JP7364507B2 - In-wheel inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、インホイール用インバータ装置に関する。 The present invention relates to an in-wheel inverter device.
従来、モータとインバータを内蔵したインホイールモータの開発が加速するにあたり、スペースを有効活用することによるモータからホイールへの伝達効率を向上させる技術が求められている。 As the development of in-wheel motors that have a built-in motor and inverter accelerates, there is a need for technology that improves the transmission efficiency from the motor to the wheels by effectively utilizing space.
本願発明の背景技術として、下記の特許文献1が知られている。特許文献1には、電力変換装置1内に設置するために、回路基板40に設置する電気部品41について開示されている。 As background art for the present invention, the following Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses an electrical component 41 that is installed on a circuit board 40 in order to be installed in the power conversion device 1.
特許文献1の技術では、インホイールモータでは構成上、インバータはサスペンションのバネ下への配置となることで大きな振動が加わるため、電気部品であるコンデンサが基板に搭載された場合にコンデンサの信頼性確保が課題であった。 In the technology disclosed in Patent Document 1, due to the structure of an in-wheel motor, the inverter is placed under the springs of the suspension, which causes large vibrations, so if the capacitor, which is an electrical component, is mounted on the board, the reliability of the capacitor may be affected. Securing it was an issue.
本発明におけるインホイール用インバータ装置は、モータに接続されるインバータを内部に備えるインホイール用インバータ装置であって、前記インバータは、直流電力を交流電力に変換するためのパワーモジュールを収納するパワーモジュール収納部と、前記直流電力を平滑化するためのコンデンサを収納するコンデンサ収納部と、を備え、前記コンデンサ収納部は、プリント基板と、前記プリント基板にはんだ接続されて前記プリント基板を貫通する複数のコンデンサピンとを有し、前記コンデンサは、接着剤を用いて前記プリント基板と接着され、前記複数のコンデンサピンを介して前記プリント基板に固定されることを特徴とする。 An in-wheel inverter device according to the present invention is an in-wheel inverter device that includes an inverter connected to a motor inside, the inverter being a power module housing a power module for converting DC power into AC power. a storage section; a capacitor storage section that stores a capacitor for smoothing the DC power; capacitor pins, and the capacitor is bonded to the printed circuit board using an adhesive and fixed to the printed circuit board via the plurality of capacitor pins.
本発明によれば、インホイール用インバータ装置におけるコンデンサの信頼性を確保できる。 According to the present invention, reliability of a capacitor in an in-wheel inverter device can be ensured.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(インホイール用インバータ装置の構成、及び第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図1~5を用いて説明する。図1はインホイール用インバータ装置を備える車輪部の構成を示す斜視図であり、図2は図1の断面図である。
(Configuration of in-wheel inverter device and first embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a wheel section including an in-wheel inverter device, and FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1.
車輪部は、ホイール1、ホイール固定部2、ロアアーム3、ストラッド4、スプリング5、コネクタ6を備えて構成されている。また、ホイール1の内部は、インバータ9、シャフト10、モータとなるステイター8とロータ11を備えて構成されている。インバータ9はモータ8に接続され、電源配線7はコネクタ6と電気的に接続され、コネクタ6はインバータ9と電気的に接続されている。ロアアーム3とストラッド4は、ホイール固定部2に設置されている。
The wheel portion includes a wheel 1, a wheel fixing portion 2, a
図3はインバータ9の回路図である。インバータ9は、図1の車輪部を有する車両に搭載されたバッテリ30から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ8に出力するパワーモジュール31と、バッテリ30とパワーモジュール31の間に接続されており、パワーモジュール31に入力される直流電力を平滑化するコンデンサ16とを備える。パワーモジュール31は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)とダイオードを組み合わせたものや、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)により構成される。なお、図3ではコンデンサ16を3個並列に配置しているが、この個数に限らない。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
図4は、本発明の第1の実施形態に係る、インバータ9内のコンデンサ収納部15の配置場所を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the location of the capacitor storage section 15 in the
インバータ9は、パワーモジュール31を収納するパワーモジュール収納部14と、コンデンサ16を収納するコンデンサ収納部15と、を備えている。コンデンサ収納部15には、コンデンサ16がプリント基板上に設置されている。コンデンサ収納部15は、シャフト10と地面13との間の位置に配置され、パワーモジュール収納部14は、地面13からの距離がコンデンサ収納部15よりも離れた位置に配置される。つまり、コンデンサ収納部15は、ホイール1の上下方向でパワーモジュール収納部14よりも下部に配置されている。なお、コンデンサ収納部15やパワーモジュール収納部14は、図示しないバスバーなどで電気的に接続される。
The
パワーモジュール収納部14から放たれる熱は、タイヤ12の上層部方向に拡散する。これにより、タイヤ12の上層部よりも下層部、つまり地面13に近いタイヤ部分の温度は低くなる。また、シャフト10と地面13の間にコンデンサ収納部15を設置することで、コンデンサ16をパワーモジュール収納部14から放たれる熱から守ることができる。
Heat emitted from the power module housing section 14 is diffused toward the upper layer of the tire 12. As a result, the temperature of the lower layer of the tire 12, that is, the portion of the tire closer to the ground 13, is lower than that of the upper layer. Further, by installing the capacitor storage section 15 between the
図5は、コンデンサ収納部15のコンデンサ16の配置の詳細を示す構成図である。また、図6は、図5のA-A断面図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing details of the arrangement of the
コンデンサ16は、プリント基板基材20およびプリント基板レジスト21によって形成されているプリント基板上に設置されている。また、コンデンサ16は、プリント基板配線22と電気的に接続しつつプリント基板を貫通するコンデンサピン19と、コンデンサ16の底部周囲に塗布される接着剤17と、コンデンサ16がプリント基板に設置される面とは反対側の面においてコンデンサピン19に接着するはんだ23と、により、プリント基板上の所定位置に固定されている。なお、図5では、コンデンサピン19は、コンデンサ16の内部で平行に並んだ2つのコンデンサ電極18に挟まれない部分で、プリント基板を貫通している。
The
このような構成により、コンデンサピン19に接続されているはんだ23に対しての振動、つまり、ホイール1に加わる振動に連動したコンデンサ16の振動の影響によって発生するはんだの応力が低減される。なお、図6ではコンデンサ16の直下と周囲にプリント基板レジスト21を設けない構造としているが、コンデンサ16の直下にはレジスト21を設けた構造にしても良い。
Such a configuration reduces the stress on the solder 23 connected to the capacitor pin 19 due to vibration, that is, the stress on the solder caused by the vibration of the
以上説明した本発明の第1の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the first embodiment of the present invention described above, the following effects are achieved.
(1)インホイール用インバータ装置は、モータとなるステイター8やロータ11に接続されるインバータ9を内部に備え、インバータ9は、パワーモジュールを収納するパワーモジュール収納部14と、コンデンサ16を収納するコンデンサ収納部15と、を備え、コンデンサ収納部15は、プリント基板と、はんだ23によりプリント基板にはんだ接続されてプリント基板を貫通する複数のコンデンサピン19とを有する。コンデンサ16は、接着剤17を用いてプリント基板と接着され、複数のコンデンサピン19を介してプリント基板に固定されることを特徴とする。このようにしたので、インホイール用インバータ装置におけるコンデンサの信頼性を確保できる。
(1) The in-wheel inverter device includes an
(2)インホイール用インバータ装置のコンデンサ収納部15は、インホイール用インバータ装置が車両の車輪部に搭載されたときのインバータ9の上下方向でパワーモジュール収納部14よりも下部に配置されることを特徴とする。このようにしたので、パワーモジュールからの放熱の影響を受けにくくすることができる。さらに、プリント基板レジストと接着材との密着強度は、我々が実施した実験によると、プリント基板基材20との場合よりも格段に悪くなることが明らかとなっている。そのため、コンデンサ16とプリント基板との接着は、プリント基板基材20とで実施した方が良い。
(2) The capacitor storage section 15 of the in-wheel inverter device is arranged lower than the power module storage section 14 in the vertical direction of the
(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態に係る、コンデンサ収納部15のコンデンサ16を示す構成図である。
(Second embodiment)
FIG. 7 is a configuration diagram showing the
コンデンサ16は上下方向において縦長の長方形状を有しており、コンデンサ16の長辺が地面に対して垂直になっている。また、コンデンサピン19はホイール1の高さ方向においてコンデンサ16の上下端よりも中央寄りの位置で貫通している。このようにすることで、上下方向においての地面からの振動をコンデンサ16の縦長の形状が吸収し、コンデンサピン19に接続されている図6のはんだ23に対しての発生応力を低減できる。
The
また、上下方向での振動時に発生する応力は接着材17の近傍で起こりやすいため、コンデンサピン19を接着剤17から遠ざけることで、同様に、はんだ23の発生応力を低減できる。なお、コンデンサ16の形状は縦長の長方形状に限らず、例えば、正方形状の場合にも適用できる。
Furthermore, since stress generated during vibration in the vertical direction is likely to occur near the adhesive 17, by moving the capacitor pin 19 away from the adhesive 17, the stress generated in the solder 23 can be similarly reduced. Note that the shape of the
以上説明した本発明の第2の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the second embodiment of the present invention described above, the following effects are achieved.
(3)インホイール用インバータ装置のコンデンサ16は長方形状を有し、コンデンサ16の長辺は、地面に対して垂直であることを特徴とする。このようにしたので、上下方向の振動で発生する応力を低減できる。
(3) The
(第3の実施形態)
図8および9は、本発明の第3の実施形態に係る、コンデンサ収納部のコンデンサを示す構成図である。
(Third embodiment)
8 and 9 are configuration diagrams showing a capacitor in a capacitor housing according to a third embodiment of the present invention.
図8はコンデンサ16の対辺にプリント基板に対してコンデンサ16を固定するためのボルト固定部24を複数設けたものである。一方で、図9はコンデンサ16の対角にボルト固定部24を複数設けたものである。ボルト固定部24には、プリント基板を貫通するボルトがそれぞれ取り付けられる。図示しないが、このボルトを介してプリント基板がホイール固定部2に固定される。すなわち、図8と図9のコンデンサ16は、プリント基板に固定されると同時に、ホイール固定部2にも固定される。
In FIG. 8, a plurality of bolt fixing parts 24 are provided on opposite sides of the
図8および図9のコンデンサ収納部15におけるプリント基板のボルト固定により、コンデンサ16の振動を抑制でき、コンデンサピン19に接続されるはんだ23の発生応力をさらに低減することができる。
By fixing the printed circuit board in the capacitor accommodating portion 15 with bolts in FIGS. 8 and 9, vibration of the
以上説明した本発明の第3の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the third embodiment of the present invention described above, the following effects are achieved.
(4)インホイール用インバータ装置は、コンデンサ16の対辺あるいは対角にそれぞれ配置され、プリント基板を貫通する複数のボルトを備える。プリント基板は、この複数のボルトを介して、車輪部のホイール固定部2に固定されることを特徴とする。このようにしたので、はんだ23に対する発生応力を低減することができる。
(4) The in-wheel inverter device includes a plurality of bolts that are arranged on opposite sides or diagonal corners of the
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る、コンデンサ収納部のコンデンサを示す構成図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a configuration diagram showing a capacitor in a capacitor storage section according to a fourth embodiment of the present invention.
図10は第1~第3の実施形態よりもコンデンサピン19の本数を多く配置している構成となる。このコンデンサピン19は、例えばコンデンサ16とプリント基板とを電気的に接続しないダミーピンである。電気的に接続しないダミーピンを用いることで、単に電気的な接続を有するコンデンサピン19を多くするよりも電気的な変化が少なく安定させることができる上に、ホイール1に加わる振動に連動したコンデンサ16の振動で起こるはんだ23に対しての発生応力を低減できる。
FIG. 10 shows a configuration in which a larger number of capacitor pins 19 are arranged than in the first to third embodiments. This capacitor pin 19 is, for example, a dummy pin that does not electrically connect the
以上説明した本発明の第4の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the fourth embodiment of the present invention described above, the following effects are achieved.
(5)インホイール用インバータ装置の複数のコンデンサピン19は、少なくとも一つがコンデンサ16とプリント基板との電気的接続を形成しないダミーピンであることを特徴とする。このようにしたので、電気的に安定した状態で、はんだ23に対しての発生応力を低減できる。
(5) At least one of the plurality of capacitor pins 19 of the in-wheel inverter device is a dummy pin that does not form an electrical connection between the
以上、各実施形態はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Each of the embodiments described above is merely an example, and the present invention is not limited to these contents as long as the characteristics of the invention are not impaired. Further, other embodiments that can be considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1…ホイール
2…ホイール固定部
3…ロアアーム
4…ストラッド
5…スプリング
6…コネクタ
7…電源配線
8…ステイター
9…インバータ
10…シャフト
11…ロータ
12…タイヤ
13…地面
14…パワーモジュール収納部
15…コンデンサ収納部
16…コンデンサ
17…接着材
18…コンデンサ電極
19…コンデンサピン
20…プリント基板基材
21…プリント基板レジスト
22…プリント基板配線
23…はんだ
24…ボルト固定部
30…バッテリ
31…パワーモジュール
1... Wheel 2...
Claims (4)
前記インバータは、
直流電力を交流電力に変換するためのパワーモジュールを収納するパワーモジュール収納部と、
前記直流電力を平滑化するためのコンデンサを収納するコンデンサ収納部と、を備え、
前記コンデンサ収納部は、プリント基板と、前記プリント基板にはんだ接続されて前記プリント基板を貫通する複数のコンデンサピンとを有し、前記インホイール用インバータ装置が車両の車輪部に搭載されたときの前記インバータの上下方向で前記パワーモジュール収納部よりも下部に配置され、
前記コンデンサは、接着剤を用いて前記プリント基板と接着され、前記複数のコンデンサピンを介して前記プリント基板に固定される
ことを特徴とするインホイール用インバータ装置。 An in-wheel inverter device that includes an inverter connected to a motor,
The inverter is
a power module storage section that stores a power module for converting DC power to AC power;
a capacitor storage section that stores a capacitor for smoothing the DC power,
The capacitor storage section includes a printed circuit board and a plurality of capacitor pins that are solder-connected to the printed circuit board and pass through the printed circuit board, and when the in-wheel inverter device is mounted on a wheel portion of a vehicle, arranged lower than the power module storage section in the vertical direction of the inverter,
The in-wheel inverter device is characterized in that the capacitor is bonded to the printed circuit board using an adhesive and fixed to the printed circuit board via the plurality of capacitor pins.
前記コンデンサは、長方形状を有し、
前記コンデンサの長辺は、地面に対して垂直である
ことを特徴とするインホイール用インバータ装置。 In the in-wheel inverter device according to claim 1 ,
The capacitor has a rectangular shape,
An in-wheel inverter device, wherein the long side of the capacitor is perpendicular to the ground.
前記コンデンサの対辺あるいは対角にそれぞれ配置され、前記プリント基板を貫通する複数のボルトを備え、
前記プリント基板は、前記複数のボルトを介して前記車輪部に固定される
ことを特徴とするインホイール用インバータ装置。 In the in-wheel inverter device according to claim 1 ,
A plurality of bolts are arranged on opposite sides or diagonal corners of the capacitor and pass through the printed circuit board,
The in-wheel inverter device is characterized in that the printed circuit board is fixed to the wheel portion via the plurality of bolts.
前記複数のコンデンサピンは、少なくとも一つが前記コンデンサと前記プリント基板との電気的接続を形成しないダミーピンである
ことを特徴とするインホイール用インバータ装置。 In the in-wheel inverter device according to claim 1 ,
An in-wheel inverter device, wherein at least one of the plurality of capacitor pins is a dummy pin that does not form an electrical connection between the capacitor and the printed circuit board.
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JP2014217224A (en) | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 | Inverter-integrated electric compressor |
JP2015100223A (en) | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 日産自動車株式会社 | Electric power conversion system |
JP2018178829A (en) | 2017-04-11 | 2018-11-15 | サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 | Electric compressor |
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