JP2016135071A - バスバーモジュール、電気回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】スイッチング素子を接続した際に、スイッチングノイズを適切に除去することが可能なバスバーモジュール、及びそのバスバーモジュールを備える電気回路を提供する。【解決手段】対向する板状の2つの導体30a,bと、導体30a,bの板面に沿って配置されているとともに、2つの導体30a,bのそれぞれに電気的に接続されているコンデンサ50と、2つの導体30a,bの板面30ab,30baの間隔を、2つの導体30a,bを絶縁する距離Laに保持した状態で、2つの導体30a,b及び前記コンデンサ50を一体的に覆う絶縁体40と、導体30bの対向する側と反対側の板面30bbに沿って配置されるスイッチング素子61〜66を電気的に接続するための端子であって、2つの導体30a,bのそれぞれから延して設置された一対の端子31a,bと、を備える。【選択図】 図5
Description
本発明は、コンデンサを含むバスバーモジュール、及びバスバーモジュールを備える電気回路に関する。
電力変換装置等の大電流を取り扱う装置において、電極間の接続に用いられるバスバーとして、特許文献1に記載のものが提案されている。特許文献1に記載のバスバーは、板状の2つの導体が、絶縁性樹脂で覆われて一体的に成型されている。そして、2つの導体のそれぞれに、接続用の端子が絶縁性樹脂部分から突出するように形成されている。
特許文献1に記載のバスバーを電力変換装置等に適用する場合、バスバーの端子にスイッチング素子を接続すればよいが、さらに、スイッチングノイズ除去用のバイパスコンデンサをバスバーに接続することが望ましい。ここで、スイッチング素子とコンデンサとの配置よっては、スイッチング素子からコンデンサが遠くなり、スイッチング素子とコンデンサとの間の導体部分のインダクタンス成分が大きくなるおそれがある。ひいては、適切なスイッチングノイズ除去効果が得られないおそれがある。
本発明は、上記実情に鑑み、スイッチング素子を接続した際に、スイッチングノイズを適切に除去することが可能なバスバーモジュール、及びそのバスバーモジュールを備える電気回路を提供することを主たる目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、バスバーモジュールであって、対向する主面を有する2つの導体と、前記導体の主面に沿って配置されているとともに、前記2つの導体のそれぞれに電気的に接続されているコンデンサと、前記2つの導体の主面同士の間隔を、前記2つの導体を絶縁する距離に保持した状態で、前記2つの導体及び前記コンデンサを一体的に覆う絶縁体と、前記導体の対向する側の反対側である主面に沿って配置されるスイッチング素子を電気的に接続するための端子であって、前記2つの導体のそれぞれから延して設置された一対の端子と、を備える。
本発明によれば、対向する主面を有する2つの導体のそれぞれに電気的に接続されているコンデンサが、導体の主面に沿って配置されている。そして、2つの導体の絶縁性を保持した状態で、2つの導体とコンデンサが一体的に絶縁体で覆われている。このようにコンデンサを配置することにより、導体の主面に沿って配置されるスイッチング素子を、2つの導体から延して設置された一対の端子に接続すると、スイッチング素子とコンデンサとを近づけることができる。よって、スイッチング素子とコンデンサとの間のインダクタンス成分を低減して、スイッチングノイズを適切に除去することができる。
コンデンサを含むバスバーモジュールを具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各実施形態に係るバスバーモジュールは、車両用モータジェネレータ(MG)を駆動するインバータに用いられることを想定している。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(第1実施形態)
まず、本実施形態に係るはMGシステムの概要について、図1〜4を参照して説明する。本実施形態に係るMGシステムは、図1に示すように、制御基板10、バスバーモジュール20A、スイッチング部60、及びMG部70が、MG部70に含まれるMG75の回転軸方向に積層されて構成されている。
まず、本実施形態に係るはMGシステムの概要について、図1〜4を参照して説明する。本実施形態に係るMGシステムは、図1に示すように、制御基板10、バスバーモジュール20A、スイッチング部60、及びMG部70が、MG部70に含まれるMG75の回転軸方向に積層されて構成されている。
MG部70は、略円筒形状のケース71(冷却部材)と、ケース71に収納されるMG75(回転電機)とを含む。ケース71は、熱伝導性の高い金属部材であり、冷却機能を有する。ケース71の外周面には、エンジンブロックにボルトで固定するための取付部72が4つ形成されている。また、MG75の回転軸には、プーリー73が連結されている。
バスバーモジュール20A及びスイッチング部60は、図2に示すように、MG75の駆動回路である三相のインバータ回路25(電気回路)を構成している。図2では省略しているが、本実施形態では、MG75には、並列に2つの三相のインバータ回路が接続されており、バスバーモジュール20A及びスイッチング部60は、2つのインバータ回路を構成している。
スイッチング部60は、インバータ回路25を構成するスイッチング素子61a,b、62a,b、63a,bと、図示しないインバータ回路を構成するスイッチング素子64a,b、65a,b、66a,bとを含む。スイッチング素子61aと61bとの直列体は、一つのスイッチング素子61(スイッチングモジュール)として構成されている。62a,b〜66a,bも同様である。なお、スイッチング部60は、スイッチング素子61〜66が個別に円環の周方向に沿って配置されており、スイッチング素子61〜66が一体の層になっていなくてもよい。スイッチング素子61〜66としては、MOS−FETやIGBT等を採用できる。
バスバーモジュール20Aは、図3及び4に示すように、円環状に形成されており、円環状かつ板状の導体30a,b(図示略)、コンデンサ50、導体30a,b及びコンデンサ50を一体的に覆う絶縁体40、絶縁体40から突出した一対の端子31a,b及び出力部21を含む。
導体30a,bは、導電性のよい銅などの金属部材である。導体30aは、ハイサイド側のスイッチング素子61a〜66aの入力端子が接続される導体である。また、導体30bは、ローサイド側のスイッチング素子61b〜66bの出力端子が接続される導体である。
コンデンサ50は、スイッチング素子61a,b〜66a,bをオンオフ操作する際に、発生するスイッチングノイズを除去するためのバイパスコンデンサである。スイッチングノイズは、主に高周波成分からなる電気的ノイズである。コンデンサ50は、スイッチング素子61〜66のそれぞれに並列に、導体30a及び導体30bに電気的に接続されている。
絶縁体40は、導体30aと導体30bとを絶縁するための絶縁性能と、導体30a,bから発生するジュール熱を外部に放出するための熱伝導性能に優れた絶縁性樹脂である。絶縁体40の熱伝導率は、所定率よりも高くなっている。絶縁体40は、円環状に形成されており、バスバーモジュール20Aの外形を構成している。
一対の端子31a,bは、スイッチング素子61〜66を電気的に接続するための端子であり、導体30a,bのそれぞれから延して設けられている。詳しくは、図4に示すように、一対の端子31a,bは、導体30a,b(絶縁体40)の周方向に沿って、絶縁体40の内周面から突出するように、複数設けられている。
出力部21は、MG75の出力をMGシステムの外部に出力する端部であり、出力ケーブルが接続される。
バスバーモジュール20Aは、スイッチング素子61〜66を挟んで、冷却部材であるケース71の軸方向の端面に固定される。これにより、スイッチング素子61〜66から発生される熱が、ケース71へ効率よく伝達されるとともに、導体30a,bから発生される熱が、熱伝導性の高い絶縁体40を介してケース71へ効率よく伝達される。
ここで、コンデンサ50により構成されるノイズフィルタの理想的なフィルタ周波数特性を得るためには、スイッチング素子61〜66の近くに各コンデンサ50を配置することが望ましい。すなわち、スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50とを接続する導体部分の長さを短くすることが望ましい。しかしながら、従来のコンデンサを内蔵しないバスバーを適用した場合には、設置スペース等の制約により、スイッチング素子61〜66の近くに、各コンデンサ50を設置することが困難であった。
スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との距離が遠いと、スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との間の導体部分のインダクタス成分が大きくなり、ノイズフィルタの高周波特性が悪化する。そのため、適切なスイッチングノイズの低減効果を得られないおそれがある。
そこで、本実施形態では、スイッチング素子61〜66に、各コンデンサ50を近づけて配置したコンデンサ内蔵型のバスバーモジュールとしている。スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との距離を近づけることにより、スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との間のインダクタンス成分を小さくして、ノイズフィルタのフィルタ周波数特性を、理想的なフィルタ周波数特性に近づけている。
詳しくは、スイッチング素子61〜66は、導体30bの両側の板面(軸方向の端面)のうち、導体30aと対向する側と反対側の板面に沿って、導体30bの周方向に配置されている。すなわち、端子31a,bは、導体30bの対向する側と反対側の板面に沿って配置されるスイッチング素子61〜66を、導体30a,bに電気的に接続するための端子である。
そして、各コンデンサ50は、導体30a,bの板面(最も面積の大きい面、すなわち主面)に垂直な方向において、スイッチング素子61〜66のそれぞれに対応する位置に配置されている。すなわち、各コンデンサ50とスイッチング素子61〜66との周方向の位置がそれぞれ一致している。これにより、スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との距離を近づけることができる。なお、バスバーモジュール20Aの内部構成については後述する。
制御基板10は、周知のマイクロコンピュータを主体として構成された基板であり、スイッチング素子61a,b〜66a,bのオンオフ操作を制御するコントローラである。制御基板10は、バスバーモジュール20Aのスイッチング素子61〜66が配置される側と反対側に固定される。
次に、バスバーモジュール20Aの内部構成について説明する。図5に、図4に示すバスバーモジュール20Aを、A1−A1線とA2−A2線で切り取った部分バスバー20PAを示す。部分バスバー20PAは、バスバーモジュール20Aのうち、スイッチング素子66の配置場所に対応する部分であるが、他のスイッチング素子が配置されるバスバーモジュール20Aの部分も同様の構成となっている。なお、図5では、構成を分かり易くするために、円環状のバスバーモジュール20Aの軸方向(図5の上下方向)の長さを誇張して表しており、実際の軸方向の長さは図示よりも短くなっている。
以下、部分バスバー20PAの内部構成について説明する。部分バスバー20PAに含まれる2つの導体30a及び導体30bは、主面である板面が平行となるように配置されている。そして、導体30aの板面30aa,30abのうち、導体30bに対向する側の板面30abには、コンデンサ接続端子32aが導体30bに向かって突出するように設けられている。また、導体30bの板面30ba,30bbのうち、導体30aに対向する側の板面30baには、コンデンサ接続端子32bが導体30aに向かって突出するように設けられている。また、導体30aの内周側の側面、及び導体30bの内周側の側面には、スイッチング素子66の接続用の端子31a及び31bが、環状の中心に向かって設けられている。
コンデンサ50の端子は、コンデンサ接続端子32a,bにそれぞれ接続されており、コンデンサ50は、導体30a,bの板面に沿うように、導体30aと導体30bとの間に配置されている。また、コンデンサ50における導体30a,b側の面は、絶縁被膜で覆われている。コンデンサ50は、導体30a,bに近接していれば、導体30a,bに接触するように配置されていてもよいし、導体30a,bに接触しないように配置されていてもよい。なお、コンデンサ50の導体30aに接続される電極の導体30a側の面は、絶縁被膜で覆われていなくてもよい。コンデンサ50の導体30bに接続される電極の導体30b側の面も同様である。
また、図5では、コンデンサ50の長手方向が、導体30a,bの周方向になるように接続されているが、コンデンサ50の長手方向が、導体30a,bの径方向になるように接続されていてもよい。さらに、コンデンサ50は、どのような形状でもよく、フィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ、電解コンデンサ等、どのような種類のものであってもよい。どのような形状、種類のものであっても、コンデンサ接続端子32a,bに接続できる。以下の各実施形態においても同様である。
絶縁性樹脂である絶縁体40は、導体30a,b及びコンデンサ50を、導体30aの板面30abと導体30bの板面30baとの間隔を距離Laに保持した状態で、一体的にモールドして成形している。距離Laは、導体30aと導体30bとの絶縁性を保てる距離となっている。すなわち、絶縁体40は、導体30aの板面30aa及び導体30bの板面30bbを覆うとともに、導体30aの板面30abと導体30bの板面30baとの間に充填されている。
スイッチング素子66は、絶縁体40の内周面から突出した端子31a,bに接続され、絶縁体40の導体30b側の面に接するように配置される。これにより、スイッチング素子66及びコンデンサ50は、導体30a,bの板面に垂直な方向において、互いに対応する位置に配置される。なお、図では省略しているが、スイッチング素子66には、端子31a,bに接続される端子以外に、スイッチング素子66aと66bとの接続点をMG75に接続する端子が設けられている。
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)コンデンサ50を導体30a,bの板面30ab,30baに沿って配置することにより、導体30bの板面30bbに沿って配置されるスイッチング素子61〜66を、一対の端子31a,bに接続すると、スイッチング素子61〜66とコンデンサ50とを近づけることができる。よって、スイッチング素子61〜66とコンデンサ50との間のインダクタンス成分を低減して、スイッチングノイズを適切に除去することができる。
(2)導体30a,bを円環状にしたことにより、MG部70のような円柱形状の電気機器に適用させやすい。また、導体30a,bの周方向に沿って一対の端子31a,bが複数設けられていることにより、MG75の駆動用のインバータを構成する複数のスイッチング素子61〜66を接続することができる。
(3)コンデンサ50は、導体30a,bの板面に垂直な方向において、各スイッチング素子61〜66に対応する位置に配置される。これにより、各スイッチング素子61〜66とコンデンサ50との距離を近づけることができるため、スイッチングノイズの除去効果を向上させることができる。
(4)熱伝導率の高い絶縁性樹脂である絶縁体40により、導体30a,b及びコンデンサ50が一体的に覆われて、バスバーモジュール20Aが成形される。そして、バスバーモジュール20Aは、スイッチング素子61〜66を挟んでMG75のケース71に固定される。これにより、導体30a,b及びスイッチング素子61〜66から発生する熱を、効率よく冷却器であるケース71へ伝達することができる。
(5)バスバーモジュール20Aを、MG75を駆動するインバータの電極間を接続するバスバーモジュールに、好適に適用することができる。
(6)コンデンサ50が導体30a,bの間に配置されていることにより、容易に導体30a,b及びコンデンサ50を一体的に絶縁体40で覆うことができるとともに、バスバーモジュール20Aの表面を平面にすることができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係るバスバーモジュール20Bの部分バスバー20PBについて、第1実施形態に係る部分バスバー20PAと異なる点を説明する。
次に、第2実施形態に係るバスバーモジュール20Bの部分バスバー20PBについて、第1実施形態に係る部分バスバー20PAと異なる点を説明する。
図6に、第2実施形態に係る部分バスバー20PBを示す。一般に、バスバーモジュールは、小型化が望まれている。そこで、第2実施形態に係る部分バスバー20PBでは、厚みを薄くするために、導体30bに、板面30ba,30bbを貫通する断面が略長方形状の孔部C1が形成されている。なお、図6では、円環状のバスバーモジュール20Bの軸方向(図6の上下方向)の長さを誇張して模式的に表しているが、実際には孔部C1にコンデンサ50の少なくとも一部分が収納されている。
孔部C1は、略長方形の長手方向が、導体30a,bの周方向になるように形成されている。なお、コンデンサ50を、長手方向が導体30a,bの径方向になるように接続する場合には、孔部C1は、略長方形の長手方向が導体30a,bの径方向になるように形成される。
図7に、図6のB−B線で、導体30a,bに垂直な方向に切断した鉛直断面図を示す。図7に示すように、コンデンサ50の端子は、導体30aの板面30abに設けられたコンデンサ接続端子33aと、孔部C1の内壁面に設けられたコンデンサ接続端子33bとに接続されている。孔部C1は、導体30a,bに平行な面による断面が、導体30a,bに平行な面によるコンデンサ50の断面よりも、大きく形成されている。そして、コンデンサ50の少なくとも一部分は、孔部C1に収納されている。
導体30a,bに垂直な方向におけるコンデンサ50の厚みが、導体30bの厚みよりも薄い場合には、孔部C1にコンデンサ50を全て収納するようにしてもよい。また、導体30a,bに垂直な方向におけるコンデンサ50の厚みが、導体30bの厚みよりも厚い場合には、コンデンサ50は、その一部分が、導体30bの板面30bb又は板面30baから、はみ出すように配置されていてもよい。
絶縁体40は、導体30a,b及びコンデンサ50を、導体30aの板面30abと導体30bの板面30baとの間隔を距離Lbに保持した状態で、一体的にモールドして成形している。孔部C1とコンデンサ50との隙間には、絶縁体40が充填されている。
このように、孔部C1が形成されていることにより、距離Lbは、導体30aと導体30bとの絶縁性を保てる距離であるとともに、距離Laよりも短い距離になっている。すなわち、バスバーモジュール20Bの厚みは、バスバーモジュール20Aの厚みよりも薄くなっている。
なお、孔部C1は、導体30bの代わりに、導体30aに、板面30aa,30abを貫通するように形成されていてもよい。
以上説明した第2実施形態によれば、第1実施形態が奏する(1)〜(5)と同様の効果を奏するとともに、さらに、バスバーモジュール20Bの厚みを低減して、バスバーモジュール20Bを小型化することができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係るバスバーモジュール20Cの部分バスバー20PCについて、第1実施形態に係る部分バスバー20PAと異なる点を説明する。
次に、第3実施形態に係るバスバーモジュール20Cの部分バスバー20PCについて、第1実施形態に係る部分バスバー20PAと異なる点を説明する。
図8に、第3実施形態に係る部分バスバー20PCを示す。第3実施形態に係る部分バスバー20PCでは、導体30aの板面30ab及び導体30bの板面30baの両方に、断面が略長方形状の凹部C2,C3がそれぞれ形成されている。なお、図8は、円環状のバスバーモジュール20Cの軸方向(図8の上下方向)の長さを誇張して模式的に表しているが、実際には凹部C2,C3にコンデンサ50の少なくとも一部分が収納されている。
凹部C2,C3は、略長方形の長手方向が、導体30a,bの周方向になるように形成されている。なお、コンデンサ50を、長手方向が導体30a,bの径方向になるように接続する場合には、凹部C2,C3は、略長方形の長手方向が導体30a,bの径方向になるように形成される。
図9に、図8のC−C線で導体30a,bに垂直な方向に切断した鉛直断面図を示す。図9に示すように、コンデンサ50の端子は、凹部C2の内壁面に設けられたコンデンサ接続端子34aと、凹部C3の内壁面に設けられたコンデンサ接続端子34bとに接続されている。そして、コンデンサ50の一部分は、凹部C2,C3に収納されている。詳しくは、コンデンサ50の導体30aに対向する部分は、凹部C2に収納されており、コンデンサ50の導体30bに対向する部分は、凹部C3に収納されている。
絶縁体40は、導体30a,b及びコンデンサ50を、導体30aの板面30abと導体30bの板面30baとの間隔を距離Lcに保持した状態で、一体的にモールドして成形している。凹部C2及び凹部C3とコンデンサ50との隙間には、絶縁性樹脂である絶縁体40が充填されている。
このように、導体30aの板面30ab及び導体30bの板面30baの両方に、凹部C2及び凹部C3が形成されていることにより、距離Lcは、導体30aと導体30bとの絶縁性を保てる距離であるとともに、距離Laよりも短い距離になっている。すなわち、バスバーモジュール20Cの厚みは、バスバーモジュール20Aの厚みよりも薄くなっている。
なお、凹部C2,C3のうち、一方のみが形成されていてもよい。凹部C2,C3のうち、少なくとも一方が形成されていれば、バスバーモジュール20Cの厚みを低減できる。
以上説明した第3実施形態によれば、第1実施形態が奏する(1)〜(6)の効果を奏するとともに、さらに、バスバーモジュール20Cの厚みを低減して、バスバーモジュール20Cを小型化することができる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係るバスバーモジュール20Dの部分バスバー20PDについて、第1実施形態に係る部分バスバー20PAと異なる点を説明する。
次に、第4実施形態に係るバスバーモジュール20Dの部分バスバー20PDについて、第1実施形態に係る部分バスバー20PAと異なる点を説明する。
図10に、第4実施形態に係る部分バスバー20PDを示す。部分バスバー20PDでは、コンデンサ50は、導体30a,bの間に配置されておらず、導体30aの板面30aaに沿って配置されている。なお、図10では、構成を分かり易くするために、円環状のバスバーモジュール20Dの軸方向(図10の上下方向)の長さを誇張して表しており、実際の軸方向の長さは図示よりも短くなっている。
詳しくは、導体30aの板面30aaには、導体30bと反対側に向かってコンデンサ接続端子35aが設けられている。また、導体30aには、導体30aを厚さ方向に貫通する孔である貫通孔H1が設けられている。導体30bの板面30baには、貫通孔H1を貫通するコンデンサ接続端子35bが設けられている。そして、コンデンサ50の端子は、コンデンサ50の長手方向が導体30a,bの周方向になるように、コンデンサ接続端子35a,bに接続されている。コンデンサ50における導体30a側の面は、絶縁被膜で覆われている。コンデンサ50は、導体30aに近接していれば、導体30aに接触するように配置されていてもよいし、導体30aに接触しないように配置されていてもよい。また、コンデンサ50の導体30aに接続される電極の導体30a側の面は、絶縁被膜で覆われていなくてもよい。
なお、貫通孔H1の内壁面と、コンデンサ接続端子35bの側面との間には、導体30aと導体30bとが短絡しないように隙間が設けられており、この隙間には絶縁体40が充填されている。
絶縁体40は、導体30a,b及びコンデンサ50を、導体30aの板面30abと導体30bの板面30baとの間隔を距離Ldに保持した状態で、一体的にモールドして成形している。すなわち、バスバーモジュール20Dの導体30a側の面は平面ではなく、コンデンサ50が配置されている部分が膨らんだ形状になっている。なお、導体30a,bの間にコンデンサ50が配置されていないため、距離Ldは、導体30aと導体30bとの絶縁性を保てる距離であれば、距離Laよりも短い距離にすることができる。
以上説明した第4実施形態によれば、第1実施形態が奏する(1)〜(5)と同様の効果を奏する。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態に係るバスバーモジュール20Eの部分バスバー20PEについて、第4実施形態に係る部分バスバー20PDと異なる点を説明する。
次に、第5実施形態に係るバスバーモジュール20Eの部分バスバー20PEについて、第4実施形態に係る部分バスバー20PDと異なる点を説明する。
図11に、第5実施形態に係る部分バスバー20PEを示す。部分バスバー20PEでは、コンデンサ50は、導体30bの板面30bbに沿って配置されている。なお、図11では、構成を分かり易くするために、円環状のバスバーモジュール20Eの軸方向(図11の上下方向)の長さを誇張して表しており、実際の軸方向の長さは図示よりも短くなっている。
詳しくは、導体30bの板面30bbには、導体30aと反対側に向かってコンデンサ接続端子36bが設けられている。また、導体30bには、導体30bを厚さ方向に貫通する孔である貫通孔H2が設けられている。導体30aの板面30abには、貫通孔H2を貫通するコンデンサ接続端子36aが設けられている。そして、コンデンサ50の端子は、コンデンサ50の長手方向が導体30a,bの径方向になるように、コンデンサ接続端子36a,bに接続されている。なお、貫通孔H2の内壁面と、コンデンサ接続端子35bの側面との隙間には、絶縁体40が充填されている。
絶縁体40は、導体30a,b及びコンデンサ50を、導体30aの板面30abと導体30bの板面30baとの間隔を距離Leに保持した状態で、一体的にモールドして成形している。すなわち、バスバーモジュール20Eの導体30b側の面、すなわちスイッチング素子66が設置される側の面は平面ではなく、コンデンサ50が配置されている部分が膨らんだ形状になっている。距離Leは、距離Ldと同等の距離である。
以上説明した第5実施形態によれば、第1実施形態が奏する(1)〜(5)と同様の効果を奏する。
(第6実施形態)
次に、第6実施形態に係るバスバーモジュール20Fについて、第1実施形態に係るバスバーモジュール20Aと異なる点を説明する。
次に、第6実施形態に係るバスバーモジュール20Fについて、第1実施形態に係るバスバーモジュール20Aと異なる点を説明する。
図12に、第6実施形態に係るバスバーモジュール20Fの平面図を示す。バスバーモジュール20Fでは、コンデンサ50は、導体30a,bの周方向において、複数のスイッチング素子同士の各間に、それぞれ位置するように配置されている。このようにコンデンサ50を配置しても、スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との距離を近づけることができる。そのため、ノイズフィルタのフィルタ周波数特性を、理想的なフィルタ周波数特性に近づけることができる。
バスバーモジュール20Fの内部構成は、バスバーモジュール20A〜20Eのいずれかの内部構成と同様にすればよい。すなわち、バスバーモジュール20Fは、バスバーモジュール20A〜20Eにおいて、コンデンサ50を、導体30a,bの周方向において、複数のスイッチング素子同士の各間に、それぞれ位置するように配置すればよい。
例えば、スイッチングモジュール20Aにおいて、コンデンサ接続端子32a,32bの位置を、端子31a,bに対して導体30a,bの周方向にずらすことで、コンデンサ50をスイッチング素子同士の間に配置できる。また、スイッチングモジュール20Bであれば、コンデンサ接続端子33a,b及び孔部C1の位置を、端子31a,bに対して導体30a,bの周方向にずらすことで、コンデンサ50をスイッチング素子同士の間に配置できる。スイッチングモジュール20Cにおいても同様である。また、スイッチングモジュール20Dにおいて、コンデンサ接続端子35a,b及び貫通孔H1を、端子31a,bに対して導体30a,bの周方向にずらすことで、コンデンサ50をスイッチング素子同士の間に配置できる。スイッチングモジュール20Eにおいても同様である。
特に、バスバーモジュール20Eにおいて、コンデンサ50の設置を、バスバーモジュール20Fのようにした場合に効果的である。図13に、バスバーモジュール20Eにおいて、コンデンサ50の設置を、バスバーモジュール20Fのようにした場合の鉛直断面図を示す。図13に示すように、コンデンサ50を、導体30bの板面30bbに沿って、スイッチング素子同士の間に入るように配置することができる。そのため、コンデンサ50が配置されている部分が膨らんだ形状になっていても、バスバーモジュール20Eとスイッチング部60から構成される電気回路の厚みを低減できる。
以上説明した第5実施形態によれば、第1実施形態が奏する(1)、(2)、(4)、(5)と同様の効果を奏する。さらに、コンデンサ50は、導体30a,bの周方向において、スイッチング素子同士の各間に位置するように配置されため、各スイッチング素子61〜66と各コンデンサ50との距離を近づけることができる。ひいては、スイッチングノイズの除去効果を向上させることができる。
(他の実施形態)
・スイッチング素子61aと61bとの直列体は、一つのスイッチング素子61として構成されていなくてもよい。スイッチング素子62a,b〜66a,bも同様である。スイッチング素子61a,b〜66a,bが、導体30a,bの周方向に沿って、それぞれ個別に配置されていてもよい。
・スイッチング素子61aと61bとの直列体は、一つのスイッチング素子61として構成されていなくてもよい。スイッチング素子62a,b〜66a,bも同様である。スイッチング素子61a,b〜66a,bが、導体30a,bの周方向に沿って、それぞれ個別に配置されていてもよい。
・導体30a,bは、円環状に限らず楕円環状でもよい。また、導体30a,bは、環状の板状以外でもよく、直線状の板状や多角形状の板状でもよい。なお、本出願では、厚みのやや厚い立体形状、例えば直方体状も、板状に含めるものとする。
・コンデンサ50は、導体30a,bの板面に垂直な方向において、スイッチング素子のそれぞれに対応する位置に配置されていなくてもよい。少なくとも1つのコンデンサ50が、導体30a,bの板面に垂直な方向において、スイッチング素子に対応する位置に配置されていればよい。これにより、コンデンサ50がスイッチング素子のそれぞれに対応する位置に配置されている場合よりも効果は低くなるが、スイッチングノイズの低減効果が得られる。
・コンデンサ50は、導体30a,bの周方向において、複数のスイッチング素子同士の各間に、それぞれ位置するように配置されていなくてもよい。少なくとも1つのコンデンサ50が、スイッチング素子同士の間に配置されていればよい。これにより、コンデンサ50がスイッチング素子同士の各間に配置されている場合よりも効果は低くなるが、スイッチングノイズの低減効果が得られる。
・コンデンサ接続端子32a〜36a,32b〜36bは設けられていなくてもよい。コンデンサ50は、半田や導電性接着剤により導体30a,bに電気的に接続されていてもよい。
・端子31a,bは、バスバーモジュール20A〜20Fの外周面から突出するように設けられていてもよい。また、端子31a,bは、図10のコンデンサ接続端子35a,bのように、導体30aの板面30aa及び導体30bの板面30baから延されて、絶縁体40から突出するように設けられていてもよい。また、端子31a,bは、図11のコンデンサ接続端子36a,bのように、導体30aの板面30ab及び導体30bの板面30bbから延されて、絶縁体40から突出するように設けられていてもよい。
・MG75は車両用のMGでなくてもよい。
・バスバーモジュール20A〜20Fは、MG75を駆動するインバータ以外の電気回路に適用してもよい。バスバーモジュール20A〜20Fは、インバータに限らずスイッチング素子を含む電気回路に適用すれば、スイッチングノイズを適切に低減することができる。この場合、冷却部材は、周知のヒートシンク等でよい。
・バスバーモジュール20A〜20Fは、冷却部材に固定しなくてもよい。
20A〜20F…バスバーモジュール、30a,b…導体、31a,b…端子、40…絶縁体、50…コンデンサ、61〜66…スイッチング素子。
Claims (13)
- 対向する主面を有する2つの導体(30a,b)と、
前記導体の主面に沿って配置されているとともに、前記2つの導体のそれぞれに電気的に接続されているコンデンサ(50)と、
前記2つの導体の主面同士の間隔を、前記2つの導体を絶縁する距離に保持した状態で、前記2つの導体及び前記コンデンサを一体的に覆う絶縁体(40)と、
前記導体の対向する側の反対側である主面に沿って配置されるスイッチング素子(61〜66)を電気的に接続するための端子であって、前記2つの導体のそれぞれから延して設置された一対の端子(31a,b)と、
を備えるバスバーモジュール。 - 前記2つの導体は環状であり、
前記一対の端子は、前記導体の周方向に沿って複数設けられている請求項1に記載のバスバーモジュール。 - 前記コンデンサは、前記導体の周方向において、複数の前記一対の端子にそれぞれ接続される前記スイッチング素子同士の間に位置するように配置されている請求項2に記載のバスバーモジュール。
- 前記コンデンサは、前記導体の主面に垂直な方向において、複数の前記一対の端子にそれぞれ接続される前記スイッチング素子に対応する位置に配置されている請求項2に記載のバスバーモジュール。
- 前記コンデンサは、前記導体の周方向において、複数の前記スイッチング素子同士の各間に、それぞれ位置するように配置されている請求項3に記載のバスバーモジュール。
- 前記コンデンサは、前記導体の主面に垂直な方向において、前記スイッチング素子のそれぞれに対応する位置に配置されている請求項4に記載のバスバーモジュール。
- 前記絶縁体は、熱伝導率が所定率よりも高い絶縁性樹脂であり、
前記バスバーモジュールは、前記スイッチング素子を挟んで冷却部材(71)に固定される請求項3〜6のいずれかに記載のバスバーモジュール。 - 前記スイッチング素子は、回転電機(75)を駆動する駆動回路(25)を構成するものであり、
前記冷却部材は、内部に前記回転電機を収納するケース(71)である請求項7に記載のバスバーモジュール。 - 前記コンデンサは、前記2つの導体の間に配置されている請求項1〜8のいずれかに記載のバスバーモジュール。
- 前記2つの導体の少なくとも一方には、対向する側の前記主面に凹部(C2,C3)が形成されており、
前記コンデンサの少なくとも一部分は、前記凹部に収納されている請求項9に記載のバスバーモジュール。 - 前記2つの導体の一方には、前記主面を貫通する孔部(C1)が形成されており、
前記コンデンサの少なくとも一部分は、前記孔部に収納されている請求項1〜8のいずれかに記載のバスバーモジュール。 - 前記コンデンサは、対向する側と反対側の前記主面に沿って、前記スイッチング素子同士の間に入るように配置されている請求項3又は5に記載のバスバーモジュール。
- 請求項1〜12のいずれかに記載のバスバーモジュール(20A〜20F)と、
前記導体の対向する側と反対側の主面に沿って配置され、前記端子に接続されたスイッチング素子(61〜66)と、
を備える電気回路。
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CN112311250A (zh) * | 2019-07-24 | 2021-02-02 | 丰田自动车株式会社 | 半导体模块构造 |
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