JP6414332B2 - Mechanical and electric integrated rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機及び電力変換装置を一体的にハウジングに収容する機電一体型の回転電機装置に関する。 The present invention relates to an electromechanical integrated rotating electrical machine apparatus that integrally accommodates a rotating electrical machine and a power converter in a housing.
特許文献1の技術は、回転電機であるモータと電力変換装置であるインバータとをハウジングに一体的に収容している。モータをハウジング内に収容し、ハウジングに設けた取付座の上にインバータを取り付けている。 In the technique of
インバータを取り付ける取付座が一体構成されるハウジングは、インバータの形状や大きさが変わると設計変更する必要が生じる。このような事態を避けるために、取付座に代えてハウジングとは別体の取付部材となるトレイを設けることが考えられる。そして、ハウジングには、インバータを取り付けた状態のトレイを固定することになる。 The housing in which the mounting seat for attaching the inverter is integrally formed needs to be changed when the shape and size of the inverter are changed. In order to avoid such a situation, it is conceivable to provide a tray serving as a mounting member separate from the housing instead of the mounting seat. Then, the tray with the inverter attached is fixed to the housing.
インバータは、パワー半導体素子を有するパワーモジュールを備え、パワーモジュールから引き出される端子を、トレイ上にて他の接続端子に接触させて、電気的に接続することがある。しかし、トレイ上における端子同士の接続においては、トレイの製造上の誤差により、パワーモジュールの端子と他の接続端子との間で充分な面圧が確保できず、端子同士の接触性が悪化する恐れがある。 The inverter includes a power module having a power semiconductor element, and a terminal drawn from the power module may be brought into electrical contact with another connection terminal on the tray. However, in the connection between terminals on the tray, due to an error in the manufacture of the tray, a sufficient surface pressure cannot be secured between the terminals of the power module and other connection terminals, and the contact between the terminals deteriorates. There is a fear.
そこで、本発明は、トレイ上のパワーモジュールの端子と他の接続端子との接触性を高めることを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the contact between the terminals of the power module on the tray and other connection terminals.
本発明は、ハウジングに収容される回転電機と、パワーモジュールを有する電力変換装置との間に位置して、パワーモジュールが配置されるトレイを備える。トレイは、パワーモジュールが配置された状態で、パワーモジュールの端子と接続端子との接触に際し変形する変形部を備える。 The present invention includes a tray on which a power module is disposed, which is positioned between a rotating electrical machine housed in a housing and a power converter having a power module. The tray includes a deforming portion that is deformed when the power module is in contact with the terminal of the power module and the connection terminal.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる機電一体型の回転電機装置の斜視図である。回転電機装置のハウジング1は、大略円筒形状のモータ部3と、モータ部3の円筒形状部分の図1中で上部側に一体的に設けられて大略直方体形状のインバータ部5と、インバータ部5の上部を覆うカバー7とを備えている。モータ部3とインバータ部5は、ハウジング本体8を構成している。 FIG. 1 is a perspective view of an electromechanically integrated rotating electrical machine apparatus according to the first embodiment of the present invention. A
モータ部3内には、回転電機としての三相交流モータ(以下、単にモータという。)9が収容される。インバータ部5上のカバー7に覆われる部分には、電力変換装置としてのインバータ11が収容される。すなわち、ハウジング1は、モータ9とインバータ11とを一体的に収容する。 The motor unit 3 accommodates a three-phase AC motor (hereinafter simply referred to as a motor) 9 as a rotating electrical machine. An
インバータ11は、電気部品として、平滑コンデンサ13、パワー半導体素子を有するパワーモジュール15などを備えている。インバータ11は、取付部材となるトレイ17のモータ9と反対側に配置される。ハウジング1のインバータ部5には、図2に示すように、トレイ17を載せて固定するための長方形状の底壁19が形成されている。 The
底壁19の四隅及び、長方形状における二つの長辺部の中央の全部で6箇所には、ボス部21が形成され、ボス部21上にトレイ17が載置される。ボス部21上にトレイ17を載置した状態で、図2、図3に示すように、ボルト23を用いてトレイ17を底壁19上に締結固定する。ボルト23は、図3に示すように、トレイ17のボルト挿入孔17aに挿入し、ボス部21のねじ孔21aに締結する。
ボス部21上に固定した状態のトレイ17は、図5に示すように、上面がインバータ部5の周縁の上端面5aとほぼ同一面となる。インバータ部5の上端面5aは、図2、図3に示すように、トレイ17の周囲を囲むような長方形状となっている。 As shown in FIG. 5, the upper surface of the
図4に示すように、トレイ17の長手方向中央の二つのボルト23相互間において、パワーモジュール15が固定部位18にてトレイ17に固定される。パワーモジュール15のトレイ17の長手方向一方側(図4中で下部側)の側縁から三つの電源端子25が引き出されている。電源端子25は図示しないバスバーなどの導電部材を介してモータ9のコイルに接続される。 As shown in FIG. 4, the
パワーモジュール15のトレイ17の長手方向他方側(図4中で上部側)から二つの端子27が引き出されている。端子27は、図2に示す平滑コンデンサ13の接続端子29に、接触することで電気的に接続される。平滑コンデンサ13は、図2に示すように、カバー7の内側に形成してあるコンデンサ収容部7a内に収容した状態で固定されている。 Two
図2のように平滑コンデンサ13を固定した状態のカバー7を、図3のハウジング本体8のインバータ部5上に載せて、図示しないボルトなどの締結具により固定して、図1の回転電機装置となる。このとき、平滑コンデンサ13の接続端子29が、パワーモジュール15の端子27に接触する。これにより、平滑コンデンサ13とパワーモジュール15とが電気的に接続される。 The
トレイ17は、板状の弾性変形し得る金属製であり、パワーモジュール15の電源端子25及び端子27に対しては電気的に絶縁されている。 The
図2〜図4に示すように、トレイ17は、六つのボルト23による締結部の近傍に、スリット17b を設けている。スリット17bは、図4に示す底壁19のボス部21の側縁に対応する位置で、トレイ17の長方形状の一方の長辺部から他方の長辺部に向けて短辺部と平行に 設けている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the
各スリット17bは、図4に示すように、端子27よりも、トレイ17の図4中で左右方向の中央側に達している。すなわち、スリット17bの端部17b1は、トレイ17の短辺部と平行な方向(図4中で左右方向)に関し、二つの端子27相互間に位置している。 As shown in FIG. 4, each
トレイ17の長手方向(図4中で上下方向)の両端部では、スリット17bをボス部21の一方の側縁に沿って形成することで、トレイ17に舌辺状の固定部17cが形成される。トレイ17の長手方向の中央部では、スリット17bをボス部21の両方の側縁に沿って形成することで、トレイ17に舌辺状の固定部17dが形成される。このように、トレイ17に複数のスリット17bを形成し、これにより、端子27が位置する側の図4中で上下二つのスリット17bに囲まれた領域のトレイ17に、左右二箇所の変形部 17pが設けられる。 At both ends of the
固定部17c,17dがボルト23によりボス部21に固定されることで、トレイ17がハウジング本体8のインバータ部5に取り付けられる。固定部17c,17dがボス部21に固定された状態で各スリット17bは、トレイ17の長手方向(図4中で上下方向)に関し、一部がボス部21の側縁に対応し、他の一部がボス部21から外れた位置に対応する。換言すれば、トレイ17の長手方向に関し、固定部17cと固定部17dとの間のトレイ17は、ボス部21に対しずれた位置にあって離間している。 By fixing the
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
図3のように、トレイ17を、ハウジング本体8のインバータ部5にボルト23により締結固定した状態で、図2に示すカバー7を、図1のようにインバータ部5に図示しないボルトなどの締結部を用いて固定する。このとき、図2に示す平滑コンデンサ13の接続端子29が、図2に示すパワーモジュール15の端子27に押し付けられるようにして接触する。 As shown in FIG. 3, the
パワーモジュール15の端子27は、トレイ17に対し電気的に絶縁された状態で接触するように設計されている。しかし、トレイ17やハウジング1などの部品の製造誤差によって、図6に示すように、二つの端子27うち例えば図6中で右側の端子27がトレイ17に対して離間した状態となることがある。すなわち、図6中で右側の端子27とトレイ17との間に隙間Cが発生する。 The terminal 27 of the
この場合、カバー7をインバータ部5に組み付けるときに、二つの接続端子29のうち、図6中で右側の接続端子29が先に端子27に接触する。このときトレイ17は、スリット17bを備えることによって、変形部17pが変形する。これにより、先に接触した右側の接続端子29と端子27との接触面圧が緩和される。さらにその後、図6中で左側の接続端子29が端子27に接触する。 In this case, when the
このように、本実施形態では、トレイ17が端子27と接続端子29との接触に際し変形する変形部17pを備えることにより、トレイ17に製造誤差が発生したとしても、左右両者における端子同士の接触を確実に得ることができる。 As described above, in the present embodiment, the
また、二つの接続端子29の対応する二つの端子27に対する押し付け力は、一方に隙間Cが発生したとしても、変形部17pの作用により、左右両者における押し付け面圧の差が小さくなる。したがって、本実施形態では、片側だけ非接触状態になりやすい状況を避け、左右両者における端子同士の接触を確実に得ることができるようになる。 Further, the pressing force of the two
本実施形態は、カバー7とハウジング本体8との組み付けにおいて、変形部17pが、パワーモジュール15の端子27と平滑コンデンサ13の接続端子29との接触に際し変形する。してみれば、本実施形態においては、トレイ17に変形部17pを設けたことにより、パワーモジュール15の端子27と平滑コンデンサ13の接続端子29との接触、ひいては、パワーモジュール15と平滑コンデンサ13との電気的な接続を確実に得ることができる。 In the present embodiment, when the
なお、本実施形態は、トレイ17の上下方向(図4中で紙面に直交する方向)に貫通しているスリット17bにより変形部17pを形成したが、必ずしもそれに限ることなない。例えば、図7に示すように、トレイ17の表面にスリット17bに代えて溝17eを設けることで、変形部17pを形成するようにしてもよい。溝17eは、トレイ17に例えば機械加工することによって形成すればよく、変形部17pを容易に設けることができる。溝17eは、トレイ17の裏面に設けてもよく、トレイ17の表裏両面にそれぞれ設けてもよい。すなわち、トレイ17は、表裏両面の少なくとも一方の面に溝が設けられることによって変形部17pが形成される。 In the present embodiment, the
図8、図9は、本発明の第2の実施形態を示す。第2の実施形態は、第1の実施形態に対し、ハウジング本体8におけるインバータ部5の底壁19に、トレイ17に向けて突出する支持部としての凸部31を設けている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。 8 and 9 show a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a
凸部31は、図6に対応する図9に示すように、上面が凸状の曲面となる曲面部31aを備えている。凸部31は、底壁19の図9中で左右方向ほぼ中央に位置し、曲面部31aの頂部31a1がトレイ17の下面にほぼ接触している。頂部31a1のトレイ17に対するほぼ接触する位置は、二つの端子27相互間のほぼ中央である。 As shown in FIG. 9 corresponding to FIG. 6, the
第2の実施形態は、第1の実施形態と同様に、カバー7をハウジング本体8のインバータ部5に固定することで、平滑コンデンサ13の接続端子29がパワーモジュール15の端子27に接触する。このとき、第1の実施形態と同様に、二つの端子27のうち例えば図9中で右側の端子27がトレイ17に対して離間した状態では、変形部17pが端子27と接続端子29との接触に際し変形する。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the
変形部17pが変形する場合には、凸部31が、二つの端子27相互間においてトレイ17を支持することになる。すなわち、トレイ17をインバータ11と反対側から支持する支持部となる凸部31が、端子27及び接続端子29の位置に対応してハウジング本体8に設けられている。 When the deforming
トレイ17は、凸部31によりハウジング本体8に支持されることで、端子27と接続端子29との接触に際し、トレイ17を凸部31の頂部31a1を支点として変形させることができる。したがって、本実施形態では、トレイ17に製造誤差が発生したとしても、パワーモジュール15の端子27と平滑コンデンサ13の接続端子29との間において、さらに確実な接触を得ることができるようになる。 The
図10は、本発明の第3の実施形態を示す。第3の実施形態は、第1の実施形態に対し、トレイ17とハウジング本体8におけるインバータ部5の底壁19との間に、弾性部材としてのコイルばね33を設けている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。 FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that a coil spring 33 as an elastic member is provided between the
コイルばね33は、パワーモジュール15の二つの端子27に対応する位置にそれぞれ配置してある。この場合、二つのコイルばね33が、二つの端子27に対応する位置のトレイ17の変形部17pを弾性的に支持して付勢することになる。 The coil springs 33 are respectively arranged at positions corresponding to the two
第3の実施形態は、端子27と接続端子29との接触面圧が、トレイ17の弾性変形によって高まる上、コイルばね33がトレイ17を押圧して付勢することで、端子27と接続端子29との接触面圧がさらに高まる。よって、端子27と接続端子29との接触性がさらに向上する。 In the third embodiment, the contact surface pressure between the terminal 27 and the
また、二つのコイルばね33により、二つの端子27に対して個別に弾性力を付与するので、二つの端子27に対して個別に面圧を加えることができる。 In addition, since the elastic force is individually applied to the two
図11は、本発明の第4の実施形態を示す。第4の実施形態は、図10に示した第3の実施形態におけるコイルばね33に代えて、板ばね35を設けている。その他の構成は第3の実施形態と同様である。 FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a
板ばね35は、ハウジング本体8におけるインバータ部5の底壁19上に配置する。板ばね35は、底壁19に接触する平板部35aと、平板部35aからトレイ17に向けて突出するようにして凸曲面状に屈曲する二つの屈曲部35bとを備える。二つの屈曲部35bは、パワーモジュール15の二つの端子27に対応する位置にそれぞれ設定している。この場合、二つの屈曲部35bが、二つの端子27に対応する位置のトレイ17の変形部17pを弾性的に支持して付勢することになる。 The
第4の実施形態は、端子27と接続端子29との接触面圧が、トレイ17の弾性変形によって高まる上、板ばね35の屈曲部35bがトレイ17を押圧して付勢することで、端子27と接続端子29との接触面圧がさらに高まる。よって、端子27と接続端子29との接触性がさらに向上する。 In the fourth embodiment, the contact surface pressure between the terminal 27 and the
また、二つの屈曲部35bにより、二つの端子27に対して個別に弾性力を付与するので、二つの端子27に対して個別に面圧を加えることができる。 In addition, since the elastic force is individually applied to the two
なお、図10における二つのコイルばね33及び、図11における二つの屈曲部35bは、二つの端子27に対してずれた位置に配置してもよい。 Note that the two coil springs 33 in FIG. 10 and the two
図12は、本発明の第5の実施形態を示す。第5の実施形態は、トレイ17のパワーモジュール15を含むインバータ11と反対のハウジング本体8側に、インバータ11を冷却する冷却部となる冷却器37を設けている。 FIG. 12 shows a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, a cooler 37 serving as a cooling unit for cooling the
冷却器37は、冷却水Wが封入される冷却水封入部材39を備えている。冷却水封入部材39は、底壁部39aと、底壁部39aの周囲からトレイ17に向けて立ち上がる側壁部39bとを備えている。冷却水封入部材39は、側壁部39bの先端をトレイ17のスリット17bを避けた位置に接合固定することで、トレイ17との間に冷却水Wを封入する冷却水通路を形成する。 The cooler 37 includes a cooling
なお、底壁部39aには、図示していないが、冷却水の導入口及び排出口が形成されている。冷却水の導入口には、図示しない冷却水ポンプから冷却水が導入される。排出口から排出される冷却水は、ハウジング本体8におけるモータ部3の壁部内に形成してある冷却水流路を通ってモータ9を冷却した後、モータ部3の外部に排出される。 In addition, although not shown in figure in the
冷却水封入部材39の底壁部39aの下面には、インバータ部5の底壁19側に向けて突出する突起39cが形成されている。突起39cは、例えば断面ほぼ半球状でよく、二つの端子27相互間に位置し、底壁19にほぼ接触している。 On the lower surface of the
平滑コンデンサ13の接続端子29が端子27に接触してトレイ17が下方に押圧されるときに、突起39cが底壁19に接触することで、トレイ17が突起39cにより底壁19に支持されることになる。このとき、冷却水封入部材39は、突起39cを支点に変形して、トレイ17を上側に付勢し、端子27と接続端子29との接触面圧を確保する。よって、端子27と接続端子29との接触性がさらに向上する。 When the
図12に示した第5の実施形態は、トレイ17に設けた突起39cに代えて、底壁19に突起を設けてもよい。すなわち、冷却器37の冷却水封入部材39とハウジング本体8の底壁19との少なくともいずれか一方に、冷却器37がハウジング本体8の底壁19に接触して支持される突起が設けられている。 In the fifth embodiment shown in FIG. 12, a protrusion may be provided on the
また、第5の実施形態は、端子27に対応する位置の冷却器37の冷却水通路内に、コイルばねなどの弾性体を設置してもよい。この場合、弾性体は、端子27に対応する位置のトレイ17と、冷却水封入部材39の底壁部39aとの間に設置する。冷却器37の冷却水通路内に弾性体を設けることによって、端子27がトレイ17を介して接続端子29に向けて押し付けられるので、端子27と接続端子29との接触性がより一層向上する。 In the fifth embodiment, an elastic body such as a coil spring may be installed in the cooling water passage of the cooler 37 at a position corresponding to the terminal 27. In this case, the elastic body is installed between the
なお、上記した各実施形態のトレイ17は、端子27と接続端子29とが接触するときの変形に関し、弾性変形であってもよく、塑性変形であってもよい。 In addition, regarding the deformation | transformation when the terminal 27 and the
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment is only the illustration described in order to make an understanding of this invention easy, and this invention is not limited to the said embodiment. The technical scope of the present invention is not limited to the specific technical matters disclosed in the above embodiment, but includes various modifications, changes, alternative techniques, and the like that can be easily derived therefrom.
例えば、スリット17bに代えて、図4中で上下方向幅がスリット17bよりも広い切欠部のようなものでもよい。この場合、端子27が変形部17pに対応する位置にあることが必要である。図8における溝17eの図4中で上下方向幅についても、スリット17bのような狭い幅でなくてもよい。また、トレイ17は、導電性部材で構成される金属製に限ることはなく、変形すればよいので樹脂製でもよい。 For example, instead of the
上記各実施形態では、平滑コンデンサ13をカバー7に取り付け、パワーモジュール15をトレイ17に取り付けているが、平滑コンデンサ13をトレイ17に取り付け、パワーモジュール15をカバー7に取り付けてもよい。この場合、平滑コンデンサ13から図3の端子27のような端子を引き出し、当該端子にカバー7側の接続端子を接触させる。 In each of the above embodiments, the smoothing
また、平滑コンデンサ13を、パワーモジュール15と共にトレイ17に取り付けてもよい。この場合、平滑コンデンサ13をトレイ17に取り付けるときに、図2に示す接続端子29をパワーモジュール15の端子27に接触させる。 Further, the smoothing
電力変換装置としてインバータ11に限らずDC−DCコンバータにも本発明を適用でき、回転電機としてモータ9に限らず発電機にも本発明を適用できる。 The present invention can be applied not only to the
本発明は、回転電機及び電力変換装置を一体的にハウジングに収容する機電一体型の回転電機装置に適用される。 The present invention is applied to an electromechanical-integrated rotating electrical machine apparatus in which a rotating electrical machine and a power converter are integrally housed in a housing.
1 ハウジング
7 カバー
8 ハウジング本体
9 モータ(回転電機)
11 インバータ(電力変換装置)
15 パワーモジュール
17 トレイ
17b トレイのスリット
17e トレイの溝
17p トレイの変形部
27 パワーモジュールの端子
29 平滑コンデンサの接続端子
31 凸部(支持部)
33 コイルばね(弾性部材)
35 板ばね(弾性部材)
37 冷却器(冷却部)
39c 突起1
11 Inverter (Power converter)
DESCRIPTION OF
33 Coil spring (elastic member)
35 Leaf spring (elastic member)
37 Cooler (cooling part)
39c protrusion
Claims (7)
パワーモジュールを有し、前記回転電機に接続される電力変換装置と、
前記回転電機と前記電力変換装置とを一体的に収容するハウジングと、
前記回転電機と前記電力変換装置との間に位置して前記ハウジングに取り付けられ、前記パワーモジュールが配置されるトレイと、
前記パワーモジュールから引き出される端子と、
前記パワーモジュールが前記トレイ上に配置された状態で前記端子との間で互いに押し付けられるように接触して電気的に接続される接続端子と、を有し、
前記トレイは、前記端子と前記接続端子との接触に際し変形する変形部を備えることを特徴とする機電一体型の回転電機装置。Rotating electrical machinery,
A power conversion device having a power module and connected to the rotating electrical machine;
A housing that integrally accommodates the rotating electrical machine and the power converter;
A tray that is positioned between the rotating electrical machine and the power converter and is attached to the housing, and on which the power module is disposed;
A terminal drawn from the power module;
A connection terminal electrically connected in contact with the terminal so as to be pressed against each other in a state where the power module is disposed on the tray;
The tray is provided with a deforming portion that is deformed when the terminal and the connection terminal are in contact with each other.
前記カバーに、前記接続端子を備えるコンデンサが設けられ、
前記変形部は、前記端子と前記接続端子との接触に際し変形することを特徴とする請求項1に記載の機電一体型の回転電機装置。The housing includes a housing body to which the rotating electrical machine and the tray are attached, and a cover that is assembled to the housing body so as to cover the tray.
The cover is provided with a capacitor including the connection terminal,
2. The electromechanical integrated rotating electrical machine apparatus according to claim 1, wherein the deforming portion is deformed when the terminal and the connection terminal are in contact with each other.
前記冷却部と前記ハウジングとの少なくともいずれか一方に、前記冷却部が前記ハウジングに接触して支持される突起を備え、
前記端子及び前記接続端子は、それぞれ二つ設けられ、
前記突起は、前記二つの端子相互間に位置していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の機電一体型の回転電機装置。A cooling unit for cooling the power converter is provided on the housing side of the tray;
At least one of the cooling unit and the housing is provided with a protrusion that supports the cooling unit in contact with the housing;
Two each of the terminal and the connection terminal are provided,
5. The electromechanical integrated rotating electrical machine apparatus according to claim 1, wherein the protrusion is positioned between the two terminals. 6.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/066578 WO2016199219A1 (en) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Mechanically and electrically integrated rotating electric machine device |
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