DE112022001703T5

DE112022001703T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112022001703T5
Application number: DE112022001703.1T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Araki; Takeshi Tokuyama; Akihiro Namba; Shigehisa Aoyagi; Noriyuki Maekawa
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2024-01-11
Also published as: JP2023012919A; CN117280880A; WO2023286328A1

Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst: eine Wechselrichterschaltung; einen Wechselstromleiter; einen Magnetsensor, der den Magnetismus detektiert, der beim Fließen eines Wechselstroms entsteht; einen ersten Magnetkörper und einen zweiten Magnetkörper, die einander zugewandt sind, wobei der Wechselstromleiter und der Magnetsensor dazwischen angeordnet sind; und ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse, die aus leitenden Elementen gebildet sind. Das erste Gehäuse deckt eine Öffnung eines Raums zwischen dem ersten Magnetkörper und dem zweiten Magnetkörper ab, das zweite Gehäuse deckt die andere Öffnung des Raums ab. Das Ende jedes des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers ist so geformt, dass die Distanz zum ersten Gehäuse oder zum zweiten Gehäuse kleiner ist als die Dicke jedes des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers in der Anordnungsrichtung derselben.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung.
Stand der Technik
Als Hintergrundtechnik der vorliegenden Erfindung offenbart die folgende PTL 1 eine kernlose Strommessvorrichtung, bei der Seitenflächen und eine untere Fläche eines Magnetsensors durch einen Magnetkörper abgeschirmt sind, so dass eine Ansprechverzögerung der Stromdetektion selbst in einem Fall, in dem magnetisches Rauschen von der Außenseite einer magnetischen Abschirmung angelegt wird, nicht auftritt.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2019-184355 A
Zusammenfassung der Erfindung
TECHNISCHES PROBLEM
In Anbetracht der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine Verringerung der Dicke als auch eine Unterdrückung der magnetischen Interferenz erreicht, um einen ähnlichen Effekt auch mit einer dünnen Leistungsumwandlungsvorrichtungsstruktur zu erzielen, um weitere Kundenanforderungen zu erfüllen.
Lösung des Problems
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst: eine Wechselrichterschaltung, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt; einen Wechselstromleiter, der den Wechselstrom überträgt; einen Magnetsensor, der Magnetismus detektiert, der erzeugt wird, wenn der Wechselstrom durch den Wechselstromleiter fließt; einen ersten Magnetkörper und einen zweiten Magnetkörper, die einander zugewandt sind, wobei der Wechselstromleiter und der Magnetsensor dazwischen angeordnet sind; und ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse, die aus leitenden Elementen gebildet sind. Das erste Gehäuse deckt eine Öffnung eines Raums ab, der zwischen dem ersten Magnetkörper und dem zweiten Magnetkörper angeordnet ist. Das zweite Gehäuse deckt die andere Öffnung des Raums ab. Das Ende jedes des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers ist so geformt, dass die Distanz zum ersten Gehäuse oder zum zweiten Gehäuse kleiner ist als die Dicke jedes des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers in der Anordnungsrichtung des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine Verringerung der Dicke als auch eine Unterdrückung der magnetischen Interferenz erreicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Innenansicht eines Gehäuses der Leistungsumwandlungsvorrichtung, von der eine Gehäuseabdeckung entfernt ist.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht und ein Blockdiagramm der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine perspektivische Ansicht und eine A-A-Querschnittsansicht eines peripheren Teils eines Magnetsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht von 3(b) in R-Richtung gesehen.
5 ist eine Querschnittsansicht des peripheren Teils des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine erläuternde Ansicht bezüglich einer Distanz zwischen einem Gehäuse und einem Magnetkörper gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Diagramm einer Korrektureinheit für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen sind Beispiele für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung und werden im Interesse der Klarheit der Beschreibung gegebenenfalls weggelassen und vereinfacht. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Formen umgesetzt werden. Wenn nicht anders angegeben, können die Bestandteile in der Einzahl oder Mehrzahl stehen.
Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen der in den Zeichnungen dargestellten Komponenten stellen möglicherweise nicht die tatsächlichen Positionen, Größen, Formen, Bereiche und dergleichen dar, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die in den Zeichnungen dargestellten Positionen, Größen, Formen, Bereiche usw. beschränkt.
Erste Ausführungsform und Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Innenansicht eines Gehäuses der Leistungsumwandlungsvorrichtung, von der eine Gehäuseabdeckung entfernt ist.
Ein Gehäuse 2a der Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst einen Gleichstrom-Eingangsanschluss 22, der einen Gleichstrom an eine im Gehäuse 2a untergebrachte Wechselrichterschaltung liefert, Wechselstrom-Leiter 6, die einen Wechselstrom von einem Wechselrichter nach außen abgeben, einen Kühlmittelzuflussdurchlass 21, der ein Kühlmittel zur Kühlung der Wechselrichterschaltung in das Innere des Gehäuses 2a liefert, und einen Steuersignal-Eingangs-/Ausgangsanschluss 7, der ein Steuersignal der Wechselrichterschaltung an eine externe Steuervorrichtung überträgt. Ein Gehäuse 2 an der unteren Fläche (Basis) des Gehäuses 2a ist ein leitendes Element. Das Innere ist durch die Abdeckung mit dem Gehäuse 2a abgedichtet, so dass das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser von außen verhindert wird.
Im Inneren des Gehäuses 2a sind ein Kondensator 25, der einen von dem Gleichstrom-Eingangsanschluss 22 eingegebenen Eingangsstrom glättet, eine Hauptschaltungseinheit 24, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, Kühlmittelflusspfade 23, die die Hauptschaltungseinheit 24 kühlen, ein Magnetismusdetektionssubstrat 8, das einen durch den Wechselstromleiter 6 erzeugten magnetischen Fluss detektiert, und ein erstes Gehäuse 1, das zur Abdeckung des Magnetismusdetektionssubstrats 8 ausgebildet ist, untergebracht. Das erste Gehäuse 1 ist ein leitendes Element. Das Magnetismusdetektionssubstrat 8 enthält drei magnetische Sensoren 5 (siehe 3), die den dreiphasigen Wechselstromleitern 6 entsprechen, und ist durch Verschraubung oder dergleichen am zweiten Gehäuse 2 befestigt.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung und ein Blockdiagramm der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Hauptschaltungseinheit 24 der Wechselrichterschaltung umfasst den Gleichstromeingangsanschluss 22, den Kondensator 25, ein IGBT-Element 26, ein Diodenelement 27 und die Wechselstromleiter 6. Der Kondensator 25 ist parallel zu der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Gleichstrom-Eingangsanschlusses 22 geschaltet. Ein Teil, der als Schaltelement fungiert, indem er das IGBT-Element 26 und das Diodenelement 27 in Reihe schaltet, ist parallel zum Kondensator 25 geschaltet, um eine Halbbrückenschaltung zu bilden. Das IGBT-Element 26 wird auf der Grundlage eines Signals einer nicht dargestellten Steuerschaltung ein- oder ausgeschaltet, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln.
Die Kühlmittelströmungspfade 23 sind auf der oberen und unteren Hauptfläche der Hauptschaltungseinheit 24 vorgesehen. Ein Kühlmittel, z. B. ein langlebiges Kühlmittel, das von außen durch die Kühlmittelzuflussdurchlass 21 zugeführt wird, strömt in den Kühlmittelströmungspfad 23. Im Inneren des Kühlmittelströmungspfads 23 ist eine Rippe ausgebildet, um die Kühlleistung zu verbessern. Die Hauptschaltungseinheit 24 ist mit einem Isolierharz versiegelt, um sie von den Kühlmittelströmungspfaden 23 und dem zweiten Gehäuse 2 zu isolieren.
Durch Auftragen von wärmeableitendem Fett oder ähnlichem auf die wärmeableitende Oberfläche der Hauptschaltungseinheit 24, die mit dem Kühlmittelströmungspfad 23 in Kontakt steht, wird die Haftung am Kühlmittelströmungspfad 23 verbessert und der thermische Kontaktwiderstand verringert. Die Hauptschaltungseinheit 24 wird durch die Montage des IGBT-Elements 26 und des Diodenelements 27 auf einem Verdrahtungsmaterial wie einer Leiterplatte konfiguriert.
Die Hauptschaltungseinheit 24 und der Kondensator 25 sind durch ein Verbindungsmaterial wie z. B. Lot elektrisch verbunden. Der Wechselstromleiter 6 ist mit der Hauptschaltungseinheit 24 durch Schraubbefestigung, Lötverbindung o. ä. elektrisch verbunden.
3 ist eine perspektivische Ansicht und eine A-A-Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Ausgangssignal des Magnetsensors 5 wird von dem Steuersignal-Eingangs-/Ausgangsanschluss 7 über eine Verdrahtung des Magnetismusdetektionssubstrats 8 an einen nicht abgebildeten Inverter-Steuerschaltkreis außerhalb des Gehäuses 2a übertragen. Zusätzlich zu den Magnetsensoren 5 sind auf dem Magnetismusdetektionssubstrat 8 eine Stromversorgungsschaltung, die die Magnetsensoren 5 mit Strom versorgt, und ähnliches angebracht. Der Wechselstromleiter 6 verläuft durch die untere Fläche des Magnetsensors 5 und ragt dann in Richtung der unteren Fläche des ersten Gehäuses 1, wodurch der magnetische Fluss eines Motorstroms daran gehindert wird, andere elektronische Komponenten als den Magnetsensor 5 zu stören.
Sowohl der erste Magnetkörper 3 als auch der zweite Magnetkörper 4 sind in der Zeichnung in horizontaler Richtung länger als der Magnetsensor 5 ausgebildet. Dadurch kann der magnetische Fluss, der von den linken und rechten Seitenflächen des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 ausgeht, unterdrückt werden.
4 ist eine Querschnittsansicht von 3(b) aus der R-Richtung gesehen.
Der erste Magnetkörper 3 und der zweite Magnetkörper 4 bestehen aus elektromagnetischen Stahlplatten, Ferritkernen oder ähnlichem und sind an einander zugewandten Positionen angeordnet, wobei der Wechselstromleiter (Verdrahtung) 6 und der Magnetsensor 5 dazwischen liegen. Das erste Gehäuse 1 deckt eine Öffnung eines Raums ab, der zwischen dem ersten Magnetkörper 3 und dem zweiten Magnetkörper 4 angeordnet ist, und das zweite Gehäuse 2 deckt die andere Öffnung ab. Dadurch ist es möglich, den magnetischen Fluss, der sich nach rechts und links ausbreitet, unter den magnetischen Flüssen zu sammeln, die erzeugt werden, wenn ein Strom durch den Wechselstromleiter 6 fließt, um das Austreten des magnetischen Flusses in die Umgebung zu verhindern. Der erste Magnetkörper (3) und der zweite Magnetkörper (4) sind an Durchgangslöchern (nicht abgebildet) befestigt, die in dem Substrat für die Magnetismusdetektion (8) vorgesehen sind. Die Positionen der Magnetkörper 3 und 4 werden durch die Durchgangsbohrungen zeilensymmetrisch von den Mittelpunkten des Magnetsensors 5 und des Wechselstromleiters 6 bestimmt.
Die mehreren Magnetsensoren 5 sind auf dem Magnetismusdetektionssubstrat 8 in der Anordnungsrichtung des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 angeordnet und befinden sich jeweils über den Wechselstromleitern 6 der entsprechenden Phasen, um den magnetischen Fluss zu detektieren, der durch die Ströme der jeweiligen Phasen erzeugt wird, die durch die Wechselstromleiter 6 fließen. Der Magnetsensor 5 reduziert Interferenzen des externen Magnetflusses, indem er den Magnetfluss in horizontaler Richtung in der Zeichnung detektiert. Darüber hinaus kann der Magnetsensor 5 die Detektionsempfindlichkeit des magnetischen Flusses durch die Nähe zum Wechselstromleiter 6 erhöhen.
5 ist eine Querschnittsansicht des peripheren Teils des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das erste Gehäuse 1 und das zweite Gehäuse 2 bestehen aus nichtmagnetischen Leitern, wie z. B. Aluminium, und sind so angeordnet, dass sie Öffnungsbereiche des Raums zwischen dem ersten Magnetkörper 3 und dem zweiten Magnetkörper 4 abdecken. Infolgedessen erzeugt der magnetische Fluss 9, der erzeugt wird, wenn ein Motorstrom 11 durch den Wechselstromleiter 6 fließt, einen induzierten Strom 10 in dem ersten Gehäuse 1 und dem zweiten Gehäuse 2, und der durch den induzierten Strom 10 verursachte magnetische Fluss blockiert den durch den Motorstrom 11 verursachten magnetischen Fluss 9. Auf diese Weise sind die Magnetkörper 3 und 4 zwischen den Wechselstromleitern 6 der jeweiligen Phasen und nur an den Seiten des Magnetsensors 5 angeordnet, und es ist keine magnetische Abschirmung in der Höhenrichtung (in der Zeichnung in vertikaler Richtung) vorgesehen, was zu einer Verringerung der Dicke beiträgt und den Austritt von magnetischem Fluss aus diesem Raum in eine andere Phase unterdrückt.
Mit dieser Struktur ist es möglich, den magnetischen Fluss 9 des durch den Wechselstromleiter 6 fließenden Motorstroms 11 daran zu hindern, den Magnetsensor 5 einer anderen Phase und einen umgebenden Stromkreis zu stören, ohne zusätzliche Magnetkörper auf der oberen Fläche des Magnetsensors 5 und der unteren Fläche des Wechselstromleiters 6 vorzusehen. Dies erreicht sowohl eine Reduzierung der Dicke als auch eine Verbesserung der Stromdetektionsgenauigkeit der Leistungsumwandlungsvorrichtung. Da die Magnetkörper 3 und 4 und die Gehäuse 1 und 2, die den Austritt des magnetischen Flusses 9 unterdrücken, geteilt sind, wird die Montagefreundlichkeit der vorliegenden Konstruktion verbessert.
Das erste Gehäuse 1 ist so angeordnet, dass es das Magnetismusdetektionssubstrat 8 abdeckt, als Ziel dient, an dem eine nicht abgebildete Steuerplatine befestigt ist, wenn die Steuerplatine auf dem oberen Teil angeordnet ist, und das Potenzial der Steuerschaltung stabilisiert, indem es eine Gehäusepotenzialfläche weitgehend auf der unteren Fläche der Steuerplatine bildet.
Der Wechselstromleiter 6 besteht aus einem Leiter, z. B. Kupfer, und ist durch Schweißen oder Schrauben elektrisch mit dem Ausgangsanschluss eines Leistungsmoduls und eines Motors verbunden. Darüber hinaus ist der Wechselstromleiter 6 über ein Isoliermaterial 28 am zweiten Gehäuse 2 befestigt. Daher werden die relativen Positionen des Wechselstromleiters 6, der Magnetkörper 3 und 4 und des Magnetsensors 5 durch das zweite Gehäuse 2 und das Magnetismusdetektionssubstrat 8 bestimmt.
6 ist eine erläuternde Ansicht bezüglich der Distanz zwischen dem Gehäuse und dem Magnetkörper gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Dicke 12 des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 in deren Anordnungsrichtung bezieht sich auf die Dicke eines Abschnitts (Ende des Magnetkörpers), an dem der erste Magnetkörper 3 oder der zweite Magnetkörper 4 dem ersten Gehäuse 1 oder dem zweiten Gehäuse 2 am nächsten kommt. Die Distanz 13 von einem Ende des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 zum ersten Gehäuse 1 bzw. zum zweiten Gehäuse 2 bezieht sich auf die kürzeste Distanz zwischen dem ersten Magnetkörper 3 bzw. dem zweiten Magnetkörper 4 und dem ersten Gehäuse 1 bzw. dem zweiten Gehäuse 2. Die Magnetkörper 3 und 4 sind so angeordnet, dass die Distanz 13 kleiner ist als die Dicke 12 des Endes jedes der Magnetkörper 3 und 4. Solange diese Bedingung erfüllt werden kann, sind die Formen der Mittelteile der Magnetkörper 3 und 4 nicht begrenzt, und die Formen können beispielsweise so beschaffen sein, dass die Mittelteile der Magnetkörper 3 und 4 verengt sind. Darüber hinaus können die Magnetkörper 3 und 4 und die Gehäuse 1 und 2 miteinander in Kontakt stehen.
Zweite Ausführungsform
7 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein erstes Gehäuse 1 weist einen Vorsprung 1a auf, der auf einer einem zweiten Gehäuse 2 zugewandten Oberfläche und oberhalb eines Magnetsensors 5, eines ersten Magnetkörpers 3, eines zweiten Magnetkörpers 4 und eines Wechselstromleiters 6 vorgesehen ist, während es einen Raum für den Einbauort einer elektronischen Komponente 14 sichert. Im ersten Gehäuse 1 liegen die Enden des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 aufgrund des Vorsprungs 1a nahe am ersten Gehäuse 1. Daher ist es in einem Fall, in dem die elektronische Komponente 14, die größer als der Magnetsensor 5 ist, auf einem Magnetismusdetektionssubstrat 8 montiert ist, nicht notwendig, die Größen des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 zu vergrößern. Darüber hinaus sind der erste Magnetkörper 3 und der zweite Magnetkörper 4 so angeordnet, dass die Distanz zum ersten Gehäuse 1 oder zum zweiten Gehäuse 2 kleiner ist als die Dicke 12 des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 in der oben beschriebenen Anordnungsrichtung.
Dritte Ausführungsform
8 ist eine Querschnittsansicht eines peripheren Teils eines Magnetsensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein erstes Gehäuse 1 hat eine Ausnehmung 1 b in der Außenrichtung über einem Magnetsensor 5, einem ersten Magnetkörper 3, einem zweiten Magnetkörper 4 und einem Wechselstromleiter 6. Da die Seitenflächen des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 durch die Ausnehmung 1b vom ersten Gehäuse 1 abgedeckt sind, ist es möglich, den magnetischen Fluss zu unterdrücken, der seitlich (in der Zeichnung in horizontaler Richtung) aus den Spalten zwischen dem ersten Magnetkörper 3 und dem ersten Gehäuse 1 und zwischen dem zweiten Magnetkörper 4 und dem ersten Gehäuse 1 austritt.
Vierte Ausführungsform
9 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein erster Magnetkörper 3 und ein zweiter Magnetkörper 4 haben an ihren einander zugewandten Oberflächen Magnetkörpervorsprünge 15. Die Magnetkörpervorsprünge 15 sind so geformt, dass die Verlängerungslinien der Vorsprungsabschnitte näher am ersten Gehäuse 1 und am zweiten Gehäuse 2 liegen als die obere Fläche eines Magnetsensors 5 und die untere Fläche eines Wechselstromleiters 6. Wie oben beschrieben, wird durch die Bereitstellung der Vorsprünge 15 auf den einander zugewandten Oberflächen des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 der magnetische Fluss eines durch den Wechselstromleiter 6 fließenden Motorstroms zu den Magnetkörpervorsprüngen 15 geleitet, und der magnetische Fluss, der aus dem Raum zwischen den Magnetkörpervorsprüngen 15 des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 oder den Öffnungsabschnitten des Raums in die Umgebung austritt, wird unterdrückt.
Fünfte Ausführungsform
10 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein erster Magnetkörper 3 und ein zweiter Magnetkörper 4 haben Magnetkörpervorsprünge 15 und sind durch die Magnetkörpervorsprünge 15 an einem Magnetismusdetektionssubstrat 8 befestigt, so dass die Höhenpositionen bestimmt werden. Dadurch können die relativen Positionen des ersten Magnetkörpers 3, des zweiten Magnetkörpers 4 und des Magnetsensors 5 genau bestimmt werden.
Es ist zu beachten, dass als ein Befestigungsverfahren die Magnetkörper 3 und 4 auf dem Magnetismusdetektionssubstrat 8 befestigt werden können, indem ein Klebstoff auf die Vorsprünge 15 des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 aufgebracht wird. Darüber hinaus kann das Potential des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 bestimmt werden, indem eine nicht dargestellte Gehäusepotentialverdrahtung um die Durchgangslöcher 8a herum angeordnet wird, die in dem Magnetismusdetektionssubstrat 8 vorgesehen sind, um den ersten Magnetkörper 3 und den zweiten Magnetkörper 4 dort hindurch einzuführen, und indem der erste Magnetkörper 3 und der zweite Magnetkörper 4 mit der Gehäusepotentialverdrahtung verlötet werden.
Sechste Ausführungsform
11 ist eine Querschnittsansicht eines Peripherieteils des Magnetsensors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wechselstromverdrahtung 6a anstelle des oben beschriebenen Wechselstromleiters 6 auf einem Magnetismusdetektionssubstrat 8 angebracht, und ein Motorstrom 11 fließt durch die Wechselstromverdrahtung 6a. Zu diesem Zeitpunkt können der magnetische Sensor 5 und die Wechselstromverdrahtung 6a in dem Magnetismusdetektionssubstrat 8 durch Bereitstellen der Wechselstromverdrahtung 6a auf der Oberfläche gegenüber der Oberfläche, auf der ein Magnetsensor 5 angebracht ist, nahe zueinander gebracht werden, während eine Kriechstrecke 29 sichergestellt wird, die für die Isolierung des Magnetsensors 5 und der Wechselstromverdrahtung 6a voneinander erforderlich ist. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Magnetsensors 5 bei der Detektion des magnetischen Flusses verbessert. Da die Positionen der Wechselstromverdrahtung 6a und des Magnetsensors 5 genau bestimmt werden, verbessert sich außerdem die Detektionsgenauigkeit des Magnetsensors 5.
Siebte Ausführungsform
12 ist ein Diagramm einer Korrektureinheit für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Magnetsensor 5 detektiert den magnetischen Fluss eines Motorstroms, der durch einen Wechselstromleiter 6 fließt, und gibt einen Magnetflussdetektionswert an eine Magnetflussdetektions-Empfindlichkeitskorrektureinheit 17 aus. Ein Winkelsensor 20 ist mit einem Rotor eines Motors verbunden und gibt ein Rotorpositionssignal an eine Geschwindigkeitsumwandlungseinheit 19 aus. Die Geschwindigkeitsumwandlungseinheit 19 berechnet die Winkelgeschwindigkeit des Rotors des Motors für die Korrektureinheit 17 für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion auf der Grundlage des vom Winkelsensor 20 eingegebenen Rotorpositionssignals. Diese Winkelgeschwindigkeit entspricht der Frequenz des durch den Wechselstromleiter 6 fließenden Motorstroms. Es ist zu beachten, dass die Korrektureinheit 17 für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion und die Geschwindigkeitsumwandlungseinheit 19 auf einer nicht dargestellten Steuereinheit montiert sind, die sich außerhalb eines Gehäuses befindet und mit dem Steuersignal-Eingangs-/Ausgangsanschluss von 1 verbunden ist.
Die Beziehung zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Rotors des Motors und der Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion im Magnetsensor 5 wird im Voraus in der Korrektureinheit 17 für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion eingestellt. Auf der Grundlage dieser Beziehung wird der korrigierte Magnetflussdetektionswert unter Verwendung des vom Magnetsensor 5 eingegebenen Magnetflussdetektionswertes und der von der Geschwindigkeitsumwandlungseinheit 19 eingegebenen Winkelgeschwindigkeit berechnet und an eine Stromberechnungseinheit 18 ausgegeben. Die Stromberechnungseinheit 18 berechnet den Motorstrom aus dem eingegebenen korrigierten Magnetfluss-Detektionswert auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Magnetfluss-Detektionswert und dem im Voraus festgelegten Motorstrom. Es ist zu beachten, dass die Stromberechnungseinheit 18 auf der außerhalb des Gehäuses befindlichen Steuereinheit (nicht abgebildet) montiert und mit dem Steuersignal-Eingangs-/Ausgangsanschluss von 1 verbunden ist.
Dadurch ist es möglich, eine Änderung der Empfindlichkeit des Magnetsensors 5 zur Detektion des magnetischen Flusses zu korrigieren, die sich aufgrund eines induzierten Stroms 10 ändert, der in einem ersten Gehäuse 1 und einem zweiten Gehäuse 2 erzeugt wird, und die Detektionsgenauigkeit des Motorstroms zu verbessern.
Gemäß den ersten bis siebten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben sind, werden die folgenden betrieblichen Auswirkungen erreicht.

(1) Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst: eine Wechselrichterschaltung, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt; einen Wechselstromleiter 6, der den Wechselstrom überträgt; einen Magnetsensor 5, der Magnetismus detektiert, der erzeugt wird, wenn der Wechselstrom durch den Wechselstromleiter fließt; einen ersten Magnetkörper 3 und einen zweiten Magnetkörper 4, die einander zugewandt sind, wobei der Wechselstromleiter 6 und der Magnetsensor 5 dazwischen angeordnet sind; und ein erstes Gehäuse 1 und ein zweites Gehäuse 2, die aus leitenden Elementen gebildet sind. Das erste Gehäuse 1 deckt eine Öffnung eines Raums zwischen dem ersten Magnetkörper 3 und dem zweiten Magnetkörper 4 ab, und das zweite Gehäuse 2 deckt die andere Öffnung des Raums ab. Das Ende jedes des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 ist so geformt, dass die Distanz zum ersten Gehäuse 1 oder zum zweiten Gehäuse 2 kleiner ist als die Dicke jedes des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 in der Anordnungsrichtung des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine Verringerung der Dicke als auch eine Unterdrückung der magnetischen Interferenz erreicht.
(2) Das erste Gehäuse 1 hat einen Vorsprung 1a, der auf einer dem zweiten Gehäuse 2 zugewandten Oberfläche so ausgebildet ist, dass er in Richtung des zweiten Gehäuses 2 vorsteht, und der magnetische Sensor 5, der erste Magnetkörper 1, der zweite Magnetkörper 2 und der Wechselstromleiter 6 sind zwischen dem Vorsprung 1a und dem zweiten Gehäuse 2 angeordnet. Bei dieser Konfiguration ist es nicht notwendig, den ersten Magnetkörper 3 und den zweiten Magnetkörper 4 zu vergrößern, wenn eine elektronische Komponente montiert wird, die größer als der Magnetsensor 5 ist.
(3) Das erste Gehäuse 1 weist eine Ausnehmung 1b auf, die auf der dem zweiten Gehäuse 2 zugewandten Oberfläche so ausgebildet ist, dass sie in Richtung weg vom zweiten Gehäuse 2 ausgenommen ist, und der magnetische Sensor 5, der erste Magnetkörper, der zweite Magnetkörper und der Wechselstromleiter 6 sind zwischen der Ausnehmung 1b und dem zweiten Gehäuse 2 angeordnet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den magnetischen Fluss zu unterdrücken, der seitlich (in der Zeichnung in horizontaler Richtung) aus den Spalten zwischen dem ersten Magnetkörper 3 und dem ersten Gehäuse 1 und zwischen dem zweiten Magnetkörper 4 und dem ersten Gehäuse 1 austritt.
(4) Der erste Magnetkörper (3) und der zweite Magnetkörper (4) haben Magnetkörpervorsprünge (15), die einander zugewandt sind, und die Verlängerungslinien der Vorsprungsabschnitte der Magnetkörpervorsprünge (15) sind näher am ersten Gehäuse (1) und am zweiten Gehäuse (2) ausgebildet als die obere Fläche des Magnetsensors (5) und die untere Seite des Wechselstromleiters (6. Bei dieser Konfiguration wird der magnetische Fluss eines durch den Wechselstromleiter 6 fließenden Motorstroms zu den Magnetkörpervorsprüngen 15 geleitet, und der magnetische Fluss, der aus dem Raum zwischen den Magnetkörpervorsprüngen 15 des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 oder einem Öffnungsabschnitt des Raums in die Umgebung austritt, wird unterdrückt.
(5) Ein Magnetismusdetektionssubstrat 8, auf dem der magnetische Sensor 5 angeordnet ist, ist vorgesehen, der erste Magnetkörper 3 und der zweite Magnetkörper 4 haben Magnetkörpervorsprünge 1a, und die Magnetkörpervorsprünge 1a befestigen den ersten Magnetkörper 3 und den zweiten Magnetkörper 4 an dem Magnetismusdetektionssubstrat 8. Mit dieser Konfiguration können die relativen Positionen des ersten Magnetkörpers 3, des zweiten Magnetkörpers 4 und des Magnetsensors 5 genau bestimmt werden, und die Potentiale des ersten Magnetkörpers 3 und des zweiten Magnetkörpers 4 können bestimmt werden.
(6) Ein Magnetismusdetektionssubstrat 8, auf dem der magnetische Sensor 5 angeordnet ist, wird bereitgestellt, der Wechselstromleiter 6 wird durch eine Verdrahtung gebildet, die auf dem Magnetismusdetektionssubstrat 8 bereitgestellt wird, und der magnetische Sensor 5 wird auf einer Oberfläche des Magnetismusdetektionssubstrats 8 angeordnet, auf der der Wechselstromleiter 6 nicht angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration können der Magnetsensor 5 und eine Wechselstromverdrahtung 6a nahe zueinander angeordnet werden, wobei eine Kriechstrecke eingehalten wird, die erforderlich ist, um den Magnetsensor 5 und die Wechselstromverdrahtung 6a voneinander zu isolieren, und die Empfindlichkeit, mit der der Magnetsensor 5 den magnetischen Fluss detektiert, verbessert wird. Da die Positionen der Wechselstromverdrahtung 6a und des Magnetsensors 5 genau bestimmt werden, verbessert sich außerdem die Detektionsgenauigkeit des Magnetsensors 5.
(7) Eine Geschwindigkeitsumwandlungseinheit 19, die ein Rotorpositionssignal, das von einem Winkelsensor 20, der mit einem Rotor eines Motors verbunden ist, ausgegeben wird, in eine Winkelgeschwindigkeit umwandelt, und eine Korrektureinheit 17 für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion , die einen Magnetflussdetektionswert, der von dem Magnetsensor 5 ausgegeben wird, korrigiert, sind vorgesehen, und die Korrektureinheit 17 für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion korrigiert den Magnetflussdetektionswert basierend auf dem Magnetflussdetektionswert, der von dem Magnetsensor 5 ausgegeben wird, einer Winkelgeschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitsumwandlungseinheit 19 ausgegeben wird, und einer Beziehung zwischen einer Winkelgeschwindigkeit und einer Magnetflussdetektionsempfindlichkeit, die im Voraus eingestellt wurde. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Änderung der Empfindlichkeit des Magnetsensors 5 zur Detektion des magnetischen Flusses zu korrigieren, die sich aufgrund eines im ersten Gehäuse 1 und im zweiten Gehäuse 2 erzeugten induzierten Stroms 10 ändert, und die Detektionsgenauigkeit eines Motorstroms zu verbessern.

Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und andere Konfigurationen kombiniert werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass sie alle in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen umfasst, sondern schließt auch eine Konfiguration ein, bei der ein Teil der Konfiguration gestrichen ist.
Bezugszeichenliste:

1: erstes Gehäuse
1a: Vorsprung
1b: Ausnehmung
2: zweites Gehäuse (Basisteil)
2a: Wechselrichtergehäuse (ganz)
3: erster Magnetkörper
4: zweiter Magnetkörper
5: Magnetsensor
6: Wechselstromleiter
6a: Wechselstromverdrahtung
7: Steuersignal-Eingangs-/Ausgangsanschluss
8: Magnetismusdetektionssubstrat
8a: Durchgangsloch
9: magnetischer Fluss
10: induzierter Strom
11: Motorstrom
12: Dicke in Anordnungsrichtung
13: Distanz zwischen Magnetkörperende und Gehäuse
14: elektronische Komponente
15: Magnetkörpervorsprung
17: Empfindlichkeitskorrektureinheit für die Detektion des magnetischen Flusses
18: Stromberechnungseinheit
19: Geschwindigkeitsumwandungseinheit
20: Winkelsensor
21: Kühlmittelzuflussdurchlass
22: Gleichstromeingangsanschluss
23: Kühlmittelströmungspfad
24: Hauptschaltungseinheit
25: Kondensator
26: IGBT-Element
27: Diodenelement
28: Isoliermaterial
29: Kriechstrecke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019184355 A [0003]

Claims

Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Wechselrichterschaltung, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt; einen Wechselstromleiter, der den Wechselstrom überträgt; einen Magnetsensor, der Magnetismus detektiert, der erzeugt wird, wenn der Wechselstrom durch den Wechselstromleiter fließt; einen ersten Magnetkörper und einen zweiten Magnetkörper, die einander zugewandt sind, wobei der Wechselstromleiter und der Magnetsensor dazwischen angeordnet sind; und ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse, die aus leitenden Elementen gebildet sind, wobei das erste Gehäuse eine Öffnung eines Raums abdeckt, der zwischen dem ersten Magnetkörper und dem zweiten Magnetkörper angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuse eine weitere Öffnung des Raums abdeckt, wobei ein Ende jedes des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers so geformt ist, dass eine Distanz zum ersten Gehäuse oder zum zweiten Gehäuse kleiner ist als die Dicke jedes des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers in der Anordnungsrichtung des ersten Magnetkörpers und des zweiten Magnetkörpers.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuse einen Vorsprung aufweist, der auf einer dem zweiten Gehäuse zugewandten Oberfläche ausgebildet ist, so dass er in Richtung des zweiten Gehäuses vorsteht, und der Magnetsensor, der erste Magnetkörper, der zweite Magnetkörper und der Wechselstromleiter zwischen dem Vorsprung und dem zweiten Gehäuse angeordnet sind.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuse eine Ausnehmung aufweist, die auf einer dem zweiten Gehäuse zugewandten Oberfläche so ausgebildet ist, dass sie in einer Richtung weg vom zweiten Gehäuse ausgenommen ist, und der Magnetsensor, der erste Magnetkörper, der zweite Magnetkörper und der Wechselstromleiter zwischen der Ausnehmung und dem zweiten Gehäuse angeordnet sind.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Magnetkörper und der zweite Magnetkörper Magnetkörpervorsprünge aufweisen, die einander zugewandt sind, die Verlängerungslinien der Vorsprungsabschnitte der Magnetkörpervorsprünge näher am ersten Gehäuse und am zweiten Gehäuse ausgebildet sind als eine obere Fläche des Magnetsensors und eine untere Fläche des Wechselstromleiters.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Magnetismusdetektionssubstrat, auf dem der Magnetsensor angeordnet ist, wobei der erste Magnetkörper und der zweite Magnetkörper Magnetkörpervorsprünge aufweisen, und die Magnetkörpervorsprünge den ersten Magnetkörper und den zweiten Magnetkörper an dem Magnetismusdetektionssubstrat befestigen.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Magnetismusdetektionssubstrat, auf dem der Magnetsensor angeordnet ist, wobei der Wechselstromleiter durch eine Verdrahtung gebildet wird, die auf dem Magnetismusdetektionssubstrat vorgesehen ist, und der Magnetsensor auf einer Oberfläche des Magnetismusdetektionssubstrats angeordnet ist, auf der der Wechselstromleiter nicht angeordnet ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Geschwindigkeitsumwandlungseinheit, die ein Rotorpositionssignal, das von einem mit einem Rotor eines Motors verbundenen Winkelsensor ausgegeben wird, in eine Winkelgeschwindigkeit umwandelt; und eine Korrektureinheit für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion, die einen vom Magnetsensor ausgegebenen Magnetflussdetektionswert korrigiert, wobei die Korrektureinheit für die Empfindlichkeit der Magnetflussdetektion den Magnetflussdetektionswert auf der Grundlage des vom Magnetsensor ausgegebenen Magnetflussdetektionswerts, einer von der Geschwindigkeitsumwandlungseinheit ausgegebenen Winkelgeschwindigkeit und einer im Voraus festgelegten Beziehung zwischen einer Winkelgeschwindigkeit und einer Magnetflussdetektionsempfindlichkeit korrigiert.