JP5702746B2 - インバータ用部品 - Google Patents
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上記によると、スイッチング素子が動作して発熱膨張したときに、スイッチング素子の電極とバスバの間にすべりが発生し、熱応力が作用する箇所が発生しない。
本明細書では、スイッチング素子の電極とバスバを接合せず、代わりに荷重を加えて両者を密着させておく構造を備えており、しかも、すでに1相分の回路が完成している部品を提案する。
筒の側壁に、正極バスバが通過する貫通孔と、負極バスバが通過する貫通孔と、中間バスバが通過する貫通孔が形成されている。上段モジュールは、スイッチング素子を内蔵しており、扁平であって、一方の扁平面に正極電極が形成されており、他方の扁平面に上段側中間電極が形成されている。下段モジュールも、スイッチング素子を内蔵しており、扁平であって、一方の扁平面に負極電極が形成されており、他方の扁平面に下段側中間電極が形成されている。筒内に、上段モジュールと下段モジュールが挿入されている。筒の側壁に形成されている貫通孔群から、正極バスバと負極バスバと中間バスバが挿入されている。正極電極と上段側中間電極と負極電極と下段側中間電極と正極バスバと負極バスバと中間バスバと加圧部材の加圧面の各々は、筒の軸心に直交する面に沿って伸びている。正極電極と正極バスバが対面し、上段側中間電極と中間バスバが対面し、下段側中間電極と中間バスバが対面し、負極電極と負極バスバが対面する順序で配置されている。
加圧部材は、筒の軸心方向から筒内に挿入された位置で筒に固定されている。その加圧部材によって、正極電極と正極バスバが密着しており、上段側中間電極と中間バスバが密着しており、下段側中間電極と中間バスバが密着しており、負極電極と負極バスバが密着している。正極電極と正極バスバは接合されておらず、上段側中間電極と中間バスバも接合されておらず、下段側中間電極と中間バスバも接合されておらず、負極電極と負極バスバも接合されていない。加圧部材を外すと、上段モジュールと下段モジュールと正極バスバと負極バスバと中間バスバが分離する。
この部品の場合、スイッチング素子を内蔵している上段モジュールと下段モジュールが筒内に収容されている。そのために、上段モジュールと下段モジュールとバスバ類を筒の軸心方向(加圧方向)から観察したときの相対的位置関係が安定しており、部材間の接触荷重が安定している。特性のばらつきが小さい部品群を安定的に得ることができる。
この部品の場合、筒に対して加圧部材の位置が固定される。筒に対して加圧部材が傾斜することがなく、筒の軸心に直交する面が加圧面となる。筒を用いることから、正極電極と正極バスバの密着面内において加圧荷重が偏ることが防止でき、上段側中間電極と中間バスバの密着面内において加圧荷重が偏ることが防止でき、下段側中間電極と中間バスバの密着面内において加圧荷重が偏ることが防止でき、負極電極と負極バスバの密着面内において加圧荷重が偏ることが防止できる。特性のばらつきが小さい部品群を安定的に得ることができる。
上段側中間電極と下段側中間電極の間に、正極電極あるいは負極電極が位置する順序と方向で上段モジュールと下段モジュールを筒内に挿入することもできる。その場合、中間バスバの2箇所を筒内に挿入する。中間バスバが異なる位置で上段側中間電極と下段側中間電極に密着する構造を得ることができる。
この場合、正極バスバの共通部分と負極バスバの共通部分は同軸とし、3本の筒が配置されている正三角形の重心位置を筒の軸心方向に伸ばす。また、正極バスバの分岐部分と負極バスバの分岐部分は、その重心位置から放射状に伸ばす。軸心方向から観測したときに、正極バスバの分岐部分と負極バスバの分岐部分が重複する位置関係であることが好ましい。
この部品は筒状であり、軸心方向から見たときに、3本の筒状部品が正三角形をなす位置関係に配置することができる。そうして製造したインバータ装置は、多くのメリットを備えている。例えば、インバータのu相バスバと3相モータのu相コイルの全体形状と、v相バスバとv相コイルの全体形状と、w相バスバとw相コイルの全体形状を相互に一致させることができる。これによって、u相とv相とw相の間にアンバランスのない構造を実現することができる。また、u相の電源側バスバの形状と、v相の電源側バスバの形状と、w相の電源側バスバの形状の間にアンバランスのない構造を実現することができる。さらには、正極バスバと負極バスバを同軸にすることも可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作に伴って電流が変化する回路のインピーダンスを低下させることもできる。
(特徴1)導電体を介して半導電体モジュールとバスバを密着させる。
(特徴2)冷却部材が、導電体を介して半導電体モジュールとバスバを密着させる。
(特徴3)導電体がホルダで位置決めされており、そのホルダが筒に位置決めされる。
(特徴4)ホルダに半導電体モジュールを位置決めする形状が施されている。
(特徴5)ホルダと筒の間に回り止め形状が施されている。
(特徴6)筒の軸心方向から観察すると、正極バスバと負極バスバと中間バスバは、同一直線上を伸びている。
(特徴7)筒の軸心方向から観察すると、正極バスバと負極バスバと中間バスバは、同一直線上を伸びており、モジュールの制御端子群に接続されている配線群は、前記直線に直交する方向に伸びている。
本明細書で上段と下段が同一仕様であるというのは、筒の外側に位置しているバスバを除外して同一仕様であることをいう。筒の外側に位置しているバスバは、部品50に接続する別部品として扱うことができる。
部品2は筒4を利用している。筒4は後記する部材を収容する大きさの内径を持つ側面4cと、底4dと、フランジ4eを備えている。フランジ4eは底4dから延長した部分である。側面4cには、後記するバスバが通過する貫通孔4m、4n、4p(図5、図6参照)が形成されている。軸心に沿って観察したときに、貫通孔4mと4nは軸心の周りに180°回転した位置(直径を挟んだ位置)に形成されており、貫通孔4pは90°回転した位置に形成されている。軸心に直交する方向から観察したときに、貫通孔4nと4pは底4dに隣接する位置に形成されており、貫通孔4mは底4dから離れた位置に形成されている。
ホルダ22の上面には、モジュール20を受け入れて位置決めするリブ22qが形成されている。
モジュール20がリブ22qで位置決めされと、導電体ブロック24の上面はソース電極20kに対面し、制御電極群20lに属する制御電極の各々は、導電体ピン群25に属する対応する導電体ピンに対面する。
次に、絶縁板10を挿入する
加圧部材6が筒4の底4dに向けて移動すると、加圧部材6と底4dの間で、冷却部材8と、絶縁板10と、バスバ12と、導電体ブロック18と、モジュール20と、導電体ブロック24と、バスバ26が加圧される。この結果、冷却部材8と絶縁板10が密着し、絶縁板10とバスバ12が密着し、バスバ12と導電体ブロック18が密着し、導電体ブロック18とモジュール20のドレイン電極20jが密着し、モジュール20のソース電極20kが導電体ブロック24と密着し、導電体ブロック24とバスバ26が密着する。同時に、モジュール20の制御電極群20lが導電体ピン群25と密着し、導電体ピン群25がバスバ30に形成されている配線群と密着する。以上によって、半部品2が形成される。
半部品2a,2bは同一仕様というものの、筒外に出ている部分については、半部品2aと2bとで異なるものとする。筒外に出ている部分については別部品を接続することで完成することができる。比較的簡単に上段と下段に応じて異ならせることができる。同一仕様の2個の筒部品を用いることで部品50が完成する利点は大きい。
軸方向に伸びているバスバの延長部については、図10の形状に限定されない。後記する2重筒のバスバ延長部を用いることもできる。
小径の円筒形バスバ36は大径の円筒形バスバ34よりも下方まで伸びており、その下端から3本の部品50のための負極バスバ26bが分岐している。ただし図15では部品50のために分岐バスバ26buが隠れているので図示されていない。大径の円筒形バスバ34の下端から3本の部品50のための正極バスバ12aが分岐している。ただし、図15では部品50のために分岐バスバ12auが隠れているので図示されていない。
例えば、図11の(2)は、モジュールの上下を反転して筒内に挿入することで得られる単相分回路を示している。この場合、バスバ12aを中間バスバとし、バスバ26aを正極バスバとし、バスバ26bを中間バスバとし、バスバ12bを負極バスバとする。
上記実施例では、2本半部品を組み合わせて部品50を完成している。これに代えて、1本の筒の中に上段モジュールと下段モジュールを挿入してもよい。1本の筒の中に上段モジュールと下段モジュールを挿入する場合、上下に加圧部材を配置してもよいが、一方に付いては筒に固定されている底または蓋としてもよい。また上記実施例では、モジュールの電極とバスバを導電体を介して密着させているが、モジュールの電極とバスバを直接に密着させてもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
4:筒
4c:側壁
4d:底
4e:フランジ
4m,4n,4p:貫通孔
6:加圧部材
8:冷却部材
8f:フランジ
8g:外周壁
8h:内周壁
8i:底
10:絶縁層
12:第1バスバ
14:第1絶縁ブッシュ
16:第1ホルダ
18:第1導電体
20:モジュール
20a:上段モジュール
20b:下段モジュール
20c:挿入方向を反転した上段モジュール
20d:挿入方向を反転した下段モジュール
20j:ドレイン電極
20k:ソース電極
20l:制御電極群
22:第2ホルダ
22q:リブ
24:第2導電体
26:第2バスバ
28:第2絶縁ブッシュ
30:第3バスバ
32:第3絶縁ブッシュ
34:正極バスバ延長部
36:負極バスバ延長部
38:中間バスバ延長部
40:上段用制御バスバ延長部
42:下段用制御バスバ延長部
50:部品
52:ケース
60:モータ
60u:u相接続位置
60v:v相接続位置
60w:w相接続位置
添字a:上段側
添字b:下段側
Claims (6)
- インバータ装置の単相分回路を提供する部品であり、
筒と、上段モジュールと、下段モジュールと、正極バスバと、負極バスバと、中間バスバと、加圧部材を備えており、
筒の側壁に、正極バスバが通過する貫通孔と、負極バスバが通過する貫通孔と、中間バスバが通過する貫通孔が形成されており、
上段モジュールは、スイッチング素子を内蔵しており、扁平であって、一方の扁平面に正極電極が形成されており、他方の扁平面に上段側中間電極が形成されており、
下段モジュールは、スイッチング素子を内蔵しており、扁平であって、一方の扁平面に負極電極が形成されており、他方の扁平面に下段側中間電極が形成されており、
筒内に、上段モジュールと、下段モジュールが挿入されており、
筒の側壁に形成されている前記貫通孔群から、正極バスバと、負極バスバと、中間バスバが挿入されており、
正極電極と、上段側中間電極と、負極電極と、下段側中間電極と、正極バスバと、負極バスバと、中間バスバと、加圧部材の加圧面の各々が、筒の軸心に直交する面に沿って伸びており、
正極電極と正極バスバが対面し、上段側中間電極と中間バスバが対面し、下段側中間電極と中間バスバが対面し、負極電極と負極バスバが対面する順序で配置されており、
加圧部材は、筒の軸心方向から筒内に挿入された位置で筒に固定されており、その加圧部材によって、正極電極と正極バスバが密着しており、上段側中間電極と中間バスバが密着しており、下段側中間電極と中間バスバが密着しており、負極電極と負極バスバが密着しており、
加圧部材を外すと、上段モジュールと、下段モジュールと、正極バスバと、負極バスバと、中間バスバが分離することを特徴とするインバータ部品。 - 前記筒が、上段側筒と下段側筒に分離可能であり、
上段側筒に、上段モジュールと正極バスバと上段側中間バスバが固定されており、
下段側筒に、下段モジュールと負極バスバと下段側中間バスバが固定されており、
筒外で上段側中間バスバと下段側中間バスバが接続されて中間バスバが構成されていることを特徴とする請求項1のインバータ部品。 - 上段モジュールと下段モジュールが同一仕様であり、
少なくとも筒内における正極バスバと下段側中間バスバが同一仕様であり、
少なくとも筒内における負極バスバと上段側中間バスバが同一仕様であり、
上段側筒と下段側筒が同一仕様であり、
同一仕様の2本の筒が天地を反転して同一直線上に固定されていることを特徴とする請求項2のインバータ部品。 - 上段側筒と下段側筒の各々は、底のある筒であり、
筒の内周に、ねじが切られており、
加圧部材の外周に、筒のねじにかみ合うねじが切られており、
加圧部材をねじ込む、加圧部材と底の間に、内部を冷媒が通過する冷却部材と、絶縁層と、バスバと、導電体と、モジュールと、導電体と、バスバと、絶縁層がその順序で相互に密着していることを特徴とする請求項3のインバータ部品。 - 請求項1のインバータ部品を3本備えており、
3本の筒の軸心同士が平行するともに、筒の軸心に沿った方向から観測したときに3本の筒が正三角形を構成する位置に配置されていることを特徴とするインバータ装置。 - 3本の筒に対する正極バスバは、3本の筒に共通する共通部分と、各々の筒に分岐する分岐部分を備えており、
3本の筒に対する負極バスバは、3本の筒に共通する共通部分と、各々の筒に分岐する分岐部分を備えており、
正極バスバの共通部分と負極バスバの共通部分は同軸であって、前記正三角形の重心位置を筒の軸心方向に伸びており、
正極バスバの分岐部分と、負極バスバの分岐部分は、前記重心位置から放射状に伸びており、
筒の軸心方向から観測すると、正極バスバの分岐部分と負極バスバの分岐部分が重複することを特徴とする請求項5のインバータ装置。
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