CN112039350A - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力转换装置，其包括：电力转换电路(120、220)，其被配置成转换供应的电力以输出经转换的电力；控制电路(170、176、270、276)，其被配置成控制电力转换电路的操作；多层基板(30)，其具有不同的层，多层基板上安置有电力转换电路的电力布线图案(P11、P12、P13、P21、P22、P23)以及控制电路的控制布线图案(P18、P19)；过孔(35a)，其延伸跨过不同的层中的电力布线图案；以及实心状导电构件(35、352、353、354)，其设置在过孔中以将相应的电力布线图案彼此电连接。

Description

电力转换装置
技术领域
本文公开内容涉及电力转换装置，其用于转换供应的电力以输出经转换的电力。
背景技术
专利文献1公开了电力转换装置，该电力转换装置包括作为电力转换电路的逆变器电路以及用于控制该逆变器电路的操作的控制电路。包括在电力转换电路中的电力布线图案和包括在控制电路中的控制布线图案被形成在一个公共基板上。作为结果，基板的安装空间被减小，并且装置被小型化。
专利文献1：JP 2017-143203 A
发明内容
在逆变器电路的布线(也称为电力布线图案)中，为了减少由大电流流动引起的发热，可能希望增加布线的厚度以降低阻抗。当布线被加厚时，由于基板制造限制，布线宽度和布线间隙可能变大，并且可能无法形成精细的布线。可能不适合对需要高密度布局的控制电路(控制布线图案)进行布线。如果为了实现小型化而将电力转换电路和控制电路二者均设置在同一单独基板上，则阻抗的减少和布线的小型化二者可能均需要实现。
本公开内容的目的是提供一种能够实现阻抗的减少和布线的小型化二者的电力转换装置。
根据本公开的一方面，电力转换装置包括：电力转换电路，其被配置成转换供应的电力以输出经转换的电力；控制电路，其被配置成控制电力转换电路的操作；多层基板，其具有不同的层，电力转换电路的电力布线图案和控制电路的控制布线图案被安置在多层基板上，电力布线图案被布置在多层基板的不同的层中；过孔，其延伸跨过不同层中的电力布线图案；以及实心状导电构件，其设置在所述过孔中以将相应电力布线图案彼此电连接。
在该电力转换装置中，多层基板用作其上设置有电力布线图案和控制布线图案两者的基板。布置在多层基板的不同的层中的电力布线图案通过设置在过孔中的实心状导电构件(对应于实心过孔)彼此电连接。在实心过孔的情况下，与在过孔的内表面上的膜中形成镀层(对应于膜过孔)的情况相比，可以减少层之间的电阻。
因此，根据其中电力布线图案布置在多层基板的相应的不同的层中并且电力布线图案通过过孔彼此连接的以上公开内容，可以使多层的电力布线图案具有与单层厚布线的电力布线图案的阻抗等效的阻抗。另外，由于过孔是实心过孔，因此与膜过孔的情况相比可以进一步减少阻抗。换句话说，可以在不加厚电力布线图案的情况下降低阻抗，并且可以减少由允许大电流流动而引起的发热。另外，由于可以抑制电力布线图案被加厚，因此可以减小控制布线图案的布线宽度和布线间隙，并且可以提供精细布线。
附图说明
根据参照附图做出的以下详细描述，本公开内容的目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
图1是示出根据第一实施方式的转向***的示意性配置图；
图2是应用于图1所示转向***的驱动装置的剖视图；
图3是图2所示的驱动装置的电路图；
图4是应用于图2所示的驱动装置的逆变器在从电机侧观看的情况下的底视图；
图5是应用于图2所示的驱动装置的逆变器在从电机的对面侧观看的情况下的顶视图；
图6是根据第一实施方式的逆变器的剖视图；
图7是从图6的箭头VII看的视图；
图8是根据第二实施方式的逆变器的剖视图；
图9是根据第三实施方式的逆变器的剖视图；以及
图10是从图9的箭头X看的视图；
具体实施方式
将参照附图描述本公开内容的多个实施方式。顺便提及，相同的附图标记被分配给每个实施方式中的相应的部件，并且因此可以省略重复的描述。当在每个实施方式中仅描述了配置的一部分时，以上描述的其他实施方式的配置可以应用于该配置的其他部分。
(第一实施方式)
如图1所示，根据本实施方式的驱动装置1包括电机80和作为电力转换装置的电子控制单元(ECU)10。驱动装置1应用于用于辅助车辆的转向操作的电动助力转向装置(称为EPS 8)。图1示出了包括EPS 8的转向***90的整体配置。转向***90包括作为转向构件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、轮98、EPS 8等。
方向盘91连接至转向轴92。转向轴92设置有用于检测转向扭矩的扭矩传感器94。扭矩传感器94具有针对每个***设置的两个扭矩检测单元941和942。扭矩检测单元941、942的检测值被输出至微型计算机170、270，微型计算机170、270是相应的微型计算机(参见图3)。小齿轮96设置在转向轴92的端部处。小齿轮96与齿条轴97啮合。一对轮98通过拉杆等连接至齿条轴97的两端。
当驾驶员旋转方向盘91时，连接至方向盘91的转向轴92被旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96转换成齿条轴97的线性运动。一对轮98被转向至与齿条轴97的位移量相对应的角度。
EPS 8包括驱动装置1和作为动力传送部分的减速齿轮89，该减速齿轮89用于降低电机80的转速并且将该转速传送至转向轴92。转向轴92是EPS 8的驱动目标。
如图2和图3所示，电机80是三相无刷电机。电机80输出转向所需的部分或全部扭矩，并且由从电池199和299供应的电力驱动，以使减速齿轮89向前旋转和向后旋转。
电机80具有作为绕组集的第一绕组180和第二绕组280。绕组180和280具有等同的电特性，并且在公共定子840上以彼此偏移30°的电角度被抵消缠绕(cancel-wound)。响应于以上配置，绕组180和280被控制以用相位
Figure BDA0002493721240000031
偏移30°的相电流激励。
与第一绕组180的激励控制有关的配置的组合被称为第一***L1。与第二绕组280的激励控制有关的配置的组合被称为第二***L2。第一***L1的配置主要以100’s编号，第二***L2的配置主要以200’s编号，并且对***L1和L2中彼此基本类似的配置进行编号，使得最后两位数字相同，并且将适当地省略对那些配置的描述。
如图2所示，驱动装置1具有沿轴向集成地设置在电机80的一侧的ECU 10，这是所谓的“机电集成型”或者被称为“机械/电子集成型”。ECU 10相对于电机80设置在减速齿轮89的另一侧。ECU 10与旋转轴870的中心线Ax同轴地布置。对于机电集成型，可以将ECU 10和电机80有效地安置在具有有限安装空间的车辆中。当适当地简称为“轴向方向”或“径向方向”时，意指电机80的轴向方向或径向方向。
电机80包括：定子840、转子860、旋转轴870和容纳定子840、转子860、旋转轴870等的壳体830。定子840被固定至壳体830，并且绕组180和280围绕定子840缠绕。转子860设置在定子840的径向内侧并且相对于定子84可旋转。
旋转轴870固定到转子860中，并与转子860一体地旋转。壳体830借助于轴承835和836来可旋转地支撑旋转轴870。旋转轴870在ECU 10侧的端部从壳体830朝ECU 10侧突出。作为检测目标的磁体875设置在旋转轴870在ECU 10侧的端部处。
壳体830具有圆筒形外壳834、设置在外壳834的一端处的后框架端837以及设置在外壳834的另一端处的前框架端838。
在后框架端837中设置有开口837a，通过该开口837a***并布置旋转轴870。在后框架端837中提供有引线***孔839。连接至绕组180和280的各相的引线285***到引线***孔839中。引线285从引线***孔839引出至ECU 10。引线285***通过电机布线连接部186和286(参见图4和图5)并且通过焊料等连接至基板30。
ECU 10包括基板30和安装在基板30上的各种电子部件。基板30由通过基板连接部155和255***的螺栓259(参见图2)固定至后框架端837的与电机80相反的表面。螺栓259由导电材料制成。基板30的在电机80侧的表面被定义为电机表面301，而基板30的在与电机80相反侧的表面被定义为盖表面302。盖460形成为大体上有底圆筒形状，并且在径向上固定在后框架端837外。设置盖460以便覆盖基板30，并且保护ECU 10免受外部冲击，以及防止灰尘、水等进入ECU 10。在盖460的侧表面上设置有开口461。
连接器350具有连接器端子，诸如第一电力供应端子、第一接地端子、第一信号端子、第二电力供应端子、第二接地端子以及第二信号端子。第一电力供应端子、第一接地端子和第一信号端子中的每一个从基板30的电机表面301侧***，并且电连接至第一电力供应端子连接部151、第一接地端子连接部152和第一信号端子连接部153(参见图4和图5)。第二电力供应端子、第二接地端子和第二信号端子中的每一个从基板30的电机表面301侧***，并且电连接至第二电力供应端子连接部251、第二接地端子连接部252和第二信号端子连接部253(参见图4和图5)。
图3示出了驱动装置1的电路配置。ECU 10包括与第一绕组180对应地设置的第一逆变器120、第一电机继电器127至129、第一电力供应继电器131和132、第一电容器134以及第一线圈135。ECU 10还包括与第二绕组280对应地设置的第二逆变器220、第二电机继电器227至229、第二电力供应继电器231和232、第二电容器234以及第二线圈235。
向第一***L1的第一逆变器120等供应来自第一电池199的电力。向第二***L2的第二逆变器220等供应来自第二电池299的电力。在本实施方式中，地(ground)也被第一***L1和第二***L2分离。第一微型计算机170控制第一绕组180的激励，并且第二微型计算机270控制第二绕组280的激励。换句话说，在本实施方式中，以完全冗余的配置彼此独立地提供第一***L1和第二***L2。
第一逆变器120是三相逆变器，并且第一开关元件121至126以桥的方式连接。开关元件121至123连接至高电位侧以形成上臂H。开关元件124至126连接至低电位侧以形成下臂L。成对的U相开关元件121和124的连接点连接至第一U相线圈181的一端。成对的V相开关元件122和125的连接点连接至第一V相线圈182的一端。成对的W相开关元件123和126的连接点连接至第一W相线圈183的一端。线圈181至183的另一端彼此连接。在开关元件124至126的低电位侧分别设置有分流电阻器137至139，该分流电阻器(shunt resistor)137至139是用于检测在线圈181至183中流动的电流的电流检测元件。
第二逆变器220具有与第一逆变器120相同的配置。换句话说，开关元件221至223连接至高电位侧以形成上臂H。开关元件224至226连接至低电位侧以形成下臂L。各UVW相的上臂电路和下臂电路的输出点连接至各UVW相线圈。在开关元件224至226的低电位侧设置有分流电阻器237至239，该分流电阻器137至139是用于检测在线圈281至283中流动的电流的电流检测元件。
第一电机继电器127至129设置在第一逆变器120与第一绕组180之间，并且被设置成使得第一逆变器120与第一绕组180可以彼此断开连接和彼此连接。U相电机继电器127设置在开关元件121和124的连接点与U相线圈181之间。V相电机继电器128设置在开关元件122和125的连接点与V相线圈182之间。W相电机继电器129设置在开关元件123和126的连接点与W相线圈183之间。第二电机继电器227至229具有与第一电机继电器127至129相同的配置，并且被设置用于各UVW相。
第一电力供应继电器131和132彼此串联连接——使得寄生二极管的方向彼此相反——并且设置在第一电池199与第一逆变器120之间。第二电力供应继电器231和232彼此串联连接——使得寄生二极管的方向彼此相反——并且设置在第二电池299与第二逆变器220之间。这防止了电流反向流动，并且如果电池199和299被反向不正确地连接，则保护ECU10。
前置驱动器(pre-driver)176基于来自第一微型计算机170的控制信号输出驱动信号。第一开关元件121至126、第一电机继电器127至129以及第一电力供应继电器131和132被控制以根据驱动信号接通和断开。第二***L2的前置驱动器276以与第一***L1的前置驱动器176的方式相同的方式工作。换句话说，第二开关元件221至226、第二电机继电器227至229以及第二电力供应继电器231和232由前置驱动器276进行通断控制。为了避免附图的复杂化，在图3中省略了到电机继电器和电力供应继电器的控制线。
第一电容器134与第一逆变器120并联连接，并且第二电容器234与第二逆变器220并联连接。例如，电容器134和234由铝电解电容器形成。第一线圈135设置在第一电池199与第一电力供应继电器131之间，并且第二线圈235设置在第二电池299与第二电力供应继电器231之间。
第一电容器134和第一线圈135以及第二电容器234和第二线圈235各自形成滤波器电路。那些滤波器电路降低从共享电池199和299的其他装置传输的噪声。另外，滤波器电路降低从驱动装置1传输到共享电池199和299的其他装置的噪声。另外，电容器134和234存储电荷，从而辅助对逆变器120和220的电力供应。
***间接地连接电容器41连接第一***地G1和第二***地G2。第一机电连接电容器142连接第一***地G1和电机80的壳体830。第二机电连接电容器242连接第二***地G2和壳体830。电容器41、142和242由例如陶瓷电容器形成。
在图4中示出基板30的电机表面301，并且在图5中示出盖表面302。为了描述，将盖表面302的布置颠倒，并且在纸面的左侧示出第一***L1，而在右侧示出第二***L2。
如图4所示，开关元件121至126和221至226以及分流电阻器137至139和237至239安装在基板30的电机表面301上。电机继电器127至129和227至229以及电力供应继电器131、132、231和232安装在电机表面301上。此外，集成IC 175和275以及旋转角传感器29(对应于传感器元件)安装在电机表面301上。集成IC 175包括前置驱动器176，并且集成IC 275包括前置驱动器276。旋转角传感器29检测由设置在旋转轴870上的磁体875引起的磁场的变化，并且输出与旋转轴870的旋转角对应的检测信号。
如图5所示，电容器134和234以及线圈135和235安装在基板30的盖表面302上。此外，***间接地连接电容器41、机电连接电容器142和242(参见图3)以及微计算机170和270安装在盖表面302上。
如图4和图5所示，基板30由缝隙305电分离成两片。与第一***L1相关的部分安装在在一个区域中的电机表面301和盖表面302上。与第二***L2相关的部分安装在在另一区域中的电机表面301和盖表面302上。
旋转角传感器29布置在基板30的面向后框架端837的开口837a的区域(对应于开口面向区域)中。旋转角传感器29跨缝隙305安装在电机表面301上。***间接地连接电容器41跨缝隙305安装在盖表面302上，并连接第一***地G1和第二***地G2。
第一机电连接电容器142连接第一***L1的接地图案P13(参见图5)和壳体连接图案157。第二机电连接电容器242连接第二***L2的接地图案P23(参见图5)和壳体连接图案257。壳体830连接至车辆地。换句话说，电容器41、142和242都是用于在各个地之间连接的电容器。此外，可以想到，***间接地连接电容器41连接在***L1和L2的电力***电路的地之间。
在本实施方式中，将驱动装置1应用于EPS 8，并且在短时间内供应大电流，使得会产生开关噪声和振铃噪声。上述噪声N可能主要在ECU 10的电路中产生，并且所产生的噪声可能通过连接器350和电机80传播至车辆侧。因此，基板30的地和壳体830通过使用螺栓彼此电连接，以形成从电机80朝向ECU 10的噪声反馈路径。结果，在ECU 10的电路中产生的噪声被反馈至噪声源，并且抑制了噪声传播至车辆侧。
如图6所示，根据本实施方式，多层基板被用作基板30。在基板30中形成多个布线层、多个绝缘层34、表面抗蚀剂层37、过孔等。在布线层中设置有导电布线。具有电绝缘性质的绝缘层34布置在相邻的布线层之间。
布线层包括表面层31和32以及内部层33。表面层31和32是所有布线层的最外层。内部层33是位于整个布线层内部的层。在图6的示例中，内部层33包括四层(多层)。表面层31和32覆盖有表面抗蚀剂层37。覆盖表面层31的表面抗蚀剂层37形成电机表面301。覆盖表面层32的表面抗蚀剂层37形成盖表面302。
过孔包括贯通过孔(未示出)以及内过孔35a和36a。贯通过孔被成形为穿透通过所有表面层31、32和内部层33(所有布线层)。内过孔35a被成形为延伸跨过表面层31和32中的一个以及与这一个表面层相邻的一个内部层33。内过孔36a被成形为延伸跨过除过表面层31和32之外的所有内部层33。内过孔35a通过激光加工提供，而内过孔36a通过钻孔提供。
贯通过孔和内过孔36a的内表面镀有作为导电构件的镀层36。镀层36成形为圆筒形以在内部提供空间。非导电构件(未示出)被封装在内过孔36a的圆筒内。另一方面，导电构件被埋置在每个内过孔35a中。该导电构件具有实心形状，并且被称为实心过孔35。实心过孔35和镀层36电连接在任意布线层中形成的布线图案。镀层36和实心过孔35的材料的具体示例包括铜。
在布线层中形成的布线图案的一部分用作用于连接图3中所示的电子部件的布线。布线图案包括逆变器120和220中所包括的电力布线图案以及控制电路中所包括的控制布线图案P18和P19。电力布线图案包括接地图案P13和P23以及电力供应图案P11、P12、P21和P22。此外，电力布线图案包括图6所示的输出图案P14a和P14b等。输出图案P14a和P14b是用于连接上臂H、下臂L以及电机继电器127的布线图案。这些图案被设置在第一***L1和第二***L2中的每一个中。
(接地图案的细节)
接地图案P13和P23提供地G1和G2的一部分，并且电连接至上述接地端子连接部152和252。接地图案P13和P23在盖表面302侧的表面层32中电连接至机电连接电容器142和242以及***间接地连接电容器41。各个接地图案P13和P23在电机表面301侧的表面层31中电连接至电容器134和234以及分流电阻器137至139和237至239的低电位侧端子。
图4和图5中所示的接地图案P13和P23是设置在所有布线层中的接地图案的一部分，并且在附图中省略了其他接地图案。接地图案P13和P23设置在内部层33上。
同一***的设置在不同布线层中的电力布线图案通过多个实心过孔35和镀层36彼此连接。例如，在图4和图5中，连接至分流电阻器137至239的低电位侧端子的表面层31的接地图案(未示出)和内部层33的接地图案P13和P23通过多个实心过孔35和镀层36彼此连接。
如图6所示，内部层33的接地图案P13b和设置在表面层32上的接地图案P13a通过多个实心过孔35彼此连接。内部层33的电力供应图案P12a和设置在表面层32上的电力供应图案P12b通过多个实心过孔35彼此连接。实心过孔35被布置为当从板表面垂直方向观看时不与在表面层32上形成的连接盘(land)30L交叠。换句话说，实心过孔35被布置成在垂直于板表面的方向上位于连接盘30L之外。上述实心过孔35被称为连接盘外部实心过孔(landoutside solid via)352(对应于连接盘外部导电构件)。板表面垂直方向对应于与基板的板表面垂直的方向。
连接至连接盘外部实心过孔352并且将内部层33彼此连接的内过孔36a的镀层36还被称为内层过孔。内层过孔之中的连接至连接盘外部实心过孔352的内层过孔被布置为当从板表面垂直方向观看时与连接盘30L交叠(参见图6)。
当从垂直于基板30的板表面的方向(对应于板表面垂直方向)观看时，第一***L1的接地图案P13成形为包括电力供应继电器131和132、开关元件121至126以及分流电阻器137至139的全部。类似地，当从板表面垂直方向观看时，第二***L2的接地图案P23成形为包括电力供应继电器231和232、开关元件221至226以及分流电阻器237至239的全部。换句话说，当从板表面垂直方向观看时，所有部件诸如电力供应继电器231和232、开关元件221至226以及分流电阻器237至239都与接地图案P13和P23交叠。
当从板表面垂直方向观看时，设置在盖表面302上的线圈135和235以及电容器134和234也与接地图案P13和P23完全交叠。在表面层31和32上设置的部件之中与接地图案P13和P23交叠的部件组被称为接地图案交叠部件。连接至接地图案交叠部件的实心过孔35也与接地图案P13和P23交叠。例如，如图4和图5所示，当从板表面垂直方向观看时，连接至分流电阻器237至239的实心过孔35和连接至电力供应继电器131的实心过孔35也与接地图案P13和P23完全交叠。
(电力供应图案的细节)
电力供应图案P11至P22连接至逆变器120和220的高电位侧以供应电力。各***的电力供应图案P11至P22在电机表面301侧的表面层31中电连接至电容器134和234以及电力供应继电器132和232的高电位侧端子。各***的电力供应图案P11至P22电连接至开关元件121至123以及221至223的高电位侧端子。
图4和图5中所示的电力供应图案P11至P22是设置在所有布线层的每一个中的电力供应图案的一部分，并且在附图中省略了其他电力供应图案。图示的电力供应图案P11和P21设置在盖表面302侧的表面层32上。图示的电力供应图案P12和P22设置在电机表面301侧的表面层31上。
设置在不同布线层中的同一***的电力供应图案通过多个实心过孔35和镀层36彼此连接。例如，在图4和图5中，与第一电力供应继电器131和231连接的表面层31的电力供应图案P12和P22以及表面层32的电力供应图案P11和P21通过多个实心过孔35和镀层36彼此连接。
当从板表面垂直方向观看时，设置在表面层32上的第一***L1的电力供应图案P11成形为包括电力供应端子连接部151和线圈135的全部。当从板表面垂直方向观看时，设置在表面层32上的第二***L2的电力供应图案P21被类似地成形为包括电力供应端子连接部251和线圈235的全部。换句话说，当从板表面垂直方向观看时，电力供应端子连接部151和251以及线圈135和235的全部与电力供应图案P11和P21交叠。
当从板表面垂直方向观看时，设置在表面层31上的第一***L1的电力供应图案P12成形为包括开关元件121至123以及电力供应继电器131和132的全部。以相同的方式，当从板表面垂直方向观看时，设置在表面层31上的第二***L2的电力供应图案P22成形为包括开关元件221至223以及电力供应继电器231和232的全部。换句话说，当从板表面垂直方向观看时，开关元件121至223和电力供应继电器131至232与电力供应图案P12和P22完全交叠。
在设置在表面层31上的元件之中，与电力供应图案P12和P22交叠的部件组被称为电力供应图案交叠部件。连接至电力供应图案交叠部件的实心过孔35也与电力供应图案P12和P22交叠。例如，如图4和图5所示，当从板表面垂直方向观看时，连接至电力供应继电器131和231的实心过孔35也与电力供应图案P11至P22交叠。
当从板表面垂直方向观看时，第一***L1的接地图案P13成形为包括第一***L1的电力供应图案P11和P12的全部。以相同的方式，当从板表面垂直方向观看时，第二***L2的接地图案P23成形为包括第二***L2的电力供应图案P21和P22的全部。换句话说，当从板表面垂直方向观看时，电力供应图案P11至P22的全部与接地图案P13和P23交叠(overlap)。
旋转角传感器29布置在基板30的面向开口837a的区域中，通过该开口837a，旋转轴870被***并布置。所述区域对应于开口面向区域。电力供应图案和接地图案布置在当从板表面垂直方向观看时不与旋转角传感器29交叠的位置处。
(实心过孔放置)
多个实心过孔35包括当从板表面垂直方向观看时布置在开关元件121至126以及221至226外部的那些实心过孔。上述实心过孔35被称为外部实心过孔351。外部实心过孔351对应于外部导电构件。外部实心过孔351连接其上安装开关元件的表面层31和32的电力布线图案与邻近该电力布线图案的内部层33的电力布线图案。
在图6所示的示例中，在其上安装有开关元件121和124的表面层33上形成的输出图案P14a与在相邻内部层33上形成的输出图案P14b通过外部实心过孔351彼此连接。开关元件121和124对应于功率元件。
如图7所示，开关元件121和124在从板表面垂直方向观看时具有矩形形状。多个外部实心过孔351沿着以上矩形轮廓线并排对齐。多个外部实心过孔351环状地安置，以便围绕开关元件121和124。在图7的示例中，外部实心过孔351绕开关元件121和124成排安置成矩形形状，并且外部实心过孔351在外部实心过孔351的更外侧上成排安置成矩形形状。换句话说，绕开关元件121和124设置两排外部实心过孔351。
第一排外部实心过孔351与开关元件121和124之间的距离小于外部实心过孔351的最大直径。第一排外部实心过孔351与第二排外部实心过孔351之间的距离小于外部实心过孔351的最大直径。由外部实心过孔351连接的输出图案P14a和P14b连接上臂的开关元件121与下臂的开关元件124。
在电力布线图案P11至P23以及P12a、P12b、P13a、P13b、P14a和P14b的布线中，为了减少由于允许大电流流动而引起的发热，可能希望增加布线的厚度以降低阻抗。然而，当布线被加厚时，由于基板制造限制，布线宽度和布线间隙可能变大，并且可能无法形成精细的布线。出于该原因，可能不适合对需要高密度布局的控制布线图案P12a和P12b进行布线。因此，当电力转换电路和控制电路二者均设置在同一基板上以实现小型化时，电力布线图案和控制布线图案被混合在同一基板上。因此，阻抗的减小和布线的小型化二者可能均需要。
根据本实施方式，多层基板被用作其上设置电力布线图案P11至P23、P12a、P12b、P13a、P13b、P14a和P14b以及控制布线图案P18和P19二者的基板30。布置在多层基板的不同层中的电力布线图案通过设置在过孔35a中的实心导电构件彼此电连接。实心过孔35对应于实心导电构件。
这使得可以使多层的电力布线图案具有与单层厚布线的电力布线图案的阻抗相等的阻抗。另外，由于过孔形成为实心过孔35，所以与膜过孔的情况相比可以进一步减小阻抗。换句话说，可以在不加厚电力布线图案的情况下降低阻抗，并且可以减少由流过电力布线图案的大电流引起的发热。另外，由于可以抑制电力布线图案被加厚，所以可以减少控制布线图案P18和P19的布线宽度与布线间隙，并且可以实现精细布线。
此外，根据本实施方式，电力转换电路中包括的开关元件121和124(对应于功率元件)安装在多层基板的表面层31和32上。实心过孔35包括当从板表面垂直方向观看时布置在功率元件外部并且沿着功率元件的轮廓线并排布置的多个外部实心过孔351(对应于外部导电构件)。根据以上配置，由于外部实心过孔351位于流过功率元件的电流的路径中，因此可以获得减小阻抗的效果。
此外，根据本实施方式，多个外部实心过孔351以环形方式布置，以便围绕功率元件。出于该原因，呈现出降低阻抗的效果。另外，在功率元件中产生的热量可以从功率元件瞬时消散到外部实心过孔351并被储存。例如，在EPS 8的情况下，大电流瞬时流动，使得功率元件会瞬时达到高温。热量被瞬时存储在外部实心过孔351中，使得可以抑制功率元件达到高温。即使提供了热辐射构件，可以从功率元件瞬时传递到热辐射构件的热量也是有限的。即使在以上情况下，还使外部实心过孔351用作热辐射缓冲器，使得可以抑制功率元件的温度升高。
此外，在本实施方式中，电力转换电路向呈现车辆的转向力的EPS 8的电机80供应电力。由于EPS 8的电机80具有瞬时流过大电流的性质，所以呈现出降低阻抗的效果。
此外，在本实施方式中，在将多层基板的内部层33彼此连接的内层过孔之中，连接至连接盘外部实心过孔352(对应于连接盘外部导电构件)的内层过孔被布置成当从板表面垂直方向观看时不与连接盘30L交叠。根据以上配置，由于实心过孔35可以布置在连接盘30L外部，所以可以降低当通过激光制造实心过孔35时激光处理的热量损坏连接盘30L的可能性。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，实心过孔35包括被布置为当从板表面垂直方向观看时不与连接盘30L交叠的连接盘外部实心过孔352(对应于连接盘外部导电构件)。在本实施方式中，如图8所示，连接盘内部实心过孔354(对应于连接盘内部导电构件)被布置成从与板表面垂直的方向看时与连接盘30L交叠。图8所示的连接盘30L形成在基板30的表面层32上，并且连接至电容器134。连接盘30L被成形为沿垂直于图8的平面的方向延伸，并且多个连接盘内部实心过孔354在垂直于板平面的方向上沿着连接盘30L的形状布置。
根据以上配置，连接盘内部实心过孔354被布置成当从板表面垂直方向观看时与连接盘30L交叠。出于该原因，与实心过孔35布置在连接盘30L周围的情况相比，可以容易地确保用于在连接盘30L周围放置布线图案和部件的空间。
(第三实施方式)
在本实施方式中，如图9所示，ECU 10包括金属热辐射构件850和凝胶851。凝胶851对应于变形热传递材料。热辐射构件850可以是与基板30周围的空气交换热量的空气冷却式热交换器，或者可以是与循环的冷却水交换热量的水冷却式热交换器。
凝胶851以变形的状态布置在功率元件或基板30的表面与热辐射构件850之间。凝胶851与功率元件、基板30和热辐射构件850紧密接触。尽管以上变形是塑性变形，但是也可以使用弹性变形并且与以上构件紧密接触的变形热传递材料来代替凝胶851。在凝胶851以这种方式与上述构件接触的情况下，功率元件和基板30的热通过凝胶851传递至热辐射构件850，并且辐射至空气和冷却水。
实心过孔35包括被布置成当从板表面垂直方向观看时与基板30的与凝胶851紧密接触的区域交叠的实心过孔353。上述实心过孔35被称为热辐射实心过孔353。布置在功率元件周围的外部实心过孔351也用作热辐射实心过孔。实心过孔35对应于导电构件。热辐射实心过孔353对应于热辐射导电构件。
在图9和图10的示例中，基板30的在两个开关元件121与124之间的区域对应于与凝胶851紧密接触的区域。一半以上的区域被热辐射实心过孔353占据。
如上所述，根据本实施方式，多个热辐射实心过孔353被设置在与凝胶851紧密接触的区域中。这些热辐射实心过孔353的热传导性优于绝缘层34。出于该原因，根据本实施方式，位于内部层33中的电力布线图案例如输出图案P14b的热量容易通过热辐射实心过孔353传递至凝胶851。因此，可以改善位于内部层33中的电力布线图案的热辐射，并且因此可以改善基板30的热辐射。
(其他实施方式)
尽管以上已经描述了本公开内容的多个实施方式，但是，特别地，如果组合中没有问题，则不仅每个实施方式的描述中明确示出的配置的组合而且多个实施方式的配置都可以被部分地组合，即使没有明确示出该组合。在以下描述中还公开了在多个实施方式和修改示例中描述的配置的未指定组合。
在以上实施方式中的每一个中，实心过孔35连接布置在相邻层中的电力布线图案，但还可以连接远距离层中的电力布线图案。根据以上实施方式的外部实心过孔351、所有的连接盘外部实心过孔352、热辐射实心过孔353和连接盘内部实心过孔354可以形成在基板30中。可以提供那些实心过孔中的至少之一。替选地，可以提供不与那些实心过孔中的任何一个对应的实心过孔35，并且可以去除其他实心过孔。
在图8示出的实施方式中，当从板表面垂直方向观看时，电力供应图案和接地图案二者均布置在不与旋转角传感器29交叠的位置处。另一方面，电力供应图案和接地图案中的至少之一可以与旋转角传感器29交叠。
在图2所示的示例中，开口837a设置在后框架端837中，并且旋转轴870***穿过该开口837a。附接至旋转轴870的端部的磁体875从开口837a中露出并且面向旋转角传感器29。另一方面，可以去除开口837a，并且后框架端837的一部分可以介于旋转角传感器29与磁体875之间。但是，即使在这种情况下，也希望将旋转角传感器29设置在旋转轴870的中心线Ax上。
在图1所示的实施方式中，电力转换装置包括EPS 8的电机80，电机80作为电力供应目标。另一方面，另一电机诸如用于车辆行驶的电机可以是电力供应目标。在第一实施方式中，将构成逆变器120和220的电路应用于设置在基板30上的电力转换电路，但是也可以应用升压电路。
在图3所示的实施方式中，驱动装置1中的构成第一***L1的部件和构成第二***L2的部件安装在单个基板30上。另一方面，那些部件可以分开安装在多个基板上。构成第一***L1的部件包括第一逆变器120、第一电机继电器127至129、第一电力供应继电器131和132、第一电容器134、第一线圈135等。构成第二***L2的部件包括第二逆变器220、第二电机继电器227至229、第二电力供应继电器231和232、第二电容器234和第二线圈235。
在图3所示的实施方式中，开关元件121至126、电机继电器127至129以及电力供应继电器131、132都是MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)。另一方面，可以使用IGBT、半导体闸流管等。电力供应继电器131和132可以是机械继电器。第二***L2可以是IGBT、半导体闸流管或机械继电器，而不是与第一***L1相同方式的MOSFET。
尽管图3所示的实施方式包括***间接地连接电容器41，但是可以去除***间接地连接电容器41。尽管图3所示的实施方式包括机电连接电容器142和242，但是可以去除那些机电连接电容器142和242。在这种情况下，可以省略将用于每个***的接地图案或用于每个***的电力供应图案划分并设置在由缝隙305分开的每个区域中。
***间接地连接电容器41安装在基板30上，并且电连接每个***的地。这使得可以在基板30上形成用于将通过电机绕组180和280等传播至其他***侧的噪声反馈至主***的路径。机电连接电容器142和242将壳体连接图案156、157、256和257连接至基板30的接地图案。这使得可以形成用于将传播至电机80侧的噪声反馈至包括逆变器120和220的ECU10的低阻抗路径。因此，能够减少噪声传播到驱动装置1的外部诸如车辆。
在第一实施方式中，电力转换电路和用于控制电力转换电路的操作的控制电路被设置在一个公共基板30上。电力转换电路由逆变器120和220提供，并且控制电路由微计算机170和270以及前置驱动器176和276提供。电力转换电路的电力布线图案和控制电路的控制布线图案(未示出)二者均形成在基板30上。电力布线图案的具体示例包括接地图案P13和P23、电力供应图案P11和P21等。替选地，电力转换电路和控制电路可以设置在分开的基板上。然而，其上设置有实心过孔35的基板30具有电力布线图案的至少一部分和控制布线图案的至少一部分。
在第一实施方式中，为两个***的电力转换电路中的每一个提供控制电路，并且控制电路也被配置在两个***中。另一方面，控制电路可以是两个***的电力转换电路中的每一个共用的，并且控制电路可以被配置成单个***。另外，所有电路——包括电力转换电路——可以被配置为一个***。
逆变器120对应于电力转换装置。逆变器220对应于电力转换装置。微型计算机170和270、前置驱动器176以及前置驱动器276对应于控制电路。基板30对应于多层基板。实心过孔35对应于导电构件。外部实心过孔351对应于外部导电构件。热辐射实心过孔353对应于热辐射导电构件。连接盘内部实心过孔354对应于连接盘内部导电构件。内部过孔35a对应于过孔。开关元件121和124中的每一个对应于功率元件。
虽然已经例示了根据本公开内容的电力转换装置的各种实施方式、配置和各方面，但是本公开内容的实施方式、配置和各方面不限于以上描述的那些。例如，根据在不同实施方式、配置和各方面中公开的技术元素的适当组合获得的实施方式、配置和各方面也包括在本公开内容的实施方式、配置和各方面的范围内。

Claims (7)

1.一种电力转换装置，包括：
电力转换电路(120、220)，其被配置成转换供应的电力以输出经转换的电力；
控制电路(170、176、270、276)，其被配置成控制所述电力转换电路的操作；
多层基板(30)，其具有不同的层，在所述多层基板上安置有所述电力转换电路的电力布线图案(P11、P12、P13、P21、P22、P23)以及所述控制电路的控制布线图案(P18、P19)，所述电力布线图案布置在所述多层基板的不同的层中；
过孔(35a)，其延伸跨过所述不同的层中的所述电力布线图案；以及
实心状导电构件(35、352、353、354)，其设置在所述过孔中以将相应的电力布线图案彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中：
所述电力转换电路包括功率元件(121、124)；
所述功率元件安装在所述多层基板的表面层(31、32)上；以及
所述导电构件包括多个外部导电构件(351)，所述多个外部导电构件(351)布置成在与所述多层基板的板表面垂直的方向上处于所述功率元件的外部，并且沿所述功率元件的轮廓线布置。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中：
所述外部导电构件围绕所述功率元件环形地安置。
4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中：
所述导电构件包括连接盘内部导电构件(354)；并且
所述连接盘内部导电构件被布置成在与所述多层基板的板表面垂直的方向上与设置在所述多层基板的表面层(31、32)上的连接盘(30)交叠，并且连接至所述连接盘。
5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中：
所述导电构件包括连接盘外部导电构件(352)；以及
所述连接盘外部导电构件被布置成在与所述多层基板的板表面垂直的方向上处于设置在所述多层基板的表面层(31、32)上的连接盘(30L)之外，并且连接至所述连接盘，
所述电力转换装置还包括将所述多层基板的内部层彼此连接的内层过孔(36a)，
其中：
所述内层过孔(36a)之中的连接至所述连接盘外部导电构件的特定内层过孔被布置成在与所述多层基板的板表面垂直的方向上与所述连接盘交叠。
6.根据权利要求1所述的电力转换装置，还包括：
变形热传递构件(851)，其变形并粘附至所述电力转换电路的功率元件(121、124)，并且变形并粘附至所述多层基板，
其中：
所述导电构件包括热辐射导电构件(353)，所述热辐射导电构件(353)被布置成在垂直于所述多层基板的板表面的方向上与所述多层基板的所述变形热传递构件所粘附至的区域交叠。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换电路向施加车辆的转向力的电机(80)供应电力。
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