特開 2022-86672 電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022086672

(43)【公開日】2022-06-09

(54)【発明の名称】電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20220602BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20220602BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20220602BHJP

   H05K 1/11 20060101ALI20220602BHJP

   H02K 11/33 20160101ALI20220602BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20220602BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 U

F04B39/00 A

F04B39/00 106Z

H02M7/48 Z

H05K3/46 N

H05K3/46 Q

H05K1/11 H

H02K11/33

H02K7/14 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020198819

(22)【出願日】2020-11-30

(71)【出願人】

【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】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】内藤 篤志

(72)【発明者】

【氏名】八代 圭司

(72)【発明者】

【氏名】岩▲瀬▼ 裕亮

【テーマコード（参考）】

3H003

5E316

5E317

5H607

5H611

5H770

【Ｆターム（参考）】

3H003AA01

3H003AB05

3H003AC02

3H003AC03

3H003AD03

3H003CF01

5E316AA02

5E316AA12

5E316AA17

5E316AA43

5E316BB03

5E316BB11

5E316FF01

5E316FF45

5E316GG15

5E316HH17

5E316JJ03

5E317AA24

5E317BB01

5E317BB11

5E317CD27

5E317CD32

5E317CD34

5E317GG20

5H607BB01

5H607BB07

5H607BB14

5H607BB25

5H607CC07

5H607DD08

5H607FF06

5H607KK07

5H611BB01

5H611BB07

5H611TT01

5H611TT02

5H611UA04

5H770AA21

5H770BA01

5H770QA01

5H770QA31

(57)【要約】

【課題】電子部品の振動を抑制しつつも電動圧縮機の体格を小型化すること。
【解決手段】ビアホール３６に樹脂部５０を充填して、電子部品３４に樹脂部５０が接着するようにした。既存の構成であるビアホール３６の内側のスペースが、電子部品３４の振動を抑制するための樹脂部５０を配置するスペースとして利用されるため、電子部品３４の振動を抑制するための部材を配置するスペースを別途設ける必要が無い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部を駆動するモータと、
前記モータを駆動するとともに回路基板を有するインバータと、を備え、
前記回路基板の第１面に電子部品が実装されており、
前記回路基板は、導電体で形成された導電層を内部に有し、
前記回路基板には、前記第１面から前記第１面とは反対側の第２面にわたって前記回路基板の厚み方向に貫通するとともに前記導電層と前記電子部品とを電気的に接続するビアホールが形成されている電動圧縮機において、
前記回路基板は、前記ビアホール内に充填された樹脂からなる樹脂部を有し、
前記電子部品に前記樹脂部が接着していることを特徴とする電動圧縮機。

【請求項2】

前記樹脂部は、前記ビアホールにおける前記第１面側の一端から突出した突出部を有しており、
前記電子部品に前記樹脂部が、前記突出部において接着している請求項１に記載の電動圧縮機。

【請求項3】

前記インバータは、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に塗布されるコーティング層を備えており、
前記コーティング層は、前記樹脂部と同じ樹脂材料からなる請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。

【請求項4】

前記コーティング層は、前記第２面に設けられており、
前記樹脂部は、前記第２面において前記コーティング層と一体になっている請求項３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、電動圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動するモータと、モータを駆動するとともに回路基板を有するインバータと、を備えている。回路基板の第１面には、電子部品が実装されている。例えば、特許文献１のように、電子部品は、ポッティング材によって振動が抑えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１６６３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、特許文献１のように、ポッティング材によって電子部品の振動を抑える場合、ポッティング材を塗布するためのスペースが必要となるため、電動圧縮機の体格が大型化してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動するモータと、前記モータを駆動するとともに回路基板を有するインバータと、を備え、前記回路基板の第１面に電子部品が実装されており、前記回路基板は、導電体で形成された導電層を内部に有し、前記回路基板には、前記第１面から前記第１面とは反対側の第２面にわたって前記回路基板の厚み方向に貫通するとともに前記導電層と前記電子部品とを電気的に接続するビアホールが形成されている電動圧縮機において、前記回路基板は、前記ビアホール内に充填された樹脂からなる樹脂部を有し、前記電子部品に前記樹脂部が接着している。

【0006】

回路基板が導電層を内部に有している場合、導電層と電子部品とを電気的に接続するために、回路基板には、回路基板の第１面から第２面にわたって回路基板の厚み方向に貫通するビアホールが形成されている。そこで、このような既存の構成であるビアホールに樹脂部を充填して、電子部品に樹脂部が接着するようにした。これによれば、電子部品に樹脂部が接着しているため、樹脂部によって電子部品の振動を抑制することができる。したがって、既存の構成であるビアホールの内側のスペースを、電子部品の振動を抑制するための樹脂部の配置スペースとして利用することができるため、電子部品の振動を抑制するための部材を配置するスペースを別途設ける必要が無い。したがって、電子部品の振動を抑制しつつも電動圧縮機の体格を小型化することができる。

【0007】

上記電動圧縮機において、前記樹脂部は、前記ビアホールにおける前記第１面側の一端から突出した突出部を有しており、前記電子部品に前記樹脂部が、前記突出部において接着しているとよい。

【0008】

これによれば、例えば、樹脂部が突出部を有していない状態で、ビアホール内に充填された樹脂からなる樹脂部が電子部品に接着している場合に比べると、樹脂部における電子部品に対する接着面積を大きくすることができる。したがって、電子部品に樹脂部を接着し易くすることができる。

【0009】

上記電動圧縮機において、前記インバータは、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に塗布されるコーティング層を備えており、前記コーティング層は、前記樹脂部と同じ樹脂材料からなるとよい。

【0010】

回路基板の第１面及び第２面の少なくとも一方に塗布されるコーティング層は、例えば、回路基板の第１面及び第２面の少なくとも一方に異物が付着してしまうことを抑制する。そして、コーティング層を樹脂部と同じ樹脂材料からなるようにした。これによれば、電子部品に接着する樹脂部の材料を、コーティング層を形成する材料とは別に用意する必要が無いため、製造を容易なものとすることができる。

【0011】

上記電動圧縮機において、前記コーティング層は、前記第２面に設けられており、前記樹脂部は、前記第２面において前記コーティング層と一体になっているとよい。
これによれば、回路基板の第２面にコーティング層を形成する材料を塗布する工程と合わせて、コーティング層を形成する材料を樹脂部の材料としてビアホールに容易に充填することができるため、製造工程の短縮を図ることができる。

【発明の効果】

【0012】

電子部品の振動を抑制しつつも、電動圧縮機の体格を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態における電動圧縮機を一部破断して模式的に示す側断面図。

【図2】電動圧縮機の一部分を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、電動圧縮機を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。本実施形態の電動圧縮機は、例えば、車両空調装置に用いられる。
図１に示すように、電動圧縮機１０のハウジング１１は、有底筒状の吐出ハウジング１２と、吐出ハウジング１２に連結される有底筒状のモータハウジング１３と、を有している。モータハウジング１３は、板状の底壁１３ａと、底壁１３ａの外周部から筒状に延びる周壁１３ｂと、を有している。吐出ハウジング１２及びモータハウジング１３は、金属材料製であり、例えば、アルミニウム製である。

【0015】

モータハウジング１３内には、回転軸１４が収容されている。回転軸１４は、モータハウジング１３に回転可能に支持されている。モータハウジング１３内には、回転軸１４が回転することにより駆動して流体としての冷媒を圧縮する圧縮部１５と、回転軸１４を回転させて圧縮部１５を駆動するモータ１６と、が収容されている。圧縮部１５及びモータ１６は、回転軸１４の回転軸線が延びる方向である軸線方向に並んで配置されている。モータ１６は、圧縮部１５よりもモータハウジング１３の底壁１３ａ側に配置されている。

【0016】

圧縮部１５は、例えば、モータハウジング１３内に固定された図示しない固定スクロールと、固定スクロールに対向配置される図示しない可動スクロールと、を有するスクロール式である。

【0017】

モータ１６は、筒状のステータ１７と、ステータ１７の内側に配置されるロータ１８と、を有している。ロータ１８は、回転軸１４と一体的に回転する。ステータ１７は、ロータ１８を取り囲んでいる。ロータ１８は、回転軸１４に止着されたロータコア１８ａと、ロータコア１８ａに設けられた図示しない複数の永久磁石と、を有している。ステータ１７は、筒状のステータコア１７ａと、ステータコア１７ａに巻回されたコイル１９と、を有している。そして、コイル１９に電力が供給されることによりロータ１８が回転し、回転軸１４がロータ１８と一体的に回転する。

【0018】

モータハウジング１３の底壁１３ａには、有底筒状のカバー２０が取り付けられている。そして、モータハウジング１３の底壁１３ａとカバー２０とによって、モータ１６を駆動するインバータ２１を収容するインバータ収容室２２が形成されている。圧縮部１５、モータ１６、及びインバータ２１は、この順序で、回転軸１４の軸線方向に並んで配置されている。

【0019】

図２に示すように、インバータ２１は、回路基板３０を有している。回路基板３０は、多層基板である。回路基板３０は、第１面３０ａと、第１面３０ａとは反対側に位置する第２面３０ｂとを有している。回路基板３０の第１面３０ａには、銅箔から形成される導体パターン３１が配置されている。なお、回路基板３０の第２面３０ｂには、図示しない導体パターンが配置されている。回路基板３０は、導電層としての電源層３２を内部に有している。回路基板３０は、第１面３０ａに配置された導体パターン３１と電源層３２とを絶縁する第１絶縁層３３ａと、第２面３０ｂに配置された図示しない導体パターンと電源層３２とを絶縁する第２絶縁層３３ｂと、を有している。電源層３２は、導電体で形成されるとともに主電源Ｂ１に電気的に接続されている。

【0020】

回路基板３０には、電子部品３４が実装されている。電子部品３４としては、例えば、電解コンデンサが挙げられる。電子部品３４は、リード３５を有している。電子部品３４のリード３５は、例えば、はんだにより、導体パターン３１と接合されている。したがって、電子部品３４は、はんだにより回路基板３０に固定されている。

【0021】

回路基板３０には、電源層３２と電子部品３４とを電気的に接続するビアホール３６が複数形成されている。各ビアホール３６は、回路基板３０を厚み方向Ｚに貫通する貫通孔３６ｈと、各貫通孔３６ｈに対応して金属メッキを施すことにより形成されたメッキ層３７と、から構成されている。メッキ層３７は、貫通孔３６ｈの内周面を被覆する筒部３７ａと、筒部３７ａの一端部から環状に突出する第１突出部３７ｂと、筒部３７ａの他端部から環状に突出する第２突出部３７ｃと、を有している。第１突出部３７ｂは、第１面３０ａにおける貫通孔３６ｈの周囲を被覆している。第２突出部３７ｃは、第２面３０ｂにおける貫通孔３６ｈの周囲を被覆している。したがって、各ビアホール３６は、回路基板３０の第１面３０ａから第１面３０ａとは反対側の第２面３０ｂにわたって回路基板３０の厚み方向Ｚに貫通している。以下、回路基板３０の厚み方向を単に「厚み方向Ｚ」と記載することもある。各ビアホール３６は、厚み方向Ｚで電子部品３４に重なっている。したがって、電子部品３４は、各ビアホール３６の一端を閉塞するよう配置されている。

【0022】

複数のビアホール３６のうちの一つの第１突出部３７ｂは、導体パターン３１と電気的に接続されている。したがって、電子部品３４は、リード３５及び導体パターン３１を介してビアホール３６と電気的に接続されている。また、各ビアホール３６の筒部３７ａは、電源層３２と電気的に接続されている。したがって、電子部品３４と電源層３２とは、リード３５、導体パターン３１、及びビアホール３６を介して電気的に接続されている。そして、主電源Ｂ１からの電力が、電源層３２、ビアホール３６の筒部３７ａ、ビアホール３６の第１突出部３７ｂ、導体パターン３１、及びリード３５を介して電子部品３４に供給される。

【0023】

インバータ２１は、コーティング層としての第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２を備えている。第１コーティング層４１は、回路基板３０の第１面３０ａにコーティング材が塗布されることにより形成されている。第２コーティング層４２は、回路基板３０の第２面３０ｂにコーティング材が塗布されることにより形成されている。第１コーティング層４１は、回路基板３０の第１面３０ａに異物が付着することを抑制する。第２コーティング層４２は、回路基板３０の第２面３０ｂに異物が付着することを抑制する。コーティング材は、絶縁性の樹脂である。本実施形態では、コーティング材は、ポリオレフィン樹脂である。なお、コーティング材は、例えば、アクリル樹脂やポリウレタン樹脂であってもよい。例えば、コーティング材は、ポッティング材の粘度が、１００Ｐａ・ｓ程度であるのに対して、コーティング材の粘度が１００ｍＰａ・ｓ程度であるような樹脂を用いる。したがって、コーティング材の粘度は、ポッティング材の粘度の約１０００分の１である。

【0024】

各ビアホール３６には、樹脂部５０が充填されている。各樹脂部５０は、第２コーティング層４２を形成する際に、第２面３０ｂに塗布されるコーティング材が各ビアホール３６に流れ込むことにより各ビアホール３６に充填されている。したがって、回路基板３０は、ビアホール３６内に充填された樹脂からなる樹脂部５０を有している。また、本実施形態では、各樹脂部５０は、第２コーティング層４２を形成するコーティング材と同じである。よって、第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２は、樹脂部５０と同じ樹脂材料からなる。各樹脂部５０と第２コーティング層４２とは、連続しており、各樹脂部５０は、第２コーティング層４２と一体になっている。

【0025】

各樹脂部５０の一部は、各ビアホール３６から回路基板３０の第１面３０ａにはみ出している。よって、各樹脂部５０は、ビアホール３６における回路基板３０の第１面３０ａ側の一端から突出した突出部５０ａをそれぞれ有している。そして、電子部品３４に各樹脂部５０が、各突出部５０ａにおいて接着している。したがって、電子部品３４に各樹脂部５０が接着している。

【0026】

次に、本実施形態の作用について説明する。
各ビアホール３６に充填された各樹脂部５０が電子部品３４に接着しているため、電子部品３４の振動が各樹脂部５０によって抑制されている。

【0027】

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）回路基板３０が電源層３２を内部に有している場合、電源層３２と電子部品３４とを電気的に接続するために、回路基板３０には、回路基板３０の第１面３０ａから第２面３０ｂにわたって回路基板３０の厚み方向Ｚに貫通するビアホール３６が形成されている。そこで、このような既存の構成であるビアホール３６に樹脂部５０を充填して、電子部品３４に樹脂部５０が接着するようにした。これによれば、電子部品３４に樹脂部５０が接着しているため、樹脂部５０によって電子部品３４の振動を抑制することができる。したがって、既存の構成であるビアホール３６の内側のスペースを、電子部品３４の振動を抑制するための樹脂部５０の配置スペースとして利用することができるため、電子部品３４の振動を抑制するための部材を配置するスペースを別途設ける必要が無い。したがって、電子部品の振動を抑制しつつも電動圧縮機の体格を小型化することができる。

【0028】

（２）樹脂部５０は、ビアホール３６における回路基板３０の第１面３０ａ側の一端から突出した突出部５０ａを有している。そして、電子部品３４に樹脂部５０が、突出部５０ａにおいて接着している。これによれば、例えば、樹脂部５０が突出部５０ａを有していない状態で、ビアホール３６内に充填された樹脂からなる樹脂部５０が電子部品３４に接着している場合に比べると、樹脂部５０における電子部品３４に対する接着面積を大きくすることができる。したがって、電子部品３４に樹脂部５０を接着し易くすることができる。

【0029】

（３）第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２は、樹脂部５０と同じ樹脂材料からなる。つまり、樹脂部５０の材料が第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２を形成するコーティング材と同じ材料であるため、電子部品３４に接着する樹脂部５０の材料を、第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２を形成するコーティング材とは別に用意する必要が無い。したがって、製造を容易なものとすることができる。

【0030】

（４）樹脂部５０は、第２面３０ｂにおいて第２コーティング層４２と一体になっている。これによれば、回路基板３０の第２面３０ｂにコーティング材を塗布する工程と合わせて、コーティング材を樹脂部５０の材料としてビアホール３６に容易に充填することができるため、製造工程の短縮を図ることができる。

【0031】

（５）電子部品３４は、樹脂部５０に接着されている。電子部品３４の駆動に伴って電子部品３４が発熱した際に、樹脂部５０を介して放熱することができる。したがって、樹脂部５０が設けられていない場合に比べて、電子部品３４から生じる熱を効率良く放熱することができる。

【0032】

（６）各樹脂部５０は、各ビアホール３６における第１面３０ａ側の一端から突出した突出部５０ａを有している。そして、電子部品３４に各樹脂部５０が、各突出部５０ａにおいて接着している。このため、電子部品３４における各樹脂部５０に対する接着面積を大きくすることができる。したがって、電子部品３４から生じる熱をさらに効率良く放熱することができる。

【0033】

（７）各樹脂部５０は、第２コーティング層４２と一体になっているため、電子部品３４から生じる熱を各樹脂部５０から第２コーティング層４２へ放熱することができる。その結果、各樹脂部５０が、第２コーティング層４２と非連続である場合に比べて、電子部品３４から生じる熱をさらに効率良く放熱することができる。

【0034】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0035】

○ 実施形態において、各樹脂部５０は、突出部５０ａを有していなくてもよい。この場合、例えば、各樹脂部５０は、回路基板３０の第１面３０ａと同一面上に位置する部位が電子部品３４に接着する。

【0036】

○ 実施形態において、インバータ２１は、回路基板３０の第１面３０ａに第１コーティング層４１を備え、回路基板３０の第２面３０ｂに第２コーティング層４２を備えている構成であったが、これに限らない。例えば、インバータ２１は、回路基板３０の第１面３０ａに第１コーティング層４１を備え、回路基板３０の第２面３０ｂに第２コーティング層４２を備えていない構成であってもよい。また、インバータ２１は、回路基板３０の第１面３０ａに第１コーティング層４１を備えておらず、回路基板３０の第２面３０ｂに第２コーティング層４２を備えている構成であってもよい。要は、インバータ２１がコーティング層を備えている場合は、回路基板３０の第１面３０ａ及び第２面３０ｂの少なくとも一方に塗布されるコーティング層を備えていればよい。

【0037】

ここで、例えば、電動圧縮機１０が、回路基板３０の第１面３０ａに第１コーティング層４１を備え、回路基板３０の第２面３０ｂに第２コーティング層４２を備えていない構成である場合であっても、樹脂部５０を形成するための材料を回路基板３０の第２面３０ｂ側から各ビアホール３６に直接充填してもよい。

【0038】

○ 実施形態において、インバータ２１は、回路基板３０の第１面３０ａに第１コーティング層４１を備えておらず、回路基板３０の第２面３０ｂに第２コーティング層４２を備えていない構成であってもよい。この場合、樹脂部５０を形成するための材料が各ビアホール３６に直接充填される。なお、各ビアホール３６に直接充填される材料は、コーティング材であってもよいし、コーティング材以外の材料であってもよい。要は、各ビアホール３６に直接充填される材料は、ポッティング材の粘度の約１０００分の１の粘度である材料であればよい。

【0039】

○ 実施形態において、第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２は、樹脂部５０と同じ樹脂材料からなる構成であったが、第１コーティング層４１及び第２コーティング層４２は、樹脂部５０と異なる樹脂材料からなる構成であってもよい。この場合、第２コーティング層４２を形成する際に、第２面３０ｂに塗布されるコーティング材が各ビアホール３６に流れ込むのではなく、第２コーティング層４２を形成するコーティング材とは異なる材料を各ビアホール３６に充填することにより、各樹脂部５０を形成する。

【0040】

○ 実施形態において、樹脂部５０は、第２コーティング層４２と一体になっていなくてもよく、樹脂部５０が、第２コーティング層４２に対して非連続であってもよい。
○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、例えば、インバータ２１が、ハウジング１１に対して回転軸１４の径方向外側に配置されている構成であってもよい。要は、圧縮部１５、モータ１６、及びインバータ２１が、この順序で、回転軸１４の軸線方向に並んで配置されていなくてもよい。

【0041】

○ 実施形態において、圧縮部１５は、スクロール式に限らず、例えば、ピストン式やベーン式等であってもよい。
○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、車両空調装置に用いられたが、これに限らず、例えば、電動圧縮機１０は、燃料電池車に搭載されており、燃料電池に供給される流体としての空気を圧縮部１５により圧縮するものであってもよい。

【符号の説明】

【0042】

１０…電動圧縮機、１５…圧縮部、１６…モータ、２１…インバータ、３０…回路基板、３０ａ…第１面、３０ｂ…第２面、３２…導電層としての電源層、３４…電子部品、３６…ビアホール、４１…コーティング層としての第１コーティング層、４２…コーティング層としての第２コーティング層、５０…樹脂部、５０ａ…突出部、Ｚ…厚み方向。

【図1】

【図2】