JP6631154B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter.

例えば特許文献1には、入力される電力を変換する電力変換回路部を有する電力変換装置が開示されている。電力変換回路部は、電力変換される主電力の電圧が印加される高圧部を有する。上記電力変換装置において、電力変換回路部は、ケース内に収容されている。   For example, Patent Document 1 discloses a power conversion device having a power conversion circuit unit that converts input power. The power conversion circuit section has a high voltage section to which the voltage of the main power to be converted is applied. In the above power conversion device, the power conversion circuit is housed in a case.

特許第5157408号公報Japanese Patent No. 5157408

しかしながら、ケースが外力等によって変形した場合に、ケースが電力変換回路部の高圧部に接触し、ケースと高圧部とが短絡することを防ぐ必要がある。そこで、例えばケースと高圧部との距離を長くすることが考えられる。しかし、その場合、ケースの大型化を招いてしまう。   However, when the case is deformed by an external force or the like, it is necessary to prevent the case from coming into contact with the high-voltage part of the power conversion circuit unit and short-circuiting the case and the high-voltage part. Therefore, for example, it is conceivable to increase the distance between the case and the high-pressure section. However, in that case, the size of the case is increased.

また、ケースと高圧部との短絡防止のために、ケースにおける高圧部と対向する面に、絶縁シートを配することも考えられる。しかし、ケースが外力等によって変形したとき、高圧部を構成する電子部品の端子等が、絶縁シートを突き破り、ケースと接触するおそれも考えられる。   Further, in order to prevent a short circuit between the case and the high-voltage portion, an insulating sheet may be provided on a surface of the case facing the high-voltage portion. However, when the case is deformed by an external force or the like, there is a possibility that a terminal or the like of an electronic component constituting the high-voltage portion breaks through the insulating sheet and comes into contact with the case.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ケースを大型化させることなく、ケースと高圧部との電気的絶縁性を確保することができる電力変換装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can ensure electrical insulation between a case and a high-voltage unit without increasing the size of the case. .

本発明の一態様は、電力変換される主電力の電圧が印加される高圧部(21)を備えた電力変換回路部(2)と、
該電力変換回路部を収容する金属製のケース(3)と、を有し、
上記ケースは、開口部(40)を備えたケース本体部(4)と、該ケース本体部の上記開口部を閉塞するカバー(5)とを有し、
該カバーは、上記ケース本体部側の面である内側面(50)に、絶縁積層シート(6)を貼着されてなり、
該絶縁積層シートは、金属層(61)と、該金属層を両面から挟持するように形成された、電気的絶縁性を有する一対の絶縁層(62)とを積層してなり、
上記絶縁積層シートは、上記カバーの上記内側面における上記高圧部と対向する領域に配設されており、
上記高圧部は、半導体素子を内蔵したモジュール本体部(221)と、該モジュール本体部から上記絶縁積層シート側に向って突出したモジュール端子(222)とを備えた半導体モジュール(22)を有する、電力変換装置(1)にある。
One embodiment of the present invention is a power conversion circuit unit (2) including a high-voltage unit (21) to which a voltage of main power to be converted is applied;
A metal case (3) for housing the power conversion circuit unit,
The case has a case body (4) having an opening (40), and a cover (5) for closing the opening of the case body.
The cover is formed by attaching an insulating laminated sheet (6) to an inner surface (50) which is a surface on the case body side.
The insulating laminated sheet is formed by laminating a metal layer (61) and a pair of insulating layers (62) having an electrical insulation property formed to sandwich the metal layer from both sides,
The insulating laminated sheet is disposed in a region facing the high-pressure portion on the inner side surface of the cover ,
The high-voltage unit has a semiconductor module (22) including a module main body (221) containing a semiconductor element and module terminals (222) protruding from the module main body toward the insulating laminated sheet . It is in the power converter (1).

上記電力変換装置において、絶縁積層シートは、金属層と一対の絶縁層とを積層してなる。そして、絶縁積層シートは、カバーの内側面における高圧部と対向する領域に配設されている。それゆえ、外力によりカバーが変形したとしても、高圧部が絶縁積層シートを貫通し、ケースと短絡することを防止することができる。すなわち、絶縁積層シートは、金属層を有するため、ケースの変形により高圧部が絶縁積層シートに当接したとしても、高圧部が絶縁積層シートを貫通することを防ぎやすい。それゆえ、高圧部とケースとの間の電気的絶縁性を確保することができる。また、仮に、高圧部が、絶縁積層シートにおけるケース本体部側の絶縁層を突き破っても、カバー側の絶縁層によって、高圧部とケースとの間の絶縁を図ることができる。   In the above power converter, the insulating laminated sheet is formed by laminating a metal layer and a pair of insulating layers. The insulating laminated sheet is disposed in a region on the inner surface of the cover facing the high-pressure portion. Therefore, even if the cover is deformed by an external force, it is possible to prevent the high voltage portion from penetrating the insulating laminated sheet and short-circuiting with the case. That is, since the insulating laminated sheet has the metal layer, it is easy to prevent the high voltage portion from penetrating through the insulating laminated sheet even if the high voltage portion comes into contact with the insulating laminated sheet due to deformation of the case. Therefore, electrical insulation between the high-voltage part and the case can be ensured. Further, even if the high voltage portion breaks through the insulating layer on the case body portion side of the insulating laminated sheet, insulation between the high voltage portion and the case can be achieved by the insulating layer on the cover side.

以上のごとく、本態様によれば、ケースを大型化させることなく、ケースと高圧部との電気的絶縁性を確保することができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As described above, according to this aspect, it is possible to provide a power conversion device that can ensure electrical insulation between the case and the high-voltage portion without increasing the size of the case.
The reference numerals in the parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described below, and limit the technical scope of the present invention. Not something.

実施形態1における、電力変換装置の上面図。FIG. 2 is a top view of the power conversion device according to the first embodiment. 図1の、II−II線矢視断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1. 実施形態1における、カバーを下側から見た図。FIG. 3 is a diagram of the cover according to the first embodiment as viewed from below. 実施形態1における、カバーを外した電力変換装置の上面図。FIG. 2 is a top view of the power conversion device with the cover removed in the first embodiment. 図4において、絶縁積層シートの外形をさらに表した図。FIG. 5 is a diagram further illustrating the outer shape of the insulating laminated sheet in FIG. 4. 図2の、VI−VI線矢視断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. 2. 実施形態1における、絶縁積層シートの上面図。FIG. 2 is a top view of the insulating laminated sheet according to the first embodiment. 図7のVIII−VIII線矢視断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7.

電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置1は、図2に示すごとく、電力変換回路部2とケース3とを有する。電力変換回路部2は、電力変換される主電力の電圧が印加される高圧部21を備えている。ケース3は、電力変換回路部2を収容している。また、ケース3は、金属製である。
An embodiment according to a power converter will be described with reference to FIGS.
The power conversion device 1 of the present embodiment includes a power conversion circuit unit 2 and a case 3 as illustrated in FIG. The power conversion circuit unit 2 includes a high-voltage unit 21 to which the voltage of the main power to be converted is applied. The case 3 houses the power conversion circuit unit 2. The case 3 is made of metal.

ケース3は、ケース本体部4とカバー5とを有する。ケース本体部4は、開口部40を備えている。カバー5は、ケース本体部4の開口部40を閉塞している。図2、図3に示すごとく、カバー5は、ケース本体部4側の面である内側面50に、絶縁積層シート6を貼着されてなる。図2、図8に示すごとく、絶縁積層シート6は、金属層61と一対の絶縁層62とを積層してなる。一対の絶縁層62は、金属層61を両面から挟持するように形成されている。また、絶縁層62は、電気的絶縁性を有する。図2、図4に示すごとく、絶縁積層シート6は、カバー5の内側面50における高圧部21と対向する領域に配設されている。   The case 3 has a case body 4 and a cover 5. The case body 4 has an opening 40. The cover 5 closes the opening 40 of the case body 4. As shown in FIGS. 2 and 3, the cover 5 is formed by attaching an insulating laminated sheet 6 to an inner side surface 50 which is a surface on the case body 4 side. As shown in FIGS. 2 and 8, the insulating laminated sheet 6 is formed by laminating a metal layer 61 and a pair of insulating layers 62. The pair of insulating layers 62 are formed so as to sandwich the metal layer 61 from both sides. Further, the insulating layer 62 has an electrical insulating property. As shown in FIGS. 2 and 4, the insulating laminated sheet 6 is disposed in a region of the inner surface 50 of the cover 5 facing the high-pressure portion 21.

本実施形態の電力変換装置1は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、電源電力を駆動用モータの駆動に必要な駆動用電力に変換するインバータとして用いることができる。
なお、以下において、ケース本体部4とカバー5との並び方向を高さ方向Zという。また、高さ方向Zにおける、ケース本体部4に対するカバー5側を上側、その反対側を下側という。また、高さ方向Zに直交する方向の一つを縦方向Xといい、高さ方向Zと縦方向Xとの双方に直交する方向を横方向Yという。
また、図5においては、絶縁積層シート6における絶縁層62の外形を破線で示しており、図3、図5、図7においては、金属層61の外形を一点鎖線で示している。
The power converter 1 of the present embodiment is mounted on, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle, and can be used as an inverter that converts power supply power into drive power required for driving a drive motor.
In the following, the direction in which the case body 4 and the cover 5 are arranged is referred to as a height direction Z. The cover 5 side with respect to the case main body 4 in the height direction Z is referred to as an upper side, and the opposite side is referred to as a lower side. One of the directions orthogonal to the height direction Z is called a vertical direction X, and the direction orthogonal to both the height direction Z and the vertical direction X is called a horizontal direction Y.
Further, in FIG. 5, the outline of the insulating layer 62 in the insulating laminated sheet 6 is indicated by a broken line, and in FIGS. 3, 5, and 7, the outline of the metal layer 61 is indicated by a chain line.

図1、図2に示すごとく、ケース3は、略直方体形状の外形を有する。ケース本体部4は、本体基壁部41と本体側壁部42とを有する。本体基壁部41は、矩形板状を呈している。本実施形態において、本体基壁部41は、縦方向Xに長尺な形状を有する。本体側壁部42は、本体基壁部41の端縁から本体基壁部41の厚み方向(すなわち、高さ方向Z)に立設され、上端に開口部40を有する。本実施形態において、本体側壁部42は、本体基壁部41の端縁から高さ方向Zの両側に向って立設されている。本体側壁部42は、縦方向Xにおいて互いに対向する一対の第一対向壁部421と、横方向Yにおいて互いに対向する一対の第二対向壁部422とを有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the case 3 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape. The case main body 4 has a main body base wall 41 and a main body side wall 42. The main body base wall portion 41 has a rectangular plate shape. In the present embodiment, the main body base wall portion 41 has an elongated shape in the vertical direction X. The main body side wall portion 42 is erected from the edge of the main body base wall portion 41 in the thickness direction of the main body base wall portion 41 (that is, the height direction Z), and has an opening 40 at the upper end. In the present embodiment, the main body side wall portion 42 is erected from the edge of the main body base wall portion 41 toward both sides in the height direction Z. The main body side wall portion 42 has a pair of first opposed wall portions 421 facing each other in the vertical direction X, and a pair of second opposed wall portions 422 facing each other in the horizontal direction Y.

カバー5は、本体側壁部42の上側から、本体側壁部42の開口部40を閉塞している。図2、図3に示すごとく、カバー5は、ケース本体部4の本体基壁部41と高さ方向Zに対向する天板部51と、天板部51の端縁から下側に向って突出されたカバー側壁部52とを有する。天板部51は、高さ方向Zに直交する平面上に形成された平坦部511と、縦方向Xにおける天板部51の略中央部に形成され、平坦部511から下側に凹んだビード部512と、を有する。そして、平坦部511に、絶縁積層シート6が貼着されている。   The cover 5 closes the opening 40 of the main body side wall 42 from above the main body side wall 42. As shown in FIGS. 2 and 3, the cover 5 includes a top plate portion 51 facing the main body base wall portion 41 of the case main body portion 4 in the height direction Z, and a downward direction from an edge of the top plate portion 51. And a projecting cover side wall portion 52. The top plate portion 51 has a flat portion 511 formed on a plane orthogonal to the height direction Z, and a bead formed at substantially the center of the top plate portion 51 in the vertical direction X and recessed downward from the flat portion 511. A part 512. The insulating laminated sheet 6 is attached to the flat portion 511.

図2、図8に示すごとく、本実施形態において、絶縁積層シート6は、シート状の金属層61とシート状の一対の絶縁層62とを、それらの厚み方向に積層してなる。上述のごとく、絶縁積層シート6は、一対の絶縁層62で金属層61を両面から挟むように、金属層61と一対の絶縁層62とを積層してなる。これにより、絶縁積層シート6の最上層及び最下層には、絶縁層62が配されている。金属層61と絶縁層62とは、図示しない両面テープ等の接着材を介して貼着されている。また、絶縁積層シート6は、その上面において、図示しない両面テープ等の接着材を介して平坦部511に貼着されている。   As shown in FIGS. 2 and 8, in the present embodiment, the insulating laminated sheet 6 is formed by laminating a sheet-shaped metal layer 61 and a pair of sheet-shaped insulating layers 62 in the thickness direction thereof. As described above, the insulating laminated sheet 6 is formed by laminating the metal layer 61 and the pair of insulating layers 62 such that the metal layer 61 is sandwiched between the pair of insulating layers 62 from both sides. Thereby, the insulating layer 62 is disposed on the uppermost layer and the lowermost layer of the insulating laminated sheet 6. The metal layer 61 and the insulating layer 62 are attached via an adhesive such as a double-sided tape (not shown). Further, the insulating laminated sheet 6 is adhered to the flat portion 511 on the upper surface thereof via an adhesive such as a double-sided tape (not shown).

一対の絶縁層62は、互いに同じ形状を有し、互いに高さ方向Zに重なる位置に配されている。絶縁層62は、例えばPET(すなわちポリエチレンテレフタレート)等の絶縁材からなる。図3、図7に示すごとく、絶縁層62は、縦方向Xに長尺な矩形板状を呈している。図5に示すごとく、絶縁層62は、高さ方向Zから見たとき、縦方向Xの両端及び横方向Yの両端が、それぞれ本体側壁部42と近接している。これにより、絶縁積層シート6は、高さ方向Zから見たとき縦方向Xの両端及び横方向Yの両端が、それぞれ本体側壁部42と近接している。すなわち、縦方向Xにおいても、横方向Yにおいても、絶縁積層シート6の寸法は、ケース本体部4の開口部40の寸法よりも若干小さい程度である。また、絶縁層62は、縦方向Xにおける略中央に高さ方向Zに貫通した貫通孔621を有する。そして、絶縁積層シート6は、貫通孔621の内側にビード部512が配されるように、カバー5の平坦部511に貼着されている。   The pair of insulating layers 62 have the same shape as each other, and are arranged at positions overlapping each other in the height direction Z. The insulating layer 62 is made of, for example, an insulating material such as PET (that is, polyethylene terephthalate). As shown in FIGS. 3 and 7, the insulating layer 62 has a rectangular plate shape elongated in the vertical direction X. As shown in FIG. 5, when viewed from the height direction Z, both ends in the vertical direction X and both ends in the horizontal direction Y of the insulating layer 62 are close to the main body side wall portion 42, respectively. Thereby, both ends of the insulating laminated sheet 6 in the vertical direction X and both ends in the horizontal direction Y when viewed from the height direction Z are close to the main body side wall portion 42, respectively. That is, in both the vertical direction X and the horizontal direction Y, the dimensions of the insulating laminated sheet 6 are slightly smaller than the dimensions of the opening 40 of the case main body 4. Further, the insulating layer 62 has a through hole 621 penetrating in the height direction Z at substantially the center in the vertical direction X. The insulating laminated sheet 6 is adhered to the flat portion 511 of the cover 5 so that the bead portion 512 is arranged inside the through hole 621.

図2、図3、図5、図7に示すごとく、金属層61は、縦方向Xにおける絶縁層62の貫通孔621の両側に、一対配されている。金属層61は、ステンレス鋼からなる。金属層61は、絶縁積層シート6の広がり方向において、絶縁層62の内側に収まっている。つまり、高さ方向Zからみたとき、金属層61は絶縁層62から露出していない。   As shown in FIGS. 2, 3, 5, and 7, the metal layer 61 is provided in a pair on both sides of the through hole 621 of the insulating layer 62 in the vertical direction X. The metal layer 61 is made of stainless steel. The metal layer 61 is located inside the insulating layer 62 in the spreading direction of the insulating laminated sheet 6. That is, the metal layer 61 is not exposed from the insulating layer 62 when viewed from the height direction Z.

図1に示すごとく、ケース本体部4とカバー5とは、高さ方向Zに直交する方向に突出したフランジ部31を有する。そして、ケース本体部4とカバー5とは、フランジ部31において、ボルトとナットとによって締結固定されている。そして、ケース3内の空間に、電力変換回路部2が収容されている。   As shown in FIG. 1, the case body 4 and the cover 5 have a flange portion 31 protruding in a direction orthogonal to the height direction Z. The case body 4 and the cover 5 are fastened and fixed at the flange 31 by bolts and nuts. The power conversion circuit unit 2 is housed in the space inside the case 3.

図2、図6に示すごとく、電力変換回路部2の高圧部21は、後述する半導体モジュール22を有する。また、図2、図4、図5に示すごとく、電力変換回路部2は、後述する制御回路基板23を有する。高圧部21には、電力変換装置1の使用時において、200V程度の電圧が印加される。図2に示すごとく、半導体モジュール22は、ケース3内の空間のうち、本体基壁部41より下側である下側空間301に配されている。図2、図6に示すごとく、ケース本体部4は、本体基壁部41から下側に向って延設され、下側空間301を縦方向Xに分割する隔壁43を有する。そして、半導体モジュール22は、下側空間301における隔壁43の、縦方向Xの一方(以下、前方といい、その反対側を後方という。)に配されている。図2、図4に示すごとく、制御回路基板23は、ケース3内の空間のうち、本体基壁部41より上側である上側空間302に配されている。   As shown in FIGS. 2 and 6, the high-voltage unit 21 of the power conversion circuit unit 2 has a semiconductor module 22 described later. Further, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the power conversion circuit unit 2 includes a control circuit board 23 described later. When the power converter 1 is used, a voltage of about 200 V is applied to the high voltage unit 21. As shown in FIG. 2, the semiconductor module 22 is disposed in a lower space 301 which is lower than the main body base wall portion 41 in the space in the case 3. As shown in FIGS. 2 and 6, the case main body 4 has a partition wall 43 extending downward from the main body base wall 41 and dividing the lower space 301 in the vertical direction X. The semiconductor module 22 is arranged on one side of the partition 43 in the lower space 301 in the vertical direction X (hereinafter, referred to as front, and the opposite side is referred to as rear). As shown in FIGS. 2 and 4, the control circuit board 23 is disposed in an upper space 302 that is above the main body base wall portion 41 in the space inside the case 3.

図2、図6に示すごとく、半導体モジュール22は、半導体素子を内蔵したモジュール本体部221と、モジュール本体部221から絶縁積層シート6側である上側に向って突出したモジュール端子222とを有する。本実施形態において、ケース3内には複数の半導体モジュール22が配されている。そして、各半導体モジュール22のモジュール本体部221から、複数のモジュール端子222が上側に向って突出している。複数のモジュール端子222のうちの一部のモジュール端子222には、電力変換回路部2によって電力変換される主電力の電圧が印加される。すなわち、複数のモジュール端子222のうちの一部のモジュール端子222は、高圧部21の一部を構成している。   As shown in FIGS. 2 and 6, the semiconductor module 22 includes a module main body 221 having a built-in semiconductor element, and module terminals 222 protruding upward from the module main body 221 on the insulating laminated sheet 6 side. In the present embodiment, a plurality of semiconductor modules 22 are arranged in the case 3. Then, a plurality of module terminals 222 protrude upward from the module main body 221 of each semiconductor module 22. To some of the module terminals 222, a voltage of main power that is power-converted by the power conversion circuit unit 2 is applied. That is, some of the module terminals 222 constitute a part of the high voltage unit 21.

図2に示すごとく、モジュール端子222の突出側に、絶縁積層シート6の金属層61が位置している。すなわち、モジュール端子222は、絶縁積層シート6の金属層61と高さ方向Zに重なる位置に配されている。金属層61は、モジュール端子222よりもビッカース硬さが大きい。本実施形態において、金属層61は上述のごとくステンレス鋼からなり、モジュール端子222は銅からなる。モジュール端子222は、本体基壁部41に高さ方向Zに貫通するように形成された挿入部410を通り、その一部が上側空間302に配されている。   As shown in FIG. 2, the metal layer 61 of the insulating laminated sheet 6 is located on the projecting side of the module terminal 222. That is, the module terminal 222 is disposed at a position overlapping the metal layer 61 of the insulating laminated sheet 6 in the height direction Z. The metal layer 61 has a higher Vickers hardness than the module terminal 222. In the present embodiment, the metal layer 61 is made of stainless steel as described above, and the module terminal 222 is made of copper. The module terminal 222 passes through an insertion portion 410 formed to penetrate the main body base wall portion 41 in the height direction Z, and a part of the module terminal 222 is disposed in the upper space 302.

図2、図4に示すごとく、モジュール端子222は、制御回路基板23に接続されている。制御回路基板23は、高さ方向Zにおいて、カバー5と対向するように配されている。図2に示すごとく、制御回路基板23は、ケース本体部4内に配されている。図2、図4に示すごとく、モジュール端子222は、制御回路基板23のスルーホールに挿入されて、制御回路基板23と接続されている。そして、モジュール端子222の上端部は、制御回路基板23の上側に突出している。本実施形態において、モジュール端子222は、縦方向Xにおける制御回路基板23の中央よりも前方の領域に接続されている。そして、制御回路基板23における、モジュール端子222が接続された部位の周辺の領域は、高圧部21の一部を構成する基板高圧領域230となる。そして、制御回路基板23は、少なくとも基板高圧領域230が、絶縁積層シート6と高さ方向Zに重なっている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the module terminal 222 is connected to the control circuit board 23. The control circuit board 23 is arranged to face the cover 5 in the height direction Z. As shown in FIG. 2, the control circuit board 23 is disposed in the case main body 4. As shown in FIGS. 2 and 4, the module terminal 222 is inserted into a through hole of the control circuit board 23 and connected to the control circuit board 23. The upper end of the module terminal 222 projects above the control circuit board 23. In the present embodiment, the module terminals 222 are connected to a region in front of the center of the control circuit board 23 in the vertical direction X. Then, an area around the part to which the module terminal 222 is connected in the control circuit board 23 becomes a board high-voltage area 230 which forms a part of the high-voltage unit 21. In the control circuit board 23, at least the substrate high-pressure area 230 overlaps the insulating laminated sheet 6 in the height direction Z.

図4、図5に示すごとく、制御回路基板23は、締結部材11によってケース3に締結固定される固定部231を3つ以上有している。絶縁積層シート6は、一直線上からずれて配された3つ以上の固定部231を、高さ方向Zから覆っている。締結部材11は、ボルトである。図2に示すごとく、本体基壁部41は、上側に向って突出したボス部44を複数有する。締結部材11は、制御回路基板23をボス部44に対して締結固定している。また、図2に示すごとく、固定部231の少なくとも一つは、ビード部512と高さ方向Zに重なる位置に形成されている。本実施形態においては、複数の固定部231が、ビード部512と高さ方向Zに重なっている。天板部51と制御回路基板23との間の間隔は、高さ方向Zに互いに重なるビード部512と固定部231との対向部において、最も小さくなっている。図4に示すごとく、固定部231は、制御回路基板23の外周端部の複数箇所に形成されている。また、固定部231は、制御回路基板23の中央部にも形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the control circuit board 23 has three or more fixing portions 231 that are fastened and fixed to the case 3 by the fastening members 11. The insulating laminated sheet 6 covers, from the height direction Z, three or more fixing portions 231 that are displaced from a straight line. The fastening member 11 is a bolt. As shown in FIG. 2, the main body base wall portion 41 has a plurality of boss portions 44 protruding upward. The fastening member 11 fastens and fixes the control circuit board 23 to the boss 44. Further, as shown in FIG. 2, at least one of the fixing portions 231 is formed at a position overlapping with the bead portion 512 in the height direction Z. In the present embodiment, the plurality of fixing portions 231 overlap the bead portion 512 in the height direction Z. The space between the top plate 51 and the control circuit board 23 is the smallest at the facing portion between the bead portion 512 and the fixed portion 231 overlapping each other in the height direction Z. As shown in FIG. 4, the fixing portions 231 are formed at a plurality of locations on the outer peripheral end of the control circuit board 23. The fixing part 231 is also formed at the center of the control circuit board 23.

図2、図6に示すごとく、本実施形態において、複数の半導体モジュール22は、半導体モジュール22を冷却する複数の冷却管71と共に、縦方向Xに積層されて半導体積層ユニット8を構成している。図6に示すごとく、縦方向Xに隣り合う冷却管71同士は、横方向Yの両端部付近において、連結管72によって連結されている。図2、図6に示すごとく、複数の冷却管71のうち、縦方向Xの一方(以下、前方といい、その反対側を後方という。)の端に配された冷却管71の前端面は、前方の第一対向壁部421に当接している。また、前端の冷却管71からは、冷却媒体を導入するための冷媒導入管73と、冷却媒体を排出するための冷媒排出管74とが、前方に向って突出形成されている。冷媒導入管73及び冷媒排出管74は、第一対向壁部421を縦方向Xに貫通しており、ケース3の外側に突出している。また、半導体積層ユニット8の後端と隔壁43との間には、板ばね等によって構成される加圧部材75が配されている。加圧部材75は、縦方向Xに弾性圧縮した状態で配されている。これにより、加圧部材75は、半導体積層ユニット8を、前方に向って押圧している。   As shown in FIGS. 2 and 6, in the present embodiment, the plurality of semiconductor modules 22 are stacked in the vertical direction X together with the plurality of cooling pipes 71 for cooling the semiconductor modules 22 to configure the semiconductor stacked unit 8. . As shown in FIG. 6, cooling pipes 71 adjacent in the vertical direction X are connected by connecting pipes 72 near both ends in the horizontal direction Y. As shown in FIG. 2 and FIG. 6, the front end face of the cooling pipe 71 arranged at one end in the vertical direction X (hereinafter, referred to as front, and the opposite side is referred to as rear) among the plurality of cooling pipes 71. , And is in contact with the front first opposing wall portion 421. Further, from the cooling pipe 71 at the front end, a refrigerant introduction pipe 73 for introducing a cooling medium and a refrigerant discharge pipe 74 for discharging the cooling medium are formed to protrude forward. The refrigerant introduction pipe 73 and the refrigerant discharge pipe 74 penetrate the first opposing wall 421 in the vertical direction X, and protrude outside the case 3. A pressing member 75 constituted by a leaf spring or the like is arranged between the rear end of the semiconductor laminated unit 8 and the partition 43. The pressing member 75 is arranged in a state of being elastically compressed in the vertical direction X. Thus, the pressing member 75 presses the semiconductor laminated unit 8 forward.

また、図示は省略したが、下側空間301における隔壁43の後方には、例えばコンデンサ等、電力変換回路部2を構成する部品が配置される。   Although not shown, components constituting the power conversion circuit unit 2 such as a capacitor are disposed behind the partition 43 in the lower space 301.

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
電力変換装置1において、絶縁積層シート6は、金属層61と一対の絶縁層62とを積層してなる。そして、絶縁積層シート6は、カバー5の内側面50における高圧部21と対向する領域に配設されている。それゆえ、外力によりカバー5が変形したとしても、高圧部21が絶縁積層シート6を貫通し、ケース3と短絡することを防止することができる。すなわち、絶縁積層シート6は、金属層61を有するため、ケース3の変形により高圧部21が絶縁積層シート6に当接したとしても、高圧部21が絶縁積層シート6を貫通することを防ぎやすい。それゆえ、高圧部21とケース3との間の電気的絶縁性を確保することができる。また、仮に、高圧部21が、絶縁積層シート6における下側の絶縁層62を突き破っても、上側の絶縁層62によって、高圧部21とケース3との間の絶縁を図ることができる。
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
In the power conversion device 1, the insulating laminated sheet 6 is formed by laminating a metal layer 61 and a pair of insulating layers 62. The insulating laminated sheet 6 is disposed in a region of the inner surface 50 of the cover 5 facing the high-pressure portion 21. Therefore, even if the cover 5 is deformed by an external force, it is possible to prevent the high voltage portion 21 from penetrating the insulating laminated sheet 6 and short-circuiting with the case 3. That is, since the insulating laminated sheet 6 has the metal layer 61, even if the high voltage portion 21 abuts on the insulating laminated sheet 6 due to the deformation of the case 3, it is easy to prevent the high voltage portion 21 from penetrating the insulating laminated sheet 6. . Therefore, electrical insulation between the high-voltage part 21 and the case 3 can be ensured. Further, even if the high voltage portion 21 breaks through the lower insulating layer 62 in the insulating laminated sheet 6, the insulation between the high voltage portion 21 and the case 3 can be achieved by the upper insulating layer 62.

また、金属層61の下側にも絶縁層62が配されている。それゆえ、仮に絶縁積層シート6がカバー5から剥がれた場合等に、直接金属層61が高圧部21に接触してしまうことを防止できる。それゆえ、絶縁積層シート6がカバー5から剥がれ落ちた場合等に、高圧部21が、金属層61を介して、電力変換回路部2を構成する他の電子部品等と短絡し、電力変換装置1が故障してしまうことを防ぐことができる。   Further, an insulating layer 62 is provided below the metal layer 61. Therefore, it is possible to prevent the metal layer 61 from directly contacting the high voltage portion 21 when the insulating laminated sheet 6 is peeled off from the cover 5 or the like. Therefore, when the insulating laminated sheet 6 is peeled off from the cover 5 or the like, the high-voltage unit 21 is short-circuited with other electronic components or the like constituting the power conversion circuit unit 2 via the metal layer 61, and the power conversion device 1 can be prevented from breaking down.

また、金属層61は、絶縁積層シート6の広がり方向において、絶縁層62の内側に収まっている。それゆえ、金属層61が、ケース3と接触することを確実に防止できる。それゆえ、万が一ケース3の変形によって高圧部21が下側の絶縁層62を突き破り、金属層61に接触しても、高圧部21とケース3とが短絡することを防止できる。   Further, the metal layer 61 is accommodated inside the insulating layer 62 in the spreading direction of the insulating laminated sheet 6. Therefore, the contact of the metal layer 61 with the case 3 can be reliably prevented. Therefore, even if the high voltage portion 21 breaks through the lower insulating layer 62 due to the deformation of the case 3 and comes into contact with the metal layer 61, a short circuit between the high voltage portion 21 and the case 3 can be prevented.

また、高圧部21は、モジュール本体部221と、モジュール本体部221から絶縁積層シート6側に向かって突出したモジュール端子222とを備えた半導体モジュール22を有する。このように、モジュール端子222のような比較的鋭利で硬い部品がカバー5に向って突出している場合は、比較的強度の弱い絶縁層62を突き破りやすい。しかし、本実施形態においては、絶縁積層シート6が金属層61を有している。そのため、万が一ケース3の変形によってモジュール端子222が下側の絶縁層62を突き破っても、絶縁層62よりも硬い金属層61によって、モジュール端子222が絶縁積層シート6を貫通することを防止することができる。それゆえ、本構成を採れば、効果的に、高圧部21とケース3との絶縁を図ることができる。   The high-voltage unit 21 has a semiconductor module 22 including a module main body 221 and module terminals 222 protruding from the module main body 221 toward the insulating laminated sheet 6. As described above, when a relatively sharp and hard component such as the module terminal 222 protrudes toward the cover 5, it is easy to break through the insulating layer 62 having relatively low strength. However, in the present embodiment, the insulating laminated sheet 6 has the metal layer 61. Therefore, even if the module terminal 222 pierces the lower insulating layer 62 due to the deformation of the case 3, the module terminal 222 is prevented from penetrating the insulating laminated sheet 6 by the metal layer 61 harder than the insulating layer 62. Can be. Therefore, if this configuration is adopted, the insulation between the high-voltage portion 21 and the case 3 can be effectively achieved.

また、金属層61は、モジュール端子222よりビッカース硬さが大きい。それゆえ、万が一ケース3の変形によってモジュール端子222が金属層61に接触しても、モジュール端子222が金属層61を貫通することを防止することができる。これに伴い、高圧部21の一部であるモジュール端子222が、ケース3と短絡することを防止できる。
また、金属層61は、ステンレス鋼からなり、モジュール端子222は銅からなる。それゆえ、金属層61のビッカース硬さがモジュール端子222のビッカース硬さよりも大きい構成としやすい。
The metal layer 61 has a Vickers hardness greater than that of the module terminal 222. Therefore, even if the module terminal 222 contacts the metal layer 61 due to the deformation of the case 3, it is possible to prevent the module terminal 222 from penetrating the metal layer 61. Accordingly, it is possible to prevent the module terminal 222, which is a part of the high voltage unit 21, from being short-circuited to the case 3.
The metal layer 61 is made of stainless steel, and the module terminals 222 are made of copper. Therefore, it is easy to adopt a configuration in which the Vickers hardness of the metal layer 61 is larger than the Vickers hardness of the module terminal 222.

また、制御回路基板23は、高さ方向Zにおいてカバー5と対向するように配されている。さらに、絶縁積層シート6は、高さ方向Zから見たとき、縦方向Xの両端及び横方向Yの両端が、それぞれ本体側壁部42と近接している。それゆえ、万が一絶縁積層シート6がカバー5から剥がれても、ケース3に対して絶縁積層シート6の位置がずれることを、高さ方向Zにおいては制御回路基板23によって、縦方向X及び横方向Yにおいては本体側壁部42によって、防ぐことができる。これにより、絶縁積層シート6が高圧部21とカバー5との間に位置された状態を維持しやすく、高圧部21とカバー5との間の絶縁性を一層確保しやすい。   The control circuit board 23 is disposed so as to face the cover 5 in the height direction Z. Further, when viewed from the height direction Z, both ends in the vertical direction X and both ends in the horizontal direction Y of the insulating laminated sheet 6 are close to the main body side wall portion 42, respectively. Therefore, even if the insulating laminated sheet 6 is peeled off from the cover 5, the position of the insulating laminated sheet 6 is shifted with respect to the case 3 by the control circuit board 23 in the height direction Z by the control circuit board 23. Y can be prevented by the main body side wall portion 42. Thereby, the state where the insulating laminated sheet 6 is located between the high-voltage part 21 and the cover 5 can be easily maintained, and the insulation between the high-voltage part 21 and the cover 5 can be further easily ensured.

また、絶縁積層シート6は、一直線上からずれて配された3つ以上の固定部231を、高さ方向Zから覆っている。それゆえ、万が一絶縁積層シート6がカバー5から剥がれ落ちても、絶縁積層シート6は、制御回路基板23の上記3つ以上の固定部231の上に安定して載置される。それゆえ、絶縁積層シート6が、制御回路基板23よりも下側に落ちたり、高圧部21と高さ方向Zに重ならない位置に移動したりすることを抑制しやすい。これにより、絶縁積層シート6は高圧部21とカバー5との間に位置されやすく、高圧部21とカバー5との間の絶縁性をより確保しやすい。   Further, the insulating laminated sheet 6 covers, from the height direction Z, three or more fixing portions 231 that are displaced from the straight line. Therefore, even if the insulating laminated sheet 6 is peeled off from the cover 5, the insulating laminated sheet 6 is stably mounted on the three or more fixing portions 231 of the control circuit board 23. Therefore, it is easy to suppress that the insulating laminated sheet 6 falls below the control circuit board 23 or moves to a position that does not overlap the high-voltage part 21 in the height direction Z. Thereby, the insulating laminated sheet 6 is easily positioned between the high-voltage unit 21 and the cover 5, and the insulation between the high-voltage unit 21 and the cover 5 is more easily ensured.

以上のごとく、本実施形態によれば、ケースを大型化させることなく、ケースと高圧部との電気的絶縁性を確保することができる電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a power converter that can ensure electrical insulation between the case and the high-voltage unit without increasing the size of the case.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、実施形態1において、絶縁積層シートは、シート状の金属層とシート状の一対の絶縁層とを積層して形成したが、例えば、金属層の周囲を樹脂モールドすることにより構成してもよい。   Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist of the invention. For example, in the first embodiment, the insulating laminated sheet is formed by laminating a sheet-shaped metal layer and a pair of sheet-shaped insulating layers. For example, the insulating laminated sheet may be configured by resin molding around the metal layer. Good.

1 電力変換装置
2 電力変換回路部
21 高圧部
3 ケース
4 ケース本体
40 開口部
5 カバー
50 内側面
6 絶縁積層シート
61 金属層
62 絶縁層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power conversion device 2 Power conversion circuit part 21 High voltage part 3 Case 4 Case main body 40 Opening 5 Cover 50 Inner side surface 6 Insulating laminated sheet 61 Metal layer 62 Insulating layer

Claims (6)

電力変換される主電力の電圧が印加される高圧部(21)を備えた電力変換回路部(2)と、
該電力変換回路部を収容する金属製のケース(3)と、を有し、
上記ケースは、開口部(40)を備えたケース本体部(4)と、該ケース本体部の上記開口部を閉塞するカバー(5)とを有し、
該カバーは、上記ケース本体部側の面である内側面(50)に、絶縁積層シート(6)を貼着されてなり、
該絶縁積層シートは、金属層(61)と、該金属層を両面から挟持するように形成された、電気的絶縁性を有する一対の絶縁層(62)とを積層してなり、
上記絶縁積層シートは、上記カバーの上記内側面における上記高圧部と対向する領域に配設されており、
上記高圧部は、半導体素子を内蔵したモジュール本体部(221)と、該モジュール本体部から上記絶縁積層シート側に向って突出したモジュール端子(222)とを備えた半導体モジュール(22)を有する、電力変換装置(1)。
A power conversion circuit unit (2) including a high-voltage unit (21) to which a voltage of main power to be converted is applied;
A metal case (3) for housing the power conversion circuit unit,
The case has a case body (4) having an opening (40), and a cover (5) for closing the opening of the case body.
The cover is formed by attaching an insulating laminated sheet (6) to an inner surface (50) which is a surface on the case body side.
The insulating laminated sheet is formed by laminating a metal layer (61) and a pair of electrically insulating layers (62) having electrical insulation formed so as to sandwich the metal layer from both sides,
The insulating laminated sheet is disposed in a region facing the high-pressure portion on the inner side surface of the cover ,
The high-voltage section includes a semiconductor module (22) including a module main body (221) containing a semiconductor element and module terminals (222) protruding from the module main body toward the insulating laminated sheet . Power converter (1).
上記金属層は、上記絶縁積層シートの広がり方向において、上記絶縁層の内側に収まっている、請求項1に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the metal layer is located inside the insulating layer in a direction in which the insulating laminated sheet spreads. 上記金属層は、上記モジュール端子よりもビッカース硬さが大きい、請求項1又は2に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 1 , wherein the metal layer has a Vickers hardness greater than that of the module terminal . 上記金属層はステンレス鋼からなり、上記モジュール端子は銅からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal layer is made of stainless steel, and the module terminal is made of copper . 上記電力変換回路部は、上記モジュール端子に接続された制御回路基板(23)を有し、該制御回路基板は、その厚み方向において上記カバーと対向するように配されており、上記ケース本体部は、矩形板状の本体基壁部(41)と、該本体基壁部の端縁から該本体基壁部の厚み方向に立設され、上記厚み方向の一方側である上側の端部に上記開口部を有する本体側壁部(42)とを備え、該本体側壁部は、上記厚み方向に直交する縦方向(X)において互いに対向する一対の第一対向壁部(421)と、上記厚み方向と上記縦方向との双方に直交する横方向(Y)において互いに対向する一対の第二対向壁部(422)とを有し、上記絶縁積層シートは、上記厚み方向から見たとき上記縦方向の両端及び上記横方向の両端が、それぞれ上記本体側壁部と近接している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power conversion circuit section has a control circuit board (23) connected to the module terminal, and the control circuit board is disposed so as to face the cover in a thickness direction thereof, and the case body section A main body base wall portion (41) in the shape of a rectangular plate, and an upright end, which is erected from the edge of the main body base wall portion in the thickness direction of the main body base wall portion, and is located on the upper end which is one side in the thickness direction. A main body side wall portion having the opening; a main body side wall portion having a pair of first opposing wall portions opposing each other in a vertical direction orthogonal to the thickness direction; And a pair of second opposing wall portions (422) opposing each other in a horizontal direction (Y) orthogonal to both the vertical direction and the vertical direction, and the insulating laminated sheet has a vertical configuration when viewed from the thickness direction. Direction ends and the horizontal direction ends It is close to the body side wall portion, a power conversion device according to any one of claims 1-4. 上記制御回路基板は、締結部材(11)によって上記ケースに締結固定される固定部(231)を3つ以上有しており、上記絶縁積層シートは、一直線上からずれて配された3つ以上の上記固定部を、上記厚み方向から覆っている、請求項に記載の電力変換装置。 The control circuit board has three or more fixing portions (231) that are fastened and fixed to the case by a fastening member (11), and the insulating laminate sheet is three or more that are arranged off a straight line. The power converter according to claim 5 , wherein the fixing part is covered from the thickness direction .
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