JPWO2019082364A1 - Power converter - Google Patents

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圭史 小柳津
康紀 北島
康紀 北島
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Abstract

電力変換装置１００において、スイッチング素子を含むパワーモジュール１０と複数のケース面で、パワーモジュール１０を収容する金属製のケースとを備え、スイッチング素子の動作により生じるノイズのレベルが所定の周波数帯域で所定値以下となり、かつ、ノイズの共振点が所定の周波数帯域から外れるように、ケース面若しくはパワーモジュール１０を支持する樹脂トレイ５０のいずれか一方の所定範囲に凹部又は凸部を設けて、ケース面と導電部との間の結合容量を設定し、導電部は、ケースに収容される部品又はパワーモジュール１０のうち導電性を有する部分である。The power converter 100 includes a power module 10 including a switching element and a metal case for accommodating the power module 10 on a plurality of case surfaces, and the level of noise generated by the operation of the switching element is predetermined in a predetermined frequency band. A concave portion or a convex portion is provided in a predetermined range of either the case surface or the resin tray 50 supporting the power module 10 so that the value is equal to or less than the value and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. The coupling capacitance between the and the conductive portion is set, and the conductive portion is a conductive portion of the component or power module 10 housed in the case.

Description

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

電動自動車に搭載される電力変換装置において、開口がある導電性筐体と、回路部が実装され、少なくとも１層がＧＮＤプレーンである多層プリント配線板とを備え、導電性筐体の開口の開口面に多層プリント配線板を組み付けて閉空間を形成し、閉空間内に回路部を収容するものが知られている（特許文献１）。 In a power conversion device mounted on an electric vehicle, a conductive housing having an opening and a multilayer printed wiring board on which a circuit unit is mounted and at least one layer is a GND plane are provided, and the opening of the opening of the conductive housing is provided. It is known that a multilayer printed wiring board is assembled on a surface to form a closed space, and a circuit portion is housed in the closed space (Patent Document 1).

国際公開第２０１４／０３３８５２号International Publication No. 2014/033852

しかしながら、閉空間内に収容された電気部品と導電性筐体との間の共振特性により、外部機器に影響を及ばす周波数帯域でノイズが大きくなるという問題がある。 However, there is a problem that noise increases in a frequency band that affects external devices due to the resonance characteristic between the electric component housed in the closed space and the conductive housing.

本発明が解決しようとする課題は、所定の周波数帯域におけるノイズを抑制する電力変換装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a power conversion device that suppresses noise in a predetermined frequency band.

本発明は、パワーモジュールと、複数のケース面でパワーモジュールを収容する金属製のケースとを備え、スイッチング素子の動作により生じるノイズのレベルが所定の周波数帯域で所定値以下となり、かつ、ノイズの共振点が当該所定の周波数帯域から外れるように、ケース面若しくはパワーモジュールを支持する樹脂トレイのいずれか一方の所定範囲に凹部又は凸部を設け、ケース面と導電部との間との結合容量を設定する。当該導電部は、ケースに収容される部品又はパワーモジュールのうち導電性を有する部分である。 The present invention includes a power module and a metal case for accommodating the power module on a plurality of case surfaces, and the level of noise generated by the operation of the switching element is equal to or less than a predetermined value in a predetermined frequency band, and the noise level is reduced. A concave or convex portion is provided in a predetermined range of either the case surface or the resin tray that supports the power module so that the resonance point deviates from the predetermined frequency band, and the coupling capacitance between the case surface and the conductive portion is provided. To set. The conductive portion is a conductive portion of a component or power module housed in a case.

本発明によれば、ケース面と導電部との間の結合容量を抑制して、ノイズの共振点を所定の周波数帯域からシフトするため、当該所定の周波数帯域におけるノイズを抑制できる。 According to the present invention, since the coupling capacitance between the case surface and the conductive portion is suppressed and the resonance point of noise is shifted from a predetermined frequency band, noise in the predetermined frequency band can be suppressed.

図１は、本実施形態に係る電力変換装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of the power conversion device according to the present embodiment. 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 図３は、パワーモジュール、平滑コンデンサ、及び外部ケースの底面を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the bottom surface of the power module, the smoothing capacitor, and the outer case. 図４は、本実施形態に係る電力変換装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the power conversion device according to the present embodiment. 図５は、比較例に係る電力変換装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the power conversion device according to the comparative example. 図６は、本実施形態に係る電力変換装置のノイズ特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing noise characteristics of the power conversion device according to the present embodiment. 図７は、比較例に係る電力変換装置のノイズ特性を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the noise characteristics of the power conversion device according to the comparative example. 図８は、本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the power conversion device according to another embodiment of the present invention. 図９は、本発明の他の実施形態に係る電力変換装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the power conversion device according to another embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態に係る電力変換装置１００の平面図を示し、図２は図１のII-II線に沿った断面図である。なお、図１は、ケースの上面を省いた状態での、電力変換装置１００の平面図を表している。電力変換装置１００は、例えば電気自動車又はハイブリッド車両等の車両に搭載され、バッテリとモータとの間に接続され、バッテリとモータとの間で電力を変換する装置である。なお、電力変換装置１００は車両に限らず、他の装置に搭載されてもよい。<First Embodiment>
FIG. 1 shows a plan view of the power conversion device 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. Note that FIG. 1 shows a plan view of the power conversion device 100 with the upper surface of the case omitted. The power conversion device 100 is a device mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, connected between a battery and a motor, and converting power between the battery and the motor. The power conversion device 100 is not limited to the vehicle, and may be mounted on other devices.

電力変換装置１００は、パワーモジュール１０、パワーモジュール用ケース（ＰＭケース）１１、バスバ２０、平滑コンデンサ３０、平滑コンデンサ用ケース（コンデンサケース）３１、冷却器４０、樹脂トレイ５０、流路６０、外部ケース７０を備えている。 The power converter 100 includes a power module 10, a power module case (PM case) 11, a bus bar 20, a smoothing capacitor 30, a smoothing capacitor case (capacitor case) 31, a cooler 40, a resin tray 50, a flow path 60, and an external device. It includes a case 70.

外部ケース７０の天面７１から底面７３に向かって電力変換装置１００をみたときに、パワーモジュール１０は、底面７３の左側の領域に配置されており、平滑コンデンサ３０は底面７３の右側の領域に配置されている。底面７３を基準面としたときに、パワーモジュール１０、冷却器４０、樹脂トレイ５０、及び流路６０の各高さは、流路６０、樹脂トレイ５０、冷却器４０、パワーモジュール１０の順に高くなるように、各部品が積まれている。また、平滑コンデンサ３０、樹脂トレイ５０、及び流路６０の各高さは、流路６０、樹脂トレイ５０、及び平滑コンデンサ３０の順に高くなるように、各部品が積まれている。底面７３の上方には、流路６０を介して、樹脂トレイ５０が配置されている。パワーモジュール１０及び平滑コンデンサ３０は、樹脂トレイ５０上に配置されている。 When the power converter 100 is viewed from the top surface 71 of the outer case 70 toward the bottom surface 73, the power module 10 is arranged in the region on the left side of the bottom surface 73, and the smoothing capacitor 30 is located in the region on the right side of the bottom surface 73. Have been placed. When the bottom surface 73 is used as a reference plane, the heights of the power module 10, the cooler 40, the resin tray 50, and the flow path 60 are higher in the order of the flow path 60, the resin tray 50, the cooler 40, and the power module 10. Each part is stacked so that it becomes. Further, the parts are stacked so that the heights of the smoothing capacitor 30, the resin tray 50, and the flow path 60 are higher in the order of the flow path 60, the resin tray 50, and the smoothing capacitor 30. A resin tray 50 is arranged above the bottom surface 73 via a flow path 60. The power module 10 and the smoothing capacitor 30 are arranged on the resin tray 50.

パワーモジュール１０は、インバータ回路及び駆動回路等をモジュール化した部品である。インバータ回路は、複数のスイッチング素子をＵＶＷの各相でそれぞれ直列に接続した回路であり、スイッチング素子のスイッチング動作により入力電力を変換して、変換された電力を出力する。スイッチング素子は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。パワーモジュール１０は直方体状に形成されており、パワーモジュール１０の底面１０аが冷却器の底面７３と対向するように、パワーモジュール１０は冷却器４０の冷却面上に設置されている。パワーモジュール１０の底面１０аは、スイッチング素子等の回路素子の実装面に相当し、素子に含まれる金属部材や半田等により導電性を有している。底面１０аは、パワーモジュール１０のうち導電性をもった導電部となる。 The power module 10 is a modularized component of an inverter circuit, a drive circuit, and the like. The inverter circuit is a circuit in which a plurality of switching elements are connected in series in each phase of UVW, and the input power is converted by the switching operation of the switching elements, and the converted power is output. The switching element is a transistor such as an IGBT or MOSFET. The power module 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the power module 10 is installed on the cooling surface of the cooler 40 so that the bottom surface 10а of the power module 10 faces the bottom surface 73 of the cooler. The bottom surface 10а of the power module 10 corresponds to a mounting surface of a circuit element such as a switching element, and has conductivity due to a metal member, solder, or the like contained in the element. The bottom surface 10а is a conductive portion of the power module 10 having conductivity.

ＰＭケース１１は、パワーモジュール１０を収容するケースである。ＰＭケース１１は樹脂等により形成されている。 The PM case 11 is a case for accommodating the power module 10. The PM case 11 is made of resin or the like.

バスバ２０は、電力変換装置１００内の回路素子を電気的に接続する伝送路であり、金属製の板状の部材で構成されている。バスバ２０は、パワーモジュール１０及び平滑コンデンサ３０のレイアウトに合わせて屈曲している。バスバ２０は、出力用端子（図示しない）とパワーモジュール１０との間を接続する金属板２１、パワーモジュール１０と平滑コンデンサ３０との間を接続する金属板２２を有している。金属板２１は、ＵＶＷの各相に対応した３つの金属板で構成されている。金属板２１は、外部ケース７０の底面７３から、電力変換装置１００の内部に入り、外部ケース７０の側面７２と一定の間隔を空けつつ、側面７２に沿って延在する。また金属板２１は、パワーモジュール１０の高さの位置で屈曲し、パワーモジュール１０に向かって延在している。金属板２１の先端部分は、ＰＭケース１１内で、パワーモジュール１０に接続されている。 The bus bar 20 is a transmission line for electrically connecting circuit elements in the power conversion device 100, and is composed of a metal plate-shaped member. The bus bar 20 is bent according to the layout of the power module 10 and the smoothing capacitor 30. The bus bar 20 has a metal plate 21 that connects the output terminal (not shown) and the power module 10, and a metal plate 22 that connects the power module 10 and the smoothing capacitor 30. The metal plate 21 is composed of three metal plates corresponding to each phase of UVW. The metal plate 21 enters the inside of the power conversion device 100 from the bottom surface 73 of the outer case 70, and extends along the side surface 72 while keeping a certain distance from the side surface 72 of the outer case 70. Further, the metal plate 21 is bent at the height position of the power module 10 and extends toward the power module 10. The tip portion of the metal plate 21 is connected to the power module 10 in the PM case 11.

金属板２２は、ＵＶＷの各相で上アーム回路に相当する複数のスイッチング素子と、ＵＶＷの各相で下アーム回路に相当する複数のスイッチング素子を、平滑コンデンサ３０にそれぞれ接続する伝送路である。金属板２２は、ＵＶＷの各相の上下アームに対応した６つの部材２２а〜２２ｆと、部材２２ｇと、部材２２ｈを有している。部材２２ｇは、６つの部材２２а〜２２ｆの各先端を接続した板状の部材である。部材２２ｇは、部材２２ｇの主面が外部ケース７０の側面７２と平行になるように、コンデンサケース３１内に配置されている。部材２２ｇの先端部分は屈曲しており、部材２２ｈは、部材２２ｇの屈曲点から平滑コンデンサ３０の底面に沿って延在している。部材２２ｈは平滑コンデンサ３０に接続されている。部材２２ｂは、外部ケース７０内に収容される導電部に相当する。 The metal plate 22 is a transmission line that connects a plurality of switching elements corresponding to the upper arm circuit in each phase of UVW and a plurality of switching elements corresponding to the lower arm circuit in each phase of UVW to the smoothing capacitor 30. .. The metal plate 22 has six members 22а to 22f corresponding to the upper and lower arms of each phase of UVW, a member 22g, and a member 22h. The member 22g is a plate-shaped member in which the tips of the six members 22а to 22f are connected. The member 22g is arranged in the capacitor case 31 so that the main surface of the member 22g is parallel to the side surface 72 of the outer case 70. The tip portion of the member 22g is bent, and the member 22h extends from the bending point of the member 22g along the bottom surface of the smoothing capacitor 30. The member 22h is connected to the smoothing capacitor 30. The member 22b corresponds to a conductive portion housed in the outer case 70.

平滑コンデンサ３０は、図示しないバッテリとパワーモジュール１０との間の入出力電圧を平滑する。平滑コンデンサ３０の体積は、パワーモジュール１０の体積より大きく、平滑コンデンサ３０の幅（図２において、ｘ軸方向の長さに相当）は、パワーモジュール１０の幅とほぼ同じ長さである。 The smoothing capacitor 30 smoothes the input / output voltage between the battery and the power module 10 (not shown). The volume of the smoothing capacitor 30 is larger than the volume of the power module 10, and the width of the smoothing capacitor 30 (corresponding to the length in the x-axis direction in FIG. 2) is substantially the same as the width of the power module 10.

コンデンサケース３１は、平滑コンデンサ３０を収容するケースである。コンデンサケース３１は、樹脂等により形成されている。 The capacitor case 31 is a case for accommodating the smoothing capacitor 30. The capacitor case 31 is made of resin or the like.

冷却器４０は、パワーモジュール１０を冷却する。パワーモジュール１０に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により、パワーモジュール１０から熱が発生する。冷却器４０の冷却面がパワーモジュール１０の接続面と重なるように、パワーモジュール１０が冷却器４０上に設置されることで、パワーモジュール１０の温度上昇が抑制される。 The cooler 40 cools the power module 10. Heat is generated from the power module 10 by the switching operation of the switching element included in the power module 10. By installing the power module 10 on the cooler 40 so that the cooling surface of the cooler 40 overlaps with the connection surface of the power module 10, the temperature rise of the power module 10 is suppressed.

樹脂トレイ５０は、パワーモジュール１０、平滑コンデンサ３０、冷却器４０を、外部ケース７０内で支持している。樹脂トレイ５０は、例えばネジ等により底面７３に固定されている。樹脂トレイ５０の上面には、コンデンサケース３１及び冷却器４０が固定されている。 The resin tray 50 supports the power module 10, the smoothing capacitor 30, and the cooler 40 in the outer case 70. The resin tray 50 is fixed to the bottom surface 73 with, for example, screws or the like. A condenser case 31 and a cooler 40 are fixed to the upper surface of the resin tray 50.

流路６０は、空気を通る通路になっており、樹脂トレイ５０の下面と、外部ケース７０の底面との間に形成されている。流路６０を空気が通ることで、冷却器４０の熱の放出が促進される。また流路６０は外部ケース７０の凹部７３ｂにより形成される空間内に形成されている。なお、流路６０は、空気流路に限らず、水路等でもよい。 The flow path 60 is a passage through which air passes, and is formed between the lower surface of the resin tray 50 and the bottom surface of the outer case 70. The passage of air through the flow path 60 promotes the release of heat from the cooler 40. Further, the flow path 60 is formed in the space formed by the recess 73b of the outer case 70. The flow path 60 is not limited to the air flow path, but may be a water channel or the like.

外部ケース７０は、アルミなどの金属製の筐体であり、パワーモジュール１０、バスバ２０、平滑コンデンサ３０、冷却器４０、樹脂トレイ５０、及び流路６０を収容する。外部ケース７０は、底面７３となる金属板、側面７２となる複数の金属板、天面７１となる金属板で構成されている。各金属板で、直方体形状の六面体を形成している。また、底面７３及び天面７１の各表面積は、側面７２の各表面積より大きい。また外部ケース７０は、ノイズ漏洩を防ぐためのシールド板としても機能する。これにより、パワーモジュール１０で発生するノイズが装置の外部に漏れることを防ぐ。 The outer case 70 is a metal housing such as aluminum, and houses a power module 10, a bus bar 20, a smoothing capacitor 30, a cooler 40, a resin tray 50, and a flow path 60. The outer case 70 is composed of a metal plate serving as a bottom surface 73, a plurality of metal plates serving as side surfaces 72, and a metal plate serving as a top surface 71. Each metal plate forms a rectangular parallelepiped hexahedron. Further, each surface area of the bottom surface 73 and the top surface 71 is larger than each surface area of the side surface 72. The outer case 70 also functions as a shield plate for preventing noise leakage. This prevents noise generated in the power module 10 from leaking to the outside of the device.

底面７３には、凹部７３ａ〜７３ｃ及び凸部７３ｄ、７３ｅが形成されている。電力変換装置１００の断面（側面７２に沿う断面：ｘｚ面）でみた場合に、凹部７３ａと凹部７３ｂは、底面７３の外周部分に配置されており、凹部７３ｃは底面７３の中心部分に配置されている。また、凸部７３ｄは凹部７３ａと凹部７３ｂとの間に配置され、凸部７３ｅは凹部７３ｂと凹部７３ｃとの間に配置されている。凹部７３ａ〜７３ｃは、ケース７０の外部から内部に向けて凹んでいる。凸部７３ｄ、７３ｅはケース７０の内部から外部に向けて突出している。凹部７３ａ〜７３ｃと凸部７３ｄ、７３ｅとの間の境界部分はテーパーになっている。底面７３に凹部７３ａ〜７３ｃ及び凸部７３ｄ、７３ｅを設けることで、外部ケース７０の剛性を高めることができる。 Recesses 73a to 73c and convex portions 73d and 73e are formed on the bottom surface 73. When viewed from the cross section of the power conversion device 100 (cross section along the side surface 72: xz surface), the recess 73a and the recess 73b are arranged on the outer peripheral portion of the bottom surface 73, and the recess 73c is arranged on the central portion of the bottom surface 73. ing. Further, the convex portion 73d is arranged between the concave portion 73a and the concave portion 73b, and the convex portion 73e is arranged between the concave portion 73b and the concave portion 73c. The recesses 73a to 73c are recessed from the outside to the inside of the case 70. The convex portions 73d and 73e project from the inside of the case 70 to the outside. The boundary portion between the concave portions 73a to 73c and the convex portions 73d and 73e is tapered. By providing the concave portions 73a to 73c and the convex portions 73d and 73e on the bottom surface 73, the rigidity of the outer case 70 can be increased.

次に、図２及び図３を用いて凸部７３ｄ、７３ｅの位置について説明する。図３は電力変換装置１００の平面図を示す。図３は、電力変換装置１００の各構成のうち、パワーモジュール１０、部材２２ｆ、及び外部ケース７０の底面７３が図示されており、その他の構成の図示は省略している。 Next, the positions of the convex portions 73d and 73e will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 3 shows a plan view of the power conversion device 100. FIG. 3 shows the power module 10, the member 22f, and the bottom surface 73 of the outer case 70 in each configuration of the power conversion device 100, and the illustration of other configurations is omitted.

領域Ａは、パワーモジュール１０の底面１０аを、外部ケース７０の底面７３に投影させた範囲を表している。すなわち、領域Ａは、外部ケース７０のケース面上の範囲であって、パワーモジュール１０の導電部を外部ケース７０の底面７３に投影させた範囲を表している。言い換えると、パワーモジュール１０及び外部ケース７０の底面７３を、上方からみたときに（ｚ軸の負方向に見たときに）、領域Ａは、パワーモジュール１０の底面１０аと外部ケース７０の底面７３との重なり部分に相当する。ｚ軸の負方向が投影方向となる。 The area A represents a range in which the bottom surface 10а of the power module 10 is projected onto the bottom surface 73 of the outer case 70. That is, the region A is a range on the case surface of the outer case 70, and represents a range in which the conductive portion of the power module 10 is projected onto the bottom surface 73 of the outer case 70. In other words, when the bottom surface 73 of the power module 10 and the outer case 70 is viewed from above (when viewed in the negative direction of the z-axis), the area A is the bottom surface 10а of the power module 10 and the bottom surface 73 of the outer case 70. Corresponds to the overlapping part with. The negative direction of the z-axis is the projection direction.

領域Ｂは、バスバ２０に含まれる部材２２ｈを、外部ケース７０の底面７３に投影させた範囲を表している。すなわち、領域Ｂは、外部ケース７０のケース面上の範囲であって、導電部である部材２２ｂを外部ケース７０の底面７３に投影させた範囲を表している。言い換えると、部材２２ｈ及び外部ケース７０の底面７３を、上方からみたときに（ｚ軸の負方向に見たときに）、領域Ｂは、部材２２ｈと外部ケース７０の底面７３との重なり部分に相当する。凸部７３ｄは領域Ａ内に形成されており、凸部７３ｅは領域Ｂ内に形成されている。 The area B represents a range in which the member 22h included in the bus bar 20 is projected onto the bottom surface 73 of the outer case 70. That is, the region B is a range on the case surface of the outer case 70, and represents a range in which the member 22b, which is a conductive portion, is projected onto the bottom surface 73 of the outer case 70. In other words, when the member 22h and the bottom surface 73 of the outer case 70 are viewed from above (when viewed in the negative direction of the z-axis), the region B is formed on the overlapping portion between the member 22h and the bottom surface 73 of the outer case 70. Equivalent to. The convex portion 73d is formed in the region A, and the convex portion 73e is formed in the region B.

次に、電力変換装置１００のノイズ特性について、図４及び図５を用いて説明する。図４は電力変換装置１００の断面図を示す。図５は比較例に係る電力変換装置の断面図を示す。 Next, the noise characteristics of the power converter 100 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the power converter 100. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the power conversion device according to the comparative example.

比較例に係る電力変換装置は、領域Ａ及び領域Ｂに凸部７３ｄ、７３ｅが形成されておらず、外部ケース７０の底面（ケース面）は、凹凸のない一枚の金属板で形成されており、段差のない平面になっている。 In the power conversion device according to the comparative example, the convex portions 73d and 73e are not formed in the regions A and B, and the bottom surface (case surface) of the outer case 70 is formed of a single metal plate having no unevenness. It is a flat surface with no steps.

パワーモジュール１０の底面１０аは、導電性を有しており、外部ケース７０の底面７３と対向するように配置されている。また部材２２ｈは、導電性を有しており、外部ケース７０の底面７３と対向するように配置されている。外部ケース７０の底面７３は導電性を有している。 The bottom surface 10а of the power module 10 has conductivity and is arranged so as to face the bottom surface 73 of the outer case 70. Further, the member 22h has conductivity and is arranged so as to face the bottom surface 73 of the outer case 70. The bottom surface 73 of the outer case 70 has conductivity.

パワーモジュール１０に含まれるスイッチング素子のスイッチング動作により、ノイズ（コモンモードノイズ）が発生する。パワーモジュール１０を支持する樹脂トレイ５０は、樹脂製のため、ノイズを遮蔽できない。電力変換装置１００は、ノイズを遮蔽するために、金属製の外部ケース７０を有している。電力変換装置１００内の導電性を有する部品を金属ケースで覆った場合には、部品の導電面と金属製のケース面が対向するため、対向する一対の面の間で容量結合が生じる。 Noise (common mode noise) is generated by the switching operation of the switching element included in the power module 10. Since the resin tray 50 that supports the power module 10 is made of resin, noise cannot be shielded. The power conversion device 100 has a metal outer case 70 in order to shield noise. When the conductive component in the power conversion device 100 is covered with a metal case, the conductive surface of the component and the metal case surface face each other, so that a capacitive coupling occurs between the pair of facing surfaces.

図５に示すように、比較例に係る電力変換装置では、パワーモジュール１０の底面１０а及びバスバ２０の部材２２ｈが外部ケース７０の底面７３と対向している。そのため、底面７３の領域Ａの部分と底面１０аとの間で容量結合が生じ、底面７３の領域Ｂの部分と部材２２ｈとの間で容量結合が生じる。 As shown in FIG. 5, in the power conversion device according to the comparative example, the bottom surface 10а of the power module 10 and the member 22h of the bus bar 20 face the bottom surface 73 of the outer case 70. Therefore, a capacitive coupling occurs between the portion of the region A of the bottom surface 73 and the bottom surface 10а, and a capacitive coupling occurs between the portion of the region B of the bottom surface 73 and the member 22h.

比較例のように、領域Ａと領域Ｂが凸部７３ｄ、７３ｅになっていない場合には、ＦＭ周波数帯域など、外部機器に影響を及ぼす周波数帯域でノイズのピークが高く場合がある。例えば、電力変換装置１００が車両に搭載された場合には、容量結合により共振するノイズが、カーラジオの動作に影響を及ぼす可能性がある。このようなノイズの伝達特性は、パワーモジュール１０の底面１０аと外部ケース７０の底面７３との間の距離に依存する。すなわち、比較例のように、容量結合を起因としたノイズを考慮せず設計した場合には、パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａの部分との間の距離、及び、部材２２ｆと領域Ｂの部分との間の距離によって、外部機器に影響を及ぼす周波数帯域内でノイズピークが発生することがある。 When the regions A and B are not the convex portions 73d and 73e as in the comparative example, the noise peak may be high in the frequency band affecting the external device such as the FM frequency band. For example, when the power conversion device 100 is mounted on a vehicle, noise resonating due to capacitive coupling may affect the operation of the car radio. Such noise transmission characteristics depend on the distance between the bottom surface 10а of the power module 10 and the bottom surface 73 of the outer case 70. That is, when the design is performed without considering the noise caused by the capacitive coupling as in the comparative example, the distance between the bottom surface 10a of the power module 10 and the portion of the region A, and the distance between the member 22f and the region B are Depending on the distance between the parts, noise peaks may occur in the frequency band that affects external equipment.

本実施形態に係る電力変換装置１００は、図４に示すように、領域Ａの部分（領域Ａのケース面）に凸部７３ｄを形成することで、パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａの部分との間の距離ｄ１を、底面１０ａから凹部７３ａ〜７３ｃの主面に沿う面までの距離ｄ０よりも長くする。また、領域Ｂの部分（領域Ｂのケース面）に凸部７３ｅを形成することで、パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ｂの部分との間の距離ｄ２を、底面１０ａから凹部７３ａ〜７３ｃの主面に沿う面までの距離ｄ０よりも長くする。これにより、容量結合が生じる部分で電極間の距離が長くなり、結合容量（Ｃ１、Ｃ２）が抑制される。As shown in FIG. 4, the power conversion device 100 according to the present embodiment forms the convex portion 73d in the portion of the region A (the case surface of the region A), thereby forming the bottom surface 10a of the power module 10 and the portion of the region A. The distance d 1 between the two is made longer than the distance d 0 from the bottom surface 10a to the surface along the main surface of the recesses 73a to 73c. Further, by forming the convex portion 73e in the portion of the region B (the case surface of the region B), the distance d 2 between the bottom surface 10a of the power module 10 and the portion of the region B can be set from the bottom surface 10a to the recesses 73a to 73c. The distance to the surface along the main surface of is longer than d 0 . As a result, the distance between the electrodes becomes long at the portion where the capacitive coupling occurs, and the coupling capacitance (C 1 , C 2 ) is suppressed.

電力変換装置１００内で発生したノイズの伝達特性は、パワーモジュール１０、平滑コンデンサ３０、バスバ２０等の収容部品の形状や、各部品のレイアウト等によって異なる。本実施形態では、電力変換装置１００内のノイズ伝達特性をシミュレーション等で予め把握する。その上で、ノイズレベルが外部機器に影響を及ぼす所定の周波数帯域内で所定レベル以下になり、かつ、ノイズの共振点が所定の周波数帯域から外れるように、パワーモジュール１０の底面１０аと領域Ａで囲われる面との間の結合容量が設定されている。同様に、ノイズレベルが所定の周波数帯域内で所定レベル以下になり、かつ、ノイズの共振点が所定の周波数帯域から外れるように、部材２２ｈと領域Ｂで囲われる面との間の結合容量が設定されている。なお、所定レベルは、外部機器に影響及ぼすノイズレベルの許容値を表している。 The transmission characteristics of noise generated in the power converter 100 differ depending on the shape of the accommodating parts such as the power module 10, the smoothing capacitor 30, and the bus bar 20, the layout of each part, and the like. In the present embodiment, the noise transmission characteristics in the power conversion device 100 are grasped in advance by simulation or the like. Then, the bottom surface 10а and the region A of the power module 10 are set so that the noise level falls below the predetermined level within the predetermined frequency band affecting the external device and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. The coupling capacitance with the surface surrounded by is set. Similarly, the coupling capacitance between the member 22h and the surface surrounded by the region B is such that the noise level falls below the predetermined level within the predetermined frequency band and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. It is set. The predetermined level represents the permissible value of the noise level that affects the external device.

結合容量の設定は、領域Ａに凸部７３ｄを領域Ｂに凸部７３ｅを設け、凸部７３ｄの突出部分の高さの調整及び凸部７３ｅの突出部分の高さの調整により行われる。 The coupling capacitance is set by providing the convex portion 73d in the region A and the convex portion 73e in the region B, adjusting the height of the protruding portion of the convex portion 73d, and adjusting the height of the protruding portion of the convex portion 73e.

ここで、結合容量の設定について式を用いて説明する。パワーモジュール１０の底面１０аとケース７０の底面７３との距離（電極間距離）をｄとし、底面１０аと領域Ａで囲われる面との対向面積（電極面積）をＳとし、パワーモジュール１０の底面１０ａと底面７３との間の誘電率（結合誘電率）をεとし、パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａで囲われる面との間の結合容量をＣとする。底面１０ａと領域Ａで囲われる面との間の距離ｄは下記式（１）で表される。

Figure 2019082364
Here, the setting of the coupling capacitance will be described using an equation. The distance (distance between electrodes) between the bottom surface 10а of the power module 10 and the bottom surface 73 of the case 70 is d, the facing area (electrode area) between the bottom surface 10а and the surface surrounded by the region A is S, and the bottom surface of the power module 10 is Let ε be the permittivity (coupling permittivity) between the bottom surface 10a and the bottom surface 73, and let C be the coupling capacitance between the bottom surface 10a of the power module 10 and the surface surrounded by the area A. The distance d between the bottom surface 10a and the surface surrounded by the area A is expressed by the following equation (1).
Figure 2019082364

面積Ｓは、パワーモジュール１０の底面１０аと底面７３との間の対向部分の面積により決まる。誘電率は、樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まる。結合容量Ｃはノイズの共振点と相関性を有している。そのため、ノイズ共振点が所定の周波数帯域から外れるように、容量値を決めることで距離ｄが決まる。距離ｄは、凸部７３ｄの突出部分の高さで調整できるため、上記（１）を満たすように突出部分の高さを決定することで、凸部７３ｄの形状が設定される。 The area S is determined by the area of the facing portion between the bottom surface 10а and the bottom surface 73 of the power module 10. The dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50. The coupling capacitance C has a correlation with the resonance point of noise. Therefore, the distance d is determined by determining the capacitance value so that the noise resonance point deviates from the predetermined frequency band. Since the distance d can be adjusted by the height of the protruding portion of the convex portion 73d, the shape of the convex portion 73d is set by determining the height of the protruding portion so as to satisfy the above (1).

部材２２ｈと領域Ｂで囲われるケース面との間の結合容量も、上記の式（１）と同様に表すことができる。距離ｄは、凸部７３ｅの突出部分の高さで調整できるため、上記（１）を満たすように突出部分の高さを決定することで、凸部７３ｅの形状が設定される。また本実施形態では、部材２２ｈとケース７０の底面７３との間の対向面積（電極面積）が、パワーモジュール１０の底面１０ａとケース７０の底面７３との間の対向面積（電極面積）よりも大きい。そのため、電極間距離ｄ２は電極間距離ｄ１よりも長い。電極間距離ｄ１は、底面１０ａと領域Ａで囲われる面との間の距離を示し、電極間距離ｄ２は、部材２２ｈと領域Ｂで囲われる面との間の距離を示す。The coupling capacitance between the member 22h and the case surface surrounded by the region B can also be expressed in the same manner as in the above equation (1). Since the distance d can be adjusted by adjusting the height of the protruding portion of the convex portion 73e, the shape of the convex portion 73e is set by determining the height of the protruding portion so as to satisfy the above (1). Further, in the present embodiment, the facing area (electrode area) between the member 22h and the bottom surface 73 of the case 70 is larger than the facing area (electrode area) between the bottom surface 10a of the power module 10 and the bottom surface 73 of the case 70. large. Therefore, the inter-electrode distance d 2 is longer than the inter-electrode distance d 1 . The inter-electrode distance d 1 indicates the distance between the bottom surface 10a and the surface surrounded by the region A, and the inter-electrode distance d 2 indicates the distance between the member 22h and the surface surrounded by the region B.

図７は本実施形態に係る電力変換装置１００のノイズの伝達特性を示す。図８は比較例に係る電力変換装置１００のノイズの伝達特性を示す。図７及び図８において、縦軸はノイズの大きさを示し、横軸は周波数を示す。Ｆは、外部機器に影響を及ぼすノイズの周波数帯域を表しており、ＦＭ周波数帯域である。ｆｔｈは、外部機器に影響及ぼすノイズレベルの許容値（上限値）を表している。FIG. 7 shows the noise transmission characteristics of the power conversion device 100 according to the present embodiment. FIG. 8 shows the noise transmission characteristics of the power conversion device 100 according to the comparative example. In FIGS. 7 and 8, the vertical axis represents the magnitude of noise and the horizontal axis represents the frequency. F represents a frequency band of noise that affects an external device, and is an FM frequency band. fth represents an allowable value (upper limit value) of the noise level that affects the external device.

図７に示すように、本実施形態に係る電力変換装置１００では、ノイズ共振点が周波数帯域（Ｆ）内に存在せず、周波数帯域（Ｆ）内のノイズレベルが許容値（ｆｔｈ）以下に抑えられている。一方、図８に示すように、比較例に係る電力変換装置では、ノイズ共振点が周波数帯域（Ｆ）内に存在しており、周波数帯域（Ｆ）内のノイズレベルが許容値（ｆｔｈ）より高くなっている。これにより、本実施形態では、スイッチング素子の動作によりノイズが発生した場合に、当該ノイズが容量結合の部分で共振し難くなっているため、周波数帯域（Ｆ）におけるノイズを抑制することができる。As shown in FIG. 7, in the power conversion device 100 according to the present embodiment, the noise resonance point does not exist in the frequency band (F), and the noise level in the frequency band (F) is equal to or less than the allowable value ( fth ). It is suppressed to. On the other hand, as shown in FIG. 8, in the power conversion device according to the comparative example, the noise resonance point exists in the frequency band (F), and the noise level in the frequency band (F) is the allowable value ( fth ). It is getting higher. As a result, in the present embodiment, when noise is generated by the operation of the switching element, the noise is less likely to resonate at the capacitive coupling portion, so that noise in the frequency band (F) can be suppressed.

上記のように、本実施形態に係る電力変換装置１００は、パワーモジュール１０と、パワーモジュール１０を収容する金属製の外部ケース７０とを備える。スイッチング素子の動作により生じるノイズのレベルが所定の周波数帯域で所定値以下となり、かつ、ノイズの共振点が当該所定の周波数帯域から外れるように、外部ケース７０のケース面の所定範囲（領域Ａ、Ｂ）に凸部７３ｄ、７３ｅを設け、ケース面と導電部との間との結合容量を設定する。これにより、ノイズの共振点を、外部機器に影響を及ばす所定の周波数帯域からシフトさせて、所定の周波数帯域におけるノイズを抑制できる。 As described above, the power conversion device 100 according to the present embodiment includes a power module 10 and a metal outer case 70 for accommodating the power module 10. A predetermined range (region A,) of the case surface of the outer case 70 so that the level of noise generated by the operation of the switching element becomes equal to or less than a predetermined value in a predetermined frequency band and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. The convex portions 73d and 73e are provided on B), and the coupling capacitance between the case surface and the conductive portion is set. As a result, the resonance point of noise can be shifted from a predetermined frequency band that affects the external device, and noise in the predetermined frequency band can be suppressed.

また本実施形態では、流路６０は、領域Ａで囲われるケース面の上、及び、領域Ｂで囲われるケース面の上に配置されている。これにより冷却性能を高めることができる。 Further, in the present embodiment, the flow path 60 is arranged on the case surface surrounded by the area A and on the case surface surrounded by the area B. As a result, the cooling performance can be improved.

なお、本実施形態において、ケース７０と対向する導電部は、パワーモジュール１０の底面１０ａ及び部材２２ｈに限らず、外部ケース７０内に収容される他の部品でもよい。例えば、導電部は、部材２２ｈ以外のバスバ２０の他の部分でもよく、平滑コンデンサ３０に含まれる端子などでもよい。すなわち、導電部は、ケース７０のケース面と対向することで、ケース面との間で容量結合が発生し、かつ当該容量結合により、外部機器に対して影響の及ぼすようなノイズの共振点になり得るような構成部品であればよい。 In the present embodiment, the conductive portion facing the case 70 is not limited to the bottom surface 10a and the member 22h of the power module 10, and may be other parts housed in the outer case 70. For example, the conductive portion may be a portion other than the member 22h of the bus bar 20, or may be a terminal included in the smoothing capacitor 30. That is, when the conductive portion faces the case surface of the case 70, a capacitive coupling is generated with the case surface, and the capacitive coupling causes a resonance point of noise that affects an external device. Any component that can be used is sufficient.

なお、本実施形態において、電力変換装置１００は、スイッチング素子の動作により生じるノイズのレベルが所定の周波数帯域で所定値以下となり、かつ、ノイズの共振点が当該所定の周波数帯域から外れるように、領域Ａ、Ｂで囲われるケース面に凹部を設け、領域Ａ、Ｂで囲われる面と導電部との間との結合容量を設定してもよい。このとき、外部ケース７０の底面７３において、領域Ａ、Ｂ以外の範囲のケース面には凸部を設ければよい。 In the present embodiment, the power conversion device 100 ensures that the noise level generated by the operation of the switching element is equal to or less than a predetermined value in a predetermined frequency band, and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. A recess may be provided in the case surface surrounded by the areas A and B, and the coupling capacitance between the surface surrounded by the areas A and B and the conductive portion may be set. At this time, on the bottom surface 73 of the outer case 70, a convex portion may be provided on the case surface in a range other than the areas A and B.

＜第２実施形態＞
本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して、外部ケース７０の底面７３の形状及び樹脂トレイ５０の形状が異なる。他の構成は、第１実施形態と同様であり、第１実施形態に係る記載を適宜、援用する。<Second Embodiment>
The power conversion device according to another embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the shape of the bottom surface 73 of the outer case 70 and the shape of the resin tray 50 are different from those of the first embodiment. The other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description according to the first embodiment is appropriately incorporated.

図８は、本実施形態に係る電力変換装置の断面図である。外部ケース７０の底面７３にはビード構造７３ｆが形成されている。ビード構造７３ｆは、凹部と凸部が交互に並ぶことで構成されている。凹部の大きさと凸部の大きさはほぼ同一である。外部ケース７０の内側から外側に向けて突出した部分が凸部に相当する。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the power conversion device according to the present embodiment. A bead structure 73f is formed on the bottom surface 73 of the outer case 70. The bead structure 73f is formed by arranging concave portions and convex portions alternately. The size of the concave portion and the size of the convex portion are almost the same. The portion of the outer case 70 protruding from the inside to the outside corresponds to a convex portion.

底面７３の領域Ａの部分とパワーモジュール１０の底面１０аとの間では容量結合が発生する。本実施形態では、ビード構造７３ｆの表面積は、容量結合を要因としたノイズを抑制するように、調整されていない。そのため、領域Ａの部分のビード構造とパワーモジュール１０の底面１０аが対向する部分の面積によって、外部機器に影響するようなノイズピークが発生する可能性がある。同様に、領域Ｂの部分のビード構造とパワーモジュール１０の底面１０аが対向する部分の面積によって、外部機器に影響するようなノイズピークが発生する可能性がある。 Capacitive coupling occurs between the region A portion of the bottom surface 73 and the bottom surface 10а of the power module 10. In the present embodiment, the surface area of the bead structure 73f is not adjusted so as to suppress noise caused by capacitive coupling. Therefore, there is a possibility that a noise peak that affects the external device may occur depending on the area of the portion where the bead structure of the portion of the region A and the bottom surface 10а of the power module 10 face each other. Similarly, a noise peak that affects an external device may occur depending on the area of the portion where the bead structure of the portion of the region B and the bottom surface 10а of the power module 10 face each other.

本実施形態では、樹脂トレイ５０は、パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面と間に位置する部分に凸部５０ａを有し、部材２２と領域Ｂで囲われるケース面と間に位置する部分に凸部５０ｂを有する。凸部５０ａ、５０ｂの上面は、樹脂トレイ５０の上面のうち凸部５０ａ、５０ｂが形成されていない部分の面と比較して、高くなっている。凸部５０ａは、底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面との間の距離を調整するために、底面１０ａに向かって突出している。凸部５０ｂは、部材２２ｈと領域Ｂで囲われるケース面との間の距離を調整するために、部材２２ｈに向かって突出している。 In the present embodiment, the resin tray 50 has a convex portion 50a at a portion located between the bottom surface 10a of the power module 10 and the case surface surrounded by the area A, and is between the member 22 and the case surface surrounded by the area B. It has a convex portion 50b at a portion located at. The upper surface of the convex portions 50a and 50b is higher than the surface of the upper surface of the resin tray 50 where the convex portions 50a and 50b are not formed. The convex portion 50a projects toward the bottom surface 10a in order to adjust the distance between the bottom surface 10a and the case surface surrounded by the region A. The convex portion 50b projects toward the member 22h in order to adjust the distance between the member 22h and the case surface surrounded by the region B.

パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面との間の結合容量をＣ１とする。結合容量をＣ１は、第１実施形態で示した式（１）で表される。結合容量Ｃ１を決める電極面積は、底面１０аと底面７３との間の対向部分の面積で決まる。誘電率は、樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まる。ノイズ共振点が外部機器に影響を及ぼす周波数帯域から外れ、ノイズの大きさが当該周波数帯域で許容値以下となるように、結合容量Ｃ１を決める。そして、式（１）に基づき、底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面との間の距離ｄ１を決める。距離ｄ１は、凸部５０ａの突出部分の高さで調整できるため、式（１）を満たすように突出部分の高さを決定することで、凸部５０ａの形状が設定される。The coupling capacitance between the bottom face 10a and the case surface that is surrounded by the area A of the power module 10 and C 1. The binding capacity C 1 is represented by the formula (1) shown in the first embodiment. The electrode area that determines the coupling capacitance C 1 is determined by the area of the facing portion between the bottom surface 10а and the bottom surface 73. The dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50. Out noise resonance point from affecting the frequency band to the external apparatus, so that the magnitude of the noise is equal to or less than the allowable value in the frequency band, determining the coupling capacitance C 1. Then, based on equation (1), determine the distance d 1 between the case surface that is surrounded by the bottom surface 10a and the region A. Since the distance d 1 can be adjusted by the height of the protruding portion of the convex portion 50a, the shape of the convex portion 50a is set by determining the height of the protruding portion so as to satisfy the equation (1).

バスバ２０の部材２２ｈと領域Ｂで囲われるケース面との間の結合容量をＣ２についても、同様に、第１実施形態で示した式（１）で表される。電極面積は、部材２２ｈと底面７３との間の対向部分の面積で決まる。誘電率は、樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まり、誘電率は樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まる。そして、ノイズ共振点が外部機器に影響を及ぼす周波数帯域から外れ、ノイズの大きさが当該周波数帯域で許容値以下となるように、結合容量Ｃ２を決める。底面１０ａと領域Ｂで囲われるケース面との間の距離ｄ２が式（１）を満たすように、凸部５０ｂの突出部分の高さが調整される。これにより、凸部５０ｂの形状が設定される。Similarly, the coupling capacitance between the member 22h of the bus bar 20 and the case surface surrounded by the region B is also represented by the formula (1) shown in the first embodiment for C 2 . The electrode area is determined by the area of the facing portion between the member 22h and the bottom surface 73. The dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50, and the dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50. Then, the coupling capacitance C 2 is determined so that the noise resonance point deviates from the frequency band affecting the external device and the noise magnitude becomes equal to or less than the allowable value in the frequency band. The height of the protruding portion of the convex portion 50b is adjusted so that the distance d 2 between the bottom surface 10a and the case surface surrounded by the region B satisfies the equation (1). As a result, the shape of the convex portion 50b is set.

上記のように本実施形態では、スイッチング素子の動作により生じるノイズのレベルが所定の周波数帯域で所定値以下となり、かつ、ノイズの共振点が当該所定の周波数帯域から外れるように、凸部５０ａ、凸部５０ｂが樹脂トレイ５０に設けられている。これにより、凸部５０ａ、５０ｂの高さの調整により、ノイズ共振点を外部機器に影響を及ぼす所定の周波数帯域からずらすことができ、所定の周波数帯域におけるノイズを抑制できる。 As described above, in the present embodiment, the convex portion 50a, so that the noise level generated by the operation of the switching element is equal to or less than the predetermined value in the predetermined frequency band and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. The convex portion 50b is provided on the resin tray 50. As a result, by adjusting the heights of the convex portions 50a and 50b, the noise resonance point can be shifted from a predetermined frequency band that affects the external device, and noise in the predetermined frequency band can be suppressed.

また本実施形態では、外部ケース７０は底面７３にビード構造を有する。これにより、外部ケース７０の剛性を高めることができる。 Further, in the present embodiment, the outer case 70 has a bead structure on the bottom surface 73. As a result, the rigidity of the outer case 70 can be increased.

なお、本実施形態において、樹脂トレイ５０は、パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面と間に位置する部分に凹部を有し、部材２２と領域Ｂで囲われるケース面と間に位置する部分に凹部を有してもよい。ノイズ共振点が外部機器に影響を及ぼす周波数帯域から外れ、ノイズの大きさが当該周波数帯域で許容値以下となるように、凹部の凹み部分の深さを調整し、結合容量を設定すればよい。 In the present embodiment, the resin tray 50 has a recess in a portion located between the bottom surface 10a of the power module 10 and the case surface surrounded by the area A, and is between the member 22 and the case surface surrounded by the area B. There may be a recess in the portion located in. The depth of the recessed portion may be adjusted and the coupling capacitance may be set so that the noise resonance point deviates from the frequency band affecting the external device and the noise magnitude becomes less than the allowable value in the frequency band. ..

なお、本実施形態では、凸部５０ａ、凸部５０ｂに限らず、凹部を樹脂トレイ５０に設け、凹み部分の深さの調整により、底面１０ａとケース面との間の距離が式（１）を満たすように、凹部の形状を決めてもよい。 In this embodiment, not only the convex portion 50a and the convex portion 50b, but also the concave portion is provided in the resin tray 50, and the distance between the bottom surface 10a and the case surface is determined by adjusting the depth of the concave portion in the equation (1). The shape of the recess may be determined so as to satisfy the above conditions.

＜第３実施形態＞
本発明の他の実施形態に係る電力変換装置を説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して、外部ケース７０の底面をシールド板７４とする点が異なる。他の構成は、第１実施形態と同様であり、第１実施形態に係る記載又は第２実施形態に係る記載を適宜、援用する。<Third Embodiment>
The power conversion device according to another embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first embodiment in that the bottom surface of the outer case 70 is a shield plate 74. The other configurations are the same as those of the first embodiment, and the description of the first embodiment or the description of the second embodiment is appropriately incorporated.

図９は、本実施形態に係る電力変換装置の断面図である。外部ケース７０の底面にはシールド板７４が設けられている。シールド板７４は、金属で形成されており、ノイズを遮蔽するための、厚みをもった板状の部材である。シールド板の表面が、外部ケース７０のケース面となる。シールド板７４は、凸部７４ａ〜７４ｃと、凹部７４ｄ、７４ｅを有している。電力変換装置１００の断面（側面７２に沿う断面：ｘｚ面）でみた場合に、凸部７４ａと凸部７４ｂは、外部ケース７０の底面の外周部分に配置されており、凸部７４ｃは外部ケース７０の底面の中心部分に配置されている。また、凹部７４ｄは凸部７４ａと凸部７４ｃとの間に配置され、凹部７４ｅは凸部７４ｂと凸部７４ｃとの間に配置されている。凹部７４ｄ、７４ｅは、板部材の内部に向かってくりぬかれている。凸部７４ａ〜７４ｃと凹部７４ｄ、７４ｅとの間の境界部分はテーパーになっている。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the power conversion device according to the present embodiment. A shield plate 74 is provided on the bottom surface of the outer case 70. The shield plate 74 is made of metal and is a thick plate-like member for shielding noise. The surface of the shield plate serves as the case surface of the outer case 70. The shield plate 74 has convex portions 74a to 74c and concave portions 74d and 74e. When viewed from the cross section of the power conversion device 100 (cross section along the side surface 72: xz surface), the convex portion 74a and the convex portion 74b are arranged on the outer peripheral portion of the bottom surface of the outer case 70, and the convex portion 74c is the outer case. It is arranged in the central portion of the bottom surface of the 70. Further, the concave portion 74d is arranged between the convex portion 74a and the convex portion 74c, and the concave portion 74e is arranged between the convex portion 74b and the convex portion 74c. The recesses 74d and 74e are hollowed out toward the inside of the plate member. The boundary portion between the convex portions 74a to 74c and the concave portions 74d and 74e is tapered.

本実施形態では、シールド板７４は、領域Ａで囲われるケース面に凹部７４ｄを有し、領域Ｂで囲われるケース面に凹部７４ｅを有する。凹部７４ｄ、７４ｅの上面は、凸部７４ａ〜７４ｃの上面と比較して、低くなっている。凹部７４ｄは、底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面との間の距離を調整するために設けられており、凹部７４ｅは、部材２２ｈと領域Ｂで囲われるケース面との間の距離を調整するために設けられている。すなわち、凹部７４ｄは、パワーモジュール１０の底面１０ａとシールド板７４の上面との間で挟まれる空間が広がるように、シールド板７４を凹ませた部分である。凹部７４ｅは、バスバ２０の部材２２とシールド板７４の上面との間で挟まれる空間が広がるように、シールド板７４を凹ませた部分である。 In the present embodiment, the shield plate 74 has a recess 74d on the case surface surrounded by the region A and a recess 74e on the case surface surrounded by the region B. The upper surfaces of the concave portions 74d and 74e are lower than the upper surfaces of the convex portions 74a to 74c. The recess 74d is provided to adjust the distance between the bottom surface 10a and the case surface surrounded by the area A, and the recess 74e adjusts the distance between the member 22h and the case surface surrounded by the area B. It is provided to do. That is, the recess 74d is a portion in which the shield plate 74 is recessed so that the space sandwiched between the bottom surface 10a of the power module 10 and the top surface of the shield plate 74 is widened. The recess 74e is a portion in which the shield plate 74 is recessed so that the space sandwiched between the member 22 of the bus bar 20 and the upper surface of the shield plate 74 is widened.

パワーモジュール１０の底面１０ａと領域Ａで囲われるケース面との間の結合容量をＣ１とする。結合容量をＣ１は、第１実施形態で示した式（１）で表される。結合容量Ｃ１を決める電極面積は、底面１０аとシールド板７４の表面との間の対向部分の面積で決まる。誘電率は、樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まる。ノイズ共振点が外部機器に影響を及ぼす周波数帯域から外れ、ノイズの大きさが当該周波数帯域で許容値以下となるように、結合容量Ｃ１を決める。そして、式（１）に基づき、底面１０ａと凹部７４ｄの表面との間の距離ｄ１を決める。距離ｄ１は、凹部７４ｄの突出部分の高さで調整できるため、式（１）を満たすように凹部７４ｄの深さを決定することで、凹部７４ｄの形状が設定される。The coupling capacitance between the bottom face 10a and the case surface that is surrounded by the area A of the power module 10 and C 1. The binding capacity C 1 is represented by the formula (1) shown in the first embodiment. The electrode area that determines the coupling capacitance C 1 is determined by the area of the facing portion between the bottom surface 10а and the surface of the shield plate 74. The dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50. Out noise resonance point from affecting the frequency band to the external apparatus, so that the magnitude of the noise is equal to or less than the allowable value in the frequency band, determining the coupling capacitance C 1. Then, based on equation (1), determine the distance d 1 between the bottom surface 10a and the recess 74d of the surface. Since the distance d 1 can be adjusted by the height of the protruding portion of the recess 74d, the shape of the recess 74d is set by determining the depth of the recess 74d so as to satisfy the equation (1).

バスバ２０の部材２２ｈと領域Ｂで囲われるケース面との間の結合容量をＣ２についても、同様に、第１実施形態で示した式（１）で表される。電極面積は、部材２２ｈとシールド板７４の表面との間の対向部分の面積で決まる。誘電率は、樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まり、誘電率は樹脂トレイ５０の材質や形状等により決まる。そして、ノイズ共振点が外部機器に影響を及ぼす周波数帯域から外れ、ノイズの大きさが当該周波数帯域で許容値以下となるように、結合容量Ｃ２を決める。底面１０ａと凹部７４ｅの表面との間の距離ｄ２が式（１）を満たすように、凹部７４ｅの深さが調整される。これにより、凹部７４ｅの形状が設定される。Similarly, the coupling capacitance between the member 22h of the bus bar 20 and the case surface surrounded by the region B is also represented by the formula (1) shown in the first embodiment for C 2 . The electrode area is determined by the area of the facing portion between the member 22h and the surface of the shield plate 74. The dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50, and the dielectric constant is determined by the material and shape of the resin tray 50. Then, the coupling capacitance C 2 is determined so that the noise resonance point deviates from the frequency band affecting the external device and the noise magnitude becomes equal to or less than the allowable value in the frequency band. The depth of the recess 74e is adjusted so that the distance d 2 between the bottom surface 10a and the surface of the recess 74e satisfies the equation (1). As a result, the shape of the recess 74e is set.

上記のように本実施形態では、シールド板７４は、領域Ａ、Ｂの部分に形成された凹部７４ｄ、７４ｅを有する。これにより、凹部７４ｄ、７４ｅの高さの調整により、ノイズ共振点を外部機器に影響を及ぼす所定の周波数帯域からずらすことができ、所定の周波数帯域におけるノイズを抑制できる。 As described above, in the present embodiment, the shield plate 74 has recesses 74d and 74e formed in the regions A and B. As a result, by adjusting the heights of the recesses 74d and 74e, the noise resonance point can be shifted from a predetermined frequency band that affects the external device, and noise in the predetermined frequency band can be suppressed.

本実施形態の変形例に係る電力変換装置１００として、凹部７４ｄ、７４ｅに、冷媒を流す流路を設けてもよい。流路は、冷媒を流すことで、外部ケース７０に収容される発熱体を冷却するものである。発熱体は、例えばパワーモジュール１０である。これにより、電力変換装置１００の体積増加を防ぎつつ、冷却性能を高めることができる。 As the power conversion device 100 according to the modification of the present embodiment, the recesses 74d and 74e may be provided with flow paths for flowing the refrigerant. The flow path cools the heating element housed in the outer case 70 by flowing a refrigerant. The heating element is, for example, the power module 10. As a result, the cooling performance can be improved while preventing the volume increase of the power conversion device 100.

１０…パワーモジュール
１０ａ…底面
１１…パワーモジュール用ケース（ＰＭケース）
２０…バスバ
２１、２２…金属板
２２а〜２２ｆ…部材
３０…平滑コンデンサ
３１…平滑コンデンサ用ケース（コンデンサケース）
４０…冷却器
５０…樹脂トレイ
５０ａ、５０ｂ…凸部
６０…流路
７０…外部ケース
７１…天面
７２…側面
７３…底面
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ…凹部
７３ｄ、７３ｅ…凸部
７３ｆ…ビード構造
７４…シールド板
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ…凸部
７４ｄ、７４ｅ…凹部
１００…電力変換装置10 ... Power module 10a ... Bottom surface 11 ... Power module case (PM case)
20 ... Bus bar 21, 22 ... Metal plate 22а to 22f ... Member 30 ... Smoothing capacitor 31 ... Smoothing capacitor case (capacitor case)
40 ... Cooler 50 ... Resin trays 50a, 50b ... Convex portion 60 ... Flow path 70 ... External case 71 ... Top surface 72 ... Side surface 73 ... Bottom surface 73a, 73b, 73c ... Recessed portion 73d, 73e ... Convex portion 73f ... Bead structure 74 ... Shield plate 74a, 74b, 74c ... Convex portion 74d, 74e ... Concave portion 100 ... Power conversion device

Claims (6)

スイッチング素子を含むパワーモジュールと、
複数のケース面で前記パワーモジュールを収容する金属製のケースとを備え、
前記スイッチング素子の動作により生じるノイズのレベルが所定の周波数帯域で所定値以下となり、かつ、前記ノイズの共振点が前記所定の周波数帯域から外れるように、前記ケース面若しくはパワーモジュールを支持する樹脂トレイのいずれか一方の所定範囲に凹部又は凸部を設けて、前記ケース面と導電部との間の結合容量を設定し、
前記導電部は、前記ケースに収容される部品又は前記パワーモジュールのうち導電性を有する部分である電力変換装置。A power module including a switching element and
A metal case for accommodating the power module is provided on a plurality of case surfaces.
A resin tray that supports the case surface or the power module so that the level of noise generated by the operation of the switching element falls below a predetermined value in a predetermined frequency band and the resonance point of the noise deviates from the predetermined frequency band. A concave or convex portion is provided in any one of the predetermined ranges to set the coupling capacitance between the case surface and the conductive portion.
The conductive portion is a power conversion device that is a conductive portion of a component housed in the case or the power module. 前記ケースは、前記ケース面にシールド板を有し、
前記シールド板は前記凹部又は前記凸部を有する請求項１記載の電力変換装置。The case has a shield plate on the case surface.
The power conversion device according to claim 1, wherein the shield plate has the concave portion or the convex portion. 前記シールド板上に、前記ケースに収容される発熱体を冷却する流路を有する請求項２記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2, further comprising a flow path for cooling the heating element housed in the case on the shield plate. 前記ケース面上の前記凹部に、前記ケースに収容される発熱体を冷却する流路を備える請求項１又は２に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the recess on the case surface includes a flow path for cooling the heating element housed in the case. 前記ケースは、前記ケース面にビード構造を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the case has a bead structure on the case surface. 前記結合容量は、前記導電部を前記ケース面に投影させた部分と前記導電部との値の結合容量である請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the coupling capacitance is a coupling capacitance of a value obtained by projecting the conductive portion onto the case surface and the conductive portion.
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