール基板３０が設けられており、コントロール基板３０に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランド４２と、それに隣接されている低電圧回路４６との間の領域に、絶縁用貫通穴４７が設けられている。
【解決手段】パワー系基板と、コントロール基板３０とが樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装されたパワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装されたコントロール基板３０が設けられており、コントロール基板３０に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランド４２と、それに隣接されている低電圧回路４６との間の領域に、絶縁用貫通穴４７が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動圧縮機のハウジングにインバータ装置が一体に組み込まれている、車両用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インバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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として、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知られている。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、その内部に電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータに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。
【０００３】
インバータ装置は、一般に、直流電力を交流電力に変換するＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子を有するスイッチング回路が実装されているパワー系基板と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子を有する制御通信回路が実装されているコントロール基板とを備えており、両基板が上下２段に配設された構成とされ、それがインバータケースあるいは外枠部内に収容設置されることによって、圧縮機ハウジングの外周部に一体に組み込まれている。
【０００４】
上記のインバータ一体型電動圧縮機では、インバータ装置内において高電圧系と低電圧系とが混在しており、電磁ノイズを遮断して制御回路の安定性を向上させる必要があると同時に、厳しい温度条件および振動条件下で使用されるため、インバータ装置においても高い耐振性、防湿性および絶縁性が求められている。そこで、インバータ装置が組み込まれるインバータ収容部内に樹脂製ゲル材を充填し、該樹脂製ゲル材中にコントロール基板を浮かせるように設置したものや、低電圧制御基板とモータ駆動用高電圧回路との間にシールドプレートを設けるとともに、それらの間に樹脂製ゲル材を充填したもの等が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１５２６９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のものでは、パワー系基板およびコントロール基板に対して、それぞれ防湿性や絶縁性および耐振性を高めることができるとともに、コントロール基板に貫通穴を設けているため、樹脂製ゲル材の充填性を高めることができる。しかし、かかる構成だけでは、コントロール基板上でのノイズ干渉、すなわち高電圧系に繋がるフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断することができず、ノイズ対策としては不十分であった。
【０００７】
また、特許文献２のものでは、低電圧制御基板とモータ駆動用高電圧回路との間にシールドプレートを設け、該シールドプレートに空気抜き兼ゲル材充填用孔を設けた構成とすることにより、樹脂製ゲル材の充填を容易化するとともに、低電圧制御基板とモータ駆動用高電圧回路との間でのノイズ干渉を防止するようにしているが、低電圧制御基板上でのノイズ干渉、すなわち高電圧系に繋がるフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断することができず、ノイズ対策として万全とは云い難かった。
【０００８】
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、コントロール基板上でのノイズ干渉を確実に抑制できるとともに、樹脂製ゲル材の充填を容易化できる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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、本発明にかかるインバータモジュールは、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が樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、前記樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装された前記パワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装された前記コントロール基板が設けられており、前記コントロール基板に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランドと、それに隣接されている低電圧回路との間の領域に、絶縁用貫通穴が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、パワー系基板とコントロール基板とが樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装されたパワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装されたコントロール基板が設けられており、コントロール基板に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランドと、それに隣接されている低電圧回路との間の領域に、絶縁用貫通穴が設けられているため、フレームグランドと低電圧回路との間の領域に設けられている絶縁用貫通穴によって、コントロール基板上でのフレームグランドと低電圧回路との間の絶縁距離を長くすることができ、フレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができる。従って、貫通穴を設けるだけの簡易な構成によりコントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を向上し、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明の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、前記パワー系基板は、前記樹脂ケース内にその上面を覆う位置まで充填された熱硬化性樹脂により樹脂封入され、その樹脂封入面から前記コントロール基板の少なくとも一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材が充填されており、該樹脂製ゲル材は、前記絶縁用貫通穴を介して充填可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、パワー系基板が、樹脂ケース内にその上面を覆う位置まで充填された熱硬化性樹脂により樹脂封入され、その樹脂封入面からコントロール基板の少なくとも一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材が充填されており、該樹脂製ゲル材が、絶縁用貫通穴を介して充填可能とされているため、パワー系基板を熱硬化性樹脂で樹脂封入して固めることにより、絶縁性や防湿性の確保のみならず、ヒートショックや振動等に対する耐振強度を確保することができる。また、コントロール基板の一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材を充填することにより、コントロール基板の耐振性、絶縁性をも確保することができ、コントロール基板上の部品の振動による破損等を確実に防止することができる。加えて、絶縁用貫通穴を介してコントロール基板の裏面側まで樹脂製ゲル材を充填できるため、樹脂製ゲル材の充填性を高め、コントロール基板の一部を覆う高さ位置まで容易に樹脂製ゲル材を充填することができる。
【００１３】
さらに、本発明の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、前記絶縁用貫通穴は、前記コントロール基板上の前記フレームグランドと、それに隣接する前記低電圧回路との間の領域を遮断し、前記樹脂製ゲル材によって覆われていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、絶縁用貫通穴が、コントロール基板上のフレームグランドと、それに隣接する低電圧回路との間の領域を遮断し、樹脂製ゲル材によって覆われているため、フレームグランドと低電圧回路との間を絶縁用貫通穴によって遮断し、コントロール基板上でのフレームグランドと低電圧回路との間の絶縁距離を長くすることができる。また、絶縁用貫通穴を樹脂製ゲル材で覆うことによって、その間の絶縁性を一段と向上することができる。従って、フレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を確実に遮断して抑制することができ、インバータ装置の誤動作等を防止して信頼性を向上することができる。
【００１５】
さらに、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、電動モータおよび圧縮機構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、その内部に直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに印加する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において、前記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ことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、ハウジングの外周に設けられているインバータ収容部の内部に直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加する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において、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ため、インバータ装置を構成しているコントロール基板上でのフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができる。従って、コントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を高め、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止し、インバータ装置、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機の信頼性の向上をすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のインバータモジュールによると、フレームグランドと低電圧回路との間の領域に設けられている絶縁用貫通穴によって、コントロール基板上でのフレームグランドと低電圧回路との間の絶縁距離を長くすることができ、フレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができるため、貫通穴を設けるだけの簡易な構成によりコントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を向上し、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止することができる。
【００１８】
本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、インバータ装置を構成しているコントロール基板上でのフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができるため、コントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を高め、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止し、インバータ装置、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機の信頼性の向上をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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側面図である。
【図２】図１に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み込まれているインバータモジュールの斜視図である。
【図３】図２に示すインバータモジュールの縦断面相当図である。
【図４】図２に示すインバータモジュールを構成しているコントロール基板の平面配置図である。
【図５】図４中のＡ部の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５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の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、外殻を構成するハウジング２を備えている。ハウジング２は、図示省略の電動モータが収容されているモータハウジング３と、図示省略の圧縮機構が収容されている圧縮機ハウジング４とがボルト５で一体に締め付け結合されることにより構成されている。モータハウジング３および圧縮機ハウジング４は、耐圧容器であり、アルミダイカスト製とされている。
【００２１】
ハウジング２の内部に収容されている図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機構が駆動されるように構成されている。モータハウジング３の一端側（図１の右側）には、冷媒吸入ポート６が設けられており、この冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸い込まれた低温低圧の冷媒ガスは、電動モータの周囲をモータ軸線Ｌ方向に沿って流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構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内に吐き出された後、圧縮機ハウジング４の一端側（図１の左側）に設けられている吐出ポート７から外部へと送出されるように構成されている。
【００２２】
ハウジング２には、例えば、モータハウジング３の一端側（図１の右側）の下部および圧縮機ハウジング４の一端側（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８Ａ，８Ｂ，８Ｃが車両のエンジンルーム内に設置されている走行用原動機の側壁等にブラケットおよびボルトを介して固定設置されることにより車両側に搭載されるようになっている。
【００２３】
モータハウジング３の外周部には、その上部に所定の容積を有するインバータ収容部９が一体に成形されている。このインバータ収容部９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ており、側面には、２つの電源ケーブル取り出し口１０が設けられている。また、インバータ収容部９の上面は、カバー部材１１がネジ止め固定されることにより密閉されるようになっている。
【００２４】
インバータ収容部９の内部には、車両に搭載されている図示省略の電源ユニットもしくはバッテリから電源ケーブルを介して供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータハウジング３の内部に収容されている電動モータに印加するインバータ装置２０が収容設置されている。インバータ装置２０は、以下に詳述するインバータモジュール２１や図示省略の平滑コンデンサ（ヘッドキャパシタ）、インダクタコイル等の電気部品から構成されている。図２には、インバータモジュール２１の斜視図が示され、図３には、図２に示すインバータモジュール２１の縦断面相当図が示されている。
【００２５】
インバータモジュール２１は、アルミ合金製板材等からなるパワー系基板２３（図３参照）が底部にインサート成形によって一体化されている矩形状の樹脂ケース２２を備えている。パワー系基板２３には、ＩＧＢＴ等からなる複数個の半導体スイッチング素子等により構成されるスイッチング回路が実装されている。また、樹脂ケース２２には、パワー系基板２３のほか、高電圧電源ラインが接続されるＰ−Ｎ端子２４、電動モータに三相交流電力を給電するＵ−Ｖ−Ｗ端子２５、アース２６およびアース端子２７、パワー系基板２３と後述のコントロール基板３０との間を接続する多数の接続端子２８等がバスバーを介して接続され、一体にインサート成形されている。
【００２６】
樹脂ケース２２は、上記の如く矩形状とされ、インバータ収容部９の電源ケーブル取り出し口１０が設けられている側面に沿う一辺にＰ−Ｎ端子２４が突出され、これに隣接する圧縮機ハウジング４側に近い一辺にＵ−Ｖ−Ｗ端子２５が突出されている。また、樹脂ケース２２の４コーナー部には、インバータ収容部９の底面にボルトを介して締め付け固定される固定脚部２９が一体に成形されている。この固定脚部２９には、ボルトが貫通されるように上記アース端子２７が設けられ、樹脂ケース２２をインバータ収容部９の底面にボルトを介して固定することにより、パワー系基板２３およびコントロール基板３０の後述するフレームグランド４２（図５に、その接続ランドが示されている。）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。
【００２７】
樹脂ケース２２内の上部には、パワー系基板２３との間に所定の隙間を保ってコントロール基板（ＣＰＵ基板）３０が配設されており、該コントロール基板３０は、多数の接続端子２８およびアース２６によって支持されている。コントロール基板３０には、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子等により構成される制御通信回路が実装されており、パワー系基板２３に実装されているスイッチング回路を動作させ、電動モータに印加される交流電力を制御するように構成されている。
【００２８】
このコントロール基板３０上には、制御通信回路を構成するトランス３１、電解コンデンサ３２等の大型電装部品の以外にも、図４に示されるように、ＣＰＵ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、発振回路３５、リセットＩＣ回路３６、ゲートＩＣ回路３７等々の電装部品および回路が多数配設されている。なお、コントロール基板３０には、インバータ収容部９を貫通するように複数本の制御通信用電線および通信線３８がグロメット３９を介して接続されている。
【００２９】
上記の構成を有するインバータモジュール２１において、パワー系基板２３およびコントロール基板３０の耐振性、防湿性および絶縁性を確保するため、樹脂ケース２２内にパワー系基板２３の上面を覆うようにエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂４０を充填し、パワー系基板２３を樹脂封入している。これは、ワイヤボンディングされているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子により構成されているスイッチング回路を熱硬化性樹脂４０により強固に固め、絶縁性および防湿性を確保するとともに、高度なサーマルサイクル、ヒートショック、振動等に対しても信頼性の高い耐振強度を確保するためである。熱硬化性樹脂４０は、図３に示されるように、樹脂ケース２２の高さ方向の中間部より僅かに高い位置まで充填されている。
【００３０】
熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面上には、シリコンゲル等の樹脂製ゲル材４１が充填されている。この樹脂製ゲル材４１は、熱硬化性樹脂４０の封入面とコントロール基板３０との間に満充填されている（図３参照）。この樹脂製ゲル材４１は、主としてコントロール基板３０の振動を吸収し、その耐振性を確保するとともに、絶縁性を確保するためのものであるが、場合によっては、コントロール基板３０の表面上数ミリの高さ位置まで充填することにより、コントロール基板３０の上面に実装されている少なくともＣＰＵ等のマイコン構成部品や発振回路等の一部を覆うようにしてもよい。これによって、コントロール基板３０の上面に実装されているＣＰＵ等のマイコン構成部品や発振回路等の電装部品に対しての防湿効果をも高めることができる。
【００３１】
また、コントロール基板３０には、図４および図５に示されるように、アース２６およびアース端子２７を介してハウジング２に筐体接地されるフレームグランド４２が形成されており、このフレームグランド４２の接続ランドに隣接して半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子（スルーホール）４３やゲートドライバ用の弱電端子（スルーホール）４４および抵抗４５等の低電圧回路４６が配設されている。高電圧系に繋がるフレームグランド４２の接続ランドと半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子４３等の低電圧回路４６との間の領域には、電磁ノイズを遮断するための絶縁用貫通穴４７が設けられ、該領域を遮断している。
【００３２】
上記絶縁用貫通穴４７は、フレームグランド４２の接続ランドと低電圧回路４６との間の絶縁距離を可能な限り長くできる穴であればよく、本例のような丸穴に限らず、長穴や角穴、あるいは様々な形状の変形穴としてもよい。また、絶縁用貫通穴４７は、１箇所に限らず、他のフレームグランド４２のランドと低電圧回路との間にも設け、複数個としてもよい。さらに、この絶縁用貫通穴４７は、熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面とコントロール基板３０との間に、樹脂製ゲル材４１を満充填するための充填穴に兼用化された構成とされている。
【００３３】
斯くして、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収容部９内に設置されているインバータ装置２０に給電された直流電力は、インバータモジュール２１のＰ−Ｎ端子２４を経てパワー系基板２３上のスイッチング回路に入力され、コントロール基板３０によって制御される半導体スイッチング素子等からなるスイッチング回路の動作により指令周波数の三相交流電力に変換された後、Ｕ−Ｖ−Ｗ端子２５を介してモータハウジング３内の電動モータに印加される。
【００３４】
これによって、電動モータが制御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６から低温低圧の冷媒ガスがモータハウジング３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Ｌ方向に圧縮機ハウジング４側へと流動されて圧縮機構に吸い込まれる。圧縮機構により高温高圧状態に圧縮された冷媒は、圧縮機ハウジング４内に吐き出された後、吐出ポート７を経て電動圧縮機１の外部へと送出される。
【００３５】
この間、冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸い込まれ、モータ軸線Ｌ方向に流動される低温低圧の冷媒ガスは、モータハウジング３のハウジング壁を介してインバータ収納部９の底面に密着されて設置されているインバータモジュール２１のパワー系基板２３から吸熱し、パワー系基板２３上に実装されている半導体スイッチング素子等の発熱部品を強制冷却している。これによって、インバータ装置２０の耐熱性能が確保されるようになっている。
【００３６】
一方、電動圧縮機１に組み込まれているインバータ装置２０には、電動圧縮機１が搭載されている車両の走行振動やその駆動源の振動、あるいは電動圧縮機１自体の回転振動等が直接入力される。このため、インバータ装置２０を構成しているインバータモジュール２１、パワー系基板２３、コントロール基板３１、更には両基板２３，３１上に設置されている電装部品や回路等に対してもその振動が伝播されることになる。
【００３７】
しかるに、パワー系基板２３は、樹脂ケース２２と一体にモジュール化され、インバータ収容部９の底面に固定脚部２９がボルトで強固に締め付け固定されている。また、パワー系基板２３の表面に実装されている半導体スイッチング素子等の部品や回路は、絶縁性および防湿性を有するエポキシ系の熱硬化性樹脂４０により樹脂封入され、強固に保護されている。このため、パワー系基板２１に対しては、絶縁性および防湿性を十分確保することができるとともに、高度なサーマルサイクル、ヒートショック、振動等に対する耐振強度を高め、耐振性を確保することができる。
【００３８】
また、パワー系基板２３の上部に配設されているコントロール基板３０は、その下面と熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面との間に満充填されるとともに、コントロール基板３１の一部を覆う位置まで充填されている樹脂製ゲル材４１によって弾性支持されている。このため、コントロール基板３０に加わる振動を樹脂製ゲル材４１で吸収することができ、従って、コントロール基板３０に伝播される振動を十分に低減し、コントロール基板３０が加振されることによる部品の破損や脱落等を防止することができる。
【００３９】
さらに、樹脂ケース２２の下部および上部に配設されているパワー系基板２３およびコントロール基板３０は、その間に熱硬化性樹脂４０および樹脂製ゲル材４１等の樹脂層を形成するとともに、十分な絶縁距離を確保しているため、両基板間でのノイズ干渉を防止することができるとともに、コントロール基板３０に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランド４２と、それに隣接する低電圧回路４６との間の領域に設けられている絶縁用貫通穴４７によって、コントロール基板３０上でのフレームグランド４２と低電圧回路４６との間の絶縁距離を長くすることができ、フレームグランド４２から低電圧回路４６側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができる。
【００４０】
特に、電磁ノイズによる影響を受け易いＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子（スルーホール）４３に対する電磁ノイズの伝播を効果的に遮断し、抑制することができる。このため、コントロール基板３０上の特定された位置に貫通穴４７を設けるだけの簡易な構成によって、コントロール基板３０上のフレームグランド４２付近での絶縁性能を向上し、電磁ノイズが低電圧回路４６側に伝播することによるインバータ装置２０の誤動作等を防止することができる。
【００４１】
また、上記絶縁用貫通穴４７を、熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面とコントロール基板３０との間に樹脂製ゲル材４１を充填するための充填穴に兼用化しているため、該絶縁用貫通穴４７を介してコントロール基板３０の裏面側まで確実に樹脂製ゲル材４１を満充填することができ、従って、樹脂製ゲル材４１の充填性を高め、コントロール基板３０の一部を覆う高さ位置まで容易に樹脂製ゲル材４１を充填することができる。
【００４２】
さらに、絶縁用貫通穴４７は、コントロール基板３０上のフレームグランド４２と低電圧回路４６との間の領域を遮断するように設けられ、樹脂製ゲル材４１によって覆われているため、フレームグランド４２と低電圧回路４６との間を遮断する絶縁用貫通穴４７によってフレームグランド４２と低電圧回路４６との間の絶縁距離を長くすることができるとともに、絶縁用貫通穴４７を樹脂製ゲル材４１で覆うことによって、その間の絶縁性を一段と向上することができる。従って、フレームグランド４２から低電圧回路４６側へのノイズ伝播を確実に遮断し抑制することができ、インバータ装置２０の誤動作等を防止してその信頼性を高めることができる。
【００４３】
また、以上に述べたインバータモジュール２１を含むインバータ装置２０を一体に組み込むことによって、過酷な電磁ノイズ条件下、温度条件および振動条件下で使用される車載用のインバータ一体型電動圧縮機１にあって、使用環境の影響を最も受けやすいインバータ装置２０でのノイズ干渉を抑制することができるとともに、耐振強度、防湿性および絶縁性を向上することができるため、インバータ一体型電動圧縮機１の信頼性向上と搭載性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、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、上記した実施形態では、インバータ収容部９をモータハウジング３と一体成形した例について説明したが、必ずしも一体に成形する必要はなく、別に成形したインバータ収容ケースを一体に組み付けた構成としてもよい。また、圧縮機構については、特に制限されるものではなく、如何なる形式の圧縮機構を用いてもよい。
【００４５】
さらに、インバータモジュール２１の構成についても様々変形が可能であり、特に、上記実施形態では、電磁ノイズの影響を受け易い半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子（スルーホール）４３を含む低電圧回路４６とフレームグランド４２との間の領域に絶縁用貫通穴４７を設けた例について説明したが、必要に応じてＣＰＵ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、発振回路３５、リセットＩＣ回路３６、ゲートＩＣ回路３７等の低電圧回路がフレームグランド４２と隣接して配設された場合に、その間に絶縁用貫通穴４７を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
９ インバータ収容部
２０ インバータ装置
２１ インバータモジュール
２２ 樹脂ケース
２３ パワー系基板
３０ コントロール基板
４０ 熱硬化性樹脂
４１ 樹脂製ゲル材
４２ フレームグランド
４６ 低電圧回路
４７ 絶縁用貫通穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動圧縮機のハウジングにインバータ装置が一体に組み込まれている、車両用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インバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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として、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知られている。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、その内部に電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータに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。
【０００３】
インバータ装置は、一般に、直流電力を交流電力に変換するＩＧＢＴ等の複数個の半導体スイッチング素子を有するスイッチング回路が実装されているパワー系基板と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子を有する制御通信回路が実装されているコントロール基板とを備えており、両基板が上下２段に配設された構成とされ、それがインバータケースあるいは外枠部内に収容設置されることによって、圧縮機ハウジングの外周部に一体に組み込まれている。
【０００４】
上記のインバータ一体型電動圧縮機では、インバータ装置内において高電圧系と低電圧系とが混在しており、電磁ノイズを遮断して制御回路の安定性を向上させる必要があると同時に、厳しい温度条件および振動条件下で使用されるため、インバータ装置においても高い耐振性、防湿性および絶縁性が求められている。そこで、インバータ装置が組み込まれるインバータ収容部内に樹脂製ゲル材を充填し、該樹脂製ゲル材中にコントロール基板を浮かせるように設置したものや、低電圧制御基板とモータ駆動用高電圧回路との間にシールドプレートを設けるとともに、それらの間に樹脂製ゲル材を充填したもの等が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１５２６９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のものでは、パワー系基板およびコントロール基板に対して、それぞれ防湿性や絶縁性および耐振性を高めることができるとともに、コントロール基板に貫通穴を設けているため、樹脂製ゲル材の充填性を高めることができる。しかし、かかる構成だけでは、コントロール基板上でのノイズ干渉、すなわち高電圧系に繋がるフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断することができず、ノイズ対策としては不十分であった。
【０００７】
また、特許文献２のものでは、低電圧制御基板とモータ駆動用高電圧回路との間にシールドプレートを設け、該シールドプレートに空気抜き兼ゲル材充填用孔を設けた構成とすることにより、樹脂製ゲル材の充填を容易化するとともに、低電圧制御基板とモータ駆動用高電圧回路との間でのノイズ干渉を防止するようにしているが、低電圧制御基板上でのノイズ干渉、すなわち高電圧系に繋がるフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断することができず、ノイズ対策として万全とは云い難かった。
【０００８】
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、コントロール基板上でのノイズ干渉を確実に抑制できるとともに、樹脂製ゲル材の充填を容易化できる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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、本発明にかかるインバータモジュールは、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が樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、前記樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装された前記パワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装された前記コントロール基板が設けられており、前記コントロール基板に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランドと、それに隣接されている低電圧回路との間の領域に、絶縁用貫通穴が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、パワー系基板とコントロール基板とが樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装されたパワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装されたコントロール基板が設けられており、コントロール基板に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランドと、それに隣接されている低電圧回路との間の領域に、絶縁用貫通穴が設けられているため、フレームグランドと低電圧回路との間の領域に設けられている絶縁用貫通穴によって、コントロール基板上でのフレームグランドと低電圧回路との間の絶縁距離を長くすることができ、フレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができる。従って、貫通穴を設けるだけの簡易な構成によりコントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を向上し、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明の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、前記パワー系基板は、前記樹脂ケース内にその上面を覆う位置まで充填された熱硬化性樹脂により樹脂封入され、その樹脂封入面から前記コントロール基板の少なくとも一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材が充填されており、該樹脂製ゲル材は、前記絶縁用貫通穴を介して充填可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、パワー系基板が、樹脂ケース内にその上面を覆う位置まで充填された熱硬化性樹脂により樹脂封入され、その樹脂封入面からコントロール基板の少なくとも一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材が充填されており、該樹脂製ゲル材が、絶縁用貫通穴を介して充填可能とされているため、パワー系基板を熱硬化性樹脂で樹脂封入して固めることにより、絶縁性や防湿性の確保のみならず、ヒートショックや振動等に対する耐振強度を確保することができる。また、コントロール基板の一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材を充填することにより、コントロール基板の耐振性、絶縁性をも確保することができ、コントロール基板上の部品の振動による破損等を確実に防止することができる。加えて、絶縁用貫通穴を介してコントロール基板の裏面側まで樹脂製ゲル材を充填できるため、樹脂製ゲル材の充填性を高め、コントロール基板の一部を覆う高さ位置まで容易に樹脂製ゲル材を充填することができる。
【００１３】
さらに、本発明の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、前記絶縁用貫通穴は、前記コントロール基板上の前記フレームグランドと、それに隣接する前記低電圧回路との間の領域を遮断し、前記樹脂製ゲル材によって覆われていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、絶縁用貫通穴が、コントロール基板上のフレームグランドと、それに隣接する低電圧回路との間の領域を遮断し、樹脂製ゲル材によって覆われているため、フレームグランドと低電圧回路との間を絶縁用貫通穴によって遮断し、コントロール基板上でのフレームグランドと低電圧回路との間の絶縁距離を長くすることができる。また、絶縁用貫通穴を樹脂製ゲル材で覆うことによって、その間の絶縁性を一段と向上することができる。従って、フレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を確実に遮断して抑制することができ、インバータ装置の誤動作等を防止して信頼性を向上することができる。
【００１５】
さらに、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、電動モータおよび圧縮機構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、その内部に直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに印加する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において、前記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ことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、ハウジングの外周に設けられているインバータ収容部の内部に直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加する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において、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ため、インバータ装置を構成しているコントロール基板上でのフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができる。従って、コントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を高め、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止し、インバータ装置、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機の信頼性の向上をすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のインバータモジュールによると、フレームグランドと低電圧回路との間の領域に設けられている絶縁用貫通穴によって、コントロール基板上でのフレームグランドと低電圧回路との間の絶縁距離を長くすることができ、フレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができるため、貫通穴を設けるだけの簡易な構成によりコントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を向上し、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止することができる。
【００１８】
本発明のインバータ一体型電動圧縮機によると、インバータ装置を構成しているコントロール基板上でのフレームグランドから低電圧回路側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができるため、コントロール基板上のフレームグランド付近での絶縁性能を高め、電磁ノイズが低電圧回路側に伝播されることによるインバータ装置の誤動作等を防止し、インバータ装置、ひいてはインバータ一体型電動圧縮機の信頼性の向上をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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側面図である。
【図２】図１に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み込まれているインバータモジュールの斜視図である。
【図３】図２に示すインバータモジュールの縦断面相当図である。
【図４】図２に示すインバータモジュールを構成しているコントロール基板の平面配置図である。
【図５】図４中のＡ部の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５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の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、外殻を構成するハウジング２を備えている。ハウジング２は、図示省略の電動モータが収容されているモータハウジング３と、図示省略の圧縮機構が収容されている圧縮機ハウジング４とがボルト５で一体に締め付け結合されることにより構成されている。モータハウジング３および圧縮機ハウジング４は、耐圧容器であり、アルミダイカスト製とされている。
【００２１】
ハウジング２の内部に収容されている図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機構が駆動されるように構成されている。モータハウジング３の一端側（図１の右側）には、冷媒吸入ポート６が設けられており、この冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸い込まれた低温低圧の冷媒ガスは、電動モータの周囲をモータ軸線Ｌ方向に沿って流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構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内に吐き出された後、圧縮機ハウジング４の一端側（図１の左側）に設けられている吐出ポート７から外部へと送出されるように構成されている。
【００２２】
ハウジング２には、例えば、モータハウジング３の一端側（図１の右側）の下部および圧縮機ハウジング４の一端側（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８Ａ，８Ｂ，８Ｃが車両のエンジンルーム内に設置されている走行用原動機の側壁等にブラケットおよびボルトを介して固定設置されることにより車両側に搭載されるようになっている。
【００２３】
モータハウジング３の外周部には、その上部に所定の容積を有するインバータ収容部９が一体に成形されている。このインバータ収容部９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ており、側面には、２つの電源ケーブル取り出し口１０が設けられている。また、インバータ収容部９の上面は、カバー部材１１がネジ止め固定されることにより密閉されるようになっている。
【００２４】
インバータ収容部９の内部には、車両に搭載されている図示省略の電源ユニットもしくはバッテリから電源ケーブルを介して供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータハウジング３の内部に収容されている電動モータに印加するインバータ装置２０が収容設置されている。インバータ装置２０は、以下に詳述するインバータモジュール２１や図示省略の平滑コンデンサ（ヘッドキャパシタ）、インダクタコイル等の電気部品から構成されている。図２には、インバータモジュール２１の斜視図が示され、図３には、図２に示すインバータモジュール２１の縦断面相当図が示されている。
【００２５】
インバータモジュール２１は、アルミ合金製板材等からなるパワー系基板２３（図３参照）が底部にインサート成形によって一体化されている矩形状の樹脂ケース２２を備えている。パワー系基板２３には、ＩＧＢＴ等からなる複数個の半導体スイッチング素子等により構成されるスイッチング回路が実装されている。また、樹脂ケース２２には、パワー系基板２３のほか、高電圧電源ラインが接続されるＰ−Ｎ端子２４、電動モータに三相交流電力を給電するＵ−Ｖ−Ｗ端子２５、アース２６およびアース端子２７、パワー系基板２３と後述のコントロール基板３０との間を接続する多数の接続端子２８等がバスバーを介して接続され、一体にインサート成形されている。
【００２６】
樹脂ケース２２は、上記の如く矩形状とされ、インバータ収容部９の電源ケーブル取り出し口１０が設けられている側面に沿う一辺にＰ−Ｎ端子２４が突出され、これに隣接する圧縮機ハウジング４側に近い一辺にＵ−Ｖ−Ｗ端子２５が突出されている。また、樹脂ケース２２の４コーナー部には、インバータ収容部９の底面にボルトを介して締め付け固定される固定脚部２９が一体に成形されている。この固定脚部２９には、ボルトが貫通されるように上記アース端子２７が設けられ、樹脂ケース２２をインバータ収容部９の底面にボルトを介して固定することにより、パワー系基板２３およびコントロール基板３０の後述するフレームグランド４２（図５に、その接続ランドが示されている。）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。
【００２７】
樹脂ケース２２内の上部には、パワー系基板２３との間に所定の隙間を保ってコントロール基板（ＣＰＵ基板）３０が配設されており、該コントロール基板３０は、多数の接続端子２８およびアース２６によって支持されている。コントロール基板３０には、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子等により構成される制御通信回路が実装されており、パワー系基板２３に実装されているスイッチング回路を動作させ、電動モータに印加される交流電力を制御するように構成されている。
【００２８】
このコントロール基板３０上には、制御通信回路を構成するトランス３１、電解コンデンサ３２等の大型電装部品の以外にも、図４に示されるように、ＣＰＵ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、発振回路３５、リセットＩＣ回路３６、ゲートＩＣ回路３７等々の電装部品および回路が多数配設されている。なお、コントロール基板３０には、インバータ収容部９を貫通するように複数本の制御通信用電線および通信線３８がグロメット３９を介して接続されている。
【００２９】
上記の構成を有するインバータモジュール２１において、パワー系基板２３およびコントロール基板３０の耐振性、防湿性および絶縁性を確保するため、樹脂ケース２２内にパワー系基板２３の上面を覆うようにエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂４０を充填し、パワー系基板２３を樹脂封入している。これは、ワイヤボンディングされているＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子により構成されているスイッチング回路を熱硬化性樹脂４０により強固に固め、絶縁性および防湿性を確保するとともに、高度なサーマルサイクル、ヒートショック、振動等に対しても信頼性の高い耐振強度を確保するためである。熱硬化性樹脂４０は、図３に示されるように、樹脂ケース２２の高さ方向の中間部より僅かに高い位置まで充填されている。
【００３０】
熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面上には、シリコンゲル等の樹脂製ゲル材４１が充填されている。この樹脂製ゲル材４１は、熱硬化性樹脂４０の封入面とコントロール基板３０との間に満充填されている（図３参照）。この樹脂製ゲル材４１は、主としてコントロール基板３０の振動を吸収し、その耐振性を確保するとともに、絶縁性を確保するためのものであるが、場合によっては、コントロール基板３０の表面上数ミリの高さ位置まで充填することにより、コントロール基板３０の上面に実装されている少なくともＣＰＵ等のマイコン構成部品や発振回路等の一部を覆うようにしてもよい。これによって、コントロール基板３０の上面に実装されているＣＰＵ等のマイコン構成部品や発振回路等の電装部品に対しての防湿効果をも高めることができる。
【００３１】
また、コントロール基板３０には、図４および図５に示されるように、アース２６およびアース端子２７を介してハウジング２に筐体接地されるフレームグランド４２が形成されており、このフレームグランド４２の接続ランドに隣接して半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子（スルーホール）４３やゲートドライバ用の弱電端子（スルーホール）４４および抵抗４５等の低電圧回路４６が配設されている。高電圧系に繋がるフレームグランド４２の接続ランドと半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子４３等の低電圧回路４６との間の領域には、電磁ノイズを遮断するための絶縁用貫通穴４７が設けられ、該領域を遮断している。
【００３２】
上記絶縁用貫通穴４７は、フレームグランド４２の接続ランドと低電圧回路４６との間の絶縁距離を可能な限り長くできる穴であればよく、本例のような丸穴に限らず、長穴や角穴、あるいは様々な形状の変形穴としてもよい。また、絶縁用貫通穴４７は、１箇所に限らず、他のフレームグランド４２のランドと低電圧回路との間にも設け、複数個としてもよい。さらに、この絶縁用貫通穴４７は、熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面とコントロール基板３０との間に、樹脂製ゲル材４１を満充填するための充填穴に兼用化された構成とされている。
【００３３】
斯くして、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収容部９内に設置されているインバータ装置２０に給電された直流電力は、インバータモジュール２１のＰ−Ｎ端子２４を経てパワー系基板２３上のスイッチング回路に入力され、コントロール基板３０によって制御される半導体スイッチング素子等からなるスイッチング回路の動作により指令周波数の三相交流電力に変換された後、Ｕ−Ｖ−Ｗ端子２５を介してモータハウジング３内の電動モータに印加される。
【００３４】
これによって、電動モータが制御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６から低温低圧の冷媒ガスがモータハウジング３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Ｌ方向に圧縮機ハウジング４側へと流動されて圧縮機構に吸い込まれる。圧縮機構により高温高圧状態に圧縮された冷媒は、圧縮機ハウジング４内に吐き出された後、吐出ポート７を経て電動圧縮機１の外部へと送出される。
【００３５】
この間、冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸い込まれ、モータ軸線Ｌ方向に流動される低温低圧の冷媒ガスは、モータハウジング３のハウジング壁を介してインバータ収納部９の底面に密着されて設置されているインバータモジュール２１のパワー系基板２３から吸熱し、パワー系基板２３上に実装されている半導体スイッチング素子等の発熱部品を強制冷却している。これによって、インバータ装置２０の耐熱性能が確保されるようになっている。
【００３６】
一方、電動圧縮機１に組み込まれているインバータ装置２０には、電動圧縮機１が搭載されている車両の走行振動やその駆動源の振動、あるいは電動圧縮機１自体の回転振動等が直接入力される。このため、インバータ装置２０を構成しているインバータモジュール２１、パワー系基板２３、コントロール基板３１、更には両基板２３，３１上に設置されている電装部品や回路等に対してもその振動が伝播されることになる。
【００３７】
しかるに、パワー系基板２３は、樹脂ケース２２と一体にモジュール化され、インバータ収容部９の底面に固定脚部２９がボルトで強固に締め付け固定されている。また、パワー系基板２３の表面に実装されている半導体スイッチング素子等の部品や回路は、絶縁性および防湿性を有するエポキシ系の熱硬化性樹脂４０により樹脂封入され、強固に保護されている。このため、パワー系基板２１に対しては、絶縁性および防湿性を十分確保することができるとともに、高度なサーマルサイクル、ヒートショック、振動等に対する耐振強度を高め、耐振性を確保することができる。
【００３８】
また、パワー系基板２３の上部に配設されているコントロール基板３０は、その下面と熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面との間に満充填されるとともに、コントロール基板３１の一部を覆う位置まで充填されている樹脂製ゲル材４１によって弾性支持されている。このため、コントロール基板３０に加わる振動を樹脂製ゲル材４１で吸収することができ、従って、コントロール基板３０に伝播される振動を十分に低減し、コントロール基板３０が加振されることによる部品の破損や脱落等を防止することができる。
【００３９】
さらに、樹脂ケース２２の下部および上部に配設されているパワー系基板２３およびコントロール基板３０は、その間に熱硬化性樹脂４０および樹脂製ゲル材４１等の樹脂層を形成するとともに、十分な絶縁距離を確保しているため、両基板間でのノイズ干渉を防止することができるとともに、コントロール基板３０に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランド４２と、それに隣接する低電圧回路４６との間の領域に設けられている絶縁用貫通穴４７によって、コントロール基板３０上でのフレームグランド４２と低電圧回路４６との間の絶縁距離を長くすることができ、フレームグランド４２から低電圧回路４６側への電磁ノイズの伝播を遮断し、抑制することができる。
【００４０】
特に、電磁ノイズによる影響を受け易いＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子（スルーホール）４３に対する電磁ノイズの伝播を効果的に遮断し、抑制することができる。このため、コントロール基板３０上の特定された位置に貫通穴４７を設けるだけの簡易な構成によって、コントロール基板３０上のフレームグランド４２付近での絶縁性能を向上し、電磁ノイズが低電圧回路４６側に伝播することによるインバータ装置２０の誤動作等を防止することができる。
【００４１】
また、上記絶縁用貫通穴４７を、熱硬化性樹脂４０の樹脂封入面とコントロール基板３０との間に樹脂製ゲル材４１を充填するための充填穴に兼用化しているため、該絶縁用貫通穴４７を介してコントロール基板３０の裏面側まで確実に樹脂製ゲル材４１を満充填することができ、従って、樹脂製ゲル材４１の充填性を高め、コントロール基板３０の一部を覆う高さ位置まで容易に樹脂製ゲル材４１を充填することができる。
【００４２】
さらに、絶縁用貫通穴４７は、コントロール基板３０上のフレームグランド４２と低電圧回路４６との間の領域を遮断するように設けられ、樹脂製ゲル材４１によって覆われているため、フレームグランド４２と低電圧回路４６との間を遮断する絶縁用貫通穴４７によってフレームグランド４２と低電圧回路４６との間の絶縁距離を長くすることができるとともに、絶縁用貫通穴４７を樹脂製ゲル材４１で覆うことによって、その間の絶縁性を一段と向上することができる。従って、フレームグランド４２から低電圧回路４６側へのノイズ伝播を確実に遮断し抑制することができ、インバータ装置２０の誤動作等を防止してその信頼性を高めることができる。
【００４３】
また、以上に述べたインバータモジュール２１を含むインバータ装置２０を一体に組み込むことによって、過酷な電磁ノイズ条件下、温度条件および振動条件下で使用される車載用のインバータ一体型電動圧縮機１にあって、使用環境の影響を最も受けやすいインバータ装置２０でのノイズ干渉を抑制することができるとともに、耐振強度、防湿性および絶縁性を向上することができるため、インバータ一体型電動圧縮機１の信頼性向上と搭載性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、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、上記した実施形態では、インバータ収容部９をモータハウジング３と一体成形した例について説明したが、必ずしも一体に成形する必要はなく、別に成形したインバータ収容ケースを一体に組み付けた構成としてもよい。また、圧縮機構については、特に制限されるものではなく、如何なる形式の圧縮機構を用いてもよい。
【００４５】
さらに、インバータモジュール２１の構成についても様々変形が可能であり、特に、上記実施形態では、電磁ノイズの影響を受け易い半導体スイッチング素子への信号送信用弱電端子（スルーホール）４３を含む低電圧回路４６とフレームグランド４２との間の領域に絶縁用貫通穴４７を設けた例について説明したが、必要に応じてＣＰＵ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、発振回路３５、リセットＩＣ回路３６、ゲートＩＣ回路３７等の低電圧回路がフレームグランド４２と隣接して配設された場合に、その間に絶縁用貫通穴４７を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ インバータ一体型電動圧縮機
２ ハウジング
９ インバータ収容部
２０ インバータ装置
２１ インバータモジュール
２２ 樹脂ケース
２３ パワー系基板
３０ コントロール基板
４０ 熱硬化性樹脂
４１ 樹脂製ゲル材
４２ フレームグランド
４６ 低電圧回路
４７ 絶縁用貫通穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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が樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、
前記樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装された前記パワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装された前記コントロール基板が設けられており、
前記コントロール基板に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランドと、それに隣接されている低電圧回路との間の領域に、絶縁用貫通穴が設けられていることを特徴とするインバータモジュール。
【請求項２】
前記パワー系基板は、前記樹脂ケース内にその上面を覆う位置まで充填された熱硬化性樹脂により樹脂封入され、その樹脂封入面から前記コントロール基板の少なくとも一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材が充填されており、該樹脂製ゲル材は、前記絶縁用貫通穴を介して充填可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のインバータモジュール。
【請求項３】
前記絶縁用貫通穴は、前記コントロール基板上の前記フレームグランドと、それに隣接する前記低電圧回路との間の領域を遮断し、前記樹脂製ゲル材によって覆われていることを特徴とする請求項２に記載のインバータモジュール。
【請求項４】
電動モータおよび圧縮機構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、その内部に直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに印加する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において、
前記インバータ収容部内に、請求項１ないし３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ことを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
【請求項１】
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が樹脂ケースを介して一体化されているインバータモジュールにおいて、
前記樹脂ケースの下部に半導体スイッチング素子が実装された前記パワー系基板が設けられているとともに、その上部にＣＰＵ等の低電圧で動作する制御通信回路が実装された前記コントロール基板が設けられており、
前記コントロール基板に形成されている高電圧系に繋がるフレームグランドと、それに隣接されている低電圧回路との間の領域に、絶縁用貫通穴が設けられていることを特徴とするインバータモジュール。
【請求項２】
前記パワー系基板は、前記樹脂ケース内にその上面を覆う位置まで充填された熱硬化性樹脂により樹脂封入され、その樹脂封入面から前記コントロール基板の少なくとも一部を覆う位置まで樹脂製ゲル材が充填されており、該樹脂製ゲル材は、前記絶縁用貫通穴を介して充填可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のインバータモジュール。
【請求項３】
前記絶縁用貫通穴は、前記コントロール基板上の前記フレームグランドと、それに隣接する前記低電圧回路との間の領域を遮断し、前記樹脂製ゲル材によって覆われていることを特徴とする請求項２に記載のインバータモジュール。
【請求項４】
電動モータおよび圧縮機構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、その内部に直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに印加する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において、
前記インバータ収容部内に、請求項１ないし３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ことを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８７６３０（Ｐ２０１２−８７６３０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２６７７（Ｐ２０１０−２３２６７７）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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