JP6526517B2 - Inverter device - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング素子と平滑コンデンサとを備えたインバータ装置に関する。   The present invention relates to an inverter device provided with a switching element and a smoothing capacitor.

直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバータ装置は、各種の用途に用いられている。例えば、ハイブリッドショベルにおいてインバータ装置は、動力源であるエンジンのパワーアシストを行う発電電動機に対し、直流バッテリーが発生する直流電圧を交流電圧に変換して供給する。   An inverter device which converts a DC voltage into an AC voltage and supplies it to a load is used in various applications. For example, in a hybrid shovel, an inverter device converts a DC voltage generated by a DC battery into an AC voltage and supplies it to a generator motor that performs power assist of an engine that is a power source.

インバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子と平滑コンデンサとを含む。これらは、インバータ装置の動作によって発熱するため、冷却機構をインバータ装置に付設することが望ましい。とりわけ、ハイブリッドショベルに搭載されるインバータ装置では、前記エンジンが発生する熱に曝される環境に配置されることが多いため、効率的にインバータ装置を冷却することが求められる。他方で、配置スペースが限られることから、冷却機構を含むインバータ装置の小型化も求められる。   The inverter device includes a switching element for converting a DC voltage to an AC voltage and a smoothing capacitor. Since these generate heat by the operation of the inverter device, it is desirable to attach a cooling mechanism to the inverter device. In particular, an inverter device mounted on a hybrid shovel is often disposed in an environment exposed to the heat generated by the engine, so efficient cooling of the inverter device is required. On the other hand, since the arrangement space is limited, miniaturization of the inverter device including the cooling mechanism is also required.

特許文献1には、冷媒流路を備えたプレートの一方の面にスイッチング素子を、他方の面に平滑コンデンサを搭載してなるインバータ装置が開示されている。スイッチング素子と平滑コンデンサとは、前記プレートの一方の面から他方の面へ引き回されるバスバーによって電気的に接続される。このインバータ装置によれば、スイッチング素子及び平滑コンデンサを冷却できると共に、小型化の要請を満たすことができる。   Patent Document 1 discloses an inverter device in which a switching element is mounted on one surface of a plate having a refrigerant flow path and a smoothing capacitor is mounted on the other surface. The switching element and the smoothing capacitor are electrically connected by a bus bar drawn from one side of the plate to the other side. According to this inverter device, the switching element and the smoothing capacitor can be cooled and the demand for miniaturization can be satisfied.

特開2014−11926号公報JP, 2014-11926, A

しかし、特許文献1のインバータ装置では、互いに対向するプレートの一方の面と他方の面とに、発熱体としてのスイッチング素子と平滑コンデンサとが各々搭載される。このため、スイッチング素子の発する熱が他方の面にまで回り込んでしまい、冷却効率が悪化するという問題がある。また、両者を接続するバスバーの経路長が、前記引き回しを要することから長くなり、バスバー部分のインダクタンスが増加する。このことは、インバータ装置の動作時に大きなサージ電圧や電気的損失を発生させ、誘導ノイズや輻射ノイズを生成する要因となる。   However, in the inverter device of Patent Document 1, the switching element as a heating element and the smoothing capacitor are respectively mounted on one surface and the other surface of the plates facing each other. For this reason, the heat which a switching element emits turns around to the other side, and there is a problem that cooling efficiency deteriorates. Further, the path length of the bus bar connecting the two becomes long because the wiring is required, and the inductance of the bus bar portion increases. This causes a large surge voltage and electrical loss during the operation of the inverter device, and causes inductive noise and radiation noise.

本発明の目的は、スイッチング素子及び平滑コンデンサの良好な冷却を図りつつ、小型化の要請を満たし、且つ、ノイズの発生を抑制できるインバータ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an inverter device capable of satisfying a demand for miniaturization and suppressing generation of noise while achieving good cooling of a switching element and a smoothing capacitor.

本発明の一局面に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子と、前記直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記スイッチング素子と前記コンデンサとを電気的に接続するバスバーと、冷媒を流通させる流路を内部に備え、前記スイッチング素子及び前記コンデンサが取り付けられる冷却器と、前記冷却器に取り付けられた前記スイッチング素子及び前記コンデンサを覆い、他の機器に取り付けられるケーシングと、を備え、前記冷却器は、第1面と、前記第1面に隣接且つ交差する第2面とを備え、前記第1面には前記スイッチング素子が、前記第2面には前記コンデンサが各々取り付けられ、前記バスバーは、前記第1面と前記第2面との境界を跨ぐ経路で、前記スイッチング素子と前記コンデンサとを接続しているインバータ装置において、前記第1面と前記第2面とは、互いに直交する面であり、前記バスバーは、前記第1面に平行な第1部分と、前記第2面に平行な第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との接続部とを備えるL字型形状を有することを特徴とするAn inverter device according to one aspect of the present invention includes: a switching element that converts a DC voltage into an AC voltage; a capacitor that smoothes the DC voltage; a bus bar that electrically connects the switching element and the capacitor; And a cooler to which the switching element and the capacitor are attached, and a casing that covers the switching element and the capacitor attached to the cooler and is attached to another device. The cooler includes a first surface and a second surface adjacent to and intersecting the first surface, the switching element being attached to the first surface, and the capacitor being attached to the second surface. The bus bar connects the switching element and the capacitor in a path crossing the boundary between the first surface and the second surface. In it are inverter device, wherein the first surface and the second surface is a surface orthogonal to each other, the bus bar includes a first portion parallel to the first plane, the second parallel to the second plane It is characterized by having an L-shaped shape provided with a portion and a connection portion between the first portion and the second portion .

このインバータ装置によれば、スイッチング素子は冷却器の第1面に、コンデンサは前記第1面に隣接する第2面に取り付けられるので、一方が発する熱が他方の取り付け面に至り難くなり、冷却器による両者の冷却を効率良く行わせることができる。また、前記第1面と前記第2面とは互いに交差する面であるため、前記第1面及び前記第2面が同一平面に並ぶ場合に比べて、冷却器の小型化を図ることができる。このため、他の機器に取り付けられるケーシングが寸法的制限を受ける場合にあっても、これに対応することができる。さらに、バスバーは、前記第1面と前記第2面との境界を跨ぐ経路で配線されるので、バスバーの経路長を短くすることができ、インダクタンスを増加させることはない。従って、ノイズの発生を抑制することができる。   According to this inverter device, since the switching element is attached to the first surface of the cooler and the capacitor is attached to the second surface adjacent to the first surface, it is difficult for the heat emitted by one to reach the other attachment surface. Cooling of the two can be performed efficiently. Further, since the first surface and the second surface intersect with each other, the cooler can be miniaturized as compared with the case where the first surface and the second surface are arranged in the same plane. . For this reason, even if the casing attached to another device is subject to dimensional limitations, this can be coped with. Furthermore, since the bus bar is wired in a route straddling the boundary between the first surface and the second surface, the path length of the bus bar can be shortened, and the inductance is not increased. Therefore, the generation of noise can be suppressed.

また、前記第1面と前記第2面とは、互いに直交する面であり、前記バスバーは、前記第1面に平行な第1部分と、前記第2面に平行な第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との接続部とを備えるL字型形状を有する。 Further, wherein the first surface and the second surface is a surface orthogonal to each other, the bus bar includes a first portion parallel to the first surface, said second portion parallel to the second surface, wherein that having a L-shape and a connecting portion between the first portion and the second portion.

このインバータ装置によれば、前記第1面と前記第2面とが直交する面であるので、冷却器の一層の小型化を図ることができる。また、バスバーを最短経路で配設することが可能となるので、インダクタンスを最小限に抑制することができる。   According to this inverter device, since the first surface and the second surface are orthogonal to each other, further downsizing of the cooler can be achieved. In addition, since the bus bar can be disposed in the shortest path, the inductance can be minimized.

上記のインバータ装置において、前記冷却器は、前記ケーシングによって覆われない露出部を有することが望ましい。   In the above-mentioned inverter device, the cooler preferably has an exposed portion not covered by the casing.

このインバータ装置によれば、冷却器の露出部が、実質的にケーシングの一部として利用されることになる。従って、ケーシング構造をシンプルにし、インバータ装置の組み立て工程を簡素化することが可能となる。   According to this inverter device, the exposed portion of the cooler is substantially used as a part of the casing. Therefore, the casing structure can be simplified, and the assembly process of the inverter device can be simplified.

本発明の他の局面に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子と、前記直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記スイッチング素子と前記コンデンサとを電気的に接続するバスバーと、冷媒を流通させる流路を内部に備え、前記スイッチング素子及び前記コンデンサが取り付けられる冷却器と、前記冷却器に取り付けられた前記スイッチング素子及び前記コンデンサを覆うカバーを含み、他の機器に取り付けられるケーシングと、を備え、前記冷却器は、第1面と、前記第1面に隣接且つ交差する第2面とを備え、前記第1面には前記スイッチング素子が、前記第2面には前記コンデンサが各々取り付けられ、前記バスバーは、前記第1面と前記第2面との境界を跨ぐ経路で、前記スイッチング素子と前記コンデンサとを接続しているインバータ装置において、前記冷却器は、前記第1面を有する第1平板部と、前記第2面を有する第2平板部と、前記第1面と前記第2面とに隣接すると共にこれらと直交する第3面を有する側板部とを含み、前記ケーシングが、前記カバーと、前記第1平板部、前記第2平板部及び前記側板部の各背面のうちの少なくとも一つとによって構成されていることを特徴とする An inverter device according to another aspect of the present invention comprises a switching element for converting a DC voltage to an AC voltage, a capacitor for smoothing the DC voltage, and a bus bar for electrically connecting the switching element and the capacitor. A casing internally provided with a flow path for circulating a refrigerant, including a cooler to which the switching element and the capacitor are attached, a cover covering the switching element and the capacitor attached to the cooler, and a casing attached to another device And, the cooler includes a first surface and a second surface adjacent to and intersected with the first surface, the switching element on the first surface, and the capacitor on the second surface. Are respectively attached, and the bus bar is a path straddling the boundary between the first surface and the second surface, and the switching element and the capacitor In the inverter device which connects the capacitors, said cooler includes a first flat plate portion having a first surface and a second flat plate portion having the second surface, the first surface and the second surface And a side plate portion having a third surface which is adjacent to and orthogonal to these, and the casing includes at least one of the cover, the first flat plate portion, the second flat plate portion, and the back surface of the side plate portion. One and characterized in that it is constituted by.

このインバータ装置によれば、前記第1平板部、前記第2平板部及び前記側板部をケーシングの一部として利用可能となる。従って、ケーシング構造を一層シンプルにし、部品点数を減らし、組み立て工程を削減することができる。   According to this inverter device, the first flat plate portion, the second flat plate portion, and the side plate portion can be used as a part of the casing. Therefore, the casing structure can be further simplified, the number of parts can be reduced, and the assembly process can be reduced.

上記のインバータ装置において、前記冷却器の流路は、前記第1面の直下及び前記第2面の直下を経由する一本の流路からなることが望ましい。   In the above-described inverter device, it is preferable that the flow passage of the cooler is formed of a single flow passage passing directly below the first surface and immediately below the second surface.

このインバータ装置によれば、流路を一本化することで流路の中間接続部等を設けずに済むため、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能となる。   According to this inverter device, since it is not necessary to provide an intermediate connection portion or the like of the flow path by integrating the flow path, it is possible to reduce the number of parts and the number of assembling steps.

この場合、前記一本の流路における冷媒流通の上流側が前記第2面の直下であり、下流側が前記第1面の直下であることが望ましい。   In this case, it is desirable that the upstream side of the refrigerant flow in the one flow passage is immediately below the second surface, and the downstream side is immediately below the first surface.

一般に、スイッチング素子は平滑コンデンサに比べて大きな熱を発生する。従って、スイッチング素子が取り付けられる第1面を上流側に設定すると、冷媒が大量の熱を吸熱してしまい、下流の第2面においてコンデンサと十分な熱交換を行えない懸念がある。上記の構成によれば、この懸念を払拭することができる。   In general, the switching element generates more heat than the smoothing capacitor. Therefore, when the first surface to which the switching element is attached is set to the upstream side, the refrigerant absorbs a large amount of heat, and there is a concern that sufficient heat exchange with the condenser can not be performed on the second surface downstream. According to the above configuration, this concern can be eliminated.

上記のインバータ装置において、前記スイッチング素子が生成する前記交流電圧の供給先が回転電機であり、前記ケーシングが取り付けられる前記他の機器が、前記回転電機であることが望ましい。   In the above-mentioned inverter device, it is desirable that a supply destination of the alternating voltage generated by the switching element is a rotating electrical machine, and the other device to which the casing is attached is the rotating electrical machine.

本発明に係るインバータ装置は、小型化を図れるので、回転電機において取り付けスペースが制限されている場合でも、当該インバータ装置を取り付けることができる。   Since the inverter device according to the present invention can be miniaturized, the inverter device can be attached even when the mounting space is limited in the rotating electrical machine.

とりわけ、前記回転電機が、ハイブリッド建設機械に搭載される発電電動機であり、前記発電電動機は、前記ハイブリッド建設機械の動力源となるエンジンと、油圧系統を動作させる油圧ポンプとの間に直列配置されるものであることが望ましい。   In particular, the rotating electrical machine is a generator motor mounted on a hybrid construction machine, and the generator motor is arranged in series between an engine serving as a power source of the hybrid construction machine and a hydraulic pump operating a hydraulic system. Is desirable.

上記の通り、ハイブリッド建設機械において、エンジンと油圧ポンプとの間に直列配置される発電電動機においては、前記エンジンが発生する熱に曝される環境にあり、また、インバータ装置の配置スペースが大きく制限される。このような発電電動機に本発明に係るインバータ装置を適用すれば、その組み付けを容易に行うことができ、また効率的にスイッチング素子及び平滑コンデンサを冷却することができる。   As described above, in a hybrid construction machine, in a generator motor arranged in series between an engine and a hydraulic pump, the engine is exposed to the heat generated by the engine, and the arrangement space of the inverter device is greatly restricted. Be done. If the inverter device according to the present invention is applied to such a generator motor, the assembly can be easily performed, and the switching element and the smoothing capacitor can be efficiently cooled.

本発明によれば、スイッチング素子及び平滑コンデンサの良好な冷却を図りつつ、小型化の要請を満たし、且つ、ノイズの発生を抑制できるインバータ装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an inverter device capable of satisfying the demand for downsizing and suppressing the generation of noise while achieving good cooling of the switching element and the smoothing capacitor.

本発明の実施形態に係るインバータ装置の回路図である。It is a circuit diagram of an inverter device concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るインバータ装置の側断面図(図3のII−II線断面図)である。It is a sectional side view (II-II line sectional view of Drawing 3) of an inverter device concerning an embodiment of the present invention. 図2のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図2のIV−IV線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 前記インバータ装置の構成部品である冷却器及びケーシング斜視図である。It is a cooler and a casing which are component parts of the said inverter apparatus. 図5とは視線方向を変えた、冷却器の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the cooler with the viewing direction changed. 前記冷却器の透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view of the said cooler. 比較例に係るインバータ装置を示す側断面図である。It is a side sectional view showing an inverter device concerning a comparative example. ハイブリッドショベルの概略的な側面図である。It is a schematic side view of a hybrid shovel. 前記ハイブリッドショベルの上面視の平面図である。It is a top view of the upper surface view of the said hybrid shovel. 前記ハイブリッドショベルに搭載される発電電動機及びインバータ装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the generator motor and inverter apparatus mounted in the said hybrid shovel. 発電電動機へのインバータ装置の取り付け状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the attachment state of the inverter apparatus to a generator motor. インバータ装置の取り付け板の平面図である。It is a top view of the mounting plate of an inverter apparatus. 前記取り付け板の発電電動機ハウジングへの装着状態を示す平面図である。It is a top view which shows the mounting state to the generator motor housing of the said mounting board.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。
[インバータ装置の回路構成]
図1は、本発明の実施形態に係るインバータ装置1の回路図である。インバータ装置1は、直流電圧を発生するバッテリー10を用いて交流モータMを駆動するために用いられる装置である。インバータ装置1は、インバータ部2とコンデンサ3とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
[Circuit configuration of inverter device]
FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter device 1 according to an embodiment of the present invention. The inverter device 1 is a device used to drive the AC motor M using a battery 10 generating a DC voltage. The inverter device 1 includes an inverter unit 2 and a capacitor 3.

バッテリー10は、所定の直流電圧を発生する電源である。バッテリー10は、例えばハイブリッドショベルのような建設機械にインバータ装置1が搭載される場合は、当該ハイブリッドショベルに具備されている充放電が可能な蓄電池である。バッテリー10のプラス極からは第1配線11が引き出され、マイナス極からは第2配線12が引き出されている。なお、直流電圧は、商用交流電圧をコンバータによって変換することによって生成された直流電圧であっても良い。   The battery 10 is a power supply that generates a predetermined DC voltage. For example, when the inverter device 1 is mounted on a construction machine such as a hybrid shovel, the battery 10 is a storage battery capable of charging and discharging which is included in the hybrid shovel. The first wiring 11 is drawn out from the positive electrode of the battery 10, and the second wiring 12 is drawn out from the negative electrode. The direct current voltage may be a direct current voltage generated by converting a commercial alternating current voltage by a converter.

インバータ部2は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子を含み、モータMに駆動用の交流電圧を供給する。本実施形態では、インバータ部2は、3相交流の相毎の電力変換モジュール、すなわちU相モジュール2U、V相モジュール2V及びW相モジュール2Wを備えている。各モジュールは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などのパワー半導体からなるスイッチング素子と、当該スイッチング素子に対して逆並列に接続された還流ダイオードとを含んでいる。   The inverter unit 2 includes a switching element that converts a DC voltage into an AC voltage, and supplies the motor M with an AC voltage for driving. In the present embodiment, the inverter unit 2 includes a power conversion module for each phase of three-phase alternating current, that is, a U-phase module 2U, a V-phase module 2V, and a W-phase module 2W. Each module includes, for example, a switching element made of a power semiconductor such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and a free wheeling diode connected in antiparallel to the switching element.

コンデンサ3は、バッテリー10が発生する直流電圧を平滑化する。コンデンサ3は、P端子A1とN端子A2とを有しており、P端子A1は第1配線11に、N端子A2は第2配線に各々接続されている。   The capacitor 3 smoothes the DC voltage generated by the battery 10. The capacitor 3 has a P terminal A1 and an N terminal A2, and the P terminal A1 is connected to the first wiring 11, and the N terminal A2 is connected to the second wiring.

インバータ部2のP端子に接続される第3配線13は、P端子A1と同じく第1配線11に、N端子に接続される第4配線14は、N端子A2と同じく第2配線12に、それぞれ接続されている。インバータ部2のU相、V相、W相モジュール2U、2V、2Wの出力配線15は、モータMのU相、V相、W相の各コイルにそれぞれ接続されている。   The third wiring 13 connected to the P terminal of the inverter unit 2 is connected to the first wiring 11 like the P terminal A1, and the fourth wiring 14 connected to the N terminal is connected to the second wiring 12 like the N terminal A2. Each is connected. The U-phase, V-phase, W-phase modules 2U, 2V, 2W output wirings 15 of the inverter unit 2 are connected to the U-phase, V-phase, W-phase coils of the motor M, respectively.

モータMは、インバータ部2が生成する3相交流電圧の供給先となる回転電機である。例えば、ハイブリッド建設機械に本実施形態のインバータ装置1が適用される場合は、モータMは、駆動部のパワーアシストを行う一方で、余剰のエンジン出力で発電を行う発電電動機である。   The motor M is a rotating electrical machine to which the three-phase AC voltage generated by the inverter unit 2 is supplied. For example, when the inverter device 1 according to the present embodiment is applied to a hybrid construction machine, the motor M is a generator motor that performs power assist of the drive unit while performing power generation with an excess engine output.

上記のインバータ装置1の回路構成において、第3配線13及び第4配線14の長さを短くしてインダクタンスを小さくすることが求められる。とりわけ、第4配線14を可及的に短くすることが望まれる。すなわち、インバータ部2が備えるIGBT(スイッチング素子)は、N端子A2の電位をゲート電圧印加の基準電位として動作する。このため、第4配線14のインダクタンスが大きくなると、スイッチング素子に対して適正な電圧を印加できない場合がある。また、一般に第4配線14には、モータMに流れる電流を検出するためのシャント抵抗が組み入れられる。このシャント抵抗と第4配線14のインダクタンスとによって、ノイズ電圧(サージ電圧)が発生し、電流検出回路へ誘導ノイズを与えたり、輻射ノイズを生成したりするからである。   In the circuit configuration of the inverter device 1 described above, it is required to shorten the length of the third wiring 13 and the fourth wiring 14 to reduce the inductance. In particular, it is desirable to make the fourth wiring 14 as short as possible. That is, the IGBT (switching element) included in the inverter unit 2 operates with the potential of the N terminal A2 as the reference potential for gate voltage application. For this reason, when the inductance of the fourth wiring 14 is increased, an appropriate voltage may not be applied to the switching element. Also, generally, the fourth wire 14 incorporates a shunt resistor for detecting the current flowing to the motor M. A noise voltage (surge voltage) is generated by the shunt resistance and the inductance of the fourth wiring 14 to give induction noise to the current detection circuit or generate radiation noise.

[インバータ装置の構造の説明]
図2は、本実施形態に係るインバータ装置1の側断面図、図3は、図2のIII−III線断面図、図4は、図2のIV−IV線断面図である。なお、図2は、図3のII−II線断面図である。インバータ装置1は、上述のインバータ部2及びコンデンサ3に加えて、バスバー、冷却器5及びカバー6を備えている。
[Description of structure of inverter device]
2 is a side sectional view of the inverter device 1 according to the present embodiment, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The inverter device 1 includes a bus bar, a cooler 5 and a cover 6 in addition to the inverter unit 2 and the capacitor 3 described above.

インバータ部2は、扁平な直方体の形状を有するU相、V相、W相モジュール2U、2V、2Wの3つのモジュールからなる。各モジュールは、コンデンサ3との電気接続のための2つの入力端子と、モータMとの電気接続のための出力端子とを備えている。コンデンサ3は、1つの平滑コンデンサからなり、バッテリー10との電気接続のための入力端子と、U相、V相、W相モジュール2U、2V、2Wとの電気接続のための出力端子(図1のP端子A1及びN端子A2)とを備えている。   The inverter unit 2 includes three modules of U-phase, V-phase, and W-phase modules 2U, 2V, and 2W having a flat rectangular parallelepiped shape. Each module has two input terminals for electrical connection with the capacitor 3 and an output terminal for electrical connection with the motor M. The capacitor 3 consists of one smoothing capacitor, and an output terminal for electrical connection between the input terminal for electrical connection with the battery 10 and the U-phase, V-phase, W-phase modules 2U, 2V, 2W (FIG. 1 P terminal A1 and N terminal A2).

バスバーは、インバータ部2の各モジュール(スイッチング素子)の入力端子とコンデンサ3の出力端子とを電気的に接続する、銅又はアルミニウムからなる帯状の裸導体である。本実施形態では、U相用のバスバーとして、U相モジュール2Uの第1入力端子とコンデンサ3のP端子A1とを接続するバスバー41Uと、第2入力端子とN端子A2とを接続するバスバー42Uとを備える。同様に、V相モジュール2V用のバスバーとしてバスバー41V、42Vを、W相モジュール2W用のバスバーとしてバスバー41W、42Wを備えている。この他のバスバーとして、U相、V相、W相モジュール2U、2V、2Wの各出力端子とモータMとの接続のための三相接続用バスバー43U、43V、43Wと、コンデンサ3とバッテリー10との接続のための電源用バスバー44(図2)とが備えられている。   The bus bar is a strip-like bare conductor made of copper or aluminum that electrically connects the input terminal of each module (switching element) of the inverter unit 2 and the output terminal of the capacitor 3. In the present embodiment, as the U-phase bus bar, the bus bar 41U connecting the first input terminal of the U-phase module 2U and the P terminal A1 of the capacitor 3 and the bus bar 42U connecting the second input terminal and the N terminal A2 And Similarly, bus bars 41V and 42V are provided as bus bars for the V-phase module 2V, and bus bars 41W and 42W are provided as bus bars for the W-phase module 2W. As other bus bars, bus bars 43U, 43V, 43W for connection of the motor M with respective U-phase, V-phase, W-phase modules 2U, 2V, 2W output terminals and the capacitor M and the battery 10 And a power supply bus bar 44 (FIG. 2) for connection.

上記のバスバー41U、41V、41Wは、図1に示す第3配線13に相当するバスバーであり、バスバー42U、42V、42Wは、第4配線14に相当するバスバーである。また、三相接続用バスバー43U、43V、43Wは、図1の出力配線15に相当するバスバー、電源用バスバー44は第1配線11及び第2配線12に相当するバスバーである。   The above-described bus bars 41U, 41V, and 41W are bus bars corresponding to the third wiring 13 shown in FIG. 1, and the bus bars 42U, 42V, and 42W are bus bars corresponding to the fourth wiring 14. Further, the three-phase connection bus bars 43U, 43V, and 43W are bus bars corresponding to the output wiring 15 of FIG. 1, and the power bus bar 44 is a bus bar corresponding to the first wiring 11 and the second wiring 12.

冷却器5は、インバータ部2及びコンデンサ3の取り付けベースとなる部材であると共に、これらを冷却する機能を果たす部材である。冷却器5は、伝熱性の良好な金属、例えばアルミニウムの鋳造品からなり、図2に示す通り、断面視でL字型を呈する部材である。冷却器5の内部には、水などの冷媒を流通させる流路54が備えられている。カバー6は、冷却器5に取り付けられたインバータ部2及びコンデンサ3を覆うように、冷却器5の開口部を覆う部材である。本実施形態では、冷却器5の一部とカバー6とによって、ケーシングが構成されている。このインバータ装置1は、このケーシング単位で、他の機器に取り付けられる。   The cooler 5 is a member that serves as a mounting base for the inverter unit 2 and the capacitor 3 and is a member that functions to cool them. The cooler 5 is a member made of a cast product of a metal having good heat conductivity, such as aluminum, and as shown in FIG. Inside the cooler 5, a flow path 54 for circulating a refrigerant such as water is provided. The cover 6 is a member that covers the opening of the cooler 5 so as to cover the inverter unit 2 and the capacitor 3 attached to the cooler 5. In the present embodiment, a casing is configured by a part of the cooler 5 and the cover 6. The inverter device 1 is attached to another device in units of the casing.

冷却器5は、平坦な第1面51Aと、第1面51Aに隣接且つ交差する平坦な第2面52Aとを備えている。第1面51Aにはインバータ部2(スイッチング素子)が、第2面52Aにはコンデンサ3が各々取り付けられている。本実施形態では、図2に示す通り、第1面51Aと第2面52Aとは、互いに直交する面である。第1面51Aと第2面52Aとは、隣接且つ交差する面であればよく、必ずしも両者は直交する面でなくとも良い。例えば、2つの面のなす角を、直角以上(90°〜150°程度)、或いは、直角以下(90°〜30°程度)とすることもできる。しかし、前者では冷却器5の水平方向のサイズが大きくなって小型化の要請を満たし難くなる傾向があり、後者では第1面51Aと第2面52Aとが向き合うことになるので、部品の搭載が困難になると共に熱が籠もりやすくなる傾向がある。従って、第1面51Aと第2面52Aとは、互いに直交する面とすることが望ましい。   The cooler 5 includes a flat first surface 51A and a flat second surface 52A adjacent to and intersecting the first surface 51A. The inverter unit 2 (switching element) is attached to the first surface 51A, and the capacitor 3 is attached to the second surface 52A. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first surface 51A and the second surface 52A are surfaces orthogonal to each other. The first surface 51A and the second surface 52A may be surfaces adjacent to and intersect with each other, and the surfaces do not necessarily have to be orthogonal to each other. For example, the angle formed by the two surfaces may be greater than or equal to a right angle (approximately 90 ° to 150 °) or less than or equal to a right angle (approximately 90 ° to 30 °). However, in the former, there is a tendency that the size in the horizontal direction of the cooler 5 becomes large and it becomes difficult to meet the request for miniaturization, and in the latter, the first surface 51A and the second surface 52A face each other, And the heat tends to become hot. Therefore, it is desirable that the first surface 51A and the second surface 52A be surfaces orthogonal to each other.

[冷却器の詳細説明]
冷却器5の構造をさらに詳述する。図5は、冷却器5及びカバー6の斜視図、図6は、図5とは視線方向を変えた冷却器5の斜視図、図7は、冷却器5の透視斜視図である。なお、図5にはXYZ座標を用いた方向表示を付しており、以下の説明ではこの方向表示を用いる。冷却器5は、XY平面である第1面51Aを有する第1平板部51と、XZ平面である第2面52Aを有する第2平板部52と、第1面51Aと第2面52Aとに隣接すると共にこれらと直交する第3面53A(YZ平面)を有する一対の側板部53と、を備えている。
[Detailed explanation of the cooler]
The structure of the cooler 5 will be described in more detail. FIG. 5 is a perspective view of the cooler 5 and the cover 6, FIG. 6 is a perspective view of the cooler 5 whose viewing direction is different from that of FIG. 5, and FIG. 7 is a transparent perspective view of the cooler 5. Note that FIG. 5 shows direction display using XYZ coordinates, and this direction display is used in the following description. The cooler 5 includes a first flat plate portion 51 having a first surface 51A which is an XY plane, a second flat plate portion 52 having a second surface 52A which is an XZ plane, and a first surface 51A and a second surface 52A. And a pair of side plate portions 53 having a third surface 53A (YZ plane) which is adjacent and orthogonal to these.

第1平板部51は、Z方向視で略正方形の形状を有し、Z方向に所定の厚みを有する板材である。第1面51Aは、U相、V相、W相モジュール2U、2V、2Wの3つのモジュールを搭載するに足りる面積を有している。第2平板部52は、Y方向視で略正方形の形状を有し、Y方向に所定の厚みを有する板材である。第2面52Aは、コンデンサ3を搭載可能なX方向及びZ方向のサイズを有している。第1平板部51の−Y端部と第2平板部52の−Z端部とにおいて、第1平板部51と第2平板部52とは直交状態で一体化されている。   The first flat plate portion 51 is a plate having a substantially square shape in a Z direction view and having a predetermined thickness in the Z direction. The first surface 51A has an area sufficient to mount three modules of U-phase, V-phase, and W-phase modules 2U, 2V, and 2W. The second flat plate portion 52 is a plate having a substantially square shape in a Y direction view and having a predetermined thickness in the Y direction. The second surface 52A has a size in the X direction and the Z direction in which the capacitor 3 can be mounted. The first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 are integrated in an orthogonal state at the -Y end portion of the first flat plate portion 51 and the -Z end portion of the second flat plate portion 52.

一対の側板部53は、第1平板部51と第2平板部52とのL字型の連設体の−X側の側部、+X側の側部に沿うように、それぞれ両者に一体化されている、略三角形状の平板部材である。側板部53は、+Y側垂直辺531、+Z側水平辺532、垂直辺531と水平片532とを結ぶ斜辺533、及び−Z側水平辺534を含む。第1平板部51は、−Z側水平辺534から+Z側に所定距離だけ離れた位置において、側板部53に連設されている。第2平板部52は、側板部53の−Y側の垂直辺に連設されている。これにより、Z方向において冷却器5は、第1平板部51を仕切りとして+Z側の第1収容スペースS1と、−Z側の第2収容スペースS2を備えている。第1収容スペースS1は略三角柱の空間、第2収容スペースS2は扁平な四角柱の空間である。   The pair of side plate portions 53 are integrated with each other along the side portion on the -X side and the side portion on the + X side of the L-shaped continuous arrangement of the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52. It is a substantially triangular flat plate member. Side plate portion 53 includes + Y side vertical side 531, + Z side horizontal side 532, oblique side 533 connecting vertical side 531 and horizontal piece 532, and −Z side horizontal side 534. The first flat plate portion 51 is continuously provided to the side plate portion 53 at a position separated from the −Z side horizontal side 534 by a predetermined distance on the + Z side. The second flat plate portion 52 is continuously provided on the vertical side on the −Y side of the side plate portion 53. Accordingly, the cooler 5 includes the first accommodation space S1 on the + Z side and the second accommodation space S2 on the −Z side with the first flat plate portion 51 as a partition in the Z direction. The first accommodation space S1 is a substantially triangular prism space, and the second accommodation space S2 is a flat rectangular prism space.

+Y側垂直辺531は、冷却器5において+Y方向に最も突出した部分であり、第1平板部51の+Y側端面511は+Y側垂直辺531よりも所定距離だけ−Y側へ後退した位置にある。この後退により形成されるスペースは、三相接続用バスバー43U、43V、43Wを、第1平板部51の第1面51Aから裏面51Bへ引き回すためのスペースとなる。第2平板部52の+Z端面521は、側板部53の+Z側水平辺532と面一である。また、−Z端面522は、−Z側水平辺534と面一である。   The + Y side vertical side 531 is the portion which protrudes most in the + Y direction in the cooler 5, and the + Y side end surface 511 of the first flat plate portion 51 is at a position retracted to the −Y side by a predetermined distance than the + Y side vertical side 531. is there. The space formed by the retraction is a space for drawing the three-phase connection bus bars 43U, 43V, and 43W from the first surface 51A of the first flat plate portion 51 to the back surface 51B. The + Z end surface 521 of the second flat plate portion 52 is flush with the + Z side horizontal side 532 of the side plate portion 53. Further, the −Z end surface 522 is flush with the −Z side horizontal side 534.

カバー6は、耐熱性の樹脂により成形され、+Z側水平面61、+Y側垂直面62、+Z側水平面61と+Y側垂直面62とを結ぶ斜面63、及び、+Y側垂直面62の−Z端縁から−Y方向に延びる−Z側水平面64を備える。+Z側水平面61の内面は、カバー6が冷却器5に装着された状態において、+Z端面521及びZ側水平辺532と接する。また、斜面63は斜辺533と接する。これにより、第1収容スペースS1は略密閉された空間となる。さらに、+Y側垂直面62は冷却器5の垂直辺531と接し、−Z側水平面64は−Z端面522及び−Z側水平辺534と接する。これにより、第2収容スペースS2も、略密閉された空間となる。   The cover 6 is formed of a heat-resistant resin, and the + Z-side horizontal surface 61, the + Y-side vertical surface 62, the slope 63 connecting the + Z-side horizontal surface 61 and the + Y-side vertical surface 62, and the -Z end of the + Y-side vertical surface 62 It comprises a -Z side horizontal surface 64 extending in the -Y direction from the edge. The inner surface of the + Z-side horizontal surface 61 is in contact with the + Z end surface 521 and the Z-side horizontal side 532 when the cover 6 is mounted on the cooler 5. The slope 63 is in contact with the oblique side 533. As a result, the first accommodation space S1 becomes a substantially sealed space. Furthermore, the + Y side vertical surface 62 is in contact with the vertical side 531 of the cooler 5, and the -Z side horizontal surface 64 is in contact with the -Z end surface 522 and the -Z side horizontal side 534. Thus, the second accommodation space S2 also becomes a substantially sealed space.

本実施形態では、冷却器5は、カバー6(ケーシング)によって覆われない露出部を有している。つまり、冷却器5自体が実質的にケーシングの一部として利用されている。前記露出部は、第2平板部52における第2面52Aとは反対側の背面(図には現れていない)及び一対の側板部53の各背面53Bである。冷却器5の一部を外装部材として利用することで、ケーシング構造を一層シンプルにし、部品点数を減らし、インバータ装置1の組み立て工程を簡素化することができる。なお、第1平板部51の背面51Bも、ケーシングの一部として利用する態様としても良い。また、一対の側板部53を冷却器5に具備させずに、カバー6に側板部53に相当する側面を具備させるようにしても良い。   In the present embodiment, the cooler 5 has an exposed portion not covered by the cover 6 (casing). That is, the cooler 5 itself is substantially used as a part of the casing. The exposed portion is a back surface (not shown in the figure) on the opposite side to the second surface 52A in the second flat plate portion 52 and each back surface 53B of the pair of side plate portions 53. By using a part of the cooler 5 as the exterior member, the casing structure can be further simplified, the number of parts can be reduced, and the assembly process of the inverter device 1 can be simplified. Note that the back surface 51B of the first flat plate portion 51 may be used as a part of the casing. Further, without providing the pair of side plate portions 53 in the cooler 5, the cover 6 may have a side surface corresponding to the side plate portion 53.

[バスバーの詳細説明]
バスバー41U、41V、41W及びバスバー42U、42V、42Wは、第1面51Aと第2面52Aとの境界Boを直線的に跨ぐ経路、つまり最短経路で、インバータ部2とコンデンサ3とを電気的に接続している。図2に描かれているバスバー42Vに基づき具体的に説明する。バスバー42Vは、第1面51Aに平行な第1部分401と、第2面52Aに平行な第2部分402と、第1部分401と第2部分402との接続部403とを備えるL字型形状を有している。バスバー42Vは、L字型形状に限られるものではなく、図5のZ方向の矢視(図3)及びY方向の矢視(図4)において直線経路を有していれば、種々の形状を採用できる。例えば、直角に曲がる接続部403に代えて、湾曲した接続部、斜めに延びる接続部としても良い。
[Detailed description of the bus bar]
The bus bars 41U, 41V, 41W and the bus bars 42U, 42V, 42W electrically connect the inverter unit 2 and the capacitor 3 in a path that linearly straddles the boundary Bo between the first surface 51A and the second surface 52A, that is, the shortest path. Connected to A specific description will be given based on the bus bar 42V depicted in FIG. The bus bar 42V is L-shaped including a first portion 401 parallel to the first surface 51A, a second portion 402 parallel to the second surface 52A, and a connecting portion 403 between the first portion 401 and the second portion 402. It has a shape. The bus bar 42V is not limited to the L-shaped shape, and may have various shapes as long as it has a linear path in the arrow direction (FIG. 3) in the Z direction (FIG. 3) and the arrow direction (FIG. 4) in the Y direction of FIG. Can be adopted. For example, instead of the connection portion 403 bent at a right angle, a curved connection portion or an obliquely extending connection portion may be used.

第1部分401は第1面51Aから離間し、第2部分402は第2面52Aから離間している。また、接続部403も境界Boから離間している。第1部分401の先端部が、V相モジュール2Vの入力端子21とネジ等を用いて接続される。また、第2部分402の先端部が、コンデンサ3のN端子A2にネジ等を用いて接続される。接続部403の付近が境界Boを跨ぐ部分である。他のバスバーも同様である。   The first portion 401 is separated from the first surface 51A, and the second portion 402 is separated from the second surface 52A. The connection portion 403 is also separated from the boundary Bo. The tip of the first portion 401 is connected to the input terminal 21 of the V-phase module 2V using a screw or the like. Further, the tip of the second portion 402 is connected to the N terminal A2 of the capacitor 3 using a screw or the like. The vicinity of the connection portion 403 is a portion that crosses the boundary Bo. The same applies to the other bus bars.

本実施形態では、互いに隣接し直交する第1面51Aと第2面52Aとに、各々インバータ部2とコンデンサ3とが搭載され、入力端子21とN端子A2とが境界Boに向かう方向に配設されている。そして、これら端子が、L字型形状のバスバー42Vで接続される。このため、バスバー42Vの経路長を短くすることができ、線路インダクタンスの増加を抑制することができる。従って、バスバー42Vでの電気的損失の発生、ノイズの発生を抑制することができる。   In this embodiment, the inverter unit 2 and the capacitor 3 are mounted on the first surface 51A and the second surface 52A adjacent to each other and orthogonal to each other, and the input terminal 21 and the N terminal A2 are arranged in the direction toward the boundary Bo It is set up. Then, these terminals are connected by the L-shaped bus bar 42V. Therefore, the path length of the bus bar 42V can be shortened, and an increase in line inductance can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of electrical loss and the occurrence of noise in the bus bar 42V.

[冷媒の流通経路]
続いて、冷却器5がその内部に有する冷媒の流路54について説明する。図7に示す通り、冷却器5の流路54は、第1面51Aの直下及び第2面52Aの直下を経由する一本の流路からなる。より詳しくは、流路54は、第1平板部51の内部を蛇行して進行する蛇行部分54Bと、第2平板部52の内部を蛇行して進行する蛇行部分54Aとが、一本に繋がった流路である。
[Distribution route of refrigerant]
Subsequently, the flow path 54 of the refrigerant that the cooler 5 has inside will be described. As shown in FIG. 7, the flow passage 54 of the cooler 5 is formed of a single flow passage passing directly below the first surface 51 </ b> A and immediately below the second surface 52 </ b> A. More specifically, in the flow path 54, a meandering portion 54B which meanders and advances inside the first flat plate portion 51 and a meandering portion 54A which meanders and advances inside the second flat plate portion 52 are connected in one. Flow path.

一方の側板部53の背面53Bには、流路54に対する冷媒の入口となるインレット541と、冷媒の出口となるアウトレット542とが穿孔されている。インレット541は蛇行部分54Aの終端部であり、アウトレット542は蛇行部分54Bの終端部である。なお、流路54は一本の流路とせずとも良く、例えば第1平板部51と第2平板部52とに、別々の冷媒流路を形成するようにしても良い。しかし、流路54を一本化することで流路の中間接続部等を設けずに済み、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能となる利点がある。   An inlet 541 serving as an inlet of the refrigerant to the flow path 54 and an outlet 542 serving as an outlet of the refrigerant are bored on the back surface 53B of one side plate portion 53. The inlet 541 is an end of the meandering portion 54A, and the outlet 542 is an end of the meandering portion 54B. The flow channel 54 may not be a single flow channel. For example, separate refrigerant flow channels may be formed in the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52. However, there is an advantage that the number of parts can be reduced and the number of assembling steps can be reduced by providing one flow path 54 without providing an intermediate connection portion or the like of the flow path.

インレット541及びアウトレット542には、図略の冷媒循環系が接続される。流路54内を冷媒が通過することで、インバータ部2及びコンデンサ3の発熱で加熱された第1平板部51及び第2平板部52と前記冷媒とが熱交換する。これにより、インバータ部2及びコンデンサ3が冷却される。   A refrigerant circulation system (not shown) is connected to the inlet 541 and the outlet 542. When the refrigerant passes through the flow path 54, the refrigerant exchanges heat with the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 heated by the heat generation of the inverter portion 2 and the capacitor 3. Thus, the inverter unit 2 and the capacitor 3 are cooled.

インレット541及びアウトレット542の配置から判る通り、一本の流路54における冷媒流通の上流側が第2面52Aの直下(第2平板部52の内部)であり、下流側が第1面51Aの直下(第1平板部51の内部)である。つまり、コンデンサ3の搭載面がインバータ部2の搭載面よりも上流側である。一般に、スイッチング素子を備えるインバータ部2は平滑コンデンサ3に比べて大きな熱を発生する。従って、インバータ部2が取り付けられる第1面51Aを冷媒流通の上流側に設定すると、冷媒が大量の熱を吸熱してしまい、下流の第2面52Aにおいてコンデンサ3と十分な熱交換を行えない懸念がある。本実施形態によれば、この懸念を払拭することができる。   As can be seen from the arrangement of the inlet 541 and the outlet 542, the upstream side of the refrigerant flow in one flow passage 54 is directly below the second surface 52A (inside the second flat plate portion 52), and the downstream side is directly below the first surface 51A ( Inside the first flat plate portion 51). That is, the mounting surface of the capacitor 3 is upstream of the mounting surface of the inverter unit 2. In general, the inverter unit 2 having a switching element generates larger heat than the smoothing capacitor 3. Therefore, if the first surface 51A to which the inverter unit 2 is attached is set on the upstream side of the refrigerant flow, the refrigerant absorbs a large amount of heat, and sufficient heat exchange with the condenser 3 can not be performed at the downstream second surface 52A. I have a concern. According to the present embodiment, this concern can be eliminated.

[インバータ装置の作用効果]
以上説明したインバータ装置1の作用効果を、図8に示す比較例に係るインバータ装置100との比較において説明する。比較例のインバータ装置100は、内部に冷媒流路540を備えた平板状の冷却器50を備える。冷却器50の一方の面501にはインバータ部20が搭載され、面501の反対側の他方の面502に平滑コンデンサ30が搭載されている。インバータ部20とコンデンサ30とは、冷却器50の一方の面501から他方の面502へ引き回されるバスバー40によって電気的に接続されている。このインバータ装置100によれば、インバータ部20及びコンデンサ30を冷却できると共に、小型化の要請を満たすことが可能ではある。
[Operation effect of inverter device]
The operation and effect of the inverter device 1 described above will be described in comparison with the inverter device 100 according to the comparative example shown in FIG. The inverter device 100 of the comparative example includes a flat plate-shaped cooler 50 provided with a refrigerant flow path 540 inside. The inverter unit 20 is mounted on one surface 501 of the cooler 50, and the smoothing capacitor 30 is mounted on the other surface 502 opposite to the surface 501. The inverter unit 20 and the capacitor 30 are electrically connected by the bus bar 40 drawn from one surface 501 of the cooler 50 to the other surface 502. According to this inverter device 100, it is possible to cool the inverter unit 20 and the capacitor 30, and to meet the demand for downsizing.

しかしながら、比較例のインバータ装置100では、互いに対向する一方の面501と他方の面502とに、発熱体としてのインバータ部20とコンデンサ30とが各々搭載される。このため、インバータ部20が発する比較的大きな熱hが、図中に矢印で示すように、他方の面502にまで回り込んでしまい、コンデンサ30の冷却効率が悪化するという問題がある。これに対し、本実施形態のインバータ装置1によれば、図2に示す通り、インバータ部2は冷却器5の第1面51Aに、コンデンサ3は第1面51Aに隣接する第2面52Aに取り付けられるので、一方の取り付け面で発せられた熱が他方の取り付け面に至り難い。従って、冷却器5によるインバータ部2及びコンデンサ3の冷却を効率良く行わせることができる。   However, in the inverter device 100 of the comparative example, the inverter unit 20 as a heating element and the capacitor 30 are respectively mounted on the one surface 501 and the other surface 502 opposed to each other. For this reason, relatively large heat h emitted from the inverter unit 20 goes around to the other surface 502 as indicated by an arrow in the drawing, and there is a problem that the cooling efficiency of the capacitor 30 is deteriorated. On the other hand, according to the inverter device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the inverter unit 2 is on the first surface 51A of the cooler 5 and the capacitor 3 is on the second surface 52A adjacent to the first surface 51A. Since it is attached, the heat emitted at one attachment surface is less likely to reach the other attachment surface. Accordingly, the cooling of the inverter unit 2 and the capacitor 3 by the cooler 5 can be efficiently performed.

また、第1面51Aと第2面52Aとは互いに直交する面(交差する面)であるため、第1面51A及び第2面52Aが同一平面に並ぶ場合に比べて、冷却器5の小型化を図ることができる。このため、他の機器に取り付けられるケーシング(本実施形態では冷却器5の一部とカバー6とからなる)が、据え付け先のスペースの影響で寸法的制限を受ける場合にあっても、これに対応することができる。   In addition, since the first surface 51A and the second surface 52A are surfaces orthogonal to each other (intersecting surfaces), the size of the cooler 5 is smaller than when the first surface 51A and the second surface 52A are arranged in the same plane. Can be implemented. For this reason, even in the case where the casing (in the present embodiment, consisting of a part of the cooler 5 and the cover 6) attached to another device is subject to dimensional limitations due to the influence of the installation destination space, It can correspond.

さらに、比較例のインバータ装置100では、インバータ部20とコンデンサ30とを接続するバスバー40の経路長が、一方の面501から冷却器50の厚さDの距離を経て他方の面502への引き回しを要することから、どうしても長くなる。このため、バスバー40のインダクタンスが増加する。これに対し、本実施形態のインバータ装置1では、インバータ部2とコンデンサ3とは互いに隣接する第1面51A、第2面52Aに搭載され、バスバーは第1面51Aと第2面52Aとの境界Boを跨ぐ経路で配線されるので、バスバーの経路長を短くすることができる。従って、バスバー部分においてインダクタンスを増加させることはなく、電力損失の発生、ノイズの発生を抑制することができる。   Furthermore, in the inverter device 100 of the comparative example, the path length of the bus bar 40 connecting the inverter unit 20 and the capacitor 30 is routed from one surface 501 to the other surface 502 through the distance of the thickness D of the cooler 50. It takes a long time to do it. Therefore, the inductance of the bus bar 40 is increased. On the other hand, in the inverter device 1 of the present embodiment, the inverter unit 2 and the capacitor 3 are mounted on the first surface 51A and the second surface 52A adjacent to each other, and the bus bar has the first surface 51A and the second surface 52A. Since the wiring is performed by the path straddling the boundary Bo, the path length of the bus bar can be shortened. Therefore, the inductance is not increased in the bus bar portion, and the generation of power loss and the generation of noise can be suppressed.

[インバータ装置のハイブリッド建設機械への適用例]
続いて、上述のインバータ装置1の他の機器への取り付け例として、ハイブリッド建設機械への適用例を示す。ここでは、ハイブリッド建設機械として、図9に示すハイブリッドショベル7を例示する。勿論、インバータ装置1は、ハイブリッド式の解体機や破砕機等、他のハイブリッド建設機械にも適用できる。
[Example of application of inverter device to hybrid construction machine]
Subsequently, as an example of mounting the above-described inverter device 1 to another device, an example of application to a hybrid construction machine will be described. Here, a hybrid shovel 7 shown in FIG. 9 is illustrated as a hybrid construction machine. Of course, the inverter device 1 can be applied to other hybrid construction machines such as a hybrid dismantling machine and a crusher.

ハイブリッドショベル7は、クローラ式の下部走行体71の上に上部旋回体72が搭載される構成を備える。上部旋回体72は、地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に、下部走行体71に搭載されている。上部旋回体72のベースとなるアッパーフレーム73上には、キャビン74等の各種設備、機器類が搭載されるとともに、作業アタッチメント75が装着されている。作業アタッチメント75は、ブーム751、アーム752及びバケット753を備える。   The hybrid shovel 7 has a configuration in which the upper swing body 72 is mounted on a crawler type lower traveling body 71. The upper swing body 72 is mounted on the lower traveling body 71 so as to be pivotable about an axis perpendicular to the ground. On an upper frame 73 which is a base of the upper revolving superstructure 72, various equipment such as a cabin 74 and the like are mounted, and a work attachment 75 is mounted. The work attachment 75 includes a boom 751, an arm 752, and a bucket 753.

図10は、ハイブリッドショベル7の上面視の平面図である。アッパーフレーム73は、補強の役目と作業アタッチメント75の保持機能とを兼ねる左右一対の縦板76を備えたセンターセクション731と、このセンターセクション731の左右両側に設けられたサイドデッキ732、733によって構成されている。センターセクション731の後部には、ハイブリッドショベル7の動力源となるエンジン81が設置されている。エンジン81には、エンジン冷却用のラジエータ84及び冷却ファン85が付設されている。   FIG. 10 is a plan view of the hybrid shovel 7 as viewed from above. The upper frame 73 is constituted by a center section 731 having a pair of left and right vertical plates 76 serving both as a reinforcing function and a holding function of the work attachment 75, and side decks 732 and 733 provided on the left and right sides of the center section 731. It is done. At the rear of the center section 731, an engine 81 serving as a power source of the hybrid shovel 7 is installed. A radiator 84 for engine cooling and a cooling fan 85 are attached to the engine 81.

エンジン81は、ハイブリッドショベル7の油圧系統を動作させる油圧ポンプ82に動力を与えている。これに加え、エンジン81と油圧ポンプ82との間には、油圧ポンプ82の重負荷時にエンジン81をアシストする発電電動機9(回転電機)が直列配置されている。また、センターセクション731の中間付近には、旋回駆動源としての旋回電動機83が設置されている。サイドデッキ733には、エンジン81用の燃料タンク86と、発電電動機9及び旋回電動機83の駆動電源となる蓄電装置87(図1のバッテリー10に相当する)とが搭載されている。   The engine 81 powers a hydraulic pump 82 that operates the hydraulic system of the hybrid shovel 7. In addition to this, between the engine 81 and the hydraulic pump 82, a generator motor 9 (rotary electric machine) for assisting the engine 81 when the hydraulic pump 82 is heavily loaded is arranged in series. Further, near the middle of the center section 731, a swing motor 83 as a swing drive source is installed. On the side deck 733, a fuel tank 86 for the engine 81, and a power storage device 87 (corresponding to the battery 10 in FIG. 1) serving as a drive power supply for the generator motor 9 and the swing motor 83 are mounted.

ハイブリッドショベル7の動作を概略的に説明する。油圧ポンプ82の無負荷又は軽負荷時、発電電動機9はエンジン81により駆動されて発電機として機能し、発電した電力は蓄電装置87に蓄電される。一方、油圧ポンプ82の重負荷時、発電電動機9は蓄電装置87から電力の供給を受けて電動機として機能し、油圧ポンプ82の駆動のためにエンジン81をアシストする。なお、旋回電動機83は、旋回動作時には蓄電装置87から電力の供給を受け、旋回制動時には回生電力を蓄電装置87に蓄電する。   The operation of the hybrid shovel 7 will be schematically described. When the hydraulic pump 82 is not loaded or lightly loaded, the generator motor 9 is driven by the engine 81 to function as a generator, and the generated power is stored in the storage device 87. On the other hand, when the hydraulic pump 82 is heavily loaded, the generator motor 9 receives supply of electric power from the storage device 87 to function as an electric motor, and assists the engine 81 for driving the hydraulic pump 82. The swing motor 83 receives supply of power from the power storage device 87 at the time of swing operation, and stores regenerative power in the power storage device 87 at the time of swing braking.

インバータ装置1は、上述の発電電動機9に取り付けられる。図11(A)は、発電電動機9及びインバータ装置1のレイアウトを示す概略的に示す側面図、図11(B)は、その正面図である。発電電動機9は、ロータ及びステータを収容するハウジング91と、ハウジング91の一端面に配置されたフランジ92と、ロータに一体化された回転軸93とを備える。   The inverter device 1 is attached to the above-described generator motor 9. FIG. 11 (A) is a side view schematically showing the layout of the generator motor 9 and the inverter device 1, and FIG. 11 (B) is a front view thereof. The generator motor 9 includes a housing 91 accommodating the rotor and the stator, a flange 92 disposed on one end surface of the housing 91, and a rotation shaft 93 integrated with the rotor.

インバータ装置1は、ハウジング91の下面に取り付けられている。図11(A)では、発電電動機9の軸方向の前後に配置されるエンジン81と油圧ポンプ82とを簡略的に描いている。発電電動機9は、このようにエンジン81と油圧ポンプ82とに挟まれるレイアウトであるため、インバータ装置1を取り付けることが可能なスペースは、実質的にハウジング91の下面のスペースしかない。しかも、前後にはエンジン81及び油圧ポンプ82が存在するため、インバータ装置1は軸方向に嵩張る構成とすることは出来ない事情がある。   The inverter device 1 is attached to the lower surface of the housing 91. In FIG. 11 (A), the engine 81 and the hydraulic pump 82 which are disposed in front and rear in the axial direction of the generator motor 9 are schematically illustrated. Since the generator motor 9 has such a layout to be sandwiched between the engine 81 and the hydraulic pump 82, the space to which the inverter device 1 can be attached is substantially only the space on the lower surface of the housing 91. Moreover, since the engine 81 and the hydraulic pump 82 are present at the front and rear, the inverter device 1 can not be configured to be bulky in the axial direction.

図12は、発電電動機9へのインバータ装置1の取り付け状態を示す断面図である。本実施形態のインバータ装置1は、インバータ部2及びコンデンサ3の取り付けベースとなる冷却器5が、L字型に屈曲した構造を備えるため、軸方向のサイズを抑制できている。インバータ装置1は、図2に示す状態を180°反転させた態様で、ハウジング91の下面に、取り付け板94を用いて取り付けられている。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing how the inverter device 1 is attached to the generator motor 9. As shown in FIG. In the inverter device 1 of the present embodiment, since the cooler 5 as a mounting base for the inverter unit 2 and the capacitor 3 has a structure bent in an L shape, the size in the axial direction can be suppressed. The inverter device 1 is attached to the lower surface of the housing 91 using a mounting plate 94 in a mode in which the state shown in FIG. 2 is inverted by 180 °.

図13は、取り付け板94の平面図、図14は、取り付け板94のハウジング91への装着状態を示す平面図である。取り付け板94は、固定ネジを挿通させる複数のネジ孔941と、電動機ケーブル9EWの通過孔942とを有する、剛性を有する板材である。取り付け板94は、図5に示すカバー6の−Z側水平面64が取り付けられる面であっても良いし(この場合、水平面64にネジ孔941及び通過孔942に相当する孔が穿孔される)、水平面64に代替するカバー壁面であっても良い。   FIG. 13 is a plan view of the mounting plate 94, and FIG. 14 is a plan view showing the mounting plate 94 attached to the housing 91. As shown in FIG. The mounting plate 94 is a rigid plate having a plurality of screw holes 941 through which fixing screws are inserted and a passage hole 942 of the motor cable 9EW. The mounting plate 94 may be a surface to which the −Z side horizontal surface 64 of the cover 6 shown in FIG. 5 is attached (in this case, holes corresponding to the screw holes 941 and the passing holes 942 are bored in the horizontal surface 64) The cover wall surface may be substituted for the horizontal surface 64.

三相接続用バスバー43V(43U、43W)は、インバータ部2及びコンデンサ3が収容されている第1収容スペースS1から第2収容スペースS2に引き回されて、その終端部は端子台55に取り付けられている。第2収容スペースS2は、電動機ケーブル9EWの引き回しスペースとして利用されている。電動機ケーブル9EWの終端部は、三相接続用バスバー43Vの終端部に接続されている。   The three-phase connection bus bar 43V (43U, 43W) is routed from the first accommodation space S1 in which the inverter unit 2 and the capacitor 3 are accommodated to the second accommodation space S2, and the terminal end thereof is attached to the terminal block 55 It is done. The second accommodation space S2 is used as a routing space for the motor cable 9EW. The end of the motor cable 9EW is connected to the end of the three-phase connection bus bar 43V.

以上の通り、ハイブリッドショベル7において、エンジン81と油圧ポンプ82との間に直列配置される発電電動機9においては、エンジン81が発生する熱に曝される環境にあり、また、インバータ装置の配置スペースが大きく制限される。このような発電電動機9用に本実施形態のインバータ装置1を適用すれば、小型化を達成できるゆえにその組み付けを容易に行うことができ、またインバータ部2及びコンデンサ3の冷却を十分に行わせることができる。   As described above, in the hybrid shovel 7, in the generator motor 9 arranged in series between the engine 81 and the hydraulic pump 82, it is in an environment exposed to the heat generated by the engine 81, and the arrangement space of the inverter device Is greatly limited. If the inverter device 1 of the present embodiment is applied to such a generator motor 9, the miniaturization can be achieved, so that the assembly can be easily performed, and the inverter portion 2 and the capacitor 3 can be sufficiently cooled. be able to.

1 インバータ装置
2 インバータ部(スイッチング素子)
3 コンデンサ
41U、41V、41W バスバー
42U、42V、42W バスバー
5 冷却器
51 第1平板部
51A 第1面
52 第2平板部
52A 第2面
53 側板部
53A 第3面
53B 背面(露出部)
54 流路
6 カバー(ケーシング)
7 ハイブリッドショベル(ハイブリッド建設機械)
81 エンジン
82 油圧ポンプ
9 発電電動機(他の機器:回転電機)
1 inverter device 2 inverter unit (switching element)
Reference Signs List 3 capacitor 41U, 41V, 41W bus bar 42U, 42V, 42W bus bar 5 cooler 51 first flat plate portion 51A first surface 52 second flat plate portion 52A second surface 53 side plate portion 53A third surface 53B rear surface (exposed portion)
54 flow path 6 cover (casing)
7 Hybrid excavator (Hybrid construction machine)
81 Engine 82 Hydraulic pump 9 Generator motor (Other equipment: Rotating electrical machine)

Claims (6)

直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子と、
前記直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記スイッチング素子と前記コンデンサとを電気的に接続するバスバーと、
冷媒を流通させる流路を内部に備え、前記スイッチング素子及び前記コンデンサが取り付けられる冷却器と、
前記冷却器に取り付けられた前記スイッチング素子及び前記コンデンサを覆い、他の機器に取り付けられるケーシングと、を備え、
前記冷却器は、第1面と、前記第1面に隣接且つ交差する第2面とを備え、前記第1面には前記スイッチング素子が、前記第2面には前記コンデンサが各々取り付けられ、
前記バスバーは、前記第1面と前記第2面との境界を跨ぐ経路で、前記スイッチング素子と前記コンデンサとを接続しているインバータ装置において、
前記第1面と前記第2面とは、互いに直交する面であり、
前記バスバーは、前記第1面に平行な第1部分と、前記第2面に平行な第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との接続部とを備えるL字型形状を有する、インバータ装置。
A switching element that converts a DC voltage into an AC voltage;
A capacitor for smoothing the DC voltage;
A bus bar electrically connecting the switching element and the capacitor;
A cooler internally provided with a flow path for circulating a refrigerant, and the switching element and the condenser are attached;
And a casing that covers the switching element and the capacitor attached to the cooler and is attached to another device.
The cooler includes a first surface and a second surface adjacent to and intersecting the first surface, the switching element being attached to the first surface, and the capacitor being attached to the second surface, respectively.
In the inverter device, in which the bus bar connects the switching element and the capacitor in a path crossing a boundary between the first surface and the second surface .
The first surface and the second surface are surfaces orthogonal to each other,
The bus bar has an L-shape including a first portion parallel to the first surface, a second portion parallel to the second surface, and a connection portion between the first portion and the second portion. , Inverter device.
直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子と、
前記直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記スイッチング素子と前記コンデンサとを電気的に接続するバスバーと、
冷媒を流通させる流路を内部に備え、前記スイッチング素子及び前記コンデンサが取り付けられる冷却器と、
前記冷却器に取り付けられた前記スイッチング素子及び前記コンデンサを覆うカバーを含み、他の機器に取り付けられるケーシングと、を備え、
前記冷却器は、第1面と、前記第1面に隣接且つ交差する第2面とを備え、前記第1面には前記スイッチング素子が、前記第2面には前記コンデンサが各々取り付けられ、
前記バスバーは、前記第1面と前記第2面との境界を跨ぐ経路で、前記スイッチング素子と前記コンデンサとを接続しているインバータ装置において、
前記冷却器は、前記第1面を有する第1平板部と、前記第2面を有する第2平板部と、前記第1面と前記第2面とに隣接すると共にこれらと直交する第3面を有する側板部とを含み、
前記ケーシングが、前記カバーと、前記第1平板部、前記第2平板部及び前記側板部の各背面のうちの少なくとも一つとによって構成されている、インバータ装置。
A switching element that converts a DC voltage into an AC voltage;
A capacitor for smoothing the DC voltage;
A bus bar electrically connecting the switching element and the capacitor;
A cooler internally provided with a flow path for circulating a refrigerant, and the switching element and the condenser are attached;
A casing including the switching element attached to the cooler and a cover covering the capacitor and attached to another device;
The cooler includes a first surface and a second surface adjacent to and intersecting the first surface, the switching element being attached to the first surface, and the capacitor being attached to the second surface, respectively.
In the inverter device, in which the bus bar connects the switching element and the capacitor in a path crossing a boundary between the first surface and the second surface.
The cooler is a third surface adjacent to and orthogonal to a first flat plate portion having the first surface, a second flat plate portion having the second surface, and the first surface and the second surface. Side plates having
Said casing, said cover, said first flat portion is constituted by at least one of the rear surface of the second flat plate portion and the side plate portion, the inverter device.
請求項1又は2に記載のインバータ装置において、
前記冷却器の流路は、前記第1面の直下及び前記第2面の直下を経由する一本の流路からなる、インバータ装置。
In the inverter device according to claim 1 or 2 ,
The inverter device according to claim 1, wherein the flow passage of the cooler includes a flow passage directly below the first surface and directly below the second surface.
請求項3に記載のインバータ装置において、
前記一本の流路における冷媒流通の上流側が前記第2面の直下であり、下流側が前記第1面の直下である、インバータ装置。
In the inverter device according to claim 3 ,
The inverter apparatus whose upstream of the refrigerant | coolant circulation in said one flow path is right under the said 2nd surface, and whose downstream is right under the said 1st surface.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のインバータ装置において、
前記スイッチング素子が生成する前記交流電圧の供給先が回転電機であり、
前記ケーシングが取り付けられる前記他の機器が、前記回転電機である、インバータ装置。
In the inverter device according to any one of claims 1 to 4 ,
The supply destination of the alternating voltage generated by the switching element is a rotating electric machine,
The inverter device in which the other apparatus to which the casing is attached is the rotating electric machine.
請求項5に記載のインバータ装置において、
前記回転電機が、ハイブリッド建設機械に搭載される発電電動機であり、
前記発電電動機は、前記ハイブリッド建設機械の動力源となるエンジンと、油圧系統を動作させる油圧ポンプとの間に直列配置されるものである、インバータ装置。
In the inverter device according to claim 5 ,
The rotating electrical machine is a generator motor mounted on a hybrid construction machine,
The inverter device, wherein the generator motor is disposed in series between an engine serving as a power source of the hybrid construction machine and a hydraulic pump that operates a hydraulic system.
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