JP7056618B2 - Mechanical and electrical integrated unit - Google Patents
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Description
本明細書に記載の開示は、機電一体型ユニットに関するものである。 The disclosures described herein relate to mechanical and electrical integrated units.
特許文献1に示されるように、モータの収納されたドライブトレインに電力変換装置の固定されたハイブリッド自動車が知られている。 As shown in Patent Document 1, a hybrid vehicle in which a power conversion device is fixed to a drive train in which a motor is housed is known.
特許文献1に記載のように、ドライブトレインに電力変換装置が固定されると、モータで発生した熱によって、電力変換装置に含まれる電気部品が昇温しやすくなる。 As described in Patent Document 1, when the power conversion device is fixed to the drive train, the heat generated by the motor tends to raise the temperature of the electric components included in the power conversion device.
そこで本明細書に記載の開示は、電気部品の昇温の抑制された機電一体型ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the disclosure described in the present specification is intended to provide a mechanical / electrical integrated unit in which the temperature rise of electrical components is suppressed.
開示の1つは、機電一体型ユニットに関し、回路基板(640)と、回路基板よりも耐熱性の低い電気部品(410)を含む電力変換装置(400)と、電力変換装置によって駆動の制御される電動機(500)と、を有し、電力変換装置と電動機との間に回路基板が介在されており、回路基板は、配線基板(641)と、配線基板に搭載された複数の電子素子(642)と、を有し、配線基板における電気部品側の第1主面(641a)に搭載される電子素子の数が、回路基板における電動機側の第2主面(641b)に搭載される電子素子の数よりも少なく、回路基板、電力変換装置、および、電動機それぞれを収納するハウジング(650)を有し、ハウジングは、電動機を収納する第1ハウジング(651)と、回路基板と電力変換装置それぞれを収納する第2ハウジング(652)と、を有し、電動機と回路基板との間に第1ハウジングの一部が位置しており、第1ハウジングにおける回路基板との対向面(651a)は、回路基板側に凸となる態様で曲がっており、対向面と回路基板との間の隙間に、回路基板の備える電子素子の少なくとも一部が位置している。
開示の他の1つは、機電一体型ユニットに関し、配線基板(641)および配線基板に搭載された複数の電子素子(642)とを有する回路基板(640)と、回路基板よりも耐熱性の低い電気部品(410)を含む電力変換装置(400)と、電力変換装置によって駆動の制御される電動機(500)と、回路基板、電力変換装置、および、電動機それぞれを収納するハウジング(650)を有し、ハウジングは、電動機を収納する第1ハウジング(651)と、回路基板および電力変換装置を収納する第2ハウジング(652)と、を有し、電力変換装置と電動機を収納する第1ハウジングとの間に回路基板が介在されており、第1ハウジングにおける回路基板との対向面(651a)は、回路基板側に凸となる態様で曲がっており、対向面と回路基板との間の隙間に、回路基板の備える電子素子の少なくとも一部が位置している。
One of the disclosures is that the mechanical / electrical integrated unit is driven by a circuit board (640), a power conversion device (400) including an electric component (410) having lower heat resistance than the circuit board, and a power conversion device. A circuit board is interposed between the power converter and the electric machine, and the circuit board includes a wiring board (641) and a plurality of electronic elements (a plurality of electronic elements) mounted on the wiring board. 642), and the number of electronic elements mounted on the first main surface (641a) on the electrical component side of the wiring board is the number of electrons mounted on the second main surface (641b) on the electric motor side of the circuit board. It has less than the number of elements, a circuit board, a power converter, and a housing (650) for accommodating each of the electric motors, and the housing includes a first housing (651) for accommodating the electric motor, a circuit board, and a power converter. It has a second housing (652) for accommodating each, and a part of the first housing is located between the electric motor and the circuit board, and the facing surface (651a) with the circuit board in the first housing is. It is bent in a convex manner toward the circuit board, and at least a part of the electronic elements included in the circuit board is located in the gap between the facing surface and the circuit board.
The other one of the disclosures relates to a mechanical / electrical integrated unit, which is a circuit board (640) having a wiring board (641) and a plurality of electronic elements (642) mounted on the wiring board, and a heat resistance higher than that of the circuit board. A power converter (400) including low electrical components (410), an electric motor (500) whose drive is controlled by the power converter, a circuit board, a power converter, and a housing (650) for accommodating each of the electric motors. The housing has a first housing (651) for accommodating an electric motor and a second housing (652) for accommodating a circuit board and a power conversion device, and a first housing for accommodating a power conversion device and an electric motor. A circuit board is interposed between the two, and the facing surface (651a) with the circuit board in the first housing is bent in a convex manner toward the circuit board side, and the gap between the facing surface and the circuit board is formed. At least a part of the electronic elements included in the circuit board is located in the circuit board .
これによれば、電動機(500)で発生した熱が回路基板(640)よりも耐熱性の低い電気部品(410)に伝熱することが抑制される。これにより電気部品(410)の昇温が抑制される。 According to this, it is suppressed that the heat generated by the electric motor (500) is transferred to the electric component (410) having lower heat resistance than the circuit board (640). As a result, the temperature rise of the electric component (410) is suppressed.
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 It should be noted that the reference numbers in parentheses above merely indicate the correspondence with the configurations described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope at all.
以下、実施形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
<車載システム>
先ず、図1に基づいて機電一体型ユニット300の適用される車載システム100を説明する。この車載システム100は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム100はバッテリ200と機電一体型ユニット300を有する。機電一体型ユニット300は電力変換装置400とモータ500を有する。
(First Embodiment)
<In-vehicle system>
First, an in-
また車載システム100は図示しない複数のECUを有する。これら複数のECUはバス配線を介して相互に信号を送受信している。複数のECUは協調して電気自動車を制御している。複数のECUの制御により、バッテリ200のSOCに応じたモータ500の力行と回生が制御される。SOCはstate of chargeの略である。ECUはelectronic control unitの略である。
Further, the in-
バッテリ200は複数の二次電池を有する。これら複数の二次電池は直列接続された電池スタックを構成している。この電池スタックのSOCがバッテリ200のSOCに相当する。二次電池としてはリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、および、有機ラジカル電池などを採用することができる。
The
電力変換装置400はバッテリ200とモータ500との間の電力変換を行う。電力変換装置400はバッテリ200の直流電力を交流電力に変換する。電力変換装置400はモータ500の発電(回生)によって生成された交流電力を直流電力に変換する。
The
モータ500は図示しない電気自動車の出力軸に連結されている。モータ500の回転エネルギーは出力軸を介して電気自動車の走行輪に伝達される。逆に、走行輪の回転エネルギーは出力軸を介してモータ500に伝達される。
The
モータ500は電力変換装置400から供給される交流電力によって力行する。これにより推進力が走行輪に付与される。またモータ500は走行輪から伝達される回転エネルギーによって回生する。この回生によって発生した交流電力は、電力変換装置400によって直流電力に変換される。この直流電力がバッテリ200に供給される。また直流電力は電気自動車に搭載された各種電気負荷にも供給される。
The
<電力変換装置>
次に電力変換装置400を説明する。電力変換装置400はインバータの構成要素を備える。図1に示すように電力変換装置400は第1電力ライン401と第2電力ライン402を介してバッテリ200と電気的に接続されている。第1電力ライン401はバッテリ200の正極に接続されている。第2電力ライン402はバッテリ200の負極に接続されている。
<Power converter>
Next, the
電力変換装置400は平滑コンデンサ410とスイッチ群420を有する。平滑コンデンサ410の正電極が第1電力ライン401に電気的に接続されている。平滑コンデンサ410の負電極が第2電力ライン402に電気的に接続されている。スイッチ群420は第1電力ライン401と第2電力ライン402それぞれに接続されている。
The
スイッチ群420はU相レグ421、V相レグ422、および、W相レグ423を有する。これら3つの相レグそれぞれは直列接続された2つのスイッチ素子を有する。
The
U相レグ421~W相レグ423それぞれは、スイッチ素子として、ハイサイドスイッチ424とローサイドスイッチ425を有する。またU相レグ421~W相レグ423それぞれは、ハイサイドダイオード424aとローサイドダイオード425aを有する。これら半導体素子が封止樹脂によって被覆されている。これにより3つの相レグそれぞれは半導体モジュールを構成している。
Each of the
本実施形態では、ハイサイドスイッチ424とローサイドスイッチ425としてnチャネル型のIGBTを採用している。これらハイサイドスイッチ424とローサイドスイッチ425それぞれのコレクタ電極、エミッタ電極、および、ゲート電極それぞれに接続された端子の先端が上記の封止樹脂の外に露出されている。またハイサイドスイッチ424のエミッタ電極とローサイドスイッチ425のコレクタ電極とそれぞれに接続された中点端子も封止樹脂の外に露出されている。
In this embodiment, an n-channel type IGBT is adopted as the high-
図1に示すようにハイサイドスイッチ424のコレクタ電極は第1電力ライン401に接続されている。ハイサイドスイッチ424のエミッタ電極とローサイドスイッチ425のコレクタ電極とが接続されている。ローサイドスイッチ425のエミッタ電極が第2電力ライン402に接続されている。これによりハイサイドスイッチ424とローサイドスイッチ425は第1電力ライン401から第2電力ライン402へ向かって順に直列接続されている。
As shown in FIG. 1, the collector electrode of the
そして、U相レグ421の中点端子がU相バスバ426を介してモータ500のU相ステータコイルに接続されている。V相レグ422の中点電極がV相バスバ427を介してV相ステータコイルに接続されている。W相レグ423の中点電極がW相バスバ428を介してW相ステータコイルに接続されている。
The midpoint terminal of the
また、ハイサイドスイッチ424のコレクタ電極にハイサイドダイオード424aのカソード電極が接続されている。ハイサイドスイッチ424のエミッタ電極にハイサイドダイオード424aのアノード電極が接続されている。これによりハイサイドスイッチ424にハイサイドダイオード424aが逆並列接続されている。
Further, the cathode electrode of the
同様にして、ローサイドスイッチ425のコレクタ電極にローサイドダイオード425aのカソード電極が接続されている。ローサイドスイッチ425のエミッタ電極にローサイドダイオード425aのアノード電極が接続されている。これによりローサイドスイッチ425にローサイドダイオード425aが逆並列接続されている。
Similarly, the cathode electrode of the
なお、これらハイサイドスイッチ424とローサイドスイッチ425としては、IGBTではなくMOSFETを採用することもできる。MOSFETにはボディダイオードが形成される。そのためにスイッチ素子としてMOSFETを採用する場合、上記のスイッチ素子とは別個にダイオードはなくともよい。
As these high-
各相レグそれぞれの備えるスイッチ素子やダイオードなどの半導体素子の形成材料は特に限定されない。例えばこれら半導体素子は、Siなどの半導体、および、SiCなどのワイドギャップ半導体によって製造することができる。 The material for forming the semiconductor element such as the switch element and the diode provided in each phase leg is not particularly limited. For example, these semiconductor elements can be manufactured by a semiconductor such as Si and a wide-gap semiconductor such as SiC.
これまでに説明したように、電力変換装置400は3つの相レグを有する。これら3つの相レグの備えるスイッチのゲート電極に、ゲートドライバによって増幅されたECUの制御信号が入力される。
As described above, the
モータ500を力行する場合、ECUからの制御信号の出力によって3つの相レグの備えるスイッチがPWM制御される。これにより電力変換装置400で3相交流が生成される。モータ500が発電(回生)する場合、ECUは例えば制御信号の出力を停止する。これによりモータ500の発電によって生成された交流電力が3つの相レグの備えるダイオードを通る。この結果、交流電力が直流電力に変換される。
When powering the
<モータ>
次に、モータ500を説明する。それに当たって、以下においては互いに直交の関係にある3方向をx方向、y方向、および、z方向とする。モータ500が電動機に相当する。
<Motor>
Next, the
モータ500はモータシャフト、ロータ、および、ステータを有する。モータシャフトはy方向に延びている。モータシャフトは電気自動車の出力軸に連結されている。モータ500は電力変換装置400よりも比熱が高くなっている。
The
ロータは、永久磁石と、永久磁石をモータシャフトに固定する固定部と、を有する。固定部は円筒形状を成している。固定部の中空にモータシャフトが挿入固定されている。これにより永久磁石はモータシャフトの軸周りに設けられている。 The rotor has a permanent magnet and a fixing portion for fixing the permanent magnet to the motor shaft. The fixed portion has a cylindrical shape. The motor shaft is inserted and fixed in the hollow of the fixed portion. As a result, the permanent magnet is provided around the axis of the motor shaft.
ステータは、ステータコアと、ステータコアに設けられるステータコイルと、を有する。ステータコアは円筒形状を成している。ロータとステータとが、モータシャフトの延長方向に対して直交する放射方向で対向している。 The stator has a stator core and a stator coil provided on the stator core. The stator core has a cylindrical shape. The rotor and the stator face each other in the radial direction orthogonal to the extension direction of the motor shaft.
ステータコイルは上記したU相~W相のステータコイルを有する。これら3相のステータコイルは絶縁電線である。3相のステータコイルはステータコアに巻き回されている。 The stator coil has the above-mentioned U-phase to W-phase stator coil. These three-phase stator coils are insulated wires. The three-phase stator coil is wound around the stator core.
3相のステータコイルは上記した3つの相バスバを介して電力変換装置400と電気的に接続されている。3相のステータコイルに電力変換装置400から三相交流が供給される。これによりステータコイルから三相回転磁界が発生する。
The three-phase stator coil is electrically connected to the
上記したようにロータは永久磁石を有する。永久磁石から磁界が発生している。そしてステータコイルからは三相回転磁界が発生される。これら2つの磁界の相互作用によって、ロータに回転トルクが発生する。回転トルクの発生方向は、回転磁界の位相変化に応じて、モータシャフトの延長方向まわりの周方向で順次経時的に変化する。これによりロータの設けられたモータシャフトが回転する。 As mentioned above, the rotor has a permanent magnet. A magnetic field is generated from a permanent magnet. Then, a three-phase rotating magnetic field is generated from the stator coil. Rotational torque is generated in the rotor by the interaction of these two magnetic fields. The direction in which the rotational torque is generated sequentially changes with time in the circumferential direction around the extension direction of the motor shaft according to the phase change of the rotating magnetic field. As a result, the motor shaft provided with the rotor rotates.
<機電一体型ユニットの機械的構成>
図2および図3に示すように機電一体型ユニット300は、これまでに図1に基づいて説明した電力変換装置400の回路構成要素とモータ500の他に、冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630を有する。また機電一体型ユニット300は回路基板640とハウジング650を有する。
<Mechanical configuration of mechanical / electrical integrated unit>
As shown in FIGS. 2 and 3, the mechanical / electrical
<冷却器>
冷却器610は半導体モジュールを構成する3つの相レグを収納しつつ、冷却する機能を果たす。図示しないが、冷却器610は、供給管、排出管、および、複数の中継管を有する。供給管と排出管は複数の中継管を介して連結されている。供給管に冷媒が供給される。この冷媒は複数の中継管を介して供給管から排出管へと流れる。
<Cooler>
The cooler 610 functions to cool the semiconductor module while accommodating the three phase legs constituting the semiconductor module. Although not shown, the cooler 610 has a supply pipe, a discharge pipe, and a plurality of relay pipes. The supply pipe and the discharge pipe are connected via a plurality of relay pipes. Refrigerant is supplied to the supply pipe. This refrigerant flows from the supply pipe to the discharge pipe via a plurality of relay pipes.
複数の中継管は離間して並んでいる。隣り合う2つの中継管の間に空隙が構成されている。冷却器610には計3個の空隙が構成されている。これら計3個の空隙それぞれに3相の半導体モジュールが個別に設けられている。これら3相の半導体モジュールそれぞれの封止樹脂の主面が中継管に接触している。これにより3相の半導体モジュールそれぞれで発生した熱が中継管を介して冷媒に放熱可能になっている。 Multiple relay tubes are lined up apart. A gap is formed between two adjacent relay tubes. The cooler 610 is configured with a total of three voids. A three-phase semiconductor module is individually provided in each of these three voids. The main surface of the sealing resin of each of these three-phase semiconductor modules is in contact with the relay tube. As a result, the heat generated in each of the three-phase semiconductor modules can be dissipated to the refrigerant via the relay pipe.
<コンデンサケース>
コンデンサケース620は平滑コンデンサ410を樹脂封止する機能を果たしている。平滑コンデンサ410の正電極に正極バスバの一端が接続されている。平滑コンデンサ410の負電極に負極バスバの一端が接続されている。これら2つのバスバと平滑コンデンサ410それぞれがコンデンサケース620に収納されている。ただしこれら2つのバスバの他端側はコンデンサケース620の外に露出されている。正極バスバの他端側が第1電力ライン401に接続されている。負極バスバの他端側が第2電力ライン402に接続されている。
<Capacitor case>
The
コンデンサケース620には図示しない電圧センサが設けられている。この電圧センサは平滑コンデンサ410の両端電圧を検出する機能を果たしている。電圧センサは具体的に言えば電圧検出線である。電圧検出線の一端が平滑コンデンサ410の電極に接続されている。この電圧検出線の一端がコンデンサケース620に樹脂封止されている。電圧検出線の他端がコンデンサケース620の外に露出されている。
The
<端子台>
端子台630は3つの相バスバそれぞれを一体的に連結する機能を果たす。端子台630は絶縁性の樹脂材料からなる。端子台630に相バスバの一部がインサート成形されている。相バスバの両端が端子台630から露出されている。相バスバの一端側が半導体モジュールに接続されている。相バスバの他端側がモータ500のステータコイルに接続されている。
<Terminal block>
The
端子台630には図示しない電流センサが設けられている。この電流センサは相バスバに流れる交流電流を検出する機能を果たしている。電流センサは端子台630にインサート成形されていても良いし、端子台630にボルトなどによって固定されていてもよい。電流センサは磁気信号を電気信号に変換する磁電変換素子を備えている。
The
<回路基板>
回路基板640は、配線基板641と、配線基板641に搭載された複数の電子素子642と、を有する。配線パターンと複数の電子素子642とによって、上記したECUやゲートドライバ、および、絶縁回路などが構成されている。回路基板640は平滑コンデンサ410や電流センサなどの電気部品よりも耐熱性能が高くなっている。なお配線基板641には、複数のECUのうちのMGECUが搭載されている。
<Circuit board>
The
配線基板641はz方向の厚さの薄い扁平形状を成している。配線基板641はz方向に並ぶ第1主面641aと第2主面641bを有する。第1主面641aに搭載される電子素子642の数は、第2主面641bに搭載される電子素子642の数よりも少なくなっている。また第1主面641aに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチは、第2主面641bに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチよりも広くなっている。
The
配線基板641には、第1主面641aと第2主面641bそれぞれに開口する端子孔が形成されている。この端子孔に上記した半導体モジュールのゲート電極に接続された端子、電圧検出線、および、電流センサの端子などがはんだ接続されている。
The
<ハウジング>
ハウジング650は、モータ500、冷却器610、コンデンサケース620、端子台630、および、回路基板640を収納する機能を果たしている。
<Housing>
The
図2と図3に示すようにハウジング650はモータハウジング651とインバータハウジング652を有する。モータハウジング651にモータ500が収納される。インバータハウジング652に冷却器610、コンデンサケース620、端子台630、および、回路基板640が収納される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
モータハウジング651が第1ハウジングに相当する。インバータハウジング652が第2ハウジングに相当する。図2と図3に示す断面図では、モータハウジング651とインバータハウジング652のうち、インバータハウジング652のみ断面形状で示している。
The
図2に示すようにモータハウジング651は円筒形状を成している。モータハウジング651の軸方向はy方向になっている。そのためにモータハウジング651はy方向に面する平面において円形を成す円筒面651aを有する。モータハウジング651はy方向に面する2つの底面651bを有する。このモータハウジング651の中空にモータ500が収納されている。2つの底面651bのうちの少なくとも一方に、モータシャフトの先端をモータハウジング651の中空の外に露出するための貫通孔が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
インバータハウジング652は、モータハウジング651の円筒面651aに一体的に連結された第1枠部653と、第1枠部653の開口を閉塞する蓋部654と、を有する。
The
第1枠部653は円筒面651aからz方向に起立している。第1枠部653は円筒面651aの一部を囲む態様で、環状を成している。これにより第1枠部653の円筒面651a側の第1内環面653aと、円筒面651aにおける第1内環面653aによって囲まれた領域と、によってz方向に開口する第1収納空間が区画されている。
The
上記したように円筒面651aはy方向に面する平面において円形を成している。そのために円筒面651aにおける第1収納空間の一部を区画する部位は、第1枠部653の開口に向かって凸となる態様で円弧形状に曲がっている。
As described above, the
また第1枠部653の第1先端面653bのz方向の位置は一定になっている。そのために円筒面651aにおける第1収納空間の一部を区画する部位と第1枠部653の先端側によって区画される開口との間のz方向の離間距離は、第1収納空間の中心から第1枠部653に向かうにしたがって徐々に長くなっている。
Further, the position of the first
第1枠部653の先端側には、第1収納空間の中心から離間する態様で延びる第1フランジ部655が形成されている。第1フランジ部655はz方向に面する第1接合面655aとその裏側の第1外面655bを有する。第1フランジ部655には、第1接合面655aと第1外面655bそれぞれに開口する第1接合孔655cが形成されている。第1接合面655aは第1枠部653の第1先端面653bと面一になっている。
A
蓋部654は天壁656と第2枠部657を有する。天壁656はz方向の厚さの薄い扁平形状を成している。天壁656はz方向に並ぶ内天面656aと外天面656bを有する。
The
第2枠部657は天壁656の内天面656aからz方向に起立している。第2枠部657は内天面656aを囲む態様で環状を成している。これにより第2枠部657の内天面656a側の第2内環面657aと、内天面656aとによってz方向に開口する第2収納空間が区画されている。
The
内天面656aはz方向に面している。そして第2枠部657の第2先端面657bのz方向の位置は一定になっている。そのために内天面656aと第2枠部657の開口との間のz方向の離間距離は一定になっている。
The inner
第2枠部657の先端側には、第2収納空間の中心から離間する態様で延びる第2フランジ部658が形成されている。第2フランジ部658はz方向に面する第2接合面658aとその裏側の第2外面658bを有する。第2フランジ部658には、第2接合面658aと第2外面658bそれぞれに開口する第2接合孔658cが形成されている。第2接合面658aは第2枠部657の第2先端面657bと面一になっている。
A
図2に示すように、モータハウジング651に一体的に連結された第1枠部653と蓋部654とが非連結の状態で、冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれがボルトなどによって蓋部654に固定されている。回路基板640は冷却器610に収納された半導体モジュール、コンデンサケース620に収納された電圧センサ、および、端子台630に収納された電流センサそれぞれとはんだ接続されている。なお回路基板640はボルトなどによって蓋部654に連結されてもよい。
As shown in FIG. 2, the cooler 610, the
以上に示した固定状態で、冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれが蓋部654の第2収納空間に収納されている。回路基板640は第2収納空間の外に位置している。
In the fixed state shown above, the cooler 610, the
冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれはz方向において蓋部654の天壁656と回路基板640の配線基板641との間に位置している。冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれは配線基板641の第1主面641aとz方向で離間しつつ対向している。
The cooler 610, the
図2および図3に示すように、モータハウジング651の円筒面651aとインバータハウジング652の内天面656aとがz方向で離間しつつ対向する態様で、第1枠部653に第2枠部657が設けられる。第1枠部653の第1先端面653bと第2枠部657の第2先端面657bとが互いに接触する態様で対向配置される。第1フランジ部655の第1接合面655aと第2フランジ部658の第2接合面658aとが互いに接触する態様で対向配置される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
この対向配置状態で、第1フランジ部655の第1接合孔655cの中空と第2フランジ部658の第2接合孔658cの中空とがz方向で連通される。これら第1接合孔655cと第2接合孔658cの中空にボルト660の軸部が通される。そしてこれらの孔の中空から突出したボルト660の軸部の先端にナット661が締結される。第1フランジ部655と第2フランジ部658はボルト660の頭部とナット661との間で挟持される。
In this facing arrangement state, the hollow of the first
以上に示したボルト660とナット661の締結により、第1枠部653と第2枠部657が連結される。第1収納空間と第2収納空間とが連通される。第2収納空間の外に位置していた回路基板640が第1収納空間に収納される。回路基板640の備える配線基板641の第2主面641bと、円筒面651aにおける第1収納空間の一部を区画する部位とがz方向で離間しつつ対向する。
By fastening the
以上に示した配置構成のため、電力変換装置400の回路構成要素の収納された冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれと、モータ500との間に回路基板640が位置している。これらの間に回路基板640が介在されている。
Due to the layout configuration shown above, the
<回路基板の配置>
上記したように回路基板640の第2主面641bとモータハウジング651の円筒面651aとがz方向で離間しつつ対向する。この円筒面651aにおける第2主面641bと対向する部位は、第1枠部653の開口に向かって凸となる態様で円弧形状に曲がっている。円筒面651aにおける第2主面641bと対向する部位が対向面に相当する。
<Placement of circuit board>
As described above, the second
したがって、例えば図3に示すように、ハウジング650の体格の増大を抑制するべく、配線基板641と円筒面651aとを極力近づけて配置したとしても、これら間にはハッチングで示す隙間(デッドスペース)が生じる。このモータハウジング651の円筒面651aが円弧形状であるために生じるデッドスペースに、回路基板640の電子素子642が位置している。
Therefore, for example, as shown in FIG. 3, even if the
<作用効果>
上記したように電力変換装置400の回路構成要素の収納された冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれと、モータ500との間に回路基板640が介在されている。これによればモータ500で発生した熱が、回路基板640よりも耐熱性の低い平滑コンデンサ410や電流センサなどの電気部品に伝熱することが抑制される。これにより電気部品の昇温が抑制される。
<Action effect>
As described above, the
モータ500は力行や回生によって発熱する。そしてモータ500は力行と回生の停止によって発熱を停止する。このモータ500の挙動変化に応じて回路基板640の温度が変化する。この温度変化が急激な場合、回路基板640に結露が生じる。この結露水のために回路基板640で短絡故障が生じる虞がある。
The
しかしながら、上記したように回路基板640は、電力変換装置400の回路構成要素の収納された冷却器610、コンデンサケース620、および、端子台630それぞれよりもモータ500側に位置している。モータ500は比熱が高いために温度変化が緩やかになっている。
However, as described above, the
これらのために回路基板640の温度変化はモータ500と同様にして緩やかになっている。このために回路基板640の温度変化が急激になることが抑制される。回路基板640に結露が生じることが抑制される。結露水のために回路基板640で短絡故障が生じることが抑制される。
Because of these, the temperature change of the
配線基板641における電気部品側の第1主面641aに搭載される電子素子642の数が、モータ500側の第2主面641bに搭載される電子素子642の数のよりも少なくなっている。
The number of
例えば鉛直方向において上側に電気部品、下側にモータ500が配置される場合、第1主面641aに異物が滞在されやすくなる。しかしながら第2主面641bに異物が滞在されがたくなる。
For example, when the electric component is arranged on the upper side and the
これに対して、上記したように第1主面641aに搭載される電子素子642の数が第2主面641bに搭載される電子素子642の数よりも少なくなっている。そのために第1主面641aと第2主面641bに滞在する異物によって、複数の電子素子642間で短絡などの故障が生じることが抑制される。
On the other hand, as described above, the number of
第1主面641aに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチは、第2主面641bに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチよりも広くなっている。
The adjacent pitch of the plurality of terminals included in the
これによれば、不純物を含む水などの導電性の異物を介して、第1主面641aに搭載された電子素子642の備える複数の端子間で短絡などの故障が生じることが抑制される。
According to this, it is possible to prevent a failure such as a short circuit from occurring between a plurality of terminals of the
モータハウジング651の円筒面651aが円弧形状を成すために、この円筒面651aと回路基板640の第2主面641bとの間に隙間(デッドスペース)が生じる。このデッドスペースに電子素子642が位置する。これにより機電一体型ユニット300の体格の増大が抑制される。
Since the
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present disclosure.
(第1の変形例)
本実施形態では、第1主面641aに搭載される電子素子642の数が、第2主面641bに搭載される電子素子642の数のよりも少ない例を示した。しかしながら、例えば第1主面641aに搭載される電子素子642の数が、第2主面641bに搭載される電子素子642の数のよりも多い構成を採用することもできる。例えば第1主面641aと第2主面641bのうちの一方のみに電子素子642が搭載される構成を採用することもできる。また、機電一体型ユニット300の体格の増大を抑制するべく、上記したデッドスペースに複数の電子素子642のうちの過半数が設けられた構成を採用することもできる。
(First modification)
In this embodiment, an example is shown in which the number of
(第2の変形例)
本実施形態では、第1主面641aに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチが、第2主面641bに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチよりも広くなっている例を示した。しかしながら、例えば第1主面641aに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチが、第2主面641bに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチよりも狭い構成を採用することもできる。例えば第1主面641aに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチと、第2主面641bに搭載される電子素子642の備える複数の端子の隣接ピッチの大小関係が不定の構成を採用することもできる。
(Second modification)
In the present embodiment, the adjacent pitch of the plurality of terminals included in the
(第3の変形例)
本実施形態では相レグの備えるハイサイドスイッチ424とローサイドスイッチ425、および、ハイサイドダイオード424aとローサイドダイオード425aが樹脂封止されて1つの半導体モジュールが構成される例を示した。
(Third modification example)
In this embodiment, an example is shown in which the high-
しかしながらこれとは異なり、例えばハイサイドスイッチ424とハイサイドダイオード424aが樹脂封止されて1つの半導体モジュールが構成されてもよい。ローサイドスイッチ425とローサイドダイオード425aが樹脂封止されて1つの半導体モジュールが構成されてもよい。半導体モジュールの構成形態としては特に限定されない。
However, unlike this, for example, the high-
(その他の変形例)
本実施形態では機電一体型ユニット300がインバータの構成要素の有する例を示した。しかしながら機電一体型ユニット300にコンバータの構成要素が含まれてもよい。
(Other variants)
In this embodiment, an example in which the mechanical / electrical
本実施形態では機電一体型ユニット300が電気自動車用の車載システム100に含まれる例を示した。しかしながら機電一体型ユニット300の適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータと内燃機関を備えるハイブリッドシステムに機電一体型ユニット300が適用されてもよい。
In this embodiment, an example is shown in which the mechanical / electrical
本実施形態では機電一体型ユニット300が1つのモータ500に接続される構成を示した。しかしながら機電一体型ユニット300が複数のモータ500に接続される構成を採用することもできる。この場合、機電一体型ユニット300は電力変換装置400を複数備える。
In this embodiment, the configuration in which the mechanical / electrical
100…車載システム、200…バッテリ、400…電力変換装置、410…平滑コンデンサ、500…モータ、640…回路基板、641…配線基板、641a…第1主面、641b…第2主面、642…電子素子、650…ハウジング、651…モータハウジング、651a…円筒面、652…インバータハウジング 100 ... In-vehicle system, 200 ... Battery, 400 ... Power converter, 410 ... Smoothing capacitor, 500 ... Motor, 640 ... Circuit board, 641 ... Wiring board, 641a ... First main surface, 641b ... Second main surface, 642 ... Electronic element, 650 ... Housing, 651 ... Motor housing, 651a ... Cylindrical surface, 652 ... Inverter housing
Claims (5)
前記回路基板よりも耐熱性の低い電気部品(410)を含む電力変換装置(400)と、
前記電力変換装置によって駆動の制御される電動機(500)と、を有し、
前記電力変換装置と前記電動機との間に前記回路基板が介在されており、
前記回路基板は、
配線基板(641)と、
前記配線基板に搭載された複数の電子素子(642)と、を有し、
前記配線基板における前記電気部品側の第1主面(641a)に搭載される前記電子素子の数が、前記回路基板における前記電動機側の第2主面(641b)に搭載される前記電子素子の数よりも少なく、
前記回路基板、前記電力変換装置、および、前記電動機それぞれを収納するハウジング(650)を有し、
前記ハウジングは、
前記電動機を収納する第1ハウジング(651)と、
前記回路基板と前記電力変換装置それぞれを収納する第2ハウジング(652)と、を有し、
前記電動機と前記回路基板との間に前記第1ハウジングの一部が位置しており、
前記第1ハウジングにおける前記回路基板との対向面(651a)は、前記回路基板側に凸となる態様で曲がっており、
前記対向面と前記回路基板との間の隙間に、前記回路基板の備える前記電子素子の少なくとも一部が位置している機電一体型ユニット。 Circuit board (640) and
A power conversion device (400) including an electric component (410) having a lower heat resistance than the circuit board.
It has an electric motor (500) whose drive is controlled by the power conversion device, and has.
The circuit board is interposed between the power converter and the motor .
The circuit board is
Wiring board (641) and
It has a plurality of electronic elements (642) mounted on the wiring board, and has.
The number of the electronic elements mounted on the first main surface (641a) on the electric component side of the wiring board is the number of the electronic elements mounted on the second main surface (641b) on the motor side of the circuit board. Less than a number,
It has a housing (650) for accommodating the circuit board, the power conversion device, and the electric motor, respectively.
The housing is
The first housing (651) for accommodating the motor and
It has a second housing (652) for accommodating the circuit board and the power conversion device, respectively.
A part of the first housing is located between the motor and the circuit board.
The surface (651a) of the first housing facing the circuit board is bent so as to be convex toward the circuit board.
A mechanical / electrical integrated unit in which at least a part of the electronic element included in the circuit board is located in a gap between the facing surface and the circuit board .
前記回路基板よりも耐熱性の低い電気部品(410)を含む電力変換装置(400)と、
前記電力変換装置によって駆動の制御される電動機(500)と、
前記回路基板、前記電力変換装置、および、前記電動機それぞれを収納するハウジング(650)を有し、
前記ハウジングは、
前記電動機を収納する第1ハウジング(651)と、
前記回路基板および前記電力変換装置を収納する第2ハウジング(652)と、を有し、
前記電力変換装置と前記電動機を収納する前記第1ハウジングとの間に前記回路基板が介在されており、
前記第1ハウジングにおける前記回路基板との対向面(651a)は、前記回路基板側に凸となる態様で曲がっており、
前記対向面と前記回路基板との間の隙間に、前記回路基板の備える前記電子素子の少なくとも一部が位置している機電一体型ユニット。 A wiring board (641), a circuit board (640) having a plurality of electronic elements (642) mounted on the wiring board, and a circuit board (640).
A power conversion device (400) including an electric component (410) having a lower heat resistance than the circuit board.
An electric motor (500) whose drive is controlled by the power conversion device, and
It has a housing (650) for accommodating the circuit board, the power conversion device, and the electric motor, respectively .
The housing is
The first housing (651) for accommodating the motor and
It has a second housing (652) for accommodating the circuit board and the power conversion device.
The circuit board is interposed between the power conversion device and the first housing for accommodating the electric motor .
The surface (651a) of the first housing facing the circuit board is bent so as to be convex toward the circuit board.
A mechanical / electrical integrated unit in which at least a part of the electronic element included in the circuit board is located in a gap between the facing surface and the circuit board .
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