JP7024583B2

JP7024583B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP7024583B2
Application number: JP2018088226A
Authority: JP
Inventors: 輝之梶田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-01
Filing date: 2018-05-01
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2038-05-01
Also published as: JP2019195235A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

電気自動車等にはインバータやコンバータの機能を有する電力変換装置が設けられている。例えば、特許文献１には、電力変換回路を構成する電子部品がケース内に収納された電力変換装置が開示されている。当該電力変換装置では、コンデンサはケースの内部に設けられた部材に固定されるとともに、バスバを介してケースに固定された他の電子部品に電気的に接続されている。

特開２０１１－２３９６７９号公報

特許文献１に開示の構成において、コンデンサは比較的体格が大きく重量も大きいため、車両等の振動が大きくなると他の電子部品よりも揺れが発生しやすい。そして、他の電子部品よりもコンデンサが大きく揺れるとコンデンサに接続されたバスバに過度の応力が発生して、バスバの接続状態を損ねる恐れがある。そこで、特許文献１に開示の構成では、バスバに過度の応力が発生することを抑制するために、バスバの一部を湾曲させて外力により容易に変形可能に構成されたベンド部を設けている。しかしながら、かかるベンド部が十分な応力抑制効果を奏するにはある程度の大きさを必要とするため、電力変換装置が比較的大型となって電力変換装置の搭載性を低下させていた。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、バスバに過度の応力が発生することを抑制するとともに、小型化が可能な電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、電力変換回路を構成するコンデンサ（１１）を含む複数の電子部品（１０）と、
上記コンデンサが固定された第１ケース（２１）と、
上記コンデンサを覆うように上記第１ケースに取り付けられるとともに上記コンデンサ以外の上記複数の電子部品の少なくとも一つが固定された第２ケース（２２）と、
上記コンデンサと上記第２ケースに固定された上記電子部品とを電気的に接続するバスバ（３０）と、
上記コンデンサを上記第２ケースに固定するための固定部材（４０）と、
を備える電力変換装置（１）にある。

上記電力変換装置においては、第１ケースに固定されたコンデンサは、第２ケースに固定された電子部品とバスバを介して電気的に接続されている。そして、コンデンサは固定部材を介して第２ケースにも固定されている。これにより、当該電力変換装置に振動が生じても比較的重量の大きいコンデンサの揺れを低減できる。その結果、コンデンサと電子部品とを電気的に接続するバスバに過度の応力が発生することが抑制されるため、バスバにベンド部を設ける必要がないことから、装置の小型化を図ることができる。

以上のごとく、本発明によれば、バスバに過度の応力が発生することを抑制するとともに、小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の断面概念図。実施形態１における、電力変換装置の斜視概念図。実施形態１における、バスバ、樹脂部材及び固定部材の斜視図。実施形態１における、バスバ、樹脂部材及び固定部材の上面図。実施形態１における、第１ケースを取り外した状態の電力変換装置の上面概念図。実施形態１における、カバーを取り外した状態の電力変換装置の下面概念図。実施形態１における、カバーを取り付けた状態の電力変換装置の下面概念図。変形形態１における、バスバ、樹脂部材及び固定部材の斜視図。変形形態１における、バスバ、樹脂部材及び固定部材の上面図。変形形態２における、バスバ、樹脂部材及び固定部材の斜視図。変形形態２における、バスバ、樹脂部材及び固定部材の上面図。

（実施形態１）
上記電力変換装置の実施形態について、図１～図７を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、複数の電子部品１０、第１ケース２１、第２ケース２２、バスバ３０、及び固定部材４０を備える。
そして、複数の電子部品１０は電力変換回路を構成しており、コンデンサ１１を含む。
第１ケース２１にはコンデンサ１１が固定されている。
第２ケース２２はコンデンサ１１を覆うように第１ケース２１に取り付けられるとともに、コンデンサ１１以外の複数の電子部品１０の少なくとも一つが固定されている。
バスバ３０はコンデンサ１１と第２ケース２２に固定された電子部品１０とを電気的に接続している。
固定部材４０はコンデンサ１１を第２ケース２２に固定する。

以下、本実施形態の電力変換装置１について、詳述する。
図１、図２に示すように、電力変換装置１は、第１ケース２１と第２ケース２２とを有する。第１ケース２１内には、電力変換回路を構成する複数の電子部品１０に含まれるスイッチング素子１３等が収納されている。第１ケース２１と第２ケース２２との重ね方向を上下方向Ｙとし、第１ケース２１は第２ケース２２の上方Ｙ１に配置されている。そして、第１ケース２１の上方Ｙ１側の面には第１ケース２１の内部を覆う蓋２３が取り付けられている。また、第１ケース２１の下方Ｙ２側の面には複数の電子部品１０に含まれるコンデンサ１１がネジ１４により取り付けられている。第２ケース２２は、コンデンサ１１を覆うように第１ケース２１の下方Ｙ２側の面にネジ１４により取り付けられている。第２ケース２２内には、電子部品１０のうちのリアクトル１２が取り付けられている。

図１に示すように、コンデンサ１１はネジ１４が取り付けられるコンデンサ固定部１１３と、後述の固定部材４０が取り付けられる固定用ボス１１２を備える。コンデンサ固定部１１３はコンデンサ１１における上下方向Ｙの一端である基部１１ａの側面に設けられ、固定用ボス１１２は上下方向Ｙにおいて基部１１ａと反対側の頭部１１ｂに設けられている。本実施形態では、固定用ボス１１２は頭部１１ｂにおいて第２ケース２２の底部に対向する頭頂部１１ｃに設けられている。

図１に示すように、コンデンサ１１とリアクトル１２とは、バスバ３０を介して電気的に接続されている。図３に示すように、バスバ３０は、第１接続部３１と第２接続部３２とを有する。図１に示すように、第１接続部３１はコンデンサ１１の接続端子１１１に接続されて、バスバ接合部６１を形成している。第２接続部３２は、リアクトル１２に接続されている。本実施形態では、２個のリアクトル１２に接続可能なように、バスバ３０には２個の第２接続部３２が設けられている。

図３、図４に示すように、バスバ３０の一部は、樹脂部材５０にモールドされている。樹脂部材５０にはバスバ３０を第２ケースに固定するためのバスバ固定部５１が形成されている。本実施形態では、バスバ固定部５１は樹脂部材５０にカラー５２がインサートされてなる。カラー５２とバスバ３０とは樹脂部材５０を介して絶縁性が保たれている。図１に示すように、バスバ３０はバスバ固定部５１により、第２ケース２２の内側底部に設けられたバスバ固定用ボス２２１に固定されている。

図１に示すように、固定部材４０はコンデンサ１１の頭部１１ｂを第２ケース２２に固定するように構成されている。そして、本実施形態では、固定部材４０は第１固定部４１と第２固定部４２とを有する。第１固定部４１はコンデンサ１１の頭頂部１１ｃに設けられた固定用ボス１１２に締結固定されて固定部材接合部６２を形成している。そして、固定部材接合部６２は、バスバ接合部６１よりもコンデンサ１１の重心Ｇに近い位置に位置している。一方、第２固定部４２は、第２ケース２２に設けられたコンデンサ固定用ボス２２２に締結固定されている。

そして、固定部材４０は、図１に示すように、バスバ接合部６１と固定部材接合部６２とによって、コンデンサ１１を第２ケース２２に固定している。固定部材４０は金属製であって、バスバ３０をモールドする樹脂部材５０よりも高い剛性を有する。また、図４に示すように、固定部材４０は樹脂部材５０にインサートされて樹脂部材５０に接続されたインサート部４３を有する。固定部材４０はインサート部４３を介して樹脂部材５０と一体化されている。

図５、図６に示すように、第２ケース２２には、バスバ接合部６１及び固定部材接合部６２に対向する位置に開口部２２３が形成されている。図７に示すように、開口部２２３には開口部２２３を覆う着脱可能なカバー２２４が取り付けられている。

次に、本実施形態の電力変換装置１における作用効果について、詳述する。
本実施形態の電力変換装置１によれば、コンデンサ１１が第１ケース２１に固定されているとともに、固定部材４０を介して第２ケース２２にも固定されていることから、コンデンサ１１に揺れが発生することが抑制される。その結果、コンデンサ１１と電子部品１９とを電気的に接続するバスバ３０に過度の応力が発生することが抑制されるため、バスバ３０にベンド部を設ける必要がないことから、装置の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、固定部材４０は、コンデンサ１１の頭部１１ｂを第２ケース２２に固定するように構成されている。これにより、コンデンサ１１の揺れを効果的に抑制することができ、装置の小型化を一層図ることができる。さらに本実施形態では、コンデンサ１１の頭頂部１１ｃに固定用ボス１１２を設けることにより、固定部材４０がコンデンサ１１の頭頂部１１ｃを第２ケース２２に固定するように構成されている。これにより、コンデンサ１１の揺れを一層効果的に抑制することができ、装置の小型化をより一層図ることができる。

さらに、本実施形態では、固定部材４０は金属製である。そのため、固定部材４０として樹脂製の部材を利用する場合に比べて剛性を高めることができ、コンデンサ１１の揺れを一層抑制することができる。

また、本実施形態では、バスバ３０の一部が樹脂部材５０によりモールドされており、樹脂部材５０には第２ケース２２に接合されてバスバ３０を第２ケース２２に固定するためのバスバ固定部５１が設けられている。これにより、バスバ３０の取り付け作業性が向上する。

また、本実施形態では、固定部材４０の一部は樹脂部材５０にモールドされている。これにより、組付け時に、バスバ固定部５１を介して樹脂部材５０を第２ケース２２に取り付けるだけで、固定部材４０も第２ケース２２に仮固定することができる。そのため、固定部材４０の取り付け作業性が向上する。

また、本実施形態では、第２ケース２２には、コンデンサ１１とバスバ３０とが互いに接合されてなるバスバ接合部６１と、コンデンサ１１と固定部材４０とが互いに接合されてなる固定部材接合部６２と、に対向する位置に開口部２２３が形成されているとともに、開口部２２３を覆うカバー２２４が着脱可能に取り付けられている。これにより、第１ケース２１と第２ケース２２とを互いに組付けた状態で、開口部２２３を介してバスバ接合部６１及び固定部材接合部６２における接合作業を行うことができるため、組付け作業性が一層向上する。そして、カバー２２４により、開口部２２３を覆うことにより第１ケース２１及び第２ケース２２内の防水性を維持することができる。

また、本実施形態では、固定部材接合部６２は、バスバ接合部６１よりもコンデンサ１１の重心Ｇに近い位置に位置している。これにより、コンデンサ１１の揺れを効果的に抑制することができ、バスバ３０における応力の発生を一層抑制できる。

なお、本実施形態では、コンデンサ１１と第２ケース２２とは固定部材４０を介して一か所で固定することとしたが、複数の固定部材４０を使用して２か所以上で固定することとしてもよい。また、コンデンサ１１と固定部材４０とはねじによる締結によって接合したがこれに限らず、公知の接合方法を採用することができる。また、本実施形態では、コンデンサ１１を第１ケース２１の下面に固定したが、第１ケース２１における固定位置はこれに限定されない。

なお、実施形態１では、図４に示すように固定部材４０がインサート部４３を有するが、これに替えて、図８、図９に示す変形形態１のように、固定部材４０がインサート部４３を有していなくてもよい。この場合は、インサート部４３による作用効果を除いて、実施形態１と同等の作用効果を奏する。

また、実施形態１では、図４に示すようにバスバ３０の一部を覆う樹脂部材５０が設けられていたが、これに替えて、図１０、図１１に示す変形形態２のように、樹脂部材５０が設けられないこととしてもよい。この場合は、樹脂部材５０による作用効果を除いて、実施形態１と同等の作用効果を奏する。

以上のごとく、本実施形態によれば、バスバ３０に過度の応力が発生することを抑制するとともに、小型化が可能な電力変換装置１を提供することができる。

本発明は上記実施形態及び変形形態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種々の実施形態に適用することが可能である。

１電力変換装置
１０電子部品
１１コンデンサ
１１ｂ頭部
２１第１ケース
２２第２ケース
３０バスバ
４０固定部材
５０樹脂部材
５１バスバ固定部
６１バスバ接合部
６２固定部材接合部

Claims

電力変換回路を構成するコンデンサ（１１）を含む複数の電子部品（１０）と、
上記コンデンサが固定された第１ケース（２１）と、
上記コンデンサを覆うように上記第１ケースに取り付けられるとともに上記コンデンサ以外の上記複数の電子部品の少なくとも一つが固定された第２ケース（２２）と、
上記コンデンサと上記第２ケースに固定された上記電子部品とを電気的に接続するバスバ（３０）と、
上記コンデンサを上記第２ケースに固定するための固定部材（４０）と、
を備える電力変換装置（１）。
上記固定部材は、上記コンデンサの頭部（１１ｂ）を上記第２ケースに固定するように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
上記固定部材は金属製である、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
上記バスバの一部が樹脂部材（５０）によりモールドされており、該樹脂部材には上記第２ケースに接合されて上記バスバを上記第２ケースに固定するためのバスバ固定部（５１）が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記固定部材の一部は上記樹脂部材にモールドされている、請求項４に記載の電力変換装置。
上記第２ケースには、上記コンデンサと上記バスバとが互いに接合されてなるバスバ接合部（６１）と、上記コンデンサと上記固定部材とが互いに接合されてなる固定部材接合部（６２）と、に対向する位置に開口部（２２３）が形成されているとともに、該開口部を覆うカバー（２２４）が着脱可能に取り付けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記固定部材接合部は、上記バスバ接合部よりも上記コンデンサの重心（Ｇ）に近い位置に位置している、請求項６に記載の電力変換装置。