逆变器一体型电动压缩机及其制造方法与流程

本发明涉及一种在外壳中包括逆变器电路部的逆变器一体型电动压缩机以及该逆变器一体型电动压缩机的制造方法。

背景技术：

一直以来，考虑到开关噪音，使用在外壳中安装有逆变器电路部的逆变器一体型的电动压缩机作为用于车用空气调节装置的电动压缩机。在该情况下，逆变器电路部在电路板上安装有电力开关元件等电气部件，通过多根螺钉安装于外壳。此外，电路板的配线与电气部件的连接是通过锡焊进行的(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

发明文献1：日本专利特开2015-40538号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，在上述现有的安装结构中，通过许多螺钉将逆变器电路部紧固于外壳，因此，部件成本飙升，组装工时也会大量提高，生产效率差。此外，在电路板与电气部件的连接方面也一样，锡焊不良的比例高，需要高额的不良损失费用。

本发明为解决上述现有技术问题而作，其目的在于提供一种逆变器一体型电动压缩机及其制造方法，通过部件数量和组装工时的削减、不良损失费用的降低，能够实现大幅的成本降低。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的逆变器一体型电动压缩机包括：内置有电动机的外壳；以及向电动机供电的逆变器电路部，其特征是，逆变器电路部具有电路板和连接于该电路板的电气部件，电路板贯穿形成有紧固孔和连接孔，该连接孔在内表面形成有与配线导通的导通部，电气部件具有压配端子，外壳突出设置有铆接轴，通过将该铆接轴插通于紧固孔，并使从该紧固孔突出的铆接轴变形，从而将电路板铆接紧固于外壳，通过将压配端子压入连接孔，从而将电气部件与电路板电连接。

技术方案2的发明的逆变器一体型电动压缩机是在上述发明的基础上，其特征是，铆接轴通过构成外壳的金属一体形成，通过将该铆接轴插通于紧固孔，并将从该紧固孔突出的铆接轴压扁，从而将电路板铆接紧固于外壳。

技术方案3的发明的逆变器一体型电动压缩机是在上述各发明的基础上，其特征是，电气部件是用于对朝电动机的供电进行开关的电力开关元件，并且以与外壳具有热传导关系的方式配置。

技术方案4的发明的逆变器一体型电动压缩机是在上述各发明的基础上，其特征是，电路板具有树脂成型的汇流条组件，电路板贯穿形成有安装孔，汇流条组件一体地突出形成有铆接轴，通过将该汇流条组件的铆接轴插通于安装孔，并利用热或超声波使从该安装孔突出的铆接轴变形，从而将汇流条组件铆接紧固于电路板。

技术方案5的发明的逆变器一体型电动压缩机的制造方法的特征是，在使技术方案1至技术方案3的发明的电气部件的压配端子指向与外壳的铆接轴相同的方向的状态下，以与外壳具有热传导关系的方式配置该电气部件，之后，将电路板覆盖于电气部件，在同一工序中进行：铆接轴向紧固孔的插通和铆接紧固；以及压配端子向连接孔的压入连接。

技术方案6的发明的逆变器一体型电动压缩机的制造方法的特征是，在使技术方案4的发明的电气部件的压配端子指向与外壳的铆接轴相同的方向的状态下，以与外壳具有热传导关系的方式配置该电气部件，在使汇流条组件的铆接轴指向与外壳的铆接轴相同的方向的状态下，将该汇流条组件覆盖于电气部件，并且使压配端子比汇流条组件突出，之后，将电路板覆盖于汇流条组件，在同一工序中进行：外壳的铆接轴向紧固孔的插通和铆接紧固；汇流条组件的铆接轴向安装孔的插通和铆接紧固；以及压配端子向连接孔的压入连接。

发明效果

根据本发明，在包括内置有电动机的外壳以及向电动机供电的逆变器电路部的逆变器一体型电动压缩机中，在具有电路板和连接于该电路板的电气部件的逆变器电路部的电路板上，贯穿形成有紧固孔和在内表面形成有与配线导通的导通部的连接孔，并且在电气部件上设置压配端子，在外壳上突出设置铆接轴，将该铆接轴插通于紧固孔，并使从该紧固孔突出的铆接轴变形，从而将电路板铆接紧固于外壳，将压配端子压入连接孔，从而将电气部件与电路板电连接，因此，不需要通过螺钉将电路板紧固于外壳，能够实现部件数量的削减。此外，由于也不需要将电气部件锡焊于电路板，因此还能够解决锡焊不良，实现不良损失费用的降低。

而且，在例如像技术方案5的发明那样使电气部件的压配端子指向与外壳的铆接轴相同的方向的状态下，以与外壳具有热传导关系的方式配置该电气部件，之后，将电路板覆盖于电气部件，从而能够在同一工序中进行铆接轴向紧固孔的插通和铆接紧固以及压配端子向连接孔的压入连接，因此，能够显著削减组装工时，能够实现总体上大幅的成本降低。

特别地，对于像技术方案3的发明那样电气部件是用于对朝电动机的供电进行开关的电力开关元件、并且在以与外壳具有热传导关系的方式配置该电力开关元件的同时与电路板连接时是有效的。

在此，若像技术方案2的发明那样将铆接轴通过构成外壳的金属一体形成，将铆接轴插通于紧固孔，并将从该紧固孔突出的铆接轴压扁，从而将电路板铆接紧固于外壳，则在通常通过金属构成外壳的逆变器一体型电动压缩机中能够有效地实现部件数量的削减而极其有效。

此外，若像技术方案4的发明那样在电路板具有树脂成型的汇流条组件的情况下，电路板还贯穿形成有安装孔，汇流条组件一体地突出形成有铆接轴，将该汇流条组件的铆接轴插通于安装孔，并利用热或超声波使从该安装孔突出的铆接轴变形，从而将汇流条组件铆接紧固于电路板，则在汇流条组件向电路板的安装中也不需要螺钉，能够实现零件数量的削减。

而且，在该情况下，例如像技术方案6的发明那样在使电气部件的压配端子指向与外壳的铆接轴相同的方向的状态下，以与外壳具有热传导关系的方式配置该电气部件，在使汇流条组件的铆接轴指向与外壳的铆接轴相同的方向的状态下，将该汇流条组件覆盖于电气部件，并且使压配端子比汇流条组件突出，之后，将电路板覆盖于汇流条组件，从而能够在同一工序中进行外壳的铆接轴向紧固孔的插通和铆接紧固、汇流条组件的铆接轴向安装孔的插通和铆接紧固以及压配端子向连接孔的压入连接，因此，同样能够削减组装工时并实现大幅的成本降低。

附图说明

图1是应用了本发明的一实施例的逆变器一体型电动压缩机的立体图。

图2是将图1的逆变器一体型电动压缩机的盖构件卸下的状态的立体图。

图3是从逆变器收容部侧观察到的将图1的逆变器一体型电动压缩机的盖构件卸下的状态的俯视图。

图4是图3的a－a线剖视图。

图5是图3所示的逆变器电路部的平滑电容器以外的部分的分解立体图。

图6是说明图5所示的逆变器电路部的电路板与前壳的铆接紧固、电路板与汇流条组件的铆接紧固结构的图。

图7是说明图5所示的逆变器电路部的电力开关元件与电路板的连接结构的图。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明一实施方式进行详细说明。实施例的逆变器一体型电动压缩机1构成对未图示的车辆的车室内进行空气调节的车用空气调节装置的制冷剂回路的一部分，包括：电动机m(在图4中以虚线表示)；金属制(铝或铁制。在实施例中为铝制)的外壳2，其内置有由上述电动机m驱动的压缩机构(未图示)；以及逆变器电路部3，其向电动机m供电以驱动该电动机m。

外壳2包括：电动机外壳4，其内置有上述电动机m；压缩机构外壳6，其与上述电动机外壳4的轴向一侧连接，并内置有上述压缩机构；压缩机构罩7，其将上述压缩机构外壳5的一侧的开口堵塞；逆变器收容部8，其构成于电动机外壳4的轴向另一侧；以及盖构件11，其将上述逆变器收容部8的另一侧的开口9能开闭地堵塞。而且，在上述逆变器收容部8内收容有逆变器电路部3。

另外，在图1、图2中以逆变器收容部8在上而压缩机构罩7在下的状态示出实施例的逆变器一体型电动压缩机1，但实际上，逆变器一体型电动压缩机1在横向上配置成压缩机构罩7在一侧而逆变器收容部8在另一侧。

实施例的电动机m由三相同步电动机(无刷直流电动机)构成，上述压缩机构例如是涡旋式压缩机构。压缩机构由电动机m驱动，对制冷剂进行压缩并将制冷剂排出至制冷剂回路内。而且，在电动机外壳4流通有从蒸发器(也被称为吸热器)吸入的低温气体制冷剂，该蒸发器也构成制冷剂回路的一部分。因此，电动机外壳4内被冷却。而且，逆变器收容部8被形成于电动机外壳4的分隔壁12与收容有电动机m的电动机外壳4内部隔开，该分隔壁12也被低温气体制冷剂冷却。

(1)逆变器电路部3的结构

所述逆变器电路部3包括：作为电气部件的一例的六个电力开关元件13，其构成三相逆变器电路的各相的桥臂(图5)；电路板17，其在印刷配线安装有控制电路16；以及滤波模制组件21，其安装有平滑电容器19，电路板17还具有汇流条组件18(图4、图5)。该汇流条组件18也被包括在电气部件的一例中。

该逆变器电路部3将从未图示的车辆的电池供给的直流电转换成三相交流电并向上述电动机m的定子线圈(未图示)供电。因此，各相的上桥臂侧的电力开关元件13与下桥臂侧的电力开关元件13的连接点分别经由三张端子板26连接于从电动机外壳4的分隔壁12引出的引出端子22、23、24，上桥臂侧的电力开关元件13的电源端子与下桥臂侧的电力开关元件13的接地端子经由安装于电动机外壳4的被称为hv连接器的高功率连接器28与来自上述电池的电源线束连接。

在该情况下，供各相的上桥臂侧的电力开关元件13与下桥臂侧的电力开关元件13的连接点连接的引出端子22～24贯穿分隔壁12而与电动机外壳4内的电动机m的上述定子线圈连接。此外，电源端子和接地端子经由滤波模制组件21的端子板29和上述高功率连接器28等与电源线束连接。

(2)电力开关元件13的结构

在实施例中，各电力开关元件13由igbt(也可以是mosfet)构成，一个面经由热传导用的片材或油脂与电动机外壳4的分隔壁12紧贴，以与该分隔壁12具有热传导关系的方式配置。分隔壁12如上所述被低温气体制冷剂冷却，因此，伴随发热的电力开关元件13由分隔壁12冷却。

此外，各电力开关元件13包括栅极、集电极、发射极这三根压配端子14，各压配端子14从电力开关元件13的封装体27引出后，指向从分隔壁12垂直立起的方向(图5)。而且，各压配端子14的前端设为锥状的引导部31，在该引导部31靠封装体27一侧加宽形成有能变形的连接部32(图7)。

(3)电路板17的结构

上述控制板17的控制电路16基于来自外部的指令对各电力开关元件13进行开关控制。此外，具有将电动机m的驱动状态发送至外部的功能，并且构成为通过印刷配线来连接微型计算机等的电路部件。另外，在电路板17的周边部形成有多个紧固孔33和安装孔34，该紧固孔33用于铆接紧固于电动机外壳4，该安装孔34用于对汇流条组件18进行铆接紧固。此外，在电路板17的中央部分别形成有多个连接孔54和连接孔56，该连接孔54供各电力开关元件13的各压配端子14连接，该连接孔56供汇流条组件18的后述各压配端子52连接。

(4)滤波模制组件21的结构

上述平滑电容器19连接于三相逆变器电路的电源端子与接地端子之间，并吸收三相逆变器电路的开关电流的高频分量。该平滑电容器19配置于滤波模制组件(基板)21，该滤波模制组件21的端子板29如上所述经由高功率连接器28与电源线束导通连接，端子板44与上述汇流条组件18的汇流条49、50连接。

(5)汇流条组件18的结构

构成上述电路板17的一部分的汇流条组件18具有：构成三相逆变器电路的配线的五个汇流条46、47、48、49、50；以及垂直突出的多个压配端子52。各汇流条46～50配置于电路板17外侧的位置，并通过绝缘性的硬质树脂嵌件成型一体化而成，汇流条46～48供各端子板26连接，汇流条49、50供滤波模制组件21的端子板44连接。此外，与上述压配端子14相同，各压配端子52的前端也设为锥状的引导部31，在该引导部31靠汇流条组件18一侧加宽形成有能变形的连接部32(图7)。另外，汇流条49、50也由与压配端子52相同的结构的压配端子构成，在端子板44形成有与后述连接孔54及导通部58相同的结构部分，各汇流条49、50构成为与该结构部分连接。

在该汇流条组件18的中央部分别形成有多个贯穿孔51，多个贯穿孔51供各电力开关元件13的压配端子14穿过。此外，在汇流条组件18的周边部，通过构成汇流条组件18的硬质树脂一体成型而突出形成有多个铆接轴53

(6)铆接轴53、61、连接孔54、52的结构

另外，汇流条组件18的铆接轴53形成于与电路板17的上述各安装孔34对应的位置，并且从汇流条组件18垂直地突出。此外，在电动机外壳4的分隔壁12处，在与电路板17的上述各紧固孔33对应的位置突出形成有多个铆接轴61。在该情况下，各铆接轴61在逆变器收容部8中由构成分隔壁12的铝(实施例)一体成型形成而成，并且朝向逆变器收容部8的开口9的方向从分隔壁12垂直地突出。

此外，在电路板17的连接孔54的内表面形成有导通部58，该导通部58与该电路板17的配线导通(图7)。

(7)逆变器电路部3的组装顺序

接着，对在制造本发明的逆变器一体型电动压缩机1时，将上述逆变器电路部3组装于电动机外壳4的顺序进行说明。首先，将未安装盖构件11的状态的电动机外壳4设为逆变器收容部8朝上的状态，经由上述热传导用的片材或油脂将各电力开关元件13配置于分隔壁12上的规定位置。由此，使各电力开关元件13与分隔壁12具有热传导关系。此外，此时各电力开关元件13的压配端子14指向从分隔壁12垂直立起的方向、即逆变器收容部8的开口9的方向(图5)。

接着，在汇流条组件18的各铆接轴53、汇流条46～50以及各压配端子52指向逆变器收容部8的开口9的方向的状态下，将该汇流条组件18覆盖于各电力开关元件13。此时，使各电力开关元件13的各压配端子14进入汇流条组件18的各贯穿孔51，并使其前端的引导部31比汇流条组件18突出。

在该状态下，各电力开关元件13的压配端子14、汇流条组件18的铆接轴53和压配端子52、以及分隔壁12的铆接轴61指向同一方向、即逆变器收容部8的开口9的方向。

接着，将电路板17覆盖于汇流条组件18。此时，将突出形成于分隔壁12的各铆接轴61分别插通于电路板17的各紧固孔33内，并使其前端从紧固孔33突出。此外，将形成于汇流条组件18的各铆接轴53插通于电路板17的各安装孔34内，并使其前端从安装孔34分别突出。

此外，使各电力开关元件13的各压配端子14的引导部31进入电路板17的各连接孔54。此外，使汇流条组件18的各压配端子52的引导部31进入电路板17的各连接孔56。另外，汇流条组件18的各汇流条46～50位于电路板17的外侧。

在这样将电力开关元件13、汇流条组件18和电路板17配置于逆变器收容部8内之后，将图6所示的铆接夹具63从开口9侧向电路板17按压。在该铆接夹具63处，在与从电路板17的各紧固孔33突出的各铆接轴61的前端对应的位置分别设置弯曲的铆接用凹部64，同样地，在与从电路板17的各安装孔34突出的各铆接轴53的前端对应的位置分别设置弯曲凹陷形状的铆接部66(一并示于图6。另外，使用热铆接或超声波熔敷装置作为该铆接部66。

而且，通过铆接夹具63的铆接用凹部64将铆接轴61(铝)的前端压扁，并且使其如图6所示变形以将电路板17铆接紧固于电动机外壳4，同时通过铆接部66利用热或超声波使铆接轴53(硬质树脂)的前端变形，以将汇流条组件18铆接紧固于电路板17。

此外，在通过上述铆接夹具63进行的按压工序中，同时将各电力开关元件13的各压配端子14的连接部32压入电路板17的连接孔54，将汇流条组件18的压配端子52的连接部31分别压入电路板17的连接孔56。由此，各电力开关元件13的各压配端子14的连接部32变形并压接于电路板17的连接孔54的导通部62，因此，压配端子14与电路板17的配线导通并电连接，汇流条组件18的压配端子52的连接部32变形并压接于电路板17的连接孔56的导通部62，因此，汇流条组件18的压配端子52与电路板17的配线导通并电连接。

之后，利用端子板26将引出端子22～24与汇流条46～48连接，利用端子板44将滤波模制组件21与汇流条49、50连接，利用端子板29将滤波模制组件21与高功率连接器28连接。最后，利用螺钉59将盖构件11安装于电动机外壳4。

如以上详述的那样，在本发明中，在包括电路板17和连接于该电路板17的电力开关元件(电气部件)13的逆变器电路部3的电路板17上，贯穿形成有紧固孔33和在内表面形成有与配线导通的导通部58的连接孔54、52，并且在电力开关元件13、汇流条组件18设置压配端子14、52，在电动机外壳4突出设置铆接轴61，将该铆接轴61插通于紧固孔33，并使从该紧固孔33突出的铆接轴61变形，从而将电路板17铆接紧固于电动机外壳4，将压配端子14、52压入连接孔54、56，从而将电力开关元件13、汇流条组件18与电路板17电连接，因此，不需要通过螺钉将电路板17紧固于电动机外壳4，能够实现部件数量的削减。此外，由于也不需要将电力开关元件13或汇流条组件18锡焊于电路板17，因此还能够解决锡焊不良，实现不良损失费用的降低。

特别地，在如实施例那样以与电动机外壳4具有热传导关系的方式配置用于对向电动机m的供电进行开关的电力开关元件13的同时与电路板17连接时有效。

在此，在实施例中，将铆接轴61通过构成电动机外壳4的铝(金属)一体形成，将铆接轴61插通于紧固孔33，并将从该紧固孔33突出的铆接轴61压扁，从而将电路板17铆接紧固于电动机外壳4，因此，在通常通过铝或铁等金属构成电动机外壳4的逆变器一体型电动压缩机1中，能够高效地实现部件数量的削减而极其有效。

此外，在实施例中，逆变器电路部3包括树脂成型的汇流条组件18，电路板17还贯穿形成有安装孔34，汇流条组件18一体地突出形成有铆接轴53，通过将该汇流条组件18的铆接轴53插通于安装孔34，并利用热或超声波使从该安装孔34突出的铆接轴53变形，从而将汇流条组件18铆接紧固于电路板17，因此，在汇流条组件18向电路板17的安装中也不需要螺钉，能够实现零件数量的削减。

在使电力开关元件13或汇流条组件18的压配端子14、52指向与电动机外壳4的铆接轴61相同的方向的状态下，以与电动机外壳4的分隔壁12具有热传导关系的方式配置电力开关元件13，在使汇流条组件18的铆接轴53指向与电动机外壳4的铆接轴61相同的方向的状态下，将该汇流条组件18覆盖于电力开关元件13，并且使压配端子14比汇流条组件18突出，之后，将电路板17覆盖于汇流条组件18，从而能够在同一工序中进行电动机外壳4的铆接轴61向紧固孔33的插通和铆接紧固、汇流条组件18的铆接轴53向安装孔34的插通和铆接紧固以及压配端子14、52向连接孔54、56的压入连接，因此，同样能够削减组装工时并实现大幅的成本降低。

另外，在实施例中，在逆变器电路部3的电路板17设置了硬质树脂制的汇流条组件18，但在不设置汇流条组件18的情况下(技术方案3和技术方案6以外的发明)，通过在使电力开关元件13的压配端子14指向与电动机外壳4的铆接轴61相同的方向的状态下以与电动机外壳4具有热传导关系的方式配置该电力开关元件13，之后将电路板17覆盖于电力开关元件13，从而在同一工序中进行铆接轴61向紧固孔33的插通和铆接紧固以及压配端子14向连接孔54的压入连接。在该情况下也能够显著地削减组装工时，并且能够实现总体上大幅的成本降低。

此外，在构成外壳2的电动机外壳4由硬质树脂构成的情况下(技术方案2及其从属技术方案以外的发明)，铆接轴61也由硬质树脂一体成型，并利用热铆接或超声波熔敷而使前端变形，从而铆接紧固于紧固孔33。除此之外，在预先将硬质树脂构件固定于金属制的电动机外壳4的逆变器收容部8内并将铆接轴61与该硬质树脂构件一体成型的情况下，也是相同的。在这些情况下，与如上述实施例那样使用金属制的铆接轴61的情况相比，不需要确保与电路板17的配线之间的绝缘距离，因此，存在能够实现逆变器电路部3的小型化的优点。

另外，在实施例中，采用电力开关元件13作为电气部件的例子，但安装于电路板17的分隔壁12侧的其它电气部件(例如图3中符号67所示的部位)也可以通过压配端子连接。

另外，实施例所示的逆变器电路部3或外壳2(电动机外壳4)的形状、结构并不受此限定，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更，这是自不待言的。

(符号说明)

1逆变器一体型电动压缩机

2外壳

3逆变器电路部

4电动机外壳

8逆变器收容部

9开口

11盖构件

12分隔壁

13电力开关元件

14、52压配端子

16控制电路

17电路板

18汇流条组件

32连接部

33紧固孔

34安装孔

51贯穿孔

53、61铆接轴

54、56连接孔

58、62导通部

64铆接用凹部

66铆接部

m电动机。