特許 6750549 電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6750549

(24)【登録日】2020年8月17日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/00 20060101AFI20200824BHJP

【ＦＩ】

   F04B39/00 106Z

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-69907(P2017-69907)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-172985(P2018-172985A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2019年6月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】名嶋 一記

(72)【発明者】

【氏名】深作 博史

(72)【発明者】

【氏名】永田 芳樹

(72)【発明者】

【氏名】岡田 仁

(72)【発明者】

【氏名】賀川 史大

(72)【発明者】

【氏名】川島 隆

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１８４９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３６２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８９５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０４５０７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７１２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２６０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車載の主電源に接続されるように構成された電動圧縮機であって、
冷媒を圧縮するように構成された圧縮部と、
前記圧縮部を駆動するように構成された電動モータと、
前記主電源から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに、交流電力を前記電動モータに供給するように構成されたインバータと、
前記インバータの入力端子に接続されており、前記インバータの入力電圧を前記主電源の電圧未満に降圧するように構成された降圧コンバータと、
前記インバータ及び前記降圧コンバータのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行なうように構成された制御装置と、
前記圧縮部及び前記電動モータを収容するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられることによって、前記インバータと前記降圧コンバータと前記制御装置とを収容する回路室を形成するカバーとを備え、
前記ハウジングには、前記冷媒を吸入するための吸入ポートが設けられており、
前記制御装置は、前記降圧コンバータのＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を、前記インバータのＰＷＭ制御におけるキャリア周波数よりも高くするように構成されており、
前記電動圧縮機の外部の車両システムと通信するように構成された通信回路をさらに備え、
前記通信回路は、前記回路室に収容されるとともに、車載の副電源と接続されるように構成されており、
前記副電源の電圧は、前記主電源の電圧よりも低電圧であり、
前記副電源の電圧が印加される前記回路室内の低電圧部は、前記通信回路を含むとともに、前記回路室の壁面に沿うよう配置されており、
前記回路室内において、前記インバータは、前記降圧コンバータと、前記低電圧部との間に配置されており、
前記インバータを含む配線パターンは、前記降圧コンバータを含む配線パターンと、前記通信回路を含む配線パターンとを隔てている、電動圧縮機。

【請求項2】

前記回路室内において、前記降圧コンバータの方が前記インバータよりも前記吸入ポートに近い位置に配置されている、請求項１に記載の電動圧縮機。

【請求項3】

前記圧縮部、前記電動モータ及び前記回路室は、前記電動モータの回転軸方向において、前記圧縮部、前記電動モータ、前記回路室の順に配置されており、
前記吸入ポートは、前記ハウジングにおいて、前記電動モータよりも前記回路室に近い位置に設けられている、請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機。

【請求項4】

前記降圧コンバータの入力端子に接続されるとともに前記回路室内に収容されるフィルタ回路をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動圧縮機に関し、特に、車載の主電源と接続されるように構成された電動圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２００５−３２６０５４号公報（特許文献１）は、車載のバッテリに接続されるように構成された電動圧縮機を開示する。この電動圧縮機は、昇降圧コンバータと、インバータと、交流モータとを備える。低温下で電動圧縮機を起動させる場合に、昇降圧コンバータは、出力電圧をバッテリの電圧未満に降圧する。インバータは、昇降圧コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換することなく、昇降圧コンバータから入力される直流電流をそのまま交流モータに出力する。交流モータのコイルに直流電流が流れても電動モータは回転しないが、交流モータのコイルは発熱する。したがって、この電動圧縮機によれば、低温下において、交流モータの回転による騒音を生じることなく、交流モータを加熱することができる（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−３２６０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

たとえば、車両の航続距離を長くするために、高電圧の蓄電装置が車載の主電源（たとえば、走行用バッテリ）に採用される場合がある。主電源の電圧が高電圧になると、高電圧が印加される部品の絶縁耐力の向上等が必要となる。その結果、たとえば、主電源に接続される電動圧縮機のインバータや電動モータが大型化する可能性がある。このような電動圧縮機の大型化の問題及びその解決手段について、上記特許文献１では特に検討されていない。

【0005】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、車載の主電源に接続されるように構成された電動圧縮機の大型化をなるべく抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に従う電動圧縮機は、車載の主電源に接続されるように構成されている。電動圧縮機は、圧縮部と、電動モータと、インバータと、降圧コンバータと、制御装置と、ハウジングと、カバーとを備える。圧縮部は、冷媒を圧縮するように構成されている。電動モータは、圧縮部を駆動するように構成されている。インバータは、主電源から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに、交流電力を電動モータに供給するように構成されている。降圧コンバータは、インバータの入力端子に接続されており、インバータの入力電圧を主電源の電圧未満に降圧するように構成されている。制御装置は、インバータ及び降圧コンバータのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行なうように構成されている。ハウジングは、圧縮部及び電動モータを収容する。カバーは、ハウジングに取り付けられることによって、インバータと降圧コンバータと制御装置とを収容する回路室を形成する。ハウジングには、冷媒を吸入するための吸入ポートが設けられている。制御装置は、降圧コンバータのＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を、インバータのＰＷＭ制御におけるキャリア周波数よりも高くするように構成されている。

【0007】

この電動圧縮機によれば、降圧コンバータのＰＷＭ制御におけるキャリア周波数が高く設定され、１回のスイッチングによって降圧コンバータのコイルに蓄えられるエネルギーが小さくなるため、降圧コンバータのコイルを小型化することができる。更にいえば、降圧コンバータを収容する回路室や、回路室を構成するカバーを小型化することができる。

【0008】

好ましくは、回路室内において、降圧コンバータの方がインバータよりも吸入ポートに近い位置に配置されている。

【0009】

この電動圧縮機によれば、降圧コンバータの方がインバータよりも吸入ポートに近い位置に配置されているため、降圧コンバータのキャリア周波数がインバータのキャリア周波数よりも高いとしても、降圧コンバータの発熱を抑制することができる。その結果、たとえば、降圧コンバータの過熱防止のための部品大型化や部品数の増加を抑えることができるため、電動圧縮機の大型化を抑制することができる。

【0010】

さらに好ましくは、電動圧縮機は、通信回路をさらに備える。通信回路は、電動圧縮機の外部の車両システムと通信するように構成されている。通信回路は、回路室に収容されるとともに、車載の副電源と接続されるように構成されている。副電源の電圧は、主電源の電圧よりも低電圧である。副電源の電圧が印加される回路室内の低電圧部は、通信回路を含むとともに、回路室の壁面に沿うように配置されている。

【0011】

壁面に低電圧部が隣接することによって部品と壁面との電圧差が小さくなるため、たとえば、降圧コンバータと壁面とが隣接して配置される場合と比較して、絶縁距離（壁面との間隙）を短くすることができる。その結果、この電動圧縮機によれば、電動圧縮機の大型化を抑制することができる。

【0012】

さらに好ましくは、インバータは、降圧コンバータと、通信回路を含む低電圧部との間に配置されている。

【0013】

この電動圧縮機においては、隣接する部品間の電圧差が小さくなるため、たとえば、降圧コンバータと通信回路とが隣接して配置される場合と比較して、部品間の絶縁距離を短くすることができる。その結果、この電動圧縮機によれば、電動圧縮機の大型化を抑制することができる。

【0014】

さらに好ましくは、圧縮部、電動モータ及び回路室は、電動モータの回転軸方向において、圧縮部、電動モータ、回路室の順に配置されている。吸入ポートは、ハウジングにおいて、電動モータよりも回路室に近い位置に設けられている。

【0015】

この電動圧縮機においては、吸入ポートが電動モータよりも回路室に近いため、電動モータによって暖められる前の吸入ガスによって回路室内部（降圧コンバータ及びインバータ）が冷却される。したがって、この電動圧縮機によれば、吸入ポートが回路室よりも電動モータに近い場合と比較して、降圧コンバータ及びインバータの過熱防止のための部品大型化や部品数の増加を抑えることができるため、電動圧縮機の大型化を抑制することができる。

【0016】

さらに好ましくは、電動圧縮機は、フィルタ回路をさらに備える。フィルタ回路は、降圧コンバータの入力端子に接続されるとともに回路室内に収容される。

【0017】

この電動圧縮機によれば、降圧コンバータのＰＷＭ制御におけるキャリア周波数が高く設定され、１回のスイッチングによって降圧コンバータのコイルに蓄えられるエネルギーが小さく抑えられ、フィルタ回路に流れるリップル電流が小さくなるため、降圧コンバータの入力側に接続されたフィルタ回路の部品を小型化することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、車載の主電源に接続されるように構成された電動圧縮機の大型化をなるべく抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】車両空調装置の構成を示す図である。

【図2】インバータユニット、及び、インバータユニットに接続される他の回路を示す回路図である。

【図3】降圧コンバータ及びインバータのキャリア周波数を説明するための図である。

【図4】インバータユニット、及び、インバータユニットに接続される他の回路の印加電圧を説明するための図である。

【図5】図１のＩＶ−ＩＶ断面図であり、回路室内における各部品の配置場所を説明するための図である。

【図6】変形例１における降圧コンバータのキャリア周波数を説明するための図である。

【図7】変形例２における、回路室内における超高電圧部、高電圧部及び低電圧部の配置場所を説明するための図である。

【図8】変形例３における、回路室内における超高電圧部、高電圧部及び低電圧部の配置場所を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0021】

［車両空調装置の構成］
図１は、本実施の形態に従う電動圧縮機１０が適用された車両空調装置１００の構成を示す図である。図１を参照して、車両空調装置１００は、車両に搭載され、車室内の冷暖房を行なうように構成されている。車両空調装置１００は、電動圧縮機１０と、外部冷却回路１０１と、空調ＥＣＵ１０２とを含む。

【0022】

外部冷却回路１０１は、電動圧縮機１０に対して冷媒を供給するように構成されている。外部冷却回路１０１は、たとえば、熱交換器及び膨張弁を含む。電動圧縮機１０は、外部冷却回路１０１から供給された冷媒を圧縮するように構成されている。すなわち、車両空調装置１００においては、電動圧縮機１０によって冷媒が圧縮され、外部冷却回路１０１によって冷媒の熱交換及び膨張が行なわれる。これによって、車室内の冷暖房が行なわれる。

【0023】

空調ＥＣＵ１０２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて車両空調装置１００の各機器を制御する。空調ＥＣＵ１０２は、たとえば、車室内の空調に関してユーザが設定した温度、及び、現在の車室内の温度を認識可能である。空調ＥＣＵ１０２は、たとえば、これらのパラメータに基づいてオン／オフ指令等の各種指令を電動圧縮機１０に送信する。

【0024】

電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、圧縮部１２と、電動モータ１３と、インバータユニット３０とを含む。電動圧縮機１０は、ケーブル１５０を介して車両側システム２００に接続可能であり、車両側システム２００から直流電流の供給を受けるように構成されている。電動圧縮機１０と車両側システム２００との関係については後程詳しく説明する。

【0025】

ハウジング１１は、略円筒形状であり、圧縮部１２と電動モータ１３とを内部に収容する。ハウジング１１には、外部冷却回路１０１から冷媒が吸入される吸入ポート１１ａ、及び、冷媒が吐出される吐出口１１ｂが形成されている。

【0026】

圧縮部１２は、吸入ポート１１ａから吸入された冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒を吐出口１１ｂから吐出するように構成されている。なお、圧縮部１２は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、及び、ベーンタイプ等のうちいずれのタイプであってもよい。

【0027】

電動モータ１３は、圧縮部１２を駆動するように構成されている。電動モータ１３は、たとえば、回転軸２１と、ロータ２２と、ステータ２３とを含む。回転軸２１は、円柱状であり、ハウジング１１に対して回転可能に支持されている。ロータ２２は、円筒形状であり、回転軸２１に固定されている。ステータ２３は、ハウジング１１に固定されている。ロータ２２とステータ２３とは、回転軸２１の径方向に対向している。なお、ステータ２３は、円筒形状のステータコア２４と、コイル２５とを含む。コイル２５は、ステータコア２４のティースに巻きつけることで形成されている。

【0028】

インバータユニット３０は、インバータ３１と、降圧コンバータ７０と、カバー３２と、各種回路（たとえば、通信回路８０、フィルタ回路６３、ドライブ回路５３，７２、電源回路５５、絶縁回路６０、及び、制御装置６１）とを含む。各種回路は、カバー３２の内側に形成される回路室３３に配置されている。各種回路については後程詳しく説明する。

【0029】

インバータ３１は、電動モータ１３を駆動させる駆動回路である。インバータ３１は、不図示のコネクタ等を介して電動モータ１３のコイル２５に接続されている。インバータ３１は、車両側システム２００（主電源Ｂ１（後述））から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに、変換後の交流電力を電動モータ１３に供給するように構成されている。

【0030】

インバータ３１は、回路基板５１に電気的に接続されている。回路基板５１には、配線パターンが実装されるとともに、インバータ３１の他にも、降圧コンバータ７０及び各種回路（たとえば、通信回路８０、フィルタ回路６３、ドライブ回路５３，７２、電源回路５５、絶縁回路６０、及び、制御装置６１）が実装されている。これらの回路が同一基板に実装されているため、これらが別基板に実装される場合と比較して、インバータユニット３０を小型化することができる。

【0031】

降圧コンバータ７０は、インバータ３１の入力電圧を主電源Ｂ１の電圧未満に降圧するように構成されている。インバータ３１には、降圧コンバータ７０によって降圧された後の電圧が印加される。したがって、たとえ主電源Ｂ１が高電圧であったとしても、インバータ３１に高電圧がそのまま印加されるわけではないため、インバータ３１を構成する各部品に要求される絶縁耐力は低く抑えられる。その結果、インバータ３１の大型化が抑制される。

【0032】

カバー３２は、ボルト４３によってハウジング１１に固定されている。カバー３２がハウジング１１に取り付けられることによって、インバータ３１、降圧コンバータ７０及び制御装置６１等を収容する回路室３３が形成される。カバー３２の外面にはコネクタ５４が設けられており、回路基板５１とコネクタ５４とが電気的に接続されている。

【0033】

電動圧縮機１０においては、上記圧縮部１２、電動モータ１３及び回路室３３（カバー３２）は、回転軸２１方向において、吐出口１１ｂ側から、圧縮部１２、電動モータ１３、回路室３３（カバー３２）の順に配置されている。吸入ポート１１ａは、ハウジング１１において、電動モータ１３よりも回路室３３（カバー３２）に近い位置に設けられている。したがって、電動圧縮機１０においては、電動モータ１３によって暖められる前の吸入ガス（冷媒）によって回路室３３（カバー３２）の内部が冷却される。その結果、電動圧縮機１０によれば、吸入ポート１１ａが回路室３３（カバー３２）よりも電動モータ１３に近い場合と比較して、回路室３３（カバー３２）の内部（降圧コンバータ７０及びインバータ３１）の過熱防止のための部品大型化や部品数の増加を抑えることができるため、電動圧縮機１０の大型化を抑制することができる。

【0034】

コネクタ５４は、ケーブル１５０が接続されるように構成されている。コネクタ５４及びケーブル１５０を介して、車両側システム２００（主電源Ｂ１）からインバータ３１に直流電力が供給される。

【0035】

［電動圧縮機の回路構成］
図２は、インバータユニット３０、及び、インバータユニット３０に接続される他の回路を示す回路図である。図２を参照して、電動圧縮機１０は、ケーブル１５０（図１）を介して車両側システム２００に接続可能である。車両側システム２００は、主電源Ｂ１を含む。

【0036】

主電源Ｂ１は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。主電源Ｂ１は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。車両側システム２００が電動圧縮機１０に接続された状態で、主電源Ｂ１は、電動圧縮機１０に直流電力を供給するように構成されている。

【0037】

電動圧縮機１０は、電動モータ１３と、インバータユニット３０とを含む。電動モータ１３は、いわゆる三相モータである。電動モータ１３は、インバータユニット３０（インバータ３１）から供給される交流電力を用いて駆動する。

【0038】

インバータユニット３０は、フィルタ回路６３と、降圧コンバータ７０と、インバータ３１と、ドライブ回路５３，７２と、電源回路５５と、通信回路８０と、絶縁回路６０と、制御装置６１とを含む。

【0039】

フィルタ回路６３は、コモンモードフィルタＦ１と、コイルＬ１と、キャパシタＣ１，Ｃ２とを含む。コモンモードフィルタＦ１は、正極線ＰＬ１及び負極線ＮＬ１に接続されている。コイルＬ１は、正極線ＰＬ１に接続されている。キャパシタＣ１，Ｃ２は、正極線ＰＬ１及び負極線ＮＬ１間において直列に接続されている。

【0040】

降圧コンバータ７０は、インバータ３１の入力電圧を主電源Ｂ１の電圧未満に降圧するように構成されている。降圧コンバータ７０は、フィルタ回路６３とインバータ３１との間に接続されている。すなわち、降圧コンバータ７０は、フィルタ回路６３の出力端子及びインバータ３１の入力端子に接続されている。

【0041】

降圧コンバータ７０は、スイッチング素子Ｔ１と、ダイオードＤ１と、コイルＬ２と、キャパシタＣ３とを含む。スイッチング素子Ｔ１及びダイオードＤ１は、正極線ＰＬ１及び負極線ＮＬ１間において直列に接続されている。スイッチング素子Ｔ１及びダイオードＤ１の間のノードＮ４と、ノードＮ５との間にはコイルＬ２が接続されている。ノードＮ５と、負極線ＮＬ２との間にはキャパシタＣ３が接続されている。なお、キャパシタＣ３は、インバータ３１の平滑コンデンサとしても機能する。

【0042】

降圧コンバータ７０においては、スイッチング素子Ｔ１のゲート端子に接続されているドライブ回路７２がオン信号を出力している場合に、コイルＬ２にエネルギーが蓄えられる。ドライブ回路７２のオン信号の出力が停止されると、コイルＬ２は、電流を保とうとして起電力を発生させ、ダイオードＤ１を通じて電流を流す。降圧コンバータ７０においては、スイッチング素子Ｔ１のデューティサイクルを調整することによって、降圧後の電圧が調整される。

【0043】

インバータ３１は、いわゆる三相インバータである。インバータ３１は、正極線ＰＬ２及び負極線ＮＬ２間（以下、「電力線対間」とも称する。）において直列に接続されたスイッチング素子ＴＵ１，ＴＵ２と、電力線対間において直列に接続されたスイッチング素子ＴＶ１，ＴＶ２と、電力線対間において直列に接続されたスイッチング素子ＴＷ１，ＴＷ２とを含む。スイッチング素子ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２（以下、「スイッチング素子ＴＵ１−ＴＷ２」とも称する。）の各々は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）で構成されている。スイッチング素子ＴＵ１−ＴＷ２には、ダイオードＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0044】

スイッチング素子ＴＵ１とスイッチング素子ＴＵ２との間のノードＮ１は、電動モータ１３のＵ相コイル（不図示）に接続されている。スイッチング素子ＴＶ１とスイッチング素子ＴＶ２との間のノードＮ２は、電動モータ１３のＶ相コイル（不図示）に接続されている。スイッチング素子ＴＷ１とスイッチング素子ＴＷ２との間のノードＮ３は、電動モータ１３のＷ相コイル（不図示）に接続されている。

【0045】

ドライブ回路７２は、降圧コンバータ７０のスイッチング素子Ｔ１を駆動するように構成されている。ドライブ回路７２は、制御装置６１から出力される制御信号に従って、スイッチング素子Ｔ１のオン／オフを切り替える。

【0046】

ドライブ回路５３は、インバータ３１のスイッチング素子ＴＵ１−ＴＷ２を駆動するように構成されている。ドライブ回路５３は、制御装置６１から出力される制御信号に従って、各スイッチング素子のオン／オフを切り替える。

【0047】

電源回路５５は、車両側システム２００の副電源Ｂ２から電力の供給を受けるように構成されている。副電源Ｂ２は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素であり、たとえば、補機バッテリである。副電源Ｂ２の電圧は、主電源Ｂ１の電圧よりも低い。副電源Ｂ２は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。電源回路５５は、副電源Ｂ２から供給される電力を所望の電力に変換するように構成されている。変換後の電力は、たとえば、制御装置６１に供給される。

【0048】

通信回路８０は、車両側システム２００（たとえば、空調ＥＣＵ１０２）と制御装置６１との通信のためのインターフェースである。通信回路８０は、たとえば、電動モータ１３の目標回転数を示す指令を空調ＥＣＵ１０２（図１）から受け、受信された指令を制御装置６１に出力する。通信回路８０は、たとえば、副電源Ｂ２から電力の供給を受ける。通信回路８０は、絶縁回路６０を介して制御装置６１に接続されている。なお、絶縁回路６０は、たとえば、フォトカプラで構成される。

【0049】

制御装置６１は、図示しないＣＰＵ及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいてドライブ回路７２，５３を制御する。制御装置６１は、たとえば、ドライブ回路７２を駆動させることによって、降圧コンバータ７０を駆動させる。また、制御装置６１は、ドライブ回路５３を駆動させることによって、インバータ３１を駆動させる。

【0050】

［インバータ及びコンバータのキャリア周波数］
たとえば、仮に電動圧縮機１０において、降圧コンバータ７０が設けられておらず、主電源Ｂ１が高電圧であるとする。この場合には、インバータ３１や電動モータ１３には高電圧が印加されるため、インバータ３１や電動モータ１３の各部品に要求される絶縁耐力は高くなる。その結果、たとえば、インバータ３１や電動モータ１３が大型化する可能性がある。本実施の形態に従う電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０が設けられているため、インバータ３１や電動モータ１３に主電源Ｂ１の高電圧が直接印加されることはない。したがって、電動圧縮機１０によれば、インバータ３１や電動モータ１３の各部品に要求される絶縁耐力を抑制することができ、インバータ３１や電動モータ１３の大型化を抑制することができる。

【0051】

そして、電動圧縮機１０においては、本体の小型化（大型化の抑制）のためのさらなる工夫が施されている。具体的には、制御装置６１は、降圧コンバータ７０のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数が、インバータ３１のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数よりも高くなるようにドライブ回路７２，５３を制御するように構成されている。

【0052】

図３は、降圧コンバータ７０及びインバータ３１のキャリア周波数を説明するための図である。図３を参照して、横軸は周波数を示し、縦軸はドライブ回路７２，５３の出力電圧を示す。

【0053】

インバータ３１のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数は、たとえば、周波数ｆ１である。一方、降圧コンバータ７０のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数は、たとえば、周波数ｆ２である。周波数ｆ２は、周波数ｆ１よりも高い。すなわち、降圧コンバータ７０のキャリア周波数は、インバータ３１のキャリア周波数よりも高い。

【0054】

電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数が高く設定されるため、スイッチング素子Ｔ１の１回のスイッチングによってコイルＬ２に蓄えられるエネルギーが小さくなる。その結果、電動圧縮機１０によれば、コイルＬ２を小型化することができる。

【0055】

また、電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数が高く設定されるため、スイッチング素子Ｔ１の１回のスイッチングによってコイルＬ２に蓄えられるエネルギーが小さく抑えられ、フィルタ回路６３に流れるリップル電流が小さくなる。その結果、電動圧縮機１０によれば、降圧コンバータ７０の入力側に接続されたフィルタ回路６３の部品を小型化することができる。

【0056】

また、電動圧縮機１０によれば、インバータ３１のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数が低く設定されるため、電動モータ１３のステータ２３からの漏れ電流を抑制することができるとともに、スイッチング素子ＴＵ１−ＴＷ２の発熱を抑制することができる。

【0057】

なお、降圧コンバータ７０及びインバータ３１の両方のキャリア周波数を高くすると、両方が高温になるため好ましくない。また、インバータ３１の駆動周波数を高くするためには、スイッチング素子ＴＵ１−ＴＷ２（６つ）のすべての駆動周波数を高くする必要があるため、降圧コンバータ７０のスイッチング素子Ｔ１（１つ）の駆動周波数を高くするよりもコストが掛かる。

【0058】

［効果的な冷却が可能な部品配置］
このように、電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０のキャリア周波数がインバータ３１のキャリア周波数よりも高く設定されるため、降圧コンバータ７０の方がインバータ３１よりも高温になりやすい。そこで、電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０を効果的に冷却可能な構成が採用されている。降圧コンバータ７０を効果的に冷却するために、回路室３３（カバー３２（図１））内における各部品の配置が工夫されている。まず、回路室３３内における各部品の配置を説明する前に、前提となる事項について説明する。

【0059】

図４は、インバータユニット３０、及び、インバータユニット３０に接続される他の回路の印加電圧を説明するための図である。図４を参照して、インバータユニット３０、及び、インバータユニット３０に接続される他の回路を印加電圧毎に分類すると、超高電圧部７１、高電圧部３５、及び、低電圧部８１に分類することができる。超高電圧部７１、高電圧部３５、及び、低電圧部８１は、それぞれ異なる電圧が印加された配線パターンとして認識できる。

【0060】

超高電圧部７１においては、降圧コンバータ７０による降圧前の主電源Ｂ１の電圧が印加される。超高電圧部７１には、たとえば、フィルタ回路６３と降圧コンバータ７０とが含まれる。高電圧部３５においては、降圧コンバータ７０による降圧後の電圧が印加される。高電圧部３５には、たとえば、インバータ３１が含まれる。低電圧部８１においては、副電源Ｂ２の電圧が印加される。低電圧部８１には、たとえば、電源回路５５と通信回路８０とが含まれる。

【0061】

図５は、図１のＩＶ−ＩＶ断面図であり、回路室３３（カバー３２）内における各部品の配置場所を説明するための図である。図５を参照して、冷媒は、吸入ポート１１ａから吸入され、カバー３２の裏面側（ハウジング１１内）を通流する。回路室３３（カバー３２）内において、降圧コンバータ７０が含まれる超高電圧部７１は、吸入ポート１１ａに最も近い位置に配置されている。インバータ３１が含まれる高電圧部３５は、超高電圧部７１の次に吸入ポート１１ａに近い位置に配置されている。そして、通信回路８０が含まれる低電圧部８１は、吸入ポート１１ａから最も遠い位置に配置されている。より具体的には、降圧コンバータ７０のスイッチング素子が、インバータ３１のスイッチング素子よりも吸入ポート寄りに配置されている。

【0062】

すなわち、電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０の方がインバータ３１よりも吸入ポート１１ａに近い位置に配置されている。したがって、電動圧縮機１０によれば、降圧コンバータ７０のキャリア周波数がインバータ３１のキャリア周波数よりも高いとしても、降圧コンバータ７０の冷却をより低温の冷媒によって行なうことができるため、降圧コンバータ７０の冷却を効果的に行なうことができる。

【0063】

また、電動圧縮機１０においては、通信回路８０が含まれる低電圧部８１が回路室３３の壁面（カバー３２の内面）に沿うように配置されている。壁面に低電圧部が隣接することにより部品と壁面との電圧差が小さくなるため、たとえば、降圧コンバータ７０と壁面とが隣接して配置される場合と比較して、空間の絶縁距離を短くすることができる。その結果、電動圧縮機１０によれば、電動圧縮機１０の大型化を抑制することができる。

【0064】

また、電動圧縮機１０においては、インバータ３１（高電圧部３５）は、降圧コンバータ７０（超高電圧部７１）と通信回路８０（低電圧部８１）とを隔てるように（の間に）配置されている。具体的には、インバータを含む高電圧が印加される配線パターンは、降圧コンバータを含む超高電圧が印加される配線パターンと通信回路を含む低電圧が印加される配線パターンとを隔てている。したがって、隣接する部品間の電圧差が小さくなるため、たとえば、降圧コンバータ７０と通信回路８０とが隣接して配置される場合と比較して、部品間の絶縁距離を短くすることができる。その結果、電動圧縮機１０によれば、電動圧縮機１０の大型化を抑制することができる。また、通信回路８０が降圧コンバータ７０のような高周波部から遠い位置に配置されているため、通信回路８０による通信が輻射ノイズの影響を受けにくい。したがって、輻射ノイズの対策部品を削減することができるため、電動圧縮機１０の大型化を抑制することができる。

【0065】

以上のように、本実施の形態に従う電動圧縮機１０において、制御装置６１は、降圧コンバータ７０のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を、インバータ３１のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数よりも高くするように構成されている。電動圧縮機１０によれば、電動圧縮機１０の大型化を抑制することができる。

【0066】

［変形例１］
上記実施の形態においては、降圧コンバータ７０のキャリア周波数は一定とされた。しかしながら、降圧コンバータ７０のキャリア周波数は必ずしも一定である必要はない。たとえば、降圧コンバータ７０のキャリア周波数は、周期的に変更されてもよい。

【0067】

図６は、本変形例１における降圧コンバータ７０のキャリア周波数を説明するための図である。図６を参照して、横軸は周波数を示し、縦軸はドライブ回路７２，５３の出力電圧を示す。

【0068】

インバータ３１のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数は、たとえば、周波数ｆ１１である。一方、降圧コンバータ７０のＰＷＭ制御におけるキャリア周波数は、たとえば、周波数ｆ１２−ｆ１３の間で周期的に変更される。なお、降圧コンバータ７０のキャリア周波数のうち最も低い周波数ｆ１２は、インバータ３１のキャリア周波数ｆ１１よりも高い。

【0069】

本変形例１に従う電動圧縮機１０においては、降圧コンバータ７０のキャリア周波数が周期的に変更されるため、特定の周波数のラジオノイズが際立って大きくなるなることが抑制される。したがって、この電動圧縮機１０によれば、ラジオノイズを低減するための部品の数を低減することができるため、電動圧縮機１０の大型化を抑制（小型化を実現）することができる。

【0070】

［変形例２］
上記実施の形態においては、図５に示される位置に、超高電圧部７１、高電圧部３５及び低電圧部８１が配置された。しかしながら、超高電圧部７１、高電圧部３５及び低電圧部８１の配置は必ずしもこのような例に限定されない。

【0071】

図７は、本変形例２における、回路室３３内における超高電圧部７１、高電圧部３５及び低電圧部８１の配置場所を説明するための図である。図７を参照して、超高電圧部７１は、吸入ポート１１ａに最も近い位置に配置されている。これにより、降圧コンバータ７０を効果的に冷却することができる。また、低電圧部８１は、回路室３３の壁面と広い範囲で対抗している。上述のように低電圧部８１とカバー３２との距離は短くすることができるため、低電圧部８１が回路室３３の壁面と対向する範囲が広くなることによって、回路室３３を小型化することができる。

【0072】

［変形例３］
上記実施の形態においては、図５に示される位置に、超高電圧部７１、高電圧部３５及び低電圧部８１が配置された。しかしながら、超高電圧部７１、高電圧部３５及び低電圧部８１の配置は必ずしもこのような例に限定されない。

【0073】

図８は、本変形例３における、回路室３３内における超高電圧部７１、高電圧部３５及び低電圧部８１の配置場所を説明するための図である。図８を参照して、超高電圧部７１は、吸入ポート１１ａに最も近い位置に配置されており、高電圧部３５は、超高電圧部７１の次に吸入ポート１１ａに近い位置に配置されている。低電圧部８１は、吸入ポート１１ａから最も遠い位置に配置されている。この変形例３に従う電動圧縮機１０においても、超高電圧部７１が吸入ポート１１ａに最も近い位置に配置されるため、降圧コンバータ７０を効果的に冷却することができる。

【0074】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上記実施の形態においては、カバー３２の形状は有底円筒形状であり、カバー３２の内周面が回路室３３の壁面を構成していたが、カバー３２の形状はこれに限定されない。ハウジングの端面から円筒状の壁面が立設され、この壁面に板状のカバーが締結されることで、回路室の壁面を構成してもよい。

【符号の説明】

【0075】

１０ 電動圧縮機、１１ ハウジング、１１ａ 吸入ポート、１１ｂ 吐出口、１１ｃ 壁部、１２ 圧縮部、１３ 電動モータ、２１ 回転軸、２２ ロータ、２３ ステータ、２４ ステータコア、２５ コイル、３０ インバータユニット、３１ インバータ、３２ カバー、３３ 回路室、３５ 高電圧部、４３ ボルト、５１ 回路基板、５３，７２ ドライブ回路、５４ コネクタ、５５ 電源回路、６０ 絶縁回路、６１ 制御装置、６３ フィルタ回路、７０ 降圧コンバータ、７１ 超高電圧部、８０ 通信回路、８１ 低電圧部、１００ 車両空調装置、１０１ 外部冷却回路、１０２ 空調ＥＣＵ、１５０ ケーブル、２００ 車両側システム、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負極線、Ｔ１，ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２ スイッチング素子、Ｄ１，ＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２ ダイオード、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ キャパシタ、Ｆ１ コモンモードフィルタ、Ｌ１，Ｌ２ コイル、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５ ノード、Ｂ１ 主電源、Ｂ２ 副電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】