JP2014121260A - Ｄｃリンクコンデンサアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】アセンブリの結合が容易で、空間活用を効率的にすることができ、温度特性が優秀なＤＣリンクコンデンサアセンブリを提供すること。
【解決手段】本発明によるＤＣリンクコンデンサアセンブリは、ハウジングの内側に具備されるＤＣリンクコンデンサを含むＤＣリンクコンデンサアセンブリであって、ハウジングは、上面と、上面から下方に離隔されて位置する底面と、上面と底面との間を連結する少なくとも一つ以上の側面と、上面と底面との間で前方に形成される開口部と、側面の外側に具備される外部コンデンサ収容部と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置に含まれるＤＣリンクコンデンサアセンブリに関するものである。

電子自動車（ＥＶ）用電力変換装置（インバータ及びコンバータ）では、入力端の直流（ＤＣ）又は交流（ＡＣ）電源から流入する過電圧、サージ電圧、ノイズ電圧と、製品内部電力用半導体のスイングによって発生するサージ電圧、ノイズ電圧などとを吸収又は遮断するためにＤＣリンクコンデンサアセンブリを使用する。

ＤＣリンクコンデンサアセンブリは、ハウジングの内側に別途製作されたＤＣリンクコンデンサ、Ｘ−ＣＡＰ、Ｙ−ＣＡＰを内蔵し、それらを結合して形成される。

図１は、このような従来のＤＣリンクコンデンサアセンブリを示す底面図である。

図１に示した従来のＤＣリンクコンデンサアセンブリにおいて、ハウジング１は底面が開口しており、下部の開口面を介してＤＣリンクコンデンサ、Ｘ−ＣＡＰ、Ｙ−ＣＡＰをハウジングの内側に挿入した後、開口面にレジン又はシリコーンなどを注いで開口面を密閉する組立方法を使用する。

この場合、組立工程自体が単純でないため製造原価が上昇するだけでなく、必然的に全体ハウジングのサイズも相対的に大きくなるため、空間活用の側面で効率的ではないという問題がある。

また、ハウジング内で相対的に熱伝達がよい底面の密封部の下にＰＣＢやスイッチングモジュールが位置するため、ＤＣリンクコンデンサアセンブリから発生した熱がスイッチングモジュール又は制御ＰＣＢなどに過度に伝達されて、製品の温度特性が低下する恐れがある。

さらに、従来は図１に示したようにバスバーの端子２がハウジング下部の開口面を介して外部に突出し、突出したバスバーの端子２はパワースイッチングモジュール（図示せず）と最短距離になければならないため、スイッチングモジュール又はＰＣＢなどをシリコーンなどで密封したハウジング１の底面の下に平行に配置しなければならず、空間活用が効率的ではないという短所があった。

本発明はアセンブリの結合が容易で、空間活用を効率的にすることができ、温度特性が優秀なＤＣリンクコンデンサアセンブリを提供することを目的とする。

本発明の一実施例によるＤＣリンクコンデンサアセンブリは、ハウジングの内側に具備されるＤＣリンクコンデンサを含むＤＣリンクコンデンサアセンブリであって、ハウジングは、一側に形成された開口部と、開口部ではない他の一側面の外側に具備される外部コンデンサ収容部と、を含む。

ＤＣリンクコンデンサアセンブリは、開口部の反対側の側面に具備される貫通孔を更に含む。

外部コンデンサ収容部は、下方が開口される。

外部コンデンサ収容部は少なくとも二つが具備され、貫通孔は外部コンデンサ収容部の間に具備される。

ＤＣリンクコンデンサは、複数のコンデンサセルと、コンデンサセルの一端に共通に連結される第１バスバーと、第１バスバーの後方に突出延長される第１バスバーの第１端子と、コンデンサセルの他端に共通に連結される第２バスバーと、第２バスバーの後方に突出延長される第２バスバーの第１端子と、を含み、第１バスバーの第１端子及び第２バスバーの第１端子は、貫通孔を通過してハウジングの後方に突出する。

本発明の一実施例によるＤＣリンクコンデンサアセンブリは、外部コンデンサ収容部に収容される外部Ｙ−ＣＡＰを更に含み、外部Ｙ−ＣＡＰはコンデンサセルと、コンデンサセルの一端に結合される外部Ｙ−ＣＡＰの第１端子と、コンデンサセルの他端に結合される外部Ｙ−ＣＡＰの第２端子と、を含み、外部Ｙ−ＣＡＰの第１端子は第１バスバーの第１端子又は第２バスバーの第１端子のうちいずれか一つと接触し、外部Ｙ−ＣＡＰの第２端子は接地される。

本発明の一実施例によるＤＣリンクコンデンサアセンブリは、ハウジングの内側に位置し、ＤＣリンクコンデンサの前方に結合される内部Ｘ−ＣＡＰと、ハウジングの内側に位置し、ＤＣリンクコンデンサの前方に結合される内部Ｙ−ＣＡＰと、を更に含む。

内部Ｘ−ＣＡＰは、並列に配置される複数のコンデンサセルと、コンデンサセルの一端に共通的に連結される第３バスバーと、第３バスバーから前方に向かって突出延長される第３バスバーの第１端子と、を含み、第３バスバーの第１端子は第２バスバーから前方に延長される。

内部Ｙ−ＣＡＰは、並列に配置される複数のコンデンサセルと、コンデンサセルの一端に共通的に連結される第４バスバーと、第４バスバーから突出延長される第４バスバーの第１端子と、を含み、第４バスバーの第１端子は接地される。

本発明によると、ＤＣリンクコンデンサアセンブリの組立が容易になる。

また、ＤＣリンクコンデンサアセンブリと連結されるパワースイッチングモジュール又は制御ＰＣＢをＤＣリンクコンデンサアセンブリの側面に配置することができ、空間を効率的に活用できるようになる。

さらに、ＤＣリンクコンデンサと内部Ｘ−ＣＡＰ及び内部Ｙ−ＣＡＰとが結合されて一つのアセンブリの形で保管することができるため、部品の保管及び在庫の管理が容易になる。

従来のＤＣリンクコンデンサアセンブリを示す底面図である。 本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリを示す分解斜視図である。 本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリのハウジングを示す斜視図である。 本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリからハウジング除外した様子を示す斜視図である。

以降、添付した図面を参照して本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサの構成を説明する。

以降説明する実施例では、本発明のＤＣリンクコンデンサが車両搭載用電力変換装置に含まれることを例に挙げて説明するが、本発明によるＤＣリンクコンデンサは産業用又は家庭用の電力変換装置にも適用することができる。

一方、本発明の一実施例によるＤＣリンクコンデンサの構成を説明するに当たって、ハウジング１００を基準に前方とは開口部１３０が形成された方を意味し、後方とは開口部１３０の反対側、すなわち、貫通孔１２０が形成された方を意味する。

図２は本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリを示す斜視図であり、図３は本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリを示す分解斜視図であり、図４は本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリのハウジングを示す斜視図であり、図５は本発明の一実施例による、ＤＣリンクコンデンサアセンブリからハウジング除外した様子を示す斜視図である。

本発明の一実施例によるＤＣリンクコンデンサアセンブリは、ハウジング１００、ハウジング１００に結合されるＤＣリンクコンデンサ２００、内部Ｘ−コンデンサ（以降、内部Ｘ−ＣＡＰと称する）４００、内部Ｙ−コンデンサ（以降、内部Ｙ−ＣＡＰと称する）５００及び外部Ｙ−コンデンサ（以降、外部Ｙ−ＣＡＰと称する）３００を含む。

まず、図４を参照してハウジング１００の構成を説明すると、ハウジングは一側面に開口部１３０が形成されたおおよそ多面体の形状を有する。よって、ハウジング１００は上面１０１と、上面の縁から方に向けて延長される側面１０２と、側面１０２の下端を連結しながら上面１０１とおおよそ平行に延長される底面１０３を含む。底面１０３は上面１０１から下方に離隔されて位置し、上面１０３とおおよそ平行に延長される。

この際、上面１０１及び底面１０３はおおよそ四角形状を有する板状の部材で構成され、側面１０２は三つが具備される。そして、側面１０２が具備されない方に開口部１３０が形成される。すなわち、開口部１０３は前方に位置し、開口部１０３の左右両側と後方に三つの側面１０２が位置する。三つの側面は互いにラウンドして延長されて境界が不明確であってもよい。

しかし、側面１０２の個数はハウジングの形状に応じて多様に選択してもよい。

ハウジング１００において、上面１０１、側面１０２及び底面１０３によって規定される空間がＤＣリンクコンデンサ収容部となり、このＤＣリンクコンデンサ収容部に後述するＤＣリンクコンデンサ、内部Ｘ−ＣＡＰ、内部Ｙ−ＣＡＰなどが収容される。

一方、開口部１３０と向かい合う側面の外側には外部コンデンサ収容部１００が具備される。外部コンデンサ収容部１１０は左右に対称に二つが具備され、下部に開口部（図３を参照）１１１が形成される。より詳しくは、外部コンデンサ収容部１１０は後述するコンデンサセル３１０の形状に対応するようにおおよそ長方形の平断面を有し、上下に長く延長され、上端は遮断され、下端は開口する。

よって、外部コンデンサ収容部１００には後述する外部Ｙ−ＣＡＰ３００が開口部１１１を介して下部から上部に挿入されて結合される。

一方、二つの外部コンデンサ収容部１１０の間には貫通孔１２０が形成される。よって、貫通孔１２０は開口部１３０の反対側の側面１０２を前後方向に貫通して形成される。

貫通孔１２０は、後述する第１バスバー２２０の第１端子２２１及び第２バスバー２３０の第１端子２３１が通過するように左右に長く延長され、おおよそ端子２２１，２３１の形状に対応する形状を有する。

一方、ハウジング１００の各角には装着部１４０が具備される。装着部１４０の中央には、上下方向に貫通される装着孔１４１が具備される。

次に、図３及び図５を参照してＤＣリンクコンデンサ２２０の構成を説明する。

ＤＣリンクコンデンサ２２０は、並列に配置される複数のコンデンサセル２１０と、コンデンサセル２１０の一側に共通的に連結される第１バスバー２２０と、コンデンサセル２１０の他側に共通に連結される第２バスバー２３０とを含む。

第１バスバー２２０及び第２バスバー２３０は側面から見ると下方に向かうおおよそ「コの字」の形状を有し、前端及び後端から外側に向けて端子が突出延長される。

より詳しくは、第１バスバー２２０は水平に延長される部分と、水平に延長される部分の前端及び後端からそれぞれ上下に延長される部分を含み、後方に位置する上下に延長される部分の下端から後方に延長される第１端子２２１と、前方に位置する上下に延長される部分の下端から前方に延長される第２端子２２２とを含む。

また、第２バスバー２３０は水平に延長される部分と、水平に延長される部分の前端及び後端からそれぞれ上下に延長される部分を含み、後方に位置する上下に延長される部分の下端から後方に延長される第１端子２３１と、前方に位置する上下に延長される部分の下端から前方に延長される第２端子２３２とを含む。

第１バスバー２２０及び第２バスバー２３０は互いに離隔されるように配置され、第１バスバー２２０及び第２バスバー２３０の間に絶縁のための部材が位置してもよい。第２バスバー２３０は第１バスバー２２０の上部に位置する。

ＤＣリンクコンデンサ２００の前方には、内部Ｘ−ＣＡＰ４００及び内部Ｙ−ＣＡＰ５００が結合される。

内部Ｘ−ＣＡＰ４００は並列に配置される複数のコンデンサセル４１０と、コンデンサセル４１０の一端に共通的に連結される第３バスバー４２０と、コンデンサセル４１０の他端に共通に連結される第４バスバー４３０とを含む。

第３バスバー４２０は前方に向けて突出される第１端子４２１を含み、第４バスバー４３０は前方に向けて突出される第１端子４３１を含む。

よって、ＤＣリンクコンデンサ２００の前方から、第３バスバー４２０の第１端子４２１は第２バスバー２３０の第２端子２３２と接する。また、第４バスバー４３０の第１端子４３１は第１バスバー２２０の第２端子２２２と接する。

内部Ｙ−ＣＡＰ５００は、並列に配置される複数のコンデンサセル５１０と、コンデンサセル５１０の一端に共通的に連結される第５バスバー５２０とを含み、第５バスバー５２０には前方に突出される第１端子５２１が具備される。第５バスバー５２０の第１端子５２１は接地される。

以下、図３を参照して外部コンデンサ収容部１１０に収容される外部Ｙ−ＣＡＰ３００の構成を説明する。

外部Ｙ−ＣＡＰ３００は、コンデンサセル３１０と、コンデンサセル３１０の外側を囲む端子固定部３２０と、端子固定部３２０によってコンデンサセル３１０の一端と結合するように構成される第１端子３３０と、端子固定部３２０によってコンデンサセル３１０の他端と結合するように固定される第２端子３４０とを含む。

外部Ｙ−ＣＡＰ３００は左右方向に対称に二つが配置される。

二つの前記外部Ｙ−ＣＡＰ３００のうちいずれか一つの第１端子３３０は第１バスバー２２０の第１端子２２１と接し、二つの外部Ｙ−ＣＡＰ３００の他の一つの第１端子３３０は第２バスバー２３０の第１端子２３１と接する。

一方、外部Ｙ−ＣＡＰ３００の第２端子３４０は接地に連結される。

上記のような構成の下、第１バスバー２２０の第１端子２２１はプラス入力となり、第２バスバー２３０の第１端子２３１はマイナス入力となる。

また、第１バスバー２２０の第２端子２２２及び第４バスバー４３０の第１端子４３１はプラス出力となり、第２バスバー２３０の第２端子２３２及び第３バスバー４２０の第１端子４２１はマイナス出力となる。

出力端は絶縁ゲート両極性トランジスタ（ＩＧＢＴ）の入力端となる。

次に、図３を参照して、上記のような構成を有するＤＣリンクコンデンサ２００、内部Ｘ−ＣＡＰ４００、内部Ｙ−ＣＡＰ５００がハウジング１００内部のＤＣリンクコンデンサ収容部に結合される過程及び外部Ｙ−ＣＡＰ３００が外部コンデンサ収容部１１０に結合される過程を説明する。

まず、ＤＣリンクコンデンサ２００と、内部Ｘ−ＣＡＰ４００及び内部Ｙ−ＣＡＰ５００とを上述したような構造に結合した後、それをハウジング１００の一側の開口部１３０を介して内部空間に押し入れる。

ＤＣリンクコンデンサ２００、内部Ｘ−ＣＡＰ４００及び内部Ｙ−ＣＡＰ５００が前方の開口部１３０を介して後方にスライドして挿入されると、第１バスバー２２０の第１端子２２１及び第２バスバー２３０の第１端子２３１が、ハウジング１００の後方の側面に形成された貫通孔１２０を通過して後方の方に押し出されるようになる。

このような状態で、前方にレジン又はシリコーンなどを塗布して開口部の隙間を密閉する。

次に、外部コンデンサ収容部１００の下端の開口部１１１を介して外部Ｙ−ＣＡＰ３００を下部から上部に押し入れる。

外部Ｙ−ＣＡＰ３００が外部コンデンサ収容部１１０に結合されると、二つの外部Ｙ−ＣＡＰ３００の第１端子３３０はそれぞれ、第１バスバー２２０の第１端子２２１及び第２バスバー２３０の第１端子２３１と接し、Ｙ−ＣＡＰ３００の第２端子３４０は接地に連結される。

よって、非常に容易な方法で外部Ｙ−ＣＡＰ３００をＤＣリンクコンデンサ２００に連結することができる。

また、第１バスバー２２０の第１端子２２１及び第２バスバー２３０の第１端子２３１が貫通孔１２０を介して側面に突出されるため、絶縁ゲート両極性トランジスタなどの構成を側面に配置可能であり、空間を効率的に活用することができる。

１００ ハウジング
１２０ 貫通孔
１３０ 開口部
２００ ＤＣリンクコンデンサ
２１０、３１０、４１０、５１０ コンデンサセル
２２０ 第１バスバー
２２１、２３１、３３０，４２１、４３１、５２１ 第１端子
２２２、２３２、３４０ 第２端子
２３０ 第２バスバー
３００ 外部Ｙ−ＣＡＰ
３２０ 端子固定部
４００ 内部Ｘ−ＣＡＰ
４２０ 第３バスバー
４３０ 第４バスバー
５００ 内部Ｙ−ＣＡＰ
５２０ 第５バスバー

Claims (9)

1. ハウジングの内側に具備されるＤＣリンクコンデンサを含むＤＣリンクコンデンサアセンブリであって、前記ハウジングは、
   上面と、
   前記上面から下方に離隔されて位置する底面と、
   前記上面と前記底面との間を連結する少なくとも一つ以上の側面と、
   前記上面と前記底面との間で前方の方に形成される開口部と、
   前記側面の外側に具備される外部コンデンサ収容部と、を含む、ＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
2. 前記開口部の反対側に位置する側面に具備される貫通孔を更に含む、請求項１に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
3. 前記外部コンデンサ収容部は下方が開口される、請求項２に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
4. 前記外部コンデンサ収容部は、少なくとも二つ以上が互いに離隔されて具備され、
   前記貫通孔は、前記外部コンデンサ収容部の間に具備される、請求項３に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
5. 前記ＤＣリンクコンデンサは、
   複数のコンデンサセルと、
   前記コンデンサセルの一端に共通に連結される第１バスバーと、
   前記第１バスバーの後方に突出延長される第１バスバーの第１端子と、
   前記コンデンサセルの他端に共通に連結される第２バスバーと、
   前記第２バスバーの後方に突出延長される第２バスバーの第１端子と、を含み、
   前記第１バスバーの第１端子と前記第２バスバーの第１端子は、前記貫通孔を通過して前記ハウジングの後方に突出される、請求項４に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
6. 前記外部コンデンサ収容部に収容される外部Ｙ−ＣＡＰを更に含み、該外部Ｙ−ＣＡＰは、
   コンデンサセルと、
   前記コンデンサセルの一端に結合される外部Ｙ−ＣＡＰの第１端子と、
   前記コンデンサセルの他端に結合される外部Ｙ−ＣＡＰの第２端子と、を含み、
   前記外部Ｙ−ＣＡＰの第１端子は前記第１バスバーの第１端子又は前記第２バスバーの第１端子のうちいずれか一つと接触し、
   前記外部Ｙ−ＣＡＰの第２端子は接地される、請求項５に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
7. 前記ハウジングの内側に位置し、前記ＤＣリンクコンデンサの前方に結合される内部Ｘ−ＣＡＰと、
   前記ハウジングの内側に位置し、前記ＤＣリンクコンデンサの前方に結合される内部Ｙ−ＣＡＰと、を更に含む、請求項６に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
8. 前記内部Ｘ−ＣＡＰは、
   並列に配置される複数のコンデンサセルと、
   前記コンデンサセルの一端に共通に連結される第３バスバーと、
   前記第３バスバーから前方に向けて突出延長される第３バスバーの第１端子と、を含み、
   前記第３バスバーの第１端子は前記第２バスバーから前方に延長される第２バスバーの第２端子と接触する、請求項７に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。
9. 前記内部Ｙ−ＣＡＰは、
   並列に配置される複数のコンデンサセルと、
   前記コンデンサセルの一端に共通に連結される第４バスバーと、
   前記第４バスバーから突出延長される第４バスバーの第１端子と、を含み、
   前記第４バスバーの第１端子は接地される、請求項８に記載のＤＣリンクコンデンサアセンブリ。

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