JP2021175232A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

To provide a power conversion device capable of suppressing distortion of a substrate although materials of a case and the substrate are different and linear expansion coefficients are different in general, such that there is the risk that the substrate is distorted by a difference generated between deformation amounts of the case and the substrate.SOLUTION: A power conversion device comprises a substrate, a power converter, and a case storing them. The case includes a substrate storage part in which the substrate is stored, a converter storage part in which the power converter is stored, and a partition part which separates these storage parts. When a direction in parallel with the substrate is defined as an X direction, the substrate storage part is wider in the X direction than the converter storage part. The power conversion device comprises a fastening part which fastens the substrate storage part and the substrate, outside of two opposed faces of the converter storage part in the X direction. Therefore, when the substrate is deformed, only the substrate storage part is deformed. Thus, the deformation of the case is easily responsible to the substrate, and distortion of the substrate is suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電力変換を行う電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device that performs power conversion.

特許文献1には、車両搭載の電力変換装置であって、制御回路基板と、半導体ユニットと、これらを収容するケースとを備える電力変換装置が記載されている。ケースは、第1収容空間と第2収容空間とを仕切る仕切部を有する。第1収容空間には、制御回路基板が配されており、第2収容空間には半導体ユニットが配されている。制御回路基板は仕切部に締結されている。 Patent Document 1 describes a power conversion device mounted on a vehicle, which includes a control circuit board, a semiconductor unit, and a case for accommodating the control circuit board. The case has a partition portion that separates the first accommodating space and the second accommodating space. A control circuit board is arranged in the first accommodation space, and a semiconductor unit is arranged in the second accommodation space. The control circuit board is fastened to the partition.

特開2015−70682号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-70682

一般的に、ケースと制御回路基板とは、材質が異なるため、線膨張率も異なる。そのため、ケースと制御回路基板との変形量の差が生じ、仕切部に締結された制御回路基板がゆがむ恐れがある。 Generally, since the case and the control circuit board are made of different materials, the coefficient of linear expansion is also different. Therefore, a difference in the amount of deformation between the case and the control circuit board may occur, and the control circuit board fastened to the partition portion may be distorted.

この事情に基づき、本開示の目的は、基板のゆがみを抑制できる電力変換装置を提供することである。 Based on this circumstance, an object of the present disclosure is to provide a power conversion device capable of suppressing distortion of a substrate.

板状の基板と、電力変換をおこなう電力変換器と、基板および電力変換器を収容するケースと、を備え、ケースは、基板を収容する基板収容部、電力変換器を収容する変換器収容部、および基板収容部と変換器収容部とを仕切る仕切部を有し、基板と平行な方向をX方向とすると、基板収容部は変換器収容部よりもX方向の幅が大きく、X方向において、変換器収容部のうち対向する2つの面よりも外側に、基板収容部と基板とを締結する締結部を備える、電力変換装置。 A plate-shaped substrate, a power converter for performing power conversion, and a case for accommodating the substrate and the power converter are provided, and the case includes a substrate accommodating portion for accommodating the substrate and a converter accommodating portion for accommodating the power converter. , And a partition portion that separates the substrate accommodating portion and the converter accommodating portion, and when the direction parallel to the substrate is the X direction, the substrate accommodating portion has a wider width in the X direction than the converter accommodating portion and is in the X direction. , A power converter comprising a fastening portion for fastening a substrate accommodating portion and a substrate on the outside of two facing surfaces of the converter accommodating portion.

本開示と反して、X方向において、変換器収容部のうち対向する2つの面よりも内側に締結部が位置する場合を考える。この場合、たとえば基板が変形した際、基板の変形に即してケースが変形するには、基板収容部に加え、変換器収容部も変形する必要がある。一方、本開示における電力変換装置は、X方向において、変換器収容部のうち対向する2つの面よりも外側に、締結部が位置する。そのため、基板が変形した際、基板収容部のみが変形すればよい。よって、線膨張率が異なる基板とケースとが変形したとしても、ケースの変形が基板に即しやすいため、基板のゆがみを抑制できる。 Contrary to the present disclosure, consider a case where the fastening portion is located inside the two opposing surfaces of the transducer accommodating portion in the X direction. In this case, for example, when the substrate is deformed, in order to deform the case in accordance with the deformation of the substrate, it is necessary to deform the converter accommodating portion in addition to the substrate accommodating portion. On the other hand, in the power conversion device of the present disclosure, the fastening portion is located outside the two opposing surfaces of the converter accommodating portion in the X direction. Therefore, when the substrate is deformed, only the substrate accommodating portion needs to be deformed. Therefore, even if the substrate and the case having different linear expansion coefficients are deformed, the deformation of the case easily conforms to the substrate, so that the distortion of the substrate can be suppressed.

第1実施形態における、電力変換装置の構成部品の位置関係を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the positional relationship of the component part of the power conversion apparatus in 1st Embodiment. 図1のII−II断面図ある。FIG. 1 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 図1のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 図1の締結部80付近を拡大した拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of the fastening portion 80 of FIG.

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。尚、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. By assigning the same reference numerals to the corresponding components in each embodiment, duplicate description may be omitted. 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.

図1〜4に基づいて、電力変換装置1について説明する。電力変換装置1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車といった車両に搭載され、電力変換装置1の外部の直流電源(図示略)の直流電流を、走行用モータとしての三相交流モータ(図示略)に通電する交流電流(U相、V相、W相)を生成する。 The power conversion device 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The power conversion device 1 is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, and converts a DC current of an external DC power source (not shown) of the power conversion device 1 into a three-phase AC motor (not shown) as a traveling motor. Generates alternating current (U-phase, V-phase, W-phase) to be energized.

図1に示すごとく、電力変換装置1は、電力変換器、基板20、コンデンサユニット40、リアクトルユニット50、およびこれらを収容するケース60を備える。また、電力変換装置1はケース60と基板20とを締結する締結部80を備える。 As shown in FIG. 1, the power converter 1 includes a power converter, a substrate 20, a capacitor unit 40, a reactor unit 50, and a case 60 for accommodating them. Further, the power conversion device 1 includes a fastening portion 80 for fastening the case 60 and the substrate 20.

電力変換器は、電力変換装置1の電力変換を行う電子部品を含む。本実施形態において、電力変換器は半導体ユニット10である。よって、以下では電力変換器のことを半導体ユニット10と記載する。 The power converter includes an electronic component that performs power conversion of the power converter 1. In this embodiment, the power converter is the semiconductor unit 10. Therefore, in the following, the power converter will be referred to as the semiconductor unit 10.

半導体ユニット10は、スイッチング素子13が樹脂封止された半導体モジュール11と、半導体モジュール11の冷却を行う冷却器12と、基板20とスイッチング素子13とを電気的に接続する端子14と、を有する。図2に示すごとく、半導体ユニット10は、複数の半導体モジュール11と複数の冷却器12とが積層されて形成される。ここで、複数の半導体モジュール11と複数の冷却器12とが積層される方向をY方向とする。半導体モジュール11はY方向において2つの冷却器12と接している。すなわち、半導体モジュール11は、Y方向に垂直な2面のうち、両面から冷却器12によって冷却される。 The semiconductor unit 10 includes a semiconductor module 11 in which the switching element 13 is resin-sealed, a cooler 12 that cools the semiconductor module 11, and a terminal 14 that electrically connects the substrate 20 and the switching element 13. .. As shown in FIG. 2, the semiconductor unit 10 is formed by laminating a plurality of semiconductor modules 11 and a plurality of coolers 12. Here, the direction in which the plurality of semiconductor modules 11 and the plurality of coolers 12 are laminated is defined as the Y direction. The semiconductor module 11 is in contact with two coolers 12 in the Y direction. That is, the semiconductor module 11 is cooled by the cooler 12 from both sides of the two surfaces perpendicular to the Y direction.

スイッチング素子13は電流が流されることで、オンオフが切り替わる。これによって、半導体モジュール11は直流電源から入力された直流電流を、交流電流へ変換し、三相交流モータへ出力する。スイッチング素子13は、IGBTやMOSFETといった半導体素子が用いられる。ここで、IGBTとはInsulated Gate Bipolar Transistorの略である。また、MOSFETとは、Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistorの略である。 The switching element 13 is switched on and off by passing an electric current. As a result, the semiconductor module 11 converts the direct current input from the direct current power source into an alternating current and outputs it to the three-phase alternating current motor. As the switching element 13, a semiconductor element such as an IGBT or MOSFET is used. Here, the IGBT is an abbreviation for Integrated Gate Bipolar Transistor. Further, MOSFET is an abbreviation for Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effective Transistor.

端子14が延出する方向をZ方向とする。図1に示すごとく、基板20は、Z方向に垂直な板状部材である。基板20は、端子14を介して半導体モジュール11に内蔵されたスイッチング素子13と電気的に接続される。また、基板20は、電力変換装置1の外部に配置された電子制御装置(ECU)とも電気的に接続される。すなわち、基板20は、ECUから入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、スイッチング素子13へ駆動信号を出力する。基板20の母材は樹脂によって形成される。 The direction in which the terminal 14 extends is the Z direction. As shown in FIG. 1, the substrate 20 is a plate-shaped member perpendicular to the Z direction. The substrate 20 is electrically connected to the switching element 13 built in the semiconductor module 11 via the terminal 14. The substrate 20 is also electrically connected to an electronic control unit (ECU) arranged outside the power conversion device 1. That is, the substrate 20 outputs a drive signal to the switching element 13 based on the torque request input from the ECU and the signals detected by various sensors. The base material of the substrate 20 is made of resin.

コンデンサユニット40は、フィルタコンデンサ、平滑コンデンサ、コンデンサケースを有する(図示略)。フィルタコンデンサおよび平滑コンデンサは、コンデンサケース内に収容されている。これらのコンデンサには、フィルムを巻き回した形状のフィルムコンデンサが用いられている。フィルムの幅や巻き数、フィルムコンデンサの使用数量を調整することで、コンデンサの形状と個数が調整されている。そして、これらのコンデンサの配置を調整することで、コンデンサケースを所望の形状にすることを実現させている。 The capacitor unit 40 has a filter capacitor, a smoothing capacitor, and a capacitor case (not shown). The filter capacitor and the smoothing capacitor are housed in a capacitor case. As these capacitors, a film capacitor in the shape of a wound film is used. The shape and number of capacitors are adjusted by adjusting the width of the film, the number of turns, and the quantity of film capacitors used. Then, by adjusting the arrangement of these capacitors, it is possible to make the capacitor case into a desired shape.

フィルタコンデンサは、直流電源から入力された直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサは、半導体モジュール11を用いて昇圧された直流電圧を平滑化する。コンデンサユニット40は、半導体ユニット10に対して基板20の反対側に配置されている。 The filter capacitor smoothes the DC voltage input from the DC power supply. The smoothing capacitor smoothes the DC voltage boosted by using the semiconductor module 11. The capacitor unit 40 is arranged on the opposite side of the substrate 20 with respect to the semiconductor unit 10.

リアクトルユニット50は、リアクトルおよびリアクトルケースを有する(図示略)。リアクトルはリアクトルケース内に収容されている。リアクトルは、スイッチング素子13のスイッチング動作に伴い、直流電源の直流電圧を昇圧する。リアクトルユニット50は、半導体ユニット10に対して基板20の反対側に配置されている。 The reactor unit 50 has a reactor and a reactor case (not shown). The reactor is housed in a reactor case. The reactor boosts the DC voltage of the DC power supply as the switching element 13 switches. The reactor unit 50 is arranged on the opposite side of the substrate 20 with respect to the semiconductor unit 10.

ケース60は、基板20を収容する基板収容部61と、半導体ユニット10、コンデンサユニット40、およびリアクトルユニット50を収容する変換器収容部62と、を有する。また、基板収容部61は、Z方向に開口する基板側開口部64を有する。また、変換器収容部62は、Z方向に開口する変換器側開口部65を有する。基板収容部61と変換器収容部62とは、Z方向に並んで配置される。 The case 60 includes a substrate accommodating portion 61 accommodating the substrate 20, and a converter accommodating portion 62 accommodating a semiconductor unit 10, a capacitor unit 40, and a reactor unit 50. Further, the substrate accommodating portion 61 has a substrate side opening 64 that opens in the Z direction. Further, the converter accommodating portion 62 has a converter side opening 65 that opens in the Z direction. The substrate accommodating portion 61 and the converter accommodating portion 62 are arranged side by side in the Z direction.

図3に示すごとく、基板収容部61および変換器収容部62は、Z方向から見た際、矩形状である。また、変換器収容部62は、Z方向から見た際、X方向に延出する辺が短辺である。 As shown in FIG. 3, the substrate accommodating portion 61 and the converter accommodating portion 62 have a rectangular shape when viewed from the Z direction. Further, the converter accommodating portion 62 has a short side that extends in the X direction when viewed from the Z direction.

図1に示すごとく、ケース60は、基板側開口部64の開口に取り付けられる基板側蓋部66と、変換器側開口部65に取り付けられる変換器側蓋部67と、を有する。基板収容部61と基板側蓋部66とは、図示しないボルトによって締結される。同様に、変換器収容部62と変換器側蓋部67とは、図示しないボルトによって締結される。 As shown in FIG. 1, the case 60 has a substrate side lid 66 attached to the opening of the substrate side opening 64 and a transducer side lid 67 attached to the transducer side opening 65. The substrate accommodating portion 61 and the substrate side lid portion 66 are fastened by bolts (not shown). Similarly, the transducer accommodating portion 62 and the transducer side lid portion 67 are fastened by bolts (not shown).

また、ケース60は、基板収容部61と変換器収容部62とを仕切る仕切部63を有する。仕切部63は板状部材であり、Z方向に垂直な面を有する。仕切部63と基板20とは、Z方向に対向して、平行に配置されている。本実施形態において、ケース60は金属によって形成されている。具体的には、アルミダイカストによって形成されている。仕切部63は、端子14を通すための穴を有する(図示略)。基板収容部61の板厚は、変換器収容部62の板厚よりも小さい。 Further, the case 60 has a partition portion 63 for partitioning the substrate accommodating portion 61 and the converter accommodating portion 62. The partition portion 63 is a plate-shaped member and has a surface perpendicular to the Z direction. The partition portion 63 and the substrate 20 are arranged in parallel so as to face each other in the Z direction. In this embodiment, the case 60 is made of metal. Specifically, it is formed by aluminum die casting. The partition portion 63 has a hole for passing the terminal 14 (not shown). The plate thickness of the substrate accommodating portion 61 is smaller than the plate thickness of the converter accommodating portion 62.

基板収容部61は、仕切部63と同一平面上に配置された基板収容底部612を有する。基板収容底部612は仕切部63と平行な面を有する。また、基板収容底部612は、仕切部63と隣接している。仕切部63の板厚は、基板収容底部612の板厚よりも小さい。基板収容部61は、X方向に垂直かつ基板20とX方向に対向する内壁面である、第1基板収容側面613および第2基板収容側面614を有する。 The substrate accommodating portion 61 has a substrate accommodating bottom portion 612 arranged on the same plane as the partition portion 63. The substrate accommodating bottom 612 has a surface parallel to the partition 63. Further, the substrate accommodating bottom portion 612 is adjacent to the partition portion 63. The plate thickness of the partition portion 63 is smaller than the plate thickness of the substrate accommodating bottom portion 612. The substrate accommodating portion 61 has a first substrate accommodating side surface 613 and a second substrate accommodating side surface 614, which are inner wall surfaces perpendicular to the X direction and facing the substrate 20 in the X direction.

半導体ユニット10をはじめとして、コンデンサユニット40やリアクトルユニット50は、電力の変換を行う。そのため、電力の変換を行う過程で、熱が発生する。この熱がケース60内を対流する空気を介して基板20へと伝達されることを防止するため、仕切部63が配置されている。仕切部63が配置されることで、変換器収容部62内の空気が、基板収容部61内へと対流することを抑制できる。また、仕切部63が配置されることで、半導体ユニット10、コンデンサユニット40、およびリアクトルユニット50を固定する固定箇所(図示略)を増やすことができ、これらをケース60内に安定して固定することができる。 The capacitor unit 40 and the reactor unit 50, including the semiconductor unit 10, convert electric power. Therefore, heat is generated in the process of converting electric power. A partition 63 is arranged to prevent this heat from being transferred to the substrate 20 via the air convected in the case 60. By arranging the partition portion 63, it is possible to prevent the air in the converter accommodating portion 62 from convection into the substrate accommodating portion 61. Further, by arranging the partition portion 63, it is possible to increase the number of fixing points (not shown) for fixing the semiconductor unit 10, the capacitor unit 40, and the reactor unit 50, and these are stably fixed in the case 60. be able to.

図2に示すごとく、変換器収容部62には半導体ユニット10、リアクトルユニット50、コンデンサユニット40が配置されている。ここで、Y方向およびZ方向に垂直な方向をX方向とする。リアクトルユニット50およびコンデンサユニット40は、X方向に並んで配置されている。また、図1に示すごとく、半導体ユニット10とリアクトルユニット50とはZ方向に並んで配置されている。半導体ユニット10とコンデンサユニット40とはZ方向に並んで配置されている。変換器収容部62は、X方向に垂直かつ、X方向においてコンデンサユニット40よりもリアクトルユニット50に近い位置に配置された内壁面であるリアクトル側面621を有する。また、変換器収容部62は、X方向に垂直かつコンデンサユニット40とX方向に対向する内壁面であるコンデンサ側面622を有する。リアクトル側面621とコンデンサ側面622とは平行であり、かつX方向に対向して配置されている。言い換えれば、リアクトル側面621およびコンデンサ側面622はY方向およびZ方向に平行であり、かつX方向に並んで配置されている。 As shown in FIG. 2, a semiconductor unit 10, a reactor unit 50, and a capacitor unit 40 are arranged in the converter accommodating portion 62. Here, the direction perpendicular to the Y direction and the Z direction is defined as the X direction. The reactor unit 50 and the condenser unit 40 are arranged side by side in the X direction. Further, as shown in FIG. 1, the semiconductor unit 10 and the reactor unit 50 are arranged side by side in the Z direction. The semiconductor unit 10 and the capacitor unit 40 are arranged side by side in the Z direction. The converter accommodating portion 62 has a reactor side surface 621 which is an inner wall surface arranged at a position perpendicular to the X direction and closer to the reactor unit 50 than the capacitor unit 40 in the X direction. Further, the converter accommodating portion 62 has a capacitor side surface 622 which is an inner wall surface perpendicular to the X direction and facing the capacitor unit 40 in the X direction. The reactor side surface 621 and the capacitor side surface 622 are parallel to each other and are arranged so as to face each other in the X direction. In other words, the reactor side surface 621 and the capacitor side surface 622 are parallel to the Y direction and the Z direction, and are arranged side by side in the X direction.

締結部80は、締結台81とボルト82とを有する。締結台81は、基板収容底部612と一体な、Z方向に延出する突起状の部材として形成されている。具体的には、アルミダイカストによって、基板収容底部612と一体に形成されている。締結台81にはねじ穴が形成されており、ボルト82が締結台81に挿入されることで、基板収容底部612および基板20が締結される。ボルト82は、締結台81に対してZ方向に挿入される。図3に示すごとく、複数の締結部80のうち全ては、変換器収容部62をZ方向に投影した範囲の外に配置されている。本実施形態において、電力変換装置1は、締結部80を4つ備える。 The fastening portion 80 has a fastening base 81 and bolts 82. The fastening base 81 is formed as a protruding member extending in the Z direction, which is integrated with the substrate accommodating bottom portion 612. Specifically, it is integrally formed with the substrate accommodating bottom 612 by aluminum die casting. A screw hole is formed in the fastening base 81, and the bolt 82 is inserted into the fastening base 81 to fasten the substrate accommodating bottom portion 612 and the substrate 20. The bolt 82 is inserted in the Z direction with respect to the fastening base 81. As shown in FIG. 3, all of the plurality of fastening portions 80 are arranged outside the range in which the converter accommodating portion 62 is projected in the Z direction. In the present embodiment, the power conversion device 1 includes four fastening portions 80.

X方向において、締結部80はリアクトル側面621およびコンデンサ側面622よりも外側に配置されている。すなわち、電力変換装置1をZ方向から見た際、複数の締結部80のうちX方向に並ぶ2つの間に、仕切部63および変換器収容部62が配置される。また、締結部80は基板収容部61の四隅に配置されている。 In the X direction, the fastening portion 80 is arranged outside the reactor side surface 621 and the capacitor side surface 622. That is, when the power converter 1 is viewed from the Z direction, the partition portion 63 and the converter accommodating portion 62 are arranged between two of the plurality of fastening portions 80 arranged in the X direction. Further, the fastening portions 80 are arranged at the four corners of the substrate accommodating portion 61.

また、基板収容底部612はZ方向にくぼんだくぼみ611を有する。本実施形態において、くぼみ611は基板収容底部612に4つ形成されている。4つのくぼみ611のそれぞれは、4つの締結部80のそれぞれと、対になって配置されている。X方向において、くぼみ611は、締結部80よりも仕切部63に近い位置に配置されている。また、X方向において、複数のくぼみ611のうち全ては、X方向に並ぶ2つの締結部80の間、かつ仕切部63の外側に配置されている。図1に示すごとく、くぼみ611は、基板収容底部612に略V字状に形成されている。また、くぼみ611の形成された位置における基板収容底部612のZ方向の板厚は、くぼみ611が形成されていない位置におけるZ方向の板厚よりも小さい。くぼみ611のZ方向の深さは、基板収容底部612のZ方向の板厚の半分より大きくとも小さくともよい。 Further, the substrate accommodating bottom portion 612 has a recess 611 recessed in the Z direction. In the present embodiment, four recesses 611 are formed in the substrate accommodating bottom 612. Each of the four recesses 611 is arranged in pairs with each of the four fastening portions 80. In the X direction, the recess 611 is arranged closer to the partition 63 than the fastening 80. Further, in the X direction, all of the plurality of recesses 611 are arranged between the two fastening portions 80 arranged in the X direction and outside the partition portion 63. As shown in FIG. 1, the recess 611 is formed in a substantially V shape on the substrate accommodating bottom portion 612. Further, the plate thickness in the Z direction of the substrate accommodating bottom 612 at the position where the recess 611 is formed is smaller than the plate thickness in the Z direction at the position where the recess 611 is not formed. The depth of the recess 611 in the Z direction may be larger or smaller than half the thickness of the substrate accommodating bottom 612 in the Z direction.

図3に示すごとく、基板収容部61のX方向の幅は、変換器収容部62のX方向の幅よりも大きい。具体的には、複数のくぼみ611のうち、X方向に並ぶ2つの間隔よりも、変換器収容部62のX方向の幅のほうが小さい。ここで、基板収容部61のX方向の幅とは、第1基板収容側面613と第2基板収容側面614とのX方向の距離である。また、変換器収容部62のX方向の幅とは、リアクトル側面621とコンデンサ側面622とのX方向の距離である。また、基板収容部61のY方向の幅は、変換器収容部62のY方向の幅と同一である。ここで、基板収容部61のY方向の幅とは、基板収容部61のうち、Y方向に垂直かつ基板20とY方向に対向する2つの内壁面同士の、Y方向の距離である。また、変換器収容部62のY方向の幅とは、変換器収容部62のうち、Y方向に垂直かつ基板20とY方向に対向する2つの内壁面同士の、Y方向の距離である。 As shown in FIG. 3, the width of the substrate accommodating portion 61 in the X direction is larger than the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction. Specifically, the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction is smaller than the distance between the two recesses 611 arranged in the X direction. Here, the width of the substrate accommodating portion 61 in the X direction is the distance between the first substrate accommodating side surface 613 and the second substrate accommodating side surface 614 in the X direction. The width of the converter accommodating portion 62 in the X direction is the distance between the reactor side surface 621 and the capacitor side surface 622 in the X direction. Further, the width of the substrate accommodating portion 61 in the Y direction is the same as the width of the converter accommodating portion 62 in the Y direction. Here, the width of the substrate accommodating portion 61 in the Y direction is the distance in the Y direction between the two inner wall surfaces of the substrate accommodating portion 61 that are perpendicular to the Y direction and face the substrate 20 in the Y direction. The width of the converter accommodating portion 62 in the Y direction is the distance between the two inner wall surfaces of the converter accommodating portion 62 that are perpendicular to the Y direction and face the substrate 20 in the Y direction in the Y direction.

図4は、図1のうち、締結部80付近を拡大した拡大図である。図4に示すごとく、くぼみ611とボルト82のボルト中心822とのX方向の距離をボルト距離91、くぼみ611と仕切部63とのX方向の距離を仕切部距離92とする。具体的には、ボルト距離91とは、くぼみ611のうち、Z方向に最もくぼむ位置とボルト中心822との距離である。また、仕切部距離92とは、仕切部63のうち、X方向において最もくぼみ611と近い位置と、くぼみ611のうち、Z方向に最もくぼむ位置との距離である。ボルト距離91は、仕切部距離92よりも大きい。 FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the fastening portion 80 in FIG. 1. As shown in FIG. 4, the distance between the recess 611 and the bolt center 822 of the bolt 82 in the X direction is defined as the bolt distance 91, and the distance between the recess 611 and the partition portion 63 in the X direction is defined as the partition portion distance 92. Specifically, the bolt distance 91 is the distance between the most recessed position in the Z direction and the bolt center 822 among the recesses 611. Further, the partition portion distance 92 is a distance between the position of the partition portion 63 closest to the recess 611 in the X direction and the position of the recess 611 that is closest to the recess in the Z direction. The bolt distance 91 is larger than the partition distance 92.

電力変換装置1は、車両に搭載されるため、車両内の温度変化の影響を受ける。ここで、前述の通り、基板20とケース60とは材質が異なるため、線膨張率も異なる。よって、たとえば車両内のエンジンから発生する熱が、対流する空気を介して、電力変換装置1に伝達された場合、基板20とケース60とで変形量に差が生じ、基板20がゆがむ恐れがある。基板20がゆがむと、基板20上のはんだにクラックが生じる恐れがある。よって、基板20のゆがみを抑制する必要がある。 Since the power conversion device 1 is mounted on the vehicle, it is affected by the temperature change in the vehicle. Here, as described above, since the materials of the substrate 20 and the case 60 are different, the coefficient of linear expansion is also different. Therefore, for example, when the heat generated from the engine in the vehicle is transferred to the power conversion device 1 via the convected air, the amount of deformation may differ between the substrate 20 and the case 60, and the substrate 20 may be distorted. be. If the substrate 20 is distorted, the solder on the substrate 20 may crack. Therefore, it is necessary to suppress the distortion of the substrate 20.

本実施形態における効果を以下に示す。ここで、本実施形態と反して、X方向において、リアクトル側面621およびコンデンサ側面622よりも内側に、締結部80が位置する場合を考える。この場合、たとえば基板20が変形した際、基板20の変形に即してケース60が変形するには、基板収容部61に加え、変換器収容部62も変形する必要がある。一方、本実施形態における電力変換装置1は、X方向において、リアクトル側面621およびコンデンサ側面622よりも外側に、締結部80が位置する。そのため、基板20が変形した際、基板収容部61のみが変形すればよい。よって、線膨張率が異なる基板20とケース60とが変形したとしても、ケース60の変形が基板20に即しやすいため、基板20のゆがみを抑制できる。 The effects of this embodiment are shown below. Here, contrary to the present embodiment, consider a case where the fastening portion 80 is located inside the reactor side surface 621 and the capacitor side surface 622 in the X direction. In this case, for example, when the substrate 20 is deformed, in order for the case 60 to be deformed in accordance with the deformation of the substrate 20, it is necessary to deform the converter accommodating portion 62 in addition to the substrate accommodating portion 61. On the other hand, in the power conversion device 1 of the present embodiment, the fastening portion 80 is located outside the reactor side surface 621 and the capacitor side surface 622 in the X direction. Therefore, when the substrate 20 is deformed, only the substrate accommodating portion 61 needs to be deformed. Therefore, even if the substrate 20 and the case 60 having different linear expansion coefficients are deformed, the deformation of the case 60 is likely to conform to the substrate 20, and the distortion of the substrate 20 can be suppressed.

基板収容部61は、締結部80を介して基板20と接続されている。そのため、基板20のゆがみを抑制するには、基板収容部61が基板20の収縮に即して変形する必要がある。本実施形態においては、くぼみ611は、基板収容底部612のうち、X方向において、2つの締結部80の間かつ仕切部63の外側に設けられる。くぼみ611は、Z方向にくぼんでいることから、基板収容底部612のくぼみ611以外の部分と比べ、Z方向の厚さが小さい。そのため、くぼみ611がない場合と比べ、基板収容部61の剛性が小さくなる。よって、基板収容部61の変形は、基板20の収縮により即したものになり、基板20のゆがみをさらに抑制できる。 The board accommodating portion 61 is connected to the substrate 20 via the fastening portion 80. Therefore, in order to suppress the distortion of the substrate 20, the substrate accommodating portion 61 needs to be deformed in accordance with the shrinkage of the substrate 20. In the present embodiment, the recess 611 is provided between the two fastening portions 80 and outside the partition portion 63 in the X direction of the substrate accommodating bottom portion 612. Since the recess 611 is recessed in the Z direction, the thickness in the Z direction is smaller than that of the portion of the substrate accommodating bottom 612 other than the recess 611. Therefore, the rigidity of the substrate accommodating portion 61 is smaller than that in the case where the recess 611 is not provided. Therefore, the deformation of the substrate accommodating portion 61 is adjusted to the shrinkage of the substrate 20, and the distortion of the substrate 20 can be further suppressed.

基板収容部61は、締結台81にボルト82が挿入されることで基板20と接続されている。そのため、基板20のゆがみを抑制するためには、基板収容部61が基板20の収縮に即して変形する必要がある。ここで、基板20が収縮した際の、くぼみ611のY方向周りの曲げモーメントを考える。ボルト82は基板20に垂直な方向に挿入される。よって、くぼみ611のY方向周りの曲げモーメントは、ボルト距離91が大きいほど大きい。そこで、本実施形態においては、X方向において、ボルト距離91は、仕切部距離92よりも大きい。そのため、基板収容部61の変形は、基板20の収縮により即したものになり、基板20のゆがみをさらに抑制できる。なお、上述した効果は、ボルト距離91が大きいほど向上する。 The board accommodating portion 61 is connected to the board 20 by inserting bolts 82 into the fastening base 81. Therefore, in order to suppress the distortion of the substrate 20, the substrate accommodating portion 61 needs to be deformed in accordance with the shrinkage of the substrate 20. Here, consider the bending moment of the recess 611 around the Y direction when the substrate 20 contracts. The bolt 82 is inserted in the direction perpendicular to the substrate 20. Therefore, the bending moment of the recess 611 around the Y direction increases as the bolt distance 91 increases. Therefore, in the present embodiment, the bolt distance 91 is larger than the partition distance 92 in the X direction. Therefore, the deformation of the substrate accommodating portion 61 is adjusted to the shrinkage of the substrate 20, and the distortion of the substrate 20 can be further suppressed. The above-mentioned effect is improved as the bolt distance 91 is larger.

(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.

第1実施形態において、電力変換器として半導体ユニット10を記載したが、本開示はこれに限るものではない。電力変換器は、リアクトルユニット50でもよいし、コンデンサユニット40でもよい。 Although the semiconductor unit 10 is described as the power converter in the first embodiment, the present disclosure is not limited to this. The power converter may be the reactor unit 50 or the capacitor unit 40.

第1実施形態において、基板収容底部612にはくぼみ611が形成されているが、本開示はこれに限るものではない。基板収容底部612にくぼみ611が形成されていなくともよい。また、基板収容部61のうち、基板収容底部612以外の部分にくぼみ611が形成されていてもよい。 In the first embodiment, a recess 611 is formed in the substrate accommodating bottom 612, but the present disclosure is not limited to this. The recess 611 may not be formed in the substrate accommodating bottom 612. Further, a recess 611 may be formed in a portion of the substrate accommodating portion 61 other than the substrate accommodating bottom portion 612.

第1実施形態において、ボルト距離91は仕切部距離92よりも大きいが、本開示はこれに限るものではない。ボルト距離91が、仕切部距離92よりも小さくともよい。 In the first embodiment, the bolt distance 91 is larger than the partition distance 92, but the present disclosure is not limited to this. The bolt distance 91 may be smaller than the partition distance 92.

第1実施形態において、締結台81は突起状の部材であるが、本開示はこれに限るものではない。例えば、基板収容部61に形成された段差を締結台81としてもよい。 In the first embodiment, the fastening base 81 is a protruding member, but the present disclosure is not limited to this. For example, the step formed in the substrate accommodating portion 61 may be used as the fastening base 81.

第1実施形態において、締結部80は4つ配置されているが、本開示はこれに限るものではなく、締結部80の数は複数であればよい。 In the first embodiment, four fastening portions 80 are arranged, but the present disclosure is not limited to this, and the number of fastening portions 80 may be a plurality.

第1実施形態において、締結台81は基板収容底部612とアルミダイカストによって一体に形成されているが、本開示はこれに限るものではない。締結台81は、基板収容底部612と別体に形成されてもよい。具体的には、締結台81と基板収容底部612とが溶接によって固定されてもよいし、ボルトによって締結されてもよい。 In the first embodiment, the fastening base 81 is integrally formed by the substrate accommodating bottom portion 612 and the aluminum die casting, but the present disclosure is not limited to this. The fastening base 81 may be formed separately from the substrate accommodating bottom portion 612. Specifically, the fastening base 81 and the substrate accommodating bottom 612 may be fixed by welding or may be fastened by bolts.

第1実施形態において、締結台81は基板収容底部612に配置されているが、本開示はこれに限るものではない。締結台81は基板収容部61のうち、基板収容底部612以外の部分に配置されてもよい。 In the first embodiment, the fastening base 81 is arranged on the substrate accommodating bottom 612, but the present disclosure is not limited to this. The fastening base 81 may be arranged in a portion of the substrate accommodating portion 61 other than the substrate accommodating bottom portion 612.

第1実施形態において、締結部80はボルト82を有するが、本開示はこれに限るものではない。締結台81に基板20を固定する際にボルト82を用いなくともよい。 In the first embodiment, the fastening portion 80 has a bolt 82, but the present disclosure is not limited to this. It is not necessary to use the bolts 82 when fixing the substrate 20 to the fastening base 81.

第1実施形態において、複数の締結部80のうち全ては、変換器収容部62をZ方向に投影した範囲の外に配置されているが、本開示はこれに限るものではない。複数の締結部80のうち少なくとも2つが変換器収容部62をZ方向に投影した範囲の外に配置されていればよい。同様に、複数のくぼみ611のうち少なくとも2つが変換器収容部62をZ方向に投影した範囲の外に配置されていればよい。 In the first embodiment, all of the plurality of fastening portions 80 are arranged outside the range in which the converter accommodating portion 62 is projected in the Z direction, but the present disclosure is not limited to this. At least two of the plurality of fastening portions 80 may be arranged outside the range in which the converter accommodating portion 62 is projected in the Z direction. Similarly, at least two of the plurality of recesses 611 may be arranged outside the range in which the transducer accommodating portion 62 is projected in the Z direction.

第1実施形態において、基板収容部61のX方向の幅は、変換器収容部62のX方向の幅よりも大きいが、本開示はこれに限るものではない。基板収容部61のX方向の幅が、変換器収容部62のX方向の幅よりも小さくとも、基板収容部61のY方向の幅が、変換器収容部62のY方向の幅よりも大きければよい。 In the first embodiment, the width of the substrate accommodating portion 61 in the X direction is larger than the width of the transducer accommodating portion 62 in the X direction, but the present disclosure is not limited to this. Even if the width of the substrate accommodating portion 61 in the X direction is smaller than the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction, the width of the substrate accommodating portion 61 in the Y direction should be larger than the width of the converter accommodating portion 62 in the Y direction. Just do it.

第1実施形態において、基板収容部61は、X方向についてのみ変換器収容部62よりも大きいが、本開示はこれに限るものではない。基板収容部61が、X方向およびY方向の両方向について、変換器収容部62より大きくてもよい。またこのとき、締結部80およびくぼみ611が変換器収容部62をZ方向に投影した範囲の外に配置されると、第1実施形態において上述した基板20のゆがみ抑制効果がより向上する。 In the first embodiment, the substrate accommodating portion 61 is larger than the transducer accommodating portion 62 only in the X direction, but the present disclosure is not limited to this. The substrate accommodating portion 61 may be larger than the transducer accommodating portion 62 in both the X direction and the Y direction. At this time, if the fastening portion 80 and the recess 611 are arranged outside the range in which the converter accommodating portion 62 is projected in the Z direction, the effect of suppressing the distortion of the substrate 20 described above in the first embodiment is further improved.

第1実施形態において、複数のくぼみ611のうち、X方向に並ぶ2つの間隔よりも、変換器収容部62のX方向の幅のほうが小さいが、本開示はこれに限るものではない。複数のくぼみ611のうち、X方向に並ぶ2つの間隔よりも、変換器収容部62のX方向の幅のほうが大きくとも、複数のくぼみ611のうち、Y方向に並ぶ2つの間隔よりも、変換器収容部62のY方向の幅のほうが小さければよい。 In the first embodiment, the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction is smaller than the distance between the two recesses 611 arranged in the X direction, but the present disclosure is not limited to this. Even if the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction is larger than the distance between two of the plurality of dents 611 arranged in the X direction, the conversion is performed more than the distance between the two dents 611 arranged in the Y direction. The width of the vessel accommodating portion 62 in the Y direction may be smaller.

第1実施形態において、基板収容部61のどの位置においても、X方向の幅は、変換器収容部62のX方向の幅よりも大きい。しかし、本開示はこれに限るものではない。基板収容部61のX方向の幅が、変換器収容部62のX方向の幅よりも大きい箇所が一部でも存在すればよい。 In the first embodiment, at any position of the substrate accommodating portion 61, the width in the X direction is larger than the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction. However, this disclosure is not limited to this. It is sufficient that there is a part where the width of the substrate accommodating portion 61 in the X direction is larger than the width of the converter accommodating portion 62 in the X direction.

1…電力変換装置
10 電力変換器、 20 基板、 60 ケース、 61 基板収容部、 611 くぼみ、 612 基板収容底部、 62 変換器収容部、 63 仕切部、 80 締結部、 81 締結台、 82 ボルト。
1 ... Power converter 10 Power converter, 20 boards, 60 cases, 61 board housing, 611 recesses, 612 board housing bottom, 62 converter housing, 63 dividers, 80 fastenings, 81 fastening bases, 82 volts.

Claims (3)

板状の基板(20)と、電力変換をおこなう電力変換器(10)と、前記基板および前記電力変換器を収容するケース(60)と、を備え、
前記ケースは、前記基板を収容する基板収容部(61)、前記電力変換器を収容する変換器収容部(62)、および前記基板収容部と前記変換器収容部とを仕切る仕切部(63)を有し、
前記基板と平行な方向をX方向とすると、
前記基板収容部は前記変換器収容部よりも前記X方向の幅が大きく、
前記X方向において、前記変換器収容部のうち対向する2つの面よりも外側に、前記基板収容部と前記基板とを締結する締結部(80)を備える、電力変換装置。
A plate-shaped substrate (20), a power converter (10) for performing power conversion, and a case (60) for accommodating the substrate and the power converter are provided.
The case includes a substrate accommodating portion (61) for accommodating the substrate, a converter accommodating portion (62) accommodating the power converter, and a partition portion (63) for partitioning the substrate accommodating portion and the converter accommodating portion. Have,
When the direction parallel to the substrate is the X direction,
The substrate accommodating portion has a larger width in the X direction than the converter accommodating portion.
A power conversion device comprising a fastening portion (80) for fastening the substrate accommodating portion and the substrate on the outer side of two facing surfaces of the converter accommodating portion in the X direction.
前記仕切部は、前記基板と平行に配置された板状部材であり、
前記基板収容部は、前記仕切部と同一平面上に配置された基板収容底部(612)を有し、
前記基板と垂直な方向をZ方向とすると、
前記基板収容底部は、前記Z方向にくぼんだくぼみ(611)を有し、
前記くぼみは、前記X方向において、複数の前記締結部のうち2つの間かつ前記仕切部の外側に設けられる、請求項1に記載の電力変換装置。
The partition portion is a plate-shaped member arranged in parallel with the substrate, and is a plate-shaped member.
The substrate accommodating portion has a substrate accommodating bottom portion (612) arranged on the same plane as the partition portion.
Assuming that the direction perpendicular to the substrate is the Z direction,
The substrate accommodating bottom has a recess (611) recessed in the Z direction.
The power conversion device according to claim 1, wherein the recess is provided between two of the plurality of fastening portions and outside the partition portion in the X direction.
前記締結部は、前記基板収容部と一体に形成された締結台(81)と、前記締結台に挿入されることで前記基板収容部および前記基板を締結するボルト(82)と、を有し、
前記ボルトは前記基板に対して前記Z方向に挿入されており、
前記X方向において、前記くぼみと前記ボルトの中心との距離は、前記くぼみと前記仕切部との距離よりも大きい、請求項2に記載の電力変換装置。
The fastening portion has a fastening base (81) formed integrally with the substrate accommodating portion, and a bolt (82) for fastening the substrate accommodating portion and the substrate by being inserted into the fastening base. ,
The bolt is inserted in the Z direction with respect to the substrate, and the bolt is inserted in the Z direction.
The power conversion device according to claim 2, wherein in the X direction, the distance between the recess and the center of the bolt is larger than the distance between the recess and the partition.
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