JP2020205703A - In-wheel power conversion device - Google Patents

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亨太 浅井
Kyota Asai
亨太 浅井
隆宏 荒木
Takahiro Araki
隆宏 荒木
明博 難波
Akihiro Nanba
明博 難波
浩幸 大岩
Hiroyuki Oiwa
浩幸 大岩
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Abstract

To achieve downsizing of an in-wheel power conversion device.SOLUTION: An in-wheel power conversion device 1 has a shaft housing part 20 forming a housing space of a shaft, a plurality of semiconductor circuit parts 30 having a semiconductor positive electrode terminal 31 and a semiconductor negative electrode terminal 32 respectively, a bus bar 10 connected to the semiconductor circuit part 30 and having the shaft housing part 20, and a smooth capacitor 40 having a plurality of capacitor terminals 41 connected to the bus bar 10. When a plurality of semiconductor circuit parts 30 are seen from an orthogonal direction of a line connecting between the first capacitor terminal and the second capacitor terminal respectively arranged on the farthest positions from the shaft housing part 20 among a plurality of capacitor terminals 41 along a direction of a surface of the bus bar 10, either or both of the semiconductor positive electrode terminal 31 or/and the semiconductor negative electrode terminal 32 is/are arranged on a position overlapping with the line.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ホイール内蔵型電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter with a built-in wheel.

ハイブリッド自動車や電気自動車の電気駆動システムは、車室空間拡大のためにホイール内への搭載が望まれる。そのため、電力変換装置内の平滑コンデンサを大幅に削減することで小型化を実現し、ホイール内に搭載する技術が求められている。 It is desirable that the electric drive system of a hybrid vehicle or an electric vehicle be installed in a wheel in order to expand the passenger compartment space. Therefore, there is a demand for a technology that realizes miniaturization by significantly reducing the smoothing capacitor in the power converter and mounts it in the wheel.

本願発明の背景技術として、下記の特許文献1が知られている。特許文献1には、パワーモジュールと対応するn個の平滑コンデンサが、ヒートシンク上にパワーモジュールと同一平面上で、かつ、各パワーモジュールの間、及び一端側に位置するパワーモジュールと隣接する個所にそれぞれ分散して配置されているインバータが記載されている。これにより、スイッチング時の電圧変動に関する回路ループを小さくし、インダクタンスを抑えることで、搭載する平滑コンデンサの容量を小さくし、小型化することが可能となる。 The following Patent Document 1 is known as a background technique of the present invention. In Patent Document 1, n smoothing capacitors corresponding to the power module are placed on the heat sink on the same plane as the power module, between the power modules, and adjacent to the power module located on one end side. Inverters arranged in a distributed manner are described. As a result, the circuit loop related to the voltage fluctuation during switching is reduced and the inductance is suppressed, so that the capacity of the mounted smoothing capacitor can be reduced and the size can be reduced.

特開2016−226096号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-226096

特許文献1では、パワーモジュールと平滑コンデンサが隣接して配置されるため、パワーモジュールで発生した損失により、平滑コンデンサが加熱される恐れがある。これを避けるためには、平滑コンデンサとパワーモジュールの間隔を空けて配置する必要があり、小型化への制限が生じることが課題であった。 In Patent Document 1, since the power module and the smoothing capacitor are arranged adjacent to each other, the smoothing capacitor may be heated due to the loss generated in the power module. In order to avoid this, it is necessary to arrange the smoothing capacitor and the power module at intervals, which poses a problem of limitation in miniaturization.

本発明によるホイール内蔵型電力変換装置は、シャフトの収納空間を形成するシャフト収納部と、3相交流電力の各相に対応して設けられ、正極端子及び負極端子をそれぞれ有する複数の半導体回路部と、前記半導体回路部と接続され、かつ前記シャフト収納部を有するバスバーと、前記バスバーと繋がる複数のコンデンサ端子を有する平滑コンデンサと、を備え、前記シャフトに沿った方向から前記バスバーを見た場合、前記複数の半導体回路部は、前記シャフト収納部に外接する四角形の2辺以上を囲むようにそれぞれ配置され、前記複数のコンデンサ端子は、前記シャフト収納部から最も遠い位置にそれぞれ配置された第1コンデンサ端子及び第2コンデンサ端子を含み、前記第1コンデンサ端子と前記第2コンデンサ端子を結んだ線分の直角方向から、前記バスバーの面方向に沿って前記複数の半導体回路部を見た場合、前記正極端子と前記負極端子の一方または双方が、前記線分とそれぞれ重なる位置に配置されている。 The power conversion device with a built-in wheel according to the present invention is provided with a shaft storage portion forming a storage space for the shaft and a plurality of semiconductor circuit units each having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, which are provided corresponding to each phase of three-phase AC power. When the bus bar is provided with a bus bar connected to the semiconductor circuit portion and having the shaft accommodating portion and a smoothing capacitor having a plurality of capacitor terminals connected to the bus bar, and the bus bar is viewed from a direction along the shaft. The plurality of semiconductor circuit units are arranged so as to surround two or more sides of a square circumscribing the shaft storage portion, and the plurality of capacitor terminals are arranged at positions farthest from the shaft storage portion. When the plurality of semiconductor circuit units are viewed along the surface direction of the bus bar from the direction perpendicular to the line connecting the first capacitor terminal and the second capacitor terminal, including the first capacitor terminal and the second capacitor terminal. , One or both of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are arranged at positions where they overlap with the line segment.

本発明によれば、ホイール内蔵型電力変換装置を小型化することができる。 According to the present invention, the power converter with a built-in wheel can be miniaturized.

本発明の第1の実施形態に係るホイール内蔵型電力変換装置の概略図である。It is the schematic of the wheel built-in type power conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電子部品の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows the arrangement of the electronic component which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るバスバーの概略図である。It is the schematic of the bus bar which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る平滑コンデンサの概略図である。It is the schematic of the smoothing capacitor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回路モジュールの概略図である。It is the schematic of the circuit module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るホイール内蔵型電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion device with a built-in wheel which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電流経路例の概略図である。It is the schematic of the electric current path example which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るホイール内蔵型電力変換装置の概略図である。It is the schematic of the wheel built-in type power conversion apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

(ホイール内蔵型電力変換装置の構造、および第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係るホイール内蔵型電力変換装置1(以下、単に電力変換装置1と称する)を示す概略図である。図1に示すように、電力変換装置1は、バスバー10、シャフト収納部20、複数の半導体回路部30、複数の平滑コンデンサ40、電源端子50を備えて構成される。
(Structure of power converter with built-in wheel, and first embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing a wheel-embedded power conversion device 1 (hereinafter, simply referred to as a power conversion device 1) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a bus bar 10, a shaft accommodating portion 20, a plurality of semiconductor circuit portions 30, a plurality of smoothing capacitors 40, and a power supply terminal 50.

バスバー10は、シャフト収納部20、半導体回路部30、電源端子50を有し、円形状の構造を有する。また、バスバー10は、バスバー10上に複数の平滑コンデンサ40を備える。 The bus bar 10 has a shaft accommodating portion 20, a semiconductor circuit portion 30, and a power supply terminal 50, and has a circular structure. Further, the bus bar 10 includes a plurality of smoothing capacitors 40 on the bus bar 10.

シャフト収納部20は、図示していないシャフトが貫通する。このシャフトは、電力変換装置1と同様に車両のホイールに内蔵されており、電力変換装置1からの電力供給を受けて回転駆動する、不図示のホイール内蔵電動機の回転軸である。 A shaft (not shown) penetrates the shaft accommodating portion 20. This shaft is built in the wheel of the vehicle like the power conversion device 1, and is a rotating shaft of an electric motor with a built-in wheel (not shown) that is rotationally driven by receiving power supply from the power conversion device 1.

半導体回路部30は、後述する回路モジュール60と電気的に接続するための半導体正極端子31と半導体負極端子32を有し、U相、V相、W相に対応して分かれて配置されている。各相の半導体回路部30のそれぞれが回路モジュール60と組み合わされ、電気的に接続される。なお、回路モジュール60は、電源端子50に接続されている図示していないバッテリからの直流電力を、バスバー10を介して受け、モータに出力する3相交流電力に変換する。 The semiconductor circuit unit 30 has a semiconductor positive electrode terminal 31 and a semiconductor negative electrode terminal 32 for electrically connecting to a circuit module 60 described later, and is separately arranged corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. .. Each of the semiconductor circuit units 30 of each phase is combined with the circuit module 60 and electrically connected. The circuit module 60 receives DC power from a battery (not shown) connected to the power supply terminal 50 via the bus bar 10 and converts it into three-phase AC power to be output to the motor.

また、半導体回路部30は、図示していない冷媒流路によって囲まれている。冷媒流路は、水(クーラント)や油などの冷媒で満たされている。冷媒は、図示していないポンプによって循環されており、冷媒の温度が半導体回路部30よりも低くなるように、図示していないラジエターなどで冷却される。 Further, the semiconductor circuit unit 30 is surrounded by a refrigerant flow path (not shown). The refrigerant flow path is filled with a refrigerant such as water (coolant) or oil. The refrigerant is circulated by a pump (not shown), and is cooled by a radiator (not shown) or the like so that the temperature of the refrigerant is lower than that of the semiconductor circuit unit 30.

平滑コンデンサ40は、複数のコンデンサ基板43と、複数のコンデンサ基板43上にそれぞれ配置された複数のセラミックコンデンサ42と、複数のコンデンサ端子41と、により構成される。コンデンサ端子41は、それぞれがバスバー10に接続される基板正極端子413と基板負極端子414を、2対以上備えている。そうすることで、コンデンサ端子1個あたりのインダクタンスが低下する。また、この構成により、円形状のバスバー10において平滑コンデンサ40のレイアウトの自由度が向上する。 The smoothing capacitor 40 is composed of a plurality of capacitor boards 43, a plurality of ceramic capacitors 42 arranged on the plurality of capacitor boards 43, and a plurality of capacitor terminals 41. The capacitor terminal 41 includes two or more pairs of substrate positive electrode terminals 413 and substrate negative electrode terminals 414, each of which is connected to the bus bar 10. By doing so, the inductance per capacitor terminal is reduced. Further, this configuration improves the degree of freedom in the layout of the smoothing capacitor 40 in the circular bus bar 10.

電源端子50は、正極電源端子51と負極電源端子52を有する。電源端子50は図示していないバッテリに接続されており、バッテリからは電動機の駆動に必要な電気エネルギーが供給される。 The power supply terminal 50 has a positive electrode power supply terminal 51 and a negative electrode power supply terminal 52. The power supply terminal 50 is connected to a battery (not shown), and the battery supplies electric energy required for driving the electric motor.

図2は、電力変換装置1の小型化の要点に係る電子部品の配置を示す概略図である。コンデンサ基板43は、シャフト収納部20に対して最も遠くに配置されるコンデンサ第1基板431と、コンデンサ第1基板431よりもシャフト収納部20に近い位置に配置される複数のコンデンサ第2基板432とを含む。コンデンサ第2基板432は、コンデンサ第1基板431よりも周方向に複数配置されており、これら複数のコンデンサ第2基板432を周方向に並べた大きさは、コンデンサ第1基板431よりも大きい。そうすることで、平滑コンデンサ40をバスバー10の円端側に詰めて配置することができ、電力変換装置1を小型化できる。なお、複数のコンデンサ第2基板432を1つの基板にまとめ、これをコンデンサ第1基板431よりも周方向において大きくなるように形成してもよい。このようにしても、上記と同様に電力変換装置1の小型化を図ることができる。 FIG. 2 is a schematic view showing the arrangement of electronic components related to the main points of miniaturization of the power conversion device 1. The capacitor board 43 includes a capacitor first board 431 arranged farthest from the shaft storage part 20, and a plurality of capacitor second boards 432 arranged at positions closer to the shaft storage part 20 than the capacitor first board 431. And include. A plurality of capacitor second boards 432 are arranged in the circumferential direction with respect to the capacitor first board 431, and the size of the plurality of capacitor second boards 432 arranged in the circumferential direction is larger than that of the capacitor first board 431. By doing so, the smoothing capacitor 40 can be packed and arranged on the circular end side of the bus bar 10, and the power conversion device 1 can be miniaturized. A plurality of capacitor second substrates 432 may be combined into one substrate and formed so as to be larger in the circumferential direction than the capacitor first substrate 431. Even in this way, the power conversion device 1 can be miniaturized in the same manner as described above.

ここで、平滑コンデンサ40の複数のコンデンサ端子41に含まれる基板正極端子413のうち、シャフト収納部20から最も遠い位置にそれぞれ配置された一対のコンデンサ端子41を、第1コンデンサ端子411および第2コンデンサ端子412と定義する。また、第1コンデンサ端子411と第2コンデンサ端子412を結んで、図示太線の線分415を定義する。この線分415からシャフト収納部20を直角方向に見た場合、各相の半導体回路部30の半導体正極端子31および半導体負極端子32の一方、または、双方が線分415と重なる。この線分の直角方向と重なる部分を端子配置領域16とする。また、半導体回路部30に対して、平滑コンデンサ40は離されて配置される。これにより、各相の半導体回路部30の半導体正極端子31および半導体負極端子32と、複数のコンデンサ端子41を有した複数のコンデンサ基板43との間において、電流経路が複数確保できる。 Here, among the substrate positive electrode terminals 413 included in the plurality of capacitor terminals 41 of the smoothing capacitor 40, the pair of capacitor terminals 41 arranged at the positions farthest from the shaft accommodating portion 20 are the first capacitor terminals 411 and the second capacitor terminals 41. It is defined as a capacitor terminal 412. Further, the first capacitor terminal 411 and the second capacitor terminal 412 are connected to define the line segment 415 of the thick line shown in the figure. When the shaft accommodating portion 20 is viewed in the direction perpendicular to the line segment 415, one or both of the semiconductor positive electrode terminal 31 and the semiconductor negative electrode terminal 32 of the semiconductor circuit unit 30 of each phase overlap with the line segment 415. The portion overlapping the direction perpendicular to the line segment is defined as the terminal arrangement area 16. Further, the smoothing capacitor 40 is arranged apart from the semiconductor circuit unit 30. As a result, a plurality of current paths can be secured between the semiconductor positive electrode terminal 31 and the semiconductor negative electrode terminal 32 of the semiconductor circuit unit 30 of each phase and the plurality of capacitor substrates 43 having the plurality of capacitor terminals 41.

図2に示した四角形21は、シャフト収納部20に外接する四角形の一例である。この四角形21は、線分415と平行な一対の辺を有する。四角形21の2辺以上を囲む形で、半導体回路部30が配置される。なお、シャフト収納部20に外接する四角形は、図2の四角形21以外にも定義できるが、いずれの四角形についても、その四角形の2辺以上を囲む形で半導体回路部30が配置されることは明らかである。 The quadrangle 21 shown in FIG. 2 is an example of a quadrangle circumscribing the shaft storage portion 20. The quadrangle 21 has a pair of sides parallel to the line segment 415. The semiconductor circuit unit 30 is arranged so as to surround two or more sides of the quadrangle 21. The quadrangle circumscribing the shaft storage portion 20 can be defined in addition to the quadrangle 21 in FIG. 2, but in any quadrangle, the semiconductor circuit portion 30 may be arranged so as to surround two or more sides of the quadrangle. it is obvious.

図3は、本発明の実施形態に係るバスバー10を示す概略図であり、複数の平滑コンデンサ40を除いた図である。上の図が正面図で、下の図が平面図である。バスバー10は、バスバー正極層11と、バスバー負極層12と、絶縁層13と、によって構成される。バスバー正極層11は、バスバーの最表面に位置し、銅材で構成される。バスバー負極層12はバスバー正極層11とは反対の最表面に位置し、銅材で構成される。絶縁層13は、バスバー正極層11とバスバー負極層12にはさまれる形で間に位置し、エポキシ樹脂や紙などの絶縁材で構成される。 FIG. 3 is a schematic view showing a bus bar 10 according to an embodiment of the present invention, excluding a plurality of smoothing capacitors 40. The upper figure is a front view, and the lower figure is a plan view. The bus bar 10 is composed of a bus bar positive electrode layer 11, a bus bar negative electrode layer 12, and an insulating layer 13. The bus bar positive electrode layer 11 is located on the outermost surface of the bus bar and is made of a copper material. The bus bar negative electrode layer 12 is located on the outermost surface opposite to the bus bar positive electrode layer 11, and is made of a copper material. The insulating layer 13 is located between the bus bar positive electrode layer 11 and the bus bar negative electrode layer 12, and is made of an insulating material such as epoxy resin or paper.

バスバー正極端子14は、バスバー正極層11に位置し、基板正極端子413が接続される。バスバー負極端子15は、バスバー負極層12に位置し、基板負極端子414が接続される。正極電源端子51は、バスバー正極層11に位置し、負極電源端子52は、バスバー負極層12に位置する。 The bus bar positive electrode terminal 14 is located in the bus bar positive electrode layer 11, and the substrate positive electrode terminal 413 is connected to the bus bar positive electrode terminal 14. The bus bar negative electrode terminal 15 is located in the bus bar negative electrode layer 12, and the substrate negative electrode terminal 414 is connected to the bus bar negative electrode terminal 15. The positive electrode power supply terminal 51 is located in the bus bar positive electrode layer 11, and the negative electrode power supply terminal 52 is located in the bus bar negative electrode layer 12.

バスバー10は、第1バスバー領域17と、第2バスバー領域18と、により構成される。第1バスバー領域17は、シャフト収納部20の中心から所定の第1半径で円形を作った中に形成される領域である。第2バスバー領域18は、第1半径より大きい所定の第2半径の中にあり、第1半径を除いた領域である。電力変換装置1の小型化を目指し、第1バスバー領域17のみでバスバー10を構成し、全部品を配置すると、複数の半導体回路部30と複数の平滑コンデンサ40が近距離になる。この場合、半導体回路部30と接続される回路モジュール60が有するパワーモジュールで発生した損失により、複数の平滑コンデンサ40が加熱される恐れがある。そのため、第2バスバー領域18を設け、複数の平滑コンデンサ40を円端側に詰めて配置することができるようにした。 The bus bar 10 is composed of a first bus bar area 17 and a second bus bar area 18. The first bus bar region 17 is a region formed in a circle having a predetermined first radius from the center of the shaft accommodating portion 20. The second bus bar region 18 is a region within a predetermined second radius larger than the first radius and excluding the first radius. Aiming at miniaturization of the power conversion device 1, if the bus bar 10 is configured only in the first bus bar region 17 and all the components are arranged, the plurality of semiconductor circuit units 30 and the plurality of smoothing capacitors 40 become a short distance. In this case, the plurality of smoothing capacitors 40 may be heated due to the loss generated in the power module of the circuit module 60 connected to the semiconductor circuit unit 30. Therefore, a second bus bar region 18 is provided so that a plurality of smoothing capacitors 40 can be packed and arranged on the circular end side.

図4は、本発明の実施形態に係る平滑コンデンサ40を示す概略図である。平滑コンデンサ40は、コンデンサ基板43と、コンデンサ基板43に配置された複数のセラミックコンデンサ42と、基板正極端子413と、基板負極端子414と、により構成される。また、コンデンサ基板43は、第1面433とその反対側の第2面434を有し、セラミックコンデンサ42は、第1面、第2面の両方に配置される。そうすることで、コンデンサ基板43における1枚あたりのセラミックコンデンサ42の実装数を増加でき、バスバー10上の平滑コンデンサ40の面積を減らすことができるので、電力変換装置1を小型化できる。 FIG. 4 is a schematic view showing a smoothing capacitor 40 according to an embodiment of the present invention. The smoothing capacitor 40 is composed of a capacitor substrate 43, a plurality of ceramic capacitors 42 arranged on the capacitor substrate 43, a substrate positive electrode terminal 413, and a substrate negative electrode terminal 414. Further, the capacitor substrate 43 has a first surface 433 and a second surface 434 on the opposite side thereof, and the ceramic capacitor 42 is arranged on both the first surface and the second surface. By doing so, the number of ceramic capacitors 42 mounted on the capacitor substrate 43 can be increased, and the area of the smoothing capacitor 40 on the bus bar 10 can be reduced, so that the power conversion device 1 can be miniaturized.

図5は、本発明の実施形態に係る回路モジュール60を示す概略図である。回路モジュール60は、回路モジュール正極端子61と、回路モジュール負極端子62と、回路モジュール出力端子63と、によって構成される。回路モジュール正極端子61は、半導体回路部30の半導体正極端子31と、回路モジュール負極端子62は半導体負極端子32とに、それぞれ接続される。これにより、バッテリからの電動機の駆動に必要な電気エネルギーは回路モジュール60に供給される。 FIG. 5 is a schematic view showing a circuit module 60 according to an embodiment of the present invention. The circuit module 60 is composed of a circuit module positive terminal 61, a circuit module negative terminal 62, and a circuit module output terminal 63. The circuit module positive electrode terminal 61 is connected to the semiconductor positive electrode terminal 31 of the semiconductor circuit unit 30, and the circuit module negative electrode terminal 62 is connected to the semiconductor negative electrode terminal 32, respectively. As a result, the electrical energy required to drive the electric motor from the battery is supplied to the circuit module 60.

図6は、本発明の実施形態に係るホイール内蔵型電力変換装置の回路図である。バスバー正極層11に位置しているバスバー正極端子14の側に半導体正極端子31があり、バスバー負極層12に位置しているバスバー負極端子15の側に半導体負極端子32がある。回路モジュール60は、上下アームに一対の半導体モジュール64を有し、U相、V相、W相に対応して分かれる。また、回路モジュール正極端子61は半導体回路部30の半導体正極端子31と、回路モジュール負極端子62は半導体負極端子32とに、それぞれ電気的に接続される。 FIG. 6 is a circuit diagram of a power converter with a built-in wheel according to an embodiment of the present invention. The semiconductor positive electrode terminal 31 is on the side of the bus bar positive electrode terminal 14 located on the bus bar positive electrode layer 11, and the semiconductor negative electrode terminal 32 is on the side of the bus bar negative electrode terminal 15 located on the bus bar negative electrode layer 12. The circuit module 60 has a pair of semiconductor modules 64 on the upper and lower arms, and is divided into U-phase, V-phase, and W-phase. Further, the circuit module positive electrode terminal 61 is electrically connected to the semiconductor positive electrode terminal 31 of the semiconductor circuit unit 30, and the circuit module negative electrode terminal 62 is electrically connected to the semiconductor negative electrode terminal 32, respectively.

正極電源端子51と負極電源端子52は、図示していないバッテリから電動機の駆動に必要なエネルギーを引き込む。電力変換装置1は、バッテリから引き込んだ電気エネルギーを、半導体回路部30の半導体正極端子31と半導体負極端子32、かつ、回路モジュール正極端子61と回路モジュール負極端子62を介して回路モジュール60に供給する。そして、回路モジュール60に備わる半導体モジュール64により、回路モジュール出力端子63から出力される交流電力を制御する。 The positive electrode power supply terminal 51 and the negative electrode power supply terminal 52 draw energy required for driving the electric motor from a battery (not shown). The power conversion device 1 supplies the electric energy drawn from the battery to the circuit module 60 via the semiconductor positive electrode terminal 31 and the semiconductor negative electrode terminal 32 of the semiconductor circuit unit 30, and the circuit module positive electrode terminal 61 and the circuit module negative electrode terminal 62. To do. Then, the semiconductor module 64 provided in the circuit module 60 controls the AC power output from the circuit module output terminal 63.

図7は、本発明の実施形態に係る電流経路例を示す概略図である。図7に示されている矢印は、電流経路例70である。バスバー10上において、各相の半導体回路部30と、複数のコンデンサ基板43と複数のコンデンサ基板43に配置された複数のコンデンサ端子41とで構成される平滑コンデンサ40と、がシャフト収納部20に対して周方向に分散して配置されることで、各相の半導体回路部30から出る電流経路を全体的に短縮化もしくは複数確保できる。 FIG. 7 is a schematic view showing an example of a current path according to an embodiment of the present invention. The arrow shown in FIG. 7 is a current path example 70. On the bus bar 10, a semiconductor circuit section 30 of each phase and a smoothing capacitor 40 composed of a plurality of capacitor boards 43 and a plurality of capacitor terminals 41 arranged on the plurality of capacitor boards 43 are provided in the shaft housing section 20. On the other hand, by being dispersedly arranged in the circumferential direction, it is possible to shorten or secure a plurality of current paths coming out of the semiconductor circuit unit 30 of each phase as a whole.

以上説明した本発明の第1の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the first embodiment of the present invention described above, the following effects are exhibited.

(1)ホイール内蔵型電力変換装置1は、シャフトの収納空間を形成するシャフト収納部20と、3相交流電力の各相に対応して設けられ、半導体正極端子31及び半導体負極端子32をそれぞれ有する複数の半導体回路部30と、半導体回路部30と接続され、かつシャフト収納部20を有するバスバー10と、バスバー10と繋がる複数のコンデンサ端子41を有する平滑コンデンサ40と、を備える。シャフトに沿った方向からバスバー10を見た場合、複数の半導体回路部30は、シャフト収納部20に外接する四角形の2辺以上を囲むようにそれぞれ配置される。複数のコンデンサ端子41は、シャフト収納部20から最も遠い位置にそれぞれ配置された第1コンデンサ端子411及び第2コンデンサ端子412を含む。第1コンデンサ端子411と第2コンデンサ端子412を結んだ線分415の直角方向からバスバー10の面方向に沿って複数の半導体回路部30を見た場合、半導体正極端子31と半導体負極端子32の一方または双方が、線分415とそれぞれ重なる位置に配置されている。このようにしたので、ホイール内蔵型電力変換装置1は、小型化が実現できる。 (1) The power conversion device 1 with a built-in wheel is provided with a shaft storage portion 20 forming a storage space for the shaft and corresponding to each phase of three-phase AC power, and has a semiconductor positive electrode terminal 31 and a semiconductor negative electrode terminal 32, respectively. It includes a plurality of semiconductor circuit units 30 having a bus bar 10 connected to the semiconductor circuit unit 30 and having a shaft accommodating portion 20, and a smoothing capacitor 40 having a plurality of capacitor terminals 41 connected to the bus bar 10. When the bus bar 10 is viewed from the direction along the shaft, the plurality of semiconductor circuit units 30 are arranged so as to surround two or more sides of a quadrangle circumscribing the shaft housing unit 20. The plurality of capacitor terminals 41 include a first capacitor terminal 411 and a second capacitor terminal 412, which are arranged at positions farthest from the shaft accommodating portion 20, respectively. When a plurality of semiconductor circuit units 30 are viewed along the plane direction of the bus bar 10 from the direction perpendicular to the line segment 415 connecting the first capacitor terminal 411 and the second capacitor terminal 412, the semiconductor positive electrode terminal 31 and the semiconductor negative electrode terminal 32 One or both are arranged at positions where they overlap with the line segment 415. Since this is done, the power converter 1 with a built-in wheel can be miniaturized.

(2)平滑コンデンサ40は、複数のコンデンサ基板43と、複数のコンデンサ基板43に配置された複数のセラミックコンデンサ42と、により構成される。これにより、平滑コンデンサ40のレイアウトの自由度が向上するため、ホイール内蔵型電力変換装置1のさらなる小型化が実現できる。 (2) The smoothing capacitor 40 is composed of a plurality of capacitor boards 43 and a plurality of ceramic capacitors 42 arranged on the plurality of capacitor boards 43. As a result, the degree of freedom in the layout of the smoothing capacitor 40 is improved, so that the power conversion device 1 with a built-in wheel can be further miniaturized.

(3)複数のセラミックコンデンサ42は、コンデンサ基板43の第1面433と第1面433とは反対側の第2面434の両方に分けて配置される。これにより、バスバー10上の平滑コンデンサ40の面積を減らすことができるので、ホイール内蔵型電力変換装置1のさらなる小型化が実現できる。 (3) The plurality of ceramic capacitors 42 are separately arranged on both the first surface 433 of the capacitor substrate 43 and the second surface 434 on the side opposite to the first surface 433. As a result, the area of the smoothing capacitor 40 on the bus bar 10 can be reduced, so that the wheel built-in power converter 1 can be further miniaturized.

(4)複数のコンデンサ基板43は、シャフト収納部20に対して最も遠くに配置される第1基板431と、第1基板431よりもシャフト収納部20に近い位置に配置される複数の第2基板432と、を有し、複数の第2基板432を周方向に並べた大きさは、第1基板431よりも大きい。これにより、平滑コンデンサ40をバスバー10の円端側に詰めて配置することができるので、ホイール内蔵型電力変換装置1のさらなる小型化が実現できる。 (4) The plurality of capacitor substrates 43 are a first substrate 431 arranged farthest from the shaft accommodating portion 20, and a plurality of second substrates arranged at positions closer to the shaft accommodating portion 20 than the first substrate 431. The size of the substrate 432 and the plurality of second substrates 432 arranged in the circumferential direction is larger than that of the first substrate 431. As a result, the smoothing capacitor 40 can be packed and arranged on the circular end side of the bus bar 10, so that the power conversion device 1 with a built-in wheel can be further miniaturized.

(5)複数のコンデンサ基板43のそれぞれは、バスバー10に接続される基板正極端子413と基板負極端子414を2対以上有する。これにより、端子1個あたりのインダクタンスを低下できるので、平滑コンデンサ40の発熱を抑制し、ホイール内蔵型電力変換装置1のさらなる小型化が実現できる。 (5) Each of the plurality of capacitor substrates 43 has two or more pairs of substrate positive electrode terminals 413 and substrate negative electrode terminals 414 connected to the bus bar 10. As a result, the inductance per terminal can be reduced, so that the heat generation of the smoothing capacitor 40 can be suppressed, and the power conversion device 1 with a built-in wheel can be further miniaturized.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係るホイール内蔵型電力変換装置を示す概略図である。電源端子50Aは、正極電源端子51Aと負極電源端子52Aを有し、平滑コンデンサ40を境にシャフト収納部20が配置された側とは反対側に配置される。図8において、電源端子50A、正極電源端子51A、負極電源端子52A以外は、前述した第1の実施形態と同じ様相である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a schematic view showing a wheel-embedded power conversion device according to a second embodiment of the present invention. The power supply terminal 50A has a positive electrode power supply terminal 51A and a negative electrode power supply terminal 52A, and is arranged on the side opposite to the side where the shaft accommodating portion 20 is arranged with the smoothing capacitor 40 as a boundary. FIG. 8 shows the same aspect as that of the first embodiment described above, except for the power supply terminal 50A, the positive electrode power supply terminal 51A, and the negative electrode power supply terminal 52A.

以上説明した本発明の第2の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the second embodiment of the present invention described above, the following effects are exhibited.

ホイール内蔵型電力変換装置上のバスバー10は、バッテリと接続されてバッテリからの直流電力を伝達する電源端子50Aを備え、電源端子50Aは、複数のコンデンサ端子41を境にシャフト収納部20とは反対側に配置される。これによって、電源端子50Aと平滑コンデンサ40における各コンデンサ端子41との電流経路が均一化され、インダクタンスが抑制される。 The bus bar 10 on the power converter with a built-in wheel is provided with a power supply terminal 50A that is connected to the battery and transmits DC power from the battery, and the power supply terminal 50A is connected to the shaft housing 20 with a plurality of capacitor terminals 41 as boundaries. Placed on the other side. As a result, the current path between the power supply terminal 50A and each capacitor terminal 41 in the smoothing capacitor 40 is made uniform, and the inductance is suppressed.

以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired. Moreover, although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1 ホイール内蔵型電力変換装置
10 バスバー
11 バスバー正極層
12 バスバー負極層
13 絶縁層
14 バスバー正極端子
15 バスバー負極端子
16 端子配置領域
17 第1バスバー領域
18 第2バスバー領域
20 シャフト収納部
21 四角形
30 半導体回路部
31 半導体正極端子
32 半導体負極端子
40 平滑コンデンサ
41 コンデンサ端子
411 第1コンデンサ端子
412 第2コンデンサ端子
413 基板正極端子
414 基板負極端子
415 線分
42 セラミックコンデンサ
43 コンデンサ基板
431 コンデンサ第1基板
432 コンデンサ第2基板
433 第1面
434 第2面
50、50A 電源端子
51、51A 正極電源端子
52、52A 負極電源端子
60 回路モジュール
61 回路モジュール正極端子
62 回路モジュール負極端子
63 回路モジュール出力端子
64 半導体モジュール
70 電流経路例
1 Wheel built-in power converter 10 Bus bar 11 Bus bar Positive electrode layer 12 Bus bar Negative electrode layer 13 Insulation layer 14 Bus bar Positive electrode terminal 15 Bus bar Negative terminal 16 Terminal arrangement area 17 1st bus bar area 18 2nd bus bar area 20 Shaft storage 21 Square 30 Semiconductor Circuit section 31 Semiconductor positive electrode terminal 32 Semiconductor negative electrode terminal 40 Smoothing capacitor 41 Condenser terminal 411 1st capacitor terminal 412 2nd capacitor terminal 413 Board positive electrode terminal 414 Board negative electrode terminal 415 Line 42 Ceramic capacitor 43 Condenser board 431 Condenser 1st board 432 Condenser 2nd board 433 1st surface 434 2nd surface 50, 50A Power supply terminal 51, 51A Positive power supply terminal 52, 52A Negative power supply terminal 60 Circuit module 61 Circuit module Positive electrode terminal 62 Circuit module Negative electrode terminal 63 Circuit module output terminal 64 Semiconductor module 70 Current path example

Claims (7)

シャフトの収納空間を形成するシャフト収納部と、
3相交流電力の各相に対応して設けられ、正極端子及び負極端子をそれぞれ有する複数の半導体回路部と、
前記半導体回路部と接続され、かつ前記シャフト収納部を有するバスバーと、
前記バスバーと繋がる複数のコンデンサ端子を有する平滑コンデンサと、を備え、
前記シャフトに沿った方向から前記バスバーを見た場合、前記複数の半導体回路部は、前記シャフト収納部に外接する四角形の2辺以上を囲むようにそれぞれ配置され、
前記複数のコンデンサ端子は、前記シャフト収納部から最も遠い位置にそれぞれ配置された第1コンデンサ端子及び第2コンデンサ端子を含み、
前記第1コンデンサ端子と前記第2コンデンサ端子を結んだ線分の直角方向から前記バスバーの面方向に沿って前記複数の半導体回路部を見た場合、前記正極端子と前記負極端子の一方または双方が、前記線分とそれぞれ重なる位置に配置されているホイール内蔵型電力変換装置。
The shaft storage part that forms the shaft storage space and
A plurality of semiconductor circuit units provided corresponding to each phase of three-phase AC power and having positive electrode terminals and negative electrode terminals, respectively.
A bus bar that is connected to the semiconductor circuit section and has the shaft housing section,
A smoothing capacitor having a plurality of capacitor terminals connected to the bus bar, and
When the bus bar is viewed from a direction along the shaft, the plurality of semiconductor circuit portions are arranged so as to surround two or more sides of a quadrangle circumscribing the shaft housing portion.
The plurality of capacitor terminals include a first capacitor terminal and a second capacitor terminal arranged at positions farthest from the shaft housing, respectively.
When the plurality of semiconductor circuit units are viewed along the surface direction of the bus bar from the direction perpendicular to the line segment connecting the first capacitor terminal and the second capacitor terminal, one or both of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. However, a power converter with a built-in wheel is arranged at a position where it overlaps with the line segment.
請求項1に記載のホイール内蔵型電力変換装置であって、
前記バスバーは、バッテリと接続されて前記バッテリからの直流電力を伝達する電源端子を備え、
前記電源端子は、前記複数のコンデンサ端子を境に前記シャフト収納部とは反対側に配置されるホイール内蔵型電力変換装置。
The power conversion device with a built-in wheel according to claim 1.
The busbar comprises a power supply terminal that is connected to the battery and transmits DC power from the battery.
The power supply terminal is a power conversion device with a built-in wheel that is arranged on the side opposite to the shaft housing portion with the plurality of capacitor terminals as boundaries.
請求項1または2に記載のホイール内蔵型電力変換装置であって、
前記平滑コンデンサは、複数の基板と、前記複数の基板に配置された複数のセラミックコンデンサと、により構成されるホイール内蔵型電力変換装置。
The power conversion device with a built-in wheel according to claim 1 or 2.
The smoothing capacitor is a power conversion device with a built-in wheel, which is composed of a plurality of substrates and a plurality of ceramic capacitors arranged on the plurality of substrates.
請求項3に記載のホイール内蔵型電力変換装置であって、
前記複数のセラミックコンデンサは、前記基板の第1面と当該第1面とは反対側の第2面の両方に分けて配置されるホイール内蔵型電力変換装置。
The power conversion device with a built-in wheel according to claim 3.
The plurality of ceramic capacitors are wheel-embedded power conversion devices that are separately arranged on both the first surface of the substrate and the second surface on the side opposite to the first surface.
請求項3に記載のホイール内蔵型電力変換装置であって、
前記複数の基板は、前記シャフト収納部に対して最も遠くに配置される第1基板と、当該第1基板よりも当該シャフト収納部に近い位置に配置される第2基板と、を有し、
前記第2基板は、前記第1基板よりも周方向において大きく形成されるホイール内蔵型電力変換装置。
The power conversion device with a built-in wheel according to claim 3.
The plurality of substrates include a first substrate arranged farthest from the shaft accommodating portion and a second substrate arranged at a position closer to the shaft accommodating portion than the first substrate.
The second substrate is a power conversion device with a built-in wheel, which is formed larger in the circumferential direction than the first substrate.
請求項3に記載のホイール内蔵型電力変換装置であって、
前記複数の基板は、前記シャフト収納部に対して最も遠くに配置される第1基板と、当該第1基板よりも当該シャフト収納部に近い位置にそれぞれ配置される複数の第2基板と、を有し、
前記複数の第2基板を周方向に並べた大きさは、前記第1基板よりも大きいホイール内蔵型電力変換装置。
The power conversion device with a built-in wheel according to claim 3.
The plurality of substrates include a first substrate arranged farthest from the shaft accommodating portion, and a plurality of second substrates arranged closer to the shaft accommodating portion than the first substrate. Have and
The size of the plurality of second substrates arranged in the circumferential direction is larger than that of the first substrate.
請求項3に記載のホイール内蔵型電力変換装置であって、
前記複数の基板のそれぞれは、前記バスバーに接続される基板正極端子と基板負極端子を2対以上有するホイール内蔵型電力変換装置。

The power conversion device with a built-in wheel according to claim 3.
Each of the plurality of substrates is a wheel built-in power conversion device having two or more pairs of substrate positive electrode terminals and substrate negative electrode terminals connected to the bus bar.

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