JP2021158781A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to a power converter.
特許文献１の電力変換装置は、バスバを２つ有しており、一方のバスバを他方のバスバの中空内に配置している。さらに、電力変換装置は、一方のバスバと他方のバスバ間に冷媒が通過する冷媒路が設けられている。
The power conversion device of
バスバは、冷媒路に冷媒を通過させているため、冷媒の圧力に耐えるためにバスバの厚みを厚くする必要がある。よって、バスバは、厚さが大きくなり、電力変換装置の大型化につながる虞がある。 Since the bus bar allows the refrigerant to pass through the refrigerant path, it is necessary to increase the thickness of the bus bar in order to withstand the pressure of the refrigerant. Therefore, the thickness of the bus bar becomes large, which may lead to an increase in the size of the power conversion device.
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、バスバが大型化することを抑制しつつ、バスバの熱伝達を向上できる電力変換装置を提供することである。 The present disclosure has been made based on this circumstance, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving heat transfer of the bus bar while suppressing the increase in size of the bus bar. ..
その目的を達成するための本開示の第１の態様は、供給される電力を変換し負荷に供給する電力変換部と、電力変換部もしくは負荷に接続されている第１バスバおよび第２バスバと、第１バスバと第２バスバに接触し、空気よりも単位面積あたりの熱伝導率が大きい絶縁樹脂と、を備え、第１バスバは、第２バスバにおける配置部の外表面に対して、内表面が離間して覆っている周囲部を有し、絶縁樹脂は、配置部の外表面の少なくとも一部と周囲部の内表面の少なくとも一部を接続する電力変換装置である。 A first aspect of the present disclosure for achieving this object is a power conversion unit that converts the supplied power and supplies it to the load, and a first bus bar and a second bus bar connected to the power conversion unit or the load. The first bus bar is provided with an insulating resin that contacts the first bus bar and the second bus bar and has a higher thermal conductivity per unit area than air, and the first bus bar is inside the outer surface of the arrangement portion in the second bus bar. The insulating resin is a power conversion device that has a peripheral portion whose surface is separated and covers, and connects at least a part of the outer surface of the arrangement portion and at least a part of the inner surface of the peripheral portion.
電力変換装置は、配置部と周囲部を絶縁樹脂で接続している。さらに、絶縁樹脂の熱伝導率が空気よりも大きいため、電力変換装置は、バスバ間に絶縁樹脂を配置していないものよりもバスバ間での熱伝達を向上させることができる。 In the power conversion device, the arrangement portion and the peripheral portion are connected by an insulating resin. Further, since the thermal conductivity of the insulating resin is higher than that of air, the power conversion device can improve the heat transfer between the bus bars as compared with the one in which the insulating resin is not arranged between the bus bars.
また、周囲部の内表面と配置部の外表面は、絶縁樹脂によって接続されているため、絶縁樹脂によって接続されていない構成と比較して、自身にかかる応力を低減することができる。よって、周囲部および配置部は、厚さを薄くすることができる。したがって、周囲部および配置部は、大型化することを抑制できる。 Further, since the inner surface of the peripheral portion and the outer surface of the arrangement portion are connected by the insulating resin, the stress applied to itself can be reduced as compared with the configuration in which the peripheral portion is not connected by the insulating resin. Therefore, the thickness of the peripheral portion and the arrangement portion can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the peripheral portion and the arrangement portion from becoming large.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, duplicate description may be omitted by assigning the same reference numerals to the corresponding components in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, not only the combination of the configurations specified in the description of each embodiment but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if the combination is not specified. Further, an unspecified combination of the configurations described in the plurality of embodiments and modifications is also disclosed by the following description.
（第１実施形態）
図１に示すように、電力変換システム１は、バッテリ１１、電力変換装置１２およびモータ１３を備えている。バッテリ１１は、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１を介して電力変換装置１２に直流電流を供給する。電力変換装置１２は、例えば直流電流を電力変換部２３ａにて３相交流に変換し、モータ用３相バスバ２４を介して３相交流をモータ１３に供給する。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the
本開示における負荷は、例えばモータ１３のことである。そしてモータ１３は、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相を有する３相交流モータである。本実施形態において、図２に示すＮ側接続端子２１ａが延びる長手方向をＸ方向とする。図２に示す複数の電力変換用スイッチング素子２３ｂが積層している方向をＹ方向とする。図３に示すＰ端子２３Ｐが延びる長手方向をＺ方向とする。
The load in the present disclosure is, for example, a
電力変換装置１２は、電力変換部２３ａ、Ｐバスバ２０、Ｎバスバ２１、モータ用３相バスバ２４、平滑コンデンサ２２、絶縁樹脂２５および昇降圧部２７を有している。
The
電力変換部２３ａは、複数の電力変換用スイッチング素子２３ｂを有している。電力変換用スイッチング素子２３ｂは、図３に示すようにＰ端子２３Ｐ、出力端子２３ｅおよび信号端子２３Ｓを備えるものがある。さらに電力変換用スイッチング素子２３ｂは、Ｎ端子２３Ｎ、出力端子２３ｅおよび信号端子２３Ｓを備えるものがある。２種類の電力変換用スイッチング素子２３ｂは、Ｘ方向に並ぶように配置されている。
The
図２に示すように、複数の電力変換用スイッチング素子２３ｂは、２種類の電力変換用スイッチング素子２３ｂを一組として、Ｙ方向に積層されている。複数の電力変換用スイッチング素子２３ｂ同士は、例えば冷却用の冷媒が流れる複数の冷媒管（不図示）を介してＹ方向に積層されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of power
つまり、冷媒管は、Ｙ方向両側に電力変換用スイッチング素子２３ｂが配置されている。冷媒管と電力変換用スイッチング素子２３ｂは、例えば直接接触しており、Ｐ側スイッチング素子２３ｃで発生した熱が冷媒管に伝達される。もしくは、冷媒管とＰ側スイッチング素子２３ｃは、Ｙ方向に近接して配置されている。
That is, in the refrigerant pipe, power
図３に示すように、Ｐ端子２３ＰおよびＮ端子２３Ｎは、Ｚ方向に長手方向が延びるように形成されている。Ｐ端子２３ＰおよびＮ端子２３Ｎの延びている方向はＰ側接続端子２０ａおよびＮ側接続端子２１ａの延びている方向と直行している方向である。Ｐ端子２３Ｐは、Ｐ側接続端子２０ａとＹ方向に対向している表面同士で接触し、例えば溶接によって接続されている。
As shown in FIG. 3, the
Ｎ端子２３Ｎは、Ｎ側接続端子２１ａとＹ方向で対向している表面同士で接触し、溶接によって接続されている。Ｐ端子２３ＰとＰ側接続端子２０ａとの溶接個所およびＮ端子２３ＮとＮ側接続端子２１ａの溶接個所は、Ｚ方向における高さが同程度である。上記２つの溶接個所は、Ｚ方向の高さが同程度であるため、溶接時に効率よく溶接を行うことができる。
The
図１に示すように平滑コンデンサ２２は、Ｐバスバ２０によってバッテリ１１の正極に接続され、Ｎバスバ２１によってバッテリ１１の負極に接続されている。また、平滑コンデンサ２２は、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１を介して電力変換部２３ａに接続されている。平滑コンデンサ２２は、バッテリ１１から供給される電流の電圧を平滑し、電力変換部２３ａに供給する。
As shown in FIG. 1, the
図１に示すように昇降圧部２７は、バッテリ１１と電力変換部２３ａの間に配置されている。昇降圧部２７は、昇降圧用スイッチング素子２７ａ、リアクトル２９およびフィルタコンデンサ３０を有している。昇降圧部２７は、昇降圧用スイッチング素子２７ａをスイッチング動作させることで、バッテリ１１から供給される電流の電圧を昇圧する。そして、昇降圧部２７は、昇圧した電流を、電力変換部２３ａを介してモータ１３に供給する。モータ１３は、昇降圧部２７および電力変換部２３ａを介して供給される電力により力行動作を行う。
As shown in FIG. 1, the buck-
昇降圧部２７は、モータ１３の回生動作によって生じた電力が、電力変換部２３ａを介して供給される。昇降圧部２７は、供給された電力を、昇降圧用スイッチング素子２７ａをスイッチング動作させることで降圧し、バッテリ１１に供給する。
In the buck-
本開示において第１バスバは、例えばＮバスバ２１である。図４に示すようにＮバスバ２１は、周囲部２１ｇ、Ｎ側コンデンサ用端子２１ｂおよびＮ側接続端子２１ａを有している。周囲部２１ｇは、例えば環状である。周囲部２１ｇは、環状の内部に中空である第１中空２１ｈを形成している。つまり第１中空２１ｈは、周囲部２１ｇの内表面によって周囲を囲まれている。
In the present disclosure, the first bus bar is, for example,
Ｎバスバ２１は、Ｘ方向一端の面から他端の面まで、周囲部２１ｇの内側に第１中空２１ｈが形成されている。つまり、Ｎバスバ２１は、Ｘ方向の一端から他端まで第１中空２１ｈが形成されている筒形状である。
In the
図２に示すように、周囲部２１ｇは、例えば外表面からＸ方向一方側に長手方向が延びるＮ側コンデンサ用端子２１ｂを有している。Ｎ側コンデンサ用端子２１ｂは、例えば平滑コンデンサ２２の負極に接続されているバスバ（不図示）と接触している。
As shown in FIG. 2, the
図２に示すように、周囲部２１ｇは、例えば外表面からＸ方向他方側に長手方向が延びるＮ側接続端子２１ａを有している。Ｎ側接続端子２１ａとＮ端子２３Ｎは、表面同士がＹ方向にて接触している。よって、平滑コンデンサ２２の負極とＮ端子２３Ｎは、Ｎバスバ２１を介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
本開示において第２バスバは、例えばＰバスバ２０である。図２に示すようにＰバスバ２０は、配置部２０ｃ、スイッチ接続部２０ｄ、コンデンサ接続部２０ｅ、Ｐ側接続端子２０ａおよびＰ側コンデンサ用端子２０ｂを有している。配置部２０ｃは、図４に示すように周囲部２１ｇの内側に配置されている。また、配置部２０ｃの外表面は、周囲部２１ｇの内表面とは、一定距離離間して配置されている。図２に示すように配置部２０ｃは、例えばＹ方向に長手方向が延びるように形成されている。
In the present disclosure, the second bus bar is, for example, the
図２に示すように、Ｐバスバ２０は、配置部２０ｃからＸ方向の他方側に延びるスイッチ接続部２０ｄを有している。スイッチ接続部２０ｄは、配置部２０ｃと一体ではあるが、第１中空２１ｈの外側に配置されている。つまりスイッチ接続部２０ｄの外表面は、周囲部２１ｇの内表面と対向していない。
As shown in FIG. 2, the
図２に示すように、スイッチ接続部２０ｄは、外表面から長手方向がＸ方向の他方側に延びるＰ側接続端子２０ａを有している。Ｐ側接続端子２０ａとＰ端子２３Ｐは、Ｙ方向にて表面同士が接触している。また、図２と図３に示すようにＰ側接続端子２０ａは、Ｎ側接続端子２１ａとＺ方向で重なるように配置されている。図３に示すようにＰ側接続端子２０ａは、Ｎ側接続端子２１ａとＺ方向で重なる範囲では、Ｎ側接続端子２１ａとＺ方向における高さが異なっている。
As shown in FIG. 2, the
Ｐ側接続端子２０ａのＰ端子２３Ｐとの溶接個所は、Ｎ側接続端子２１ａのＮ端子２３Ｎとの溶接個所とＸ方向における位置が異なっている。Ｐ側接続端子２０ａは、溶接の効率を上昇させるために、溶接個所のみＮ側接続端子２１ａとＺ方向の高さが同程度になるよう、Ｚ方向に延びている部分を有している。
The welded portion of the P-
図２に示すように、Ｐバスバ２０は、配置部２０ｃからＸ方向の一方側に延びるコンデンサ接続部２０ｅを有している。コンデンサ接続部２０ｅは、配置部２０ｃと一体ではあるが、第１中空２１ｈの外側に配置されている。つまりコンデンサ接続部２０ｅの外表面は、周囲部２１ｇの内表面と対向していない。
As shown in FIG. 2, the
図２に示すように、コンデンサ接続部２０ｅは、外表面から長手方向がＸ方向一方側に延びるＰ側コンデンサ用端子２０ｂを有している。Ｐ側コンデンサ用端子２０ｂは、コンデンサの正極と接続されているバスバ（不図示）と接触している。よって、平滑コンデンサ２２とＰ端子２３Ｐは、Ｐバスバ２０を介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
絶縁樹脂２５は、図４に示すように周囲部２１ｇの内表面と配置部２０ｃの外表面の間に充填されている。つまり、第１中空２１ｈは、絶縁樹脂２５が充填されている。よって、周囲部２１ｇの内表面全体と配置部２０ｃの外表面全体は、絶縁樹脂２５を介して接続されている。
As shown in FIG. 4, the insulating
また、絶縁樹脂２５は、空気よりも単位面積あたりの熱伝導率が大きい材質である。絶縁樹脂２５は、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１と線膨張係数が近い値のものであることが望ましい。
Further, the insulating
図５は、図２におけるＶ−Ｖ断面を示している図である。Ｖ−Ｖ断面は、Ｎ側接続端子２１ａの通電方向に垂直な断面である。図５に示すようにＮ側接続端子２１ａは、周囲部２１ｇによって第１中空２１ｈを形成している。周囲部２１ｇは、長辺２１ｃを形成する部分と短辺２１ｄを形成する部分を有する扁平形状である。
FIG. 5 is a diagram showing a VV cross section in FIG. The VV cross section is a cross section perpendicular to the energization direction of the N
また、長辺２１ｃと短辺２１ｄを接続する接続部２１ｅは、例えば円弧の形状である。図５では、長辺２１ｃ、接続部２１ｅおよび短辺２１ｄは、一体の形状である。さらに、接続部２１ｅと短辺２１ｄが連続した円弧の形状である。
Further, the connecting
Ｎ側接続端子２１ａは、例えば１枚の板を加工することによって成形されている。図５に示すようにＮ側接続端子２１ａは、板を折り返し一端と他端を接触させている。さらに、Ｎ側接続端子２１ａは、一端と他端とが溶接された溶着部２６を有する。溶着部２６は、周囲部２１ｇの長辺２１ｃを形成する部分に設けられている。溶着部２６は、Ｙ方向他方側表面でＮ端子２３Ｎの表面と接触し、電気的に接続されている。
The N-
図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面を示している図である。ＩＶ−ＩＶ断面は、Ｐバスバ２０の通電方向に垂直な断面である。周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃの断面は、扁平形状である。図４に示す、配置部２０ｃの第１断面Ｓ１の面積は、周囲部２１ｇの第２断面Ｓ２の面積以上の面積の大きさである。また、第１断面Ｓ１の面積は、第２断面Ｓ２の面積よりも大きいことが望ましい。
FIG. 4 is a diagram showing an IV-IV cross section in FIG. The IV-IV cross section is a cross section perpendicular to the energization direction of the
図４に示すように、絶縁樹脂２５は、配置部２０ｃの外表面と周囲部２１ｇの内表面間に充填されている。さらに、絶縁樹脂２５は、空気よりも単位長さあたりの熱伝導率が大きい。よって、配置部２０ｃは、絶縁樹脂２５を備えない構成よりも、絶縁樹脂２５を介して周囲部２１ｇへ熱を伝達して逃がすことができる。電力変換装置１２は、絶縁樹脂２５を備えていない構成よりも配置部２０ｃで発生した熱を周囲部２１ｇに逃がすことができる。
As shown in FIG. 4, the insulating
電力変換装置１２は、絶縁樹脂２５により配置部２０ｃの熱を周囲部２１ｇに逃がすことができるので、配置部２０ｃの冷却のために周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃ間に冷媒を流す必要がなくなる。よって、電力変換装置１２は、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃにかかる冷媒からの圧力を低減することができる。したがって、電力変換装置１２は、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃの厚さを薄くすることができる。以上により、電力変換装置１２は、バスバの熱伝達を向上しつつ、バスバの大型化を抑制できる。
Since the
周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、絶縁樹脂２５によって支持されていることで、自身にかかる応力を低減できる。さらに、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、絶縁樹脂２５によって支持されているため、周囲部２１ｇの内表面と配置部２０ｃの外表面を離間させて配置するために支持部材を設ける必要がない。
Since the
また、絶縁樹脂２５は、厚さが薄くなるほど自身の熱抵抗を小さくすることができる。したがって、絶縁樹脂２５は、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃの支持を行える範囲内で、できる限り厚さを薄くすることで、配置部２０ｃの熱を周囲部２１ｇに効率よく逃がすことができる。
Further, the thinner the insulating
第１の比較例は、中空を有するＮバスバを備えている。第１の比較例のＮバスバの断面は、円管形状であり長辺を有していない。したがって、第１の比較例のＮバスバは、外表面で他の部材と接触する場合、曲面で接触するため、平面で接触することができない。 The first comparative example includes an N bus bar having a hollow. The cross section of the N bus bar of the first comparative example has a circular tube shape and does not have a long side. Therefore, when the N bus bar of the first comparative example comes into contact with another member on the outer surface, it comes into contact with a curved surface and therefore cannot come into contact with a flat surface.
一方で本実施形態の周囲部２１ｇは、図５に示すように長辺２１ｃを形成する部分を有している。周囲部２１ｇは、長辺２１ｃを形成する部分の外表面でＮ端子２３Ｎと接触している。長辺２１ｃを形成する部分の外表面は、平面形状である。よって、周囲部２１ｇは、平面で接触することができない第１の比較例よりも、大きな面積でＮ端子２３Ｎと接触できる。したがって、周囲部２１ｇは、通電等によって発生した熱を、長辺を形成する部分を介して、他の部材例えばＮ端子２３に効率よく逃がすことができる。
On the other hand, the
図５に示すように、周囲部２１ｇは、溶着部２６でＮ端子２３Ｎに直接接続されている。よって、周囲部２１ｇは、締結部材などを介して接続されている構成よりも、Ｎ端子２３Ｎに熱を伝達しやすい。さらに、周囲部２１ｇは、締結部材などを介していないため、締結部材などによりインダクタンスが増加することを抑制できる。
As shown in FIG. 5, the
第２の比較例は、中空を有するＮバスバと、Ｎバスバの中空内に配置されているＰバスバと、を備える。第２の比較例のＰバスバの断面積は、Ｎバスバの断面積よりも小さい。よって、第２の比較例のＰバスバは、Ｎバスバより電流が流れる際の抵抗が大きくなる。したがって、第２の比較例のＰバスバは、電流が流れる際にＮバスバよりも大きな熱を発生する。 The second comparative example includes an N bus bar having a hollow and a P bus bar arranged in the hollow of the N bus bar. The cross-sectional area of the P bus bar of the second comparative example is smaller than the cross-sectional area of the N bus bar. Therefore, the P bus bar of the second comparative example has a larger resistance when a current flows than the N bus bar. Therefore, the P bus bar of the second comparative example generates a larger amount of heat than the N bus bar when the current flows.
また、第２の比較例のＰバスバは、Ｎバスバの中空内に配置されているため、外表面全体を他の部材によって囲まれていないＮバスバよりも、熱を逃がすことが難しい。よって、第２の比較例のＰバスバは、通電時の熱により高温になる虞がある。 Further, since the P bus bar of the second comparative example is arranged in the hollow of the N bus bar, it is more difficult to release heat than the N bus bar whose entire outer surface is not surrounded by other members. Therefore, the P bus bar of the second comparative example may become hot due to the heat during energization.
一方で本実施形態の配置部２０ｃの第１断面Ｓ１の面積は、図４に示すように、周囲部２１ｇの第２断面Ｓ２の面積よりの大きい。よって、配置部２０ｃは、周囲部２１ｇより大きな熱を発生することを抑制できる。したがって、配置部２０ｃは、自身が高温になることを抑制することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the area of the first cross section S1 of the
図１に示す構成では、例えばモータ１３の回生動作によって昇降圧部２７に供給される電流は、昇降圧部２７からＮバスバ２１に流れる。また、モータ１３の力行動作時、バッテリ１１からモータ１３に供給される電流は、モータ１３から電力変換部２３ａを介してＮバスバ２１に流れる。したがって、Ｎバスバ２１は、モータ１３および昇降圧部２７の動作によって流れる電流が合流する場合がある。その場合、Ｎバスバ２１は、Ｐバスバ２０よりも大きな熱を発生する虞がある。
In the configuration shown in FIG. 1, for example, the current supplied to the buck-
第３の比較例は、中空を有するＰバスバと、中空内部に配置されるＮバスバと、を備える。第３の比較例のＮバスバは、外表面全体がＰバスバの内表面によって囲まれている。さらに、Ｎバスバは、上記のようにモータ１３および昇降圧部２７の動作による電流が合流するため、大きな電流が流れる場合がある。その場合、第３の比較例のＮバスバは、外表面全体がＰバスバの内表面によって囲まれているため、大きな電流によって発生した、大きな熱を逃がすことができなくなる虞がある。
A third comparative example includes a P bus bar having a hollow and an N bus bar arranged inside the hollow. The entire outer surface of the N bus bar of the third comparative example is surrounded by the inner surface of the P bus bar. Further, in the N bus bar, a large current may flow because the currents due to the operations of the
一方で本実施形態の周囲部２１ｇは、配置部２０ｃの外側に配置されている。周囲部２１ｇは、外表面全体が他の部材によって囲まれていない。よって、周囲部２１ｇは、電流が多く流れる場合でも、外表面から外側に熱を逃がすことができるので、第３の比較例よりも高温になることを抑制できる。
On the other hand, the
絶縁樹脂２５は、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１の線膨張係数と近い値の材質である。よって、熱などにより絶縁樹脂２５、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１が膨張する場合、絶縁樹脂２５、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１それぞれが同程度膨張する。したがって、配置部２０ｃおよび周囲部２１ｇは、絶縁樹脂２５が膨張することによって受ける応力を低減することができる。
The insulating
（第２実施形態）
本実施形態における電力変換システム１は、第１実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態では、第１実施形態と同じ符号を用いる。なお、本実施形態では、主に第１実施形態と異なる点について説明する。
(Second Embodiment)
The
図６に示すように、絶縁樹脂２５は、周囲部２１ｇの内表面の一部と配置部２０ｃの外表面一部に接触している。絶縁樹脂２５を配置しない構成と比較して、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、絶縁樹脂２５によって支持されていることにより、応力を受けた場合でも変形することが抑制される。
As shown in FIG. 6, the insulating
よって、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、絶縁樹脂２５が配置されていない構成と比較して、冷媒等から受ける圧力に対し耐えることができる。したがって、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、自身の厚さを薄くすることができる。
Therefore, the
周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、絶縁樹脂２５が第１中空２１ｈ内に配置されていることにより、絶縁樹脂２５が配置されていない構成と比較して、配置部２０ｃで発生した熱を、絶縁樹脂２５を介して周囲部２１ｇへと伝達できる。
Since the insulating
図６は、本実施形態における配置部２０ｃおよび周囲部２１ｇの断面を示している図である。配置部２０ｃは、内部に第２中空２０ｇを形成する管状の管状部２０ｆである。つまり、第２中空２０ｇは、管状部２０ｆの内表面によって囲まれている。管状部２０ｆは、通電等によって発生した熱を第２中空２０ｇに逃がすことができる。
FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the
また、管状部２０ｆは、第２中空２０ｇに冷媒を流すことができる。つまり、管状部２０ｆの内表面を冷媒路２０ｈとして使用する。つまり管状部２０ｆは、管状部２０ｆの内表面で冷媒と接触している。よって、管状部２０ｆは、内表面から冷媒に熱を逃がすことで、配置部２０ｃが冷媒路２０ｈを有していない構成よりも効率よく冷却できる。
Further, in the
また、管状部２０ｆは、第２中空２０ｇに絶縁樹脂が充填されていてもよい。管状部２０ｆは、第２中空２０ｇに絶縁樹脂２５を充填されていることで、絶縁樹脂２５に熱を逃がすことができる。
Further, the
よって、管状部２０ｆは、第２中空２０ｇに絶縁樹脂２５を配置しない構成と比較して、管状部２０ｆにかかる応力を低減できる。したがって、管状部２０ｆは、自身の厚さを薄くすることができる。
Therefore, the
（第３実施形態）
本実施形態における電力変換システム１は、第１実施形態と同様の構成を有している。よって、本実施形態では、第１実施形態と同じ符号を用いる。なお、本実施形態では、主に第１実施形態と異なる点について説明する。
(Third Embodiment)
The
図７は、本実施形態におけるＰバスバ２０およびＮバスバ２１を示している図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を示している図である。図８に示すように、配置部２０ｃ、周囲部２１ｇおよび絶縁樹脂２５は、内外を貫通する連通孔２８が形成されている。連通孔２８は、Ｚ方向の一方側の長辺２１ｃを形成する部分に上側開口２８ａを有する。さらに、連通孔２８は、Ｚ方向の他方側の長辺２１ｃを形成する部分に下側開口２８ｂを有する。
FIG. 7 is a diagram showing the
連通孔２８は、上側開口２８ａから下側開口２８ｂまで、貫通するように連続して形成されている。つまり、連通孔２８は、上側開口２８ａと下側開口２８ｂを結ぶ範囲に、中空を形成しており、絶縁樹脂２５、配置部２０ｃおよび周囲部２１ｇを貫通している。
The
周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、通電等によって生じて熱を連通孔２８に逃がすことができる。また、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、連通孔２８に自然対流が流れることにより、バスバで生じた熱を、連通孔２８を介して外に逃がすことができる。さらに、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、連通孔２８に冷媒を流すことができる。連通孔２８を形成している周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃの表面は、冷媒と接触する。よって、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、連通孔２８を流れる冷媒により冷却される。
The
図８では、周囲部２１ｇおよび配置部２０ｃは、複数の連通孔２８が形成されているが、連通孔２８の数は単数でも複数でもよい。図８では、連通孔２８は、上側開口２８ａから下側開口２８ｂまで貫通している例が開示されているが、例えば上側開口から絶縁樹脂２５の表面までの範囲が中空になっており、長辺２１ｃを形成する他方の部分まで到達していなくてもよい。
In FIG. 8, a plurality of communication holes 28 are formed in the
また、連通孔２８は、周囲部２１ｇの長辺２１ｃを形成する部分に設けられている。周囲部２１ｇの短辺２１ｄを形成する部分は、曲面形状になっている。一方で図９に示すように、第４の比較例のＮバスバ１２１は、短辺１２１ｄを形成する部分に連通孔１２８を形成している。
Further, the
図９は、本実施形態の構成に対応する構成に対し、１００を足した符号を付与している。つまり、例えば本実施形態の長辺は長辺２１ｃであるので、図９の第４の比較例の長辺は長辺１２１ｃを付与する。
In FIG. 9, a reference numeral of 100 is added to the configuration corresponding to the configuration of the present embodiment. That is, for example, since the long side of the present embodiment is the
連通孔１２８は、外側に向かって開口する開口１２８ａを有している。開口１２８ａは、角部１２８ｃを有している。第４の比較例のＮバスバ１２１は、短辺１２１ｄを形成する部分でモータ用３相バスバ１２４ａと距離ｄだけ離間して対向している。
The
２つの部材間の電圧がＶで、２つの部材間の距離がｄであるとき、部材における電圧の集中Ｅは、Ｅ＝η・Ｖ／ｄで表される。ηは、不平等率を示しており、部材同士が対向する面の形状によって、その値が変化する。 When the voltage between the two members is V and the distance between the two members is d, the voltage concentration E in the members is represented by E = η · V / d. η indicates the inequality ratio, and its value changes depending on the shape of the surface on which the members face each other.
不平等率ηは、部材同士が対向する面の形状が平面に近い、つまり対向する面積が大きいほど小さく、針のように対向する面積が小さいほど大きくなる。第４の比較例のＮバスバ１２１は、曲面形状である短辺１２１ｄを形成する部分で対向している。よって、第４の比較例のＮバスバ１２１は、平面で対向する場合よりも不平等率ηが大きくなる。
The inequality ratio η is smaller as the shape of the surfaces facing each other is closer to a flat surface, that is, the larger the facing area is, and the larger the facing area is smaller like a needle. The N bus bars 121 of the fourth comparative example face each other at a portion forming a
また、Ｎバスバ１２１は、短辺１２１ｄを形成する部分に角部１２８ｃが形成されている。角部１２８ｃは、平面よりも他の部材と対向できる面積が小さいため、平面よりも不平等率ηが大きくなる。
Further, in the
したがって、Ｎバスバ１２１は、短辺１２１ｄに形成された角部１２８ｃでモータ用３相バスバ１２４ａと対向するため、不平等率ηがより大きくなる虞がある。Ｎバスバ１２１は、角部１２８ｃでの電圧集中が材料の耐電圧の値を超える場合、対向するモータ用３相バスバ１２４ａとの間で絶縁破壊を生じる虞がある。
Therefore, since the
一方で、周囲部２１ｇは、図１０に示すように連通孔２８を平面形状である長辺２１ｃを形成する部分に設けている。したがって、Ｎバスバ２１は、角部２８ｃが長辺を形成する部分に設けているため、不平等率ηが上昇することを抑制できる。したがって、周囲部２１ｇは、対向する部材、例えば第１モータ用３相バスバ２４ａとの間で、絶縁破壊が生じることを抑制できる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the
（他の実施形態）
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本開示の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and the following embodiments are also included in the technical scope of the present disclosure. Various changes can be made within the range that does not deviate.
上記実施形態では、周囲部２１ｇおよび管状部２０ｆは、環状の形状であると記載したが、内部に中空を形成できる形状であれば、四角形などの円形以外の形状であってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、配置部２０ｃがＮバスバ２１内に配置される構成であるとしたが、別の部位に適用される２つのバスバにおいて、一方のバスバが他方のバスバ内部に配置されている構成にしてもよい。例えば、第１モータ用３相バスバ２４ａのうち、Ｕ相バスバをＶ相バスバ内部に離間して配置する構成する場合が考えられる。その場合、Ｖ相バスバ内部に配置されるＵ相バスバの外表面の少なくとも一部とＶ相バスバの内表面の少なくとも一部と接触して、接続する絶縁樹脂２５が、Ｕ相バスバおよびＶ相バスバ間に配置されている。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、Ｎバスバ２１の内部に配置部２０ｃが配置されていると記載したが、Ｐバスバ２０内部にＮバスバの少なくとも一部が配置されている構成にしてもよい。その場合、Ｐバスバ２０の内表面の少なくとも一部とＮバスバの少なくとも一部とに接触する絶縁樹脂２５を、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１間に配置する。
In the above embodiment, it is described that the
また同様に上記実施形態にてＰバスバ２０が有する構成として記載した構成は、Ｎバスバ２１に適用してもよい。同様にＮバスバ２１が有する構成として記載した構成は、Ｐバスバ２０に適用してもよい。
Similarly, the configuration described as the configuration of the
上記実施形態では、スイッチ接続部２０ｄおよびコンデンサ接続部２０ｅを別の構成として記載しているが同一の構成であってもよい。例えば、スイッチ接続部２０ｄは、Ｐ側接続端子２０ａおよびＰ側コンデンサ用端子２０ｂを有する形状であってもよい。
In the above embodiment, the
Ｐバスバ２０は、スイッチ接続部２０ｄおよびコンデンサ接続部２０ｅを有すると記載したが、スイッチ接続部２０ｄおよびコンデンサ接続部２０ｅを有していない構成であってもよい。その場合、Ｐ側接続端子２０ａおよびＰ側コンデンサ用端子２０ｂは、配置部２０ｃからＸ方向に延びるように形成されている。
Although it is described that the
上記実施形態では、Ｐバスバ２０およびＮバスバ２１の断面が扁平形状であると記載したが、円などの長辺を有さない扁平以外の形状であってもよい。
In the above embodiment, the cross section of the
第２実施形態に記載のＰバスバ２０は、管状部２０ｆを有すると記載したが、管状部２０ｆを有さない構成であってもよい。
Although the
Ｎバスバ２１は、溶着部２６を有すると記載したが、他の部材との接続のために締結部材等を用いて接続する構成であってもよい。
Although it is described that the
第１断面Ｓ１の面積は、第２断面Ｓ２の面積以上であると記載したが、第２断面Ｓ２の面積より小さい構成であってもよい。 Although it is described that the area of the first cross section S1 is equal to or larger than the area of the second cross section S2, the configuration may be smaller than the area of the second cross section S2.
本開示では、Ｎ側接続端子２１ａは、周囲部２１ｇを有すると記載したが、周囲部２１ｇを有していない構成、つまり第１中空２１ｈが形成されていない構成にしてもよい。ただし、Ｎバスバ２１は、Ｎ側接続端子２１ａ以外の部分に周囲部２１ｇを有している。
In the present disclosure, it is described that the N-
１１・・・バッテリ、１３・・・モータ（負荷）、２０・・・Ｐバスバ（第２バスバ）、２０ｃ・・・配置部、２０ｆ・・・管状部、２１・・・Ｎバスバ（第１バスバ）、２１ｃ・・・長辺、２１ｄ・・・短辺、２１ｇ・・・周囲部、２３ａ・・・電力変換部、２５・・・絶縁樹脂、２６・・・溶着部、２８・・・連通孔、Ｓ１・・・第１断面、Ｓ２・・・第２断面、２７・・・昇降圧部 11 ... Battery, 13 ... Motor (load), 20 ... P bus bar (second bus bar), 20c ... Arrangement section, 20f ... Tubular section, 21 ... N bus bar (first bus bar) Busba), 21c ... long side, 21d ... short side, 21g ... peripheral part, 23a ... power conversion part, 25 ... insulating resin, 26 ... welding part, 28 ... Communication hole, S1 ... 1st cross section, S2 ... 2nd cross section, 27 ... buck-boost
Claims (12)
前記電力変換部もしくは前記負荷に接続されている第１バスバ（２１）および第２バスバ（２０）と、
前記第１バスバと前記第２バスバに接触し、空気よりも単位面積あたりの熱伝導率が大きい絶縁樹脂（２５）と、を備え、
前記第１バスバは、前記第２バスバにおける配置部（２０ｃ）の外表面に対して、内表面が離間して覆っている周囲部（２１ｇ）を有し、
前記絶縁樹脂は、前記配置部の外表面の少なくとも一部と前記周囲部の内表面の少なくとも一部を接続する電力変換装置。 A power conversion unit (23a) that converts the supplied power and supplies it to the load (13),
The first bus bar (21) and the second bus bar (20) connected to the power conversion unit or the load, and
An insulating resin (25) that comes into contact with the first bus bar and the second bus bar and has a higher thermal conductivity per unit area than air is provided.
The first bus bar has a peripheral portion (21 g) whose inner surface is separated and covers the outer surface of the arrangement portion (20c) in the second bus bar.
The insulating resin is a power conversion device that connects at least a part of the outer surface of the arrangement portion and at least a part of the inner surface of the peripheral portion.
前記モータの力行動作時には、前記バッテリから供給される電力を昇圧し、前記電力変換部を介して前記モータに電力を供給し、前記モータの回生動作時には、前記モータから供給される電力を降圧し、前記バッテリに供給する昇降圧部（２７）を備え、
前記第１バスバは、前記バッテリの負極に接続されているＮバスバであり、
前記第２バスバは、前記バッテリの正極に接続されているＰバスバである請求項１１に記載の電力変換装置。 The load is a motor, and during the power running operation of the motor, the electric power supplied from the battery is boosted and the electric power is supplied to the motor via the power conversion unit, and during the regenerative operation of the motor, the electric power is supplied from the motor. A buck-boost unit (27) that steps down the supplied power and supplies it to the battery is provided.
The first bus bar is an N bus bar connected to the negative electrode of the battery.
The power conversion device according to claim 11, wherein the second bus bar is a P bus bar connected to the positive electrode of the battery.
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