JP2014017900A - Inverter for electric vehicle - Google Patents

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Yusuke Seo
祐介 瀬尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology which reduces stress applied to a support end of a terminal board in an inverter where the terminal board is supported in a cantilever manner and an end part opposite to the support end of the terminal board is connected with an external cable.SOLUTION: An inverter disclosed by this specification includes a terminal board 3 which connects a bus bar in the inverter with a terminal of a power cable extending from a motor. The terminal board 3 is supported in the inverter in a cantilever manner. In the terminal board 3, a terminal attachment surface 3a for attaching the terminal 50 faces in a direction intersecting with a direction that leads from a support end 3e of the terminal board 3 to a tip 3f. The terminal board includes a nut 5, which receives a bolt 52, so that a bus bar tip 9a positioned on the terminal attachment surface and the terminal 50 of the power cable are fastened by the bolt 52 inserted thereto. The nut 5 is attached so as to move in a bolt insertion direction without being removed from the terminal board.

Description

本発明は、電気自動車のモータを駆動するインバータに関する。本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車や燃料電池車を含む。   The present invention relates to an inverter that drives a motor of an electric vehicle. The “electric vehicle” in the present specification includes a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle having both a motor and an engine.

電気自動車は、バッテリの直流電力をモータ駆動に適した周波数の交流電力に変換するインバータを備える。また、多くの電気自動車では、制動の際に車両の慣性エネルギを利用してモータに発電させ、発電した電力をインバータが直流に変換し、バッテリを充電する。   The electric vehicle includes an inverter that converts the DC power of the battery into AC power having a frequency suitable for driving the motor. In many electric vehicles, a motor is generated using the inertia energy of the vehicle at the time of braking, and the generated electric power is converted into direct current by an inverter to charge a battery.

インバータとモータをつなぐ電気ケーブル(パワーケーブルと称する)には大電流が流れるため、太い導線が用いられる。パワーケーブルの一端はモータに接続し、他端はインバータに接続する。インバータとパワーケーブルの接続部分は高電圧となるため、接続部分を外部から隔離すべく、接続部分をインバータの筐体内部に設けることがある(例えば、特許文献1)。   Since a large current flows through an electric cable (referred to as a power cable) connecting the inverter and the motor, a thick conductor is used. One end of the power cable is connected to the motor, and the other end is connected to the inverter. Since the connection portion between the inverter and the power cable is at a high voltage, the connection portion may be provided inside the casing of the inverter in order to isolate the connection portion from the outside (for example, Patent Document 1).

特開2011−187933号公報JP 2011-187933 A

インバータを含む車載のデバイスには小型化が求められる。インバータの筐体内部には様々な部品が収納されるが、全体を小型化するため、部品の配置に工夫が求められる。様々な部品の配置を工夫し、インバータの筐体を小型化する結果、パワーケーブルの端子を接続するための端子台についてはレイアウトの自由度が小さくなり、場合によっては、端子台を片持ち支持で固定することが要求されることがある。他方、パワーケーブルは太くて剛性が高いため、片持ち支持された端子台の先端(端子台の支持端から離れた端部)あるいはその付近にてパワーケーブルが接続されると、パワーケーブルに引っ張られて端子台の支持端に応力集中が生じることがある。本明細書は、端子台が片持ち支持され、反対側の端部で外部のケーブルと接続されるインバータに関し、端子台の支持端に加わる応力を低減する技術を提供する。   Miniaturization is required for in-vehicle devices including inverters. Various components are housed inside the inverter casing, but in order to reduce the size of the entire device, a device is required to arrange the components. As a result of devising the arrangement of various parts and downsizing the inverter housing, the layout of the terminal block for connecting the power cable terminals is reduced, and in some cases, the terminal block can be supported in a cantilevered manner. It may be required to fix with. On the other hand, since the power cable is thick and has high rigidity, if the power cable is connected at or near the tip of the terminal block that is cantilevered (the end away from the support end of the terminal block), the power cable is pulled. As a result, stress concentration may occur at the support end of the terminal block. The present specification relates to an inverter in which a terminal block is cantilevered and is connected to an external cable at an end on the opposite side, and provides a technique for reducing stress applied to the support end of the terminal block.

本明細書が開示するインバータは、インバータ内部のバスバとモータから延びているパワーケーブルの端子を接続する端子台を備える。その端子台は、インバータ内部で片持ち支持されている。そして、端子取付面は、端子台の支持端から支持端とは反対側の端部へ向かう方向と交差する方向を向いている。ここで、説明を簡単にするために、「支持端から支持端とは反対側の端部へ向かう方向と交差する方向」を、「片持ち梁横方向」と称する。端子取付面は、インバータの筐体に設けられた開口に面している。さらに、端子台は、端子取付面上に位置するバスバ先端とパワーケーブルの端子を、開口を通して片持ち梁横方向に挿通されるボルトによって締結できるように、ボルトを受けるナットを備えている。そのナットは、端子台から外れることなく片持ち梁横方向に移動可能に取り付けられている。より具体的には、ナットは、ボルトによってバスバ先端とパワーケーブルの端子を締結した後にも所定の長さだけ、端子台から外れることなく片持ち梁横方向に移動可能に取り付けられている。ナットを移動可能に取り付ける一態様では、ナットは、端子台の端子取付面に面して設けられた窪みであって内部空間に対して開口がボトルネック状に狭くなっている窪みに組み込まれている。一方、ナットの一態様は、側面に突出部を備えており、その突出部が窪みの開口のボトルネック部分に係止され、端子台から外れないように構成されている。そして、ナットのボルト挿入側の端面(前端面)が、端子取付面よりも突出するまで移動可能である。   The inverter disclosed in this specification includes a terminal block that connects a bus bar in the inverter and a terminal of a power cable extending from the motor. The terminal block is cantilevered inside the inverter. And the terminal attachment surface has faced the direction which cross | intersects the direction which goes to the edge part on the opposite side to a support end from the support end of a terminal block. Here, in order to simplify the description, the “direction intersecting the direction from the support end toward the end opposite to the support end” will be referred to as the “cantilever lateral direction”. The terminal mounting surface faces the opening provided in the casing of the inverter. Further, the terminal block includes a nut for receiving the bolt so that the front end of the bus bar positioned on the terminal mounting surface and the terminal of the power cable can be fastened by a bolt inserted in the lateral direction of the cantilever through the opening. The nut is attached so as to be movable in the lateral direction of the cantilever without being detached from the terminal block. More specifically, the nut is attached so as to be movable in the lateral direction of the cantilever without detaching from the terminal block by a predetermined length even after the bus bar tip and the terminal of the power cable are fastened by the bolt. In one aspect of mounting the nut movably, the nut is a recess provided facing the terminal mounting surface of the terminal block, and the opening is incorporated in a recess whose opening is narrowed in a bottleneck shape with respect to the internal space. Yes. On the other hand, one aspect of the nut is provided with a protruding portion on the side surface, and the protruding portion is locked to the bottleneck portion of the opening of the recess so as not to be detached from the terminal block. And it can move until the end face (front end face) of the bolt insertion side of the nut protrudes from the terminal mounting face.

上記の構造によれば、ボルトが筐体の開口を通して端子取付面上に位置するバスバ先端とパワーケーブルの端子に挿通されて端子台の前記ナットに締結される。そして、バスバ先端とパワーケーブルの端子がナットの前端面とボルトの間で締結された後も締結部(ボルトとナット)が所定の長さだけ移動できる。その所定長さがいわゆる「遊び」(クリアランス/アロウワンス)となり、パワーケーブルの剛性による引っ張り力を緩和し、支持端に加わる応力を低減する。   According to said structure, a volt | bolt is penetrated by the bus bar front-end | tip located on a terminal attachment surface and the terminal of a power cable through the opening of a housing | casing, and is fastened by the said nut of a terminal block. And even after the end of the bus bar and the terminal of the power cable are fastened between the front end face of the nut and the bolt, the fastening portion (bolt and nut) can move by a predetermined length. The predetermined length becomes so-called “play” (clearance / allowance), which reduces the tensile force due to the rigidity of the power cable and reduces the stress applied to the support end.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。   Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.

実施例のインバータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the inverter of an Example. 端子台本体を除いたバスバと電流センサの図であってバスバと電流センサの位置関係を示す図である。It is a figure of the bus bar and the current sensor excluding the terminal block main body, and is a diagram showing the positional relationship between the bus bar and the current sensor. 筐体の所定位置にセットされた端子台を示す図である。It is a figure which shows the terminal block set to the predetermined position of a housing | casing. 図3における端子台のYZ平面断面図である。FIG. 4 is a YZ plane sectional view of the terminal block in FIG. 3. 端子台本体に設けられた窪みに遊嵌されたナットの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the nut loosely fitted in the hollow provided in the terminal block body. 端子台のYZ断面図である(パワーケーブル締結状態)。It is YZ sectional drawing of a terminal block (power cable fastening state). 端子台のYZ断面図である(ナットが引き出された状態)。It is a YZ sectional view of a terminal block (state where a nut was pulled out). ナットの斜視図である。It is a perspective view of a nut. 別の形状のナットの斜視図である。It is a perspective view of a nut of another shape.

実施例の説明の前に、実施例のインバータの他の特徴を列記する。   Before describing the embodiments, other features of the inverters of the embodiments will be listed.

(1)端子台は樹脂製である。端子台は、インバータの出力電流であってバスバを流れる電流を計測する電流センサとバスバがインサート成形により一体に製造されたものである。   (1) The terminal block is made of resin. In the terminal block, a current sensor that measures the current flowing through the bus bar, which is an output current of the inverter, and the bus bar are integrally manufactured by insert molding.

(2)インバータは、モータに交流電力を出力するためのスイッチング素子を収めた複数の平板型の半導体モジュールと複数の平板型の冷却プレートを積層した半導体積層ユニットを備えている。バスバのパワーケーブル端子接続側とは反対側の端部が、半導体モジュールの電流出力端子に接続している。   (2) The inverter includes a semiconductor laminated unit in which a plurality of flat plate type semiconductor modules containing switching elements for outputting AC power to the motor and a plurality of flat plate type cooling plates are stacked. The end of the bus bar opposite to the power cable terminal connection side is connected to the current output terminal of the semiconductor module.

図面を参照して実施例のインバータ2を説明する。図1にインバータ2の分解斜視図を示す。図1のインバータ2は、電気自動車に搭載され、バッテリの直流電力を昇圧後、モータ駆動に適した交流に変換するデバイスである。インバータ2は、主な部品として、大容量のコンデンサ21、23、半導体積層ユニット10、リアクトル22、端子台3、制御回路を搭載した制御基板24を有する。それらの部品は全て、筐体20に収められる。   The inverter 2 of an Example is demonstrated with reference to drawings. FIG. 1 shows an exploded perspective view of the inverter 2. The inverter 2 in FIG. 1 is a device that is mounted on an electric vehicle and boosts the direct current power of a battery and converts it into alternating current suitable for driving a motor. The inverter 2 includes, as main components, large-capacitance capacitors 21 and 23, a semiconductor multilayer unit 10, a reactor 22, a terminal block 3, and a control board 24 on which a control circuit is mounted. All of these parts are housed in the housing 20.

半導体積層ユニット10は、スイッチング素子(典型的にはIGBT)を樹脂でモールドした平板型の複数の半導体モジュール12と冷媒を通す平板型の複数の冷却プレート15が交互に積層した構造を有する。半導体モジュール12にモールドされたスイッチング素子のいくつかはインバータ回路を構成し、他のいくつかは電圧コンバータに使われる。インバータ回路と電圧コンバータに使われるスイッチング素子には大電流が流れるので発熱量が大きい。スイッチング素子を樹脂で平板状にモールドし、冷却プレートでサンドイッチすることによって効果的に冷却することができる。   The semiconductor stacked unit 10 has a structure in which a plurality of flat semiconductor modules 12 in which switching elements (typically IGBTs) are molded with resin and a plurality of flat cooling plates 15 through which a coolant passes are alternately stacked. Some of the switching elements molded in the semiconductor module 12 constitute an inverter circuit, and others are used for voltage converters. A large amount of current flows through the switching elements used in the inverter circuit and voltage converter, so the amount of heat generated is large. The switching element can be effectively cooled by molding it into a flat plate with resin and sandwiching it with a cooling plate.

インバータ回路は良く知られているように、主要な回路として、2個のスイッチング素子の直列接続回路を3セット並列に接続した回路である。2個のスイッチング素子の直列接続の中間点から交流電流が出力される。一つの半導体モジュール12には2個のスイッチング素子と夫々のスイッチング素子に逆並列に接続するダイオード(還流ダイオード)がモールドされており、内部で2個のスイッチング素子が直列に接続されている。半導体モジュール12の下面からは3本の金属平板の端子(13a、13b、13c)が延びている。3本の端子は、それぞれ、スイッチング素子の直列接続の高電圧側端子13c、低電圧側端子13b、及び、直列接続の中間の端子13aである。中間の端子13aがインバータ回路の出力端子に相当し、モータへ供給する交流電力が出力される。その中間の端子13aには、バスバ9が接続している。図1では、高電圧側端子13cと低電圧側端子13bに接続するバスバは図示を省略している。また、半導体モジュール12の上面からはスイッチング素子のゲートに加える信号(PWM信号)を入力するための信号線(制御信号線14)が延びている。   As is well known, an inverter circuit is a circuit in which three sets of series connection circuits of two switching elements are connected in parallel as a main circuit. An alternating current is output from the midpoint of the series connection of the two switching elements. One semiconductor module 12 is molded with two switching elements and diodes (reflux diodes) connected in antiparallel to the respective switching elements, and the two switching elements are internally connected in series. From the lower surface of the semiconductor module 12, three metal flat plate terminals (13a, 13b, 13c) extend. The three terminals are a high-voltage side terminal 13c, a low-voltage side terminal 13b, and an intermediate terminal 13a that are connected in series, respectively. The intermediate terminal 13a corresponds to the output terminal of the inverter circuit, and AC power supplied to the motor is output. The bus bar 9 is connected to the intermediate terminal 13a. In FIG. 1, the bus bars connected to the high voltage side terminal 13c and the low voltage side terminal 13b are not shown. A signal line (control signal line 14) for inputting a signal (PWM signal) to be applied to the gate of the switching element extends from the upper surface of the semiconductor module 12.

リアクトル22は、半導体積層ユニット10内の幾つかのスイッチング素子とともに電圧コンバータを構成する。コンデンサ21は電圧コンバータの入力端に並列に接続され、コンデンサ23は電圧コンバータの出力端(インバータ回路の入力端)に並列に接続される。コンデンサ21、23は、回路を流れる電流を平滑化するために備えられている。インバータ2は走行用モータに電力を供給するので大電流を扱うため、コンデンサ21、23には容量の大きいものが採用される。なお、図面では2個のインバータ回路に相当するだけの6個の半導体モジュール12のみが示されており、電圧コンバータの回路用の半導体モジュール12は図示を省略してある。   The reactor 22 forms a voltage converter together with some switching elements in the semiconductor multilayer unit 10. The capacitor 21 is connected in parallel to the input end of the voltage converter, and the capacitor 23 is connected in parallel to the output end of the voltage converter (input end of the inverter circuit). Capacitors 21 and 23 are provided to smooth the current flowing through the circuit. Since the inverter 2 supplies electric power to the traveling motor and handles a large current, capacitors 21 and 23 having large capacities are employed. In the drawing, only six semiconductor modules 12 corresponding to two inverter circuits are shown, and the semiconductor module 12 for a voltage converter circuit is not shown.

図1に示しているように、半導体積層ユニット10やリアクトル22の上方に、スイッチング素子を制御する回路を搭載した制御基板24が載置される。なお、制御基板24の上には、物理的には、図1に示すように、回路を構成するチップなどの電子部品が搭載される。半導体モジュール12の上面から延びている制御信号線14と、端子台3の上面に配置されたセンサ回路基板18から延びている電流センサ信号線19は制御基板24と接続される。制御基板24は、電流センサ(後述)のセンサデータに基づき、インバータ回路が所定の出力となるようにPWM信号を生成して半導体モジュール12へ出力する。   As shown in FIG. 1, a control board 24 on which a circuit for controlling a switching element is mounted is placed above the semiconductor multilayer unit 10 and the reactor 22. On the control board 24, as shown in FIG. 1, electronic components such as chips constituting a circuit are physically mounted. The control signal line 14 extending from the upper surface of the semiconductor module 12 and the current sensor signal line 19 extending from the sensor circuit board 18 disposed on the upper surface of the terminal block 3 are connected to the control board 24. The control board 24 generates a PWM signal based on sensor data of a current sensor (described later) so that the inverter circuit has a predetermined output and outputs the PWM signal to the semiconductor module 12.

インバータ回路を構成する半導体積層ユニット10とバスバ9と端子台3の関係について詳しく説明する。インバータ2は、走行用の2個のモータへ電力を供給する。それゆえ、インバータ2は、2個のインバータ回路を備える。一つのインバータ回路はUVW3相を出力する。バスバ9は、インバータ回路の出力を通す導電体であり、その一端は、2個のスイッチング素子の直列接続の中間の端子(端子13a)に接続している。   The relationship among the semiconductor laminated unit 10, the bus bar 9, and the terminal block 3 constituting the inverter circuit will be described in detail. The inverter 2 supplies electric power to the two motors for traveling. Therefore, the inverter 2 includes two inverter circuits. One inverter circuit outputs UVW3 phase. The bus bar 9 is a conductor that passes the output of the inverter circuit, and one end thereof is connected to an intermediate terminal (terminal 13a) of two switching elements connected in series.

モータは3相交流モータが用いられるため、一つのインバータ回路の出力もUVW3相である。インバータ2は2個のモータを駆動するため、UVW3相の出力が2セットで合計6本のバスバが半導体積層ユニット10から延びている。バスバ9の他端(半導体積層ユニット10に接続している端とは反対側の端部)は端子台3に埋め込まれている。端子台3は、インバータ内部のバスバ9とモータから延びているパワーケーブルの端子(図1では不図示。図3を用いて後に説明する)を接続するためのデバイスである。バスバ9の他端9aは、端子台3の一側面3aに面して露出している。   Since the motor is a three-phase AC motor, the output of one inverter circuit is also UVW three-phase. Since the inverter 2 drives two motors, two sets of UVW three-phase outputs and a total of six bus bars extend from the semiconductor laminated unit 10. The other end of the bus bar 9 (the end opposite to the end connected to the semiconductor laminated unit 10) is embedded in the terminal block 3. The terminal block 3 is a device for connecting a bus bar 9 inside the inverter and a power cable terminal (not shown in FIG. 1, which will be described later with reference to FIG. 3) extending from the motor. The other end 9 a of the bus bar 9 is exposed to face one side 3 a of the terminal block 3.

端子台3の本体4は樹脂製であり、内部に電流センサのコア16がインサート成形により埋設されている。バスバ9もインサート成形によりコア16と一緒に埋設される。図2に、本体4の図示を省略して半導体モジュール12の端子13aとバスバ9とコア16の位置関係を示す。電流センサは、C字状のコア16と、コア16のギャップ(C字の両端間の隙間)に配置される感磁素子(不図示)で構成される。感磁素子は、センサ回路基板18に接続しており、感磁素子の出力はセンサ回路基板18で処理され、センサ信号線19を通じて制御基板24へ送られる。コア16はバスバ9を囲むように配置される。バスバ9に電流が流れるとその電流に起因して誘導磁界が発生する。コア16にはその誘導磁界が集中する。コアのギャップに配置した感磁素子でコア16を流れる誘導磁界を計測し、その強さからバスバ9を流れる電流の大きさを特定する。   The main body 4 of the terminal block 3 is made of resin, and a core 16 of a current sensor is embedded therein by insert molding. The bus bar 9 is also embedded together with the core 16 by insert molding. In FIG. 2, the positional relationship among the terminals 13 a, the bus bar 9, and the core 16 of the semiconductor module 12 is shown with the main body 4 omitted. The current sensor includes a C-shaped core 16 and a magnetosensitive element (not shown) disposed in a gap between the core 16 (a gap between both ends of the C-shape). The magnetosensitive element is connected to the sensor circuit board 18, and the output of the magnetosensitive element is processed by the sensor circuit board 18 and sent to the control board 24 through the sensor signal line 19. The core 16 is disposed so as to surround the bus bar 9. When a current flows through the bus bar 9, an induced magnetic field is generated due to the current. The induction magnetic field concentrates on the core 16. An induced magnetic field flowing through the core 16 is measured by a magnetosensitive element arranged in the gap of the core, and the magnitude of the current flowing through the bus bar 9 is specified from the strength.

図2に示すように、バスバ9の端子台側の先端9aは直角に屈曲しており、端子台3の一面3aの面上に位置する。端子台3の一面3aを以後、端子取付面3aと称する。また、端子取付面3aの上に位置するバスバ先端を端面9aと称する。端子台3がインバータ2の筐体20に固定されると、端子取付面3aが筐体20に設けられた開口20aに面し、バスバ9の端面9aが開口20aから露出する。次に、端子台3の取り付け構造について説明する。   As shown in FIG. 2, the end 9 a on the terminal block side of the bus bar 9 is bent at a right angle and is located on the surface 3 a of the one surface 3 a of the terminal block 3. Hereinafter, one surface 3a of the terminal block 3 is referred to as a terminal mounting surface 3a. Further, the end of the bus bar positioned on the terminal mounting surface 3a is referred to as an end surface 9a. When the terminal block 3 is fixed to the casing 20 of the inverter 2, the terminal mounting surface 3a faces the opening 20a provided in the casing 20, and the end face 9a of the bus bar 9 is exposed from the opening 20a. Next, the attachment structure of the terminal block 3 will be described.

端子台3の本体4の両側にはフランジ3bが設けられている。フランジ3bには貫通孔が設けられており、その貫通孔にボルトを通して端子台3はインバータ2の筐体20に固定される。図3に、インバータ2の筐体20に設置された端子台3を示す。なお、図3では、端子台3の固定状態は図示を省略している。図4に、図3のYZ平面でカットした端子台3の断面図を示す。なお、図4のAA線より下側はバスバ9の端面9aの孔を通る断面を示し、図4のAA線より上側は、フランジ3bのボルト挿通孔を通る断面を示していることに留意されたい。   Flange 3 b is provided on both sides of the main body 4 of the terminal block 3. The flange 3 b is provided with a through hole, and the terminal block 3 is fixed to the casing 20 of the inverter 2 through a bolt through the through hole. FIG. 3 shows the terminal block 3 installed in the casing 20 of the inverter 2. In FIG. 3, illustration of the fixed state of the terminal block 3 is omitted. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the terminal block 3 cut along the YZ plane of FIG. Note that the lower side of the line AA in FIG. 4 shows a cross section passing through the hole of the end face 9a of the bus bar 9, and the upper side of the line AA in FIG. 4 shows a cross section through the bolt insertion hole of the flange 3b. I want.

図3、図4に示すように、バスバ9の端面9aは筐体20の開口20aに面しており、開口20aを通じて、端面9aにモータ(不図示)から延びるパワーケーブル51の端子50がボルト52にて接続される。なお、図3では、2個のパワーケーブル51のみを示しているが、6個全ての端面9aにパワーケーブルが接続される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the end face 9a of the bus bar 9 faces the opening 20a of the housing 20, and the terminal 50 of the power cable 51 extending from the motor (not shown) to the end face 9a through the opening 20a is a bolt. Connected at 52. In FIG. 3, only two power cables 51 are shown, but the power cables are connected to all six end faces 9a.

図4に示すように、筐体20の内側には突出部20bが設けられており、その下面に端子台3のフランジ3bがボルト41にて固定される。図4でみると、端子台3は、鉛直方向(Z軸方向)の上端3eで筐体20に固定され下方に延びる片持ち支持構造となる。以下、上端3eを片持ち支持端3eと称する。端子取付面3aは、片持ち支持端3eとは反対側の端部3fの付近に位置している。パワーケーブル51の端子50を固定するボルト52は、片持ち支持端3eから反対側の端部3fに向かう方向(即ち、図4のZ軸方向)と交差する方向(図4のY軸方向であり、片持ち梁横方向と称する)で端子台3に挿通される。パワーケーブル51は剛性が高くボルト52でバスバ9の端面9aと締結する際、その剛性により図4のY軸正方向に戻ろうとする。その力は片持ち支持された端子台3の先端3f(支持端3eとは反対の端部)にて端子台3に曲げモーメントをもたらす。端子台3は片持ち支持構造であるので、曲げモーメントは支持端3eに集中的に作用する。ボルト52を受けるナットが端子台3に固定されていると、曲げモーメントがダイレクトに支持端3eに作用し、支持端3eを疲労させ、その耐久性を低下させる。本実施例のインバータ2では、パワーケーブル51の引張力による支持端3eへの応力集中を緩和する。そのメカニズムを次に説明する。   As shown in FIG. 4, a protruding portion 20 b is provided on the inner side of the housing 20, and the flange 3 b of the terminal block 3 is fixed to the lower surface thereof with bolts 41. As shown in FIG. 4, the terminal block 3 has a cantilever support structure that is fixed to the housing 20 at the upper end 3e in the vertical direction (Z-axis direction) and extends downward. Hereinafter, the upper end 3e is referred to as a cantilever support end 3e. The terminal attachment surface 3a is located in the vicinity of the end portion 3f opposite to the cantilever support end 3e. The bolt 52 for fixing the terminal 50 of the power cable 51 has a direction (in the Y-axis direction in FIG. 4) that intersects the direction (ie, the Z-axis direction in FIG. 4) from the cantilever support end 3e toward the opposite end 3f. Yes, referred to as the cantilever lateral direction). When the power cable 51 has high rigidity and is fastened to the end surface 9a of the bus bar 9 with the bolt 52, the power cable 51 tends to return to the positive direction of the Y axis in FIG. The force brings a bending moment to the terminal block 3 at the tip 3f of the terminal block 3 that is cantilevered (the end opposite to the support end 3e). Since the terminal block 3 has a cantilever support structure, the bending moment acts intensively on the support end 3e. When the nut that receives the bolt 52 is fixed to the terminal block 3, a bending moment acts directly on the support end 3e, fatigues the support end 3e, and lowers its durability. In the inverter 2 of the present embodiment, the stress concentration on the support end 3e due to the tensile force of the power cable 51 is reduced. The mechanism will be described next.

図4に示すように、端子台3の本体4には、ボルト52を受けるナット5が取り付けられている。バスバ9の端面9aとパワーケーブル51の端子50には貫通孔が設けられており、図5に、端子台本体4に設けられた窪み3cに遊嵌したナット5の拡大断面図を示す。端子50を端面9aの上に重ね、ボルト52を貫通孔に通し、ボルト52をナット5に締結することでパワーケーブル51の端子50が端子台3に(バスバ9に)固定される。図6に、パワーケーブル51の端子50を端子台3に締結した状態を示す。ナット5は、本体4の端子取付面3aに開口するように設けられた窪み3cに遊嵌している。窪み3cには、その開口において、内側に向けてフランジ3dが設けられており、開口がボトルネック状に狭まっている。ナット5は側面に突出部5bが設けられており、その突出部5bがフランジ3dに引っ掛かり、ナット5は本体4から外れないようになっている。また、ナット5の長さに対して窪み3cの深さは余裕があり、ナット5はその軸線方向(図4、図5のY軸方向)に所定距離だけ移動することができる。ただし、前述したように、ナット5は本体4から外れることはない。図7に、ナット5がパワーケーブル51に引っ張られて距離dだけ移動した状態を示す。このように、ナット5は、バスバ9の端面9aに端子50を締結したまま、端子台3の支持端3eに負荷を加えずに距離dだけ移動することができる。それゆえ、端子台3を片持ち支持している支持端3eに加わる応力を低減できる。   As shown in FIG. 4, a nut 5 that receives a bolt 52 is attached to the main body 4 of the terminal block 3. A through hole is provided in the end face 9a of the bus bar 9 and the terminal 50 of the power cable 51, and FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view of the nut 5 loosely fitted in a recess 3c provided in the terminal base body 4. The terminal 50 is overlapped on the end face 9a, the bolt 52 is passed through the through hole, and the bolt 52 is fastened to the nut 5 to fix the terminal 50 of the power cable 51 to the terminal block 3 (to the bus bar 9). FIG. 6 shows a state in which the terminal 50 of the power cable 51 is fastened to the terminal block 3. The nut 5 is loosely fitted in a recess 3 c provided so as to open on the terminal mounting surface 3 a of the main body 4. In the opening of the recess 3c, a flange 3d is provided inwardly, and the opening is narrowed like a bottle neck. The nut 5 is provided with a protruding portion 5 b on the side surface, and the protruding portion 5 b is caught by the flange 3 d so that the nut 5 does not come off the main body 4. Further, the depth of the recess 3c has a margin with respect to the length of the nut 5, and the nut 5 can move by a predetermined distance in the axial direction (Y-axis direction in FIGS. 4 and 5). However, as described above, the nut 5 does not come off the main body 4. FIG. 7 shows a state where the nut 5 is pulled by the power cable 51 and moved by a distance d. Thus, the nut 5 can move by the distance d without applying a load to the support end 3e of the terminal block 3 while the terminal 50 is fastened to the end face 9a of the bus bar 9. Therefore, the stress applied to the support end 3e that cantilever-supports the terminal block 3 can be reduced.

また、図5〜図7に示すように、ナット5の端面5aは、本体4の端子取付面3aよりも突出することができる。それゆえ、ナット5の端面5aとボルト52の間で、バスバ9の端面9aとパワーケーブル51の端子50を共締めすることができる。この構造により、端子台の本体4に負荷を与えずに、バスバ9の端面9aとパワーケーブル51の端子50を強固に締結することができる。   As shown in FIGS. 5 to 7, the end surface 5 a of the nut 5 can protrude from the terminal mounting surface 3 a of the main body 4. Therefore, the end face 9 a of the bus bar 9 and the terminal 50 of the power cable 51 can be fastened together between the end face 5 a of the nut 5 and the bolt 52. With this structure, the end face 9a of the bus bar 9 and the terminal 50 of the power cable 51 can be firmly fastened without applying a load to the main body 4 of the terminal block.

図8に、ナット5の斜視図を示す。図9に、変形例のナット105を示す。いずれのナットも、側面に突出部5b、105bが設けられており、この突出部5b、105bが、端子台の本体4に設けられた窪み3cの開口フランジ3dに引っ掛かり、ナット5(105)が端子台3から外れることを防止する。   FIG. 8 shows a perspective view of the nut 5. FIG. 9 shows a nut 105 according to a modification. Both nuts are provided with projecting portions 5b and 105b on the side surfaces. These projecting portions 5b and 105b are hooked on the opening flange 3d of the recess 3c provided in the terminal block body 4, and the nut 5 (105) is provided. This prevents the terminal block 3 from coming off.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。端子台3では、パワーケーブル51の端子50は、片持ち梁横方向(図中のY軸方向)に挿通されるボルト52によって締結される。片持ち梁横方向に加わる力は、端子台3の支持端3eにダイレクトに曲げモーメントとして作用する。それゆえ、片持ち梁横方向に加わる力が大きいと、支持端3eに大きな集中応力が加わることになる。本明細書が開示する端子台では、パワーケーブル51の端子が片持ち梁横方向に挿通されるボルト52で固定される。パワーケーブル51は太くて剛性が高く、ボルトで固定される前は端子台3から離れており、強く曲げられて端子台3に固定される。パワーケーブル51には片持ち梁横方向に作用する復元力が働き、その復元力は片持ち支持された端子台3にとっては曲げモーメントとなる。本明細書が開示する技術は、バスバ9とパワーケーブル51の端子50をボルト52とナット5で共締めした状態でボルト52とナット5が片持ち梁横方向にずれることを許容する。特に、ボルト52とナット5が、パワーケーブル51を締結した状態からパワーケーブル51がもとの位置に戻る方向(即ち復元力が弱まる方向)へ移動することを許容する。それゆえ、パワーケーブル51に作用する復元力が弱まり、端子台3の支持端3eに加わる応力が緩和される。   Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. In the terminal block 3, the terminal 50 of the power cable 51 is fastened by a bolt 52 that is inserted in the cantilever lateral direction (Y-axis direction in the drawing). The force applied in the lateral direction of the cantilever acts directly on the support end 3 e of the terminal block 3 as a bending moment. Therefore, if the force applied in the lateral direction of the cantilever is large, a large concentrated stress is applied to the support end 3e. In the terminal block disclosed in the present specification, the terminal of the power cable 51 is fixed by a bolt 52 inserted in the lateral direction of the cantilever. The power cable 51 is thick and has high rigidity, is separated from the terminal block 3 before being fixed with bolts, and is strongly bent and fixed to the terminal block 3. The power cable 51 has a restoring force acting in the lateral direction of the cantilever, and the restoring force becomes a bending moment for the terminal block 3 that is cantilevered. The technology disclosed in this specification allows the bolt 52 and the nut 5 to be displaced in the lateral direction of the cantilever while the terminal 50 of the bus bar 9 and the power cable 51 is fastened together with the bolt 52 and the nut 5. In particular, the bolt 52 and the nut 5 are allowed to move from the state in which the power cable 51 is fastened to the direction in which the power cable 51 returns to the original position (that is, the direction in which the restoring force is weakened). Therefore, the restoring force acting on the power cable 51 is weakened, and the stress applied to the support end 3e of the terminal block 3 is relaxed.

本明細書が開示する技術は、実施例のインバータの構造に限定されるものではない。また、端子台の構造やナットの構造も実施例の構造に限定されるものではない。本明細書が開示した技術は、端子台が片持ち支持され、その端子台にケーブルが固定される構造に適用することができる。   The technology disclosed in this specification is not limited to the structure of the inverter of the embodiment. Further, the structure of the terminal block and the structure of the nut are not limited to the structure of the embodiment. The technology disclosed in this specification can be applied to a structure in which a terminal block is cantilevered and a cable is fixed to the terminal block.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

2:インバータ
3:端子台
3a:端子取付面
3b、3d:フランジ
3c:窪み
3e:支持端
3f:先端
4:端子台本体
5:ナット
5a:端面
5b:突出部
9:バスバ
9a:端面
10:半導体積層ユニット
12:半導体モジュール
13a、13b、13c:端子
14:制御信号線
15:冷却プレート
16:コア
18:センサ回路基板
19:電流センサ信号線
20:筐体
20a:開口
20b:突出部
21、23:コンデンサ
22:リアクトル
24:制御基板
41、52:ボルト
50:端子
51:パワーケーブル
2: Inverter 3: Terminal block 3a: Terminal mounting surface 3b, 3d: Flange 3c: Depression 3e: Support end 3f: Tip 4: Terminal block body 5: Nut 5a: End surface 5b: Protruding portion 9: Bus bar 9a: End surface 10: Semiconductor laminated unit 12: Semiconductor modules 13a, 13b, 13c: Terminal 14: Control signal line 15: Cooling plate 16: Core 18: Sensor circuit board 19: Current sensor signal line 20: Housing 20a: Opening 20b: Projection 21 23: Capacitor 22: Reactor 24: Control board 41, 52: Bolt 50: Terminal 51: Power cable

Claims (5)

インバータ内部のバスバとモータから延びているパワーケーブルの端子を接続する端子台を備えたインバータであり、
前記端子台は、
インバータ内部で片持ち支持されており、
前記端子を取り付けるための端子取付面が、端子台の支持端から支持端とは反対側の端部へ向かう方向と交差する方向を向いており、
端子取付面上に位置するバスバ先端とパワーケーブルの端子を、前記交差する方向に挿通されるボルトによって締結できるように、前記ボルトを受けるナットを備えており、
前記ナットが、端子台から外れることなく前記交差する方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とするインバータ。
It is an inverter with a terminal block that connects the bus bar inside the inverter and the terminal of the power cable extending from the motor,
The terminal block is
Cantilevered inside the inverter,
The terminal mounting surface for mounting the terminal faces a direction intersecting with the direction from the support end of the terminal block toward the end opposite to the support end,
The bus bar tip located on the terminal mounting surface and the terminal of the power cable are provided with a nut for receiving the bolt so that it can be fastened by a bolt inserted in the intersecting direction,
The inverter, wherein the nut is attached so as to be movable in the intersecting direction without being detached from the terminal block.
前記ナットは、
側面に突出部を備えており、当該突出部によって端子台から外れないように係止されており、
ボルト挿入側の端面が、端子取付面よりも突出するまで移動可能であることを特徴とする請求項1に記載のインバータ。
The nut is
It has a protruding part on the side, and is locked by the protruding part so as not to come off from the terminal block,
2. The inverter according to claim 1, wherein the end surface on the bolt insertion side is movable until it projects beyond the terminal mounting surface.
端子取付面がインバータの筐体に設けられた開口に面しており、
前記ボルトは、前記開口を通して端子取付面上に位置するバスバ先端とパワーケーブルの端子に挿通されて端子台の前記ナットに締結されることを特徴とする請求項1又は2に記載のインバータ。
The terminal mounting surface faces the opening provided in the inverter housing,
3. The inverter according to claim 1, wherein the bolt is inserted through the opening into a bus bar tip positioned on the terminal mounting surface and a terminal of the power cable and fastened to the nut of the terminal block.
前記端子台の本体は樹脂製であり、
インバータの出力電流であって前記バスバを流れる電流を計測する電流センサと前記バスバがインサート成形により本体と一体になっていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のインバータ。
The terminal block body is made of resin,
The inverter according to any one of claims 1 to 3, wherein a current sensor that measures an output current of the inverter and that flows through the bus bar and the bus bar are integrated with the main body by insert molding. .
インバータは、
モータに交流電力を出力するためのスイッチング素子を収めた複数の平板型の半導体モジュールと複数の平板型の冷却プレートを積層した半導体積層ユニットを備えており、
前記バスバのパワーケーブル端子接続側とは反対側の端部が、半導体モジュールの電流出力端子に接続していることを特徴とする請求項4に記載のインバータ。
Inverter
It has a semiconductor laminated unit in which a plurality of flat plate type semiconductor modules containing switching elements for outputting AC power to a motor and a plurality of flat plate type cooling plates are laminated,
5. The inverter according to claim 4, wherein an end portion of the bus bar opposite to the power cable terminal connection side is connected to a current output terminal of the semiconductor module.
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